高炉冷却
高炉循环冷却系统的金属腐蚀与控制资料
高炉循环冷却系统的金属腐蚀与控制（朱几）| [<<][>>]0 前言高炉循环冷却系统中有金属冷却器(冷却壁或板等)、金属管道与金属阀门等不同金属材料的设备和配件。
冷却水在其中循环换热,与金属材料长时间的接触,使金属遭到破坏的现象就称作腐蚀。
如金属处在空气中或与水接触时都会使金属的表面产生锈蚀现象,一般常见的有铁表面生锈,铜表面长铜绿等。
腐蚀的原因既有金属本身的因素,也有循环冷却水中物质的因素以及温度等环境因素。
由于溶解氧、含盐量和可溶性有害气体浓度随浓缩倍数提高而成正比增加,加上循环冷却水系统伴生的微生物腐蚀,因此,冷却水对金属材料的腐蚀会随运行时间的延长而加剧,为了保证高炉循环冷却系统的正常安全运行,必须对系统进行腐蚀控制。
1 高炉循环冷却系统的金属腐蚀原因1.1 金属材料本身的原因1.1.1 金属材料的化学因素影响高炉循环冷却系统的金属腐蚀因素,一是金属材质和内部结构组织,二是高炉周围环境条件。
金属材料一般含有多种元素,比如铁和钢,它们不仅主要含铁而且都含有不同比例的其他微量元素(碳、硅、硫、磷等),这些元素的电极电位不同,当两种不同金属材料处在同一溶液中或两种不同金属相连接时,由于其电极电位不同,就易产生电化学腐蚀。
一般贵重金属比普通金属的耐腐性强,这是由于贵重金属的电位高于普通金属。
从电位数值可以预计,如两金属相连接时,电位较低的金属将受到腐蚀。
电位低的金属为金属腐蚀的阳极端,易受腐蚀;电位高的则为阴极端,腐蚀缓慢或不易腐蚀。
两种金属的电位差越大,腐蚀就越快;反之,如电位差接近零就不会产生电化学腐蚀。
电极电位较高的元素与电极电位较低的元素可以形成原电池的阴极和阳极,当循环冷却水流过时,水中的氧参加化学反应,形成电流,电极电位较低的元素不断氧化、溶解、腐蚀。
例如,铜与钢连接时,钢的电极电位低,因而钢就遭到腐蚀,而铜则不受影响。
1.1.2 金属材料的物理因素金属在机械加工过程中,由于锻打、挤压、弯曲和切削等原因,使材料变形部分和加工部分产生应力集中的情况,而应力集中部位电位较低,形成阳极腐蚀。
火积理论在高炉冷却壁性能评价中的应用
火积理论在高炉冷却壁性能评价中的应用随着电厂规模的不断扩大，高炉冷却壁的正确设计和性能评价变得至关重要。
这将直接影响绝热系统的效率和火焰性能。
为了解决这个问题，工程师们开发了一种新的理论火积理论。
本文将探讨火积理论在高炉冷却壁性能评价中的应用。
火积理论可以帮助工程师们更好地评估高炉冷却壁的性能。
它的基本原理是在高炉冷却壁表面累积的火焰温度，随着时间的推移，火焰温度会逐渐下降，表面温度也会相应降低。
火积理论可以用来评估在高炉冷却壁上累积的火焰温度对冷却壁性能的影响。
除了火积理论，工程师们还可以使用数值模拟技术来评估冷却壁的性能。
数值模拟技术可以精确地模拟高炉冷却壁的表面温度场和火焰温度场。
它可以准确地预测在每个时间段内冷却壁表面累积的火焰温度，从而评估冷却壁的性能。
此外，工程师还可以利用可靠性分析技术来评估冷却壁性能。
可靠性分析技术可以通过模拟冷却壁表面的温度变化和耐久性来评估冷却壁的可靠性。
综上所述，火积理论在高炉冷却壁性能评价中具有重要作用。
它可以帮助工程师们更好地评估冷却壁的表面温度场和火焰温度场，从而更好地模拟冷却壁的性能和耐久性。
此外，火积理论还可以与数值模拟技术和可靠性分析技术相结合，实现冷却壁性能的全面评估。
因此，火积理论在高炉冷却壁性能评价中发挥着重要作用，工程师们应该充分利用它，以便更好地提高高炉冷却壁的性能，提高发电
厂的效率。
杭钢高炉炉体冷却的进步
铜冷却壁导热 、 抗热震性能和耐高热热冲击性能都 较佳 ， 但其价格昂贵 ， 限制 了大规模的应用 ， 因此相
当长时 间都是 以铸 铁冷却 壁 为主 。
表 １ 几 种材 质的指 标
热 导 率 抗 拉 强 度 抗 疲 劳 次 延伸 率 熔 点 ／ ｗ・ Ｋ一 （ ｍ一・ ／ Ｐ 数 ／ Ｍａ ） Ｌ ／ ／ ％ ℃
图 １ 杭 钢 １ 高炉服役 பைடு நூலகம்年后 的炉腹球 墨铸铁 冷 却壁 号
基 于球 墨铸铁冷 却壁 的 固有缺 陷 ， 炉 ２０ ２号 １４ ９ 年大修时开始探讨应用铸钢和铸铜冷却壁。从应 用分析来看 ， 铸钢冷却壁基体含碳量低 ， 没有铸铁 冷却壁因石墨氧化而生成 的无数孔洞或裂缝 。铸 钢和铸铁的线膨胀系数在 ６０ｏ以下很相近， ０ Ｃ 当温 度大于 ６０ｏ时 ， ０ Ｃ 铸铁产生不可逆的生长现象 ， 基 体组织发生相变 ， 线膨胀系数和 内应力急剧增 长， 当内应力超过铸铁本身 的承受力 时， 冷却壁 的破 损便 由此而发生。铸钢无相变生长现象 ， 特别是 低碳 钢具 有 较 好 的屈 服 强 度 ，延 伸 率 随着 温度 的
