5高炉长寿_eBook

1、第九届全国大高炉炼铁学术年会论文集3 号高炉炉役末期护炉实践杨晓韬 董国强 郝桂之 徐艳丽（唐山钢铁股份有限公司）摘 要 对唐钢 3 号 2560m3 高炉炉役末期护炉情况进行了总结。针对高炉炉役末期炉缸侵蚀状况，采取了有效的护炉措施，在确保炉缸、炉底安全的前提下，最大限度地优化了各项经济技术指标。关键词 炉役末期 护炉措施1 引言唐钢炼铁厂 2560m3 高炉炉底、炉缸采用炭砖-陶瓷杯复合砌体，炉底砌砖为 4 层炭砖+2 层陶瓷杯，总厚度 3.2m（第 1、4 层炭砖厚度 600mm，其余各层厚 500mm），其中炉底炉缸环炭部分采用的是国产微孔碳砖，炉底中间部分采用的是国产半石墨化炭砖，炉

2、缸采用光面冷却壁，炉底采用水冷形式，炉腰至炉身中下部采用板壁结合冷却形式，从炉缸到炉身采用串联软水密闭循环冷却形式，炉缸进水压力为0.65Mpa，水温4245。炉缸共有冷却壁 5 段，铁口在第 3 段，风口在第 5 段。开炉后随着时间的延长和冶炼强度的提高，炉缸炉底逐渐被侵蚀。通过对侵蚀状况的研究，确定了炉缸 2 段冷却壁部位，已形成“象脚”状侵蚀，而且10#-18#风口下方所处炉缸东部侵蚀尤为严重，因为炉缸碳砖的侵蚀具有不可逆性，怎样在残存碳砖的基础上延长炉缸寿命，发掘高炉潜力成为生产中的一大难题。经过技术人员的分析研讨，我们确定了护炉工作的总体思路：结合本炉实际情况，通过加强冷却、钛矿护炉

3、、优化操作制度、控制冶强等措施，在保证高炉顺行的基础上护炉，在确保炉缸、炉底安全的前提下，最大限度地优化各项经济技术指标，并延长本代炉役期。2 炉缸水系统改造对炉缸 13 段冷却壁的冷却方式进行改造，将单通（即单根水管冷却）改为串联（即两根水管串联起来冷却），炉缸冷却壁水管由 180 根减少为 90 根，增加了每根水管的水流量，从而提高了炉缸的冷却强度。针对个别部位的侵蚀仍然呈逐步发展的态势，进一步采取措施，在局部范围内将软水串联冷却改造为单通工业水冷却方式，目的是进一步提高水流量，降低冷却水温度，最大限度的提高冷却强度，以抑制炉缸的进一步侵蚀。3 炉缸热流强度计算炉缸侵蚀进程的控制必须首先着

4、眼于炉缸砖衬和二段壁体温度的控制，但衡量炉缸侵蚀的严重程度最终还是以热流强度的高低作为评判标准，因此，准确计算出炉缸 13 段的热流强度并结合生产实际确定出热流强度的控制范围，是炉役后期各项工作的重中之重，也是评价炉缸水系统改造成功与否的关键指标。热流强度的计算公式为：Q0=CF0 t0/S0式中：Q0 为热流强度（Kcal/h.m2）C 为水的比热1000（Kcal/t.）F0 为炉缸13 段冷却壁冷却水量（t/h）t0 为炉缸13 段冷却壁水温差（）S0 为炉缸13 段冷却壁的面积（m2）通过这个公式计算出的炉缸热流强度是对于炉缸整体而言的，对于个别侵蚀严重的部位，更重要的是计算出该部位1

5、3 段冷却壁单串水管的热流强度，对于我厂2560m3 高炉而言分为两种情况：- 204 -第九届全国大高炉炼铁学术年会论文集串联软水热流强度的计算公式：Q2CF t/S单通工业水热流强度的计算公式：Q4CF t/S两式中：Q 为单串水管对应区域的热流强度（Kcal/h.m2）C 为水的比热1000（Kcal/t.）F 为单串水管的水流量（t/h）t 为单串水管的水温差（）S 为炉缸13 段3 块冷却壁的面积（m2）（5.68m2）通过实践，在热流强度理论计算的指导下，结合炉缸二段壁体温度和炉缸碳砖温度，我们总结出了热流强度的控制范围如下：正常值：6000 Kcal/h.m2 以下警戒值：600

