唐钢乐亭项目高炉工程炼铁工艺方案.docx
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唐钢乐亭项目高炉工程炼铁工艺方案
唐钢乐亭项目高炉工程
炼铁工艺方案
中冶京诚工程技术有限公司
2008年7月
1说明
该方案为唐钢宽厚板工程炼铁3000m3高炉项目炼铁工艺设计方案，设计范围包括：
槽上供料、贮矿（焦）槽、上料主皮带、高炉炉顶、高炉本体、风口平台及出铁场、炉渣处理、热风炉、粗煤气除尘、煤粉喷吹。
该方案是在与业主结合后初步确定，由于双方没有在方案进行过比较详细讨论，本方案存在一些需要进一部讨论的问题，如：
热风炉配置4座大热风炉加2座助燃空气加热炉是否合理，矿槽系统是否设中间称量漏斗，出铁场采用一包到底方案与铸铁机系统如何配合,存在的问题等。
需要双方进一部讨论后确定。
2炼铁工艺
2.1概述
2.1.1炼铁工艺设计范围本工程炼铁工艺设计范围为高炉炼铁主工艺设施及工艺辅助设
施。
（1）高炉炼铁主工艺设施包括：
槽上供料、贮矿（焦）槽、上
料主皮带、高炉炉顶、高炉本体、风口平台及出铁场、炉渣处理、热风炉、粗煤气除尘、煤粉喷吹。
（2）炼铁工艺辅助设施包括铸铁机。
2.1.2原、燃料质量按照高炉高产、低耗、长寿、环保和优质的要求，对原燃料质量
要求见表2-1~表2-5。
烧结矿由烧结厂供应，冷却筛分整粒后送到高炉料仓，烧结矿在
烧结厂进行烧结矿分级，本高炉设计烧结矿粒度：
5~18mm和
18~50mm两级。
表2-1烧结矿质量
项目
单位
数值
全铁TFe
%
≥58.0
铁份波动
%
≤±0.5
碱度（R）
1.8~2.0
碱度波动
≤±0.05
含FeO
%
≤8.0
FeO含量波动
%
≤±1.0
低温还原粉化率RDI
%
≤30
转鼓指数TI
%
≥79
烧结矿粒度
mm
5~50
%
≤5（＜5mm）
%
≤5（＞50mm）
表2-2球团矿质量
项目
单位
数值
全铁TFe
%
≥64
铁份波动
%
≤±0.5
常温抗压强度
N/个
≥2200
转鼓指数TI（+6.3mm）
%
≥90
耐磨指数（-0.5mm）
%
≤4.0
还原膨胀率
%
≤15
低温还原粉化率（+3.15mm）
%
≥89
S
%
≤0.05
K2O+Na2O
%
≤0.1
粒度
10~16mm
%
≥90
-5mm
%
≤5
表2-3块矿质量
项目
单位
数值
全铁TFe
%
≥64
铁份波动
%
≤±0.5
水分
%
＜3
热爆指数
%
≤1
还原性
%
＞55
P
%
≤0.06
S
%
≤0.05
粒度
mm
8~25
%
≤6（＜5mm）
表2-4焦炭质量
项目
单位
数值
灰份
%
≤12.5
含S
%
≤0.6
转鼓指数
M40
%
≥84
M10
%
≤7.0
反应后强度CSR
%
≥68
反应性指数CRI
%
≤25
粒度
粒度范围
%
25~75
粒度大于上限
%
≤10
粒度小于下限
≤8
表2-5喷吹用原煤质量
成分
工业分析（%）
哈氏可磨系数
HGI
Vr
Ag
Wy
Sg
设计条件
~25
≤10
≤10
≤0.6
≥50
表2-6入炉原燃料杂质控制指标
K＋Na
Zn
S
≤2.0kg/t-p
≤0.15kg/t-p
≤3.0kg/t-p
2.1.3主要技术经济指标
