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Wsesojusnyj Nautschno-Issledowatelskij i projektnyj Institut po otschistke
technologitscheskich gasow, stotschnych wod i ispolsowaniju wtoritschnych energoresursow
predprijatij tschernoj metallurgii "WNIPITSCHERMETENERGOOTSCHISTKA" KÜHLENDE VERDAMPFUNGSKÜHLUNGVORRICHTUNG
FÜR ZU TEILE VON HÜTTENAGGREGATEN Die Erfindung bezieht sich auf das Hüttenwesen
und genauer auf Verdampfungskühlungsvorrichtungen für Hüttenaggregate. Sie kann
beispielsweise zum Kühlen des Panzers und anderer zu kühlender Teile von Hochöfen,
der Ventile von Hochofen-Winderhitzern u. dgl. verwendet werden.
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Es ist eine Verdampfungskühlungvorrichtung für zu kühlende Teile
von Hüttenaggregaten bekannt, welche ein geschlossenes System mit natürlicher Zirkulation
des Kühlwassers besitzt Die bekannte Vorrichtung besitzt einen Sammelbehälter mit
Kühlwasser und Kühler, die an den zu kühlenden Abschnitten montiert sind. Jeder
der Kühler ist mlt dem Sammelbehälter durch eine Einzelrohrleitung zum Zuführen
von Kühlwasser verbunden.
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Jeder Kühler besitzt weiter eine Einzelrohrleitung zum Abführen des
infolge der Aufnahme des Wärmeflußes durch den Kühler gebildeten Dampf-Wasser-Gemisches
in einen Sammelbehälter, der mit elnem Abscheiderbehälter verbunden ist. Der letztere
dient zum Trennen von Dampf und Wasser sowie zum Äufbewahren des Kühlwasser vorrats.
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Aus dem Abscheiderbehälter strömt das vom Dampf getrennte Wasser
wiederum in den Sammelbehälter fur Kühlwasser. Periodisch wird, un die Wasserverlust
m geschlossenen System auszugleichen in den Abscheiderbehälter Wasser zugegossen.
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Es ist ein Nachteil der bekannten Vorrichtung, daß, wenn das Dampf-Wasser-Gemisch
in die zur Abführung desselben von den Kühlern bestimmte gemeinsame Sammelleitung
gelangt, wobei die Kühler unterschiedliche Wärmebelastung besitzen und folglich
der Verbrauch an im System zlrkulxerendem Kühlwasser verschieden ist, elne pulsierende
Kühlwasserströmung im System entsteht. Dies hat zur Folge, daß die Zuverlässigkeit
der Kühlung vermindert wird, da hydraulische Schläge und Vibrationen in den Kühlern
entstehen.
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die zu em Außerdem führt pulsierende Wasserzirkulation ein schroffen
Anstei gen des Wasserstands im Abscheiderbehälter, da aus der das Dampf-Wasser-Gemisch
abführenden Sammelleitung eine große Menge des im Umlaufkreis zirkulierenden Wassers
herausgeschleudert wird und z einem Anfeuchten des Dampfes herbei. Dies wird dadurch
hervorgerufen, daß durch Erhöhen des Wasserstands im Abscheiderbehälter
die
Höhe des den Dampf enthaltenden Volumens vermindert wird und Voraussetzungen geschaffen
werden, bel denen der Dampf größere Wasserstropfen mitreißt. Das letztere hat wiederum
zur Folge, daß der Verbrauch an Speisewasser und an Elektrocnergie zur Wasserförderung
mittels Wasserpumpen steigt.
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Eln Nachteil der bekannten Vorrichtung ist auch cer große Metallbedarf
für die Verbindungsleitungen und die konzentrierte statische Belastung durch den
mit Wasser gefüllten hbschelderbehäiter und seine Isolation, wodurch starke Tragkonstruktionen
erforderlich werden, die in größer Höhe am Aggregat zu befestigen sind.
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Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, die obenaufgezählten
Nachteile zu beseitigen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Mittel zum Abfuhren des
Dampf-Wasser-Gemisches von den Kühlern im geschlossener: System mit natürlicher
Zirkulation so anzuschlleßen, daß die Möglichkeit des Entstehens von hydraulischen
Schlägen in den Kühlern vermindert wird.
