寶鋼湛江鋼鐵高爐工藝裝備技術(shù)特點(diǎn)
2018-02-14 07:22:25
寶鋼湛江5050m3高爐實(shí)現(xiàn)了高度自主集成、自主創(chuàng)新，達(dá)到了特大型高爐工藝裝備技術(shù)的國際先進(jìn)水平。爐體設(shè)計(jì)充分吸納了寶鋼高爐的長壽設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，2座高爐的礦焦槽、水系統(tǒng)、噴煤合并布置，采用自主集成的BCQS串罐無料鐘爐頂、TRT及高爐風(fēng)機(jī)，采用4座頂燃式熱風(fēng)爐系統(tǒng)，高爐煤氣采用全干法除塵技術(shù)，自主集成高爐主工藝控制系統(tǒng)。湛江高爐順利建成投產(chǎn)，取得了優(yōu)良的操作指標(biāo)，使我國特大型高爐技術(shù)邁上了一個(gè)新臺(tái)階，有效推進(jìn)了我國煉鐵技術(shù)的發(fā)展。
寶鋼湛江鋼鐵基地兩座5050m3高爐，是當(dāng)今全球最新、最現(xiàn)代化的大型高爐工程之一。該工程由國內(nèi)承擔(dān)設(shè)計(jì)和部分設(shè)備成套，關(guān)鍵設(shè)備均采用了國產(chǎn)裝備，實(shí)現(xiàn)了高爐工藝、技術(shù)、設(shè)備的自主設(shè)計(jì)和自主集成，達(dá)到了特大型高爐工藝裝備技術(shù)的國際先進(jìn)水平。
高爐于2013年3月開展設(shè)計(jì)，同年5月動(dòng)工建設(shè)，1號(hào)高爐于2015年9月25日建成投產(chǎn)，2號(hào)高爐于2016年7月投產(chǎn)。
湛江高爐順利投產(chǎn)，標(biāo)志著我國特大型高爐技術(shù)又邁上一個(gè)新臺(tái)階。本文全面總結(jié)了湛江高爐工程設(shè)計(jì)、高爐工藝裝備技術(shù)特點(diǎn)，以有效推進(jìn)我國煉鐵技術(shù)的發(fā)展。
1 湛江高爐工藝及裝備主要特征
寶鋼湛江高爐的工藝及裝備的主要特征具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。
1）兩座高爐的礦、焦槽合并平行布置，焦炭采用分散篩分、集中稱量，燒結(jié)礦、塊礦采用分散篩分、分散稱量的工藝流程�；厥詹巯滦K焦，與礦石混裝入爐。設(shè)置有中間斗，可提高上料能力和裝料靈活性。
2）采用串罐無料鐘裝料設(shè)備，減小了布料偏析對(duì)爐況的影響，為高爐操作穩(wěn)定打下良好的基礎(chǔ)。采用了完全國產(chǎn)化BCQS布料器，設(shè)置了均壓煤氣回收裝置。
3）高爐內(nèi)型采用三段式爐身結(jié)構(gòu)，有利于控制氣流分布。采用全鑄鐵冷卻壁，配合良好的操作技術(shù)，使高爐的適應(yīng)能力更強(qiáng)。采用了純水串聯(lián)的密閉循環(huán)冷卻系統(tǒng)。爐缸采用了橫行鑄鐵冷卻壁，超微孔大塊炭磚。設(shè)置了完善的檢測(cè)系統(tǒng)，爐體設(shè)計(jì)壽命22年。
4）出鐵場(chǎng)采用了緊湊型平坦化布置，設(shè)置了全國產(chǎn)化的液壓泥炮、開口機(jī)、移蓋機(jī)；鐵口上方風(fēng)口平臺(tái)寬敞，設(shè)置上出鐵場(chǎng)高架道路。
5）水渣系統(tǒng)采用轉(zhuǎn)鼓工藝，兩個(gè)出鐵場(chǎng)各設(shè)置一套轉(zhuǎn)鼓系統(tǒng)和干渣坑，水渣蒸汽采用80m煙囪高空排放。
