有了优质的原燃料，通过上料主皮带及分料器，就全部到达炉顶高炉炉顶，所以说，炉顶是原燃料的必经之地，是咽喉重地，就仿佛人的哽嗓咽喉，炉顶设备的运行稳定直接影响高炉的稳定顺序，小则常压操作，重则休风处理，故在此重点讨论设计选型的考虑。

一、炉顶系统

高炉炉顶由炉顶装料设备，料罐均排压设施，炉顶液压站及润滑站、布料溜槽传动齿轮箱水冷设施、炉顶探尺、检修设施及炉顶框架所组成。我们设计采用上罐固定的中心卸料式串罐无料钟装料设备。

1装料设备型式的确定

随着高炉操作稳定化及长寿化的需求，无料钟炉顶的布料控制优越性充分显露出来，在新建的高炉中，无料钟装料设备占了主导地位。

目前国际上无料钟炉顶设备主要有并罐与串罐之分，各有其特点。并罐无料钟装料能力大，但布料有蛇形偏析现象，设备部件多，设备重量也较大，加上需要两套均排压设施，因此投资相对较高。而串罐无料钟能有效控制装料过程中物料的粒度偏析，料罐称量准确，料闸可控性更佳，设备重量更轻，设备故障率较低。因此，在最近新建和改造的高炉上，串罐无料钟占据了主导地位。故我们设计推荐采用中心卸料式串罐无料钟炉顶装料设备。

串罐无料钟上部料罐有两种型式，即旋转料罐与固定料罐。上部料罐的型式也决定了料罐在炉顶上的支撑方式以及设备维修等相关问题。现在国内炉顶系统存在的主要问题是旋转料罐减速机故障多，轴承因积灰而损坏，且损坏后滚珠掉下打坏传动齿轮，使其经常不能转动，而且上下罐间除尘效果不好。虽然国外某公司将旋转料罐的支撑方式改为8个辊轮支撑，但旋转机构及齿圈体积庞大，检修不太方便。

旋转料罐与固定料罐无料钟炉顶特点比较见表。两种型式各有其优缺点，都能满足高炉正常生产要求。

旋转罐与固定罐结构对比表

本设计采用多流嘴式料流分配器加固定料罐的型式，可解决上部料罐固定时炉料在料罐内的偏析问题及料罐旋转机构的维护保养问题。而且简化了炉顶小框架的布置，使检修维护空间加大。

另外，上料闸采用封闭式结构，油缸放在箱体外，避免灰尘直接侵入，同时设置除尘吸风点（并入炉顶除尘系统），可改善上密封阀的工作环境，提高橡胶密封圈的使用寿命。

二炉顶结构及布置

炉顶设有大框架，用以支撑炉顶起重机、上料主胶带输送机头部段及上部料罐。上部料罐采用固定式结构并支撑在炉顶大框架上，可大大简化炉顶结构布置，取消制造难度大、加工要求高、安装不便的炉顶小框架环梁，平台布置简洁，为操作维护带来方便。四根煤气上升管支撑在炉顶平台上，炉顶大框架布置在四根煤气上升管的外侧，在90°和°方向上部收缩成“A”型结构，在0°和°方向为矩形结构。炉顶楼梯间位于高炉的90°方向。

称量料罐通过4根支柱组成的小框架支撑在炉壳外封罩上，简化了称量料罐的安装过程，使炉顶结构及平台布置更加简洁。下阀箱采用小车移动式结构，布料溜槽传动齿轮箱和自立式探尺也直接支于外封罩上。在称量料罐下部设有齿轮箱、下阀箱的安装检修梁，该梁同时还用作布料溜槽检修专用吊车走行支撑梁。均排压设施平台支撑在炉顶框架上，炉顶液压站布置在炉顶大平台，炉顶大平台上还设有更换布料溜槽专用台车，可为缩短布料溜槽更换时间发挥重要作用。炉顶冷却水站布置在炉体平台上，N2罐安装在54.m炉顶大平台上。

三串罐无料钟装料设备

串罐无料钟装料设备主要由固定料罐、称量料罐、下阀箱、传动齿轮箱及布料溜槽等部分组成，其主要性能如下：

固定料罐有效容积：50m3

上料闸直径：Φmm

上料闸下料能力：焦炭1.0m3/s，烧结矿1.4m3/s

称量料罐有效容积：50m3

称量料罐设计压力：0.25MPa

上密封阀直径：Φmm

料流调节阀直径：Φmm

料流调节阀排料能力：焦炭0.7m3/s，烧结矿1.0m3/s

下密封阀直径：Фmm

布料溜槽：长度mm

旋转速度8r/min

倾动速度0～1.6°/s

倾动范围2～53°

倾动停止位置11个

各阀驱动方式：液压

布料溜槽传动齿轮箱采用水冷气封结构，密封阀采用蒸汽加热装置。并由液压站和润滑站提供液压油和润滑脂。

四装料方式及装料能力

1主要技术参数

装料装置型式：上罐固定的中心卸料式串罐无料钟

上料方式：皮带上料

装入方式：C↓O↓

炉顶压力：0.22MPa，最高0.25MPa

炉顶煤气温度：～℃

最高℃（一年约20次，每次约半小时）

2装料制度

无料钟炉顶通过布料溜槽的旋转和倾动、料流调节阀的控制，可实现炉喉料面上的多种布料方式，适应各种炉况的上部调节要求，使高炉装料操作简单化，有利于高炉的稳定和长寿。

根据现场的原燃料条件，装料制度选择为：C↓O↓。

3布料方式

炉顶布料方式设有多环布料，单环布料，点布料和扇形布料四种方式。以多环布料为基本的布料方式，单环布料设有自动和手动，而点布料和扇形布料只设手动，仅在特殊情况时使用。多环布料是按装料程序中的设定，自动地将物料布在炉喉断面上的一种布料方式。布料将从设定的第一个位置开始，直到最后一个位置，从外环布向内环。每次布料的环数，每环上的布料圈数，可根据布料模型来设定，并可根据数模的推定来修正，以获取最佳炉况。多环布料方式能适应各种炉况，其控制功能强，操作简单。这种设计充分考虑高炉冶炼的特殊需求，为调整路况打下设备基础。

