[實用新型]全冷卻壁高爐熱負荷分布在線調節系統

有效

• 申請號: 201320491430.9
• 申請日: 2013-08-12
• 公開（公告）號: CN203393172U
• 公開（公告）日: 2014-01-15
• 發明（設計）人: 陳令坤;胡正剛;鄒祖橋;尹騰;姜本熹
• 申請（專利權）人: 武漢鋼鐵（集團）公司
• 主分類號: C21B7/10
• 分類號: C21B7/10
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 胡鎮西;李滿

技術領域

本實用新型涉及新型高爐軟水密閉循環冷卻系統技術領域，具體地指一種全冷卻壁高爐熱負荷分布在線調節系統。

背景技術

高爐冷卻從工業水冷卻、汽化冷卻，一直發展到軟水閉路循環冷卻，目前國內外所有大型高爐基本都采用軟水(純水)密閉循環冷卻系統，實際上早在60年代國外就開始采用軟水密閉循環冷卻技術，上世紀80年代以后陸續在西歐和日本等一些大型高爐上推廣，獲得了良好的效果。我國從1987年開始在太鋼1200m³高爐爐腰和爐身下部共4段冷卻壁部位采用軟水進行冷卻(冷卻壁之間的冷卻板仍采用工業水冷卻)，在運行的4年零10個月內，采用軟水冷卻的144塊冷卻壁中僅有4塊燒損漏水，顯示了軟水冷卻的優勢，從上世紀1990年起，唐鋼、鞍鋼和武鋼等鋼廠開始大規模采用軟水密閉循環冷卻系統，雖然剛開始唐鋼和鞍鋼等企業因技術不過關，付出了慘重的代價，但武鋼3200m³級高爐和寶鋼4000m³級高爐采用該技術卻取得了重大的成功，高爐壽命超過15年，單位爐容產鐵量超過10000t/m³，達到世界先進水平，目前國內超過1000m³的幾百座高爐幾乎全部采用了軟水密閉循環冷卻技術。

盡管目前軟水密閉循環系統被廣泛采用，但隨著高爐運行環境、操作要求的變化還是存在一些問題。文獻“顧德章，《高爐軟水閉路循環冷卻系統設計探討》，煉鐵，1994年3期”以武鋼5號高爐為例從設計上介紹了目前廣為采用的全冷卻壁軟水密閉循環系統，該系統由冷卻元件、循環管路、控制閥門、脫氣罐、膨脹罐(包括充氮裝置)、換熱器、軟水循環水泵、軟水補充、軟水降溫設備以及事故水塔等組成。該系統采用了3個冷卻回路，即冷卻壁冷卻回路，爐底冷卻回路，風口、熱風閥和煤氣取樣器等冷卻回路。對于高爐本體冷卻壁采用了一個從下到上的串聯冷卻回路，圓周方向共計192根支管，每根支管分別與上、下段冷卻壁相應的支管串聯，該冷卻回路完成高爐本體的冷卻，因高爐冶煉過程的特點，一個回路需要同時滿足高爐不同高度的不同熱負荷要求，高爐管內徑為Φ70mm，厚度為6mm，水速為1.5m/s，為加強高熱負荷區的冷卻強度，部分冷卻壁設置了雙層冷卻管，均采用獨立供水。該高爐在一代爐役時間內發生了幾十次嚴重爐墻粘結，每次都會耗費大量的人力、物力來處理，由于采用了串聯冷卻，而渣皮只是粘結在高爐的某一個區域，如果采用水量調劑方式維護爐型，將影響未粘結的部分，同時限于渣皮脫落的不可預知性，一般不會輕易采用調節水量、提高水溫的措施來維護操作爐型。實際上自高爐操作過程中，實際熱負荷分布是隨時變化的，局部熱負荷有時會遠遠超過設計熱負荷，如文獻“王寶海等，《鞍鋼銅冷卻壁高爐的熱負荷管理》，煉鐵，2008年4月”介紹了鞍鋼3200m³高爐在操作過程中熱負荷的變化情況，設計爐身熱負荷為40000MJ/h，實際爐身熱負荷有時達到了180000MJ/h，而冷卻水量是按照40000MJ/h設計的，從高爐的實際運行看冷卻能力有些不足，長時間維持這種狀況將造成冷卻系統的破損。文獻“唐順兵，楊志榮等，《太鋼4350m³高爐穩定爐體熱負荷的實踐》，煉鐵，2010年2月”中介紹了采用板壁結合的軟水密閉循環冷卻系統，該系統按照高爐不同部位冷卻強度的要求，采用不同的冷卻器進行冷卻，在熱負荷大的區域采用冷卻板進行冷卻，太鋼4350m³高爐采用了2個冷卻回路，一個供冷卻壁，一個供冷卻板，這種系統設計較好地協調了不同部位冷卻要求不同的需求，必要時可以對高熱負荷區加大供水量，這種設計思路可以被全冷卻壁高爐所借鑒。文獻“周南夫，《高爐長壽與冷卻水量自動調節》，馬鋼技術，1998年第1期”也提出了進行冷卻水量自動調節來滿足高爐熱負荷波動要求的建議。文獻“張景致，于啟順等，《關于高爐軟水冷卻系統的改進意見》，鞍鋼技術，1994年第1期”基于鞍鋼的生產經驗提出了將高爐冷卻系統進行分段式冷卻的設想，這種設想可以根據生產需要在適當的范圍內調節水量以滿足高爐冷卻的要求，這種思路很好地滿足高爐熱負荷分布的要求，這種冷卻模式在高熱負荷區從下到上同樣采用一根串聯水管進行冷卻，也存在一種潛在的危險，高爐高熱負荷區的實際熱負荷波動總是遠遠高于設計值，在大渣皮脫落時，如果處理不及時同樣會造成冷卻水管的破損，由于該區域從下到上采用一根冷卻水管冷卻，一旦水管破損將嚴重削弱冷卻壁的冷卻能力。

綜上所述，目前高爐軟水密閉循環冷卻系統均采用串聯式冷卻結構，但是由于高爐不同高度區域的熱負荷差異極大所以傳統的串聯式冷卻結構會造成冷卻不均勻的問題，從而導致高爐壽命減少。