DE2017569A1 - Separate loop blast furnace tuyere cooling circuit - Google Patents

Abstract

Cooling installation for blast furnace tuyeres and other high duty applications in metallurgical plant comprises separate coolant loops for each item of plant to be cooled. Each loop comprises a circulation pump, a cooler, its own storage tank, make-up water supply and the necessary pipe connections. The make-up water supply lines are connected to one centralized mains. Provisions are pref. made for measurement of the quantity of make-up coolant supplied to each tank, this being a measure of the water losses in the individual loops.

Description

Beschreibung Kühlvorri chtung für Hochofen-Blasformen oder andere hochbeanspruchte Kühlelemente metallurgischer Öfen" Moderne Hüttenwerke bevorzugen immer grössere Hochofeneinheiten, sodass bei einer Betriebsstörung, beispielsweise durch Blasformschaden, mit sehr grossen Stillstandskosten zu rechnen ist. Dies veranlasst den Hochöfner zu ständiger Verbesserung der Blasformen und deren Kühlverfahren. Es hat sich aber gezeigt, dass Blasformschäden vielfach auf Einflüsse aus dem Brennraum zurückzuführen sind, die auch durch weitere Verbesserungen der Kühlung oder der herkömmlichen Blasformen nicht auszuschalten sind. Description Cooling device for blast furnace blow molds or others highly stressed cooling elements of metallurgical furnaces "Prefer modern smelting works ever larger furnace units, so that in the event of a malfunction, for example due to blow mold damage, very high downtime costs are to be expected. This causes the blast furnace to the constant improvement of the blow molds and their cooling processes. However, it has been shown that blow mold damage is often due to influences from the combustion chamber can be attributed to further improvements in cooling or the conventional blow molds cannot be switched off.

Dies hat wiederum zur Folge, dass der Hochöfner möglichst frUhzeitig wissen will, welche Blasform leck wird, oder beginnt leck zu werden. Jeder Leckschaden beginnt nämlich mit einem Haarriss oder mit einem ganz kleinen Loch. Mithin wird zunächst nur eine sehr geringe Wassermenge als Verlustwasser in den Hochofen eindringen. Erst nach einer gewissen Zeit wird der Leckschaden so gross, dass man ihn mit den bisher üblichen Mitteln finden kann.This in turn has the consequence that the blast-opener as early as possible wants to know which blow mold is leaking or is starting to leak. Any leak damage namely begins with a hairline crack or with a very small hole. So will initially only a very small amount of water penetrate the blast furnace as lost water. Only after a certain time does the leak damage become so great that it can be dealt with by the can find the usual means.

Erst dann wird er so gross, dass die Blasform oder der Hochofen selbst unverzüglich ausser Betrieb gesetzt werden muss, um die lecke Blasform zu wechseln. Es dürfte einleuchten, dass eine frühzeitige Vorwarnung einem überraschenden Hochofenstillstand mit seinen enormen Stillstandskosten vorzuziehen ist. Dies rechtfertigt einen entsprechenden Mehraufwand beim Kühlsystem durch den diese Vorwarnung ermöglicht wird.Only then does it become so big that the blow mold or the blast furnace itself must be put out of operation immediately in order to change the leaky blow mold. It should be clear that early warning of a surprising blast furnace downtime with its enormous downtime costs is preferable. This justifies a corresponding one Additional work on the cooling system that enables this advance warning.

Bei geschlossenen Kreisläufen, die in der Betriebssicherheit und Kühlwirkung bekanntlich den offenen Kreisläufen überlegen sind, gibt es bisher keine zuverlässige und voll befriedigende Vorfolgt Blatt - 2 -richtung für die frühzeitige Ermittlung einer entstehenden Leckbildung. Diese Aufgabe auf neuartigem Wege zu lösen, ist Zweck der im folgenden offenbarten Erfindung.With closed circuits, the operational safety and cooling effect are known to be superior to open cycles, there is currently no reliable one and fully satisfactory follow sheet - 2-direction for the early Determination of a resulting leakage. This task in a new way solve, is the purpose of the invention disclosed below.

