下一个钢板切割工件：45钢高炉本体。。

5.3.4碳板冷却器的工作制度 碳板冷却器的工作制度，即制定和控制冷却水的流量、流速、水压和出进水的温度差等。高炉各部位热负荷不同，碳板冷却器形式不同，碳板冷却器工作制度亦不相同。 (I)水的消耗量。高炉某部位需要由冷却水带走的热量称为热负荷，单位表面积炉衬或炉壳的热负荷为冷却强度。热负荷可写为108 式中Q ^负树，W/h M 冷却水流量，t/h; c—一水的比热容，W/(kg•°C);t 冷却水出水温度，C; 冷却水进水温度，C。 甘 由式(5_23)可见，冷却水消耗量与热负荷和进出水温度差有关。高炉冶炼过程中在某 -段特定时间内（炉關初期、中期和晚期等)可以认为0是常数，冷却水消賴则与^水温度差成反比,提髙冷却水温度差，可以降低冷却水消耗量。提高冷却水温度差办法有一，一是降低流速，二是增加碳板冷却器串联个数。碳板冷却器内水的流速不宜过低’提髙冷却水温度差经常采用的办法是串联碳板冷却器，见表5一17。 表5—17不同容积高炉冷却设备串联情况 部位 炉 容(m3) <100 250 620 >1000 炉身上部 4 3〜4 4〜6 炉身下部 3〜4 4 3〜4 3〜4 炉腰 2 2〜4 2〜3 2 .炉腹 2 2 2 2 风口带 2 2 2 I〜2 炉缸① I〜2 I〜2 I〜2 I〜3 ①位于铁口、渣口的冷却壁为单独供水. 高炉炉衬热负荷随炉衬侵蚀情况而变化，一般是开炉初期低，中期有一段相对稳定时间，末期上升较快。因此，高炉一代寿命中,不同时期冷却水消耗量亦有差别。高炉冷却水消耗量一般情况见表5—18。冷却水在循环使用过程中日损失4〜5%。 表S—18炉体冷却水消耗量 炉容(m3) 50 100 255 620 1000 平均耗水萤(t/h) 140 150 400 800 1200 最大耗水童(t/h) 150 180 550 950 1400 注，I.50m3高炉按炉外喷水考虑； 2.IOOm3高炉按炉缸、炉腹及炉腰采用冷却壁考虑. (2)水压和流速。冷却水流速减低，可以提高冷却水温度差，减少冷却水消耗量。但过低会使机械混合物沉淀，而且局部冷却水可能沸腾。冷却水流速及水压和碳板冷却器结构有关。 确定冷却水压力的重要原则是冷却水压力应大于炉内静压，防止个别碳板冷却器烧坏时煤气进入冷却系统。一般高炉风口冷却水压力比热风的压力高O.IMPa,炉身部分冷却水压力比炉内静压高0.05MPa。在铸有无缝钢管碳板冷却器内，冷却水流速为1.2〜I.5m/s，而空腔式 109 碳板冷却器内水的流速要低一些。一般高炉给水压力如表5—19所示。 表S—19炉体给水压力(MPa) 部位 炉 容(m3) <100 255 620• >1000 供水主管(风口平台处滤水器以上） 0.18〜0.25 0.25〜0.3 0.3〜0.35 0.35〜0.4 炉体中部 0.12〜0.2 0.15〜0.2 0.2〜0.25 0.2〜0.25 炉体上部 0.08〜0.I 0.I〜0.14 0.14〜0.16 0.15〜0.18 风口小套是容易烧坏的冷却设备，采用高压大流速使用效果显著。包钢采用螺旋铜管风口寿命比较长，平均寿命达到210天;宝钢I号高炉采用贯通式风口，为多空腔式结构，水压I.6MPa，风口前端空腔流速可达到16.9m/s。高压碳板冷却器烧坏时向炉内漏水较多，必须及时发现和处理。宝钢I号高炉，在每个供水排水支管上装有电磁流量计，监测流童并自动报警。 (3)冷却水温度差。水沸腾时,水中的钙和镁离子以氧化物形式沉淀产生水垢，降低冷却效果。因此,应避免碳板冷却器内局部冷却水沸腾，手段是控制进水温度和温度差。