DE3809533C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Kühlen einer Beschickungsanlage eines Schachtofens, insbesondere Hochofens - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Kühlen einer Schachtofen-, insbesondere Hochofen-Beschickungsanlage aus einem festen Zuführungskanal, der in dem Zentrum des Ofenkopfes vertikal angeordnet ist, einem drehbaren Ring, der um den besagten Zuführungskanal koaxial angebracht ist, einem festen, äußeren Gehäuse, das außerhalb des besagten Rings koaxial angebracht ist und mit diesem Ring eine im wesentlichen ringförmige Kammer seitlich begrenzt, wobei diese Kammer von dem Inneren des Ofens durch einen mit dem drehbaren Ring fest verbundenen, drehbaren Käfig getrennt, aber nicht isoliert ist, einer Verteilerschurre, die in dem drehbaren Käfig schwenkbar montiert ist, einem Antriebs­ mittel, um den Ring und den Käfig zusammen um die vertikale Achse des Ofens und des Zuführungskanals zu drehen, einem ringförmigen Zuführungsbehälter, der auf dem oberen Rand des drehbaren Rings befestigt ist und dessen konzentrische äußere und innere Wand in konzentrischen Nuten einer oberen, festen Platte gleiten, durch die mindestens eine Kühlwasserzuführungsleitung hindurchgeführt ist, die den ringförmigen Behälter ver­ sorgt, mehreren Kühlschlangen, die um den drehbaren Käfig herum angeordnet sind und von denen jede durch eine Rohr­ leitung mit dem besagten ringförmigen Behälter verbunden ist, einem kreisförmigen Sammelbehälter, der an dem äußeren Gehäuse befestigt ist, und Rohrleitungen, die jede der Kühlschlangen mit dem Sammelbehälter verbinden, so daß das Wasser über die besagten Rohrleitungen und die Kühlschlangen zwischen dem ringförmigen Behälter und dem Sammelbehälter fließt.

Die erste Flüssigkeits-Kühlvorrichtung dieser Art, die für eine Schachtofen-Beschickungsanlage ver­ wendet wurde, wird in der Patentschrift EP-B1-0116142 vorgeschlagen. Trotz aller Vorsichtsmaßnahmen und Vor­ kehrungen, die bei dieser bekannten Kühlvorrichtung ge­ troffen wurden, wurde festgestellt, daß Staub und Schmutz, wenn auch in kleinen Mengen, in die Kühlflüssig­ keit eindringen. Es wurde festgestellt, daß der meiste Schmutz an den oberen Rändern des Zuführungsbehälters eindringt, und zwar entweder von dem zentralen Zuführungskanal oder von der ringförmigen Kammer, die um den drehbaren Käfig herum angeordnet ist. Dieser Schmutz lagert sich in den Kühlschlangen ab, wodurch deren Quer­ schnitt zwangsläufig vermindert wird. Dies bewirkt nicht nur eine Verminderung der Strömungsgeschwindigkeit der Kühlflüssigkeit, und folglich eine Erhöhung der Ablagerungsgefahr, sondern infolge der von diesen Ablagerungen gebildeten Isolationsschicht auch eine Ver­ minderung des Kühlvermögens.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das oben beschriebene bekannte Flüssigkeits-Kühlverfahren und die entsprechende Kühlvorrichtung so zu vervollkommnen, daß weniger Staub und Schmutz in den Kühlkreis eindringen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein Flüssigkeits-Kühlverfahren vor­ geschlagen, das im wesentlichen dadurch gekennzeichnet ist, daß ein Inertgas oder gereinigtes Hochofengas in den ringförmigen Zuführungsbehälter eingeblasen wird, und zwar unter einem Druck, der höher ist als der Druck, der im Inneren des Ofens herrscht, aber niedriger ist als der Druck, unter dem das Wasser in den Behälter eingespritzt wird.

Die Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens weist die im Anspruch 5 angegebenen Merkmale auf.

Das eingeblasene Gas hat eine doppelte Wirkung. Einerseits wird in dem Behälter über dem Flüssigkeits­ niveau ein Druck erzeugt, der höher als der Druck in dem Ofen ist, wodurch das Eindringen von staubhaltigen Gasen in diesen Behälter verhindert wird, oder zumindest weniger staubhaltige Gase eindringen. Da ein gewisser Druck über dem oberen Niveau des Kühlwassers erzeugt wird, wird außerdem eine größere Wasserhöhe simuliert, d. h., die Strömungsgeschwindigkeit in den Kühlschlangen wird erhöht, was eine bessere Kühlung und eine Verminderung der Gefahr der Bildung von Ablagerungen in den Kühlschlangen zur Folge hat.