铸铁冷却壁分为普通铸铁冷却壁 和球墨铸铁 冷却壁 ， 普通铸铁冷却壁 的抗热震性能和导热系数
低， 高炉 生产 到一定 年 限 ， 经 温度 反复 波 动 ， 历 壁体 晶相组织 发生 很大 变化 ， 从热 面 向冷 面 出现 开 裂 十 分 普遍 ， 而球 墨铸铁 球化 后 的铸 铁 导热 和抗 热 震性
情 况 。经 多年探 讨 和发展 ， 杭钢 高炉炉体 长寿取 得 了较好 效果 。 关键词 ： 高炉长 寿 ； 炉体 冷却 ； 冷却 结构 ； 冷却 制度 采用 全冷 却壁结 构 ， 消了冷却板。炉 喉钢砖下方用 取
高炉中的冷却壁技术和维护
高炉中的冷却壁技术和维护随着钢铁工业的不断发展，高炉的冶炼能力也在不断提高。
高炉冷却壁是保证高炉正常运行和生产的重要设备，其质量直接关系到高炉冶炼过程和经济效益。
因此，高炉中的冷却壁技术和维护显得尤为重要。
一、高炉冷却壁的种类高炉冷却壁按材料可分为铸铁板冷却壁和铜板冷却壁。
铸铁板冷却壁是一种传统的冷却壁材料，其主要优点是成本低、使用寿命长；缺点是散热性能不好。
铜板冷却壁具有散热性能好、结构简单、维护方便等优点，成本相对较高。
铜板冷却壁从中空铜板和碳素化合物片层堆积铜板两方面逐渐发展。
二、高炉冷却壁的设计和施工高炉冷却壁的设计和施工是确保冷却壁正常运行的必要条件。
其主要任务是使冷却壁与高温炉料正常接触、达到冷却效果。
在设计中，要根据高炉规定的生产能力、炉缸径、炉缸壁厚度等参数，综合考虑炉缸结构形式、炉壳后侧结构、炉壳的过热程度和炉壳与冷却壁之间的间隙等因素。
在施工中，应注意冷却壁温度、热应力、膨胀等因素。
在铸铁板冷却壁的安装中,需要保证板式活振动卡进螺杆后,牢固不松动。
铜板冷却壁的安装要注意板子的厚度，不能超过规定范围，不得出现裂纹和变形。
三、高炉冷却壁的维护为了保证高炉冷却壁的正常运行，需要进行定期维护工作。
高炉冷却壁的定期维护包括日常检查、防止渗漏、补救维修等。
具体包括：1.日常检查：对高炉冷却壁内的冷却水、冷却水量和温度进行检查，以发现问题解决问题。
2.防止渗漏：定期检查铜板冷却壁的密封性，及时发现并修复问题；设计时应注意冷却水管的接头，保证不渗漏。
3.补救维修：冷却壁表面的耐火材料受到侵蚀或者受到冲击等动力作用会引起表面破损，导致外渗，此时需要用耐火材料堵漏，尽快修复，避免影响正常生产。
四、高炉冷却壁技术的发展高炉冷却壁技术的发展主要集中在两个方面：增强冷却壁散热能力和提高其使用寿命。
目前已有多种技术被应用于高炉中，如内部/外部增强冷却、强制通液、二级冷却、高温陶瓷材料等，并形成一定的规模。
高炉冷却壁工艺技术规范
高炉冷却壁工艺技术规范高炉冷却壁是高炉内的关键设备之一，其冷却效果直接影响高炉的使用效率和寿命。
为了确保高炉的正常运行，制定一套科学的工艺技术规范对高炉冷却壁进行管理和维护是非常必要的。
1.材料选择：高炉冷却壁的材料选择应在耐高温、耐腐蚀和耐磨损等方面具备良好的性能。
常见的材料包括铸铁、铸钢和不锈钢等。
根据冷却壁所处位置和工作条件的不同，选用适合的材料以保证冷却效果和寿命。
2.设计规范：高炉冷却壁的设计应符合国家相关标准和规范，同时考虑到高炉操作的实际情况进行设计。
对于冷却壁的尺寸、壁厚和布局等都应有明确的规定，以保证冷却壁在高炉内的合理排布和工作效果。
3.冷却方式：高炉冷却壁的冷却方式可以采用内水冷和外水冷相结合的方式。
内水冷主要通过内装有水管的冷却壁实现，外水冷主要通过喷水和喷雾冷却来提高冷却效果。
在设计时应根据高炉内部的工作温度和压力等因素确定合理的冷却方式，以确保冷却壁的冷却效果和使用寿命。
4.冷却水质量要求：冷却壁的冷却水应具备一定的水质要求，以确保冷却系统的稳定运行。
水质要求主要包括冷却水的硬度、PH值、溶解氧含量和含杂质的限制等。
对于冷却水系统的管理应定期进行水质检测，并根据检测结果采取相应的措施进行调整。
5.冷却系统维护：高炉冷却壁的冷却系统应定期进行维护和保养。
包括冷却水管的堵塞清理、泄漏点的检查修复、冷却水压力和流量的调整等。
同时，对于冷却壁的表面应定期进行清洗和除锈处理，以保证冷却效果的提高和减少腐蚀的发生。
6.检测与监控：高炉冷却壁的检测和监控是防止事故发生的重要手段。
通过定期使用超声波检测仪和红外测温仪等设备对冷却壁进行检测，发现异常情况及时进行处理和修复。
同时，应将冷却壁的温度、压力和流量等参数进行实时监测，发现异常情况及时采取措施，确保高炉的正常运行。
综上所述，制定科学的工艺技术规范对高炉冷却壁进行管理和维护是确保高炉正常运行的关键所在。
通过材料选择、设计规范、冷却方式、冷却水质量要求、冷却系统维护和检测与监控等方面的规范，可以提高高炉冷却壁的冷却效果和使用寿命，确保高炉的稳定运行。
