TWI657144B - 高爐爐體的冷卻系統 - Google Patents

Abstract

本發明之高爐爐體的冷卻系統包含：複數個冷卻元件；一供水主管線；一回水主管線；複數個支管線，分別連接該些冷卻元件，其中各該支管線的一端係連接到該供水主管線，而另一端則連接到該回水主管線；一第一旁通管線，其一端連接到該供水主管線，而另一端則連接到該回水主管線，且該第一旁通管線不連接該些冷卻元件；以及一第一閥門及其流量監測系統，設置在該第一旁通管線上。本發明之高爐爐體的冷卻系統可調節冷卻系統冷卻循環水的水量，並可使生產操作單位易於調節高爐爐體冷卻系統各區域的冷卻循環水水量，以應付各種不同的高爐操作爐況。

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。

高爐爐體冷卻系統主要功能為移除高爐內部還原化學反應時所產生的熱能，將爐殼與爐內耐火材料的溫度穩定操作在一可控制的溫度範圍內，同時維持高爐鐵水生產的順暢性，因此高爐爐體冷卻系統的設計對於高爐爐代壽命與操作有著密不可分的關係。

高爐爐代初期，其爐內耐火材料尚未受到侵蝕，外形幾近完整，此時期爐體冷卻系統所須循環水水量較少，但經過數年生產操作後，其耐火材料將逐漸受到侵蝕、磨耗，此階段將需要較多的冷卻循環水量，以保護爐殼並維持順利生產。

若爐體冷卻系統循環水設計水量僅符合爐代初期生產所需水量的話，待爐內耐火材料受到侵蝕、磨耗後，極可能會發生冷卻循環水水量不足的情形，輕者，將須再另增設冷卻循環泵及其相關管線，以彌補不足的循環水水量；嚴重者，將造成爐殼溫度過高、甚至燒穿等事故。此時高爐將被迫緊急停爐，進行爐殼修復工作，影響高爐生產甚鉅。

若爐體冷卻系統循環水設計水量增至符合爐代末期生產所需水量的話，在爐代初期亦可能會因為循環水水量過多，導致高爐局部熱負荷過低，發生過度冷卻等現象。過度冷卻會使高爐冷卻元件表面渣皮頻繁崩落，造成爐體熱負荷值波動大，不利於高爐順利生產。

此外，若爐床內鐵水正位於高液面時，又恰巧碰上高爐冷卻元件表面渣皮大面積崩落，極可能使得爐床內的鐵水噴濺至鼓風嘴元件(TUYERE)或鼓風嘴處的冷卻元件，將造成鼓風嘴元件或鼓風嘴處的冷卻元件被鐵水燒穿。此時，大量冷卻循環水將灌至爐床內，發生嚴重爐冷事故，甚至可能要停爐數個月來進行修復。

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：複數個冷卻元件，分別安裝在該高爐爐體的爐床、爐腹、爐腰、爐身及爐喉處；一供水主管線；一回水主管線；複數個支管線，分別連接該些冷卻元件，其中各該支管線的一端係連接到該供水主管線，而另一端則連接到該回水主管線；一第一旁通管線，其一端連接到該供水主管線，而另一端則連接到該回水主管線，且該第一旁通管線不連接該些冷卻元件；以及一第一閥門，設置在該第一旁通管線上，其中當該第一閥門開啟時，冷卻水能夠由該供水主管線流入該第一旁通管線，再流至該回水主管線，藉此調整流至該些冷卻元件的冷卻水水量。

前述之高爐爐體的冷卻系統更包含：一第二旁通管線，其一端連接到該第二支管線，而另一端則連接到該回水主管線，且該第二旁通管線與該第二支管線的連接處係位在該爐腹處的冷卻元件的上游；以及一第二閥門，設置在該第二旁通管線上，其中當該第二閥門開啟時，部分的冷卻水能夠從該第二支管線流入該第二旁通管線，再流至該回水主管線，藉此調整流至該爐腹處的冷卻元件的冷卻水水量。

前述之高爐爐體的冷卻系統更包含：一第三旁通管線，其一端連接到該第三支管線，而另一端則連接到該回水主管線，且該第三旁通管線與該第三支管線的連接處係位在該爐腰處的冷卻元件的上游；以及一第三閥門，設置在該第三旁通管線上，其中當該第三閥門開啟時，部分的冷卻水能夠從該第三支管線流入該第三旁通管線，再流至該回水主管線，藉此調整流至該爐腰處的冷卻元件的冷卻水水量。