Als zusätzliche Maßnahme wird dafür gesorgt, daß weniger staubhaltige Gase in die ringförmige Kammer eindringen, wozu der Sammelbehälter als Flüssigkeits­ barriere zwischen dem Ofen und dieser ringförmigen Kammer benutzt wird. Außerdem werden die Ofengase, denen es trotzdem gelingt, die besagte Flüssigkeitsbarriere zu durchdringen, gezwungen, einen Wasservorhang zu über­ winden, der dazu dient, die Gase zu waschen und die festen Partikel niederzuschlagen.

Es ist vorteilhaft, in dem Kühlkreis einen Dekantierbehälter vorzusehen, um die Ablagerung der festen Partikel der Kühlflüssigkeit hervorzurufen, und um die Kühlflüssigkeit wiederverwenden zu können.

Die für die Verwirklichung dieses Verfahrens vor­ gesehene Anlage ist dadurch gekennzeichnet, daß der ring­ förmige Zuführungsbehälter über einen Gasverteilertopf mit einer unter Druck stehenden Gasleitung verbunden ist. Der drehbare Käfig weist vorzugsweise eine periphere Lippe auf, die bis zum Boden des Sammelbehälters reicht und mit der inneren Wand dieses Sammelbehälters ein Labyrinth für die Gase bildet.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist in dem Gehäuse über dem Sammelbehälter eine kreisförmige Gruppe von Düsen vorgesehen, wobei jede dieser Düsen einen fächerförmigen Wasserstrahl erzeugt, der so auf die Lippe des drehbaren Käfigs gerichtet sind, daß über dem Sammelbehälter ein ununterbrochener Wasservorhang gebildet wird.

Dieser Sammelbehälter ist vorzugsweise mit dem ersten Fach eines Dekantierbehälters verbunden, das durch eine vertikale Trennwand, die sich von dem Boden bis in den oberen Teil des Behälters erstreckt, von dem zweiten Fach dieses Behälters getrennt ist, wobei dieses zweite Fach mit der Kühlwasser-Zusatzversorgung und dem Rück­ führungskreis verbunden ist.

Weitere Besonderheiten und Merkmale ergeben sich aus der ausführlichen Beschreibung einer nachstehend zur Veranschaulichung wiedergegebenen, vorteilhaften Aus­ führungsform, wobei auf die im Anhang beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird, die Folgendes darstellen:

Die Fig. 1 ist eine schematische Gesamtansicht einer Kühlanlage von der in der vorgenannten Patent­ schrift beschriebenen Art, die mit den gemäß der vor­ liegenden Erfindung vorgeschlagenen Vervollkommnungen versehen ist.

Die Fig. 2 zeigt, in einer Schnittansicht, die Einzelheiten des Kühlflüssigkeits-Zuführungsbehälters.

Die Fig. 3 zeigt, in einer Schnittansicht, die Einzelheiten des Kühlflüssigkeits-Sammelbehälters.

Die Fig. 4 ist eine Draufsicht des über dem Sammelbehälter gebildeten Flüssigkeitsvorhangs.

In der Fig. 1 ist die Antriebsvorrichtung einer Verteilerschurre einer Schachtofen-Beschickungsanlage schematisch dargestellt, wobei diese Schacht­ ofen-Beschickungsanlage mit einer Flüssigkeits-Kühlvorrichtung von der in der vorgenannten Patentschrift vorgeschlagenen Art versehen ist.

Dieser Antriebsmechanismus besteht im wesentlichen aus zwei Getrieben 14 und 16, die dazu dienen, einen Ring 18 um die zentrale Achse des Ofens zu drehen, um die - in der Figur nicht dargestellte - Verteilerschurre um die Längsachse des Ofens zu drehen bzw. um diese Schurre bezüglich dieser Längsachse winkelmäßig einzustellen. Die Übertragung der Bewegungen und die Aufhängung der beweglichen Elemente sind auf eine an sich bekannte Weise mittels Wälzlagern 22, 28 verwirklicht (siehe die Fig. 2), und werden im Zusammenhang mit dieser Patentanmeldung nicht im einzelnen beschrieben.

