DE1934486A1

DE1934486A1 - Einrichtung zur Kuehlung hochhitzebeanspruchter Mauerwerksteile,insbesondere von Metallschmelzoefen

Info

Publication number: DE1934486A1
Application number: DE19691934486
Authority: DE
Inventors: Prof Dr-Ing P Rheinlaender; Frohmut Vollhardt
Original assignee: Siegener AG Geisweid
Current assignee: Siegener AG Geisweid
Priority date: 1969-07-08
Filing date: 1969-07-08
Publication date: 1971-01-21
Also published as: DE1934486C3; DE1934486B2

Description

" Einrichtung zur Kühlung hochhitzebeanspruchter Mauerwerketeile, insbesondere von Metallschmelzöfen".
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Kühlung hochhitzebeanspruchter Mauerwerksteile, insbesondere von Metallschmelzöfen, mit in oder an das Mauerwerk ein - oder angebauten Kühlrohren.
* Es ist etn Verfahren von Schmelzöfen bekannt, (DAS 1 144 488) bei dem im Bereich des Schmelzbades nach aussen ganzseitig offene Kühlkästen verwendet werden, die getrennt vom Ofenmantel in den Mauerwerksverband eingesetzt sind, und bei dem das flüssige Kühlmittel allseitig auf die Kühlkasteninnenflächen versprüht wird. Um bei zu erwartendem örtlichen Durchbruch der Flüssigkeitskühlung eine explosionsartigs Reaktion der Flüssigkeit mit der Metallschmelze zu vermeiden, ist bei diesem bekannten Verfahren vorgesehen, daß im Gefahrensfall statt der Flüssigkeit ein gasförmiges Kühlmittel durch die Kühleinrichtung geleitet wird.
Es ist ferner ein offener in der Ofenwandung angeordneter Kühlkasten für metallurgische Öfen, insbesondere Hochöfen bekannt ( deutsche Patentschrift 710 719), bei dem die obere Innenfläche des Kühlkastens von aussen gesehen geneigt zur Waagerechten verläuft und sämtliche vorn asssr berührten Kanten des Kastens gewölbt ausgebildet sind, so daß das Kühlwasser an der äusseren Ofenwandung und den Innenflächen des Kühlkastens filmartig herabrieselt.
* zur Kühlung Die Anordnung von Kühlflächen, die zur Dampferzeugung genutzt werden, schieden bislang im wesentlichen aus Gründen der Betriebssicherheit aus. Die Kühlflächenbelastung derartiger Einrichtungen war meist derart wechselnd, daß Umlaufschwierigkeiten des Kühlmediums zur Überhitzung und Schädigung der Kühlflächen führten. Selbst Zwangsumlauf- Einrichtungen brachten nicht die erwünschte Sicherheit; auch trat das eingangs beschriebene weitere Problem auf, daß bei örtlichem Durchbruch der Kühlfläche eine explosionsartige Verdampfung des Kühlmediums eintrat und hierdurch Zerstörungen der Anlage die Folge waren.
Die Erfindung bezweckt die Schaffung einer Einrichtung zur Kühlung hochhitzebeanspruchter Mauerwerksteile, insbesondere von Metallschmelzöfen, wobei die beschriebenen Nachteile, insbesondere die explosionsartige Verdampfung der Kühlflüssigkeit bei Durchbruch der Wände des Kühlsystems vermieden werden.
Zur Erreichung dieses Zieles sieht die Erfindung eine Einrichtung der eingangs genannten Gattung vor, die aus mehreren flächenmäßig verteilten, an ihren Enden geschlossenen Bohren mit teilweisem, verdampfbarem Flüssigkeitsinhalt besteht, deren unterer Abschnitt auf Höhe des zu kühlenden Mauerwerksteils und dessen oberen Abschnitt in eine Kondensier - und Dampferzeugervorrichtung ragt und deren Innenraum in zwei oben und unten miteinander verbundene Längekammern unterteilt ist.
Die erfindungsgemäße Einrichtung bringt ohne Inanspruchnahme einer Zwangsumlaufseinrichtung eine ausreichende Umlaufgeschwindigkeit der Flüssigkeit des erzeugten Dampfes mit sich, so daß eine stellenweise Kühlflächenüberlastung weitgehend vermieden wird. Ferner besteht bei einem Durchbruch der Wände der Kühlrohre nur die Gefahr, daß der geringe Inhalt Jeweils eines Rohres explosionsartig verdampft und damit die verdampfbare Flüssigkeitsmenge im Verhältnis zu bekannten Vorrichtungen sehr gering gehalten wird, so daß di. Balgen einer derartigen explosionsartigen Verdampfung stark herabgesetst sind.
In weiterer Ausbildung der Erfindung verläuft die Unterteilung des Rohrinnenraumes parallel oder annähernd parallel zu dem zu kühlenden Mauerwerk.
Entsprechend den Volumina der Kühlflüssigkeit und der Dampfphase dieser Flüssigkeit ist die dem Ofeninnenraum zugekehrte Kammer grösser gehalten als die abgekehrte Kammer.
