DE4041801C1

DE4041801C1 - Reducing energy consumption in blast furnace - comprises reducing temp. drop of hot gases by using oil coolant with specified vapour pressure curve

Info

Publication number: DE4041801C1
Application number: DE19904041801
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dr.-Ing. 5160 Dueren De Kranert; Karlheinz Dr.-Ing. 5110 Alsdorf De Paessler
Original assignee: Zimmermann and Jansen GmbH
Current assignee: Zimmermann and Jansen GmbH
Priority date: 1990-12-10
Filing date: 1990-12-24
Publication date: 1992-02-27
Anticipated expiration: 2010-12-25

Abstract

Energy consumption in high temp. regions (900-1800 deg.C) of a blast furnace plant with blast heater is reduced by reducing the temp. drop of hot gases when passing through cooled valves, etc., partic. gate valves for hot blast, to a min., partic. less than 15 deg.C, by use of a cooling medium whose vapour pressure curve is always below that of water. Pref. a heat transfer oil is used, with b.pt. at ambient pressure of about 250-300 deg.C. ADVANTAGE - Reduced thermal stresses on valves, etc., allowing lighter construction, allows heat recovery from coolant.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reduzierung des Energieverbrauchs im Hütten- und Stahlwerkbetrieb, insbesondere in Hochtemperaturbereichen einer Hochofenanlage mit Winderhitzer sowie dazugehörigen und jeweils gekühlten Armaturen, wie Schieber, Klappen und Ventile, insbesondere Heißwindschieber, Heißgasklappen und Rohrbrückenschieber, wobei der fragliche Temperaturbereich zwischen etwa 900°C und 1800°C liegt.The invention relates to a method for reducing the Energy consumption in metallurgical and steel plant operation, in particular in high temperature areas of a blast furnace with Hot-water heaters as well as associated and respectively cooled fittings, like valves, flaps and valves, especially hot air valves, Hotgas flaps and pipe bridge valves, wherein the temperature range in question between about 900 ° C and 1800 ° C is.