高炉冷却壁漏水情况分析及处理方法
高炉冷却壁漏水情况分析及处理方法摘要：冷却壁作为高炉本体冷却设备中最重要的一个组成部分，其起着隔绝炉内高温保护炉壳、合理的挂渣保持正确的操作炉型等关键性作用。
高炉冷却壁在高炉生产中由于使用年限等诸多原因，不可避免的会出现磨损、烧损等情况，导致冷却壁内冷却水管（水道）破损，发生冷却水漏入炉内的情况，进而引起局部炉缸不活、堆积、炉凉甚至炉缸结死，对高炉的安全生产、稳定顺行产生极为不利的影响，因此如何快速有效的处理冷却壁漏水在高炉生产过程中意义重大。
关键词：冷却壁；破损；漏水；有效处理1、高炉冷却壁的分类按照材质分类，目前高炉使用的冷却壁大致可分为：铸钢冷却壁、铸铁冷却壁、铜冷却壁，铸钢、铸铁冷却壁多使用埋管铸造的方式，即冷却水管弯曲成型后铸造在冷却壁内部，而铜冷却壁由于制造工艺的不同（多采用轧制的方式成型），其壁体内一般不进行埋管而是采用钻孔形成冷却水水道的方式。
2、冷却壁漏水情况分析2.1磨损冷却壁磨损表现为冷却壁整体厚度减薄直至冷却水管、水道穿漏，高炉内部由于炉料的不断下行冲刷、高温气流的上行冲刷，特别是冷却壁热面渣皮形成不稳的情况下，加上冷却壁使用年限不断增加就容易造成冷却壁磨损的情况发生。
冷却壁磨损往往都是整段或者呈区域出现，单根漏水量大，且漏水情况一旦出现则预示着大面积漏水的可能性存在，后续处理起来十分困难。
2.2烧损冷却壁烧损表现为冷却壁局部或者局部几块冷却壁因为路况失常、炉缸堆积、渣铁流动性差、冷却强度不足等因素影响导致冷却壁局部烧损烧穿冷却水管或水道，烧损情况一般不会导致大面积漏水的可能。
烧损导致的漏水量视烧损面积以及烧损的部位大小不确定。
2.3冷却水管拉裂冷却壁水管拉裂是因为冷却壁安装固定在炉壳上，冷却水管管头伸出炉外进行外部配管，随着高炉生产进行，炉壳受热发生形变，炉壳与冷却壁管头产生垂直或径向位移导致冷却壁水管拉裂。
拉裂的情况不可避免，但一般不会大面积出现。
拉裂导致的漏水量一般不会太大。
八钢2500m3高炉优化冷却实践
（５ ０ ｎ Ｂ Ｇ ｎ ｔ ｌ￣Ｔ ｅｃｏｉ ｏ ｅ ｅｄｆ ｉ ｔｒｍ ７ｈｉ ２ ０ 。Ｆｏｔ ｇｄ ｓ ｐｌ ｔ ｔ ２０ ｍ ）ｉ ａ ａ ｇｓ ｅ ． ｈ ｏｌ ｇｐ ｗ ｒ ｒ ｅｃｅ ｏ ｔ ０ ８ ｌ ｉ ｕｔ ｏ ｕａ ｅｓ ｎ ａ ｉ ｎｆ ｎ ａｎ ｌ ｎ
（ ｌｓ Ｆ ｒａｅｐａ ｔ Ｘ ｎｉ ｇＢ ｇｎ ｏ ， ｔ．Ｗｕｕ ｕ ｉ ３ ０ ２Ｃ ｉａ Ｂａｔ ｕｎ ｃ ｌｎ ； ｉｊ ｎ ａａｇＣ ． Ｌｄ ａ ｌｍ ｑ ０ ２ ｈｎ ） ８
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｔｈ ｒ ｈ ｔｃｕ ｅ ｗｉ ｈ ｎ ｗａｌｄ ｉ ｎ ｒｌｎ ｎ ｏ ｐ ｒｃ ｏｉ ｇ ｓａ ｅ ａ ｅ ｕ ｅ ｎ Ｎｏ Ａ ｓｒ ｃ ： ｅ ａｃ ｉ ｔｒ ｔ ｔ ｉ ｌ ｎ ｅ ｉ ｅ ａ ｄ ｃ ｐ ｅ ｏ ｌｎ ｔｖ ｒ ｓ ｄ ｉ ． ＢＦ ｅ ｈ ｅ
心和 边缘两股 气流 ， 定炉 况顺 行 ； 整鼓 风 动 能 稳 调
到适 宜 的范 围 ； 部调 整送 风 面积 ； 气 流不 稳定 局 在
区域使 用加长 风 口； 过泵 房 强化 冷却 措 施 实施 ， 通 冷却壁水 速 由 １ ８ ／ 提 高 到 ２ １ ／ ； 铜 冷 却 ．ｍ ｓ ．ｍ ｓ对
第 ３ 卷 Ｏ
第 ４ 期
黑 龙 江 冶 金
Ｖ０１３ ．Ｏ
Ｎｏ ４ ．
２ ０１ ０年 ｌ ２月
Ｈ ｉ ｎｊ ｎ Ｍｅ ｌ ｒｙ ｅ ｏｇａｇ ０ ｒ ０１
八 钢 ２０ ｍ ５ ０ ３高炉 优化 冷 却 实践
张 文庆 ， 付 涛
８０ ２ ） ３ ０ ２ （ 新疆 八钢 高炉分厂 ， 鲁木齐 乌
摘
要： 新疆八钢 Ａ高炉 （５ ０ 自２０ ２０ ｍ ） ０ ８年 ７月 出现泵房冷却能全负荷勉强维持生产需 求的状况 ， ０ ９年 ３ ２０
高炉冷却的基础知识
高炉冷却的基础知识第一节高炉冷却理论常识一. 高炉冷却的目的高炉冷却的目的在于增大炉衬内的温度梯度，致使1150℃等温面远离高炉炉壳，从而保护某些金属结构和混凝土构件，使之不失去强度。
使炉衬凝成渣皮，保护甚至代替炉衬工作，从而获得合理炉型，延长炉衬工作能力和高炉使用寿命。
高炉冷却是形成保护性渣皮、铁壳、石墨层的重要条件。
高炉常用的冷却介质有:水、风、汽水混合物。
根据高炉各部位工作条件，炉缸、炉底的冷却目的主要是使铁水凝固的1150℃等温面远离高炉壳，防止炉底、炉缸被渣铁水烧漏。
而炉身冷却的目的是为了保持合理的操作炉型和保护炉壳。
