DE4243687C1 - Vakuumanlage, insbesondere für die Sekundärmetallurgie - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vakuumanlage, insbesondere für die Sekundärmetallurgie, mit mindestens einem Dampfstrahler, der mit einem geschlossenen Behälter in Verbindung steht, in dem ein metallurgisches einem Unterdruck auszusetzendes Gefäß einbringbar ist, und einem über einen eine Kühlwasserzu- und Kondensatableitung aufweisenden Zwischenkondensator in Reihe geschalteten zweiten Dampfstrahler, an dem in Reihe ein Endkondensator und eine Saugpumpe angeschlossen ist.

In der Hüttenindustrie kommen Vakuumanlagen zum Einsatz, die in möglichst kurzer Zeit große Volumina einem Druck von um 0,5 mbar aussetzen sollen. Für die Luftabsaugung werden dabei Dampfstrahler eingesetzt, von denen je nach Anlagenauslegung mindestens zwei - häufig aber drei - ohne Zwischenkondensator in Reihe geschaltet sind. Diese Dampfstrahler besitzen zentrisch angeordnete Düsen, die mit Dampf betrieben werden.

Das Arbeitsmittel Dampf treibt dabei in bekannter Weise Luft bzw. Gas an, während noch in der ersten Stufe reine Luft bzw. Gase angesaugt werden, verläßt die erste Stufe ein Gemisch aus Dampf und Luft bzw. Gas, das in der zweiten Stufe vom Arbeitsmittel Dampf angetrieben werden muß. In jeder weiteren Stufe erhöht sich der Dampfanteil des treibenden Mediums mit der Folge, daß der Treibmitteleinsatz in der jeweils nachfolgenden Stufe erhöht werden muß. Hierdurch mindert sich der Gesamtwirkungsgrad der Vakuumanlage. Zwar sind die Wirkungsgrade der einzelnen Strahlerstufen etwa gleich, der in jeder Stufe zunehmende Dampfeinsatz ruft eine wesentliche Verschlechterung des Anlagenwirkungsgrades hervor.

Zur Reduzierung des Dampfgehaltes des getriebenen Mediums kommen Kondensatoren zum Einsatz. Als Kühlwasser wird üblicherweise unbehandeltes Brauchwasser eingesetzt. Mit diesem Kühlwasser ist man nicht in der Lage, dem Arbeitsmittel bei niedrigen Drücken die gewünschte, einmal festgelegte Feuchtigkeitsmenge zu entziehen, bzw. den Dampf zu kondensieren, weil dieses Kühlwasser mindestens Umgebungstemperatur hat und der Druck im Kondensator keinesfalls unter den zur Kühlwassertemperatur gehörenden Dampfdruck gebracht werden kann.

Die Erfindung verfolgt das Ziel, eine gattungsgemäße Vakuumanlage zu schaffen, bei der mit einem Minimum von Bauteilen eine prozeßoptimierte Erzeugung von Vakuum großer Volumina unabhängig von klimatischen Einflüssen möglich ist.

Die Erfindung erreicht dieses Ziel durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1.

Bei der erfindungsgemäßen Vakuumanlage kommt ein Kondensator zum Einsatz, der durch eine Kühlanlage auf Temperaturen unterhalb Umgebungstemperatur abgekühlt wird. Bei der Verwendung eines Mischkondensators wird das in den Kondensator fließende Kühlwasser vorher abgekühlt. Durch die tieferen Temperaturen im Kondensator kann bei niedrigeren Drücken als bei herkömmlichen Anlagen gearbeitet werden. Dadurch wird bereits früher Treibdampf auskondensiert, der bei den bekannten Anlagen unter erheblichem Energieeinsatz mit Luft bzw. Gas verdichtet werden müßte. Es zeigt sich, daß im Vergleich zu einer herkömmlichen Anlage, bei der zur Erzeugung eines Vakuums bis zu 0,2 mbar insgesamt vier Dampfstrahler benötigt werden, auf einen der Dampfstrahler verzichtet werden kann und man somit insgesamt nur mit drei Dampfstrahlern auskommt. Die Überprüfung der Gesamtbilanz dieser bekannten und der erfindungsgemäßen Vakuum-Anlagen zeigt, daß trotz der zum Kühlen erforderlichen Energie die Gesamtenergiebilanz bei der erfindungsgemäßen Anlage günstiger ist.

