高爐原燃料供應系統(tǒng)

高爐原燃料供應系統(tǒng)高爐原燃料供應系統(tǒng)（包括上料系統(tǒng)和裝料系統(tǒng)）包括原料配料、稱量以及裝料程序的自動控制。其中：上料系統(tǒng)：包括貯礦槽、貯焦槽、焦炭滾篩、稱量漏斗、稱量車、料坑、斜橋、卷楊機、料車上料機、大型高爐采用皮帶上料機。任務：及時、準確、穩(wěn)定地將合格原料送進高爐爐頂?shù)氖芰下┒?。裝料系統(tǒng)：有鐘爐頂包括受料漏斗、旋轉(zhuǎn)布料器、大小鐘漏斗、大小鐘、大小鐘平衡桿、探尺無鐘爐頂包括受料漏斗、上下密封閥、中心喉管、布料溜槽、探尺高壓操作的高爐還有均壓閥、放散閥任務：按工藝要求將上料系統(tǒng)運來的爐料均勻的裝入爐內(nèi)并保證煤氣的密封。上料系統(tǒng)在高爐的地位與作用在高爐生產(chǎn)中，料倉（又稱礦槽）上下所設(shè)置的設(shè)備，是為高爐上料服務的。其所屬的設(shè)備稱為供料設(shè)備:包括貯礦槽、過篩、輸送、稱量及上料機等一系列設(shè)備。其生產(chǎn)過程構(gòu)成上料系統(tǒng)或供料系統(tǒng)，俗稱為槽下系統(tǒng)。主要作用是保證及時、準確、穩(wěn)定地將合格原料從貯礦槽送上高爐爐頂。高爐上料系統(tǒng)是供高爐爐料的重要環(huán)節(jié)，其基本工藝參數(shù)是由高爐的冶煉需求確定的。為了滿足冶煉要求，必須合理確定配礦方案。配礦方案不僅與設(shè)計和選用設(shè)備有關(guān)，而且直接影響高爐的操作條件。高爐冶煉過程是一個連續(xù)的、大規(guī)模的、高溫生產(chǎn)過程。爐料（礦石、熔劑、焦炭）按照確定的比例通過裝料設(shè)備分批地從爐頂裝入爐內(nèi)。只要使高爐吃飽、吃好、吃精料，這對高爐實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗，提高高爐冶煉水平具有十分重要的意義。槽上運輸（1）貯礦槽貯礦槽是高爐上料系統(tǒng)的核心，其作用如下：1）解決高爐連續(xù)上料和車間斷續(xù)供料之間的矛盾。高爐冶煉要求各種原料要按一定數(shù)量和順序分批加入爐內(nèi)，每批料的間隔只有6?8分鐘。原料從車間外或車間內(nèi)的貯礦場按冶煉要求直接加入料車或皮帶是不可能的。只有設(shè)置貯礦槽這一中間環(huán)節(jié)，才能保證有計劃按比例連續(xù)上料。2）起到原料貯備的作用。原燃料生產(chǎn)和運輸系統(tǒng)總會發(fā)生一些故障和定期檢修等，造成原、燃料供應中斷。若在貯礦槽內(nèi)貯存足夠數(shù)量的原、燃料，就能夠應付這些意外情況，保證高爐正常供料。3）供料系統(tǒng)易實現(xiàn)機械化和自動化。設(shè)貯礦槽可使原、燃料供應運輸線路縮短，控制系統(tǒng)集中，使漏料、稱量和裝入料車等工作易于實現(xiàn)機械化、自動化。（2）貯礦槽的布置：在一列式和并列式高爐平面布置中，貯礦槽的布置常和高爐列線平行。在采用料車上料時，貯礦槽與斜橋垂直。采用皮帶機上料時，貯礦槽與上料皮帶機的中心線應避免互相成直角，以縮短貯礦槽與高爐的間距。貯礦槽的結(jié)構(gòu)有鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和鋼-鋼筋混凝土混合式結(jié)構(gòu)兩種。