6、010000 Kcal/h.m2危险值：10000 Kcal/h.m2 以上4 配加钛矿钛矿护炉是在冶炼过程中往炉内加含钛物料，使受侵蚀的炉缸得到保护和修补，或使侵蚀不再继续，或使炉缸、炉底得到修补从而转危为安，高炉得以继续生产的护炉技术。2004 年 12 月 27 日，18# 风口下方壁体温度及温差突升，开始被迫采用大剂量加钛矿的护炉措施，钛矿配比一度加到 6%，铁中Ti高达 0.25%，同时大幅度降低冶强，这些措施虽然使炉缸转危为安，但其副作用是对高炉顺行造成了很大影响，因钛矿配比高，冶强低，造成炉缸不活，05 年 3-4 月份炉况一直处于失常状态，配加钛矿不仅关系炉缸长寿而且影响炉况顺

7、行，而顺行是一切调整的基础，高炉难行一切炉况调整都毫无意义。吸取教训，我们通过摸索建立了合适的钛矿护炉制度：合理钛矿配比在壁体温度、温差稳定时以1-1.5% 为主；壁体温度、温差上升较快时钛矿配比短期不大于 3.5% ，长期不大于 2.5% ；铁中Ti 以0.15%为主，尽量不大于 0.2%，同时控制Si0.5-0.6%，S0.025-0.030%，控制Ti+Si0.7%，既兼顾了一定的护炉作用，又有利于缓解压量关系，为炉况的长期顺行创造了条件。5 优化操作制度根据炉役后期，炉缸、炉底侵蚀严重的情况，选择与其相适应的四大基本操作制度。 5.1 热制度在日常操作过程中要注重控制炉温的稳定率，操作

8、方针规定炉温控制范围是 0.450.6%，并严格四班操作，确保一定的炉温稳定率。在炉温控制上，在保证铁水温度的前提下，控制下限炉温，避免出现高炉温、高钛现象，影响渣铁流动性，造成高炉冶炼困难。如炉况不能确保顺行必须做上限炉温，确保炉缸充足的热量。当边缘气流显重、炉温下行且铜板温差下行时，要及时把炉温做上来，同时适当放开边缘防止发生下部粘结。5.2 送风制度针对炉役后期炉底、炉缸侵蚀问题，主要采取的措施是:5.2.1 加长风口，从 2005 年 6 月份开始加长风口到停炉，风口长度由 L420mm23+L4507 到 L500mm 9+L55021（3 号高炉共30 个风口）；5.2.2 堵风口

9、，二段壁体 ti1415、1416 电偶温度高，2006 年 1 月 3 日开始到 2 月 6 日堵 14# 风口，4 月 25 日开始到7 月10 日堵14#风口，2007 年1 月5 日到2 月6 日堵18#风口，8 月15 日到停炉堵10#风口；5.2.3 缩小风口面积，风口面积由 2005 年的 0.3862 m2 到 0.3725m2 到停炉时的 0.3666 m2。从事后的作用看，风口调整后，配合合理的上部装料制度，炉况一直处于可控状态，稳定性较好。- 205 -第九届全国大高炉炼铁学术年会论文集3 号高炉风口长度日期420风口450风口470风口500风口550风口加权平均个数个

10、数个数个数个数长度2005年6月3日2374272005年7月19日20104302005824年月日20914312005921年月日20824312005年10月11日1991143320051118年月日18101143492005年12月日17111143512006年月3日151311437200626年月日131322442200629年月日1314124412006年2月13日1313444442006年4月日91474532006年4月14日61594592006425年月日21946552006年5月日19114682006年6月15日13174782006710年月日723

11、4882006815年月日2825032006924年月日2645072006925年月日2465102006年10月19日255508152007年月日246510200726年月2月23日161452332007年4月日10205332007年4月19日921535- 206 -第九届全国大高炉炼铁学术年会论文集3 号高炉风口面积日期风口面积2004年0.3862m220050.3865m年上半年220050.3846m年下半年20.3725m2006年220070.3725m年25.3造渣制度操作方针规定炉渣二元碱度应控制在 1.081.10%，适应了渣中 AL

12、2O3 含量 1415%和 MgO 含量10.5%，保证了炉渣的流动性，造渣制度随炉况的需要随时进行调整，保证渣铁充足的物理热，能够便于渣铁顺利的排出，并做好良好的分离。5.4装料制度调整装料制度控制好煤气流合理分布，不仅是高炉顺行的需要，也是保护炉衬延长高炉寿命的重要举措。配合下部风口加长、风口面积缩小的送风制度的变化调整装料制度，将多环布料的档位角差，由原来的3.1缩小到2.4，使初始煤气流分布和中上部煤气流再分布更加合理。3 号高炉布料变化情况项目矿角焦角200437.334.231.12824.936.333.230.12723.918.6年3333222221200538.535.4

