高炉冷却设备和冷却方式
软水密闭循环冷却系统在高炉中的应用
软水密闭循环冷却系统在高炉中的应用韩立军（本钢板材股份炼铁厂）摘要目前随着技术的进步和高炉长寿的要求，国内外高炉都采纳软水密闭循环系统对高炉炉体和一些阀体进行冷却，通过采纳相应的工艺和设备使软化水水质、供回水温度以及水中溶解气体量得到操纵，同时采取了专门多安全供水措施，保证了高炉冷却器的使用寿命，从而使高炉的一代炉龄得到了进一步的提高。
关键字软水密闭循环高炉长寿冷却壁脱气现代化大型高炉日产铁水达到6000ｔ以上，一旦高炉停炉大修，不仅要花费庞大的大修费用，而且大修的时刻也专门长，同时也限制了钢厂的产量．因而高炉的顺产和长寿对企业的正常生产秩序和经营效益阻碍庞大．高炉生产的目标是优质、高产、低耗、长寿，而长寿是高产、低耗的必要要求。
实践说明要提高高炉一代炉龄，必须提高炉缸、炉底和炉身下部炉腹、炉腰的寿命。
而要提高炉体的寿命，要紧在于采纳高效、长寿的冷却装置，对高炉炉体进行冷却。
高炉冷却系统可分为：工业水冷却、软水密闭冷却循环、汽化冷却。
目前，国内外有相当数量的高炉仍采纳工业水冷却。
但工业水中的硬度、悬浮物和一些杂物极易在冷却器的冷却通道内结垢和堵塞水管，直截了当阻碍高炉冷却成效，是造成冷却器过热烧损的重要缘故。
因此，随着技术的进步和高炉长寿的要求，高炉炉体冷却必须采纳软水密闭循环冷却系统。
本钢的新三号和新四号高炉即采纳这种软水密闭循环冷却系统。
1 软水密闭循环系统冷却系统的优点：软化水是指将水中硬度（要紧指Ca2+、Mg2+离子）去除或降低一定程度的水，水在软化过程中，仅硬度降低而总盐量不变。
在高炉中采纳软水密闭循环系统，比其他冷却方式具有如下优点：1）软水冷却，改善了水质，幸免在冷却元件内因结垢而阻碍传热，改善了冷却成效。
2）软水密闭循环系统是一个与大气隔离的密闭系统，不产生水的蒸发缺失，且在循环中不受污染，损耗降低，对管道的腐蚀也减小。
软水漏损专门小，一样为0.05%～0.1%。
3）能充分利用静压头，幸免了开路循环系统静压头的缺失，还能调剂操纵系统的工作压力，使系统运行更加可靠。
高炉炉体冷却系统的探讨
【 文献标识码 】Ｂ
【 文章编号 ］０６６６ （０８０－０４０ １０— ７４２０ ）５０４—４
Ｄｉｃ ｓ ｉ ｎ ｏ ｏｉ ｇ Ｓ ｓｅ ｆ Ｂｌ ｓ ｕ ｎ ｃ ｄ ｓ ｕ ｓｏ ｎ Ｃｏ ｌ ｙ ｔｍ ｏ ａ ｔ Ｆ ｒ ａ ｅ Ｂｏ ｙ ｎ
ＷＡ ｉｎｎ， ＬＵ Ｑｎ ＮＧ Ｙ—ｏｇ Ｉ ｉｇ
高效、 稳定的高炉冷却系统将是保证高炉高产、 长寿 的关键 。
炉身下部 炉身 中部
炉身上部
２ 高炉炉体 热负荷分布
根据高炉不同部位所承受的热负荷不 体热负荷中， 炉腹和 炉身上部所 占比例最大 ，其总和达到 ４％左右 ， ５ 炉 底和炉缸侧壁所 占总体热负荷最小 ， ８ 在 ％左右 ， 但
高炉 区域
炉底 炉缸侧壁 炉腹
炉腰
Ｈ 仃
比例， ％
缸烧穿 。 炉身下部 、 炉腰等部位 的冷却壁过早大量损 坏， 失去砖衬 ， 造成炉壳开裂 ， 影响高炉寿命 ， 因此 ， 为了达到较高的高炉寿命 ．除了需要合理的高炉炉 型。 优质的高炉耐火材料 ， 正常的高炉操作制度外 ，
