DE2041339C3

DE2041339C3 - Plattenkühler für Hochöfen

Info

Publication number: DE2041339C3
Application number: DE2041339A
Authority: DE
Inventors: W. Dyfrig Cardiff Glamorgan Wales Jones
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1969-08-20
Filing date: 1970-08-20
Publication date: 1978-07-06
Also published as: GB1325537A; CA932959A; NL7012296A; NL165547C; SU403199A3; US3679194A; ZA705680B; JPS5236961B1; NL165547B; DE2041339A1; AT315215B; DE2041339B2; CS157681B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Plattenkühler für Hochöfen mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen.

Derartige Plattenkühler werden beispielsweise zur in Rast- und Schachtkühlung in den Hochöfen eingebaut.

Der Zweck der Plattenkühler besteht darin, diie Temperatur der feuerfesten Zustellung des Hochofens herabzusetzen, so daß die Lebensdauer der leuerfi:- ;". sten Zustellung verlängert wird.

Der gattungsgemäße Duplex-Plattenkühler gehört seit vielen Jahren zum Stand der Technik und ist z. B. in der Literaturstelle »Iron and Steel Engineer« Februar 1965, Se'te 109, Fig. 6, oder in dem Japanisehen Gebrauchsmuster 4806/62 beschrieben.

Der Duplex-Plattenkühler hat den Vorteil, daß due Kühlung auch nach Ausfall des Nasenhohlraums noch mit dem rückwärtig gelegenen Gehäusehohlraum möglich ist. ·τ>

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Duplex-Plattenkühler zu entwickeln, der verbesserte Kühleigenschaften hat und insbesondere nach Ausfall des Nasenteils noch eine sehr hohe Kühlleistung erbringt. ,o

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die den Zu-bzw. Abfluß bildenden, rückwärtig gelegenen Schenkel des U-förmigen Rohres mit Abstand zu der Wand durch den rückwärtigen Gehäusehohlraum geführt sind. v>

Bei den vorbekannten Ausführungsformen verlaufen die Schenkel des Rohres dagegen in seitlich gelegenen Wänden des Gehäusehohlraumes, praktisch entlang dem Umfang des Gehäusehohlraumes. Nach Ausfall des Nasenhohlraums sind diese Seitenwände wi nicht mehr in gleichem Maße gekühlt, da der Abstand zwischen feuerfester Zustellung und Kühlwasser im Gehäusehohlraum im Bereich der seitlich gelegenen Wände recht groß ist.

Beim Erfindungsgegenstaiu! nesteln dieser N'ach- >-> teil nicht.

Darüber hinaus hat der Frtindimgsgegenstand auch den Vorteil. d»ß das /uiv Nasenhohlraum tieführte Kühlwasser vorher keine größere Ewärmung durch die heiße, feuerfeste Zustellung erfahren kann, da das Zuflußrohr durch den Gehäusehohlraum geführt ist und selbst von Kühlwasser umspült ist.

Vor Jahrzehnten ist in der US-PS 2311819 im Rahmen einer anderen Problemstellung der Vorschlag bekanntgeworden, das Zu- und Abflußrohr /.»im Nasenhohlraum durch den Gehäuschohlraum zu führen. Hierbei handelte es sich um einen Plattenkühler mit recht großem Nasenhohlraum nach Art einer vorgelagerten Kammer. Um Ablagerungen in der Kammer zu verhindern und eine Selbstreinigung durchzuführen, sollten die Rohre, deren Querschnitt nur 10-20% des Kammerquerschnittes beträgt, in die rückwärtige Wand des Nasenhohlraums geschraubt werden. Unter dieser Voraussetzung schießt dann das Wasser mit hoher Geschwindigkeit in den Nasenhohlraum. führt dort zu Verwirbelungen und Turbulenzen, so daß die Selbstreinigung gefördert wird.

Dieser Vorschlag hat offenbar keinen Eingang in die Praxis gefunden.