Bei der üblichen Bauweise geschlossener Kühl systeme für Blas -formen befindet sich der Rückkühler und das Pumpenhaus bzw. bei einem Verdampfungskühlsystem der Dampfkondensator als gemeinsame Einheit für alle Blasformen neben dem Hochofen. Das erwärmte Was ser oder der Dampf wird von den Kühlelementen einer Ringleitung zugeleitet und von dort durch eine Sammelleitung der Rückkühlanlage zugeführt. Von dort wird das abgekühlte Umlaufwasser oder das Kondensat aus einem Sammelbehälter zum Hochofen mittels Sammelleitung zurückgepumpt. Am Hochofen verteilt eine zweite Ringleitung das Kühlwasser auf die einzelnen Kühlelemente, z.B.With the usual design of closed cooling systems for blow molds is the dry cooler and the pump house or in the case of an evaporative cooling system the steam condenser as a common unit for all blow molds next to the blast furnace. The heated water or the steam is from the cooling elements of a ring main and fed from there through a collecting line to the recooling system. from there, the cooled circulating water or the condensate is collected from a collecting tank pumped back to the blast furnace by means of a collecting line. A second distributed at the blast furnace Ring line the cooling water to the individual cooling elements, e.g.

auf die Blasformen und Kühlringe. Mithin kann man den Leckwasserverlust z.B. an einer einzelnen Blasform nur messen, wenn man die Wassergeschwindigkeit (= Wassermenge) in der Einzelzulaufleitung zum Kühlelement vergleicht mit der Wassergeschwindigkeit (= Wassermenge) in der Einzelrücklaufleitung. Rechnet man bei einer Blasform mit 20 - 30 m3 Kühlwasser /h, so würde nach diesem Verfahren bei 1 - 2 % Messgenauigkeit erst ein Verlust von 0,2 - 0,6 m3/h Leckwasser nachweisbar sein. Eine bessere Messgenauigkeit ist in der Hochofenpraxis selbst mit sehr auf -wendigen Hilfsmitteln bisher nicht erreicht worden.on the blow molds and cooling rings. Hence one can leak water loss e.g. only measure on a single blow mold if you have the water speed (= Amount of water) in the individual feed line to the cooling element compares with the water speed (= Amount of water) in the individual return line. This is included in a blow mold 20 - 30 m3 cooling water / h, this would result in 1 - 2% measurement accuracy using this method only a loss of 0.2-0.6 m3 / h of leakage water can be detected. Better measurement accuracy has not yet been used in blast furnace practice, even with very expensive aids has been achieved.

Erfindungsgemäss wird deshalb das Kühlsystem beispielsweise für die Blasformen eines Hochofens in endlos geschlossene Einzelkreisläufe zerlegt, wobei für jeden Einzelkreislauf eine ge -trennte Leitung mit den erforderlichen Bauelementen wie Pumpe, Vorratsbehälter und Rückkühlung vorhanden ist. Ein Vorratsbe -hälter wird in jeden Einzelkreislauf eingeschaltet, damit dessen Wasserstand schon bei kleinsten Verlustmengen ein Wasserstandsmessgerät ansprechen lässt, welches frühzeitig warnt, das Leck lokalisiert und die Verlustwasserzuspeisung steuert. Bei Ausbildung des Vorratsbehälters als senkrechte R irsäule, d.h. mit folgt Blatt - 3 -kleinem Wasserspiegel ist dadurch eine schnelle, sehr genauere Überwachung selbst von geringsten Wasserverlusten betriebssicher mit überraschend einfachen Hilfsmitteln möglich geworden.According to the invention, therefore, the cooling system is, for example, for Blow molding of a blast furnace broken down into endless closed individual circuits, whereby a separate line with the necessary components for each individual circuit such as the pump, storage tank and recooling is available. A storage container is switched on in each individual circuit so that its water level is already at A water level meter can respond to the smallest loss quantities, which warns, localizes the leak and controls the lost water supply. During training of the storage container as a vertical column, i.e. followed by sheet - 3 - small one Water level is therefore a fast, very precise monitoring of even the slightest water loss safe to operate with surprisingly simple tools has become possible.