ｆ ｒ ａ ｅ ｎ ｎ ｔ ｅ ａ ｉ ｏ ｃ ａ ｉｍ ｏ ｈ ｒ ｌ ｌ ａ ｉ ｒｂ ｔ ｎ ｚ ｎ ｎ ｉ ｅ ｆ ｔ ｅ ｆ — ｕ ｎ ｃ ａ ｄ ｏ ｈ ｂ ｓｓ ｆ ｍｅ ｈ ｎ ｓ ｆ ｔ ｅ ｍａ ｏ ｄ ｄ ｓｉ ｕ ｉ ｏ ｅ ｉ ｓ ｏ ｈ ｔ ｏ ｄ ｎ ｃ ，ｔ ｅ ｄ ｓ ｉ ｕ ｉｎ ｆ ｒ ，ｓｒ ｃｕ ｅ ｃ ａ ａ ｔ ｒ ｔ ｓ ａ ｅ ｈ ｉｔ ｂ ｔ ｏ ｒ ｏ ｍ ｔｕ ｔ ｒ ｈ ｃ ｅ ｉ ｉ ，ｍａｅ ｉｌ ｒ ｑ ｉ ｍｅ ｔ ａ ｄ ｃ ｏｉ ｇ ｍｅ ｈ － ｒ ｓｃ ｔ ｒａ ｅ ｕ ｒ ｅ ｎｓ ｎ ｏｌ ｃ ａ ｎ
高炉本体和附属设备介绍
五段式高炉内型是经过长期生产实践 总结出来的，完全适应冶炼工艺的要求。 它与炉料相煤气两大流体在炉内运动规律 相适应，竖立的炉体使炉料可借重力而自 动下降，在与上升的煤气流接触中进行热 交换和一系列的物理化学反应，既利于煤 气的能量利用又利于渣铁液的形成。
两头小，中间粗略带锥度的圆柱形空 间，既保证了炉料下降过程受热膨胀、松 动软溶和最后形成液态而体积收缩的需要， 又符合煤气上升过程中冷却收缩和高温煤 气上升不至烧坏炉腹砖衬的特点。
高炉本体和附属设备 介绍
学习目的：
高炉结构
高炉附属设备
高炉 本体结构
1、高炉本体介绍
✓高炉炉型 ✓冷却设施 ✓风口装置 ✓铁口装置 ✓炉顶砖砌 成的，这个空间的几何形状就是炉型或内 型。 1) 设计炉型：设计时通过高炉中心线绘
在图纸上的炉型；
2) 操作炉型：投产后，炉墙内表面受损 所形成的炉型；
D——炉腰直径；
d1——炉喉直径； α——炉腹角；
β——炉身角；
高炉大小用“有效容积”表示，在我国有 1000m3以中小型高炉，也有2000m3以上大 型高炉。目前我同最大的高炉是上海宝山 钢铁总厂的4号高炉，容积为4063m3。在国 外已有5000m3以上的巨型高炉。
为提高生铁产量和降低生产每吨生铁的建 设费和能耗，高炉容积向着大型化发展。
4)有些冷却设备还可以起到支撑部分砖衬的作用。
冷却方式和介质
目前，高炉冷却介质常用水、空气、气水混合物。即 水冷、风冷和气化冷却三种。
1) 水冷：水的热容量大，导热能力好，且价廉，易得。 故首先被广泛用于高炉冷却，尤其工业水冷却。但 工业水容易结垢，降低冷却强度，导致冷却设备烧 坏；同时水量和能耗均大；
3) 合理炉型：促进改善高炉冶炼指标， 并利于长寿的炉型。
高炉冷却的基础知识
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。
大高炉冷却系统的操作和管理
的合 理 选 用 不 仅 影 响 到 高 炉 炉 况 的稳 定 顺 行 ．
而 且 还 影 响 到 冷 却 壁 的 寿 命 。 首 先 是 把 好 原 燃
上 部 采 用 镶 砖 冷 却 壁 ，第 １ ４段 和第 １ ６段 带 凸 台 （ 中 ６号 高 炉 炉 身上 部是 两 段 冷 却 模 块 ） 其 。
Ｌ ｕ ａ ｇ ｗｅ ｅ ｓ ｍｍａ ｉｅ ． ｉ ｇ ｎ ｒ ｕ ｒｚ ｄ Ｋｅ ｗｏ ｄ ｙ ｒｓ Ｉｏ ｍａ ｉ ｇ Ｂ ａ ｔ Ｆ ｒ ａ ｅ Ｆ ｒ ａ ｅ Ｂ ｄ ｒ ｎ ｋｎ ｌｓ ｕ ｎ ｃ ｕ ｃ ｏ ｙ ｎ Ｃ ｏｉ ｇ Ｓ ｓｅ ｏ ｌ ｙ ｔ ｍ ｎ
阀 门。
２ 高炉冷却系统 的长 寿管理
２ 提高炉况顺行指数 ． １ 要提高炉况顺行 指数 ，关键是加强高炉操
作 技术 管 理 。高 炉 操 作 技术 管 理对 高 炉 冷却 系 统 的 维 护起 着 十 分重 要 的 作 用 ，高炉 操 作参 数
上部 满 铺 铸 铁 （ 铜 质 ）冷却 板 ，有 利 于 加 强 或
１ 概
述
炉喉设 ２层钢砖 ，工业水 冷 。 风 口设 １ ～ Ｏ个 贯 流 式 风 口 ，采 用 高 压水 ８２
