高炉冷却设备的选择

4.高炉冷却设备

4.1高炉冷却目的及方法

（1）维持炉衬在一定的温度下工作，使其不失去强度，保持炉型；

（2）形成渣皮，保护炉衬代替炉衬工作；

（3）保护炉壳及各种钢结构，使其不因受热而变形或破坏。

高炉炉衬的冷却，是由插入砌体或置于砌体外缘表面的金属冷却器件的内部通过冷却介质完成。常用的冷却介质是水、空气、汽水混合物，即水冷、风冷和气化冷却。

4.2 冷却设备

由于高炉各部位热负荷不同，加上结构上的要求，高炉冷却设备有：外部喷水冷却，风口和渣口的冷却，冷却壁，冷却水箱以及风冷或水冷炉底等。

（1）喷水冷却装置：在炉身和炉腹部位设有环形冷却水管，水管直径50-150mm，约距炉壳100mm水管上朝炉壳的方向钻有直径5-8mm的小孔若干，小孔间距100mm，冷却水经过小孔喷射到炉壳上进行冷却。喷水冷却装置实用于碳质炉衬和小型高炉，对于大型高炉，粘土质炉衬，只有在炉龄晚期冷却设备烧坏的情况下使用，是一种辅助性的冷却手段。

（2）风口和渣口：风口由三个套组成，其中小套为腹腔式贯流风口，一般高炉

的风口中小套由紫铜或青铜制成，空腔式结构。风口大套由铸铁铸成，内部铸有蛇形钢管。

渣口装置一般由四个套组成，即大套、二套、三套和渣口小套，可在高炉铁口的上方和两侧插入冷却板。

（3）冷却壁：冷却壁设置于炉壳炉衬之间，有光面冷却壁和镶砖冷却壁，其基本结构是铸铁板内铸有无缝钢管。光面冷却壁厚80-120mm，镶砖冷却壁包括镶砖在内厚250-350mm，砖厚一般113-230mm。管距100-200mm，光面冷却壁用于炉底炉缸，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。镶砖冷却壁由于炉腹、炉腰和炉身下部，镶砖的目的在于易结渣皮，代替炉衬工作。冷却壁宽度一般为700-1500mm，圆周个数最好取偶数，冷却壁高度视炉壳折点而定，一般小于3000mm，应方便吊运和易送入炉壳内。冷却壁用方头螺栓固定在炉壳上，每块四个螺栓。同段冷却壁间竖直缝20mm，上下段间水平缝300mm，两段竖直缝相互错开。冷却壁的优点是不损坏炉壳强度，密封性好，

冷却均匀，炉衬表面光滑平整。炉身部位可以带额头的倒“L”字形镶砖冷却壁，亦可以采用“鼻形”镶砖冷却壁，这两种冷却壁的优点是砖衬有支撑作用，可以延长炉衬寿命。冷却壁的额头和鼻子处均采用单独冷却。

（4）冷却水箱：冷却水箱是埋置于炉衬内的冷却设备，用于厚衬炉壁，有扁水箱和支柱式水箱两种。

扁水箱（或称冷却板）厚度70-110mm，由铸铁铸成，内部铸有无缝钢管，常用在炉腰和炉身，成棋盘式布置，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。水箱前端与炉衬设计工作表面的距离，炉身中

上部为230mm，炉腰和炉身下部为345mm，扁水箱冷却水进出管与炉壳焊接，密封性好。

支梁式水箱为内部铸有无缝钢管的契形铸铁水箱，一般用在炉身中部，成棋盘式分布，插入炉衬内，上下层间距600-800mm，通层横向间距1300-1700mm，水箱前端局炉衬设计工作表面230-450mm，支梁式水箱用螺栓固定在炉壳上。（5）风冷、水冷炉底：大型高炉炉缸直径较大，径向周围冷却壁的冷却，已不足以将炉底中心部分的热量散发出去，如不进行冷却，炉底向下侵蚀严重。因此，大型高炉炉底中心部位要冷却，冷却方式是风冷和水冷。

风冷炉底结构形式很多，其中最常见的一种是，风冷管中心线以下埋置在炉基耐火混泥土基墩上表面中，中心线以上为碳素捣固层，风管φ140×10mm ,炉底中心部分管间距200-300mm，边缘较疏，为350-500mm，风冷管两端伸出炉壳外50-100mm，炉壳开孔后加垫板加固，开孔处避开炉壳折点150mm 以上。

水冷炉底比风冷炉底的冷却强度大，耗电也较低，炉底厚度可以进一步减薄。目前,大型高压高炉，多采用炉底封板，水冷管设置在封板以上，则炉壳开孔降低强度和密封性，但冷却效果好，水冷管设置在封板以下，对炉壳没有损伤，但冷却效果差。

4.3高炉各部位冷却设备选择

1．炉底、炉缸

均采用光面冷却壁冷却。冷却壁设置于炉壳炉衬之间。其优点是：不损坏炉壳强度，密封性好，冷却均匀，炉衬表面光滑平整。风口区光面冷却壁的块数为风口数目的两倍，即60块；光面冷却壁厚80～120mm，本设计取120mm；宽700～1500mm，本设计取950mm ；高度视炉壳折点而定，一般小于3000mm。光面冷却壁与炉壳间留20mm缝隙，用稀泥浆填满，光面冷却壁与砖衬间留100～150mm缝隙，本设计取120mm，填以炭素料。

2．炉腹、炉腰、炉身下段

采用镶砖冷却壁（铜冷却壁），其厚度为300mm ，且炉腰部位用带凸台的镶砖冷却壁。其凸台部位可支承炉砖，延长炉衬寿命，安装时紧靠砌砖。与炉壳间距130mm，中间填以水渣—石棉材料，同段冷却壁之间垂直缝为20mm，水平缝30mm，上下两段竖直缝应相互错开，中间填以铁屑填料。

铜冷却壁的特点有：

1）铜冷却壁具有热导率高，热损失低的特点。目前，国内外铜冷却壁大多以轧制纯铜为材质，经钻孔加工而成的。这样制作出来的铜冷却壁的冷却通道与壁体是一个有机的整体，消除了铸铁冷却壁因水管与壁体之间存在气隙而形成隔热屏障的弊端，再加上铜本身具有的高导热性，这样就使得铜冷却壁在实际使用过程中能保持非常低的工作温度。

3）利于渣皮的形成与重建。较低的冷却壁热面温度是冷却壁表面渣皮形成和脱落后快速重建的必要条件。由于铜冷却壁具有良好的导热性，因而能形成一个相对较冷的表面，从而为渣皮的形成和重建创造条件。由于渣皮的导热性极低，

渣皮形成后，就形成了由炉内向铜冷却壁传热的一道隔热屏障，从而减少了炉内热损失。研究表明，在渣皮脱落后，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至少需要4h。

3. 水冷炉底

水冷炉底的冷却强度大,耗电低,为软水冷却,冷却水管为φ90×9,共36根.在炉底耐火砖砌体底面与基礅面之间安装通水的无缝钢管,无缝钢管埋在炭捣层中,水冷管道中心线以下采用200mm耐火水泥,以上采用200mm炭捣料.炉底水冷管中心间距200mm,边缘间距250mm 。