CN115466809B - 一种高炉烘炉冷却制度控制方法 - Google Patents

Abstract

一种高炉烘炉冷却制度控制方法，在不同烘炉阶段，控制高炉炉体不同部位冷却系统内的冷却水温度及循环状态，以控制冷却水带走高炉炉体的热量，使高炉炉缸碳砖温度得到明显提升，特别是提高靠近炉壳侧的碳砖冷面的砌体温度，促进砌体内水分的蒸发，避免因砌体内水分蒸发不到位而造成靠近碳砖冷面的砌体内窜气，提高碳砖间的固结强度，烘炉效果更加彻底，避免开炉时升温过快水汽迅速逸出致使砌体爆裂和炉体剧烈膨胀而损坏设备。另外，本发明方法可以将高炉炉缸碳砖进行缓慢升温，促使各受热面均匀升温，缓慢膨胀，避免产生不均匀的热应力，破坏各联接设备件。

Description

一种高炉烘炉冷却制度控制方法

技术领域

本发明涉及高炉烘炉技术领域，具体涉及一种高炉烘炉冷却制度控制方法。

背景技术

新建高炉或大、中修高炉投产前需要进行烘炉操作，其主要目的是缓慢地除去高炉内衬中的水分，提高其固结强度，避免开炉时升温过快水汽迅速逸出致使砌体爆裂和炉体剧烈膨胀而损坏设备。其次是将新的砖衬进行缓慢升温，促使各受热面均匀升温，缓慢膨胀，避免产生不均匀的热应力，破坏各联接设备件。

中国专利201820688030.X公开了“热风炉烘炉系统及高炉烘炉系统”，该实用新型介绍了一种热风炉烘炉系统及高炉烘炉系统，其功能是解决在不使用热风炉的主燃烧器的情况下，对高炉烘炉，达到新建高炉没有高炉煤气的情况下能完成高炉烘炉的目的。

中国专利201010275398.1公开了“链箅机-回转窑-环冷机烘炉装置及其烘炉方法”，该装置包括热风炉、热风输送管道、干燥热风输送管道。

中国专利对比专利201821635884.8公开了“一种高炉烘炉管道”，该装置包括依次连接的烘炉管道总管、烘炉管道侧支管、烘炉管道炉内支管。

现有烘炉方法的缺点是高炉炉缸碳砖的冷面及砌体区域的温度不够高，靠近碳砖冷面的砌体内的水分无法得到有效蒸发，投产后，靠近碳砖冷面的砌体内容易窜气，造成生产中碳砖间无法得到有效强度，容易引发碳砖受侵蚀，而降低高炉寿命，严重时会造成烧穿的恶性事故。

发明内容

本发明目的在于提供一种高炉烘炉冷却制度控制方法，提高冷却系统内冷却水温度，减少冷却水系统带走的炉内热量，可将炉缸碳砖温度提高到118℃，提高靠近炉壳侧的碳砖冷面的砌体温度，促进砌体内水分的蒸发，避免因砌体内水分蒸发不到位而造成靠近碳砖冷面的砌体内窜气，以提高碳砖间的固结强度。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：

一种高炉烘炉冷却制度控制方法，其包括如下步骤：

1)烘炉准备

炉体冷却系统设有四个水循环系统，包括冷却炉底、炉缸区域的纯水Ⅰ系统，冷却炉体冷却壁的纯水Ⅱ系统，冷却风口中套、直吹管的纯水Ⅲ系统及高炉风口小套的高压水冷却系统；所述纯水Ⅰ系统和纯水Ⅱ系统间通过带有阀门的管道连通，形成该两个系统间反供水；

2)烘炉初期

烘炉初始阶段，送风温度在150～350℃期间，纯水Ⅰ系统和纯水Ⅱ系统处于储水状态，纯水Ⅲ系统及高压水冷却系统内冷却水处于循环状态，纯水Ⅲ系统内冷却水流速控制在1.0～1.2m/s，高压水冷却系统内冷却水流速控制在1.5～1.8m/s；

3)烘炉中期

送风温度在350～550℃期间，对纯水Ⅱ系统内冷却水供水加热，同时，纯水Ⅱ系统内冷却水开始循环，冷却水流速控制在1.0～1.2m/s，通过蒸汽加热及循环蓄热，纯水Ⅱ系统供水温度提升至65～68℃；纯水Ⅰ系统保持储水状态，待纯水Ⅱ系统冷却水温度提升至65～68℃时，打开纯水Ⅱ系统和纯水Ⅰ系统连通管道中的阀门，纯水Ⅰ系统内水温相对偏低的冷水逐步用纯水Ⅱ系统内温度较高的冷却水置换掉，使纯水Ⅰ系统内的水温提高至65～68℃；

