一种还原炉炉体的冷却结构和还原炉的制作方法

1.本发明涉及炼铁设备技术领域，具体的是一种还原炉炉体的冷却结构，还是一种还原炉。


背景技术：

2.如何能够使得高炉高效、长寿是炼铁工作者十分关注的课题。经过炼铁界多年的实践经验，认为炉底炉缸和炉体高热负荷区域是影响高炉长寿的关键因素，分别表现为炉底炉缸耐材的侵蚀以及高热负荷区域冷却设备的损坏。后者虽然不像前者一样直接导致高炉停炉大修，但是也会对高炉产生很大影响。
3.炉体(炉腹、炉腰及炉身下部)高热负荷区域工作条件极为恶劣，既有高温煤气和渣铁的冲刷，又经受着高温和多变的热流冲击，在原燃料条件较差的情况下，还要遭受碱金属和锌的侵蚀破坏，该区域的耐材很容易被侵蚀，根据操作经验，此部位砖衬工作时间0.5年-1年。因此，一代炉役中，此部位绝大部分时间依靠冷却设备维持工作，如何通过采取合适的冷却强度和合理的冷却结构使得渣皮快速形成、稳定存在是延长该区域寿命的关键。
4.通过对高热负荷区域的破损调查来看，对冷却壁块边缘区域相对应的砖衬磨损相对严重，这主要是因为冷却壁块之间的缝隙内填充的耐火填料的导热系数相对冷却壁低，且受施工影响大，冷却壁块之间的缝隙及其两侧成为薄弱环节，是影响高炉高效和长寿的一个因素。


技术实现要素：

5.为了提高还原炉(如高炉)的使用寿命，本发明提供了一种还原炉炉体的冷却结构和还原炉，所述还原炉炉体的冷却结构加强了左右相邻的两个冷却壁块之间缝隙和冷却壁块上下沿的冷却效果，从而延长高炉炉体冷却设备的寿命，进而延长高炉的使用寿命。
6.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
7.一种还原炉炉体的冷却结构，包括冷却壁层，冷却壁层含有多个冷却壁块，冷却壁块的内表面的上部层叠连接有上侧铜冷却条，冷却壁块的内表面的下部层叠连接有下侧铜冷却条，上侧铜冷却条的上侧边高于或等于该上侧铜冷却条连接的冷却壁块的上侧边，下侧铜冷却条的下侧边低于或等于该下侧铜冷却条连接的冷却壁块的下侧边。
8.上侧铜冷却条的长度方向与所述还原炉炉体的周向相同，上侧铜冷却条内设有上侧冷却水内通道，上侧冷却水内通道含有依次连接的上升段、水平段和下降段。
9.上侧铜冷却条的外表面连接有冷却水外管，冷却水外管的内部与上侧冷却水内通道连通，冷却水外管为铜管和钢管焊接形成，上侧铜冷却条的内表面设有多个第一条形凹槽。
10.冷却壁块的内表面设有上部安装槽，上侧铜冷却条匹配地设置于上部安装槽内，上侧铜冷却条的高度为冷却壁块的高度的15％-30％，上侧铜冷却条连接有测温热电偶。
11.沿所述还原炉炉体的周向，上侧铜冷却条的长度小于或等于冷却壁块的长度，上
侧铜冷却条与冷却壁块交错排布。
12.沿所述还原炉炉体的周向，相邻的两个上侧铜冷却条之间的缝隙内填充有耐火填料；沿所述还原炉炉体的轴向，相邻的两个冷却壁块连接的上侧铜冷却条和下侧铜冷却条之间的缝隙内填充有耐火填料，或者相邻的两个冷却壁块连接的上侧铜冷却条和下侧铜冷却条连接为一体。
13.一个冷却壁块连接的上侧铜冷却条和下侧铜冷却条上下对称且互为镜像，下侧铜冷却条内设有下侧冷却水内通道。
14.冷却壁块的内表面的中部层叠连接有中部铜冷却条，中部铜冷却条的长度方向与所述还原炉炉体的周向相同，中部铜冷却条的高度小于或等于上侧铜冷却条的高度。
15.中部铜冷却条内设有中部冷却水内通道，中部冷却水内通道沿所述还原炉炉体的周向延伸，中部铜冷却条的内表面设有多个第二条形凹槽，中部铜冷却条连接有测温热电偶。
