高炉冷却设备

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1、4.2 高炉冷却设备高炉冷却设备（l）保护炉壳。保护炉壳。（2）对耐火材料的冷却和支承。）对耐火材料的冷却和支承。（3）维持合理的操作炉型。）维持合理的操作炉型。 （4）促成炉衬内表面形成渣皮，代替炉）促成炉衬内表面形成渣皮，代替炉衬工作，延长炉衬寿命。衬工作，延长炉衬寿命。4.2.1 冷却设备的作用冷却设备的作用1.冷却介质：冷却介质：2. 水水水冷水冷 空气空气风冷风冷 汽水混合物汽水混合物汽化冷却汽化冷却 2. 对冷却介质的要求：对冷却介质的要求：（1）有较大的热容量及导热能力；）有较大的热容量及导热能力；（2）来源广、容易获得、价格低廉；）来源广、容易获得、价格低廉；（3）介质本身不会

2、引起冷却设备及高）介质本身不会引起冷却设备及高炉的破坏。炉的破坏。4.2.2 冷却介质冷却介质水的硬度水的硬度：指每指每m3水中钙、镁离子的摩尔数。水中钙、镁离子的摩尔数。根据硬度不同，水可分为三类：根据硬度不同，水可分为三类： 软软 水：硬度水：硬度9mol/m3 水的软化处理：水的软化处理： 就是将就是将Ca2+、Mg2+ 离子除去，通常用离子除去，通常用Na+ 阳阳离子置换。离子置换。冷却水：普通工业用水；软化水；纯水冷却水：普通工业用水；软化水；纯水两种：两种：外部冷却：向炉壳外部喷水冷却。外部冷却：向炉壳外部喷水冷却。内部冷却：将冷却介质通入冷却设内部冷却：将冷却介质通入冷却设备内部

3、进行冷却。包括冷却壁、冷备内部进行冷却。包括冷却壁、冷却板、板壁结合冷却结构、炉身冷却板、板壁结合冷却结构、炉身冷却模块及炉底冷却等。却模块及炉底冷却等。 4.2.2.2 高炉冷却设备高炉冷却设备 适用于小型高炉，对于大型高炉，适用于小型高炉，对于大型高炉，在炉龄晚期冷却设备烧坏的情况下使用。在炉龄晚期冷却设备烧坏的情况下使用。 炉身和炉腹部位装设有环形冷却水炉身和炉腹部位装设有环形冷却水管，距炉壳约管，距炉壳约100mm，水管上朝炉壳的水管上朝炉壳的斜上方钻有若干斜上方钻有若干58mm小孔，小孔小孔，小孔间距间距100mm。 一一. 外部喷水冷却外部喷水冷却 冷却壁设置冷却壁设置于炉壳与炉衬

4、之于炉壳与炉衬之间，有光面冷却间，有光面冷却壁和镶砖冷却壁壁和镶砖冷却壁两种两种 。 基本结构图基本结构图:二二. 冷却壁冷却壁冷却壁基本结构冷却壁基本结构a渣铁口区光面冷却壁；渣铁口区光面冷却壁；b镶砖冷却壁；镶砖冷却壁；c上部带凸台镶砖冷却壁；上部带凸台镶砖冷却壁；d中间带凸台镶砖冷却壁中间带凸台镶砖冷却壁 1. 光面冷却壁光面冷却壁 （1）结构）结构: 在铸铁板内铸有无缝钢管。无缝钢在铸铁板内铸有无缝钢管。无缝钢管为管为345mm或或44.56mm，中心距为中心距为100200mm的蛇形管。的蛇形管。（2）应用部位：应用部位： 炉缸和炉底部位冷却。炉缸和炉底部位冷却。 风口区冷却壁的块数

5、为风口数目的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，由四块冷两倍；渣口周围上下段各两块，由四块冷却壁组成。却壁组成。（3）冷却壁尺寸：）冷却壁尺寸： 光面冷却壁厚光面冷却壁厚80120mm，宽度为宽度为7001500mm，高度一般小于高度一般小于3000mm。 圆周冷却壁块数最好取偶数；圆周冷却壁块数最好取偶数；（4）安装：）安装：同段冷却壁间垂直缝为同段冷却壁间垂直缝为20mm；上下段间水平缝为上下段间水平缝为30mm；上下两段竖直缝应相互错开；上下两段竖直缝应相互错开；光光面面冷冷却却壁壁与与炉炉壳壳留留20mm缝缝隙隙，用用稀泥浆灌满；稀泥浆灌满；与与砖砖衬衬间间留留缝

6、缝100150mm，填填以以碳碳素料。素料。2. 镶砖冷却壁镶砖冷却壁 镶砖冷却壁就是在冷却壁的内表面镶砖冷却壁就是在冷却壁的内表面侧（高炉炉衬侧）铸入或砌入耐火材料，侧（高炉炉衬侧）铸入或砌入耐火材料，耐火材料的材质一般为粘土质、高铝质、耐火材料的材质一般为粘土质、高铝质、碳质或碳化硅质砖。碳质或碳化硅质砖。 镶砖冷却壁厚度为镶砖冷却壁厚度为250350mm。（1）冷却部位：冷却部位： 用于炉腹、炉腰和炉身下部冷却，炉用于炉腹、炉腰和炉身下部冷却，炉腹部位用不带凸台的镶砖冷却壁。腹部位用不带凸台的镶砖冷却壁。 普通型、上部带凸台型和中间带普通型、上部带凸台型和中间带凸台型。凸台型。 （4）凸