为使布料均匀，并满足上部操作炉况调节的要求，布料时，每小批料应维持一定的布料环数。C↓O↓装料制度的布料环数均按12圈设计。

4料批选择及装料设备作业率

根据炉喉直径为Фmm、焦比kg/t及最大日产t生铁的设计条件，为了使炉喉保持适当的料层厚度，并保持适当的日上料批数，以及适应炉况的要求，装料批重选择为：

焦炭：11～15t/ch，正常13t/ch

矿石：55～75t/ch，正常65t/ch

各种批重下装料设备的作业率见表。

炉顶设备装料能力

5炉顶操作方式

炉顶操作方式设有全自动，一批料自动，手动及现场操作等几种操作方式。全自动为基本的方式。装入控制方式为时序控制。

6炉顶探尺

炉顶设有二台探尺，探测深度为0～6m。

探尺性能：

提升速度：0.5m/s；

下降速度：0.25m/s。

探料尺设有两种工作制度：

点测工作制度：探料尺经常停在上部极限位置，需要进行料面探测时，探料尺下降，探完料后立即提起。

连续测定工作制度：探料尺在探料时随料面下降，当料面达到设定位置时，才将探料尺提起，然后向高炉内装料。

7炉顶均排压系统

当采用高压操作时，称量料罐采用半净煤气进行均压，排压时通过排压阀、再通过消音器放散。炉顶氮气罐为50m3，设有二次均压设施。

系统中设置了均压阀、旋风除尘器、排压阀及炉顶放散用消音器等。排压管道设有两条回路，其中一路作为备用。旋风除尘器用于料罐排压时除去煤气中部分大颗粒灰尘，减少煤气粉尘对环境的污染以及对管道、阀门的磨损。

均排压系统主要设备：

a)均排压阀

型式：液压摆动开闭式

直径：DNmm

设计压力：0.25MPa

数量：4台

b)旋风除尘器

型式：旋风分离式，承压焊接钢结构箱体

除尘器高度：约mm

设计压力：0.25MPa

数量：1台

c)眼镜阀

型式：手动液压油泵驱动式

直径：DNmm

设计压力：0.25MPa

数量：3台

d)万向波纹补偿器

直径：DN

设计压力：0.25MPa

数量：3个

e)消音器

型式：抗阻式消音器

数量：1台。

g)N2罐

容积：50m3

压力：0.8MPa

8炉顶液压站及干油润滑站

炉顶液压站由泵站、蓄能站和阀架组成，系统工作压力为18～20MPa，位于炉顶平台。该液压站控制炉顶无料钟各阀、均排压各阀及粗煤气系统各放散阀、旋风除尘器眼镜阀及排灰阀液压缸的供排油，站内蓄能站可保证系统断电时全部液压设备动作一次。炉顶设备润滑设立双线干油集中润滑站，位于炉顶液压站内。根据设备重要性，设立了两种润滑制度的给油回路。

为确保炉顶液压站的正常工作和安全，液压油采用难燃矿物油，液压站内设有通风设施，并配置火灾自动监测、自动灭火装置。

9布料溜槽传动齿轮箱冷却设施

齿轮箱的正常冷却水量为15m3/h左右，最大设计流量按20m3/h考虑。冷却系统为闭路循环，补水由高炉高压水系统提供。

在炉体平台设置炉顶齿轮箱冷却循环泵站，该水冷站位于炉体37.m平台上。由于冷却水循环利用，水质逐渐恶化，水中的杂质会在齿轮箱冷却槽中沉积，影响冷却效果，故需要定期对管路系统进行清洗。

为减少炉内煤气及粉尘窜入齿轮箱内，减少积灰，设计考虑向齿轮箱中连续通入m3/h（事故时m3/h）左右的N2进行密封，同时事故时大量的N2也起到冷却齿轮箱及阀箱的作用。

10炉顶辅助设备

炉顶辅助设备主要有炉顶吊车、检修吊装设备及专用拆卸工具。炉顶吊车用于吊装阀箱及溜槽传动齿轮箱，在设备安装及检修时使用。

a）炉顶起重机

功能：用于检修安装炉顶设备；

起重量：50t/10t；

跨度：4.5m；

提升高度：主钩70m，付钩30m；

数量：1台；

吊装孔距高炉中心距离：约24m。

b）布料溜槽更换用16t吊车

功能：用于检修更换布料溜槽；

数量：1台。

为方便炉顶设备的检修，在均排压阀的主要平台及上密封阀、上料闸的上方设有检修梁。阀箱及布料溜槽等设备的拆卸设有专用工具，即上下密封阀拆卸臂、下料闸拆卸臂、传动齿轮箱冷却板拆卸臂、传动齿轮箱拆卸臂及倾动齿轮拆卸臂。

11环保除尘

为保护环境，炉顶头轮罩和炉顶上料罐与称量罐之间设有抽风除尘设施，在炉顶均排压系统中设有旋风除尘器及消音器，可减少排压煤气中粉尘对环境的污染。

11炉顶系统主要技术特点

a）中心卸料式串罐无料钟炉顶；

b）带多流嘴式料流分配器的上部固定料罐；

c）炉顶抽风除尘及排压煤气旋风除尘器除尘。

d）改善了上下罐间设备维护和除尘效果。