中冶南方初步设计.docx
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中冶南方初步设计.docx
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山东焦化北海新区节能新工艺示范工程炼铁系统初步设计说明书
1总论
1.1设计依据
本设计是根据下列文件的有关要求进行编制的:
1)中国钢研科技集团有限公司的设计委托函。
2)吉林冶金设计院有关初步设计。
3)中国钢研科技集团、山焦集团、中冶京诚、中冶南方及相关厂家多次交流的多方意见。
4)山焦集团提供的相关资料。
5)初步设计前双方方案讨论相关会议纪要。
1.2总体要求
1)本工程在红线区域建设一座2300m3高炉,设计规模为年产量~260万吨,另外预留一座2300m3高炉的总图位置。
2)工程包括整个高炉系统的全部内容。
3)高炉的一代寿命≥15年;利用系数≥2.9t/m3·d,热风炉的一代寿命不小于30年,热风温度为1200--1250℃(焦炉煤气富化),1180℃(无煤气富化)
。
设计最高风温1310度,焦比≤300Kg/tFe,煤比按≥230Kg/tFe考虑,富氧率按最大15%考虑。
4)自动化控制系统采用电控、仪控、计算机三电一体的三级计算机控制,即:
基础自动化、过程自动化、管理自动化(预留接口)。
自动化水平达到国内同类型高炉先进、实用水平。
供配电系统配置合理。
5)在满足工艺、总图等专业要求的前提下,尽量做到建筑美观,建筑物、构筑物应技术先进、合理、经济、适用。
6)高炉工程设计必须符合国家和地方政府有关环境保护、消防、安全、防火、抗震、职业卫生等方面的法律、法规中的有关规定,满足清洁生产的要求,污染物达标排放。
1.3设计原则及指导思想
1)指导思想是:
采用成熟、可靠、实用、先进的工艺技术及设备;高起点、高质量、高效益;延长高炉寿命、提高高炉效率。
236
2)高炉改造采用“精料、高压、高温、富氧、高喷煤”的冶炼工艺及相关的技术装备,以求全面实现“高产、优质、低耗、长寿、环保”的生产目标。
3)新建高炉的主要技术经济指标、装备水平和自动化程度应达到国内同类高炉的先进水平。
4)认真贯彻执行国家有关政策、法规和行业政策,特别是环保、能源、安全卫生、消防等政策和法规。
1.42300m3高炉大修改造工程的基本方案
对于高炉主工艺技术路线,本设计在先进、可靠、经济、实用的原则上,根据烧结、焦炭热装热送的具体要求,以及今后可能的实际情况,制定的主工艺技术路线具体如下表:
6
出铁场系统
双矩形出铁场3铁口
7
铁水运输
一罐到底铁水罐车
8
渣处理系统
2粒化槽+2脱水转鼓(冷法)+1干渣坑,1水渣堆场
9
热风炉系统
3座顶燃式热风炉,转炉煤气富化,废气余热回收,
风温1180~1250℃,寿命30年。
10
喷煤系统
自主设计喷煤流程(达涅利柯勒斯型)
11
铸铁机
75m双链辊轮固定式
12
煤气清洗系统
干法布袋除尘
13
TRT设施
1套干式TRT,与鼓风机共轴
14
鼓风机站
1台电动全静叶可调轴流式鼓风机,型号:
AV71-15
15
通风除尘设施
贮矿(焦)槽、出铁场、原料转运站采用布袋除尘
器。
设通风采暖设施
16
给排水系统
新建软水、净环水、冲渣水循环系统。
17
自动化控制系
统
三电一体化、二级自动化控制系统,预留管理计算
机系统接口
18
铁路信号及
电讯设施
配置铁路信号及电讯设施
1.5设计中采用的新技术、新工艺
1)矿焦槽独立布置,烧结矿槽前分级、分散筛分、分散称量,焦炭分散筛分、集中称量,小块焦回收。
