DE2401036A1 - SAFETY DEVICE FOR PRESSURE RELIEF - Google Patents
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Description
14 553/4- Ha14 553 / 4- ha
BLACK, SIVALLS & BRYSON INC.,BLACK, SIVALLS & BRYSON INC.,
2727 Allen Parlway, Houston, Texas / USA2727 Allen Parlway, Houston, Texas / USA
Sicherheitsgerät zur DruckentlastungSafety device for pressure relief
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Gerät zum Kühlen einer Einrichtung, die hohen Temperaturen ausgesetzt ist.The invention relates to a method and an apparatus for cooling a facility exposed to high temperatures is.
Bei vielen industriellen Verfahren, i\tie beispielsweise bei der Metallveredelung, ist es erforderlich, Materialien in hochbeheizte Kammern einzuführen. In der Stahlindustrie ist es beispielsweise üblich, "Lanzen" zu verwenden, um geschmolzenem bzw. flüssigem Metall Sauerstoff oder mit Sauerstoff angereicherte Luft zuzuführen, so dass Unreinheiten im Metall entfernt wurden, wobei sich die Düse der Lanze unter der Oberfläche des geschmolzenen Metalles befindet und extrem hohen Temperaturen, beispielsweise 1. 100 bis 1.650° C, ausgesetzt ist. Um diesen Temperaturen standhalten zu können, i^erden die Lanzen ständigIn many industrial processes, for example In metal finishing, it is necessary to introduce materials into highly heated chambers. In the steel industry For example, it is common to use "lances" to oxygenate molten or liquid metal or to supply oxygen-enriched air so that impurities in the metal have been removed, whereby the The nozzle of the lance is located under the surface of the molten metal and extremely high temperatures, for example 1. 100 to 1,650 ° C. In order to be able to withstand these temperatures, the lances are constantly grounded
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gekühlt, indem man ein Kühlmittel, im allgemeinen mit hohem Druck, durch V/ärmeaustauschgänge in der Lanze zirkulieren lässt. Wenn auch die bestehenden Kühlsysteme erfolgreich angewandt worden sind, haben sie doch oft der zu kühlenden Einrichtung die Wärme nicht mit gleichmässig hohem Grad entzogen und so ein vorzeitiges Versagen der Einrichtung verursacht. Auch ist die Verwendung eines Kühlmittels wie Wasser zum Kühlen solcher Einrichtungen bei relativ hohem Druck gefährlich, weil beim Versagen der Einrichtung ein Eindringen des flüssigen Kühlmittels in die auf hoher Temperatur befindliche Zone zu Explosionen und dergleichen führen kann.cooled by using a coolant, generally with high pressure, due to heat exchange passages in the lance can circulate. While the existing cooling systems have been used successfully, they often have the To be cooled, the heat is not withdrawn with a uniformly high degree and so a premature failure of the Establishment caused. It is also possible to use a coolant such as water to cool such devices dangerous at relatively high pressure because if the device fails, the liquid coolant will penetrate in the high temperature zone can lead to explosions and the like.
Es wird nun ein Verfahren zum Kühlen einer hohen Temperaturen ausgesetzten Einrichtung vorgeschlagen, das sich erfindungsgemäss dadurch auszeichnet, dass in den Durchgängen der Einrichtung zum Entzug von Wärme eine-Kühlflüssigkeit zirkuliert und die Kühlflüssigkeit im Wärmeaustauschverhältnis mit einem gekühlten, ersten flüssigen Wärmeübertragungsmittel geleitet wird, um eine Wärmemenge zu entziehen, die der der Einrichtung entzogenen im wesentlichen gleich ist, und dass die Kühlflüssigkeit im Wärmeaustausehverhältnis mit einem aufgeheizten, zweiten flüssigen Wärmeübertragungsmittel geleitet wird, so dassThere is now proposed a method for cooling a device exposed to high temperatures, which according to the invention characterized in that a cooling liquid is present in the passages of the device for removing heat circulates and the cooling liquid in the heat exchange relationship with a cooled, first liquid Heat transfer medium is conducted to extract an amount of heat that is removed from the device in the is essentially the same, and that the cooling liquid in the heat exchange ratio with a heated, second liquid heat transfer medium is passed so that
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die Kühlflüssigkeit vor der Rückführung zur Einrichtung auf der gewünschten Temperatur gehalten wird.the cooling liquid is kept at the desired temperature before being returned to the device.
