高炉本体设计高炉冷却设备

•3. 强制循环汽化冷却 • 是在自然循环汽化冷却的下降 管路上装一水泵，作为循环的动力， 推动循环过程的进行，此时汽包装置 的高度可灵活一些。
高炉本体设计高炉冷却设备
•4. 汽化冷却的优点： •（1）冷却强度大，节水、节电； •（2）防止冷却设备结垢，延长寿命； •（3）产生大量蒸气，可作为二次能源； •（4）有利于安全生产。
• 汽包中的水沿下降管向下流动，经 冷却设备汽化后，汽水混合物沿上升管 向上流动，进入汽包后经水、汽分离， 蒸汽排出做为二次能源利用，并由供水 管补充一定量的新水保证循环的进行。
• 示意ห้องสมุดไป่ตู้：
高炉本体设计高炉冷却设备
• 自然循环汽化冷却示意图 •1－汽包；2－下降管；3－上升管；4－冷却高设炉本备体设；计5高－炉冷供却设水备管
高炉本体设计高炉冷却设备
• 风口区冷却壁的块数为风口数目的 两倍；渣口周围上下段各两块，由四块冷 却壁组成。 •（3）冷却壁尺寸： • 光面冷却壁厚80～120mm，宽度为 700～1500mm，高度一般小于3000mm。 • 圆周冷却壁块数最好取偶数；
高炉本体设计高炉冷却设备
•（4）安装： •①同段冷却壁间垂直缝为20mm； •②上下段间水平缝为30mm； •③上下两段竖直缝应相互错开； •④光面冷却壁与炉壳留20mm缝隙，用 稀泥浆灌满； •⑤与砖衬间留缝100～150mm，填以碳 素料。
高炉本体设计高炉冷却设备
• 冷却板
高炉本体设计高炉冷却设备
•（2）特点： •①适用于高炉高热负荷区的冷却，可以 采用密集式的布置形式。 •②冷却板前端冷却强度大，不易产生局 部沸腾现象； •③当冷却板前端损坏后可继续维持生产； •④双通道的冷却水量可根据高炉生产状 况分别进行调整。
高炉本体设计高炉冷却设备
2.
水——水冷
•
空气——风冷
•
汽水混合物——汽化冷却
• 2. 对冷却介质的要求：
• （1）有较大的热容量及导热能力；
• （2）来源广、容易获得、价格低廉；
• （3）介质本身不会引起冷却设备及
高炉的破坏。
高炉本体设计高炉冷却设备
•3. 水的硬度： • 指每m3水中钙、镁离子的摩尔数。
•根据硬度不同，水可分为三类： • 软 水：硬度<3mol/m3 • 硬 水：硬度在3～9mol/m3 • 极硬水：硬度>9mol/m3 •水的软化处理： • 就是将Ca2+、Mg2+ 离子除去，通 常用Na+ 阳离子置换。
•（2）利于渣皮的形成与重建； •（3）铜冷却壁的投资成本。 •①单位重量的铜冷却壁冷却的炉墙面 积要比铸铁冷却壁大1倍；
高炉本体设计高炉冷却设备
•②铜冷却壁前不必使用昂贵的或很厚 的耐火材料； •③使用铜冷却壁可将高炉寿命延长至 15～20年。
高炉本体设计高炉冷却设备
六. 炉身冷却模块技术
•1. 结构： • 炉身冷却模块是指将厚壁（14～16mm） 把手型无缝钢管作为冷却元件直接焊接在炉 壳上，在炉壳及钢管间浇注耐热混凝土，混 凝土层高出水管110～130ｍｍ，构成大型预 制冷却模块。
高炉本体设计高炉冷却设备
•3. 冷却水温度差 • 一般要求进水温度低于35℃，不 应超过40℃；出水温度不超过50～ 60℃。 • 实际的进出水温差比允许的进出 水温差适当低些 ，其关系为：
•式中: •为后备系数
高炉本体设计高炉冷却设备
•高炉不同部位后备系数：
•炉腹、炉身 风口带
•0.4～0.6
•⑤铜冷却板的铸造质量大大提高； •⑥能维护较厚的炉衬，便于更换，重 量轻、节省金属。 •（3）缺点： • 冷却不均匀，侵蚀后高炉内衬表 面凸凹不平。
高炉本体设计高炉冷却设备
四. 板壁结合冷却结构 • 为了缓解炉身下部耐火材料的损坏 和保护炉壳，采用冷却板和冷却壁交错 布置的结构形式 。
高炉本体设计高炉冷却设备
高炉本体设计高炉冷却设备
二. 冷却壁
• 冷却壁设置于炉壳与炉衬之间， 有光面冷却壁和镶砖冷却壁两种 。 • 基本结构图:
高炉本体设计高炉冷却设备
•冷却壁基本结构 •a－渣铁口区光面冷却壁；b－镶砖冷却壁；c－上部带凸台镶砖冷却壁；d－中间带凸台镶砖冷却壁
