高炉冷却目的

高炉冷却是形成保护性渣皮、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。

国内高炉采用的冷却方式有四种：

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

4.外部喷淋

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。

1.自然循环汽化冷却工作原理：利用下降管中的水和上升管中的汽水混合物的比重不同所形成的压头，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。

2.软水密闭循环冷却工作原理：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50～60℃（实践经验40～45℃）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。

3.工业水开路循环冷却工作原理：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。

4.外部喷淋的工作原理：用于高炉外部喷淋式降温。

高炉技术进步的特点，表现为高炉炼铁已发展成为较成熟的技术。从近几年高炉技术进步的发展方向看，突出的特点是大型化、高效化和自动化。因此采用较为先进的高炉冷却技术具有较大的吸引力，成为争相探讨和研究课题。

1.采用软水密闭循环冷却系统最佳。因为：

（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。

（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。

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：

①冷却介质为软水，可防止结垢。

②自然循环不需要动力，在停电情况下仍能继续运行。

（2）汽化冷却的缺点：

①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。

②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，因此使冷却壁寿命缩短。

3.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。

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。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。

（一）一般概念：

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、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。

①暂时硬度：就是指水中含有重碳酸盐的含量。

②永久硬度：就是指除去重碳酸盐的其它盐类。

③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。

3.水的硬度单位：德国度（°H）简称度。即在10000份水中含有1份氧化钙或氧化镁为一度。也就是1升水中

含有10毫克的氧化钙或氧化镁为一度。

4. 水的硬度分类：

硬度 0～4° 4～8° 8～16° 16～30° >30°

性质 很软水 软水 中等硬水 硬水 很硬水

对水系统要求新水暂时硬度≯15°H，循环水≯8°H。

5.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：①不存在O2腐蚀，②不结垢。2100433B

高炉炉腹以上采用的冷却设备形式很多：主要有冷却壁(光面和“r”形两种)、冷却水箱、冷却板(焊接式和波纹管式两种)、冷却壁和冷却板两种组合的“板壁结合”以及带衬镶砖冷却壁等4种。

高炉炉腹冷却壁

冷却设备为冷却壁时，耐火砖紧靠冷却壁上下层交错砌筑(也有耐火砖与冷却壁间留设30 ~40mm膨胀间隙的)，砌体与冷却壁间的自然三角缝内用与砌砖相同的浓泥浆填塞;若耐火砌体为两环不同材质的砖，应在施工前对两种砖进行选分与配层，以使其厚度尺寸保持一致，保证上下层、内外层交错砌筑。

高炉炉腹波纹管式冷却板

冷却设备为波纹管式冷却板时，冷却板区域耐火砖砌筑与冷却板安装交替进行。上下层冷却板间耐火砖砌筑时，要严格控制水平度、标高，既要满足冷却板的安装要求，又要使各段冷却板安装的顶面标高与耐火砖层顶面标高相一致;冷却设备为焊接式冷却板时，冷却板区域先安装冷却板，后砌筑耐火砖。冷却板的安装标高要符合要求，上下层冷却板间耐火砖砌筑也要严格控制水平度和标高，既要满足冷却板下的膨胀间隙要求，又要使耐火砖层顶面与各段冷却板顶面标高相一致。为此，两种形式的冷却板区域耐火砖， 在施工前均应进行选分与配层，以使厚度尺寸满足砌筑要求。 同一段的相邻两块冷却板之间的耐火砖应严格按设计砖型砌筑，保证砖与板之间的间隙符合要求，必要时应加工砖。