[发明专利]一种延长高炉铜冷却壁使用寿命的方法

说明书

技术领域

本发明涉及高炉长寿技术，尤其是一种延长高炉铜冷却壁使用寿命的方法，属于冶金领域。

背景技术

高炉工序能耗约占钢铁工业总能耗的60％，是钢铁工业的能耗大户，其节能增效潜力巨大。高炉从前期的投资建设到后期的冶炼生产，再到期间的中修、大修，高炉维修投资巨大。因此国内外各钢铁企业都通过提高高炉的利用系数、强化冶炼等手段来挖掘高炉的潜力以使高炉的效益最大化，但这样就不可避免增大了高炉高热负荷区域的负担，甚至会使高炉的使用寿命大大降低，如何充分发挥高炉的生产能力又不减少高炉的寿命是摆在炼铁行业面前的一道难题。就高炉长寿而言，主要的限制性环节在高炉高热负荷区域，其中包括炉腹、炉腰及炉身下部区域。原有的铸铁冷却壁很难达到上述这些高效、长寿的目标。多次工业性试验表明：铜冷却壁在高炉上的使用效果十分理想。因此，在炉身下部炉腰和炉腹高热负荷区域现代高炉普遍采用铜冷却壁冷却技术。近10年来世界上许多高炉使用了铜冷却壁，可以说冷却壁的寿命直接决定着高炉的使用寿命。根据铜材质要求其热面温度小于230℃，铜冷却壁热面需要有一层渣皮保护层，渣皮厚度适当而且要稳定，能够减少铜冷却壁区域热损失和保持合理操作炉型。由于现代大型高炉采用“高利用系数、低焦比、大喷煤、长寿命”操作方针，当喷煤量接近180kg/t后，炉腹、炉腰、炉身下部成为极端高热负荷区，处于软熔带生成范围内，受到高温高速煤气流冲刷，热流强度大，温度变化大，铜冷却壁热面渣皮容易脱落，而高炉铜冷却壁热面附近又是一个高温、高压、高腐蚀性、高热振的恶劣的区域，如果没有良好的渣皮保护，铜冷却壁的使用寿命将大打折扣，进而不能满足现代大高炉连续安全生产的要求。

专利《高炉冷却壁智能监测方法》(公开号CN 101319256A，公开日2008年12月10日)文本中，应用对象是高炉铸铁冷却壁，使用非线性回归方式提炼出传热核心模型，结合核心模型与人工神经网络得出冷却壁热面最高温度值的检测模型并形成监测软件，主要解决的问题是监测铸铁冷却壁的工作状态，保证铸铁冷却壁的安全性，并没有涉及高炉铜冷却壁和高炉内型的监测。

专利《一种测量高炉炉衬的方法》(公开号CN 101275829A，公开日2008年10月1日)文本中，用热电偶检测的数据推算出高炉炉缸侵蚀厚度的方法，实施区域为高炉下部炉缸区域，并未涉及对高炉高热负荷区炉内渣皮厚度和高炉内型的监测。

发明内容

本发明正是为了解决背景技术中提到的不足，综合考虑高炉铜冷却壁特点和高炉操作的现实情况，设计一种延长高炉铜冷却壁使用寿命的方法，缓解了以往高炉铜冷却壁破损较快和不易更换的矛盾。使用该方法可以快速在炉缸内衬减薄区域建立保护壳，从而起到减缓高炉炉身侵蚀和提高高炉寿命的作用。

本发明设计一种延长高炉铜冷却壁使用寿命的方法，包含以下步骤：

1、高炉铜冷却壁热面温度计算系统，根据高炉铜冷却壁结构形式、热电偶安装位置和数量、高炉铜冷却壁冷却形式，使用高炉铜冷却壁传热计算模型来计算高炉铜冷却壁热面温度；

2、高炉铜冷却壁热面渣皮厚度判断系统，根据高炉铜冷却壁传热计算模型计算出的高炉热面温度和渣皮导热系数等综合计算高炉铜冷却壁热面的渣皮剩余厚度，然后由高炉容积和结构选择合理的渣皮允许最薄厚度，确定高炉铜冷却壁热面渣皮厚度是否已经薄到低于允许的最薄厚度或者已经完成脱落，来决定是否需要迅速建立一定厚度的渣皮来保护铜冷却壁；

3、高炉铜冷却壁制冷系统，当铜冷却壁热面的渣皮厚度低于允许的最薄厚度迅速将冷却介质由除盐水或者软水切换到包括液态氟利昂在内的速冷介质，随着液态氟利昂等制冷剂的快速气化，强制冷却需要保护的高炉铜冷却壁，使高炉铜冷却壁热面迅速建立起有效的渣皮保护；

4、通风和净化装置及控制系统，负责完成整个系统的通风散热以及冷却介质的液化循环过程，可以使在铜冷却壁冷却管路中气化的制冷剂迅速液化。压缩机将铜冷却壁内的气态制冷剂压缩为高温高压的气态制冷剂，然后送到冷凝器散热后成为常温高压的液态制冷剂经过滤后重新循环到铜冷却壁中使用；

5、重复步骤1、步骤2，如果铜冷却壁热面渣皮厚度满足保护铜冷却壁的最低要求，同时停止执行步骤3、步骤4，随即将冷却介质切回到原有冷却剂，高炉铜冷却壁恢复正常冷却和运行。

本发明有以下特点和有益效果：

1)缓解了以往高炉铜冷却壁破损较快和不易更换的矛盾。使用该方法可以快速在炉缸内衬减薄区域建立保护壳，从而起到减缓高炉炉身侵蚀和提高高炉寿命的作用。