摘  要鞍钢7号高炉改造性大修冷却系统采用多项先进技术，这些技术包括：先进的冷却设备设计，软水密闭循环系统，系统检漏、排气技术，冷却水过滤技术，蒸发式换热器冷却技术，简捷、流畅的管道布置，供水安全保证设施，系统检测技术，系统试漏及酸洗、预膜、钝化技术等，采用这些新技术，为高炉一代炉龄15年打下坚实的基础。

关键词高炉冷却系统新技术

1  引言

    鞍钢7号高炉(2 580m3)于2003年9月20日停炉进行改造性大修，大修的原则是“优质、高效、长寿、低耗”，对高炉长寿提出了更高的要求，在不中修、不喷补、不更换冷却壁的前提下高炉本体一代寿命15年。这次大修高炉冷却系统采用国内外一系列先进的新技术：设计先进的冷却设备，软水密闭循环冷却，蒸发式换热器冷却技术，系统完善的过滤设施，简捷、流畅的管道布置，方便检漏和排气的阀门设置，系统试漏及酸洗、预膜、钝化技术，完备的供水安全保障，健全的系统测试技术等。

2冷却设备及冷却系统

2．1  冷却设备

    (1)高炉本体的冷却设备。高炉本体采用全冷却壁冷却，共设14段(见表1)。炉缸、风口段光面耐热铸铁冷却壁，关健部位(炉腹、炉腰、炉身下部)采用铜冷却壁，炉身中上部采用取消凸台的砖壁合一薄内衬的球墨铸铁冷却壁，炉底采用ø108 mm ×10 mm的水冷管，使高炉本体具有强大的冷却能力。

    (2)风口中套、小套。风口小套采用贯流式偏心风口30个，中套前端采用螺旋型30个。

    (3)无料钟炉顶齿轮箱，炉顶打水及铁口上方风口平台的冷却管排。

2．2冷却系统

    (1)软水密闭循环冷却系统。该系统分高炉本体及热风炉阀门冷却两个系统。

    (2)净环工业水系统。分中压和高压两个系统：中压0．6～0．8 MPa，冷却风口中套；高压1．6MPa，冷却风口小套及炉顶打水，风口平台高压水包用。

    (3)炉顶水冷站。炉顶水冷站为工业新水小闭路循环，用于冷却无料钟齿轮箱，补水及二次冷却水均采用经加压后的工业新水。

    (4)常压工业新水。补充水、保安用水及其他生产用水。

3软水密闭循环冷却系统

  分为高炉本体和热风炉两个系统，两个系统共用一个软水站。

    系统流程为：循环水泵一冷却壁、炉底水冷管(热风炉阀门)一脱气罐一膨胀罐一自清洗过滤器一蒸发式换热器一循环水泵。

  两个系统水泵均两用两备，高炉本体系统脱气罐与膨胀罐均设置在炉顶，利于系统的脱气、排气。系统流量4700m³／h，压力1．1～1．4MPa。

  软水站软水制备由3台Ø2 000 mm钠离子软化器和相应的再生用盐系统组成，制得的软水送入2个20m³的水箱，再由补水泵根据膨胀罐水位变化的需要自动补水进入冷却系统。为了对闭路循环冷却系统进行水质控制，设置了l台加药罐和2台加药泵。

4蒸发式换热器冷却技术

  软水密闭循环冷却系统现今一般采用三种形式的换热方式：空冷器、板式换热器、蒸发式换热器，其各自的特点见表2。

  综合比较三种冷却方式。7号高炉采用蒸发式换热器，高炉本体7台，热风炉3台，冷却系统的进水温度45℃，出水可以降到40⁰以下。

5冷却系统完善的过滤设施

    为加强水质的过滤、保持水质，防止阀门、管道等堵塞，7号高炉冷却各个系统均设置了过滤器：

    高炉本体热风炉软水密闭循环系统设自清洗过滤器各1台；

    高压净环工业水设自动反冲洗过滤器2台；

    中压净环工业水设自动反冲洗过滤器2台；

    蒸发式过滤器二次水补水设自清洗过滤器1台；

    热风炉阀门常压备用工业水设自动反冲洗过滤器2台；

    炉顶水冷站工业水闭路循环设自清洗过滤器l台；

    炉顶水冷站板式换热器二次水及补水设自清洗过滤器各1台。

6高炉本体流畅的管道布置

    (1)7号高炉本体冷却壁管道的布置取消传统设4个连箱的布置方法，高炉一段44块冷却壁，176个管头均由炉底Ø900mm环管供水，16段冷却壁水管由下至上串联；炉底Ø400mnl环管供炉底水冷管，9～12段冷却壁背部蛇形管供水由炉底水冷管出水引入。冷却壁水管采用大管径((Ø73 mm×6mm)，外连管一直向上，不折返，减少阻力，整体管道布置简捷，使水流通道畅通，排气顺利。前排水管水速可达2m／s。