6）4座頂燃式熱風(fēng)爐，采用兩燒兩送交錯(cuò)并聯(lián)的送風(fēng)制度，設(shè)計(jì)風(fēng)溫1300℃。設(shè)置煙氣余熱回收，并配置前置預(yù)熱爐進(jìn)一步提高助燃空氣溫度。圖1為湛江1號(hào)高爐頂燃式熱風(fēng)爐。
7）噴煤系統(tǒng)采用了并罐、總管加爐前分配器的噴吹方式，設(shè)計(jì)煤比220kg/t，制粉能力250kg/t。
8）煤氣凈化設(shè)施采用干法布袋除塵工藝，采用大直徑除塵器，上進(jìn)上出的布置工藝，既有利于煤氣均勻分布，也方便了設(shè)備操作維護(hù)。
9）TRT是國內(nèi)5000m3級(jí)特大型高爐上首套全國產(chǎn)化設(shè)備，采用了多項(xiàng)新技術(shù)，大大提升了特大型高爐TRT國產(chǎn)化技術(shù)水平。
10）鼓風(fēng)站配置了 3臺(tái)AV-100軸向進(jìn)氣靜葉可調(diào)式軸流壓縮機(jī)組，其中1號(hào)和2號(hào)鼓風(fēng)機(jī)為MAN公司制造，3號(hào)鼓風(fēng)機(jī)為陜鼓制造，配套55000kW電機(jī)均為日本TMEIC公司制造。
11）高爐本體冷卻采用了純水密閉循環(huán)冷卻系統(tǒng)，其二次冷卻采用板式換熱器，高爐生產(chǎn)新水消耗量270m3/h，新水單耗量約0.56m3/t鐵水。
12）出鐵場(chǎng)和礦焦槽采用了布袋除塵器，還設(shè)置了一套屋頂除塵裝置，有效改善了出鐵場(chǎng)的環(huán)境。礦槽和焦槽分別設(shè)置除塵系統(tǒng)，便于除塵灰的有效回收利用。
13）自動(dòng)化系統(tǒng)從生產(chǎn)全局出發(fā)，根據(jù)生產(chǎn)工藝的連貫性、分布位置及控制要求，對(duì)控制系統(tǒng)分區(qū)域、分級(jí)進(jìn)行配置，采用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，構(gòu)成生產(chǎn)工藝對(duì)象的三電自動(dòng)化控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)由基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)L1、過程控制系統(tǒng)L2和生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)MES共三級(jí)組成。
14）本工程的爐頂設(shè)備、熱風(fēng)爐、煤氣凈化、鼓風(fēng)脫濕系統(tǒng)為國內(nèi)成套供貨。
2 湛江高爐主要工藝設(shè)計(jì)參數(shù)
湛江高爐的主要工藝設(shè)計(jì)參數(shù)見表1。
3 優(yōu)化設(shè)計(jì)，降低成本，提升高爐競爭力
高爐是一個(gè)復(fù)雜的冶煉系統(tǒng)，對(duì)工藝、裝備、控制技術(shù)等有著很高的要求。多年來，由于國外領(lǐng)先供貨商的技術(shù)壟斷，中國大型高爐的關(guān)鍵核心裝備還是依賴于引進(jìn)，增加了鋼鐵企業(yè)建設(shè)和運(yùn)營成本，影響了產(chǎn)品的競爭力。國內(nèi)設(shè)計(jì)單位與寶鋼共同努力，在湛江鋼鐵高爐工程集中采用了大量自主研發(fā)的最新技術(shù)，極大地降低了工程投資，主要技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國際一流水平，使中國大型高爐技術(shù)競爭力走在了世
界前列。
3.1 總體設(shè)計(jì)優(yōu)化打造低成本高效率的高爐
