CN107805678B - 一种排出高炉炉内积水的排水系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及高炉设备技术领域，特别是涉及一种排出高炉炉内积水的排水系统。包括至少一组排水管路，所述排水管路的一端伸入高炉炉墙收集高炉炉内积水，所述排水管路的另一端与自动排水装置连接，且通过自动排水装置排出积水，密封煤气。本发明的有益效果是：通过在炉墙上设置排水管路，将高炉生产过程中蓄积在炉内的积水及时排出，并且使得煤气密封在高炉炉内，促进高炉稳定安全地运行，延长高炉使用寿命，提高经济效益。

Description

一种排出高炉炉内积水的排水系统

技术领域

本发明涉及高炉设备技术领域，特别是涉及一种排出高炉炉内积水的排水系统。

背景技术

高炉炼铁是炼铁技术的主要工艺方法，目前国内大中型高炉一代的炉龄多在10-15年上下，国外如德国、日本等发达国家高炉一代的炉龄普遍在15-20年上下。新建或大修一座高炉成本巨大，并显著影响企业效益。近年来国内国外高炉频繁出现炉缸烧穿的事故及遭受炉缸炭砖温度异常升高的困扰，有的高炉甚至投产1年到2年就被烧穿，大中型高炉的生产寿命大大缩减，严重威胁高炉的安全生产，给企业造成巨大的经济损失。

高炉一代的炉龄寿命通常以高炉炉缸寿命计算，炉缸内聚积液态铁水和熔渣(1450～1550℃)，高炉炉缸内衬为耐火材料，通常是炭质耐火砖，耐火砖冷面设水冷冷却壁。在生产过程中，高炉炉缸耐火材料内的积水有两个主要来源，其一是风口及以上的冷却设备破损漏水，高炉风口设备工作环境恶劣，破损后部分冷却水泄漏进入耐火砖与冷却设备的缝隙，蓄积在耐火材料内；其二是高炉煤气携带的过饱和水分，高炉鼓风与原燃料携带的水分在高温下全部汽化，部分随着煤气逃逸到炉壳或冷却设备后结露，由于炉缸位于高炉的底部，液态水沿着炉壳或冷却设备在重力作用下聚积在炉缸耐火材料内。

高炉炉缸能够长期稳定地运行依赖于冷却设备与耐火材料形成稳定的传热体系，若水分进入炉缸耐火材料内，一方面，水分在高温下与炉缸炭质耐火材料发生化学反应，侵蚀炉缸耐火材料；另一方面，水分受热后汽化，在炉墙内封闭的空间里形成巨大的压力，推动炉墙或冷却壁变形，使得冷却壁与耐火材料间形成间隙，破坏了炉缸传热体系，造成炉缸炭砖异常侵蚀，缩短高炉寿命；当水分汽化量较大，炉缸耐火材料内的压力达到某一峰值时有可能推动炉缸局部耐火材料移位，炉缸出现铁水通道，造成高炉炉缸烧穿等恶性事故。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种排出高炉炉内积水的排水系统，用于及时排出高炉炉墙内蓄积的水分，提升高炉炉墙冷却效率，降低炉墙耐火材料被侵蚀的速率。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种排出高炉炉内积水的排水系统，包括至少一组排水管路，所述排水管路的一端伸入高炉炉墙收集高炉炉内积水，所述排水管路的另一端与自动排水装置连接，且通过自动排水装置排出积水，密封煤气。

本发明的有益效果是：通过在炉墙上设置排水管路，将高炉炉内生产过程中的积水及时排出，并且使得煤气密封在高炉炉内，促进高炉稳定安全地运行，延长高炉使用寿命，提高经济效益。

进一步，所述排水管路包括与自动排水装置连接的排水总管以及至少一根伸入高炉炉墙到达炉内耐火材料的排水短管，每根排水短管通过排水支管与排水总管连接，且通过所述排水短管收集高炉炉内的积水。

进一步，所述排水支管上设有支管阀门。

进一步，所述自动排水装置设置在所述排水总管的排水端。

进一步，所述自动排水装置包括安装在排水总管上的总管阀门一、总管阀门二和排水器，所述排水总管内的积水依次经过总管阀门一和总管阀门二进入排水器内排出积水，密封煤气。

进一步，所述排水器密封设置，且设有排水口，所述排水口与污水处理设备连接。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过设置排水短管和排水支管便于高炉炉内各个位置的积水及时输送到排水总管汇合集中处理，降低管路安装难度；设置支管阀门，便于实现自动关闭或开启，隔断排水支管与排水总管，便于排水短管的检修；通过设置总管阀门一和总管阀门二，便于实现自动化操作，以及便于检修或更换排水器；排水器采用密封设置，便于实现积水排出，避免煤气泄漏。

