DE1758267C - Kuhlkamin - Google Patents

Description

55

Die Erfindung betrifft einen Kühlkamin zur Kühlung heißer Abgase, vorzugsweise von Stahlwerkskonvertern.

Bekanntlich entweichen heiße Abgase mit reichem Kohlenmonoxydgehalt aus Konvertern, öfen u. dgl. Um diese Abgase abzuführen und ihre Energie zurückzugewinnen, werden sie im Inneren eines Kühlkamines geführt, wobei sie verbrannt werden können; die gekühlten Rohrwände des Kühlkamins absorbieren die Wärme der Gase. Bei Einrichtungen dieser Art ist es bereits bekannt, die Abgase in einem solchen Ausmaß zu kühlen, daß sie ohne Verwendung von Wassereinsprühung od. dgl. durch Abgasleitungen zu Entstaubungsanlagen, Reinigungseinrichtungen u. dgl. geleitet werden können, wo sie gereinigt werden. Auf Grund der vorangehenden Kühlung der Gase können die Gasreinigungsanlagen relativ klein gehalten werden, ohne daß diese eine Beeinträchtigung der Wirksamkeit der Anlage bedeuten würde.

Infolge der Wärmeübertragung an die in den Rohren strömende, die Gase im Kamin kühlende Flüssigkeit wird diese verdampft. So ist es möglich, die Kühleinrichtung als Dampferzeuger zu verwenden, und es kann durch die Verwendung der den Konverterabgasen entnommenen Dampf-Energie eine beträchtliche Wirtschaftlichkeit erzielt werden.

Für ähnliche Zwecke ist schon ein Kühlkamin bekanntgeworden, bei dem nahe der Eintrittsöffnung für die Konvertergase eine Manschette angeordnet ist, in der eine Luftströmung herrscht. Zwischen dem Luftmantel und dem Innenmantel des Kamines ist ein Wassermantel zur Kühlung der Konvertergase vorgesehen. In dieser Anordnung kühlt zwar die Luft den Wassermantel, infolge thermischer Strömungen wird aber das Heißwasser an der höchsten Stelle des Kühlkamines sammeln, wo kein Luftmantel vorhanden ist. Es kann somit höchstens eine ungenügende Kühlung durchgeführt werden, und es soll bei dieser Ausbildungsform die im Mantel befindliche Luft zwischen Konverter und Kühlkamin nur einen Schleier bilden, so daß Falschlufteinbrüche in Jen Konverterkamin und Ausschwallungen weitestgehend vermieden werden. Dabei kann die Luft durch Düsen ausgepreßt oder eingesaugt werden.

Ferner gibt es schon einen Kühlkamin mit Verdampfungskühlung, bei dem der erzeugte Dampf in eine Ausdampftrommel geleitet wird. Damit ist keine Beschränkung der Dampferzeugung erreicht.

Schließlich kennt man noch ähnliche Kühlkamine, bei denen jedoch die Strömungskanäle von besonders ausgebildeten Blechprofüen gebildet sind, so daß eine hohe Wärmeelastizität vorhanden sein soll. Eine übergelagerte Luftzirkulation zur Beeinflussung der Dampferzeugung ist allerdings nicht vorgesehen.

In der Praxis ergeben sich gewisse Probleme mit derartigen Anlagen. Es ist manchmal erwünscht, einen Kühlkamin der bekannten Bauart in einer Anlage verwenden zu können, welche bereits einen Dampferzeuger aufweist, und welche bereits Staubabscheider und Gasreinigungsanlagen besitzt; obwohl es höchst wünschenswert ist, die Temperatur der Abgase für die wirksamste Behandlung in Entstaubungsanlagen herabzusetzen, besteht kein Bedürfnis für die Dampferzeugung im Kühlkamin. Weiter gibt es Bedingungen, unter denen zu gewissen Zeiten kein Dampf erforderlich ist, wogegen es zu anderen Zeiten höchst wünschenswert sein mag, Dampf aus dem Kühlkamin zu erhalten.