7、台冷却壁的优点：）凸台冷却壁的优点：凸台部分除起冷却作用外，还起到凸台部分除起冷却作用外，还起到支撑上部砌砖的作用支撑上部砌砖的作用 ；延长炉衬寿命。中间带凸台的冷却延长炉衬寿命。中间带凸台的冷却壁更优越。壁更优越。 （3）结构型式：）结构型式：（2）安装：镶砖冷却壁紧靠炉衬。）安装：镶砖冷却壁紧靠炉衬。（5）新日铁第三代和第四代冷却壁：）新日铁第三代和第四代冷却壁： 结构见图结构见图 新日铁第三代和第四代冷却壁新日铁第三代和第四代冷却壁a第三代冷却壁；第三代冷却壁；b第四代冷却壁第四代冷却壁 主要特点：主要特点： 设置边角冷却水管；设置边角冷却水管； 采用双层冷却水管；采用双层冷却水管； 加

8、强凸台部位的冷却强度，采用双排加强凸台部位的冷却强度，采用双排冷却水管冷却；冷却水管冷却； 第四代冷却壁的炉体砌砖与冷却壁一第四代冷却壁的炉体砌砖与冷却壁一体化。体化。 冷却壁安装在炉壳内部，密封性好；冷却壁安装在炉壳内部，密封性好；冷却均匀，侵蚀后炉衬内壁光滑。冷却均匀，侵蚀后炉衬内壁光滑。4. 缺点：缺点： 消费金属多、笨重、冷却壁损坏后消费金属多、笨重、冷却壁损坏后不能更换。不能更换。 3. 冷却壁的优点：冷却壁的优点： 冷却板厚度冷却板厚度 70110mm，内部铸有内部铸有44.56mm无缝钢管。无缝钢管。1. 冷却部位：冷却部位： 用在炉腰和炉身部位。用在炉腰和炉身部位。三三. 冷却

9、板（又称扁水箱）冷却板（又称扁水箱）上下层间距上下层间距500900mm，同层间距同层间距150300mm，呈棋盘式布置，炉腰部呈棋盘式布置，炉腰部位比炉身部位要密集一些。位比炉身部位要密集一些。冷却板前端距炉衬设计工作表面一冷却板前端距炉衬设计工作表面一砖距离砖距离230mm或或345mm 。2. 安装：安装：3. 六室双通道结构铜冷却板六室双通道结构铜冷却板 ： （1）结构：）结构： 采用隔板将冷却板腔体分隔成六采用隔板将冷却板腔体分隔成六个室，即把冷却板断面分成六个流体个室，即把冷却板断面分成六个流体区域，并采用两个进、出水通道进行区域，并采用两个进、出水通道进行冷却。冷却。 示意图：双

10、进示意图：双进6路路 冷却板冷却板适适用用于于高高炉炉高高热热负负荷荷区区的的冷冷却却，可可以以采采用密集式的布置形式用密集式的布置形式。冷冷却却板板前前端端冷冷却却强强度度大大，不不易易产产生生局局部部沸腾现象；沸腾现象；当冷却板前端损坏后可继续维持生产；当冷却板前端损坏后可继续维持生产；双双通通道道的的冷冷却却水水量量可可根根据据高高炉炉生生产产状状况况分别进行调整。分别进行调整。（2）特点：）特点：能能维维护护较较厚厚的的炉炉衬衬，便便于于更更换换，重重量轻、节省金属。量轻、节省金属。（3）缺点：）缺点： 冷却不均匀，侵蚀后高炉内衬表冷却不均匀，侵蚀后高炉内衬表面凸凹不平。面凸凹不平。铜

11、冷却板的铸造质量大大提高；铜冷却板的铸造质量大大提高； 为了缓解炉身下部耐火材料的损坏为了缓解炉身下部耐火材料的损坏和保护炉壳，采用冷却板和冷却壁交错和保护炉壳，采用冷却板和冷却壁交错布置的结构形式布置的结构形式 。 四四. 板壁结合冷却结构板壁结合冷却结构板壁交错布置结构板壁交错布置结构 1. 结构：结构： 铜冷却壁是在轧制好的壁体上加工铜冷却壁是在轧制好的壁体上加工冷却水通道，并且在热面设置耐火砖。冷却水通道，并且在热面设置耐火砖。 铜冷却壁与铸铁冷却壁特性的比较铜冷却壁与铸铁冷却壁特性的比较见表见表 五五. 新型冷却壁新型冷却壁铜冷却壁铜冷却壁铜冷却壁与铸铁冷却壁特性比较表铜冷却壁与铸铁

12、冷却壁特性比较表 2. 铜冷却壁的特点：铜冷却壁的特点： （l）铜冷却壁具有导热率高，热损失铜冷却壁具有导热率高，热损失低的特点；低的特点；（2）利于渣皮的形成与重建；）利于渣皮的形成与重建；（3）铜冷却壁的投资成本。）铜冷却壁的投资成本。单位重量的铜冷却壁冷却的炉墙面积单位重量的铜冷却壁冷却的炉墙面积要比铸铁冷却壁大要比铸铁冷却壁大1倍；倍；铜冷却壁前不必使用昂贵的或很厚铜冷却壁前不必使用昂贵的或很厚的耐火材料；的耐火材料；使用铜冷却壁可将高炉寿命延长至使用铜冷却壁可将高炉寿命延长至1520年。年。1. 结构：结构： 炉身冷却模块是指将厚壁（炉身冷却模块是指将厚壁（1416mm）把手型无缝钢