二. 高炉冷却的方式目前国内高炉采用的冷却方式有三种：1. 工业水开路循环冷却系统2. 汽化冷却系统3. 软水密闭循环冷却系统三.冷却原理冷却水通过被冷却的部件空腔，并从其表面将热量带走，从而使冷却水的自身温度提高。
t1 ┏━━━┓ t2水——→┃冷却件┃——→水┗━━━┛1.自然循环汽化冷却工作原理：利用下降管中的水和上升管中的汽水混合物的比重不同所形成的压头，克服整个循环过程中的阻力，从而产生连续循环，汽化吸热而达到冷却目的。
2.软水密闭循环冷却工作原理：它是一个完全封闭的系统，用软水（采用低压锅炉软水即可）作为冷却介质，其工作温度50～60℃（实践经验40～45℃）由循环泵带动循环，以冷却设备中带出来的热量经过热交换器散发于大气。
系统中设有膨胀罐，目的在于吸收水在密闭系统中由于温度升高而引起的膨胀。
系统工作压力由膨胀罐内的N2压力控制，使得冷却介质具有较大的热度而控制水在冷却设备中的汽化。
3.工业水开路循环冷却工作原理：由动力泵站将凉水池中的水输送到冷却设备后，自然流回凉水池或冷却塔，把从冷却设备中带出的热量散发于大气。
系统压力由水泵供水能力大小控制。
四.冷却方式的优缺点高炉技术进步的特点，表现为高炉炼铁已发展成为较成熟的技术。
从近几年高炉技术进步的发展方向看，突出的特点是大型化、高效化和自动化。
高炉冷却壁破损原因及采取的措施
⾼炉冷却壁破损原因及采取的措施⾼炉冷却壁破损原因及采取的措施1 概述⾼炉三代炉役⾃年⽉⽇开炉，炉容m3。
本着长寿的原则，要求⼀代炉役⼯作⼗年以上，总结同级别⾼炉长寿实践经验基础上，采⽤了成熟的长寿技术：炉底、炉缸采⽤了微孔炭砖＋陶瓷杯内衬，炉腰、炉腹采⽤了双层⽔冷管镶砖冷却壁，炉⾝采⽤了板壁结合的冷却结构，炉体内衬采⽤了耐压强度、抗折强度、导热性等各项指标都⽐较⾼的半⽯墨炭－β碳化硅砖（赛隆结合的碳化硅砖）。
但是在开炉后短短的三个多⽉内，5段冷却壁先后有四块损坏。
表1所⽰冷却壁损坏的情况。
本⽂简要分析⼀下原因及采取的措施。
2 炉体的冷却⽅式2．1冷却系统采⽤的是⼯业⽔开路循环。
实践证明，对于中、⼩⾼炉，普通⼯业⽔开路循环只要维护合理，也能满⾜⾼炉长寿的要求。
风、渣⼝⼩套采⽤⾼压⽔冷却，以加强冷却效果，延长风渣⼝的使⽤寿命。
2．2 冷却设备炉底采⽤埋管⽔冷⽅式，即在炉底密封板以下埋设⽔冷管的⽅式。
炉底、炉缸采⽤冷却壁形式，共设4段光⾯冷却壁，材质为灰⼝铸铁。
在铁⼝四周安装了四块铜冷却壁。
炉腰、炉腹处采⽤了3段双层⽔冷管镶砖冷却壁，材质为球墨铸铁。
这种双层⽔冷管内部有2根蛇形管，冷⾯、热⾯各⼀根。
采⽤双层⽔管是为了加强冷却强度，使冷却更均匀。
炉⾝采⽤棋格式布置的板壁结合的冷却结构。
这种结构有利于保护砖衬，有利于形成渣⽪。
采⽤的是⼩块冷却壁与冷却板结合的结构，冷却板呈“品”字形布置。
共设有13段冷却壁，12层冷却板，冷却板材质为钢板焊制。
其中第20段冷却壁为带凸台的冷却壁，起⽀撑砖衬作⽤。
3 冷却壁损坏的原因五段冷却壁处在炉腹部位,此部位正处在软融带的根部,⼯作条件最为恶劣,长期受渣、铁冲刷，当炉况、炉温波动时，软融带也发⽣变化，导致此处温度变化极⼤。
β碳化硅砖的导热系数⾼，较以前的⾼铝砖⾼许多，冷却壁的材质、制造、安装质量也有⼀定的缺陷。
综合各⽅⾯的因素，认为冷却壁损坏主要有以下⼏个原因：（1）冷却壁的材质、制造与安装质量冷却壁材质结构不合理，抗热变能⼒差，由于长期处于⾼温作⽤下，其机械性能恶化，从⽽出现冷却壁龟裂、裂纹等，最终导致冷却壁损坏。
高炉冷却设备和冷却方式
通过数据分析发现，在相同的工艺条件下，强制风冷的高炉温度控制更为稳定，且能更好 地保护炉衬，减少氧化铁皮的生成。而水冷的高炉在散热效果上较为优异，能有效降低高 炉的整体温度。
高炉冷却设备故障排除案例
故障现象
故障分析
排除过程
效果评估
某高炉在生产过程中出现冷却 设备异常，导致高炉温度异常 升高。
02
高炉冷却方式
自然冷却
优点
结构简单，成本低，维护方便。
缺点
冷却效率低，冷却不均匀，容易造成高炉局部过热，影响高炉寿命。
强制风冷
优点
冷却效率高，冷却均匀，可以有 效降低高炉温度，提高高炉寿命 。
缺点
需要额外的通风设备，成本较高 ，且在高温环境下容易造成风道 堵塞。
水冷
优点
冷却效率高，冷却均匀，可以有效降 低高炉温度，提高高炉寿命。
对冷却设备进行定期维护，更 换磨损的部件，确保设备的稳 定性和可靠性。
常见故障与排除
冷却水流量不足
检查水泵是否正常工作， 清理过滤器，确保水路畅 通。
冷却水温度过高
检查冷却水是否充足，检 查散热器是否清洁，必要 时更换散热器。
冷却设备漏水
查找漏水部位，更换密封 圈或修复损坏部位。
保养建议
建立定期保养制度，按照设备制造商的推荐进行保养。 定期检查设备的电气部分，确保安全运行。
