摘  要  本文對山鋼日照公司煉鐵廠5100m³高爐風口平臺及出鐵場設計的工藝布置、平臺結構形式、設備選型、出鐵場除塵等特點進行了闡述。

關鍵詞  高爐  風口平臺  出鐵場  設計

Design Features of Tuyere Platform and Casthouse of 5100m³ BF

In Shandong Iron and Steel Group Rizhao Iron&steel Co.,LTD

Wang Xiaofeng  Zhao Shuang   Yu guohua  Li QingYang  Wang Bing

（Shandong Province Metallurgical Engineering Co.,Ltd）

Abstract: The process arrangement, structure form, equipment selection and dust removal system of tuyere platform and casthouse of 5100m³ BF in Shandong Iron and Steel Group Rizhao Iron&steel Co.,LTD is described.

Key words: blast furnace  tuyere platform   casthouse  design

1  概述

風口平臺及出鐵場是高爐爐前系統渣鐵處理的重要場所，其工藝布置及設備選型與高爐鐵口數量、鐵口角度、廠區總圖布置、鐵水運輸方式等密切相關。山鋼日照鋼鐵廠5100m³高爐共設4各鐵口，鐵口夾角81°，出鐵場為雙矩形出鐵場。鐵水運輸采用汽運鐵水罐車運輸，出鐵場平臺下共設置8條獨立的鐵水運輸道路。在出鐵場設計中，依照機械化、自動化、清潔化的設計理念對出鐵場布置及爐前設備選型做了深入研究，實現了爐前作業場地平坦寬闊，爐前設備全自動化操作，縮短了渣鐵溝長度，減輕了爐前勞動強度，強化了爐前各除塵點的除塵效果。從投產以來的操作情況看，取得了良好的效果。

2  風口平臺及出鐵場工藝布置

2.1  風口平臺

風口平臺為近八邊形鋼結構架空式連續平臺，平臺寬敞、平坦，并布置有由出鐵場上風口平臺的坡道，滿足了叉車、風口設備更換機等機械化設備的運行，滿足了高爐風口設備的機械化檢修要求。在設計中對鐵口上方風口平臺采用水冷結構梁加噴涂耐火材料隔熱，可有效解決高溫渣鐵對風口平臺結構梁的熱輻射，提高結構的安全性。

2.2  出鐵場工藝布置

出鐵場采用雙矩形布置，東西兩出鐵場爐前設備及渣鐵溝對稱布置，每個出鐵場設有2個鐵口，鐵口間夾角81°。增大了兩鐵口間的操作空間，提高了鐵口在爐缸分布的均勻性和出鐵操作的安全性。

根據總圖布置及汽運鐵水罐車運行要求，同時考慮盡可能的縮短渣鐵溝長度，以減少爐前渣鐵溝維護工作量，減少渣鐵溝耐材消耗量。在設計中將同一出鐵場兩鐵口的出鐵罐位呈90°布置，兩條渣溝對稱布置，由主溝至渣處理粒化塔。出鐵場布置如圖1所示。這樣，在滿足爐前作業空間的前提下減少了出鐵場占地面積，節省了大量基礎建設投資，同時也減小了爐前耐材消耗成本。

3  出鐵場主要設備選型

為滿足高爐生產，每個鐵口設有一臺泥炮、開鐵口機、移蓋機、鐵水擺動溜槽設備。泥炮和開口機同側布置，移蓋機布置在泥炮對側，兩鐵口夾角之間。2個出鐵場主跨各設置有1臺40/16t橋式起重機，出鐵場北側副跨設置有1臺32/5t橋式起重機。

3.1  液壓泥炮

根據大型高爐堵口打泥壓力及使用高性能炮泥的要求，采用6000kN級別大推力液壓泥炮。并配置了炮泥恒溫裝置，可使炮泥保持在60℃恒定溫度，便于泥炮更好的堵口。泥炮可通過遙控、手動實現各動作的單獨操作。泥炮主要技術參數見表1。

3.2  開鐵口機

開鐵口機采用德國TMT全液壓開口機，與泥炮同側布置。開口機上設置傳感器，液壓系統中設有壓力檢測儀表，可通過遙控及手動實現各動作的單獨操作，并具有檢測和記錄開口進程的功能。大臂回轉編碼器選用進口多圈編碼器。