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是礦槽的周壁和底壁都是用鋼筋混凝土澆灌而成。混合式結(jié)構(gòu)是貯礦槽的周壁用鋼筋混凝土澆灌，底壁、支柱和軌道梁用鋼板焊成，投資較前一種高。我國多用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。槽下運輸1.在貯礦槽下，將原料按品種和數(shù)量稱量并運到料車（或上料皮帶機）的方法有兩種：一種是用稱量車完成稱量、運輸、卸料等工序；一種是用皮帶機運輸，用稱量斗稱量。（1）稱量車稱料稱量車是一個帶有稱量設(shè)備的電動機車。車上有操縱貯礦槽閉鎖器的傳動裝置，還有與上料車數(shù)目相同的料斗，每個料斗供一個上料車，料斗的底是一對可開閉的門，借以向料車中放料。在稱量車軌道旁邊設(shè)有配料室，配料室操縱臺上設(shè)有稱量機構(gòu)的顯示和調(diào)節(jié)系統(tǒng)。操作人員在配料室進行配料作業(yè)，控制稱量車行走，當稱量車停在某一礦槽下時，啟動該槽下給料設(shè)備，給料并稱量，當達到給料量時停止給料。（2）皮帶機稱料槽下采用皮帶機運輸和稱量漏斗稱量的槽下運輸稱量系統(tǒng)，焦倉下一般設(shè)有振動篩，合格焦炭經(jīng)焦炭輸送機送到焦炭稱量漏斗，小粒度的焦粉經(jīng)粉焦輸出皮帶機送至粉焦倉。燒結(jié)礦倉下也設(shè)有振動篩，合格燒結(jié)礦運至礦石稱量漏斗，粉狀燒結(jié)礦經(jīng)礦粉輸出皮帶機輸送至粉礦倉。球團礦直接經(jīng)給料機、礦石輸出皮帶機送到礦石集中漏斗。由皮帶機向爐頂供料的高爐，對貯礦槽的要求與料車式基本相同，只是貯礦槽與高爐的距離遠些。在裝料程序上，將向料車漏料改為向皮帶機漏料。皮帶機運輸?shù)牟巯鹿に嚵鞒谈鶕?jù)篩分和稱量設(shè)施的布置，可以分為以下三種：1）集中篩分，集中稱量。料車上料的高爐槽下焦炭系統(tǒng)常采用這種工藝流程。其優(yōu)點是設(shè)備數(shù)量少，布置集中，可節(jié)省投資，但設(shè)備備用能力低，一旦篩分設(shè)備或稱量設(shè)備發(fā)生故障，則會影響高爐生產(chǎn)。2）分散篩分，分散稱量。礦槽下多采用此流程。這種布置操作靈活，備用能力大，便于維護，適用于大料批多品種的高爐。3）分散篩分，集中稱量。焦槽下多采用此種流程。其優(yōu)點是有利于振動篩的檢修，集中稱量可以減少稱量設(shè)備，節(jié)省投資。兩種方法比較皮帶機與稱量車比較具有以下優(yōu)點：1）設(shè)備簡單，節(jié)省投資；而稱量車設(shè)備復雜，投資高，維護麻煩。另外，稱量車工作環(huán)境惡劣，傳動系統(tǒng)和電器設(shè)備很容易出故障，要經(jīng)常檢修，要求有備用車，有的高爐甚至要有兩臺備用車才能滿足生產(chǎn)需要，這就增加的投資。2）皮帶機運輸容易實現(xiàn)槽下操作自動化，能有效地減輕體力勞動和改善勞動條件，有利于工人健康。3）采用皮帶機運輸，可以降低礦槽漏嘴的高度，在貯礦槽頂面高度不變的情況下，可以增大貯礦槽面積?；谏鲜鲈?，我國高爐基本上都選用皮帶機作為槽下運輸設(shè)備。2.料車坑料車式高爐在貯礦槽下面斜橋下端向料車供料的場所稱為料車坑。一般布置在主焦槽的下方。