经过检查发现，是由于冷却水 箱堵塞导致冷却水循环不畅， 无法有效散热。
对冷却水箱进行清洗，清除堵 塞物，恢复冷却水的正常循环 。同时对整个冷却系统进行全 面检查，确保无其他故障存在 。
经过处理后，高炉温度恢复正 常，生产得以顺利进行。该案 例表明，对于高炉冷却设备的 维护和保养十分重要，及时发 现并处理故障是保证高炉稳定 运行的关键。
高炉炉役后期炉壁冷却方式的研究与探讨
高炉炉役后期炉壁冷却方式的研究与探讨发布时间：2022-08-10T02:01:39.098Z 来源：《工程建设标准化》2022年第7期作者：梁晴[导读] 本文对1号高炉炉役后期炉壁的冷却方式进行了研究与总结。
针对1号高炉炉役后期在夏季高温环境条件下水冷炉壁对软水温度要求的精准性、趋低性，经过系统的热负荷计算及对冷却设备冷却能力的分析，通过微调软水流量控制水温、优化系统工艺提升喷淋水冷却强度等方式来满足高炉炉役后期的水温需求。
梁晴阳春新钢铁有限责任公司广东阳春 529600摘要：本文对1号高炉炉役后期炉壁的冷却方式进行了研究与总结。
针对1号高炉炉役后期在夏季高温环境条件下水冷炉壁对软水温度要求的精准性、趋低性，经过系统的热负荷计算及对冷却设备冷却能力的分析，通过微调软水流量控制水温、优化系统工艺提升喷淋水冷却强度等方式来满足高炉炉役后期的水温需求。
关键词：软水密闭循环系统；高炉；炉役后期；冷却；流量调节；温度调节前言：随着高炉步入炉役后期及产量的提升，系统热负荷平均增加约6825MJ/h，为确保高炉安全稳定运行，要求水站端软水系统的外送水温调控更加精细化、趋低化，软水冷却设备全开也无法满足极端情况的温降需求。
本文以1号高炉炉役后期高炉水站的软水冷却系统为研究背景，结合系统热负荷对冷却系统进行出力分析，提出相应的改进措施，实现炉役后期高炉炉壁安全精准的温度调控。
1 实施前系统运行存在的问题1.1温度调控频繁，无法通过微调流量来实现温度控制随着高炉炉龄的增长，高炉水冷炉壁对软水温度需求愈发敏感，软水温度调整也愈发的频繁和精细，每次温度调整误差需控制在±0.2℃，仅通过控制蒸发空冷器风机的开启台数无法做到精准控制水温，还需通过软水外送流量频繁微调（50 -100 m3/h）达到用户的水温需求，水站端目前有3台电动主供水泵，仅能通过控制3台主供水泵的出水支管DN500阀门以及供水总管DN700的阀门开度来调节软水温度（图1）。
高炉冷却壁温差范围
高炉冷却壁温差范围高炉是冶金工业中常见的设备，用于将铁矿石还原为铁。
在高炉的冶炼过程中，冷却壁起着关键的作用，它可以保护高炉壳体和提供冷却效果。
冷却壁温差是指冷却壁内外温度之差，它对高炉的冷却效果和操作安全至关重要。
高炉冷却壁温差的范围是多种因素综合作用的结果。
首先，高炉的冶炼温度是非常高的，通常在1500摄氏度到2000摄氏度之间。
这样高的温度使得冷却壁外侧温度非常高，而冷却壁内侧温度相对较低。
因此，高炉冷却壁温差的范围通常在500摄氏度到1000摄氏度之间。
高炉冷却壁的材料和结构也会对温差范围产生影响。
目前常用的高炉冷却壁材料包括铜、钢、铸铁等。
这些材料的导热性能不同，会导致冷却壁内外温度差异。
此外，冷却壁的结构设计也会影响温差范围。
例如，增加冷却壁的厚度和表面积，可以增强冷却效果，进而扩大温差范围。
高炉冶炼过程中的操作条件也会对冷却壁温差产生影响。
例如，高炉的喷吹燃料和矿石的比例、炉渣的排出速度等操作条件都会对冷却壁温差产生影响。
在实际操作中，需要根据不同的操作条件来调整冷却壁的冷却效果，以保证温差范围在合理的范围内。
在高炉冷却壁温差范围的控制过程中，需要注意以下几点。
首先，温差范围过小可能导致冷却壁受热不均匀，从而影响高炉的冷却效果和使用寿命。
其次，温差范围过大可能导致冷却壁的温度梯度过大，从而影响冷却壁的强度和稳定性。
因此，需要通过合理的冷却壁设计和操作调整，来控制温差范围在合理的范围内。
高炉冷却壁温差范围是高炉冶炼过程中一个重要的参数。
合理控制冷却壁温差范围，可以保证高炉的冷却效果和操作安全。
通过选择适合的材料和结构设计，以及调整操作条件，可以使冷却壁温差范围在合理的范围内。
这对于提高高炉的冶炼效率和延长设备寿命具有重要意义。
教案12_3.3高炉冷却设备
课时教学计划【组织教学】【复习提问】1、五段式高炉冷却设备的作用？2、冷却介质有哪些？【新课引入】3. 冷却板冷却板又称扁水箱，材质有铸铜、铸钢、铸铁和钢板焊接件等，以上各种材质的冷却板在国内高炉均有使用。
冷却板厚度70～110mm，内部铸有φ44.5×6mm无缝钢管，常用在炉腰和炉身部位，呈棋盘式布置，一般上下层间距500～900mm，同层间距150～300mm，炉腰部位比炉身部位要密集一些。
