DE1236537B - Process and device for evaporative cooling of shaft ovens - Google Patents

Description

Verfahren und Einrichtung zur Verdampfungskühlung von Schachtöfen Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Verdampfungskühlung der mit Kühlelementen bestückten Wände und der Blasformen von Schachte öfen, bei dem die Kühl-elemente und die Blasformen gruppenweise zu einzelnen voneinander unabhängigen Teilkühlsystemen, in denen ein Kühlmittel umläuft, zusammengefaßt sind, sowie einer Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens.Process and device for evaporative cooling of shaft furnaces The invention relates to a method for evaporative cooling with cooling elements equipped walls and the blow molds of shaft ovens, in which the cooling elements and the blow molds in groups to form individual, independent partial cooling systems, in which a coolant circulates, are summarized, and a device for Implementation of the procedure.

Derartige Verdampfungskühlverfahren bei Schachtöfen, bei denen die Kühlelemente zu voneinander unabhängigen Teilkühlsystemen zusammengefaßt sind, sind bekannt. Sie finden als sogenannte drucklose Verdampfungskühlung, z. B. bei Hochöfen, Anwendung, wobei ein Teil des Kühlmittels überwiegend in den Steigleitungen zwischen dem Ausdampfgefäß und den Kühlelementen zur Verdampfung kommt und anschließend dieser Dampf, nach seiner Abscheidung in dem Ausdampfgefäß, in das Freie abströmt. Die geodätische Höhe zwischen dem Wasserspiegel des Ausdampfgefäßes und der hierzu tiefstgelegenen Kühlstelle wird hierbei so gewählt, daß der Druck zumindest im mittleren und unteren Schachtbereich niedriger ist als der Druck der Gase im Schachtinnem.Such evaporative cooling processes in shaft furnaces, in which the Cooling elements are combined to form independent partial cooling systems known. You will find what is known as pressureless evaporative cooling, e.g. B. in blast furnaces, Application, with some of the coolant mainly in the risers between the evaporation vessel and the cooling elements come to evaporation and then this Steam, after its separation in the evaporation vessel, flows off into the open. the geodetic height between the water level of the evaporation vessel and the lowest one for this Cooling point is chosen so that the pressure at least in the middle and lower The shaft area is lower than the pressure of the gases inside the shaft.

Ein weiteres bekanntes derartiges Kühlverfahren sieht vor, den Druck des Kühlmittels in jeder Höhe des Schachtofens niedriger zu halten als den Druck der Ofengase im Schachtinnern.Another known cooling method of this type provides for pressure of the coolant lower than the pressure at every height of the shaft furnace the furnace gases inside the shaft.

Bei diesen bekannten Kühlverfahren besteht die Gefahr, daß bei etwaigem Leckwerden eines oder mehrerer Kühlelemente nach dem Schachtinnenraum zu, die unter überdruck dem Kühlmittel gegenüberstehenden Gase im Schachtinnenraum in das Kühlsystem hineindrücken und dadurch den Kühlmittelkreislauf eines Teilkühlsystems mit allen ihm zugeordneten Kühlelementen vollkommen stillegen, so daß die Kühlung einer Schachtwandkühlzone ganz ausfällt. Dieses kann zu erheblichen überhitzungsschäden an der Schachtwand in diesem Bereich füh- ren. Außerdem können durch die in die Kühlelemente eintretenden Ofengase Korrosionen in diesen hervorgerufen werden.With these known cooling methods, there is a risk that if one or more cooling elements leak to the interior of the shaft, the gases in the interior of the shaft, which are opposed to the coolant under excess pressure, will press into the cooling system and thereby completely shut down the coolant circuit of a partial cooling system with all of the cooling elements assigned to it, so that the cooling of a shaft wall cooling zone fails completely. This can lead to considerable overheating damage to the shaft wall in this area. In addition, the furnace gases entering the cooling elements can cause corrosion in them.

Die Aufgabe, die der Erfindung zugrunde liegt, besteht darin, die bekannten drucklosen Verdampfungskühlungen so zu verbessern, daß auch beim Leckwerden eines oder mehrerer Kühlelemente eines oder mehrerer Teilkühlsysteme keine Unterbrechung des Kühlkreislaufes der zugeordneten intakten Kühlelemente durch das Eindrücken der Ofengase in die Kühlsysteme nebst den dadurch zu erwartenden überhitzungsschäden eintreten kann.The object on which the invention is based is that to improve known pressureless evaporative cooling so that even if there is a leak one or more cooling elements of one or more partial cooling systems no interruption of the cooling circuit of the associated intact cooling elements by pressing of the furnace gases in the cooling systems along with the overheating damage that can be expected as a result can occur.