13、32.329.226.138.235.132.028.925.818.3年22222322222200636.53431.328.225.236.53431.328.325.217.5年23321332222200739.537.134.731.928.739.537.134.731.928.718年233213322236 合理控制冶强如果炉缸水温差异常超标，而且通过采取其他措施，仍无法改变其上升趋势；或水温差超标范围扩大，上升趋势较快，采取控制冶强是最安全有效的手段。壁体温度及温差与冶强有着很好的对应关系，随着冶强的提高，壁体温度及温差也随着上升，当炉缸局部壁体温度温差上升较快时，堵相对应

14、风口控制冶强的方法是最安全有效的。一般堵风口半个月，壁体温度温差上升趋势就会被抑制住。几次堵风口都取得了明显效果。7 加强外围管理,外围保炉内加强原燃料质量管理，尤其是焦炭质量，提高炉内料柱透气性，改善渣铁流动状况，以确保顺行，减少环流侵蚀。加强铁口攻关，改善炮泥质量，维持合理的铁口深度，控制好出铁时间和出铁间隔，做到 - 207 -第九届全国大高炉炼铁学术年会论文集均衡出铁。做好对炉缸壁体温度和水温差的监测管理，对重点侵蚀严重部位坚持每班 4 次到现场实测，并建立台帐。护炉的成功正是这些具体工作综合作用的结果。8 护炉效果8.1 通过护炉壁体温度、温差得到控制，实现了炉役末期的安全生产。大修

15、停炉后发现炉缸东半部 5-6 层环碳几乎侵蚀殆尽，局部只剩 50-60mm 厚的捣料层，已相当危险，如果不是采取了有效的护炉措施，很可能发生炉缸烧穿的恶性事故。8.2 各项经济技术指标在护炉的情况下得到最大程度优化。20052007 年各项经济技术指标项目风量压差风速动能煤比综合SiTi铁量钛矿焦比配比M/minKpam/sKwKg/tFeKg/tFet/d20053年49851562171111075070.610.15751731.902006年50921562271291344940.510.12953911.222007年49681572231191345020.540.1425205

16、1.519 结语9.1 创造性的对炉缸水系统进行了改造，加大了炉缸的冷却强度，高炉炉缸侵蚀速率得到缓解，并总结出热流强度的控制范围。9.2 通过护炉，积累了炉役末期宝贵的操作经验，摸索出了钛矿护炉与保高炉顺行的平衡点，量化了各种调剂手段。通过9 月份高炉停炉大修扒炉情况，说明采取的护炉措施也是完全正确的。9.3 虽然护炉取得了很大成功，但毕竟是亡羊补牢之举，致使炉役后期的生产处于被动局面，鉴于此，高炉生产早期要树立长寿的意识，切莫等到威胁到生产时才被动护炉，提高长寿护炉的主动性。- 208 -第九届全国大高炉炼铁学术年会论文集热风炉里短管破损分析及其解决方案王志 李恒旭 于成忠（鞍钢股份有限公

17、司炼铁总厂）摘 要 热风里短管是热风炉的关键设备，对其破损原因进行了详细的调查，并提出解决方案。关键词 热风炉 里短管 破损 解决方案Analysis on Disrepair of Hot-air furnace Short-pipe and CountermeasuresWang Zhi Li Hengxu Yu Chengzhong(General Iron-making plant of Angang Co., Lt)Abstract : Hot-air short-pipe is the key equipment of hot-stove. The reason for disre

18、pair of hot-air furnace short-pipe was given, and countermeasures were put forward.Key words: Hot-air furnace , short-pipe , disrepair , countermeasures1 前言热风炉是高炉冶炼的最主要的附属热工设备，而热风里短管又是连接高炉和热风炉的关键设备之一。随着鞍钢炼铁总厂技术改造的进行，高炉已全部实现大型化（目前在线生产共有 7 座高炉，其中新 1 高炉、新 2 高炉、新 3 高炉炉容为 3200M3，新 4 高炉、7 高炉、10 高炉、11 高炉炉容