Im Hütten- und Stahlwerkbetrieb gibt es eine Vielzahl von Einrichtungen, die relativ hohen Temperaturen ausgesetzt sind, wie z. B. Heißwindschieber, Heißgasklappen und Rohrbrückenschieber. Um eine Überhitzung und Zerstörung dieser Armaturen zu vermeiden, müssen diese gekühlt werden. Zu diesem Zweck weisen die genannten Armature Kühlkanäle auf, durch die Kühlwasser geleitet wird. Nur beispielhaft wird in diesem Zusammenhang auf den wassergekühlten Hochtemperaturschieber gemäß der DE-C 23 66 032 hingewiesen. Die bekannte Wasserkühlung weist jedoch mehrere technische Nachteile auf, die insbesondere bei Hochtemperatur-Heißwindschiebern zum Tragen kommen. Der Heißwindschieber ist eine typische Armatur für die Hüttenindustrie. Er wird am Winderhitzer bzw. Cowper eingesetzt. Durch ihn wird u. a. die Umschaltung von Windzufuhr in den Hochofen durchgeführt. Dabei herrschen Betriebstemperaturen bis zu 1600°C, mitunter sogar bis zu 1800°C und Betriebsdrücke bis zu 6,0 bar. Haube, Gehäuse und Schieberplatte sind heutzutage in Stahlschweißkonstruktion ausgeführt. Die beiden letztgenannten Teile sind mit Feuerfest(FF)-Material versehen und wassergekühlt. Das Kühlwasser wird entsprechend der Ausführungsform gemäß der DE-C 23 66 032 über eine Spirale gegenläufig durch die Schieberplatte geleitet, so daß ein nahezu gleichmäßiges Temperaturprofil in der Schieberplatte aufrechterhalten wird. Dazu sind die Kühlwassermenge und das Druckniveau so gewählt, daß instabile Wärmeübergänge durch partielles Verdampfen mit anschließender Kondensation vermieden werden. Die metallischen Dichtsitze befinden sich innerhalb des gekühlten Gehäuses, sind aber durch Feuerfest- Material vom Hochtemperaturraum abgeschirmt. Die vorgenannte Wasserkühlung hat zum einen den Nachteil, daß relativ hohe Temperaturgradienten in der Konstruktion auftreten, da das Kühlwasser bei einer Temperatur von nur etwa 25°C eingeleitet wird. Dies bedeutet, daß die Temperatur auf der Kühlseite etwa 25°C beträgt, während die Temperatur auf der Heißwindseite bis zu 1500°C sein kann. Es ist augenscheinlich, daß aufgrund dieses extrem großen Temperaturunterschiedes in der Kontruktion Spannungen auftreten, die nur durch eine entsprechend massive Auslegung der Bauteile aufgefangen werden können. Dementsprechend aufwendig sind die bekannten Konstruktionen gebaut. Des weiteren ist es erforderlich, zur Reduzierung der vorgenannten Wärmespannungen den Gehäusedurchgang sowie die beiden Schieberplattenseiten mit einer relativ dicken Schicht Feuerfestmaterial auszukleiden. Auch die Schieberhaube muß mit Feuerfestmaterial ausgekleidet werden. Dies wiederum hat bei vorbestimmtem Querschnitt des Gehäusedurchgangs eine entsprechend größere Gehäusekonstruktion zur Folge.In metallurgical and steel plant operation there are a multiplicity of Facilities exposed to relatively high temperatures are, such. B. hot air valves, hot gas valves and pipe bridge valve. To overheat and destroy this To avoid fittings, they must be cooled. To this Purpose have said Armature cooling channels, through the cooling water is passed. Only example is in this Relation to the water-cooled high temperature slider pointed out in DE-C 23 66 032. The well-known water cooling However, has several technical disadvantages that especially for high-temperature hot air slides for carrying come. The hot air slide is a typical fitting for the Metallurgical industries. He is used at the Winderheater or Cowper. Through him u. a. the switching of wind supply carried out in the blast furnace. There are operating temperatures up to 1600 ° C, sometimes even up to 1800 ° C and Operating pressures up to 6.0 bar. Hood, housing and slide plate are nowadays made of welded steel construction. The last two parts are made of refractory (FF) material provided and water cooled. The cooling water will be corresponding the embodiment according to DE-C 23 66 032 via a Spiral passed in opposite directions through the slide plate, so that a nearly uniform temperature profile in the slide plate is maintained. These are the amount of cooling water and the pressure level chosen so that unstable heat transfer by partial evaporation followed by condensation be avoided. The metallic sealing seats are located within the cooled housing, but are refractory Material shielded from high temperature space. The aforementioned Water cooling has the disadvantage that relatively high temperature gradients occur in the construction, because the cooling water is introduced at a temperature of only about 25 ° C. This means that the temperature on the cooling side is about 25 ° C while the temperature is on the hot wind side can be up to 1500 ° C. It is obvious that due to this extremely large temperature difference in the Construction voltages occur only through an appropriate massive design of the components can be collected. Accordingly consuming are the known constructions built. Furthermore, it is necessary to reduce the aforementioned thermal stresses the housing passage as well as the two slide plate sides with a relatively thick Lining layer of refractory material. Also the slider hood must be lined with refractory material. This in turn, has a predetermined cross section of the housing passage a correspondingly larger housing construction result.

Trotz dieser letztgenannten Maßnahmen läßt es sich nicht vermeiden, daß einige Stellen des Schiebergehäuses unmittelbar mit dem Heißwind in Berührung kommen. Dies gilt vor allem im unteren Bereich der Schieberplatten-Dichtsitze, da diese beim Öffnen des Schiebers sowie geöffnetem Schieber unmittelbar mit dem Heißwind in Berührung kommen. Dementsprechend groß sind die Wärmespannungen in diesem kritischen Bereich des Schiebergehäuses mit der Folge, daß Risse entstehen können, die eine äußerst aufwendige Reparatur des Heißwindschiebers zur Folge haben.Despite these last-mentioned measures, it is unavoidable that some parts of the valve body immediately come into contact with the hot blast. This is especially true in the lower portion of the slide plate sealing seats, as these at Opening the slide and open slide immediately come into contact with the hot blast. Accordingly big are the thermal stresses in this critical area of the Slider housing with the result that cracks may occur the one extremely expensive repair of the hot air slide have as a consequence.

Des weiteren besteht in diesen Bereichen die Gefahr, daß das Kühlwasser verdampft und dementsprechend die Kühlwirkung verlorengeht. Dann entstehen lokale Überhitzungen, die ebenfalls zu erhöhten Wärmespannungen und Rissen führen können.Furthermore, there is a risk in these areas that the Cooling water evaporates and accordingly the cooling effect is lost. Then there are local overheating, as well can lead to increased thermal stresses and cracks.

