DE2804282C3

DE2804282C3 - Cooler for shaft furnaces

Info

Publication number: DE2804282C3
Application number: DE19782804282
Authority: DE
Inventors: Kornej G. Nišnij Tagil Daškevič; Leonid D. Golod; Anatolij S. Charkov Gorbik; Michail G. Gorelik
Priority date: 1978-02-01
Filing date: 1978-02-01
Publication date: 1981-12-03
Also published as: DE2804282A1; DE2804282B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Einrichtungen zum Wärmeschutz der Wandungen von metallurgischen Aggregaten, insbesondere auf Kühler von Schachtofen.The invention relates to devices for thermal protection of the walls of metallurgical Aggregates, especially on shaft furnace coolers.

Besonders erfolgreich kann die vorliegende Erfindung zum Schutz des Mantels von Hochöfen angewandt werden.The present invention can be used particularly successfully for protecting the shell of blast furnaces will.

Der Arbeitsraum eines Hochofens kennzeichnet sich durch erhöhte Temperaturen, was große Wärmeflüsse gegen den Ofenmantel erzeugt Zur Erhaltung der mechanischen Festigkeit des Mantels benötigt der letztere die Verwendung von Spezialeinrichtungen zu seinem Schutz von thermischen Belastunge;,, Diese Einrichtungen — Plattenkühler — sind am Mantel neben dem Ofenarbeitsraum angebrachtThe working area of a blast furnace is characterized by increased temperatures, which means large heat flows generated against the furnace shell To maintain the mechanical strength of the shell, the the latter the use of special equipment for its protection from thermal loads; ,, This Devices - plate coolers - are attached to the jacket next to the furnace work space

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 Wärmeeinwirkung und stellen erhöhte Anforderungen an die Haltbarkeit der letzteren.Currently, the blast furnace process is carried out by increasing the temperature of the air supplied to the furnace Increase the amount of oxygen in the air supplied to the furnace by increasing the pressure in the Furnace room, etc. intensified. All these factors worsen the working conditions of the facilities to protect the jacket from the effects of heat and make increased demands on the durability of the the latter.

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 Kühlkreislauf des Ofens verbunden, in welchem ein Kühlmittel umläuft. Als Kühlmittel verwendet man ein technisches und chemisch gereinigtes Wasser sowie ein Dampf-Wasser-Gemisch. 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. 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.Generally known are plate coolers made of cast iron plates with steel pipes cast into them exist, the open ends of which protrude from the plate and penetrate the jacket. With these The ends of the tubes are connected to the furnace's cooling circuit, in which a coolant circulates. as A technical and chemically purified water and a steam-water mixture are used as coolants. During the operation of the shaft furnace, the plate experiences heat loads that change over time, as a result, it changes its geometrical dimensions: it expands or pulls together. When it is expanded or contracted, the plate acts rigidly with it connected pipes. The manufacturing technology of the cooler leads to the embrittlement of the steel pipes their carburization during pouring with liquid cast iron. The ends of the through the coat guided pipes are usually welded to the same. This will occur in the pipes under the action of the Cast iron plate on them cyclically changing tensions, which lead to their destruction. By the The damaged pipe gets into the furnace chamber. Coolant from the furnace's cooling circuit. This has one increased fuel consumption per unit of production due to the heat required for evaporation of the result in coolant entering the furnace.

In einzelnen Fällen führt das Gelangen von erheblichen Kühlmittelmengen in den Ofen zur Störung des in ihm ablaufenden technologischen Prozesses.In individual cases, the entry of significant amounts of coolant into the furnace leads to a malfunction of the technological process running in it.

Gegenwärtig fehlen sichere und schnelle Methoden zur Auffindung der Zerstörungsstelle, 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.There is currently a lack of safe and quick methods of locating the destruction site, which is why the Operations to search for and shut down the destroyed pipe take a considerable amount of time the personnel carrying out these operations in conditions with a high risk of pollution and high temperature works.