19、为 2580M3，与之配套的热风炉有 27 座。）。高炉大型化对热风炉的长寿命和高风温提出了更高的要求（目前炼铁总厂热风炉设计寿命为 2530 年，年平均风温 1200），但热风里短管的低寿命（45 年）却严重制约了高炉的长寿命。鞍钢炼铁总厂目前 27 座热风炉中带病工作的热风里短管有 7 个，占 1/4 强。短管破损的原因是什么，如何解决这一制约热风炉长寿和高炉高风温冶炼的问题，成为炼铁总厂炉窑管理的一个难题，经过认真、细致的调查研究和综合分析，提出如下解决问题的方案。2 热风炉里短管破损实例2.1 炼铁总厂 7 高炉 2004 年 9 月 11 日投入使用，新建 4 座外燃新日铁式热风炉。

20、在热风炉投入使用 3 个月后热风炉里短管波纹补偿器上部的温度全部升高到 290-350，为防止事故发生，在热风里短管波纹补偿器上部采用空气冷却方式降温保产。为解决波纹补偿器上部温度高的问题，在 7 高炉定修时点检人员将波纹补偿器中心的管皮割开检查发现，波纹补偿器套管间的膨胀缝空，局部已经红热，并且膨胀缝的尺寸比原设计的尺寸有扩大的趋势。点检人员采用自流浇注料将该缝隙封闭后，管皮温度降到 150左右，但高炉送风一月后，该部位温度又升高到 290-350。为彻底解决 7 高炉热风里短管的问题，2006 年 8 月炼铁总厂将 7 高炉 1#、2# 热风炉分别凉炉，然后将里短管的波纹补偿器和组合砖全部

21、更换，在耐火材料砌筑时将组合砖的膨胀缝由原设计的25mm,改为15mm.但高炉投产后该短管的管皮温度又急剧升高到 290-310，目前在热风里短管波纹补偿器上部采用空气冷却方式降温保产。（7 高炉2热风炉各部位温度实测值见图一。）2.2 2007 年 11 月 17 日 11 高炉 1# 热风里短管波纹补偿器开裂，目前采取管外包铁壳和浇注料保产（该热风炉2002 年9 月投入使用）。2.3 2007 年 11 月 19 日 10 高炉 4# 热风里短管波纹补偿器漏风，目前采取管外包铁壳和浇注料保产（该热风炉里短管2006 年2 月换波纹补偿器和里短管组合砖）。鉴于以上实例，热风炉里短管破损存在

22、极大的共性，即全部为波纹补偿器表面温度过高（超过300）或波纹补偿器漏风导致最后波纹补偿器被吹开而破损。- 209 -第九届全国大高炉炼铁学术年会论文集图一 7 高炉 2热风炉测温情况统计（2006 年 9 月 6 日）3 热风炉里短管破损原因分析经过大家的调查研究认为造成波纹补偿器破损的主要原因为：3.1 设计结构严重不合理3.1.1 波纹补偿器不应该设计在里短管上目前炼铁总厂 7 个有问题的热风里短管全部是长短管，即波纹补偿器在里短管上，其里短管长度一般大于 3.5 米，其中 7 高炉和 10 高炉热风炉中心到热风阀中心长度为 6125mm, 短管长度为 3631mm ，11 高炉热风炉中

23、心到热风阀中心长度为 8990 mm，短管长度为 4096 mm（见图二）。由于波纹补偿器设计在里短管上，热风炉在烧炉和送风期的不同膨胀量所产生的应力完全需要由该波纹补偿器来吸收，在长期反复的应力作用下波纹补偿器很容易破损，即开焊或漏风。图二 热风里短管尺寸示意图3.1.2 组合砖膨胀缝设计不合理在短管组合砖的膨胀缝设计上 7 高炉和 10 高炉为两道，尺寸为 25mm,11 高炉为 3 道，尺寸为15mm。(见图三)- 210 -第九届全国大高炉炼铁学术年会论文集图三 里短管组合砖膨胀缝示意图目前对组合砖膨胀缝的设计依据来自于热风里短管的膨胀量，在正常工作状态，热风里短管的膨胀量 L=L t

24、L热风里短管的膨胀量（mm）；线膨胀系数6（mm /m）；（查得=1210-6m/m）；L里短管的长度（m）；t温度差（热风里管工作温度与管道安装时的环境温度之差）；如果以7 高炉热风里短管为例，其膨胀量为：L=6125mmt=150-20=130L=L t=1210-6mm /m6125mm130=9.6mm但对于高铝质耐火材料砌体而言，其高温下的重烧线变化率为负值，并且在高温下无论是组合砖或非组合砖都将失去其常温下的强度，因此如果波纹补偿器变形，组合砖的膨胀缝也必然随着出现变化（7 高炉 2# 热风炉里短管 2007 年 7 月 26 日组合砖拆除时，实际检测数据为膨胀缝上半圆为 48mm