4)烘炉后期

送风温度升高到550℃后保持阶段及送风温度降低到150℃阶段，停止对纯水Ⅱ系统冷却水加热，纯水Ⅱ系统冷却水流速控制在1.0～1.2m/s，同时，向纯水Ⅱ系统内添加温度低于65℃的冷却水，使纯水Ⅱ系统的冷却水供水温度保持在65～68℃，直至烘炉结束。

进一步，步骤4)中，纯水Ⅲ系统内冷却水供水温度达到65℃后，将纯水Ⅰ系统与纯水Ⅲ系统供水混合，开启纯水Ⅰ系统内的冷却水循环，冷却水流速控制在1.0～1.2m/s。

优选的，步骤3)中，利用蒸汽对纯水Ⅰ系统和纯水Ⅱ系统冷却水供水进行加热。

优选的，步骤3)中，所述蒸汽温度为105～110℃。

优选的，所述纯水Ⅱ系统内设有脱气罐，所述脱气罐内设置蒸汽输送管，其蒸汽出口浸没在脱气罐内水位以下。

本发明通过提高冷却水供水温度，在烘炉的不同阶段，控制高炉炉体不同部位的冷却水温度及循环状态，减少冷却水带走高炉炉体的热量，提升高炉碳砖的温度，特别是碳砖冷面的砌体温度，促进砌体内水分的蒸发，避免因砌体内水分蒸发不到位而造成靠近碳砖冷面的砌体内窜气，以提高碳砖间的固结强度，可避免开炉时升温过快水汽迅速逸出致使砌体爆裂和炉体剧烈膨胀而损坏设备。而现有的烘炉方法中，冷却水供水温度比较低，通常在30℃左右，烘炉时很难确保高炉冷却壁背面的浆料或浇注料温度达到70℃，不能促使浆料或浇注料内的水分蒸发排出。

在烘炉初期，纯水Ⅰ系统和纯水Ⅱ系统内储满冷却水，用于冷却纯水系统的中压二冷水泵始终处于停运状态，板式换热器停止二次热交换，纯水Ⅰ系统和纯水Ⅱ系统内部的冷却水不断吸收高炉内的热量，但是由于系统内的冷却水没有循环，冷却水吸收高炉内的热量基本不会散发出去，纯水Ⅰ系统和纯水Ⅱ系统的冷却水连续蓄热，冷却水温度不断提升，烘炉初期高炉炉底及炉缸部位、炉体冷却壁(高炉炉腹～炉喉部位)的热量被冷却水带走的热量相对较少，可使该部位的碳砖温度逐渐升温。纯水Ⅲ系统与高压水系统开启循环，且循环水流速控制在较低范围，在高炉风口周边的碳砖升温的同时，也确保高炉风口中套、封口小套及直吹管避免被烧损。

烘炉中期，送风温度进一步升高，为了减少冷却水带走高炉内的热量，需要进一步提高纯水Ⅰ系统和纯水Ⅱ系统内的冷却水温度，利用蒸汽加热，将纯水Ⅱ系统的供水温度提高到65℃左右。纯水Ⅱ系统内的冷却水开启循环，同时在循环的过程中控制冷却水的流速，由于纯水Ⅱ系统冷却炉腹及炉喉部位温度较高，在循环的过程中控制冷却水的流速，冷却水可逐渐吸收高炉内热量，因此，纯水Ⅱ系统内冷却水进一步升高到65～68℃。纯水Ⅰ系统因处于储水状态，可逐步吸收高炉碳砖传导过来的热量，但因其温度只能达到45℃左右，故打开纯水Ⅱ系统和纯水Ⅰ系统专门设置的连通管道处的阀门，将纯水Ⅱ系统与纯水Ⅰ系统的冷却水管道连通，形成该两个系统间反供水，利用纯水Ⅱ系统内已升温的热水逐步加热和置换纯水Ⅰ系统内冷却水，使纯水Ⅰ系统内的水温提高至65～68℃。

本发明所述的冷却系统内的冷却水在循环后因吸收热量会产生气泡，为防止冷却水的导热系数降低，需要进行脱气，因此每个纯水冷却系统均设置有脱气罐，烘炉中期，纯水Ⅱ系统脱气罐增设蒸汽管网加热设施。采用蒸汽加热，是由于蒸汽供热充足，具有升温均匀、稳定、热量高的优势，可有效提高供水温度，且避免冷却水内产生大量气泡；在现场实施的过程中，充分借助于余热回收锅炉产生的大量蒸汽，可以有效利用现场资源。