焦炭中子测水及焦丁回收;
2)大功率垂直提升机(带平移);
3)高温新型串罐无钟料炉顶;
4)高炉长寿综合技术:
适宜强化冶炼的矮胖操作炉型;砖壁合一、薄壁内衬结构;铜冷却壁+铸铁冷却壁+铸钢冷却壁;联合软水密闭循环系统;陶瓷杯+水冷炭砖炉底、炉缸结构;采用高导热、微气孔率优质炭砖;
5)大跨度矩形炉体框架、平坦化出铁场;
6)宽敞的风口平台及铁口侧抽+顶抽除尘方式;
7)IDE冷转鼓+干渣坑炉渣处理系统;
8)新型顶燃式热风炉;
9)旋风除尘器
10)干法布袋煤气除尘;
11)三机共轴(BPRT)TRT回收炉顶煤气余压;
12)全PLC三电一体化的二级自动化控制系统;
13)清洁生产技术。
1.6主要设计决定
1.6.1主要技术经济指标
在研究分析国内2300m3级高炉原燃料条件和实际技术经济指标的基础上,结
合山焦烧结、焦炭热装热送的实情和现有高炉的生产经验,确定了2300m3高炉的主要技术经济指标如下:
2300m3级高炉主要技术经济指标
指标名称
单位
指 标
备 注
高炉有效容积
m3
2300
年平均利用系数
t/m3.d
2.98
综合燃料比
kg/tFe
£530
其中:
焦比
kg/tFe
£300
煤比
kg/tFe
≥230
设备能力260
炉顶压力
MPa
MAX0.275
设备能力0.3
热风温度
℃
1180~1250
设备能力1310
富氧率
%
MAX15
入炉风量
Nm3/min
~4600
渣比
kg/tFe
360
熟料率
%
100
入炉矿品位
%
≥55
高炉年平均工作日
d/a
350
年产生铁
104t/a
~240
年产水渣
104t/a
~103
含水率20%
高炉煤气发生量
105Nm3/h
~37.5
高炉一代寿命
a
≥15
热风炉一代寿命
a
≥30
1.6.2高炉冶炼工艺
2300m3高炉采用“精料、高压、高温、富氧、高喷煤”的冶炼工艺及相应的技术装备,以求全面实现“高产、优质、低耗、长寿、安全、环保”的生产目标。
1)精料:
炉料结构高碱度烧结矿66%+酸性球团矿34%;综合入炉品位
TFe/55%;单位生铁冶炼渣量~360kg。
2)高压:
炉顶煤气压力0.275MPa,余压回收发电。
3)高温:
热风围管风温1180~1250℃,热风炉废气余热回收预热燃烧空气和高炉煤气(采用转炉煤气富化)。
4)富氧喷煤:
采用高风温1180~1250℃、最大15%富氧、喷煤230kg/tFe。
5)优质:
冶炼低硅(Si¢0.5%)、低硫(S¢0.02%)、高温(t$1500℃)生铁。
6)低耗:
焦比£300kg/tFe。
7)高产:
高炉容积利用系数/2.9t/m3.d。
8)长寿:
高炉一代炉役(不中修)/15年,热风炉一代炉役/30年。
1.6.3主要技术方案
1.6.3.1原燃料供应系统
原燃料供应系统年供料量(不含喷煤系统用煤)见下表。
原燃料品种及供料量
序号
原料名称
日原料量
(t/d)
年原料量(万
t/a)
运输方式
1
碱性烧结矿
6644.4
193.2
带式输送机
2
酸性烧结矿
3577.8
125.2
带式输送机
3
杂矿
110.4
3.864
带式输送机
4
焦炭
2085.3
73
带式输送机
合计
12417.9
395.3
高炉烧结矿来自烧结车间,焦炭来自焦化车间,杂矿来自原料场。
酸性烧结矿、碱性烧结矿分别来自1#、2#烧结车间的烧结机,杂矿来自原料
场,接口位置在矿石槽前转运站。
酸性烧结矿、碱性烧结矿、杂矿分别送至
K101、K102、K103可逆输送机,可分别给入K104、K105输送机,运至矿槽槽上,由K106、K107单侧卸料车分别卸入相应的矿槽内。