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。
高炉炉型选择以及炉容计算
3600m3高炉本体设计原始数据：高炉有效容积：Vu=3600 m3高炉年工作日：355天⁄ )高炉利用系数：h v=2.0t ( d. m3设计内容：1.高炉炉型的选择；2.高炉内型尺寸的计算（包括风口、铁口、渣口数量，大型高炉一般不设渣口）；3.高炉耐火材料的选用；4.高炉冷却方式和冷却器的确定；5.高炉炉壳厚度的确定。
高炉本体包括高炉基础、炉衬、冷却装置、以及高炉炉型设计计算等。
高炉的大小以高炉有效容积（V u）表示，本设计高炉有效容积为3600 m3，按我国规定，属于大型高炉；高炉炉衬用耐火材料，是由陶瓷质和砖质耐火材料构成的综合结构；有些高炉也采用高纯度 Al2O3的刚玉砖和碳化硅砖；高炉冷却设备器件结构也在不断更新，软水冷却、纯水冷却都得到了广泛的应用。
1.高炉炉型选择高炉是竖炉。
高炉内部工作剖面的形状称为高炉炉型或称高炉内型。
高炉冶炼的实质是上升的煤气流和下降的炉料之间所进行的传热传质过程，因此必须提供燃料燃烧的空间，提供高温煤气流与炉料进行传热传质的空间。
炉型要适合原料的条件，保证冶炼过程的顺行。
近代高炉炉型为圆断面五段式,是两头小中间大的准圆筒形。
高炉内型如图1。
1.1高炉有效高度（H u）炉腰直径（D）与有效高度（H u）⁄是表示高炉“细长”或之比值（H u D）“矮胖”的一个重要指标，在我国大型高炉Hu/D =2.5—3.1，随着有效容积的增加，这一比值在逐渐降低。
在该设计⁄ 2.23。
中，H u D＝1.2炉缸高炉炉型下部圆筒部分为炉缸，炉缸的上、中、下部位分别装有风口、渣口、铁口。
炉缸下部容积盛液态渣铁，图1 高炉内型上部空间为风口燃烧带。
铁口位于炉缸下水平面，铁口数目依炉容或产量而定，对于3000m3以上的高炉，设置3—4个铁口，以每个铁口日出铁量1500—3000t设置铁口数目。
在该设计中，设置4个铁口。
渣口与铁口中心线的距离称为渣口高度（H Z），它取决于原料条件，即渣量的大小。
配管工理论答案
配管工题库一、填空题1.高炉冷却形式主要有：水冷、汽化冷却、风冷。
2.冷却壁在使用材质上分为：耐热铸铁、球墨铸铁、钢和铜冷却壁。
3.高炉常用的冷却介质有：水、空气、水蒸汽。
4.冷却设备内水压比它所处部位炉内煤气压力大0.03~0.05mpa。
5.炉腹部位采用镶砖冷却壁的作用主要是：在该部位的砖衬脱落后易促进渣皮生成。
6.冷却壁漏水的检查方法有：直观、点火、试压三种。
7.高炉前期炉底温度要求控制在250℃以下，末期控制在小于450℃，如超出规定范围，可适当增加炉底冷却。
8.高炉煤气的特性：A、含有CO等可燃物，有剧毒。
B、发热值低C、含尘量高D 含有大量水分（50—80g/m3）。
9.冷却设备内冷却水有一定流速可有效防止有机混合物沉淀，消除局部沸腾或形成大量水垢。
10.DN100管子的公称通径为100mm。
11.麻丝、白铅油作密封填料的管道可输送120℃以下的热水煤气等。
12.设计无规定时，管道供回水系统试验压力应是工作压力的1.5倍，最小不得少于0.6倍。
13.管道系统的强度试验是:检查管道系统的力学性能。
14、Z44T—10型阀门，其公称压力为1mPa。
15.管道系统吹扫和清洗，应在强度试验和严密性试验后进行。
16、镶砖冷却壁其镶砖材质为：SiC砖、Si3N4-SiC砖、半石墨化SiC砖、铝碳砖。