Gemäß einer bevorzugten Konstruktion des Erfindungsgegenstandes sind die Enden dci Schenkel der Rohre in die Hinterwand des Gehäusehohlraums eingegossen.

Der hintere Teil des Kühlers (d. h. das gegenüber dem Nasenhohlraum entgegengesetzte Ende des Kühlers) ist in bekannter Weise mit Vorsprüngen für den Ausbau des Kühlers aus der feuerfesten Zustellung versehen.

Weiterhin werden Verstärkungseinsätze in den Vorsprüngen vorgesehen, die an einer Platte befestigt sind, die aus einem stärkeren Material als dem Kühlmaterial - beispielsweise aus Stahl - hergestellt ist. wobei die Platte innen in dem hinteren Teil des Kühlers eingebettet ist.

Vorzugsweise wird die Platte vollständig von dem Material des Kühlkörpers umschlossen, um die Möglichkeit einer elektrolytischen Wirkung zu vermeiden

Zwcckmäßigerweise sind die Plattenkühler in einer Reihe angeordnet, wobei eine gemeinsame Zuleitung über Einlaß-Zweigrohre mit den Eingängen der Nasenhohlräume und Gehäusehohlräume eines jeden Kühlers in Verbindung steht und über Auslaß-Zweigrohre mit den Auslässen jedes Kühlers verbunden ist, wobei jeder Kühler ein gemeinsames Einlaßrohr und Auslaßrohrpesitzt und jedes Auslaßrohr miit Ausnahme des letztin Kühlers in der Reihe mit dem gemeinsamen Einlaßrohr des nächsten Kühlers in Verbindung steht und die Einlaß- und Auslaß-Abzweigrohre zu jedem Nasenhohlraum mit Absperrventilen versehen sind, so daß die Zufuhr an Kühlwasser absperrbar ist.

Es ist aus vorstehendem zu ersehen, daß, falls der Nasenhohlraum eines Kühlers fehlerhaft ist. die Zufuhr zu diesem Teil abgesperrt werden kann, ohne daß die Zufuhr von Kühlwasser durch den Gehäusehohl· raum oder die Nasenhohlräume und die Gehäusehohlräume aller übrigen Kühler verhindert wird. Ferner ist es in einfacher Weise möglich festzustellen, welcher Nasenhohlraum eines Kühlers defekt ist, ohne irgendeinen der Kühler vollständig unwirksam zu machen, indem die Kühlwasserzufuhr zu jedem Nasenhohlraum eines Kühlers der Reihe nach abgestellt wird und festgestellt wird, welcher Kühler far die Erzeugung des Dampfes im Hochofen in Frage komm.

Die gemeinsamer. Ein- und Auslaßrohre besitzen mit Veniili'n versehene Auslässe und Einlasse, so daß

hierbei, falls es erforderlich ist, ein defekter Kühler vollständig abgesperrt werden kann, während die anderen Kühler im Betrieb bleiben, indem der mit dem Ventil versehene Auslaß des unmittelbar vorhergehenden Kühlers mittels eines flexiblen Schlauches zu dem mit dem Ventil versehenen Einlaß zu dem unmittelbar nach dem defekten Kühler folgenden Kühler angeschlossen wird. Die Ventile des Auslasses und des Einlasses, die auf diese Weise verbunden sind, werden geöffnet und die Ventile der Zweigrohre des defekten Kühlers geschlossen.

Die Erfindu/ig soll nachstehend an Hand von Ausführungsbeispielen und mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert werden.

Es zeigt

Fig. 1 einen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel, Fig. 2 einen Längsschnitt der Fig. 1,

Fig. 3 eine Ansicht auf das hintere Teil des Kühlers nach Fig. 1.

Fig. 4 eine Ansicht auf das vordere Teil des Kühlers nach Fig. 1,

Fig. 5 eine Ansicht im Schnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels,

Fig. 6 einen Längsschnitt der Fig. 5,

Fig. 7 eine Ansicht des hinteren Teils des Kühlers nach Fig. 5,

Fig. 8 eine vorder- Ansicht des Kühlers nach Fig. 5.