Das erfindungsgemäße Verfahren besteht dem Bekannten gegenüber darin, daß der höchste Druck des Kühlmittels an der tiefsten Stelle jeden Teilkühlsystems gleich dem im Schachtofen herrschenden Gasdruck eingeregelt gehalten wird.The method according to the invention consists in relation to the known: that the highest pressure of the coolant at the lowest point of each partial cooling system is kept regulated equal to the gas pressure prevailing in the shaft furnace.

Durch diese erfindungsgemäße Maßnahme wird bei etwaigem Defektwerden von Kühlelementen nicht nur das Eindringen von Wasser in den Innenraum des Schachtofens vermieden, was zu den gefürchteten Knallgasexplosionen führen kann, sondern auch das ebenfalls für den Ofenbetrieb nicht ungefährliche Eindrücken der Ofengase in das Innere der Kühlsysteme kann nicht erfolgen.By this measure according to the invention, in the event of a defect cooling elements not only prevent water from penetrating the interior of the shaft furnace avoided, which can lead to the dreaded oxyhydrogen explosions, but also the fact that the furnace gases are pushed into the furnace, which is also dangerous for the furnace operation the inside of the cooling systems cannot be done.

Die Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß jedem der in bekannter Weise aus einer Ausdampftrommel und mit dieser durch Steig- und Falleitungen verbundenen Kühlelementen bestehenden Teilkühlsysteme ein vom Kühlwasserdruck in den Kühlelementen und dem Ofeninnendruck beaufschlagter Differenzdruckmesser, dessen Impulse ein Ausdampfventil auf der Ausdampftrommel steuern, zugeordnet ist.The device for carrying out the method according to the invention consists in that each of the in a known manner from an exhaust drum and with of these cooling elements connected by risers and downpipes one acted upon by the cooling water pressure in the cooling elements and the furnace internal pressure Differential pressure meter, the pulses of which are triggered by an evaporation valve on the evaporation drum control is assigned.

Durch die Einrichtung nach der Erfindung wird der Druck des Kühlwassers an der Kühlstelle, dem Kühlelement, dem im Schacht des Schachtofens herrschenden Gasdruck so angepaßt, daß Druckgleichheit zwischen beiden Medien herrscht. Hierbei wird davon ausgegangen, daß bei normalem Ofenbetrieb der Druck im Innern des Ofens etwa gleich der geodätischen Höhe des Wasserspiegels in der Ausdampftrommel über der Kühlelementenebene, vermindert um die Strömungswiderstände in der Falleitung und im Innern des Kühlelementes ist. Beim Ansteigen des Ofeninnendruckes bei höherer Ofenleistung, wird durch entsprechende Steuerung des Ausdampfventils auf der Ausdampftrommel, mittels des auf die Druckdifferenz zwischen dem Druck des Kühlwassers in dem Kühlelement und dem Druck der Ofengase im Schacht ansprechenden Differenzdruckmessers eine entsprechende Druckerhöhung des Kühlwassers im Kühlelement bis zur Druckgleichheit beider Medien herbeigeführt. Eine weitere vorteilhafte Ausbildung der Einrichtung besteht darin, daß in die Steigleitungen jeden Teilkühlsystems ein druckgesteuertes Drosselventil geschaltet ist, dessen Drucksteuerung durch eine Druckmeßstelle erfolgt, die mit dem Kühlwasserraum der Kühlelemente Verbindung hat.By the device according to the invention, the pressure of the cooling water at the cooling point, the cooling element, the one prevailing in the shaft of the shaft furnace Gas pressure adjusted so that the pressure between the two media is equal. Here it is assumed that during normal furnace operation the pressure inside the furnace approximately equal to the geodetic height of the water level in the evaporation drum the cooling element level, reduced by the flow resistance in the downpipe and is inside the cooling element. When the internal furnace pressure rises at a higher pressure Furnace output, is controlled by appropriate control of the evaporation valve on the evaporation drum, by means of the pressure difference between the pressure of the cooling water in the cooling element and the pressure of the furnace gases in the shaft responsive differential pressure meter Pressure increase of the cooling water in the cooling element until the pressure in both media is equal brought about. Another advantageous embodiment of the device is that in the risers each partial cooling system is a pressure-controlled Throttle valve is switched, the pressure of which is controlled by a pressure measuring point, which has a connection with the cooling water space of the cooling elements.