焦炭来自焦化车间,接口位置在焦炭槽前转运站。
焦炭送至J101输送机,运至焦槽槽上,由J102双侧卸料车卸入焦槽内。
K104、K105输送机头部余料通过头部溜管卸入槽下返矿输送机至高炉返矿仓。
J101输送机头部余料通过头部溜管卸入槽下返焦输送机至高炉返焦仓。
1.6.3.2炼铁工艺及设备
1)高炉车间工艺布置
设计采用双矩形出铁场3铁口、摆动流咀、3座顶燃式热风炉、提升机上料、冷转鼓炉渣处理等工艺措施,使车间布置紧凑合理、原燃料供应和渣铁运输顺畅、能源介质输送距离短,适应建设场地的要求。
2)供上料系统
本高炉设计既能实现热装,又能实现热装。
上料采用料罐上料,料罐有效容积55m3,每台机车每次运送2个装有相同物料的料罐。
料罐送至提升工位后,用安装在炉顶的160t提升机龙门钩钩住料罐吊耳,随后料罐以50m/min的高速上升,到一定的高度后再以25m/min的中速上升,接近提升高度时以5m/min的低速上升直至上升停止;接着转入水平移动,先以
50m/min的高速移动,接近高炉中心线时以5m/min的低速移动直至停止;最后是料罐沿高炉中心线作下降运动并将炉料卸入受料斗。
空料罐的回程过程与重料罐的上料过程呈逆向关系。
上料系统能力为:
每批料365秒,理论最大上料能力为9.86批/小时。
热装:
料罐经烧结和焦化缓冲仓装入热料料,经过机车送至提升机下。
冷装:
采用普通焦矿槽向料罐共料供料,经过机车牵引至提升机下。
焦矿槽并列分开布置。
烧结矿和焦炭在槽下进行筛分,杂矿在槽下不过筛,矿石采用分散+集中称量,
焦炭采集中称量,设焦丁回收工艺。
焦、矿槽贮存时间表
序号
名 称
数量
(个)
单槽有效容积
(m3)
总有效容积
(m3)
物料堆比重
(t/m3)
贮存时间
(h)
1
碱性烧结矿槽
6
385
2310
1.75
14.6
2
酸性烧结矿槽
4
385
1540
1.75
18.1
3
杂矿槽
2
325
650
1.65
4
焦炭槽
6
410
2460
0.5
14.2
5
焦丁仓
1
70
70
0.55
8.9
6
粉焦仓
1
70
70
0.55
8.9
7
碱性返矿仓
1
100
100
1.8
6.5
8
酸性返矿仓
1
70
70
1.8
8.4
应业主要求,本设计在炉顶及总图上考虑了后续上皮带上料的可能性。
3)炉顶系统
高炉炉顶采用高温串罐无料钟炉顶设备,它具有良好的高压密封性能,灵活的布料手段,能使高炉充分利用煤气能,保持高炉顺行;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。
炉顶工艺参数
炉喉直径 φ8200mm
高炉利用系数 3.02,设备能力3.12
炉顶压力 0.27MPa,设备能力0.30
炉顶温度 正常600~750℃,瞬时高温900℃(不超过半小时)炉顶除尘风量 ~700m3/min
炉顶配备紧凑式机械探尺和雷达探尺,自动探测料面。
4)粗煤气系统
粗煤气系统主要由粗煤气管道、重力除尘器和旋风除尘器组成。
粗煤气管道由四根上升管(φ2500mm)、一个连通球(φ6000mm)和一根下降管(φ3500mm)组成。
粗煤气管道和除尘器内衬设计为250mm厚的喷涂料,其中耐火层为120mm重质喷涂料,隔热层为130mm轻质喷涂料。
5)炉体系统
炉体系统由钢结构、炉体冷却设备、炉体水冷系统、内衬及高炉附属设备组成。
(1)高炉炉体结构
炉体采用自
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