Die Haltbarkeit der Schieberplatte und der Dichtringe ist auch abhängig von der Qualität des zur Verfügung stehenden Kühlwassers. Schlechtes Wasser, das beim Kühlvorgang zu hohe Temperaturen erreicht, wird stetig Kesselstein absetzen und damit in kurzer Zeit an bestimmten Stellen jede Kühlwirkung unterbinden. Die Folge ist ein Verschmoren der Platte oder der Ringe. Zur Vermeidung dieses Problems wurden Heißwindschieber mit Rückkühlanlage vorgeschlagen, in der eine vorbestimmte Reinwassermenge innerhalb eines geschlossenen Kühlkreislaufes zirkuliert. Doch auch damit lassen sich die erstgenannten Probleme, die der Wasserkühlung immanent sind, nicht vermeiden. The durability of the slide plate and the sealing rings is also depending on the quality of the available Cooling water. Bad water, which is too high during the cooling process Temperatures reached, will steadily settle scale and thus in a short time at certain points any cooling effect prevention. The consequence is a burning of the plate or The Rings. To avoid this problem were hot air slides proposed with recooling, in which a predetermined Pure water quantity within a closed cooling circuit circulated. But even with that, the former can be Problems inherent in water cooling are not avoid.

Auch ist eine Energierückgewinnung bei der herkömmlichen Wasserkühlung nicht möglich, da das Kühlwasser aus der Armatur mit einer Temperatur von etwa 30 bis 40°C austritt. Auf diesem niedrigen Temperaturniveau ist eine unmittelbare Wärmeenergie- Auskoppelung nicht möglich. Dementsprechend gehen bei den heutigen Heißwindschiebern etwa 280 kW Wärmeenergie an die Umgebung verloren.Also is an energy recovery in the conventional water cooling not possible because the cooling water from the valve at a temperature of about 30 to 40 ° C emerges. On this low temperature level is an immediate heat energy Uncoupling not possible. Accordingly, contribute Today's hot air slides about 280 kW heat energy lost the environment.

Um das Problem der Dampfbildung z. B. im Zusammenhang mit der vorgenannten Kesselsteinbildung im Kühlkreislauf zumindest zu reduzieren, ist es auch notwendig, das Kühlwasser unter erhöhtem Druck durch die Armatur hindurchzuleiten. Dies wiederum hat ebenfalls zur Folge, daß die Gesamtkonstruktion sehr massiv ausgeführt werden muß. Dies gilt insbesondere für die ebenfalls schon vorgeschlagene Heißwasserkühlung. Bei dieser wird der Energiestrom, der dem Heißwindschieber entzogen wird, mit 150°C bis 200°C dem nächsten Nutzer zur Verfügung gestellt. Die nächsten Nutzer können z. B. das betriebsinterne Dampfnetz, ein Trockner oder eine Luftvorwärmung sein. Das heiße Kühlwasser muß jedoch auf einem Druckniveau von mehr als 16 bar gehalten werden, um ein Verdampfen innerhalb der Armatur und die damit zusammenhängenden Probleme zu vermeiden. Dieser hohe Druck führt, wie bereits ausgeführt, zu extrem massiven Ausführungen der Gesamtkonstruktion. Andererseits bietet die Heißwasserkühlung den Vorteil, daß dem in der Armatur zusätzlich erwärmten Heißwasser unmittelbar Wärmeenergie zur weiteren Nutzung entzogen werden kann.To the problem of steam formation z. B. in connection with the aforementioned scale formation in the cooling circuit it is also necessary to reduce the cooling water to pass through the fitting under increased pressure. This in turn also has the consequence that the overall construction must be made very massive. This is especially true for the already proposed hot water cooling. In this, the energy flow, the hot air slide is withdrawn, with 150 ° C to 200 ° C the next user to Provided. The next users can, for. B. the internal company Steam network, a dryer or air preheating his. However, the hot cooling water must be at a pressure level be kept above 16 bar to evaporate within the fitting and the related problems to avoid. This high pressure leads, as already stated, to extremely massive designs of the overall construction. on the other hand offers the hot water cooling the advantage that the in the fitting additionally heated hot water immediately Heat energy can be withdrawn for further use.

Unter dem Gesichtspunkt der Energierückgewinnung aus dem Kühlmedium hat man auch bereits eine Luftkühlung für Heißwindschieber vorgeschlagen. Bei dieser wird vorgespannte Luft im Schieber erwärmt und dann dem Heißwind wieder zugeführt. Aufgrund der niedrigen Wärmekapazität von Luft sind jedoch große Mengenströme zur Kühlung notwendig. In Verbindung mit dem geringen Wärmeübergang, der bei der Luftkühlung realisierbar ist, ergibt sich demnach jedenfalls eine sehr große Bauweise des Heißwindschiebers, die zu einer erheblichen Verteuerung desselben führt. From the viewpoint of energy recovery from the cooling medium you already have an air cooling for hot air valves proposed. This will be pre-stressed air in the Heated slide and then fed back to the hot blast. by virtue of However, the low heat capacity of air is great Flow rates necessary for cooling. In conjunction with the low Heat transfer, which can be realized in air cooling is, therefore, results in any case a very large construction of the hot-air valve, which leads to a considerable increase in price of the same leads.