Eine ringförmige Kammer 26 wird von einem äußeren Gehäuse 24 und dem drehbaren Ring 18 seitlich begrenzt. Diese ringförmige Kammer ist von dem Inneren des Ofens durch einen Schurren-Aufhängungskäfig 30 getrennt, der mit dem drehbaren Ring 18 fest verbunden ist.

Wie bei der bekannten Flüssigkeits-Kühlvorrichtung ist der drehbare Käfig 30 auf der äußeren Seite mit Kühl­ schlangen 32 versehen, um zu vermeiden, daß dieser Käfig 30 durch Wärmeleitung oder Wärmestrahlung die Wärme auf andere Teile, wie z. B. die Wälzlager und die Getriebe überträgt. Die verschiedenen Kühlschlangen 32 sind über Verbindungs-Rohrleitungen 38 mit einem ringförmigen Versorgungsbehälter 40 verbunden, der an dem oberen Teil des Rings 18 befestigt ist und sich folglich mit diesem Ring um die vertikale Achse dreht.

Wie bei der bekannten Kühlvorrichtung fließt das Kühlwasser infolge der Wirkung der Schwerkraft durch die Kühlschlangen 32 und danach in einen kreisförmigen Sammelbehälter 60, der um den unteren Teil des drehbaren Käfigs 30 herum vorgesehen ist. Von diesem Sammelbehälter 60 wird das Kühlwasser über einen Dekantierbehälter 80, eine Pumpstation 82, ein selbstreinigendes Filter 84 und einen Kühlkreis 86 bis zu Rohrleitungen 54 umgewälzt, die in den ringförmigen Behälter 40 münden. Hinsichtlich weiterer Informationen über Einzelheiten des Kühlkreises und seine Funktionsweise wird auf die vorgenannte Patent­ schrift EP-B1-0116142 verwiesen.

Wie aus der Fig. 2 ersichtlich ist, drehen sich die oberen Ränder des Versorgungsbehälters 40 berührungs­ los in den konzentrischen, kreisförmigen Nuten 46, 48 einer oberen, festen Platte 44, die mit dem Gehäuse 24 verschweißt ist. Die Versorgung des Behälters 40 mit Kühlwasser erfolgt über eine in der Platte 44 angebrachte kreisförmige Kehle 52, in die die Zuführungs-Rohr­ leitung(en) 54 einmündet (einmünden) (siehe die Fig. 1).

Wie aus der Fig. 2 ersichtlich ist, wurde der Öffnung zwischen den oberen Rändern des Behälters 40 und den Nuten 46, 48 absichtlich die Form eines Labyrinths gegeben, um die Gefahr des Eindringens von Gas und Staub in den Behälter 40 zu vermindern, und um einen Druck­ abfall bei dem weiter unten beschriebenen Dichtungsgas hervorzurufen. Trotz dieser labyrinthförmigen Öffnungen wurde festgestellt, daß Staub in den Behälter 40 ein­ dringt, wobei dieser Staub im wesentlichen von den Gasen herrührt, die von dem Inneren des Ofens über den Ring 18 hoch steigen.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Gefahr des Eindringens von Staub in den Behälter 40 dadurch vermindert, daß über eine oder mehrere Rohrleitungen 56 ein Inertgas oder gereinigtes Hochofengas, beispielsweise Stickstoff, unter Druck in diesen Behälter 40 eingeblasen wird. Der Druck, unter dem dieses Gas eingeblasen wird, ist ein wenig größer als der Druck in dem Schachtofen, um das Eindringen von Gas über die Nuten 46 und 48 zu ver­ hindern, und ein wenig kleiner als der Druck des Wassers in den Zuführungsleitungen 54, damit das Kühlwasser noch in den Behälter 40 fließt. Dieses unter Druck stehende Gas strömt über einen ringförmigen Verteilertopf 58 mit perforierter Wand in den Behälter 40.

Bei der vorliegenden Erfindung werden außerdem Maßnahmen vorgesehen, um zu erreichen, daß weniger Staub in die ringförmige Kammer 26 eindringt, damit auf diesem Wege ebenfalls weniger Staub in den Behälter 40 ein­ dringt, und damit die Getriebe und Wälzlager von Staub­ ablagerungen verschont bleiben. Es muß in der Tat not­ wendigerweise ein kreisförmiger Spalt zwischen dem dreh­ baren Ring 18 und dem festen Gehäuse 24 vorhanden sein. Die Druckschwankungen im Ofeninnern erzeugen in der Tat über diesen Spalt eine Pumpwirkung zwischen der Kammer 26 und dem Ofeninnern, was das Eindringen von kleinen Mengen staubhaltigen Gases in die Kammer 26 begünstigt.

