某炼铁厂420m3高炉扩容至530m3可行性研究报告

XX 二炼铁厂 420m3高炉扩容至 530m3可行性研究报告 XX 设计室 2010 年 8 月 目 录 1 总论 1 2 炼铁工艺及设备 3 3 燃气 8 4 给排水 9 5 电气及自动化仪表 11 6 环境保护及安全卫生 12 7 总图运输 13 8 投资估算 14 1 1.1 概论 根据 XX 钢铁集团“十一五”发展规划，到 2007 年，通过技术改造和挖潜，生铁产能将达到 900 万吨。为实现这一目标，需对 5# 7#高炉进行扩容性技术改造，将 420m3高炉扩容到 530m3，如果可行，三座高炉全部投产后，可增加生铁产能 50 万吨。这相当于新建一座 350m3高炉。 1. 2 技改范围 本方案针对 3 座 420m3高炉进行技术改造 ,包括：矿槽、料坑、炉顶、斜桥、高炉本体、风口平台出铁场、热风系统、煤气净化系统、鼓 风机站、环水泵站、喷煤站、空压机站等。 1.3 技改原则 本着充分利用技术进步、发展提高的要求，努力贯彻“经济、实用、可靠、效益的指导思想，执行国家的有关方针、政策和标准、规范。 主要原则如下： 采用成熟可靠、行之有效的先进工艺和技术，努力实现高产、优质、低耗、高效。 高炉扩容，充分利用现有的公辅设施和各种建筑物，以减少投资。 对不符合生产要求的设施、落后的技术及设备作改造和更新，以适应高炉强化冶炼的要求。 要特别重视环保、安全和卫生，使之符合国家的有关 2 规定。 认真执行国家规定的能源政策，尽量利用二 次能源，以便达到节能降耗的目的。 1.4 技改方案 高炉炉容由 3 420m3扩建到 3 530m3，改扩建部分： 矿槽及料坑：保留矿槽本体，槽下供料设备按 5.0m3 料车重新配套，料坑重作。 斜桥及卷扬：由于原斜桥角度为 58.5，如按三铁 530m3高炉结构扩容后，斜桥角度将超过 61。河北华远冶金设备制造有限公司生产的 HYWZ-C 型无料钟炉顶虽然是同类型产品中高度最矮的，但是经核算，根据二铁现有实际情况，改用此炉顶斜桥角度也大于 60，满足不了上料要求。若想将斜桥角度降到 60以下，只有将高炉中心线与料车受料点 之间的距离加大一个办法。现有卷扬机能力不够，需更新。 炉体：炉体拆除新建，高炉基墩加固、炉顶框架及各层平台利旧改造。 风口平台出铁场：出铁场利旧加高，重铺渣、铁沟。炉前设备需更换，原有 10t 吊车利旧，其它建筑物利旧改建。 热风炉系统：由于现有场地狭小，增建热风炉很困难，建议将蓄热室内 7 孔格子砖改为 19 孔格子砖，以增加蓄热面积，以满足 530 m3高炉对风温的要求。 粗煤气系统：现重力除尘器能力不足，需更换。 3 鼓风机室：由于原鼓风机室跨度太小，需异地新建。布置 3台 VA50轴流鼓风机， 1台相同参数的离心鼓风机做备 用。煤气净化系统：布袋除尘系统，框架及平台改造，扩大布袋箱体，增加布袋数量，以满足高炉生产要求。 三电：原高炉、热风炉系统已采用微机控制，改造时尽量利于原有设施。 给排水系统：环水泵站改造，给、排水管网改造。 通风除尘系统：设备利旧，管网局部改造。 喷煤系统：喷煤站改造，增加能力。扩建氧气、氮气输送系统。 空压机站：利用原空压机站扩建，增加能力。 2 炼铁工艺及设备 二铁厂高炉 3*420m3扩容到 3*530m3，炉顶采用无料钟设备，热风炉改造，应用大风机，富氧喷煤，其余配套改造。 