高炉本体设计高炉冷却设备
•1. 光面冷却壁 •（1）结构: • 在铸铁板内铸有无缝钢管。无缝钢 管为φ34×5mm或φ44.5×6mm，中心距 为100～200mm的蛇形管。 •（2）应用部位： • 炉缸和炉底部位冷却。
高炉本体设计高炉冷却设备
•新日铁第三代和第四代冷却壁
•a－第三代冷却壁；b－第四代冷却壁
高炉本体设计高炉冷却设备
•主要特点： • ①设置边角冷却水管； • ②采用双层冷却水管； • ③加强凸台部位的冷却强度，采用双排 冷却水管冷却； • ④第四代冷却壁的炉体砌砖与冷却壁一 体化。
高炉本体设计高炉冷却设备
0.15～0.3
渣口以下 风口小套 0.08～0.15 0.3～0.4
高炉本体设计高炉冷却设备
•4. 冷却设备的清洗 •一般要3个月清洗一次，清洗方法有： •①用20～25％的70～80℃盐酸，加入缓蚀 剂——1％废机油，用耐酸泵送入冷却设 备中，循环清洗10～15分钟，然后再用压 缩空气顶回酸液，再通冷却水冲洗。 •②用0.7～1.0MPa的高压水或蒸气冲洗。
高炉本体设计高炉冷却设备
3.3.5 高炉给排水系统
•一. 对供水系统的要求：
•①水泵站供电系统须有两路电源，并且两路电 源应来自不同的供电点。
•②应设有水塔，塔内要储有30min的用水量。 •③泵房内应有足够的备用泵。 •④由泵房向高炉供水的管路应设置两条。
•⑤串联冷却设备时要由下往上，保证断水时冷 却设备内留有一定水量。
高炉本体设计高炉冷却设备
•一. 水的消耗量
1. 概念：
2. 热负荷：高炉某部位需要由冷却水带 走
3.
的热量称为热负荷。
4. 冷却强度：单位表面积炉衬或炉壳的 热
5.
负荷称为冷却强度。
高炉本体设计高炉冷却设备
•热负荷：
•式中： Q ——热负荷，kJ/h；
•
M——冷却水消耗量，t/h；
•
c——水的比热容，kJ/(kg•℃)；
高炉本体设计高炉冷却设备
七. 水冷炉底
•1. 结构： • 水冷管中心线以下埋在耐火混凝 土基墩中，中心线以上为碳素捣固层， 水冷管为φ40×10mm，炉底中心部位 管间距200～300mm，边缘较疏为 350～500mm，水冷管两端伸出炉壳 外50～100mm。
高炉本体设计高炉冷却设备
•2516m3高炉水冷炉底高结炉本构体图设计高炉冷却设备
高炉本体设计高炉冷却设备
•二. 开式工业水循环系统 •1. 概念： • 开式工业水循环冷却系统是指其降 温设施采用冷却塔、喷水池等设备，靠 蒸发致冷的系统。
•
t——冷却水出水温度，℃；
•
t0——冷却水进水温度，℃。
高炉本体设计高炉冷却设备
• 通过提高冷却水温度差，可以 降低冷却水消耗量。 •提高冷却水温度差的方法： •①降低流速； •②增加冷却设备串联个数。
高炉本体设计高炉冷却设备
•2. 水压和流速 • 确定冷却水压力的重要原则是冷 却水压力大于炉内静压 。 • 降低冷却水流速，可以提高冷却 水温度差，减少冷却水消耗量。但流 速过低会使机械混合物沉淀，而且局 部冷却水可能沸腾。
• 大型高压高炉多采用炉底封板， 水冷管的位置有两种： •①水冷管设置在封板以上：在炉壳上 开孔将降低炉壳强度和密封性，但冷却 效果好；
•②水冷管设置在封板以下：对炉壳没 有损伤，但冷却效果差。
•宝钢1号高炉采用后一种结构。
高炉本体设计高炉冷却设备
3.3.4 冷却设备的工作制度
•概念： • 冷却设备的工作制度，即制定和控 制冷却水的流量、流速、水压和进出水 的温度差等。
高炉本体设计高炉冷却设备
•2. 镶砖冷却壁 • 镶砖冷却壁就是在冷却壁的内表面 侧（高炉炉衬侧）铸入或砌入耐火材料， 耐火材料的材质一般为粘土质、高铝质、 碳质或碳化硅质砖。
• 镶砖冷却壁厚度为250～350mm。
•（1）冷却部位：
• 用于炉腹、炉腰和炉身下部冷却， 炉腹部位用不带凸台的镶砖冷却壁。
高炉本体设计高炉冷却设备
•二. 排水系统 •排水管直径为供水管直径的1.3～2.0倍。 • 供水管直径通过计算确定，供水 管内水流速为0.7～1.0m/s。
高炉本体设计高炉冷却设备