主要技术经济指标见表2-7。
表2-7高炉主要技术经济设计指标
项目
单位
指标
备注
高炉容积
m3
3000
项目
单位
指标
备注
年产炼钢生铁
104t/a
242
年工作日
d/a
350
日产铁量
t/d
6900
利用系数
t/（m3·d）
2.3
设备能力2.5
焦比
kg/t
≤320
煤比
kg/t
≥180
设备能力250
渣比
kg/t
≤300
熟料率
≥95％
其中：
烧结矿
75％
球团矿
20％
块矿
5%
熟料率
％
≥95
入炉矿品位
％
≥59.0
热风温度
℃
1200
设备能力1250
富氧率
%
3
设备能力5
炉顶压力
MPa
0.2~0.25
设备能力0.28
高炉一代寿命
a
≥15
目标达到20年
热风炉一代寿命
a
≥30
2.1.4产品和副产品
（1）铁水
铁水年产量242万t/a，设计计算铁水成分、温度见表2-8。
表2-8铁水成分和温度
C（％）
Si（％）
Mn（％）
P（％）
S（％）
铁水温度（︒C）
～4.0
～0.5
～0.35
<0.05
<0.03
≥1480
（2）炉渣
炉渣按100%冲水渣设计。
水渣含水约10%，外销作为水泥厂原料。
水渣年产量80.7万吨/年。
（3）煤气高炉不富氧条件下：
小时高炉煤气发生量平均54.45×104Nm3/h，其中高炉自用29×104
Nm3/h，输出高炉煤气25.45×104Nm3/h。
高炉富氧3%条件下：
小时高炉煤气发生量平均51.17×104Nm3/h，其中高炉自用
27.9×104Nm3/h，输出高炉煤气23.27×104Nm3/h。
2.1.5原燃料消耗及物料平衡
（1）原燃料消耗
吨铁耗矿1.625t/tHM，烧结矿、球团矿的配比分别为75%、20%、
5%。
焦比320kg/t，煤比180kg/t，原燃料消耗见表2-9。
表2-9主要原燃料消耗表（按目前生产的矿条件）
名称
入炉量
kg/tHM
返矿率/含
水率
返矿量
kg/tHM
单耗
kg/tHM
高炉年需要量
万t/a
烧结矿
1219
10%
136
1355
327.9
球团矿
325
5%
17
342
82.8
块矿
81
10%
9
90
21.8
杂矿
10
10
2.42
焦炭
320
7%
24
344
83.2
喷吹用煤
180
10%（水分）
47.9
（2）物料平衡
物料平衡见图2-1。
烧结矿
327.9
球团矿
82.8
块矿
21.8
杂矿
2.42
焦炭
83.2
煤粉
43.6
铁水
242
水渣
80.7
1×3000m3高炉
29
高炉煤气
54.45
碎矿39.2
碎焦5.8
炉尘4.36
烧结厂
煤气管网
炼钢水泥厂
图2-1炼铁系统原、燃料及产品流程图
注：
流程图中数据单位为万t/年，高炉煤气单位x104Nm3/h。
2.1.6主要工艺流程
主要工艺流程见图2-2。
大烧结矿、小烧结矿、球团矿、块矿、杂矿、焦炭
槽上小烧结
槽上大烧结、球团、块矿槽上小烧结槽上焦炭
小烧结杂矿仓
大烧结、球团矿、块矿仓
杂矿仓焦炭仓
给料机
振动筛
给料机
振动筛
给料机
振动筛
碎矿皮带机称量斗
碎矿皮带机
称量斗
称量斗
称量斗碎焦皮带机
碎矿仓槽下运矿皮带机
槽下运矿皮带机
槽下运焦皮带机
振动筛
溜槽
汽车或胶带运输
