鲅魚圈高爐工藝介紹煉鐵部2023/2/31鲅魚圈一期高爐按照“流程緊湊化、裝備大型化、操作自動化、管理信息化”的項目建設原則，結合了國內外煉鐵技術發展的水平，采用國際最先進的煉鐵工藝、流程和裝備，節能降耗，加強環境綜合治理，各項技術經濟指標達到世界先進水平。工程設計有效容積4038m3高爐兩座,高爐系統占地面積50萬m2，是目前鞍鋼容積最大、工藝最先進的大型高爐。2023/2/32二高爐冶煉行為四鲅魚圈高爐系統組成三鲅魚圈高爐工藝特點一高爐的演變2023/2/33一高爐的演變我國2700年前已有高爐，西漢有50m3高爐，焦比（木炭）7000～8000kg/t。遼東郡是漢代古鐵場之一，漢武帝置49個鐵官，遼東郡設百戶所。1974年鞍山市東北的牌路溝、太平溝發現漢代鐵礦遺址。2023/2/34古代煉鐵生產過程2023/2/35爐身爐喉爐腰爐腹爐缸高爐爐型演變示意圖2023/2/36現代高爐正向現代化、大型化轉變歐美、日本與發達國家在上世紀60～70年代完成了高爐大型化，但現在仍在進行。日本1989年共有37座高爐，最小的有361m3（矢作制鐵）、合同制鐵大阪2#618m3等。到2003年3月日本共有28座高爐，總爐容106785m3，平均爐容3814m3，最大的是新日鐵大分2#5245m3，大型化在改造中仍在進行。2023/2/37中國高爐正在完成大型化，在高爐的整個演變過程中，高風溫、高風壓、高強度、大型化成為主題；優質、高效、低耗、長壽、穩定是其特征，高爐生鐵占世界生鐵產量的95％。隨之而來的是焦爐大型化和燒結機大型化。2023/2/38二高爐冶煉行為最重要的發現是高爐內存在著軟熔帶，從而把高爐分為兩大區間、7個區域，從此，諸多理論逐步體系化。溫度場分布的確定為高爐長壽打下了基礎。在此基礎上，布料規律的研究成果與銅冷卻壁的誕生、全碳爐底等綜合技術使高爐長壽化得以實現。2023/2/39礦石焦炭塊狀帶焦炭天窗軟熔帶滴落帶風口帶渣鐵貯存區焦炭疏松區死料柱爐身爐喉爐腰爐腹爐缸高爐內各區域分布示意圖2023/2/3103.FeO+CO→Fe+CO2(2CO→C+CO2)1.Fe2O3+CO→2FeO+CO22.Fe3O4+CO→3FeO+CO24.FeO+CO→Fe+CO2(CO2+C→2CO)5.FeO+C→Fe+CO6.3FeO+5CO→Fe3C+4CO27.3FeO+2CO→Fe3C+CO2高爐內各種反應進行區域示意圖2023/2/311高爐順行與獲取先進技術指標設備的保證無料鐘焦炭是現代高爐順行的限制性基礎環節散料區的透氣性風口區的燃燒狀態軟熔帶的透氣性滴落區與渣鐵區的滲透性銅冷卻壁陶瓷杯與全碳爐底鐵料與焦炭的冷態指標不再構成威脅鐵料的冶金性能不再構成威脅，焦炭起主導作用焦炭質量與風溫、富氧、風速起作用焦炭起核心作用相關技術的結合2023/2/312傳統理論認為焦炭在高爐工藝中的三大功能1、還原劑2、發熱劑3、爐料骨架需要補充的是傳統的焦炭質量評價M40、M10、冷態轉鼓現代的焦炭質量評價:熱態冶金性能CSR（cokestrengthafterrection）CRI（cokerectionindex）2023/2/313焦碳在上部散料區對順行不構成威脅焦碳在軟熔帶處起著透氣的主導作用

焦碳在滴落帶與爐缸中焦碳起著過慮渣鐵的滲透作用在風口區和爐芯區的焦碳粒度決定了噴煤的程度焦碳質量是現代高爐操作的限制性環節2023/2/314三鲅魚圈高爐工藝特點1、采用多頂新技術2、現代化高爐工藝設計特點3、高爐生產工藝流程4、主要技術經濟指標2023/2/3151、采用多頂新技術a)小塊焦回收技術b)固定料罐串罐無料鐘爐頂c)銅冷卻壁及除鹽水密閉循環冷卻系統等高爐長壽技術d)出鐵場平坦化及機械化技術e)英巴法水渣處理技術f)高風溫外燃式熱風爐及余熱回收技術g)三電一體化自動化控制技術h)高爐爐內料面監測技術i)超濾加反滲透除鹽水制備技術j)煙煤濃相噴吹技術k)高爐煤氣環縫洗滌技術2023/2/3162、現代化高爐工藝設計特點礦焦槽設施檢修、稱量控制方便采用膠帶機上料爐頂采用無料鐘裝置爐體采用新型銅冷卻壁

