精品凌钢1号高炉扩容大修改造工程方案定.docx
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精品凌钢1号高炉扩容大修改造工程方案定
凌源钢铁集团
炼铁厂1号高炉扩容大修改造工程
技术方案说明
中冶京诚工程技术有限公司
凌源钢铁集团设计研究有限公司
2009年6月
凌源钢铁集团
炼铁厂1号高炉扩容大修改造工程
技术方案说明
库号:
炼铁工程技术所
总经理
项目主管
项目负责人
凌钢设计院
经理
副经理
项目负责人
中冶京诚工程技术有限公司
凌源钢铁集团设计研究有限公司
2009年6月
各专业主要设计人员
专业名称
设计人
审核
部门项目主管
中冶京诚公司
炼铁
热力
凌钢设计院
总图
热力
燃气
给排水
通风
土建
电力
自动化
电讯
说明
凌钢1号高炉扩容大修改造工程技术方案由中冶京诚公司和凌钢设计院共同完成,根据2009年5月20日《会议纪要》要求,双方具体分工如下:
一、中冶京诚公司负责设计内容:
1、炼铁主体设施:
包括高炉本体、炉顶上料及重力除尘、矿槽、风口平台出铁场、煤粉制备及喷吹、水渣系统。
2、辅助生产设施:
出铁场除尘、高炉煤气布袋除尘、鼓风机站。
二、凌钢设计院负责设计内容:
1、辅助生产设施:
供排水系统,总图,外线(水、电、风、气)。
2、其它设施:
中冶京诚公司设计及范围内需配套的供排水专业、供配电专业、自动化仪表专业、土建专业(含建筑、混凝土、钢结构各专业)、通风采暖专业,以及与之配套的能源介质供应。
本方案内容为京诚公司负责设计内容技术方案说明。
1总论………………………………………………………………1
2原、燃料需要量…………………………………………………7
3炼铁工艺设施……………………………………………………8
4公用及辅助生产设施……………………………………………33
4.1热力设施……………………………………………………………33
4.2燃气设施……………………………………………………………40
4.3出铁场除尘设施……………………………………………………72
5投资概算…………………………………………………………98
1总论
1.1概述
凌钢炼铁厂1号高炉容积为380m3,高炉已进入大修阶段,凌钢公司计划对1号高炉进行大修改造,将1号高炉容积扩容为450m3。
根据凌钢公司要求,1号高炉本次大修改造工程主要包括项目:
贮矿槽及料坑、上料及炉顶装料、风口平台出铁场、高炉本体、粗煤气、煤气布袋除尘、炉渣处理、煤粉制备及喷吹设施、高炉鼓风机站以及出铁场除尘,与之配套的辅助设施改造技术方案另见凌钢设计院技术方案说明。
1.2设计依据
2009年5月20日凌钢1#高炉扩容大修改造项目初步方案讨论《会议纪要》。
?