湛江鋼鐵作為寶鋼“二次創(chuàng)業(yè)”的項(xiàng)目，對(duì)成本控制十分嚴(yán)格，我國設(shè)計(jì)單位發(fā)揮一流的總體設(shè)計(jì)能力，在設(shè)計(jì)過程中始終以高效生產(chǎn)為準(zhǔn)繩，讓低成本、高效率、具備競爭力的高爐成為現(xiàn)實(shí)。
從設(shè)計(jì)初期起，堅(jiān)持成熟、可靠、適用的設(shè)計(jì)理念，采用仿真等技術(shù)手段優(yōu)化工程設(shè)計(jì)。比如鐵水運(yùn)輸通過仿真分析，將鐵水魚雷罐車平均運(yùn)輸距離縮短到了900m，創(chuàng)造了國內(nèi)大型魚雷罐車短距離鐵水運(yùn)輸?shù)募o(jì)錄，大大減少了物流成本、能耗成本和運(yùn)營成本。通過大量的優(yōu)化，使湛江高爐單位爐容的投資做到了最低，同時(shí)，結(jié)合湛江地區(qū)地質(zhì)復(fù)雜、臺(tái)風(fēng)雷雨多、潮濕腐蝕性氣候等特點(diǎn)，充分研究海邊建廠的經(jīng)驗(yàn)，組織專家團(tuán)隊(duì)進(jìn)行論證，綜合研究復(fù)雜地基處理的各種技術(shù)，采用抗臺(tái)風(fēng)、防腐蝕的先進(jìn)技術(shù)，確保工程施工的高效性、實(shí)用性和安全性。
為控制工程投資，設(shè)計(jì)方和投資方開展了多版可行性研究與初步設(shè)計(jì)，在確保工藝方案可行的前提下，并結(jié)合寶鋼4座高爐建設(shè)、生產(chǎn)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行大量工藝方案優(yōu)化。如通過反復(fù)對(duì)比設(shè)計(jì)，將出鐵場(chǎng)面積減少1000多平方米；將銅、鑄鐵冷卻壁結(jié)合的配置方式改為全鑄鐵冷卻壁，有效降低了工程總投資。這些優(yōu)化不是想當(dāng)然的決定，而是經(jīng)過了反復(fù)論證才得出的結(jié)論。
3.2 高爐爐型的優(yōu)化
消化吸收寶鋼3號(hào)高爐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)內(nèi)型設(shè)計(jì)進(jìn)行了充分研究，采用雙爐身角設(shè)計(jì)，使氣流與爐料的運(yùn)動(dòng)更相適應(yīng)，使?fàn)t身適應(yīng)操作氣流變化的能力更強(qiáng)，爐況穩(wěn)定性更好。目前，湛江1號(hào)高爐投產(chǎn)后，經(jīng)受了“彩虹”臺(tái)風(fēng)休風(fēng)和幾次定休的考驗(yàn)，爐子恢復(fù)生產(chǎn)較快，鑄鐵冷卻壁和雙爐身角發(fā)揮了重要作用。
3.3 高爐冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)的優(yōu)化
基于寶鋼3 號(hào)高爐采用全鑄鐵冷卻壁安全運(yùn)行19年的實(shí)績，以及全鑄鐵冷卻壁高爐自身的優(yōu)勢(shì)，如全鑄鐵冷卻壁更容易操作，即使出現(xiàn)爐況不順，也容易恢復(fù)等；目前鑄鐵冷卻壁制造質(zhì)量和維護(hù)技術(shù)也有了較大提升，即便是爐役后期有損壞，也可通過計(jì)劃休風(fēng)快速修復(fù)；高爐操作實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，銅冷卻壁容易導(dǎo)致爐墻結(jié)厚，渣皮易脫落導(dǎo)致邊緣氣流難于控制，高爐操作對(duì)各種影響因素更加敏感、調(diào)控難度加大；因此，經(jīng)過反復(fù)研究，決定采用全鑄鐵冷卻壁配置，有利于操作，同時(shí)也有效降低了工程投資。