Die Erfindung stellt sich daher die Aufgabe, einen Kühlkamin der oben angegebenen allgemeinen Art vorzusehen, der jedoch so reguliert werden kann, daß er je nach Bedarf der Dampferzeugung oder nur der Kühlung dient. Es soll daher bei einem Kühlkamin eine Regeleinrichtung vorgesehen sein, die das Flüssigkeits-Dampf-Verhältnis der in den Rohrwänden des Kühlkamins zirkulierenden Flüssigkeit beeinflußt, so daß der Anlage kein Dampf, die maximale Dampfmenge oder jede geringere Dampfmenge entnommen werden kann. Ferner soll eine Einrichtung

geschaffen werden, welche in existierenden Anlagen bei geringfügigster Veränderung derselben verwendet werden kann. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Einrichtung vorzusehen, welche die obengenannten Voraussetzungen erfüllt, indem nur einfache, grobe Elemente verwendet werden können, wobei jedoch ein breiter Bereich an Regelungsmöglichkeiten zu genauen Bedingungen und minimalen Kosten erreicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Kühlkamin für die Kühlung heißer Abgase dadurch gelöst, daß die Innenwand des Kühlkair jis aus dichtgeschweißten Rohren gebildet ist, die in ihrem Inneren Zirkulationseinrichtungen für das in ihnen strömende Wasser oder Wasser-Dampf-Gemisch aufweisen und daß an der Außenseite dieser Rohre durch angeschweißte Rippen parallel zu diesen Luftkanäle zur Kühlung des in den Rohren strömenden Mediums mittels eines durch Gebläse erzeugten und in Abhängigkeit vom Dampfbedarf geregelten Luftstromes ge- ao bildet sind.

In einer bevorzugten Ausfühiungsfor τι der Erfindung sind zur Regulierung des Luftstromes nach den Gebläsen in den Kanälen Drosseleinrichtungen, insbesondere Klappen angeordnet. »5

Vorteilhafterweise wird der Lufteintritt in die Kanäle auf der dem Konverter entgegengesetzten Seite des Kühlkamins etwa in der gleichen Höhe oder geringfügig tiefer als der Luftaustritt angeordnet, wobei an der Innenseite der Kaminaußenwandung geschlossene Kanäle für die nach abwärts strömende Luft vorgesehen sind. Diese strömt nach Umlenkung an der tiefsten Stelle entlang den Rohren für das Wasser- bzw. Dampfgemisch aufwärts.

Nach einer weiteren erfindungsgemäßen Maßnähme sind die Rippen V-förmig ausgebildet und an ihrer Knickstelle mit den Rohren verbunden. Die Rippen werden vorteilhafterweise aus ebenen Platten gebildet, die durch Schlitze in Plattenteile unterteilt sind, wobei die einzelnen Plattenteile in unterschiedlichen Ebenen ausgebogen werden. Die Plattenteile benachbarter Rohre werden zur Verbesserung der Strömungsverhältnisse in zueinander parallelen Ebenen ausgerichtet.

In der Praxis hat es sich als zweckmäßig erwiesen, die Zirkulationseinrichtungen im Innern der Rühre durch schraubenförmig verdrehte Blechstreifen zu bilden.

Ein Ausführungsleispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Seitenansicht eines Kühlkamins, wobei ein Teil des Flüssigkeitskreislaufes diagrammatisch (in Ansicht) dargestellt ist,

F i g. 2 eine Draufsicht auf die Anordnung nach Fig. 1,

F i g. 3 eine teilweise Schnittansicht der Einrichtung entlang der Linie 3-3 der F i g. 1 in vergrößertem Maßstab,

Fig. 4 eine teilweise Perspektivansicht einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung,

F i g. 5 einen Seitenriß der Einrichtung nach F i g. 4 und

F i g. 6 einen Querschnitt der Einrichtung nach Fig. 4, wobei das Winkelverhältnis zwischen den Kühlrippen deutlich gezeigt ist.

