DE2041339C3 - Plattenkühler für Hochöfen - Google Patents
Plattenkühler für HochöfenInfo
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- F23M—CASINGS, LININGS, WALLS OR DOORS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION CHAMBERS, e.g. FIREBRIDGES; DEVICES FOR DEFLECTING AIR, FLAMES OR COMBUSTION PRODUCTS IN COMBUSTION CHAMBERS; SAFETY ARRANGEMENTS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION APPARATUS; DETAILS OF COMBUSTION CHAMBERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F23M5/00—Casings; Linings; Walls
- F23M5/08—Cooling thereof; Tube walls
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- C21—METALLURGY OF IRON
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- C21B7/00—Blast furnaces
- C21B7/10—Cooling; Devices therefor
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- C21B7/20—Bell-and-hopper arrangements with appliances for distributing the burden
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Plattenkühler für Hochöfen mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1
angegebenen Merkmalen.
Derartige Plattenkühler werden beispielsweise zur in
Rast- und Schachtkühlung in den Hochöfen eingebaut.
Der Zweck der Plattenkühler besteht darin, diie Temperatur der feuerfesten Zustellung des Hochofens
herabzusetzen, so daß die Lebensdauer der leuerfi:- ;".
sten Zustellung verlängert wird.
Der gattungsgemäße Duplex-Plattenkühler gehört seit vielen Jahren zum Stand der Technik und ist z. B.
in der Literaturstelle »Iron and Steel Engineer« Februar 1965, Se'te 109, Fig. 6, oder in dem Japanisehen
Gebrauchsmuster 4806/62 beschrieben.
Der Duplex-Plattenkühler hat den Vorteil, daß due Kühlung auch nach Ausfall des Nasenhohlraums noch
mit dem rückwärtig gelegenen Gehäusehohlraum möglich ist. ·τ>
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,
einen Duplex-Plattenkühler zu entwickeln, der verbesserte Kühleigenschaften hat und insbesondere
nach Ausfall des Nasenteils noch eine sehr hohe Kühlleistung erbringt. ,o
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die den Zu-bzw. Abfluß bildenden, rückwärtig
gelegenen Schenkel des U-förmigen Rohres mit Abstand zu der Wand durch den rückwärtigen Gehäusehohlraum
geführt sind. v>
Bei den vorbekannten Ausführungsformen verlaufen die Schenkel des Rohres dagegen in seitlich gelegenen
Wänden des Gehäusehohlraumes, praktisch entlang dem Umfang des Gehäusehohlraumes. Nach
Ausfall des Nasenhohlraums sind diese Seitenwände wi
nicht mehr in gleichem Maße gekühlt, da der Abstand zwischen feuerfester Zustellung und Kühlwasser im
Gehäusehohlraum im Bereich der seitlich gelegenen Wände recht groß ist.
Beim Erfindungsgegenstaiu! nesteln dieser N'ach- >->
teil nicht.
Darüber hinaus hat der Frtindimgsgegenstand auch
den Vorteil. d»ß das /uiv Nasenhohlraum tieführte
Kühlwasser vorher keine größere Ewärmung durch die heiße, feuerfeste Zustellung erfahren kann, da das
Zuflußrohr durch den Gehäusehohlraum geführt ist und selbst von Kühlwasser umspült ist.
Vor Jahrzehnten ist in der US-PS 2311819 im
Rahmen einer anderen Problemstellung der Vorschlag bekanntgeworden, das Zu- und Abflußrohr
/.»im Nasenhohlraum durch den Gehäuschohlraum zu
führen. Hierbei handelte es sich um einen Plattenkühler
mit recht großem Nasenhohlraum nach Art einer vorgelagerten Kammer. Um Ablagerungen in der
Kammer zu verhindern und eine Selbstreinigung durchzuführen, sollten die Rohre, deren Querschnitt
nur 10-20% des Kammerquerschnittes beträgt, in die rückwärtige Wand des Nasenhohlraums geschraubt
werden. Unter dieser Voraussetzung schießt dann das Wasser mit hoher Geschwindigkeit in den Nasenhohlraum.
führt dort zu Verwirbelungen und Turbulenzen, so daß die Selbstreinigung gefördert wird.
