DE2804282A1

DE2804282A1 - Shaft furnace cooling plate - includes coolant-contg. pipes with coolant-free ends of pipes mounted in cooling chamber exterior of furnace wall

Info

Publication number: DE2804282A1
Application number: DE19782804282
Authority: DE
Inventors: Vladimir M Antonov; Evgenij G Belkin; Kornej G Daschkevitsch; Leonid D Golod; Anatolij S Gorbik; Michail G Gorelik; Jakov I Gorodeckij; Lev D Gricuk; Vladimir A Karypov
Original assignee: VNI I PI OTSCHISTKE T GAZOV ST
Current assignee: VNI I PI OTSCHISTKE T GAZOV ST
Priority date: 1978-02-01
Filing date: 1978-02-01
Publication date: 1979-08-02
Also published as: DE2804282B2; DE2804282C3

Abstract

A cooler for a shaft furnace comprises a plate having a high heat conducting layer which faces the furnace working space and a low heat conducting layer presented to the furnace wall. Metal pipes are partially filled with coolant and sealed at opposite ends with the longitudinal axis of the pipes being parallel to the interfacial plane of the plate layers. A cooling chamber is arranged exteriorly of the furnace wall and has a coolant circulating therethrough. The upper ends of the pipes are arranged in the cooling chamber and the lower ends of the pipes are rigidly connected to the plate. Used for protection of metallurgical furnaces from heat, esp. shaft furnaces and blast furnace shells. The cooler can remove severe heat fluxes and makes it possible to reduce the weight of coolers adapted for use on metallurgical installations. The design precludes the penetration of water into the furnace working space in case of damage to a pipe.

Description

KOHLER FÜR SCHA.ChTbFEN KOHLER FOR SCHA.CHTbFEN

Die Erfindung bezieht sich auf Einrichtungen zum Wärmeschutz der Wanduilgen von metallurgischen Aggregaten, insbesondere auf Kühler von Schachtöfen, Besonders erfolgreich kann die vorliegende Erfindung zum Schutz des Mantels von Hochöfen angewandt werden.The invention relates to devices for thermal protection of the wall tubes of metallurgical aggregates, especially on coolers of shaft furnaces, especially The present invention can successfully be used to protect the shell of blast furnaces will.

Der Arbeitsraum eines Hochofens kennzeichnet sich durch erhöhte Temperaturen, was große WArmeflüsse gegen den Ofenmantel erzeugt.The working area of a blast furnace is characterized by increased temperatures, which creates large heat flows against the furnace jacket.

Zur Erhaltung der mechanischen Festigkeit des Mantels benötigt der letztere die Verwendung von Spezialeinrichtungen zu seinem Schutz y9r thermischen Belastungen, Diese Einrichtungen - Plattenkühler -sind am Mantel neben dem Gfenarbeitsraum angebracht.To maintain the mechanical strength of the jacket, the the latter the use of special devices for its protection y9r thermal Loads, These facilities - plate coolers - are on the jacket next to the fencing room appropriate.

Zur Zeit wird der Hochofenprozeß durch Erhöhung der Temperatur der dem Ofen zugeführten Luft, durch Vergrößerung der Sauerstoffmenge in der dem Ofen zugeführten Luft, durch Steigerung des Drucks im Ofenraum usw, intensiviert. Alle diese Faktoren verschlechtern die Arbeitsbedingungen der Einrichtungen zum Schutz des Mantels vor Wärme-Einwirkung und stellen erhöhte Anforderungen an die Haltbarkeit der letzteren, Allgemein bekannt sind Plattenkühler, die aus Gußeisenplatten mit in diese eingegossenen Stahlrohren bestehen, deren offene Enden aus der Platte herausragen und den Mantel durchdringen. Mit diesen Enden sind die Rohre mit dem Kühikreislauf des Ofens verbunden, in welchem ein Kühlmittel umläuft4 Als Kühlmittel verwendet man ein technisches und chemisch gereinigtes Wasser sowie ein Dampf-Wasser-Gemisch.Currently, the blast furnace process is increased by increasing the temperature of the air supplied to the furnace by increasing the amount of oxygen in the air supplied to the furnace by increasing the pressure in the furnace chamber, etc., is intensified. All of these factors worsen the working conditions of the institutions Protection of the jacket from the effects of heat and make increased demands on the Durability of the latter, commonly known are plate coolers made from cast iron plates consist of steel pipes cast in these, the open ends of which are made of the plate stick out and penetrate the mantle. With these ends the pipes are with the Connected to the furnace's cooling circuit, in which a coolant circulates4 As coolant a technical and chemically purified water and a steam-water mixture are used.

Während des Betriebs des Schachtofens erfährt die Platte sich mit mit der Zeit ändernde Wärmebelastungen, wobei sie infolgedessen ihre geometrischen Abmessungen verändert: sie dehnt sich aus oder zieht sich zusammen, Bei ihrer Ausdehnung oder Zusammenziehung wirkt die platte auf die starr mit ihr verbundenen Rohre ein. Die Herstellungstechnologie der Kühler führt zur Versprödung der Stahlrohre wegen ihrer Aufkohlung während des Ausgießens mit flüssigem Gußeisen.During the operation of the shaft furnace, the plate experiences itself heat loads that change over time, and consequently their geometric Dimensions changed: it expands or contracts, When it expands or contraction, the plate acts on the pipes rigidly connected to it. The production technology of the cooler leads to the embrittlement of the steel pipes their carburization during pouring with liquid cast iron.