Es sei auf noch einen Nachteil der hier beschriebenen Kühler hingewiesen. Im Ofenkühlkreislauf, an den die Kühler gruppenweise angeschlossen sind, stellt sich ein natürlicher Kühlmittelumlauf ein, dessen Geschwindigkeit von der mittleren Wärmebelastung dieser Gruppe abhängt. Beim Abrutschen von Ansatz, der sich auf der Oberfläche der Kühlerplatte bildet, nimmt die Wärmebelastung der letzteren erheblich zu, und zu ihrer Ableitung muß die Umlaufgeschwindigkeit des Dampf-Wasser-Gemisches durch die die Platte abkühlenden Rohre beträchtlich erhöht werden. Wie jedoch vorste-Attention should be drawn to another disadvantage of the cooler described here. In the furnace cooling circuit to which the If coolers are connected in groups, a natural coolant circulation occurs, its speed depends on the mean heat load of this group. When the approach slipping on the Forming surface of the radiator plate, the thermal load on the latter increases significantly, and to their Derivation must be the circulation speed of the steam-water mixture through the cooling the plate Pipes can be increased considerably. However, as before

hend bemerkt, hängt die Größe der Umlaufgeschwindigkeit nur von den mittleren Wärmebelastungen der KOhlergruppe ab, die praktisch unverändert bleiben. Eine derartige Vergrößerung des Wärmeflusses gegen eine enzelne Platte führt zum erhöhten Dampfgehalt in ■> den diese Platte abkühlenden Rohre, was Überhitzung und Abschmelzung der Platte zur Folge hatAs noted, the size of the orbital velocity depends only depends on the average heat loads of the KOhler group, which remain practically unchanged. Such an increase in the heat flow against an individual plate leads to an increased steam content in ■> the tubes cooling this plate, which leads to overheating and melting of the plate

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 in diese mit ihren einen Enden eingegossenen, mit Kühlflüssigkeit gefüllten und an den Stirnseiten hermetisch abgeschlossenen Rohren besteht Stets oberhalb dieser mit π Kühlflüssigkeit gefüllten Rohrenden ragen die anderen Rohrenden 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.To cool down the plate of the cooler with a sudden increase in the flow of heat to it improve and prevent the entry of water into the metallurgical aggregate became a Created a cooler consisting of a plate and one end of which is poured into it, with cooling liquid Filled tubes hermetically sealed at the end faces are always above them with π When the pipe ends are filled with coolant, the other pipe ends protrude from the plate and are through the jacket passed through and fastened 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.

Eine Verbesserung der Kühiungsverhäknisse der Platte eines jeden einzelnen Kühlers ist dadurch erreicht, daß die die Platten abkühlenden Rohre an den Stirnseiten abgeschlossen sind, was im Rohr einen individuellen Kreislauf erzeugt in dem der Umlauf des Danipf-Wasser-Gemisches durch auf diesen Umlaufkreis entfallende Wärmebelastungen bestimmt ist Bei einer Vergrößerung der Wärmebelastung der Platte nimmt die Umlaufgeschwindigkeit des Dampf-Wasser- u> Gemisches in den Rohren zu, weiche diese Platte abkühlen, was eine zuverlässige Abkühlung der letzteren gewährleistetAn improvement in the cooling ratio of the plate of each individual cooler is achieved in that the tubes cooling the plates are closed at the end faces, which creates an individual circuit in the tube in which the circulation of the Danipf-water mixture is determined by the heat loads on this circuit is at a magnification of heat load on the plate, the rotational speed increases in the tubes of the steam-water u> mixture, this plate soft to cool to give a reliable cooling of the latter guarantees

Die Verwendung dieses Kühlers schließt praktisch das Gelangen von Kühlmittel in den Ofen bei J3 Zerstörung des hermetisch dichten Rohres aus, da sich im Rohr eine unerhebliche Flüssigkeitsmenge befindet, während der Kühlkreislauf des Ofens, in welchem das Wasser umläuft von 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 Rohrteil 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 M Kühlers kommtUsing this cooler practically eliminates coolant from getting into the furnace at J3 Destruction of the hermetically sealed pipe, as there is an insignificant amount of liquid in the pipe, while the cooling circuit of the furnace, in which the water circulates from the cavity of the destroyed Pipe is separated by the wall of this pipe. however, in such a design of the cooler, the pipe is surrounded on all sides by the cast iron plate and consequently absorbs the heat with its entire surface. With certain heat flows an abundant formation of steam occurs in the pipe part, which is in the plate is attached, while the condensate which is in the free pipe part due to the condensation of vapors flowing there through the chamber coolant flowing through cannot sink into the lower end of the tube. This will make the whole thing Water thrown out of the pipe part fixed in the plate into the upper part of the pipe, what a Overheating of the pipe wall and the plate due to a lack of heat dissipation into the cooling circuit of the furnace, which will destroy the M cooler