16.一种还原炉，所述还原炉包括炉体，所述炉体含有从内向外依次套设的耐火材料层、冷却结构和炉壳，冷却结构为上述的还原炉炉体的冷却结构。
17.本发明的有益效果是：
18.1、冷却壁块和铜冷却条上设置测温热电偶，可实时判断工作状况。
19.2、铜冷却条的安装加强了相邻的两个冷却壁块之间缝隙的冷却效果，并且上下部铜冷却条分别用于加强冷却壁上下边沿的冷却效果，从而延长冷却设备的使用寿命，进而延长高炉的使用寿命。
20.3、冷却水外管可采用铜管或者铜管加钢管的构造，利于降低投资。
21.4、设置相互独立的冷却系统，冷却强度可根据生产状况进行调节，增加还原炉生产调节手段，利于还原炉生产操作。
附图说明
22.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
23.图1是本发明所述还原炉炉体的剖视示意图。
24.图2是图1中的中部放大示意图。
25.图3是冷却壁层中冷却壁块部位的放大示意图。
26.图4是沿图3中a方向的示意图。
27.图5是沿图4中b方向的示意图。
28.图6是上侧铜冷却条中的上侧冷却水内通道的示意图。
29.图7是中部铜冷却条的内表面为网格麻面的示意图。
30.图8是中部铜冷却条的内表面为第二条形凹槽的示意图。
31.附图标记说明如下：
32.1、冷却壁层；2、上侧铜冷却条；3、中部铜冷却条；4、下侧铜冷却条；5、耐火填料；6、耐火材料层；7、冷却结构；8、炉壳；9、铜冷却条供水回水管线；10、冷却壁供水回水管线；
33.101、冷却壁块；102、上部安装槽；103、轴向水通道；
34.201、上侧冷却水内通道；202、上升段；203、水平段；204、下降段；205、冷却水外管；
206、网格麻面；207、第一条形凹槽；208、铜管；209、钢管；
35.301、中部冷却水内通道；302、第二条形凹槽。
具体实施方式
36.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
37.一种还原炉炉体的冷却结构，包括冷却壁层1，冷却壁层1含有多个冷却壁块101，冷却壁块101的内表面(朝向还原炉炉体内部的表面)的上部层叠连接有上侧铜冷却条2，冷却壁块101的内表面的下部层叠连接有下侧铜冷却条4，上侧铜冷却条2的上侧边高于或等于该上侧铜冷却条2连接的冷却壁块101的上侧边，下侧铜冷却条4的下侧边低于或等于该下侧铜冷却条4连接的冷却壁块101的下侧边，如图1至图4所示。
38.在冷却壁层1中，多个冷却壁块101呈规则的行列排布，例如，多个冷却壁块101可以呈规则的行列正对排布，相邻的两个冷却壁块101之间的缝隙内填充有耐火填料5，相邻的两个冷却壁块101之间的缝隙包括周向延伸缝隙和轴向延伸缝隙，上侧铜冷却条2和下侧铜冷却条4靠近周向延伸缝隙设置，上侧铜冷却条2和下侧铜冷却条4首先加强了相邻的上下两个冷却壁块之间周向延伸缝隙以及单块冷却壁块上下边沿的冷却效果，从而可以延长冷却结构和设备的使用寿命。
39.在本实施例中，冷却壁块101呈矩形板状结构，冷却壁块的材质可以为铸铁或铸钢，上侧铜冷却条2呈长条形片状结构，冷却壁块101的长度方向与所述还原炉炉体的轴向大致相同，上侧铜冷却条2的长度方向与所述还原炉炉体的周向相同，一个冷却壁块101可以对应连接有一个上侧铜冷却条2和一个下侧铜冷却条4，所述一个上侧铜冷却条2和一个下侧铜冷却条4上下间隔设置，如图1至图4所示。
