DE2403741B1 - Anlage zur Not-Versorgung von Schachtöfen, insbesondere Hochöfen, mit Kühlwasser - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Notkühlung für eine Anlage zur Kühlwasserversorgung in geschlossenem Kreislauf für Schachtofen, insbesondere für Hochöfen.

Bei bekannten Kühlanlagen wird das Kühlwasser mittels einer oder mehrerer elektrisch betriebener Pumpen umgewälzt. Das Kühlwasser durchläuft hierbei die Kühlkasten und Kassetten sowie die Formen und Heißwindschieber und schließlich eine Rückkühlanlage. Um bei Stromausfall die durch Wassermangel entstehende Verbrennungsgefahr auszuschließen, muß bei konventionellen Anlagen ein sehr leistungsfähiges Notstromaggregat vorgesehen sein, das die Anlage ganz erheblich verteuert. Verspäteter Einsatz oder eine sonstige Störung in diesem Aggregat können sehr nachteilige Folgen z. B. infolge Festbrennens der Heißwindschieber oder Herausschleuderns der Blasformen bewirken.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Notstromanlage zu entwickeln, mittels der bei Stromausfall mit absoluter Sicherheit und auf möglichst einfache und wirtschaftliche Weise eine ausreichende Kühlung zumindest der empfindlichsten Elemente für die Dauer des Stromausfalls gewährleistet ist. Hierbei soll eine Mindestzeit von 30 Min. überbrückt werden können.
Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung von einer Anlage zur Kühlwasserversorgung in geschlossenem Kreislauf mit zwischengeschalteter Wasserrückkühleinrichtung und einem Tiefbehälter für Schachtofen, insbesondere für Hochöfen aus, bei der das Kühlwasser mittels einer oder mehrerer elektrisch betriebener Pumpen umgewälzt wird, und bei der ein Hochbehälter für die Konstanz des Wasserdruckes vorgesehen ist. Das Neue ist dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitungen einerseits für die Kühlkästen und Kassetten und andererseits für die Formen und Heißwindschieber bei Stromausfall automatisch voneinander trennbar sind, und zwar in der Weise, daß dann die Kühlkästen und Kassetten vom Inhalt des Hochbehälters durchströmt werden, während die Formen und Heißwindschieber im nunmehr beträchtlich verkleinerten Wasserkreislauf liegen, der weiterhin über die Wasserrückkühleinrichtung führt und mittels einer mit einer Notstrom- oder Brennkraft-Maschine betriebener Pumpe aufrechterhalten wird.
Mit einer solchen Anlage ist bei Stromausfall eine schnelle und ausreichende Kühlung auf die Dauer mindestens einer Stunde erreichbar. Erfahrungsgemäß währen Stromabschaltungen zumeist weniger als eine halbe Stunde.
Eine besonders zweckmäßige Ausbildung erhält die Anlage, wenn sowohl in der Kühlwasser-Zuleitung als auch in der Kühlwasser-Ableitung der Kühlkästen und Kassetten je eine Absperrklappe angeordnet ist, die bei Stromausfall automatisch in die Schließstellung fährt, und wenn die Ablaufleitung aus dem Hochbehälter — in Strömungsrichtung gesehen — hinter der ersten Absperrklappe in die Zuleitung mündet, während die Ableitung vor der zweiten Absperrklappe eine zum Tiefbehälter führende und mit einer Drosselklappe versehene Abzweigung aufweist.

Sind die Antriebe der beiden Absperrklappen und der Drosselklappe in Weiterbildung der Erfindung an das Notstromnetz angeschlossen und wird gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung in der zum Tiefbehälter führenden Abzweigung außer der genannten Drosselklappe eine Schnellöffnungsklappe vorgesehen, die sich bei Stromausfall automatisch öffnet, so wird die Warmwasser-Umlaufkühlung bei Stromausfall automatisch in zwei getrennte Kreisläufe geteilt. Damit wird eine ausreichende und vor allem sofort wirksam werdende Kühlung der hitzeempfindlichsten Elemente sichergestellt, wobei das Notstromnetz nur geringfügig belastet wird, und zwar insbesondere dann, wenn die bei Stromausfall arbeitende Umwälzpumpe einen

Brennkraft-Antrieb besitzt. Zur Schaltung der Klappen ist eine Notstrom-Leistung von max. zwei KW kurzzeitig erforderlich.

Die Reihenfolge der bei Stromausfall völlig automatisch ablaufenden Schaltvorgänge sei an Hand der Zeichnung erklärt, die schematisch ein Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt.