Zur Beseitigung dieses Nachteils wurde ein Kühler für metallurgische Schachtöfen vorgeschlagen (UdSSR-Urheberschein 4 99 300), der aus einer Plane und in diese mit ihren einen Enden eingegossenen, mit Kühlflüssig- en keit gefüllten und an den Stirnseiten hermetisch verschlossenen Rohren besteht. Oberhalb der gefüllten Rohrenden ragen aus der Platte die anderen Rohrenden 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. Inerhalb eines 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 Ofenmantel zugekehrten Mantellinie des Rohres berührt.To overcome this disadvantage, a cooler for metallurgical shaft furnaces proposed (USSR copyright 4 99 300), which consists of a tarpaulin and one end of which is poured into it, with cooling liquids capacity filled pipes and hermetically sealed at the end faces. Above the filled Pipe ends protrude from the plate, the other pipe ends are passed through the jacket and in a cooling chamber attached, which is connected to the cooling circuit of the furnace and through which the Coolant circulates. Inside each tube is an insert tube with a significantly smaller diameter attached, such that the open ends of the insert tube the closed end faces of the tubes do not touch and the surface line of the insert tube is aligned with the surface line facing the furnace jacket touches the pipe.

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 durchlfießende, im Kühlkreislauf des Ofens umlaufende Kühlmittel abgekühlt wird, kondensiert und nnerhalb 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 große» auf ihn aus dem Ofenraum gelangenden Wärmeflüssen ohne Zerstörung im Vergleich mit dem früher beschriebenen Kühler zu arbeiten.The heat dissipated from the plate warms the water in the hermetically sealed pipe, which is forming steam-water flow rises into the free end of the pipe, where the steam on the pipe wall, the cooled by the coolant flowing through the cooling chamber and circulating in the cooling circuit of the furnace is, condensed and flows inside the insert pipe. In this way, the separation of the Flows in front of you: in a flow of the steam-water mixture that flows into the pipe part that is not filled with water rises and a condensate flow that descends into the pipe part which is in contact with the plate allows the cooler to withstand large heat flows from the furnace chamber without being destroyed 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 de' Form der Rohre analog isthowever, the design of the cooler described is complicated because of the difficulties in mounting the insert tubes in the tubes cooling the plate, because they must have a complicated shape, the de 'shape of the tubes is analogous

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 Wärmeeinwirkung gewährleistet istThe invention has for its object to provide such a cooler in which by a certain design of the plate and the tubes that cool it provide reliable protection for the furnace shell Exposure to heat is guaranteed

Diese Aufgabe wird bei einem Kühler von metallurgischen Aggregaten, der eine Platte, die zum Schutz der Wandungen der Aggregate vor Einwirkung des Wärmeflusses bestimmt ist und an der Seite der Wärmeeinwirkung angeordnet ist, sowie ein Mittel zur Abkühlung der Platte in Form von Metallrohren enthält, die mit einer Kühlflüssigkeit gefüllt sind und an den Stirnseiten hermetisch verschlossen sind, wcbei 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 dadurch gelöst daß die Platte zweischichtig 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 verlauft.This task is performed in the case of a cooler of metallurgical units, which has a plate that protects the Walls of the units before the action of the heat flow is determined and on the side of the Heat exposure is arranged, and contains a means for cooling the plate in the form of metal tubes, which are filled with a cooling liquid and are hermetically sealed at the end faces, wcbei the one pipe end with liquid is fixed in the plate, while the pipe 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 unit is located, with the ends of the tubes free from the liquid slightly higher than the filled, solved according to the invention in that the plate has two layers of one highly thermally conductive layer and a weakly thermally conductive layer is executed, the strong thermally conductive layer to the furnace work space, but the weakly thermally conductive layer to the furnace wall is facing, and the plane of the separation boundary between the layers is parallel to the longitudinal axis of the pipe runs.