Um diesen Nachteil zu beseitigen, wurde der Sammel­ behälter 60 in Form eines in das Gehäuse 24 integrierten kreisförmigen Behälters mit rechteckigem Querschnitt ver­ wirklicht. Der untere Rand des drehbaren Käfigs 30 weist eine vertikale, periphere Lippe 62 auf, die sich über den inneren Rand des Sammelbehälters 60 hinweg bis zum Boden dieses Sammelbehälters 60 erstreckt, ohne jedoch den Sammelbehälter 60 zu berühren. Der Durchgang zwischen einerseits der inneren Wand des Sammelbehälters 60, und anderereits dem Rand des drehbaren Käfigs 30 und seiner Lippe 62 wird außerdem absichtlich durch eine periphere, kreisförmige Lamelle 64 des Käfigs 30 versperrt, die bei der Rotation dieses Käfigs 30 in einer Nut 66 gleitet, die auf der inneren Wand des Sammelbehälters 60 vorgesehen ist. Das durch die Form dieses Durchgangs, sowie die Lamelle 64 und die Nut 66 definierte Labyrinth hindert folglich Gase und Staub daran, von dem Ofeninnern bis in den Sammelbehälter 60 zu gelangen.

Außerdem ist es möglich, Maßnahmen vorzusehen, um ein minimales Flüssigkeitsniveau in dem Sammelbehälter 60 sicherzustellen, so daß sich der untere Rand der Lippe 62 innerhalb der Flüssigkeit befindet, und so eine Flüssig­ keitsbarriere zwischen dem Ofeninneren und der Kammer 26 gebildet wird.

Als zusätzliche Maßnahme wird bei einer vorteil­ haften Ausführungsform über dem äußeren Rand des Sammel­ behälters 60 eine kreisförmige Gruppe von Düsen 68 vor­ gesehen, über die Kühlwasser eingespritzt wird, das über von dem Hauptkreis abzweigende Rohrleitungen 72 zugeführt wird (siehe die Fig. 1). Jede der Düsen 68 erzeugt, wie aus der Fig. 4 ersichtlich ist, einen breitgefächerten Wasserstrahl 70, der auf die Lippe 62 gerichtet ist. Infolge der kombinierten Wirkung aller Düsen 68 wird so ein ununterbrochener Wasservorhang gebildet, der den gesamten Sammelbehälter 60 überdeckt und eine wirksame Spülung der Gase sichergestellt, denen es dennoch gelingt, über das Labyrinth in den Sammelbehälter 60 einzudringen.

Der Sammelbehälter 60 ist über Rohrleitungen 74 mit einem Dekantierbehälter 80 verbunden (siehe die Fig. 1). Dieser Behälter 80 ist durch eine vertikale Trennwand 92, die sich von dem Boden bis in den oberen Teil dieses Behälters 80 erstreckt, in zwei Fächer 88 und 90 aufge­ teilt. Das von dem Sammelbehälter 60 kommende Wasser wird in das Fach 88 eingeleitet, wo sich die festen Partikel auf dem Boden absetzen können, während das dekantierte Wasser nur über die Trennwand 92 hinweg in das zweite Fach 90 fließen kann. In dieses Fach 90 mündet außerdem eine Zuführungs-Rohrleitung 94, über die der Kreis zur Ersetzung des verdampften Wassers mit zusätzlichem Wasser versorgt wird. Im unteren Teil des Behälters 80 wird das Wasser von der Pumpstation 82 angesaugt und auf eine an sich bekannte Weise über das Filter 84 in den Kühlkreis gegeben. Die zwei Fächer 88, 90 des Dekantierbehälters 80 können über eine Ventilgruppe 96 entleert werden, insbesondere, um die festen Ablagerungen des Fachs 88 zu entfernen.

Es ist noch anzumerken, daß die gemäß der vor­ liegenden Erfindung vorgeschlagenen Vervollkommnungen leicht an vorhandene Anlagen von der in der Patentschrift EP-B1-0116142 beschriebenen Art angepaßt werden können.