湛江高爐采用了一串到頂?shù)睦鋮s水系統(tǒng)配置，總水量減少，但單管水量卻增加，效率更高，投資和成本降低。
純水I系統(tǒng)冷卻爐底水冷管、爐缸橫形冷卻壁、爐腹至爐喉冷卻壁，經(jīng)爐頂脫氣罐脫氣后返回泵站，在高度上分為三段，三段串聯(lián)，便于系統(tǒng)進(jìn)行熱負(fù)荷檢測(cè)和系統(tǒng)檢漏。
純水II系統(tǒng)為純水I系統(tǒng)的回水增壓系統(tǒng)，該系統(tǒng)分為三個(gè)支路并聯(lián)，分別冷卻風(fēng)口中套、直吹管、熱風(fēng)爐閥門。
該系統(tǒng)的最大特點(diǎn)是純水II增壓系統(tǒng)的入口水全部是經(jīng)過了爐頂脫氣罐脫氣的，有效減少了增壓系統(tǒng)帶氣運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)。實(shí)踐證明，在脫氣后增壓循環(huán)會(huì)導(dǎo)致增壓系統(tǒng)水溫升高太多的擔(dān)心是不必要的，純水II系統(tǒng)的排水溫度比純水I系統(tǒng)僅高約2-3℃。
3.4總圖布置的優(yōu)化
1）半島式布置，比一般情況下鐵水運(yùn)距縮短，高爐到煉鋼的平均距離縮短到了900m，大大減少了鐵水溫降；
2）為進(jìn)一步控制鐵水罐運(yùn)輸過程中的溫降，在出鐵場(chǎng)的罐口區(qū)域增加防雨設(shè)施。
兩座高爐的中控室合并布置在兩座高爐之間，通過高架通道連接兩座高爐。這種布置形式具有布置緊湊、占地面積小及土建投資省的優(yōu)點(diǎn)，以及人員操作崗位也可以減少、生產(chǎn)維護(hù)人員進(jìn)一步集中，便于生產(chǎn)管理。
兩座高爐礦焦槽系統(tǒng)、循
環(huán)水系統(tǒng)和噴煤系統(tǒng)也合并布置，有效節(jié)省了投資和占地。
4 自主創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)大型高爐主要裝備的自主集成
4.1 全國產(chǎn)化環(huán)保無料鐘爐頂打破國外技術(shù)封鎖
大型高爐無料鐘爐頂技術(shù)以往長期被國外公司壟斷，2009年，成立了湛江鋼鐵高爐大型無料鐘爐頂聯(lián)合攻關(guān)小組，瞄準(zhǔn)國際一流水平，開發(fā)具有國內(nèi)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)和核心競爭力的高爐無料鐘爐頂設(shè)備。
在4年多時(shí)間里，研發(fā)團(tuán)隊(duì)歷經(jīng)理論研究、樣機(jī)制造、試驗(yàn)研究，1:1試驗(yàn)裝置開展冷態(tài)、熱態(tài)及模擬布料測(cè)試，通過布料器的液壓復(fù)合控制等創(chuàng)新思路和關(guān)鍵技術(shù)突破，終于研發(fā)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的大型無料鐘爐頂設(shè)備，如圖2。
BCQS無料鐘爐頂較進(jìn)口設(shè)備具有結(jié)構(gòu)簡單、故障率低、投資低等特點(diǎn)，主要體現(xiàn)在：
◇ 創(chuàng)新性開發(fā)布料器液壓復(fù)合控制技術(shù)，布料器α角控制精度±0.1°以內(nèi)，達(dá)到國際領(lǐng)先水平；
◇ 布料器采用新型水冷及密封結(jié)構(gòu)，設(shè)備冷卻強(qiáng)度提高，密封可靠，冷卻水消耗10-15t/h，氮?dú)夂牧吭?00Nm3/h以下，降低了設(shè)備運(yùn)行成本；