Eine solche Ausführung der Platte des Kühlers gestattet es, in jec'tm die Platte abkühlenden Rohr eine Umlaufströmung einer bestimmten Struktur zu schaffen.Such a design of the plate of the cooler allows a tube that cools the plate in each case To create circulating flow of a particular structure.

Infolge der zweischichtigen Ausführung der Platte, und zwar so, daß die stark wärmeleitende Schich: 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 denSchichten 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 dem Umfang ihres Quer-As a result of the two-layer design of the plate, in such a way that the highly thermally conductive layer: same facing the working area of the furnace, but the weakly heat-conducting layer facing the furnace wall with the axes of the tubes cooling the plate in the plane of the separation boundary between the layers, the separation of the flows into a flow of the steam-water mixture takes place in each pipe and a stream of water instead. This separation occurs as a result of the uneven heating of the Surface of the pipes on the circumference of their transverse

Schnitts. 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 wärmeleitenden 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 Kühlungsverhältnisse der Platte gestört werden. Cut. That pipe part that faces the furnace chamber and has thermal contact with it thermally conductive plate layer, heats up more than the other pipe part, the one with the weakly thermally conductive material existing layer of the plate contacted. In the part of the pipe cross-section, which is limited by the more strongly heated wall, a more intensive steam formation takes place and becomes an upflow of the steam-water mixture is generated, while in the other part of the pipe cross-section the Water sinks down unhindered, so that the coolant circulates naturally in the pipe. In this way, conditions are for the normal operation of the tubes cooling the plates and for the Created cooler throughout. Such circulation ratios are in the pipes up to a certain size the flow of heat that heats the plate and tubes are maintained. When exceeded this heat flow disrupts the structure of the coolant circulation in the tubes described, namely the upflow of the steam-water mixture takes up the entire space of the pipe and hinders it Sinking of the water down into the pipe end fixed in the plate, whereby the normal cooling conditions of the plate are disturbed.

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 wärmeaufiiehmende. 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 in that each tube has one on the closed end faces of the tube has not reaching intermediate wall that runs parallel to the longitudinal axis of the tube and two Limits cavities, of which one cavity, namely the heat absorbing. the highly thermally conductive Layer is facing. the plane of the partition being substantially the same as the plane of Separation boundary between the layers of the plate collapses.

Eine derartige Anordnung der Zwischenwände in den die Platte des Kühlers abkühlenden Rohren dient zur mechanischen Trennung des Aufstroms des Dampf-Wasser-Gemisches, der sich in dem an der stark wärmeleitenden Schicht anliegenden Rohrteil bildet, und des Stroms des herabfließenden Wassers aus dem kondensierten Dampf. Somit kann der Aufstrom das Absinken ueb vvasscrb in das in der riaiu; beiesiigie 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 tubes cooling the plate of the cooler is used for mechanical separation of the upflow of the steam-water mixture, which is in the at the strong thermally conductive layer adjacent pipe part, and the flow of the water flowing down from the condensed steam. Thus the upflow can cause the sinking ueb vvasscrb into that in the riaiu; beiesiigie Do not obstruct the end of the pipe. 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 Rohren mit Zwischenwänden sind die letzteren in der Mittelebene des Rohres befestigt. Eine solche Anordnung der Zwischenwand bestimmt eindeutig ihre tage, da ihre Breite dem Innendurchmesser des Rohres, in welches sie eingesetzt ist. gleich ist.With the simplest production of pipes with partitions, the latter are in the center plane of the Attached to the pipe. Such an arrangement of the partition clearly determines its days, since its width corresponds to the Inner diameter of the pipe in which it is inserted. is equal to.