现1号高炉施工图。
1.3设计原则及指导思想
1.3.1高炉大修改造技术方案,在尽可能利用现有1号高炉现有设施的条件下,将高炉炉容扩建到450m3;配套改造设施,需满足高炉利用系数达到3.8t/m3.d的生产能力。
1.3.2本工程方案选择要满足快速大修施工要求。
1.3.3方案选择要求做到经济实用、减少不必要的投资、以获得良好的经济效益。
1.3.4设计严格按照合同及进度要求进行,严格保证设计质量。
1.3.5在总图布置方面做到布置紧凑,少占地。
1.3.6做好环境保护、防火和安全卫生工作,“三废”治理项目与主体工程同时施工,符合国家环保要求的排放标准。
1.3.7在本工程设计中充分考虑物流方向,做到物流顺畅;废物回收全面,贯彻循环经济思想。
1.4设计内容、范围
1.4.1设计内容
(1)炼铁工艺设施
炼铁工艺设施包括贮矿槽及料坑、上料及炉顶装料、风口平台出铁场、高炉本体、粗煤气、煤气布袋除尘、水冲渣及修罐库、煤粉制备及喷吹设施等。
(2)热力设施
1号高炉鼓风机站扩建改造。
新建2号高炉鼓风机站。
新增两台BPRT机组建成投产后为1号和2号高炉鼓风,1#高炉鼓风机站内的另外一台2000m3/min电动离心鼓风机作为1#、2#高炉备用风机。
(4)燃气设施
现1号高炉采用老式的内滤布袋利用风机加压反吹方式布袋除尘系统,大修后将其改造为外滤长袋低压氮气返吹结构形式。
(5)通风除尘
现1号高炉无出铁场除尘设施,改造后增加出铁场除尘,采用布袋过滤结构形式。
(6)给排水设施
高炉给排水设施配套改造,主要包括高炉冷却循环水泵站和冲渣泵站。
(7)供配电、电气及仪表
高炉槽下供配料系统、上料和炉顶装料系统、高炉循环水系统、热风炉系统、高炉冲渣系统、煤粉制备及喷吹、高炉鼓风机系统、煤气布袋除尘等的供配电电气及仪表设计。
(8)其它配套设施
包括:
外部管网、供配电管廊、总图设施等
以上(6)~(8)项改造方案见凌钢设计院改造技术方案说明。
1.4.2设计范围
●高炉本体、炉顶、上料工艺设施;
●高炉出铁场工艺设施;
●高炉矿槽及槽下供料工艺设施;
●煤气布袋除尘工艺设施;
●重力除尘工艺设施;
●底滤式渣处理工艺设施;
●高炉喷煤、制粉设施;
●高炉鼓风机工艺设施(同轴BPRT机组);
●高炉出铁场除尘设施;
以下设计内容见凌钢技术方案说明:
●高炉冷却循环水泵站、冲渣水泵站;
●高炉区域其它采暖通风设施、给排水设施及热力设施;
●高炉区煤气管网;
●矿槽除尘设施。
●高炉区域供配电及仪表、控制设施;
●高炉区域总图运输及公用管线;
●高炉富氧设施(不含制氧站、空压站)
●高炉区域其他设施。
1.4.3高炉系统所需的蒸汽、压缩空气、氮气、氧气、焦炉煤气由甲方提供,其用量见本文中的相关专业说明。
1.5设计特点
为降低工程造价,提高投资效益,优化高炉生产,本高炉扩容大修改造工程方案具有如下特点。
1.5.1精料
高炉入炉原料为70%烧结矿+30%球团矿和少量块矿;正常冶炼时基本不加石灰石。
烧结矿和球团矿、焦炭进行槽下筛分后入炉,控制焦炭、烧结矿粉末<5%。
入炉烧结矿、球团矿、块矿综合含铁品位58%以上。
1.5.2高风温
采用4座顶燃式热风炉,采用交错并联送风。
1.5.3干法布袋除尘
高炉煤气采用外滤低压氮气脉冲返吹结构干法布袋除尘。
节电、省水、环保,同时能获得较高的煤气质量,有利于热风炉送风温度的提高。
1.5.4高炉长寿
改进炉体冷却系统,炉身下部采用板、壁结合的冷却设备,使炉体结构合理化,在高炉不同的工作部位采用不同的耐火材料,保证高炉一代炉役达到8年以上。
1.5.5全底滤法水冲渣
采用全底滤法水冲渣工艺,冲渣水循环利用,不外排。