进水温度一般要求应低于35C,由于气候的原因，也不应超过4(TC;一般高炉冷却水温度差见表5—200 表S—20某些高炉炉体水S差允许范围，1C 厂名 40 A-3 M-I 炉容，m3 1000 944 250 炉身上部 15〜16 10〜15 10〜14 炉身下部 15〜16 10〜15 10〜14 部 炉腰 10〜12 7〜10 8〜12 炉腹 6〜8 7〜10 10〜14 风口带 5 3〜5 4〜6 位 炉缸 <3 <3 <3 风、渣口大套 5〜6 6〜8 3〜5 风、渣口二套 7〜8 7〜10 3〜5 5.3.5高炉给排水系统 (1) 高炉车间对供水系统的要求。高炉在生产过程中，任何短时间的断水，都会造成严重的事故，髙炉供水系统必须安全可靠。为此，水泵站供电系统须有两路电源，而且两路电源应不是来自一个供电点，大型炼铁车间水泵站最好设有自己的柴油机或蒸汽透平机备用动力。为了在转换电源时不中断供水,应设有水塔，塔内要储有供30min用的水量。栗房内应备有足够的备用泵。由泵房向高炉供水的管路应设置两条。 (2) 高炉给排水系统。高炉工业水开路循环给排水系统见图5 —30。大中型高炉设有两条供水主管道及两套供水管网。供排水系统是:供水主管—滤水器—各层给水围管配水器  图5—30高炉给排水系统I一滤水器>2—给水主管,3—给水围管，4—环形排水槽,5—配水器，6—排水箱,7—排水管>8—炉身喷水管>9—炉腹喷水管 供水管直径由给水量计算而定，正常条件下供水管内水流速0.7〜I.Om/s，排水管直径为供水管直径的I.3〜2.0倍。供水管上除安装一般阀门外，还安装逆止阀，防止碳板冷却器件烧坏时煤气进入冷却管路系统。排水管标高应高于碳板冷却器，以保证碳板冷却器内充满水。所有管路、阀门布置应方便操作。不同容积高炉给排水管直径见表5—21。 表S—21不同容积高炉给排水千苷直径 项目 髙炉容积(m3) 50 100 255 620 1000 1500 供水主管： (数童X管径）(mm) 1X250 1X250 2X270 2X426 2X468 2X500 供水环管,与炉身、炉腹喷水管：(数童X管&)英寸制 4X2” 2X2” 3X1七 排水千管(mm) 1X200 1X200 1X270 1X219 1X377 1X318 3X368 1X268 1X418 (数量X管径） 地沟 地沟 2X350 1X618 2X6182X318JX400X400® 2X668 ①为排水槽。 5.3.6高炉汽化冷却 (I)汽化冷却的原理。高炉汽化冷却是把接近饱和温度的软化水送入碳板冷却器内，通过水     的汽化吸热进行冷却。计算表明，压力为0.4MPa和3(TC的水，在143X：(饱和温度)汽化后吸热2600kJ/kg;而当用水冷却时，如冷却水温度差ICTC,则吸热42kJ/kg，冷却效果相差近60倍,汽化冷却可节省水量98%。汽化冷却用软水，碳板冷却器不结垢。 汽化冷却按循环方式，可分为自然循环和强制循环两种。 1) 自然循环汽化冷却：自然循环汽化冷却见图5_'31。靠下降管中的水和上升管中的汽水混合物重度差所形成的压头，克服管道系统阻力而流动。即汽包中的水沿下降管向下流动，经碳板冷却器汽化后,沿上升管向上流动，进入汽包后经水汽分离，蒸汽排出做二次能源利用，再由供水管补充一定量的水保持循环。循环压力为： =h(7w—7,) (5-24) 式中——自然循环流动压头,Pa;h——汽包与碳板冷却器高度差，in;y„_—下降管中水的密度，kg/m3; ——上升管中汽水混合物的密度,kg/m3。 自然循环汽化冷却不受停电的影响，安全可靠，动力消耗低，可节电40〜90%,但汽包和碳板冷却器要有一定的高度差。 2) 强制循环汽化冷却:在下降管路上装一水泵推动循环过程。此时汽包装置高度可灵活一些。 I 1汽和水混合物 图5—31汽化冷却自然循环I—汽包<2—下降管,3—上升管|4_碳板冷却器,5—供水管 (2)汽化冷却循环管路设计特点。