In diesem Fall sind die Hohlräume, 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 Abkühlun¹* der Plätte verschlechten werden.In this case, the cavities into which the partition divides the interior of the pipe are of the same cross-section, but this is not so advantageous with regard to the hydraulic resistance to the upflow of the steam-water mixture in the cavity adjacent to the highly thermally conductive layer of the plate . If certain thermal loads on the plate and the pipe are exceeded, a large amount of steam is generated in the cavity facing the highly thermally conductive layer, and its cross-section is unable to dissipate it. In this case, the forward-circulation can be disturbed in the pipes and the Abkühlun ¹ * of Plätte be verschlechten.

Dieser Nachteil kann dadurch behoben werden, daß die Ebene der Zwischenwand von der Mitteiebene des Rohres zur Seite der Wandung des metallurgischen Aggregats um 0,1 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 pipe to the side of the wall of the metallurgical Unit is offset 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 Darnpf-Wasser-Gemisches wird kleiner. Dadurch wird ein zuverlässiger Kühlmittelumlauf in den Rohren erzielt.This arrangement of the partitions in the tubes cooling the plate of the cooler becomes the Cross-section of the cavity of the tube resting against the highly thermally conductive layer of the plate enlarged, d. H. the hydraulic resistance to the upflow of the steam-water mixture becomes smaller. As a result, a reliable coolant circulation in the pipes is achieved.

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 χ I0⁶—f^ohne Störung des Kühlmittelumlaufs im Rohr abgeleitet werden.With such an arrangement of the partition wall, specific heat loads of the order of magnitude of 30 χ 10 ⁶ - f ^ can be derived without disturbing the coolant circulation in the pipe through the cross section of the cavity of the pipe adjacent to the highly thermally conductive layer.

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 plate, heat-resistant cast iron can be used for the highly thermally conductive Layer and refractory concrete for the weakly thermally conductive layer come into question because that specific weight of concrete is significantly lower than that of cast iron, which reduces the Weight of the cooler plate leads.

Zur 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.It is off to increase the resistance of the highly thermally conductive layer to thermal fatigue executed individual blocks, which are attached to the tubes in such a way that they are in the thermal expansion Can move freely along the pipe axes.

Bei dem erfindungsgemäßen Kühler ist es infolge der Ausführung der Platte aus zwei Schichten — einer stark wärmeleitenden 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 PlatteIn the case of the cooler according to the invention, due to the design of the plate from two layers - one strong thermally conductive and a weakly thermally conductive layer and the execution of the tubes with a Partition succeeded in considerably expanding the range of thermal loads at which the pipes reliably cool the plate and thereby increase the durability of the cooler. That is how it became possible to cool the plates of the cooler of metallurgical aggregates closed on the front sides and to use tubes filled with coolant, one end of which is in the plate

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 nennenswerten von Wassermengen in den Arbeitsraum des Aggregates bei Beschädigung der Rohre wird verhindert; das Gewicht des Kühler«: der metallurgischen Aggregate wird vermindert. Die Ausführung der Metallschicht der Platte aus einzelnen Blöcken erhöht die Haltbarkeit der Kühler.protrude, 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 in the individual coolers regardless of the mean heat flows, there are: the arrival of significant amounts of water in the working area of the unit in case of damage to the pipes is prevented; the weight of the cooler «: the metallurgical aggregates is diminished. Execution of the metal layer of the plate from individual Blocks increases the durability of the cooler.

Ziele der Vorteile der Erfindung werden weiter anhand eines Ausführungsbespiels mit Bezug auf die Zeichnungen verdeutlicht; erzeigenObjects of the advantages of the invention are further based on an exemplary embodiment with reference to FIG Drawings clarified; show

F i g. 1 einen Längsschnitt des erfindungsgemäßen Kühlers,F i g. 1 shows a longitudinal section of the cooler according to the invention,

Fig.2 einen Schnitt nach Linie II-IL wobei die Schicht des schwach wärmeleitenden Materials nicht gezeigt ist,2 shows a section along line II-IL where the Layer of the weakly thermally conductive material is not shown,

F i g. 3 einen Schnitt nach Linie IH-III in F i g. 2,F i g. 3 shows a section along line IH-III in FIG. 2,