Dieser Vorschlag hat offenbar keinen Eingang in die Praxis gefunden.
Gemäß einer bevorzugten Konstruktion des Erfindungsgegenstandes sind die Enden dci Schenkel der
Rohre in die Hinterwand des Gehäusehohlraums eingegossen.
Der hintere Teil des Kühlers (d. h. das gegenüber dem Nasenhohlraum entgegengesetzte Ende des
Kühlers) ist in bekannter Weise mit Vorsprüngen für den Ausbau des Kühlers aus der feuerfesten Zustellung
versehen.
Weiterhin werden Verstärkungseinsätze in den Vorsprüngen vorgesehen, die an einer Platte befestigt
sind, die aus einem stärkeren Material als dem Kühlmaterial - beispielsweise aus Stahl - hergestellt ist.
wobei die Platte innen in dem hinteren Teil des Kühlers eingebettet ist.
Vorzugsweise wird die Platte vollständig von dem Material des Kühlkörpers umschlossen, um die Möglichkeit
einer elektrolytischen Wirkung zu vermeiden
Zwcckmäßigerweise sind die Plattenkühler in einer Reihe angeordnet, wobei eine gemeinsame Zuleitung
über Einlaß-Zweigrohre mit den Eingängen der Nasenhohlräume und Gehäusehohlräume eines jeden
Kühlers in Verbindung steht und über Auslaß-Zweigrohre mit den Auslässen jedes Kühlers verbunden
ist, wobei jeder Kühler ein gemeinsames Einlaßrohr und Auslaßrohrpesitzt und jedes Auslaßrohr miit
Ausnahme des letztin Kühlers in der Reihe mit dem gemeinsamen Einlaßrohr des nächsten Kühlers in
Verbindung steht und die Einlaß- und Auslaß-Abzweigrohre zu jedem Nasenhohlraum mit Absperrventilen
versehen sind, so daß die Zufuhr an Kühlwasser absperrbar ist.
Es ist aus vorstehendem zu ersehen, daß, falls der Nasenhohlraum eines Kühlers fehlerhaft ist. die Zufuhr
zu diesem Teil abgesperrt werden kann, ohne daß
die Zufuhr von Kühlwasser durch den Gehäusehohl· raum oder die Nasenhohlräume und die Gehäusehohlräume
aller übrigen Kühler verhindert wird. Ferner ist es in einfacher Weise möglich festzustellen,
welcher Nasenhohlraum eines Kühlers defekt ist, ohne irgendeinen der Kühler vollständig unwirksam zu machen,
indem die Kühlwasserzufuhr zu jedem Nasenhohlraum eines Kühlers der Reihe nach abgestellt
wird und festgestellt wird, welcher Kühler far die Erzeugung des Dampfes im Hochofen in Frage komm.
Die gemeinsamer. Ein- und Auslaßrohre besitzen mit Veniili'n versehene Auslässe und Einlasse, so daß
hierbei, falls es erforderlich ist, ein defekter Kühler vollständig abgesperrt werden kann, während die anderen
Kühler im Betrieb bleiben, indem der mit dem Ventil versehene Auslaß des unmittelbar vorhergehenden
Kühlers mittels eines flexiblen Schlauches zu dem mit dem Ventil versehenen Einlaß zu dem unmittelbar
nach dem defekten Kühler folgenden Kühler angeschlossen wird. Die Ventile des Auslasses und des
Einlasses, die auf diese Weise verbunden sind, werden geöffnet und die Ventile der Zweigrohre des defekten
Kühlers geschlossen.
Die Erfindu/ig soll nachstehend an Hand von Ausführungsbeispielen
und mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert werden.
Es zeigt
Fig. 1 einen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel, Fig. 2 einen Längsschnitt der Fig. 1,
Fig. 3 eine Ansicht auf das hintere Teil des Kühlers nach Fig. 1.