料車坑的大小與深度取決于其中所容納的設(shè)備和操作維護的要求。小高爐比較簡單，只要能容納裝料漏斗和上料小車就可以了，大型高爐則比較復雜。料車坑中安裝的設(shè)備有：1）焦炭稱量設(shè)備，包括振動篩、稱量漏斗和控制漏斗的閉鎖器。在需要裝料時振動篩振動，當給料量達到要求時停止。稱量漏斗一般為鋼結(jié)構(gòu)，內(nèi)襯錳鋼，其有效容積應與料車的有效容積一致。2）礦石稱量漏斗。當槽下礦石用皮帶機運輸時，一般采用礦石稱量漏斗。燒結(jié)礦在稱量之前應篩除小于5mm的粉末。3）碎焦運出設(shè)備。經(jīng)過焦炭振動篩篩出的焦粉，一般由斗式提升機提升到地面上的碎焦貯存槽中。上料設(shè)備（1）上料機將爐料直接送到高爐爐頂?shù)脑O(shè)備稱為上料機。對上料機的要求是:要有足夠的上料能力，不僅能滿足正常生產(chǎn)的需要，還能在低料線的情況下很快趕上料線。為滿足這一要求，在正常情況下上料機的作業(yè)率一般不應超過70%；工作穩(wěn)妥可靠；最大程度的機械化和自動化。上料機主要有料罐式、料車式和皮帶機上料三種方式。料罐式上料機是上行重罐下行空罐，如果速度快，則吊著的料罐就會擺動不停，所以上料能力低，高爐早已不再采用。新建的大型高爐，多采用皮帶機上料方式。料車式上料機：料車式上料機一般由三部分組成：料車、斜橋和卷揚機。1）料車一般每座高爐兩個料車，互相平衡。料車容積大小則隨著高爐容積增大而增大，一般為高爐容積的0.7%?1%。為了制造維修方便，我國料車的容積有：2.0m3、4.5m3、6.5m3和9m3幾種。隨著高爐強化，常用增大料車容積的方法來提高供料能力。2）斜橋斜橋大都采用桁架結(jié)構(gòu)，其傾角取決于鐵路線路數(shù)目和平面布置形式，一般為55O?65O。設(shè)兩個支點，下端支撐在料車坑的墻壁上，上端支撐在從地面單設(shè)的門型架子上，頂端懸臂部分和高爐沒有聯(lián)系，其目的是使結(jié)構(gòu)部分和操作部分分開。有的把上支點放在爐頂框架上或爐體大框架上，在相接處設(shè)置滾動支座，允許斜橋在溫度變化時自由位移，消除了框架產(chǎn)生的斜向推力。為了使料車上下平穩(wěn)可靠，通常在走行軌上部裝護輪軌。為了使料車裝得滿些，常將料車坑內(nèi)的料車軌道傾角加大到60°左右。3）卷揚機卷揚機是牽引料車在斜橋上行走的設(shè)備。在高爐設(shè)備中是僅次于鼓風機的關(guān)鍵設(shè)備。要求它運行安全可靠，調(diào)速性能良好，終點位置停車準確，能夠自動運行。料車卷揚機系統(tǒng)主要由驅(qū)動電機、減速箱、卷筒、鋼絲繩、安全裝置及控制系統(tǒng)組成。皮帶機上料系統(tǒng)：近年來，由于高爐的大型化，料車式上料機已不能滿足高爐生產(chǎn)需要，如一座3000m3的高爐，料車坑會深達5層樓以上，鋼絲繩會粗到難以卷曲的程度，故新建的大型高爐和部分中小型高爐都采用了皮帶機上料系統(tǒng)，因為它連續(xù)上料，可以很容易地通過增大皮帶速度和寬度，滿足高爐要求。皮帶機上料系統(tǒng)優(yōu)點是：1）大型高爐有兩個以上出鐵口和出鐵場，高爐附近場地不足，要求將貯礦槽等設(shè)施離高爐遠些，皮帶機上料系統(tǒng)正好適應這一要求。2）上料能力大，比料車式上料機效率高而且靈活，爐料破損率低，改間斷上料為連續(xù)上料。