Durch diese Maßnahme läßt sich in einfacher Weise eine Unterdrückung der Dampfbildung innerhalb der Kühlelemente herbeiführen.This measure enables suppression in a simple manner cause the formation of steam within the cooling elements.

In der Blasforinebene eines Hochofens können Temperaturen zwischen 1400 und 1500' C auftreten. Bei diesen Temperaturen wird der in das Innere des Hochofens hineinragende Teil der Blasformen, besonders bei fortschreitender Abzehrung der feuerfesten Auskleidung, sehr hohen Wärinebelastungen ausgesetzt. Hierdurch kann es normalerweise zur Dampfbildung an den Kühlflächen kommen und der Zustand der sogenannten Filmverdampfung auftreten. Kennzeichen dieses Zustandes ist eine plötzliche Unterbrechung der Kühlung durch die isolierende Wirkung des Dampffilmes. Eine Temperatursteigerung der Blasformwand um mehrere 100' C ist die Folge, die zur Verbrennung und damit Unbrauchbarwerden der Blasformen führen kann. Die Dampfbildung an der Kühlstelle muß daher unter allen Umständen vermieden werden. Das Mittel dazu ist die Einstellung eines vorher berechenbaren Kühlmitteldruckes. Bei erhöhtem Druck von z. B. 1 atü erhöht sich die Siedetemperatur des Wassers 100' C auf etwa 120' C. Läßt man durch genügend große Umlaufmenge eine Temperatursteigerung im Kühlwasser von etwa 10' C zu, so wird die Dampfbildung mit zweifacher Sicherheit unterdrückt. Temperatures between 1400 and 1500 ° C can occur in the blow mold level of a blast furnace. At these temperatures, the part of the blow molds that protrudes into the interior of the blast furnace is exposed to very high heat loads, especially as the refractory lining is increasingly worn away. This can normally lead to the formation of steam on the cooling surfaces and the state of so-called film evaporation. A characteristic of this condition is a sudden interruption of the cooling due to the insulating effect of the steam film. The result is an increase in the temperature of the blow mold wall by several 100 ° C , which can lead to combustion and thus the blow molds becoming unusable. The formation of steam at the cooling point must therefore be avoided under all circumstances. The means for this is to set a coolant pressure that can be calculated in advance. At increased pressure of z. B. 1 atm, the boiling temperature of the water increases from 100 'C to about 120' C. If you allow a temperature increase in the cooling water of about 10 'C through a sufficiently large amount of circulation, the steam formation is suppressed with a twofold security.

Die Erzeugung des Druckes erfolgt durch die geodätische Höhe der Ausdampftrommel über der Kühlstelle bzw. durch eine Umwälzpumpe. Die Steuerung des Druckes erfolgt durch das Drosselventil in der Steigleitung für welches die Steuerimpulse von einer Druckmeßstelle für das Kühlmittel in der Blasform abgenommen werden.The pressure is generated by the geodetic height of the evaporation drum above the cooling point or by a circulation pump. The pressure is controlled through the throttle valve in the riser for which the control pulses from a Pressure measuring point for the coolant in the blow mold can be removed.

Ein Beispiel der Erfindung ist in schematischer Form in der Zeichnung dargestellt.An example of the invention is shown in schematic form in the drawing shown.