Claims (8)

1. Verfahren zum Kühlen einer Schachtofen-, insbesondere Hochofen-Beschickungsanlage aus einem festen Zuführungskanal (20), der in dem Zentrum des Ofenkopfes vertikal angeordnet ist, einem drehbaren Ring (18), der koaxial um den besagten Kanal (20) angebracht ist, einem äußeren Gehäuse (24), das außerhalb des besagten Rings (18) koaxial angebracht ist und mit diesem Ring (18) eine im wesent­ lichen ringförmige Kammer (26) seitlich begrenzt, wobei diese Kammer (26) von dem Inneren des Ofens durch einen mit dem drehbaren Ring (18) fest verbundenen, drehbaren Käfig (30) getrennt, aber nicht isoliert ist, einer Verteilerschurre, die in dem drehbaren Käfig (30) schwenkbar angebracht ist, einem Antriebsmittel, um den Ring (18) und den Käfig (30) zusammen um die vertikale Achse und den Zuführungskanal (20) zu drehen, einem ringförmigen Zuführungsbehälter (40), der auf dem oberen Rand des drehbaren Rings (18) befestigt ist, und dessen zwei konzentrische Wände in konzentrischen Nuten (46, 48) einer oberen, festen Platte (44) gleiten, durch die mindestens eine Kühlwasserzuführungs-Rohrleitung (54) hindurchgeführt ist, die den ringförmigen Behälter (40) versorgt, mehreren Kühlschlangen (32), die um den Käfig (30) herum angeordnet sind, und von denen jede über eine Rohrleitung (38) mit dem besagten ringförmigen Behälter (40) verbunden ist, einem kreisförmigen Sammelbehälter (60), der an dem äußeren Gehäuse (24) befestigt ist, und aus Rohrleitungen, die jede der Kühlschlangen mit dem besagten Sammelbehälter (60) so verbinden, daß das Wasser über die besagten Rohrleitungen und die Kühlschlangen zwischen dem ringförmigen Behälter (40) und dem Sammel­ behälter (60) fließt, dadurch gekennzeichnet, daß in den ringförmigen Behälter (40) ein Inertgas oder gereinigtes Hochofengas unter einem Druck eingeblasen wird, der größer als der Druck ist, der im Inneren des Ofens herrscht, und kleiner als der Druck ist, unter dem das Wasser in den Behälter (40) eingespritzt wird.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Sammelbehälter (60) als Flüssigkeitsbarriere zwischen dem Ofen und der ringförmigen Kammer (26) benutzt wird.

3. Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Gase des Ofens, denen es gelingt, die besagte Flüssigkeitsbarriere zu durchdringen, gezwungen werden, einen ununterbrochenen Wasservorhang zu über­ winden, der über dem Sammelbehälter (60) vorgesehen ist.

4. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlwasser einer Dekantierung in einem Dekantierbehälter (80) unterworfen wird.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der ringförmige Zuführungsbehälter (40) über einen Gasverteiler-Topf (58) mit mindestens einer unter Druck stehenden Gasleitung (56) verbunden ist.

6. Vorrichtung gemäß Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der drehbare Käfig (30) eine periphere Lippe (62) aufweist, die bis zum Boden des Sammel­ behälters (60) reicht und mit der inneren Wand dieses Sammelbehälters (60) ein Labyrinth für die Gase definiert.

7. Vorrichtung gemäß Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine kreisförmige Gruppe von Düsen (68), die in dem Gehäuse (24) über dem Sammelbehälter (60) vorgesehen ist, wobei jede dieser Düsen (68) einen fächerförmigen Wasser­ strahl (70) erzeugt, der so auf die Lippe (62) des dreh­ baren Käfigs (30) gerichtet wird, daß ein ununter­ brochener Wasservorhang über dem Sammelbehälter (60) gebildet wird.

8. Vorrichtung gemäß Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Sammelbehälter (60) mit dem ersten Fach (88) eines Dekantierbehälters (80) verbunden ist, der von dem zweiten Fach (90) desselben Behälters (80) durch eine vertikale Wand (92) getrennt ist, die sich von dem Boden des Behälters bis in den oberen Teil des Behälters erstreckt, und daß das zweite Fach (90) mit einer zusätzlichen Kühlwasserversorgung und mit dem Kühl­ wasser-Rückführungskreis verbunden ist.