Der Kühlkamin vird von zwei Kühlmedien durchströmt, wobei das zweite Kühlmedium, insbesondere Luft, das erste, insbesondere Wasser oder Wasserdampfgemisch, kühlt. Unter Umständen kann es vorteilhaft sein, mehr als zwei Kühlmedien vorzusehen, die jeweils durch ein folgendes Kühlmedium, vorzugsweise gesteuert, gekühlt werden.

Der erfindungsgemäße Kühlkamin 10 umfaßt hierzu eine Rohrwand, durch welche Wasser ziikuliert (Fig. 1). Das untere Ende 12 des Kamins 10 liegt direkt über dem Mund 14 eines schematisch dargestellten Konverters 16.

Die Rohrwände des Kamins 10 bestehen aus zusammengeschweißten Rohren, durch die eine Flüssigkeit mittels einer Zirkulationseinrichtung geführt wird. Diese Zirkulationseinrichtung umfaßt die schematisch dargestellte Zirkulationspumpe 18, weiche eine Flüssigkeit, z. B. heißes Wasser, durch Rohre 20 und 22 in geeignete Sammelkammcrn 24, 26 leitet, so daß die Flüssigkeit von diesen Sammelkammern aufwärts durch das Innere der Kaminrohrwand strömt, wobei die Flüssigkeit die ofc-re Sammelkammer 28 erreicht, von wo aus sie durch ein Rohr 30 in einen Kessel (Trommel) 32 fließt, der in seinem oberen Teil Dampf 34 und in seinem unteren Teil he^;ßes Wasser 36 enthält. Ein Teil der Flüssigkeit, welcher dem Kessel zugeführt wird, entstammt der Sammelkammer 38 am oberen Ende des geneigten Teiles 40 des Kamins IC. Dieser geneigte Teil 40 des Kamins weist einen unteren Einlaß 12 auf und steht an seinem oberen Ende mit dem vertikalen Teil 42 in Verbindung.

Dementsprechend wird die Flüssigkeit in ihrem flüssigen und dampfförmigen Zustand dem Kessel 32 zugeführt. Die Flüssigkeit wird von dem Kessel mittels einer Leitung 44 abgezogen und der Saugseite der Pumpe 18 zugeführt, welche die Flüssigkeit in der oben beschriebenen Weise umwülzt. Das Flüssigkeits-Dampf-Verhältnis der innerhalb der Roh^Te der Rohrwände des Kühlkamins 10 strömenden Flüssigkeit wird erfindungsgemäß mittels einer Einrichtung geregelt, welche im folgenden beschrieben wird. Wie aus F i g. 3 ersichtlich, sind die Rohrwände des Kühlkamins 10, dessen Querschnitt quadratisch oder rechteckig ist, aus Rohren 50 zusammengesetzt, die aus geeignetem Material bestehen und aneinander geschweißt sind, wobei zwischen den Rohren 50 Streifen 52 angeordnet sein können. Die Rohre 50 können einen Durchmesser von etwa 50 mm aufweisen und bilden die Innenauskleidung 54 des Kühlkamins, die direkt von den darin strömenden Gasen berührt wird. Die Außenflächen 56 sind nach außen und ν eg vom Inneren des Kamins gerichtet.

Innerhalb der Rohre 50 befinden sich spiralförmig verdrehte Blechstreifen 58, welche dazu dienen, den Dampf, der sich im Bereich der Innenfläche 54 der Rohrwand des Kamins bildet, richtungsmäßig nach außen in den Bereich der Außenfläche 56 der Rohrwand zu lei.cn, so daß der Dampf mit der kühleren Außentemperatur in Berührung kommt und im Bereich der Außenfläche 56 der Kaminwand kondensiert.

