TWI555851B - Cooling system of blast furnace - Google Patents

Description

高爐爐體的冷卻系統

本發明係有關一種冷卻系統，更特別有關一種高爐爐體的冷卻系統。

高爐爐體的冷卻系統主要功能為帶走高爐內還原化學反應時所產生的熱能，藉以保持高爐爐殼強度，以免爐殼變形或是發紅、燒穿等情形發生。因此，爐體冷卻系統將是決定高爐爐體壽命的重要因素之一。請參考第1圖，高爐100是像直立保齡球瓶的筒形構造，內部由下而上可大致分為爐床110、爐腹120、爐腰130、爐身140、爐喉150及爐頂160等部分。就高爐爐形而言，爐腹120區域為操作、維護(修)空間最狹窄之處，且又為高熱負荷區域、高濃度一氧化碳作業區域，因此該處的冷卻系統管線佈置尤其複雜。

申請人目前壹號高爐第四爐和貳號高爐第三爐的爐體冷卻系統，包含有冷卻元件主設備、冷卻元件主設備間的連接管、冷卻系統供水主管線/支管線與冷卻系統回水主管線/支管線。冷卻水由供水主管線分流至各入水支管線，並流入冷卻元件主設備入口端，再藉由冷卻元件主設備間的連接管，一路串接數層冷卻元件主設備後，由各回水支管線收集，一同匯入回水主管線，同時也完成一冷卻循環。

請參考第2a與2b圖，其為現有爐體冷卻系統的示意圖。冷卻 系統包含有複數個冷卻壁板(stave cooler)280，上、下排列鑲嵌安裝在高爐100的爐壁內。冷卻水由供水主管線210分流至各供水支管線230，並流入最下方的冷卻壁板280。回水支管線240連接到供水支管線230，並從冷卻壁板280由內往外穿出爐壁，再穿入上方的冷卻壁板280內，形成上、下串聯冷卻壁板280的回水支管線240。回水支管線240一同匯入回水主管線220，完成一冷卻循環。簡單的說，冷卻水先流入最下方的冷卻壁板280內，由下而上依序經過各冷卻壁板280，以降低各冷卻壁板280的溫度。

然而，前述冷卻系統的管線佈置複雜，外形不美觀。爐體冷卻系統用水量增加，系統循環泵外型尺寸變大，這將大大提高循環泵室(pump house)空間規劃和配置的難度。另外，供水支管線230的入口是在高爐100的爐腹120區域，但此區域的操作、維護(修)空間狹窄，增加了管線施工的困難性，並也使得施工期及建造、安裝成本增加。

有鑑於此，便有需要提出一種方案，以解決上述問題。

本發明之目的在於提供一種高爐爐體的冷卻系統。

為達上述目的，本發明之高爐爐體的冷卻系統包含：一供水主管線；一回水主管線；複數個由上而下依序排列的冷卻壁板，鑲嵌在一高爐的爐壁上；複數個供水支管線，連接到該供水主管線，該些供水支管線係由上而下依序穿過該些冷卻壁板；以及複數個回水支管線，分別連接到該些供水支管線，該些回水支管線係由下而上依序穿過該些冷卻壁板，最後連接到該回水主管線。

為了讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明顯， 下文特舉本發明實施例，並配合所附圖示，作詳細說明如下。

