高炉冷却
高炉冷却设备和冷却方式

3.
冷却管
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。
2.
冷却水流速与沉淀
1) 保证冷却水流速的意义 ①避免由于局部过热、 沸腾,产生气泡,影响传热; ②避免由于温度过高,产生钙、镁等沉淀,产生水垢。 λ垢=4.2~8.4 kj/(m•h•℃) ,相当于在冷却器表面砌一薄层粘土 砖。 ③防止悬浮物沉积。 2) 影响水与管壁热交换的因素 ①管壁表面的几何因素 ②水的物性参数 ③热的推动力△t ④水流速度
b)冷却壁宽度为700~1500mm,高度视炉壳折点和炉衬情 况而定,一般不应大于3000mm; 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。 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
高炉冷却设备管理

三、高炉冷却设备: • 外喷水冷却:利用环形水管通 过炉壳冷却内衬。高炉在炉役 末期冷却壁烧坏或严重脱落时, 为维持生产,采用外喷水冷却。 为提高冷却效果,必须经常对 炉壳进行清洗。
三、高炉冷却设备:
• 冷却壁:它是内部铸有无缝钢管的铸铁板。炼 铁高炉高温区在四段,四段冷却壁易损坏;锰 铁高炉高温区在三段风口区,三段冷却壁较易 损坏。 • 光面冷却壁:用于炉底和炉缸,厚度为80mm; • 镶砖冷却壁(炉喉钢砖)或“Γ”形冷却壁:用 于炉腹及以上,其厚度包括镶砖在内,一般为 210mm。
五、冷却壁损坏的原因
• (3)冷却壁质量 冷却壁本身结构 形式不合理、材质不好,如冷却 壁的进、出水管壁体内管与管体 有裂纹,冷却壁经不住烘炉和开 炉初期热冲击,首先发生断裂, 冷却壁本身质量不合格也会影响 其寿命。
六、冷却壁损坏判断
• 1、压力表观察法 :根据冷却壁漏水点迹象、 征兆,首先确定漏水区域及漏水冷却壁的水管 号,然后关闭该冷却壁水管的进出水阀门,观 察该冷却壁出水管上的压力表指针瞬时的变化。 当压力表指针不动或升高时,说明此冷却壁不 漏水、没有损坏。当压力表指针下降较快、最 后回零时,说明此冷却壁为外漏。当压力表指 针“探头时”(探头:指压力表指针略降为探 头现象)或指针下降并在一定位置保持不动时 (指针不归零),说明此冷却壁内漏。
高炉冷却壁的破损机理及减少破损的措施

高炉冷却壁的破损机理及减少破损的措施摘要:高炉设计炉容为1580m3,于2011年2月开炉。
自2017年以来,发现炉基上涨速度加快,由2017年10月的31mm升高至2019年3月的86mm,高炉六至八段冷却壁破损严重,致使高炉被迫大修。
通过对高炉冷却壁的破损调查研究,得到如下结论:(1)球墨铸铁冷却壁破损的形式有开裂、烧损、熔化,并发现有水管的裸露和破损,其中8层冷却壁的受损数量最多。
冷却壁上出现最多的是纵向裂纹,对冷却壁的机械强度和力学性能有不利影响。
(2)对球墨铸铁冷却壁表面样进行元素及化合物分析,11-13层和15-17层的锌含量和碱金属含量较高。
锌和碱金属对冷却壁有化学侵蚀的危害,其生成的低熔点化合物对高炉顺行不利。
应当严格控制燃料和铁矿石的锌含量和碱金属含量,从源头上减少对冷却壁的化学侵蚀。
(3)由铸铁冷却壁试样的拉伸实验结果可知,冷却壁试样的抗拉强度(与没有经历生产的球墨铸铁相比)明显变小,且距离热面越近的试样,抗拉强度越小。
炉内的高温削弱了冷却壁的力学性能。
关键词:高炉;铸铁冷却壁;破损调查;破损机理分析1我国铜冷却壁的应用我国钢铁厂在2000年之前多采用铸铁冷却壁。
2002年,攀钢首次在高炉中安装了两段铜冷却壁[18]。
由于并无铜冷却壁的生产经验,攀钢只能自己摸索出合理的操作炉型和操作方法以维持炉况稳定。
经过十几年的研究、发展、改进,目前我国自主制造的部分铜冷却壁在各种技术数据上已达到甚至超过了国外产品的水准,但有些铜冷却壁仍然不能独立自主生产,依赖国外进口。
铜冷却壁在实际生产中的广泛应用为我国高炉冷却壁寿命的大幅延长做出了巨大贡献。
1.1铜冷却壁的优点及优势(1)导热性能好。
铸铁的导热系数仅有40×1.163W/(m∙℃)。
而铜的导热系数高达400W/(m∙℃)。
由此可见,铜的导热性能为铸铁的10倍左右。
所以,铜冷却壁热面与水管表面的温差很低,在实际生产中可控制在20℃以内。
高炉冷却壁配管优化设计

