DE2454821A1

DE2454821A1 - Verdunstungskuehlvorrichtung fuer einen plattenkuehler

Info

Publication number: DE2454821A1
Application number: DE19742454821
Authority: DE
Inventors: Kazuo Kunioka; Shunichi Sugiyama; Toyokazu Teramoto; Takeo Yamada
Original assignee: Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1973-11-19
Filing date: 1974-11-19
Publication date: 1975-06-26
Also published as: DE2454821C3; DE2454821B2; JPS5079404A; US3892392A; JPS5231282B2; FR2251792A1; GB1471037A; FR2251792B1

Description

PATENTANWÄLTE

HENKEL, KERN, FEILER & HÄNZEL

. . BAYERISCHE HYPOTHEKEN- UND

²L^ ii" « EDUARD-SCHMID-STRASSE 2 Ε^ΓΑΑ^^

MÖNCHE^ D-8000 MÜNCHEN 90 · Postscheck: München «,« - so,

Nippon Kokan Kabushiki Kaisha, Tokio, Japan

Verdunstungskühlvorrichtung für einen Plattenkühler

Die Erfindung betrifft eine Verdunstungskühlvorrichtung für einen Plattenkühler, beispielsweise eines Hochofens.

Eine bereits verwendete Verdunstungskühlvorrichtung dieser allgemeinen Art, wie sie beispielsweise in Fig. 1 dargestellt ist, weist einen Dampfabscheider 1 mit einem zusätzlichen, mit Wasserzufuhr-Regelventil 11 versehenen Wasserspeiserohr 10, ein mit einem Dampfablaßrohr 8 verbundenes Druckregelventil 9 für den Dampfabscheider, ein Manometer 12 und einen Temperaturanzeiger 13 für den Dampfabscheider, ein Fallrohr 2, das über einen Verteilejr 5 mit Kühlröhren 7 in einem Plattenkühler 6 verbunden ist, und ein Steigrohr 3 auf, durch welches die Kühlröhren 7 über einen Auslaß-Sammler 4 mit dem Dampfabscheider 1 verbunden sind.

— Ke/Bl/Le.

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Eine der bei einer solchen Thermosiphon-Verdunstungskühlvorricbtung auftretenden Schwierigkeiten besteht in der Wasser(druck)stoßerscheinung unter Bedingungen niedriger Wärmebelastung. Mit anderen Worten: Während in der Anfangsphase nach dem Anfahren eines Hochofens die Wärme durch die Steine bzw. das Mauerwerk usw. wirksam isoliert wird, so daß die Wärmebelastung des Plattenkühlers gering ist und das Kühlwasser somit auf niedriger Temperatur gehalten wird, tendiert die Wärmebelastung des Plattenkühlers im allgemeinen nach einer Zeitspanne von etwa 6 Monaten infolge von Verschleiß oder Verschlackung der Steine zu einem allmählichen Anstieg. Wenn das Kühlwasser auf niedriger Temperatur gehalten wird, ist seine Umwälzgeschwindigkeit sehr niedrig, doch hat die Wärmebelastung in diesem Zustand die Erzeugung von Dampfblasen oder -filmen in den Kühlröhren zur Folge. Diese Dampfblasen oder -filme werden intermittierend abgekühlt und zu Wasser kondensiert. Dieser intermittierende Vorgang wird als Wasser- oder Druckstoßen bezeichnet, wodurch beträchtliche Schwingungen und Geräusche hervorgerufen werden. Wenn die Temperatur des Kühlwassers andererseits nahezu beim Siedepunkt liegt, wird der Dampf nicht durch das Kühlwasser kondensiert, wobei sich der im Gleichgewichtszustand bei Siedetemperatur erzeugte Dampf ohne weiteres zu Wasser kondensieren läßt, so daß keine Schwingungen auftreten. Während bei ansteigender Temperatur des Kühlwassers allgemein Wasser(druck)stöße auftreten, hört diese Erscheinung auf, sobald das Wasser eine nahe dem Siedepunkt liegende Temperatur erreicht. Wenn diese Wasser-(druck)stöße kontinuierlich über einen längeren Zeitraum hinweg auftreten können, erleiden die Kühlröhren, die Rohrflanschverbindungen und die Schweißverbindungen Beschädigungen, mit dem Ergebnis, daß keine Kühlung mehr erfolgt und der Betrieb des Hochofens nicht mehr möglich

