炼铁高炉冷却

（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。
4.铜冷却壁

导热性能好
5.冷却柱

主要用于炉体冷却壁损坏后严重侵 蚀，炉壳钢板易发红、开裂的部位。其 材质有钢管焊接的与铜锻压成形的两种， 结构有空腔与环流的。在炉壳坏水箱的 部位钻孔，将冷却柱插入并固定在炉壳 钢板上连接通水冷却，热面附以喷涂料 造衬。其间距在400～500mm左右冷却 效果最好。
公司管网水
3工业水开路循环冷却

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。
（应急柴油泵）
（提升泵×3）
(常压泵×4)
D D
D D
(高压泵 ×3)
药剂：RP-98B、QY-202、络 合氯
常压过滤器
高压过滤器
二. 高炉长寿的意义及措施

一代高炉寿命的长短，直接反映高 炉技术装备水平和经济效益。假如一代 高炉寿命由五年延长到十年，则等于用 同等设备的费用生产双倍的产值，其经 济效益是显而易见的。国外有的高炉寿 命达10年以上，且无中修，每立方米高 炉一代炉役中产铁近万吨。
高炉长寿措施
1.提高炉衬材质，严格管理筑炉质量。 2.改进冷却设备和冷却制度。 3.实现控制热流、控制操作炉型的优化 操作制度。 4.推行护炉、补炉技术。采用热喷涂、 灌浆、炉墙造衬等方法或炉料中加入补 炉原料进行补炉、护炉。
炼铁高炉冷却
主要培训内容
1、了解高炉冷却原理，了解并熟悉上下 道工序之间的工艺流程及生产工艺要求 等知识； 2、熟悉岗位工作要求，提高操作技能。

培训对象

环水泵站岗位人员 高炉看水岗位人员Fra bibliotek
相关技术人员
第一节 高炉冷却基础知识
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。
东部 磨机冷却 喷煤 西部空压站
软水 蒸发式冷 泵站 却器喷淋
（备用）
四、冷却方式的优缺点
1.采用软水密闭循环冷却系统最佳。 （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。

三、高炉本体



1. 高炉本体包括炉基、炉壳、炉衬、冷却 设备和高炉框架支柱。 2. 炉壳（高炉炉皮）的作用是承受负荷、 强固炉体、密封炉墙。 3. 高炉内型分为六部分：有炉底、炉缸、 炉腹、炉腰、炉身、炉喉。 4. 高炉炉基的结构形式有两种： ①封闭式炉缸。 ②敞开式炉缸。


5. 高炉炉底冷却有两种方式： ①风冷炉底：其中心温度控制在≯280℃。 ②水冷炉底：水冷炉底的优点是能提高冷 却效率和降低管理费用。 6．高炉各部水压的确定原则为：一般高于热 风压力0.1MPa，炉身也要比该处静压力高 0.05MPa。
（三）水质的控制

1．软水主要水质控制指标：
序号
1 2 3
项 目
pH 总硬度（以CaCO3计） 氯离子
软水控制指标
8.5-11.0 ≤20.0 mg/l ≤50 mg/l
4
5 6
总铁
浊度 电导率
≤1.0 mg/l
≤20 NTU ≤1000 µs/cm
2．净环水水质控制指标
序号 1 2 3 4 5 6 净环水控制指 项 目 标 pH 6.8-9.0 总硬度（以CaCO3计） ≤450 mg/l 氯离子 ≤300 mg/l 总铁 ≤1.0 mg/l 浊度 ≤20 NTU 电导率 /
3.水垢对传热的影响
（1）基准条件：v=1.5m/s，水管与冷却 壁间的间隙0.15mm,水垢厚度为0，冷却 壁高度为1400mm。 水垢厚度为1mm时，其冷却壁热面最 高温度增加152℃； 水垢厚度为3mm时，其冷却壁热面最 高温度增加237℃； 水垢厚度为5mm时，其冷却壁热面最 高温度增加446℃。
半球阀
放空 放空
（软水泵站）
旁路 挂片仪
MN309、MN309B
空冷器 共13台 电动 蝶阀
加 药 装 置
循环水应急柴油泵
旁通管
热风炉软水泵
补水泵 补 水 箱
补水应急柴 油泵
高炉软水泵
动力 厂 软水
电动 半球阀 膨 胀 罐 氮气
净环常压水
脱气罐
热风炉 阀门冷却
高炉炉底水冷、 炉体冷却壁
（高炉）
（热风炉）

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。

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。

一、高炉冷却的目的
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。
(热水池)
喷淋泵过滤器
加药装置 (冷水池)
进入冷水池
TRT泵过滤器
（喷淋泵×3）
D
D
（TRT旁滤泵×2）
TRT、 喷 煤 回 喷 水 淋 回 水
(冷却塔×4)
旁滤系统
高 炉 回 水
水 池 补 水
D
风口中套
铁口冷却壁
(联通阀) TRT 发电机 润滑油站
高炉 十字测温 炉身炉顶 炉壳打水
热风炉
风口小套 高炉 炉内打水 气密箱