17、跟踪测量冷却壁壁体温度表明：铜冷却壁能在15min内完成渣皮的重建，而双排水管球墨铸铁冷却壁则需要4h。
18.软水密闭循环水冷却的风口突然烧损，应立即立即转换工业水冷却，停止喷吹燃料，如烧坏严重时必须外加喷水冷却。
19.高炉喷吹的固体燃料有：无烟煤、烟煤、半焦等。
20、动力系统包括：电、水、压缩空气、氮气、蒸汽等系统。
此外，还有输送煤粉和动力用压缩空气，防火、防爆，驱赶休风时管边与设备中残留煤气的氮气以及保温用的蒸汽等系统。
21、高炉炉体由（耐火砖）、（炉壳）、（冷却设备）三层组成。
22、从风口向高炉内喷吹煤粉，采用的喷枪有普通形煤枪和氧煤枪。
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。
配管工：高炉配管工(高级)题库考点
配管工：高炉配管工(高级)题库考点1、填空题巡检及时，（）重点检查（）出水是否正常，出铁后全面检查（）各层水箱及风口各套出水是否正常，各套（）是否完好正常。
正确答案：出铁前；风口各套；炉缸；卡具2、单选生（江南博哥）铁成分中含量最高的非铁元素是（）。
A、[C]B、[Si]C、[Mn]D、[S]正确答案：A3、多选高炉内型由五部分（）。
A、炉缸B、炉腹C、炉腰D、炉身、炉喉正确答案：A, B, C, D4、单选工业水冷却的优点是（）系数大，热容量大，便于输送，成本便宜。
A、传热B、传递C、传导D、传送正确答案：A5、多选降低焦比的基本途径有（）。
A、降低热量消耗B、增加直接还原度C、增加非焦炭的炭素收入D、增加非焦炭的热量收入正确答案：C, D6、单选磷在高炉冶炼中，（）进入生铁。
A、70%；B、80%；C、90%；D、100%。
正确答案：D7、问答题辨析题：高炉冷却壁采用软水冷却比采用工业水冷却的寿命长。
正确答案：对。
高炉使用软水冷却，冷却设备不结垢，保证冷却强度，冷却效果好，冷却设备寿命长，而使用工业水冷却，冷却设备易结垢，影响冷却强度，冷却设备易损坏。
8、单选高炉冷却循环水暂时硬度要求不超过（）（德国度）毫克当量/升。
A.8B.10C.15D.18正确答案：A9、多选喷枪的整体应保持（）。
A、无损B、不坏C、不漏D、不跑风正确答案：A, B, C, D10、单选风口平台高压水压力≥（）Mpa。
A、1.5B、1.0C、2.0D、2.2正确答案：A11、判断题合适的造渣制度指具体冶炼条件下合适铁种要求最低碱度。
（）正确答案：错12、多选高炉冶炼中，生铁渗碳大部分是在（）进行。
A、炉身B、炉腹C、炉缸D、炉腰正确答案：B, D13、单选冷却水的腐蚀性与PH值有关。
一般要求冷却水PH值不小于（）。
A、5B、8C、7.5D、6.5正确答案：D14、填空题高炉给水温度一般要求不大于（）。
正确答案：35℃15、判断题清洗冷却壁的目的是提高其导热性能。
高炉炼铁工艺介绍
1.5.2 半精除尘设备——洗涤塔 洗涤塔的作用为：一是除尘，洗涤塔是半精除尘
设备，二是冷却，把煤气冷却到40℃以下。 工作原理是：当煤气由洗涤塔下部入口进入后，
自下而上运动时，遇到由上而下喷洒的水滴，煤气和 水进行热交换，使煤气温度降低，同时煤气中携带的 灰尘被水滴所润湿，灰尘彼此凝结成大颗粒，由于重 力作用，这些大颗粒离开煤气流随水一起流向洗涤塔 下部，与污水一起经塔底水封排走，经冷却和洗涤的 煤气由塔顶部管道导出。
2.2 4#高炉主皮带上料系统 上料系统由矿石和焦炭中间称量斗送到上