Fig.4 einen Schnitt nach Linie FV-IV, bei dem die Zwischenwand nach Patentanspruch 4 ausgeführt ist4 shows a section along line FV-IV, in which the Partition according to claim 4 is carried out

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 AeereeatsThe cooler, for example that of a blast furnace, sets consists of a two-layer plate 1 (Fig. 1), in which one layer 2. that of the aeereeat's workspace

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 (F i g. 2) ist an den Stirnseiten durch Verschlußflansche 7 (F i g. 1) verschlossen und mit eißii. 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 Rohre:, 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. Die Zwischenwand 8 teilt der Raum des Rohres 6 in zwei Hohlräue auf. von denen der eine, und zwar der Die Wärme des Ofenarbeitsraumes erwärmt die Gußeisenblöcke 3 eines jeden Kühlers, welche den Hauptteil der Wärme über die Schicht 23 wärmeleitenden Materials zu den Wandungen der Kühlrohre 6 übertragen. Diese Wärme bewirkt ein Sieden des Wassers in den wärmeaufnehmenden Hohlräumen 10 der Rohre 6 und erzeugt einen Aufstrom des Dampf-Wasser-Gemisches in jedem Hohlraum 10. Eine beträchtlich geringere Wärmemenge geht an die Rohre ίο 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 Il des Rohres 6 ein geringer hydraulischer Widerstand gegen den Strom desis facing, consists of individual cast iron blocks 3, whose dimension in the horizontal direction is greater than in the vertical, while the other layer 4, which faces the furnace wall 5, consists of refractory concrete, and of at least two pipes 6 (Fig. 2) together, in part with a coolant are filled. Each tube 6 (FIG. 2) is closed at the end faces by closure flanges 7 (FIG. 1) and with eissii. Partition wall 8 provided, which is not up to the Closing flanges 7 is enough. This design ensures a directed coolant circulation within of each tube 6. One end of the tube :, 6. which one with liquid is filled. is located in the plate 1. while the end of the tube 6 that is free from the liquid is arranged in a cooling chamber 9, which is located on the outside of the furnace wall 5 and to the Cooling circuit (not shown in Fig.) Is connected. The partition 8 divides the space of the pipe 6 into two cavities. of which the one, namely the The heat of the furnace work space warms the Cast iron blocks 3 of each cooler, which conduct most of the heat via the layer 23 Transfer material to the walls of the cooling tubes 6. This heat causes the Water in the heat-absorbing cavities 10 of the tubes 6 and creates an upflow of the Steam-water mixture in each cavity 10. A considerably smaller amount of heat goes to the pipes ίο 6 on the part of the layer 4 consisting of refractory concrete due to a significantly lower thermal conductivity of concrete compared to metal. Therefore, in the cavity II of the tube 6, there is less hydraulic resistance to the flow of the

"> absinkenden Kondensats erzeugt, das sich in dem von der Flüssigkeit freien Ende des Rohres 6 bildet, welches durch das die Kühlkammer 9 durchfließende Kühlmittel abgekühlt wird. Somit entsteht im Raum des Rohres ein gerichteter Umlauf von Dampf-Wasser-Gemisch und"> Sinking condensate generated, which is in the of the liquid forms the free end of the tube 6, which through the cooling chamber 9 flowing through the coolant is cooled. This creates a directed circulation of the steam-water mixture and in the space of the pipe

riOnii'cuim iu, ücf 5ιαΓΚriOnii'cuim iu, ücf 5ιαΓΚ

l, UIIU Δηαιl, UIIU Δηαι

tenden Schicht zugewandt ist, während der andere Hohlraum Il an der Schicht 4 aus feuerfestem Beton anliegt. Jeder der Blöcke 3 weist an der der Ofenwandung 5 zugekehrten Oberfläche Vertiefungentrending layer is facing, while the other cavity II on the layer 4 of refractory concrete is applied. Each of the blocks 3 has depressions on the surface facing the furnace wall 5

12 (Fig. 3) für die Rohre 6 auf, während an der dem Arbeitsraum des Ofens zugekehrten Oberfläche Rippen12 (Fig. 3) for the tubes 6, while on the Working space of the furnace facing surface ribs