13、管作为冷却元件直接把手型无缝钢管作为冷却元件直接焊接在炉壳上，在炉壳及钢管间浇注耐热混焊接在炉壳上，在炉壳及钢管间浇注耐热混凝土，混凝土层高出水管凝土，混凝土层高出水管110130，构，构成大型预制冷却模块。成大型预制冷却模块。 简单地说就是由炉壳简单地说就是由炉壳厚壁钢管厚壁钢管耐热混凝土构成的大型冷却模块组成。耐热混凝土构成的大型冷却模块组成。 唐钢炉身冷却模块结构示意图：唐钢炉身冷却模块结构示意图： 六六. 炉身冷却模块技术炉身冷却模块技术唐唐钢钢高高炉炉冷冷却却模模块块示示意意图图 冷却模块将炉身部位的炉壳沿径向冷却模块将炉身部位的炉壳沿径向分成数块分成数块 ，高度方向就一块。，高度方

14、向就一块。 2. 主要技术优点：主要技术优点：炉身寿命可提高近倍；炉身寿命可提高近倍；明显降低投资，炉身大修费用降低明显降低投资，炉身大修费用降低41 ；缩短大修时间；缩短大修时间；炉衬厚度减小，扩大了炉容。炉衬厚度减小，扩大了炉容。 （3）风口冷却装置）风口冷却装置1. 作用：作用：（1）热风总管：输送热风）热风总管：输送热风（2）热风围管：将热风总管送来的热）热风围管：将热风总管送来的热风均匀地分配到各送风支管中。风均匀地分配到各送风支管中。2. 材质：材质： 均由钢板焊成，管中有耐火材料均由钢板焊成，管中有耐火材料筑成的内衬。筑成的内衬。 热风总管与围管热风总管与围管 热风总管与热风围管

15、的直径相同，热风总管与热风围管的直径相同，由下式计算：由下式计算： 直径的确定：直径的确定：式中：式中： d 热风总管或热风围管内径，热风总管或热风围管内径，m； Q气体实际状态下的体积流量，气体实际状态下的体积流量，m3/s； v 气体实际状态下的流速，气体实际状态下的流速，m/s。一般一般为为2535m/s 。 我国部分高炉热风围管直径表我国部分高炉热风围管直径表一一. 作用：作用： 将热风围管送来的热风通过风口将热风围管送来的热风通过风口送入高炉炉缸，并且通过它向高炉喷送入高炉炉缸，并且通过它向高炉喷吹煤粉。吹煤粉。 送风支管送风支管要求：要求：送风支管密封性好；送风支管密封性好；压损小

16、；压损小；热量损失小；热量损失小；有自动调节位移的功能。有自动调节位移的功能。 由送风支管本体、张紧装置、附由送风支管本体、张紧装置、附件等组成。件等组成。宝钢送风支管结构宝钢送风支管结构 图：图：三三. 结构：结构：宝钢送风支管结构1. 送风支管本体：送风支管本体： 由由Al管管（鹅鹅颈颈管管）、A2管管（流流量量测测定定管管）、伸伸缩缩管管、异异径径管管（锥锥形形管管）、弯管、直吹管等组成。弯管、直吹管等组成。（1）A1管管是是连连接接热热风风围围管管的的支支撑撑管管，由钢板焊成，内砌耐火砖。由钢板焊成，内砌耐火砖。（2）A2管管也也由由钢钢板板焊焊成成，接接在在A1管管下下面面，内内侧侧

17、用用不不定定形形耐耐火火材材料料浇浇注注成成文文杜杜里氏管结构，用来测定送风量。里氏管结构，用来测定送风量。（4）异异径径管管用用来来连连接接不不同同直直径径的的管管道道，用以安装张紧装置。用以安装张紧装置。（5）弯弯管管的的作作用用是是转转变变送送风风支支管管方方向向和和连接直吹管，设有观察孔和下部拉杆。连接直吹管，设有观察孔和下部拉杆。（3）伸伸缩缩管管的的作作用用是是调调节节热热风风围围管管和和炉炉体体因因热热膨膨胀胀引引起起的的相相对对位位移移，法法兰兰连连接接，内有不定形耐火材料浇注的内衬；内有不定形耐火材料浇注的内衬；（1）作用：）作用： 稳定和紧固送风支管，并使直吹管稳定和紧固送

18、风支管，并使直吹管紧压在风口小套上。紧压在风口小套上。（2）组成：）组成：包括吊杆、拉杆、松紧法兰螺栓等。包括吊杆、拉杆、松紧法兰螺栓等。2. 张紧装置：张紧装置：包括托座、起吊链钩、观察孔等。包括托座、起吊链钩、观察孔等。（1）托座固定在炉壳上，用来固定中部）托座固定在炉壳上，用来固定中部拉杆。拉杆。（2）起吊链钩用于更换风口时使弯管和）起吊链钩用于更换风口时使弯管和直吹管成振摆状运动，便于更换风口。直吹管成振摆状运动，便于更换风口。（3）观察孔用来观察风口区燃烧情况。）观察孔用来观察风口区燃烧情况。 3.送风支管附件：送风支管附件： 直吹管是高炉送风支管的一部分，直吹管是高炉送风支管的一部