Die de Ofeninnenraum zugekehrte Längskammer ist ferner in der Konde.sier - und Dampferzeugervorrichtung, d.h. innerhalb einer Dampftrommel z.B. oberhalb der zweiten Längskammer angeordnet.
Hierdurch kann der in der dem Ofeninnenraum zugekehrten Längskammer gebildete Dampf kondensieren und das Kondensat in die äussere, dem Ofeninnenraum abgekehrte Kammer belangen, wo das Kondensat bis zum unteren Ende des Rohres gelangt, dort verdampft und wieder in der erstgenannten Kammer aufsteigen kann.
Es findet somit ein steter Kreislauf in jedem in sich abgeschlossenen Rohr statt, wobei die Kondensationswärme in der Kondensier - und Dampferzeugervorrichtung zur Erzeugung von Dampf abgegeben wird. Hierzu ragen die Rohre mit ihrem oberen Ende in die Dampftrommel, der in entsprechender Weise Speisewasser zugef:jhrt und aus der der gebildete Dampf abgezogen wird.
In Abweichung der genannten Ausbildung kann das obere Rohrende auch mit einem das Kondensat von der dem Ofeninnenraum zugekehrten Längskammer in die zweite Kammer leitenden Flächenteil versehen sein.
Die teilweise, vorzugsweise mit Wasser gefüllten Rohre, werden vor dem Schließen evakuiert.
Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungege mäßen Einrichtung dargestellt und zwar zeigt Fig. 1 die Einrichtung an einem Schmelzofen, Fig. 2 die Anordnung mehrerer Rohre an der Innenseite des Ofens, Fig. 3 das obere Ende eines Rohres und Fig. 4 das untere Ende eines Rohres.
Die Ofenwände 1,2,3 sowie der Boden 4 und der Ofendeckel 5 sind bekannter Bauart. Auf den Wänden 1,2, gegebenenfalls auch auf der Wand 3 und der nicht sichtbaren Vorderwand sind senkrechte Rohre 6 ilächenmäßig nebeneinander angeordnet, die sich ungefähr von dem Boden 4 bis zu einer Trommel 7 oberhalb des Ofens erstrecken und mittels einer winkelförmigen Trennwand 8 in zwei Kammern I, II unterteilt sind. Die Trennwand reicht mit ihrem unteren Ende 9 oberhalb des Rohrbodens 10 bis zu einer Stelle 1 unterhalb des oberen Endes 12 des Rohres0 Die beiden Kammern I, II stehen somit an ihrem oberen und an ihrem unteren Ende miteinander in Verbindung, sind im übrigen aber durch die winkelförmige Wand 8 voneinander getrennt, die den Rohrinnenraum in die zwei ungleich grossen Kammern I, II unterteilt, wobei die Grösse der Kammerquerschnitte den Volumina der zur Anwendung gelangenden Flüssigkeit und der dampfförmigen Phase dieser Flüssigkeit entspricht.
Die einzelnen Rohre 6 sind vor ihrem Verschließen mit Wasser oder einer anderen geeigneten verdampfbaren Flüssigkeit teilweise gefüllt und der Restraum des Rohres evakuiert.
Dem auf Höhe des Ofeninnenraumes 13 gelegenen Abschnitt 14 des Rohres schließt sich oberhalb des Deckels ein weiterer Abschnitt 15 an, der in einen senkrechten Teil 16 übergeht, der innerhalb des Wasserkessels 7 in einem schleifenförmigen Abschnitt mit den Teilen 17,18 seine Fortsetzung findet. Das obere Ende der Trennwand 8 und das obere Ende 12 des Rohres lassen einen Bereich 19 entstehen, in dem der in der rammer II auf Höhe des Rohrabschnittes 14 gebildete Dampf seine Wärme an den Inhalt W der Trommel 7 abgeben und kondensieren kann, wobei das Kondensat in die Kammer 1. gelangt und dort wieder abwärts zu dem trennwandlosen Bereich 20 zwischen dem unteren Ende 10 des Rohres und dem unteren Ende 9 der Wand 8 fließt. Dort wird das Wasser wieder erhitzt und steigt als Dampf in der beschriebe-nen Weise in der Klammer II aufwärts.
Wie aus der Zeichnung zu erkennen ist, reicht der untere trennwandlose Bereich 20 über die Oberseite 4a des Bodens, so daß stets gewährleistet ist, daß eine genügende Wassermenge auf Höhe des Metallbades M im Ofen vorhanden ist.
In Fig. 2 ist nochmals ein Querschnitt der Rohre 6 dargestellt, wobei zu erkennen ist, daß sich auf den Rohren eine feate Schicht oder Zone 21 gebildet hat bzw. eine solche Schicht nach Einbau der Rohre geschaffen worden ist. Än diese Zone schließt sich eine Ubergangszone 22 an, die aus erstarrtem Metall bestehen kann. Unter Berücksichtigung des Abstandes der Rohre 6 voneinander kann die Stärke sowohl der festen Zone 21 als auch der sich bildenden Übergangszone 22 aus Ofenmetall gebildet werden.
In die Trommel 7 führt eine Speisewassersuleitung 23 und eine Dampfablassleitung 24 mit entsprechendem Regulierventil 25.