25、，下半圆为 10mm。）,由于上半圆的膨胀缝变大，在送风期热风的高温和高压作用下，热风必然窜入膨胀缝，从而导致波纹补偿器的上半圆温度升高，进一步加剧波纹补偿器的破损，最后导致波纹补偿器漏风或崩开。3.1.3 轻质保温砖的厚度设计不合理根据鞍钢最近几年引进国外技术分析，破损的热风炉里短管的耐火材料设计中，轻质保温砖的厚度比较薄（7 高炉和 10 高炉热风里短管轻质砖的厚度为两层，即 123mm+71mm=194mm，组合砖的厚度为 200mm, 轻质砖厚度/组合砖厚度=0.97。而 11 高炉热风里短管的轻质砖厚度为 114mm +114mm= 228mm, 组合砖的厚度为 160mm, 轻质砖

26、厚度/组合砖厚度=1.43）。国外设计的热风炉里短管轻质砖的厚度为：A.荷兰 D、C、E 公司的设计原则为轻质砖厚度/组合砖厚度=1.5，即 200mm 组合砖外部保温砖厚度为 300mm。B.德国设计的鲅鱼圈高炉热风炉里短管的轻质砖厚度/组合砖厚度=2.0，即 200mm 组合砖外部保 - 211 -第九届全国大高炉炼铁学术年会论文集温砖厚度为400mm（实际设计为5 层轻质砖）。C. 新 5 号高炉的俄罗斯卡洛金设计的热风炉里短管轻质砖厚度为 114mm + 114mm + 114mm + 110mm=452mm, 组合砖的厚度为230mm, 轻质砖厚度/组合砖厚度=1.97。3.2 耐火

27、材料砌筑质量不合格耐火材料的砌筑质量也是决定热风炉里短管是否破损的一个重要原因，目前对于砌筑质量要求的一个普遍误区是泥浆缝必须是 2mm，我们认为砌筑质量的好坏关键是泥浆的质量是否合格，搅拌后是否达到施工要求，砌筑时泥浆是否饱满，如果泥浆足够饱满，即使泥浆缝为 3-4mm,热风里短管一样可以长寿。并且在泥浆材质的选择上，其质量要求要达到或高于组合砖质量要求。3.3 波纹补偿器或耐火材料的质量不合格如果波纹补偿器质量不合格，可能造成短期使用后焊肉开裂等破损，另外耐火材料质量不合格也会造成组合砖脱落，从而温度急剧升高破坏热风里短管结构。3.4 热风阀或水冷法兰漏水热风阀或水冷法兰漏水会直接造成高温

28、下的耐火材料破损，进一步脱落，导致热风里短管破损。4 解决热风炉里短管破损的方案根据热风里短管的破损原因分析，并充分考虑目前炼铁总厂高炉热风炉的内燃和外然的结构形式，解决热风里短管的破损，提高其使用寿命是完全可行的，具体方案如下：4.1 改变热风里短管的设计结构4.1.1 将热风里短管缩短，最主要的是将波纹补偿器调整到外短管上，由于外短管与热风炉的送风管道连接，其管道内的温度比较稳定，即长期保持高温（1200左右），无论是烧炉或送风期都没有大的变化。这样，管道内的组合砖不会由于温度的波动而产生膨胀或收缩，如果组合砖的膨胀缝预留的合理，热风就不会通过膨胀缝进入轻质砖，进而到达波纹补偿器的表面，因

29、此波纹补偿器的使用寿命会大大提高，从而保证热风短管的长寿命。但如果将波纹补偿器调整到外短管上，在现有的条件下实现的难度比较大，高炉需停炉至少 13 天才可以实现（凉炉 3 天，拆除 3 天，波纹管安装 3 天，砌筑 3 天，热风阀安装1 天），建议该方案在新建高炉和改造大修高炉上应用。4.1.2 调整组合砖的膨胀缝设计高铝质耐火材料在高温下的永久线变化率都是负的，所以膨胀缝应该叫收缩缝才对，但为什么要预留膨胀缝呢？我们认为其一是为了配合热风炉烧炉和送风期炉壳的胀缩所产生的应力在波纹管上的补偿，即波纹补偿器变形组合砖必须随着改变，否则组合砖就会脱落。我们认为其二是由于热风在流速方向上产生的应力（