19、分，尾部与弯管相连，端头与风口紧密相连。尾部与弯管相连，端头与风口紧密相连。1. 组成：组成： 由端头、管体、喷吹管、尾部法兰由端头、管体、喷吹管、尾部法兰和端头水冷管路五部分组成。见图和端头水冷管路五部分组成。见图 直吹管直吹管 直吹管结构图直吹管结构图1端头；端头；2管体；管体；3喷吹管；喷吹管；4冷却水管；冷却水管；5法兰法兰 2. 直吹管的主要技术要求：直吹管的主要技术要求： （1）要要求求直直吹吹管管端端头头与与风风口口相相接接触触的的球球面面上上不不准有缺陷和焊补。准有缺陷和焊补。（2）必须按设计要求进行水压和气密性试验。）必须按设计要求进行水压和气密性试验。（3）要求喷吹管中心线

20、与直吹管管体中心线的）要求喷吹管中心线与直吹管管体中心线的夹角符合设计要求，一般夹角为夹角符合设计要求，一般夹角为1214左右。左右。 风口（小套）与风口中套、风口大风口（小套）与风口中套、风口大套装配在一起，加上冷却水管等其它部件，套装配在一起，加上冷却水管等其它部件，形成高炉的风口装置。形成高炉的风口装置。 风口装置风口装置风口装置结构示意图风口装置结构示意图1风口中套冷水管；风口中套冷水管；2风口大套密封罩；风口大套密封罩；3炉壳；炉壳；4抽气孔；抽气孔；5风口大套；风口大套；6灌泥浆孔；灌泥浆孔；7风口小套冷水管；风口小套冷水管；8风口小套；风口小套；9风口小套压紧装置风口小套压紧装置

21、 10灌泥浆孔；灌泥浆孔；11风口法兰；风口法兰；12风口中套压紧装置；风口中套压紧装置；13风口中套风口中套 2. 风口的损坏原因：风口的损坏原因：（l）熔损；熔损； （2）破损）破损 ；（3）磨损。）磨损。 又又称称风风口口小小套套或或风风口口三三套套，是是送送风风管管路路最最前前端端的的一一个个部部件件，用用紫紫铜铜或或青青铜铜制造，空腔式结构，内通水冷却。制造，空腔式结构，内通水冷却。1. 安装：安装：成一定角度探出炉壁。成一定角度探出炉壁。 一一. 风口风口3. 延长风口使用寿命的措施：延长风口使用寿命的措施： （1）提高紫铜纯度，以提高风口的导）提高紫铜纯度，以提高风口的导热性能；

22、热性能；（2）改进风口结构，增强风口冷却效）改进风口结构，增强风口冷却效果；果；（3）对风口前端进行表面处理，）对风口前端进行表面处理， 二二. 风口中套风口中套 风口中套前端内孔的锥面与风口小风口中套前端内孔的锥面与风口小套的外锥面配合，上端的外锥面与大套套的外锥面配合，上端的外锥面与大套配合。配合。1. 作用：作用： 支承风口小套。支承风口小套。2. 材质：材质：用铸造紫铜制作，用冷却水进行冷却。用铸造紫铜制作，用冷却水进行冷却。 三三. 风口大套风口大套 风口大套由铸铁铸成，内部铸有蛇形风口大套由铸铁铸成，内部铸有蛇形管，通水冷却。管，通水冷却。 其前端锥面与风口中套上端锥面配合，其前端

23、锥面与风口中套上端锥面配合，上端通过风口法兰与炉体装配连接在一起。上端通过风口法兰与炉体装配连接在一起。 风口大套的作用是支承风口中套与小风口大套的作用是支承风口中套与小套，并将其与高炉炉体相连成为一体。套，并将其与高炉炉体相连成为一体。渣口冷却n自学1. 结构：结构： 水冷管中心线以下埋在耐火混凝水冷管中心线以下埋在耐火混凝土基墩中，中心线以上为碳素捣固层，土基墩中，中心线以上为碳素捣固层，水冷管为水冷管为4010mm，炉底中心部位炉底中心部位管间距管间距200300mm，边缘较疏为边缘较疏为350500mm，水冷管两端伸出炉壳外水冷管两端伸出炉壳外50100mm。 （5） 炉底冷却炉底冷却

24、2516m3高炉水冷炉底结构图高炉水冷炉底结构图 水冷管设置在封板以上：在炉壳上开水冷管设置在封板以上：在炉壳上开孔将降低炉壳强度和密封性，但冷却效孔将降低炉壳强度和密封性，但冷却效果好；果好；水冷管设置在封板以下：对炉壳没有水冷管设置在封板以下：对炉壳没有损伤，但冷却效果差。损伤，但冷却效果差。宝钢宝钢1号高炉采用后一种结构。号高炉采用后一种结构。 大型高压高炉多采用炉底封板，大型高压高炉多采用炉底封板，水冷管的位置有两种：水冷管的位置有两种：高炉冷却系统方式：高炉冷却系统方式：（1）水冷：开式工业水循环冷却系统）水冷：开式工业水循环冷却系统 软（纯）水密闭循环冷却系统软（纯）水密闭循环冷却