Fig. 9 eine schematische Darstellung der Roh verbindungen einer Reihe von Kühlern.

In den Fig. 1—4 ist ein Schnitt durch einen Plattenkühler gezeigt, der ein geschlossenes, im allgemeiner rechteckiges, flaches Gehäuse 1 besitzt, das in Kupfer gegossen ist. Das Gehäuse 1 enthält einen Gehäusehohlraum 5. Der Kühler erweitert sich konisch von seinem vorderen Ende oder Nasenhohlraum 2 zu seinem hinteren Ende 9 hin. In dem Kühler ist ein im allgemeinen U-förmiges Rohr 3 derart eingegossen, daß dessen freie Enden aus dem hinteren Ende 9 des Kühlers austreten, während dessen Rückenteil 4 sich entlang des Nasenhohlraums 2 erstreckt. Die Hauptteile der Schenkel des Rohres 3 sind innerhalb des Gchäusehohlraumes 5 angeordnet; das Rückenteil 4 des Rohres ist indessen in der vorderen Wand 2 eingebettet. Die Enden 6 des Rohres 3 bilden entsprechend einen Einlaß und einen Auslaß für das Kühlwasser des Nasenhohlraums 2.

Öffnungen 7 und 8, die in dem hinteren Ende 9 des Kühlers ausgebildet sind, stehen in Verbindung mit dem Gehäusehohlraum 5 und bilden einen Einlaß und einen Auslaß für das Kühlwasser. Der Gehäusehohlraum 5 besitzt eingegossene Leitflächen 10, wobei das Wasser, das in den Hohlraum eintritt, eine sinusförmige Bahn durchströmt. Es kann festgestellt werden, daß die Bahn des Kühlwassers im Gehäusehohlraum 5 zwischen dem Einlaß 7 und dem Nasenhohlraum 2 relativ direkt verläuft.

Das hintere Ende 9 des Kühlen» ist außerdem mit Vorsprüngen 11 versehen, damit der Kühler an diesen Vorsprüngen aus seiner Arbeitsstellung ausgebaut werden kann. Um die Vorsprünge zu verstärken, sind innere Stahleinsätze 12 vorgesehen. Diese Stahleinsätze bestehen aus einer Platte 13, die sich entlar , des hinteren Endes des Kühlers erstreckt, und aus zwei: an der Platte befestigten Querplatten 14, die als Einsätze sich innerhalb der Vorsprünge 11 erstrecken.

Das Ausführungsbeispiel eines Kühlers nach den, Fig. 5-8 ist gleich demjenigen, das vorstehend be

schrieben wurde, wobei der Gehäusehohlraum 5 nur eine einzige, in der Mitte angeordnete Leitfläche 10 enthält.

In Fig. 9 ist die Anordnung der Rohranschlüsse einer Anzahl von Kühlern gezeigt, die in einer Reihe angeordnet sind. Das Kühlwasser aus einem Versorgungsnetz wird der Reihe der Kühler über ein Rohr 15 zugeführt, das sich bei 17 in zwei Zweigrohre verzweigt. Ein Zweigrohr führt zum Einlaß 6 und das andere zum Einlaß 7 des ersten Kühlers in der Reihe. Ventile 18. 19 sind in entsprechenden Zweigrohren angeordnet, und ein Zapfenventil 16 ist oberhalb des Ventils 18, 19 an dem Rohr vorgesehen.

Kühlwasser, das den ersten Kühler 1 durch die Auslässe 6, 8 verläßt, strömt durch die Rohre 26, 27. die bei 21 mit einem Rohr 20 in Verbindung stehen. In den Rohren 26, 27 sind Ventile 22, 23 angeordnet, und ein Zapfventil 24 ist an dem Rohr 20 vorgesehen. Das Rohr 20 führt zu einem zweiten Kühler wie das Rohr 15 zum ersten Kühler. Das Kühlwasser verläßt die Reihe der Kühler durch ein Rohr 25.

