一种高炉漏水冷却壁差异性控水方法及漏水冷却壁供水制度调控方法

摘要

本发明公开了一种高炉漏水冷却壁差异性控水方法及漏水冷却壁供水制度调控方法，属于高炉炼铁技术领域。本发明漏水冷却壁供水制度调控方法的步骤为：步骤一、明确冷却壁漏水情况，在冷却壁出水管道的管道口检测可燃性气体，若有可燃性气体，则表明冷却壁存在漏水情况；步骤二、确定冷却壁漏水率，检测冷却壁进水管道的进水流量为Q

说明书

技术领域

本发明涉及高炉炼铁技术领域，更具体地说，涉及一种高炉漏水冷却壁差异性控水方法及漏水冷却壁供水制度调控方法。

背景技术

高炉炼铁是钢铁生产中的重要环节，也是应用最广泛的炼铁工艺，至今高炉冶炼生铁产量仍占世界生铁总产量的95％以上。其具有技术经济指标良好、工艺简单、生产量大、劳动生产率高、能耗低等优点。高炉生产过程中从炉顶装入铁矿石、焦炭，从炉子下部沿炉周的风口吹入经预热的空气。在高温下焦炭中的碳同鼓入空气中的氧燃烧生成的含一氧化碳的煤气，产生的煤气流在炉内上升的过程中与下降的炉料进行热交换及复杂的物理化学过程，形成铁水和炉渣从铁口排出。

高炉生产过程中温度较高、服役条件恶劣，因此需要在高炉的炉身、炉腰、炉腹、炉缸等部位安装冷却壁对高炉内衬进行冷却，冷却壁能有效地防止炉壳受热和烧红，维持高炉的安全生产。冷却壁是实现高炉长寿的关键措施之一。但是，由于冷却壁服役条件恶劣，其不但承受高温腐蚀，还承受炉料的磨损、熔渣的侵蚀和煤气流的冲刷。因此，高炉生产一段时间后，高炉冷却壁将出现漏水情况，且高炉冷却壁发生漏水后，由于冷却壁更换过程复杂，冷却壁发生漏水后往往不能立即更换，此时如果不能合理的控制漏水冷却壁的供水制度，将会对高炉冶炼产生巨大影响。轻者则导致炉温大幅波动、燃料比升高；重者将导致炉凉、炉况失常和炉墙结厚，甚至造成冷却壁破损加剧、炉皮开裂变形、出现烧穿等事故。因此，对漏水冷却壁的合理控制直接影响了高炉的正常冶炼和高炉长寿。

经检索，已经有相关的专利公开，发明创造的名称为：高炉冷却壁破损后的控水方法(专利号：ZL200810155359.0，授权公告日为：2010-06-02)其具体步骤如下：(1)断定冷却壁破损后，确定破损点位于哪串冷却壁上；(2)将该串冷却壁的软水换成净环水，净环水采用高进低出的方式，即净环水从该串冷却壁的最上部进入，从该串冷却壁的最下部流出；(3)调节水量及流速以减少串冷却壁通道内的压力，控制出水温度及喘息状态来控制该串冷却壁的冷却强度及入炉水量。该控水方法虽然实现了通过控制漏水冷却壁的供水量保证高炉顺行，但是由于高炉生产过程复杂、冷却壁服役条件恶劣，上述的技术方案仍然难以对高炉漏水冷却壁进行有效控制，极易造成炉况波动。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

本发明的目的在于克服现有技术中，高炉冷却壁发生漏水后由于供水和控水制度不恰当，极易造成炉况波动影响高炉正常生产的不足，提供一种高炉漏水冷却壁差异性控水方法及漏水冷却壁供水制度调控方法，

其中的一种高炉漏水冷却壁差异性控水方法，通过对漏水冷却壁的合理控制，可以为高炉冶炼的正常、顺行提供保障；进一步地，可以减缓冷却壁的进一步破损；

其中的一种高炉漏水冷却壁供水制度调控方法，通过对高炉不同漏水率冷却壁进行的供水制度进行逐步调整，可以减缓冷却壁的进一步破损，并可以保持高炉顺行。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的一种高炉漏水冷却壁差异性控水方法，具体方法如下：

