DE583381C - Verfahren und Vorrichtung zum Kuehlen metallurgischer OEfen, Gussformen u. dgl. mit Hilfe von im Kreislauf gefuehrtem Hochdruckwasser oder Hochdruckdampf - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtung zum Kühlen metallurgischer Öfen, Gußformen u. dgl. mit Hilfe von im Kreislauf geführtem Hochdruckwasser oder Hochdruckdampf - Bei sehr vielen wärmetechnischen Einrichtungen, namentlich hüttentechnischen Öfen, wie z. B. Stahl- und Hochöfen, sind die Baustoffe derartigen Temperatureinflüssen ausgesetzt; daß sie denselben ohne Kühlung nicht gewachsen sind.
• Die Kühlung derartiger Einrichtungen erfolgt bisher auf zweierlei Art, entweder durch selbstwirkende Luftkühlung durch die umgebende Atmosphäre oder durch Wasserkühlung bei gewöhnlichem Druck.
• Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, Hochdruckwasser bzw. Hochdruckdampf zu Kühlzwecken im Kreislauf umlaufen zu lassen. Die vorliegende Erfindung stellt einen Sonderfall dieser Kühlweise dar. Es wird nämlich unter solchen Verhältnissen gearbeitet, daß die Abführung der Kühlwärme bei einer Temperatur von ungefähr 2oo° C und darüber unter gleichzeitiger Nutzbarmachung durch Flüssigkeitsverdampfung bzw. Überhitzung und bei einem Druck erfolgt, der Niederdruckdampfbildung verhindert. Der zur Verhinderung der Niederdruckdampfbildung im Kühlungskreislauf notwendige Druck wird unabhängig von der Temperatur durch einen zw eckmäßigerweise im ' Nebenschluß parallel geschalteten hydraulischen Akkumulator aufrechterhalten. Unter Hochdruckwasser ist solches von über 2o at und unter Hochdruckdampf solcher von mehr als Sdat zu verstehen.
• Es ist -offensichtlich, daß ein auf mindestens 2oo° C erwärmtes oder erhitztes Kühlmittel bedeutend einfacher und vielseitiger verwertet werden kann als ein solches- von niedrigerer Temperatur. Kiihlmittel mit so hoher Temperatur eröffnen geradezu ganz neue Anwendungsgebiete für ihre Ausnützung, und es braucht diesbezüglich nur auf die Möglichkeit der Überhitzung von Niederdruckdampf vermittels dieses Kühlwassers hingewiesen werden, eine Möglichkeit, von der bei der sonst üblichen Kühlwassertemperatur natürlich keine Rede sein kann.
• Aber auch alle anderen Anwendungsgebiete zeigen bei so hoher Temperatur des Kühlwassers große Vorteile, die einmal in der schnelleren Wärmeentziehung infolge der größeren Temperaturgefälle und zum anderen in den bedeutend geringeren Heizflächen liegen.
• Als Anwendungsbeispiel soll gemäß Abbildung die Kühlung eines Siemens-Martin-Ofens beschrieben werden: Der Stahlofen wird mit einem besonders ausgebildeten Kühlmantel, der z. B. die sonst verwendete Ummantelüng ersetzen kann, versehen, um die gesamte, durch die Wand verlorengehende Wärme wirtschaftlich zu erfassen. Dieser Kühlmantel i besteht aus einzelnen zweckmäßig dem entsprechenden Ofenteil angepaßten Metallsegmenten (z. B. 'aus Gußeisen, Stahl, Leichtmetallen) oder aus gestampftem Graphit, in welchen die Kühlrohre derart verlaufen, daß eine gleichmäßige Kühlfläche entsteht.
• Diese Segmente (bdsonders z. B. beim Gewölbe) werden gesondert gelagert, damit sie das eigentliche Ofenmauerwerk in keiner Weise belasten.
• Eine gegebenenfalls zwischen dem Mauerwerk und dem aus einzelnen Segmenten zusammengebauten Kühlmantel belassene Dilatationsschicht 2 wird entweder durch eine die Wärme gut leitende Gasatmosphäre (Leuchtgas, Wassergas, Wasserstoff usw.) oder lose mit pulverförmigen guten Wärmeleitern (Graphit, Leichtmetallgries, welche durch Zufügung von Spiralfedern evtl.- nachgiebig gehalten werden. können), die den Bewegungen des Ofenmauerwerkes nicht hinderlich sind, ausgefüllt. Dadurch wird der Wärmeübergang am Kühlmantel gesichert, ohne die notwendige Ausdehnung des Mauerwerks zu verhindern. Wo Dilatation nicht in Betracht kommt, kann 2 entfallen, z. B. am Boden des Ofens.
• Die äußere Seite des Kühlmantels wird mit einer Isolationsschicht 3, soweit als praktisch möglich, vor Wärmeverlusten geschützt.
