冷却比表面积对高炉炉缸铸铁冷却壁传热的影响研究

基于ANSYS软件,建立炉缸铸铁冷却壁三维传热模型,分析了冷却比表面积对冷却壁传热的影响。结果表明:冷却壁比表面积在0.5增加至1.1时对冷却壁传热影响较大,比表面积在1.1以上时对冷却壁传热影响较小;通过减小水管间距来增大冷却比表面积时,冷却比表面积对冷却壁宽度方向温度分布的均匀性影响较大,而对冷却壁高度方向温度分布的均匀性影响较小;通过改变水管直径来改变比表面积时,冷却比表面积对冷却壁温度分布的均匀性影响较小;炉缸冷却壁冷却比表面积即冷却结构对温度梯度的影响较大,冷却水量对温度梯度的影响较小。最后对几座典型高炉炉缸冷却壁的冷却比表面积进行对比分析,结合数值计算结果,建议将炉缸冷却壁冷却比表面积控制在1.1以上。

我国新建和大修高炉中存在的共性问题

针对我国高炉出现的开炉后不久炉缸炭砖温度升高、炉缸烧穿事故频繁、铜冷却壁寿命不长等状况,指出了新建和大修高炉中存在的一些共性问题。认为生产一线的炼铁工作者,不能只注重操作,也应关注高炉的设计建设。炼铁生产企业是创新的主体,要优化和选择好高炉设计建设,减少高炉先天不足,努力建设出一批经得起考验的高效长寿现代化高炉,组建出中国长寿高炉的"标准"炉型。

高炉炉缸结构上一些问题的探讨

结合国内外一些高炉炉缸烧穿的实例,对延长高炉炉缸寿命结构上的一些问题提出了探讨。对于炉缸炉壳结构,建议凡新建或大修高炉,炉壳收缩变径至少应从炉底满铺炭砖中上部开始采取收缩,风口段有一段直段后至炉腹处再扩径,如果风口段砖衬太薄又易烧坏炉腹冷却壁冷面水管。对于炉缸炭砖砖衬结构,一是,炭砖厚度应保证有一定的厚度;二是,大块炭砖砌筑的炉缸环炭应消除水平通缝;三是,坚持好传热的顺序;四是,高度关注炭捣料的材质与施工质量。对于冷却水与冷却器结构,水质和冷却比表积应满足高炉冷却要求,以及水速和水量应同时匹配。对于死铁层深度,认为死铁层深度为炉缸直径20%,不宜继续加深。

高效长寿高炉的冷却结构及冷却强度刍议

重点就高炉设计、改造、生产操作及维护中,经常遇到一些有关高炉冷却工艺和结构上的问题,如冷却壁冷却比表面积、冷却结构、冷却水质、热负荷、水速等进行了讨论。认为:应改善冷却壁结构,提高冷却比表面积达1.2以上;炉缸宜采用卧式弧形光面冷却壁;新设计高炉时应适当缩小炉腹角,己投产高炉则应适当调整风口小套的长度,以达到缩小操作炉型炉腹角的目的;采用闭路循环冷却工艺的高炉,冷却壁内的水流速度应达到2.5±0.2m/s。

高炉冷却壁配管优化设计

针对高炉寿命及冷却壁优化设计问题,通过研究冷却壁的导热能力,如冷却壁冷却比表面积,提出了增加冷却壁配管数量,高炉冷却壁配管形式由传统的四进四出优化为五进五出。五进五出式冷却壁提高了冷却比表面积,新型冷却壁比表面积为1.33,比传统冷却壁比表面积提高了37%。特点是新型冷却壁使冷却水量加大了25%,降低了冷却壁的工作温度和高炉内炭砖冷面工作温度2℃~3℃,延长了冷却壁、炭砖、高炉的使用寿命,节约了生产成本,具有很高的实用价值。