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1、,高爐的冷卻方式和冷卻設備 制作人：李劭軒,高爐的冷卻,冷卻目的,1）保護爐殼。在正常生產時，高爐爐殼只能在低于80的溫度下長期工作，爐內傳出的高溫熱量由冷卻設備帶走85以上，只由約15的熱量通過爐殼散失。 2）對耐火材料的冷卻和支承。高爐內耐火材料的表面工作溫度高達1500左右，如果沒有冷卻設備，耐火材料在很短的時間內就會被侵蝕或磨損。 當耐火內襯被侵蝕后，保護高爐爐殼免受損壞。 3）維持合理的操作爐型。使耐火材料的侵蝕內型線接近操作爐型，對高爐內煤氣流的合理分布、爐料的順行起到良好的作用。 4）當耐火材料大部分或全部被侵蝕后，爐腰和爐腹能靠冷卻設備上的渣皮繼續(xù)維持高爐生產。,冷卻方式和介質
2、,目前，高爐冷卻介質常用水、空氣、氣水混合物。即水冷、風冷和氣化冷卻三種。 水冷：水的熱容量大，導熱能力好，且價廉，易得。故首先被廣泛用于高爐冷卻，尤其工業(yè)水冷卻。但工業(yè)水容易結垢，降低冷卻強度，導致冷卻設備燒壞；同時水量和能耗均大。 風冷：由于空氣熱容量較小，所以風冷一般用于冷卻強度要求不大的部位如爐底。 氣化冷卻：氣化冷卻能克服上述水質上的缺點，但不能對熱流過大的區(qū)域如風口進行有效的冷卻且不易檢漏。所以盡管用水量僅為常規(guī)水冷的1左右、沒有水垢且可不靠外界能源工作，現(xiàn)在氣冷應用仍不廣泛。,,爐殼外部冷卻,外部冷卻--噴水冷卻 此法利用環(huán)形噴水管或其它形式通過爐殼冷卻內襯。高爐在爐役末期
3、冷卻器被燒壞或嚴重脫落時、為維持生產，采用噴水冷卻。 高爐爐底側壁和爐缸為碳磚噴水冷卻結構；國外也有大高爐爐身、爐腹和爐缸采用碳質內襯配合噴水冷卻；還有使用焊有溝槽外套結構冷卻爐殼的。 為提高噴水冷卻效果，必須經常對爐殼進行清洗。,冷卻設備,殼內冷卻,插入式冷卻器 支梁式水箱,被安裝在爐殼與內襯間或內襯中，以增強磚襯的冷卻效果。,為鑄有無縫鋼管的楔形冷卻器(圖1-13)。因此它有支承上部磚襯的作用，并可維持較厚的磚襯；與冷卻壁相比重量較輕，便于拆換。它多安裝在中型高爐爐身中部用以托磚，常為23層，呈棋盤式布置。上下兩層間距600800mm，同一層
4、相距13001700mm。 優(yōu)點：冷卻深度較深； 缺點：點冷卻；爐役后期，內襯工作面易呈凹凸不平，不利爐料下降；開孔多對爐殼強度和密封也帶來不利影響。,扁水箱,多為鑄鐵，內部鑄有無縫鋼管(圖1-14)。 一般用于爐身和爐腰。亦呈棋盤式布置，有密排式和一般式，后者層距500900mm，同一層相距不超過150500mm。 冷卻板 其內采用隔板將 冷卻水形成一定的流路，有雙進四路、雙進六路結構型式，圖1-15示出雙進六路結構型式冷卻板。 此種冷卻板結構的特點： a.適用于高爐高
5、熱負荷區(qū)的冷卻，采用密集式的布置形式，如寶鋼1號和2號冷卻板層距為312mm； b.冷卻板前端冷卻強度大，不易產生局部沸騰現(xiàn)象； c.當冷卻板前端損壞后可繼續(xù)維持生產； d.雙通道的冷卻水量可根據高爐生產狀況分別進行調整。,圖1-13 支梁式水箱,圖1-14 扁水箱 （鑄鋼）,圖1-15 雙進6路冷卻板,,冷卻壁,光面冷卻壁 用于爐底和爐缸，其厚度為80120mm。(圖1-16) 鑲磚冷卻壁 用于爐腹及以上，其厚度包括鑲磚在內，一般為250350mm(冷卻壁厚度120160mm)，肋高為75115mm，現(xiàn)趨于減薄。
6、 a ）有凸臺的異型或“”型冷卻壁（圖1-17 b,c），用于爐腹以上，普通型冷卻壁(圖1-17 a )用于爐腹 ； b）冷卻壁寬度為7001500mm，高度視爐殼折點和爐襯情況而定，一般不應大于3000mm； c）冷卻壁內部所鑄的無縫管一般為 34* 5 44.5* 6，管子的曲率半徑最小為管徑的兩倍。管距一般在200 250mm范圍。,它是內部鑄有無縫鋼管的鑄鐵板。,冷卻壁特點：,,與插入式冷卻器相比，不損壞爐殼強度，有良好的密封性；冷卻均勻，爐襯內壁光滑；同時異型或“”型冷卻壁有支托上部磚襯作用(圖1-17b,c)。適宜用于頂
7、壓達0.20.25MPa的高爐。 它損壞時不能更換，故需輔以噴水冷卻；此外也不宜厚爐墻。,冷卻壁發(fā)展（圖118 新日鐵四代冷卻壁 ） 材質：一般鑄鐵 高韌性球墨鑄鐵鑄鋼銅質。 冷卻水管：水管直徑增大，采用高水速；將進出水頭由單進單出改為多進多出；將冷卻壁四角部分管子彎成直角；將單層水管改為雙層水管；增加拐角水管。 鑄造前冷卻水管噴涂保護層。 用軟水,圖1-16 光面冷卻壁,,圖1-17 冷卻壁,圖118 新日鐵第四代冷卻壁,,板壁結合冷卻結構,,為了緩解爐