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ist. Im Hinblick hierauf besteht ein Erfordernis für die Entwicklung einer verbesserten Verdunstungskühl- . vorrichtung, bei welcher Wasaer(druck)stoße vermieden, werden, . .- .-.-.·... ..·-.-.-' ■ . "-.-·■■

Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, eine .. verbesserte Verdunstungskühlvorrichtung für einen Plattenkühler zu schaffen,, welche die. vorgenannte Schwie-, ■ rigkeit, mit .einer, einfachen Anordnung zur Einführung _: ·- von Heißdampf in einen Dampfabscheider .der herkömmlichen Bauart vermeidet« ..*..- ■-. _; ■ :.--.·.·..- . .

Diese 4Mfgabe wird bei. einer.Verdunstungskühlvorrich-. ,;, tung für einen, plattenkühler mit einem Dampfabscheider.;, ■ einem fallrohr,, einem Plattenkühl er. _:und einem Steige _v rohr erfindungsgemäß gelöst durch eine Heizeinrichtung,·_: um die Temperatur des. im. .Dampfabscheider enthaltenen. Wassers praktisch auf oder im Bereich, nahe dem. Siede·*- ■ punkt zu halten, ein Umwälzrohr_r um das Kühlwasser im. Plattenkühler umzuwälzen, und, ein an das Umw.älzrobr -■-angeschlossenes Dampfspeis,erohr. -. . . - ..._;

Wie erwähnt, werden :dann, wenn das· Kühlwasser eine niedrige Temperatur, ,besitzt, unter, dem Einfluß der Wärmebelastung des Plat.t.enkühlers Dampfblasen oder -filme in den Kühlröhren erzeugt, so daß die Wasser(druck)stoße auftreten, während diese Blasen oder lilme abgekühlt :- und zu Wasser kondensiert werden. Wenn die Temperatur .. des Kühlwassers nahe beim Siedepunkt liegt, wird der unter den Gleichgewichtsbedingungen bei der Siedetemperatur entstehende Dampf ohne weiteres in Wasser umge-- ' wandelt, so daß das Auftreten dieser Wasser(druck)stöße vermieden, wird. . . . ·

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Mit der Erfindung wird daher eine Verdunstungskühlvorrichtung geschaffen, bei welcher Kühlwasser mit einer nahe beim Siedepunkt liegenden Temperatur durch die Kühlröhren eines Plattenkühlers umgewälzt wird, um dadurch die Wasser(druck)stoße zu verhindern. Diese Vorrichtung weist einen Dampfabscheider mit einem Heißdampf-Einlaßrohr, um die Temperatur des Kühlwassers auf einem Wert nahe des Siedepunkts zu halten, ein Fallrohr, ein Steigrohr, ein das Fallrohr und das Steigrohr miteinander verbindendes Umwälzrohr, ein Umwälz-Dampfspeiserohr zur Zufuhr von Dampf in das Umwälzrohr zur Umwälzung des Kühlwassers über das Fallrohr, das Umwälzrohr, das Steigrohr und den Dampfabscheider, einen Auslaß-Sammler, einen Plattenkühler mit in diesen eingebauten Kühlröhren und einen Verteiler auf; Sobald die Zufuhrmenge an Speisedampf zweckmäßig erhöht wird, tritt eine Siedewirkung in einem Teil des Steigrohrs, im Auslaß-Sammler und im Umwälzrohr auf und nimmt die Teiltrockenheit (fraction dryness) im Auslaß-Sammler und im Steigrohr zu, so daß infolge der Umwälzung in den Kühlröhren des Plattenkühlers das auf nahezu Siedetemperatur befindliche Kühlwasser vom Dampfabscheider durch die Kühlröhren umgewälzt wird, wodurch das Auftreten von Wasser(druck)stößen vermieden wird.

