供稿|劉竟陵 / LIU Jing-ling

邯鋼4號高爐大修改造出鐵場系統(tǒng)設計

System Design of No. 4 BF Large-modifi cations Transformed into Iron-fi eld in Han Steel

供稿|劉竟陵 / LIU Jing-ling

作者單位：邯鄲鋼鐵集團設計院有限公司，河北 邯鄲 056015

內容導讀

邯鋼4號高爐大修出鐵場改造新設計了風口平臺和雙鐵口矩形出鐵場；出鐵場采用平坦化布置；采用全液壓矮身泥炮和全液壓開鐵口機；加大除塵能力。投產(chǎn)后的生產(chǎn)實踐證明，新設計的出鐵場系統(tǒng)達到了改善爐前環(huán)境和滿足生產(chǎn)需要的目的。

邯鋼4號高爐始建于20世紀70年代，有效容積620 m3，出鐵場風口平臺長36 m，寬為19.8 m，于1997年擴容大修至917 m3，出鐵場保持不變，一直采用單出鐵場單鐵口。為了減少因爐前開口機、液壓泥炮等關鍵設備故障而造成減風對高爐爐況的影響，于2004年12月再次大修對出鐵場進行改造。由于大修時間只有40多天，施工時間短，為此，在保持單出鐵場不變的前提下，單鐵口改為雙鐵口。平面布置見圖1。

單出鐵場設計雙鐵口，兩鐵口呈32o夾角對稱布置，每個鐵口設有一套液壓泥炮和開口機，液壓泥炮和開口機布置在鐵口的同側，兩套設備公用一套液壓系統(tǒng)，兩鐵口采用交替出鐵或者一用一備的工作方式，主鐵溝、支鐵溝和渣溝均采用澆注料來延長鐵溝的使用壽命。這樣，減少了因爐前開口機、液壓泥炮等關鍵設備故障而造成出鐵對高爐爐況的影響；工人勞動強度及爐前工作環(huán)境有所改善，但是，同時存在問題：(1)渣溝與鐵溝立體交叉，位于渣溝上面的一段支鐵溝為活動式整體澆筑溝，接縫存在跑鐵的隱患；(2)單出鐵場雙鐵口采用一條鐵水線，鐵罐調配組織效率低；(3)出鐵場面積小，采用雙鐵口后減少了使用面積，并且渣鐵溝立體交叉，渣鐵溝清理環(huán)境惡劣，難以真正實現(xiàn)雙鐵口交替出鐵；(4)出鐵場除塵系統(tǒng)布局困難，無法滿足目前嚴格的環(huán)保要求。因為出鐵場存在的諸多缺陷，爐前出鐵組織困難，無法適應高爐強化冶煉和指標進步的需求。

2014年3月4號高爐大修，高爐內型適當調整，爐容從917 m3擴大到1000 m3。隨著高爐擴容，出鐵系統(tǒng)弊端將更顯突出，對出鐵場系統(tǒng)改造勢在必行。受4號高爐和其他配套設施的場地限制，出鐵場布局根本無法采用當前應用成熟的雙鐵場雙鐵口設計，通過對存在的諸多問題進行分析論證后，針對原出鐵場布局進行了全新的設計：出鐵場設計為一個矩形出鐵場，出鐵場由原來南北向調整為東西向布置，風口平臺也相應進行全新改造。出鐵場采用平坦化布置，每個出鐵場下設兩條鐵罐線。高爐設有兩個鐵口，兩鐵口呈30o夾角對稱布置，兩條固定貯鐵式主溝，采用全液壓矮身泥炮和全液壓開鐵口機。平面布置見圖2。

圖1　大修前出鐵場平面布置圖

出鐵場系統(tǒng)改造內容

風口平臺

為了生產(chǎn)操作方便、安全，有利于設備安裝、檢修，本次大修風口平臺新設計。將原有風口平臺西側泥炮開口機操作室、閥門卷揚機室及爐前液壓站移位來擴大操作空間。風口平臺設于高爐爐體周圍，為獨立的架空式連續(xù)鋼混結構平臺，平臺面澆注120 mm耐熱混凝土，風口平臺操作面積約310 m2。在熱風圍管下，設有環(huán)形單軌葫蘆，用于安裝、檢修風口設備等。