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Dlese Aufgabe wird in einer Verdampfungskühlungvorrichtung für zu
kühlende Teile von Hüttenaggregaten, die aus einem geschlossenen System mit natürlicher
Wasserzirkulation besteht, dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß jeder Kühler einen
Einzeldampfabscheider besitzt, der an die entsprechende Rohrleitung zum Abführen
des Dampf-Wasser-Gemisches angeschlossen und von der
Selte des Wasservolumens
uiit dem erwähnten Sammelbehälter seitens seines Dampfvolumens verbunden ist, wobei
Dampfaustritte aller Einzeldampfabscheider durch eine gemeinsame Rohrleitung verbunden
sind.
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Eine derartige konstruktive Ausführung ermöglicht es, durch Ausrüsten
jedes Kühlers mit einem Einzeldampfabscheider, der an die Rohrleitung für das Dampf-Wasser-Gemisch
angeschlossen und mit dem das Kühlwasser enthaltenden Sammelbehälter von der Seite
seines Dampfvolumens verbunden ist, hydraulische Schläge und Vibrationen in den
Kühlern und auch pulsierende Kühlwasserströmung im Zirkulationssystem wesentlich
zu vermindern, die Kühlung zuverlässiger durchzuführen, die Dampfqualität zu verbessern
und den Metallbedarf für die Verbindungsleitungen zu senken sowie die zur Inbetriebnahme
der Vorrichtung erforderlichen Frlsten zu verkürzen.
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weiter Erfindungsgemäß kann der das Kühlwasser enthaltende Sammelbehalter
in voneinander getrennte Abschnitte, deren Anzahl gleich der der Kühler ist und
die miteinander durch getrennte Leitungen für Dampf und Wasser verbunden sind, unterteilt
werden Hierdurch wird es möglich, jeden Kühler beim im Betrieb befindlichen Aggregat,
ohne das letztere stillzusetzen, zu montieren.
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Nachstehend wlrd ein re@@ . Ausführungsbeispiel der Brfindung
unter
Hinweis auf die Zeichnungen angeführt; es zeigt Fig. 1 in schematischer Darstellung
die Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Verdampfungskühlungvorrichtung eines Hochfens,
Fig. 2 die Ansicht in Richtung des Pfeils A der Fig. 1 und Fig. 3 in schematischer
Darstellung die geschlossenen Umlaufkreise mit matürlicher Wasserzirkulation in
der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei der Sammelbehälter in getrennten Blöcke
unterteilt ist.
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Die Verdampfungkühlungvorrichtung enthält gußeiserne Kühlplatten
1 (Fig. 1) welche sich zwischen dem Panzer 2 und dem Mauerwerk 3 längs des Umfangs
und der Höhe eines Hochofens befinden. Die Platten 1 nehmen die Wärme auf, vielche
sich während des technologlschen Prozesses beim Erzeugen von aohelsen entwickelt.
Daher müssen sie dauernd gekühlt werden.
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Zu diesem Zweck sind Schlangenrohre 4 (Fig. 2) in die Kühlplatten
1 eingebaut und hier starr befestigt. Die Schlangenrohre 4 sind hintereinander angeordnet
und in senkrechter Richtung durc Verbindungsrohre 5 miteinander verbunden. Die Gesamtheit
einer senkrechten Reihe aus miteinander verbunden Kühlplatten 1 bildet einen Kühler
6. Die Schlangenrohre 4 der in Strömungsrichtung des Kühlwassers ersten Kühlplatte
1 des Kühlers O sind mit einer das Kühlwasser zuführenden Rohrleitung 7 (Fig. 1,
2, 3) verbunden, die an einen Sammelbehälter 8 mit Kühlwasser angeschlossen
ist.
