·182 北京科技大学学报 第34卷 量、小温差”还是“小水量、大温差”的冷却制度争论 增加水流速是最为有效办法，水速提高一方面可以 多年；近年来，“大水量、小温差”的理念得到越来越 提高冷却水与炉壳间的对流换热系数，另一方面可 多的认可.从总的热量传输来看，两种方式带走的 以使水温差控制在适当低的水平，进而使冷却水温 总热量是相同的，但对炉内温度分布的影响不同. 降低. 考察陶瓷杯被完全侵蚀的极限情况下，不同冷却条 当冷却水流量不足时，会造成水温差升高，以 件即不同水温时炉内温度分布如图5所示. 至水温升高，此时如使用工业水作为冷却介质，结 垢的趋势增强，因热阻增加导致冷却能力下降；同 时由上面不同冷却水温时的计算可知，在第三类 边界条件下，冷却介质温度升高，会使炉内砖衬温 度进一步升高，侵蚀加剧.为避免上述现象恶性循 环，冷却水量应该根据实际侵蚀情况及时进行 调整. 因此，在高炉实际生产过程中，应该加强对炉缸 炉底侵蚀状态的实时监测，并及时调整炉缸炉底的 冷却制度，以减缓砖衬的侵蚀，延长高炉寿命 4结论 (1)通过不增加冷却水流速和提高水速两种方 法来增加冷却水量，对不同砖衬厚度和水流量条件 下水温差变化的研究表明：在炉缸砖衬较厚时，不同 冷却条件下水温差变化不大，随着砖衬的减薄，水温 差逐渐增大，水量越小，水温差增速越大：当砖衬厚 度减薄到一定程度时，由于有凝固层生成，热流密度 图5不同冷却方式下炉内温度分布.()小水量、大温差（水温 增加的速度减慢，水温差的增速降低. 30℃)；(b)大水量、小温差（水温20℃） (2)通过对炉缸不同冷却制度下的温度场计算 Fig.5 Temperature distributions by using different water cooling 表明：不同冷却制度下，在炉役初期区别不大；但当 methods:(a)low water flow rate and large temperature difference, the cooling water temperature of 30 C:(b)high water flow rate and 砖衬减薄后，由于冷却水量不同造成冷却水温差变 small temperature difference.the cooling water temperature of 20C 化，进而会对炉内温度分布产生影响.水温升高，炉 内高温区扩大，这种影响随着砖衬的减薄越发明显. 从图5中看出，当冷却水温升高后，相同对流换 经验表明，当砖衬侵蚀到一定程度后，即使再好的冷 热系数下，“大水量、小温差”的冷却方式由于水量 却也无济于事，但采用“大水量、小温差”并加强冷 大，温差变化较小，冷却水仍可以保持较低温度，冷 却无疑可以减缓砖衬的侵蚀 却强度大.从图5(b)中可以看出，等温线向炉内移 动，越在低温区越明显，蓝色区域有所扩大；而当水 参考文献 量小时，水温上升较多，炭砖高温部分扩大，见图5 [1]Zhang S R.Yin H.Current situation and existing problems of (a),高温区各种侵蚀加剧，因此可能更容易损坏， blast furnace ironmaking in China.Iron Steel,2007,42(9):1 这种现象随着侵蚀加剧即热流密度不断增大会越来 (张寿荣，银汉.中国高炉炼铁的现状和存在的问题.钢铁， 2007.42(9):1) 越明显.同时，由于石墨砖的导热能力随着温度的 [2]Zhang F M,Dang Y H.Present situation and development of long 升高而下降，当靠近炉壳部位的温度升高后，由于炭 campaign life technologies of large BF in China.Iron Steel,2004. 砖导热系数下降，炉缸热阻增加，热量不能及时导 39(10):75 出，砖衬温度升高，更容易损坏 (张福明，党玉华.我国大型高炉长寿技术发展现状.钢铁， 从以上分析可以看出“小水量、大温差”在炉 2004,39(10):75) [3]Gritsishin K.Mudron Y.The refractory lining of blast furnaces 役初期是没有问题的，而且可以显著节约用水和动 and modernization of their cooling system.Metallurgist,2006,50 力消耗：但当侵蚀较严重后，就应该适当加大水量， (718):351 以确保足够的冷却强度.一般而言，加大水量从而 [4]Zhang S R.Yu Z J.Long Campaign Life Technologies of BF in北 京 科 技 大 学 学 报 第 34 卷 量、小温差”还是“小水量、大温差”的冷却制度争论 多年; 近年来，“大水量、小温差”的理念得到越来越 多的认可． 