出鐵場平坦化

爐前自動化程度高

采用高風溫外燃式熱風爐爐頂上升管采用球節點車間布置緊湊一代爐齡壽命長環境保護水平高

自動化水平高2023/2/3173、高爐生產工藝流程在高爐煉鐵生產中，高爐本體是工藝流程的主體，從其上部裝入的鐵礦石、燃料向下運動；從下部鼓入空氣，燃燒燃料，產生大量的高溫還原性氣體向上運動；爐料經過加熱、還原、熔化、造渣、滲碳、脫硫等一系列物理化學過程，最后生成液態爐渣和生鐵。煉鐵工藝流程除高爐本體外，還有上料系統、裝料系統、送風系統、回收煤氣與除塵系統、渣鐵處理系統、噴吹系統以及為這些系統服務的動力系統等。2023/2/318工藝流程圖2023/2/319四鲅魚圈高爐系統組成礦焦槽系統上料系統爐頂系統爐體系統熱風爐系統煤粉噴吹系統風口平臺出鐵場系統爐渣處理系統粗煤氣系統2023/2/3201、礦焦槽系統兩座高爐礦、焦槽合建，其槽上供料系統為2座高爐公用。礦、焦槽采用三排平行布置，其中礦槽為雙排布置，燒結礦與球團礦各占一排，焦槽與礦槽分開，中間設6m檢修通道，焦槽為單排布置。礦焦槽系統由礦、焦槽、槽下供料、中間稱量室、返礦、返焦及小塊焦回收部分組成。2023/2/321礦焦槽技術性能表項目槽數（個）單槽總槽貯存時間（小時）堆比重t/m3有效容積（m3）貯量（t）有效容積（m3）貯量（t）焦炭872032057602560180.45燒結礦8640105051208400161.65球團635070021004200242.0塊礦23507007001400412.0石灰石1650107065010705001.65焦丁14202504202500.6雜礦236079072015802.2小計282023/2/322（1）礦槽

燒結礦采用分散篩分、分散稱量的工藝方式。粒度不同的堿性燒結礦均在槽下篩分。燒結礦篩分后，粒度＞5mm的燒結礦稱量后經閘門給到槽下運礦膠帶機并運至中間稱量室內的礦石中間斗內，槽下設兩條運礦膠帶機分別對應1及2號高爐的中間稱量室。2023/2/323礦槽下設有調節閘門，振動給料機，燒結礦振動篩，礦石稱量漏斗及閘門、雜礦稱量漏斗及閘門，運礦膠帶機等設備。每座高爐礦槽下設有8臺燒結礦振動篩，向高爐供料時，按5臺燒結礦振動篩同時工作，完成一個礦批，燒結礦振動篩能力400t/h，礦石稱量漏斗有效容積18m3，雜礦稱量漏斗有效容積7m3，槽下運礦膠帶機帶寬B=1600mm，帶速v=2m/s，輸送能力Q=2800t/h。2023/2/324（2）焦槽焦炭采用分散篩分，集中稱量的工藝方式。焦炭經篩分后，粒度＞25mm的焦炭由槽下運焦膠帶機運至稱量室內焦炭稱量斗稱量，焦槽下設兩條運焦膠帶機分別對應1及2號高爐的中間稱量室。焦槽下設有閘門、焦炭振動篩、運焦膠帶機等設備。每座高爐焦槽下設有9臺焦炭振動篩，高爐供料時，按４臺焦炭振動篩同時工作，完成一個焦批。焦炭振動篩能力130t/h，槽下運焦膠帶機帶寬B=1600mm，帶速v=2/1m/s，能力Q=520t/h。2023/2/325（3）中間稱量室

每座高爐的中間稱量室設在上料主皮帶機尾部的上方，室內設有礦石和焦炭移動溜槽、兩個礦石中間斗和兩個焦炭稱量斗，按上料程序要求，開啟礦石中間斗和焦炭稱量斗閘門，將稱量后的燒結礦、球團礦或焦炭依次排放到上料主皮帶機上運至高爐爐頂料罐。

