Metallurgical Engineering 冶金工程, 2018, 5(2), 107-113
Published Online June 2018 in Hans. /journal/meng
/10.12677/meng.2018.52015
Analysis on the Variation of Domestic Large Blast Furnace and Production Index
Jinlin Lu1,2, Xiaolei Zhou1,2*, Guofeng Gao1,2, Zhe Shi1,2, Bangfu Huang1,2, Weisai Liu1,2,
Lei Liu1,2, Yingtao Meng1,2
1Faculty of Metallurgical and Energy Engineering, Kunming University of Science and Technology, Kunming
Yunnan
2Clean Metallurgy Key Laboratory of Complex Iron Resources, Kunming University of Science and Technology, Kunming Yunnan
Received: May 25th, 2018; accepted: Jun. 11th, 2018; published: Jun. 25nd, 2018
Abstract
Blast furnace is a large-scale high-temperature reactor. The size of the effective volume of blast furnace is the most important parameter of the blast furnace, and a reasonable understanding of the inside of the blast furnace is conducive to the realization of the goal of large blast furnace. At the same time, a reasonable inner type of blast furnace is very important for economic and technical index of blast furnace. The inner type of blast furnace is affected by the effective volume of blast furnace, the condition of production and the development of technology. Through the comparison of a large number of blast furnace design parameters, the following development trends are obtained: firstly, the volume of blast furnace is getting larger and larger, and secondly, the ratio of height to diameter is increasing. The smaller the fuel is, the greater the proportion of injected fuel is.
Keywords
Big Blast Furnace, BF Iron-Making, Development Trend
国内大型高炉内型变化及生产指标
卢金霖1,2，周晓雷1,2*，高国峰1,2，施哲1,2，黄帮福1,2，刘维赛1,2，刘磊1,2，孟颖涛1,2
1昆明理工大学，冶金与能源工程学院，云南昆明
2昆明理工大学，复杂铁资源洁净冶金重点实验室，云南昆明
*通讯作者。
卢金霖 等
收稿日期：2018年5月25日；录用日期：2018年6月11日；发布日期：2018年6月25日
摘
要
高炉是一个大型的高温反应器，目前国内高炉的发展总体趋势是朝着大型化的方向前进。高炉有效容积是表征高炉的大小最重要的参数，一个合理的高炉内型有利于实现高炉的大型化的目标，同时一个合理的高炉内型对于高炉的各项经济技术指标都是很重要的。高炉内型受高炉的有效容积、现实生产的条件和技术的发展情况等影响。本文经过对大量的高炉的设计参数进行比较得出了以下发展趋势：首先是高炉的容积越来越大，其次是高径比越来越小，喷吹燃料的占比增加。
关键词
大高炉，高炉炼铁，发展趋势
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1. 引言
目前钢铁仍是我们最常使用和最基本的材料，这一点不可否认，并且在未来很长的一段时间内钢铁在经济建设中的地位是不会动摇的。自从十八大以来，我们国家对钢铁这种高耗能高污染的模式进行了一些整治，我们钢铁行业正可以借着这个整改迫使整个钢铁行业转型升级。现在我国高炉设备不断向自动化、大型化、高效化发展，以低成本、低消耗、低污染为目标[1]。并且我国现在已经能够建造5000 m 3以上级别的高炉了，首钢曹妃甸就是完全自主建造的大型高炉，目前国内大型高炉大多集中在3200 m 3级别。下面就针对国内典型的大型高炉的炉型设计、生产指标进行简要分析。
2. 国内典型大高炉工艺设计及生产
国内高炉绝大多数都是五段式高炉，五段式高炉的内型结构如图1所示。
2.1. 沙钢5800 m 3高炉
沙钢5800 m 3高炉由中冶南方设计院设计完成，于2009年10月20日投入生产[2]。沙钢5800 m 3高炉是目前世界上高炉有效容积最大、吨铁占地面积最小高炉，设计指标为年产量450万吨，综合燃料比为490
kg/t 。具体的炉型设计结构数据如表1所示，主要经济指标如表2所示。
2.2. 宝钢1号高炉4966 m 3