3）節(jié)省投資，節(jié)省鋼材。采用皮帶機代替價格昂貴的卷揚機和電動機組，既減輕了設(shè)備重量，又簡化了控制系統(tǒng)。。爐頂裝料設(shè)備1概述高爐爐頂裝料設(shè)備的作用是將上料系統(tǒng)運來的爐料裝入高爐并使之合理分布，同時起到爐頂密封作用的設(shè)備。無論何種爐頂裝料設(shè)備均應滿足以下基本要求：（1）要適應高爐生產(chǎn)能力。（2）要滿足爐喉合理布料的要求，并能按生產(chǎn)要求進行爐頂調(diào)劑。（3）保證爐頂可靠密封，使高壓操作順利進行。（4）爐頂設(shè)備結(jié)構(gòu)應力求簡單和堅固，制造、運輸、安裝方便，能抵抗急劇的溫度變化及高溫作用。（5）易于實現(xiàn)自動化操作。2布料裝置料車式高爐爐頂裝料設(shè)備的最大缺點是爐料分布不均。料車只能從斜橋方向?qū)t料通過受料槽漏斗裝入小料斗中，因此在小料斗中產(chǎn)生偏析現(xiàn)象，大粒度爐料集中在料車對面，粉末料集中在料車一側(cè)，堆尖也在這一側(cè)，爐料粒度越不均勻，料車卸料速度越慢，這種偏析現(xiàn)象越嚴重。這種不均勻現(xiàn)象在大料斗內(nèi)和爐喉部位仍然重復著。為了消除這種不均勻現(xiàn)象，通常采用的措施是將小料斗改成旋轉(zhuǎn)布料器，或者在小料斗之上加旋轉(zhuǎn)漏斗。（1）馬基式旋轉(zhuǎn)布料器馬基式旋轉(zhuǎn)布料器是過去普遍采用的一種布料器，由小鐘、小料斗和小鐘桿組成，上邊設(shè)有受料漏斗。馬基式旋轉(zhuǎn)布料器的作用是接受從受料漏斗卸下的爐料，并由小鐘的上、下運動與小鐘、小料斗共同旋轉(zhuǎn)運動這兩個動作過程完成向裝料器裝料和布料的任務。整個布料器由電機通過傳動裝置驅(qū)動旋轉(zhuǎn)，由于旋轉(zhuǎn)布料器的旋轉(zhuǎn)，所以在小料斗和下部大料斗封蓋之間需要密封。這種布料器盡管應用廣泛，但存在一定的缺點，一是布料仍然不均，這是由于雙料車上料時料車位置與斜橋中心線有一定的夾角，因此堆尖位置受到影響；二是旋轉(zhuǎn)漏斗與密封裝置極易磨損，而更換、檢修又較困難。為了解決上述問題，出現(xiàn)了快速旋轉(zhuǎn)布料器。（2）快速旋轉(zhuǎn)布料器快速旋轉(zhuǎn)布料器實現(xiàn)了旋轉(zhuǎn)件不密封、密封件不旋轉(zhuǎn)。它在受料漏斗與小料斗之間加一個旋轉(zhuǎn)漏斗，當上料機向受料漏斗卸料時，爐料通過正在快速旋轉(zhuǎn)的漏斗，使料在小料斗內(nèi)均勻分布，消除堆尖。（3）空轉(zhuǎn)螺旋布料器空轉(zhuǎn)螺旋布料器與快速旋轉(zhuǎn)布料器的構(gòu)造基本相同，只是旋轉(zhuǎn)漏斗的開口做成單嘴的，并且操作程序不同，小鐘關(guān)閉后，旋轉(zhuǎn)漏斗單向慢速空轉(zhuǎn)一定角度，然后上料系統(tǒng)在通過受料漏斗、靜止的旋轉(zhuǎn)漏斗向小料斗內(nèi)卸料。若轉(zhuǎn)角為60°，則相當于馬基式布料器，所以一般每次旋轉(zhuǎn)57°或63°。這種操作制度使高爐內(nèi)整個料柱比較均勻，料批的堆尖在爐內(nèi)成螺旋形，不像馬基式布料器那樣固定，而是擴展到整個爐喉圓周上，因而能改善煤氣的利用。但是，當爐料粒度不均勻時會增加偏析。