冷却板前端距炉衬设计工作表面一砖距离230mm或345mm，冷却水进出管与炉壳焊接，密封性好。
由于铜冷却板具有导热性好、铸造工艺较简单的特点，所以从十八世纪末期就开始用于高炉冷却。
在一百多年的使用中，进行了不断的改进，发展为现在的六室双通道结构见图3－16所示。
它是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对冷却板进行冷却。
图3－16 冷却板此种冷却板结构的特点：1）适用于高炉高热负荷区的冷却，采用密集式的布置形式，如宝钢1号和2号高炉冷却板层距为312mm，霍戈文艾莫依登厂4号高炉冷却板层距为305mm。
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。
举例说明图示设问引起注意5）铜冷却板的铸造质量大大提高，为了避免铸造件内外部缺陷，采用了真空处理等手段，并选用了射线探伤标准（ASTM－E272）。
6）能维护较厚的炉衬，便于更换，重量轻、节省金属。
但是冷却不均匀，侵蚀后高炉内衬表面凸凹不平，不利于炉料下降。
4. 板壁结合冷却结构冷却板的冷却原理是通过分散的冷却元件（冷却板）伸进炉内的长度（一般700～800mm）来冷却周围的耐火材料，并通过耐火材料的热传导作用来冷却护壳。
从而起到延长耐火材料使用寿命和保护炉壳的作用。
冷却壁的冷却原理是通过冷却壁形成一个密闭的围绕高炉炉壳内部的冷却结构、实现对耐火材料的冷却和对炉壳的直接冷却。
2200m 3高炉冷却壁水管的冷弯
其 自身的结构 刚性 在减 小 ，同时 ，受到弯 曲时轴 向成一
定夹 角拉 应力 的作用越来越 大 ，外壁顶点 向 内塌 陷越来 越严 重 ，直接减小了钢 管的内径尺寸 ，超 过强度极 限时
对冷却水管制造标 准的要求 也越来 越高 。从 １０ ０ｍ 高炉
验 ，到 ３ ０ 。 ８ ｍ 高炉使用 ￣－ｍ ６ ｍ水管 ，既要求 压力 ４ ｍＸ ｒ ５ ａ 试 验 又 要 求 通 球 率 ，再 到 安 钢 ８号 ２ ０ ｍ 高 炉 使 用 ２０
ｑ ５ ｍＸ ｍ ５ ｍ ６ ｍ水管 ，要求更多 ，通球率 ＞ ６ ，椭 圆度 ７ ７％
＜１ ％ ，水管表 面不能存在 起皱 、裂 纹等缺 陷，水 压试 ５ 验 １５ ａ ０ ｉ ． ＭＰ ，２ ｍｎ不渗漏 ，不允许热弯。
冷却壁 使用 ￣ ２ ｍ×５ ｍ 水管 ，只要 求 ｌｍｉ ｂ ｍ ３ ｍ Ｏ ｎ压力 试
参曷 工热 工 丝 堕ｅｔ ！ ｋｉ ｇ 塑 ■ ｍ 加 垫 ｍ ａｌ 生 ｎ ！ ．ｃｏ 箜！９５０ ＿ ＷＷＷ． ｗｏｒ ７
甚 至会发生开裂 现象。 同样 ，中频弯 管机加热 弯 曲时 ， 虽然在加热后金属 的伸长率加大 了，但是 由于弯 曲半径
当炉 内温度变化时 ，冷却壁 的温度也将发 生不规则 的剧
烈波动 ，并且直接导致冷却壁 内水 管作频繁 的热胀 冷缩 运动 。如果冷却壁与冷却水管之 间由于制造 原 因不 能 自 由运动 ，将有可能使冷却水管 的变形过 于剧烈 ，此 时如
２ ．遇 到 问题
安钢 ８号 ２ ０ ｍ 高炉 ，采用与 ３０ ２０ ８ ｍ 高炉冷却 壁水 管制作 时相类 似的模具 ，在通用 弯管机上 做试验 ，得 到 的通球率 仅 为 ７ ％ ，椭 圆度 为 ２ ％ ，水 管 弯 曲部 位 极 ３ ９ 易发 生外皮 开裂 、内 凹现象 ，远 达不 到 图样 设计 要求 。 在中频 弯管机 上电加热 弯曲试 验时 ，也发 生弯 曲部 位外
高炉冷却壁更换合同
高炉冷却壁更换合同甲方（发包方）：_____________________________________地址：_____________________________________________法定代表人：_______________________________________联系电话：__________________________________________乙方（承包方）：_____________________________________地址：_____________________________________________法定代表人：_______________________________________联系电话：__________________________________________为确保高炉的正常运行，甲乙双方在平等、自愿的基础上，根据《中华人民共和国合同法》及相关法律法规，就甲方委托乙方进行高炉冷却壁更换事宜达成如下协议：一、工程概况1.1 工程名称：高炉冷却壁更换工程。
1.2 工程地点：________________________________________。