料主皮带机等设备组成，上料主皮带机由4台 280kW 10kV 高压电机驱动。
槽下及上料系统工艺流程图：
2.2.1 矿焦槽系统主要设备
2.2.1.1 焦炭贮运系统
焦炭系统设置5个槽，其编号从距焦炭称量漏斗最 近的一个开始，依次为1、2、3、4、5号焦槽。每个焦 炭槽下设焦炭振动筛一台。共5台，其编号顺序与焦槽 号相同，即No.1~5焦炭筛。
高炉炼铁工艺介绍
2021年7月22日星期四
发电
脱水器
减压阀组 煤气清洗 重力除尘
干燥
煤场
煤粉 煤粉仓 喷吹房 分配器
高炉
水渣装车 水渣沉淀池
弃渣场
干渣罐
铁水罐
喷煤
风口
渣口
出铁口
料车或皮带
槽下称量 槽下筛分
返矿
运回烧结厂 块矿仓 烧结矿仓 焦炭仓 杂矿仓
铁矿
烧结矿
焦炭
溶剂
热风炉
燃气空气换热器
助燃风机
槽下闸门PLC控制梯形图
2.2.1.3 上料系统
上料系统包括矿石IC、IIC焦炭中间 称量斗闸门，IO、IIO矿石中间称量闸门 ，上料主皮带机，主皮带机润滑站及检修 设备等组成。
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）。
高炉结构简介
炼铁用的设备叫高炉，也称为鼓风炉。它的形状像一个筒。炼铁的方法就是从炉顶加入矿石、焦炭和石灰石，从炉底部向炉内通入加压空气，在焦炭燃烧时，矿石、石灰石与焦炭一起发生反应，最终形成铁水和炉渣。
高炉内有这样几个区域，炉底是接装铁水的地方，叫炉缸，炉缸上面的部分叫炉腹，炉腹再往上的一段叫炉身(有时还可以再细分）。在炉身的顶部有一个加料装置，炉料（也就是矿石、焦炭和石灰石）就是从这里进入炉中的。在炉缸的上部沿炉子四周排列着十几到几十根鼓风的管子，管子接到炉子的风口，经过预热的空气和喷入炉内的燃料（如油或天然气等）就是通过这些管子喷入炉内的。此时进入炉内的预热空气可达900至1250摄氏度高温，这样的高温气体进入炉内后会与焦炭发生剧烈反应，生成煤气（一氧化碳）同时沿炉子内部上升，达到1650摄氏度，使炉料变成铁水和渣。炉腹是高炉最热的部位，因为那里是空气与焦炭激烈反应（也就是燃烧）的地方。为了保护外壳为钢板的炉子不被烧坏，人们在炉子的内部砌上耐火材料。在炉壁内还嵌有冷水循环系统、喷水装置等。由矿石生成的铁水聚集在炉缸内，炉缸装着出铁水的出铁口和出渣的出渣口。因为炉渣比铁水要轻，是飘浮在铁水上的，所以出渣口在出铁口的上方。大型高炉的出铁口和出渣口都不只一个。看看示意图吧。
高炉的生产是连续性的，一经点燃，没有特别情况就一直燃烧下去（通常高炉从开炉到停炉的时间可达十年以上）。炉身内会按层次地加装焦炭、矿石、石灰石。焦炭则是在炉底被点燃继而被热空气吹得剧烈燃烧，使矿石熔化出铁水，焦炭的灰烬则与石灰石、铁矿石残渣形成炉渣。炽热的煤气从燃烧区上升并加热了炉中添入的新炉料，然后再从炉顶的煤气管道导出。根据高炉的规模大小，出铁的多少及次数也不一样，一般的每昼夜出铁6～12次。大型高炉有2～5个铁口，轮流开口出铁。每次出铁间隔30～60分钟。放出来的铁水要流进铁水罐，然后被运到炼钢厂进行炼钢，也可以就近进行生铁的铸造。出铁时用电钻将出铁口打通，让铁水顺着铁水沟流入铁水罐。出完铁水后，用一种叫泥炮的机器将封堵出铁口用的堵口泥打进出铁口，封住这个出口。出铁后过一会儿就开始排放炉渣。炉渣有专门的渣罐来盛接，装满后运走。因为高炉是连续作业的，所以下面出渣时，炉内的剧烈燃烧依旧，当炉渣快出完时，正在炉渣上面熊熊燃烧的炉料也到了出渣口附近，此时的场面将非常壮观——有火焰从出渣口喷出。这时就要将出渣口封堵住。一般高炉有两个出渣口，现代一些巨型高炉减少了出渣量，便不再设出渣口，让炉渣随着铁水一起从出铁口流出，然后再清理掉炉渣。高炉出铁出渣的地方也叫高炉出铁场，这里是高炉最繁忙的地方。我们一般在电影电视上看到工人们挥汗在炉前工作的景像，其实都是在高炉出铁场拍摄的。铁水罐和炉渣罐大多是靠火车来运输的，因此在高炉的旁边总是有火车和铁轨的。