Die Enden der durch den Mantel geführten Rohre sind meist an demselben angeschweißt. Dadurch treten in den Rohren bei der Einwirkung der Gußeisenplatte auf sie sich zyklisch ändernde Spannungen auf, welche zu ihrer Zerstörung führen. Durch das beschädigte Rohr gelangt in den Ofenraum Kühlmittel aus dem Kühlkreislauf des Ofens. Dies hat einen erhöhten Brennstoffverbrauch je Produktionseinheit wegen des Wärmeaufwandes für die Verdampfung des in den Ofen eingedrungenen Kühlmittels zur Folge, In einzelnen Fällen führt das Gelangen von erheblichen Kühlmittelmengen in den Ofen zur Störung des in ihm ablaufenden technologischen Prozesses, Gegenwärtig fehlen sichere und schnelle Methoden zur Auffindung der Zerstörungsstellet weshalb die Arbeitsvorgänge zur Suche und Abschaltung des zerstörten Rohres eine beträchtliche Zeit in Anspruch nehmen, wobei das diese Vorgänge ausführende Personal unter Bedingungen mit hoher Verschmutzungsgefahr und hohen Temperaturen arbeitet.The ends of the pipes passed through the jacket are mostly on the same welded on. This occurs in the pipes under the action of the cast iron plate cyclically changing tensions on them, which lead to their destruction. Coolant from the cooling circuit enters the furnace chamber through the damaged pipe of the furnace. This has an increased fuel consumption per production unit because of the heat required to evaporate the coolant that has entered the furnace result, In some cases, the achievement leads to considerable Amount of coolant in the furnace to disrupt the technological running in it Process, There is currently a lack of safe and rapid methods of locating the destruction site which is why the operations to search for and shut down the destroyed pipe a take a considerable amount of time and the personnel performing these operations works in conditions with a high risk of contamination and high temperatures.

Es sei auf noch einen Nachteil der hier beschriebenen Kühler hingewieSen, Im Ofenkühlkreislauf, än den die Kühler gruppenweise angeschlossen sind, stellt sich ein natürlicher Kühlmittelumlauf ein, dessen Geschwindigkeit von der mittleren Wärmebelastuny dieser Gruppe abhängt. Beim Abrutschen von Ansatz, der sich auf der Oberfläche der Kuhlerplatte bildet, nimmt die Wärmebelastung der letzteren erheblich zu, und zu ihrer Ableitung mun die Umlaufgeschwindigkeit des Dampf-Wasser-Gemisches durch die die Platte abkühlenden Rohre beträchtlich erhöht werden. Wie jedoch vorstehend bemerkt, hängt die Größe der Umlaufgeschwindigkeit nur von den mittleren Wärmebelastungen der Kühlergruppe ab, die praktisch unverändert bleiben, Eine derartige Vergrößerung des Wärmeflusses gegen eine einzelne Platte führt zum erhöhten Dampfgehalt in den diese Platte abkhlenden Rohre, was Überhitzuna und Abschmelzung der Platte zur Folge hat.There is one more disadvantage of the coolers described here, In the furnace cooling circuit to which the coolers are connected in groups a natural coolant circulation occurs, the speed of which differs from the average Heat load of this group depends. When the approach slipping on the Surface of the radiator plate, the heat load on the latter decreases considerably to, and to its derivation mun the speed of circulation of the steam-water mixture can be increased considerably by the tubes cooling the plate. As above, however noticed, the size of the orbital velocity depends only on the mean heat loads of the cooler group, which remain practically unchanged, such an increase the flow of heat against a single plate leads to increased steam content in the this plate cools down tubes, which leads to overheating and melting of the plate Has.

Um die Abkühlung der Platte des Kühlers bei einer jähen Vergrößerung des Wärmeflusses zu ihm zu verbessern und das Gelangen von Wasser in das metallurgische Aggregat zu verhindern, wurde ein Kühler geschaffen, der aus einer Platte und indiese mit ihren einen Enden eingegossenen, mit Kühlflassigkeit gefüllten und an den Stirnseiten hermetisch abgeschlossenen Rohren besteht, Die anderen Enden der Rohre, die stets oberhalb der gefüllten angeordnet sind, ragen aus der Platte heraus, sind durch den Mantel hindurchgeführt und in einer Kühlkammer befestigt, durch welche das Kühlmittel umläuft. Die Kühlkammer befindet sich außerhalb des Ofens und ist mit dem Kühlkreislauf des Ofens verbunden.About the cooling of the plate of the cooler with a sudden increase of heat flow to it and to improve the getting of water into the metallurgical To prevent aggregate, a cooler was created, the one from a Plate and one end of which is poured into it and filled with cooling liquid and there are hermetically sealed tubes at the end faces, the other ends of the tubes, which are always arranged above the filled ones, protrude from the plate out, are passed through the jacket and fixed in a cooling chamber, through which the coolant circulates. The cooling chamber is located outside the Furnace and is connected to the furnace's cooling circuit.

ungs Eine Verbesserung der KühXverhAltnisse der Platte eines jeden einzelnen Kühlers ist dadurch erreicht, daß die die Platten abkühlenden Rohre an den Stirnseiten abgesch].ossen sind, was im Rohr einen individuellen Kreislauf erzeugt, in dem der Umlauf des Dampf-Wasser-Gemischcs durch auf diesen Umlaufkreis entfallende Wärmebelastungen bestimmt ist. Bei einer Vergrößerung der Wärmebelastung der Platte nimmt die Umlaufgeschwindigkeit des Dampf-Wasser-Gemisches in den Rohren zu, welche diese Platte abkühlen, was eine zuverlässige Abkühlung der letzteren gewährleistet. ungs An improvement in the cooling conditions of each plate individual cooler is achieved in that the tubes cooling the plates on the end faces are shot, which creates an individual cycle in the pipe, in which the circulation of the steam-water mixture through allotted to this circulation circuit Heat loads is determined. With an increase in the thermal load on the plate increases the speed of circulation of the steam-water mixture in the pipes, which cool this plate, which ensures reliable cooling of the latter.

