炼铁高炉冷却课件

1、(最新整理)炼铁高炉冷却2021/7/261炼铁高炉冷却2021/7/262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。2021/7/263培训对象环水泵站岗位人员高炉看水岗位人员相关技术人员2021/7/264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。 2021/7/265一、高炉冷却的目的 高炉冷却是

2、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。 2021/7/266二、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 2021/7/267三、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。 2021/7/2681自然循环汽化冷却 利用下降管中的水和上升管中的汽水混合物的比重不

3、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。 2021/7/2692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5060（实践经验4045）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。 2021/7/26102021/7/26113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

4、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。 2021/7/26122021/7/2613四、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。 2021/7/2614（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

5、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。 2021/7/26152.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：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。 2021/7/2616（2）汽化冷却的缺点：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，

6、因此使冷却壁寿命缩短。 2021/7/26173.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。 2021/7/26184.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。 2021/7/2619五.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、

7、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。2021/7/2620五.冷却水质暂时硬度： 就是指水中含有重碳酸盐的含量。永久硬度： 就是指除去重碳酸盐的其它盐类。总硬度： 就是指暂时硬度与永久硬度之和。 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。 2021/7/26213.水的硬度3.水的硬度分类： 硬度0448816163030性质很软水软水中等硬水 硬水很硬水2021/7/26224.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：不存在O2腐蚀，不结垢。 2021/7/2623六、冷却水管结垢

8、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。 2021/7/2624 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。 2021/7/26253.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

9、增加446。 2021/7/2626（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。2021/7/2627（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0.55.0kcal/mh. 松软0.21.0kcal/mh. 水垢导热系数取0.58W/(m.K) 2021/7/2628（三）水质的控制1软水主要水质控制指标： 序号项 目软水控制指标1pH8.5-11.02总硬度（以CaCO3计）20.0 mg/l3氯

10、离子50 mg/l4总铁1.0 mg/l5浊度20 NTU6电导率1000 s/cm2021/7/26292净环水水质控制指标序号项 目净环水控制指标1pH6.8-9.02总硬度（以CaCO3计）450 mg/l3氯离子300 mg/l4总铁1.0 mg/l5浊度20 NTU6电导率/2021/7/2630序号项 目净环水控制指标7总磷410 mg/l8浓缩倍数2.59碳钢腐蚀速率0.075 mm/a10不锈钢、铜腐蚀速率0.005 mm/a11异养菌总数5105个/ml12微生物和藻类肉眼不可见2021/7/26313.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

11、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。 2021/7/2632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510mg/(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8090，80的水温下不发生显著结垢。 2021/7/2633六.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

12、相适应；3.维持足够的水压和合理的进出水温差。 2021/7/2634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。 2021/7/2635二.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

13、方米高炉一代炉役中产铁近万吨。 2021/7/2636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。 2021/7/2637三、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：封闭式炉缸。 敞开式炉缸。2021/7/26385.高炉炉底冷却有两种方式：风冷炉底

14、：其中心温度控制在280。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。 2021/7/2639四、冷却壁 （一）材质特性：1.普通灰铸铁CH1532，其熔点为12501225，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QT400-18，其熔化温度为12501225。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。 2021/7/2640（二）冷却壁的形式及特点 已

15、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 2021/7/26411.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。 2021/7/26422.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。 2021/7/26432021/7/26443.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

16、水管损坏时，里层水管仍可工作，重量较轻。2021/7/26454.铜冷却壁导热性能好2021/7/26465.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400500mm左右冷却效果最好。 2021/7/2647（三）冷却壁的冷却结构特点 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

17、便于排气。也有横向连接的，但不便于排气。 2021/7/26482021/7/2649 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。 2021/7/2650（四）铜冷却壁的使用情况1.严格控制冷却壁的温度和炉身温度。 据国外资料，球墨铸铁冷却壁温度一般控制在100150左右，铜冷却壁温度控制在5080。能形成稳定的渣皮保护层，并不容易脱落。即使渣皮脱落，铜冷却壁可在520分钟内形成新的渣皮，而铸铁冷却壁则需约4小时才能重建渣皮。其冷却壁水管656m

18、m，水速1.6m/s。进水温度对冷却壁的温度影响较大，进水温度每降低1，冷却壁的温度可降到2030。 2021/7/2651五、风口 1.风口小套、风口中套采用铸铜，风口大套采用铸铁。 2.风口小套冷却结构，有铜管螺旋式、空腔式、整铸多环和惯流式长寿风口。目前高炉多采用整铸多环和惯流式。 3.风口中套，有空腔和环流两种，多采用环流式。 2021/7/2652第三节、高炉冷却设备用水安全 2021/7/26531、高炉休风后不检修的冷却设备软水系统 高炉休风3h后，高炉用软水流量减半，停1台软水泵，6h后，控制软水流量不低于1000m3/h。净环水系统 高炉休风后2h，停高压泵，串常压水供高炉风口小套使用，保证小套水压不低于0.5MPa，休风后4h，保证风口小套水压不低于0.3MPa。2021/7/2654高炉休风后需检修的冷却设备1、软水系统 根据检修项目内容和施工时间，制定对应停水、施工方案。但方案应遵循以下要求：高炉休风2h后，软水系统流量减半，停开1台软水泵。高炉休风4h后，允许全停高炉软