Die Schlangenrohre 4 der in Strömungsrichtung des Kühlwassers letzten Kühlplatte
1 des Kühlers 6 sind mit einer Rohrleitung 9 verbunden, welche das Dampf-Wasser-Gemisch
abführt, das infolge der Aufnahme der Wärme durch den Kühler 6 entsteht. Die Rohrleitung
9 ist an einen Dampfabscheider 10 angeschlossen. Der Dampfabscheider 10 ist von
der Seite seines m1 Wasser gefüllten Volumens mit dem das Kühlwasser enthaltenden
Sam melbehälter 8 und zwar von dessen mit Dampf gefülter Seite verbunden. Der Sammelbehälter
8, die das Kühlwasser zuführende Rohrleitung 7, der Kühler 6, die das Dampf-Wasser-Gemisch
abführende Rohrleitung 9 und der vampfabschelder 10 bilden einen geschlossenen Umlaufkreis
mit natürlicher Zirkulation des Kühlwassers. Die Anzahl solcher Umlaufkreise entspricht
bei der Vorrichtung der Anzahl der Kühler 6 und demgemäß besitzt jeder Umlaufkreis
elnen Einzeldampfabscheider.
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Die Dampfaustritte aller Einzeldampfabscheider sind mit einer gemeinsamen
Rohrleitung 11 verbunden.
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Das Kühlwasser wlrd In den Sammelbehälter 8 von der zentrale Pumpstation
einer Entgasungsanlage aus über zwel Rohrleitungen 12 und Wasserstandsregler 13
zugeführt. Die letzteren dlenen zum auf rechterhalten eines vorgegebenen Wasserstands
im Sammelbehälter 8 Es sind, um Ausbesserungsarbeiten und vorbeugende Reparaturen
gefahrlos ausführen zu können, Rohrleitungen 14 mit Betriebswasser
vorgesehen,
welches mit Hilfe von Dreiwegeventilen 15 in den Kühlkreis geleitet wird. Dlese
Ventile dienen zum Lmschaiten von Verdampfungskühlung auf Kühlung durch fließendes
Wasser und sind in jede das Kühlwasser zuleltende Rohrleitung 7 und in jede das
Dampf-Wasser-Gemisch abführende Rohrleitung 9 eingebaut. Die in die erwahnte Rohrleitung
9 eingebauten Dreiwegeventile 15' stehen mit der Kanalisation über eine Rohrleitung
16 in Verbindung. Es sind, um Wasser in den untersten Punkten der das Kühlwasser
zuführenden Rohrleitungen 7 ablassen zu können, Ventile 17 vorgesehen.
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Es kann, um die Montage im Fließverfahren durchzuführen und unabhangig
voneinander funktionierende Kühler 6 zu schaffen, der das Kühlwasser enthaltende
Sammelbehälter 8 in getrennte Abschnitte unterteilt werden, deren Anzahl gleich
der der Anzahl der Kühler des Aggregats ist. Diese Aabschnitte werden getrennt für
Dampf und Wasser durch Rohrleitungen 18 beziehungsweise 19 von mit Hilfe Ventilen
20 und 21 miteinander verbunden. in diesem Falle besitzt jeder Abschnitt des Sammelbehälters
8 eine unabhängige Zuleitung von chemisch gereinigtem Wasser.
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Die Vorrichtung arbeitet folgendermaßen.
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Vor Inbetriebnahme der Vorrichtung werden die Umlaufkreise mittels
fließenden Wassers durchgespült, um sie von Fremdteilen und Schmutz zu reinigen.
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und 15' Zu diesem Zweck werden die Dreiwegeventile 15 in den Rohrleitungen
7
und 9 in elne solche Stellung gebracht, bei der das -aus der Rohrleitung 14 kommende
Betriebswasser über dle Rohrleltung 7 in den Umlaufkreis gelangt und über die Rohrleitung
9 unge hindert in die Kanalisationsleitung 16 abfließen kann.
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Dann wird das Dreiwegeventil 15, welches in die das Kühlwasser zuführende
Rohrleitung 7 eingebaut ist, in eine solche Stellung ebracht, daß der Zustrom van
Betriebswasser in die Umlaufkreise gesperrt ist. Weiterhin werden die Wasserstandsregler
13 und die Ventile 17 zum abfluß des Wassers in den untersten Punkten der das Kühlwasser
zuführenden Rohr leitung 7 geöffnet und chemisch gereinigtes, entgastes Wasser zugeführt,
un den Sammelbehälter 8 für Kühlwasser zu spülen.
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Nach Beendigen des Spülens werden die Sperr- und Regelventile 15,
15' 17 in eine solche Stellung gebracht, welche das Funktionieren der Verdampfungskühlung
gewährleistet und Kühlwasser-Leckverluste verhindert.