Schließlich sei auch noch darauf hingewiesen, daß der Heißwind im Bereich des wassergekühlten Heißwindschiebers um ca. 20 bis 30°C abgekühlt wird aufgrund des hohen Temperaturgradienten zwischen Heißwind und Kühlwasser. Dieser Energieverlust hat zur Folge, daß im Hochofen zusätzlicher Brennstoff erforderlich ist, um den vorgenannten Temperaturabfall zu kompensieren. Statt dessen könnte auch der Heißwind vor Einleitung in den Hochofen wieder auf das alte Temperaturniveau erhitzt werden. In beiden Fällen ist also zusätzliche Energie erforderlich, die zu einer Absenkung des Gesamtwirkungsgrades der Hochofenanlage führt.Finally, it should also be noted that the hot wind in the area of the water-cooled hot-air vane by approx. 20 to 30 ° C is cooled due to the high temperature gradient between hot air and cooling water. This energy loss As a result, in the blast furnace additional fuel is required to compensate for the aforementioned temperature drop. Instead, the hot air before introduction could also in the blast furnace back to the old temperature level to be heated. In both cases, therefore, is additional energy required, leading to a reduction in the overall efficiency the blast furnace plant leads.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorgenannten Nachteile der bekannten Kühlung von Armaturen im Hochtemperaturbereich einer Hochofenanlage oder dgl. zu vermeiden, d. h. eine Kühlung vorzuschlagen, die geringere Wärmespannungen und eine dementsprechend leichtere Bauweise der Armatur zur Folge hat und bei der eine unmittelbare Energierückgewinnung aus dem Kühlmedium möglich ist.The present invention is based on the object, the aforementioned disadvantages of the known cooling of valves in High temperature range of a blast furnace plant or the like to avoid d. H. to suggest cooling, the lower thermal stresses and a correspondingly lighter construction of the Armature results in and in the immediate energy recovery from the cooling medium is possible.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst, wobei vorteilhafte Details der Erfindung in den Unteransprüchen beschrieben sind.This object is achieved by the characterizing features of the claim 1 solved, with advantageous details of the invention are described in the subclaims.

Dementsprechend liegt der Grundgedanke der vorliegenden Erfindung darin, daß zur Kühlung der vorgenannten Armaturen ein Kühlmedium verwendet wird, dessen Dampfdruckkurve stets unter derjenigen von Wasser verläuft. Dementsprechend kann das Kühlmedium auf einer höheren Temperatur gehalten werden, ohne daß die Gefahr einer Dampfbildung besteht. Der Temperaturabfall des durch die Armatur hindurchströmenden Mediums wird dadurch ebenfalls entsprechend reduziert, so daß eine entsprechend reduzierte Nachfeuerung im Hochofen erforderlich ist. Der Energieverlust durch den Temperaturabfall im Bereich der gekühlten Armaturen ist im Vergleich zum Stand der Technik merklich niedriger. Accordingly, the basic idea of the present invention lies in that for cooling the aforementioned fittings a Cooling medium is used, the vapor pressure curve always below that of water passes. Accordingly, the cooling medium be kept at a higher temperature without that there is a risk of vapor formation. The temperature drop of the medium flowing through the fitting becomes thereby also reduced accordingly, so that a corresponding reduced post-firing in the blast furnace is required. The energy loss due to the temperature drop in the area of refrigerated faucets is compared to the prior art noticeably lower.

Des weiteren ist es erfindungsgemäß möglich, das Kühlmedium unter erheblich niedrigerem Druck, z. B. unter einem Druck von nur etwa 1,5 bar, durch die Armatur hindurchzuleiten, da die Gefahr einer Dampfbildung aufgrund des höheren Siedepunktes des Kühlmediums nicht besteht. Auch dieser Umstand trägt zur weniger massiven Bauweise der Armatur bei.Furthermore, it is possible according to the invention, the cooling medium under considerably lower pressure, e.g. B. under pressure of only about 1.5 bar, to pass through the fitting because the risk of vapor formation due to the higher boiling point the cooling medium does not exist. Also this circumstance contributes to the less massive design of the valve.