裝料器裝料器包括大鐘、大料斗、大鐘拉桿、煤氣封蓋等組成。其主要任務是接受布料器卸下的爐料，由大鐘的上、下運動來完成向爐喉布料的任務。大鐘大鐘用來分布爐料，一般用35號鋼整體鑄造。對于大型高爐來說，其壁厚不能小于50mm，一般為60?80mm。鐘壁與水平面成45°?55°，一般為53°，為了保證大鐘和大料斗密切接觸，減少磨損，大鐘與大料斗的接觸帶都必須堆焊硬質(zhì)合金并且進行精密加工，要求接觸帶的縫隙小于0.08mm。為了減小大鐘的扭曲和變形，常做成剛性大鐘，即在大鐘的內(nèi)壁增加水平環(huán)形剛性環(huán)和垂直加強筋。大鐘與大鐘桿的連接方式有絞式連接和剛性連接兩種。絞式連接的大鐘可以自由活動。當大鐘與大料斗中心不吻合時，大鐘仍能將大料都很好地關(guān)閉。缺點是當大料斗內(nèi)裝料不均勻時，大鐘下降時會偏斜和擺動，使爐料分布更不均勻。剛性連接時大鐘桿與大鐘之間用鍥子固定在一起，其優(yōu)缺點與活動的絞式連接恰好相反，在大鐘與大料斗中心不溫和時，有可能扭曲大鐘桿，但從布料角度分析，大鐘下降后不產(chǎn)生搖擺，所以偏斜率比絞式連接小。大料斗大料斗通常由35號鋼鑄成。對大高爐而言，由于尺寸很大，加工和運輸都很困難，所以常將大料斗做成兩節(jié)，這樣當大料斗下部磨損時，可以只更換下部，上部繼續(xù)使用。為了密封良好，與大鐘接觸的下節(jié)要整體鑄成，斗壁傾角應大于70°，壁應做的薄些，厚度不超過55mm，而且不需要加強筋，這樣，高壓操作時，在大鐘向上的巨大壓力下，可以發(fā)揮大料斗的彈性作用，使兩者緊密接觸。常壓高爐大鐘可以工作3?5年，大料斗8?10年，高壓操作的高爐，當爐頂壓力大于0.2MPa時，一般只能工作1.5年左右，有的甚至只有幾個月。主要原因是大鐘與大料斗接觸帶密封不好，產(chǎn)生縫隙，由于壓差的作用，帶灰塵的煤氣流高速通過，磨損設(shè)備。爐頂壓力越高，磨損越嚴重。(7)均壓裝置現(xiàn)代大中型高爐都實行高壓操作，一般頂壓為70?250kPa，甚至高達300kPa，在這種情況下，煤氣上浮托力可能超過料鐘和爐料的重量，因而使料鐘下降困難，不均壓顯然開不了料鐘。為了順利開啟料鐘，應設(shè)置均壓裝置。所謂煤氣均壓裝置，就是對均壓室(鐘間或鐘閥間)進行充壓或泄壓的機械設(shè)備。3無鐘爐頂裝料設(shè)備隨著高爐爐容的增大，大鐘體積越來越大，重量也相應增大，難以制造、運輸、安裝和維修，壽命短。從大料鐘錐形面的布料結(jié)果看，大鐘直徑越大，徑向布料越不均勻，雖然配用了變徑爐喉，但仍不能從根本上解決問題。20世紀70年代初，興起了無鐘爐頂，用一個旋轉(zhuǎn)溜槽和兩個密封料斗，代替了原來龐大的大小鐘等一整套裝置，是爐頂設(shè)備的一次革命。無鐘爐頂裝料設(shè)備從結(jié)構(gòu)上，根據(jù)受料漏斗和稱量料罐的布置情況可劃分為兩種，并罐式結(jié)構(gòu)和串罐式結(jié)構(gòu)。(1)并罐式無鐘爐頂裝料設(shè)備并罐式無鐘爐頂主要由受料漏斗、稱量料罐、中心喉管、氣密箱、旋轉(zhuǎn)溜槽等五部分組成。1）受料漏斗有帶翻板的固定式和帶輪子可左右移動的活動式受料漏斗兩種。帶翻板的固定式受料漏斗通過翻板來控制向哪個稱量料罐卸料。帶有輪子的受料漏斗，可沿滑軌左右移動，將爐料卸到任意一個稱量料罐。2）稱量料罐有兩個，其作用是接受和貯存爐料，內(nèi)壁有耐磨襯板加以保護。