江海峰 陳杰亮 郝江華 田富強

（金鼎重工有限公司  河北 邯鄲 056300）

摘  要：金鼎煉鐵廠配套的10 m²豎爐，在不改變原豎爐外殼和配套設施的基礎上，通過局部爐體調整，增大烘干床面積、擴大培燒面積、增加噴火口、擴大水梁通風面積等措施，對其進行擴容改造，改造后10 m²豎爐培燒面積達13.5 m²，產量提高到日產2200 t左右，節能降耗，可為同行提供一定的借鑒與參考。

關鍵詞：豎爐；擴容；改造

1  前言

隨著公司產能提高，對球團礦需求量越來越大，為了提高球團礦的產量， 2019年10月，利用豎爐大修，通過局部爐體調整，布料車抬高，鋼結構局部調整，爐型及耐火材料新設計，汽化系統調整，對其進行擴容改造，改造后公稱爐容由10m²改造為13.5m²豎爐；產量提高到日產2200 t左右，節能降耗，滿足了高爐球團礦的供應需求，可為同行提供一定的借鑒與參考。 

2  生產概況

金鼎煉鐵廠配套的10 m²豎爐于2011年6月份投產，年產50萬t球團礦，其主要的配套設備見表1。                 

表1  主要的配套設備

豎爐經多年生產實踐，產量達62萬t/a，但由于生產時間較長，豎爐耐火襯磨損較大，竄風透火嚴重，鋼結構有燒紅現象，爐內氣流分布不均勻，爐內壓力高等原因，嚴重影響了球團礦的產量和質量^[1~4]。金鼎煉鐵廠在2019年10月份大修時對豎爐進行擴容升級改造。

3  主要改造內容

目前豎爐混凝土框架設四層平臺，平臺相對標高為±0.00m、+7.00m、+13.18m、+18.75 m，豎爐導風墻采用汽化冷卻，汽包運行壓力：0.35～0.45MPa，汽包規格為 DN2500  L=4600 mm。導風墻水梁采用12根Φ168×18，長度7.3m的無逢鋼管焊接而成，無縫鋼管材質為20g，導風墻內煙氣流速3.47m/s。水梁端部有根據循環回路設置的聯接管。豎爐采用復合矩形斷面，在爐體兩側各設有一個圓柱形燃燒室和氣流分配室，對現有豎爐存在的問題和為了更大發揮產能優勢進行考慮，對現有10m²球團豎爐進行爐型改造，公稱爐容由10m²改造為13.5m²豎爐；豎爐有效焙燒面積≥13.5m²。導風墻及水梁設計使用壽命～2.5年。

圖-1豎爐擴容改造項目方案

3.1  改造豎爐鋼結構:拆除原爐墻、烘干床、大小水梁、齒輥冷卻壁。

原冷卻壁、齒輥不變。爐殼擴容，在原冷卻帶上端兩側擴302mm，補焊擴容的鋼板、槽鋼，原頂部鋼板拆除。

冷風口由原直徑377mm改為370mm方管，并延長原冷風主管。冷風口由原來的直徑377mm管改為主管370*370mm，面積1.78m²增大到2.19m²，面積增加到0.41m²。

混風室管道直徑1946mm改為直徑1760mm,減小管道直徑，增加風壓。

烘干床兩側墻板外擴200mm.增加烘干床面積。抬高布料車，提高煙罩。

3.2  改造豎爐導風墻及水梁:

大水梁增寬、增加通風面積，提高烘干床烘干效率，寬度由原來的780mm改為980mm，面積由原來的1.55m²增加到2.6m²，增加1.05m²。改造后，導風墻通風孔面積增加67%，可減小風壓，增加冷卻風流量，爐內的懸浮顆粒擾流現象也將大幅減少；冷卻風加大，烘干床下和爐身上部壓力也不會過大，爐況好，有利于焙燒風運行。

改造后                                    改造前

              圖-2    烘干床改造

改造后大水梁汽化冷卻以3根管串聯為4個循環，再串聯管上并聯2根小水梁通汽泡大循環。改變以前為2管串聯后并聯通汽泡小循環，增強汽化冷卻效率。

改造后大水梁去掉原設計的筋板，改造為梁上活動托架。水梁兩端與爐墻連接，設置人孔和膨脹法蘭，水梁受熱膨脹能夠自由移動不影響導風墻位移和變型。

去掉原水梁堆焊層，增加水梁熱傳導率，使水梁在高溫環境中材質不受影響，延長水梁使用壽命。

圖-3豎爐水梁改造

3.5  配套改造豎爐汽化冷卻水系統:

汽化冷卻水系統將大水梁、小水梁、大汽泡有序地串聯起來，實現了大水梁、小水梁、汽泡間有序大循環，實現了汽化冷卻水強制循環冷卻，提高設備冷卻效率，延長水梁使用壽命。（圖-4）