从总的热量传输来看，两种方式带走的 总热量是相同的，但对炉内温度分布的影响不同． 考察陶瓷杯被完全侵蚀的极限情况下，不同冷却条 件即不同水温时炉内温度分布如图 5 所示． 图 5 不同冷却方式下炉内温度分布 . ( a) 小水量、大温差( 水温 30 ℃ ) ; ( b) 大水量、小温差( 水温 20℃ ) Fig． 5 Temperature distributions by using different water cooling methods: ( a) low water flow rate and large temperature difference， the cooling water temperature of 30 ℃ ; ( b) high water flow rate and small temperature difference，the cooling water temperature of 20 ℃ 从图 5 中看出，当冷却水温升高后，相同对流换 热系数下，“大水量、小温差”的冷却方式由于水量 大，温差变化较小，冷却水仍可以保持较低温度，冷 却强度大． 从图 5( b) 中可以看出，等温线向炉内移 动，越在低温区越明显，蓝色区域有所扩大; 而当水 量小时，水温上升较多，炭砖高温部分扩大，见图 5 ( a) ，高温区各种侵蚀加剧，因此可能更容易损坏， 这种现象随着侵蚀加剧即热流密度不断增大会越来 越明显． 同时，由于石墨砖的导热能力随着温度的 升高而下降，当靠近炉壳部位的温度升高后，由于炭 砖导热系数下降，炉缸热阻增加，热量不能及时导 出，砖衬温度升高，更容易损坏． 从以上分析可以看出: “小水量、大温差”在炉 役初期是没有问题的，而且可以显著节约用水和动 力消耗; 但当侵蚀较严重后，就应该适当加大水量， 以确保足够的冷却强度． 一般而言，加大水量从而 增加水流速是最为有效办法，水速提高一方面可以 提高冷却水与炉壳间的对流换热系数，另一方面可 以使水温差控制在适当低的水平，进而使冷却水温 降低． 当冷却水流量不足时，会造成水温差升高，以 至水温升高，此时如使用工业水作为冷却介质，结 垢的趋势增强，因热阻增加导致冷却能力下降; 同 时由上面不同冷却水温时的计算可知，在第三类 边界条件下，冷却介质温度升高，会使炉内砖衬温 度进一步升高，侵蚀加剧． 为避免上述现象恶性循 环，冷却水量应该 根 据 实 际 侵 蚀 情 况 及 时 进 行 调整． 因此，在高炉实际生产过程中，应该加强对炉缸 炉底侵蚀状态的实时监测，并及时调整炉缸炉底的 冷却制度，以减缓砖衬的侵蚀，延长高炉寿命． 4 结论 ( 1) 通过不增加冷却水流速和提高水速两种方 法来增加冷却水量，对不同砖衬厚度和水流量条件 下水温差变化的研究表明: 在炉缸砖衬较厚时，不同 冷却条件下水温差变化不大，随着砖衬的减薄，水温 差逐渐增大，水量越小，水温差增速越大; 当砖衬厚 度减薄到一定程度时，由于有凝固层生成，热流密度 增加的速度减慢，水温差的增速降低． ( 2) 通过对炉缸不同冷却制度下的温度场计算 表明: 不同冷却制度下，在炉役初期区别不大; 但当 砖衬减薄后，由于冷却水量不同造成冷却水温差变 化，进而会对炉内温度分布产生影响． 水温升高，炉 内高温区扩大，这种影响随着砖衬的减薄越发明显． 经验表明，当砖衬侵蚀到一定程度后，即使再好的冷 却也无济于事，但采用“大水量、小温差”并加强冷 却无疑可以减缓砖衬的侵蚀． 参 考 文 献 ［1］ Zhang S R，Yin H． Current situation and existing problems of blast furnace ironmaking in China． Iron Steel，2007，42( 9) : 1 ( 张寿荣，银汉． 中国高炉炼铁的现状和存在的问题． 钢铁， 2007，42( 9) : 1) ［2］ Zhang F M，Dang Y H． Present situation and development of long campaign life technologies of large BF in China． Iron Steel，2004， 39( 10) : 75 ( 张福明，党玉华． 我国大型高炉长寿技术发展现状． 钢铁， 2004，39( 10) : 75) ［3］ Gritsishin K，Mudron Y． The refractory lining of blast furnaces and modernization of their cooling system． Metallurgist，2006，50 ( 7 /8) : 351 ［4］ Zhang S R，Yu Z J． Long Campaign Life Technologies of BF in ·182·