高炉冷却壁配管优化设计王璐① 崔新亮 王洪 季乐乐(1:北京中冶设备研究设计总院有限公司 北京100029;2:北京市钢铁冶金节能减排工程技术研究中心 北京100029)摘 要 针对高炉寿命及冷却壁优化设计问题,通过研究冷却壁的导热能力,如冷却壁冷却比表面积,提出了增加冷却壁配管数量,高炉冷却壁配管形式由传统的四进四出优化为五进五出。
五进五出式冷却壁提高了冷却比表面积,新型冷却壁比表面积为1 33,比传统冷却壁比表面积提高了37%。
特点是新型冷却壁使冷却水量加大了25%,降低了冷却壁的工作温度和高炉内炭砖冷面工作温度2℃~3℃,延长了冷却壁、炭砖、高炉的使用寿命,节约了生产成本,具有很高的实用价值。
关键词 高炉 冷却壁配管 比表面积中图法分类号 TF741.5 TF573 文献标识码 ADoi:10 3969/j issn 1001-1269 2023 Z1 007StudyonOptimalDesignofBlastFurnaceCoolingStavePipingWangLu CuiXinliang Wanghong JiLele(1:BeijingMetallurgicalEquipmentResearchDesignInstituteCo.,Ltd.,Beijing100029;2:BeijingIron&SteelMetallurgicalEngineeringTechnologyResearchCenterinEnergySaving&EmissionReduction,Beijing100029)ABSTRACT Aimingattheproblemofblastfurnacelifeandcoolingwalloptimizationdesign,bystudyingthethermalconductivityofthecoolingwall,suchasthecoolingspecificsurfaceareaofthecoolingwall,itisproposedtoincreasethenumberofcoolingwallpiping,andoptimizethecommonlyusedfour in,four outcoolingwallpipingformtofive in,five outcoolingwallpipingform.Thefive in,five outcoolingwallincreasesthespecificsurfaceareaofcooling.Thepipingmethodisfive in,five out,andthespecificsurfaceareaofthecoolingwallofthecoolingwaterpipeis1 33,whichis37%higherthanthatofthetraditionalcoolingwall.Althoughthenewcoolingwallincreasestheamountofcoolingwater,itreducestheworkingtemperatureofthecoolingwall,reducestheworkingtemperatureofthecoldsurfaceofthecarbonbrickintheblastfurnace,prolongstheservicelifeofthecoolingwallandblastfurnace,savesproductioncosts,andhashighpracticalvalue.KEYWORDS Blastfurnace Coolingwallpiping Specificsurfacearea1 前言高炉冷却设备是保证高炉在高温条件下抵御热流侵袭和机械磨损的关键设备。
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。
高炉系统的危险有害因素辨识

高炉系统的危险有害因素辨识高炉系统的危险有害因素辨识,主要有高炉本体、冷却设备、冷却系统动力设备、炉体附属设备和检测系统等五个方面。
1.高炉本体炉体采用自立式框架结构,主框架间距为14m,高炉在煤气导出管上设有膨胀器,上升管的重量由框架传给基础,从而减轻了炉壳的负荷,杜绝煤气导出管与炉壳焊缝拉裂事故。
设置炉底封板,增强护壳气密性。
框架由炉体框架和炉顶框架组成,炉体设置3层炉身平台和1层炉底平台,各平台之间都设有双向走梯,以确保工作人员的方便和安全。
高炉本体是整个炼铁系统最主要设备,发生事故频率高,事故类型多,在实际生产中为危险重点控制对象。
其主要危险有害因素如下:(1)火灾、爆炸a、开氧气者在氧气阀门附近抽烟或周围有人动火,可能发生火灾。
b、风口、渣口及水套,密封性不好,引起煤气泄漏,在有火星、火源的情况下,可能发生火灾、爆炸事故。
c、在停电断水情况下,由于事故供水不及时,致使炉内温度过高,发生炉体开裂,引起火灾。
d、炉顶压力过高又无法控制,可能导致,炉体爆炸,并引起火灾。
e、高炉停吹氧气,可能造成火灾、爆炸事故。
f、在高炉休风、检修、停电、停水情况下,由于误操作,可能发生火灾爆炸事故。
(2)中毒a、挖炉缸作业时,如通风不良,炉缸内煤气浓度过高,可能造成煤气中毒事故。
b、换风口及二套时,由于煤气泄漏,如不加强防护,可能造成煤气中毒事故。
c、在炉体清理作业中,由于残留煤气,如通风不良,无恰当防护措施,可能发生煤气中毒事故。
d、在高炉休风、检修、停电、停水情况下,由于误操作,可能发生火灾爆炸事故。
(3)烧伤a、在休风倒流阶段,炉前工离风口过近,可能被喷火烧伤。
b、在进行换风口操作时,由于风口内渣铁没有完全淌出,可能烧伤工人。
c、风管烧穿打水时,可能对工人造成伤害。
d、在风口区域、铁口旁取暖,工人可能被烧伤。
e、烧氧时,吹氧管顶的太死,氧气回火,可能造成工人烧伤。
(4)高空坠落a、平台四周栏杆走桥损坏、送脱,操作人员可能从高空坠落。
高炉冷却位置方式及改进措施