1.5.6无料钟装料设备
炉顶装料采用无料钟装料设备,有利于改善炉料分布,合理利用煤气能;有利于增产节焦,炉顶设备维修方便。
1.5.7PLC控制
矿槽、焦槽供配料、上料及炉顶装料和热风炉操作均采用PLC控制,所有参数用CRT画面显示。
1.5.8富氧大喷煤
采用富氧喷吹煤粉工艺,降低焦炭用量,减少生铁成本。
1.5.9集中操作
高炉本体、炉顶及上料、矿槽、热风炉以及煤气除尘主体工艺系统采用集中操作。
1.6生产规模和物料平衡
1.6.1物料平衡
1号高炉扩容大修后为450m3高炉,年产炼钢生铁50.4104t/a。
高炉主要物料平衡如下:
煤粉9.6
注:
计算单位:
万吨/年
1.6.2高炉主要技术经济指标
高炉主要技术经济指标
序号
名称
单位
指标
备注
1
高炉容积
m3
450
2
利用系数
t/m3·d
3.8
3
焦比
kg/t·HM
380
4
煤比
kg/t·HM
150
设备能力180
5
入炉矿品位TFe
%
≥58
6
熟料率
%
≥95
7
送风温度
℃
1150
8
炉顶压力(最高)
MPa
0.15
9
渣铁比
kg/t·HM
300
10
高炉年工作日
天
350
作业率95.8%
11
高炉年产生铁
万吨/年
60
1.6.3各种原料消耗量
烧结矿1.176t/THM
球团矿、块矿0.504t/THM
焦炭0.38t/THM
煤粉0.160t/THM
石灰石~10kg/THM
其它辅料~2.9kg/THM
1.6.4动力消耗
净水循环用水量(高炉本体、热风炉)50m3/THM
补充新水2m3/THM
冲渣用水9m3/t-渣,耗水量1m3/t-渣
电耗:
30kwh/THM(不包括鼓风机用电)
鼓风:
1336Nm3/THM
蒸汽:
20kg/THM
氧气:
0.15Nm3/THM
高炉煤气:
900Nm3/THM
压缩空气:
45Nm3/THM
氮气40Nm3/THM
1.6.5产品及副产品:
炼钢生铁60万吨/年
水渣21.1万吨/年?
多
高炉煤气130000Nm3/h
(其中热风炉自用约63000Nm3/h)
(煤气热值~3200KJ/Nm3)
碎矿7.2万吨/年
碎焦1.7万吨/年
炉尘量1.5万吨/年
1.7高炉对原、燃料及辅助材料的要求
高炉冶炼的炉料结构采用70%烧结矿和30%球团矿+少量块矿。
烧结矿和球团矿以及焦炭理化性能指标应符合《高炉炼铁工艺设计规范》GB50427要求。
1.7.1烧结矿
烧结矿由烧结厂供应,烧结矿在烧结厂进行烧结矿分级,本高炉设计要求烧结矿粒度:
5~50mm。
烧结矿要求的理化指标见表2-1。
表1.7.1烧结矿理化性能指标
项目
单位
数值
全铁TFe
%
≥56.0
铁份波动
%
≤±0.5
碱度(R)
1.8~2.0
碱度波动
≤±0.08
含FeO
%
≤8.0
FeO含量波动
%
≤±1.0
低温还原粉化率RDI
%
≤30
转鼓指数TI
%
≥68
烧结矿粒度
mm
5~50
%
≤5(<5mm)
%
≤8(>50mm)
1.7.2球团矿
表1.7.2 球团矿理化性能指标
项目
单 位
数 值
全铁TFe
%
≥63
铁份波动
%
≤±0.5
常温抗压强度
N/个
≥2000
转鼓指数TI(+6.3mm)
%
≥86
耐磨指数(-0.5mm)
%
≤5.0
还原膨胀率
%
≤15
低温还原粉化率(+3.15mm)
%
≥65
S
%
≤0.05
K2O+Na2O
%
≤0.1
粒度
9~18mm
%
≥85
-6mm
%
≤5
1.7.3焦炭
表1.7.3焦炭理化性能指标
项目
单 位
数 值
灰份
%
≤13