在稱量料罐上口設(shè)有上密封閥，可以在稱量料罐內(nèi)爐料裝入高爐時，密封住高爐內(nèi)的煤氣。在稱量料罐下口設(shè)有下截流閥和下密封閥，下截流閥在關(guān)閉狀態(tài)時鎖住爐料，避免下密封閥被爐料磨損，在開啟狀態(tài)時，通過調(diào)節(jié)其開度，可以控制下料速度，下密封閥的作用是當受料漏斗內(nèi)爐料裝入稱量料罐時，密封住高爐內(nèi)煤氣。3）中心喉管上面設(shè)有一叉形管和兩個稱量料罐相連，為了防止爐料磨損內(nèi)壁，在叉形管和中心喉管連接處，焊上一定高度的擋板，用死料層保護襯板，避免中心喉管磨偏，但是擋板不宜過高，否則會引起卡料。中心喉管的高度應盡量長一些，一般是直徑的兩倍以上，以免爐料偏行，中心喉管內(nèi)徑應盡可能小，但要能滿足下料速度，而且又不會引起卡料。4）旋轉(zhuǎn)溜槽為半圓形的長度為3~3.5mm的槽子，旋轉(zhuǎn)溜槽本體由耐熱鋼（ZGCrgSi2）鑄成，上設(shè)有魚鱗狀襯板。魚鱗狀襯板上堆焊8mm厚的耐熱耐磨合金材料。旋轉(zhuǎn)溜槽可以完成兩個動作，一是繞高爐中心線的旋轉(zhuǎn)運動，二是在垂直平面內(nèi)可以改變溜槽的傾角，其傳動機構(gòu)在氣密箱內(nèi)。無鐘爐頂裝料過程的操作順序是：當稱量料罐需要裝料時，受料漏斗移到該稱量料罐上面，打開稱量料罐的放散閥放散，然后再打開上密封閥，爐料裝入稱量料罐后，關(guān)閉上密封閥和放散閥。為了減小下密封閥的壓力差，打開均壓閥，使稱量料罐內(nèi)充入均壓凈煤氣。當探尺發(fā)出裝料入爐的信號時，打開下密封閥，同時給旋轉(zhuǎn)溜槽信號，當旋轉(zhuǎn)溜槽轉(zhuǎn)到預定布料的位置時，打開截流閥，爐料按預定的布料方式向爐內(nèi)布料。截流閥開度的大小不同可獲得不同的料流速度，一般是卸球團礦時開度小，卸燒結(jié)礦時開度大些，卸焦炭時開度最大。當稱量料罐發(fā)出“料空”信號時，先完全打開截流閥，然后再關(guān)閉，以防止卡料，而后再關(guān)閉下密封閥，同時當旋轉(zhuǎn)溜槽轉(zhuǎn)到停機位置時停止旋轉(zhuǎn)，如此反復。（2）串罐式無鐘爐頂裝料設(shè)備串罐式無鐘爐頂也稱中心排料式無鐘爐頂。與并罐式無鐘爐頂相比，串罐式無鐘爐頂有一些重大的改進：密封閥由原先單獨的旋轉(zhuǎn)動作改為傾動和旋轉(zhuǎn)兩個動作，最大限度地降低了整個串罐式爐頂設(shè)備的高度，并使得密封閥動作更加合理。采用密封閥閥座加熱技術(shù)，延長了密封圈的壽命。在稱量料罐內(nèi)設(shè)置中心導料器，使得料罐在排料時形成質(zhì)量料流，改善了料罐排料時的料流偏析現(xiàn)象。概括起來，串罐式無鐘爐頂與并罐式無鐘爐頂相比具有以下特點：1）投資較低，和并罐式無鐘爐頂相比可減少投資10%。2）在上部結(jié)構(gòu)中所需空間小，從而使得維修操作具有較大的空間。3）設(shè)備高度與并罐式爐頂基本一致。4）極大地保證了爐料在爐內(nèi)分布的對稱性，減小了爐料偏析，這一點對于保證高爐的穩(wěn)定順行是極為重要的。5）絕對的中心排料，從而減小了料罐以及中心喉管的磨損，但是，旋轉(zhuǎn)溜槽所受爐料的沖擊有所增大，從而對溜槽的使用壽命有一定的影響。4無鐘爐頂?shù)牟剂戏绞綗o鐘爐頂?shù)男D(zhuǎn)溜槽可