进一步，所述自动排水装置包括安装在排水总管上的总管阀门一和总管阀门二，所述总管阀门一和总管阀门二之间设有能够蓄水密封的U型水封装置。

进一步，所述水封装置上设有用于测量液位的液位计，所述总管阀门一和总管阀门二根据液位计的液位信号进行开闭排水，并与水封装置配合限制煤气外泄。

采用上述进一步方案的有益效果是：当液位计内液位达到预设的高液位时，关闭总管阀门一，开启总管阀门二，排水系统开始排水；当液位到达预设低液位时，关闭总管阀门二，开启总管阀门一，排水系统开始蓄水；设置U型水封装置，防止排水结束后煤气溢出。

进一步，所述排水短管的进水端穿过高炉炉墙上的预留孔收集高炉炉内的积水，或排水短管的进水端与其它孔口共用，伸入高炉炉墙内收集高炉炉内的积水，适用范围广，安装操作简单方便，充分利用高炉炉墙自身设有的孔口，提高经济效益。

进一步，多组所述排水管路沿高炉炉墙圆周方向设置，每组排水管路的多个排水短管沿高炉炉墙圆周方向和/或高度方向设置，使得高炉炉内的水分能够及时充分的排出，提高安全性能，延长使用寿命。

附图说明

图1显示为本发明实施例的排出高炉炉内积水的排水系统的自动排水装置设有排水器时的结构示意图；

图2显示为图1中局部A的放大示意图；

图3显示为本发明实施例的排出高炉炉内积水的排水系统的平面展开示意图；

图4显示为本发明实施例的排出高炉炉内积水的排水系统的自动排水装置设有水封装置时的结构示意图；

图5显示为本发明实施例一的结构示意图；

图6显示为本发明实施例二的结构示意图。

零件标号说明

1 耐火砖；

2 填缝料；

3 冷却设备；

4 热电偶；

5 排水短管；

6 炉壳；

7 支管阀门；

8 排水支管；

9 排水总管；

10 排水器；

11 排水口；

12 密封法兰；

13 总管阀门一；

14 总管阀门二；

15 液位计；

16 水封装置。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

需要说明的是，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

在对本发明实施例进行详细叙述之前，先对本发明的应用环境进行描述。本发明的技术主要是应用于炼铁技术中的高炉设备领域，特别是应用于高炉炉内排水系统领域。本发明是解决在生产过程中，高炉炉内的水分进入炉缸耐火材料内，使得耐火材料容易被侵蚀，高炉使用寿命短、安全性能低的技术问题。在本发明中，耐火材料为耐火砖或不定型填缝料等，通过设置排水系统，即使生产过程中高炉炉内炉墙不断产生积水，也能够通过排水系统及时的排出高炉炉内积水，避免积水进入高炉炉缸的耐火材料中，造成耐火材料产生缝隙，通过实时减少积水，降低耐火材料被侵蚀的速率，延长高炉的使用寿命。

如图1至图3所示，本发明实施例的排出高炉炉内积水的排水系统，包括至少一组排水管路，排水管路的一端伸入高炉炉墙收集高炉炉内积水，排水管路的另一端与自动排水装置连接，且通过自动排水装置进行积水分离后将水分排出，煤气继续留在排水管路或高炉炉内。

如图1至图3所示，高炉为圆筒状结构，高炉炉墙包括由外至内依次设置的炉壳6、冷却设备3和耐火材料，在本发明中，耐火材料包括填缝料2和耐火砖1，填缝料2位于冷却设备3和耐火砖1之间，冷却设备3可以为冷却壁或其它一些具有冷却功能的设备。高炉炉内的铁水和熔渣与耐火砖1接触，在生产过程中高炉炉内蓄积的积水混合物一般集中在填缝料2的区域，积水混合包括在高温条件下产生的煤气、水蒸气等，若填缝料2中的水分无法及时排出，水分容易进入耐火砖1内，在高温作用下，耐火砖1极易腐蚀、变形、移位。

