印度ESSAR钢铁公司2200m3高炉无料钟炉顶系统设计

师 磊 ，师 炜

1.中冶东方工程技术有限公司，内蒙古 包头 014010

2.山大华特环保工程有限公司，山东 济南 250061

印度ESSAR钢铁公司拥有两个钢铁厂：HAZIRA厂和PARADIP厂。HAZIRA厂位于印度GUJARAT邦SURAT的HAZIRA，是一个拥有直接还原铁—电炉—板坯连铸机及热轧带钢生产线的钢铁联合企业。应ESSAR钢铁公司要求，新建一座2200m3高炉。ESSAR高炉设计中采用了串罐无料钟炉顶设备，铜冷却壁薄壁内衬、联合软水冷却系统、图拉法水渣等新技术，本文重点对炉顶系统的设计进行总结分析。

1 炉顶设计基本参数及系统构成

1）设计基本参数。炉喉直径：7900mm；炉顶压力：0.176MPa（最高0.196MPa）；炉顶温度：正常200℃最高600℃（每次小于30min），矿石比1580kg/t（主原料）。焦比380kg/t。日产铁量4400（最大4840）。要求炉顶设备作业率小于70%；

2）炉顶系统构成。炉顶系统由炉顶装料设备、均压及均压放散设施、探尺、炉顶液压站及润滑站、炉顶设备水冷氮气系统、炉顶检修除尘设施及炉顶框架组成。

2 炉顶装料设备形式的确定

无料钟炉顶设备不仅布料手段多，布料灵活，增加了高炉上部调剂手段，同时也为高炉炉顶实现高压、提高高压作业率提供了保证[1]。由于布料灵活和炉顶压力的提高，可有效控制炉内煤气流分布，为高炉顺行创造了条件，提高了炉身的工作效率，使高炉煤气热能、化学能得到高效利用。同时运行可靠，易损部件少，检修方便快捷，有利于高炉实现高产、稳产低耗和长寿。

无料钟炉顶主要有串罐和并罐两钟形式，与同规格的并罐无料钟炉顶相比较，串罐无料钟炉顶具有以下优点：

1）由于下料口中心线与高炉中心线重合，从而可实现炉内等圆环均；

2）匀布料，同时避免料流集中撞击中心喉管，延长使用寿命；

3）布料时料面误差底布料偏析小；

4）设备量少，维护少，投资低。串罐无料钟炉顶比并罐无料钟炉顶低15%；

5）从高炉炉顶结构布置上看，串罐无料种炉顶显得宽敞，设备维护检修方便。

随着高炉自动化水平的不断提高，串罐无料种炉顶广泛应用已经具备了良好的条件。结合ESSAR建设厂区的特点，设计采用皮带上料（B=1600mm）配合串罐无料钟系统的装料工艺。

3 串罐无料钟炉顶装料设备特征

炉顶装料设备为串罐无料钟炉顶设备，包括受料斗、上料闸、上密封阀，料罐、料流调节阀、下密封阀、插板阀、布料器、炉顶钢圈炉顶液压润滑系统。

固定受料斗：由料车或皮带运至炉项的物料按设定的料批重量及组合集中至受料斗，然后放进料罐，受料斗容积50m3。

放料阀：为使受料斗的物料顺利进入料罐，设此装置.同时该装置可有效的封住受料斗放料时的尘土、并能次吸收上密封阀以下设备及炉壳，由于受温度上涨而产生的位移。放料阀通径1200mm。

上密封阀：当下密封阀打开时，上密闭 ，防止炉顶煤气放出，起到保压的作用。工作原理： 籍助带压封头与阀座上的硅橡胶圈的紧密结合，封住下部料罐的压力煤气。结构特征：上密封阀为转臂旋转式，旋转轴由液压缸通过曲柄连杆驱动。通径1250mm。

料罐：其作用是接受和贮存物料。料罐为一枣核形容器，外部为钢板焊接结构，内腔下部锥形体部分铺设耐磨衬板。料罐容积为 50m3。

料流调节阀：可将料罐的物料按工艺要求随意控制料流量的大小，使炉内操作始终处于正常工作状态。料流调节阀通径750mm。

下密封阀：当料罐需接收受料斗的物料时，应关闭下密，确保炉顶煤气不串通，保持炉顶的压力。工作原理：下密封阀工作原理同上密封阀。下密封阀口通径850mm。

波纹补偿装置（波纹补偿装置及插板阀）主要用于炉顶设备检修、安装时调节间隙并调节设备安装时轴向、径向误差。同时随炉顶受热上涨后，产生的轴向，径向位移。

布料器装置：通过撑挂在该装置下部的布料溜槽按工艺要求将炉料布入炉内。布料装置是整个炉顶装料设备的核心，其运动分为溜槽的旋转与溜槽的倾动，二者即可单独实现又可同时实现，当同时运动时，即为螺旋运动。

溜槽更换装置：为溜槽安装、检修、更换所设装置。

炉顶支承：炉顶支承亦称内框架，下部通过法兰同炉壳相接，上部同料罐相接，承载料罐及炉料和下密，节流阀的重量，当炉壳受热上涨时，由于有炉顶支承，可保证料仓、下密、节流阀同炉壳及布料装置等同等升高。

炉顶钢圈：又称钢圈法兰，焊于炉壳顶部，为连接炉顶装料设备所设。炉顶钢圈为铸焊结构。

无料钟炉顶装料设备的润滑基本上采用干油集中润滑，个别另部件因有复合运动采用定期人工加注干油润滑。

4 炉顶系统附属设施

1）炉顶检修设备。炉顶检修设备包括炉顶吊车一台，电动单梁起重机一台，炉顶设备检修环架，溜槽更换装置，手拉葫芦，电动葫芦；

2）均排压设施。无料种炉顶为高压操作系统，为了使上下密封阀、料流调节阀等阀门按程序顺利打开，保证炉料顺利装入料罐或从料罐中排出，且保证炉顶压力不波动，在料罐上设置了均排压系统。一次均压介质为半净煤气，含灰量＜0.5g/m3，煤气温度＜50℃[2]。为提高均压的可靠性，高炉无料钟炉顶系统采用两次均压，二次均压介质为氮气。为减少放散煤气对管道和消声器的磨损，高炉均排压系统设旋风除尘器。料罐放散时，煤气经旋风除尘器后再放散，均压时，均压煤气经旋风除尘器后再进入料罐，将放散时沉积灰强制吹回料罐中。在正常情况下，煤气经旋风除尘器，然后经消声器放散，当消声器堵塞不能正常工作时，切换从旁路进行放散；

3）探尺。为了探测料面形状、下降速度及发出启动装料程序的指令，而设置探尺装置。本高炉设三台紧凑试探尺，两台0m～6m，一台0m～24m探尺；

4）水冷系统。为确保传动齿轮箱内工作温度在70℃以下，采用工业净化水进行开路冷却，用水量10m/h，进水温度不超过40℃。从齿轮箱出来的水经过U型水封排至高炉工业水开路水槽中，水封两侧水管上下高差大于20m，以确保高炉煤气不泄露。

5 结论

印度ESSAR钢铁公司2200m3高炉无料钟炉顶目前已经完成施工图设计。通过对工艺参数的合理选择、炉顶设备及系统配置的精心设计、以及设备的精心制造、安装调试和严格的生产管理及控制，本无料钟炉顶系统能够达到满意的效果。

[1]项中庸，王筱留，等.高炉设计-炼铁工艺设计理论与实践.

[2]周传典.高炉炼铁生产技术手册.