1.3 工程内容：乙方负责甲方高炉冷却壁的拆除、更换、安装、调试及相关附属施工工作。
1.4 工程标准：乙方应按照国家及行业相关技术规范及安全标准进行施工，确保高炉冷却壁的安装符合设计和使用要求，并通过验收。
二、工期2.1 开工日期：______年___月___日，竣工日期：______年___月___日。
2.2 如因甲方原因或不可抗力导致工期延误，乙方应及时向甲方提出书面申请，并在获得甲方同意后适当延长工期。
2.3 工程进度安排：2.3.1 冷却壁拆除：______年___月___日前完成；2.3.2 新冷却壁安装：______年___月___日前完成；2.3.3 调试及验收：______年___月___日前完成。
第三章 高炉冷却设备
根据不同处理方法所得到的冷却用水分为普通工业净 化水、软水和纯水。普通工业净化水是天然水经过沉淀及 过滤处理后，去掉了水中大部分悬浮物杂质，而溶解杂质 并未发生变化的净化水。软水是将钠离子经过离子交换剂 与水中的钙、镁阳离子进行置换，而水中其他的阴离子没 有改变的净化水。纯水即脱盐水，纯水中阴、阳离子的残 余含量极微，基本上无杂质的净化水。 目前趋势是发展软水或纯水密闭循环冷却。冷却介质 是软水或纯水。软水硬度或纯水（含钙，镁离子）很低， 有害杂质很少（表1－2 水质指标），设备的结垢速率和 腐蚀速率都远低于工业水，从根本上解决了结垢问题。有 利于延长冷却设备寿命，并提高冷却效果。该系统由于完 全密闭，没有蒸发损失。补充水仅用于泵密封处泄漏和因 检修而排外的水，所以补充水量很少。
4~6 <4 3~5 3~5 10~14 10~14 10~14 10~16 4~6 <4 3~5 3~5 10~14 8~12 10~14 4~6 <4 3~5 3~5 10~14 3~12 3~12 3~5 <4 3~5 3~5
>1000 m³
10~16 8~12 7~12 7~10 3~5 <4 5~6 7~8
图1-16 光面冷却壁
图1-17 冷却壁
图1－18 新日铁第四代冷却壁
3）铜冷却壁（图1-1间 距离 热导 率 铸铁冷却壁 由于水管位置距角部和 边缘有要求， 冷却效果差，易损坏 铸入壁内，有隔热层存 在 相邻两壁之间有30～ 40mm宽的缝隙， 此部位冷却条件很差 62.8W/(m· k) 铜冷却壁 钻孔时距壁角和边缘部位 的距离可缩短， 使二部位的冷却效果好 在壁内钻孔，无隔热层存 在 相邻两壁之间距离可缩小 到10mm 360W/(m· k)
表1－2 水质指标
高炉冷却壁安装方案
目录一、冷却壁安装概述 (1)二、施工工艺流程及操作要点 (1)三、施工材料与设备 (10)四、质量控制 (10)五、安全措施 (10)六、环保措施 (11)一、冷却壁安装概述1.1概述新3#高炉是钢铁节能技术减排改造项目，本工程工程量大、技术要求高、牵涉专业多、施工难度大、质量标准高、施工工期紧，其中冷却壁设备安装数量多、吨位大、工序复杂，为尽量缩短施工工期，安全优质按时完成该项施工任务，特制订本《冷却壁安装施工方案》。
本座高炉炉身第1~5段采用灰铸铁〔HT200〕冷却壁。
其中第1段43块；第2段42块；第3段42块；第4段42块；第5段26块。
第6~8段采用铜冷却壁，每段各42块。
第9~15段采用球墨铸铁〔QT400-20〕冷却壁。
其中第9段40块；第10段38块；第11段36块；第12段34块；第13段32块；第14段30块；第15段为“C”型冷却壁，共36块。
二、施工工艺流程及操作要点〔见工艺流程图2.1-1图〕工艺流程图铜冷却壁的主要安装流程：吊装前旋入定位销、套入水管护套密封胶圈→铜冷却壁安装就位→旋入固定螺栓〔第7段的固定螺栓可在吊装前预装〕→套入固定螺栓斜垫片、平垫片、预紧螺母→调整铜冷却壁正确位置→扭紧螺母→固定螺栓与螺母、螺母与垫片、垫片与炉壳焊接→套入定位销焊接板—定位销与焊接板、焊接板与炉壳焊接→旋入测温管、套入焊接板、测温管与焊接板、焊接板与炉壳焊接→堵塞铜冷却壁之间的纵向和周向间隙→炉壳与铜冷却壁之间空隙灌浆→检查并清除外炉壳浆液溢出料→焊接螺栓密封罩→焊接波纹补偿器。
铸铁冷却壁安装应遵循以下要求1、冷却壁运到现场安装前，应将冷却壁分类摆放，进行外观检查，并按设计文件要求对冷却壁逐块进行通球试压检验，符合要求后才能开始制作样板。
2、用经纬仪在炉壳内分出十字线〔0°、90°、180°、270°〕，先保证冷却壁在炉壳内1/4范围匀布，再扩展到一周匀布，同时用样板在炉壳上预安装，并做好编号，要求与冷却壁相对应。
高炉炼铁冷却水系统故障应急措施
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高炉冷却
一.高炉冷却的目的