◇ 采用卡掛式布料溜槽安裝結(jié)構(gòu)，拆卸安裝方便，更換時(shí)間可控制在4h以內(nèi)，溜槽更換時(shí)間較國外同類產(chǎn)品減少1/2以上；
◇ 改進(jìn)布料器導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)，將整體式導(dǎo)軌改為裝配式結(jié)構(gòu)，并增加潤滑措施，配合布料器三缸液壓同步控制技術(shù)，克服導(dǎo)軌磨損問題，延長布料器整體使用壽命。
湛江1號(hào)高爐投產(chǎn)以來，爐頂裝料設(shè)備運(yùn)行情況良好，主要性能指標(biāo)達(dá)到國際先進(jìn)水平，成功替代進(jìn)口產(chǎn)品，完全滿足大型高爐的使用要求。
4.2 自主創(chuàng)新頂燃式熱風(fēng)爐，高溫長壽效果顯著
頂燃式熱風(fēng)爐由于其高風(fēng)溫、低投資、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定等特點(diǎn)，已成為目前熱風(fēng)爐技術(shù)發(fā)展的方向，但寶鋼的外燃式熱風(fēng)爐結(jié)構(gòu)形式和操作方式也有自身特色。設(shè)計(jì)吸取了寶鋼經(jīng)驗(yàn)，對(duì)湛江頂燃式熱風(fēng)爐進(jìn)行了改進(jìn)，集成渦流噴射燃燒技術(shù)和寶鋼外燃式熱風(fēng)爐管系技術(shù)，使湛江頂燃式熱風(fēng)爐技術(shù)更臻完善。其主要技術(shù)優(yōu)勢(shì)有：
1）依據(jù)外燃式混風(fēng)室的成熟設(shè)計(jì)理念，為4座頂燃式熱風(fēng)爐配置4座獨(dú)立混風(fēng)室，改善熱風(fēng)出口爐殼及耐材的工作條件，解決頂燃式熱風(fēng)出口容易出現(xiàn)管殼發(fā)紅等問題；同時(shí)還降低了熱風(fēng)主管和支管的風(fēng)溫，有利于提高管系的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和壽命；
2）各孔口采用自鎖式組合磚技術(shù)，有效改善各孔口的受力狀況，提高砌體的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性；
3）根據(jù)熱風(fēng)管系的布置，采用分析軟件優(yōu)化波紋管、拉桿配置，并設(shè)計(jì)與管系相適應(yīng)的耐材砌體結(jié)構(gòu)，確保熱風(fēng)管道耐材在1300℃的風(fēng)溫下長期安全運(yùn)行；
4）為熱風(fēng)爐配置前置燃燒爐及煙氣余熱回收系統(tǒng)，在單燒高爐煤氣的條件下，實(shí)現(xiàn)1300℃的高風(fēng)溫。
4.3 聯(lián)合攻關(guān)實(shí)現(xiàn)大型高爐關(guān)鍵裝備的國產(chǎn)化
4.3.1 TRT
湛江高爐每座配套建設(shè)一座干式TRT，透平主機(jī)采用干式軸流反動(dòng)式透平機(jī)，配套上水冷式無刷勵(lì)磁同步發(fā)電機(jī)，額定功率33MW。
當(dāng)高爐短期休風(fēng)時(shí)，為避免頻繁啟停機(jī)，TRT發(fā)電機(jī)可轉(zhuǎn)換成電動(dòng)機(jī)運(yùn)行。為確保TRT機(jī)組安全運(yùn)轉(zhuǎn)，所有的安保信號(hào)均與快速切斷閥聯(lián)鎖，當(dāng)其中某一信號(hào)輸出時(shí)，該閥自動(dòng)快速關(guān)閉，使機(jī)組停止運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)配套設(shè)置的減壓閥組中的快開閥同步開啟，以保證爐頂壓力的穩(wěn)定。