上料主皮带机
焦丁仓碎焦仓
并罐无料钟炉顶
焦丁皮带
机
汽车或
胶带运输
炮泥等
汽车
高炉
热风炉
喷煤
焦丁称量斗
高炉鼓风机
助燃风机
用户
富氧
热交换器
高炉煤气
除尘器
煤气灰
汽车
煤气
烧结厂
铁水
铁水包
炼钢
炉渣
干渣坑
汽车
环保INBA
渣场
汽车
煤气柜
TRT干法除尘
图2－2工艺流程图
2.1.7车间平面布置
高炉设四个铁口、两个出铁场、两套环保INBA渣处理装置、四座顶燃热风炉、三排布置的焦槽与矿槽，采用胶带机上料。
高炉车间主体设施布置在厂区西侧，平面呈半岛式布置。
两套环
保型INBA处理装置分别布置在两个出铁场外侧，重力除尘器及煤气设施布置在高炉的西北位置。
电梯井位于高炉与热风炉之间。
矿槽与焦槽位于高炉西侧位置，呈并列式布置。
煤粉喷吹设施与煤粉制备集中建设。
2.2槽上供料系统
2.2.1槽上供料工艺流程高炉槽上供料系统以进入矿（焦）槽系统第一个转运站为起点，
从该转运站受料，通过胶带机将高炉所需原料送至高炉矿（焦）槽。
来自烧结车间的大、小烧结矿和来自原料堆场的球团矿、块矿、
杂矿通过高炉供料系统，经转运站输送至高炉矿槽上，由重型卸料车分别卸入高炉大、小烧结矿槽、球团矿槽、块矿槽和杂矿槽。
高炉所
需焦炭经转运站输送至高炉焦槽上，由重型卸料车分别卸入高炉焦槽。
矿槽槽上设3条矿石运输机，焦槽上设1条焦炭运输机。
工艺布置图见2.3节高炉贮矿（焦）槽系统附图。
2.2.2槽上供料系统设备配置槽上供料系统设备配置见表2-10。
表2-10槽上供料系统带式输送机技术参数
序
号
设备名
称
带宽
（mm）
运输能
力（t/h）
带速
（m/s）
水平长
（m）
提升
高（m）
备注
1
TK101
1200
1200
2.0
165
0
烧结
2
TS102
1200
1200
2.0
165
0
烧结
3
TK103
1200
800
2.0
165
0
球团、块矿、
4
TJ101
1200
400
2.0
100
0
焦炭
2.2.3控制与联锁
（1）控制
高炉槽上供料系统由原料场主控楼设置集中控制，控制方式有自
动控制、集中手动操作和机旁单机手动操作三种控制方式，自动控制和集中手动操作在控制室内完成。
当某矿槽的料位计发出低料位信号时，控制卸矿车的电动机启
动，当卸矿车到达该矿槽（发出低料位信号的）位置时，行程开关发出信号控制卸矿车电动机停止。
同时行程开关的信号给原料场的PLC，通过PLC指令原料场按逆料流顺序启动运输系统设备。
1）自动控制
正常生产时采用自动控制功能，在控制室通过PLC实现。
系统根据事先输入及设定的参数自动完成作业流程。
2）集中手动操作集中手动操作也是正常生产时采用的操作方式。
其功能有集中手
动连锁操作，这是投产初期或是某一系统发生故障时所采用的操作方式。
也可采用集中手动单机操作，在设备调试，处理突发事故时，解
除PLC控制和解除手动连锁操作后采用的操作方式。
3）机旁单机手动操作设备单机调试、设备维修及处理现场突发事故时，采用的现场操
作盘手动操作方式。
（2）报警、检测与联锁
1）启动警示与事故报警在系统启动前，用声光信号警示现场人员注意安全，振铃信号延
时10～20秒后启动系统。
在设备启动后，声音信号停止。
每条带式输送机上都装有速度检测器、跑偏检测器、拉绳事故开