Fig. 4 eine Ansicht auf das vordere Teil des Kühlers
nach Fig. 1,
Fig. 5 eine Ansicht im Schnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels,
Fig. 6 einen Längsschnitt der Fig. 5,
Fig. 7 eine Ansicht des hinteren Teils des Kühlers nach Fig. 5,
Fig. 8 eine vorder- Ansicht des Kühlers nach Fig. 5.
Fig. 9 eine schematische Darstellung der Roh verbindungen einer Reihe von Kühlern.
In den Fig. 1—4 ist ein Schnitt durch einen Plattenkühler
gezeigt, der ein geschlossenes, im allgemeiner rechteckiges, flaches Gehäuse 1 besitzt, das in Kupfer
gegossen ist. Das Gehäuse 1 enthält einen Gehäusehohlraum 5. Der Kühler erweitert sich konisch von
seinem vorderen Ende oder Nasenhohlraum 2 zu seinem hinteren Ende 9 hin. In dem Kühler ist ein im
allgemeinen U-förmiges Rohr 3 derart eingegossen, daß dessen freie Enden aus dem hinteren Ende 9 des
Kühlers austreten, während dessen Rückenteil 4 sich entlang des Nasenhohlraums 2 erstreckt. Die Hauptteile
der Schenkel des Rohres 3 sind innerhalb des Gchäusehohlraumes 5 angeordnet; das Rückenteil 4
des Rohres ist indessen in der vorderen Wand 2 eingebettet. Die Enden 6 des Rohres 3 bilden entsprechend
einen Einlaß und einen Auslaß für das Kühlwasser des Nasenhohlraums 2.
Öffnungen 7 und 8, die in dem hinteren Ende 9 des Kühlers ausgebildet sind, stehen in Verbindung mit
dem Gehäusehohlraum 5 und bilden einen Einlaß und einen Auslaß für das Kühlwasser. Der Gehäusehohlraum
5 besitzt eingegossene Leitflächen 10, wobei das Wasser, das in den Hohlraum eintritt, eine sinusförmige
Bahn durchströmt. Es kann festgestellt werden, daß die Bahn des Kühlwassers im Gehäusehohlraum 5
zwischen dem Einlaß 7 und dem Nasenhohlraum 2 relativ direkt verläuft.
Das hintere Ende 9 des Kühlen» ist außerdem mit Vorsprüngen 11 versehen, damit der Kühler an diesen
Vorsprüngen aus seiner Arbeitsstellung ausgebaut werden kann. Um die Vorsprünge zu verstärken, sind
innere Stahleinsätze 12 vorgesehen. Diese Stahleinsätze bestehen aus einer Platte 13, die sich entlar ,
des hinteren Endes des Kühlers erstreckt, und aus zwei:
an der Platte befestigten Querplatten 14, die als Einsätze
sich innerhalb der Vorsprünge 11 erstrecken.
Das Ausführungsbeispiel eines Kühlers nach den, Fig. 5-8 ist gleich demjenigen, das vorstehend be
schrieben wurde, wobei der Gehäusehohlraum 5 nur eine einzige, in der Mitte angeordnete Leitfläche 10
enthält.
In Fig. 9 ist die Anordnung der Rohranschlüsse einer Anzahl von Kühlern gezeigt, die in einer Reihe
angeordnet sind. Das Kühlwasser aus einem Versorgungsnetz wird der Reihe der Kühler über ein Rohr
15 zugeführt, das sich bei 17 in zwei Zweigrohre verzweigt. Ein Zweigrohr führt zum Einlaß 6 und das andere
zum Einlaß 7 des ersten Kühlers in der Reihe. Ventile 18. 19 sind in entsprechenden Zweigrohren
angeordnet, und ein Zapfenventil 16 ist oberhalb des Ventils 18, 19 an dem Rohr vorgesehen.
Kühlwasser, das den ersten Kühler 1 durch die Auslässe 6, 8 verläßt, strömt durch die Rohre 26, 27.
die bei 21 mit einem Rohr 20 in Verbindung stehen. In den Rohren 26, 27 sind Ventile 22, 23 angeordnet,
und ein Zapfventil 24 ist an dem Rohr 20 vorgesehen. Das Rohr 20 führt zu einem zweiten Kühler wie das
Rohr 15 zum ersten Kühler. Das Kühlwasser verläßt die Reihe der Kühler durch ein Rohr 25.