40.在本实施例中，上侧铜冷却条2内设有上侧冷却水内通道201，上侧冷却水内通道201含有依次连接的上升段202、水平段203和下降段204，如图6所示，水平段203到上侧铜冷却条2的上侧边的距离小于水平段203到上侧铜冷却条2的下侧边的距离。下侧铜冷却条4内设有下侧冷却水内通道，上下相邻的上侧铜冷却条2的上侧冷却水内通道201和下侧铜冷却条4的下侧冷却水内通道连通。
41.在本实施例中，上侧铜冷却条2的外表面连接有冷却水外管205，冷却水外管205与上侧冷却水内通道201连接为一体，冷却水外管205穿过冷却壁块101，冷却水外管205的内部与上侧冷却水内通道201连通，冷却水外管205可以采用铜管208，冷却水外管205也可以为铜管208和钢管209焊接形成，上侧铜冷却条2的内表面(朝向还原炉炉体内部的表面)可以设有多个第一条形凹槽207(断面可以为矩形或梯形)，或者，上侧铜冷却条2的内表面可以设有网格麻面206，可以比照参考，如图7至图8所示。
42.在本实施例中，冷却壁块101的内表面设有上部安装槽102，上部安装槽102的深度小于上侧铜冷却条2的厚度，上侧铜冷却条2的一部分匹配地设置于上部安装槽102内，上侧铜冷却条2的高度为冷却壁块101的高度的15％-30％，上侧铜冷却条2和下侧铜冷却条4均连接有测温热电偶。
43.在本实施例中，沿所述还原炉炉体的周向，上侧铜冷却条2的长度小于或等于冷却壁块101的长度，上侧铜冷却条2与冷却壁块101交错排布，即每块上侧铜冷却条2横跨左右
相邻的两块冷却壁块101安装，每块上侧铜冷却条2覆盖左右相邻的两块冷却壁块10的一分部，如图4所示。上侧铜冷却条2能够覆盖相邻的两个冷却壁块101之间的一段轴向延伸缝隙，上侧铜冷却条2加强了左右相邻的两个冷却壁块101之间缝隙的冷却效果。
44.在本实施例中，沿所述还原炉炉体的周向，相邻的两个上侧铜冷却条2之间的缝隙内填充有耐火填料5；沿所述还原炉炉体的轴向(图1中的上下方向)，相邻的两个冷却壁块101连接的上侧铜冷却条2和下侧铜冷却条4之间的缝隙内填充有耐火填料5，或者相邻的两个冷却壁块101连接的上侧铜冷却条2和下侧铜冷却条4连接为一体，上侧铜冷却条2和下侧铜冷却条4连接为一体的冷却效果更好，如图1至图5所示。
45.在本实施例中，一个冷却壁块101连接的上侧铜冷却条2的构造和下侧铜冷却条4的构造可以相同或不同，一个冷却壁块101连接的上侧铜冷却条2和下侧铜冷却条4上下对称且互为镜像(或者也可以不互为镜像)。优选，上侧铜冷却条2的上侧边或等于该上侧铜冷却条2连接的冷却壁块101的上侧边，即上侧铜冷却条2的上侧边与该上侧铜冷却条2连接的冷却壁块101的上侧边齐平；下侧铜冷却条4的下侧边等于该下侧铜冷却条4连接的冷却壁块101的下侧边，即下侧铜冷却条4的下侧边与该下侧铜冷却条4连接的冷却壁块101的下侧边齐平，如图2所示。
46.在本实施例中，冷却壁块101的内表面的中部层叠连接有中部铜冷却条3，中部铜冷却条3也为长条形片状结构，中部铜冷却条3的长度方向与所述还原炉炉体的周向相同，中部铜冷却条3的高度小于或等于上侧铜冷却条2的高度。中部铜冷却条3到上侧铜冷却条2的距离和中部铜冷却条3到下侧铜冷却条4的距离相同，中部铜冷却条3可以根据需要设置或不设置。冷却壁块101的内表面的中部设有中部安装槽，冷却壁块101的内表面的下部设有下部安装槽，中部铜冷却条3匹配地设置于中部安装槽内，下侧铜冷却条4匹配地设置于下部安装槽内。
47.与一个冷却壁块101连接的上侧铜冷却条2、中部铜冷却条3和下侧铜冷却条4组成一个铜冷却条单元，中部铜冷却条3与上侧铜冷却条2和下侧铜冷却条4之间均存在间距。在一个所述铜冷却条单元中，上侧铜冷却条2的左侧边、中部铜冷却条3的左侧边和下侧铜冷却条4的左侧边齐平，上侧铜冷却条2的右侧边、中部铜冷却条3的右侧边和下侧铜冷却条4的右侧边齐平，如图4所示。