关等检测元件，该检测元件与振铃或灯光等报警信号相联，当设备发生事故检测元件报警时，集中控制室内和现场应有声/光信号显示。
2）检测及联锁
对带式输送机的跑偏、打滑（速度）状况进行检测，对矿槽的低料位、高料位和极高料位进行检测。
所有检测信号均可显示、自动报
警及参与控制。
2.2.4辅助设施
为改善劳动条件，满足环境保护要求，在带式输送机各转运点均设有通风除尘设施，除尘设施与工艺设备联动运行。
为方便检修，在
转运点设有电动葫芦和检修电源。
2.3贮矿（焦）槽系统
2.3.1工艺流程及布置高炉矿槽槽上供料、贮矿（焦）槽和上料系统采用三排布置。
2.3.2矿槽和上料系统设计特点
（1）根据高炉矿槽配料要求，矿（焦）槽设三排贮槽，其中焦槽一排，小粒度烧结矿一排，另一排分别贮存大粒度烧结矿、球团矿、
块矿和杂矿。
（2）矿（焦）槽均采用槽下过筛工艺。
大、小粒度烧结矿、球团矿、块矿、焦炭入炉前在槽下过筛，筛除小于5mm的碎矿、小于25mm
的碎焦，粒度合格的炉料直接入炉。
筛下的碎矿经1＃、2#、3#、4#碎矿胶带机运至碎矿转运站，经胶带机送回烧结车间，也可通过分料器卸入仓内贮存，并通过汽车外运。
筛下的碎焦由5＃、6#碎焦胶带机运至碎焦仓，碎焦进行二次筛分，筛分后的焦丁（10～25mm）经称量漏斗、7#胶带机送至TS101，与矿
石混装入炉。
筛下的焦粉经胶带机转运至烧结车间燃料破碎室，或经碎焦漏斗直接落入焦粉仓储存，汽车外运。
（3）槽下矿石按矿种分散称量，大烧结矿、球团矿、块矿、杂矿
槽下均设称量漏斗，称量后的物料卸至TS101矿石胶带机，经矿石中间称量漏斗转运至上料主胶带机，再由上料主胶带机运至高炉炉顶
料罐；小烧结矿槽下设称量漏斗，称量后的物料卸至TS102矿石胶带机，经矿石中间称量漏斗转运至上料主胶带机，再由上料主胶带机运至高炉炉顶料罐；焦炭采用分散称量，槽下焦炭经筛分后，合格焦炭卸至TC101焦炭胶带机上，经焦炭中间称量漏斗转运至上料主胶带机，再由上料主胶带机运至高炉炉顶料罐。
（4）炉料均设称量误差自动补偿，焦炭在中间称量漏斗处设有中
子测水补偿称量误差。
（5）扬尘点均设罩封闭后抽风除尘。
（6）采用操作简便，不用砝码的电子称校秤装置。
（7）胶带机上设有拉绳、跑偏、撕裂等保护装置。
（8）在TS101、TS102矿石胶带机和TC101焦炭胶带机上设有除铁器，以防止尖锐物品划伤胶带而影响高炉上料。
在TS101、TS102
矿石胶带机上设矿回式除铁器，在TC101焦炭胶带机上设自卸式除铁器。
（9）矿槽控制设自动、手动两种操作方式，自动操作时由PLC联
锁控制，称量漏斗称量和槽下设备运行情况可在CRT上画面显示。
2.3.3矿槽工艺设计方案
（1）矿焦贮槽设置数量、容积及贮存时间矿焦贮槽设置数量、容积及贮存时间见表2-11。
表2-11矿焦贮槽设置数量、容积及贮存时间
序号
炉料名称
数量
（个）
有效容积（m3）
贮存时间（h）
单个
总容积
1
焦炭
6
520
3120
14.2
2
大粒烧结矿
5
620
3100
19.1
3
小粒烧结矿
5
460
2300
42.5
4
球团矿
3
620
1860
41.6
5
块矿
2
410
820
63.2
6
杂矿
2
410
820
7
碎焦仓
1
130
130
9