100‧‧‧高爐

110‧‧‧爐床

120‧‧‧爐腹

130‧‧‧爐腰

140‧‧‧爐身

150‧‧‧爐喉

160‧‧‧爐頂

210‧‧‧供水主管線

220‧‧‧回水主管線

230‧‧‧供水支管線

240‧‧‧回水支管線

280‧‧‧冷卻壁板

310‧‧‧供水主管線

320‧‧‧回水主管線

330‧‧‧供水支管線

340‧‧‧回水支管線

380‧‧‧冷卻壁板

第1圖為習知高爐爐體的剖視圖。

第2a圖為習知高爐爐體的冷卻系統的側視示意圖。

第2b圖為習知高爐爐體的冷卻系統的正視示意圖。

第3圖為本發明之高爐爐體的冷卻系統的示意圖。

請參考第3圖，本發明之高爐爐體的冷卻系統包含有複數個冷卻壁板(stave cooler)380，上、下排列鑲嵌安裝在第1圖的高爐100爐壁內。冷卻水由供水主管線310分流至各供水支管線330，並流入最上方的冷卻壁板380內。供水支管線330由內往外穿出高爐100的爐壁，再穿入下方的冷卻壁板380內，形成上、下串聯冷卻壁板380的供水支管線330。供水支管線330在最下方的冷卻壁板380處連接至回水支管線340，而回水支管線340則從冷卻壁板380由內往外穿出高爐100的爐壁，再穿入上方的冷卻壁板380內，形成上、下串聯冷卻壁板380的回水支管線340。回水支管線340一同匯入回水主管線320，完成一冷卻循環。簡單的說，冷卻水先流入最上方的冷卻壁板380內，由上而下依序經過各冷卻壁板380，再從最下方的冷卻壁板380，由下而上依序經過原先已經過的冷卻壁板380，以降低各冷卻壁板380的溫度。也就是說，每個冷卻壁板380都有相同數量的供水支管線330與回水支管線340通過，且供水支管線330內的冷卻水是由上而下通過冷卻壁板380， 而回水支管線340內的回流冷卻水則是由下而上再通過冷卻壁板380。

一般來說，高爐爐體冷卻系統的供水和回水主管線高程約在爐身140下部處。因此，本發明係將供水支管線330的入口，從現行在爐腹120區冷卻元件設備，改為在爐身140下部區冷卻元件設備，亦即本發明之冷卻系統的入水高程，係由爐腹120區提高至爐身140下部區域，因此，爐腹120區域的操作和維修空間增加。與第2a及2b圖所示的冷卻系統相比，本發明之冷卻系統的供水支管線330與回水支管線340的總長度，係小於第2a及2b圖所示冷卻系統的供水支管線230與回水支管線240的總長度。也就是說，在相同的管徑下，於本發明之冷卻系統的供水支管線330與回水支管線340內的冷卻水水量，係少於在第2a及2b圖所示冷卻系統的供水支管線230與回水支管線240內的冷卻水水量。由於所需冷卻水量降低，可以減少系統循環泵的負荷能力，因此節省運轉成本。再者，設計上可選用較小外型尺寸的系統循環泵，這對於循環泵室(pump house)的空間規劃和配置，將會有明顯助益。另外，由於冷卻系統的總管線長度減少，因此管線的佈置較為簡單，外型視覺上較為美觀。除此之外，還可減少冷卻系統管線施工的困難性，縮短施工期與節省相關管線系統建造、安裝成本。

雖然本發明已以前述實施例揭示，然其並非用以限定本發明，任何本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與修改。因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

310‧‧‧供水主管線

320‧‧‧回水主管線

330‧‧‧供水支管線

340‧‧‧回水支管線

380‧‧‧冷卻壁板

Claims (5)

1. 一種高爐爐體的冷卻系統，包含：一供水主管線，係供冷卻水流入；一回水主管線；複數個由上而下依序排列的冷卻壁板，鑲嵌在一高爐的爐壁上；複數個供水支管線，連接到該供水主管線，以讓該供水主管線內的冷卻水由上而下流入該些供水支管線內，該些供水支管線係依序穿過該些冷卻壁板；以及複數個回水支管線，於該些冷卻壁板中最下方的冷卻壁板處分別連接到該些供水支管線，以讓該些供水支管線內的冷卻水由下而上分別流入該些回水支管線內，該些回水支管線係依序穿過該些冷卻壁板，最後連接到該回水主管線，以讓該些回水支管線內的冷卻水由下而上流入該回水主管線內。
2. 如申請專利範圍第1項所述之高爐爐體的冷卻系統，其中該些供水支管線最先穿過的該冷卻壁板係鑲嵌在該高爐的爐身下部處。
3. 如申請專利範圍第1項所述之高爐爐體的冷卻系統，其中該供水主管線與該回水主管線的高程係位在該高爐的爐身下部處。
4. 如申請專利範圍第1項所述之高爐爐體的冷卻系統，其中各該冷卻壁板上所穿過的供水支管線與回水支管線的數目係相同。
5. 如申請專利範圍第4項所述之高爐爐體的冷卻系統，其中各該冷卻壁板上所穿過的供水支管線係位在該些回水支管線之間。