宝钢1号高炉第一代于1979年开始建设，1985年9月15日投产，设计炉容4063 m 3 [3]，其间进行了一次原样大修，本次为第二次大修，将炉容由4063 m 3高炉炉型尺寸扩大至4966 m 3，于2009年2月15日投产[4]，宝钢1号高炉第三代炉体工艺设计主要采用了薄壁高炉，设计内型即为操作内型；炉缸内衬配置热压小块炭砖，炉缸象脚侵蚀区设铜冷却壁，炉腹下部采用三段铜冷却板过渡，炉腹至炉身下部设容易挂渣的镶砖铜冷却壁，冷却采用高压净环水与纯水密闭循环系统相结合，水系统分段串联[5]。炉型设计结构如表3所示。
卢金霖 等
Figure 1. Five-stage blast furnace internal pattern  图1. 五段式高炉内型图reactor technology
Table 1. Sand steel 5800 m 3 BF furnace design structure. 表1. 沙钢5800 m 3高炉炉型设计结构
项目 单位 参数 有效容积Vu m 3 5800 有效高度Hu mm 33,200 炉缸直径d mm 15,300 炉腰直径D mm 1
7,500 炉喉直径d1 mm 11,000/11500
炉缸高度h1 mm 6000 炉腹高度h2 mm 4000 炉腰高度h3 mm 2400 炉身高度h4 mm 18,600 炉喉高度h5 mm 2200 生铁层厚度h0 mm 3200 炉腹角α ˚ 74˚37'255'' 炉身角β ˚ 80˚50'156'' 高径比Hu/D    1.897 铁口数 个    3 风口数
个
40
卢金霖等
Table 2. Main technical and economic indexes of sand steel 5800 m3 BF
表2.沙钢5800 m3高炉主要技术经济指标
项目设计指标2011年2012年年均日产，t/d 12,760 12,929 14197 年均利用系数，t/(m3∙d)    2.2    2.23    2.48 燃料比，kg/t 495 513 499.4
焦比，kg/t 295 349.4 340.9
煤比，kg/t 200 163.6 158.47
富氧率，%    6 9.4 11.34 工序能耗，kg标准煤/t 384 379 370 Table 3. Baosteel 1 BF 4966 m3 BF furnace design structure
表3. 宝钢1号高炉4966 m3高炉炉型设计结构
项目单位参数
有效容积Vu m34966
有效高度Hu mm 31,750
炉缸直径d mm 14,500
炉腰直径D mm 16,400
炉喉直径d1 mm 10,800
炉缸高度h1 mm 5500
炉腹高度h2 mm 4400
炉腰高度h3 mm 2000
炉身高度h4 mm 17,800
炉喉高度h5 mm 2050
生铁层厚度h0 mm 3600
炉腹角α˚77˚81'63''
炉身角β˚81˚06'04''
高径比Hu/D    1.936
铁口数个  4
风口数个40
2.3. 太钢5、6号高炉4350 m3
太钢5、6号高炉设计炉容4350 m3，分别于2006年10月13日和2013年11月7日开炉[6]。6号高炉本体的
设计基于5号高炉的运行情况，保留了炉底、炉缸的设计，借鉴铜冷却板形式的成功操作经验，对其炉腹、炉腰及炉身中下部内衬和冷却控制形式进行改进，同时完善了高炉检测系统和监控系统，对风口、铁口等一些细节部分加以优化，使炉本体设计更趋于合理。炉型设计结构如表4所示。
2.4. 武钢3200 m3高炉
武钢5号高炉(3200 m3)的设计工作于1986年启动，高炉1991年l0月19日投产[7]。它是我国工程
卢金霖等
技术人员自行设计的国内第一座大型现代化高炉.其技术装备水平集80年代国内外高炉炼铁水平之大成[8][9][10]。炉型设计结构如表5所示。
Table 4. Tisco Steel 5 number and 6 blast furnace contrast
表4.太钢5号和6号高炉炉型对比
项目单位5号高炉6号高炉有效容积Vu m34350 4350
有效高度Hu mm 31,800 31,800
炉缸直径d mm 14,200 14,200
炉腰直径D mm 16,000 16,000
炉喉直径d1 mm 10,500 10,500
炉缸高度h1 mm 5400 5400
炉腹高度h2 mm 4500 4400
炉腰高度h3 mm 2100 2200
炉身高度h4 mm 17,800 17,800
炉喉高度h5 mm 2000 2000
生铁层厚度h0 mm 3000 3000 炉腹角α˚78˚7 78˚6
炉身角β˚81˚2 81˚2
高径比Hu/D    1.988    1.941 铁口数个  4    4
风口数个38 38
Table 5. Wisco 3200 m3 BF furnace design structure
表5.武钢3200 m3高炉炉型设计结构
项目单位武钢5号武钢4号武钢1号名古屋3号有效容积Vu m33200 2516 2200 2924 有效高度Hu mm 30,600 29,400 28,700 29,600 炉缸直径d mm 12,200 11,000 10,700 11,700 炉腰直径D mm 13,400 12,000 11,700 12,900 炉喉直径d1 mm 9000 8200 7800 8600 炉缸高度h1 mm 4800 4800 4500 4200 炉腹高度h2 mm 3500 2400 3400 3600 炉腰高度h3 mm 2000 1200 1800 2500 炉身高度h4 mm 17,900 18,300 17,000 17,400 炉喉高度h5 mm 2400 2300 2300 1800 生铁层厚度h0 mm 1900 1100 2004 1143 炉腹角α˚80˚16'207'' 81˚38'81'' 81˚38'28'' 84˚13'16'' 炉身角β˚82˚59'365'' 84˚13'446'' 84˚13'446'' 82˚57'22'' 高径比Hu/D    2.28    2.45    2.45    2.295 铁口数个  2
风口数个26

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