江海峰 陈杰亮 郝江华 田富强

（金鼎重工有限公司  河北 邯郸 056300）

摘  要：金鼎炼铁厂配套的10 m²竖炉，在不改变原竖炉外壳和配套设施的基础上，通过局部炉体调整，增大烘干床面积、扩大培烧面积、增加喷火口、扩大水梁通风面积等措施，对其进行扩容改造，改造后10 m²竖炉培烧面积达13.5 m²，产量提高到日产2200 t左右，节能降耗，可为同行提供一定的借鉴与参考。

关键词：竖炉；扩容；改造

1  前言

随着公司产能提高，对球团矿需求量越来越大，为了提高球团矿的产量， 2019年10月，利用竖炉大修，通过局部炉体调整，布料车抬高，钢结构局部调整，炉型及耐火材料新设计，汽化系统调整，对其进行扩容改造，改造后公称炉容由10m²改造为13.5m²竖炉；产量提高到日产2200 t左右，节能降耗，满足了高炉球团矿的供应需求，可为同行提供一定的借鉴与参考。 

2  生产概况

金鼎炼铁厂配套的10 m²竖炉于2011年6月份投产，年产50万t球团矿，其主要的配套设备见表1。                 

表1  主要的配套设备

竖炉经多年生产实践，产量达62万t/a，但由于生产时间较长，竖炉耐火衬磨损较大，窜风透火严重，钢结构有烧红现象，炉内气流分布不均匀，炉内压力高等原因，严重影响了球团矿的产量和质量^[1~4]。金鼎炼铁厂在2019年10月份大修时对竖炉进行扩容升级改造。

3  主要改造内容

目前竖炉混凝土框架设四层平台，平台相对标高为±0.00m、+7.00m、+13.18m、+18.75 m，竖炉导风墙采用汽化冷却，汽包运行压力：0.35～0.45MPa，汽包规格为 DN2500  L=4600 mm。导风墙水梁采用12根Φ168×18，长度7.3m的无逢钢管焊接而成，无缝钢管材质为20g，导风墙内烟气流速3.47m/s。水梁端部有根据循环回路设置的联接管。竖炉采用复合矩形断面，在炉体两侧各设有一个圆柱形燃烧室和气流分配室，对现有竖炉存在的问题和为了更大发挥产能优势进行考虑，对现有10m²球团竖炉进行炉型改造，公称炉容由10m²改造为13.5m²竖炉；竖炉有效焙烧面积≥13.5m²。导风墙及水梁设计使用寿命～2.5年。

图-1竖炉扩容改造项目方案

3.1  改造竖炉钢结构:拆除原炉墙、烘干床、大小水梁、齿辊冷却壁。

原冷却壁、齿辊不变。炉壳扩容，在原冷却带上端两侧扩302mm，补焊扩容的钢板、槽钢，原顶部钢板拆除。

冷风口由原直径377mm改为370mm方管，并延长原冷风主管。冷风口由原来的直径377mm管改为主管370*370mm，面积1.78m²增大到2.19m²，面积增加到0.41m²。

混风室管道直径1946mm改为直径1760mm,减小管道直径，增加风压。

烘干床两侧墙板外扩200mm.增加烘干床面积。抬高布料车，提高烟罩。

3.2  改造竖炉导风墙及水梁:

大水梁增宽、增加通风面积，提高烘干床烘干效率，宽度由原来的780mm改为980mm，面积由原来的1.55m²增加到2.6m²，增加1.05m²。改造后，导风墙通风孔面积增加67%，可减小风压，增加冷却风流量，炉内的悬浮颗粒扰流现象也将大幅减少；冷却风加大，烘干床下和炉身上部压力也不会过大，炉况好，有利于焙烧风运行。

改造后                                    改造前

              图-2    烘干床改造

改造后大水梁汽化冷却以3根管串联为4个循环，再串联管上并联2根小水梁通汽泡大循环。改变以前为2管串联后并联通汽泡小循环，增强汽化冷却效率。

改造后大水梁去掉原设计的筋板，改造为梁上活动托架。水梁两端与炉墙连接，设置人孔和膨胀法兰，水梁受热膨胀能够自由移动不影响导风墙位移和变型。

去掉原水梁堆焊层，增加水梁热传导率，使水梁在高温环境中材质不受影响，延长水梁使用寿命。

图-3竖炉水梁改造

3.5  配套改造竖炉汽化冷却水系统:

汽化冷却水系统将大水梁、小水梁、大汽泡有序地串联起来，实现了大水梁、小水梁、汽泡间有序大循环，实现了汽化冷却水强制循环冷却，提高设备冷却效率，延长水梁使用寿命。（图-4）

气化冷却汽包容积由原来的3m³改为6m³，设计压力0.65Mpa,水耗3-5m³/h,高度提高5m，增加汽化冷却水系统压力,提高强制循环冷却效果。增加强制循环水泵，在开炉及水温低时强制循环，避免因水温、水压低造成影响及水梁振动。（图-3）。

图-4竖炉汽化水冷却改造

3.6改造冷风系统

   鼓风机室目前布置1台D900mm冷却风机不能满足改造要求，根据13.5m²竖炉要求，在现有土建基础和供电系统的基础上，对风机叶轮改造优化，使风机风压和流量达到满足设计指标的目的,冷风机叶轮进行改造.