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Vor der Inbetriebsetzung wird die Verdampfungskühlungvorrichtung
mit chemisch gereinigtem Viasser, das durch die zentrale Pumpstation der Entgasungsanlage
zugeführt Trd, gefüllt. Zu diesem Zweck soll das zum Wasserabfluß in den untersten
Punkten vorgesehene Ventil 17 geschlossen sein, und die Dreiwegeventile und 15'
15 sind in eine solche Stellung zu bringen, die einen umgehinderten Durchfluß des
Wassers in den Umlaufkreisen gewährleistet sowie Wasserleckverluste und den Zustrom
von Betriebswasser
in dieses Umlaufkreis verhindert.
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Die Vorrichtung wird mit Wasser aus den Rohrleitungen 12 über den
Wassersammelbehälter 8 gefüllt, bis der durch den Wasserstandsregler 13 aufrechtzuerhaltende
Wasserstand erreicht wird.
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Wenn der Wärmestromdie Kühlplatten 1 erreicht, wird das in den Schlangenrohren
4 befindliche Wasser erwärmt.
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Infolge der Erwärmung ändert sich die Wasserwichte. Die entstandene
Differenz der Wasserwichten in der das Wasser zuführenden Rohrleitung 7 und in den
Schlangenrohren 4 erzeugt ein Wasserströmung, d.h. es entsteht natürliche Wasserzirkulation
in den Kühlkreisen.
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Dies geschieht, da das leichtere Dampf-Wasser-Gemisch durch das Wasser
aus der zuführenden Rohrleitung 7 verdrängt und über die das Gemisch abführende
Rohrleitung 9 in den Dampfabscheider 10 geleitet wird, der mit dem Volumen, das
mit Dampf gefüllt ist des Wassersammelbehälters 8 verbunden ist.
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Im Dampfabschelder 10 erden Dampf und Wasser getrennt, wobei dar
Dampf durch die Rohrleitung 11 abgeführt wird, absr das Wasser in das mit Wasser
gefüllte Volumen des Sammelbehälters 8 herabfließt und wiederum in die Umlaufkreise
des Kühlers 6 gerant.
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Das verdampfte Wasser wird durch ZuSühren cnemlsch gereinig ten Wassers
aus den Rohrleitungen 12 ersetzt, wobel der Wasserstandregler
13
offen ist.
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di Es kann, um Vorschriften der Sicherheitstechnik bei Ausbesserungsarbeiten
und vorbeugenden Reparaturen einzuhalten, die Vorrichtung auf Kühlung durch Betriebswasser
umgestellt werden.
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Zu dlesem eck werden bel einem Druck im Wassersammelbehäl-und 15
ter 8, der gleich dem Luftdruck ist, die Dreiwegeventile 15 in solche Stellung gebracht,
welche den Zustrom von Betriebswasser aus der Rohrleitung 14 in die d-o Wasser zuleitende
Rohrleitung 7 und das Abfließen desselben @@er die abführende Rohren leitung 9 zur
Kanalisationsrohrleitung 16 ermöglicht. Hierbei sol kein chemisch gereinigtes Wasser
aus dem Wassersammelbehälter 8 in den Umlaufkreis gelangen.
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es, Die Erfindung ermöglicht durch Ausrüsten eine jeden Kühlers mlt
einem Einzeldampfabscheider,der an die Rohrleitung zum Abführen des Dampf-Wasser-Gemischs
angeschlossen und mit dem das Kühlwasser enthaltenden Sammelbehälter von dessen
mit Dampf gefüllter Seite verbunden st, elne stabile Kühlmittelströmung sicherzustellen
und auf diese Weise die Aggregatkühlung zuverlässiger zu machen, die Dampfqualität
zu verbessern, den Metallbedarf für die Verbindungsleitungen zu vermindern und die
Fristen für die Inbetriebnahme der Vorrichtung zu verkürzen. Das Unterteilen des
mit Kühlwasser gefüllten Sammelbehälters in voneinander getrennte Abschnitte ermöglicht
es, die Montage dar Vardampfungskühlungvorrichtung im Fließverfahren bei einer unabhäng@
gen Funktlon der Kühler 6, durchzuführen.