25、系统（2）风冷）风冷 ：炉底冷却应用较多：炉底冷却应用较多汽化冷却：汽化冷却： 4.2.2.3冷却方法冷却方法（3） 高炉汽化冷却高炉汽化冷却 1. 概念：概念： 高高炉炉汽汽化化冷冷却却是是把把接接近近饱饱和和温温度度的的软软化化水水送送入入冷冷却却设设备备内内，热热水水在在冷冷却却设设备备中中吸吸热热汽汽化化并并排排出出，从从而而达达到到冷冷却却设设备的目的。备的目的。 分分为为自自然然循循环环汽汽化化冷冷却却和和强强制制循循环环汽化冷却两种。汽化冷却两种。自然循环汽化冷却自然循环汽化冷却 （1）工作原理：）工作原理： 汽包中的水沿下降管向下流动，经汽包中的水沿下降管向下流动，经冷却设备汽

26、化后，汽水混合物沿上升管冷却设备汽化后，汽水混合物沿上升管向上流动，进入汽包后经水、汽分离，向上流动，进入汽包后经水、汽分离，蒸汽排出做为二次能源利用，并由供水蒸汽排出做为二次能源利用，并由供水管补充一定量的新水保证循环的进行。管补充一定量的新水保证循环的进行。 示意图：示意图： 自然循环汽化冷却示意图自然循环汽化冷却示意图1汽包；汽包；2下降管；下降管；3上升管；上升管；4冷却设备；冷却设备；5供水管供水管 热热设设备备给水给水开炉初期热负开炉初期热负荷不足时，上荷不足时，上升管内作蒸汽升管内作蒸汽引射引射介质：接近饱介质：接近饱和的水和的水 循循环的动力是靠下降管中的水和上升环的动力是靠下

27、降管中的水和上升管中汽水混合物的重度差所形成的压头，管中汽水混合物的重度差所形成的压头，克服管道系统阻力而流动。克服管道系统阻力而流动。压头压头表示为：表示为：式中：式中： P 自然循环流动压头，自然循环流动压头，Pa； h 汽包与冷却设备高度差，汽包与冷却设备高度差，m； rW下降管中水的密度，下降管中水的密度，kg/m3； rV上升管中汽水混合物的密度，上升管中汽水混合物的密度，kg/m3。 循环倍率K与循环流速n循环回路的水流量G与单位时间产生蒸汽量D之比（3060）n流速过低与流速过高强制循环汽化冷却强制循环汽化冷却 是在自然循环汽化冷却的下降管是在自然循环汽化冷却的下降管路上装一水泵

28、，作为循环的动力，推路上装一水泵，作为循环的动力，推动循环过程的进行，此时汽包装置的动循环过程的进行，此时汽包装置的高度可灵活一些。高度可灵活一些。 汽化冷却的优点：汽化冷却的优点： （1）冷却强度大，节水、节电；）冷却强度大，节水、节电；（2）防止冷却设备结垢，延长寿命；）防止冷却设备结垢，延长寿命；（3）产生大量蒸气，可作为二次能源；）产生大量蒸气，可作为二次能源；（4）有利于安全生产。）有利于安全生产。软水密闭循环系统软水密闭循环系统 1. 工作原理：工作原理： 是一个完全密闭的系统，用软水作是一个完全密闭的系统，用软水作为冷却介质。软水由循环泵送往冷却设为冷却介质。软水由循环泵送往冷却

29、设备，冷却设备排出的冷却水经膨胀罐送备，冷却设备排出的冷却水经膨胀罐送往空气冷却器，经空气冷却器散发于大往空气冷却器，经空气冷却器散发于大气中，然后再经循环泵送往冷却设备，气中，然后再经循环泵送往冷却设备，由此循环不已。由此循环不已。 示意图：示意图： 软水密闭循环系统原理软水密闭循环系统原理1冷却设备；冷却设备；2膨胀罐；膨胀罐；3空气冷却器；空气冷却器；4循环泵；循环泵； 5补水；补水；6加药；加药；7充氮装置充氮装置 2. 特点特点 ：（1）工作稳定可靠）工作稳定可靠 ；（2）冷却效果好，高炉寿命长）冷却效果好，高炉寿命长 ；（3）电能耗量低；）电能耗量低；（4）节水；）节水；（5）检漏

30、技术不成熟。）检漏技术不成熟。 概念：概念： 冷却设备的工作制度，即制定和控冷却设备的工作制度，即制定和控制冷却水的流量、流速、水压和进出水制冷却水的流量、流速、水压和进出水的温度差等。的温度差等。 4.2.2.4 冷却设备的工作制冷却设备的工作制度度 （1） 水的消耗量水的消耗量 1.概念：概念：2.热负荷：高炉某部位需要由冷却水带热负荷：高炉某部位需要由冷却水带走走3. 的热量称为热负荷。的热量称为热负荷。KJ/h4.（热流强度）冷却强度：单位表面积（热流强度）冷却强度：单位表面积炉衬或炉壳的热负荷称为冷却强度。炉衬或炉壳的热负荷称为冷却强度。 5. 热负荷：热负荷：式中：式中： Q 热负

