凌钢1号高炉扩容大修改造工程方案.doc
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1、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
2、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。目 录1 总论12 原、燃料需要量73 炼铁工艺设施84 公用及辅助生产设施334.1 热力设施334.2 燃气设施40
3、4.3 出铁场除尘设施725 投资概算981 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
4、,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.
5、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2000 m3/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
6、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l 高炉本体、炉顶、上料工艺设施; l 高炉出铁场工艺设施;l 高炉矿槽及槽下供料工艺设施;l 煤气布袋除尘工艺设施;l 重力除尘工艺设施;l 底滤式渣处理工艺设施;l 高炉喷煤、制粉设施;l 高炉鼓风机工艺设施(同轴BPRT机组);
7、l 高炉出铁场除尘设施;以下设计内容见凌钢技术方案说明:l 高炉冷却循环水泵站、冲渣水泵站;l 高炉区域其它采暖通风设施、给排水设施及热力设施;l 高炉区煤气管网;l 矿槽除尘设施。l 高炉区域供配电及仪表、控制设施;l 高炉区域总图运输及公用管线;l 高炉富氧设施(不含制氧站、空压站)l 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
8、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
9、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。1.5.7 PLC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: 1450m3高炉熔剂0.6碎焦1.74 焦炭24.5 烧 结 矿78.4 球 团 矿31.9 碎矿9.
10、5 水渣21.1铁水 60 煤气13x104Nm3/h 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m34502利用系数t/m3d3.83焦比kg/tHM3804煤比kg/tHM150设备能力1805入炉矿品位TFe%586熟料率%957送风温度11508炉顶压力(最高)MPa0.159渣铁比kg/tHM30010高炉年工作日天350作业率95.8%11高炉年产生铁万吨/年601.6.3 各种原料消耗量烧结矿1.176 t/THM球团矿、块矿0.504 t/THM焦炭0.38 t/THM煤粉0.160 t/THM石灰石
11、 10 kg/THM其它辅料 2.9 kg/THM1.6.4 动力消耗净水循环用水量(高炉本体、热风炉)50m3/THM补充新水 2 m3/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 40 Nm3/THM1.6.5 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 130000 Nm3/h(其中热风炉自用约63000 Nm3/h) (煤气热值3200 KJ/Nm3)碎矿
12、 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:550mm。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)1.82.0 碱度波动 0.08 含FeO%8.0FeO含量波动% 1.0低温还原粉化率RDI%30 转鼓指数TI% 68烧结
13、矿粒度mm550%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)%65S %0.05K2O+Na2O%0.1粒度918mm% 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% 78M10%8反应后强度CSR%58反应性指数CRI%28粒度粒度范围%7525粒度大于上限%10粒度小于
14、下限81.7.4 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HGIVrAgWySg设计条件2510100.6501.8 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
15、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22292球团矿9143块矿4焦炭6865石灰石、白云石等29合计38583 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
16、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
17、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dmm54002炉腰直径Dmm63003炉喉直径d1mm44004炉缸高度h1mm31005炉腹高度h2mm28006炉腰高度h3mm14007炉身高度h4mm103008炉喉高度h5mm16709有效高度Humm1927010死铁层高度h0mm103511风口高度hfmm270012炉缸断面积Am222.913炉腹角a80521114炉身角b84434915Vu/A16.591
18、6Hu/D3.0617d1/D0.69818D/d1.16619d1/d0.815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10.510.5m,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
19、,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
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