DE2439908A1 - Water-cooling system for blast furnaces - using chokes to raise water pressure in cooling pipes, thus eliminating water-hammer - Google Patents

Water-cooling system for blast furnaces - using chokes to raise water pressure in cooling pipes, thus eliminating water-hammer

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Karl Emmerich
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Abstract

Cooling equipment for a blast furnace for cooling by evapn. without pressure or at low pressure, using an evapn. drum and cooling elements for the furnace such as pipes running upwards, permitting the adjustment of the pressure in the cooling system and in the pipes upstream of the choke (s). The pressure in the cooling system is pre-set or set so that no evapn. occurs in the pipes or cooling elements. The pipes running downwards are pref. provided with valves and circulation pumps and the chokes are pref. adjustable and also provided iwth by-pass loops contg. valves. No steam is formed in the cooling system except in the evaporator, so that fluctuations in pressure, and esp. water-hammer, are avoided.

Description

Anordnung für die Kühlung eines Hochofens Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung für die Kühlung eines Hochofens mittels druckloser Verdampfungskühlung oder mittels Niederdruckverdampfungskühlung, - bestehend aus Trommel, dem Hochofen zugeordneten Kühlelementen sowie Fallrohren und Steigrohren. Arrangement for cooling a blast furnace The invention relates to on an arrangement for cooling a blast furnace by means of pressureless evaporative cooling or by means of low-pressure evaporative cooling, - consisting of a drum, the blast furnace associated cooling elements as well as downpipes and risers.

Die (aus der Praxis) bekannten Anordnungen der beschriebenen Gattung und Zweckbestimmung sind aus hüttentechnischen Gründen mit Naturumlauf ausgerüstet. Das bedingt, daß in der angegebenen Weise drucklos oder nur mit niedrigem Druck gearbeitet wird. Eine derartige Verdampfungskühlung hat gegenüber der für die Kühlung von Hochöfen ebenfalls üblichen Wasserkühlung in Form der Kaltwasserkühlung oder Heißwasserkühlung erhebliche Vorteile. Zunächst liegt der Wasserverbrauch sehr viel niedriger, z.B. im Verhältnis 1 : 60 bis 1 : 300. Im Falle einer Beschädigung der dem Hochofen zugeordneten Kühlelemente (Leckage) kann bei einer solchen Verdampfungskühlung durch Salzgehaltvergleichsmessungen eine Leckageortung erfolgen. Auch ist der Rohrleitungsaufwand sehr viel niedriger als bei Wasserkühlung. Man arbeitet im übrigen drucklos oder in Form einer Niederdruckverdampfungskühlung, damit der wasserseitige Druck an keiner Stelle höher ist als der Druck im Innenraum des Hochofens, so daß bei eventuellen Leckagen kein Wasser in das Ofeninnere gelangen kann. Andererseits bestehen bei den bekannten Anordnungen der beschriebenen Gattung und Zweckbestimmung Nachteile. So hat der niedrige Druck im Kühlsystem zur Folge, daß im beheizten Teil des Kühlsystems ein verhältnismäßig großes Dampfvolumen mit verhältnismäßig großen Dampfblasen entsteht. Pulsationen und Instabilität der Strömungsverhältnisse sind die Folge. Die Folge dieser Pulsationen und Instabilitäten sind unter Umständen mangelnde Kühlung durch Stagnationen im Wasserkreislauf bzw. im Wasser/Dampf-Gemischkreislauf. Örtliche Überhitzungen und dadurch bedingte ZersErungen können auftreten. Außerdem können die Pulsationen im Rohrleitungssystem mechanische Schwingungen auslösen, die vorzeitigen Bruch bedingen.The (from practice) known arrangements of the type described and intended use are included for technical reasons Natural circulation equipped. This requires that in the specified manner without pressure or only at a low level Pressure is being worked on. Such an evaporative cooling has compared to that for the cooling of blast furnaces also common water cooling in the form of cold water cooling or hot water cooling have considerable advantages. First of all, the water consumption is great much lower, e.g. in a ratio of 1: 60 to 1: 300. In the event of damage the cooling elements assigned to the blast furnace (leakage) can occur with such an evaporative cooling Leakage can be located by comparative measurements of the salinity. Also is the piping effort much lower than with water cooling. Besides, one works without pressure or in the form of low-pressure evaporative cooling, so that the water-side pressure does not affect any Place is higher than the pressure in the interior of the blast furnace, so that in case of eventual No water can get into the interior of the furnace if there are leaks. On the other hand, exist at the known arrangements of the type described and intended use disadvantages. So the low pressure in the cooling system has the consequence that in the heated part of the cooling system a relatively large volume of vapor with relatively large vapor bubbles is created. Pulsations and instability of the flow conditions are the result. The consequence These pulsations and instabilities may be due to insufficient cooling Stagnations in the water cycle or in the water / steam mixture cycle. Local Overheating and the resulting decomposition can occur. Also can the pulsations in the pipeline system trigger mechanical vibrations, the premature ones Cause breakage.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Anordnung für die Kühlung eines Hochofens so weiter auszubilden, daß die beschriebenen Pulsationen und Instabilitäten nicht mehr auftreten können. The invention is based on the object of a generic arrangement to train for the cooling of a blast furnace so that the pulsations described and instabilities can no longer occur.