Eine oder mehrere elektrisch betriebene Umwälzpumpen 1 pumpen das Kühlwasser in eine Rohrleitung 2, die sich in die Zuleitungen 3 und 4 verzweigt. Während an die Zuleitung 3 die Kühlkasten 4' und die Kassetten 5 angeschlossen sind, führt die Zuleitung 4 das Kühlwasser zu den Formen 6 und zu den Heißwindschiebern 7. Nach dem Durchlauf dieser Kühlelemente 4' bis 7 und deren Ableitungen 8 und 9 vereint sich das erwärmte Kühlwasser in einer gemeinsamen Leitung 10, die zu einer vorzugsweise luftgekühlten Wasserrück-Kühleinrichtung 11 führt. Von dort strömt das rückgekühlte Wasser durch eine Leitung 12 zurück zu den Umwälzpumpen 1, zu denen eine bei Stromausfall einspringende zusätzliche Umwälzpumpe 13 parallel angeordnet ist, die einen Diesel-Antrieb besitzt.

Zur Konstanthaltung des Kühlwasserdruckes ist ein in ausreichender Höhe befindlicher Hochbehälter 14 vorgesehen, der ein Fassungsvermögen von zumindest einem Viertel der gesamten umlaufenden Kühlwassermenge besitzt. Bei Bedarf wird dieser Hochbehälter 14 aus einem Tiefbehälter 15 mittels einer Pumpe 16 über eine Leitung 17 gespeist. Der Wasserdruck wird über eine Druckausgleichleitung 18 konstant gehalten, die in die Zulaufleitung 3 mündet. Sie kann aber auch an die Leitung 2 oder 4 angeschlossen sein.

Schließlich ist an die Ablaufleitung 8 der Kühlkasten 4' und Kassetten 5 eine in den Tiefbehälter 15 mündende Fall-Leitung 19 angeschlossen, in der eine mit Notstrom steuerbare Drosselklappe 20 und eine bei Stromausfall sich sofort automatisch öffnende Absperrklappe 21 angeordnet sind.

Die bei Stromausfall automatisch erfolgende Teilung des Warmwasser-Kreislaufs in zwei getrennte Ströme wird erreicht durch zwei Absperrklappen 22 und 23, die normalerweise ständig geöffnet sind und deren Antriebe an ein Notstromnetz angeschlossen sind. Die im Vorlauf liegende Absperrklappe 22 liegt in der Zuleitung 3, und zwar zwischen der Einmündung der Druckausgleichleitung 18 und der Einmündung einer vom Hochbehälter 14 kommenden Notleitung 24. Die zweite Absperrklappe 23 liegt in der Rücklaufleitung 8 der Kühlkasten 4' und Kassetten 5, und zwar zwischen der Abzweigung der zum Tiefbehälter 15 führenden Fall-Leitung 19 und der Zusammenführung der beiden Rücklaufleitungen 8 und 9.

Bei einem Stromausfall öffnet sich automatisch sofort die stromlos gewordene Schnellöffnungsklappe 21. Dadurch wird der bisher geschlossene Warmwasser-Kreislauf geöffnet, und die Notwasserversorgung sämtlicher Kühlelemente 4' bis 7 erfolgt zunächst nur vom Hochbehälter 14 aus über die Druckausgleichleitung 18 und die Notleitung 24. Dieses Kühlwasser fließt zum Tiefbehälter 15 durch die Fall-Leitung 19 ab, deren Durchfluß von der mit Notstrom gesteuerten Drosselklappe 20 geregelt wird. Dieser Vorgang währt nur eine bis zwei Minuten, nämlich bis zum Einspringen der Dieselpumpe 13, welche die für die Formen 6 und Heißwindschieber 7 benötigte Kühlwassermenge umwälzt. Da mit der Umschaltung auf das Notstromnetz die Absperrklappen 22 und 23 in die Schließstellung automatisch gebracht werden, sind nunmehr folgende zwei voneinander getrennten Kühlwasserströme vorhanden:

1. Vom Hochbehälter 14 aus strömt Kühlwasser durch die Rohrleitungen 24 und 3, beaufschlagt die Kühlkästen 4' und Kassetten 5 und läuft über die Fall-Leitung 19 zum Tiefbehälter 15 ab, der zumindest das gleiche Fassungsvermögen wie der Hochbehälter 14 besitzt. Die beiden Behälter 14 und 15 können wahlweise in offener oder geschlossener Bauweise ausgeführt sein. Die geschlossene Bauart erfordert eine Abdeckung der Wasseroberfläche mit einem neutralen Gas, vorzugsweise Stickstoff. Entsprechend dem Wärmeangebot kann der Durchfluß mittels der Drosselklappe 20 geregelt werden. Bei mit 25% der Gesamtkreislaufmenge gefülltem Hochbehälter 14 lassen sich Ausfallzeiten bis zu einer Stunde überbrücken, wobei die Kühlwassertemperatur von etwa 50° C auf höchstens 8O⁰C ansteigt.