Die Einrichtungen zur Regelung des Flüssigkeits-Dampf-Verhältnisses innerhalb der Rohre 50 umfaßt Rippen 60 (F ί g. 3). Diese Rippen haben beispielsweise die Form verlängerter Profile von V-förmigem Querschnitt, welche gegenüberliegende Seitenwände 62 aufweisen, die im Bereich der Außenfläche 56 konvergieren und die einander an der Außenfläche

56, an der Stelle, wo die Wände 62 art die Rohre 50 tisch die gesamte Flüssigkeit in den Rohren 50 it

angeschweißt sind, schneiden. An jedem Rohr 50 ist Dampf verwandelt, so daß in diesem Fall eine großi

ein V-förmiger Kanal 64 befestigt und erstreckt sich Dampfmenge im Kessel 32 zur Verfügung steht. Dii

entlang desselben an dessen Außenfläche 56. Dampfmenge wird über die Leitung 102 entnommei

Die äußeren Ränder der Kanäle 64 sind an einem 5 und kann für jeden gewünschten Zweck verwende

hohlen Wandaufbau 66 befestigt, welcher innere werden.

flache Wände 68, welche an die äußeren Ränder der Wenn schließlich nur ein Teil der Dampferzeu

Kanäle 64 angeschlossen sind, und äußere flache gungskapazität der Einheit erforderlich ist, könnet

Wände 70 aufweist, welche mit den Wänden 68 das die Drosseleinrichtungen 98 auf Zwischcnlagen ein

hohle Innere des Wandaufbaus 66 begrenzen. Die in- io gestellt werden, so daß das Flüssigkeits

ncren Wände 68 enden an ihren Anschlußenden in Dampf-Verhältnis so reguliert wird, daß ein Wer

nach außen gerichteten Flanschen 72, die an die au- zwischen den Extremen nur Flüssigkeit oder nu

ßere Wand 70 angeschlossen und durch Asbestiso- Dampf erhalten wird. So ist es möglich, die Konden

lierstreifen 74 voneinander getrennt sind. Zusätzlich sation innerhalb der Rohre 50 zu regeln, um aus den

sind Stützglieder, wie z. B. Streifen 76, an den Innen- 15 Kessel 32 die erforderliche Dampfmenge entnehmet

rändern einzelner Streifen 52 befestigt; an ihren au- zu können.

ßeren Enden sind sie mit Flanschen 78 versehen, wie Ein getrenntes motorgetriebenes und ventilgestcu

dies für den Versteifungsstreifen 76 in F i g. 3 gezeigt ertes Gebläse 93 steht durch ein geeignetes Sammel

ist, wobei diese Flansche 78 direkt mit der Innen- rohr in Verbindung mit den Durchlässen 80, 82, 8*

fläche einer inneren Wand 68 des Wandaufbaues 66 ao des geneigten Kaminteiles 40, wobei die letztgenann

verbunden sind. ten Durchlässe einen eigenen Auslaß 95 besitzen.