配管工：高炉配管工(高级)考点巩固
配管工：高炉配管工(高级)考点巩固1、问答题辨析题：汽化冷却就是使冷却壁出水温度达到100℃，产生水蒸气，从而达到节水的目的。
正确答案：错。
汽化冷却是利用接近饱和温度的水在气化时大量吸收热的原理，使冷却元件得以冷（江南博哥）却，由于水的汽化潜热大，冷却时消耗水量少，从而达到节水的目的。
2、多选判断风口中套漏水的方法有（）。
A.中、大套之间有水迹B.减中套进水，出水管有喘气现象C.用水泵打压，不保压D.压力升高正确答案：A, B, C3、问答题辨析题：铸造生铁是由[Si]含量<1.25％的Fe、Mn、P、S、O等元素组成的合金。
正确答案：错。
铸造生铁与炼钢生铁是以含硅量来区分的，[Si]含量〉1.25％的是铸造生铁，因此，铸造生铁是由[Si]含量〉1.25％的Fe、Mn、P、S、C等元素组成的合金。
4、填空题物质汽化有蒸发和（）两种形式。
正确答案：挥发5、问答题冷却壁和冷却水箱破损如何检查和处理？正确答案：检查周围是否漏水、冒汽、排出水是否发白、喘气或带“白线”，必要时关闭进水门，点火检查排水管是否冒煤气。
冷却壁损坏不大时，可关闭一部分水，以达到不往炉内漏水为宜。
损坏严重时，应切断水源，堵泥、炉皮焊补，并进行炉皮喷水。
6、多选高炉炉缸二、三段冷却壁通高压水的目的是为了（）。
A、造成高流速B、增大传热速率C、增加水温差D、增大压力正确答案：A, B7、单选炉况不顺，出铁晚点或渣铁出不净应注意（）损坏。
A、风口B、大套C、风、渣口D、冷却壁正确答案：C8、多选镶砖冷却壁用于高炉什么部位（）。
A、炉缸B、炉身C、炉喉D、炉腰正确答案：B, C, D9、问答题什么叫热流强度？正确答案：热流强度是每平方米受热面积（冷却设备）每小时被冷却水带走的热量。
10、单选球墨铸铁冷却壁温度一般控制在（）左右。
A、40～60℃B、50～80℃C、100～150℃D、120～160℃正确答案：C11、单选冷却水流速及水压和冷却设备结构（）。
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。
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
高炉主铁沟结构及其冷却方式研究
高炉主铁沟结构及其冷却方式研究高炉作为一种重要的冶金设备，在冶金行业得到了广泛的应用。
其中，高炉主铁沟结构及其冷却方式对高炉热能利用效率影响至关重要。
本文从高炉铁沟冷却方式的原理出发，介绍了高炉铁沟结构及其冷却方式研究的各个方面。
一、高炉铁沟结构高炉主铁沟结构是指在高炉内部的一种特殊结构，由内壁（即铁沟壁）和外壁（即铁沟模）组成。
主铁沟内部几乎是完全封闭状态，只有在钢水涌出时才会出现破裂，并向外排出钢水。
在全原铁沟结构中，一般主铁沟壁会分为固定壁、浮动壁以及空气包壁，以保证钢水有足够的空间以及减少铁水的流动热损失。
二、主铁沟冷却方式主铁沟的冷却方式一般采用水冷却的形式，即将冷却水从外部送入铁沟内部，冷却水在内壁和外壁之间运动，通过水与墙壁之间的热交换而实现冷却作用。