Claims

P a t e n t a n 5 p r lt c b e:

1. Einrichtung zur Kühlung hochhitzebeanspruchter Mauerwerksteile, insbesondere von Metallschmelzöfen, mit in oder an das Mauerwerk ein- oder angebauten Kühlrohren, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung aus mehreren flächenmäßig verteilten, an ibren Enden geschlossenen Rohren (6) mit teilweiser verdampfbarer Fltlssigkeitsftlllung besteht, deren unterer Abschnitt (14) auf Höhe des zu kühlenden Mauerwerkteils und deasen oberer abschnitt in eine tondensier- und Dampferzeugervorrichtung (7) ragt und deren Innenraum in zwei oben und unten miteinander verbundenen Längskammern I, II unterteilt ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterteilung des Rohrinnenraumes parallel oder annähernd parallel zu dem zu kühlenden Mauerwerk verläuft.

3. Einrichtung nach Anspruch t und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Offeninnenraum zugekehrte Längskammer (II) in der Kondensiervorrichtung (7) oberhalb der zweiten Längskammer (I) angeordnet ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Rohrabschnitt (19) mit einer das Kondensat von der dem Ofeninnenraum zugekehrten Längskammer (II) in die zweite Kammer (I) leitenden Plächenteil versehen ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die teilweise mit asser gefüllten Rohre (6) vor dem Schließen evakuierQbind.

6. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das obere Ende der Rohre in eine Dampftrommel (7) hineinragt 1.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Ofeninnenraum (13) zugekehrte Kammer (II) größer als die abgekebrte Kammer (I) ist.

L e e r s e i t e