Die Erfindung betrifft eine Anordnung für die Kühlung eines Hochofens mittels druckloser oder Niederdruckverdampfungskühlung, -bestehend aus Trommel, dem Hochofen zugeordneten Kühlelementen sowie Fallrohren und Steigrohren. Die Erfindung besteht darin, daß in den Steigrohren Drosseln angeordnet sind, die eine Druckeinstellung im Kühl- und Leitungssystem vor der Drossel bzw. den Drosseln zulassen, und daß der Druck in diesem Kühl- und Leitungssystem auf einen Wert eingestellt oder-geregelt ist, der in diesem Kühl- und Leitungssystem eine Verdampfung des Kühlwassers verhindert. Die Anlage insgesamt kann für Naturumlauf eingerichtet sein. Nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung sind jedoch in den Fallrohren Umwälzpumpen~angeordnet. Dann versteht sich, daß die Druckeinstellung im Kühl- und Leitungssystem zwischen Umwälzpumpe bzw. Umwälzpumpen und- Drosseln entsprechend erfolgt. Im Rahmen der Erfindung bezeichnet Drossel verstellbare Blenden, aber auch überströmventile u.dgl., jedenfalls alle Armaturen, die geeignet sind, eine Druckeinstellung im Kühl- und Leitungssystem zwischen Umwälzpumpen und Drosseln zu bewirken. Dazu können auch die nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung vorgesehenen Umwälzpumpen einstellbar und regelbar sein. Im Rahmen der Erfindung wird aus terminologischen Gründen stets im Plural von Umwälzpumpen und Drosseln gesprochen, obschon im einfachsten Falle, bei einem Fallrohr und einem Steigrohr, -auch mit nur einer Umwälzpumpe und nur einer Drossel gearbeitet werden kann. The invention relates to an arrangement for cooling a blast furnace by means of pressureless or low pressure evaporative cooling, -consisting of drum, cooling elements assigned to the blast furnace as well as Downpipes and risers. The invention consists in that throttles are arranged in the riser pipes, the a pressure setting in the cooling and piping system upstream of the throttle or throttles allow, and that the pressure in this cooling and piping system is set to a value or-regulated, the evaporation of the cooling water in this cooling and piping system prevented. The system as a whole can be set up for natural circulation. After preferred Embodiment of the invention, however, circulation pumps are arranged in the downpipes. Then it goes without saying that the pressure setting in the cooling and piping system between Circulation pump or circulation pumps and throttles takes place accordingly. As part of the Invention refers to throttle adjustable orifices, but also overflow valves and the like., In any case, all fittings that are suitable for a pressure setting in the cooling and To effect line system between circulation pumps and throttles. You can do this too the circulation pumps provided according to a preferred embodiment of the invention are adjustable and be controllable. In the context of the invention, for terminological reasons, spoken in the plural of circulation pumps and throttles, although in the simplest case, with a downpipe and a riser pipe, -also with only one circulation pump and only a throttle can be worked.

Je nach den Verhältnissen empfiehlt es sich-, den dem Hochofen zugeordneten Kühlelementen Drosseln -vorzuschalten, deren Einstellung dazu dient, eine gleichmäßige Beaufschlagung der Kühlelemente mit den Kühlmitteln sicherzustellen. Auch in diesem Zusammenhang meint Drosseln alle für die verlangte Einstellung geeigneten Armaturen.Depending on the circumstances, it is advisable to use the one assigned to the blast furnace Cooling elements chokes are to be connected upstream, the setting of which is used to ensure an even Ensure application of the cooling elements with the coolants. Also in this In context, throttles mean all fittings suitable for the required setting.

