DE2233503C3 - Verdampfungskühlanlage für metallurgische öfen - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Verdampfungskühlanlage für metallurgische öfen, die einen Dampfabscheider und einen unterhalb von diesem angeordneten Wasserspeicherbehälter sowie eine Pumpe zur Förderung von Wasser aus dem Wasserspeicherbehälter in den Umlaufkreis enthält.

Aus der DT-AS 12 49 896 ist eine Verdampfungskühlanlage dieser Art bekannt, bei der der Ausdampftrommel durch eine Pumpe ständig im Überschuß Wasser zugeführt wird, wobei das in den einzelnen Kammern der Ausdampftrommel überlaufende Wasser in einzelnen Überlaufleitungen in das unter Atmosphärendruck stehende Speisewasser-Sammelgefäß zurücklaufen gelassen wird. Eine derartige Verdampfungskühlanlage erfordert einen ständigen Betrieb der Pumpe und somit eine ständige Energiezufuhr sowie eine ständige Wartung der Pumpe. Bei einem Versagen der Pumpe fällt nämlich das ganze Kühlsystem in kürzester Zeit aus. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verdampfungskühlanlage für metallurgische öfen anzugeben, die ohne dem Verschleiß ausgesetzte rotierende Teile und ohne ständige Fremdenergiezufuhr eine einwandfreie Kühlwasserzuspeisung auch dann gewährleistet, wenn der Speisebehälter unterhalb des Dampfscheiders angeordnet ist.

Dies wird bei einer Verdampfungskühlanlage der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Pumpe als Strahlpumpe ausgebildet und derart in den Umlaufkreis mit natürlicher Zirkulation des Kühlwassers eingeschaltet ist, daß sie saugseitig einen Unterdruck erzeugt, der eine Zuspeisung aus dem geschlossenen Wasserspeicherbehälter, der über eine Druckleitung dampfseitig mit dem Dampfscheider in Verbindung steht, gewährleistet.

Vorteilhaft sind der Behälter und die Strahlpumpe in gleicher Höhe aufgestellt.

Bei Verdampfungskühlanlagen, bei denen Umwälzpumpen vorgesehen sind, ist es bekannt, zu deren Unterstützung Strahlpumpen vorzusehen (DT-OS 19 46 731 und US-PS 36 08 526). Dabei ist für den Betrieb der Strahlpumpe eine ständige Fremdenergiezufuhr erforderlich und der bei einer Verdampfungskühlanlage mit natürlicher Zirkulation des Kühlwassers erzielbare Vorteil der Sicherstellung einer Kühlung, unabhängig vom Arbeiten von fremdangetriebenen rotierenden Pumpen, nicht mehr vorhanden.

Demgegenüber wird mit der vorliegenden Erfindung ein Weg aufgezeigt, wie ohne Energiezufuhr von außen eine ständige Zuspe.sung von Wasser aus dem 7usDeisebehälter zum Dampfscheider erfolgen kann, auch wenn dieser unterhalb der Kühlelemente angeordnet ist wobei das zugespeiste Wasser auch gleich am Kühlprozeß _mj_t teilnimmt. Bei der erfindungsgemäßen Anordnung wird der natürliche Kühlwasserumlauf, der sich im Verdampfungskühlsystem einstellt, zusätzlich noch als die Antriebsquelle für eine Strahlpumpe ausgenutzt, wodurch es ermöglicht wird, lediglich mit der abzuführenden Wärme den ganzen Kühlkreis auch dann zu unterhalten, wenn eine Ansaugung aus dem Zuspeisebehälter erforderlich ist.

Die Erfindung wird nun anhand eines Ausfuhrungsbeispieles unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher ^er DhT Verdampfungskühlanlage enthält von Wasser durchströmte Kühlelemente 1. Die Wasserzuführung zu den Kühlelememeri 1 und die Abführung des Dampf-Wasser-Gemisches aus diesen erfolgt mittels Rohrleitungen 2 bzw 3, welche die Kühlelemente 1 mit Dampfscheidern 4 verbinden, die zum Abscheiden von Dampf aus Wasser dienen.

Das System, das aus Dampfscheidern 4 und Kürelementen 1 besteht, welche durch Rohrleitungen 2 und 3 verbunden sind, bildet einen geschlossenen Umlaufkreis mit natürlicher Zirkulation.

Die Erfindung wird im folgenden nur an einem Kühlsaiz (ein Dampfscheider, ein geschlossener Umlaufkreis mit natürlicher Zirkulation usw.) erläutert, obwohl in der Praxis eine Reihe von ähnlichen Kühlsätzen und deren Kombinationein vorgesehen sein kann und die Zeichnung zeigt ein Beispiel mit Sätzen von Umlaufkreisen mit natürlicher Zirkulation und einem gemeinsamen Wasserspeicherbehälter.