30、即盲板力）需要通过膨胀缝来补偿，否则组合砖的结构也会不稳定。鉴于以上原因，我们认为单道膨胀缝不宜大于10mm,膨胀缝的数量应根据管道的长度而定，适宜的数量为道/2m。波纹膨胀部位和膨胀缝隙采用迷宫式，膨胀缝处还要采取挡缝环砖技术。4.1.3 调整轻质砖的结构根据上面对国外和国内热风短管轻质砖和工作砖厚度比例的计算，如果目前热风管道组合砖厚度为 200mm，我们认为轻质砖适宜的厚度应该为 400mm。并且里短管保温层宜选用高档的轻质低铁高铝砖，其它部位可选用聚轻高铝绝热砖。如果管道直径无法改变，建议管道上半圈可用一层 0.5kg/ cm3 的保温砖，降低其导热系数，保障波纹补偿器的表面温度，从而

31、达到长寿的目的。4.2 保证耐火材料的砌筑质量耐火材料的砌筑质量对短管的寿命至关重要，必须严格按照组合砖预砌图进行施工，砌筑泥浆必须 100%饱满，砖缝适宜大小为34mm。不能随意加工轻质砖，同时轻质砖的砌筑不允许形成通缝。4.3 加强对波纹补偿器质量和耐火材料质量的检验组合砖生产出来后，一定要进行预砌筑，并进行编号，绘制完整的预砌图和装箱单，同时进行耐火材料理化性能的检验，待检验合格后才可使用。4.4 及时处理热风阀的漏水等情况- 212 -第九届全国大高炉炼铁学术年会论文集耐火材料在高温使用情况下，水对其的破坏作用是毁灭性的，组合砖与水接触后会产生炸裂，从而破坏整体结构，进一步导致热风短管

32、的破损。如果发现热风阀有漏水的迹象，必须进行及时检修更换，保证组合砖的使用寿命，从而保证热风里短管的长寿。5 结语根据目前炼铁总厂 7 座高炉热风炉热风里短管的使用现状，改变热风里短管的设计结构，即组合砖的膨胀缝设计和调整轻质砖的材质.厚度是可行的，同时严格验收波纹补偿器和耐火材料的质量，并加强对耐火材料的砌筑质量管理，通过以上途径完全可以解决热风里短管破损的问题。- 213 -第九届全国大高炉炼铁学术年会论文集软水闭路循环系统在天钢 3200m3 高炉上的生产实践吴敬英 董文明 李宏飞(天津钢铁有限公司炼铁厂)摘 要 天钢高炉采用 PW 公司的软水密闭循环系统，冷却结构采用全冷却壁。炉腹、炉

33、腰、炉身下部采用导热性能好的铜冷却壁。投产两年多来，软水循环冷却系统表现出了较为稳定的性能，为高炉的高效、优质、低耗，特别是长寿创造了条件。关键词 软水 铜冷却壁 密闭 循环1 概述天钢 3200m3 软水闭路循环冷却技术是引进卢森堡 PW 公司的高炉冷却技术。高炉投产两年多以来，在冶炼强度逐步提高的条件下，软水系统表现出了较为稳定的性能。软水闭路循环冷却较工业水冷却具有明显的优点：1.1 安全可靠 。因为采用了经过处理的软水，且强制循环可以承受热流密度的大波动，无结垢，无腐蚀，寿命长，冷却设备破损小。1.2耗水量小，能耗小，无蒸发，耗水量只有循环水量的0.1-1.0%。1.3给排水系统简化，

34、投资少，占地小。2 天钢软水密闭循环的冷却结构天钢 3200m3 高炉，采用全冷却壁结构，从炉底开始共有 17 段冷却壁。采用软水冷却，其中炉身冷却高度占炉体高度的70%以上。- 214 -第九届全国大高炉炼铁学术年会论文集冷却壁状况水质段数管径块数冷却形式 水管数量 单壁管数结构连接方式mm工业水17DN5040蛇形管401光面一进一出DN50工业水1645蛇形管451光面一进一出DN50工业水1545蛇形管451光面一进一出DN65软水1448弯管1924带肋四进四出DN65软水1348弯管1924带肋四进四出DN65软水1248弯管1924带肋四进四出DN65软水1148弯管1924带肋