氣化冷卻汽包容積由原來的3m³改為6m³，設計壓力0.65Mpa,水耗3-5m³/h,高度提高5m，增加汽化冷卻水系統壓力,提高強制循環冷卻效果。增加強制循環水泵，在開爐及水溫低時強制循環，避免因水溫、水壓低造成影響及水梁振動。（圖-3）。

圖-4豎爐汽化水冷卻改造

3.6改造冷風系統

   鼓風機室目前布置1臺D900mm冷卻風機不能滿足改造要求，根據13.5m²豎爐要求，在現有土建基礎和供電系統的基礎上，對風機葉輪改造優化，使風機風壓和流量達到滿足設計指標的目的,冷風機葉輪進行改造.

表2 冷風機改造前后性能對比

冷風口由原來的直徑377mm管改為主管370*370mm，面積由1.78m²增大到2.19m²，面積增加到0.41m²。增大通風面積22%。

冷風機風葉改造，風量由900m³/min改為1000m³/min，壓力由28KPa降低為23KPa，提高了風量100m³/min，，降低了風壓。風壓和流量達到滿足設計指標要求。

3.7爐體砌筑改造    

豎爐改造的部位主要有混氣室、噴火口、大水梁、冷風口、烘干床等。豎爐改造前后的結構示意圖如圖5所示。

              改造后                             改造前

圖5 豎爐改造前后內部結構示意圖

改造豎爐燃燒系統:爐墻、燃燒室按擴容后要求砌墻，爐墻及混氣室爐墻減薄，增加爐內容積，保持原來的特性，燃燒室原直徑2170mm變為2070mm，出口煙道由直徑1272mm變為900mm。減少容積，增加風壓。

噴火口由18對減少為16對；面積由1.68m²改造為2.56m²增加0.88m²，增加培燒通風面積50%左右。

燃燒室原直徑2170mm變為2070mm，出口煙道由直徑1272mm變為900mm。減少容積，增加風壓10%左右。燒嘴由渦流式改為直通式燒嘴保證燃燒室溫度。

混氣室改造后焙燒風經過混氣室,間距由原來的460mm改變為400mm起到阻流增壓效果。保證自噴火口噴出的焙燒風對爐內球團有足夠的穿透風壓，并可彌補因爐身上部擴容，因球團容積增大需增大的風壓動力相應增大。

混氣室砌墻厚減少114 mm,火道口隨著向兩側縮小60mm,焙燒帶寬度由2680mm增加到3781mm。改造后焙燒帶橫截面達到13.5m²。

3.8 烘干床改造

烘干床面積和烘干效率達不到提產后匹配，為提產增效，增大烘干床面積，提烘干效率，主要采取對其水梁與爐篦條進行改造。

⑴  水梁安裝改造

 圖6為水梁安裝改造前后示意圖。可見，改造后，爐口寬度向兩側各擴327 mm；最下方小水梁的安裝寬度由2450 mm增加到2705mm，增加255 mm；烘床高度由9mm提高100 mm；保持坡度為36°。

改造后，烘干床長度5784mm，寬度3746mm,加寬烘干床的面積21.66m²，通風面積10.68m²。

⑵ 爐篦條改造

小水梁安裝尺寸加寬,篦條隨著加長,保持原篦條寬度不變,篦條長度由501 mm增加到到553 mm、676mm,增大了烘床的有效通風面積。經計算,烘干床有效通風面積由原來的16 m²增加到21.66 m²,有效烘干面積增加5.66 m²。

改造后                                     改造前

圖6 水梁安裝改造前后示意圖

3.9 除塵風機改造

由于擴大烘干床面積，除塵風機后加裝脫硫與濕電除塵，風壓明顯不足，對除塵風葉進行改造。風量不變前提下提高風壓，原風機不變^{[5, 6]}。

4 改造后的整體實施效果

表3 除塵風機改造前后性能對比

10 m²豎爐擴容后，焙燒面積達13.5 m²，噴火口數量由原來的18對改成16對，噴火口面積增加50%；混氣室壓力增加10%；導風墻通風孔面積增加65%。烘干床面積達到21.66 m²,有效烘干面積增加5.66 m²。

改造前后豎爐產量對比結果見表4。可見，改造前2019年1-12月份平均月產量41901.28t，平均日產1984.7t；改造后，2020年1~12月份平均月產量64439.62t，平均日產量2169.43t；2021年第三季度平均月產量69491t，平均日產量2317.8t。

從以上數字可以看出通過局部爐體調整，布料車抬高，鋼結構局部調整，爐型及耐火材料新設計，汽化系統調整，對其進行擴容改造，改造后公稱爐容由10m²改造為13.5m²可在原材料、原操作、原設備基本不變的基礎上提高產量，節能降耗，達到了豎爐擴容增產的目的。

表4 改造前后產量對比 

參考文獻

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