DE3544933C2

DE3544933C2 - Evaporative cooling for an industrial furnace with fluctuating heat

Info

Publication number: DE3544933C2
Application number: DE19853544933
Authority: DE
Inventors: Ernst Ekkehard Dr Ing Hammer
Original assignee: Reining Heisskuehlung & C GmbH
Current assignee: REINING HEISSKUEHLUNG GMBH & CO KG, 4330 MUELHEIM,
Priority date: 1985-12-19
Filing date: 1985-12-19
Publication date: 1993-12-09
Anticipated expiration: 2005-12-20
Also published as: DE3544933A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Verdampfungskühlung für einen Industrieofen gemäß Oberbegriff von Anspruch 1. Derartige Anlagen bestehen aus mindestens einem Kühlelement, wie z. B. einem Wandelement, einem Deckelelement, einer Haube, einer Abgasleitung, einem Abhitzekessel od. dgl., sowie einer Dampftrommel, die mit der Zulaufleitung des Kühlelements sowie mit dessen Ablaufleitung und mit einer Speisewasserleitung in Verbindung steht.The invention relates to evaporative cooling for Industrial furnace according to the preamble of claim 1. Such systems consist of at least one cooling element, such as B. a wall element, a cover element, one Hood, an exhaust pipe, a waste heat boiler or the like, and a steam drum, which is connected to the inlet pipe of the Cooling element and with its drain line and with a Feed water pipe is connected.

Infolge des zeitlich schwankenden Wärmeanfalls von bestimm ten Industrieöfen ergibt sich auch eine zeitlich stark schwankende Dampferzeugung der Verdampfungskühlung und daraus resultierend eine stark schwankende Volumenverdrängung in den Dampf-Wasser-Gemisch-Leitungen zwischen den Kühl elementen und der Dampftrommel, was hinwiederum zu einem stark schwankenden Wasserstand in der Dampftrommel führt (Stahl und Eisen, 106 (1986) S. 1011-1015).Due to the fluctuating heat accumulation of certain ten industrial ovens also results in a strong time fluctuating vapor generation of evaporative cooling and this results in a strongly fluctuating volume displacement in the steam-water mixture pipes between the cooling elements and the steam drum, which in turn becomes a strongly fluctuating water level in the steam drum (steel and Eisen, 106 (1986) pp. 1011-1015).

Dieser Nachteil läßt sich zwar durch eine Vergrößerung der Dampftrommel reduzieren, jedoch stellt dies eine vergleichs weise aufwendige Lösung dar.This disadvantage can be increased reduce the steam drum, however this compares wise elaborate solution.

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, den dem Stand der Technik anhaftenden Nachteil, nämlich den stark schwankenden Wasserstand in der Dampftrommel möglichst weitgehend zu beheben oder zu vermindern.Based on this, the invention is based on the object of the prior art the disadvantage of technology, namely the strongly fluctuating water level in to fix or reduce the steam drum as much as possible.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Verdampfungskühlung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen.Evaporative cooling is used to solve this task proposed with the features of claim 1.

Durch die Einlei tung des Speisewassers in den Anfang der Dampf-Wasser-Ge misch-Leitung möglichst unmittelbar, d. h. so nahe wie praktisch möglich, am Kühlelement wird erreicht, daß hinter dem Kühlelement je nach Wärmebelastung der im Kühlelement erzeugte Dampf ganz oder teilweise wie der rückkondensiert wird, da das Speisewasser in fast allen Kühlanlagen kälter ist als das Umlaufwasser. Im Ergebnis führt dies zu einer Vergleichmäßigung der Umwälzmenge und zu einem weit weniger schwankenden Wasserstand in der Trommel, und zwar durch eine geringere Volumenverdrängung in der Ablaufleitung. Somit ist es auch möglich, die installierte Pumpenleistung zu verringern, da der zu erwartende maximale Druckverlust in der Anlage kleiner wird.By the introduction tion of the feed water in the beginning of the steam-water ge mixing line as directly as possible, d. H. as close as possible to the cooling element achieved that behind the cooling element depending on the heat load all or part of the steam generated in the cooling element which is recondensed because the feed water in almost all Cooling systems are colder than the circulating water. As a result this leads to a more even circulation and a much less fluctuating water level in the drum, and that by a lower volume displacement in the Drain pipe. So it is also possible to use the installed Reduce pump performance as the expected maximum Pressure loss in the system becomes smaller.