另外，还可采用冷却风冷却方式，即利用外部风机和风管将大量的冷却空气送入铁沟内部，从而实现冷却作用。
三、钢水冷却的效率铁沟内被冷却水或空气环绕时，铁水的热能可以通过与冷却介质的热交换效应而被转移出去，从而实现高效的钢水冷却，大大减少热量损失。
如果采用高效率的冷却方式，则可以显著提高冷却效率。
四、研究及发展近年来，随着科技水平的不断提高，研发人员更加重视高炉铁沟结构及冷却方式研究，以期更好地控制钢水出口温度。
一方面，可采用高效的冷却风冷却及多种材料的全原铁沟结构，以期提高冷却效率。
另外，可在铁沟内部设置温度传感器，以便实时检测钢水的出口温度，并对冷却方式进行优化。
综上所述，高炉主铁沟结构及其冷却方式研究是一个重要的研究课题，对于提高钢水热能利用效率有着重要的意义。
今后，应借鉴先进的技术，进一步完善高炉机体结构及冷却方式，使其热效率达到更高的水平。
结束语以上就是有关高炉主铁沟结构及其冷却方式研究的一篇文章，希望能对您有所帮助。
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c）冷却壁内部所铸的无缝管一般为ф 34* 5～ ф 44.5* 6，管 子的曲率半径最小为管径的两倍。管距一般在200 ～250mm 范围。
③冷却壁特点：
•与插入式冷却器相比，不损坏炉壳强度，有良好的密封性； 冷却均匀，炉衬内壁光滑；同时异型或“Γ”型冷却壁有支托 上部砖衬作用(图1-17b,c)。适宜用于顶压达0.2～0.25MPa的高 炉。 •它损坏时不能更换，故需辅以喷水冷却；此外也不宜厚炉墙。
图1-17 冷却壁
图1－18 新日铁第四代冷却壁
板壁结合冷却结构
为了缓解炉身
下部耐火材料的损 坏和炉壳的保护， 在国内外一些高炉 的炉身部位采用了 冷却板和冷却壁交 错布置的板壁结合 冷却结构。千叶6 号高炉(4500m3) ， 梅山（1250m3 ) 。
图1－20 板壁结合冷却结构
3. 冷却管
小套 ，其装置形式如图1-23所示。渣口小套用紫铜或青铜 焊成或铸成；渣口直径为50—60mm。渣口三套为青铜铸成 的冷却套。渣口二套和大套为生铁铸成，其内部均铸有蛇形 冷却水管。 3) 风口 风口一般也由大、中、小3个套组成。中小套常用 紫铜铸成空腔式。风口大套一般都用铸铁，其内铸有蛇形管。 大、中、小套装配形式示于图1-24。 风口小套易损坏，造 成频繁休风，对大高炉威胁更大，后面将重点介绍其改进。
用于炉底冷却。组合形式有两种。一种是介质由中心 往外径向辐射式的流动；另一种是介质由一侧通过平行管 道流向另一侧。在管子的末端都设有闸阀，以便控制流经 每根管子的冷却介质。同时从散热角度看，中间管子宜密 排，边缘可疏排。
冷却介质为水或风。
图1-21为宝钢1号高炉水冷炉底结构
图1-22为高炉炉底水冷管配置图
冷却设备 1. 炉壳外部冷却
外部冷却--喷水冷却 此法利用环形喷水管或其它形式通过炉壳冷却内衬。高炉
在炉役末期冷却器被烧坏或严重脱落时、为维持生产，采用喷 水冷却。
高炉炉底侧壁和炉缸为碳砖喷水冷却结构；国外也有大高 炉炉身、炉腹和炉缸采用碳质内衬配合喷水冷却；还有使用焊 有沟槽外套结构冷却炉壳的。
高炉冷却设备和冷却方式
冷却方式和介质