含S
%
≤0.7
转鼓指数
M40
%
≥78
M10
%
≤8
反应后强度CSR
%
≥58
反应性指数CRI
%
≤28
粒度
粒度范围
%
75~25
粒度大于上限
%
≤10
粒度小于下限
≤8
1.7.4煤
表1.7.4 喷吹用煤理化性能指标
成分
工业分析(%)
哈氏可磨系数
HGI
Vr
Ag
Wy
Sg
设计条件
~25
≤10
≤10
≤0.6
≥50
1.8投资概算
本工程投资概算是依据类似工程的设计内容和范围进行编制的。
投资范围包括:
炼铁工艺设施、高炉鼓风机站、煤气布袋除尘设施、出铁场除尘以及与之配套的土建工程、电气仪表、通风采暖等设施。
以上内容静态投资12135.03万元。
静态投资构成:
表1.8
工程项目名称
概算价值(万元)
占静态投资%
炼铁工艺
5158.79
高炉鼓风机站
6043.5
煤气干式除尘系统
520.00
出铁场除尘
412.74
静态投资合计
12135.03
2原、燃料需要量
1号高炉扩容大修改造后,由于产量增加,需要增大1号高炉矿槽槽上供料能力,由业主根据高炉原、燃料用量核算现有供料设施能力。
原、燃料需要量见表2.1
表2.1原、燃料需要量(按年产炼钢生铁60万吨计算)
序号
原、燃料名称
原、燃料入炉量(t/d)
1
烧结矿
2229
2
球团矿
914
3
块矿
4
焦炭
686
5
石灰石、白云石等
29
合计
3858
3炼铁工艺设施
3.1设计原则
考虑1号高炉的具体条件,在节省投资的前提下,采用国内同级别高炉成熟、可靠的实用技术,使高炉在工艺技术和装备等方面处于国内同类高炉先进水平,从而获得良好的经济效益和环保效益。
设计遵循“先进、可靠、实用、高效”方针,采用“精料、高风温、高风压”的冶炼工艺,实现高炉生产“优质、高效、长寿、低耗、节能、环保”的目标。
工程设备立足做到投资少,见效快。
3.2炼铁工艺设施改造项目组成
炼铁工艺设施由高炉本体系统;无料钟炉顶及上料系统;贮矿(焦)槽;风口平台出铁场系统;粗煤气系统;水冲渣系统;煤粉制备及喷吹系统以及热风炉系统送风控制等。
3.3炼铁工艺设施
3.3.1高炉本体
高炉本体由现380m3扩容大修为450m3高炉,炉体从炉底水冷(包括炉底水冷)以上全部更新。
炉体框架结构保持最大程度的利旧,高炉基础和框架结构土建考虑加固。
高炉本体是高炉生产设施的重要组成部分,为了适应高炉冶炼强化的要求以及实现高炉一代炉役寿命达到8年以上的目标。
在炉体设计中采用成熟、先进、实用的技术是非常必要的。
(1)高炉内型
高炉公称容积为450m3,高炉设铁口1个,风口14个、高炉内型尺寸见下表3.3.1及图3.3.1。
表3.3.1高炉内型尺寸表
序号
名称
符号
单位
数值
1
炉缸直径
d
mm
5400
2
炉腰直径
D
mm
6300
3
炉喉直径
d1
mm
4400
4
炉缸高度
h1
mm
3100
5
炉腹高度
h2
mm
2800
6
炉腰高度
h3
mm
1400
7
炉身高度
h4
mm
10300
8
炉喉高度
h5
mm
1670
9
有效高度
Hu
mm
19270
10
死铁层高度
h0
mm
1035
11
风口高度
hf
mm
2700
12
炉缸断面积
A
m2
22.9
13
炉腹角
805211
14
炉身角
844349
15
Vu/A
16.59
16
Hu/D
3.06
17
d1/D
0.698
18
D/d
1.166
19
d1/d
0.815
图3.3.1高炉内型图
(2)高炉炉体框架及平台
高炉炉体框架柱及各层平台(除炉顶大平台外)利用现有结构,此种方案有利于节省工程改造量,节约投资,有利于快速大修。