纯水Ⅰ系统保持储水状态，打开纯水Ⅱ系统和纯水Ⅰ系统管道联通处的阀门，实现纯水Ⅱ系统的炉身全部铸铁冷却壁蓄热升温后的热水补供给纯水Ⅰ系统的炉缸侧壁槽板，纯水Ⅰ系统内的冷却水温度提高至65～68℃，可有效利用能源，降低能源的消耗。

送风温度升高到550℃后保持阶段及送风温度降低到150℃的烘炉后期阶段，纯水Ⅱ系统内冷却水也不再需要额外加热，纯水Ⅱ系统维持流速1.0～1.2m/s，为维持65～68℃的水温，可适当补充正常水温的新水，在确保烘炉效果的同时，也防止烘炉后期高炉炉腹及炉喉部位升温过快，以确保高炉内各受热面均匀升温，缓慢膨胀，避免产生不均匀的热应力，破坏各连接设备件。

在烘炉的全过程中，纯水Ⅲ系统冷却风口中套及直吹管部位，通过控制其冷却水流速，纯水Ⅲ系统内的冷却水温度吸收高炉内热量，冷却水温度不断升高，在烘炉后期，纯水Ⅲ系统内的冷却水供水温度达到65℃后，将纯水Ⅰ系统与纯水Ⅲ系统共用水体相融合，同时，开启纯水Ⅰ系统内的冷却水循环，冷却水流速控制在1.0～1.2m/s，以利用纯水Ⅲ系统内冷却水的热量补充纯水Ⅰ系统因循环过程中散失的热能，维持纯水Ⅰ系统和纯水Ⅲ系统内的冷却水温度处于65～68℃，以稳定碳砖冷面的温度。

本发明的有益效果

本发明所述方法在烘炉的不同阶段，通过控制高炉炉体不同部位冷却系统内的冷却水温度及循环状态，控制冷却水带走高炉炉体的热量，烘炉结束后，高炉炉缸碳砖温度最高可达118℃，相比现有的烘炉方法碳砖温度最高在92℃，碳砖温度得到明显提升，靠近碳砖冷面的砌体温度也进一步提升，促进砌体内水分的蒸发，使烘炉效果更加彻底，避免因砌体内水分蒸发不到位而造成靠近碳砖冷面的砌体内窜气，以提高碳砖间的固结强度，避免开炉时升温过快水汽迅速逸出致使砌体爆裂和炉体剧烈膨胀而损坏设备。

本发明所述方法在不同的烘炉阶段，各个循环系统内的冷却水温度依次升高，可以确保高炉碳砖均匀、缓慢升温，高炉内各受热面缓慢膨胀，避免产生不均匀的热应力，破坏各连接设备件。

本发明采用蒸汽加热，可以有效利用现场资源，且蒸汽供热充足，具有升温均匀、稳定、热量高的优势，有效提高供水温度，避免冷却水内产生大量气泡。

附图说明

图1为本发明实施例中纯水Ⅰ和Ⅲ系统的示意图。

图2为本发明实施例中纯水Ⅱ系统的示意图。

具体实施方式

参见图1、图2，本发明所述的高炉烘炉冷却制度控制方法，其包括如下步骤：

1、烘炉准备

炉体冷却系统设有四个水循环系统，包括冷却炉底、炉缸区域的纯水Ⅰ系统，冷却炉体冷却壁的纯水Ⅱ系统，冷却风口中套1、直吹管2的纯水Ⅲ系统及高炉风口小套的高压水冷却系统；所述纯水Ⅰ系统和纯水Ⅱ系统间通过带有阀门的管道连通，形成该两个系统间反供水；

2、烘炉初期

烘炉开始，送风温度在150～350℃期间，纯水Ⅰ系统和纯水Ⅱ系统处于储水状态，纯水Ⅲ系统及高压水冷却系统内冷却水处于循环状态，纯水Ⅲ系统内冷却水流速控制在1.1m/s，高压水冷却系统内冷却水流速控制在1.6m/s；

3、烘炉中期

送风温度在350～550℃期间，对纯水Ⅱ系统冷却水加热，同时纯水Ⅱ系统内冷却水开始循环，流速控制在1.2m/s，通过蒸汽加热及循环蓄热，逐步将纯水Ⅱ系统的供水温度提升至65～68℃；而纯水Ⅰ系统保持储水状态，待纯水Ⅱ系统冷却水温度提升至65～68℃时，打开纯水Ⅱ系统和纯水Ⅰ系统专门设置的连通管道处的阀门，把纯水Ⅰ系统内水温相对偏低的冷水逐步用纯水Ⅱ系统的升温热水置换掉，使纯水Ⅰ系统内的水温提高至65～68℃；