31、荷，热负荷，kJ/h； M冷却水消耗量，冷却水消耗量，t/h； c水的比热容，水的比热容，kJ/(kg)； t冷却水出水温度，冷却水出水温度，； t0冷却水进水温度，冷却水进水温度，。与与水水温温差差和和水水速速有有关关；水水速速一一定定时时关关键键是是水水温温差差，进水与出水影响因素（分析）进水与出水影响因素（分析）冷却水温度差冷却水温度差 一般要求进水温度低于一般要求进水温度低于35，不，不应超过应超过40；出水温度不超过；出水温度不超过5060。 实际的进出水温差比允许的进出实际的进出水温差比允许的进出水温差适当低些水温差适当低些 ，其关系为：，其关系为： 式中式中: 为安全系数为安全系

32、数 炉腹、炉身炉腹、炉身 风口带风口带 渣口以下渣口以下 风口小套风口小套0.40.6 0.150.3 0.080.15 0.30.4高炉不同部位安全系数：高炉不同部位安全系数：提高冷却水温度差的方法：提高冷却水温度差的方法：降低流速；降低流速；增加冷却设备串联个数。增加冷却设备串联个数。 通过提高冷却水温度差，可以降通过提高冷却水温度差，可以降低冷却水消耗量。低冷却水消耗量。 2. 水压和流速水压和流速 确定冷却水压力的重要原则是冷确定冷却水压力的重要原则是冷却水压力大于炉内静压却水压力大于炉内静压 。如果压力小？如果压力小？ 降低冷却水流速，可以提高冷却降低冷却水流速，可以提高冷却水温度差

33、，减少冷却水消耗量。但流水温度差，减少冷却水消耗量。但流速过低会使机械混合物沉淀，而且局速过低会使机械混合物沉淀，而且局部冷却水可能沸腾（？）。部冷却水可能沸腾（？）。 V局部沸腾局部沸腾=q*d0.2/105（4）冷却水水质n硬度n清洁过滤nPH值合适4.2.3 冷却设备的检查与维护n风口检漏与处理n渣口检漏和处理n内部冷却设备漏水检查和处理：经验判断关小进水压力，煤气从破损处排除（？）点燃打压：堵死冷却壁出水口；严禁高炉长期休风时进行打压（？）4.2.3.2冷却设备的清洗冷却设备的清洗 一般要一般要3个月清洗一次，清洗方法有：个月清洗一次，清洗方法有：用用2025的的7080盐盐酸酸，加加

34、入入缓缓蚀蚀剂剂1废废机机油油，用用耐耐酸酸泵泵送送入入冷冷却却设设备备中中，循循环环清清洗洗1015分分钟钟，然然后后再再用用压压缩空气顶回酸液，再通冷却水冲洗。缩空气顶回酸液，再通冷却水冲洗。用用0.71.0MPa的高压水或蒸气冲洗。的高压水或蒸气冲洗。4.3 高炉基础高炉基础4.3.1.1高炉基础的负荷高炉基础的负荷 1. 静负荷：静负荷：2. 动负荷：动负荷：3. 热应力的作用热应力的作用 ：4.3.1.2 对高炉基础的要求对高炉基础的要求 高炉基础应把高炉全部荷载均匀地传给地基，高炉基础应把高炉全部荷载均匀地传给地基，不允许发生沉陷和不均匀的沉陷。不允许发生沉陷和不均匀的沉陷。基础本

35、身具有一定的耐热能力和强度。基础本身具有一定的耐热能力和强度。 且结构简单，造价低且结构简单，造价低 4.3.2 炉基的构造炉基的构造 由埋在地下的基座部分和地面上的基由埋在地下的基座部分和地面上的基墩部分组成，见图：墩部分组成，见图： 高炉基础高炉基础1冷却壁；冷却壁；2水冷管；水冷管；3耐火砖；耐火砖；4炉底砖；炉底砖；5耐热混凝土基墩；耐热混凝土基墩；6钢筋混凝土基座钢筋混凝土基座 基墩断面为圆形，直径与炉底相同，基墩断面为圆形，直径与炉底相同，高度一般为高度一般为2.53.0m 。耐热混凝土，。耐热混凝土，整体浇灌而成整体浇灌而成周围砌砖，外层炉壳，中间留周围砌砖，外层炉壳，中间留10

36、0mm填填碳素质填料。碳素质填料。整体基墩配环形钢筋。整体基墩配环形钢筋。基墩：基墩：基座：圆形最好，减少应力；上表面能放下基墩基座：圆形最好，减少应力；上表面能放下基墩和支柱，下表面保证地基承载力；逐渐过渡。和支柱，下表面保证地基承载力；逐渐过渡。 基座直径与荷载和地基土质有关，基基座直径与荷载和地基土质有关，基座底表面积可按下式计算：座底表面积可按下式计算： 式中：式中： A 基座底表面积，基座底表面积，m2； P 包括基础质量在内的总荷载，包括基础质量在内的总荷载，t； K 小于小于1的安全系数，取值视土质而定；的安全系数，取值视土质而定； S允允 地地基基土土质质允允许许的的承承压压能