(1)正常生产时

当漏水率η>25％时，在该冷却壁对应的高炉炉皮上进行喷水冷却；

当漏水率15％<η≤25％时，则控制进水管道的进水流量为(1％～5％)Q₀；

当漏水率η≤15％时，则通过调控△T_C1＝8～35℃控制进水流量；

(2)慢风操作时

当漏水率η>15％时，在该冷却壁对应的高炉炉皮上进行喷水冷却；

当漏水率3％<η≤15％时，控制进水管道的进水流量为(1％～15％)Q₀；

当漏水率η≤3％时，则调控△T_E2＝30～40℃控制进水流量；

(3)高炉休风时

当漏水率η>25％时，停止对该冷却壁对应的高炉炉皮上进行喷水冷却；

当漏水率η≤25％时，关闭进水管阀门；

其中：△T表示对应漏水冷却壁进水口与出水口的水温差，℃，Q₀为检测得到的冷却壁进水管道的正常进水流量，m³/h。

优选地，正常生产时，具体操作如下：

A、当漏水率η>25％时，切断进水管，并在该冷却壁对应的炉皮上进行喷水冷却；

B、当漏水率15％<η≤25％时，则控制进水管道的进水流量Q_B1＝(1％～5％)Q₀；

C、当漏水率10％<η≤15％时，则通过调控△T_C1＝25～35℃控制进水流量Q_C1；

D、当漏水率3％<η≤10％时，则调控△T_D1＝15～25℃控制进水流量Q_D1；

E、当漏水率η≤3％时，则调控△T_E1＝8～15℃控制进水流量Q_E1。

优选地，慢风操作时，具体操作如下：

A、当漏水率η>25％时，将冷却壁闷死，并在该冷却壁对应的炉皮上进行喷水冷却；

B、当漏水率15％<η≤25％时，关闭进水管阀门，并在该冷却壁对应的炉皮上进行喷水冷却；

C、当漏水率10％<η≤15％时，控制进水管道的进水流量Q_C2＝(1％～5％)Q₀；

D、当漏水率3％<η≤10％时，控制进水管道的进水流量Q_D2＝(5％～15％)Q₀；

E、当漏水率η<3％时，则调控△T_E2＝30～40℃控制进水流量Q_E2。

本发明的一种高炉漏水冷却壁供水制度调控方法，步骤如下：

步骤一、明确冷却壁漏水情况

在冷却壁出水管道的管道口检测可燃性气体，若有可燃性气体，则表明冷却壁存在漏水情况；

步骤二、确定冷却壁漏水率

检测冷却壁进水管道的进水流量为Q₀，冷却壁出水管道的出水流量为q₁，则漏水率η＝(Q₀-q₁)/Q₀×100％，Q₀和q的单位为m³/h；

步骤三、漏水冷却壁差异性控水

采用上述的高炉漏水冷却壁差异性控水方法，对漏水冷却壁进行供水控制。

优选地，正常生产调整至休风时，具体操作如下：

A、当漏水率η>25％时，停止对该冷却壁对应的高炉炉皮上进行喷水冷却；

B、当漏水率15％<η≤25％时，将进水流量由Q_B1调整至关闭状态，即关闭进水管阀门；

C、当漏水率10％<η≤15％时，先将进水流量由Q_C1调整至Q_C3，且Q_C3＝(1％～2％)Q₀，并保持1～2h，而关闭该冷却壁的进水管；

D、当漏水率3％<η≤10％时，先将进水流量由Q_D1调整至Q’_D3，且Q’_D3＝(15％～20％)Q₀，并保持0.5～1h，再关闭该冷却壁的进水管阀门；

E、当漏水率η<3％时，先将进水流量由Q_E1调整至Q’_E3，且Q’_E3＝(20％～25％)Q₀，并保持0.5～1h，再将控制进水管道的进水流量Q_E3＝(1％～2％)Q₀，0.5～1h后关闭进水管阀门；