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目录
• 高炉冷却位置方式介绍 • 高炉冷却位置方式改进措施 • 高炉冷却位置方式改进实施方案 • 高炉冷却位置方式改进效益分析 • 高炉冷却位置方式改进风险评估及应对措施 • 高炉冷却位置方式改进案例分享及经验总结
01
高炉冷却位置方式介绍
炉底冷却
冷却方式
确定改进目标
明确高炉冷却位置方式改 进的具体目标,如提高冷 却效率、减少热负荷等。
制定计划
根据目标,制定详细的实 施计划,包括时间表、人 员分工、设备需求等。
资源分配
合理分配人力、物力、财 力等资源,确保计划的顺 利实施。
准备所需设备和材料
设备清单
列出所需的各种设备,如 冷却塔、水泵、阀门等。
材料采购
为公司的生产效益带来了积极的影响。
案例二
要点一
总结词
通过改变冷却设备的安装位置,提高了高炉的冷却效 率。
要点二
详细描述
该钢铁公司在高炉冷却位置改进方面,将冷却设备的 位置进行了调整。通过将设备安装在更加合理的位置 ,使得冷却效果得到了显著提升。此外,该公司还对 冷却设备的运行参数进行了优化,进一步提高了冷却 效率。这一改进措施的实施,不仅提高了高炉的使用 寿命,还为公司的生产效益带来了积极的影响。
VS
降低维修难度
优化冷却系统可以降低维修难度和成本, 因为这减少了需要维修的部件数量和复杂 性。
提高生产效率
减少停机时间
通过改进冷却位置和方式,可以降低高炉的 故障率和维修频率,从而减少停机时间,提 高生产效率。
提高能源利用效率
改进冷却系统可以提高能源利用效率,使得 更多的能量用于生产,从而提高生产效率。
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
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高炉冷却壁
常用冷却壁的冷却结构
• 1.单排管冷却壁,联管有单进单出、双联、双进双出。 2.双排管冷却壁,联管有单进单出、前排双联、后排双联 和前排单联后排双联、凸台单联。 3.在软水密闭循环冷却系统中,常从下至上串联便于排气。 也有横向连接的,但不便于排气。 4.在工业水开路循环系统中,常以供水的供水环管、多足 水包和排水斗、排水环管与冷却壁形成冷却循环。 5.在软水密闭循环冷却系统中,常以供水环管、上下冷却 壁之间支管连接、回水环管形成冷却循环系统。也有以类 似多足水包的上、下联箱和上下冷却壁之间支管连接形成 的循环冷却系统。前者布置较为容易,后者更便于根据炉 体各方位热流强度的具体分布,进行水量控制达到合理的 冷却制度。
软水密闭循环冷却系统
• 1 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。
工业水冷却
优点: 传热系数大,热容量大,便于输送, 成本便宜。 缺点: 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。
汽化冷却
两种循环方式:自然循环和强制循环。 优点:冷却介质为软水,可防止结垢。 自然循环需要动力,在停电情况下仍能继续运行。 缺点: 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。 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。
谢谢
喷水冷却
• 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。
改进措施
• 1. 改进冷却设备和冷却制度。
• 2.实现控制热流、控制操作炉型的优化操作 制度。 • 3改进冷却壁的冷却结构合理控制水量
高炉冷却壁
高炉冷却位置
外部冷却: 向炉壳外部喷水冷却
பைடு நூலகம்
内部冷却: 将冷却介质通入冷却设备内部进 行冷却。 包括冷却壁、冷却板、板壁结合冷却结构、 炉身冷却模块及炉底冷却等。
外部冷却
内部冷却设备
冷却方式
• 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 4. 喷水冷却
高炉冷却位置,方式及改进措施
班级:机电一班 姓名: 学号:
高炉冷却
• 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。