dieses Die Verwendung Kühlers schließt praktisch das Gelangen von Kühlmittel in den Ofen bei Zerstörung des hermetisch dichten Rohres aus, da sich im Rohr eine unerhebliche Flüssigkeitsmenge befindet, während der Kühlkreislauf des Ofens, in welchem das Wasser umläuft, yon dem Hohlraum des zerstörten Rohres durch die Wand dieses Rohres getrennt ist, Jedoch ist bei einer solchen Bauart des Kühlers das Rohr allseitig von der Gußeisenplatte umgeben und nimmt folglich mit Seiner gesamten Oberfläche die Wärme auf, Bei bestimmten Wärmeflüssen entsteht eine reichliche Dampfbildung in dem Rohrteil, der in der Platte befestigt ist, während das Kondensat, welches sich im freien Rohr teil infolge der Kondensation von dorthin einströmenden Dämpfen durch das die Kammer durchfließende Kühlmittel bildet, in das untere Ende des Rohres nicht sinken kann. Dadurch wird das ganze Wasser aus dem in der Platte befestigten Rohrteil in den oberen Teil des Rohres hinausgeworfen, was eine Überhitzung der Rohrwandung und der Platte wegen fehlender Ableitung der Wärme in den Kühlkreislauf des Ofens zur Folge hat, wodurch es zur Zerstörung des Kühlers kommt. Using this cooler practically excludes getting from Coolant in the furnace if the hermetically sealed tube is destroyed, since there is an insignificant amount of liquid in the pipe during the cooling cycle of the furnace in which the water circulates, of the cavity of the destroyed pipe is separated by the wall of this pipe, However, with such a design of the Cooler surrounds the pipe on all sides by the cast iron plate and consequently takes it with it Its entire surface absorbs heat, with certain heat flows arises an abundant formation of steam in the pipe part fixed in the plate during the condensate, which is part of the free pipe as a result of the condensation from there inflowing vapors formed by the coolant flowing through the chamber, in the lower end of the tube cannot sink. This will get all the water out the pipe part fastened in the plate is thrown out into the upper part of the pipe, resulting in overheating of the pipe wall and the plate due to the lack of dissipation Heat enters the furnace's cooling circuit, which leads to the destruction of the Cooler is coming.

Zur Beseitigung dieses Nachteils wurde ein Kühler für metallurtische Schachtöfen vorgeschlagen ( UdSSR-Urheberzchein 499 300 ), der aus einer Platte und in diese mit ihren einen Enden eingegossenen, mit Kühlflüssigkeit gefüllten und an den Stirnseiten hermetisch verschlossenen Rohren besteht. Die anderen Rohrenden befinden sich oberhalb der gefüllten, ragen aus der Platte heraus, sind durch den Mantel hindurchgeführt und in einer Kühlkammer befestigt, die an den Kühlkreislauf des Ofens angeschlossen ist und durch die das Kühlmittel umläuft, InnerhgbeAnes jeden Rohres ist ein Einsatzrohr mit einem bedeutend geringeren Durchmesser befestigt, derart, daß die offenen Enden des Einsatzrohres die geschlossenen Stirnseiten der Rohre nicht berühren und die Mantellinie des Einsatzrohres sich mit der dem Ofen mantel zugekehrten Mantellinie des Rohres berührt Die von der Platte abgeleitete Wärme wärmt das Wasser im hermetisch dichten Rohr an, der sich bildende Dampf-Wasser-Strom steigt in das freie Ende des Rohres auf, wo der Dampf an der Rohrwandung, die durch das die Kühlkammer durchfließende, im Kühlkreislauf des Ofens umlaufende Kühlmittel abgekühlt wird, kondensiert und innerhalb des Einsatzrohres hinterfließt. Auf diese Weise geht die Trennung der Ströme vor sich: in einen Strom des Dampf-Wasser-Gemisches, der in den nicht mit Wasser gefüllten Rohrteil steigt, und einen Kondensatstrom, der in den Rohrteil herabsinkt, welcher mit der Platte Kontakt hat, Dies gestattet dem Kühler, bei großen auf ihn aus dem Ofenraum gelangenden Wärmeflüssen ohne Zerstörung im Vergleich mit dem früher beschriebenen Kühler zu arbeiten.To overcome this drawback, a cooler for metallurgy tables has been developed Shaft furnaces proposed (USSR copyright license 499 300), made from a plate and one end of which is poured into it and filled with cooling liquid and there are hermetically sealed tubes at the end faces. The other pipe ends are above the filled, protrude from the plate, are through the Jacket passed through and fastened in a cooling chamber connected to the cooling circuit of the furnace and through which the coolant circulates, InnerhgbeAnes an insert tube with a significantly smaller diameter is attached to each tube, such that the open ends of the insert tube the closed end faces of the Do not touch the pipes and the surface line of the insert pipe is aligned with that of the furnace jacket facing the jacket line of the pipe touches the derived from the plate Heat warms the water in the hermetically sealed pipe, the steam-water flow that forms rises into the free end of the pipe, where the steam on the pipe wall, the by the coolant flowing through the cooling chamber and circulating in the cooling circuit of the furnace is cooled, condensed and flows back inside the insert tube. To this There is wise separation of the streams: into a stream of the steam-water mixture, which rises into the pipe part that is not filled with water, and a condensate flow, which sinks into the pipe part which is in contact with the plate, allows this the cooler, with large heat fluxes reaching it from the furnace chamber without destruction to work in comparison with the cooler described earlier.