每個礦石中間斗和焦炭稱量斗的有效容積為80m3，與爐頂料罐的容積相同，能容納一批物料，可提高上料能力。2023/2/326（4）小塊焦回收系統槽下采用小塊焦定批次與燒結礦混裝入爐工藝。焦炭篩分后，粒度＜25mm的碎焦經碎焦篩分間篩分后將10～25mm的小粒焦，用膠帶機運至小塊焦槽貯存，需要時經槽下振動給料機、稱量漏斗稱量后，運至礦石中間斗。每座高爐的小塊焦回收系統配有碎焦振動篩兩臺，一臺工作，一臺備用，每臺碎焦振動篩能力130t/h，碎焦系統膠帶機帶寬B=800mm，帶速v=1.0m/s，輸送能力Q=60t/h。2023/2/327（5）粉礦、粉焦系統粉礦、粉焦系統送至燒結廠運輸系統。每座高爐設兩條粉礦膠帶機，一條膠帶機工作，另一條膠帶機備用，在FK4膠帶機上會合。每座高爐設兩條粉焦膠帶機，一條膠帶機工作，另一條膠帶機備用，在FJ6膠帶機上會合。＜10mm的粉焦經粉焦系統膠帶機運至燒結廠。10－25mm的小粒焦經小塊焦回收系統運回至礦槽貯存,與燒結礦混裝入爐。2023/2/3282、上料系統帶寬帶速水平長度提升高度傾角輸送能力電機功率mm/smm

t/hkW2.02418.5～71.45～9.73°4200/10504×315高爐采用布置靈活、上料能力大的皮帶機上料，二座高爐的上料主皮帶機中心線與高爐90°側中心線呈10°夾角平行布置，且上料主皮帶機的水平長度相同。高爐主皮帶機參數2023/2/3293、爐頂系統高爐爐頂設備由爐頂裝料設備、爐頂均排壓設備、爐頂液壓站及集中潤滑站、布料溜槽傳動齒輪箱水冷設施、探料尺、爐頂框架結構，以及爐頂檢修設施等所組成。2023/2/330（1）爐頂結構

在煤氣上升管外設置爐頂大框架，支撐爐頂80t安裝起重機、上料皮帶輸送機頭部段及上部料罐。上部料罐采用固定式結構并支撐在爐頂大框架上的方式。上部閥箱懸掛于上料罐下部，與稱量罐采用波紋管連接，罐間為全密封，上閥箱采用懸掛移出式結構。稱量料罐通過4根方形支柱支撐在爐殼外封罩上，簡化了稱量料罐的安裝。下閥箱采用小車移動式結構，布料溜槽傳動齒輪箱和自立式探尺直接支于外封罩上。在稱量料罐下部設有齒輪箱、下閥箱安裝檢修梁，該梁同時還用作布料溜槽檢修專用吊車走行支撐梁。四根煤氣上升管支撐在44.000m爐頂大平臺上。爐頂液壓站也布置在爐頂大平臺上。爐頂大框架布置在四根煤氣上升管的外側，在0°和180°方向上部收縮成“A”型結構，在90°和270°方向大框架為矩形結構。爐頂均排壓設備及管道支撐在上升管上的各層平臺上。2023/2/331（2）裝料設備參數參數項目直徑mm容積m3轉速r/min長度mm壓力

Mpa溜槽

84500上罐800.30下罐

800.30上密封閥1150下密封閥900下料閘750中心喉管750上料閘10002023/2/332(3)裝料制度

無料鐘爐頂通過布料溜槽的旋轉和傾動、料流調節閥的排料控制，可實現爐喉料面上的多種布料方式，適應各種爐況的上部調節要求，使高爐操作簡單化，有利于高爐的穩定和長壽。設定C↓O↓為基本的裝料制度。2023/2/333(4)布料方式

爐頂布料方式有四種:多環布料單環布料點布料扇形布料

以多環布料為基本的布料方式，多環布料方式能適應各種爐況，其控制功能強，操作簡單。布料控制方式設有時間控制方式和重量控制方式兩種。2023/2/334（5）爐頂均排壓系統系統中設置了均壓閥、旋風除塵器、排壓閥及爐頂放散用消音器等設施。當采用高壓操作時，稱量料罐的均壓采用半凈煤氣進行均壓，放散時通過排壓閥、旋風除塵器和消音器放散。系統設有均壓閥3臺、排壓閥2臺。旋風除塵器用于料罐排壓時除去部分煤氣中大顆粒灰塵，減少爐頂消音器的灰負荷及改善環境。2023/2/335爐頂均排壓系統

名稱型式直徑mm設計壓力Mpa數量個均壓閥液壓擺動開閉式5000.303臺旋風除塵器旋風分離式7000（高度）0.301臺排壓閥液壓擺動開閉式5000.302臺眼睛閥手搖液壓油泵驅動5000.306臺平面萬向波紋管5000.303個消音器抗阻式消音器1臺2023/2/336（6）爐頂液壓站及爐頂潤滑站

