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Wsesojusnyj Nautschno-Issledowatelskij i Projektnyj Institut po otschistke
technologischeskich gasow, stotschnych wod i ispolsowaniju wtoritschnych energoresursow
predprijatij tschernoj metallurgii KÜHLER ZUR HOCHOF@N-VERDAMPFUNGSKÜHLUNG Die vorliegende
Erfindung bezieht sich auf Kühler zur Hochfen Verdampfungskühlung, die in der Hüttenindustrie
verwendet werden.
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Die vorliegende Erfindung kann besonders zur Kühlung von Mantel und
Mauerwerk schachtartiger Öfen, vorzugsweise Hochöfen, verwendet werden.
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<> viel Zur Zeit wird/zur Kühlung von Mantel und Mauerwerk von
Hochöfen <Verdampfungskühlung> verwendet. Als Kühlmittel wird hierbei ein
Dampf-Wasser-Gemisch verwendet. Dieses Kühlmittel wird über Rohre zugleitet, die
in Platten, welche Kühler genaant werden,eingebaut sind. Diese Platten werden am
Mantel von dessen Innenseltc her befestigt.
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Einige droser Platten besitzen einen Ansatz, der an stlrnseitigen
Plattenabschnitt in Querrichtung liegt. Beim Einbauen der Platten werden die letzteren
so angeordnet, daß die erwähnten Stirn.
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seiten obenliegen und die Ansätze sich in Richtung des Ofeninneres
befinden.
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In jede Platte sind mindestens zwei Hauptrohre für den Durchfluß
des Kühlmittels eingebaut, welche längs der Platte liegen.
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Die Endabschnitte jedes dieser Rohre sind aus der Platte herausgeführt.
Diese Rohrabschnitte befinden sich in Senkrechtrichtung auf verschiedenen Hühen.
Über den unteren (Zulei-Rohr tungs-) Abschnitt strömt das Kühlmittel durch das/in
die Platte, während über den oberen (Ableitungs-) Abschnitt das Kühlmittel durch
das Rohr aus der Platte fortgeführt wird. An der Platte befindet sich auf einer
Breitseite ein Ansatz und auf der entgegengesetzten Seite sind Zu- und Ableitungsendabschnitte
der Rohre für Kühlmitteldurchfluß vorhanden, die an den entsprechenden Plattenstirnflächen
angeordnet sind.
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Es ist ein Kühler bekannt, bei dem zum Kühlen des Ansatzes eines
der hauptrohre verwendet wird, welches einen gebogenen, in den Ansatz eingebauten
Abschnitt hat.
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Es muß jedoch, wenn der Ansatz zerstört wird und der in ihm befindliche
Rohrabschnltt durchbrennt, das Zuleiten von Kühlmittel in dieses Rohr eingestellt
werden, wodurch die Platte ungleichmäßig gekühlt wird.
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Es ist, um das ungleichmäßige Kühlen der Platte bei Zerstörung des
Ansatzes zu vermindern, ein Kühler geschaffen worden, bei dem zum Kühlen des Ansatzes
ein besonderes, in diesen Ansatz eingebautes Rohr vorgesehen ist. Die Endabschnitte
dieses Rohres
sind ebenfalls aus dem Plattenbereich auf der Seite,
welche dem Ansatz gegenüberliegt, herausgeführt. Das Rohr ist im Ansatz so angeordnet,
daß sich die Längsachsen seiner Abschnitte in einer und derselben Ebene befinden.
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Da jedoch die Zu- und das Ableitungsenden des in den Ansatz eingebauten
Rohres über den Ableitungsenden der in die Platte elngebauten Hauptrohre llegen,
bleibt bei Zerstörung des Ansatzes der Plattenoberteil ohne Kühlung. Außerdem werden
im Rohr, das in den Ansatz eingebaut ist, Bedingungen geschaffen, welche ungünstig
für den Kühlmittelumlauf sind, da sich alle Abschnitte dleses Rohr es in einer und
derselben Ebene befinden.
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Es wurde festgestellt, daß bei erhöhten Wärmebelastungen und hlermlt
verbundener erhöhter Dampfbildung bel der bekannten Rohranordnung im Ansatz das
rechtzeitige Kühlmittelentfernen verschlechtert. wird, wodurch die Effektivität
der Kühlung des wichtigsten Plattenoberabschnitts vermindert wird.
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Beim ungleichmäßigen Kühlen der Kühlerplatte entstehen in ihr Wärmespannungen,
welche die Platte in der Ansatzzone zerstören, wobei Risse entstehen, in die Heißgase
aus dem Ofen eintreten, wodurch die Wärmebelastung des Mantels erhöht wird.
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In der letzten Zeit fand die Verdampfungskühlung weitgehende Verbreitung,
da sie das effektivste Kühlverfahren für aochbfen ist.
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Erhöhte Durchsatzleistung, größerer Hochfeninhalt und höhere Betriebsintensität
erfordern
eine erhöhte Betriebssicherheit der Kühler zur Hochofen-Verdampfungskühlung.