Aufgrund niedriger gelegenen Dampfdruckkurve kann das Kühlmedium auf im Vergleich zu Wasser wesentlich höherem Temperaturniveau durch die Armatur hindurchgeleitet werden mit der Folge, daß ausgangsseitig Wärmeenergie unmittelbar auf relativ hohem Temperaturniveau zur weiteren Nutzung im Hütten- und Stahlwerkbetrieb ausgekoppelt werden kann. Das ausgangsseitige Temperaturniveau liegt auf jeden Fall höher als 80, vorzugsweise 200 bis 300°C.Due to lower vapor pressure curve, the cooling medium on compared to water much higher temperature level be passed through the fitting with the Result that the output side heat energy directly to relatively high temperature level for further use in the metallurgical and steelworks operation can be disconnected. The output side Temperature level is definitely higher than 80, preferably 200 to 300 ° C.

Schließlich hat das erfindungsgemäße Kühlverfahren den Vorteil, daß bestehende Konstruktionen für den Heißwindschieber oder dgl. nicht geändert zu werden brauchen. Es braucht lediglich statt Kühlwasser das erfindungsgemäße Kühlmedium verwendet zu werden.Finally, the cooling method according to the invention has the advantage that existing designs for the hot air slide or the like need not be changed. It only needs instead of cooling water, the cooling medium according to the invention is used to become.

Die Wärmeenergie, die in vorgenannter Weise unmittelbar aus dem Kühlmedium ausgekoppelt werden kann, kann zur Erhöhung der Heißwindtemperatur vor Eintritt in den Cowper, zur Erwärmung des Gichtgasstromes vor Eintritt in den Cowper, zur Erwärmung des Gichtgasstromes vor Einleitung in eine sogenannte TRT-Maschine oder dgl. verwendet werden. In allen Fällen führt diese Wärmerückgewinnung zu einem höheren Wirkungsgrad der Gesamtanlage.The heat energy, in the aforementioned way immediately can be coupled to the cooling medium can increase the hot air temperature before entering the Cowper, for heating the blast furnace gas stream before entering the Cowper, for heating the top gas stream prior to introduction into a so-called TRT machine or the like can be used. In all cases leads this heat recovery to a higher efficiency of Overall system.

Vorzugsweise wird zur Kühlung der Armaturen durch diese ein flüssiges Kühlmedium hoher Wärmekapazität, hoher Wärmeleitfähigkeit sowie niedriger Viskosität geleitet, insbesondere ein Kühlmedium wie in Anspruch 2 definiert. Preferably, for the cooling of the fittings by this one liquid cooling medium of high heat capacity, high thermal conductivity and low viscosity, in particular a cooling medium as defined in claim 2.

Wärmeträgeröl erfüllt die im Anspruch 2 genannten Bedingungen, wobei vorzugsweise ein solches Wärmeträgeröl verwendet wird, dessen Siedepunkt bei Umgebungsdruck bei etwa 250 bis 300°C, gegebenenfalls bis zu etwa 450°C liegt.Heat transfer oil fulfills the conditions mentioned in claim 2, preferably using such a thermal oil, its boiling point at ambient pressure at about 250 to 300 ° C, optionally up to about 450 ° C.

Dementsprechend hoch kann die Kühlmedium-Eintrittstemperatur sein. Diese beträgt vorzugsweise etwa 260 bis 290, insbesondere etwa 280°C. Dementsprechend beträgt die Kühlmedium-Austrittstemperatur etwa 300 bis 330°C, insbesondere etwa 310°C. Bei einem Heißwindschieber beträgt unter diesen Voraussetzungen die Wandtemperatur etwa 360 bis 400°C, insbesondere etwa 380°C. Dementsprechend niedrig ist der Temperaturgradient zwischen Kühlmedium einerseits und Schiebergehäuse sowie Heißwind andererseits mit der Folge, daß der Temperaturabfall des Heißwindes im Schieberbereich entsprechend reduziert ist und nur etwa 10 bis 15°C beträgt.Accordingly high, the cooling medium inlet temperature his. This is preferably about 260 to 290, in particular about 280 ° C. Accordingly, the cooling medium outlet temperature about 300 to 330 ° C, especially about 310 ° C. With a hot air slide is under these conditions the wall temperature about 360 to 400 ° C, in particular about 380 ° C. Accordingly, the temperature gradient is low between cooling medium on the one hand and slide housing and hot air on the other hand, with the result that the temperature drop of Hot wind in the slide area is reduced accordingly and only about 10 to 15 ° C is.