Jedoch ist die Ausführung des beschriebenen Kühlers kompliziert wegen der Schwierigkeiten bei der Befestigung der Einsatzrohre in den die Platte abkühlenden Rohren, weil sie eine komplizierte Form haben müssen, die der Form der Rohre analog ist Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen solchen Kühler zu schaffen, bei dem durch eine bestimmte Ausführung der Platte und der sie abkühlenden Rohre ein sicherer Schutz des Ofenmantels vor Wrmeeinwirkung gewährleistet ist.However, the design of the cooler described is complicated because of the difficulties in securing the insert tubes in those cooling the plate Pipes because they must have a complicated shape that is analogous to the shape of the pipes The invention is based on the object of creating such a cooler, in the case of a certain design of the plate and the tubes that cool it a reliable protection of the furnace shell against the effects of heat is guaranteed.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß im Kühler von metallurgischen Aggregaten, der eine Platte, die zum Schutz der Wandungen der Aggregate vor Einwirkung des Wärmeflusses bestimmt ist und an der Seite Wärmeeinwirkung angeordnet ist, sowie ein Mittel zur Abkühlung der Platte in Form von Metallrohren enthält, die mit einer KWnlflüssigkeit gefüilt sind und an den Stirnseiten hermetisch verschlossen sind, wobei die einen Rohrenden mit Flüssigkeit in der Platte befestigt sind, während die von der Flüssigkeit freien Rohrenden in einer Kühlkammer angeordnet sind, durch die ein Kühlmittel umläuft und die sich auf der Außenseite der Wandung des metallurgischen Aggregats befindet, wobei die von der Flüssigkeit freien Enden der Rohre etwas höher als die gefüllten liegen, erfindungsgemäß die Platte zwblsehichtig aus einer stark wärmeleitenden Schicht und einer schwach wärmeleitenden Schicht ausgeführt ist, wobei die stark wärmeleitende Schicht dem Ofenarbeitsraum, die schwach wärmeleitende Schicht aber der Ofenwandung zugekehrt ist, und die Ebene der Trenngrenze zwischen den Schichten zur Längsachse des Rohres parallel verläuft.This object is achieved in that in the cooler of metallurgical Aggregates, the one plate that protects the walls of the aggregates from action the heat flow is determined and is arranged on the side of heat exposure, and contains a means for cooling the plate in the form of metal tubes with a Are filled with water and hermetically sealed at the front, wherein the one tube ends are fixed with liquid in the plate are, while the tube ends free from the liquid are arranged in a cooling chamber through which a coolant circulates and which is on the outside of the wall of the metallurgical aggregate is located, with the ends free from the liquid the tubes are slightly higher than the filled ones, according to the invention the plate has two layers from a highly thermally conductive layer and a weakly thermally conductive layer is executed, with the highly thermally conductive layer the furnace work space, the weak but the thermally conductive layer is facing the furnace wall, and the plane of the separation boundary runs parallel to the longitudinal axis of the pipe between the layers.

Eine solche Ausführung der Platte des Kühlers gestattet es,in jedem die Platte abkühlenden Rohr eine Umlaufströmung einer bestimmten Struktur zu schaffen.Such a design of the plate of the cooler allows in each the plate cooling tube to create a circulating flow of a certain structure.

Infqlje der zweischtchtigen Ausführung der Platte, und zwar so, d« die stark wärmeleitende Schicht derselben dem Arbeitsraum des Ofens, die schwach wärmeleitende Schicht aber der Ofenwandung zugekehrt ist, wobei/die Achsen der die Platte abkühlenden Rohre in der Ebene der Trenngrenze zwischen den Schichten liegen, findet in jedem Rohr die Trennung der Ströme in einen Strom des Dampf-Wasser-Gemischs und einen Wasserstrom statt. Diese Trennung erfolgt infolge der ungleichmäßigen Erwärmung der Oberfläche der Rohre auf drall Umfang ihres Querschnitts, Derjenige Rohrteil, der dem Ofenraum zugekehrt ist und Wärmekontakt mit der stark wärmeleitenden Plattenschicht hat, erwärmt sich stärker als der andere Rohrteil, der mit der aus dem schwach wArmeleitenden Material bestehenden Schicht der Platte kontaktiert. In dem Teil des Rohrquerschnitts, der durch die stärker erwärmte Wandung begrenzt ist, geht eine intensivere Dampfbildung vor sich und wird ein Aufstrom des Dampf-Wasser Gemisches erzeugt, während in dem anderen Teil des Rohrquerschnitts das Wasser ungehindert nach unten sinkt, so daß ein natürlicher Umlauf des Kühlmittels im Rohr entsteht. Auf diese Weise sind Bedingungen für den Normalbetrieb der die Platten abkühlenden Rohre und für den Kühler im ganzen geschaffen. Solche Umlaufverhältnisse werden in den Rohren bis zu einer bestimmten Größe des Wärmeflusses, der die Platte und die Rohre erwärmt, aufrechterhalten. Bei einer Überschreitung dieses Wärmeflusses wird die beschriebene Struktur des Kühlmittelumlaufs in den Rohren gestört, und zwar nimmt der Aufstrom des Dampf-Wasser-Gemisches den ganzen Raum des Rohres ein und behindert das Absinken des Wassers nach unten in das in der Platte befestigte Rohrende, wodurch die normalen Kiihlun~gsverhältnisse der Platte gestört werden.Infqlje of the two-tier design of the plate, namely as follows: the highly thermally conductive layer of the same to the working area of the furnace, the weak but the thermally conductive layer facing the furnace wall, with / the axes of the Plate cooling tubes lie in the plane of the separation boundary between the layers, In each pipe, the streams are separated into a stream of the steam-water mixture and a stream of water instead. This separation occurs as a result of the uneven Heating the surface of the tubes on the twisted circumference of their cross-section, one Pipe part that faces the furnace chamber and has thermal contact with the highly thermally conductive one Plate layer, heats up more than the other pipe part, the one with the the layer of the plate consisting of the weakly thermally conductive material contacted. In the part of the pipe cross-section that is limited by the more heated wall there is a more intensive formation of steam and there is an upflow of steam-water Mixture generated, while in the other part of the pipe cross-section the water unhindered sinks downwards so that the coolant circulates naturally in the pipe. In this way there are conditions for normal operation of those cooling the plates Pipes and created for the radiator throughout. Such circulation ratios will be in the tubes up to a certain amount of heat flow, which the plate and the pipes heated, maintained. When this heat flow is exceeded the described structure of the coolant circulation in the tubes is disturbed, and it is true that the upflow of the steam-water mixture takes up the entire space of the pipe and prevents the water from sinking down into that fixed in the plate End of the pipe, which disrupts the normal cooling conditions of the plate.

Diese Schwierigkeit wird dadurch behoben, daß jedes Rohr eine an die geschlossenen Stirnseiten des Rohres nicht heran reichende Zwischenwand besitzt, die zur Längsachse des Rohres parallel verläuft und zwei Hohlräume begrenzt, von denen der eine Hohlraum, und zwar der wärmeaufnehmende, der stark wärmeleitenden Schicht zugewandt ist, wobei die Ebene der Zwischenwand im wesentlichen mit der Ebene der Trenngrenze zwischen den Schichten der Platte zusammenfällt.This difficulty is overcome by having each pipe connected to the closed end faces of the pipe does not have a partition wall that does not come close, which runs parallel to the longitudinal axis of the tube and delimits two cavities, of those of the one cavity, namely the heat-absorbing, the highly heat-conducting Layer faces, the plane of the partition wall substantially with the Level of the boundary between the layers of the plate coincides.