8
碎矿仓
1
130
130
11
（2）矿焦槽系统
矿石、焦炭均采用分散筛分、分散称量的工艺流程。
烧结矿在槽下分别筛分后，合格的烧结矿分别进入烧结矿称量斗。
待得到中间称
量漏斗装料指令后，按预先设定的排料方式，将称量斗中的炉料排放
到槽下矿石胶带机上，经矿石中间称量漏斗转运至上料主胶带机，并
经上料主胶带机送入炉顶料罐。
焦炭在槽下分别筛分后，合格的焦炭
进入焦炭称量斗，并按预先设定的程序经焦炭胶带机、焦炭中间称量漏斗和上料主胶带机送入炉顶料罐。
焦槽槽下碎焦经碎焦胶带机送至碎焦筛分站进行二次筛分，将槽
下碎焦中10mm以上的小块焦回收利用，每吨铁可回收12～20公斤小块焦。
为了检除掉入炉料中的铁件，保护上料主胶带机的正常运转，在
槽下胶带机上设有废铁检除装置。
槽下称量均为自动控制，并具有称量误差补正功能；槽下各产尘
点设置抽尘，由槽下集中除尘系统进行处理。
2.3.4主要设备参数
（1）槽下焦炭设备槽下焦炭设备包括焦炭槽手动闸门、焦炭振动筛、槽下焦炭运输
胶带机、焦炭称量漏斗及闸门、碎焦仓，其设备规格见表2-12。
表2-12焦炭贮存和运输设备规格
序
号
设备名称
数量
（台）
规格及性能
备注
1
焦炭振动筛及手动闸门
6
Q=150t/h双层
2
焦炭称量漏斗及闸门
6
V=15m3电液动启闭阀门
3
槽下焦炭运输胶带机
1
Q=980t/hB=1600mmV=2m/s
4
5#碎焦胶带机
1
Q=100t/hB=800mmV=1.6m/s
5
6#碎焦胶带机
1
Q=100t/hB=1000mmα=70°
6
焦炭中间称量漏斗
2
V＝65m3电液动启闭阀门
7
焦炭转换溜槽
1
B=800mm
正常情况下，焦炭、碎焦胶带运输机的运输方式为连续工作。
焦
丁输送系统出故障时，碎焦用汽车方式外运。
（2）槽下矿石设备槽下矿石设备包括烧结矿、球团矿、块矿及杂矿槽手动闸门，烧结矿、块矿、球团矿振动筛，烧结矿、块矿、球团矿及杂矿给料机，矿石、杂矿称量漏斗及闸门，槽下矿石运输胶带运输机和碎矿胶带运
输机和碎矿仓。
设备规格见表2-13。
表2-13矿石贮存和运输设备规格
序
号
设备名称
数量
（台）
规格及性能
备注
1
烧结矿振动筛及手动闸门
10
Q=400t/h双层
2
球团、块矿振动筛
5
Q=250t/h双层
3
杂矿给料机
2
Q=120t/h
4
烧结矿称量漏斗及闸门
10
V=15m3电液动启闭阀门
5
球团、块矿称量漏斗及闸门
5
V=12m3电液动启闭阀门
6
杂矿称量漏斗及闸门
2
V=6m3电液动启闭阀门
7
槽下矿石运输胶带机
TS101
1
B=1800mmQ=2700t/h
V=2m/s
7
槽下矿石运输胶带机
TS102
1
B=1600mmQ=2000t/h
V=2m/s
8
1#、2#碎矿胶带机
各1
B=800mmQ=250t/hV=1.6m/s
9
3#、4＃碎矿胶带机
各1
B=1000mmQ=300t/hV=1.6m/s
10
矿石中间称量漏斗
1
V＝65m3电液动启闭阀门
11
矿石中间称量漏斗
1
V＝30m3电液动启闭阀门
在大小烧结矿槽、球团矿槽、块矿槽、杂矿槽槽下分别设有1个
矿石称量漏斗，按照各矿种使用的配料比例进行称量，正常生产中考
虑4个称量漏斗同时工作，特殊考虑6个称量漏斗同时工作，供应一个炉顶料罐。