Um die Drosseln den Steigrohren steuerbar oder regelbar zu machen, kann mt einer Bypaßsteuerung gearbeitet werden, und zwar derart, daß die Drosseln durch eine Bypaßleitung mit einstellbarem Ventil umgehbar sind. In diesem Falle kann ein weiteres einstellbares Ventil vor der genannten Drossel angeordnetsein.To make the chokes in the riser pipes controllable or adjustable, can be operated mt a bypass control, in such a way that the throttles can be bypassed by a bypass line with an adjustable valve. In this case a further adjustable valve can be arranged upstream of said throttle.

Die erreichten Vorteile sind darin zu sehen, daß bei der erfindungsgemäßen Anordnung für die Kühlung eines Hochofens im Leitungs-und Kühlsystem eine störende Dampfbildung nicht mehr auftritt. Die beschriebenen Pulsationen und Instabilitäten der Strömung insgesamt werden folglich vermiden. Nichtsdestoweniger wird der intensive Kühleffekt einer Verdampfungskühlung insgesamt erreicht.The advantages achieved can be seen in the fact that in the inventive Arrangement for the cooling of a blast furnace in the line and Cooling system a disturbing steam formation no longer occurs. The pulsations described and As a result, instabilities in the flow as a whole are avoided. Nonetheless the intensive cooling effect of evaporative cooling is achieved overall.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert.In the following the invention is based on only one embodiment Illustrative drawing explained in more detail.

Die einzige Figur zeigt das Schema einer erfindungsgemäßen Anordnung.The single figure shows the scheme of an arrangement according to the invention.

Das Schema zeigt eine Hochofenkühlung als drucklose Verdampfungskühlung bzw. Niederdruckverdampfungskühlung, und zwar geschaltet im Zwangsumlauf. Das im Siedezustand befindliche Wasser in der Trommel 1 wird über die in den Fallrohren eingebauten Umwälzpumpen 2 zu den Kühlelementen im Hochofen 4a, 4b usw. gefördert. Anschließend strömt das Wasser über eine Blende 7 wieder in die Trommel 1. Die Blende 7 wird so ausgelegt, daß das Wasser zwischen den Umwälzpumpen 2 und der Blende 7 als Drossel unter einem etwas erhöhten Druck gehalten wird. Der Druck muß so groß sein, daß eine Verdampfung innerhalb dieser Grenzen nicht stattfinden kann, d.h. das Wasser wird nur erwärmt. Eine Verdampfung findet nicht statt. Erst nach der Blende 7 erfolgt die Entspannung des Druckwassers,und es bildet sich Sattdampf. Das Dampf/Wasser-Gemisch strömt oberhalb der Blende 7 in die Trommel 1. Eine Druckerhöhung zwischen den Umwälzpumpen 2 und der Blende 7 um ca. 2 Atü reicht in unserem speziellen Falle bereits, um eine Verdampfung zu unterbinden. Die Blende 7 ist unmittelbar vor der Trommel 1 angeordnet, so daß die vorher erwähnten Instabilitäten und Pulsationen durch den im Kühlkreislauf nicht mehr vorhandenen Dampf nicht auftreten können. Zwecks gleichmäßiger Wasserbeaufschlagung der Vielzahl der Kühlelemente 4a, 4b usw. kann jeder Kühlelementreihe 4a bzw.The scheme shows blast furnace cooling as pressureless evaporative cooling or low-pressure evaporation cooling, namely switched in forced circulation. The im The water in the drum 1 that is in the boiling state is passed through the downpipes built-in circulation pumps 2 to the cooling elements in the blast furnace 4a, 4b, etc. promoted. The water then flows back into the drum 1 via a screen 7. The screen 7 is designed in such a way that the water between the circulation pumps 2 and the diaphragm 7 is kept under a slightly increased pressure as a throttle. The pressure must be so big be that evaporation cannot take place within these limits, i.e. the water is only heated. There is no evaporation. Only after the Aperture 7 is the expansion of the pressurized water, and it forms saturated steam. The steam / water mixture flows into the drum 1 above the screen 7. An increase in pressure between the circulation pumps 2 and the orifice 7 by about 2 Atü is enough in our special Trap already to stop evaporation. The aperture 7 is immediate arranged in front of the drum 1, so that the aforementioned instabilities and pulsations due to the steam that is no longer present in the cooling circuit. For the purpose of uniform application of water to the large number of cooling elements 4a, 4b, etc. each cooling element row 4a resp.