Eine derartige Anordnung der Zwischenwände in den die Platte des Kühlers abkülenden Rohren dient zur mechanischen Trennung des Aufstroms des Dampf-Wasser-Gemisches, der sich in dem ander stark wärmeleitenden Schicht anliegenden Rohrteil bildet, und des Stroms des herabfließenden Wassers aus dem kondensierten Dampf. Somit kann der Aufstrom das Absinken des Wassers in das in der Platte befestigte Rohrende nicht behindern. Dies ermöglicht eine zuverlässige Abkühlung der Platte und gewährleistet den Schutz der Wandung des metallurgischen Aggregats vor Wärmeeinwirkung.Such an arrangement of the partition walls in the plate of the cooler The cooling pipes are used for the mechanical separation of the upflow of the steam-water mixture, the part of the pipe that is in contact with the other, which is a highly thermally conductive layer, and the stream of water flowing down from the condensed steam. Thus can the upstream does not mean that the water sinks into the end of the pipe fixed in the plate hinder. This enables and guarantees reliable cooling of the plate the protection of the wall of the metallurgical unit from the effects of heat.

Bei einfachster Herstellung von Rühren mit Zwischenwänden sind die letzteren in der Mittelebene des Rohres befestigt. Eine solche Anordnung der Zwischenwand bestimmt eindeutig ihre Lage, da ihre Breite dem Innendurchmesser des Rohres, in welches sie eingesetzt ist, gleich ist.With the simplest production of stirrers with partitions, the the latter fixed in the median plane of the pipe. Such an arrangement of the partition unambiguously determines their position, as their width corresponds to the inside diameter of the pipe, in whichever it is used is the same.

In diesem Fall sind die Hoh).räume' in welche die Zwischenwand den Innenraum des Rohres aufteilt, gleichen Querschnitts, was jedoch hinsichtlich des hydraulischen Widerstandes gegen den Aufstrom des Dampf-Wasser-Gemisches in dem an der stark wärmeleitenden Schicht der Platte anliegenden Hohlraum nicht so vorteilhaft ist. Bei Überschreitung bestimmter Wärmebelastungen der Platte und des Rohres entsteht in dem der stark wärmeleitenden Schicht zugewandten Hohlraum eine große Menge Dampf, und sein Querschnitt ist nicht imstande, ihn abzuführen. In diesem Falle kann der gerichtete Umlauf in den Rohren gestört und die Abkühlung der Platte verschlechtert werden.In this case, the high spaces are in which the partition wall ends Interior of the pipe divides, same cross-section, but what the hydraulic resistance to the upflow of the steam-water mixture in the the cavity adjacent to the highly thermally conductive layer of the plate is not so advantageous is. Exceeding certain thermal loads on the plate and the pipe occurs a large amount of steam in the cavity facing the highly thermally conductive layer, and its cross-section is unable to dissipate it. In this case the Directional circulation in the pipes is disturbed and the cooling of the plate deteriorates will.

Dieser Nachteil kann dadurch behoben werden, daß die Ebene der Zwischenwand von der Mittelebene des Rohres zur Seite der Wandung des metallurgischen Aggregats um o,1 bis 0,3 Innendurchmesser des Rohres versetzt wird.This disadvantage can be remedied in that the plane of the partition from the center plane of the tube to the side of the wall of the metallurgical unit by 0.1 to 0.3 inside diameter of the pipe.

Durch diese Anordnung der Zwischenwände in den die Platte des Kühlers abkühlenden Rohren wird der Querschnitt des an der stark wärmeleitenden Schicht der Platte anliegenden Hohlraumes des Rohres vergrößert,d.h. der hydraulische Widerstand gegen den Aufstrom des Dampf-Wasser-Gemisches wird kleiner. Dadurch wird ein zuverlässiger K7hlmittelumlauf in den Rohren erzielt.This arrangement of the partition walls in the plate of the cooler cooling tubes becomes the cross-section of the highly thermally conductive layer the cavity of the tube adjacent to the plate is enlarged, i.e. the hydraulic resistance against the upflow of the steam-water mixture becomes smaller. This makes it a more reliable one Achieved coolant circulation in the pipes.

Bei einer derartigen Anordnung der Zwischenwand können durch den Querschnitt des an der stark wärmeleitenden Schicht anliegenden Hohlraums des Rohres spezifische Wärmebelastungen in der Größenordnung 30 X 106 kcal ohne Störung des Kühlmittelumlaufs im Rohr abgeleitet mh werden.With such an arrangement of the partition wall, through the cross-section of the cavity of the pipe lying against the highly thermally conductive layer Heat loads of the order of 30 X 106 kcal without disturbing the coolant circulation be derived in the pipe mh.

Als Beispiel für das Material der zweischichten Platte kann hitzebeständiges Gußeisen für die stark wärmeleitende Schicht und feuerfester Beton für die schwach wärmeleitende Schicht in Frage kommen, weil das spezifische Gewicht des Betons bedeutend niedriger liegt als das des Gußeisens, was zur Verminderung des Gewichtes der Kühlerplatte führt.As an example of the material of the two-layer board can be heat-resistant Cast iron for the highly thermally conductive layer and refractory concrete for the weak thermally conductive layer come into question because the specific weight of the concrete is significant is lower than that of cast iron, which reduces the weight of the radiator plate leads.

Zweck Erhöhung der Beständigkeit der stark wärmeleitenden Schicht gegen thermische Ermüdung ist sie aus einzelnen Blöcken ausgeführt, die an den Rohren derart befestigt sind, daß sie sich bei der Wärmeausdehnung längs der Rohrachsen frei verschieben können.Purpose To increase the resistance of the highly thermally conductive layer against thermal fatigue, it is made of individual blocks that are attached to the Pipes are fastened in such a way that they are in the thermal expansion along the pipe axes can move freely.

