高爐冷卻設備的選擇

1、4. 高爐冷卻設備4.1 高爐冷卻目的及方法（ 1）維持爐襯在一定的溫度下工作，使其不失去強度，保持爐型；（ 2）形成渣皮，保護爐襯代替爐襯工作；（ 3）保護爐殼及各種鋼結構，使其不因受熱而變形或破壞。高爐爐襯的冷卻，是由插入砌體或置于砌體外緣表面的金屬冷卻器件的內部通過冷卻介質完成。常用的冷卻介質是水、空氣、汽水混合物，即水冷、風冷和氣化冷卻。4.2冷卻設備由于高爐各部位熱負荷不同， 加上結構上的要求， 高爐冷卻設備有： 外部噴水冷卻，風口和渣口的冷卻，冷卻壁，冷卻水箱以及風冷或水冷爐底等。（ 1）噴水冷卻裝置： 在爐身和爐腹部位設有環(huán)形冷卻水管， 水管直徑 50-150mm，約距爐殼 10

2、0mm水管上朝爐殼的方向鉆有直徑 5-8mm的小孔若干，小孔間距 100mm，冷卻水經(jīng)過小孔噴射到爐殼上進行冷卻。 噴水冷卻裝置實用于碳質爐襯和小型高爐，對于大型高爐，粘土質爐襯，只有在爐齡晚期冷卻設備燒壞的情況下使用，是一種輔助性的冷卻手段。（ 2）風口和渣口：風口由三個套組成，其中小套為腹腔式貫流風口，一般高爐的風口中小套由紫銅或青銅制成， 空腔式結構。 風口大套由鑄鐵鑄成， 內部鑄有蛇形鋼管。渣口裝置一般由四個套組成，即大套、二套、三套和渣口小套，可在高爐鐵口的上方和兩側插入冷卻板。（ 3）冷卻壁： 冷卻壁設置于爐殼爐襯之間，有光面冷卻壁和鑲磚冷卻壁，其基本結構是鑄鐵板內鑄有無縫鋼管。

3、光面冷卻壁厚 80-120mm，鑲磚冷卻壁包括鑲磚在內厚 250-350mm，磚厚一般 113-230mm。管距 100-200mm，光面冷卻壁用于爐底爐缸，風口區(qū)冷卻壁的塊數(shù)為風口數(shù)目的兩倍； 渣口周圍上下段各兩塊， 由四塊冷卻壁組成。鑲磚冷卻壁由于爐腹、 爐腰和爐身下部， 鑲磚的目的在于易結渣皮，代替爐襯工作。 冷卻壁寬度一般為 700-1500mm，圓周個數(shù)最好取偶數(shù)， 冷卻壁高度視爐殼折點而定， 一般小于 3000mm，應方便吊運和易送入爐殼內。 冷卻壁用方頭螺栓固定在爐殼上， 每塊四個螺栓。 同段冷卻壁間豎直縫 20mm，上下段間水平縫 300mm，兩段豎直縫相互錯開。冷卻壁的優(yōu)點是

4、不損壞爐殼強度，密封性好，冷卻均勻，爐襯表面光滑平整。 爐身部位可以帶額頭的倒 “L”字形鑲磚冷卻壁，亦可以采用“鼻形”鑲磚冷卻壁， 這兩種冷卻壁的優(yōu)點是磚襯有支撐作用， 可以延長爐襯壽命。冷卻壁的額頭和鼻子處均采用單獨冷卻。（ 4）冷卻水箱： 冷卻水箱是埋置于爐襯內的冷卻設備，用于厚襯爐壁，有扁水箱和支柱式水箱兩種。扁水箱（或稱冷卻板）厚度 70-110mm，由鑄鐵鑄成，內部鑄有無縫鋼管，常用在爐腰和爐身，成棋盤式布置，一般上下層間距 500-900mm，同層間距二類優(yōu)質 #1150-300mm，爐腰部位比爐身部位要密集一些。水箱前端與爐襯設計工作表面的距離，爐身中上部為 230mm，爐腰和