表2 冷风机改造前后性能对比

冷风口由原来的直径377mm管改为主管370*370mm，面积由1.78m²增大到2.19m²，面积增加到0.41m²。增大通风面积22%。

冷风机风叶改造，风量由900m³/min改为1000m³/min，压力由28KPa降低为23KPa，提高了风量100m³/min，，降低了风压。风压和流量达到满足设计指标要求。

3.7炉体砌筑改造    

竖炉改造的部位主要有混气室、喷火口、大水梁、冷风口、烘干床等。竖炉改造前后的结构示意图如图5所示。

              改造后                             改造前

图5 竖炉改造前后内部结构示意图

改造竖炉燃烧系统:炉墙、燃烧室按扩容后要求砌墙，炉墙及混气室炉墙减薄，增加炉内容积，保持原来的特性，燃烧室原直径2170mm变为2070mm，出口烟道由直径1272mm变为900mm。减少容积，增加风压。

喷火口由18对减少为16对；面积由1.68m²改造为2.56m²增加0.88m²，增加培烧通风面积50%左右。

燃烧室原直径2170mm变为2070mm，出口烟道由直径1272mm变为900mm。减少容积，增加风压10%左右。烧嘴由涡流式改为直通式烧嘴保证燃烧室温度。

混气室改造后焙烧风经过混气室,间距由原来的460mm改变为400mm起到阻流增压效果。保证自喷火口喷出的焙烧风对炉内球团有足够的穿透风压，并可弥补因炉身上部扩容，因球团容积增大需增大的风压动力相应增大。

混气室砌墙厚减少114 mm,火道口随着向两侧缩小60mm,焙烧带宽度由2680mm增加到3781mm。改造后焙烧带横截面达到13.5m²。

3.8 烘干床改造

烘干床面积和烘干效率达不到提产后匹配，为提产增效，增大烘干床面积，提烘干效率，主要采取对其水梁与炉篦条进行改造。

⑴  水梁安装改造

 图6为水梁安装改造前后示意图。可见，改造后，炉口宽度向两侧各扩327 mm；最下方小水梁的安装宽度由2450 mm增加到2705mm，增加255 mm；烘床高度由9mm提高100 mm；保持坡度为36°。

改造后，烘干床长度5784mm，宽度3746mm,加宽烘干床的面积21.66m²，通风面积10.68m²。

⑵ 炉篦条改造

小水梁安装尺寸加宽,篦条随着加长,保持原篦条宽度不变,篦条长度由501 mm增加到到553 mm、676mm,增大了烘床的有效通风面积。经计算,烘干床有效通风面积由原来的16 m²增加到21.66 m²,有效烘干面积增加5.66 m²。

改造后                                     改造前

图6 水梁安装改造前后示意图

3.9 除尘风机改造

由于扩大烘干床面积，除尘风机后加装脱硫与湿电除尘，风压明显不足，对除尘风叶进行改造。风量不变前提下提高风压，原风机不变^{[5, 6]}。

4 改造后的整体实施效果

表3 除尘风机改造前后性能对比

10 m²竖炉扩容后，焙烧面积达13.5 m²，喷火口数量由原来的18对改成16对，喷火口面积增加50%；混气室压力增加10%；导风墙通风孔面积增加65%。烘干床面积达到21.66 m²,有效烘干面积增加5.66 m²。

改造前后竖炉产量对比结果见表4。可见，改造前2019年1-12月份平均月产量41901.28t，平均日产1984.7t；改造后，2020年1~12月份平均月产量64439.62t，平均日产量2169.43t；2021年第三季度平均月产量69491t，平均日产量2317.8t。

从以上数字可以看出通过局部炉体调整，布料车抬高，钢结构局部调整，炉型及耐火材料新设计，汽化系统调整，对其进行扩容改造，改造后公称炉容由10m²改造为13.5m²可在原材料、原操作、原设备基本不变的基础上提高产量，节能降耗，达到了竖炉扩容增产的目的。

表4 改造前后产量对比 

参考文献

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