3.3.6 高炉冷却系统
•高炉冷却系统方式： • 汽化冷却 • 开式工业水循环冷却系统 • 软（纯）水密闭循环冷却系统
• 循环的动力是靠下降管中的水和上 升管中汽水混合物的重度差所形成的压头， 克服管道系统阻力而流动。
•压头表示为：
•式中：
• △P ——自然循环流动压头，Pa；
• h ——汽包与冷却设备高度差，m；
•
rW——下降管中水的密度，kg/m3；
•
rV——上升管中汽水混合物的密度，kg/m3。
高炉本体设计高炉冷却设备
高炉本体设计高炉冷却 设备
2021/1/4
高炉本体设计高炉冷却设备
3.3.1 冷却设备的作用
•（l）保护炉壳。 •（2）对耐火材料的冷却和支承。 •（3）维持合理的操作炉型。 •（4）促成炉衬内表面形成渣皮，代替 炉衬工作，延长炉衬寿命。
高炉本体设计高炉冷却设备
3.3.2 冷却介质
1. 冷却介质：
高炉本体设计高炉冷却设备
3.3.3 高炉冷却结构形式
• 两种： • 外部冷却：向炉壳外部喷水冷却。 • ★内部冷却：将冷却介质通入冷却
设备内部进行冷却。包括冷却壁、 冷却板、板壁结合冷却结构、炉身 冷却模块及炉底冷却等。
高炉本体设计高炉冷却设备
一. 外部喷水冷却
• 适用于小型高炉，对于大型高炉， 在炉龄晚期冷却设备烧坏的情况下使用。 • 炉身和炉腹部位装设有环形冷却水 管，距炉壳约100mm，水管上朝炉壳的 斜上方钻有若干φ5～φ8mm小孔，小孔 间距100mm。
高炉本体设计高炉冷却设备
•2. 安装： •①上下层间距500～900mm，同层间 距150～300mm，呈棋盘式布置，炉腰 部位比炉身部位要密集一些。 •②冷却板前端距炉衬设计工作表面一 砖距离230mm或345mm 。
高炉本体设计高炉冷却设备
•3. 六室双通道结构铜冷却板 ： •（1）结构： • 采用隔板将冷却板腔体分隔成六 个室，即把冷却板断面分成六个流体 区域，并采用两个进、出水通道进行 冷却。 • 示意图：
高炉本体设计高炉冷却设备
•（2）安装：镶砖冷却壁紧靠炉衬。 •（3）结构型式： • 普通型、上部带凸台型和中间带 凸台型。
•（4）凸台冷却壁的优点：
•①凸台部分除起冷却作用外，还起到 支撑上部砌砖的作用 ；
•②延长炉衬寿命。中间带凸台的冷却 壁更优越。
高炉本体设计高炉冷却设备
•（5）新日铁第三代和第四代冷却壁： • 结构见图
•板壁交错布置结构
高炉本体设计高炉冷却设备
五. 新型冷却壁——铜冷却壁 •1. 结构： • 铜冷却壁是在轧制好的壁体上加 工冷却水通道，并且在热面设置耐火砖。 • 铜冷却壁与铸铁冷却壁特性的比 较见表
高炉本体设计高炉冷却设备
•铜冷却壁与铸铁冷却壁特性比较表
高炉本体设计高炉冷却设备
•2. 铜冷却壁的特点： •（l）铜冷却壁具有导热率高，热损失 低的特点；
•3. 冷却壁的优点： •①冷却壁安装在炉壳内部，密封性好； •②冷却均匀，侵蚀后炉衬内壁光滑。 •4. 缺点： • 消费金属多、笨重、冷却壁损坏后 不能更换。
高炉本体设计高炉冷却设备
三. 冷却板（又称扁水箱） • 冷却板厚度 70～110mm，内部铸有 φ44.5×6mm无缝钢管。 •1. 冷却部位： • 用在炉腰和炉身部位。
• 简单地说就是由炉壳——厚壁钢管— —耐热混凝土构成的大型冷却模块组成。
• 唐钢炉身冷却模块结构示意图：
高炉本体设计高炉冷却设备
•
唐 钢 高 炉 冷 却 模 块 示 意 图
高炉本体设计高炉冷却设备
• 冷却模块将炉身部位的炉壳沿径 向分成数块 ，高度方向就一块。 •2. 主要技术优点： •①炉身寿命可提高近１倍； •②明显降低投资，炉身大修费用降低41％ ； •③缩短大修时间； •④炉衬厚度减小，扩大了炉容。
高炉本体设计高炉冷却设备
•一. 高炉汽化冷却 •1. 概念： • 高炉汽化冷却是把接近饱和温度的 软化水送入冷却设备内，热水在冷却设 备中吸热汽化并排出，从而达到冷却设 备的目的。 • 分为自然循环汽化冷却和强制循环 汽化冷却两种。
高炉本体设计高炉冷却设备
•2.自然循环汽化冷却
•（1）工作原理：