Nach der Erfindung wird weiter auch ein Gerät zum Kühlen einer mit Durchgängen für eine Kühlflüssigkeit versehenen Einrichtung vorgeschlagen, das Folgendes beinhaltet: einen Waremaustauseher zum Kühlen der Kühlflüssigkeit im Y/ärmeaustausch mit einem ersten, flüssigen Wärmeaustauschmittel, eine Pumpe zum Unwälzen des Kühlmittels zur und von der Einrichtung über in der Einrichtung vorhandene Einlauf- und Auslaufdurchgänge für das Kühlmittel, eine Leitung, die vom Wärmeaustauscher zu einem Mantelspeisebehälter für die Kühlflüssigkeit führt, eine Mantelrücklaufleitung vom Speisebehälter zum Kühlmitteleinlaufdurchgang der Einrichtung, wobei der Mantel des Speisebehälters und der Mantel der I?ücklaufleitung mit einem zweiten, flüssigen Warmeaustauschmittel gefüllt sind, und einen v/eiteren './ärmeaustauscher zum Beheizen des zweiten, flüssigen V/ärmeaustauschmittels, wodurch die Kühlflüssigkeit mit der gewünschten Temperatur zur Einrichtung rückgeführt wird.According to the invention there is also a device for cooling one provided with passages for a coolant Device proposed that includes: an exchange device for cooling the cooling liquid in the Y / heat exchange with a first, liquid heat exchange medium, a pump for circulating the coolant to and from from the device via inlet and outlet passages for the coolant present in the device, one Line leading from the heat exchanger to a jacketed feed tank for the coolant, a jacket return line leads from the feed tank to the coolant inlet passage the device, wherein the jacket of the feed container and the jacket of the return line with a second, liquid heat exchange medium are filled, and a further './ärmeaustauscher for heating the second, liquid V / heat exchange medium, whereby the cooling liquid with the desired temperature is returned to the device.
V/eitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnung.Further features, details and advantages of the invention result from the following description of a preferred embodiment with reference to the drawing.
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Die Figur zeigt ein schematisches Leitungsdiagramm einer Ausführungsart eines erfindungsgemässen Gerätes.The figure shows a schematic line diagram an embodiment of an inventive Device.
Das erfindungsgemässe Gerät wird zum Kühlen einer über die Leitung 14 mit Sauerstoff versorgten Sauerstofflanze 12 verwendet, deren inneres Rohr 16, inneres Rohr 18 und äusseres Rohr 20 einen Mantel für das Kühlmittel bilden. Sauerstoff verlässt die Lanze bei 17.The device according to the invention is used for cooling an oxygen lance supplied with oxygen via the line 14 12 used, the inner tube 16, inner tube 18 and outer tube 20 form a jacket for the coolant. Oxygen leaves the lance at 17.
Der Speisebehälter 22 für die Kühlflüssigkeit hat einen Innenbehälter 24 und ist von einem Mantel 26 umgeben. Der Innenbehälter 24 ist über die Leitung 28 und die Pumpe an die Einlaufverbindung 32 des Mantels der Lanze 12 angeschlossen. Die Auslaufverbindung 34 der Lanze 12 ist über die Leitung 36 an den rohrseitigen Einlauf eines ersten Mantel- und Rohrwärmeaustauschers 38 angeschlossen, der wiederum durch die Leitung 40 mit dem Innenbehälter 24 verbunden ist.The feed container 22 for the cooling liquid has a Inner container 24 and is surrounded by a jacket 26. The inner container 24 is via the line 28 and the pump connected to the inlet connection 32 of the jacket of the lance 12. The outlet connection 34 of the lance 12 is connected via line 36 to the pipe-side inlet of a first jacket and pipe heat exchanger 38, which in turn is connected to the inner container 24 by the line 40.
Die Leitungen 28, 31, 36 und 40 sind mit den Mänteln 29, 33, 35 bzw. 37 versehen. Der Mantel 26 des Speisebehälters 22 wird über die Leitung 42 mit einem flüssigen Wärmeaustauschmittel versorgt, das in der Heizschlange des Erhitzers 44 erhitzt wird und nicht nur den Innenbehälter 24 umspült, sondern durch die Pumpe 45 und geeigneteLines 28, 31, 36 and 40 are provided with jackets 29, 33, 35 and 37, respectively. The jacket 26 of the food container 22 is supplied via line 42 with a liquid heat exchange medium, which is in the heating coil of the heater 44 is heated and not only flows around the inner container 24, but by the pump 45 and suitable
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Anschlüsse 46 bis 52 auch durch die Mantel 29, 33, 35 und 37 geleitet wird. An der Verbindungsstelle der Anschlüsse 49, 50 und 52' ist' ein Beruhigungs- und Ausdehnungsgefass 53 angeschlossen.Connections 46 to 52 also through the jacket 29, 33, 35 and 37 is directed. At the junction of connections 49, 50 and 52 'there is a calming and expansion vessel 53 connected.
Um den Wärmeaustauscher 38 zu kühlen, ist er mantelseitig an einen Kühlkreis angeschlossen, der die Leitung 54, den anblasgekühlten Luftkühler 55, den Beruhigungs- und Speicherbehälter 56, die Auslaufleitung 57, die Pumpe 58 und die Rücklaufleitung 59 enthält.In order to cool the heat exchanger 38, it is on the shell side connected to a cooling circuit, the line 54, the blown-on air cooler 55, the calming and storage tank 56, the outlet line 57, the pump 58 and the return line 59 contains.
