[其他]高炉炉顶布料的新型机械装置

说明书

所属技术领域：

本发明为炼铁机械领域内高炉炉顶布料设备的设计。

技术背景：

炼铁工艺的发展不断证实：在高炉操作中炉顶原料的分布支配着炉内煤气流分布。很大程度上左右着操作状态以及对高炉冷却壁寿命起着主要决定性影响。因此按人们的要求控制炉料在炉内分布和提高整个布料装置的可靠性、密封性、工作寿命和经济性已成为炼铁机械行业中最重要问题之一。

1907年美国俄亥俄川克利夫兰的马基公司发展的一种带有旋转的布料器的双钟装置设备在高炉上获得广泛的应用。到本世纪六十年代，这种炉顶装料设备几乎占领了全世界所有高炉的炉顶。

到了六十年代钢铁企业内部各生产环节相互关系变得十分紧密。高炉生产的稳定性日益重要，尤其在只有一二座高炉限产情况下，事故与大修停炉休风对企业经济效益产生着巨大影响。因此，炼铁设备的正常运转与高炉寿命更为重要。现在，日本高炉一代寿命由五～六年延长至十年，中间无中修。特别是随炼铁工业的发展，人们清楚认识到高炉操作和改善炉顶布料，在炼铁生产中的巨大的技术和经济价值。

在这种形势下，对炉顶设备的密封性、布料性和使用寿命也提出了更高的要求。

为满足这一要求，过去几十年人们在马基式炉顶的基础上进行了许多改进，例如：在大小钟密封面上堆焊硬质合金，大小钟采双折角，密封面上进行水冷，采用空转布料器，采用三钟四钟，采用变径炉喉，这些改进虽然取得一定的成效。但是，仍然未从根本上克服钟式密封与钟式布料所固有的本质性弱点。

在这种形势下，1970年卢森堡保尔渥斯公司在菜格里主持下提出了一个彻底革命的无料钟炉顶设计，称为pW型炉顶。

pW型炉顶的主要特征是：

用旋转溜槽布料取代大钟布料，用伐式密封取代了钟式密封。其结构是，在炉喉上方采用了一个可以绕高炉中心线旋转的溜槽，溜槽的倾角可调动。溜槽正上方有一个，控制溜槽旋转与摆动的行星齿轮箱。由于齿轮箱与高温多尘的炉顶内部是联通的。因此，由氮气或净煤气进行连续不断的充气冷却，冷却气体由齿轮箱经气隙进入炉内，从而也防止炉内含尘煤气进入齿轮箱。齿轮箱中心是一段由炉顶料罐向溜槽输料的中心喉管。中心喉管上有两个料仓轮换装料与卸料，当料仓上密封伐开启，下密封伐关闭时，则处在装料状态。当料仓的上密封伐关闭。下密封伐开启时，则处于卸料状态，开关密封伐时料仓需要泄压与充压。为保护下密封伐和调节料流速度，设有节流伐。

pW型炉顶较钟式炉顶先进。因而，获得较为迅速的发展，但这种炉顶並非十分完善，还存在一些弱点。因此限制了它的推广。这些主要弱点是：

1）运行费用高

气密齿轮箱是pW型炉顶的心脏，为保证其正常运转，齿轮箱内温度必须控制在32～46℃，而一般高炉炉顶温度都在200～400℃，炉顶压力波动较大，在这种情况下，要控制齿轮箱内温度就必须向齿轮箱通入大量的氮气或净燥气。其消耗量一般在4、000～7000立方米/小时，若采用氮冷，pW炉顶就必须消耗较贵的氮气。若采用净煤气冷却，就必须增设煤气加压站。加压站电耗一般为同等炉容钟式炉顶的30～50倍，並且由于煤气含尘，加压机磨损较快，一座pW型炉顶每年氮气用费约为50万元。

2）引起高炉煤气贫化：

目前，国内外pW型炉顶一般采用氮气冷却。大量的氮气由齿轮轮箱经气隙进入高炉，降低了高炉煤气中CO的浓度。而目前由于炼铁焦比的下降和煤气利用的改善，高炉煤气的发热值一般都只有900～800千卡/米³。以300米³高炉为例，若采用pW型炉顶实行氮气冷却，高炉煤气理论燃烧温度将下降100～70℃。

3）投资较高

pW型炉顶本身的费用一般与同等炉容的钟式炉顶费用相近。但是pW型炉顶所必须的氮气供应系统或煤气加压系统的费用就比较高了。以300m³高炉为例，pW型炉顶煤气加压站的投资就达30～50万元。

4）齿轮箱维护修理困难

齿轮箱处在密闭状下，检查和修理必须休风，这样就给维修工作和安全运行造成一定的困难。

由于上述弱点，大大限制了pW型炉顶的推广、特别是在中小型高炉上运用。

在这方面，昆钢也曾针对pW型炉顶的上述弱点进行改进。昆钢二号炉的简易无钟炉顶，就是这种尝试的一个例子。这种炉顶取消了pW型炉顶的行星齿轮箱，将溜槽悬挂在马基式炉顶相似的大齿轮上，通过大齿轮的旋转，实现溜槽旋转，用安装在大齿轮上的吊杆来改变溜槽的倾角。布料器旋转部分与静止部分的密封是采用炭纤维端面密封。