在鐵口上方的風口平臺前端設有頂吸抽風除塵罩，能較好捕集開堵鐵口時產(chǎn)生的煙塵。

出鐵場

出鐵場設計為一個矩形出鐵場，出鐵場由原來南北向調整為東西向布置，出鐵場結構采用混凝土墻+鋼結構梁+混凝土模版結構，采用平坦化出鐵場，平臺面澆注150 mm厚耐熱混凝土。綜合考慮現(xiàn)有4號高爐總圖布置及國內同級高爐實際生產(chǎn)操作條件，本高爐設有2個鐵口，1個矩形出鐵場，兩鐵口夾角約30°，出鐵場平臺面積約2380 m2。出鐵場下共設置5條鐵路運輸線，其中包括4條鐵水運輸線及1條全廠水渣運輸線，每個鐵口對應采用兩條鐵路運輸線。采用140 t鐵水罐車受運鐵水。

每個鐵口各自獨立設有泥炮、開鐵口機和鐵水擺動流槽；采用落地式全液壓矮身泥炮和全液壓開鐵口機，泥炮和開鐵口機同側布置。

在高爐270°側出鐵場內設置一個出鐵場吊裝孔，方便出鐵場設備及風口設備的吊運，也便于斜橋上料設備的檢修吊運。

在高爐90°側出鐵場平臺外還設有一個爐頂設備吊裝位，用于爐頂設備的吊裝。

在高爐180°側出鐵場地坪上設置一個爐前液壓站，為節(jié)省投資，利用原有液壓站內的設備，部分修配改，保留遙控；該液壓站為兩個鐵口的泥炮、開鐵口機提供動力。出鐵場上設有一個泥炮操作室，用于操作泥炮和開鐵口機。

出鐵場廠房為封閉式，下部設有吸風口，單坡屋頂，天窗形式，自然抽風。出鐵場廠房主跨設置一臺起重量為32 t/10 t、跨度為26.850 m的電動雙梁橋式起重機，主要用于泥炮、開鐵口機、出鐵場除塵設備的維護更換，以及溝蓋、生產(chǎn)用工具、材料、備品備件、檢修設備以及出鐵場垃圾的搬運。

出鐵場結構采用無填沙層的混凝土模板與鋼結構梁及柱相結合的結構形式。采用固定貯鐵式主溝，主溝長度約15 m，貯鐵式主溝工作層內襯采用澆注料，在采用高質量溝料的同時，適當加厚主溝工作層內襯，使其厚度≥450 mm，以延長主溝的使用壽命。主溝工作內襯采用了現(xiàn)場在線澆注的施工方式。