高炉冷却的目的在于增大炉衬内的温度梯度，致使1150℃等温面远离高炉炉壳，从而保护某些金属结构和混凝土构件，使之不失去强度。
使炉衬凝成渣皮，保护甚至代替炉衬工作，从而获得合理炉型，延长炉衬工作能力和高炉使用寿命。
高炉冷却是形成保护性渣皮、铁壳、石墨层的重要条件。
高炉常用的冷却介质有:水、风、汽水混合物。
根据高炉各部位工作条件，炉缸、炉底的冷却目的主要是使铁水凝固的1150℃等温面远离高炉壳，防止炉底、炉缸被渣铁水烧漏。
而炉身冷却的目的是为了保持合理的操作炉型和保护炉壳。
二.高炉冷却的方式
目前国内高炉采用的冷却方式有四种：
1. 工业水开路循环冷却系统
2. 汽化冷却系统
3. 软水密闭循环冷却系统
4.外部喷淋
三.冷却原理
冷却水通过被冷却的部件空腔，并从其表面将热量带走，从而使冷却水的自身温度提高。
1.自然循环汽化冷却工作原理：利用下降管中的水和上升管中的汽水混合物的比重不同所形成的压头，克服整个
循环过程中的阻力，从而产生连续循环，汽化吸热而达到冷却目的。
2.软水密闭循环冷却工作原理：它是一个完全封闭的系统，用软水（采用低压锅炉软水即可）作为冷却介质，其
工作温度50～60℃（实践经验40～45℃）由循环泵带动循环，以冷却设备中带出来的热量经过热交换器散发于大气。
系统中设有膨胀罐，目的在于吸收水在密闭系统中由于温度升高而引起的膨胀。
系统工作压力由膨胀罐内的
N2压力控制，使得冷却介质具有较大的热度而控制水在冷却设备中的汽化。
3.工业水开路循环冷却工作原理：由动力泵站将凉水池中的水输送到冷却设备后，自然流回凉水池或冷却塔，把从冷却设备中带出的热量散发于大气。
系统压力由水泵供水能力大小控制。
4.外部喷淋的工作原理：用于高炉外部喷淋式降温。
四.冷却方式的优缺点
高炉技术进步的特点，表现为高炉炼铁已发展成为较成熟的技术。
从近几年高炉技术进步的发展方向看，突出的特点是大型化、高效化和自动化。
因此采用较为先进的高炉冷却技术具有较大的吸引力，成为争相探讨和研究课题。
1.采用软水密闭循环冷却系统最佳。
因为：
（l）软水密闭循环系统的冷却可靠性好。
冷却的可靠性，是衡量冷却系统优劣最重要的标准。
不结垢，可以长寿。
（2）水量消耗少。
软水密闭循环冷流系统中，没有水蒸发损失，流失也极小。
水泵的轴封处的流失是系统的主要流失点，流失量是系统总容积的1‰补水量，故水量消耗是极少的。
（3）动力消耗低。
闭路系统与开路系统不同，其水泵的工作压力取决于膨胀罐内N2压力，而水泵扬程是由系统的管路阻力损失决定的，冷却水的静压头能够得到完全的利用。
（4）管路腐蚀小。
因为它是闭路，空气进不去。
因此，软水密闭循环冷却系统是一种比较经济的冷却方法。
2. 汽化冷却分为两种循环方式：自然循环和强制循环。
（l）汽化冷却的优点：
①冷却介质为软水，可防止结垢。
②自然循环需要动力，在停电情况下仍能继续运行。
（2）汽化冷却的缺点：
①冷却设备在承受大而多变的热负荷冲击下容易产生循环脉动，甚至可能出现膜状沸腾，致使冷却设备过热而烧坏。
②汽化冷却时，冷却壁本体的温度比水冷时高，缩短了冷却壁的寿命。
水冷却的冷却壁本体的最高温度已接近珠光体相变的温度。
铸铁在760
℃时，珠光体发生相变，使铸铁机械性能急剧变坏，因此使冷却壁寿命缩短。
3.工业水冷却的优点是传热系数大，热容量大，便于输送，成本便宜。
工业水冷却的致命弱点是水质差，容易结垢而降低冷却强度，导致烧坏冷却设备，水的循环量大，能耗大。
4.喷水冷却，结构轻便简单易行。
我国大中型高炉多作为备用冷却手段，小高炉用的较多。
目前国外一些极薄炉墙或大中型高炉下部，有采用炉壳内砌碳砖，以喷水作为唯一冷却手段，效果也不错。
五.冷却水质
（一）一般概念：
1.高炉冷却对水质的要求为：不含有机械杂质、悬浮物不超过200毫克／升，暂时硬度不超过10°（德国
度）。
2.水的硬度：天然水中含有钙、镁、盐类等水垢生成物的含量。
一般重碳酸盐、氯化物和硫酸盐等，构成了
水中的硬度。
①暂时硬度：就是指水中含有重碳酸盐的含量。
②永久硬度：就是指除去重碳酸盐的其它盐类。
③总硬度： 就是指暂时硬度与永久硬度之和。
湖水硬度小一些，地下水硬度高一些，一般用暂时硬度衡量水的硬度。
3.水的硬度单位：德国度（°H）简称度。
即在10000份水中含有1份氧化钙或氧化镁为一度。
也就是1升水中
含有10毫克的氧化钙或氧化镁为一度。
4. 水的硬度分类：
硬度 0～4° 4～8° 8～16° 16～30° ＞30°
性质 很软水 软水 中等硬水 硬水 很硬水
对水系统要求新水暂时硬度≯15°H，循环水≯8°H。
5.软化水：就是人为地以某种程度从水中除去了钙镁盐类，如用Na离子交换器置备软水。
软水的作用：①不存在O2腐蚀，②不结垢。