目前，高炉冷却介质常用水、空气、气水混合物。即水 冷、风冷和气化冷却三种。 1) 水冷：水的热容量大，导热能力好，且价廉，易得。故首先 被广泛用于高炉冷却，尤其工业水冷却。但工业水容易结垢， 降低冷却强度，导致冷却设备烧坏；同时水量和能耗均大。 2) 风冷：由于空气热容量较小，所以风冷一般用于冷却强度要 求不大的部位如炉底。 3) 气化冷却：气化冷却能克服上述水质上的缺点，但不能对热 流过大的区域如风口进行有效的冷却且不易检漏。所以尽管 用水量仅为常规水冷的1％左右、没有水垢且可不靠外界能 源工作，现在气冷应用仍不广泛。
为提高喷水冷却效果，必须经常对炉壳进行清洗。
2. 壳内冷却
被安装在炉壳与内衬间或内衬中，以增强砖衬的冷却效果。
1) 插入式冷却器 ①支梁式水箱
为铸有无缝钢管的楔形冷却器(图1-13)。因此它有支 承上部砖衬的作用，并可维持较厚的砖衬；与冷却壁相比 重量较轻，便于拆换。它多安装在中型高炉炉身中部用以 托砖，常为2～3层，呈棋盘式布置。上下两层间距600～ 800mm，同一层相距1300～1700mm。 优点：冷却深度较深； 缺点：点冷却；炉役后期，内衬工作面易呈凹凸不平，不 利炉料下降；开孔多对炉壳强度和密封也带来不利影响。
图1-23 渣口装置示意图
1.渣口小套 2.渣口三套 3.渣口二套 4.渣口大套 5-冷却水管 6.炉皮 7 、8 .大套法兰 9 、10 .固定楔 1口大套密封罩；3－炉壳；4－抽气孔；5－风口大套； 6－灌泥浆孔；7－风口小套冷水管；8－风口小套；9－风口小套压紧装置； 10－灌泥浆孔；11－风口法兰；12－风口中套压紧装置；13－风口中套
1.上屋横梁；2.压浆孔；3.碳质不定形耐火材料 4.粘土质不定形耐火材料 ； 5－下层横梁；6－混凝土
图1-21 宝钢1号高炉水冷炉底结构
图1-22 高炉炉底水冷管配置图
4. 铁口、渣口、风口区域等冷却
1) 铁口 过去不冷却，现在铁口上方及两侧埋设水冷板水冷。 2) 渣口 一般为4个套组成，即渣口大套、二套、三套和渣口
2. 冷却水流速与沉淀
②扁水箱
多为铸铁，内部铸有无缝钢管(图1-14)。 一般用于炉身和 炉腰。亦呈棋盘式布置，有密排式和一般式，后者层距500～ 900mm，同一层相距不超过150～500mm。
③冷却板
其内采用隔板将 冷却水形成一定的流路，有双进四路、 双进六路结构型式，图1-15示出双进六路结构型式冷却板。 此种冷却板结构的特点： a.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号冷却板层距为312mm； b.冷却板前端冷却强度大，不易产生局部沸腾现象； c.当冷却板前端损坏后可继续维持生产； d.双通道的冷却水量可根据高炉生产状况分别进行调整。
图1-13 支梁式水箱
图1-14 扁水箱 （铸钢）
图1-15 双进6路冷却板
2) 冷却壁 它是内部铸有无缝钢管的铸铁板。
①光面冷却壁 用于炉底和炉缸，其厚度为80～120mm。 (图1-16)
②镶砖冷却壁 用于炉腹及以上，其厚度包括镶砖在内， 一般为250～350mm(冷却壁厚度120～160mm)，肋高为75～ 115mm，现趋于减薄。 a ）有凸台的异型或“Γ”型冷却壁（图1-17 b,c），用于炉 腹以上，普通型冷却壁(图1-17 a )用于炉腹 ；
④冷却壁发展（图1－18 新日铁四代冷却壁 ） •材质：一般铸铁→ 高韧性球墨铸铁→铸钢→铜质。 •冷却水管：水管直径增大，采用高水速；将进出水头由单进 单出改为多进多出；将冷却壁四角部分管子弯成直角；将单 层水管改为双层水管；增加拐角水管。 •铸造前冷却水管喷涂保护层。 •用软水
图1-16 光面冷却壁