35、四进四出DN65软水1048弯管1924带肋四进四出DN65软水948直管1924带肋四进四出DN65软水848直管1924带肋四进四出DN65软水748直管1924带肋四进四出DN65软水648直管1924带肋四进四出DN65软水564直管1923光面三进三出DN65软水448直管1924光面四进四出DN65铁口五进软水346直管192铁口5 外4光面五出外四DN65进四软水248直管1924光面四进四出DN65软水148直管1924光面四进四出软水炉基水冷DN65222直管222一进一出管炉底、炉缸区 1-5 段为光面球墨铸铁冷却壁。6-10 段为铜质镶砖冷却壁（按照薄壁结构设计）， 11

36、-14 段了球墨铸铁镶砖冷却壁（按照薄壁结构设计），15-17 段为倒扣式冷却壁（平面内铸蛇形管）。铜冷却壁因为其导热性能好，现已被各大型高炉所广泛应用。其主要优点有以下几方面：2.1 导热性好。制造铜冷却壁的铜导热系数一般为 340-380W/(m.K)，而球墨铸铁的导热系数在常温下为 27.8 W/(m.K)，300时为 30.4 W/(m.K)，而 700时只有 22.5 W/(m.K)。铜冷却壁的综合导热能力比球墨铸铁的要高40 倍以上。这使得铜冷却壁能承受其他冷却器受不了的极限热流强度与热冲击。 2.2 工作均匀稳定，表面温度低。铜冷却壁凭借其高导热性能力、高抗热冲击的性能，使冷却均

37、匀稳定。2.3 易形成稳定渣皮。由于铜冷却壁表面温度低，很容易结成稳定的渣皮，若因炉况波动而使渣皮脱落，铜冷却壁可在较短的时间内重又结成新的渣皮。2.4 高炉冶炼的热损失减少。实测表明，使用铜冷却壁后的热损失减到铸铁冷却壁的 50-55%。这是因为壁体表面结有稳固的渣皮，而渣皮的导热系数只有1.2 W/(m.K)。2.5铜冷却壁的壁体薄、质量轻，易于安装。- 215 -第九届全国大高炉炼铁学术年会论文集2.6 可使用普通耐火材料作炉衬。渣皮是高炉生产过程中的最佳炉衬，铜冷却壁能较快的形成稳固的渣皮，因此炉身下部等部位不必再使用昂贵的炭化硅质高档耐火材料。3 天钢 3200m3 高炉软水闭路循环

38、冷却形式及其优特点目前国内外所使用的软水冷却形式按其膨胀罐的位置不同可分为上置式和下置式两种。天钢采用上置式软水密闭循环冷却形式。上置式软水密闭循环冷却形式是把膨胀罐布置在高于最上层被冷却的冷却器位置，上置式比下置式有以下优点：3.1 系统运行安全可靠。当循环泵停止工作时，冷却系统能自动的从软水的强制循环转化为汽化冷却的自然循环，膨胀罐就变成汽包。3.2 系统内各回路相互影响小。软水闭路循环的冷却系统是根据不同的冷却部件，组成几个不同的冷却回路，以便进行热负荷控制。上置式冷却系统中各回路的出口斗直接与膨胀罐相接，而膨胀罐内的压力不会因为某一回路流量的变化发生变化。所以各回路间的影响就小。3.3

39、 系统内的压力波动小。软水闭路循环冷却形式的定压工作是依靠膨胀罐内充满一定压力的氮气来实现的，由于膨胀罐处于系统的最高点，膨胀罐的压力只要高于大气压力就可以，其压力一般控制在 0.1-0.05Mpa。所以其压力波动只是在控制的范围之内。4 天钢软水密闭循环系统的主要设备及其工艺作用天钢软水闭路循环系统有三个子系统，即冷却壁系统、风口热风阀系统和炉底系统。软水密闭循环系统主要有循环泵、供回水管道、换热器、膨胀罐、脱气罐、补水泵、软水制造设施等组成。4.1 循环泵组：闭路循环冷却系统的冷却介质是靠循环泵的动能在系统内强制循环。循环泵组由 3 台电动泵和一台柴油泵组成，在正常情况下 2 台电动泵运行

40、，一台电动泵和一台柴油泵备用。由 PLC 控制，保证水能正常运行。4.2 供回水干管：各个软水闭路冷却子系统的供水干管和回水干管均采用两路，当一路发生故障时另一路干管应可达到正常水量的70%以上。4.3 冷却器冷却分路：高炉软水密闭循环子系统的冷却器冷却分路主要由冷却器、供回水连管、集水管，连接球阀和调节阀监测仪表等主要元件等所组成。水在冷却壁直管和蛇形管中的流速为 1.6m/s, 在炉底水冷管的流速为2.0 m/s。4.4 膨胀罐和氮气罐：软水密闭循环冷却系统内的冷却介质随着温度变化体积也有相应变化，为保证系统压力的稳定和正常运行，设有膨胀罐，即氮气定压罐。膨胀罐在系统中的作用是：吸收系统中