2. Mittels der angelaufenen Dieselpumpe 13 werden die Formen 6 und Heißwindschieber 7 über die Rohrleitungen 2 und 4 mit Kühlwasser versorgt, das über die Leitungen 9 und 10 weiter zur Wasserrückkühleinrichtung 11 und dann über die Rückleitung 12 zurück zur mit einem Dieselantrieb versehenen Umwälzpumpe 13 zurückläuft. Wegen hohen Strombedarfs sind die Ventilatoren-Motoren der Wasserrückkühleinrichtung 11 nicht an das Notstromnetz angeschlossen. Trotzdem kann der Kühlwasser-Kreislauf einige Stunden aufrechtgehalten werden, ehe die Wassertemperatur 80° C erreicht, weil die Wasserrückkühleinrichtung für den Gesamtkreislauf ausgelegt ist und normal mit einem Temperaturniveau von 65° C auf 50° C gefahren wird. Es genügt also für die erheblich verkleinerte Durchflußmenge eine nur durch Konvektion bewirkte Kühlung.

Nach beendetem Stromausfall geht die Schnellöffnungsklappe 21 wieder in Schließstellung, und die Pumpe 16 drückt das Wasser aus dem Tiefbehälter 15 über die Rohrleitung 17 zurück in den Hochbehälter 14. Sobald die Elektro-Umwälzpumpe 1 wieder arbeitet, öffnen sich die Absperrklappen 22 und 23. Damit ist der ursprüngliche Kreislauf wiederhergestellt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Notkühlung für eine Anlage zur Kühlwasserversorgung in geschlossenem Kreislauf mit zwischengeschalteter Wasserrückkühleinrichtung und einem Tiefbehälter für Schachtofen, insbesondere für Hochöfen, wobei das Kühlwasser mittels einer oder mehrerer elektrisch betriebener Pumpen umgewälzt wird und bei der ein Hochbehälter für die Konstanz des Wasserdruckes vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitungen (3, 4) einerseits für die Kühlkästen (4') und Kassetten (5) und andererseits für die Formen (6) und Heißwindschieber (7) bei Stromausfall automatisch voneinander trennbar sind, und zwar in der Weise, daß dann die Kühlkästen (4') und Kassetten (5) vom Inhalt des Hochbehälters (14) durchströmt werden, während die Formen (6) und Heißwindschieber (7) im nunmehr beträchtlich verkleinerten Wasserkreislauf liegen, der weiterhin über die Wasserrückkühleinrichtung (11) führt und mittels einer mit einer Notstrom- oder Brennkraft-Maschine betriebenen Pumpe (13) aufrechterhalten wird.

2. Notkühlung für eine Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl in der Kühlwasserzuleitung (3) als auch in der Rückleitung (8) der Kühlkästen (4') und Kassetten (5) je eine Absperrklappe (22, 23) angeordnet ist, die bei Stromausfall automatisch in die Schließstellung fährt, und daß die Ablaufleitung (24) aus dem Hochbehälter (14) — in Strömungsrichtung gesehen — hinter der ersten Absperrklappe (22) in die Zuleitung (3) mündet, während die Rückleitung (8) vor der zweiten Absperrklappe (23) eine zum Tiefbehälter (15) führende und mit einer Drosselklappe (20) versehene Abzweigung (19) aufweist.

3. Notkühlung für eine Anlage nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebe der beiden Absperrklappen (22, 23) und der Drosselklappe (20) an das Notstromnetz angeschlossen sind.

4. Notkühlung für eine Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der zum Tiefbehälter (15) führenden Abzweigung (19) außer der an das Notstromnetz angeschlossenen Drosselklappe (20) eine Schnellöffnungsklappe (21) vorgesehen ist, die bei Stromausfall automatisch geöffnet wird.

5. Notkühlung für eine Anlage nach den Ansprüchen 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Druckausgleichleitung (18), die vom Hochbehälter (14) zu einem vor der ersten Absperrklappe (22) liegenden Teil der Kühlwasserzuleitung (3) führt.

6. Notkühlung für eine Anlage nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Fassungsvermögen des Hochbehälters (14) zumindest einem Viertel der gesamten umlaufenden Kühlwassermenge entspricht.