1.课题来源与背景

陕西龙门钢铁有限责任公司三座1800m3高炉由中冶南方设计院设计，共14段冷却壁，冷却方式采用冷却水从第1段进入直至第14段出来的直冷管'步步高'形式，每根水管从炉缸到炉身水量始终保持一致。经过几年来的生产实践，尤其是2017年以来，随着高炉冶炼强度的大幅度提升，该冷却方式的缺陷逐渐表现出来。主要有两种缺陷，表现为：①为确保炉缸安全增加冷却水量时，易造成炉腹、炉腰、炉身部部位结厚，影响顺行；②在炉腹、炉腰、炉身水量、冷却强度适宜时，造成炉缸冷却强度不足，制约高炉强化、影响高炉寿命。两种缺陷长期存在已制约了高炉经济指标的提升，同时在炉役中后期可能产生炉缸烧穿等恶性事故，造成人员与财产的巨大伤害与损失。

2.应用领域

应用于冶金行业高炉炼铁中采用冷却形式为从下到上，一窜到顶的'步步高'形式的高炉。

3.技术原理

3.1从高炉各部位的工作特性分析，炉缸第2段环碳层既受到铁水环流的冲刷，又受到高温的热冲击和各种化学元素的侵蚀。因此，此位置环碳层容易侵蚀，造成水温差升高、冷却强度不足，严重时可能发生炉缸烧穿事故，从近年发生炉缸烧穿事故的高炉也得到验证。通过提高炉缸第2段的冷却强度（增加水量），可以有效的保证高炉炉缸的安全需要。因此，从第2段冷却壁的出水进行对水量分流是最为合适的位置。 

3.2冷却水经过水泵加压，从第1段冷却壁进水管进入，在第2段冷却壁的出水管处一分为二，一部分进入第3段冷却壁按照原先的形式冷却炉缸以上部位，从第14段冷却壁出来进入回水总管。分流出来的另一部分水量则直接进入回水总管，在保证水系统压差不变的情况下，使整个水系统均匀稳定的运行。

3.3优化改进方法

3.3.1原先设计冷却壁水冷管共计152根，从炉底总环管供水，从第1段冷却壁进入，从第14段冷却壁出来，到炉顶分为4组分别进入4个环管，然后进入回水总管。

3.3.2新设计方案是在第2段冷却壁出水处，铺设4根DN219管道作为回水环管，用DN32的管子将第2段冷却壁每根出水管与4根回水环管相连，中间加装DN32的阀门，然后用DN159管道分别将4根回水环管连接于炉顶回水总管。中间加装DN150阀门与流量计，根据炉身工作状况，调节分水流量大小。

3.4分流数据

预设优化改进后从炉缸分流的水量占总水量的20%，实际运行后效果明显，在炉缸水量为2900m2/h的基础上从炉缸分流为600m2/h，占总水量的20.7%；在水量为3500m2/h的基础上分流为810m2/h，占总水量的23.1%，实现分流水量占总水量20%的预期目标。

4.技术的创造性与先进性

目前其它厂家解决此类问题采用炉缸单独供水的方式，管网多，设备多，能耗大。而中冶南方设计的系统又是固定模式，在不改变现有供水系统的基础上，采用此种分流分段控制方式，既节约成本，又消除了设计上缺陷。属于首次应用，具有较强的创造性与先进性及实用推广性。

在供水能力范围内根据需求增加供水量，同时对 4 个区分流流量进行均衡调整，弥补了原有设计上炉缸与炉腹以上冷却强度无法分开控制的缺陷，既实现了增加炉缸的冷却强度、减缓炭砖侵蚀，又维持炉缸与炉腹以上部位合理的冷却强度、稳定操作炉型。

    该技术可通过分区单独控制分流水量（即分区调整炉腹以上冷却水量），达到处理中上部粘结或调整操作炉型的目的。

    该技术是对一个系统进行改造，无需增加土建、水泵、管网等资金投入，且水的循环利用率高，更加节约用水，并可以节约一定的电能。

5.应用情况

从安全生产和提升经济效益方面考虑，在2018年3-4月对龙钢公司4#炉冷却强度（水量）进行分段分流升级改进，使分流后的大水量满足炉缸的安全运行要求，小水量又确保炉身的合理冷却效果，。

该技术在龙钢公司4#高炉首次使用，在生产过程中受炉缸温度升高，冷却水量从4000m3/h增加到4500m3/h，同步炉缸进水量由34003/h提升到3900m3/h,通过调整分流水量确保炉身水量稳定在3400m3/h，通过均衡调整四个区的流量调节阀，实现分流水量达到500m3/h的要求，炉身水量及冷却强度未发生改变，调整后，炉缸的冷却强度增加，水速增加了0.29m/s达到了2.22m/s，炉缸温度由最高的559℃降低至489℃，对于促进炉缸的安全运行起到了一定的积极的促进作用，使用效果良好。

综上所述，我们认为该技术有效解决了一窜到顶冷却系统存在的炉缸与炉身冷却强度不能分开控制的矛盾，既有效提高炉缸冷却强度，又确保炉身具有合理的冷却强度， 具有广阔的推广前景。