Im folgenden ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung im Vergleich zum Stand der Technik anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Strömungsdiagramm einer bereits verwendeten Verdunstungskühlvorrichtung für einen Plattenkühler und

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Fig. 2 ein Strömungsdiagramm einer erfindungsgemäßen Verdunstungskühlvorrichtung für einen Plattenkühler.

Im folgenden ist die Erfindung in einer bevorzugten Ausführungsform anhand von Fig. 2 näher erläutert. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 weist die erfindungsgemäße Vorrichtung einen Dampfabscheider 1 mit einem zusätzlichen, mit einem Speisewasser-Regelventil 11 versehenen Wasserspeiserohr 10, ein mit einem Dampfauslaßrohr 8 verbundenes Druckregelventil 9 für den Dampfabscheider, ein Manometer 12 und einen Temperaturanzeiger 13 für den Dampfabscheider, ein Fallrohr 2, das vom Dampfabscheider 1 über einen Verteiler 5 zu Kühlröhren 7 in einem Plattenkühler 6 führt, und ein Steigrohr 3 auf, über welches die Kühlröhren 7 über einen Auslaß-Sammler 4 mit dem Dampfabscheider 1 verbunden sind. Ein bedeutsames Merkmal der Erfindung besteht in einer verbesserten Anordnung zur Verhinderung von Wasser(druck)stößen. Diese Anordnung besteht aus einem an den Dampfabscheider 1 angeschlossenen Dampfeinlaßrohr zur Erhitzung des Kühlwassers im Dampfabscheider 1, einem in das Dampfeinlaßrohr 14 eingeschalteten Dampfregelventil 15» einem das Fallrohr 2 und das Steigrohr 3 miteinander verbindenden Umwälzrohr 16 für Kühlwasser, einem an das Umwälzrohr 16 angeschlossenen Umwälz-Dampfspeiserohr 17» einem in letzteres eingeschalteten Regelventil 20 sowie an den Enden des Umwälzrohrs 16 vorgesehenen Regelventilen 18 und 19.

Bei der vorstehend beschriebenen Anordnung wird das Dampfregelventil 15 bei gleichzeitiger Überwachung des Manometers 12 und des Temperaturanzeigers 13 des Dampfabs ch eiders so eingestellt, daß der Dampf über das Ein-

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laßrohr 14 in den Dampfabscheider 1 eingeführt und die Wassertemperatur entsprechend dem Innendruck auf dem Siedepunkt gehalten wird. Andererseits wird.Dampf vom Umwälz-Dampfspeiserohr 17 in das Umwälzrohr 1S eingespeist,-um eine Umwälzung des Wassers durch das Fallrohr 2, das Umwälzrohr 16, das Steigrohr 5 und den Dampfabscheider 1 hervorzurufen, während die erhöhte Menge des zugeführten Dampfes ein Sieden in einem Teil des Auslaß-Sammlers 4 und im Umwälzrohr 16 bewirkt, so daß die Teiltrockenheit (fraction dryness) im Sammler 4 und im Steigrohr 3 zunimmt. Eine Umwälzung erfolgt auch durch die Kühlröhren 7 des Plattenkühlers 6, um das Kühlwasser mit einer nahe beim Siedepunkt liegenden Temperatur vom Verteiler 5 durch die Kühlröhren 7 umzuwälzen. Auf diese Weise wird das Kühlwasser praktisch ohne Wärmebelastung des Plattenkühlers mit einer nahezu dem Siedepunkt entsprechenden Temperatur im Plattenkühler umgewälzt, so daß die Wasser(druck)stoßerscheinung auch dann verhindert wird, wenn schließlich eine Wärmebelastung auf den Plattenkühler einwirkt.

Sobald eine ausreichend große Wärmebelastung auf die Kühlröhren 7 einwirkt, so daß die erforderliche Umwälzung durch diese Kühlröhren 7 hindurch erfolgt, wird die gleiche Wirkung - wie vorstehend beschrieben - auch nach dem Stillegen der das Umwälzrohr 16 einschließenden Strömungskreise aufrechterhalten. Neben der beschriebenen Einführung von Dampf in den Dampfabscheider 1 zur Erwärmung des Wassers können auch andere Einrichtungen für diese Erwärmung angewandt werden.