Durch diese Konstruktion sind an der Außenseite Ein zusätzliches Gebläse 97 ist gegebenenfalls mi der Rohrwand des Kamins durch die Außenfläche 56 dem Sammelrohr 96 verbunden. In Fig. 1 sind Se der Rohrwände und die Außenfläche der Kanal- kundär-Luftdüsen 25 dargestellt. Statt der Verwen wände 62 begrenzte Durchlässe 80 durch die Kanäle 25 dung der Drosseleinrichtungen 98 können auch Mo 64 gegebene Durchlässe 82 und durch das hohle In- tore mit variabler Drehzahl für die Gebläse vorgesc nere des Wandaufbaues 66 begrenzte Durchlässe 84 hen 'erden, um dieselben Resultate zu erzielen, die gebildet. Alle diese Durchlässe 80, 82 und 84 erstrek- mit den Drosseleinrichtungen 98 erreicht werden, ken sich in Längsrichtung entlang der Kaminwände Wie aus F i g. 2 ersichtlich ist, stehen zwei der ober und weisen oben und unten offene Enden auf, so daß 30 beschriebenen und in Fig. 1 dargestellten Einrich eine Regelung der Kondensation des Dampfes in den tungcn in Verbindung mit einer gemeinsamen Abgas Rohren 5ö eintritt, wenn Kühlluft in Längsrichtung leitung 90. An dieser schließt eine Leitung llOan durch diese Durchlässe geführt wird; so ist es mög- welche die Abgase den Gaswäschern und Entstau lieh, das Flüssigkeits-Dampf-Verhältnis der Flüssig- bungseinrichtungen u. dgl. zugeführt, keit innerhalb der Rohre 50 zu regeln. 35 Mit der beschriebenen Einrichtung ist es möglich Zur Durchführung dieser Regelung sind im Bereich die Abgase verläßlich zu kühlen, um sie der Waschdes oberen Endes des Kamins, wo dieser mit einer anlage. Entstaubungsanlage u. dgl. zuzuführen, wöbe Abgasleitung 90 in Verbindung steht, Gebläse 92 an- die Dampferzeugung nach Belieben zwischen zwe geordnet, die von Elektomotoren angetrieben wer- Extremen geregelt werden kann. Die oben angeführden, wie dies schematisch in F i g. 2 dargestellt ist. 40 ten Einrichtungen müssen nicht als Rippen und hohle Die Auslässe der Gebläse 92 stehen mit Leitungen 94 Wände 66 ausgebildet sein. Die Rohre 50, welche die in Verbindung, die zu Sammelrohren 96 führen, Rohrwände des Kamins bilden und Spiralstreifen 58 welche ihrerseits mit den unteren Enden der Durch- enthalten, können, wie in Fig. 4 bis 6 dargestellt, ar lasse 80,82 und 84 in Verbindung stehen; die Aus- ihren Außenflächen auch sich in Längsrichtung erlasse der Gebläse 92 sind mit Drosseleinrichtungen 45 streckende, einfach verlängerte Platten 112 aufwei-98 versehen, so daß der Durchfluß von Kühlluft durch sen, welche mit Querschlitzen 144 ausgebildet sind die Durchlässe 80, 82 und 84 reguliert werden kann. (Fig. 5). so daß jede Platte 112 durch die Diese Drosseleinrichtungen 98 können die Form ein- Schlitze 114 in eine Mehrzahl aufeinanderfolgendei fächer Flügelvcntile oder Klappen haben, welche von Plaftenteile 116 unterteilt ist. Die Platten ;ile 116 Hand aus oder durch geeignete Fernsteuerung in jede 50 werden sodann an den inneren Enden der Schlitze geeignete Winkelstellung gebracht werden können. 114 knapp vor den Rohren 50 gebogen, so daß die

Unter der Annahme, daß die Drosseleinrichtungen aufeinanderfolgenden Plattenteile sich in verschiede-98 voll geöffnet und alle Gebläse 92 in Funktion nen Winkeln zueinander etwa in einer in den Fig. 4 sind, wird mit dieser Konstruktion ein Maximum an bis 6 dargestellten Anordnung erstrecken, worin Kühlluft, die der Umgebungsluft entnommen wird, 55 der 1., 2. und 3. aufeinanderfolgende Plattenteil je· durch die Durchgänge 80, 82, 84 aufwärts getrieben weils in verschiedenen Winkeln liegt, wie es die und entweicht aus deren offenen Enden, wie dies F i g. 4 und 6 zeigen. Diese Winkel können sich pedurch die Pfeile 100 in Fig. 1 dargestellt ist. Dabei riodisch wiederholen. Gegebenenfalls können die aufwird im wesentlichen der gesamte Dampf konden- einanderfolgenden Plattenteile 116 gleich und entgesicri, der sich innerhalb der Rohre 50 bildet, so daß 60 gengesetzt mit Bezug auf eine zentrale Ebene geboim Kessel 32 sehr wenig Dampf für andere Zwecke gen werden, so daß jeder zweite Plattenteil 116 sich verfügbar ist; praktisch besteht eine kontinuierliche auf einer Ebene befindet, während die verbleibenden Zirkulation heißen Wassers 36 durch das ganze Sy- Plattenteile 116 auf einer anderen Ebene angeordnet stern hindurch, wobei im wesentlichen kein für an- sind, so daß die Plattcnteile die Wände eines V-förmidere Zwecke verfügbarer Dampf erzeugt wird. 65 gen Kanals darstellen, ähnlich der Darstellung in