Die Anordnung der Rohre ist derart, daß. (aus bei
einem Fehler in irgendeinem der Nasenhohlräume Kühlwasser aus dem ersten Kühler austritt, die Ventile
geschlossen werden - beispielsweise die Ventile 18 und 22 -. so daß der Kreislauf des Kühlwassers durch
den Nasenhohlraum des betreffenden Kühlers abgesperrt wird. Die Reihe der Kühler bleibt hierbei für
eine Zeitdauer in Betrieb. Falls es erwünscht ist. irgendeinen der Kühler aus einet Reihe auszubauen,
weiden die Ventile 18, 19. 22. 23 gesperrt und ein flexibles Rohr oder ein Schlauch wird zwischen den
Zapfventilen 16 und 24 angebracht, so daß der schadhafte Kühler überbrückt wird.
Mit der oben beschriebenen Anordnung werden folgende Vorteile erzielt:
a) Verbesserung der Kühleigenschaften der Kühlereinheit,
b) Schaffung eines Röhrenwerkes, so daß bei Störungen
nicht viele zusätzliche äußerliche Rchrverbindungen erforderlich sind.
c) Ermöglichen, daß die Kühler voneinander unabhängig
sind, wobei sichergestellt wird, daß eine Kühlung fortgesetzt wird, selbst für den Fall, daß
einer der Kühler innerhalb der Reihe fehlerhaft werden sollte,
d) Einsparen an Abschaltzeit für den Fall eines Kühlerdefektes, insbesondere wähend einer ausschlaggebenden
Zeitspanne in dem Produktionsabschnitt des Hochofens,
e) Ermöglichen, daß ein defekter Kühler schnell während der normalen Außer-Betrieb-Pcriodc
des Hochofens eingebaut werden kann,
f) Ermöglichen, auf einfache Weise einen Fehler bei einem Kühler aufzufinden.
Die Untersuchungen haben ergeben, daß 98% von Kühlerdefekten in dem Nasenhohlraum stattfinden.
Mit der Anordnung der Rohrverbindungen, wie sie in Fig. 9 gezeigt sind, ist es möglich, die Zufuhr an
Kühlwasser zu einem bestimmten Nasenhohlraum abzusperren und die Zufuhr von Kühlwasser zu 95%
der Kühlerfläche dieses Kühlers aufrechtzuerhalten. Diese Möglichkeit, zusammen mit der sehr hohen
Wärmeleitfähigkeit des Gusses, ergibt eine ausreichend? Kühlung der Fläche, die vom Kühlwasser nicht
mehr durchströmt wird.
Wenn die Zufuhr an Kühlwasser zu dem Nasenhohlraum abgestellt worden ist, ist das Gehäuse so
konstruiert, daß die Leitflächen (die entweder vertikal
oder horizontal während des Gießens eingesetzt werden können) die Regelung der Strömung des Kühlwassers
unterstützen, so daß das Kühlwasser durch das Gehäuse des Kühlers zum Nasenhohlraum strömt.
Das Rohrwerk benötigt ein Minimum an Fläche und an äußeren Rohrleitungen. Daher sind keine Störungen
an dem äußeren Rohrwerk, das den Hochofen umgibt, zu erwarten.
Beim Auftreten eines Fehlers kann der Kühler sicher in Betrieb bleiben, wobei nur das Kühlwasser
/um Nasenhohlraum dieses Kühlers abgesperrt wird, wobei der Kühlwasserstrom durch das Gehäuse hierdurch
nicht beeinflußt wird und der fehlerhafte Kühler immer noch in der Lage ist, seine Funktion auszuüben,
bis es in einer Betriebspause möglich ist, diesen Kühler auszuwechseln. Dieser Kühler kann während der Außer-Betrieb-Periocle
des Hochofens ersetzt werden, wobei eine genügende Zeit für den Austauschvorgang
vorhanden ist.
