COOLING PANEL FOR METALLURGICAL FURNACES, ESPECIALLY BLAST FURNACES

Abstract: 1. Plate cooler made from cast material with integrally cast cooling pipes for the water cooling of metallurgical furnaces, particularly blast furnaces, characterized in that the cooling pipes (2) have at the inlet and outlet a circular cross-section and in the straight part within the cooler an oval cross-section, the axial ratio b:a in the oval section being between 1:1,2 and 1:15.

Description: Die Erfindung betrifft einen Plattenkühler aus r;ussma- terial mit eingegossenen Kühlrohren für die Wasserkühlung von metallurgischen Öfen, insbesondere Hochöfen. Bekannte Plattenkühler bzw. "stave cooler" bestehen aus einem Gusseisenkörper, in welchem Stahlrohre anae- ordnet sind, durch die ein Xühlmittel, das heisst in den meisten Fällen Wasser oder ein Wasserdampf-Wasser- Gemisch fliesst. Der Ouerschnitt der Kühlrohre ist kreisförmig. Der Gusskörper des Plattenkühlers weist häufig an der dem Ofeninneren zugewandten Seite Aussparunqen zur Einbringung feuerfesten Materials auf. Die bekannten Plattenkühler sind im Laufe der letzten 15 Jahre weiter entwickelt worden, um ihre Retriebssicherheit und thermische Belastbarkeit zu verbessern. Zur Erhöhung der thermischen Belastbarkeit hat man u.a. den Weg beschritten, den Durchmesser der Kühlrohre zu vergrössern, um dadurch das Verhältnis Kühlfläche zur Heizfläche zu erhöhen. Als Kuhlfläche wurde die Mantelfläche der Kühlrohre im qeraden Teil innerhalb des Plattenkühlers bezeichnet, als Heizfläche die zum Ofeninneren zeigende Vorderseite des Plattenkühlers. Kühlrohre in Plattenkühlern mit vergrössertem Durchmesser bewirken eine Absenkung der PlattenkühlertemDeraturen bei gleichbleibender Wärmebelastunq, oder sie haben eine Erhöhung der übertragbaren Wärmeströme bei gleichbleibenden Maximaltemperaturen zur Folge. Dies geschieht aus folgendem Grunde: 1. Der grössere Kühlrohrdurchmesser beschneidet das logarithmische Temperaturprofil in der Rohrumqe- bung, und zwar im steilsten Teil. 2. Es wird die mit einem relativ hohen spezifischen Wärmedurchgangswiderstand behaftete tfberqangszone Kühlrohr/Gusskörper vergrössert, so dass sich der integrale Wärmedurchganswiderstand entsprechend verringert. Die zuvor geschilderten Weiterentwicklunsmassnahmen brachten zwar den erstrebten Erfolg, indem sich mit der Vergrösserung des Durchmessers der Kühlrohre die Kühlfläche proportional erhöhte, doch gleichzeitig wurde mit steigenden Kühlrohrdurchmesser der verschnitt der Kühlrohre quadratisch erhöht. Da nun bei der Wasserkühlung die Einhaltung einer bestimmten Wassergeschwindis- keit erforderlich ist, um ein Eintreten von Filmsieden bei starker Belastung zu vermeiden, musste die Wasserge- schwindigkeit in den Kühlrohren mindestens 1,2 bis 1,5 m/sec. betragen und daher entsprechend dem versrö- Berten Kühlrohrdurchmesser eine überproportional an+- wachsende Kühlwassermenge in Xauf genommen werden. Aufgrund derart hoher Kühlwassermengen mussten die Zuund Ablaufleitungsquerschnitte, die Rückkühlerabmessungen, die Pumpenabmessungen und Antriebs leistungen der Pumpen entsprechend vergrössert werden. Dies muBte geschehen, obgleich andererseits derart hohe Kühlwassermengen vom Wärmeangebot her gar nicht erforderlich sind, das heisst die Aufheizspanne des Kühlwassers ist bei weitem geringer als dies von der Wasserqualität her zulässig wäre. Aufgabe der Erfindung war es daher, einen Weg zu suchen, wie bei unveränderter Kühlfläche, d.h. unveränderter Oberfläche des Kühl rohres dessen ouerschnitt verringert werden kann. Diese Aufgabe wird nach der Erfindung in der Weise gelöst, dass die Kühlrohre zumindest im geraden Teil innerhalb des Kühlers einen länglichrunden, insbesondere elliptischen oder ellipsenähnlichen Querschnitt aufweisen. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Die Druckverlusterhöhung ist bei einem nicht kreisförmigen Querschnitt der Kühlrohre unbedeutend. So erhöht sich z.B. bei einer Wassergeschwindigkeit von 1,5 m/sec. und einem Ubergang vom runden Rohr mit 76,1 mm Aussendurchmesser und 6,3 mm Wandstärke zu einem elliptischen Rohr mit einem Achsenverhältnis (innen) 1 : 3 von 48 mm WS auf 66 mm WS je lfdm., d.h. um ca. 40 %. Bei einem 15 m langen Rohrstrang ergibt dieses einen zusätzlichen Druckverlust von nur etwa 270 mm WS. Dieser Mehrbetrag ist in der Praxis vernachlässigbar. Der Durchsatz an Wasser vermindert sich um 35 %. Da es ausreicht, wenn die Kühlrohre nur in ihrem geraden Teil innerhalb des Kühlers einen länglichrunden, elliptischen oder ellipsenähnlichen Querschnitt besitzen, während Kühlrohreinlauf und -auslauf einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen, wird die Herstellung der Schweissverbindungen zur Aussenverrohrung erleichtert. In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 einen Schnitt eines konventionellen Plattenkühlers mit kreisrunden Kühl rohren, Fig. 2 einen Schnitt eines erfindungsgemässen Plattenkühlers mit Kühlrohren ellipti schen Querschnitts, Fig. 3 einen Schnitt eines Plattenkühlers mit Kühlrohren länglichrunden Querschnitts, Fig. 4 einen Schnitt eines Plattenkühlers mit Kühlrohren länglichrunden Querschnitts, die winklig zur Heissseite geneigt sind und Fig. 5 in einem Schaubild die Änderung der Quer schnittsflächen in Abhängigkeit vom Achsen verhältnis für abgeplattete Querschnitte. Nach Fig. 1 weisen die Kühlrohre 2, die in den Plattenkühlerkörper 1 eingegossen sind, einen kreisförmigen Querschnitt auf. Am Einlauf und Auslauf der Kühlrohre 2 in den Plattenkühlerkörper 1 sind diese von Schutzrohren 3, die ebenfalls eingegossen sind, umgeben. Mit 4 ist die dem metallurgischen Ofen zugewandte Heissseite des Plattenkühlers bezeichnet. Fig. 1 dokumentiert den Stand der Technik. Fig. 2 zeigt im geraden Teil des Plattenkühlerkörpers 1 Kühlrohre 2 mit elliptischem Querschnitt. Auf der linken Hälfte von Fig. 2 ist der Ubergang der Kühlrohre vom kreisförmigen auf den elliptischen Querschnitt innerhalb des Plattenkühlerkörpers gezeigt. Fig. 3 und 4 zeigen Anordnungen von Kühlrohren 2 mit länglichrundem Querschnitt. Gemäss Fig. 4 sind die Kühlrohre 2 in ihrem Abstand zur Heissseite 4 des Plattenkühlers in einem Winkel von ca. 450 geschwenkt angeordnet. Diese Anordnung verbessert die Temperatur- und Spannungsverhältnisse im Plattenkühler.