每兩臺開口機設置1套霧化柜。霧化柜包括鉆頭冷卻水霧化及鑿巖機油霧潤滑功能。開鐵口機主要技術參數見表2。

3.3  液壓移蓋機

采用落地旋轉式液壓移蓋機，安裝在泥炮對側出鐵場平臺上。該設備為國內首創，具有起升、平移、旋轉功能。可通過遙控及手動實現各動作的單獨操作。主要有以下特點：

（1）安裝位置遠離鐵口及主溝，避免了鐵水熱輻射和渣鐵噴濺，有效的提高了設備使用壽命。

（2）動作靈活，可根據使用要求，選擇相關動作，滿足爐前檢修維護要求。

（3）便于主溝蓋更換，可將主溝蓋移至風口平臺外的出鐵場主跨吊車作業區內。

落地旋轉式液壓移蓋機主要技術參數：

最大提升重量：22t；提升高度：600mm；平移距離：3600mm；旋轉角度：110°。

3.4  鐵水擺動溜槽

鐵水擺動溜槽采用連桿托架式，由槽體、連桿、驅動裝置組成，結構設計簡單，托架耳軸采用自潤滑銅套，無需潤滑油脂潤滑，維護量少。為確保在特殊情況下擺動溜槽可正常工作，驅動方式設計為電動、氣動及手動三種操作。操作方式為現場手動操作。配置有兩路獨立電源供電，并可自動切換。鐵水擺動溜槽主要技術參數：

槽體長：6000mm；最大傾角：18°；正常工作傾角：10°。

4  風口平臺及出鐵場主要設計特點

4.1  采用大型汽運鐵水罐車的鐵水運輸方式

在鐵鋼界面設計中經過對鐵鋼界面物質流、能量流和信息流的協同優化問題進行分析及專家的多次論證，最終確定采用大型汽運鐵水罐車的鐵水運輸方式。該技術的使用極大的減小了高爐煉鐵工藝噸鐵占地面積；縮短了鐵水運輸距離，大大降低了鐵水溫降，在降低鐵水運輸成本的同時顯著提高了節能降耗效益。

為滿足汽運鐵水罐車的安全、穩定運行要求，出鐵場在設計中綜合考慮了罐車空罐對罐、重罐引出、極端事故應急處理、鐵水稱重計量以及罐車運輸調度等因素。在每個罐位上方設置了鐵水液面監測裝置；在罐車上設置了稱重裝置。同時將稱重信號及鐵水液位信號引至爐前及主控室，指導爐前操作人員進行倒罐作業。設計中還將罐車信息、鐵水罐信息與鐵水罐調度信息系統聯網，實現了對每臺罐車、每個鐵水罐的實時在線管理。

4.2  出鐵場采用平坦化設計

出鐵場平坦化設計已經成為出鐵場平臺設計的最優選擇，在設計中將渣鐵溝及擺動溜槽全部布置在出鐵場平臺下，渣鐵溝及擺動溜槽上方采用平蓋板覆蓋，使整個出鐵場平臺形成一個大平面。這樣不但極大方便了爐前操作，便于爐前設備的檢修更換，有利于耐火材料的運輸，還為出鐵場的渣鐵溝通風除塵提供了條件，爐前環境得到了改善。

在土建結構設計中采用了單層無填沙平坦化設計，降低了平臺自身荷載。不但加快了建設時間，還節省了平臺模板及梁的鋼筋混凝土用量，降低了工程投資。

4.3  采用自然風冷主溝

高爐出鐵主溝采用自然風冷主溝。主溝總長22m，主溝坡度1.5%。主要結構包括主溝鋼槽、鋼槽內設置有隔熱板、預制塊、底部耐火磚及底部永久層澆注料、工作層耐火澆注料。主溝鋼槽安裝在底部的支撐鋼梁。主溝鋼槽外部與底部支撐鋼梁及側部結構擋墻間的空隙形成通風通道。通過外界自然對流空氣對主溝鋼槽的自然均勻冷卻降低了主溝鋼槽溫度，使得主溝鋼槽達到長久使用不變形。同時，主溝鋼槽內永久層各預制塊間預留的膨脹縫、可有效吸收主溝冷熱交替產生的熱震，避免熱應力、熱震對主溝耐材引起的機械性破壞，提高了主溝耐材的使用壽命。

