進一步的計算也證實了這一結(jié)果。在天然狀態(tài)下，冷卻水的活動速度為0.4～0.5m/s。水溫116.8℃時所計算出來的爐墻溫度均勻為123.6℃。
在天然輪回冷卻狀態(tài)下，第二層和第三層冷卻壁使用銅質(zhì)冷卻壁（水流速度：0.5m/s）。
在31號和36號冷卻壁上采取的檢測措施包括:
——冷卻水進水及其分支管線上的溫度
——所有冷卻壁進出水溫度
——冷卻水進水和其分支管線上的水流狀態(tài)
——銅冷卻壁自身溫度
所有數(shù)據(jù)被連續(xù)不斷地記實并應(yīng)用于計算中。
與鑄鐵冷卻壁比較，銅冷卻壁冷卻面上形成了更穩(wěn)固的渣皮，這被以為是降低熱流的主要原因。因此，使用銅冷卻壁時形成的渣皮更穩(wěn)固。因為產(chǎn)生蒸汽和周期性的傾析沉降導(dǎo)致水損發(fā)生，因此需要增補水量及控制水位。
檢測了不同時間下，31號和36號冷卻壁內(nèi)的水流速度。這就會使人們以為，傳導(dǎo)到銅冷卻壁的熱量低于其傳導(dǎo)到鑄鐵冷卻壁的熱量。所以在計算過程中應(yīng)該把這個溫降考慮進去。
渣皮對蒸汽冷卻系統(tǒng)的影響
與鑄鐵冷卻壁250℃的表面溫度比擬，銅冷卻壁的表面溫度更低，僅為140℃。
銅冷卻壁高溫面的溫度大致在136℃，且通常不會超過140℃。事實上，TK1丈量點位于爐墻內(nèi)100mm處，這會導(dǎo)致3.5℃的溫降。
監(jiān)測儀表安裝在第一層的進水管上（Fl 5-8，F(xiàn)l 9-12）,在直徑為55mm的銅冷卻管內(nèi)水流速度被控制在0.4～0.5m/s。
在強制輪回冷卻狀態(tài)下，第二層和第三層冷卻壁使用銅質(zhì)冷卻壁（水流速度：2.0m/s）。
每根環(huán)形水管給一組獨立的冷卻水管供水，共四根水管。并且，在實踐中，對冷卻壁的工作溫度沒有影響。高電爐的整個蒸汽冷卻系統(tǒng)的均勻水流量在600～720 m3/h。管式爐，由于溫差低于10～15℃，可以避免水的薄膜沸騰。水溫順爐墻間的溫差均勻為6.8℃（最高為9.7℃），這是個非常良好的溫差范圍。這也就意味著每十塊冷卻壁共用一根冷卻水進水管。在第二層和第三層銅冷卻壁上安裝了測溫裝置，以便丈量間隔高溫面不同位置上的壁體溫度。
銅冷卻壁的熱工狀態(tài)
對銅冷卻壁的熱工狀況進行了檢測。
在熱量計算的基礎(chǔ)上，調(diào)查了蒸汽冷卻系統(tǒng)上使用輪回泵的情況，對三種情況進行了考慮：
在天然輪回冷卻系統(tǒng)下使用鑄鐵冷卻壁（水流速度：0.5m/s）。
因為銅冷卻壁表面形成了不亂的渣皮，減少了熱量流出，電爐因此冷卻系統(tǒng)帶走的熱量降低，蒸汽量減少。
銅冷卻壁工作狀況良好，在過去三年的使用過程中，未發(fā)現(xiàn)損壞或者漏水。
表1 熱負荷對水流速度和溫度的影響
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時間 冷卻壁 溫差 水流速度，m/s 熱負荷，kW
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15.06.05, 14:15 31 10.4℃ 0.49 50.7
15.06.05, 14:15 36 10.6℃ 0.45 47.5
15.06.05, 16:25 31 8.8℃ 0.43 37.7