目前，全球運(yùn)行的5000m3級(jí)特大高爐的TRT主要由日本企業(yè)壟斷。本工程的TRT是通過聯(lián)合攻關(guān)開發(fā)的5000m3級(jí)特大型高爐首套國產(chǎn)化設(shè)備，采用了多項(xiàng)新技術(shù)，大大提升了特大型TRT國產(chǎn)化技術(shù)水平。
1）改進(jìn)安保系統(tǒng)控制，確保在極端重故障狀態(tài)下TRT及減壓閥組具有“三斷（斷油、斷電、斷信號(hào)）保護(hù)”功能。
2）改進(jìn)關(guān)鍵零部件材料適用性。通過開發(fā)性能更好的新型TRT阻垢緩蝕劑，有效改善對(duì)設(shè)備的腐蝕和沖刷；采用改進(jìn)的熱噴涂工藝，并增加噴丸工藝，進(jìn)行葉片表面處理，有效提高了涂層與葉片材料基體的結(jié)合性。
3）優(yōu)化透平設(shè)備結(jié)構(gòu)。開發(fā)新葉形及流道設(shè)計(jì)，改進(jìn)擴(kuò)壓器結(jié)構(gòu)形式，以減少阻損，提高發(fā)電量。
4.3.2 鼓風(fēng)站
鼓風(fēng)站配置了3臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)，其中3#鼓風(fēng)機(jī)組為國內(nèi)制造，為全國產(chǎn)化首臺(tái)5050m3高爐鼓風(fēng)機(jī)，氣動(dòng)性能和機(jī)械性能等各項(xiàng)指標(biāo)均滿足了設(shè)計(jì)要求，各主要指標(biāo)與德國MAN鼓風(fēng)機(jī)相當(dāng)，達(dá)到了國際先進(jìn)水平。該項(xiàng)目的試車成功，標(biāo)志著我國已實(shí)現(xiàn)了5000m3以上高爐鼓風(fēng)技術(shù)的突破。
鼓風(fēng)機(jī)組結(jié)構(gòu)形式及運(yùn)行特點(diǎn)：
1）采用軸向進(jìn)氣的結(jié)構(gòu)形式，相比傳統(tǒng)的徑向進(jìn)氣的結(jié)構(gòu)形式，可減小進(jìn)氣管道的損失，降低整機(jī)功耗約1%；同時(shí)該結(jié)構(gòu)形式可以降低風(fēng)機(jī)機(jī)組安裝平臺(tái)高度，降低基礎(chǔ)投資費(fèi)用。
2）風(fēng)機(jī)軸承箱與機(jī)殼固定，轉(zhuǎn)子與機(jī)殼的同軸度調(diào)整更加容易。
3）機(jī)殼由靜葉承缸、靜葉調(diào)節(jié)缸和外缸共三層組成，完整的外缸對(duì)靜葉調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)形成有效的保護(hù)，防止灰塵的進(jìn)入和噪音外泄，保持靜葉承缸和調(diào)節(jié)缸的溫度均勻，有效防止了入口空氣溫度較低時(shí)機(jī)殼前部的結(jié)露。
4）控制系統(tǒng)在保護(hù)機(jī)組安全的同時(shí)，與高爐生產(chǎn)相結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)定風(fēng)量、定風(fēng)壓、熱風(fēng)爐充風(fēng)、富氧控制等一系列高爐生產(chǎn)工藝控制要求。
5 注重節(jié)能、環(huán)保，守護(hù)湛江碧海藍(lán)天
5.1 豎直環(huán)保篩