Bei dem erfindungsgemäßen Kühler ist es infolge der Ausführung der Platte aus zwei Schichten - einer stark wärme leitenden und einer schwach wärmeleitenden Schicht und der Ausführung der Rohre mit einer Zwischenwand gelungen, den Bereich der Wärmebelastungen beträchtlich zu erweitern, bei denen die Rohre die Platte zuverlässig abkühlen und dadurch die Haltbarkeit des Kühlers erhöhen. Dadurch wurde es möglich, zur Abkühlung der Platten der Kühler von metallurgischen Aggregaten an den Stirnseiten verschlossene und mit Kühlmittel gefüllte Rohre zu verwenden, bei denen die einen Enden in der Platte befestigt sind, während die anderen aus der Platte herausragen, durch die Wandung über die Grenzen des Aggregats hinausgehen und in der Kühlkammer befestigt sind, was die Ableitung von großen Wärmeflüssen gewährleistet, die in den einzelnen Kühlern unabhängig von den mittleren Wärmeflüssen entstehen: das Gelangen von Wasser in den Arbeitsraum des Aggregates bei Beschä-digung der Rohre wird verhindert; das Gewicht des Kühlers der metallurgischen Aggregate wird vermindert.In the cooler according to the invention, it is due to the execution of the Plate made of two layers - one highly thermally conductive and one poorly thermally conductive Layer and execution of the pipes with a partition wall succeeded the area the thermal loads expand considerably, in which the tubes reliably hit the plate cool down and thereby increase the durability of the cooler. This made it possible for cooling the plates of the coolers of metallurgical units on the front sides to use sealed and coolant-filled tubes, where some Ends are fixed in the plate, while the others protrude from the plate, go through the wall beyond the limits of the unit and in the cooling chamber are attached, which ensures the dissipation of large heat flows that in the individual coolers independently of the average heat flows: the success water in the working area of the unit in the event of damage to the pipes is prevented; the weight of the cooler of the metallurgical units is reduced.

Die Ausführung der Metallschicht der Platte aus einzelnen Blöcken erhöht die Haltbarkeit der Kühler.The execution of the metal layer of the plate from individual blocks increases the durability of the cooler.

Ziele und Vorteile der Erfindung werden weiter anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die Zeichnungen verdeutlicht; es zeigen Fig. 1 einen Längsschnitt des erfindungsgemäßen Kühlers; Fig. 2 einen Schnitt nach Linie II-II, wobei die Schicht des schwach wärmeleitenden Materials nicht gezeigt ist; Fig. 3 einen Schnitt nach Linie III-III in Fig. 2; Fig. 4 einen Schnitt nach Linie IV-IV, bei dem die Zwischenwand nach Patentanspruch 4 ausgeführt ist.Objectives and advantages of the invention will be further explained on the basis of an exemplary embodiment clarified with reference to the drawings; show it Fig. 1 a Longitudinal section of the cooler according to the invention; Fig. 2 is a section along line II-II, the layer of low thermal conductivity material not being shown; Fig. 3 a section along line III-III in Fig. 2; 4 shows a section along line IV-IV, in which the partition is designed according to claim 4.

Der Kühler, zum Beispiel der eines Hochofens, setzt sich aus einer zweischichtigen Platte 1 (Fig.1), bei der die eine Schicht 2, die dem Arbeitsraum des Aggregats zugekehrt ist, aus einzelnen Gußeisenblöcken 3 besteht, deren Abmessung in der horizontalen Richtung größer ist als in der vertikalen, während die andere Schicht 4, die der Ofenwandung 5 zugekehrt ist, aus feuerfestem Beton besteht, und aus mindestens zwei Rohren 6 (Fig.2) zusammen, die zum Teil mit einem Kühlmittel gefüllt sind. Jedes Rohr 6 (Fig.2) ist an den Stirnseiten durch Verschlußflansche 7 (Fig.1)verschlossen und mit einer Zwischenwand 8 versehen, die nicht bis an die Verschlußflansche 7 reicht, Diese Ausführung gewährleistet einen gerichteten Kühlmittelumlauf innerhalb jedes Rohres 6. Das eine Ende des Rohres 6, welches mit Flüssigkeit gefüllt ist, befindet sich in der Platte 1, während das von der Flüssigkeit freie Ende des Rohres 6 in einer Kühlkammer 9 angeordnet ist, die auf der Außenseite der Ofenwandung 5 befindlich und an den Kühlkreislauf (in Fig. nicht gezeigt) angeschlossen ist.The cooler, for example that of a blast furnace, consists of a two-layer plate 1 (Fig. 1), in which the one layer 2, which faces the working area of the unit, consists of individual cast iron blocks 3, the dimensions of which are larger in the horizontal direction is than in the vertical while the other layer is 4, which faces the furnace wall 5, consists of refractory concrete, and consists of at least two pipes 6 (FIG. 2), which are partially filled with a coolant. Each tube 6 (Fig.2) is closed at the end faces by closing flanges 7 (Fig.1) and provided with an intermediate wall 8 which does not extend to the closing flanges 7. This embodiment ensures a directed coolant circulation within each tube 6. The one The end of the tube 6, which is filled with liquid, is located in the plate 1, while the end of the tube 6 free of the liquid is arranged in a cooling chamber 9 which is located on the outside of the furnace wall 5 and connected to the cooling circuit (in Fig . not shown) is connected.