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Außerdem wurde es erforderlich, die Anzahl der Kühler mit -den sätzen
zu vergrößern, da solche Kühler bei in der letzten Zeit errichteten Öfen mit großem
Inhalt verwendet werden.
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Der Plattenabsahnitt mit dem Ansatz befindet sich unter den schwierigsten
Betriebsbedingungen, da er dem Einfluß der im Ofen befindlichen Heißgase und der
Abreibwirkung der Beschickung ausgesetzt ist sowie den Druck des Ofenmauerwerks
aufnimmt.
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So tauchte das Problem auf, die Zuverlässigkeit der Kühlung des Kühlerplattenansatzes
zu erhöhen.
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i;s ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, die erwähnten Schwierigkeiten
zu beseitigen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kühler z zur Hochofen-Verdampfungskühlung
mit einem derartig im Ansatz angeordneten Rohr zu schaffen, daß eine erhöhte Lebensdauer
des Kühlers gewährleistet ist.
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Diese Aufgabe wird bei einem Kühlers zur Hochofen-Verdampfungskühlung,
der eine Platte mit einem Ansatz besitzt, welcher in Querrichtung am stirnseitigen
Abschnitt derselben llegt, sowle in die Platte und den Ansatz eingebaute Rohre für
den Kühlmitteldurchfluß hat, , deren zu- und ableitende Endabschnitte auf der Selte
angeordnet sind, welche dem Ansatz gegenüberliegt, wobei
sich diese
Endabschnitte in Senkrechtrichtung auf verschiedenen Höhen befinden, erfindungsgemäß
dadurch gelöst, daß das Rohr für den Kühlmitteldurchfluß im Ansatz so angeordnet
ist, daß sich sein zuleitender und sein ableitender Endabschnitt zwischen den ableitenden
Endabschnitten der Rohre, die in die Platte eingebaut sind, befinden.
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Als Resultat der Anordnung der zu- und ableitenden Endabschaitte des
Rohres, welches sich im Ansatz zwischen den ableitenden Endabschnitten der in die
Platte eingebauten Rohre befindet, wird eine~gleichmäßigere Kühlung des Oberabschnitts
des Kühlers gewährleistet. Der Oberteil der Platte wird, auch wenn der Ansatz zerstört
wird, durch das Kühlmittel gekühlt, welches durch den Ableitungsabschnitt der in
der Platte angeordneten Hauptrohre fließt.
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Eine derartige Ausführung des Kühlers gewahrleistet lange Lebens dauer
und Betriebssicherheit desselben.
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Vorteilhaft werden die Rohrabschnitte für den Kühlmitteldurchfluß
im Ansatz, die in letzterem angeordnet sind, unter einem Winkel von ca. 2 bis 4°
in der Senkrechtebene verlegt, wobei das Rohr vom Zuleitungs- zum Ableitungsendabschnitt
steigt.
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Durch einen solchen Neigungswinkel der Rohrabschnitte werden günstige
Bedingungen für den Kühlmittelumlauf im oberen Kühlerabschnitt geschaffen. Außerdem
wird bei erhöhten Wärmebelastungen und hiermit verbundener größerer Dampfbildun
in rechtzeitiges Euhlmittelahziehen gewährleistet, wodurch die Effektivität der
Kühlung des wichtigsten Oberabschnitts der Platte erhöht wird.
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Nachstehenden wird zur Erläuterung der Erfindung ein Ausführu beispiel
des Kühlers zur Hochofen-Verdampfungskühlung anhand von Zeichnungen beschrieben;
es zeigt Fig. 1 die Seitenansicht des Kühlers mit Teilausschnitten, wobei die Anordnung
der Rohre durch punktierte Linien deutet ist, Fig. 2 die Ansicht des Kühlers mit
Teilausschnitten von der Selte der zuleluenden und ableitenden Endabschnitte der
Rohre für den Kühlmitteldurchfluß her, wobei die Anordnung dieser Rohre durch punktierte
Linien angedeutet ist, Fis. 3 In schematischer Darstellung die Seitenansicht de
@nordnung der Rohre für den Kühlmitteldurchfluß im Fig. 4 in schematischer Darstellung
die Ansicht auf die Rohre für den Kühlmitteldurchfluß im Kühler von der Seite der
zuleitenden und ableitenden Endabschnitte der Rohre her und Fig. 5 in schematlscher
Darstellung die Draufsicht auf die Anordnung des Rohres im Kühleransatz.
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Der Kühler zur Hochofen-Verdampfungskühlung enthält eine Platte 1
(Fig. 1) mit elnem Ansatz 2, der quer zur Platte 1 an ihrem oberen stirnseitigen
Abschnitt liegt. In die Platte 1 sind Hauptrohre 3, 4, 5 und 6 für den Durchfluß
eines Kühlmittels (Dampf-Wasser-Gemisch) eingebaut. Das Rohr 3 besitzt einen r/,u
leitungsendabschnitt 7 und einen Ableitungsendabschnitt 8, die aus der Platte 1
auf der Seite herausgeführt sind, welche der
Seite mit dem Ansatz
2 (Fig. 1) gegenüberliegt. Das Rohr 4 (Fig.