4b zusätzlich eine Blende 3a, 3b usw. vorgeschaltet werden. Zusätzlich zur Blende 7 kann über eine Bypaßarmatur 5, z.B. mit Regelke-gel, während dem Betrieb der Anlage die Drosselwirkung verändert werden. In diesem Falle ist das der Blende 7 vorgeschaltete Ventil 6 geschlossen.4b, an aperture 3a, 3b, etc. can also be connected upstream. Additionally to orifice 7 can be reached via a bypass fitting 5, e.g. with a control cone, during operation the system, the throttling effect can be changed. In this case it is the aperture 7 upstream Valve 6 closed.

Der vorstehend beschriebene Aufbau beinhaltet Umwälzpumpen 2 in den Fallrohren. Die Erfindung kann jedoch auch auf ein Naturumlaufsystem angewandt werden, wobei entweder die Pumpen 2 im Freilauf, ohne Antriebsenergie, mitlaufen oder gar nicht vorhanden sind. Auch hier kann durch Einsatz der Blende 7 eine Dampfbildung bis zur Blende verringert bzw. ganz unterdrückt werden. Auch in diesem Falle würden eventuelle Instabilitäten oder Pulsationen verhindert bzw. verringert.The structure described above includes circulating pumps 2 in the Downpipes. However, the invention can also be applied to a natural circulation system, with either the pumps 2 running in freewheeling mode, without drive energy, or even are not present. Here, too, the use of the screen 7 can result in the formation of steam can be reduced or suppressed completely up to the aperture. In this case, too, would possible instabilities or pulsations prevented or reduced.

Claims (6)

Ansprüche:Expectations: 1. Anordnung für die Kühlung eines Hochofens mittels druckloser Verdampfungskühlung oder Niederdruckverdampfungskühlung, - bestehend aus Trommel, dem Hochofen zugeordneten Kühlelementen sowie Fallrohren und Steigrohren, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t, daß in den Steigrohren Drosseln (7) angeordnet sind, die eine Druckeinstellung im Kühl- und Leitungssystem vor der Drossel bzw. vor den Drosseln (7) zulassen, und daß der Druck im Kühl- und Leitungssystem auf einen Wert eingestellt oder geregelt ist, der in diesem Kühl- und Leitungssystem eine Verdampfung des Kühlwassers verhindert.1. Arrangement for cooling a blast furnace by means of pressureless evaporative cooling or low-pressure evaporation cooling, - consisting of a drum, assigned to the blast furnace Cooling elements as well as downpipes and riser pipes, that is to say c h -n e t that throttles (7) are arranged in the riser pipes, which adjust the pressure allow in the cooling and piping system before the throttle or before the throttles (7), and that the pressure in the cooling and piping system is set or regulated to a value which prevents evaporation of the cooling water in this cooling and piping system. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fallrohre mit Umwälzpumpen (2) ausgerüstet sind, und der Druck im Kühl- und Leitungssystem zwischen den Umwälzpumpen (2) und den Drosseln (7) einstellbar ist.2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the downpipes are equipped with circulation pumps (2), and the pressure in the cooling and piping system between the circulation pumps (2) and the throttles (7) is adjustable. 3. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosseln als verstellbare Blenden (7) ausgeführt sind.3. Arrangement according to one of claims 1 or 2, characterized in that that the throttles are designed as adjustable diaphragms (7). 4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Umwälzpumpen (2) einstellbar oder regelbar sind.4. Arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that that the circulation pumps (2) are adjustable or controllable. 5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß den dem Hochofen zugeordneten Kühlelementen (4a, 4b ...) Drosseln (3a, 3b ...) vorgeschaltet sind.5. Arrangement according to one of claims 1 to 4, characterized in that that the cooling elements (4a, 4b ...) assigned to the blast furnace have throttles (3a, 3b ...) are connected upstream. 6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß den in den Steigrohren angeordneten Drosseln (7) Bypaßleitungen zugeordnet und diese mit einstellbaren Ventilen (5) ausgerüstet sind.6. Arrangement according to one of claims 1 to 5, characterized in that that the arranged in the riser pipes throttles (7) assigned and bypass lines these are equipped with adjustable valves (5).
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