其中：△T表示对应漏水冷却壁进水口与出水口的水温差，℃。

优选地，休风调整至正常生产时，具体操作如下：

A、当漏水率η>25％时，对该冷却壁对应的高炉炉皮上进行喷水冷却；

B、当漏水率15％<η≤25％时，打开进水管阀门，将进水流量调整至Q_B1＝(1％～5％)Q₀；

C、当漏水率10％<η≤15％时，打开进水管阀门，将进水流量调整至Q’_C1＝(1％～5％)Q₀，并保持0.5～1h，再通过调控△T_C1＝25～35℃控制进水流量Q_C1；

D、当漏水率3％<η≤10％时，打开进水管阀门，将进水流量调整至Q’_D1＝(3％～5％)Q₀，保持0.5～1h，再控制进水管道的进水流量Q”_D1＝(5％～15％)Q₀，并保持0.5～1h，最后通过调控△T_C1＝15～25℃控制进水流量Q_D1；

E、当漏水率η<3％时，打开进水管阀门，将进水流量调整至Q”_E1＝(1％～5％)Q₀，并保持0.5～1h，控制进水管道的进水流量Q’_E1＝(20％～25％)Q₀，并保持0.5～1h，而后则调控△T_E1＝8～15℃控制进水流量Q_E1；

其中：△T表示对应漏水冷却壁进水口与出水口的水温差，℃。

3.有益效果

采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：

(1)本发明的一种高炉漏水冷却壁供水制度调控方法，在高炉正常冶炼的过程中，根据冷却壁的漏水率不同，对冷却壁的供水制度进行差异性调控，维持了高炉的正常生产，特别是正常生产的过程中，当漏水率η较大时，即漏水率η>15％时通过调节进水流量直接调整漏水冷却壁的供水制度，而当η≤15％时，通过控制漏水冷却壁的进水口与出水口的温度变化情况，对漏水冷却壁的供水制度进行调控，从而实现了不同漏水率冷却壁供水制度的差异性调控；严格执行本方案能维持炉况顺行，并获得良好的技术经济指标，并在保证高炉顺行的条件下，维持已破损的高炉冷却壁不再加剧损坏；

(2)本发明的一种高炉漏水冷却壁供水制度调控方法，在调整高炉的冶炼状态时，针对高炉漏水冷却壁的漏水率η，以及不同漏水率η的漏水冷却壁的自身特点，对高炉不同漏水率冷却壁进行的供水制度进行逐步调整，避免漏水冷却壁上产生较大的热应力，有效地减缓冷却壁的进一步破损，从而延长了高炉的冶炼寿命。

附图说明

图1为本发明的一种高炉漏水冷却壁供水制度调控方法的流程图；

图2位本发明的一种高炉漏水冷却壁供水制度调控方法的流程图。

具体实施方式

下文对本发明的示例性实施例的详细描述参考了附图，该附图形成描述的一部分，在该附图中作为示例示出了本发明可实施的示例性实施例。尽管这些示例性实施例被充分详细地描述以使得本领域技术人员能够实施本发明，但应当理解可实现其他实施例且可在不脱离本发明的精神和范围的情况下对本发明作各种改变。下文对本发明的实施例的更详细的描述并不用于限制所要求的本发明的范围，而仅仅为了进行举例说明且不限制对本发明的特点和特征的描述，以提出执行本发明的最佳方式，并足以使得本领域技术人员能够实施本发明。因此，本发明的范围仅由所附权利要求来限定。

下文对本发明的详细描述和示例实施例可结合附图来更好地理解，其中本发明的元件和特征由附图标记标识。

本发明的一种高炉漏水冷却壁供水制度调控方法，具体操作如下：

步骤一、明确冷却壁漏水情况

(1)检测冷却壁进水管道的正常进水流量为Q₀，而后调节冷却壁进水管道的进水流量为15％～20％Q₀，并在冷却壁出水管道的管道口检测可燃性气体，若有可燃性气体，则表明冷却壁存在漏水情况；

(2)若无可燃性气体，则将冷却壁进水管道的进水流量调整至Q₀，保持24～36h，再调节冷却壁进水管道的进水流量为10％～15％Q₀，并在冷却壁出水管道的管道口检测可燃性气体，若有可燃性气体，则仍表明冷却壁存在漏水情况；

经两次检测均无可燃性气体，则表明冷却壁未出现漏水情况，其中Q₀为正常生产时冷却壁进水管道的进水流量。其中检测的冷却壁中的正常流量Q₀为8～10m³/h，不同的高炉有所不同。