Jedes der zur Kühlung der Schachtwände und der Blasformen eines Schachtofens dienenden Teilkühlsysteme hat eine Ausdampftrommel 1, die sowohl als Wasservorrat, zur Nachspeisung von Speisewasser als auch zum Ausdampfen der der Kühlung entsprechenden Dampfmenge dient. Das Zuspeisen von Wasser erfolgt in an sich bekannter Weise. Von der Ausdampftrommel 1 wird das Kühlwasser mittels der Falleitung 2, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung einer Umwälzpumpe 3 dem Kühlelement 4, im gezeigten Fall einer Blasform, zugeführt, das in der Schachtwand 5 angeordnet ist. Die Rückführung des Kühlwassers von dem Kühlelement 4 zu der Ausdampftrommel 1 erfolgt durch die Steigleitung 6. Der gebildete Dampf wird aus der Ausdampftrommel 1 durch die Leitung 7 in die freie Atmosphäre geführt.Each of the partial cooling systems used to cool the shaft walls and the blow molds of a shaft furnace has an evaporation drum 1 which serves both as a water supply, for making up feed water and for evaporating the amount of steam corresponding to the cooling. The addition of water takes place in a manner known per se. From the evaporation drum 1 , the cooling water is fed to the cooling element 4, in the case shown, a blow mold, which is arranged in the shaft wall 5 , by means of the downpipe 2, optionally with the interposition of a circulating pump 3. The return of the cooling water from the cooling element 4 to the evaporation drum 1 takes place through the riser 6. The steam formed is conducted from the evaporation drum 1 through the line 7 into the open atmosphere.

Um den Druck des Kühlwassers in dem Kühlelement 4 gleich dem Druck der Ofengase zu halten, wird ein einerseits von dem Ofengasdruck in der Höhe des Kühlelementes 4 und andererseits von dem Kühlwasserdruck im Innern des Kühlelementes 4 beaufschlagter Differenzdruckmesser 8 vorgesehen, dessen Impulse ein in der Leitung 7 angeordnetes Abdampfregelventil 9 steuern. In order to keep the pressure of the cooling water in the cooling element 4 equal to the pressure of the furnace gases, a differential pressure meter 8 , which is acted upon on the one hand by the furnace gas pressure at the level of the cooling element 4 and on the other hand by the cooling water pressure inside the cooling element 4, is provided, the pulses of which are fed into the line 7 arranged exhaust control valve 9 control.

Zur Unterdrückung der Dampfbildung innerhalb des Kühlelementes 4 ist der zum Kühlwasserraum des Kühlelementes 4 führenden Leitung des Differenzdruckmessers 8 ein Druckmesser 10 zugeschaltet. Die Impulse des Druckmessers 10 steuern ein in die Steigleitung 6 eingesetztes Drosselventil 11. To suppress the formation of steam inside the cooling element 4 leading to the cooling water chamber of the cooling element 4 line of the differential pressure gauge 8 is activated, a pressure gauge 10 degrees. The impulses of the pressure gauge 10 control a throttle valve 11 inserted into the riser line 6.

Claims (2)

Patentansprüche: 1. Verfahren zur Verdampfungskühlung der mit Kühlelementen bestückten Wände und der Blasformen von Schachtöfen, bei dem die Kühlelemente und die Blasformen gruppenweise zu einzelnen voneinander unabhängigen Teilkühlsystemen, in denen ein Kühlmittel umläuft, zusammengefaßt sind, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß der höchste Druck des Kühlmittels an der tiefsten Stelle jedes Teilkühlsystems gleich dem im Schachtofen herrschenden Gasdruck eingeregelt gehalten wird. 1. A method for evaporative cooling of the equipped with cooling elements walls and the blow molding of shaft furnaces, in which the cooling elements and the blow molds in groups, to single independent from each other partial cooling systems in which a coolant circulates, are summarized, d a d URC h g e k ENN - shows that the highest pressure of the coolant at the lowest point of each partial cooling system is kept equal to the gas pressure prevailing in the shaft furnace. 2. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Teilkühlsystem ein vom Kühlwasserdruck in den Kühlelementen (4) und dem Ofeninnendruck beaufschlagter Differenzdruckmesser (8), der mit einem Abdampfregelventit (9) auf der Ausdampftrommel (1) in Verbindung steht, zugeordnet ist. 3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in die Steigleitungen (6) jedes Teilkühlsystems ein durch eine Druckmeßstelle (10), die mit dem Kühlwasserraum der Kühlelemente (4) Verbindung hat, gesteuertes Drosselventil (11) geschaltet ist.2. Device for carrying out the method according to claim 1, characterized in that each partial cooling system is acted upon by the cooling water pressure in the cooling elements (4) and the internal furnace pressure differential pressure meter (8), which is connected to a Abdampfregelventit (9) on the evaporation drum (1) is assigned. 3. Device according to claim 2, characterized in that a throttle valve (11) controlled by a pressure measuring point (10) which is connected to the cooling water space of the cooling elements (4) is connected in the risers (6) of each partial cooling system.