Die Speisewasserleitung erstreckt sich mit ihrer Mündung bis etwa in die Mitte des Querschnitts der Ablaufleitung, so daß eine mittige Einleitung des Speisewassers erfolgt. Vorteilhaft knickt die Speisewasserleitung in die Achse der Ablaufleitung ein, wobei die Achse der Ablaufleitung ent weder gegen oder in die Strömungsrichtung des Dampf-Wasser- Gemisches in der Ablaufleitung eines Kühlelements gerichtet sein kann. Es ist auch möglich, die Speisewasserleitung über ein T-Stück in die Ablaufleitung einmünden zu lassen. In jedem Falle findet eine gute Durchmischung mit dem Dampf-Was ser-Gemisch in der Ablaufleitung statt.The feed water pipe extends with its mouth to about the middle of the cross-section of the drain pipe, so that a central introduction of the feed water takes place. The feed water line advantageously bends in the axis of the Drain line on, the axis of the drain line ent neither against or in the flow direction of the steam-water Mixture directed in the drain line of a cooling element can be. It is also possible to use the feed water line to let a T-piece flow into the drain pipe. In in any case, there is good mixing with the steam-what This mixture takes place in the drain line.

Um die Verteilwirkung noch zu erhöhen, kann die Speisewasser leitung an ihrem Ende in der Ablaufleitung mit einem Vertei lerkopf ausgerüstet sein.In order to increase the distribution effect even further, the feed water pipe at its end in the drain pipe with a distributor be equipped.

Die Speisewasserleitung ist in ihrem die Wandung der Ab laufleitung durchsetzenden Bereich von einem Überrohr um geben, um diese gegen zu hohe Wärmespannungen zu schützen.The feed water pipe is the wall of the Ab area passing through the transmission line from an overtube to protect them against excessive thermal stress.

Nach einem weiteren Vorschlage der Erfindung ist die Speisewasserzufuhr in Abhängigkeit von der Wärmebelastung an einem oder mehreren Kühlelementen geregelt. Zur Rege lung der Speisewasserzufuhr findet vorteilhaft ein Mehr komponentenregler Verwendung, wobei die Regelung in Abhän gigkeit von der Dampfentnahmemenge und/oder dem Wasserstand in der Dampftrommel und/oder der Speisewassermenge und/oder dem Dampfanteil in einer oder mehreren Ablaufleitungen er folgt.According to a further proposal of the invention Feed water supply depending on the heat load regulated on one or more cooling elements. To the rain Development of the feed water supply is advantageously a plus Component controller use, the regulation in Dep the steam extraction quantity and / or the water level in the steam drum and / or the quantity of feed water and / or the proportion of steam in one or more drain lines follows.

Die Erfindung erstreckt sich weiterhin auf eine Verdampfungs kühlung für einen Industrieofen mit zeitlich schwankendem Wärmeanfall, bestehend aus mehreren parallel und/oder in Reihe zueinander angeordneten Kühlelementen sowie einer Dampftrommel, die mit den Zulaufleitungen der Kühlelemente sowie mit deren Ablaufleitungen und mit einer Speisewasserleitung in Ver bindung steht. Bei einer derartigen Verdampfungskühlung mit mehreren Kühlelementen mündet die Speisewasserleitung in die Ablaufleitungen der einzelnen Kühlelemente und/oder Gruppen derselben ein.The invention also extends to evaporation cooling for an industrial furnace with fluctuating time Heat accumulation, consisting of several in parallel and / or in series mutually arranged cooling elements and a steam drum, the with the supply lines of the cooling elements and with their Drain pipes and with a feed water pipe in ver bond stands. With such an evaporative cooling with The feed water line opens into several cooling elements the drain lines of the individual cooling elements and / or Groups of the same.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist an Hand der Zeich nung näher erläutert, welche in schematischer Darstellung eine Verdampfungskühlung zeigt.An embodiment of the invention is based on the drawing voltage explained in more detail, which is a schematic representation shows evaporative cooling.

Mit 1 ist ein Industrieofen mit mehreren Kühlelementen, bei spielsweise ein Elektro-Lichtbogenofen zur Stahlerzeugung, bezeichnet, dessen einzelne Kühlelemente hintereinander und/ oder parallel zueinander angeordnet sein können, was jedoch aus Gründen einer besseren Übersichtlichkeit nicht dargestellt ist, ganz abgesehen davon, daß diese Ausgestaltung an sich bekannt ist. 1 is an industrial furnace with several cooling elements, for example an electric arc furnace for steel production, whose individual cooling elements can be arranged one behind the other and / or parallel to one another, but this is not shown for reasons of better clarity, quite apart from the fact that these Design is known per se.