48.即每块中部铜冷却条3和下侧铜冷却条4也横跨左右相邻的两块冷却壁块101安装，每块中部铜冷却条3和下侧铜冷却条4也覆盖左右相邻的两块冷却壁块10的一分部。中部铜冷却条3和下侧铜冷却条4也能够覆盖相邻的两个冷却壁块101之间的一段轴向延伸缝隙，中部铜冷却条3和下侧铜冷却条4加强了左右相邻的两个冷却壁块101之间缝隙的冷却效果。中部铜冷却条3和下侧铜冷却条4也均连接有冷却水外管205，冷却水外管205穿过冷却壁块101，冷却水外管205可以采用铜管208，冷却水外管205也可以为铜管208和钢管209焊接形成，如图7至图8所示。
49.在本实施例中，中部铜冷却条3内设有中部冷却水内通道301，中部冷却水内通道301沿所述还原炉炉体的周向延伸，上侧冷却水内通道201的过流面积、下侧冷却水内通道的过流面积和中部冷却水内通道301的过流面积相同，中部铜冷却条3连接有测温热电偶。中部铜冷却条3的内表面(朝向还原炉炉体内部的表面)设有多个第二条形凹槽302(断面可以为矩形或梯形)，或者中部铜冷却条3的内表面设有网格麻面206。
50.在本实施例中，冷却壁块101内设有多个轴向水通道103，上下相邻的两个冷却壁块101内轴向水通道103一一对应连通，冷却壁块101连接有测温热电偶，沿所述还原炉炉体的周向，相邻的两个上侧铜冷却条2之间的缝隙内填充有耐火填料5，相邻的两个中部铜冷却条3之间的缝隙内填充有耐火填料5，相邻的两个下侧铜冷却条4之间的缝隙内填充有耐火填料5。耐火填料5可以为现有的导热性能良好的炭素或者碳化硅质的捣打料、浇注料。
51.下面介绍一种还原炉，所述还原炉包括炉体，所述炉体为直立的筒形结构，所述炉体含有从内向外依次套设的耐火材料层6、冷却结构7和炉壳8，冷却结构7为上述的还原炉炉体的冷却结构。所述还原炉可以为高炉、还原熔分炉等所有能够发生还原反应的容器，冷却结构7和炉壳8之间可以采用具有自流性能的浇注料或者用压力灌入的泥浆填充。耐火材料层6可以为镶嵌的耐火砖，或浇筑的耐火材料，或喷涂的耐火材料。
52.所述还原炉炉体的冷却结构还包括铜冷却条供水回水管线9和冷却壁供水回水管线10，铜冷却条供水回水管线9和冷却壁供水回水管线10相互独立。沿所述炉体的轴向的每一列上侧铜冷却条2的上侧冷却水内通道、中部铜冷却条3的中部冷却水内通道和下侧铜冷却条4的下侧冷却水内通道从下向上依次串联后与铜冷却条供水回水管线9连通，铜冷却条供水回水管线9能够向上侧铜冷却条2、中部铜冷却条3和下侧铜冷却条4内供应冷却水。沿所述炉体的轴向的每一列冷却壁块101的轴向水通道103从下向上依次串联后与冷却壁供水回水管线10连通，冷却壁供水回水管线10能够向冷却壁块101内供应冷却水。
53.为了便于理解和描述，本发明中采用了绝对位置关系进行表述，如无特别说明，其中的方位词“上”表示图4中的上侧方向，方位词“下”表示图4中的下侧方向，方位词“左”表示图4中的左侧方向，方位词“右”表示图4中的右侧方向。本发明采用了阅读者或使用者的观察视角进行描述，但上述方位词不能理解或解释为是对本发明保护范围的限定。
54.以上所述，仅为本发明的具体实施例，不能以其限定发明实施的范围，所以其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本专利涵盖的范畴。另外，本发明中的技术特征与技术特征之间、技术特征与技术方案、技术方案与技术方案、实施例与实施例之间均可以自由组合使用。