Das flüssige Kühlmittel, das zum Umlauf zwischen dem Speisebehälter 22 und dem Mantel der Lanze 12 verwendet \d.rd, hat vorzugsweise einen Schmelzpunkt.unter 315° C und ist vorteilhafterweise ein eutektisches Gemisch aus Blei und Wismut, dessen Schmelzpunkt bei 132° C liegt.The liquid coolant that circulates between the feed tank 22 and the jacket of the lance 12 \ d.rd, has preferably a melting point below 315 ° C and is advantageous a eutectic mixture of lead and bismuth with a melting point of 132 ° C.
Das flüssige Wärmeaustauschmittel, das um den Speisebehälter 22 und um die Leitungen 28, 51, 36 und 40, die zu ihm hin und von ihm weg führen, kreist, ist vorzugs\*eise ein Warmeubertragungsöl mit hoher Temperatur, das einen über 315° C liegenden Flammpunkt hat. Das gleiche Mittel kann im Kühlkreis verwendet werden. Daher ist zwischen den Leitungen 59 und 52 die Anschlussleitung 60, in der sich das Ventil 61 befindet, vorgesehen, so dass ein Austausch stattfinden kann.The liquid heat exchange medium circulating around the feed tank 22 and around the lines 28, 51, 36 and 40 leading to Lead him to and from him, circling, is preferable a high temperature heat transfer oil, the one has a flash point above 315 ° C. The same agent can be used in the cooling circuit. Therefore, between the Lines 59 and 52, the connecting line 60, in which the valve 61 is located, is provided so that an exchange can take place.
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Um das System anzufahren, xri.rd über einen (nicht dargestellten) Füllanschluss ein Quantum des flüssigen Wärmeübertragungsmittels in den Beruhigungsbehälter 56 gegeben und die Pumpe 58 angelassen, was zur Folge hat, dass das Mittel durch den Kühlkreis des Systems fliesst. Das Ventil 61 wird geöffnet, was bewirkt, dass eine Menge des Wärmeübertragungsmittels in den Heizkreis und in das Beruhigungs- und Ausdehnungsgefäss 53 fliesst.To start the system, xri.rd via a (not shown) A quantum of the liquid heat transfer medium is added to the calming container 56 for filling connection and the pump 58 started, causing the agent to flow through the system's cooling circuit. The valve 61 is opened, which causes a lot of the heat transfer medium in the heating circuit and in the calming and expansion vessel 53 flows.
In der Praxis iriLrd eine Füllung des Kühlmaterials in den Speisebehälter 22 eingebracht und vom Wärmeübertragungsmittel auf die gewünschte Temperatur erhitzt. Unter Einwirkung der Pumpe 30 umfliesst das Kühlmaterial die Lanze 12, wird vom Wärmeaustauscher 08 gekühlt und fliesst anschliessend zurück zum Speisebehälter 22.In practice, the cooling material is filled into the Feed container 22 introduced and heated to the desired temperature by the heat transfer medium. Under action of the pump 30, the cooling material flows around the lance 12, is cooled by the heat exchanger 08 and then flows back to the food container 22.
Das zum Kühlen der Kühlflüssigkeit verwendete, flüssige Wärmeübertragungsmittel selbst wird im Luftkühler 55 auf eine Temperatur von etira 46° C gekühlt.The liquid heat transfer medium used to cool the cooling liquid itself is stored in the air cooler 55 a temperature of etira 46 ° C.
Es versteht sich, dass die Leitungen 28, 31, 36 und 40 vom erhitzten, flüssigen Wärmeübertragungsmittel, das in den sie umgebenden Mänteln 29, 33, 35 und 37 fliesst, beheizt werden, und das Mittel daher mit der gewünschten Temperatur zur Lanze 12 zurückfliesst.It will be understood that lines 28, 31, 36 and 40 from heated, liquid heat transfer medium, which flows in the surrounding jackets 29, 33, 35 and 37, heated and the agent therefore flows back to the lance 12 at the desired temperature.
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Der Umlauf der verschiedenen Ströme des Kühlmittels und des flüssigen Wärmeübertragungsmxttels zum System geschieht mit Niederdruckpegeln, gestattet somit die Verwendung von Niederdruckeinrichtungen und verhütet Gefahren, die mit dem Betrieb von Hoclidrucksystemen verbunden sind.The various flows of coolant and liquid heat transfer medium circulate to the system with low pressure levels, thus allows the use of low pressure devices and prevents hazards associated with related to the operation of high pressure systems.
Hinzu kommt noch, dass die Verwendung geschmolzenen bzw. flüssigen Metalles als Kühlmittel insofern vorteilhaft ist, als bei einem eventuellen Versagen der Lanze 12 und einem Eindringen des Kühlmittels in die hochbeheizte Kammer, in welche die Lanze 12 eingesetzt ist, die Explosionsmö'glichkeit auf ein Minimum reduziert wird.In addition, the use of melted resp. Liquid metal is advantageous as a coolant, as a possible failure of the lance 12 and a Penetration of the coolant into the highly heated chamber in which the lance 12 is inserted, the possibility of an explosion is reduced to a minimum.
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