Die Verwendung von Wärmeträgeröl als Kühlmedium ist besonders überraschend im Hinblick auf die hohen Temperaturen innerhalb der Armaturen, die es zu kühlen gilt. Normalerweise würde bei diesen Temperaturen ein Fachmann es nicht wagen, Öl als Kühlmedium zu verwenden, und zwar insbesondere auch unter dem Gesichtspunkt der Betriebssicherheit. Diese stellt jedoch im vorliegenden Fall kein ernsthaftes Problem dar aufgrund des relativ niedrigen Drucks, unter dem das Kühlmedium steht. Dieser Druck ist in der Regel stets geringer als der Druck des die Armatur durchströmenden Mediums. Wie eingangs dargelegt, beträgt der Betriebsdruck von Heißwindschiebern bis zu 6 bar. In der Praxis liegt er zwischen 3,0 und 6,0 bar und damit auf jeden Fall über dem Kühlmedium-Druck von nur etwa 2,5 bar. Sollten also wider Erwarten Leckagen in der Gehäusewand auftreten, würde das Wärmeträgeröl nicht in den Heißwindkanal eintreten, sondern umgekehrt Heißwind in das Kühlmedium. Dies ist ungefährlich. Vorzugsweise sind jedoch Vorkehrungen getroffen, um derartige Leckagen festzustellen, um den Betrieb für eine Reparatur zu unterbrechen. Die entsprechenden Maßnahmen sind in Anspruch 9 beschrieben, wobei es auch noch möglich ist, im Kühlmedium-Kreislauf einen sogenannten Blasendetektor vorzusehen, um ein Eindringen von Heißwind oder dgl. in das Kühlmedium festzustellen.The use of heat transfer oil as a cooling medium is special surprising in view of the high temperatures within the fittings that need to be cooled. Usually would be at These temperatures a specialist would not dare, oil as a cooling medium to use, especially from the point of view the operational safety. However, this is in the this case is not a serious problem due to the relatively low pressure, under which the cooling medium is. This Pressure is always lower than the pressure of the pressure the valve flowing medium. As stated above, the operating pressure of hot air slides is up to 6 bar. In practice, it is between 3.0 and 6.0 bar and thus in any case above the cooling medium pressure of only about 2.5 bar. Should, contrary to expectations, leakages occur in the housing wall, the heat transfer oil would not enter the hot blast duct enter, but conversely, hot air into the cooling medium. This is safe. Preferably, however, precautions are taken to detect such leaks to interrupt the operation for a repair. The corresponding Measures are described in claim 9, wherein it is also possible, in the cooling medium cycle a so-called Bubble detector provide to prevent hot blast or the like. Detect in the cooling medium.

Aufgrund des erfindungsgemäß verwendeten Kühlmediums ist es auch möglich, die Auskleidung mit Feuerfestmaterial dünnwandiger auszuführen. Dies führt bei vorgegebenem Strömungskanal- Durchmesser ebenfalls zu einer kleineren Bauweise der gesamten Armatur, wie z. B. Heißwindschieber.Because of the cooling medium used in the invention it is also possible, the lining with refractory thin-walled perform. This leads at a given flow channel Diameter also to a smaller design of the entire Fitting, such. B. hot air slide.

Aufgrund der höheren Wärmekapazität und Wärmeleitfähigkeit des vorzugsweise verwendeten Wärmeträgeröls ist auch eine geringere Menge desselben zur ausreichenden Kühlung der Armatur, wie z. B. Heißwindschieber, erforderlich. Auch die Kühlkanäle selbst können kleiner dimensioniert sein, wodurch die Gesamtkonstruktion ebenfalls leichter und preiswerter wird.Due to the higher heat capacity and thermal conductivity the heat carrier oil preferably used is also a lesser Quantity of the same for sufficient cooling of the valve, such as B. hot air slide, required. Also the cooling channels themselves may be smaller in size, causing the Overall construction is also easier and cheaper.

Das vorzugsweise vorgeschlagene Wärmeträgeröl als Kühlmedium weist auch noch den Vorteil auf, daß keine Kesselstein- oder dergleichen -ablagerungen entstehen können, die lokale Überhitzungen und dementsprechend erhöhte Wärmespannungen zur Folge haben.The preferably proposed heat carrier oil as a cooling medium also has the advantage that no scale or Like-deposits can arise, the local overheating and accordingly increased thermal stresses result to have.

Vorzugsweise wird das Kühlmedium, insbesondere Wärmeträgeröl mit einer Geschwindigkeit von 1 m/s durch die zu kühlende Armatur geleitet, wobei an hinsichtlich Überhitzung besonders kritischen Stellen die Durchflußgeschwindigkeit durch verengte Strömungsquerschnitte auf mindestens das etwa 1,5fache der vorgenannten Geschwindigkeit erhöht wird.Preferably, the cooling medium, in particular heat transfer oil at a speed of 1 m / s through the to be cooled Faucet, whereby in terms of overheating especially critical points the flow rate through constricted Flow cross sections to at least about 1.5 times the above speed is increased.

