高炉冷却系统可分为：汽化冷却、开式工业水循环冷却系统、软（纯）水密闭循环冷却系统。目前国内外的绝大多数高炉都是采用的开式工业水循环冷却系统。但是从发展的情况看，国内外已有不少高炉采用软（纯）水密闭循环冷却系统，并取得了高炉长寿、低耗的显著效果。
3.3.6.1 高炉汽化冷却
高炉汽化冷却是把接近饱和温度的软化水送入冷却设备内，热水在冷却设备中吸热汽化并排出，从而达到冷却设备的目的。按循环方式，可分为自然循环汽化冷却和强制循环汽化冷却两种。
A 自然循环汽化冷却
自然循环汽化冷却见图3-20。循环的动力是靠下降管中的水和上升管中汽水混合物的重度差所形成的压头，克服管道系统阻力而流动。即气包中的水沿下降管向下流动，经冷却设备汽化后，汽水混合物沿上升管向上流动，进入气包后经水汽分离，蒸汽排出作为二次能源利用，并由供水管补充一定量的新水保证循环的进行。循环压力为：
图3-20 自然循环汽化冷却示意图
1—气包；2—下降管；3—上升管；4—冷却设备；5—供水管
式中 Δp——自然循环流动压头，Pa；
h——气包与冷却设备高度差，m；
ρW——下降管中水的密度，kg/m3；
ρV——上升管中汽水混合物的密度，kg/m3。
自然循环汽化冷却不受电的影响，安全可靠，动力消耗低，可节电40%～90%，但要求气包和冷却设备有一定的高度差。
B 强制循环汽化冷却
强制循环汽化冷却是在自然循环汽化冷却的下降管路上装一水泵，作为循环的动力，推动循环过程的进行，此时气包装置的高度可灵活一些。
汽化冷却与水冷相比有如下优点：由于水汽化时吸收大量汽化潜热，所以冷却强度大，耗水量极少，与水冷却相比可节约用水60%～90%，还可节电（水泵动力）75%以上；由于耗水量少，水可以软化处理，防止冷却设备结垢，延长寿命；产生大量蒸汽，可作为二次能源；有利于安全生产，如果采用自然循环方式，当断电时，可利用气包中储备的水维持生产约40～50min，因此提高了冷却设备的安全性。(www.xing528.com)
汽化冷却应用并不广泛，并逐渐被软水闭路强制循环所代替，主要是汽化循环冷却还存在一些具体问题不好解决。例如，热负荷高时汽化循环不稳定，冷却设备易烧坏，并且对于已烧坏的冷却设备，其检测技术不完善，炉衬侵蚀情况反应不敏感。
3.3.6.2 开式工业水循环系统
所谓开式工业水循环冷却系统，是指其降温设施采用冷却塔、喷水池等设备，靠蒸发制冷的系统。这种冷却系统致命的弱点是：在冷却设备的通道壁上容易结垢，这些水垢是造成冷却设备过热烧坏的重要原因。当热流强度为4656.5W/（m·K）时，1mm厚的水垢会造成约159℃的温差；3mm厚的水垢则会引起大于557℃的温差，这对于各种材质的冷却设备都是不允许的。为了克服冷却设备上结垢带来的危害，一般采用清洗冷却设备内水垢的方法和控制进出水温差的办法。但是这样会对生产、经济不利，并会造成环境污染。为了防止水质的恶化需在系统内设置加入防腐剂、防垢剂和其它药物的装置。
3.3.6.3 软水密闭循环系统
高炉软水密闭循环系统工作原理见图3-21，它是一个完全密闭的系统，用软水作为冷却介质。软水由循环泵送往冷却设备，冷却设备排出的冷却水经膨胀罐送往空气冷却器，经空气冷却器散发于大气中，然后再经循环泵送往冷却设备，由此循环不已。
图3-21 软水密闭循环系统原理
1—冷却设备；2—膨胀罐；3—空气冷却器；4—循环泵；5—补水；6—加药；7—充氮
膨胀罐为一圆柱形密闭容器，其中充以氮气，用以提高冷却介质压力，提高饱和蒸汽的温度，进而提高饱和蒸汽与冷却设备内冷却水实际温度之差，即提高冷却水的欠冷度。膨胀罐具有补偿由于温度的变化和水的泄漏而引起的系统冷却水体积的变化，稳定冷却系统的运转，并且通过罐内水位的变化，判断系统泄漏情况和合理补充软水。
空气冷却设备由风机和散热器组成，用来散发热量，降低冷却水温度。
软水密闭循环系统的特点有：
（1）工作稳定可靠：由于冷却系统内具有一定的压力，所以冷却介质具有较大的欠冷度。例如，当系统压力为0.15MPa时，水的沸点为127℃，系统中回水最高温度是膨胀罐内温度，一般控制不大于65℃，此时欠冷度为62℃，通常欠冷度等于或小于50℃时，即不会产生蒸汽和汽塞现象。
（2）冷却效果好，高炉寿命长。它使用的冷却介质是软（纯）水，是经过化学处理即除去水中硬度和部分盐类的水。这就从根本上解决了在冷却水管或冷却设备内壁结垢的问题，保证有效冷却并能延长冷却设备的寿命。
（3）节水。因为整个系统完全处于密闭状态，所以没有水的蒸发损失，而流失也很少。根据国内外高炉的操作经验，正常时软水补充量仅为循环流量的0.1‰。
（4）电能耗量低。闭路系统循环水泵的扬程仅取决于系统的阻力损失，不考虑供水点的位能和剩余水头。因此，软水密闭循环系统的总装机容量为开式循环系统的2/3左右。
软水密闭循环冷却是高炉冷却发展的方向，目前大型高炉软水密闭循环系统使用范围愈来愈大。
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