爐頂液壓站由泵站、蓄能器和閥站組成，系統工作壓力為18MPa～20MPa，液壓站設在爐頂44.000m大平臺上，面積為13m×7m。該液壓站向爐頂液壓設備的執行機構供給動力油，站內的蓄能器可保證爐頂系統斷電時全部液壓設備動作一次。爐頂潤滑裝置為爐頂各設備供給潤滑油脂，45min和8h潤滑回路分開設置，共用3臺油泵，其中1臺為備用泵，備用泵可以在另外2臺油泵之間切換。2023/2/337（7）布料溜槽傳動齒輪箱冷卻設施

溜槽傳動齒輪箱的冷卻采用閉路循環水冷的方式。在爐體平臺39.500m標高處設有爐頂水冷站。循環水量為25m3/h左右。為減少爐內煤氣及粉塵竄入齒輪箱內，減少積灰，向齒輪箱中連續通入500m3/h（事故時1000m3/h）左右的N2進行密封。2023/2/338（8）探料尺

爐頂設有三臺探料尺，其中兩臺探測深度為0～6m，另一臺探測深度為0～24m，探尺提升速度為0.6m/s，下降速度為0.3m/s。改進探尺的支承結構，增加傳動裝置的支承，從而避免探尺因傳動軸偏載導致運行中出現的卡阻現象。2023/2/339爐頂系統主要特點串罐中心卸料式無料鐘爐頂裝料設備上部料罐采用多流嘴式料流分配器加固定料罐的型式取代旋轉料罐布置簡單、設備維修方便整體更換式上料閘上下罐間無粉塵外泄爐頂起重機能力大排壓系統增設旋風除塵器2023/2/3404、爐體系統

高爐爐體系統由爐殼支承結構、爐體冷卻設備、爐體冷卻水系統及爐體耐火材料和高爐附屬設備組成。

高爐爐體系統在總結國內外高爐長壽經驗的基礎上，采用國內外行之有效的措施，使高爐一代壽命（不中修）達到20年以上。

2023/2/341（1）高爐內型

結合鞍鋼的原燃料條件和高爐富氧大噴煤后的內型發展趨勢，為改善高爐透氣性和充分利用煤氣化學能，適當加大了高爐下部容積和降低爐身高度，適當降低高爐的高徑比。

2023/2/342項目符號單位數值高爐有效容積Vum34038爐缸直徑dmm13300爐腰直徑Dmm14855爐喉直徑d1mm9600爐缸高度h1mm5400爐腹高度h2mm4400爐腰高度h3mm2000爐身高度h4mm17700爐喉高度h5mm2000有效高度Humm31500風口高度hfmm4750死鐵層高度h0mm3000爐腹角α79°58′44″爐身角β

81°33′22″

鐵口數個4風口數個36高徑比Hu/D2.12爐腰直徑與爐缸直徑之比D/d1.12爐喉直徑與爐腰直徑之比d1/D0.65高爐內型尺寸2023/2/343（2）高爐爐體結構根據高爐爐體工藝負荷要求及負荷種類，設計確定高爐結構為自立式框架結構。爐體框架與高爐完全脫離。爐體框架分成上下兩部分，下部框架支撐下部平臺、熱風圍管和上部框架的荷載；上部框架支撐爐身至爐頂的各層平臺荷載及部分爐頂設備和煤氣上升管荷載。爐體從風口平臺以上共設有六層平臺，以利于生產操作、設備檢修、安裝、維護的需要。2023/2/344（3）高爐冷卻設備

冷卻設備包括爐體冷卻設備、爐底冷卻設備和風口冷卻設備。設計根據各部位的工況采用不同形式的冷卻設備。冷卻設備的壽命是決定高爐壽命最關鍵的因素之一，特別是爐身下部至爐腹區域的冷卻設備型式是否恰當、結構是否合理、外部水系統的配置是否有效，是高爐能否長壽的關鍵。