（2）水流速对壁面温度的影响 水速1.0m/s时，其冷却壁热面最高 温度增加＋6℃； 水速2.0m/s时，其冷却壁热面最高 温度增加-8℃； 水速2.5m/s时，其冷却壁热面最高 温度增加-13℃。

（3）如有3mm水垢，压力为1MPa时，管壁温度会 由280℃升至580 ℃。 （4）水垢导热系数 碳酸盐水垢 坚硬 0.5～5.0 kcal/mh.℃ 松软 0.2～1.0 kcal/mh.℃ 水垢导热系数取0.58W/(m.K)
四、冷却壁



（一）材质特性： 1.普通灰铸铁CH15－32，其熔点为1250～1225℃， 正常工作条件下，允许最高温度为400℃。灰铸铁是 脆性金属材料，缺乏弹性、塑性与韧性。 2.球墨铸铁QT 400-18，其熔化温度为1250～ 1225℃。球墨铸铁比灰铸铁抗拉强度大，延伸率和韧 性好，但布氏硬度略低。 3.铜冷却壁的材质一般采用无氧铜板轧制后钻孔和 铸铜两种。
（二）冷却壁的形式及特点

已采用过的冷却壁有： – 光面冷却壁 – 镶砖冷却壁 – 镶砖凸台冷却壁 – 铜冷却壁 – 板式水箱 – 冷却柱
1.光面冷却壁

导热性好，冷却均匀。配以导 热性好的碳素炉衬，用于炉缸部位。 由于导热性好，冷却效率高，能敏 锐地反映铁水溶渣对炉缸墙衬的冲 刷、渗入和化学侵蚀等破坏作用的 程度，使炉缸达到安全。

六.冷却制度

（一）合理的冷却制度： 1. 高炉各部位的用水量与其热负荷 相适应； 2. 每个冷却器内的水速、水量和水 质相适应； 3. 维持足够的水压和合理的进出水 温差。
第二节

高炉冷却结构与特点
一.现代高炉结构的冷却作用 1.防止高温区工作的部件断裂或材质过 早地被磨损（炉身冷却壁、风口装置、炉 壳）。 2.可促使在冷却器前端壁上形成渣皮， 从而防止冷却器被磨损，确保炉型的稳定和 炉况顺行。 3.促使热流在炉衬内得到分布，消除热 应力并使炉衬远离炉内高温区。
在水中加入缓蚀剂、螯合剂、阻垢分散 剂及杀菌剂等水稳药剂达到防腐、阻垢、 杀菌的效能，可以大大减缓腐蚀、污垢 和微生物造成的危害。可以达到： 碳钢腐蚀率＜5～10mg/(dm)2.d 微生物在水中产生的粘泥＜6ml/m3水， •水中的细菌数＜50万个/ml水； 阻垢率为80～90％，80℃的水温下不 发生显著结垢。
五.冷却水质
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。

五.冷却水质
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。
序号 7 8 9 10 11 12
项 目 总磷 浓缩倍数 碳钢腐蚀速率 不锈钢、铜腐蚀速率 异养菌总数 微生物和藻类
净环水控制指 标 4～10 mg/l ≥2.5 ≤0.075 mm/a ≤0.005 mm/a ＜5×105个/ml 肉眼不可见
3.炉缸工业循环水冷却系统的水质稳定

工业循环水系统的水质管理十分重 要，要根据水质和水处理药剂的性能制 定一个合理的水质控制指标，严格管理。 这些处理包括：PH值的调整，适当的排 污以控制好循环水的浓缩倍数，限制水 中杂质的含量和悬浮物等。


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

3. 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
4.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。

（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
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。
1 自 然 循 环 汽 化 冷 却
2软水密闭循环冷却

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。
六、冷却水管结垢的原因及危害
1. 冷却水管结垢的原因，主要 是由于碳酸盐的沉积。在冷却设备 的通道壁上容易结垢，尤其在冷却 水硬度高、强化冶炼的高炉上尤为 突出。


2.其危害是导致传热效率 降低，造成冷却设备过热直至 烧环。因此对于冷却器的水管 结了水垢，如果要保持水量不 变，则要求水压成倍的增长才 行。
3.工业水冷却

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

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。
2.镶砖冷却壁

冷却均匀，炉墙光滑，下料阻 力小，耐冲刷，炉壳完整，故强度 与密封性较好。一般用于炉腹以上。 其中，炉身用镶砖凸台冷却壁，便 于挂住渣皮和支撑炉衬，削弱煤气 运动对冷却壁的冲刷。
3.板式水箱

冷却强度大而深入，可支撑耐 火砖衬，可更换。且外层水管损坏 时，里层水管仍可工作，重量较 轻。