湛江高爐槽下燒結(jié)礦和焦炭的篩分均采用新型豎直環(huán)保篩，占地面積小，工藝布置簡潔，更換篩網(wǎng)及維修方便；其物料篩分充分，篩分效率高；結(jié)構(gòu)緊湊，整體密封性好，避免粉末飛揚(yáng)，環(huán)保效果好。
5.2 煤氣干法除塵及噴淋塔
高爐煤氣干法布袋除塵已取代濕法除塵得到廣泛應(yīng)用，但普遍存在故障率高、運(yùn)行不穩(wěn)定等問題。在汲取國內(nèi)各鋼廠尤其是寶鋼股份干法除塵成功運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，湛江高爐干法除塵采用了符合大高爐高效、環(huán)保的工藝技術(shù)和設(shè)備。
主要技術(shù)特點(diǎn)包括：大直徑除塵器，煤氣頂進(jìn)頂出，既有利于煤氣均勻分布，也便于設(shè)備維護(hù)，提高了運(yùn)行的安全性；輸灰采用濃相流態(tài)化氣力輸灰技術(shù)，使輸灰系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，并提高輸灰設(shè)備的使用壽命；在輸灰管道上設(shè)置自動(dòng)排堵裝置，減輕人工維護(hù)工作量；凈煤氣管道內(nèi)壁噴涂耐酸耐濕熱重防腐涂料，增加了管道的防腐性能，提高了管道的使用壽命。
為保證高爐煤氣柜安全及降低全廠煤氣管網(wǎng)投資，煤氣管網(wǎng)溫度需控制在≤60℃。為此，在減壓閥組和TRT后，配套了一座噴淋塔。該裝置不僅能將凈煤氣溫度降至允許的溫度范圍，同時(shí)可使氯離子及酸性物質(zhì)析出，溶入噴淋水中；通過塔內(nèi)格柵均流裝置，使煤氣氣流均勻分布；讓降壓后的紊亂煤氣直接進(jìn)入塔內(nèi)緩沖；塔體外部采用多層保溫隔聲包扎。這些措施使得噴淋塔取代了原來傳統(tǒng)工藝中消音器的作用，節(jié)省了投資，提高了可靠性。
噴淋塔集高爐煤氣除酸、降溫、脫水、消音等功能于一身，是世界上5000m3級(jí)特大型高爐上的首次完整運(yùn)用，為解決大高爐煤氣全干式布袋除塵工藝引起的煤氣管網(wǎng)及設(shè)備腐蝕問題，提供了一種有效解決方案。
5.3 均壓煤氣回收
爐頂均壓煤氣放散是目前爐頂區(qū)域最主要的粉塵污染源和噪音源。本工程采用了中冶賽迪自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的爐頂干法均壓煤氣回收技術(shù)。爐頂均壓煤氣經(jīng)旋風(fēng)除塵器及均壓煤氣回收設(shè)施，在煤氣凈化系統(tǒng)的噴淋塔后匯入凈煤氣管網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)廢棄能源回收、節(jié)能、減少碳排放和粉塵排放的目的，同時(shí)還降低了成本。該裝置可實(shí)現(xiàn)85%以上均壓煤氣回收，每座高爐減少煤氣放散2600萬Nm3/年，減少CO2直接排放約1.2萬t/年，減少粉塵排放約400t/年，實(shí)現(xiàn)煤氣回收效益250萬元/年，同時(shí)基本消除爐頂放散噪音，延長消音器等設(shè)備壽命，具有良好的環(huán)保和經(jīng)濟(jì)效益。
5.4 熱風(fēng)爐熱均壓
熱風(fēng)爐爐內(nèi)高壓氣體回收，是將熱風(fēng)爐排壓釋放的高壓氣體通過充、排壓管道，充入另一座正在充壓的熱風(fēng)爐中，實(shí)現(xiàn)對(duì)排壓氣體的回收利用。該技術(shù)能夠減少送風(fēng)過程中的風(fēng)量、風(fēng)壓波動(dòng)幅度，有利于高爐爐況穩(wěn)定，同時(shí)還回收利用了熱能和壓力能。從湛江1號(hào)高爐運(yùn)行效果看，風(fēng)壓波動(dòng)可減小到約10kPa。