Der Wasserspeicherbehälter 5 dient zum Speichern einer Reserve an chemisch reinem entgastem Wasser. Er ist durch eine Rohrleitung 6 mit einer Wasserspeiseouelle (nicht dargestellt) und durch eine Rohrleitung 7 mit einer Strahlpumpe 8 in der Rohrleitung 2 verbunden. Die Strahlpumpe 8 dient zur Forderung von Speisewasser aus dem Wasserspeicherbehälter 5 in die Rohrleitung 2 des geschlossenen Umlaufkreises mit natürlicher Zirkulation. Dieses Speisewasser ersetzt den Verlust an Kühlwasser infolge Verdampfung bei der Abführung der Wärme aus dem Kühlelement 1 sowie Verluste infolge eines teilweisen Verbrauchs von Kühlwasser, z. B. bei Spülungen, die zur Aufrechterhaltung eines bestimmten Salzgehaltes iin dem Kühlwasser durchgeführt werden.

Eine Druckleitung 9 verbindet den Dampfscheider 4 mit dem Oberteil des Wasserspeicherbehälters 5 und dient zum Ausgleich des Druckes im Wasserspeicherbehälter 5 und im Umlaufkreis, der zum Speisen des Umlaufkreises über die Rohrleitung 7 erforderlich ist.

Eine Rohrleitung 10 dient zur Abführung von Dampf aus dem Dampfscheider 3 in die Dampfhauptleitung (nicht dargestellt) bei stationärer Arbeitsweise der Anlage und eine Rohrleitung 11 bei nichtstationärer Arbeitsweise (Anlaßzeit), wenn der Dampf in die Atmosphäre abgeführt wird.

Eine Rohrleitung 12 dient zur ersten Wasserfüllung des Umlaufkreises mit natürlicher Zirkulation und eine Rohrleitung 13 zum ständigen Speisen des Wasserspeicherbehälters 5 mit Wasser beim Betrieb der

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Rohrleitungen 14 und 15 dienen für die Zuführung (14) und Abführung (15) von Betriebswasser, wenn dies zu Kühlzwecken bei Durchführung von Wartungsarbeiten

verwendet wird. Ein Regler 16 dient zur Aufreehterhaltung eines konstanten Wasserstandes im Wasserbehälter 5. Ventile 17 dienen zum Abschalten der Wasserzufuhr zu dem Wasserspeicherbehälter 5 aus der Rohrleitung 6 und die Rückschlagventile 18 und 19 sind zur Verhinderung eines Wasser^ücklaufes aus dem Umlaufkreis mit natürlicher Zirkulation in den Wasserspeicherbehälter 5 und von dort in die Druckleitung 9 bestimmt.

Ein weiteres Ventil 20 dient zur R gelling des Verbrauchs und zur Abschaltung (falls erforderlich) des Speiiwwassers zur Strahlpumpe 8. Kin anderes Ventil 21 dient zum Verbinden der Rohrleitung 10 mit dem Dampfscheider 4 und zur Regelung des Drucks im Umlaufkreis der Anlage.

Ein Ventil 22 dient schließlich zum Verbinden des Dampfscheiders 4 mit der Rohrleitung 11, die den Dampf in die Atmosphäre während des Betriebs der Anlage bei Atmosphärendruck entweichen läßt.

Ein Sicherheitsventil 23 gewährleistet Sicherung der Anlage, wenn der Druck den Sollwert übersteigt.

Über eine Rohrleitung 24 erfolgt die Abführung von Spülwasser aus dem Dampfscheider 3, während ein Ventil 25 die Menge des gespülten Wassers regelt und abschaltet. Mittels eines Ventils 26 kann das Abschalten der Zuführungsrohrleitung 2 bei Umstellung der Anlage von der Verdampfungskühlung auf die Kühlung mit Betriebswasser während Wartungsarbeiten erfolgen, und die Ventile 27, 28 und 29 gestatten die Zuführung (28, 29) und die Abführung (27) von Wasser aus dem Kühlelement 1. Ein Rückschlagventil 30 dient zur Verhinderung eines Wasserrücklaufs in der Rohrleitung 14, die für die Zuführung von Betriebswasser zum Kühlelement 1 während der Wartungsarbeiten dient.

Vor Inbetriebnahme der Anlage ist der aus Kühlelement 1, Dampfscheider 4 und Rohrleitungen 2 und 3 bestehende Umlaufkreis mit natürlicher Zirkulation und der Wasserspeicherbehälter 5 mit chemisch reinem entgastem Wasser zu füllen, welches von der Speisequelle durch die Rohrleitung 6 über Rohrleitungen 12 und 13 eingespeist wird. Diese Wassereinspeisung erfolgt bei geschlossenen Ventilen 21, 25, 27, 28, 29 und geöffneten Ventilen 17, 20, 22 und Wasserstandsregler 16. Dabei ist der Regler 16 so eingestellt, daß im Wasserspeisebehälter 5 ein Wasserstand erzeugt wird, der die erforderliche Reserve an Wasser gewährleistet. Die Füllung der Anlage mit Wasser endet mit dem Schließen des Ventils 17 in der Rohrleitung 12, wenn das Wasser im Dampfscheider 4 den Stand erreicht hat, der der Höhe der Öffnung des Rohrstutzens zum Einführen des Dampf-Wasser-Gemisches durch die Rohrleitung 3 entspricht.