上述的可燃性气体的检测方法为：将棉布浸渍煤油后，而后将点燃后的棉布放置于冷却壁出水管道的管道口位置，并将点燃的棉布放置于靠近出水管道的管道口的水流边缘位置，使得点燃的棉布靠近出水口的水流位置，且并不与出水口的水流接触，若出水口位置有蓝色火焰或则蓝色火花，则说明该处的冷却壁存在漏水情况。

两次连续检测冷却壁中是否有可燃性气体的主要原因是：首次检测无可燃性气体后，保持一段时间后再次检测时，仍然能进检测到可燃性气体；其中的机理具体尚不清楚，申请人经过数次研讨认为其中的原因可能是：首次将冷却壁进水管道的进水流量调整为15％～20％Q₀时，进水管的压力逐渐减小，高炉内部的高压气流迅速的由冷却壁的漏水位置进入冷却壁管道中，此过程中极易将渣铁或颗粒带入冷却壁中，并将冷却壁的漏水位置阻塞，后续的气体就难以由冷却壁内流出，使得检测不出可燃性气体，但是此时并不能表示冷却壁是否存在漏水情况。将冷却壁进水管的流量恢复后，冷却壁内部的水压将阻塞在漏水位置的渣铁或者颗粒冲离漏水位置，再次将进水管中的进水流量调整为10％～15％Q₀检测出水管道的管道口是否具有可燃性气体，若存在可燃性气体，则表明冷却壁存在漏水情况。若仍未检测出可燃性气体，才能表明冷却壁未发生漏水情况。

步骤二、确定冷却壁漏水率

检测冷却壁进水管道的进水流量为Q₀，冷却壁出水管道的出水流量为q₁，则漏水率η＝(Q₀-q₁)/Q₀×100％；具体的冷却壁漏水率检测步骤如下：

在高炉休风或检修的过程中，将检测发现漏水的冷却壁拆开并在冷却壁进水管道和出水管道上安装流量阀，并检测得到进水管道的进水流量为Q₀，冷却壁出水管道的出水流量为q₁，η＝(Q₀-q₁)/Q₀×100％；值得说明的是：若η＝0时，但是出水口位置检测到了可燃性气体，同样表明该冷却壁存在漏水情况。