Claims: Patentansprüche: 1. Plattenkühler aus Gussmaterial mit eingegossenen Xühlrohren für die Wasserkühlung von metallurgischen Öfen, insbesondere Hochöfen, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlrohre (2) zumindest im geraden Teil inner halb des Kühlers (1) einen länglichrunden, insbeson dere elliptischen oder ellipsenähnlichen Querschnitt aufweisen. 2. Plattenkühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Achsenverhältnis b:a beim länglichrunden Querscheitt zwischen 1 : 1,2 bis 1 : 15, vorzugsweise zwischen 1 : 3 bis 1 : 8 beträgt. 3. Plattenkühler nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die grosse Achse (5) des länglichrunden Querschnitts parallel zur Heissseite (4) des Plattenkühlers (1) ein gegossen ist. 4. Plattenkühler nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die grosse Achse (5) des länglichrunden Querschnitts 0 0 in einem Winkel zwischen 10 und 45 geschwenkt zur Heissseite (4) des Plattenkühlers (1) eingegossen ist. 5. Plattenkühler nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass benachbart eingegossene Kühlrohre (2) in ihrem Abstand zur Heissseite (4) des Plattenkühlers (1) ver setzt angeordnet sind.

Inventors: HEINRICH, PETER, DR.-ING., KRAMER, HANS, DIPL.-ING., Krämer, Hans, Dipl.-Ing.
Applicants: MAN GUTEHOFFNUNGSHUTTE GMBH
Application year: 1984
Main classification: C21B7
IPC codes: C21B7