前述之高爐爐體的冷卻系統更包含：一第四旁通管線，其一端連接到該第四支管線，而另一端則連接到該回水主管線，且該第四旁通管線與該第四支管線的連接處係位在該爐身處的冷卻元件的上游；以及一第四閥門，設置在該第四旁通管線上，其中當該第四閥門開啟時，部分的冷卻水能夠從該第四支管線流入該第四旁通管線，再流至該回水主管線，藉此調整流至該爐身處的冷卻元件的冷卻水水量。

根據本發明之高爐爐體的冷卻系統，可調節冷卻系統冷卻循環水的水量，並可使生產操作單位易於調節高爐爐體冷卻系統各區域的冷卻循環水水量，以應付各種不同的高爐操作爐況。

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。

請參照圖1，習知高爐具有類似直立保齡球瓶的筒形構造，內部由下而上可大致分為爐床(hearth)110、爐腹(bosh)120、爐腰(belly)130、爐身(shaft)140及爐喉(throat)150等部分。

請繼續參照圖1，本發明之高爐爐體的冷卻系統包含有爐床處冷卻元件310、爐腹處冷卻元件320、爐腰處冷卻元件330、爐身處冷卻元件340、爐喉處冷卻元件350以及鼓風嘴處冷卻元件360。前述冷卻元件310、320、330、340、350能夠是複數個冷卻板(plate cooler)，鑲嵌安裝在高爐的爐壁內，並分別位在爐床110、爐腹120、爐腰130、爐身140、爐喉150及鼓風嘴處。冷卻水由供水主管線410分流至各支管線220、230、240、250、260，該些支管線220、230、240、250、260係分別連接爐腹處冷卻元件320、爐腰處冷卻元件330、爐身處冷卻元件340、爐喉處冷卻元件350以及鼓風嘴處冷卻元件360的內部，再連接到回水主管線420。支管線260連接鼓風嘴處冷卻元件360的內部後，還繼續再連接至爐床處冷卻元件310的內部。回水主管線420通過熱交換器430後再接回供水主管線410，完成冷卻水循環。

除此之外，本發明之高爐爐體的冷卻系統還設置有第一旁通管線510、第二旁通管線520、第三旁通管線530與第四旁通管線540，該些旁通管線510、520、530、540上係分別設置有電磁閥門511、521、531、541。旁通管線510、520、530、540上還設置有流量監測系統512、522、532、542，用以量測及監控旁通管線510、520、530、540內冷卻水的流量。

第一旁通管線510連接到供水主管線410與回水主管線420，且不通過前述冷卻元件310、320、330、340、350、360的內部。因此，當第一旁通管線510上的閥門511開啟時，冷卻水會由供水主管線410經過第一旁通管線510，再流至回水主管線420，此時通過冷卻元件310、320、330、340、350、360的冷卻水減少。也就是說，冷卻水經過上述第一旁通管線510路徑並不會有冷卻高爐爐體的效果。

第二旁通管線520連接到支管線220與回水主管線420，且與支管線220的連接處係位在冷卻元件320的上游。當第二旁通管線520上的閥門521開啟時，會有部分的冷卻水從支管線220流入第二旁通管線520，再流至回水主管線420，於是通過冷卻元件320的冷卻水減少了，藉此調整冷卻元件320的冷卻效果。

第三旁通管線530連接到支管線230與回水主管線420，且與支管線230的連接處係位在冷卻元件330的上游。當第三旁通管線530上的閥門531開啟時，會有部分的冷卻水從支管線230流入第三旁通管線530，再流至回水主管線420，於是通過冷卻元件330的冷卻水減少了，藉此調整冷卻元件330的冷卻效果。

第四旁通管線540連接到支管線240與回水主管線420，且與支管線240的連接處係位在冷卻元件340的上游。當第四旁通管線540上的閥門541開啟時，會有部分的冷卻水從支管線240流入第四旁通管線540，再流至回水主管線420，於是通過冷卻元件340的冷卻水減少了，藉此調整冷卻元件340的冷卻效果。

根據本發明之高爐爐體的冷卻系統，在爐代初期時，因所需的冷卻水水量較少，可藉由開啟第一旁通管線510上的閥門511，使部分的冷卻水不流經高爐冷卻元件310、320、330、340、350、360，而是由供水主管線410經過第一旁通管線510再流至回水主管線420，藉此避免高爐發生局部熱負荷過低或過度冷卻等現象。

在爐代末期時，因所需冷卻水水量較多，可藉由關閉第一旁通管線510上的閥門511，使全部冷卻水皆流經高爐冷卻元件310、320、330、340、350、360內部，以避免爐殼燒紅、穿孔等情形。

高爐在生產過程中，難免會發生爐內滑料、渣皮崩落、耐火材料崩落等情形，這將導致爐壁熱負荷瞬間產生激烈變化，此時可操作旁通管線520、530、540上的閥門521、531、541來進行冷卻水的水量調整，使得高爐在生產操作上更具彈性。