Der Mehraufwand bei diesen Einzelkreisläufen wird bei weitem ausgeglichen durch den Fortfall der ausserordentlich kostspieligen und empfindlichen bisher vorgeschlagenen Uberwachungssysteme Entscheidend ist die höhere Betriebssicherheit gegenüber derartigen Messystemen und die Möglichkeit, die Leckbildung so frUS zeitig zu erkennen, dass der Hochofenstillstand frühzeitig vor geplant werden kann. Die Bauweise und der Betrieb eines Kühl -systems entsprechend der Neuerung werden an Hand von 2 Aus -führungsbeispielen in Fig. 1 und 2 erläutert.The additional work involved in these individual cycles is largely offset by eliminating the extremely expensive and sensitive ones proposed so far Monitoring systems What is decisive is the higher operational reliability compared to such Measuring systems and the possibility of detecting the leak formation early enough that the furnace shutdown can be planned well in advance. The construction and the Operation of a cooling system in accordance with the innovation is illustrated using 2 exemplary embodiments in Figs. 1 and 2 explained.

Fig. 1 stellt eine Kühlvorrichtung für Verdampfungskühlung dar, Fig. 2 eine Kühlvorrichtung für geschlossene Kreislaufkithlung ohne Verdampfung.Fig. 1 shows a cooling device for evaporative cooling, Fig. 2 a cooling device for closed circuit cooling without evaporation.

In Fig. 1 und 2 ist vereinfachend nur je ein Einzelkreislauf für die Blasform 101 bzw. 201 dargestellt. Das Kühlwasser fliesst durch die Verbindungsleitung 102 mit Umwälzpumpe 103 und D-WegF hahn 104 zu der Blasform 101. Der 3-Wegehahn 104 dient zur Umstellung der Blasform 101 auf Notwasser aus der Zuleitung 105.In Fig. 1 and 2 is simplified only one single circuit for the Blow mold 101 and 201 shown. The cooling water flows through the connecting line 102 with circulation pump 103 and D-way valve 104 to the blow mold 101. The 3-way valve 104 is used to convert the blow mold 101 to emergency water from the supply line 105.

Das-erwärmte Kühlwasser fliesst durch de Verbindungsleitung 106, den 3-Wegehahn 107 und die Steigleitung 108 in den Vorratsbehälter 109 zurück. Der 3-Wegehahn 107 ermöglicht bei Notwasserbetrieb die Umschaltung auf freien Auslauf.The heated cooling water flows through the connecting line 106, the 3-way valve 107 and the riser pipe 108 back into the storage container 109. The 3-way valve 107 enables switchover to free discharge in emergency water mode.

Im Vorratsbehälter 109, welcher mit räumlichem Vorteil als senkrechte Rohrsäule ausgebildet wird, scheidet sich oberhalb des Wasserspiegels 109a der in der Steigleitung 108 entstehende Dampf ab, welcher durch die Verbindungsleitung 110 dem Dampfkondensator 111 zufliesst. Das im Dampfkondensator 111 ent -stehende Kondensat fliesst durch die Verbindungsleitung 112 zurück in den Vorratsbehälter 109. Der Dampfkondensator 111 lasse frulgt Blatt - 4 -erfindungsgemäss eine Mehrzahl von Einzelkühlkanälen, die jeweils zu den Einzelkreisläufen gehören, zu einer Einheit zusammen, wobei beispielsweise der Ventilator für mehrere Einzelkreisläufe gemeinsam wirkt. Der Dampfkondensator 111 wird vorteilhaft über dem Wasserspiegel 109a angeordnet, sodass das entstehende Kondensat mit Gefälle und ohne Kondensatpumpe dem Vorratsbehälter 109 zufliesst.In the storage container 109, which with spatial advantage as a vertical Tubular column is formed, separates above the water level 109a of the in the rising line 108 from steam which is produced through the connecting line 110 flows to the steam condenser 111. That which arises in the steam condenser 111 Condensate flows back through the connecting line 112 into the storage container 109. The steam condenser 111 leaves sheet 4 according to the invention one A plurality of individual cooling channels, which each belong to the individual circuits, too a unit together, for example the fan for several individual circuits works together. The steam condenser 111 is advantageously above the water level 109a arranged so that the resulting condensate with a gradient and without a condensate pump flows to the reservoir 109.