步骤三、漏水冷却壁差异性控水制度

(1)正常生产时，根据冷却壁的漏水率调控供水制度，具体调控如下：

A、当漏水率η>25％时，则切断进水管，将冷却壁的出水管道和进水管道焊接闷死，并在该冷却壁对应的高炉炉皮上进行喷水冷却；

B、当漏水率15％<η≤25％时，则控制进水管道的进水流量Q_B1＝(1％～5％)Q₀；

C、当漏水率10％<η≤15％时，则通过调控△T_C1＝25～35℃控制进水流量Q_C1；

D、当漏水率3％<η≤10％时，则调控△T_D1＝15～25℃控制进水流量Q_D1；

E、当漏水率η<3％时，则调控△T_E1＝8～15℃控制进水流量Q_E1；

其中：△T表示对应漏水冷却壁进水口与出水口的水温差，℃，Q₀为检测得到的冷却壁进水管道的正常进水流量，m³/h。

(2)慢风操作时，即供风风量小于正常风量的50％时，根据冷却壁的漏水率调控供水制度，具体调控如下：

A、当漏水率η>25％时，则将冷却壁的出水管道和进水管道焊接闷死，并在该冷却壁对应的高炉炉皮上进行喷水冷却；

B、当漏水率15％<η≤25％时，关闭进水管阀门，并在该冷却壁对应的高炉炉皮上进行喷水冷却；

C、当漏水率10％<η≤15％时，控制进水管道的进水流量Q_C2＝(1％～5％)Q₀；

D、当漏水率3％<η≤10％时，控制进水管道的进水流量Q_D2＝(5％～15％)Q₀；

E、当漏水率η<3％时，则调控△T_E2＝30～40℃控制进水流量Q_E2；

(3)高炉休风时，具体操作如下：

A、当漏水率η>25％时，停止对该冷却壁对应的高炉炉皮上进行喷水冷却；

B、当漏水率15％<η≤25％时，关闭进水管阀门；

C、当漏水率10％<η≤15％时，关闭进水管阀门；

D、当漏水率3％<η≤10％时，关闭进水管阀门；

E、当漏水率η<3％时，关闭进水管阀门；

其中：当由高炉正常生产调整至休风时，具体操作如下：

A、当漏水率η>25％时，停止对该冷却壁对应的高炉炉皮上进行喷水冷却；

B、当漏水率15％<η≤25％时，将进水流量由Q_B1调整至关闭状态，即关闭进水管阀门；

C、当漏水率10％<η≤15％时，先将进水流量由Q_C1调整至Q_C3，且Q_C3＝(1％～2％)Q₀，并保持1～2h，而关闭该冷却壁的进水管；

D、当漏水率3％<η≤10％时，先将进水流量由Q_D1调整至Q’_D3，且Q’_D3＝(15％～20％)Q₀，并保持0.5～1h，再将控制进水管道的进水流量Q”_D3＝(3％～5％)Q₀，保持0.5～1h，而关闭该冷却壁的进水管阀门；

E、当漏水率η<3％时，先将进水流量由Q_E1调整至Q’_E3，且Q’_E3＝(20％～25％)Q₀，并保持0.5～1h，再将控制进水管道的进水流量Q_E3＝(1％～2％)Q₀，0.5～1h后关闭进水管阀门；

当高炉休风状态调整至正常生产时，具体操作如下：

A、当漏水率η>25％时，对该冷却壁对应的高炉炉皮上进行喷水冷却；

B、当漏水率15％<η≤25％时，打开进水管阀门，将进水流量调整至Q_B1＝(1％～5％)Q₀；

C、当漏水率10％<η≤15％时，打开进水管阀门，将进水流量调整至Q’_C1＝(1％～5％)Q₀，并保持0.5～1h，再通过调控△T_C1＝25～35℃控制进水流量Q_C1；

D、当漏水率3％<η≤10％时，打开进水管阀门，将进水流量调整至Q’_D1＝(3％～5％)Q₀，保持0.5～1h，再控制进水管道的进水流量Q”_D1＝(5％～15％)Q₀，并保持0.5～1h，最后通过调控△T_C1＝15～25℃控制进水流量Q_D1；

E、当漏水率η<3％时，打开进水管阀门，将进水流量调整至Q”_E1＝(1％～5％)Q₀，并保持0.5～1h，控制进水管道的进水流量Q’_E1＝(20％～25％)Q₀，并保持0.5～1h，而后则调控△T_E1＝8～15℃控制进水流量Q_E1。

其中漏水冷却壁由正常生产调整至慢风操作，或者是由慢风操作调整至休风时；或者是由休风调整至慢风操作时，或者是由慢风调整至正常生产时；直接调整高炉冷却壁的控水制度即可，无需中间的控制步骤。

本申请案创新的提出了根据漏水冷却壁的漏水情况，直接控制冷却水流量，或者通过冷却水进水管和出水管的冷却水温度差控制冷却水的流量；即当漏水率η>15％时通过调节进水流量直接调整漏水冷却壁的供水制度，而当η≤15％时，通过控制漏水冷却壁的进水口与出水口的温度变化情况，对漏水冷却壁的供水制度进行调控，从而实现了不同漏水率冷却壁供水制度的差异性调控。本专利的发明人通过长时间不懈的探索，研究发现当漏水率较大的情况下，冷却水漏入炉内的水较多，可能会影响高炉冶炼顺行，此时需要同时解决冷却壁的冷却效果和漏水量等多方面问题，如果通过进水管和出水管的水温差则难以有效协调漏水量与冷却效果两个方面的问题。当漏水率较小时，冷却壁的漏水量对高炉内部生产影响较小，为了有效地减缓冷却壁的进一步破损，选择经济可行的冷却效果，因此本申请的发明人提出了低漏水率时通过进水管和出水管的冷却水温度差控制冷却水的流量，具有突出的实质性特点和显著进步。

