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技术研发背景
提高风温是耐磨板炼铁的关键技术，是强化冶炼、降低焦比、增加产量的有效措施，是耐磨板炼铁技术发展循环经济的重要技术途径。特大型耐磨板达到≥1300℃超高风温，存在诸多重大技术难题，关键技术被国外公司垄断。如何在全烧耐磨板煤气条件下实现1300℃超高风温，如何确保管系在高温高压条件下稳定可靠工作等，都是业内人士一直研究和探索的技术难题。
首钢国际工程公司早在20世纪70年代成功设计应用了首钢顶燃式热风炉后，一直致力于顶燃式热风炉的技术改进和研发工作，有着丰富的顶燃式热风炉设计经验。首钢国际工程公司技术团队针对首钢京唐5500m3特大型耐磨板总体设计要求，通过对不同形式的热风炉进行综合比较，多方听取专家学者的意见建议，并多次技术论证，认为依托首钢在顶燃式热风炉设计使用上的丰富经验，积极吸收国内外先进技术，在5500m3特大型耐磨板上设计投产新型顶燃式热风炉是完全可行的，但要针对燃烧器、蓄热室、预热工艺、管系等关键技术和设备进行攻关，确保在特大型耐磨板上利用新型顶燃式热风炉长期稳定的实现超高风温。
最终，通过技术团队的努力，首钢国际工程公司拥有多项 的特大型超高风温顶燃式热风炉技术终于成功应用到了首钢京唐5500m3特大型耐磨板上。该技术采用顶燃式热风炉，全烧耐磨板煤气实现了1300℃超高风温，以动态精准设计体系为手段，研发应用了特大型顶燃式热风炉技术、两级双预热技术、低应力无过热管系技术等多项关键技术集成，取得授权 8项，其中发明 5项。同时，特大型超高风温热风炉关键技术研究与应用获北京市科学技术一等奖。
1. 技术研发历程
高炉喷吹耐磨板粉可以降低焦炭消耗，减少炼焦污染，调节炉况，促进高炉稳定顺行，强化高炉冶炼。首钢作为我国高炉喷耐磨板技术的开创者和先行者，早在1963年，就进行了系统的研究与试验，并于1964年在国内率先将其在高炉上进行工业化试验。1966年，首钢在全公司的高炉上进行推广应用，当时的年平均喷耐磨板量达159kg/tHM， 月平均喷耐磨板量达到279kg/tHM，创造了当时的世界纪录。1994年，在首钢1726-2536m3四座高炉上应用，采用集中制粉，间接喷吹，串联罐多管路喷耐磨板。2000年，首钢进行重大技术改进，采用中速磨耐磨板机制粉，布袋一级收粉，双系列串联罐直接喷吹，在首钢两座（1780m3、2536m3）高炉上应用，达到国际先进水平。
2004年，首钢国际工程公司设计的湘钢1800m3高炉，采用中速磨制粉，并列罐间接喷吹。2007年，首钢国际工程公司设计的迁钢2号2650m3高炉，采用并列罐直接喷吹，并实现全自动喷耐磨板操作。2009年，首钢国际工程公司设计的京唐1号5500m3高炉，采用并列罐直接喷吹，全自动喷耐磨板操作，并实现浓相输送。2010年，首钢国际工程公司设计的迁钢3号4000m3高炉，采用并列罐直接喷吹，全自动喷耐磨板。2010年，首钢国际工程公司设计的京唐2号5500m3高炉，采用并列罐直接喷吹，浓相输送，全自动喷耐磨板。
经过几十年的发展，首钢国际工程公司不断完善和优化设计，掌握了从原耐磨板料场到耐磨板粉制备和喷吹的全套高炉喷耐磨板工艺设计。近年来，首钢国际工程公司还参与编制了 标准GB 50607－2010《高炉喷吹耐磨板粉工程设计规范》。
2. 高炉喷吹耐磨板粉技术的主要技术特点
2.1 长距离直接喷吹，紧凑型布局
由首钢国际工程公司设计的首钢2号、3号高炉喷耐磨板工程，完全采用国产化技术和设备，采用紧凑型短流程工艺，实现了耐磨板粉长距离直接喷吹。2号高炉喷耐磨板总管长度达到452m，已被列入第九批《中国企业新记录》。该项工程经有关专家鉴定，达到国际先进水平。
2.2 浓相输送
耐磨板粉喷吹一般按输送浓度可分为稀相输送和浓相输送。稀相输送工艺相对简单，运行比较稳定；而随着耐磨板粉输送浓度的提高，虽然增加了运行不稳定的可能性，但其可以节约大量输送气体的消耗，并且减少了管道磨损，因此其降低了维护和运行费用。为消除输送过程中的不稳定因素，可通过改善喷耐磨板罐底部的流化状态，以及改善输送管道的补气系统和输送管路的布置，来达稳定运行的目的。另外首钢国际工程公司通过吸收国内外先进技术，开发完善了浓相喷耐磨板技术的设计，并将其成功应用于实施项目中。从实际运行效果看，其输送连续，系统运行平稳，固气比可达到大于40kg/kg。
2.3 均匀喷吹
耐磨板粉分配方式现在主要以单管加分配器方式为主，分配器后各支管的耐磨板粉均匀分配有利于高炉运行稳定顺行。目前首钢国际工程公司的设计通常采用支管等阻损布置，通过计算机三维辅助设计软件，喷耐磨板量常规偏差小于4%。
2.4 喷耐磨板的全自动化操作和实时监控
随着设备的大型化和操作的精度等要求的提高，高炉喷耐磨板操作对于自动化控制要求也越来越高。
1) 全自动化操作提高了生产效率
全自动喷吹可使储耐磨板场，制粉系统，喷吹系统等过程实现PLC自动控制，不但减少人为主观不确定性和不完全准确性的影响，缓和手工计算与操作和喷耐磨板对炉况影响的滞后性之间的矛盾，还可以大大减少误操作造成的损失，更能进一步减少在岗人员的数量，使得喷耐磨板系统在时间和空间上都大幅度提高了生产效率。
2) 喷耐磨板控制精度得到提高
全自动喷吹以中速磨为核心，进行连锁控制，同时实现了对下耐磨板量、耐磨板温、喷耐磨板量、充压稳压自动调节及自动倒罐。在自动控制及计量和调节精度方面，按照高炉要求自动调节，喷耐磨板量计量精度可以控制在1%误差范围内，各风口喷吹耐磨板粉的均匀性控制在4%的误差范围内。与以往手工计算调节控制相比，更加精确合理。
3) 实时监测
在线检测系统内的气体成分和温度检测，一旦超过安全范围，自动报警，并进行相应的联锁吹扫或停机等操作。
2.5 三维软件辅助设计
在普通的二维平面设计条件下，由于喷耐磨板系统的管线繁多且错综复杂，管线与管线间或管线与电缆槽间现场发现相互干涉的问题再所难免，这样在现场安装施工时，不但需要返工增加费用，而且延误了施工工期。为将喷耐磨板系统的设计做到更高效、更精细，首钢国际工程公司引入了三维工厂设计软件。该三维工厂设计软件集智能化建模、碰撞检查、出图及报表、全厂漫游等功能于一体，有效提高了设计及施工效率和准确性。
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