如图1至图3所示，排水管路包括与自动排水装置连接的排水总管9以及至少一根伸入高炉炉墙到达炉内耐火材料处收集高炉炉内积水的排水短管5，每根排水短管5通过排水支管8与排水总管9连接，排水支管8上设有支管阀门7，支管阀门7为手动阀、或电动阀、或气动阀、或液动阀等，根据需求选择设置，以便实现人工就地开启或远程开启，操作简单方便。其中，排水短管5的进水端依次穿过炉壳6、冷却设备3后与填缝料3接触，积水在其自身的重力以及压力作用下，进入到排水短管5中，再经过排水支管8、排水总管9进入到自动排水装置中实现煤气与水分离。水分经过排水短管5排出，降低耐火砖1被侵蚀的速度，延长使用寿命和提高高炉稳定工作的性能。

如图1至图3所示，自动排水装置设置在排水总管9的排水端，自动排水装置包括依次安装在排水总管9上的总管阀门一13、总管阀门二14和排水器10，排水总管9内的积水依次经过总管阀门一13和总管阀门二14后进入排水器10进行积水分离。排水器10密封设置，且设有排水口11，排水口11与污水处理设备连接，可以定期通过排水口11排出水分。排水器10实现煤气和水分的分离，水分由排水口11排放到污水处理设备中，而煤气继续留在排水管路和高炉炉内，避免煤气外泄，提高安全性能。

如图4所示，自动排水装置还可以采用另外一种结构，具体结构如下，自动排水装置包括依次安装在排水总管9上的总管阀门一13、液位计15和总管阀门二14，液位计15和总管阀门二14之间设有能够蓄水密封的水封装置16，排水总管9内的积水经过总管阀门一13后通过水封装置16实现煤气和水分离，然后水再经过总管阀门二14排出到污水处理设备中。其中，水封装置16为连续弯折的U型管路，在本发明中，通过一个正U型管路和一个倒U型管路首尾相连形成水封装置，使得水封装置16始终蓄积有积水，避免煤气外泄，液位计15设置在水封装置16的进水端，用于检测水封装置16内的液位，总管阀门二14设置水封装置16的出水端。当液位计15内液位达到预设的高液位时，关闭总管阀门一13，隔离煤气和排水总管9进水端的积水，开启总管阀门二14，排出水封装置16内蓄积的水分，排出的水分送入污水处理设备中；当液位到达预设的低液位时，关闭总管阀门二14，开启总管阀门一13，排水系统开始蓄水。

其中，自动排水装置中的总管阀门一13和总管阀门二14为手动阀、或电动阀、或气动阀、或液动阀等阀门中的任意一种或任意两种阀门的组合，具体选择类型根据需求设置。自动排水装置设置总管阀门一13和总管阀门二便于根据需求选择人工就地开启或远程开启，实现阀门开启或关闭的自动化操作，便于定期排出蓄积水分，同时有效的避免了煤气的外泄，提高安全性能。

如图1至图3所示，排水管路的组数根据需求选择设置，当设置多组排水管路时，多组排水管路沿高炉炉墙圆周方向设置，即排水管路围着高炉炉墙设置。并且，每组排水管路的多个排水短管5可以只沿高炉炉墙圆周方向设置，或只沿着高炉炉墙高度方向设置，或在高炉炉墙圆周方向和高度方向上均匀设有排水短管5，排水短管5的设置数量、设置管径以及设置位置可以根据具体情况和需求进行设置，以便充分及时的排出高炉炉内的积水，避免水分造成高炉炉内耐火材料的腐蚀。

为了进一步清楚阐述说明排水管路在高炉炉墙上的具体安装方式列举以下实施例，但安装方式并非仅限于以下实施例。

实施例一：

如图1至图3、图5所示，排水短管5的进水端与其它孔口共用，伸入高炉炉墙内收集高炉炉内的积水，其它孔口可以为安装耐火材料热电偶4的测温孔，或灌浆孔等，充分利用现成的孔口，减少工作量。当排水短管5与热电偶4共用孔口时，填缝料2的冷面设置的冷却设备3为冷却壁，冷却壁外侧为由钢板制作的炉壳6，高炉炉缸配置有多支热电偶4，热电偶4依次穿过炉壳6、冷却设备3、填缝料2伸入耐火砖1中，当排水短管5和热电偶4共用孔口时，排水短管5套设在热电偶4上，并依次穿过炉壳6、冷却设备3到达填缝料2处，排水短管5固定在高炉炉墙上。排水短管5远离高炉炉墙的一端通过密封法兰进行密封，排水支管8与排水短管5固定连接，并与排水短管5内部连通，实现积水输送。在本实施例中，排水支管8为DN25钢管，排水支管8上的支管阀门7为DN25球阀，通过约27支排水支管8汇集送入排水总管9中，排水总管9为DN40钢管，排水总管9上的总管阀门一13和总管阀门二14均为球阀，排水器10的设置位置要低于所有排水支管，可以将排水器10设置在地面上，安装完成后，支管阀门7、总管阀门一13和总管阀门二14在正常生产状态下保持常开状态，高炉炉内的积水依次通过排水短管5、排水支管8、排水总管9后进入自动排水装置，最后由排水口11排出。