Bei der Abführung der Wärme von den Kühlelementen 1 wird eine Änderung des Aggregatzustandes des Wassers hervorgerufen, die bei Vorhandensein einer bewegungswirksamen Druckdifferenz eine natürliche Zirkulation in dem Umlauikrcis erzeugt.

Wenn die Anlage beim Atmosphiirendruck des Dampfes arbeitet, so erfolgt dessen Ausführung über die Rohrleitung 11 beim geöffneten Ventil 22. Eine Druckerhöhung in der Anlage wird durch Drosseln des Ventils 22 erreicht.

Nach dem Erreichen eines Druckes in der Anlage, der gleich dem Druck in der Rohrleitung 10 ist, öffnet sich das Ventil 21.

Das Aufrechterhalten eines bestimmten Salzgehahes im Wasser, welches durch die Kühlelemente 1 zirkuliert, wird erreicht, wenn man einen Teil des Wassers durch frisches, chemisch reines und entgastes Wasser ersetzt, und zwar durch Spülen, das durch öffnen der Ventile 25 und V in der Rohrleitung 12 bewerkstelligt wird.

Die in der Anlage ständig verdampfende Wassermenge (infolge Wärmeabführung aus dem Kühlelement 1) wird ausgeglichen durch Wasser aus dem Wasserspeicherbehälter 5, das mit Hilfe der Strahlpumpe 8 durch die Rohrleitung 7 eingesaugt wird. Bei Dampfdruckerhöhung in der Anlage über dem Sollwert öffnet sich das Sicherheitsventil 23, der Dampfüberschuß entweicht in die Atmosphäre und der Druck fällt wieder bis auf den Sollwert ab. Bei Durchführung von Wartungsarbeiten ist die Anlage auf die Kühlung mit Betriebswasser umzustellen.

Dies erfolgt auf folgende Weise. Durch allmähliches Öffnen des Ventils 22 wird der Dampfdruck in der Anlage bis auf den Atmosphärendruck gesenkt. Erst öffnet man das Ventil 29, dann die Ventile 27 und 28 für die Zuführung von Betriebswasser zu dem Kühlelement 1. das Ventil 26 wird jedoch geschlossen, damit das Wasser nicht in die Rohrleitung gelangen kann.

Nach Abschluß der genannten Wartungsarbeiten wird die Anlage auf den Betrieb mit Verdampfungskühlung in umgekehrter Weise umgestellt, d. h. zuerst wird das Ventil 26 geöffnet, dann werden gleichzeitig beide Ventile 27 und 28 und anschließend das Ventil 29 geschlossen.

Hierauf erhöht sich, sobald sich ein stabiler Betrieb des Umlaufkreises mit natürlicher Zirkulation einstellt, der Dampfdruck in der Anlage, d. h. das Ventil 22 wirr' geschlossen, und bei Erreichen eines Dampfdruckes in der Anlage, der gleich ist dem Druck in der Rohrleitung 10, wird das Ventil 21 geöffnet.

Je nach den Anwendungsbedingungen der Anlage kann der Wasserspeicherbehälter entweder in Höhe der Strahlpumpe 8, wie in der Zeichnung durch Position 5 dargestellt ist, oder oberhalb der Strahlpumpe 8, wie in der Zeichnung durch Position 5a dargestellt ist, oder aber unterhalb der Strahlpumpe 8 (Position 5b) angeordnet sein. Bei der letzteren Variante ist die Höhe der Anordnung des Wasserspeicherbehälters Sb unterhalb der Strahlpumpe durch den durch diese Pumpe erzeugten Unterdruck begrenzt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentanspruch:

1. Verdampfungskühlanlage für metallurgische Öfen, die einen Dampfscheider und einen unterhalb von diesem angeordneten Wasserspeicherbehälter sowie eine Pumpe zur Förderung von Wasser aus dem Wasserspeicherbehalter in den Umlaufkreis enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe als Strahlpumpe (8) ausgebildet und derart in <o den Umlaufkreis mit natürlicher Zirkulation des Kühlwassers eingeschaltet ist, daß sie saugseitig einen Unterdruck erzeugt, der eine Zuspeisung aus dem geschlossenen Wasserspeicherbehälter (5), der über eine Druckleitung (9) dampfseitig mit dem Dumpfscheider (4) in Verbindung steht, gewährleistet.