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水溫差跟著高爐高度變化而變化
通過檢測所有三層冷卻壁間內(nèi)部連接水管的水溫，我們可以更清晰地了解到：水溫跟著高爐高度的變化而變化。熱量傳導(dǎo)的最高值通常位于爐腰中部的第一層鑄鐵冷卻壁，管式爐因此可以考慮將該部位的鑄鐵冷卻壁全部換成銅冷卻壁。
銅冷卻壁可以與鑄鐵冷卻壁在斷面上連接組合。
跟著熱負荷的增加，水的活動速度和溫度也相應(yīng)增加。我們應(yīng)當(dāng)考慮到，跟著高爐各部位的高度不同，不同的冷卻面積，不同的冷卻強度對熱量傳導(dǎo)計算的影響。水溫為進水和出水水溫的均勻值。當(dāng)使用天然輪回蒸汽冷卻系統(tǒng)時，這會使冷卻水輪回變差。
在熱負荷較高區(qū)域或者在渣皮脫落的狀態(tài)下，為了避免冷卻水發(fā)生薄膜沸騰現(xiàn)象，可以考慮安裝壓力泵進行加壓。箱式電爐銅冷卻壁的熱流密度也比鑄鐵冷卻壁高出2.5倍，因此產(chǎn)生的蒸汽量會升高30%。
水流/蒸汽活動狀態(tài)
首先被檢測的數(shù)據(jù)之一是水或蒸汽的活動速度，即在天然輪回冷卻狀態(tài)下，在銅冷卻壁與蒸汽冷卻組合下，水或蒸汽的活動速度。
第二層和第三層位于高爐內(nèi)的高溫區(qū)域，但銅冷卻壁的水溫仍顯著低于該部位的鑄鐵冷卻壁。
。在強制冷卻輪回系統(tǒng)中，水的流速是不變的，水溫差只反應(yīng)熱負荷的變化。
高爐內(nèi)上升的煤氣流和下降的爐料共同沖擊摩擦下，不亂的渣皮可以保護冷卻系統(tǒng)，延長冷卻設(shè)備的使用壽命。這是由于盡管熱量交換系數(shù)增加了三倍，但在水流較大的情況下，水流速度的加快僅僅帶來了水溫差的降低。
蒸汽冷卻系統(tǒng)構(gòu)造
冷卻系統(tǒng)由四個獨立的部門組成，每排十塊冷卻壁為一組，如圖1所示。這種組合可以應(yīng)用蒸汽輪回冷卻系統(tǒng)。
高爐不同部位的熱量傳輸情況能很好的解釋上述情況。在蒸汽冷卻系統(tǒng)中，這點非常重要。
蒸汽分離器位于爐頂上料平臺上（四套冷卻系統(tǒng)共需要四個蒸汽分離器），被加熱的冷卻水在此存儲并將產(chǎn)生的蒸汽分離。
因為在冷卻方式上采用了蒸汽冷卻與銅冷卻壁相結(jié)合的新型組合，因此在高爐上增設(shè)了丈量系統(tǒng)來檢測和分析冷卻系統(tǒng)的運行和銅冷卻壁的工作參數(shù)。因為不同部位的熱負荷不同，當(dāng)冷卻水經(jīng)由冷卻壁后上升的水被不斷加熱，根據(jù)這一原理，箱式爐天然輪回汽化冷卻系統(tǒng)應(yīng)運而生。即使在極端情況下，冷卻水的溫度也從未到達過沸點，并且蒸汽冷卻系統(tǒng)與經(jīng)由化學(xué)藥劑處理過的冷卻水系統(tǒng)工作方式相似。
計算證實將冷卻水的活動速度從0.5m/s進步到2.0m/s,對熱流密度的影響甚微（小于3%）。
由于沸騰產(chǎn)生的蒸汽層會阻礙水流和爐墻間的熱量傳遞，甚至可能導(dǎo)致冷卻壁燒壞，所認為避免該情況發(fā)生，使用加壓泵強制輪回不失為一個有效的辦法。
然后把從四個蒸汽分離器引出的出水管引到與之相對應(yīng)的四根冷卻進水環(huán)管上。
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