5、爐身下部為 345mm，扁水箱冷卻水進出管與爐殼焊接，密封性好。支梁式水箱為內部鑄有無縫鋼管的契形鑄鐵水箱， 一般用在爐身中部， 成棋盤式分布，插入爐襯內，上下層間距 600-800mm，通層橫向間距 1300-1700mm，水箱前端局爐襯設計工作表面 230-450mm，支梁式水箱用螺栓固定在爐殼上。（ 5）風冷、水冷爐底：大型高爐爐缸直徑較大，徑向周圍冷卻壁的冷卻，已不足以將爐底中心部分的熱量散發(fā)出去， 如不進行冷卻，爐底向下侵蝕嚴重。 因此，大型高爐爐底中心部位要冷卻，冷卻方式是風冷和水冷。風冷爐底結構形式很多， 其中最常見的一種是， 風冷管中心線以下埋置在爐基耐火混泥土基墩上表面中，

6、中心線以上為碳素搗固層， 風管爐底中心部分管間距 200-300mm，邊緣較疏，為 350-500mm，風冷管兩端伸出爐殼外50-100mm，爐殼開孔后加墊板加固，開孔處避開爐殼折點 150mm以上。水冷爐底比風冷爐底的冷卻強度大， 耗電也較低，爐底厚度可以進一步減薄。目前 , 大型高壓高爐，多采用爐底封板，水冷管設置在封板以上，則爐殼開孔降低強度和密封性，但冷卻效果好，水冷管設置在封板以下，對爐殼沒有損傷，但冷卻效果差。4.3 高爐各部位冷卻設備選擇1爐底、爐缸均采用光面冷卻壁冷卻。 冷卻壁設置于爐殼爐襯之間。 其優(yōu)點是：不損壞爐殼強度，密封性好，冷卻均勻，爐襯表面光滑平整。風口區(qū)光面冷卻壁

7、的塊數(shù)為風口數(shù)目的兩倍，即 60 塊；光面冷卻壁厚 80 120mm ，本設計取 120 mm；寬700 1500mm，本設計取 950mm；高度視爐殼折點而定，一般小于 3000 mm。光面冷卻壁與爐殼間留 20mm縫隙，用稀泥漿填滿，光面冷卻壁與磚襯間留 100150mm縫隙，本設計取 120mm，填以炭素料。2爐腹、爐腰、爐身下段采用鑲磚冷卻壁（銅冷卻壁） ，其厚度為 300mm，且爐腰部位用帶凸臺的鑲磚冷卻壁。其凸臺部位可支承爐磚，延長爐襯壽命，安裝時緊靠砌磚。與爐殼間距 130mm，中間填以水渣石棉材料，同段冷卻壁之間垂直縫為20mm，水平縫30mm，上下兩段豎直縫應相互錯開，中間填

8、以鐵屑填料。銅冷卻壁的特點有：1）銅冷卻壁具有熱導率高，熱損失低的特點。目前，國內外銅冷卻壁大多以軋制純銅為材質， 經(jīng)鉆孔加工而成的。 這樣制作出來的銅冷卻壁的冷卻通道與壁體是一個有機的整體， 消除了鑄鐵冷卻壁因水管與壁體之間存在氣隙而形成隔熱屏障的弊端， 再加上銅本身具有的高導熱性， 這樣就使得銅冷卻壁在實際使用過程中能保持非常低的工作溫度。3）利于渣皮的形成與重建。較低的冷卻壁熱面溫度是冷卻壁表面渣皮形成二類優(yōu)質 #2和脫落后快速重建的必要條件。 由于銅冷卻壁具有良好的導熱性， 因而能形成一個相對較冷的表面，從而為渣皮的形成和重建創(chuàng)造條件。 由于渣皮的導熱性極低，渣皮形成后，就形成了由爐內向銅冷卻壁傳熱的一道隔熱屏障， 從而減少了爐內熱損失。研究表明，在渣皮脫落后，銅冷卻壁能在 15min 內完成渣皮的重建，而雙排水管球墨鑄鐵冷卻壁則至少需要 4h。3. 水冷爐底水冷爐底的冷卻強度大 , 耗電低 , 為軟水冷卻 , 冷卻水管為 90