    (2)炉缸以上冷却壁均采用固定点、浮动点、滑动点相结合的固定方式。外连管采用金属软管联结，使冷却壁在运行中收缩自如。

7  高炉本体系统方便的检漏和排气的阀门设置

    16段冷却壁组成的一串水管上、下各设8．25mm(2．5”)二通球阀，二串水管为一组上、下各设一个13．2 mm(4”)的二通球阀。炉腹、炉腰、炉身中部上、下两段冷却壁水管间采用8．25 mm(2．5”)的三通球阀，炉身上部上、下两段冷却壁水管间采用8．25mm(2．5”)的二通球阀。背部蛇形管均采用6．6mm(2”)二通球阀。三通球阀的使用，可以做到一串水管在不全部断水的情况下检漏。为加强排气，1～16段冷却壁每根管头均设一个3．3 mm(1”)的排气阀。

8系统试漏及酸洗、钝化、预膜技术

    高炉本体试漏先用压缩空气对系统充压，对漏点做标记，再统一修补，然后由补水泵充水试漏，最后进行管道清洗、酸洗、钝化、预膜处理。

9完备的供水安全保障

    风口高压水与中压水供水主管道由一个闸阀和单向阀连接，风口中套中压水与常压水也由一个闸阀和单向阀连接。按常压水一中压水一高压水依次做供水保障。风口小套与中套供水环管分别设15个备用三通球阀接口。

    风口小套、中套供水支管分别设两个6．6 mm(2”)三通球阀做保障。

    热风炉软水系统，另设一个工业水系统，二个系统通过三通球阀并联，在软水断水的情况下，由工业水进行冷却。

    炉顶打水设自动和手动两种方式，手动方式阀门设置在风口平台。

10健全的系统检测技术

    (1)高炉本体水系统总进出水总管，均设有水温、流量、压力检测。炉缸，炉腹到炉身中部每一段冷却壁的水温、流量、压力设8点均布检测，铜冷却壁每段11点均布测壁温，炉身中上部铸铁冷壁每段均布8点测温。这样可以对冷却壁壁体温度、热流强度进行过程监控。

    (2)软水系统依据膨胀罐的压力自动补氮气定压，依据膨胀罐的水位由补水泵自动对系统补水。

    (3)炉顶水冷站由煤气均压罐水位来进行报警、自动补水。

    以上检测数据、画面全部汇总到主控室。

11讨论

    (1)高炉本体冷却壁外连管，关键部分(炉腹、炉腰、炉身下部)使用了三通球阀，目的是方便检漏，三通球阀的制作质量要求很高，使用寿命要大于冷却壁的寿命(15年)，对阀座材料的防老化、长寿，球的耐腐蚀性，阀杆的刚度，阀门的密封性，阀门力矩都有更高的要求。

    三通球阀的安装占据的空间大，安装后显得异常拥挤，检修很不方便，甚至炉腹处局部三通球阀没有位置安装，应该考虑三通球阀的小型化。

    (2)铜冷却壁的使用，应该考虑系统的腐蚀性。因为软水系统中溶解的氧具有去极化的作用：

    [O]+2e+H₂O→2[OH]ˉ

    Fe+2[OH]ˉ→Fe(OH)₂ ↓

    并且，随着系统补水(正常每天1‰)氧始终存在，所以高炉本体软水系统补水应设除氧器。

    (3)高炉本体软水系统的酸洗、钝化、预膜，使用的是弱酸，对铸铁冷却壁水管内壁的氧化层不起作用。仅仅是对系统外连管网除浮锈。冷却壁水管的除锈应在制造厂家进行，在高炉上进行不现实。

    (4)蒸发式换热器二次水露天存放，水质差，容易在换热管排外壁结垢，很难去除，后期影响换热，应考虑对二次水进行集中加药处理。

    (5)国内外高炉冷却系统技术发展至今已日臻成熟，软水密闭循环、铜冷却壁的使用、完善的检测技术以及其他方面高炉先进技术的普及使用，高炉一代炉龄15年完全有保障。对高炉冷却系统可以考虑采用联合软水密闭循环冷却系统，整个冷却系统采用串联和并联的方式，将冷却壁前排管、蛇形管、风口小套和中套、炉底水冷管、热风阀通过各种加压泵组合在一个联合软水密闭循环冷却系统中，该系统特点是：系统的循环水量仅是目前的45％一55％，泵组、阀门、管道等大大减少，节省投资20％～25％，运行费用年节省30％一50％，具有很强的竞争力。

12结语

    鞍钢7号高炉冷却系统采用国内外各项成熟的先进技术，采取高炉长寿化的设计原则，精心施工，于2004年9月11日开炉投产，一个月后达产，利用系数2．2。冷却系统运行正常，铜冷却壁温度稳定，波动很小，范围在35—45℃，铸铁冷却壁温度<130℃，系统流量、压力，冷却壁的热负荷均满足设计要求，改造是成功的，可以预见高炉一代寿命(不中修、不喷补、不更换冷却壁)15年完全有保障。