5.5 魚雷罐車加蓋
本工程380t魚雷罐車設(shè)有加蓋裝置。魚雷罐車加蓋后，既能降低運(yùn)輸過程中魚雷罐車和鐵水的溫降，又可以抑制煙氣的排放，達(dá)到節(jié)能減排的目的。生產(chǎn)實(shí)踐證明，魚雷罐車加蓋后，能夠大大減少煙氣的排放，鐵水溫降比未加蓋狀態(tài)下明顯減小，起到了很好的節(jié)能減排效果。
5.6 除塵設(shè)施
礦槽、焦槽分別設(shè)置除塵系統(tǒng)，捕得的礦粉被送至燒結(jié)利用，而焦粉送至配煤槽利用，大幅提高了其利用率。
在C1、C2出鐵場(chǎng)各配置一套除塵設(shè)備，通過合理設(shè)置除塵點(diǎn)及風(fēng)量分配，在不影響工藝操作前提下實(shí)現(xiàn)塵源封閉，優(yōu)化除塵器結(jié)構(gòu)，裝填國產(chǎn)優(yōu)質(zhì)覆膜濾料，在適宜濾速下實(shí)現(xiàn)低阻運(yùn)行、高效集塵和低含塵排放，達(dá)到國家特別排放限值要求。出鐵場(chǎng)除塵系統(tǒng)表現(xiàn)出良好的控塵集塵效果。
6 湛江高爐的生產(chǎn)效果
高爐投產(chǎn)后，生產(chǎn)指標(biāo)穩(wěn)步上升，1號(hào)高爐利用系數(shù)最高2.37 t/（m3·d），燃料比最低480 kg/t，煤比最高183kg/t，風(fēng)溫最高1280℃，頂壓最高0.255MPa。出鐵場(chǎng)鐵口、擺動(dòng)溜槽等部位均取得了很好的除塵效果，主要設(shè)備運(yùn)行情況良好。2號(hào)高爐投產(chǎn)后，在2016年10月至2017年2月，高爐產(chǎn)量處于波動(dòng)爬升階段，2017年2月高爐利用系數(shù)達(dá)到2.32 t/（m3·d）。在高爐生產(chǎn)的過程中，高爐大塊焦比逐漸降低。在焦比下降的過程中，高爐煤比增加，而燃料比也有下降趨勢(shì)，基本穩(wěn)定在490kg/t 左右。隨著生產(chǎn)的進(jìn)行，2號(hào)高爐風(fēng)溫也穩(wěn)步增加，CO利用率穩(wěn)定在50%左右，另外，2號(hào)高爐風(fēng)溫還有提高潛能。湛江2號(hào)高爐各項(xiàng)指標(biāo)優(yōu)異，已處于世界大型高爐先進(jìn)水平。
7 結(jié)論
寶鋼湛江5050m3高爐工程的建設(shè)工期28個(gè)月，其檢查后的順利投產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)了5000m3以上特大型高爐裝備的高度自主集成和自主創(chuàng)新，并且主要技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到國際一流水平，每噸鐵水成本比寶鋼上海低100元以上，具有了更強(qiáng)的競爭力。
在設(shè)計(jì)中，采用的自主集成技術(shù)有高爐本體工藝系統(tǒng)、頂燃式熱風(fēng)爐、高爐粗煤氣干式除塵、高爐主工藝控制系統(tǒng)和軟硬件等多項(xiàng)核心技術(shù)；采用了自主研發(fā)的BCQS串罐無料鐘爐頂、國產(chǎn)大型高爐鼓風(fēng)機(jī)組、國產(chǎn)爐前設(shè)備、國產(chǎn)TRT等關(guān)鍵設(shè)備。
自主集成的技術(shù)和國產(chǎn)化的關(guān)鍵設(shè)備使高爐投產(chǎn)后實(shí)現(xiàn)了能耗低、物耗低、零廢棄和循環(huán)利用的環(huán)保目標(biāo)，達(dá)到了清潔生產(chǎn)、資源節(jié)約的要求，提升了我國大型高爐的整體工藝技術(shù)水平。