2.1 高炉主要 技术经济指标 高炉有效容积 （ m3）： 530 利用系数 （ t/m3.d）： 3.5 燃料比 （ Kg/t 铁）： 530 焦 比 （ Kg/t 铁）： 420 煤 比 （ Kg/t 铁）： 150 渣铁比 （ Kg/t 铁）： 350 炉顶压力 （ MPa）： 0.03-0.15 4 风 温 （ 0C）： 1100-1150 熟料比 ： 80%烧结矿 10%球团矿 10%块矿 入炉矿品位： TFe59 年工作日 （ d）： 350 年产生铁 (t/a): 64.9*104 一代炉龄 （ a） : 8 2.2 原燃料消耗量 烧结矿（入炉） Kg/t 铁： 1288 球团矿（入炉） Kg/t 铁： 161 块 矿（入炉） Kg/t 铁： 161 焦 炭（入炉） Kg/t 铁： 420 喷煤粉（入炉） Kg/t 铁： 150 石灰石 （入炉） Kg/t 铁： 20 2. 3 产品及副产品（按一座高炉计）： 炼钢生铁 t/a： 64.9*104 水渣 t/a： 22.75*104 高炉煤气 Nm3/h： 14.5*104 2.4 高炉本体 高炉内型尺寸表： 序号 名称 符号 单位 数值 1 炉缸直径 d mm 5650 2 炉腰直径 D mm 6650 3 炉喉直径 d1 mm 4500 4 炉缸高度 h1 mm 3273 5 炉腹高度 h2 mm 3200 5 6 炉腰高度 h3 mm 1600 7 炉身高度 h4 mm 11000 8 炉喉高度 h5 mm 1670 9 有效高度 Hu mm 20743 10 死铁层高度 h0 mm 1121.5 11 风口高度 hf mm 2873 12 渣口高度 hz mm 1673 13 炉缸断面积 A m2 25.06 14 炉腹角 81.1217 15 炉身角 84.4209 16 Vu/A 21.19 17 Hu/D 3.12 18 d1/D 0.677 19 D/d 1.478 20 d1/d 0.796 高炉炉体拆除新建 530m3 炉体。炉体框架保留，炉体各层平台改造，高炉耐热基墩需局部加固，可以处理。 炉体：炉体结构采用原有框架自立式结构，设一个铁口，十四个风口，一个渣口。炉体冷却设备由冷却板和冷却壁组成。 炉衬：为了达到高炉强化冶炼的要求，按炉体各部位冶炼的功能，分别配置相应的耐火砌体，以达到高炉长寿的目的。 炉体冷却：高炉炉体冷却系统利用循环水冷却方式，风口及渣口各套应用高压净工业水冷却，冷却水利用原系统。 炉体热工检测：炉体设有温度及 压力等常规检测，全部采用计算机进行数据采集。炉身设静压差计和炉身透气性监测装置。炉身中下部及炉腹设有炉衬厚度及在线温度监测系 6 统。应用炉喉煤气自动测温及综合煤气成分自动分析装置代替炉身煤气取样及人工煤气分析。 2.5 上料系统 矿槽及料坑：由于降低高炉整体高度不能使斜桥角度满足工艺要求，唯一的办法是将高炉中心线与料车受料点之间距离加大。改造方案如下：将槽下振动筛方向旋转 180，在保留矿槽本体的情况下，槽下设备按 5.0m3 料车配套，并作相应的改造，使高炉中心线与料车受料点之间距离增加5000mm，这样按 三铁 530m3 高炉工艺尺寸布置，斜桥角度降低到 58.5以下，使高炉扩容改造成为可能。料坑需拆除新建，困难较大，料坑上 3 米、 8 米平台需重新改建。 斜桥卷扬：因斜桥角度和料车容积的变化，斜桥需重新设计制造。卷扬机室需新建，卷扬机更换为 12t。 炉顶设备：炉顶装料设备采用串罐无料钟炉顶，可以降低炉顶高度，减小布料偏析。气密箱采用水冷，水封煤气自平衡式，可以减少大量密封用氮气。炉顶设计压力最高达0.15MPa，为高炉高压操作提供了良好条件。炉顶各阀均为液压传动。炉顶框架及各层平台利旧改造。对于炉顶设备我们现在有两 种选择：一种是采用原三铁高炉炉顶；另一种是采用河北华远冶金设备制造有限公司生产的 HYWZ-C 型无料钟炉顶。该炉顶属新产品，我们考察后认为：该产品设计先进，维修简单方便，现场使用情况良好。