Bei der vorgeschlagenen Vakuumanlage wird dabei das Kühlmedium des Zwischenkondensators zur Minderung der erforderlichen Energie nicht nur in einem geschlossenen Kreislauf geführt, es wird auch überschüssiges gekühltes Kondensat dem Endkondensator zugeführt.

In vorteilhafter Weise kann als Medium eine Salzlösung verwandt werden, mit der extrem tiefe Kondensatortemperaturen gefahren werden können.

Ein weiterer Vorteil des Einsatzes eines Kondensatkühlers besteht darin, daß Vakuumanlagen unabhängig von der Brauchwassertemperatur gefahren werden können und damit weltweit, also auch in klimatisch ungünstigeren Regionen, betrieben werden können, wo sonst eine höhere Anzahl hintereinander geschalteter Dampfstrahler vor dem ersten Kondensator mit den bekannten negativen Folgen für den Dampfverbrauch eingesetzt werden müßten.

Als weiterer Vorteil kann angeführt werden, daß auch die kleineren zu evakuierenden Volumina, nämlich Wegfall eines voluminösen Dampfstrahlers vor dem ersten Kondensator, die Anfahrzeiten einer Stahlentgasungsanlage reduziert werden. Dies hat u. a. für bestimmte metallurgische Prozesse den gewünschten Effekt, daß die Abkühlung der Schlacke geringer wird.

Weiterhin ist es möglich, die Anlage so auszulegen, daß im jahreszeitlichen Mittel minimaler Energieverbrauch resultiert. Sobald nämlich die Umgebungstemperatur im Winter in den Bereich der mit Kühlung verwendeten Kühlwassereintrittstemperatur des ersten Kondensators kommt, kann das Kühlaggregat ausgeschaltet bleiben. Dagegen ist es bei herkömmlichen Anlagen nicht möglich, durch beispielsweise das Ausschalten des letzten Dampfstrahlers vor dem ersten Kondensator im Winter Energie zu sparen, da die dem Zwischenkondensator folgenden Dampfstrahler sonst das höhere Druckverhältnis nicht überwinden können.

Darüber hinaus ist noch ein Vorteil darin zu sehen, daß, da die Kühlwassermenge des ersten Kondensators im Kreislauf gefahren wird, lediglich das Kondensat auf Umgebungsdruck gebracht werden muß, wodurch die Antriebsleistung evtl. vorhandener Entwässerungspumpen geringer wird. Bei kleineren Anlagen wird zur weiteren baulichen Vereinfachung vorgeschlagen, zur Kondensierung einen direkt gekühlten Oberflächenkondensator einzusetzen.

Ein Beispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargelegt. Es sind jeweils Schemata einer Vakuumanlage aufgezeigt, wobei in der

Fig. 1 die Kondensatzuleitung ein steuerbares Kondensatverteilorgan aufweist, und

Fig. 2 beim Zwischenkondensator ein Überlaufrohr vorgesehen ist.

In den Fig. 1 und 2 ist ein Dampfstrahler 11 an einen Vakuumbehälter 21 angeschlossen, der durch einen Deckel 22 verschlossen ist. Im Innenraum 23 des Behälters 21 befindet sich ein mit Schmelze 26 füllbares metallurgisches Gefäß 25.

Am Dampfstrahler 11 ist eine Dampfdüse 51 vorgesehen, zu der eine Dampfzuleitung 54 führt. Darüber hinaus ist der Dampfstrahler 11 durch eine Absaugleitung 61 mit einem Zwischenkondensator 31 verbunden.

Im unteren Bereich des Zwischenkondensators 31 ist eine Kondensatableitung 34 vorgesehen, in der eine Pumpe eingebaut ist, die das Kondensat in eine Kondensatzuleitung 33 pumpt.

In dieser Kondensatzuleitung 33 ist ein Wärmetauscher 41 angeordnet, der an eine Kühlwasserleitung 44, die mit einer Kühlmittelfördereinrichtung 43 in Verbindung steht und an eine Kühlmittelableitung 45 angeschlossen ist.