Das Kühlmedium wird vorzugsweise mit einer Temperatur zugeführt, die einen Austritt des Kühlmediums aus der Armatur mit einer Temperatur von wenigstens etwa 80°C gewährleistet, so daß über Wärmetauscher direkt Wärmeenergie aus dem in der Armatur erwärmten Kühlmedium auskoppelbar ist, und zwar für eine weitere Nutzung der ausgekoppelten Wärmeenergie im Anlagenbereich, z. B. zur Vorwärmung der Brennluft und/oder der Brenngase für einen Cowper, und/oder zur Vorwärmung von Kaltwind und/oder zur Anhebung der Temperatur der durch eine TRT-Anlage geleiteten Gichtgase. Vorzugsweise wird die Temperatur des Kühlmediums so eingestellt, daß die Kühlmedium-Austrittstemperatur mindestens etwa 300°C, vorzugsweise etwa 400°C beträgt. Dann lassen sich etwa 200 kW direkt aus dem Kühlmedium zur vorgenannten Nutzung auskoppeln.The cooling medium is preferably supplied at a temperature, the outlet of the cooling medium from the valve with ensures a temperature of at least about 80 ° C, so that via heat exchangers directly heat energy from the in the fitting heated cooling medium can be coupled out, for a further use of the decoupled heat energy in the plant area, z. B. for preheating the combustion air and / or the fuel gases for a cowper, and / or for preheating cold wind and / or to raise the temperature of a TRT plant directed gassing gases. Preferably, the temperature of the Cooling medium adjusted so that the cooling medium outlet temperature at least about 300 ° C, preferably about 400 ° C is. Then about 200 kW can be directly from the cooling medium decouple for the aforementioned use.

Anhand der anliegenden Fig. 1 und 2 werden noch zwei Alternativen zur Steuerung mehrerer, nämlich jeweils drei Winderhitzer in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Kühlverfahren erläutert. Das Konzept gemäß Fig. 1 ist dadurch gekennzeichnet, daß ein einziges Kühlmedium-Reservoir mit Wärmetauscher zur direkten Energie-Auskopelung für alle drei Winderhitzer vorgesehen ist, während sich die Ausführungsform nach Fig. 2 dadurch auszeichnet, daß jedem Winderhitzer ein gesondertes Reservoir mit Wärmetauscher zugeordnet ist. Letztgenannte Ausführungsform zeichnet sich durch eine erhöhte Funktionssicherheit und genauere Steuerung bzw. Einstellung der einzelnen Heißwindschieber aus, während die Konstruktion nach Fig. 1 weniger aufwendig und damit preiswerter ist. Im einzelnen bedeuten in den Fig. 1 und 2:Reference is now made to the accompanying FIGS. 1 and 2 two alternatives for the control of several, namely in each case three blast heaters in connection with the cooling method according to the invention. The concept of FIG. 1 is characterized in that a single cooling medium reservoir is provided with heat exchanger for direct energy decoupling for all three blast heaters, while the embodiment of FIG. 2 is characterized in that each hot water heater assigned a separate reservoir with heat exchanger is. The latter embodiment is characterized by an increased reliability and more precise control or adjustment of the individual hot air slides, while the construction of FIG. 1 is less expensive and thus cheaper. Specifically, in Figs. 1 and 2:

10 Heißwindschieber I
11 Heißwindschieber II
12 Heißwindschieber III
13 gemeinsames Kühlmedium-Reservoir für alle Heißwindschieber 10, 11 und 12
13′ Kühlmediumreservoir für Heißwindschieber 10
13″ Kühlmediumreservoir für Heißwindschieber 11
13′′′ Kühlmediumreservoir für Heißwindschieber 12
14 Wärmetauscher zur Auskopplung von Wärmeenergie aus dem Kühlmedium im Bereich des Kühlmediumreservoirs 13
14′, 14″, 14′′′ Wärmetauscher für die Einzel-Kühlmediumreservoirs 13′, 13″, 13′′′
15, 15′, 15″, 15′′′ Kühlmedium-Förderpumpe
16, 16′, 16″, 16′′′ Kühlmedium-Zuleitung
17, 17′, 17″, 17′′′ Kühlmedium-Ableitung bzw. Kühlmedium-Rückführleitung zum Kühlmedium-Reservoir
18, 18′, 18″, 18′′′ Regelventil in Kühlmedium-Zuleitung zur individuellen Versorgung der Heißwindschieber mit Kühlmedium. 10 hot air slides I
11 hot air slides II
12 hot air slides III
13 common cooling medium reservoir for all hot air slides 10, 11 and 12th
13 ' cooling medium reservoir for hot blast 10
13 " cooling medium reservoir for hot blast slide 11
13 ''' cooling medium reservoir for hot blast 12th
14 heat exchanger for coupling heat energy from the cooling medium in the region of the cooling medium reservoir thirteenth
14 ', 14 ", 14''' heat exchangers for the individual cooling medium reservoirs 13 ', 13", 13'''
15, 15 ', 15 ", 15''' coolant delivery pump
16, 16 ', 16 ", 16''' cooling medium supply line
17, 17 ', 17 ", 17''' cooling medium discharge or cooling medium return line to the cooling medium reservoir
18, 18 ', 18 ", 18''' control valve in cooling medium supply line for individual supply of the hot air slide with cooling medium.