4、烘炉后期

送风温度升高到550℃后保持阶段及送风温度降低到150℃阶段，停止对纯水Ⅱ系统冷却水加热，纯水Ⅱ系统内冷却水流速控制在1.0m/s，同时，向纯水Ⅱ系统内添加温度低于65℃的冷却水，使纯水Ⅱ系统的冷却水供水温度保持在65～68℃，直至烘炉结束。

进一步，步骤4)中，纯水Ⅲ系统内冷却水供水温度达到65℃后，将纯水Ⅰ系统与纯水Ⅲ系统供水混合，开启纯水Ⅰ系统内的冷却水循环，冷却水流速控制在1.1m/s。

优选的，步骤3)中，利用蒸汽对纯水Ⅱ系统冷却水供水进行加热。

优选的，步骤3)中，所述蒸汽温度为105～110℃。

优选的，所述纯水Ⅱ系统内设有脱气罐3，所述脱气罐3内设置蒸汽输送管，其蒸汽出口浸没在脱气罐3内水位以下。

采用上述烘炉方法，最后各纯水冷却系统进水温度均超过60℃，烘炉结束后高炉炉缸碳砖温度达到118℃，远高于现有的92℃的历史记录。

Claims (5)

1.一种高炉烘炉冷却制度控制方法，其特征是，包括如下步骤：

1)烘炉准备

炉体冷却系统设有四个水循环系统，包括冷却炉底、炉缸区域的纯水Ⅰ系统，冷却炉体冷却壁的纯水Ⅱ系统，冷却风口中套、直吹管的纯水Ⅲ系统及高炉风口小套的高压水冷却系统；所述纯水Ⅰ系统和纯水Ⅱ系统间通过带有阀门的管道连通，形成该两个系统间反供水；

2)烘炉初期

烘炉初始阶段，送风温度在150～350℃期间，纯水Ⅰ系统和纯水Ⅱ系统处于储水状态，纯水Ⅲ系统及高压水冷却系统内冷却水处于循环状态，纯水Ⅲ系统内冷却水流速控制在1.0～1.2m/s，高压水冷却系统内冷却水流速控制在1.5～1.8m/s；

3)烘炉中期

送风温度在350～550℃期间，对纯水Ⅱ系统内冷却水供水加热，同时，纯水Ⅱ系统内冷却水开始循环，冷却水流速控制在1.0～1.2m/s，通过蒸汽加热及循环蓄热，纯水Ⅱ系统供水温度提升至65～68℃；纯水Ⅰ系统保持储水状态，待纯水Ⅱ系统冷却水温度提升至65～68℃时，打开纯水Ⅱ系统和纯水Ⅰ系统连通管道中的阀门，纯水Ⅰ系统内水温相对偏低的冷水逐步用纯水Ⅱ系统内温度较高的冷却水置换掉，使纯水Ⅰ系统内的水温提高至65～68℃；

4)烘炉后期

送风温度升高到550℃后保持阶段及送风温度降低到150℃阶段，停止对纯水Ⅱ系统冷却水加热，纯水Ⅱ系统冷却水流速控制在1.0～1.2m/s，同时，向纯水Ⅱ系统内添加温度低于65℃的冷却水，使纯水Ⅱ系统的冷却水供水温度保持在65～68℃，直至烘炉结束。

2.如权利要求1所述的高炉烘炉冷却制度控制方法，其特征是，步骤4)中，纯水Ⅲ系统内冷却水供水温度达到65℃后，将纯水Ⅰ系统与纯水Ⅲ系统供水混合，开启纯水Ⅰ系统内的冷却水循环，冷却水流速控制在1.0～1.2m/s。

3.如权利要求1所述的高炉烘炉冷却制度控制方法，其特征是，步骤3)中，利用蒸汽对纯水Ⅱ系统冷却水供水进行加热。

4.如权利要求3所述的高炉烘炉冷却制度控制方法，其特征是，步骤3)中，所述蒸汽温度为105～110℃。

5.如权利要求3或4所述的高炉烘炉冷却制度控制方法，其特征是，所述纯水Ⅱ系统内设有脱气罐，所述脱气罐内设置蒸汽输送管，其蒸汽出口浸没在脱气罐内水位以下。