Bei Lekverlust sinkt der relativ kleine Wasserspiegel 109a im Vorratsbehälter 109 schneller ab als bei Vorratsbehältern üblicher Bauart. Ein Messwertgeber 113 wertet das Absinken des Wasserspiegels zur Steuerung eines Elektro-Ventiles 114 und damit zur Zuspeisung von Verlustwasser aus. Aus der Ringleitung 115 mit Zulauf 118 zu 8 wird das durch Wasserstandsregulierung ermittelte Verlustwasser durch die Verbindungsleitung 116 ersetzt und in den Einzelkreislauf z.B. in den Vorratsbehälter 109 geleitet.If there is a loss of leakage, the relatively small water level 109a in the storage tank sinks 109 faster than with conventional storage containers. A transducer 113 evaluates the drop in the water level to control an electric valve 114 and thus for the addition of lost water. From the ring line 115 with inlet 118 to 8 is the loss of water determined by water level regulation by the Connection line 116 replaced and in the individual circuit, e.g. in the storage container 109 headed.

Mit dem Messwertgeber 113 können eine Warnlampe, eine Sirene und Zähl- und Registriergeräte verbunden sein, um den Leckschaden frühzeitig zu melden und zu lokalisieren und um die Leckwassermenge zu erfassen.With the sensor 113 a warning lamp, a siren and counting and recording devices connected to report the leak damage early and to locate and to record the amount of leakage water.

Die Notwasserkühlung über die 3-Wegehähne 107 und 104 wird im Falle eines grösseren Leckschadens vielfach mit einem niedrigeren Vordruck, d.h. mit kleinerer Durchflussmenge betrieben als der normale Kreislauf. Sie könnte sich dann nach Absinken des Wasser standes auf 109b automatisch einschalten, wenn statt der handbedienten 3-Wegehähne 104 und 107 ferngesteuerte Absperrorgane angewendet werden, oder wann die Notwasserzufuhr 105 mit ge -regeltem niedrigen Vordruck lediglich durch die Absperrklappe 117 Fig. 1 gegen den höher liegenden Vordruck des normalen Einzelkreislaufes abgesperrt ist. Selbstverständlich müsste im letzteren Falle die Umschaltung des 3-Wegehahnes 107 auf freien Auslauf und das Ausschalten des Umwälzmotors 103 rechtzeitig nachgehoIt werden.The emergency water cooling via the 3-way cocks 107 and 104 is in the event of a larger leak damage often with a lower pre-pressure, i.e. with a smaller Flow rate operated than the normal circuit. You could then go down after subsidence automatically switch on the water level on 109b if instead of the manually operated 3-way cocks 104 and 107 remote-controlled shut-off devices are used, or when the emergency water supply 105 with regulated low admission pressure only through the Butterfly valve 117 Fig. 1 against the higher pre-pressure of the normal single circuit is locked. Of course, in the latter case, the 3-way valve 107 on free run and switching off the circulating motor 103 in good time be followed up.

