DE2454821B2 - Verdampfungskühlvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Verdampfungskühlvorrichtung, insbesondere für einen Plattenkühler eines Hochofens, mit einem Dampfabscheider, einem Fallrohr, einem Plattenkühler und einem Steigrohr, wobei das Fallrohr und das Steigrohr miteinander durch ein Umwälzrohr verbunden sind.

Bei einer aus der DE-OS 19 46 731 bekannten Verdampfungskühlvorrichtung sind die zu kühlenden Körper, die z. B. Kühlelemente an einem Hochofen sein können, mit einem Steigrohr an einen Dampfabscheider angeschlossen. Vom Wasserraum des Dampfabscheiders führt ein Fallrohr zu den zu kühlenden Körpern, wobei das Fallrohr und das Steigrohr miteinander durch ein Umwälzrohr verbunden sind. Bei einer solchen Verdampfungskühlvorrichtung treten Schwierigkeiten in Form von Pulsationen bei niedriger Wärmebelastung auf. Während in der Anfangsphase nach dem Anfahren eines Hochofens die Wärme durch die Steine der Ausmauerung wirksam isoliert ist, 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. Die Pulsationen treten insbesondere dann auf, wenn das Kühlwasser auf niedriger Temperatur gehalten wird. In diesem Fall 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 ruft die Pulsation hervor, durch die beträchtliche Schwingungen und Geräusche hervorgerufen werden. Wenn diese Pulsationen kontinuierlich über einen längeren Zeitraum hinweg auftreten, erleiden die Kühlröhren, die Rohrflanschverbindungen und die Schweißverbindungen Beschädigungen, so daß keine Kühlung mehr erfolgt und der Betrieb des Hochofens nicht mehr möglich ist. Auch kann es vorkommen, daß im Betrieb aus einem bestimmten Grund eine lokalisierte Erhöhung der Wärmebelastung der zu kühlenden Körper auftritt, so daß in den im betreffenden Teil des zu kühlenden Körpers befindlichen Kühlröhren Dampfblasen auftreten. Auch in diesem Falle tritt bei der bekannten Verdampfungskühlvorrichtung Pulsation mit den beschriebenen schädlichen Folgen auf.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Verdampfungskühlvorrichtung, insbesondere für einen Plattenkühler, zu schaffen, die die Pulsation beim Anheizen und im laufenden Betrieb vermeidet
ί Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt bei einer Verdampfungskühlvorrichtung dadurch, daß an den Dampfabscheider eine Heizeinrichtung zur Erhitzung des Wassers im Dampfabscheider und an das Umwälzrohr ein Dampfspeiserohr angeschlossen ist

ίο Dadurch, daß der Dampfabscheider mit einer Heizeinrichtung versehen ist, wird die Wassertemperatur innerhalb des Dampfabscheiders auf einem Wert praktisch nahe des Siedepunktes gehalten. Dadurch, daß in das Umwälzrohr durch ein mit ihm verbundenes Dampfspeiserohr Dampf eingeführt wird, erfolgt eine Wasserumwälzung durch das Fallrohr, das Umwälzrohr, das Steigrohr und den Dampfabscheider. Dabei wird die zugeführte Dampfmenge entsprechend erhöht um die Umwälzung des Kühlwassers bei einer Temperatur nahe des Siedepunktes durch die Kühlröhren des Plattenkühlers hervorzubringen. Auf diese Weise werden die durch Pulsation verursachten Wasserdruckstöße unter Bedingungen niedriger Wärmebelastung wirksam vermieden. Da das Kühlwasser praktisch ohne

2'> Wärmebelastung des zu kühlenden Körpers mit einer nahezu dem Siedepunkt entsprechenden Temperatur im zu kühlenden Körper umgewälzt wire», werden die Wasserdruckstöße auch dann verhindert wenn zeitweilig eine lokalisierte Erhöhung der Wärmebelastung auf

in den zu kühlenden Körper einwirkt Wenn die Temperatur des Kühlwassers 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. Wenn die Temperatur des Kühlwassers auf Grund von Änderungen der Betriebsbedingungen des Hochofens abnimmt, beispielsweise wenn die Windzufuhr kurzzeitig unterbrochen ist, so daß die Wärmebelastung des Plattenkühlers abnimmt und somit die Kühlwassertemperatur allmählich abfällt, treten bei der bekannten Verdampfungskühlvorrichtung beim Wiedereinsetzen der Windzufuhr zum Hochofen unter diesen Bedingungen Pulsationen auf. Da jedoch bei der erfindungsgemä-

!'. Ben 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 Wärmebelaslung infolge

w der Wideraufnahme der Windzufuhr keine Pulsationen hervorgerufen werden. Durch die Vermeidung dieser Pulsationen im Plattenkühler werden Sicherheit der Kühlanlage und eine merklich verbesserte Produktionsleistung des Hochofens erzielt. Außerdem läßt sich die Erfindung nicht nur auf die Verdampfungskühlung bei einem Hochofen, sondern auch auf Thermosiphonkessel und dgl. anwenden.