41、由于介质温度波动而引起体积的变化量。在膨胀罐里填充一定量的氮气，控制氮气的工作压力来对系统定压。当介质温度较高时为防止内部汽化采取提高系统工作压力来增加介质欠热度，从而保证冷却可靠性。膨胀罐总容积为循环总量的 1.0-2.0%。膨胀罐压力至少应大于炉内压力的 0.05Mpa。氮气压力应大于系统中的最高压力。高炉软水密闭循环冷却系统的冷却介质从冷却器出来之后经回水总管进入脱气罐，在脱气罐中由于冷却水流速急剧下降，使介质中气体分离而溢出，达到脱气的目的。膨胀罐除了受水系统中冷却介质热膨胀及收缩功能之外，主要用于软水闭路系统的水位控制，超压控制，罐体安全压力控制，排放分离出来的气体及氮气压力控制等。

42、4.5 空气热交换器：空气热交换器是由一系列外缠翅片的钢管组成的管束。冷却介质在管内流动，空气用风机强制吹入管束。空气在管外翅片间流动进行换热。4.6 补水系统：软水密闭循环系统的补水量主要以各子系统中冷却器可能被损坏时的最大消耗量和其他可能泄漏量来考虑。补水由2 台电动泵组成，一用一备。4.7热风炉冷却系统：包括热风阀，倒流阀，混风阀都是软水密闭循环。系统压力为0.6Mpa。5 天钢 3200m3 高炉软水密闭循环系统主要设计参数冷却壁总数：816 块软水总流量：4350m3/h- 216 -第九届全国大高炉炼铁学术年会论文集24 个区：147.9M3/h24冷却部位进水压力出水压力流量流速

43、本体0.7Mpa0.3Mpa3550m3/h1.6m/s0.7Mpa0.5Mpa320 m1.21m/s/h炉底0.7Mpa0.5Mpa3/h3.46m/s320 m大套0.7Mpa0.5Mpa3/h5.19m/s480 m中套1.5Mpa3/h9.21m/s852 m风口3冷却示意图：6 软水密闭循环系统的工艺流程简介高炉本体工艺流程：由循环水泵站 1# 泵组供给，工作方式开 2 备 1，软水总流量：4350m3/h，进水压力：0.7Mpa 进水温度：45，出水温度：55。供给高炉114 段，炉底水冷管，大、中套冷却。首先，由两根 DN600 总进水管与一根 DN600 总进水环管对应连接。

44、环管上分 24 个区，其中各有两个 DN200 阀控制，供 114 段冷却壁冷却。14 段的 24 个区回水与 DN600 总回水环管连接，分出 4 根 DN500 进 4 个脱气罐。相邻两个脱气罐回水与 DN600 总回水管相连，东、西方向各一根 DN600 总回水管进蒸发式冷却器，泵站循环。其次，DN600 总进水环管分出一根 DN250 管道有两个 DN250 阀控制进炉底水冷进水盲管分出 22 根 DN65 水冷管冷却后与一根回水管道相连。管道两边（南、北方向）两根 DN200 管道由两个 DN200阀控制，分为两个区供大套冷却。32 个大套冷却后进相应两个区回水盲管。（9# 24#

45、为一个区，1# 8# 和25#32#为一个区）DN600 总进水环管分出 4 根 DN200 管上各有两个 DN200 阀控制。供 32 个中套冷却分为四个区。（1#8#、9#16#、17#24#、25#32#）四个区的中套冷却后进四个相应的回水盲管。最后，两个区大套回水和四个区中套回水均开相连进东、西方向两个脱气罐。这两个脱气罐出水管各与东、西方向两根 DN600 软水总回水管相连。高炉本体软水总进水管道与软水总回水管道各有一根 DN250 管道连通，总进水管道和总回水管道之间连通各有 DN250 蝶阀控制，正常情况下处于关闭状态。7 软水闭路系统在天钢的应用效果- 217 -第九届全国大高炉炼铁学术年会论文集软水闭路冷却克服了工业水在冷却过程中产生的碳酸盐沉积在冷却壁内的结垢而造成的过热损坏，汽化冷却受到大而多变的热冲击时出