高炉炉体采用自立式结构,炉体各层平台和上料斜桥由4根框架支柱支承,框架支柱中心线距为10.5×10.5m,炉体设4层平台,并设双路走梯。
炉壳、内衬、冷却设备、炉底水冷等炉体范围全部新建。
(3)高炉内衬
根据高炉内部不同部位的工作条件选用相应的耐火材料,既要考虑节约投资又要考虑保证高炉长寿的要求来选择耐材。
高炉炉底采用半石墨质烧成炭块砌筑,炉缸采用模压小炭块砌筑,炭砖具有良好的导热性和耐侵蚀性,能有效地保护炉底和炉缸。
炉缸内壁采用陶瓷杯结构,其材质为复合棕刚玉质;铁口区采用复合棕刚玉砖砌筑,风口区采用复合棕刚玉质组合砖砌筑。
炉腹、炉腰、炉身下部用高铝砖砌筑,炉身上部用致密性粘土砖砌筑,炉身上部无冷却壁部位,在炉壳内喷涂~70mm厚的不定形耐火材料。
炉顶封盖内壁采用焊接锚固件和喷涂一层耐热耐磨的不定形耐火材料。
(4)炉体冷却设备
炉底、炉缸区域采用4段光面冷却壁,冷却壁材质为普通铸铁,内铸单进单出的蛇形无缝钢管。
炉腹、炉腰为带肋镶嵌式冷却壁,内铸双层冷却水管,肋槽内捣打导热良好的炭素材料。
炉腹冷却壁上部满铺一层铸铁冷却板,以保证炉身下部砖衬的有效支撑。
炉身中、下部采用板、壁结合的冷却结构。
冷却板的冷却强度大,能有效支撑炉衬,冷却壁安装时炉皮开孔少,能有效保护炉皮,增强高炉密封性。
炉身中、下部以及炉腹炉腰的冷却壁选用QT400-18铁素体基球墨铸铁,内铸无缝钢管,冷却壁热面带有肋板,槽内捣打炭素料。
高炉炉底采用水冷。
(5)炉体附属设备
①风口设备:
高炉采用14个风口,每个风口由大、中、小套组成;风口小套采用长寿贯流式风口。
②十字测温装置:
在炉喉料线附近设置十字测温装置,以检测炉喉区域煤气温度分布。
十字测温共四个方向,其中三个方向每个方向测温点为4点,第四方向测温点为5点,共17点。
③炉喉钢砖:
采用一段式水冷炉喉钢砖。
④炉顶喷水降温装置:
当炉顶温度过高时,采用炉顶喷水降温装置进行降温处理。
(6)高炉炉体冷却
高炉采用工业水开路循环冷却系统。
设有两个净循环水冷却系统。
①高炉净循环水冷却系统(不包括热风炉设备冷却),循环水冷却水量为Q=2100t/h,炉前供水点压力0.6MPa。
②高压净循环水冷却系统。
主要用于风口小套的冷却,循环水量为400t/h。
风口平台处的供水压力为1.0Mpa。
上述两个系统的排水,由风口平台上的集水箱收集,通过回水管流回水池冷却,然后经高炉循环水泵房送回高炉使用。
(7)炉体检测与控制
炉体检测包括炉衬温度、冷却壁温度、炉底温度、炉基温度的测量以及冷却水流量、压力、温度的测量、炉喉断面煤气温度分布测量,依靠这些检测手段为高炉布料、炉体维护及炉体设备保护提供信息。
3.3.2贮矿(焦)槽系统
高炉贮矿(焦)根据高炉性能指标核算,贮矿(焦)槽的贮存时间均能满足设计要求,所以矿槽本体不需要修改。
由于料车的容积由3.5m3改为4m3,原料坑不能满足新料车走行的要求,需将料车轨道向高炉方向平移400mm。
为提高料车的利用率,将原设计的固定焦斗和固定矿斗增加翻板机构,并随新料车相应的修改出料溜嘴。
料车的容积由3.5m3改为4m3,槽下的矿石和焦炭称量漏斗均需相应的修改。
由于受+3.335m平台高度和开孔的限制,矿石和焦炭称量漏斗有效容积只能加大到3m3,杂矿称量漏斗由0.5m3加大到1m3,同时称量漏斗除尘罩和称量漏斗平台要做相应的修改,槽下胶带机不做修改。
(1)工艺布置及流程
矿焦槽系统共设双排贮槽,其中一排贮存焦槽和杂矿,另一排贮存烧结矿和球团矿。
矿石、焦炭均采用分散筛分、分散称量工艺,料坑内不设称量漏斗。