為實時監測主溝內襯耐材侵蝕消耗情況，在主溝兩側設置有主溝溫度在線監測系統，可以有效監測主溝耐材侵蝕情況，提高了主溝安全性。

4.4  出鐵場通風除塵系統

為改善爐前作環境，減少周圍環境污染，出鐵場設有通風除塵設施。高爐生產時，出鐵場的煙塵主要來源于鐵口、撇渣器、渣鐵溝和擺動溜槽等處，在鐵口處，在不影響風口爐前設備維修和開鐵口機設備運行的情況下，通過設置雙側吸及頂吸吸風口。同時在風口平臺邊沿通過設置風擋，使風口平臺下鐵口區域形成相對密閉空間，避免煙塵外溢，加強了鐵口處除塵效果。在渣鐵溝及擺動溜槽處采用鑄鋼平蓋板封閉，吸風口設置在渣鐵溝及擺動溜槽側壁，以保證出鐵場地坪的美觀和平坦，便于檢修機械通行。鑄鋼平蓋板為嵌入式迷宮密封蓋板，蓋板內側澆注隔熱澆注料，可有效避免渣鐵溝煙氣外溢。

兩個出鐵場各設置一套除塵器，負責收集鐵口、撇渣器、擺動流嘴、支鐵溝、渣溝等處出鐵時產生的煙塵，為適應系統風量變化，除塵風機采用變頻調速。除塵灰由卸灰閥、刮板機、斗提機收集至集中灰倉，灰倉的下部設置吸排罐車接口，除塵灰由吸排罐車定期運出。

出鐵場通風除塵系統通過設置除塵罩進行密閉及各除塵點處除塵風量的合理分配，達到了國家排放標準要求。

4.5  出鐵場自動化設施

為了盡量減少爐前操作人員的操作難度，增加設備運行得穩定性、安全性，出鐵場自動化設施主要有：

（1）爐前設備的自動化控制。通過設置集中液壓站及爐前PLC控制系統，實現了對爐前設備的遙控控制及自動化操作，并在操作室配置手動操作臺，確保爐前設備穩定運行。

（2）渣鐵自動連續測溫系統。渣鐵溫度是高爐操作的一個重要參數，在鐵口處設置紅外測溫裝置，可遠距離間接測溫，抗煙塵干擾能力強。可實時在線測量一次出鐵過程的溫度，得到整個出鐵過程的溫度曲線。通過所獲得的出鐵過程溫度曲線，可準確判斷爐溫的變化趨勢，從而采取相應的控制措施來維持高爐穩定的運行。

（3）鐵水計量自動化監測。通過在每個出鐵罐位處設置汽車衡鐵水稱重及在鐵水罐正上方設置雷達液位計，可準確計量每罐鐵水的裝入量。稱重信號及鐵水液位信號引至爐前及主控室，并與鐵水罐調度信息系統聯網，達到了對每臺罐車、每個鐵水罐的實時在線管理。達到了對每臺罐車、每個鐵水罐的實時在線管理。

（4）主溝溫度實時在線監測。通過在主溝設置測溫熱電偶，可實時在線監測主溝耐材侵蝕消耗情況，為主溝安全生產提供了有力保障。

（5）取樣及風動送樣系統。為快速及時分析高爐渣鐵成分，在出鐵場設置了自動取樣器及風動送樣裝置，自動取樣器可快速制取渣鐵試樣，無需再次加工。風動送樣裝置采用壓縮空氣將渣鐵試樣快速送至冶煉分析中心，完成對渣鐵化學成分的分析。

5  結語

山鋼日照公司煉鐵廠5100m³高爐風口平臺及出鐵場設計，結合山鋼集團大高爐實際生產經驗，吸取了國內外高爐出鐵場設計的先進技術特點，整個出鐵場占地面積小，平臺面平坦、美觀，達到了機械化、自動化、清潔化設計要求，為爐前操作維護、高爐的高產、穩產、長壽提供了可靠的保證。