高炉冷却壁非稳态传热研究

研究了铸钢、球墨铸铁和纯铜3种不同材质高炉冷却壁的非稳态传热过程。考察当高炉煤气温度分别为指数型和周期型变化时,冷却壁壁体温度场的变化情况。并根据不同材质冷却壁在非稳态工作过程中的表现,讨论这3种冷却壁的性能优劣。结果证明,铜质冷却壁是理想的长寿冷却壁,其性能明显优于铸钢和球墨铸铁冷却壁,并且这种优势在非稳态传热过程中表现的更为突出。同时铸钢冷却壁优于球墨铸铁冷却壁。     

高炉冷却壁非稳态传热热态实验分析

 冷却壁安全工作是保证高炉长寿的基础。通过设计并建造冷却壁热态实验炉,研究了高炉铸铁冷却壁热面无渣皮和有渣皮时的非稳态传热过程,考察了不同炉气温度条件下冷却壁热电偶温度的变化规律。回归得到了炉气在升温阶段、稳定阶段、降温阶段时冷却壁热电偶温度随时间的变化关系式。计算得出了冷却壁热面在有无渣皮条件下的平均热流强度,回归得出了炉气平均对流换热系数随炉温的变化关系。结果表明,冷却壁热面在有渣皮时热电偶温度的变化速率显著低于无渣皮时的变化速率,冷却壁破损的主要原因是冷却壁温度的反复变化和渣皮的频繁脱落而产生的热应力。     

高炉炉墙热负荷的传热学分析和研究

应用传热学理论计算了冷却器设计参数，炉衬厚度，渣铁凝固层厚度以及对流换热系数对炉墙热负荷的影响。结果表明：高炉炉墙的热负荷与冷却水管直径，冷却水管间距和镶砖的导热系数成正比，与冷却水管距冷却壁热面的距离，镶砖厚度和面积成反林；改变冷却壁的设计参数虽然使炉墙的热负荷增大，但炉墙的热面工作温度却反而降低。这有利于保护炉衬。     

高炉铸铜冷却壁的热性能分析

系统分析了高炉用新型埋管式铸铜冷却壁的热态性能及热变形.热态试验结果表明,铸铜冷却壁与轧制铜冷却壁在热态性能上没有大的区别,冷却能力很好,壁体与埋管间没有气隙热阻.以有限元为手段,采用热-结构耦合的方法计算了高温状态下铸铜冷却壁的温度分布、应力和应变,模拟计算结果与热态实测数据基本吻合.计算结果表明,铸铜冷却壁在高炉炉况下的基体温度以及由此产生的热应力都不足以使其很快产生裂纹,能满足长寿高炉的要求.     

高炉内部气体流动与传热的模拟分析

分别建立了高炉内气体流动、传热的二维和一维数理模型,对高炉煤气流的流场、压力场和温度场进行了数值模拟,基于一维模拟温度结果预测了炉内气体成分变化,并分析了燃烧温度和鼓风速率对煤气流动及温度的影响。研究结果表明：简化的一维模型可适用于高炉煤气温度轴向变化的预测：鼓风速率和燃烧温度的变化影响软熔带的位置、炉内压力损失及炉顶煤气温度。在高炉实际操作中,合理的鼓风速率和燃烧温度是高炉炉况顺行的保障。     

长寿高炉冷却器布置方式的计算传热学分析

应用计算传热学研究了目前常用的一些高炉冷却器的温度场．通过模拟在高炉内部不同高度处铜冷却壁、凸台冷却壁及板壁结合冷却系统的温度场,探讨了不同冷却器在高炉炉墙的布置方式．凸台冷却壁适宜安装在炉身上部和炉喉区;板壁结合冷却器适宜安装在炉身中部及炉腰部位;铜冷却壁适宜安装在炉腹及炉身下部．     

高炉冷却壁温度场分布与热流强度的关系

本文阐述了高炉冷却壁在稳定状态下的温度分布的数值解析方法,分析了热流强度对铜冷却壁和铸铁冷却壁最高温度的影响,比较了铜冷却壁与铸铁冷却壁的优劣.     

高炉风口以上冷却壁的选择

 高炉内部不同区域的环境存在差异,确定不同冷却壁在高炉内的合适安装位置,以延长冷却壁寿命,同时达到高炉长寿的目的,仍是设计师们应考虑的问题。以高炉炉内温度场为基础,从材料的导热性能、抗热冲击性能和耐磨性能3方面进行分析,提出了风口以上不同区域冷却壁的设计要求,并根据设计要求探讨了铜冷却壁和铸铁冷却壁的布置方式。研究结果表明,炉身中、上部应采用球墨铸铁冷却壁,炉腰、炉腹及炉身下部应采用铜冷却壁。     

济钢6号高炉冷却壁破损分析

对济钢第一炼铁厂6号高炉冷却壁破损原因进行分析，认为高炉操作制度不合理造成渣皮不稳定，冷却水质差等冷却系统运行不稳定等是影响冷却壁寿命的主要原因，为此，提出了优化高炉操作制度，加强炉体维护，改善高炉冷却水质，加强设备点检等多项措施，以保证高炉炉况的长期稳定顺行。     

高炉冷却壁与炉气之间的换热特性

 基于边界条件替换方法建立了高炉冷却壁本体和捣打料与炉气之间的换热系数计算模型。用试验测量冷却壁近热面温度来推算冷却壁热面温度，与冷却壁温度场计算模型结合，确定了炉气温度在500~1 248 ℃范围内，高炉冷却壁与炉气之间的换热系数。结果表明，本模型的计算值与前苏联学者的试验结果吻合。     