Die Anordnung der Rohre ist derart, daß. (aus bei einem Fehler in irgendeinem der Nasenhohlräume Kühlwasser aus dem ersten Kühler austritt, die Ventile geschlossen werden - beispielsweise die Ventile 18 und 22 -. so daß der Kreislauf des Kühlwassers durch den Nasenhohlraum des betreffenden Kühlers abgesperrt wird. Die Reihe der Kühler bleibt hierbei für eine Zeitdauer in Betrieb. Falls es erwünscht ist. irgendeinen der Kühler aus einet Reihe auszubauen, weiden die Ventile 18, 19. 22. 23 gesperrt und ein flexibles Rohr oder ein Schlauch wird zwischen den Zapfventilen 16 und 24 angebracht, so daß der schadhafte Kühler überbrückt wird.

Mit der oben beschriebenen Anordnung werden folgende Vorteile erzielt:

a) Verbesserung der Kühleigenschaften der Kühlereinheit,

b) Schaffung eines Röhrenwerkes, so daß bei Störungen nicht viele zusätzliche äußerliche Rchrverbindungen erforderlich sind.

c) Ermöglichen, daß die Kühler voneinander unabhängig sind, wobei sichergestellt wird, daß eine Kühlung fortgesetzt wird, selbst für den Fall, daß einer der Kühler innerhalb der Reihe fehlerhaft werden sollte,

d) Einsparen an Abschaltzeit für den Fall eines Kühlerdefektes, insbesondere wähend einer ausschlaggebenden Zeitspanne in dem Produktionsabschnitt des Hochofens,

e) Ermöglichen, daß ein defekter Kühler schnell während der normalen Außer-Betrieb-Pcriodc des Hochofens eingebaut werden kann,

f) Ermöglichen, auf einfache Weise einen Fehler bei einem Kühler aufzufinden.

Die Untersuchungen haben ergeben, daß 98% von Kühlerdefekten in dem Nasenhohlraum stattfinden. Mit der Anordnung der Rohrverbindungen, wie sie in Fig. 9 gezeigt sind, ist es möglich, die Zufuhr an Kühlwasser zu einem bestimmten Nasenhohlraum abzusperren und die Zufuhr von Kühlwasser zu 95% der Kühlerfläche dieses Kühlers aufrechtzuerhalten. Diese Möglichkeit, zusammen mit der sehr hohen Wärmeleitfähigkeit des Gusses, ergibt eine ausreichend? Kühlung der Fläche, die vom Kühlwasser nicht mehr durchströmt wird.

Wenn die Zufuhr an Kühlwasser zu dem Nasenhohlraum abgestellt worden ist, ist das Gehäuse so

konstruiert, daß die Leitflächen (die entweder vertikal oder horizontal während des Gießens eingesetzt werden können) die Regelung der Strömung des Kühlwassers unterstützen, so daß das Kühlwasser durch das Gehäuse des Kühlers zum Nasenhohlraum strömt.

Das Rohrwerk benötigt ein Minimum an Fläche und an äußeren Rohrleitungen. Daher sind keine Störungen an dem äußeren Rohrwerk, das den Hochofen umgibt, zu erwarten.

Beim Auftreten eines Fehlers kann der Kühler sicher in Betrieb bleiben, wobei nur das Kühlwasser /um Nasenhohlraum dieses Kühlers abgesperrt wird, wobei der Kühlwasserstrom durch das Gehäuse hierdurch nicht beeinflußt wird und der fehlerhafte Kühler immer noch in der Lage ist, seine Funktion auszuüben, bis es in einer Betriebspause möglich ist, diesen Kühler auszuwechseln. Dieser Kühler kann während der Außer-Betrieb-Periocle des Hochofens ersetzt werden, wobei eine genügende Zeit für den Austauschvorgang vorhanden ist.