汽化冷却循环回路主要有以下几种： 1) 下降管和上升管为单回路。这种系统不相互干扰，安全可靠，适用于热负荷差别大的系统，管路系统复杂，投资大； 2) 下降管和上升管为集管,管路系统较单回路大为简化。 为了检修方便和工作可靠，高炉汽化冷却系统按圆周可分为几个独立组(六组或八组)112 分别设置汽包或共用一个汽包。 汽化冷却系统中，冷却水进入碳板冷却器后，回路中便是汽水混合物，向上流动蒸汽很容易回到汽包，向下流动则汽泡容易上浮,或停留在碳板冷却器中某一位置不动形成气塞,这样将增加流动阻力，降低冷却效果,甚至碳板冷却器烧坏。因此,汽化冷却系统中，回水管路和碳板冷却器内不应有向下流动的回路，并应尽童减小水平管路，保持有一定斜度。碳板冷却器中水的流速，自然循环应大于0.2m/s，强制循环应大于0.3m/s，流速大有利于提高冷却效果,流速低易产生汽水分层现象，传热效果不好，汽包压力应大于0.2MPa,当压力大于0.4MPa时应采用耐压阀门。 汽化冷却应用并不广泛，并逐渐被软水闭路强制循环所代替，主要是汽化循环冷却还存在一些具体问题不好解决。例如,热负荷高时汽化循环不稳定,碳板冷却器易烧坏;对于烧坏的碳板冷却器，其检测技术不完善，炉衬侵蚀情况反应不敏感。 5.3.7高炉软水闭路循环冷却 由于汽化冷却效果并不理想，首先是将其自然循环汽化冷却改为强制循环,进而将强制循环汽化冷却发展为软水闭路强制循环冷却，其冷却效果甚好,高炉寿命延长。 (I) 高炉软水闭路冷却系统工作原理。髙炉软水闭路冷却系统工作原理见图5—32，它是一个完全密闭的系统，用软水做为冷却介质。软水由循环泵送往碳板冷却器件组，碳板冷却器件组排出的冷却水经膨胀罐送往空气碳板冷却器，冷却水由碳板冷却器件组带来的热量,经空气碳板冷却器散发于大气中，然后再经循环泵送往碳板冷却器件组，由此循环不已。 膨胀罐为一圆柱形密闭容器，其中充以氮气，用以提高冷却介质压力，提高饱和蒸汽温度，提高饱合蒸汽温度与碳板冷却器件内冷却水实际温度之差,即提高冷却水的欠冷度。膨胀罐具有补偿由于温度的变化和水的泄漏而引起系统冷却水体积的变化,稳定冷却系统的运转，并且通过罐内水位的变化,判断系统泄漏情况和合理补充软水。 图5—32软水闭路冷却系统原理I一碳板冷却器件组,2—膨胀罐,3—空气碳板冷却器t4一循环泵|5—补水装®^—加药装置>7—充氮装置 空气碳板冷却器由风机和散热器组成，用来散发热量降低冷却水温度。 (2) 软水闭路冷却的特点。 I) 工作可靠：由于冷却系统内具有一定的压力，冷却介质具有较大的欠冷度;例如，当系统压力为0.〗5MPa时，水的沸点为127C,系统中回水最高温度是膨胀罐内温度，一般控制不大于65C，此时欠冷度为62'C，通常欠冷度等于或大亍5CTC时，即不会产生蒸汽和汽塞现象。因此，软水闭路冷却系统工作稳定可靠； 2) 冷却效果好,高炉寿命长：由于冷却介质为软水，碳板冷却器件内和管路内不会结垢，碳板冷却器件可以保持良好的冷却效果,管路亦不存在堵塞的可能性，碳板冷却器件寿命高。工业水开路循环冷却，冷却壁寿命为2〜3年，汽化冷却寿命为5〜6年，而软水闭路循环碳板冷却器寿命可达到10年。 3) 节能：由于是闭路循环,水泵的压力只用来克服管路系统的阻力损失，不必对水的位能作功。太钢3号髙炉使用软水闭路冷却，电耗较工业静水开路循环降低30%。； 4) 节水:软水闭路循环冷却没有如工业水开路循环冷却那样水的蒸发损失，也没有汽化冷却那样的蒸汽和排污的耗水损失，只有循环水泵轴封处的少量泄漏损失。一般每天的补水量不大于系统总容积的1%，而开路循环补水为4〜5%; 5) 软水闭路循环冷却的检漏技术尚不成熟,如碳板冷却器件烧坏,有时不能及时发现和确定其位置。 软水闭路循环冷却是高炉冷却发展的方向，目前大型高炉软水闭路循环冷却使用范围愈来愈大，重要部位已开始使用工业纯水闭路循环冷却。