8、身下部耐火材料的損壞和爐殼的保護，在國內外一些高爐的爐身部位采用了冷卻板和冷卻壁交錯布置的板壁結合冷卻結構。千葉6號高爐(4500m3) ，梅山（1250m3 ) 。,圖120 板壁結合冷卻結構,冷卻管,用于爐底冷卻。組合形式有兩種。一種是介質由中心往外徑向輻射式的流動；另一種是介質由一側通過平行管道流向另一側。在管子的末端都設有閘閥，以便控制流經每根管子的冷卻介質。同時從散熱角度看，中間管子宜密排，邊緣可疏排。 冷卻介質為水或風。 圖1-21為寶鋼1號高爐水冷爐底結構 圖1-22為高爐爐底水冷管配置圖,圖1-21 寶鋼1號高爐水冷爐底結構,1.上屋橫梁；2.壓漿孔；3.碳質
9、不定形耐火材料 4.粘土質不定形耐火材料 ； 5下層橫梁；6混凝土,圖1-22 高爐爐底水冷管配置圖,鐵口、渣口、風口區(qū)域等冷卻,鐵口 過去不冷卻，現(xiàn)在鐵口上方及兩側埋設水冷板水冷。 渣口 一般為4個套組成，即渣口大套、二套、三套和渣口小套 ，其裝置形式如圖1-23所示。渣口小套用紫銅或青銅焊成或鑄成；渣口直徑為5060mm。渣口三套為青銅鑄成的冷卻套。渣口二套和大套為生鐵鑄成，其內部均鑄有蛇形冷卻水管。 風口 風口一般也由大、中、小3個套組成。中小套常用紫銅鑄成空腔式。風口大套一般都用鑄鐵，其內鑄有蛇形管。大、中、小套裝配形式示于圖1-24。 風口小套易損壞，造成頻繁休風，對大高爐
10、威脅更大，后面將重點介紹其改進。,圖1-23 渣口裝置示意圖,1.渣口小套 2.渣口三套 3.渣口二套 4.渣口大套 5-冷卻水管6.爐皮 7 、8 .大套法蘭 9 、10 .固定楔 11擋桿,圖1-24 風口裝置示意圖,,,1風口中套冷水管；2風口大套密封罩；3爐殼；4抽氣孔；5風口大套； 6灌泥漿孔；7風口小套冷水管；8風口小套；9風口小套壓緊裝置； 10灌泥漿孔；11風口法蘭；12風口中套壓緊裝置；13風口中套,冷卻水流速與沉淀,保證冷卻水流速的意義 避免由于局部過熱、 沸騰，產生氣泡，影響傳熱； 避免由于溫度過高，產生鈣、鎂等沉淀，產生水垢。 垢=4.28.4
11、 kj/(mh) ，相當于在冷卻器表面砌一薄層粘土磚。 防止懸浮物沉積。 影響水與管壁熱交換的因素 管壁表面的幾何因素 水的物性參數(shù) 熱的推動力t 水流速度,綜上所述，冷卻器合理水量可用熱平衡方法求得，再 按管子直徑、水頭數(shù)換算成水速，結合使用部位的熱流強度，看該冷卻器是否不在局部沸騰區(qū)； 結合水質，保證水中機械懸浮物不沉淀。,水壓要求,冷卻水壓力的大小，決定于冷卻器的阻損和爐內壓力。 高爐風口平臺濾水器出口最低水壓保持比風壓高50，一般要求風渣口內的水壓應高于熱風壓力100kpa，冷卻設備內的水壓要比該處靜壓高50kpa。以免煤氣倒灌，燒壞設備等。,風口小套冷卻及氣化冷卻 風口小套冷卻
12、,風口冷卻的重要性 熱交換強烈 破損后大量漏水，造成爐涼甚至爐缸凍結。 破損原因： 焦炭、鐵渣的機械沖刷、磨損 強烈的熱流熔化 2) 風口構造與改進 空腔式 V<0.7m/s 雙室式 螺旋式 貫流式,氣化冷卻,原理：利用接近飽和溫度的水在氣化時大量吸熱的原理，供冷卻元件冷卻。 液態(tài)水的比熱： 1*4.187kj /kg 氣化熱：539*4.187kj/kg,圖1-31 氣化冷卻自然循環(huán)原理示意
13、圖,U型管 p上=p包-h r混 kg/m2 p下=p包-h r水 kg/m2 p= p上- p下=h (r水- r混 ) p即循環(huán)系統(tǒng)推動力，實 現(xiàn)自然循環(huán)。,,合理的冷卻制度的討論,合理冷卻制度應該是： 高爐各部位的用水量與其熱負荷相適應； 冷卻器內水速、 水量和水質與冷卻器結構相適應； 水質合乎要求，進出水溫差適當。 爐身下部、爐腰 、爐腹長壽措施次序 當前高爐長壽主要是指爐身下部、爐腰 、爐腹的長壽， 采用技術措施的次序應該是： 改善冷卻水的質量； 改進冷卻器的結構； 采用合乎要求的新型耐火材料。,氣化冷卻的特點 可以節(jié)約大量用水 使用軟化水，可防水垢 可隨每個回路熱負荷的變化，自己調劑給水速率，與元件熱負荷相適應。停電時，延長一小時用水。 可以回收蒸汽，做為二次能量利用。 但氣化冷卻尚待完善，現(xiàn)在使用的不多。,
高爐冷卻設備和冷卻方式
