[发明专利]高炉均压系统及高炉炉顶装料方法

说明书

技术领域

本发明属于高炉炉顶装料领域，具体涉及一种高炉均压系统及高炉炉顶装料方法。

背景技术

高炉无钟炉顶由卢森堡PW公司发明于1970年并应用至今，是高炉炼铁技术发展的一个最重要的里程碑。与被取代的钟式炉顶相比，该技术使高炉的主要技术经济指标有了突破性的提升，设备的运行及检修费用大大降低。经多年的应用及完善，现在无钟炉顶设备已臻于完善。但在实际使用过程中，一些无钟炉顶设备在生产时温度较高，易造成齿轮箱水冷板结构损坏甚至失效、倾动轴轴瓦润滑脂流失，倾动轴磨损甚至胶合、炉顶料罐电子称失准等。一直以来，业界将这些问题的原因归结于维护方面的不当，一般采取加大下阀箱的氮气吹扫量来解决问题，该方式虽然也取得了一定的效果，但氮气耗量很高，成本高。

以3200m³高炉为例，无钟炉顶维持生产主要有三个氮气用户，一个是齿轮箱充氮(吹扫氮气)流量：300Nm³/h，用于齿轮箱内产生正压，阻止含尘高温的高炉炉顶煤气从间隙进入齿轮箱。这个氮气用量较少，也不允许减量；第二个也是用量最大的一个，是下阀箱的吹扫用氮，其作用是防止高炉炉顶的高温含尘煤气进入齿轮箱中心孔道。在实际生产中，该处充氮流量一般调整到约2100Nm³/h，并且该流量调定后不变，即不随装料程的变化而改变。一些厂矿为降低费用，简单的将下阀箱吹扫氮气流量调小，致使下阀箱设备及齿轮箱温度升高，造成设备故障及损伤。第三个是料罐的二次均压。

无二次均压工序的装料流程：

下密阀及料流调节阀处于关闭状态，料罐内压力为零，均压阀关闭，二次均压阀关闭，放散阀开启，上密封阀开启，上料闸开启；

炉料经由上密封阀、上料闸后落入料罐；

关闭上料闸，关闭上密封阀；关闭放散阀；

开启均压阀向料罐内充压，罐内压力一般充至低于炉内压力0.01MPa时关闭均压阀；

开启下密阀，开启料流调节阀，料罐内炉料落入炉内；料空信号来，关闭料流调节阀、关闭下密封阀；

开启均压阀放散阀，料罐内压力降至0，一个装料周期结束。

增加二次均压后(参见图1)，目前用于料罐二次均压的煤气为高炉炉顶煤气除尘后的半净煤气，该煤气的压力一般低于高炉炉顶0.005～0.015MPa，因此料罐内的压力不能充到与炉内压力相等。由此而引起一个问题：在料罐开启下密封阀时，由于炉顶与料罐内压差的存在，造成开阀需较大的开启力，有时甚至无法开启，并且在开启的瞬间，高炉炉顶煤气由下高速冲入料罐内部，对下密封阀及密封造成很大冲击，这是下密封阀臂杆、密封圈、连接球头等零部件损坏的主要原因。

现有的解决办法是，在料罐的均压入口处并联一个氮气二次均压系统，这个系统的压力高于高炉炉顶压力，在对料罐进行均压时，先开煤气均压阀，当料罐内煤气压力达到一定数值时(0.2MPa)，关闭煤气均压阀，开启氮气二次均压系统，高压氮气进入料罐。将罐内压力充至与炉顶压力相同后关闭氮气二次均压系统。

因二次均压消耗的氮气量较少，所以该种工艺每年氮气消耗费用略大于无二次均压工艺。

采用二次均压工艺后，料罐在向高炉放料时高温煤气进入料罐，是造成齿轮箱及下阀箱温度升高的真正原因。齿轮箱的中心通道的冷却板经常因高温而发生水管结垢堵塞的现象。由于齿轮箱的特殊结构，使得现有的齿轮箱中心通道、旋转底盘、倾动转盘轴的冷却只能设计成仅依靠水的高差而流动的系统，因而压力低、流速低，冷却能力非常有限。当这些冷却板承受较高的温度时，就会在管内形成水垢直至堵塞。在料罐不向高炉内排料时，从中心喉管的出料口到下密封阀直至料罐是一个盲端，气流几乎是静止的。高炉炉顶的温度及热量仅靠热传导向上传递，因气体的导热率很低，传热过程很慢，在这个工序仅需在下阀箱充入较少流量的氮气即可阻止高温煤气进入该空间，并将被加热的气体持续顶出该空间。从而维持该空间的温度不致上升或较缓慢的上升。

造成下阀箱及齿轮箱温度升高的真正原因如下：料罐上部封闭，料罐在向高炉放料排空的过程中，在料罐内形成抵压，高炉炉内的高温煤气由中心喉管、下阀箱倒流进入料罐，使齿轮箱及下密封阀被加热至较高温度。

在料罐不向炉内排料时，下阀箱及中心喉管中的气体是相对静止的，炉内的热量主要靠热传导进入这两个空间，因空气的导热系数较低，此时温升速度不是很高。现有的以固定流量向下阀箱充入氮气的方法，一方面在料罐不向炉内排料时氮气被浪费掉，另一方面在料罐向高炉排料时氮气流量有不足以完全补充炉料排出的空间，引起炉顶设备温度升高。