13 (Fig. 1) vorhanden sind. Die Rohre 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 Hilfe von in den Zwischenräumen zwischen den Vertiefungen 12 eingegossenen Stiftschrauben 15 an den Rohren 6 mit Hilfe von Leisten, beispielsweise 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(F ig. 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 Kühler sind an der Wandung 5 des Aggregats mit einem Zwischenraum 22 für einen Wärmedämmstoff montiert, wobei die Größe13 (Fig. 1) are present. The tubes 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. Each block is 3 with the aid of stud bolts 15 cast in the spaces between the depressions 12 the tubes 6 with the help of strips, for example leaf springs 16, attached. The leaf springs 16 are means Nuts 17 attached to the tubes 6. To attach the plate 1 (Fig. 1) to the furnace wall 5 are to the Tubes lugs 18 (Fig. 3) welded on, which have threaded bores 19 for studs 20. With help The cooler is fastened to the furnace wall 5 by means of the studs 20 and the nuts 21. All coolers are on the Wall 5 of the unit is mounted with a space 22 for a thermal insulation material, the size

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.given is. To improve the heat dissipation from the blocks 3 to the tubes 6 is in the depressions 12 (Figure 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 liegtThe number of blocks 3 that form the metal layer 2 of the plate 1 is determined by the height and width of the Cooler is determined such that the ratio of the width of the block 3 to its height in a range from 2 to 4 lies

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 the heat loads on the cooler in a specific aggregate determined.

Der Durchmnesser der Rohre 6 ist entsprechend den Bedingungen einer steifen Konstruktion des Kühlers und der Wärmebelastungen desselben gewähltThe diameter of the tubes 6 is in accordance with the conditions of a rigid construction of the radiator and the heat 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 bestimmtThe presence of the partition 8 in the pipe 6 and its position in this are due to thermal loads of the cooler and consequently due to the heat loads transmitted over the cross section of the pipe 6 certainly

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 desCavity 10 of the tube 6 into the liquid-free end of the tube 6, where the steam from the water is separated and condensed, and through the cavity 11 the water sinks into the lower end of the

j) Rohres6 ab. Hierdurch wird eine sichere Abkühlung der Wandungen des Rohres 6 und der Gußeisenblöcke 3 erzielt. Auf diese Weise erfüllt der Kühler seire Zweckbestimmung linsichtlich des Schutzes der Wandung des Aggregats vor Überhitzung und Zerstörung.j) Rohres6 off. This ensures a safe cooling of the Walls of the pipe 6 and the cast iron blocks 3 achieved. In this way the cooler fulfills seire Intended purpose with regard to the protection of the wall of the unit against overheating and destruction.

ei Bei der Erfindung vergrößern die Blöcke 3 ihre Abmessungen und dehnen sich in der zur Achse der Rohre 6 parallelen Richtung frei aus, da die verwendeten Befestigungselemente 15, 16 und 17 dies nicht behindern. Folglich ruft diese Verschiebung der BlöckeIn the invention, the blocks 3 increase their size Dimensions and expand freely in the direction parallel to the axis of the tubes 6 because the ones used Fastening elements 15, 16 and 17 do not hinder this. Consequently, this gets shifting the blocks

r. keine mechanischen Spannungen in den Rohren 6 hervor.r. no mechanical stresses in the tubes 6 emerge.

Bei erhöhten Wärmeflüssen, die über den Querschnitt des Hohlraums 10 des Rohres abgeleitet werden, ist es zweckmäßig, die Zwischenwand 24 (Fig. 4) in einerIn the case of increased heat flows, which are dissipated via the cross section of the cavity 10 of the pipe, it is expedient, the partition wall 24 (Fig. 4) in one

jo Ebene anzuordnen, die von der Diametralebene des Rohres 6 zur Seite der Schicht 4 um 0,1 bis 0,3 des Innendurchmessers des Rohres versetzt liegt, was denjo plane to be arranged by the diametrical plane of the Tube 6 to the side of the layer 4 by 0.1 to 0.3 des Inside diameter of the pipe is offset what the

Oii*»rcr»hni»t Hpc Hnhlranmpc 10 vprornftprt und folglichOii * »rcr» hni »t Hpc Hnhlranmpc 10 tested and consequently

den hydraulischen Widerstand gegen den Aufstrom des Dampf-Wasser-Gemisches im Hohlraum 10 vermindert.the hydraulic resistance to the upflow of the steam-water mixture in the cavity 10 is reduced.