实施例1

本实施例的一种高炉漏水冷却壁供水制度调控方法：

步骤一、明确冷却壁漏水情况

(1)检测冷却壁进水管道的进水流量为Q₀＝9.0m³/h，而后调节冷却壁进水管道的进水流量为20％Q₀＝1.8m³/h，并在冷却壁出水管道的管道口检测可燃性气体，未检测得到可燃性气体；

(2)再将冷却壁进水管道的进水流量调整至Q₀＝9.0m³/h，保持30h，再调节冷却壁进水管道的进水流量为15％Q₀＝1.35m³/h，在冷却壁出水管道的管道口检测到可燃性气体，表明冷却壁出现漏水情况；

步骤二、确定冷却壁漏水率

在高炉休风或检修的过程中，将检测发现漏水的冷却壁拆开并在冷却壁进水管道和出水管道上安装流量阀，并检测得到进水管道的进水流量为Q₀＝9.0m³/h，冷却壁出水管道的出水流量为q₁＝7.8m³/h，η＝(Q₀-q₁)/Q₀×100％＝13.3％。

步骤三、漏水冷却壁差异性控水制度

1)正常生产时，具体调控如下：

由于10％<η＝13.3％≤15％，则按照正常生产时的C步骤操作，

正常生产时的C、当漏水率10％<η≤15％时，则通过调控冷却壁的进水口与出水口的温度差值△T_C1＝30～35℃控制进水流量Q_C1；

2)慢风操作时，即供风风量小于正常风量的50％时，根据冷却壁的漏水率调控供水制度，则按照慢风操作时的C步骤操作：

慢风操作时的C、当漏水率10％<η≤15％时，控制进水管道的进水流量Q_C2＝2％Q₀＝0.18m³/h；

3)高炉休风时，则按照高炉休风时的C步骤操作：

高炉休风时的C、当漏水率10％<η≤15％时，关闭进水管阀门；

通过上述的管控，在不同的工况条件下，实现了漏水冷却壁供水制度的差异性调控；在保证高炉顺行的条件下，维持已破损的高炉冷却壁不再加剧损坏，具有突出的效果。

当由高炉正常生产调整至休风时，具体操作如下：正常生产调整至休风时的C、当漏水率10％<η≤15％时，先将进水流量由Q_C1调整至Q_C3＝1％Q₀＝0.09m³/h，并保持1.5h，而后将该冷却壁的进水管阀门关闭；

当高炉休风状态调整至正常生产时，具体操作如下：休风调整至正常生产时的C、当漏水率10％<η≤15％时，打开进水管阀门，将进水流量调整至Q’_C1＝2％Q₀＝0.18m³/h，并保持0.5h，再通过调控△T_C1＝25～35℃控制进水流量Q_C1；

在调整高炉的冶炼状态时，对高炉不同漏水率冷却壁进行的供水制度进行逐步调整，避免漏水冷却壁上产生较大的热应力，有效地减缓冷却壁的进一步破损，从而延长了高炉的冶炼寿命。

在上文中结合具体的示例性实施例详细描述了本发明。但是，应当理解，可在不脱离由所附权利要求限定的本发明的范围的情况下进行各种修改和变型。详细的描述和附图应仅被认为是说明性的，而不是限制性的，如果存在任何这样的修改和变型，那么它们都将落入在此描述的本发明的范围内。此外，背景技术旨在为了说明本技术的研发现状和意义，并不旨在限制本发明或本申请和本发明的应用领域。

更具体地，尽管在此已经描述了本发明的示例性实施例，但是本发明并不局限于这些实施例，而是包括本领域技术人员根据前面的详细描述可认识到的经过修改、省略、(例如各个实施例之间的)组合、适应性改变和/或替换的任何和全部实施例。权利要求中的限定可根据权利要求中使用的语言而进行广泛的解释，且不限于在前述详细描述中或在实施该申请期间描述的示例，这些示例应被认为是非排他性的。例如，在本发明中，术语“优选地”不是排他性的，这里它的意思是“优选地，但是并不限于”。在任何方法或过程权利要求中列举的任何步骤可以以任何顺序执行并且不限于权利要求中提出的顺序。因此，本发明的范围应当仅由所附权利要求及其合法等同物来确定，而不是由上文给出的说明和示例来确定。