圖2　大修后出鐵場平面布置圖

出鐵場主要設備

(1) 泥炮

為節(jié)省投資，采用原有全液壓矮身泥炮，該泥炮具有旋轉和打泥等功能。

(2) 全液壓落地式霧化開鐵口機

采用全液壓落地式霧化開鐵口機，它具有回轉、送進、鉆、正打、逆打、吹、霧化等功能。開鐵口機操作方式為操作室手動操作+遙控操作。

(3) 鐵水擺動流槽

鐵水擺動流槽由槽體、連桿、驅動裝置組成，驅動方式為電動+手動，操作裝置設置在出鐵場平臺上。

(4) 出鐵場32 t/10 t橋式起重機

主要用于泥炮、開鐵口機、出鐵場除塵設備的維護更換，以及溝蓋、生產(chǎn)用工具、材料、備品備件、檢修設備以及出鐵場垃圾的搬運。

(5) 出鐵場耐材

出鐵場主溝耐材結構由粘土磚、高鋁質碳化硅磚和高性能高鋁質澆注料組成。主溝永久層砌筑在出鐵場主溝修理坑位上進行，主溝工作層內襯施工、維修就地進行。

渣鐵溝內襯由工作層澆注料和永久層澆注料構成，施工方便，維護強度較低。殘鐵溝工作時間較少，只有在清理或修補主溝時使用，故殘鐵溝內襯采用了方便靈活的耐火搗打料。

擺動流槽內襯采用了熱性能穩(wěn)定、強度高、抗沖刷、耐侵蝕的耐火澆注料。

渣鐵溝溝蓋及擺動流槽坑罩內襯均噴涂耐火澆注料。

出鐵場除塵

為了處理好渣鐵流經(jīng)處和開堵鐵口時產(chǎn)生的煙塵，改善出鐵場的工作環(huán)境，出鐵場新建1套出鐵場除塵系統(tǒng)，除塵系統(tǒng)設計風量約為690000 m3/h，設備處理風量按750000 m3/h選型。除塵系統(tǒng)采用低壓脈沖袋式除塵器，除塵風機采用離心式風機。系統(tǒng)流程均為：含塵氣體經(jīng)吸風罩、抽風管道，進入除塵器作凈化處理，然后通過風機送入消聲器作消聲處理，再經(jīng)排氣煙囪排入大氣。排放氣體的含塵濃度出鐵場除塵系統(tǒng)為15 mg/m3。除塵器收集的粉塵經(jīng)輸灰設施送入儲灰倉儲存。對儲灰倉卸灰口處設計考慮采用吸排式密封罐車的卸灰方式，同時設置粉塵加濕機為備用卸灰裝置。

在鐵口單側及頂部、主鐵溝撇渣器、及擺動流槽等處均設有強力抽風除塵點，2個鐵口及對應設施切換抽風。使出鐵場環(huán)境大為改善，其余少量含塵氣體，通過出鐵場屋頂自然排放。

沖渣系統(tǒng)

水沖渣系統(tǒng)保留原底濾法水渣處理工藝，兩鐵口共用一套底濾法水渣設施。經(jīng)主鐵溝與鐵水分離后的熔渣在渣溝末端被沖制箱噴出的高速水流水淬冷卻，形成顆粒狀的水渣，?；蟮脑旌衔锏涞剿?，再經(jīng)水渣槽下部結構、水渣溝進入底濾池，進行渣水分離，濾水后的水渣通過抓斗起重機抓運，火車外運；濾水進入集水坑，并沿回水溝回流至熱水池，再通過熱水泵送至冷卻塔進行冷卻，冷卻后的水經(jīng)?；盟椭翛_制點，循環(huán)使用；沖制水渣時產(chǎn)生的大量有害蒸汽通過水渣槽上部排汽筒集中高空排放，排氣筒高度約50 m，大大減少了蒸汽對高爐鋼結構和設備的腐蝕。

利用原有的底濾池、抓斗起重機、水渣?；谜尽崴谜?、冷卻塔，新建水渣槽、高空排汽管、水渣溝。

正常情況下100%沖水渣，在開爐初期或爐況不順情況下可采用擺動流槽下配置渣罐車，通過連通渣溝與支鐵溝，將熔渣導入擺動流槽并進入干渣罐。

改造效果

經(jīng)過此次大修改造，4號高爐出鐵場系統(tǒng)平坦化后具備了工程機械作業(yè)條件，爐前工作效率大幅度提高，全新的渣鐵溝布局真正實現(xiàn)了雙鐵口交替作業(yè)條件。在4號高爐開爐后，爐前生產(chǎn)組織明顯改善，出鐵制度和爐內操作均衡、匹配，高爐生產(chǎn)技術指標快速進步，高爐日產(chǎn)從大修前正常生產(chǎn)階段2600 t/d的水平提升到3000 t/d左右，提產(chǎn)效果顯著。

結語

邯鋼4號高爐大修，在改造空間受限的情況下進行巧妙的設計，新建風口平臺出鐵場擴大了操作空間；雙鐵口單矩形出鐵場實現(xiàn)出鐵場平臺平坦化，渣鐵溝布置合理、易于渣鐵分離、溝襯檢修；爐前設備實現(xiàn)機械化操作，以保證高爐安全穩(wěn)定運行；加大出鐵場除塵能力來改善爐前勞動條件。投產(chǎn)后的實踐證明，風口平臺及出鐵場系統(tǒng)改造，大大改善爐前工人的勞動環(huán)境，降低爐前工人的勞動強度，使操作更加安全，出鐵制度得到優(yōu)化，為高爐生產(chǎn)技術指標進步奠定了基礎，對國內眾多受場地限制的中小型高爐的擴容改造設計提供了很好的經(jīng)驗和借鑒。

DOI:10.3969/j.issn.1000－6826.2015.04.19