Selbstverständlich ist es auch denkbar, im Kühlmedium-Reservoir keinen Wärmetauscher vorzusehen, sondern das erwärmte Kühlmedium direkt zum Verbraucher bzw. zur Nutzstelle zu leiten bzw. über diese umzuwälzen.Of course, it is also conceivable in the cooling medium reservoir to provide no heat exchanger, but the heated Direct cooling medium directly to the consumer or to the point of use or to circulate over it.

Des weiteren sei darauf hingewiesen, daß einrichtungsmäßig die einzelnen Baugruppen, wie Pumpen, Ventile oder dgl. vorzugsweise mit dem Heißwindschieber verbunden sind. Eine derartige vormontierte Baueinheit hat den Vorteil, daß keine individuellen Montagearbeiten vor Ort anfallen.Furthermore, it should be noted that institutionally the individual modules, such as pumps, valves or the like. preferably connected to the hot air slide. A Such preassembled unit has the advantage that no individual assembly work on site.

Claims

1. A method for reducing energy consumption in metallurgical and steel plant operation, especially in high temperature areas (900 to 1800 ° C) blast furnace system with hot water heater and associated and respectively cooled fittings, such as valves, valves and valves, in particular hot air valves, hot gas flaps and pipe bridge valve,
characterized in that the temperature drop of hot media, in particular hot gases, when passing the cooled fittings, in particular the temperature drop required for the blast furnace hot blast when passing a hot blast, to a minimum, in particular less than 15 ° C, is reduced by using a cooling medium whose vapor pressure curve always runs below that of water.

2. The method according to claim 1, characterized in that for cooling the valves by a liquid cooling medium of high heat capacity, high thermal conductivity and low viscosity is passed through them, in particular a cooling medium with the following parameters: Heat capacity / unit volume: about 1500 to 2300 kJ / ° Km³, especially about 1800 kJ / ° Km³; Thermal conductivity: about 0.05 to 2.0 W / m ° K, especially about 0.1 W / m ° K; dynamic viscosity: about 0.18 to 0.22 mPa · s, especially about 0.21 mPa · s at 280 ° C; kinematic viscosity: about 0.23 to 0.29 mm² / s, esp. about 0.27 mm² / s at 280 ° C.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that a heat transfer oil as the cooling medium is used, its boiling point at ambient pressure at about 250 to 300 ° C, optionally up to about 450 ° C is located, and that caused by the cooling medium temperature drop is set to a maximum of about 10 to 15 ° C.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the cooling medium at a speed 1 m / s passed through the valve to be cooled is particularly critical with regard to overheating Make the flow rate through constricted Flow cross sections to at least about 1.5 times the aforementioned speed is increased.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the cooling medium to a pressure is set, which is the pressure of the fitting passing Medium, especially hot gases, is.

6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the cooling medium with a temperature is supplied, the outlet of the cooling medium from the fitting at a temperature of at least about Guaranteed 80 ° C, so that heat exchanger directly heat energy auskoppelbar from the heated in the fitting cooling medium is.

7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that when using a heat transfer oil for cooling a hot-air slide, the heat transfer oil at a temperature of about 260 to 290 ° C, in particular about 280 ° C, and at a temperature of about 300 to 330 ° C, in particular about 310 ° C derived becomes.

8. The method according to claim 6 or 7, characterized in that the decoupled heat energy in the area of a cowper for preheating the combustion air and / or Fuel gases (blast furnace gas) and / or for preheating cold wind and / or to raise the temperature of a TRT plant is used for guided gassing.

9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that for detecting leaks in the cooling medium circuit the valve inlet and outlet pressure the cooling medium and / or the entrance and Exit volume thereof is measured, wherein after exceeding a predetermined upper or lower limit the Fitting, z. B. the hot air slide in the closed position is driven, and / or the operation of the valve comprehensive System is interrupted.