焦炭槽下过筛,筛上合格粒度的焦炭卸入焦炭称量漏斗进行称量。
烧结矿、球团矿在槽下过筛,筛上合格粒度的矿石分别供给相应的槽下矿石称量漏斗进行称量。
杂矿在槽下不过筛,由给料机供给杂矿称量漏斗进行称量。
配好的原料通过槽下皮带机输送到槽下料坑集中斗内,料坑集中料斗上设有翻板机构。
贮矿(焦)槽和上料系统工艺设计特点:
①矿(焦)槽设双排贮槽,分别贮存烧结矿、球团矿、杂矿和焦炭。
②采用焦丁回收入炉工艺。
③烧结矿、球团矿和焦炭全部在槽下过筛。
④槽下矿石按矿种分散称量。
⑤有矿石、焦炭均设称量误差自动补偿。
⑥所有扬尘点设除尘罩封闭抽风除尘。
⑦采用操作简便的电子式校秤装置。
⑧槽下称量漏斗闸门采用液压传动。
(2)矿、焦贮槽设置数量、容积及贮存时间
按高炉利用系数为3.8t/m3.d计算,年产60万吨条件,扩容大修改造后原、燃消耗量见表3.3.2-1。
表3.3.2-1原、燃料用量
序号
名称
入炉量
kg/tHM
返矿率/
含水率
返矿量
kg/tHM
实际需要量
kg/tHM
年需要量
万t/a
1
混合矿,其中
1680
158
1838
110
2
烧结矿
1176
10%
131
1307
78
3
球团矿
504
5%
27
531
32
4
石灰石等杂矿
10
1
5
焦炭
380
7%
29
409
24
根据原、燃料用量核算现有矿焦贮槽贮存能力见表3.3.2-2。
表3.3.2-2焦矿贮槽设置数量、容积及贮存时间
序号
名称
数目(个)
有效容积(m3)
贮存时间(h)
单个
总容积
1
烧结矿
4
150
600
10.8
2
球团矿
4
150
600
31.7
3
杂矿
2+2
170/80
500
4
焦炭
4
150
600
全焦时7.2;喷煤时10.3;
5
碎矿
2
30
60
10.7
6
碎焦
2
10
20
全焦时3.4;喷煤时8.2;
7
焦丁
2
10
20
12
(3)主要设备
本节描述设备能力为大修改造后的设备能力,由于没有大修前使用设备型号,不能核算现由设备是否需要更新,此问题在施工图方案阶段进行确定。
主要设备见3.3.2-3。
设备选型主要特点:
①烧结矿和焦炭振动筛上均带有小车可以手动推离安装位置进行维修、更换筛网。
②振动筛和电动振动给料器的上方均设吊装用工字钢或吊挂点供检修时吊装用。
③料坑抽排积水用泵拟选用潜污泵WQA型或WQ型,此种泵可以排除较脏的污水,使用和更换方便。
④为了确保除尘效果,电动振动给料器配有防尘罩。
⑤所有漏斗内均设衬板。
表3.3.2-3主要设备选型
序号
名称
数量
主要参数
备注
标准设备
1
焦炭振动筛
4
Q=120t/h
利旧
2
焦炭振动给料机
4
Q=120t/h
”
3
烧结矿振动筛
7
Q=150t/h
”
4
烧结矿振动给料机
7
Q=150t/h
”
5
杂矿振动给料机
4
Q=100t/h
”
6
1#运矿胶带机
1
B=800mm,V=1.6m/s
”
7
2#运矿胶带机
1
”
8
3#碎矿胶带机
1
”
9
4#碎矿胶带机
1
”
10
1#碎矿斗提机
1
B=650mm,V=1.6m/s
”
11
2#碎矿斗提机
1
”
12
5#运焦胶带机
”
13
6#运焦胶带机
1
”
14
7#碎焦胶带机
1
”
15
8#碎焦胶带及
1
”
16
3#碎焦斗提机
1
”
17
4#碎焦斗提机
1
”
18
焦丁筛
2
”
19
碎焦闸门
2
”
20
焦丁闸门
”
21
焦丁胶带机
2
”
22
碎矿闸门
2
”
非标设备
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