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Zeitweilig kann es vorkommen, daß im Betrieb des Hochofens aus dem einen oder anderen Grund eine lokalisier-.te Erhöhung der Wärmebelastung des Plattenkühlers auftritt, so daß in den im betreffenden Teil des Plattenkühlers befindlichen Kühlröhren Dampfblasen auftreten. In diesem Fall treten beim bekannten Verdunstungskühlverfahren Wasser(druck)stoße auf. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei welcher sich die Temperatur des Kühlwassers zu diesem Zeitpunkt bereits nahe beim Siedepunkt befindet, treten dagegen aus den genannten Gründen keine Wasser(druck)stöße auf, auch wenn eine lokal erhöhte Wärmebelastung vorliegt.

Wenn die Temperatur des Kühlwassers aufgrund von Änderungen der Betriebsbedingungen des Hochofens abnimmt, beispielsweise wenn die Windzufuhr kurzzeitig unter-.brochen ist, so daß die Wärmebelastung des Plattenkühlers abnimmt und somit die Kühlwassertemperatur allmählich abfallt, treten bei der bekannten Verdunstungskühlvorrichtung, bei welcher die Kühlung durch Thermosiphonumwalzung erfolgt, beim Wiedereinsetzen der Windzufuhr zum Hochofen unter diesen Bedingungen unweigerlich Wasser(druck)stöße auf. Da jedoch bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung das Heißwasser im Dampfabscheider stets auf einer Temperatur nahe beim Siedepunkt gehalten wird, bleibt das Kühlwasser in den Kühlröhren des Plattenkühlers ebenfalls auf dieser Temperatur, so daß durch eine Erhöhung der Wärmebelastung infolge der Wiederaufnahme der. Windzufuhr keine Wasser-(druck)stöße hervorgerufen werden.

Aus der vorstehenden Beschreibung ist somit ersichtlich, daß die Erfindung einen hohen industriellen Hutz-

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wert besitzt, weil sie die Wasser(druck)stoßerscheinung im Plattenkühler zu verhindern vermag, wodurch Sicherheit der Kühlanlage und eine merklich verbesserte Produktionsleistung des Hochofens gewährleistet werden. Außerdem läßt sich die Erfindung nicht nur auf die Verdunstungskühlung bei einem Hochofen, sondern auch auf Thermosiphonkessel und dgl. anwenden.

Zusammenfassend wird mit der Erfindung also eine Verdunstungskühlvorrichtung für einen Plattenkühler geschaffen, die einen Dampfabscheider, ein Fallrohr, einen Plattenkühler und ein Steigrohr aufweist. Der Dampfabscheider ist mit einem Dampfeinlaßrohr verse_hen, um die Wassertemperatur innerhalb des Dampfabscheiders auf einem Wert praktisch nahe des Siedepunkts zu halten. Die Strömungsbahnen des Fallrohrs und des Steigrohrs sind durch ein Umwälzrohr miteinander verbunden. Die Dampfeinführung in das Umwälzrohr erfolgt durch ein mit ihm verbundenes Umwälz-Dampfspeiserohr, um eine Wasserumwälzung durch das Fallrohr, das Umwälzrohr, das Steigrohr und den Dampfabscheider zu bewirken, wobei die zugeführte Dampfmenge entsprechend erhöht wird, um die Umwälzung des Kühlwassers bei einer Temperatur nahe des Siedepunkts durch die Kühlröhren des Plattenkühlers hervorzubringen. Auf diese Weise werden Wasser-(druck)stöße unter Bedingungen niedriger Wärmebelastung wirksam verhindert.

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Claims

Patent a η s ρ r u c h

Verdunstungslcuhlvorrichtung für einen Plattenkühl er., mit einem Dampfabscheider, einem Fallrohr, einem
Plattenkühler und einem Steigrohr, g e k e η η zeichnet durch eine Heizeinrichtung (14), um die Temperatur des im Dampfabscheider (1) enthaltenen Wassers praktisch auf oder im Bereich nahe dem Siedepunkt zu halten, ein Umwälzrohr (16), um das Kühlwasser im Plattenkühler (6) umzuwälzen, und ein an das Umwälzrohr (16) angeschlossenes Dampfspeiserohr (17).

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