根據本發明之高爐爐體的冷卻系統，可調節冷卻系統冷卻循環水的水量，並可使生產操作單位易於調節高爐爐體冷卻系統各區域的冷卻循環水水量，以應付各種不同的高爐操作爐況。

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。

110‧‧‧爐床

120‧‧‧爐腹

130‧‧‧爐腰

140‧‧‧爐身

150‧‧‧爐喉

220‧‧‧支管線

230‧‧‧支管線

240‧‧‧支管線

250‧‧‧支管線

260‧‧‧支管線

310‧‧‧冷卻元件

320‧‧‧冷卻元件

330‧‧‧冷卻元件

340‧‧‧冷卻元件

350‧‧‧冷卻元件

360‧‧‧冷卻元件

410‧‧‧供水主管線

420‧‧‧回水主管線

430‧‧‧熱交換器

510‧‧‧第一旁通管線

511‧‧‧閥門

512‧‧‧流量監測系統

520‧‧‧第二旁通管線

521‧‧‧閥門

522‧‧‧流量監測系統

530‧‧‧第三旁通管線

531‧‧‧閥門

532‧‧‧流量監測系統

540‧‧‧第四旁通管線

541‧‧‧閥門

542‧‧‧流量監測系統

圖1顯示本發明之高爐爐體的冷卻系統。

Claims (6)

1. 一種高爐爐體的冷卻系統，其中該高爐爐體的內部由下而上依序分為爐床、爐腹、爐腰、爐身及爐喉，該高爐爐體的冷卻系統包含：複數個冷卻元件，分別安裝在該高爐爐體的爐床、爐腹、爐腰、爐身及爐喉處；一供水主管線；一回水主管線；複數個支管線，分別連接該些冷卻元件，其中各該支管線的一端係連接到該供水主管線，而另一端則連接到該回水主管線，該些支管線係包含有一第一支管線、一第二支管線、一第三支管線以及一第四支管線；一第一旁通管線，其一端連接到該供水主管線，而另一端則連接到該回水主管線，且該第一旁通管線不連接該些冷卻元件；以及一第一閥門，設置在該第一旁通管線上，其中當該第一閥門開啟時，冷卻水能夠由該供水主管線流入該第一旁通管線，再流至該回水主管線，藉此調整流至該些冷卻元件的冷卻水水量。
2. 如申請專利範圍第1項所述之高爐爐體的冷卻系統，其中該第二支管線係穿過安裝在該爐腹處的冷卻元件，該高爐爐體的冷卻系統更包含：一第二旁通管線，其一端連接到該第二支管線，而另一端則連接到該回水主管線，且該第二旁通管線與該第二支管線的連接處係位在該爐腹處的冷卻元件的上游；以及一第二閥門，設置在該第二旁通管線上，其中當該第二閥門開啟時，部分的冷卻水能夠從該第二支管線流入該第二旁通管線，再流至該回水主管線，藉此調整流至該爐腹處的冷卻元件的冷卻水水量。
3. 如申請專利範圍第1項所述之高爐爐體的冷卻系統，其中該第三支管線係穿過安裝在該爐腰處的冷卻元件，該高爐爐體的冷卻系統更包含：一第三旁通管線，其一端連接到該第三支管線，而另一端則連接到該回水主管線，且該第三旁通管線與該第三支管線的連接處係位在該爐腰處的冷卻元件的上游；以及一第三閥門，設置在該第三旁通管線上，其中當該第三閥門開啟時，部分的冷卻水能夠從該第三支管線流入該第三旁通管線，再流至該回水主管線，藉此調整流至該爐腰處的冷卻元件的冷卻水水量。
4. 如申請專利範圍第1項所述之高爐爐體的冷卻系統，其中該第四支管線係穿過安裝在該爐身處的冷卻元件，該高爐爐體的冷卻系統更包含：一第四旁通管線，其一端連接到該第四支管線，而另一端則連接到該回水主管線，且該第四旁通管線與該第四支管線的連接處係位在該爐身處的冷卻元件的上游；以及一第四閥門，設置在該第四旁通管線上，其中當該第四閥門開啟時，部分的冷卻水能夠從該第四支管線流入該第四旁通管線，再流至該回水主管線，藉此調整流至該爐身處的冷卻元件的冷卻水水量。
5. 如申請專利範圍第1項所述之高爐爐體的冷卻系統，其中該第一閥門係為電磁閥門。
6. 如申請專利範圍第1項所述之高爐爐體的冷卻系統，其中各該支管線上還設置有一流量監測系統。