37、能力力，t/m2。一一般般建在建在2.0kg/cm2的土质上的土质上 。4.4 高炉金属结构高炉金属结构 一一. 设计高炉金属结构设计原则：设计高炉金属结构设计原则： 力、热分离力、热分离（1）考虑到各种设备安装、检修、更换的可行性，要考虑）考虑到各种设备安装、检修、更换的可行性，要考虑到大型设备的运进运出，吊上吊下，临时停放等可能性到大型设备的运进运出，吊上吊下，临时停放等可能性 ；（2）具有耐高温高压、耐磨和可靠的密封性；）具有耐高温高压、耐磨和可靠的密封性；（3）应留有足够的净空尺寸，并且要考虑到安装偏差和受）应留有足够的净空尺寸，并且要考虑到安装偏差和受力变形等因素力变形等因素 ；（4

38、）对于支撑构件，要认真分析荷载条件，做强度计算）对于支撑构件，要认真分析荷载条件，做强度计算 ；（5）避免积尘积水；）避免积尘积水；（6）合理设置走梯、过桥和平台）合理设置走梯、过桥和平台 。 4.4.2. 高炉金属结构基本类型高炉金属结构基本类型高炉本体钢结构高炉本体钢结构a炉缸支柱式；炉缸支柱式；b炉缸、炉身支柱式；炉缸、炉身支柱式；c炉体框架式；炉体框架式；d自立式自立式 一一. 炉缸支柱式炉缸支柱式曾用于中小型高炉曾用于中小型高炉 1. 特点：特点： 炉顶荷载及炉身荷载由炉身外壳通过炉缸炉顶荷载及炉身荷载由炉身外壳通过炉缸支柱传到基础上。受热和承重最突出的部位在支柱传到基础上。受热和承

39、重最突出的部位在高炉下部高炉下部2. 优点：优点： 节省钢材。节省钢材。3. 缺点：缺点： 炉身炉壳容易变形，一旦失稳更换困炉身炉壳容易变形，一旦失稳更换困难。风口平台拥挤，炉前操作不方便。难。风口平台拥挤，炉前操作不方便。4. 应用：目前小高炉多用这种结构。应用：目前小高炉多用这种结构。 二二. 炉缸、炉身支柱式炉缸、炉身支柱式五、六五、六十年代大型高炉十年代大型高炉1. 特点：高炉冶炼强化，上部承重和受热矛盾突出特点：高炉冶炼强化，上部承重和受热矛盾突出炉顶装料设备和煤气导出管、上升管等的重量经过炉炉顶装料设备和煤气导出管、上升管等的重量经过炉身传递到炉腰托圈；身传递到炉腰托圈；炉顶框架、

40、大小钟荷载则通过炉身支柱传递到炉腰托炉顶框架、大小钟荷载则通过炉身支柱传递到炉腰托圈；圈；传递到炉腰托圈的重量再通过炉缸支柱传递到基础上。传递到炉腰托圈的重量再通过炉缸支柱传递到基础上。 降低了炉壳负荷，安全可靠。降低了炉壳负荷，安全可靠。3. 缺点：缺点： 由于炉衬上涨，炉身被抬起，炉缸支柱由于炉衬上涨，炉身被抬起，炉缸支柱与炉腰支圈分离；与炉腰支圈分离； 耗费钢材较多、投资高。耗费钢材较多、投资高。2. 优点：优点：三三. 炉体框架式炉体框架式大型高炉多用大型高炉多用 1. 特点：特点：由四根支柱连结成一个大框架；由四根支柱连结成一个大框架；框架本身是一个与高炉本体不相连接的独立结构。框架

41、本身是一个与高炉本体不相连接的独立结构。框架下部固定在高炉基础上，顶端支撑在炉顶平框架下部固定在高炉基础上，顶端支撑在炉顶平台上。台上。因此除装料设备重量经炉壳传给基础外，其余所因此除装料设备重量经炉壳传给基础外，其余所有重量均由大框架直接传给基础。有重量均由大框架直接传给基础。2. 优点：优点： 风口平台宽敞，炉前操作方便，风口平台宽敞，炉前操作方便，有利于大修时高炉容积的扩大。有利于大修时高炉容积的扩大。 四四. 自立式自立式 小型高炉多用小型高炉多用1. 特点：特点： 不设任何支柱，全部荷载均由炉壳承受，不设任何支柱，全部荷载均由炉壳承受，并传递到基础上。并传递到基础上。2. 优点：优点

42、： 钢材消耗少，结构简单，炉前宽敞。钢材消耗少，结构简单，炉前宽敞。3. 注意：注意： 设计时应尽量减少炉壳转折点；高炉生产设计时应尽量减少炉壳转折点；高炉生产过程中应加强炉壳冷却；高炉大修时炉顶设备过程中应加强炉壳冷却；高炉大修时炉顶设备需要另设支架。需要另设支架。4.4.2 炉炉 壳壳一一. 作用：作用：固定冷却设备；固定冷却设备；保证高炉砌砖的牢固性；保证高炉砌砖的牢固性；承受炉内压力和起到炉体密封作用。承受炉内压力和起到炉体密封作用。有的要承受炉顶荷载和起到冷却内衬有的要承受炉顶荷载和起到冷却内衬作用（外部喷水冷却时）。作用（外部喷水冷却时）。炉壳折点和开孔应避开在同一个截面；炉壳折点