Die Zwischenwand 8 teilt der Raum des Rohres 6 in zwei Hohlräume auf, von denen der eine, und zwar der wärmeaufnehmende Hohlraum lo, der stark wärmeleitenden Schicht zugewandt ist, während der andere Hohlraum 11 an der Schicht 4 aus feuerfestem Beton anliegt, Jeder der Blöcke 3 weist an der der Ofenwandung 5 zugekehrten Oberfläche Vertiefungen 12 th'ig.3) für dieRohre 6 auf, während an der dem Arbeitsraum des Ofens zugekehrten Oberfläche Rippen 13 (Fig.1) vorhanden sind. Die Rohe 6 sind untereinander mittels Leisten 14 verbunden (Fig.2). Die verbundenen Rohre sind in den Vertiefungen 12 (Fig. 3) der Blöcke 3 untergebracht. Jeder Block 3 ist mit Ililfe von in den Zwischenräumen zwischen den Vertiefungen 12 eingegossenen Stiftschrauben 15 an den Rohren 6 mit Hilfe von Leisten, beispfelsweise Blattfedern 16, befestigt. Die Blattfedern 16 sind mittels Muttern 17 an den Rohren 6 befestigt. Zum Anbringen der Platte 1 (Fig.1) an der Ofenwandung 5 sind an die Rohre Knaggen 18 (Fig.3) angeschweißt, die Gewindebohrungen 19 für Stiftschrauben 20 aufweisen, Mit Hilfe der Stiftschrauben 20 und der Muttern 21 ist der Kühler an der Ofenwandung 5 befestigt. Alle KUhler sind an der Wandung 5 des Aggregats mit einem Zwischenraum 22 für einen Wärmedämmstoff montiert, wobei die Größe dieses Zwischenraumes durch die Höhe der Knagge 18 gegeben ist. Zur Verbesserung der Wärmeableitung von den Blöcken 3 zu den Rohren 6 ist in den Vertiefungen 12 (Fig,3) eine Schicht 23 wärmeleitenden Materials angeordnet.The partition 8 divides the space of the pipe 6 into two cavities, of which the one, namely the heat-absorbing cavity lo, the highly thermally conductive Layer is facing, while the other cavity 11 on the layer 4 of refractory Concrete is on, everyone the block 3 points to the furnace wall 5 facing surface depressions 12 th'ig.3) for the pipes 6 on, while on the surface facing the working space of the furnace, ribs 13 (FIG. 1) are present are. The pipes 6 are connected to one another by means of strips 14 (FIG. 2). The connected Pipes are housed in the recesses 12 (FIG. 3) of the blocks 3. Every block 3 is cast in the spaces between the depressions 12 with the aid of Stud bolts 15 on the tubes 6 with the help of strips, for example leaf springs 16, attached. The leaf springs 16 are fastened to the tubes 6 by means of nuts 17. To attach the plate 1 (Fig. 1) to the furnace wall 5, cleats are attached to the pipes 18 (Fig. 3) welded on, which have threaded holes 19 for studs 20, With the help of the studs 20 and the nuts 21, the cooler is on the furnace wall 5 attached. All coolers are on the wall 5 of the unit with a space in between 22 mounted for a thermal insulation material, the size of this gap being through the height of the catch 18 is given. To improve heat dissipation from the Blocks 3 to the tubes 6 is in the recesses 12 (Fig, 3) a layer 23 of thermally conductive Material arranged.

Die Anzahl der Blöcke 3, die die Metallschicht 2 der Platte 1 bilden, ist durch die Höhe und Breite des Kühlers derart bestimmt, daß das Verhältnis der Breite des Blocks 3 zu seiner Höhe in einem Bereich von 2 bis 4 liegt.The number of blocks 3 that form the metal layer 2 of the plate 1, is determined by the height and width of the cooler in such a way that the ratio of The width of the block 3 to its height is in a range from 2 to 4.

Die Anzahl der Rohre 6 im Kühler ist durch die Breite der Platte 1 und die Wärmebelastungen des Kühlers in einem konkreten Aggregat bestimmt.The number of tubes 6 in the cooler is determined by the width of the plate 1 and determines the heat loads on the cooler in a specific unit.

Der Durchmesser der Rohre 6 ist entsprechend den Bedingungen einer steifen Konstruktion des Kühlers und der Wärmebelastungen desselben gewählt.The diameter of the tubes 6 is one according to the conditions rigid construction of the radiator and the thermal loads of the same.

Das Vorhandensein der Zwischenwand 8 im Rohr 6 sowie ihre Lage in diesem sind durch Wärmebelastungen des Kühlers und folglich durch die über den Querschnitt des Rohres 6 übertragenen Wärmebelastungen bestimmt, Die Warme des Ofenarbeitsraumes erwärmt die Gußeisenböcke 3 eines jeden Kühlers, welche den Hauptteil der Wärme über die Schicht 23 wArmeleitenden Materials zu den Wandungen der Kühlrohre 6 übertragen.The presence of the partition 8 in the pipe 6 and its position in these are due to the heat loads on the cooler and consequently due to the cross-section of the pipe 6 transferred heat loads determined, the heat of the furnace work space heats the cast iron brackets 3 of each cooler, which is the main part of the heat Transferred via the layer 23 of heat-conducting material to the walls of the cooling tubes 6.

Diese Wärme bewirkt ein Sieden des Wassers in den wärmeaufnehmenden ilohiräumen lo der Rohre 6 und erzeugt einen Aufstrom des Dampf-Wasser-Gemisches in jedem Hohlraum lo. Eine beträchtlich geringere Wärmemenge geht. an die Rohre 6 von Seiten der aus feuerfestem Beton bestehenden Schicht 4 infolge einer bedeutend kleineren Wärmeleitfähigkeit des Betons im vergleich zum Metall. Deshalb wird im Hohlraum ii des Rohres 6 ein geringer hydraulischer Widerstand gegen den Strom des absinkenden Kondensats erzeugt, das sich in dem von der Flüssigkeit freien Ende des Rohres 6 bildet, weiches durch das die Kühlkammer 9 durchfließende Kühlmittel abgekühlt wird. Somit entsteht im Raum des Rohres ein gerichteter Umlauf vnn Dampf-Wasser-Gemisch und Wasser, und zwar steigt das Dampf-Wasser-Gemisch im Hohlraum 10 des Rohres 6 in das von Flüssigkeit freie Ende des Rohres 6 auf, wo der Dampf von dem Wasser abgetrennt wird und kondensiert, und durch den Hohlraum 11 sinkt das Wasser in das untere Ende des 6 Rohres ab. Hierdurch wird eine sichere Abkühlung der Wandungen des Rohres 6 und der Gußeisenblöcke 3 erzielt. Auf/diese Weise erfüllt der Kühler seine Zweckbestimmung hinsichtlich des Schutzes der Wandung des Aggregats vor Überhjtzung und Zerstörung.This heat causes the water to boil in the heat-absorbing ilohiräum lo the tubes 6 and generates an upflow of the steam-water mixture in each cavity lo. A considerably smaller amount of heat is possible. to the pipes 6 on the part of the layer 4 consisting of refractory concrete as a result of a significant lower thermal conductivity of concrete compared to metal. That is why im Cavity ii of the tube 6 has a low hydraulic resistance to the flow of the Sinking condensate is generated, which is in the end free from the liquid of the tube 6 forms soft through the coolant flowing through the cooling chamber 9 is cooled. This creates a directed circulation of steam-water mixture in the space of the pipe and water, namely, the steam-water mixture rises in the cavity 10 of the tube 6 into the liquid-free end of the tube 6, where the steam from which water is separated and condensed, and sinks through the cavity 11 the water into the lower end of the 6 pipe. This ensures a safe cooling the walls of the tube 6 and the cast iron blocks 3 achieved. Fulfilled in this way the cooler fulfills its intended purpose in terms of protecting the wall of the unit from overheating and destruction.