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2) besitzt analog einen Zuleitungsendabschnitt 9 und einen lib leitungsendabschnitt
10. Das Rohr 5 hat einen Zuleitungsendabschnitt 11 und einen Ableitungsendabschnitt
12. Das Rohr 6 hat einen Zuleitungsendabschnitt 13 und einen Ableitungsendabschnitt
14.
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Zum Kühlen des Ansatzes 2 (Fig. 1 und 3) ist in ihm ein Rohr 15 mit
einem Zuleitungsendabschnitt 16 und einen Ableitungsendabschnitt 17 (Fig. 2) eingebaut.
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Die Zu- und Ableitungsendabschnitte jedes Rohres befinden sich relativ
zueinander in Senkrechtrichtung auf verschiedenen höhen.
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Der Zuleitungsendabschnitt 16 (Fig. 2 und4) des Rohres 15 befindet
sich zwischen den Ableitungsendabschnitt 12 des Rohres 5 und dem Ableitungsendabschnitt
14 des Rohres 6. Der Ableitungsendabschnitt 17 des Rohres 15 befindet sich zwischen
dem Ableitungs endabschnitt 8 des Rohres 3 und dem Ableitungsendabschnitt 10 des
Rohres 4.
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Das in den Ansatz 2 eingebaute Rohr 15 (Fig. 3) hat in selner Mitte
befindliche Abschnitte 18, 19 und 20 (Fig. 5), die unter einem Winkel von ca. 2
bis 4° zur Horizontalebene liegen und zur Seite hin geneigt sind, welche zur (durch
Pfeile angegebenen) Strömungsrichtung des Kühlmittels durch dieses Rohr entgegengesetzt
ist, d.h. das Rohr steigt von seinem Zuleitungsendabschnitt 16 (Fig. 4) in Richtung
zum Ableitungsendabschnitt 17.
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Der auf der schematischen Abbildung (Fig. 5) gezeigte Abschnitt 18
des Rohres 15 liegt unter einem Winkel von α = 2° (Fig. 3), der Abschnitt
19 (Fig. 5) des Rohres 15 liegt unter einer Winkel p = 30 (Fig. 4) und der Abschnitt
20 (Fig. 5) des Rohres 15 unter einem Winkel γ = 4° (Fig. 3): Die Winkel α,
ß und γ kennen auch einander gleich sein.
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Der Kühler besitzt Durchgangsöffnungen 21 (Fig. 1 und 2) zum Einsetzen
von (aus der Zeichnung nicht ersichtiichen) Befestigungsschrauben. Auf der Seite
des Ansatzes 2 (Fig. 1) befinden sich an der Platte 1 Rippen 22.
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Der erfindungsgemäße Kühler arbeitet folgendermaßen.
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Nach dem Einbau der Kühler und der @nbetriebsetzung des Hochofens
wird in allen Hauptrohre 3, 4, 5 und 6 (Fig. 2), welche in die Platte 1 eingebaut
slnd, und in das in den Ansatz 3 (Fig. 3) eingebaute Rohr 15 das Kühlmittel geleitet.
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Die Anordnung des Rohres 15 im Ansatz 2 unter einem Winkel von ca.
2 bis 40 zur Horizontalebene schafft günstige Bedingunge@ für den Kühlmittelumlauf
in diesem Rohr.
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Im Kühler wird eine gute gleichmäßige Kühlung aller seiner Abschnitte,
insbesondere des stirnseitigen Abschnitts, an dem sich der Ansatz 2 befindet, gewährleistet.
Dieses wiederum gewährleiste niedrige Wärmespannungen in der Zone, in der der Ansatz
2 angeordnet ist.
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Beim Zerstören des Ansatzes 2 und des in ihn eingebauten
Rohres
15 muß das Rohr 15 vom Kühlsystem abgeschaltet werden. Doch auch in diesem Falle
werden niedrige Wärmespannungen im Abschnitt, in dem der Ansatz 2 angeordnet ist,
und eine ausreichende Kühlung dieser Zone durch die Hauptrohre 4 und 6 gewährleistet,
so daß die Platte des Kühlers nicht zerstört wird. Sogar bei Zerstörung des Ansatzes
2 wird der Hochofenmantel gegen den Einfluß von Heißgasen geschützt. Bei einer großen
Anzahl von Kühlern mit den Ansätzen wird die Betriebssicherheit sowohl des Kühleroberteils
als auch des gesamten Kühlsystems erhöht.
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Daher besitzt die obenbeschriebene erfindungsgemäße Kühlerkonstruktion
eine längere Lebensdauer als bekannte analoge Kühler und gewährleistet einen effektiven
Kühlmitte durchfluß durch das Rohr 15, weiches in den Ansatz 2 des Kühlers eingebaut
ist.