In der Kondensatzuleitung 33 ist ein Dreiwegeorgan 73 angeordnet, das über eine Verbindungsleitung 36 mit einer Kondensatzuleitung 37 eines Endkondensators 32 in Verbindung steht. Dieser Endkondensator 32 weist eine Kondensatableitung 38 auf, die in einem Sammelbecken 39 mündet. Aus diesem Sammelbecken 39 wird eine Pumpe 72 gespeist, die das Kühlmittel in die Kondensatzuleitung 37 fördert.

Vom Kondensator 31 wird das Fördermedium über eine Ableitung 63 zu einem Dampfstrahler 13 gefördert, der eine Dampfdüse 53 aufweist, die mit der Dampfzuleitung 54, die an eine Dampferzeugungsstation 55 angeschlossen ist, verbunden ist.

Vom Dampfstrahler 13 führt eine Absaugleitung 64 zum Kondensator 32, der eine Absaugleitung 65 aufweist, an die eine Absaugpumpe 66 angeschlossen ist, die über eine Absaugleitung 67 Gas bzw. Luft ins Freie fördert.

In der Fig. 2 ist ergänzend an dem Zwischenkondensator 31 ein Überlaufrohr 35 vorgesehen, das im Sammelbecken 39 mündet. Weiterhin ist, anders als in der Fig. 1 in der Kühlmittelzuleitung 33 ein Dreiwegeventil 74 vorgesehen, welches das Kondensat durch den Kühler 41 oder über eine Umgebungsleitung 42 zum Zwischenkondensator fördert. Weiterhin sind vor den Kondensatoren 31 bzw. 32 Verstellorgane 75 bzw. 76 vorgesehen, die ein Zuspeisen von Kühlwasser aus der Kühlmittelzuleitung 44 zulassen.

Darüber hinaus ist der Kondensator 31 an eine Satzzufuhreinrichtung 81 angeschlossen.

In der Fig. 2 ist außerdem der Aufbau einer Vakuumanlage aufgezeigt, bei der noch ein weiterer Dampfstrahler 12 auslegungsbedingt zum Einsatz kommen kann.

Claims (7)

1. Vakuumanlage, insbesondere für die Sekundärmetallurgie mit mindestens einem Dampfstrahler, der mit einem geschlossenen Behälter in Verbindung steht, in dem ein metallurgisches, einem Unterdruck auszusetzendes Gefäß einbringbar ist, und einem über einen eine Kühlwasserzu- und Kondensatableitung aufweisenden Zwischenkondensator in Reihe geschalteten zweiten Dampfstrahler, an dem in Reihe ein Endkondensator und eine Absaugpumpe angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet,
daß in der Kondensatzuleitung (33) des Zwischenkondensators (31) ein Wärmetauscher (41) vorgesehen ist,
daß die Kondensatzu- und -ableitung (33, 34) des Zwischenkondensators (31) als geschlossener Kreislauf ausgebildet ist und
daß die Kondensatzuleitung (37) zum Endkondensator (32) mit Kondensatabflußelementen (34, 35) des Zwischenkondensators (31) in Verbindung steht.

2. Vakuumanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß in der Kondensatableitung (34) des Zwischenkondensat (31) ein steuerbares Kondensatverteilorgan (73) vorgesehen ist, dessen einer Leitungsstrang (33) mit dem Wärmetauscher (41) und dessen anderer Leitungsstrang (36) mit der Kühlwasserversorgung (37) des Endkondensators (32) verbunden ist.

3. Vakuumanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenkondensator (31) einen Überlauf (35) aufweist, dessen Leitungsrohr an ein Sammelbecken (39) der Kühlwasserversorgung (37) des Endkondensators (32) angeschlossen ist.

4. Vakuumanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine vor und hinter dem Wärmetauscher (41) an die Kondensatzuleitung (33) angebundene Umgehungsleitung (42) vorgesehen ist.

5. Vakuumanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (41) und die Zuleitungen (33, 37) zu den Kondensatoren (31, 32) an eine Kühlwasserversorgungseinrichtung (43, 44) angeschlossen sind.

6. Vakuumanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensatzuleitung (33) an eine Salzzuführeinrichtung (81) angeschlossen ist.

7. Vakuumanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenkondensator (31) ein direkt gekühlter Oberflächenkondensator ist.