但由于该产品推出 7 时间不长，到目前为止，用户最长使用时间只有一年半左右，没有到一代炉龄的时间。为稳妥起见，建议采用现有 530m3高炉炉顶设备形式。 2.6 风口平台出铁场 风口平台出铁场利旧加高约 1 米，重铺渣、铁沟。炉前设备泥炮、开口机、堵渣机重新配套。 高炉控制室利用原有建筑，完善现有数据采集系统和人工智能系统，取消二次仪表。 2.7 粗煤气系统 炉顶煤气上升管、下降管、重力除尘器全部更新。 2.8 热风炉系统 热风炉主要技术指标见下表： 序号 名称 单位 数值 备注 1 高炉公称容积 m3 420 2 设计热风温度 1100 1150 3 热风炉座数 座 3 4 热风炉直径 mm 7830/6640/6500 5 热风炉全高 mm 34850 6 蓄热室有效断面积 m2 13.14 7 燃烧室有效断面积 m2 2.46 8 格子砖加热面积 m2/m3 38.06 9 格子砖重量：高铝砖 Kg/ m3 1757 高荷软、低蠕变率RL-70 粘土砖 Kg/ m3 1487 10 一座热风炉总蓄热面积 m2 13216 11 一座热风炉格子砖重量 t 508 12 每立方米高炉容积蓄热面积 m2/m3 104 13 每立方米高炉容积格子砖重量 t/m3 4.01 现 5#、 6#、 7# 高炉各配备 3 座内燃式热风炉，采用二烧 8 一送工作制度，现有高炉单位炉容热风炉蓄热面积 94.4m2/ m3。高炉扩容后，按现有热风炉蓄热面积计算，高炉单位炉容热风炉蓄热面积 74.5 m2/ m3。目前 ，国内大多数高炉单位炉容热风炉蓄热面积 100m2/ m3。高炉单位炉容热风炉蓄热面积小，热风炉的供热风温度平均达不到 1000，制约了高炉的生产能力。因此，高炉扩容后热风炉系统需增建 1 座热风炉。但由于原有场地狭小，增建热风炉很难。建议将原蓄热室内 7 孔格子砖改为 19 孔格子砖，以增加蓄热面积，使高炉单位炉容热风炉蓄热面积达到 90m2/ m3，并使双预热装置真正发挥作用，使热风温度达到 1100-11500C，为高炉高产低耗创造良好条件。 2.9 鼓风机站 目前，鼓风机站内安装四台 1400m3/min 鼓风机 。高炉由3*420m3扩容到 3*530m3，在采用富氧鼓风技术，富氧率为 2%时，需要配套鼓风机风量 1800m3/min，风压 0.35MPa。 由于原鼓风机站场地太小，需新建鼓风机站。安装 3 台AV50 全静叶可调轴流式鼓风机供应 3 座高炉正常生产用风。备用 1 台相同参数的离心风机备用。如三铁二座 450m3高炉先行改造成 530m3高炉，可用原 450m3高炉风机一台作为备用风机。 2.10 喷煤设施 2.10.1 主要技术参数 9 530m3高炉喷煤主要技术参数： 高炉生产能力： 64.9*104t/a 喷吹煤粉量： 150Kg/t 铁 喷吹煤种： 烟煤 煤粉粒度： 0.088mm，占 80-90% 水份： 1% 年耗煤粉： 32 *104t/a 2.10.2 喷煤设施 现高炉喷煤站安装了 1 台 HRM1300 型立式中速磨。高炉扩容后， 3 座高炉年产生铁 195 万吨，烟煤喷吹量按 150Kg/t铁计，年需要煤粉 29.25 万吨，原磨煤、喷煤系统能力不能满足高炉扩容后的要求。 建议在喷煤站贮煤场另一侧新建一个相同的喷煤站，这样，按三班作业，日工作 20 小时，年工作 350 天，年产煤粉 30 万吨，可以与高炉生产能力相匹配。 3 燃气 3.1 煤气 目前，现有 3 座高炉煤气净化装置采用干式布袋除尘 煤气净化装置由干式布袋除尘器和卸灰输灰系统组成。 