2023/2/345爐體各段冷卻壁形式：部位爐底爐缸爐腹及爐身中下部爐身中上部H1、H3～H5段H2段鐵口區風口區爐腹第一段爐腹第二段至爐身中下部冷卻形式水冷管光面冷卻壁銅冷卻壁銅冷卻壁異形光面冷卻壁4層銅冷卻板5層銅冷卻壁5層鑲磚鑄鐵冷卻壁材質不銹鋼耐熱低鉻鑄鐵銅銅耐熱低鉻鑄鐵銅銅鐵素體球墨鑄鐵2023/2/346（4）高爐冷卻水系統爐體冷卻水系統分成高壓工業水冷卻系統和除鹽水密閉循環冷卻系統。高壓工業水冷卻系統供水壓力為1.8MPa。除鹽水密閉循環冷卻系統分為Ⅰ系統、Ⅱ系統和熱風爐系統。Ⅰ系統冷卻范圍包括爐底水冷管、風口中套。Ⅱ系統冷卻范圍包括鑄鐵冷卻壁、銅冷卻壁和銅冷卻板和倒流休風閥。熱風爐系統包括熱風爐各通水閥。2023/2/347（5）高爐內襯高爐能否長壽，正確選擇耐火材料非常重要。因此，設計高爐內襯時，針對高爐各部位工作條件、侵蝕機理和不同型式的冷卻設備、選擇了與之相適應的內襯結構和材質。2023/2/348A、爐底、爐缸內襯

爐底第1層采用CJR石墨磚，第2~4層采用D炭磚。爐缸側壁象腳以及鐵口區采用熱壓小塊炭磚NMD。爐缸側壁的其余部位采用熱壓小塊炭磚NMA。爐底炭磚上部采用莫來石磚形成陶瓷墊保護層。風口采用大塊灰剛玉磚組合磚。2023/2/349B、爐腹、爐腰及爐身中下部內襯

爐腹、爐腰及爐身中下部溫度波動較大，化學侵蝕嚴重，熱應力破損作用較大，工作條件最差，對高爐壽命影響較大。因此，爐腹采用了氮化硅結合碳化硅磚，爐腰、爐身下部的銅冷卻壁區域，銅冷卻壁熱面噴涂一層不定形耐火材料作為開爐初期的保護層，整個爐體為薄壁爐襯結構。2023/2/350C、爐身中部及上部內襯

該部位工作條件雖不及爐腹、爐腰及爐身中下部那么惡劣，但由于富氧大噴煤后，其工作條件有惡化的趨勢，因此，這一區域的冷卻壁鑲磚材質采用耐磨性優越的氮化硅結合碳化硅磚。2023/2/351爐體系統主要技術特點：高爐采用高爐缸、深死鐵層，適當矮胖的爐型；采用銅冷卻板、銅冷卻壁，具有更高的抗熱流沖擊性能；除鹽水密閉循環冷卻系統；除鹽水制備采用微濾＋超濾＋反滲透”技術；爐底、爐缸采用小塊熱壓炭磚結構，關鍵部位采用高導熱爐襯結構；爐內料面監測技術及其它完善的監測措施；懸臂式十字測溫裝置等完備的爐體附屬設備。2023/2/3525、熱風爐系統每座高爐配置三座地得式外燃式熱風爐采用高爐煤氣作為熱風爐燃料設置了附加燃燒爐預熱助燃空氣、煤氣的兩座金屬管式換熱器，預熱溫度可以分別達到300℃設計風溫1250℃一代熱風爐壽命≥30年。2023/2/353熱風爐煤氣換熱器燃燒爐高溫引風機空氣換熱器助燃風機高煤氣管網煙囪高爐熱風爐工藝流程圖2023/2/354熱風爐系統技術特點：配置三座地得式外燃式熱風爐，采用高爐煤氣作為熱風爐燃料，配置了附加燃燒爐的煤氣、空氣雙預熱換熱器，保證高爐風溫達到1250℃。小孔型高效七孔蜂窩式格子磚。高效柵格式陶瓷燃燒器。組合磚設計及各種管道膨脹節合理使用。完善的檢測及自動控制系統。廣泛應用新型蝶閥。水冷閥門采用除鹽水閉路循環系統冷卻。

2023/2/3556、煤粉噴吹系統煤粉噴吹系統采用并罐單管路加爐前分配器直接噴吹工藝，煤粉制備采用中速磨加一級布袋收粉器的短流程負壓工藝。煤粉系統由中速磨、燃燒爐、排煤風機、煤粉倉、噴吹罐、分配器、噴吹管線、閥門、噴槍和噴吹用氣體系統等組成。每個高爐設有兩臺中速磨制粉系統。噴吹系統采用一個煤粉倉，每個倉下設兩個并列噴吹罐、一根噴吹主管、一個分配器。兩座高爐煤粉可以互換。噴吹能力正常200kg/t鐵，最大250kg/t鐵。2023/2/356煤粉噴吹系統主要技術特點：采用中速磨加一級布袋收粉器的短流程負壓工藝。煤粉噴吹系統采用并罐單管路加爐前分配器直接噴吹工