正常生产条件下，碎矿采用胶带运输机运输。
当碎矿胶带运输机
出现故障时，碎矿可通过汽车外运。
（3）焦丁系统设备焦丁系统设备包括焦丁振动筛、焦丁仓闸门、焦丁给料机、焦丁称量漏斗及闸门等，设备规格见表2-14。
表2-14焦丁系统设备规格
序号
设备名称
数量（台）
规格及性能
备注
1
焦丁振动筛
1
Q=120t/h，双层
2
转换溜槽
1
3
焦丁漏斗及闸门
1
有效容积6m3
4
6#焦丁胶带机
1
B=650mmQ=100t/hV=1.6
m/s
当每批料的第一个矿石称量漏斗打开闸门向槽下矿石运输胶带
机排料的同时焦丁称量漏斗开始排料。
（4）检铁装置槽下焦炭运输胶带机上的废铁清除装置为自卸式除铁器，由胶带
电磁铁将铁件吸出，并运到胶带机旁的废铁漏斗内收集。
槽下矿石运输胶带机采用矿回式除铁器。
当铁件通过检测装置时，检测装置发出信号，在铁件到达电磁分离器时，电磁分离器励磁，
将铁件及含铁烧结矿等一起吸在电磁铁上。
随胶带前行，到达具有特殊磁场排布的磁力分选区域，再经过分选区的多次分选，使大部分磁性物料又落回槽下矿石运输胶带机上。
2.3.5电气控制及其它
（1）电气控制高炉矿、焦槽系统的电气控制方式分为自动、手动和机旁手动三种。
正常情况是在中控室内按预先编制的动作程序和动作条件自动运转，也可在中控室内通过手动控制方式对系统设备单独操作。
机旁手动是解除联锁，仅在试车或检修时使用。
（2）监测及安全保护在原料系统的关键部位设置了各种控制和监视装置、安全保护装置。
如：
料位计、连续除铁装置、中子水分测定仪、胶带输送机防纵向撕裂、跑偏、打滑等安全保护装置。
在各胶带输送机设置摄像头，在中控室设工业电视，了解和监视系统工作情况。
（3）检修设施在称量漏斗和振动筛漏斗上方设有手动葫芦及运输电动葫芦，在转运站皮带机头轮上方均设有电动葫芦，供检修时使用。
2.4主皮带上料系统
2.4.1上料主皮带机
高炉上料系统由TS103上料主胶带机及转运站组成。
入炉矿石、
焦炭等炉料经过称量后卸至矿石胶带机上和焦炭胶带机上，再通过中间称量漏斗转运到上料主胶带机，由主胶带机运至炉顶料罐。
主皮带机主要性能
带宽：
1.8m带速：
2m/s水平长：
约340m
倾角：
～11.5°输送能力：
运矿时：
2800t/h
运焦时：
980t/h
传动电机：
四台，约280kW/台
上料主胶带机采用4机双驱动滚筒传动装置和垂直拉紧装置。
传动装置设在上料主胶带机通廊下中间部位的机械室内。
胶带机上配有防逆转装置、跑偏开关、事故拉绳开关、速度监测装置、纵向撕裂监
测装置等保护装置。
上料主皮带机头轮设清扫和除尘设施。
2.4.2检修设施
机械室内设有3台10t电动单梁起重机，以备机械室内设备检修时使用。
在通廊的中间部位还设有1台2t电动葫芦，供胶带机检修
时使用。
2.4.3上料批数及作业率
上料主胶带输送机作业率：
高炉装料制度为C↓OL↓OS↓，焦批
按20t/ch、矿批OL按78.7t/ch，、矿批OS按22.85t/ch，最大日产生
铁7500t时，日需上料批数为120ch/d，每批料装料时间为401.5s，则上料作业
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