实施例二：

如图4和图6所示，排水短管5的进水端穿过高炉炉墙上的预留孔收集高炉炉内的积水，安装时，若高炉炉墙上没有可利用的孔洞时，在高炉炉墙上直接钻孔插入排水短管5，或在高炉炉墙设置的预留孔，排水短管5穿过炉壳6、冷却设备3到达填缝料2处，排水短管5远离高炉炉墙的一端通过密封法兰12密封，排水短管5的侧面焊接有排水支管8，排水支管8上设置支管阀门7，多个排水支管8汇集与排水总管9连接，排水总管9的排水端设有总管阀门一13、液位计15、水封装置16和总管阀门二14，排水总管9进水端的煤气和水分依次经过总管阀门一13，再经过水封装置16实现煤气和水分分离，煤气留在排水总管9内或高炉炉内，水分经过总管阀门二14排出，避免了煤气外泄，提高安全性能，而且有利于将积水集中存储定期排放，操作简单方便。

本发明通过在高炉炉墙上设置结构简单的排水系统不断的排出高炉生产过程中炉内产生的积水，避免积水进入高炉炉墙的耐火材料中，有效的促进了高炉安全的稳定运行，延长了高炉的使用寿命，提高经济效益。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (9)

1.一种排出高炉炉内积水的排水系统，其特征在于：包括至少一组排水管路，所述排水管路的一端伸入高炉炉墙收集高炉炉内积水，所述高炉炉墙包括由外至内依次设置的炉壳、冷却设备和耐火材料，所述耐火材料包括填缝料和耐火砖，所述填缝料位于所述冷却设备和耐火砖之间，所述排水管路的另一端与自动排水装置连接，且通过自动排水装置排出积水，密封煤气；

所述排水管路包括排水总管以及至少一根排水短管，排水总管与自动排水装置连接，所述排水短管的进水端依次穿过炉壳、冷却设备后与填缝料接触，并收集高炉炉内的积水，且与排水总管连接；

所述自动排水装置设置在所述排水总管的排水端。

2.根据权利要求1所述的一种排出高炉炉内积水的排水系统，其特征在于：每根排水短管通过排水支管与排水总管连接。

3.根据权利要求2所述的一种排出高炉炉内积水的排水系统，其特征在于：所述排水短管的进水端穿过高炉炉墙上的预留孔收集高炉炉内的积水，或排水短管与炉墙上的其它孔口共用收集高炉炉内的积水。

4.根据权利要求2所述的一种排出高炉炉内积水的排水系统，其特征在于：所述排水支管上设有支管阀门。

5.根据权利要求1所述的一种排出高炉炉内积水的排水系统，其特征在于：所述自动排水装置包括安装在排水总管上的总管阀门一、总管阀门二和排水器，所述排水总管内的积水依次经过总管阀门一和总管阀门二进入排水器。

6.根据权利要求5所述的一种排出高炉炉内积水的排水系统，其特征在于：所述排水器密封设置限制煤气泄漏，且设有用于排水的排水口。

7.根据权利要求1所述的一种排出高炉炉内积水的排水系统，其特征在于：所述自动排水装置包括安装在排水总管上的总管阀门一和总管阀门二，所述总管阀门一和总管阀门二之间设有能够蓄水密封的U型水封装置。

8.根据权利要求7所述的一种排出高炉炉内积水的排水系统，其特征在于：所述水封装置上设有用于测量液位的液位计，所述总管阀门一和总管阀门二根据液位计的液位信号进行开闭排水，并与水封装置配合限制煤气外泄。

9.根据权利要求1所述的一种排出高炉炉内积水的排水系统，其特征在于：多组所述排水管路沿高炉炉墙圆周方向设置，每组排水管路的多个排水短管沿高炉炉墙圆周方向和/或高度方向设置。

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