folgt Blatt - 5 - In Fig. 2 ist, wie schon erwähnt, ein Ausführungsbeispiel für gf schlossene Kreislaufkühlung ohne Verdampfung dargestellt. Die Blasform 201 istmit dem Einzelkreislauf zunächst durchdie Verbindungsleitung 202 über einen 3wegehahn 204 zur Umschaltung auf Notwasser verbunden. Die Umwälzpumpe 203 muss die Rohrleitungswiderstände des endlosen Einzelkreislaufes überwinden, um das Wasser durch die Steigleitung 208, den Rückkühler 211, die Verbindungsleitung 212 dem Vorratsbehälter 209 zUzuführen. Von dort aus fliesst das Kühlwasser auch bei diesem Kühl system erfindungsgemäss im endlos geschlossenen Einzelkreislauf durch die Verbindungsleitung 202 wieder der Umwälzpumpe 203 zu. follows sheet - 5 - In Fig. 2, as already mentioned, an embodiment for gf closed circuit cooling without evaporation is shown. The blow mold 201 is with the single circuit initially through the connecting line 202 connected via a 3-way valve 204 for switching over to emergency water. The circulation pump 203 must overcome the pipe resistance of the endless individual circuit, around the water through the riser 208, the recooler 211, the connecting line 212 to supply the storage container 209. The cooling water also flows from there in this cooling system according to the invention in an endlessly closed individual circuit through the connecting line 202 back to the circulating pump 203.

Der säulenförmige Vorratsbehälter 209 hat einen Wasserstand 209a, über welchem zweckmässig ein N2-Polster 209c liegt. Während bei einer Verdampfungskühlung nach Fig. 1 dieser Wasserspiegel 109a sehr hoch gelegt wird, um den Auftrieb der Dampfblasen in der Steigleitung 108 auszunutzen und dadurch die Umwälzpumpe 103 möglicherweise ganz einzusparen, ist der Wasserspiegel 209a nur abhängig von der räumlichen Unterbringung des erforderlichen Wasservorrates und des in der Blasform gewünschten Uberdruckes.The columnar reservoir 209 has a water level 209a, Over which an N2 pad 209c is conveniently located. While with evaporative cooling According to Fig. 1, this water level 109a is placed very high in order to increase the buoyancy of the To utilize vapor bubbles in the riser line 108 and thereby the circulation pump 103 possibly to save entirely, the water level 209a is only dependent on the spatial accommodation of the required water supply and that in the blow mold desired overpressure.

Die Verlustwasserzuspeisung erfolgt erfindungsgemäss auch bei diesem Kühlsystem für geschlossenen Wasserkreislauf mittels E-Ventil 214 aus einer für viele Einzelkreisläufe gemeinsamen Ringleitung 215. Ein Messwertgeber 213 öffnet das E-Ventil 214 bei fallendem Wasserstand und schliesst es, sobald der Wasserstand 109a wieder erreicht ist. Die erforderlichen Hilfsmittel zum Messen, Zählen und Registrieren des zugespeisten Verlustwassers, welche vereinfachend teilweise ausserhalb der Einzelkreisläufe an der gemeinsamen Zuleitung 218 zur Ringleitung 215 wirksam werden können, sind nicht dargestellt.According to the invention, the loss of water is also fed in with this Cooling system for closed water circuit by means of an e-valve 214 from a for many individual circuits common ring line 215. A transducer 213 opens the E-valve 214 when the water level falls and closes it as soon as the water level 109a is reached again. The necessary tools for measuring, counting and Registering the added lost water, some of which is outside for simplification purposes of the individual circuits on the common feed line 218 to the ring line 215 are effective are not shown.

Der Rückktlhler 211 wird in üblicher Höhe über Hüttenflur angeordnet.The back cooler 211 is arranged at the usual height above the hut floor.

folgt Blatt - 6 - Bei der geschlossenen Kreislaufkühlung nach Fig. 2 kann der Vorratsbehälter den geregelten Wasserspiegel 209a niedriger erhalten als bei Verdampfungskühlung nach Fig. 1. Trotzdem kann auch hier bei Umschaltung auf Notwasser der Wasserspiegel auf die Hohe 209b abgesenkt werden, bei welcher sich vorteilhaft die Notwasserversorgung aus der Zulaufleitung 205 mit Hilfe ferngesteuerter Absperrorgane 204 und 207 oder durch die Rückschlagklappe 217 automatisch einschaltet. follows sheet - 6 - With closed circuit cooling According to FIG. 2, the reservoir can lower the regulated water level 209a than in the case of evaporative cooling according to FIG. 1. Nevertheless, here, too, when switching over on emergency water the water level is lowered to the height 209b, at which Advantageously, the emergency water supply from the supply line 205 with the help of remote-controlled Shut-off elements 204 and 207 or through the non-return valve 217 switches on automatically.