Nach »Stahl und Eisen«, 1957, Seiten 1126 bis 1135 erfolgt die Verdampfungskühlung dadurch, daß das Kühlwasser mit Siedetemperatur durch die zu kühlenden Körper geleitet wird, wobei das Wasser zum Teil verdampft. Jedoch treten beim Aufheizen der zu kühlenden Öfen ebenfalls Pulsationen auf, wobei der Dampf stoßweise sowohl über das Steigrohr als auch

h5 über das Fallrohr in den Dampfabscheider einbläst, so daß die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe auch durch diese bekannte Verdampfungskühlung nicht gelöst werden kann.

Nach einer zweckmäßigen Ausführungsform kann Dampf zur Erwärmung des Wassers in den Dampfabscheider eingeführt werden. Sobald die Zufuhrmenge an Speisedampf zweckmäßig erhöht wird, tritt die Siedewirkung in einem Teil des Steigrohrs, im Auslaß-Samm- ο ler und im Umwälzrohr auf und nimmt die Teiltrockenheit 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 Kühlröhrßn umgewälzt wird, wodurch das Auftreten der Pulsationen vermieden wird.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist 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 1, ein Manometer 12 und einen Temperaturanzeiger 13 für den Dampfabscheider 1, 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. Zur Verhinderung der Pulsationen sind ein an den Dampfabscheider 1 angeschlossenes Dampfeinlaßrohr 14 zur Erhitzung des Kühlwassers im Dampfabscheider I, ein in das Dampfeinlaßrohr 14 eingeschaltetes Dampfregelventil 15, ein das Fallrohr 2 und das Steigrohr 3 miteinander verbindendes Umwälzrohr 16 für Kühlwasser, ein an das Umwälzrohr 16 angeschlossenes Umwälz-Dampfspeiserohr 17, ein in letzteres eingeschaltetes Regelventil 20 sowie an den i> Enden des Umwälzrohres 16 vorgesehene Regelventile 18 und 19 vorgesehen.

Bei dieser Anordnung wird das Dampfregelventil 15 bei gleichzeitiger Überwachung des Manometers 12 und des Temperaturanzeigers 13 der Dampfabscheiders 1 so eingestellt, daß der Dampf über das Einlaßrohr 14 in den Dampfabscheider 1 eingeführt und die Wassertemperatur entsprechend dem Innendruck auf dem Siedepunkt gehalten wird. Andererseits wird Dampf vom Dampfspeiserohr 17 in das Umwälzrohr 16 eingespeist, um eine Umwälzung des Wassers durch das Fallrohr 2, das Umwälzrohr 16, das Steigrohr 3 und den Dampfabscheider 1 hervorgerufen, 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 im Auslaß-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 unter Wärmebelastung des Plattenkühlers mit einer nahezu dem Siedepunkt entsprechenden Temperatur im Plattenkühler umgewälzt, so daß die Pulsationen auch dann verhindert werden, wenn schließlich eine Wärmebelastung auf den Plattenkühler einwirkt.

Sobald eine ausreichende große Wärmebelastung auf die Kühlröhren 7 einwirkt, so daß die erforderliche Umwälzung durch diese Kühlröhren 7 hindurch erfolgt, wird die gleiche Wirkung 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.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Vefdampfungskühlvorrichtung, insbesondere für einen Plattenkühler eines Hochofens, mit einem Dampfabscheider, einem Fallrohr, einem Plattenkühler und einem Steigrohr, wobei das Fallrohr und das Steigrohr miteinander durch ein Umwälzrohr verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß an den Dampfabscheider (1) eine Heizeinrichtung zur Erhitzung des Wassers im Dampfabscheider (1) und an das Umwälzrohr (16) ein Dampfspeiserohr (17) angeschlossen ist

2. Verdampfungskühlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß an den Dampfabscheider (1) ein Dampfeinlaßrohr (14) angeschlossen ist