小高炉

【学员问题】板式换热器在中小高炉炉体冷却中的应用？

【解答】摘要：中小高炉炉体软水冷却采用的空冷器冷却效果随季节变化而波动，夏天时最高进高炉水温达到70C以L，影响了高炉的安全高产和使用寿命。板式换热器以波纹板为传热面，传热系数高、体积小、拆装清洗方便，换热强度高，换热效果好，根据中小高炉炉体冷却软水系统流量大、温差小等特点，宜选用316或316L不锈钢材质、结构矮胖型、开二备一、3台并联的板式换热器。采用BR1.1xC（1.0/100）200.2型水水板式换热器，软化水进高炉温度全年稳定在34～39C.

1、前言

国内中小高炉炉体软水冷却大多采用冷器，由于空冷器以空气为冷媒，受季节影响大，进高炉软水温度随季节变化而波动。在夏天时最高进高炉水温达到70℃以上，远高丁最佳供水温度35～40℃。空冷器管束易腐蚀、漏水，而对腐蚀管束采用“盲死”措施后，空冷器换热面积减少，更使进进高炉的软水温度升高。随着炼铁工艺的完善及高炉利用系数的进步，空冷器冷却能力不足的矛盾日益突出，已严重影响高炉的安全高产和使用寿命。

2、板式换热器的选用

2.1板式换热器的特点

板式换热器是以波纹板为传热面的新型、高效换热器，具有以下特点：

（1）传热系数高。由于波纹板片相互颠倒，在流道中形成网状触点，流道交叉变化，流体方向多变，在临界雷诺数约为200时就能达到湍流，使膜传导系数大大进步，增强了传热。

表1板式换热器选型计算

（2）体积小，占地面积小，重量轻，特别适用于空间有限的场合。板式换热器结构紧凑，体积小，占地面积汉为列管换热器的l/5～1/10.

（3）组装灵活，拆装清洗方便。

22板式换热器的型式

由于中小高炉炉体冷却软水系统的特点为大流量、小温差，由此决定了板式换热器的结构特点为矮胖型，即宽高比较大。这样的结构，既保证了，良好的换热效果，又可使压力损失降到最小。

23板式换热器技术参数

2、3.1板式换热器数目根据中小高炉的特点，其炉体冷却软水系统采用板式换热器的数目宜为3台并联，每台流量为最大流量的5O%，正常运行开二备一。

2.3.2流量根据水在冷却壁的公道流速，并重点考虑高炉后期内壁耐热层减薄、传热量急剧增加的情况，按后期最大传热量来确定软化水流量。

2.3.3软化水进出换热器温度根据现有高炉软水供给的经验，软水供给温度在35～40℃之间时，对高炉稳产高产、安全生产最有利，同时考虑到夏季冷媒水及冷却塔的冷却能力，软化水进高炉温度在夏季最不利工况时宜小于40℃，软化水出高炉温度宜小于45℃，即软化水进换热器温度宜为45℃，出换热器温度宜为40℃。

2.3.4换热器软水侧压力损失

由于软水系统除停开空冷器、并进板武换热器外，其它部分不变，因此，板式换热器软水侧压力损失须小于原有空冷器软水侧压力损失。原有空冷器软水侧压力损失小于0.05MPa，因此板式换热器软水侧压力损失必须小于‘0.05MPa.

2.3、5换热器板片材质板式换热器板片材质基本上采用不锈钢、钛合金两

种。由于钛材料价格为不锈钢的4～6倍，且高炉冷却系统板式换热器板片材质采用不锈钢即可满足要求，为此板式换热器板片材质选用不锈钢。

2.3.6换热器板片厚度换热器板片厚度与传热系数成反比关系，板片厚度越小，传热效果越好，但同时也轻易腐蚀泄漏。现国内板式换热器板片厚度一股为0.5～1.0mm，考虑到厂家制造工艺、现场操纵水平及腐蚀、除垢等因素，换热器板片厚度宜选择0.7～0.9ram.

2.3.7密封垫材质考虑现场实际情况及板式换热器工作温度、软化水成分等诸多因素，密封垫材质宜选用三元乙丙橡胶。

2.3.8换热器正常工作压力根据软水系统闭路循环的特点，换热器正常工作压力最小值应为软水系统循环水泵出口压力与高炉高位膨胀水箱水位高度之和。

2.3.9冷却水进、出换热器温度根据夏季冷却水供水温度及冷却塔工作能力，冷却水进换热器温度宜小于32℃，出换热器温度宜小于37℃。

2.3.10进出口管径进出口管径的大小以介质在管道内的活动速度小于3m/S为宜来确定，最大流速宜小于4m/s.

3.板式换热器选型计算

高炉冷却系统运行参数、板式换热器选型及结构参数的确定见表1.

4.应用效果

高炉在2004年7月用板式换热器2替换空冷器，经过2年来的运行，效果良好。已在其它高炉上陆续应用。板式换热器使用前后高炉进水温度统计数据对比情况见表2.采用板式换热器后，在软水流量及冷却水均稳定在960～1200m/h的情况下，软化水进高炉温度全年基本稳定在34～39℃之间，远远低于在2004年7月份以前采用空冷器的进水温度。

表2使用空冷器及板式换热器的高炉进水温度比较℃

5.结语

高炉炉体冷却软水系统采用水——水板式换热器，可使高炉进水温度保持在最佳温度35～40C~fd]，水温波动小，彻底解决了制约高炉高产、稳产、安全生产和影响高炉使用寿命的冷却能力不足题目，满足日益进步的高炉冶炼强度要求，延长高炉使用寿命。

以上内容均根据学员实际工作中遇到的问题整理而成，供参考，如有问题请及时沟通、指正。