布袋除尘器技术性能： 箱体规格： 3000*15000 布袋规格： 130*6000 10 箱体个数 : 8 个 布袋条数 : 960 条 每个箱体布袋过滤面积： 294m2 工作温度： 120-3000C 净煤气含尘量： 10mg/m3 正常工作过滤负荷 :38.3m3/m2h 。 高炉扩容到 530m3，高炉煤气发生量将达 14.5*104m3/h。由于高炉扩容煤气发生量增加，原布袋除尘系统过滤负 荷将达 61.7m3/m2h，过滤负荷过大，净煤气含尘量将严重超标，这将直接影响到热风炉使用寿命和热风温度。因此，对煤气布袋除尘系统应进行改造，既将布袋箱体直径由 3000 改为 3400，每个箱体布袋条数由 120 条增加到 192 条，布袋材质和规格不变， 工作过滤负荷调整为 38.56m3/m2h，可 以满足高炉正常生产的需要。 3.2 氧气 为了降低高炉生产成本，增加喷煤量，以节约焦炭，需采用富氧鼓风技术。为此需扩建氧气供应系统，氧气由氧气站供 应。 3.3 氮气 炉顶、煤气布袋除尘及喷煤系统应用氮气，需扩建氮气供应系统，氮气由氧气站供应。 3.4 压缩空气 11 该区域供气由三烧空压站供给，新增压缩空气由原空压站扩建解决 。 4 给排水 4.1 供水要求 3 座 530m3高炉用水量如下： 总用水量：正常 18000m3/h、最大 20000m3/h 其中：净水循环正常用水量： 15000 m3/h 浊水循环正常用水量： 2700m3/h 工业水： 24m3/h 4.3 给水系统 净水循环系统，主要供高炉炉体、风口、渣 口、热风炉、鼓风机等，正常循环水量 12000m3/h ，最大循环水量15000m3/h。 现有净水循环泵站共安装 7 台泵，最大供水能力4300m3/h，净水循环系统不能满足高炉扩容后的生产需要，需扩建。 夏季净水循环系统回水温度高，应增加冷却塔数量，以保证高炉冷却水正常供水温度。 经核算水系统经过扩建和改造可以满足高炉扩容后的需要。 4.4 安全、消防给水 安全、消防用水利用原有给水系统，可以保证高炉扩容 12 后正常生产需要。 5 电气及自动化仪表 5.1 电力负荷 高炉扩容改造后，经电气专业核算，原有高压系统可满足除鼓 风机室以外的电力需求。鼓风机室的电力负荷需新建高压配电室。 5.2 电气传动 用电设备除料车卷扬机和探尺卷扬机为直流电机传动外，其余均为交流传动。 5.3 电控系统 在原有的 PLC 系统补充 I/O 模块和机架，采集和处理现场数据，并增设三个操作站及通讯接口，原料系统、上料系统、高炉本体及热风炉可以通过总线连网，相互调用数据和画面。 5.4 仪控系统 高炉炉顶、喷煤站新设计，原料系统、上料系统、高炉本体、热风炉、风机室和泵站随高炉大修更新。 6 环境保护及安全卫生 6.1 环境保护 6.1.1 粉尘、烟尘的治理 产生粉尘和烟尘污染源是原料系统的粉尘，出铁场的烟尘，除尘器排灰时产生的粉尘。原料和出铁场粉尘、烟尘的 13 治理利用原除尘系统，除尘器排灰口设加湿机润湿。 6.1.2 污水处理 生活含油污水经处油后外排，粪便水经化粪池处理后外排。 6.1.3 噪音治理 气体放散管路加装消声器，产生强烈震动的设备加装减震垫，鼓风机加隔声罩，厂房噪音区控制室采取隔音设施。 6.2 安全卫生 在工程设计中采取行之有效的措施，排除各种不安全因素，达到设备安全运行，操作人员安全作业，遵守操作规程，可保证安全生产。 7 总图运输 7.1 总图 原高炉系统总图布置已经形成，此次高炉扩容性大修只能建在原有位置，所有公用设施及建筑物利旧，只对影响高炉生产部分进行技术改造。 7.2 运输 高炉生产的铁水、渣用铁路运输。碎焦、碎矿、除尘灰及炮泥等采用汽车运输。 8投资估算 本工程属于技术改造项目，设备费参照同类型高炉设备价格，建安估算指标按市场价格，其他费用按 3%计取，拆除 14