板式换热器在中小高炉炉体冷却中的应用探讨

中小高炉炉体软水冷却采用的空冷器冷却效果随季节变化而波动，夏天时最高进高炉水温达到70℃以上，影响了高炉的安全高产和使用寿命。板式换热器以波纹板为传热面，传热系数高、体积小、拆装清洗方便，换热强度高，换热效果好，根据中小高炉炉体冷却软水系统流量大、温差小等特点，宜选用316或316L不锈钢材质、结构矮胖型、开二备一、3台并联的板式换热器。济钢2^#355m^3高炉采用BR1．IXC(1．0／100)200．2型水-水板式换热器，软化水进高炉温度全年稳定在34～39℃。     

影响高炉炉墙热负荷的因素分析

应用传热学原理建立了高炉炉墙温度场数学模型,应用数值模拟方法分析了冷却水管直径和间距、冷却水管至冷却壁热面的距离,镶砖导热系数、镶砖厚度和面积,炉衬厚度,渣铁凝固层厚度及对流换热系数对炉墙热负荷的影响.结果认为,降低炉墙热阻是增大炉墙热负荷的重要途径.     

Monitoring Method for Blast Furnace Wall With Copper Staves

 A monitoring method that has been designed for the first time for blast furnace wall with copper staves manufactured in China was introduced. Combining the method of “inverse problem” and the concept “non inverse problem”, the monitoring program for blast furnace wall with copper staves has been realized, which can be used to calculate online the accretion thickness and temperature of hot surface of copper staves after obtaining the values of thermocouples of copper staves. The accretion state obtained in the actual investigation has proved that the result of the program is correct. The monitoring program shows that the accretion would easily fluctuate when the accretion layer is extremely thick or thin, thereby the stable and smooth operation of the blast furnace is hindered. By maintaining appropriate accretion thickness, both long campaigns and high productivity of the blast furnace can be achieved; furthermore, it can also optimize the operation of blast furnace and maximize its production. Approximately 30-50 mm in thickness of accretion layer is maintained on the wall of Shougang blast furnace 2, which can meet the requirement for obtaining both long campaign and high productivity.     

高炉铜冷却壁热力耦合的有限元分析

为评估高炉铜冷却壁工作时的热应力分布,先对铜材料进行高温拉伸试验,获得不同温度下铜的弹性模量,为铜冷却壁热力耦合数值分析提供了基础数据。通过对高炉的整体分析,得到各段铜冷却壁的位移。在此基础上计算自由膨胀时各段联络管的位移,考虑相互连接情况,最终计算得到实际工作时铜冷却壁的温度及应力分布。热膨胀导致铜冷却壁产生的热应力小于材料屈服强度,但挤压造成水管根部平均应力上升会导致疲劳失效。     

高炉新型炉体冷却结构的传热实验研究

针对高炉新型炉体冷却结构,设计了实验室物理模型并建立了热态模拟系统。通过热态实验,测定了物理模型的温场、单水管进出水温差等,研究了新型结构在运行中的传热规律。同时,分析了实际工况条件对冷却结构传热的影响。实验表明,越靠近炉内高温表面的点温度越高,冷却水管中心线以内温度迅速升高;水流速对模型体内的温度分布影响不大,但随着水流速增加,冷却水温差减小;炉内温度对炉衬热面温度的影响较大,随着炉温增加,水温差增大。     

低温矿井水在高炉冷却系统中的应用

采用BR1．1XC（1．0／100）142型板式换热器冷却,以低温矿井水为冷媒水,对高炉冷却系统进行了改造,替代了冷却塔,节省了一次性建设费用和日常运行费用。应用表明,高炉供水温度稳定在30～36℃,比采用冷却塔降低约15℃。     

新钢10号高炉冷却壁漏水治理实践

通过对新钢10号高炉炉缸四段冷却壁漏水的原因进行分析,发现热应力是导致冷却壁水管剪断的主要原因。采用U型透明管检漏及冷却壁穿管修复技术后,冷却壁漏水现象明显改善。     

高炉铜冷却壁热态试验与传热性能优化

 通过1∶1的实际高炉铜冷却壁的热态试验,证明复合扁孔形冷却水通道的铜冷却壁不但可满足高炉正常生产的需要,还具备较强的冷却能力和节水等优点。建立了铜冷却壁三维数学模型,通过数值模拟方法,对比多种形状冷却水通道的铜冷却壁的热态特性,分析和优化了复合扁孔形通道铜冷却壁的传热性能。     

高炉热流强度在线检测与分析系统的应用

高炉热流强度在线检测与分析系统通过对高炉冷却壁水量和水温在线检测,利用计算机软件进行数据处理,计算高炉冷却壁热流强度,判断高炉内部热流分布情况,了解高炉各部位冷却强度的变化,为高炉操作人员提供有效的操作指导。     

冷却水管管形变化下的高炉冷却壁传热分析

建立了铸钢冷却壁的三维传热和热应力的数学模型,采用通用有限元软件ANSYS计算了冷却壁的温度场和应力场。计算结果表明：冷却水管由圆管改为椭圆管后,冷却壁热面最高温度和热应力升高不大,为冷却水管由圆形改成椭圆形提供了理论依据,由于椭圆水管截面积减少,就可以减少壁体厚度和大量节约冷却水量,从而达到降低炼铁成本的目的。