Somit erhöht die Ausführung des Kühlers fürThus, the execution of the cooler increases for

Schachtofen gemäß der vorliegenden Erfindung die Betriebssicherheit des Kühlsystems von metallurgischen Aggregaten durch Vergrößerung der Standfestigkeit der Platten;Shaft furnace according to the present invention the operational reliability of the cooling system of metallurgical Aggregates by increasing the stability of the plates;

— sie ermöglicht die autonome Arbeit eines jeden Kühlrohres, wodurch von der zu kühlenden Platte große Wärmeflüsse abgeleitet werden können, die an lokalen Orten des Ofens entstehen;- it enables the autonomous work of each cooling tube, thereby reducing the plate to be cooled large heat fluxes can be derived, which arise in local locations of the furnace;

— sie verlängert das Reparaturintervall des Aggregats:- it extends the repair interval of the unit:

— sie verringert die Wahrscheinlichkeit der Entstehung von Gefahrensituationen, die durch Zerstörung der Wandung der Aggregate auftreten;- it reduces the likelihood of occurrence of dangerous situations that occur due to the destruction of the walls of the units;

&o — sie schließt das Gelangen von Wasser in den Ofenarbeitsraum aus;& o - it excludes the entry of water into the furnace work space;

— s^;e vermindert das Gewicht des Kühlers um das Eineinhalbfache.- s ^; e reduces the weight of the cooler by one and a half times.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Claims;

1. Cooler for shaft furnaces that has a plate that goes to Protection of the furnace walls from the action of the heat flow is intended and on the part of the Heat exposure is arranged, as well as a means for cooling the plate in the form of Contains metal tubes which are filled with a cooling liquid and are hermetically sealed at the end faces are closed, the one tube ends are connected to liquid with the plate, while the tube ends free from the liquid are arranged in a cooling chamber through which a Coolant circulates and which is located on the outside of the wall, with that of the liquid free ends of the tubes are slightly higher than the filled, characterized in that the Two-layer plate (1) made up of a highly thermally conductive layer (2) and a weakly thermally conductive layer Layer (4) is carried out, the highly thermally conductive Layer (2) the furnace work space and the weakly heat-conducting layer (4) of the furnace wall (5) is facing, and the plane of the separation boundary between the layers (2 and 4) to The longitudinal axis of the tubes (6) runs parallel.

2. Cooler according to claim 1, characterized in that each tube (6) euie not up to the End faces of the tube (6) has an intermediate wall (8) which is parallel to the longitudinal axis of the tube (6) runs and two cavities (10 and 11) delimited, jo of which the one cavity (10), namely the heat-absorbing, the highly thermally conductive Layer (2) faces -.-. Above the plane of Partition (8) essentially with the level of the separating boundary between the layers (2 and 4) js the plate (1) collapses.

3. Cooler according to claim 2, characterized in that the plane of the intermediate wall (8) with the The center plane of the tube (6) coincides.

4. Cooler according to claim 2, characterized in that the plane of the intermediate wall (24) from the Center plane of the tube (6) on the side of the furnace wall (5) by 0.1 to 0.3 inside diameter of the tube (6) is offset.

5. Cooler according to claim 1, 2, characterized in that the highly thermally conductive layer (2) of the plate (1) is made composed of individual blocks (3), each of which has a larger dimension in the horizontal direction than in the vertical and on the surface facing the wall (5) has recesses (12) for the tubes (6), in which recesses a layer (23) of thermally conductive material is arranged, while elements (15) for Attachment of the π block (3) to the tubes (6) are attached, which are provided with individual parts (18) welded to them for attachment to the wall (S).

6. Cooler according to claim 1, characterized in that as a highly thermally conductive layer (2) t> o heat-resistant cast iron and as a weakly thermally conductive layer (4) refractory concrete is used.