43、和开孔应避开在同一个截面；炉缸下部折点应在铁口框以下炉缸下部折点应在铁口框以下100mm以上；以上；炉腹折点应在风口大套法兰边缘以上大于炉腹折点应在风口大套法兰边缘以上大于100mm处；处；炉壳开口处需补焊加强板。炉壳开口处需补焊加强板。 二二. 设计时注意的问题：设计时注意的问题：三三. 炉壳厚度炉壳厚度 计算部位炉壳厚度，计算部位炉壳厚度，mm； D计计算算部部位位炉炉壳壳外外弦弦带带直直径径（对对 圆锥壳体采用大端直径），圆锥壳体采用大端直径），m； k 系数，系数，mm/m；与弦带位置有与弦带位置有关（见下页图），其值见下表。关（见下页图），其值见下表。 可由下式计算：可由下式计算：式

44、中：式中： 高炉各弦带高炉各弦带k的取值的取值 高炉炉体各弦带分界示意图高炉炉体各弦带分界示意图炉身下弦带高度一般不超过炉身高度的炉身下弦带高度一般不超过炉身高度的1/41/3.5。 我国某些高炉炉壳厚度（我国某些高炉炉壳厚度（mm） 炉体框架由四根支柱组成，上至炉体框架由四根支柱组成，上至炉顶平台，下至高炉基础，与高炉中炉顶平台，下至高炉基础，与高炉中心成对称布置，保证支柱与热风围管心成对称布置，保证支柱与热风围管有有250mm间距。间距。 4.4.3 炉体框架炉体框架一一. 炉缸支柱：炉缸支柱：1. 作用：作用： 用来承担经炉腰支圈传递下来的全部荷载。用来承担经炉腰支圈传递下来的全部荷载。

45、2. 数目：数目： 支柱的数目常为风口数目的一半或三分之支柱的数目常为风口数目的一半或三分之一，均匀地分布在炉缸周围。一，均匀地分布在炉缸周围。 支柱向外倾斜支柱向外倾斜6左右，以使炉缸周围宽敞。左右，以使炉缸周围宽敞。 4.4.4 炉缸炉身支柱、炉腰支圈和支柱座圈炉缸炉身支柱、炉腰支圈和支柱座圈1. 作用：作用： 支承炉顶框架及炉顶平台上的荷支承炉顶框架及炉顶平台上的荷载、炉身部分的平台走梯、给排水管载、炉身部分的平台走梯、给排水管道等。道等。 一般为一般为 6 根，下端应与炉缸支柱根，下端应与炉缸支柱相对应相对应。二二. 炉身支柱炉身支柱三三. 炉腰支圈炉腰支圈 1. 作用：作用： 将其承

46、托的上部均布荷载（砌砖重量及压将其承托的上部均布荷载（砌砖重量及压力等）变成几个集中载荷传给炉缸支柱，同时力等）变成几个集中载荷传给炉缸支柱，同时也起着密封作用。也起着密封作用。 与上下炉壳连接处，两侧都用角钢加固，与上下炉壳连接处，两侧都用角钢加固，在外侧边缘也用角钢加固，以加强其刚性。在外侧边缘也用角钢加固，以加强其刚性。 炉腰支圈炉腰支圈 为了使支柱作用于炉基上的力比较为了使支柱作用于炉基上的力比较均匀，在每根支柱下面都有用铸铁或型均匀，在每根支柱下面都有用铸铁或型钢做成的单片垫板，并且彼此用拉杆或钢做成的单片垫板，并且彼此用拉杆或整环连接起来整环连接起来 。四四. 支柱座圈支柱座圈n体

47、积小，重量轻，结构简单，安装方便，无转动部件不需润滑，维修方便，运行费用低。n（2）电磁振动给料机给料机由于运用了机械振动学的共振原理，因而消耗电能少。n（3）由于可以瞬时地改变和启闭料流，所以给料量有较高的精度。链板式给料机（简称板喂机）是一种散状物料输送设备，把间歇式给料转变为连续性给料，具有牵引力大、漏料少、运行平稳、使寿命长、用检修方便的优点。 n1.工作可靠、寿命长。2.重量轻，体积小，维护保养方便。3.结构简单，运行可靠，调节安装方便。4.封闭式框架结构，大大提高了机架的刚度。电子称n当物体放在秤盘上时，压力施给传感器，该传感器发生形变，从而使阻抗发生变化，同时使用激励电压发生变化

48、，输出一个变化的模拟信号。该信号经放大电路放大输出到模数转换器。转换成便于处理的数字信号输出到CPU运算控制。CPU根据键盘命令以及程序将这种结果输出到显示器。直至显示这种结果。 一一. 对供水系统的要求：对供水系统的要求：水泵站供电系统须有两路电源，并且两路电水泵站供电系统须有两路电源，并且两路电源应来自不同的供电点。源应来自不同的供电点。应设有水塔，塔内要储有应设有水塔，塔内要储有30min的用水量。的用水量。泵房内应有足够的备用泵。泵房内应有足够的备用泵。由泵房向高炉供水的管路应设置两条。由泵房向高炉供水的管路应设置两条。串联冷却设备时要由下往上，保证断水时冷串联冷却设备时要由下往上，保证断水时冷却设备内留有一定水量。却设备内留有一定水量。 3.3.5 高炉给排水系统高炉给排水系统二二. 排水系统排水系统排水管直径为供水管直径的排水管直径为供水管直径的1.32.0倍。倍。 供水管直径通过计算确定，供水供水管直径通过计算确定，供水管内水流速为管内水流速为0.71.0m/s。