Es kann festgestellt werden, daß bei Verwendung dieses Systems das Kühlwasser dauernd durch die
Reihe der Kühler strömt, wobei keine Unterbrechung des Kühlerwasserstromes auftritt, selbst wenn einer
der Kühler aus der betreffenden Reihe ersetzt werden muß. Auch tritt keine Unterbrechung während des
Anbringens des flexiblen Überbrückungsrohres auf.
Das Rohrwerk kann bei jedem Kühler ohne Rücksicht auf seine Gestalt angewendet werden, vorausgesetzt,
daß der Kühler entsprechend der Erfindung ausgebildet ist.
Es werden verschiedene Verfahren verwendet, um die Kühler beim Auftreten eines Defektes auszuwechseln.
Einige Hochöfen sind mit Greifbacken am Mantel des Hochofens ausgerüstet, und mit Hilfe von
hydraulischen oder Maschinen-Einrichtungen können die Kühler aus dem Hochofen ausgebaut und ausge-
wechselt werden. Indessen sind die Vorsprünge, die
in den Kühler für diesen Zweck vorgesehen sind, oft ungenügend verstärkt, um der Beanspruchung /u widerstehen,
und werden daher aus dem Gehäuse ausgerissen. In solchen Fällen muß der Kühler in dem
Hochofen fallengelassen werden und wird mit einem feuerfesten Zement ausgefüllt, wobei das Kühlwasser
zu einem nächsten Kühler überbrückt werden muß. Hierdurch wird die feuerfeste Auskleidung in diesem
Bereich zusätzlich beansprucht und kann zu einer Beschädigung der Auskleidung an dieser Stelle führen.
Die Kühler, die mit Bezug auf die Fig. 1 und 4 beschrieben wurden, besitzen verstärkte Vorsprünge
für den Ausbau des Kühlers, die am hinteren Teil des
Kühlers angeordnet sind, und die ein Ausreißen der Vorsprünge aus dem Gehäuse verhüten. Die volle
Zugkraft wird über das gesamte hintere Ende des Kühlers ausgeübt, wobei das Ausreißen der Vorsprünge
aus dem Gehäuse, ohne den Kühler vollständig zu zerstören, ganz bedeutend erschwert wird.
Die Zugbeanspruchung erstreckt sich auf den gesamten Kühler. Die Vorsprünge werden in erster Linie
auf Grund des Fehlens an Kühlung bei einem Defekt ausgerissen, wodurch der Kühler deformiert wird und
es Schwierigkeiten bereitet, ihn aus der Wand des Hochofens auszubauen.
Die Reihe von vier Kühlern, die in Fig. 9 gezeigt ist, erlaubt es dem Bedienungspersonal des Hochofens,
entweder vertikal oder horizontal die Rohre abzusperren und doch sicherzustellen, daß ein vollständiger
Durchfluß an Kühlwasser mit einer direkten Steuerung einer Verteilung auf den Nasenhohlraum
und auf den Gehäusehohlraum zu jeder gegebenen Zeit erfolgt.
Es kann festgestellt werden, daß das zusätzliche Rührwerk begrenzt und auf die Fläche des Kühlers
beschränkt ist.
Hierzu 5 Blatt Zeichnungen
Claims (2)
1. Plattenkühler für die feuerfeste Zustellung von Hochöfen, bestehend aus einem von Kühlwasser
durchflossenen Duplex-Plattenkühlcr mit einem vorgelagerten Nasenhohlraum und einem
hiervon getrennten, rückwärtig gelegenen Gehäusehohlraum wesentlich größeren Querschnitts,
wobei der Nasenhohlraum mit Zu- und Abfluß n durch ein in die Wand des Gehäusehohlraums eingegossenes
U-förmiges Rohr gegeben ist, dadurch gekennzeichnet, daß die den Zn- bzw.
Abfluß bildenden, rückwärtig gelegenen Schenkel des U-förmigen Rohres (3) mit Abstand zu der r
Wand (1) durch den rückwärtigen Gehäusehohlraum (5) geführt sind.
2. Plattenkühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Enden der Schenkel des Rohres (3) in der Hinterwand (9) des Gehäuse- -1
hohlraums (5) eingegossen sind.
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Legal Events
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