Die Dampftrommel 2 ist mit den Kühlelementen des Industrie ofens 1 über die Zulaufleitung 3 sowie die Ablaufleitung 4 verbunden. Mit 5 ist die Leitung für die Dampfentnahme be zeichnet. Die Einleitung des Speisewassers erfolgt über die Speisewasserleitung 6 in die Ablaufleitung 4 der Kühlele mente des Industrieofens 1, und zwar vorzugsweise in deren Anfang, d.h. in den Bereich unmittelbar hinter den Kühl elementen des Industrieofens 1. Dadurch wird erreicht, daß hinter den Kühlelementen des Industrieofens 1 je nach der Wärmebelastung der in den Kühlelementen erzeugte Dampf ganz oder teilweise rückkondensiert wird, mit der Folge einer Vergleichmäßigung der Umwälzmenge sowie einer weitgehenden Konstanthaltung des Wasserspiegels in der Dampftrommel 2.The steam drum 2 is connected to the cooling elements of the industrial furnace 1 via the inlet line 3 and the outlet line 4 . 5 is the line for steam extraction be designated. The feed water is introduced via the feed water line 6 into the drain line 4 of the cooling elements of the industrial furnace 1 , preferably in its beginning, ie in the area immediately behind the cooling elements of the industrial furnace 1 . This ensures that each recondensed behind the cooling elements of the industrial furnace 1 according to the thermal load of the steam generated in the cooling elements wholly or partly, is achieved, resulting in a homogenization of the circulation rate and a substantially constant the attitude of the water level in the steam drum. 2

Die Zufuhr des Speisewassers über die Speisewasserleitung 6 erfolgt in Abhängigkeit von der Wärmebelastung an einem oder mehreren Kühlelementen. Es findet ein Mehrkomponentenregler 9 Verwendung, welcher über die Leitungen 10 mit Ist-Wertge bern 11 zur Erfassung der Dampfentnahmemenge in der Lei tung 5, des Wasserstandes der Dampftrommel 2, des Dampfan teils in der Ablaufleitung 4 sowie der Speisewassermenge in der Speisewasserleitung 6 verbunden ist. Der Ausgang des Mehrkomponentenreglers 9 ist über die Leitung 7 auf das Regelventil 8 in der Speisewasserleitung 6 geschaltet, über welches die Speisewasserzufuhr geregelt wird.The feed water is supplied via the feed water line 6 as a function of the heat load on one or more cooling elements. There is a multi-component controller 9 , which is connected via lines 10 with actual Wertge bern 11 for detecting the steam extraction amount in the Lei device 5 , the water level of the steam drum 2 , the Dampfan part in the drain line 4 and the feed water quantity in the feed water line 6 . The output of the multi-component controller 9 is connected via line 7 to the control valve 8 in the feed water line 6 , via which the feed water supply is regulated.

Claims

1. Evaporative cooling for an industrial furnace with fluctuating heat, in particular an arc furnace, converter or ladle furnace, consisting of at least one cooling element ( 1 ) and a steam drum ( 2 ), with the supply line ( 3 ) of the cooling element and with its drain line ( 4 ) and is connected to a feed water line ( 6 ), characterized in that the feed water line ( 6 ) opens into the drain line ( 4 ) and the junction is close behind the cooling element ( 1 ), so that in the drain line depending on Heat load of the steam generated in the cooling element is fully or partially recondensed.

2. Evaporative cooling according to claim 1, in which a plurality of cooling elements are connected in parallel and / or in series, characterized in that the feed water line ( 6 ) opens into the drain line ( 4 ) of each individual cooling element ( 4 ) and / or groups of cooling elements .

3. Evaporative cooling according to claim 1 or 2, characterized in that the feed water line ( 6 ) extends with their Mün extension approximately in the middle of the cross section of the drain line ( 4 ) of a cooling element.

4. evaporative cooling according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the feed water line (6) bends in the axis of the discharge line (6).

5. Evaporative cooling according to one of claims 1 to 4, characterized in that the outlet opening of the bend in the feed water line ( 6 ) is directed against the flow direction of the steam-water mixture in the outlet line ( 4 ) of a cooling element.

6. Evaporative cooling according to one of claims 1 to 5, characterized in that the outlet opening of the bend in the feed water line ( 6 ) is directed in the flow direction of the steam-water mixture in the outlet line ( 4 ) of a cooling element.

7. Evaporative cooling according to one of claims 1 to 6, characterized in that the feed water line ( 6 ) opens into the drain line ( 4 ) via a T-piece.

8. Evaporative cooling according to one of claims 1 to 7, characterized in that the feed water line ( 6 ) is equipped at its end in the drain line ( 4 ) with a distributor head.

9. Evaporative cooling according to one of claims 1 to 8, characterized in that the feed water line ( 6 ) in its area passing through the wall of the drain line ( 4 ) is surrounded by egg nem overpipe.

10. Evaporative cooling according to one of claims 1 to 9, characterized in that a control valve ( 8 ) is arranged in the feed water line ( 6 ), which is controllable via a multi-component regulator ( 9 ), which via lines ( 10 ) with actual Value transmitter ( 11 ) in the feed water line ( 6 ) for recording the quantity of feed water and / or the drain line (s) ( 4 ) for recording the steam content and / or the steam drum ( 2 ) for recording the water level and / or a line ( 5 ) is connected to the detection of the amount of steam withdrawn from the steam drum.

11. Evaporative cooling after one of claims 1 to 10, characterized in that the Spei Water supply depending on the heat load on an egg nem or more cooling element (s) is controllable.