Claims (5)

P A T E N T A N S P R U C H EP A T E N T A N S P R U C H E 1. KUhlvorrichtung für Hochofen-Blasformen oder andere hochbeanspruchte Kühlelemente metallurgischer ofen mit geschlossener Kreislaufkühlung, mit oder'ohne Ausnutzung der Verdampfungskühlung, dadurch gekennzeichnet, dass für jede Blasform bzw.1. Cooling device for blast furnace blow molds or other highly stressed Cooling elements of metallurgical furnaces with closed circuit cooling, with or without Utilization of evaporative cooling, characterized in that for each blow mold respectively. Kühlelementgruppe ein völlig abgetrennter, endlos geschlossener Kühlmittelkreislauf vorhanden ist, der ausgestattet ist mit einer Umwälzpumpe (103,- 203), eigener Rückkühlung (111, 211), eigenem Vorratsbehälter (109, 209) und eigenen Verbindungs -leitungen (102, 106, 108, 110, 112 bzw. 202, 206, 208, 212), dass ferner eine Verlustwasserzuspeisung (116)216) für jeden Einzelkreislauf vorhanden ist, die über eine gemeinsame Leitung (118, 218) und mit einer gemeinsamen Uberwachungs-*und Zuspeiseeinrichtung für alle Einzelkreisläufe wirksam wird. Cooling element group a completely separate, endlessly closed coolant circuit is available, which is equipped with a circulation pump (103, - 203), its own recooling (111, 211), its own storage container (109, 209) and its own connecting lines (102, 106, 108, 110, 112 or 202, 206, 208, 212) that also a loss of water supply (116) 216) is available for each individual circuit, which has a common line (118, 218) and with a common monitoring * and feed device for all Individual cycles becomes effective. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet. dass der Rückkühler (211) bzw. Dampfkondensator (111-) für eine Mehrzahl von Einzelkreisläufen zu einer Baueinheit vereinigt wird, welche die Wasserstrome der Einzelkreisläufe getrennt durchströmen lässt.2. Apparatus according to claim 1, characterized. that the dry cooler (211) or steam condenser (111-) for a plurality of individual circuits to form one Unit is combined, which separates the water flows of the individual circuits can flow through. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet. dass jeder Einzelkreislauf bei Leckn-erverlust beispielsweise abhängig von dem Wasserstand (109a, 209a) in seinem eigenen Vorratsbehälter (109, 209) aus einem für eine Mehrzahl von Einzelkreisläufen gemeinsamen Verlustwasserversorgung (115, 215, 118, 218) zugespeist wird und dass die zugezpeisten Verlustwassermengen für jeden Einzelkreislauf einzeln gemessen, gemeldet und registriert werden.3. Apparatus according to claim 1, characterized. that everybody Individual circuit in the event of leakage, for example, depending on the water level (109a, 209a) in its own storage container (109, 209) of one for a plurality shared water loss supply (115, 215, 118, 218) from individual circuits and that the fed-in lost water quantities for each individual circuit individually measured, reported and registered. folgt Blatt - 2-- 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei Leckschaden jeder Einzelkreislauf bzw. dessen Kühlelemente einzeln auf Notwasser (105, 205) automatisch oder von Hand umgeschaltet werden kann. follows sheet - 2-- 4. Apparatus according to claim 1, characterized in that, in the event of leakage, each individual circuit or its cooling elements can be switched individually to emergency water (105, 205) automatically or manually. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der säulenförmige Vorratsbehälter (109, 209) jedes Einzelkreislaufes mit einem regelbaren Wasserstand (109a, 209a). für Kreislaufbetrieb und einem zweiten regelbaren Wasserstand (109b, 209b) für Notwasserbetrieb ausgerüstet ist.5. The device according to claim 4, characterized in that the columnar Reservoir (109, 209) of each individual circuit with an adjustable water level (109a, 209a). for circuit operation and a second controllable water level (109b, 209b) is equipped for emergency water operation.