• Die Kühlelemente können entweder mit Stampfinasse umgeben oder aber in die Metallsegmente eingegossen werden, um gleichzeitig als Bauelement oder Gerüst zu dienen. So z. B. könnten die Brenner aus einem solchen metallenen Kühlgerüst, das der Brennerform entspricht, durch Ausmauerung mit feuerfestem Material gebildet werden, wodurch ihre Haltbarkeit sehr gesteigert wird. Auch könnten die Brenner in beliebiger Form (z. B. venturirohrartig oder lavaldüsenartig) und, da das Stützgerüst aus gekühltem Metall besteht, leichter ausgeführt werden.
• Der Wärmeinhalt des Kühlmittels kann, da das vorliegende Verfahren praktisch fast wärmeverlustlos arbeitet, in noch bedeutenderem Umfang# als bisher nutzbar gemacht werden.
• Die einzelnen Kühlpartien des Ofens können j e nach ihrer Gefährdung durch Wärme so zusammengefaßt werden, daß man die besonders gefährdeten Teile im Falle einer Betriebsstörung leicht ausschalten und gesondert reparieren kann, ohne die Kühlung der anderen Teile zu beeinträchtigen; auch eine Verteilung des Kühlwassers ist je nach dem verschiedenen Kühlungsbedarf erzielbar... In die durch Rohrdurchbrennen besonders gefährdeten Stellen können automatische Ab-Sperrorgane eingebaut werden, welche namhaftere Kühlwasserverluste sowie Bildung von Wasserdampf verhindern. Es könnten solche Partien auch mit einem Doppelkühlsystem versehen werden. Zur Überwachung des Kühlnetzes kann die Messung der Eintritts- und Austrittswassermengen dienen.
• Die Ofensohle wird durch Kühlplatten je nach dem Bedarf gekühlt.
• Das erwärmte Kreislaufkühlwasser durchströmt den Dampfkessel q., wo es indirekt, z. B. durch Wasserverdampfung, abgekühlt wird, wobei der entstehende Dampf in dem Maß abgeführt werden muß, daß die Ofenkühlung dauernd gewährleistet ist. Das Kühlwasser kann aber auch für andere wärmetechnische Zwecke, gegebenenfalls zu gleicher Zeit für verschiedene Zwecke, verwendet werden, wie z. B. Vorwärmung, Verdampfung und Dampfüberhitzung.
• Der Kreislauf des Kühlwassers wird durch eine Umlaufpumpe 5.aufrechterhalten. Diese Pumpe muß zwar gegen einen hohen Druck (je nach demBedarf bis 25oAtm.)abgedichtet werden; aber ihre eigene Förderhöhe dürfte etwa 5 Atm. kaum zu übersteigen haben. Bei einer Abkühlung des Kreislaufwassers um 3o° C benötigt man etwas über 20 kg Kühlwasser zur Erzeugung von i kg Wasserdampf, wozu eine Umwälzarbeit von etwa iooo m/kg oder etwas über 2 WE benötigt wird, was auch bei nur ro °/a thermod. Wirkungsgrad höchstens 3 °/o der gewonnenen Dampfwärme entspricht.
• Zweckmäßig ist es dabei, die Flüssigkeitswärme des Speisewassers zum größten Teil durch Abgase der Stahlöfen zu erzeugen und durch das Kühlwasser nur die Verdampfungswärme zuzuführen, da in diesem Falle die kleinste Gesamtheizfläche bei größter Wärmeleistung erreicht wird.
• Auch die Überhitzung des Dampfes kann zweckmäßig durch Abgase des Stahlofens bewirkt werden.
• Der Hochdruck in dem Kreislauf wird durch den hydraulischen Akkumulator 6, dem das Wasser durch die Pumpe in den Kühlkreislauf im Bedarfsfalle nachgespeist werden kann, aufrechterhalten.
• Bei einer Betriebsstörung im Hochdruckteil kann dieser durch Absperrorgane i i und 12 abgeschaltet und die Kühlung bei gewöhnlichem Druck vermittels Pumpe 8 vorübergehend in Tätigkeit gesetzt werden.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: i: Verfahren zum Kühlen metallurgischer Ofen, Gußforinen u. dgl. mit Hilfe von im Kreislauf geführtem Hochdruck- Wasser oder Hochdruckdampf, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmittel bei einer Temperatur von ungefähr 200° C und darüber unter gleichzeitiger Nutzbarmachung seiner Wärme zur Flüssigkeitsverdampfung bzw. Alberhitzung und bei einem Druck abgeführt wird, der Niederdruckdämpfbildung verhindert.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der zur Verhinderung der Niederdruckdampfbildung im Kühlungskreislauf notwendige Druck unabhängig von der Temperatur durch einen zweckmäßigerweise im Nebenschluß parallel geschalteten hydraulischen Akkumulator aufrechterhalten wird.
3. 3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch i bzW. 2, gekennzeichnet durch einen an sich bekannten Kühlmantel (i), welcher aus dem zu kühlenden Ofenteil angepaßten Kühlelementen mit Kühlröhren besteht, in denen das Kühlwasser im Kreislauf geführt wird, sowie durch eine zwischen die Kühloberfläche bzw. das Mauerwerk und den Kühlmantel eingeschaltete, die Wärmeübertragung gut vermittelnde Dilatationsschicht (2).