炼钢厂设计课件-高炉冷却设备.ppt
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1、3.1 冷却目的 (1)保护炉壳。在正常生产时,高炉炉壳只能在低于80的温度下长期工作,炉内传出的高温热量由冷却设备带走85以上,只由约15的热量通过炉壳散失。(2)对耐火材料的冷却和支承。高炉内耐火材料的表面工作温度高达1500左右,如果没有冷却设备,耐火材料在很短的时间内就会被侵蚀或磨损。 当耐火内衬被侵蚀后,保护高炉炉壳免受损坏。(3)维持合理的操作炉型。使耐火材料的侵蚀内型线接近操作炉型,对高炉内煤气流的合理分布、炉料的顺行起到良好的作用。(4)当耐火材料大部分或全部被侵蚀后,炉腰和炉腹能靠冷却设备上的渣皮继续维持高炉生产。3.2冷却方式和介质1.冷却方式 目前,高炉冷却介质常用水、空
2、气、气水混合物。即水冷、风冷和气化冷却三种。 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。 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。 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 根据不同处理方法所得到的冷却用水分为普通工业净化水、软水和纯水。 普通工业净化水是天然水经过沉淀及过滤处理后,去掉了水中大
3、部分悬浮物杂质,而溶解杂质并未发生变化的净化水。 软水是将钠离子经过离子交换剂与水中的钙、镁阳离子进行置换,而水中其他的阴离子没有改变的净化水。 纯水即脱盐水,纯水中阴、阳离子的残余含量极微,基本上无杂质的净化水。 目前趋势是发展软水或纯水密闭循环冷却。软水系统(表31 水质指标),设备的结垢速率和腐蚀速率都远低于工业水,从根本上解决了结垢问题。表31 水质指标水质项目单位普通工业净化水软水纯水悬浮物 溶解固体硬度 碱度 mg/L mg/Lmmol/Lmmol/L 200 3.57 5100.035 420 2300.040.11.炉壳外部喷水冷却 此法利用环形喷水管或其它形式通过炉壳冷却内衬
4、。高炉在炉役末期冷却器被烧坏或严重脱落时、为维持生产,采用喷水冷却。 宝钢 l 号高炉炉底侧壁和炉缸为碳砖喷水冷却结构(图3-1);国外也有大高炉炉身、炉腹和炉缸采用碳质内衬配合喷水冷却;还有使用焊有沟槽外套结构冷却炉壳的。 为提高喷水冷却效果,必须经常对炉壳进行清洗。 图3-1 宝钢1号高炉炉底侧壁和炉缸喷水冷却示意图2.壳内冷却(1)插入式冷却器 支梁式水箱 被安装在炉壳与内衬间或内衬中,以增强砖衬的冷却效果。有插入式冷却器和冷却壁两种。 为铸有无缝钢管的楔形冷却器(图3-2)。因此它有支承上部砖衬的作用,并可维持较厚的砖衬;与冷却壁相比重量较轻,便于拆换。它多安装在中型高炉炉身中部用以托
5、砖,常为23层,呈棋盘式布置。上下两层间距600800mm,同一层相距13001700mm。 优点:冷却深度较深; 缺点:点冷却;炉役后期,内衬工作面易呈凹凸不平,不利炉料下降;开孔多对炉壳强度和密封也带来不利影响。 扁水箱 多为铸铁,内部铸有无缝钢管(图3-3)。 一般用于炉身和炉腰。亦呈棋盘式布置,有密排式和一般式,后者层距500900mm,同一层相距不超过150500mm。 冷却板 其内采用隔板将 冷却水形成一定的流路,有双进四路、双进六路结构型式,图3-4示出双进六路结构型式冷却板。 此种冷却板结构的特点: a.适用于高炉高热负荷区的冷却,采用密集式的布置形式,如宝钢1号和2号冷却板层
6、距为312mm; b.冷却板前端冷却强度大,不易产生局部沸腾现象; c.当冷却板前端损坏后可继续维持生产; d.双通道的冷却水量可根据高炉生产状况分别进行调整。 图3-2 支梁式水箱图3-3 扁水箱 (铸钢) 图3-4 双进6路冷却板(2)冷却壁 光面冷却壁 用于炉底和炉缸,其厚度为80120mm。(图3-5) 镶砖冷却壁 用于炉腹及以上,其厚度包括镶砖在内,一般为250350mm(冷却壁厚度120160mm),肋高为75115mm,现趋于减薄。 a.有凸台的异型或“”型冷却壁(图3-6 b,c),用于炉腹以上,普通型冷却壁(图3-7 a )用于炉腹 ; b.冷却壁宽度为7001500mm,高
7、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 34* 5 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。内部铸有无缝钢管的铸铁板。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“”型冷却壁有支托上部砖衬作用。适宜用于顶压达0.20.25MPa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。冷却壁发展(图37 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
8、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。 用软水图3-5 光面冷却壁图3-6 冷却壁图37 新日铁第四代冷却壁 (3)铜冷却壁(图3-8)项目铸铁冷却壁铜冷却壁冷却效果 由于水管位置距角部和边缘有要求,冷却效果差,易损坏 钻孔时距壁角和边缘部位的距离可缩短,使二部位的冷却效果好 冷却水管 铸入壁内,有隔热层存在 在壁内钻孔,无隔热层存在壁间距离 相邻两壁之间有3040mm宽的缝隙,此部位冷却条件很差相邻两壁之间距离可缩小到10mm 热导率62.8W/(m k) 360W/(m k)表32图38 铜冷却壁(4)板壁结合冷却结构(图39 ) 为了缓解炉
9、身下部耐火材料的损坏和炉壳的保护,在国内外一些高炉的炉身部位采用了冷却板和冷却壁交错布置的板壁结合冷却结构。千叶6号高炉(4500m3) ,梅山(1250m3 ) 。 图39 板壁结合冷却结构3.冷却管冷却管 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3-10为宝钢1号高炉水冷炉底结构 图3-11为高炉炉底水冷管配置图 图3-11 宝钢1号高炉水冷炉底结构1.上屋横梁;2.压浆孔;3.碳质不定形耐火材料
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