Es kann festgestellt werden, daß bei Verwendung dieses Systems das Kühlwasser dauernd durch die Reihe der Kühler strömt, wobei keine Unterbrechung des Kühlerwasserstromes auftritt, selbst wenn einer der Kühler aus der betreffenden Reihe ersetzt werden muß. Auch tritt keine Unterbrechung während des Anbringens des flexiblen Überbrückungsrohres auf.

Das Rohrwerk kann bei jedem Kühler ohne Rücksicht auf seine Gestalt angewendet werden, vorausgesetzt, daß der Kühler entsprechend der Erfindung ausgebildet ist.

Es werden verschiedene Verfahren verwendet, um die Kühler beim Auftreten eines Defektes auszuwechseln. Einige Hochöfen sind mit Greifbacken am Mantel des Hochofens ausgerüstet, und mit Hilfe von hydraulischen oder Maschinen-Einrichtungen können die Kühler aus dem Hochofen ausgebaut und ausge-

wechselt werden. Indessen sind die Vorsprünge, die in den Kühler für diesen Zweck vorgesehen sind, oft ungenügend verstärkt, um der Beanspruchung /u widerstehen, und werden daher aus dem Gehäuse ausgerissen. In solchen Fällen muß der Kühler in dem Hochofen fallengelassen werden und wird mit einem feuerfesten Zement ausgefüllt, wobei das Kühlwasser zu einem nächsten Kühler überbrückt werden muß. Hierdurch wird die feuerfeste Auskleidung in diesem Bereich zusätzlich beansprucht und kann zu einer Beschädigung der Auskleidung an dieser Stelle führen.

Die Kühler, die mit Bezug auf die Fig. 1 und 4 beschrieben wurden, besitzen verstärkte Vorsprünge für den Ausbau des Kühlers, die am hinteren Teil des Kühlers angeordnet sind, und die ein Ausreißen der Vorsprünge aus dem Gehäuse verhüten. Die volle Zugkraft wird über das gesamte hintere Ende des Kühlers ausgeübt, wobei das Ausreißen der Vorsprünge aus dem Gehäuse, ohne den Kühler vollständig zu zerstören, ganz bedeutend erschwert wird.

Die Zugbeanspruchung erstreckt sich auf den gesamten Kühler. Die Vorsprünge werden in erster Linie auf Grund des Fehlens an Kühlung bei einem Defekt ausgerissen, wodurch der Kühler deformiert wird und es Schwierigkeiten bereitet, ihn aus der Wand des Hochofens auszubauen.

Die Reihe von vier Kühlern, die in Fig. 9 gezeigt ist, erlaubt es dem Bedienungspersonal des Hochofens, entweder vertikal oder horizontal die Rohre abzusperren und doch sicherzustellen, daß ein vollständiger Durchfluß an Kühlwasser mit einer direkten Steuerung einer Verteilung auf den Nasenhohlraum und auf den Gehäusehohlraum zu jeder gegebenen Zeit erfolgt.

Es kann festgestellt werden, daß das zusätzliche Rührwerk begrenzt und auf die Fläche des Kühlers beschränkt ist.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Plattenkühler für die feuerfeste Zustellung von Hochöfen, bestehend aus einem von Kühlwasser durchflossenen Duplex-Plattenkühlcr mit einem vorgelagerten Nasenhohlraum und einem hiervon getrennten, rückwärtig gelegenen Gehäusehohlraum wesentlich größeren Querschnitts, wobei der Nasenhohlraum mit Zu- und Abfluß n durch ein in die Wand des Gehäusehohlraums eingegossenes U-förmiges Rohr gegeben ist, dadurch gekennzeichnet, daß die den Zn- bzw. Abfluß bildenden, rückwärtig gelegenen Schenkel des U-förmigen Rohres (3) mit Abstand zu der r Wand (1) durch den rückwärtigen Gehäusehohlraum (5) geführt sind.

2. Plattenkühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Schenkel des Rohres (3) in der Hinterwand (9) des Gehäuse- -¹ hohlraums (5) eingegossen sind.