Bei der Erwärmung vergrößern die Blöcke 3 ihre Abmessungen und dehnen sich in der zur Achse der Rohre 6 parallelen Richtung frei ausr da die verwendeten Befestigungselemente 15, 16 und 17 dies nicht behindern. Folglich ruft diese Verschiebung der Blöcke keine mechanischen Spannungen in den Rohren 6 hervor.When heated, the blocks 3 enlarge their dimensions and expand freely in the direction parallel to the axis of the tubes 6 because the used Fastening elements 15, 16 and 17 do not hinder this. Consequently, this gets shifting of the blocks, no mechanical stresses in the tubes 6 emerge.

Bei erhöhten Wärmeflüssen, die über den Querschnitt des Hohlraums 1o des Rohres abgeleitet werden, ist es zweckmäßig, die Zwischenwand 24 (Fig.4) in einer Ebene anzuordnen,die von der Diametralebene des Rohres 6 zur Seite der Schicht 4 um o,1 bis o,3 des Innendurchmessers des Rohres versetzt liegt, was den Querschnitt des Hohlraumes 1o vergrößert und folglich den hydraulischen Widerstand gegen den Aufstrom des Dampf-Wasser-Gemisches im Hohlraum lo vermindert.With increased heat flows across the cross-section of the cavity 1o of the pipe are diverted, it is advisable to use the partition 24 (Fig. 4) to be arranged in a plane from the diametrical plane of the tube 6 to the side of the Layer 4 is offset by 0.1 to 0.3 of the inner diameter of the pipe, which is the Cross-section of the cavity 1o increases and consequently the hydraulic resistance against the upflow of the steam-water mixture in the cavity lo decreased.

Somit erhöht die Ausführung des Kühlers für Schachtöfen gemäß der vorliegenden Erfindung die Betriebssicherheit des Kühl.systems von metallurgischen Aggregaten durch Vergrößerung der Standfestigkeit der Platten; - sie ermvglicht die autonome Arbeit eines jeden Kühlrohres, wodurch von der zu kühlenden Platte große Wärmeflüsse abgeleiLet werden können, die an lokalen Orten des Ofens entstehen; - sie verlängert das Reparaturintervall des Aggregats; - sie verri-ngert die Wahrscheinlichkeit der Entstehung von Gefahrensituationen, die durch Zerstörung der Wandung der Aggregate auftreten; - sie schließt das Gelangen von Wasser in den Ofenarbeitsraum aus; - sie vermindert das Gewicht des Kühlers um das Anderthalbfache.Thus, the design of the cooler for shaft furnaces according to FIG present invention the operational safety of the cooling system of metallurgical Aggregates by increasing the stability of the plates; - it enables the autonomous work of each cooling pipe, thus of the one to be cooled Plate large heat fluxes can be dissipated at local locations of the furnace develop; - it extends the repair interval of the unit; - it decreases the likelihood of hazardous situations arising from destruction the wall of the aggregates occur; - it prevents water from getting into the Furnace work space off; - it reduces the weight of the cooler by one and a half times.

Claims

PATENT CLAIM 1. Cooler for shaft furnaces, which has a plate that is used for Protection of the furnace wall from the effects of the heat flow is intended and from the side the action of heat is arranged, as well as a means for cooling the plate in Contains the form of metal pipes that are filled with a cooling liquid and on the end faces are hermetically sealed, the one pipe ends with liquid are connected to the plate, while the tube ends free from the liquid are arranged in a cooling chamber through which a coolant circulates and which located on the outside of the wall, with the ends free from the liquid The pipes are slightly higher than the filled length, so there are no indications h n e t that the plate (1) has two layers of a highly thermally conductive layer (2) and a weakly thermally conductive layer (4), the strong thermally conductive layer (2) the furnace work space and the weakly thermally conductive layer (D) facing the furnace wall (5), and the plane of the separation boundary between the Layers (2 and 4) runs parallel to the longitudinal axis of the tubes (6).

2. Cooler according to claim 1, characterized in that each tube (6) has an intermediate wall (R) that does not extend to the end faces of the pipe (6), which runs parallel to the longitudinal axis of the tube (6) and two cavities (lo and 11), of which one cavity (10), namely the heat-absorbing, facing the highly thermally conductive layer (2), the plane of the partition (8ì essentially with the boar of the separation boundary between the layers (2 and 4) the plate (1) collapses.

3, cooler according to claim 2, characterized in that the plane the partition (3) coincides with the center plane of the tube (6).

4, cooler according to claim 2, characterized in that the plane of Partition (24) from the center plane of the pipe (6) to the side of the furnace wall (5) is offset by orl to 0.3 inside diameter of the tube (6), 5, cooler according to claim 1,2 characterized in that the highly thermally conductive layer (2) of the plate (1) from individual blocks (3) is executed together, each of which in the the horizontal direction has a larger dimension than the vertical and at the the surface facing the wall (5) has depressions tal2) for the tubes (6), in which wells a layer (23) of thermally conductive material is arranged, while in the spaces between the recesses (12) elements (15) for fastening of the block (3) attached to the tubes (6). are the ones welded to them Individual parts (18) are provided for attachment to the wall (5), 6, Cooler according to claim 1, characterized in that as a highly thermally conductive layer (2) heat-resistant cast iron and, as a weakly heat-conducting layer (4), more refractory Concrete is used.