Andererseits ist es möglich, die Drosscleinrich- F i g. 3.

tunj'cn 98 zu schließen oder einfach den Betrieb der Auf jeden Fall sind für mehrere Platten 112 die

Gebläse 92 einzustellen. In diesem I-all wird prak- entsprechenden Teile 116 jeweils an denselben Hö-

2812 ^::. · *?

hen angeordnet, so daß an jeder gegebenen Höhe eine horizontal sich erstreckende Serie von Plattenteilcn 116 im selben Winkel gebogen ist, wie dies in F i g. 4 ersichtlich ist.

Durch diese Einrichtung formen die Rippen 112 ebenfalls verlängerte Durchlasse, durch welche die Kii! lluft von den Gebläsen, wie oben beschrieben, ge-

trieben wird, u.n den Dampf innerhalb der Rohre 5 im vorbestimmten Ausmaß zu kondensieren. Die e findungsgemäßc Einrichtung kann so eingestellt wc den, daß sie keinen Dampf erzeugt, es sei denn, da der Dampf für irgendwelche Zwecke, wie z. B. He zung im Winter, Betätigung von Turbinen oder ve Zweiganlagen od. dgl. gewünscht wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

209 652/

2812

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Kühlkamin für die Kühlung heißer Abgase, vorzugsweise von Stahlwerkskonvertern, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwand des Kühlkamins aus dichtgeschweiSten Rohren (50) gebildet ist, die in ihrem Inneren Zirkulationseinrichtungen (58) für das in ihnen strömende Wasser oder Wasser-Dampf-Gemisch aufweisen, und daß an der Außenseite dieser Rohre (50) durch angeschweißte Rippen (60, 62, 64 116) parallel zu diesen Luftkanäle (80, 82, 84, 94) zur Kühlung des in den Rohren strömenden Mediums mittels eines durch Gebläse (92, 93, 97) erzeugten und in Abhängigkeit vom Dampfbedarf geregeSten Luftstromes gebildet sind.

2. Kühlkamin nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach den Gebläsen (92) in den Kanälen (80, 82, 84, 94) Drosseleinrichtungen (98), insbesondere Klappen, zur Regulierung des Luftsiromes angeordnet sind (F i g. 1).

3. Kühlkamin nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daL der Lufteintritt in die Kanäle auf der dem Konverter entgegengesetzten Seite des Kühlkamins etwa in der gleichen Höhe oder geringfügig tiefer als der Luftaustritt aus denselben angeordnet ist, wobei an der Innenseite der Kaminaußenwandung geschlossene Kanäle für die nacl: abwärts strömende Luft vorgesehen sind, die nach Umlenkung ?ⁿ der tiefsten Stelle entlang deii Rohren für das Wasser bzw. Wasser-Dampf-Gemisch aufwärt¹= strömt (Fig. 1).

4. Kühlkamin nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (60, 62, 64) V-förmig ausgebildet sind und an ihrer Knickstelle mit den Rohren (50) verbunden sind.

5. Kühlkamin nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen von ebenen Platten (116) gebildet sind, die durch Schlitze (114) in Plattenteile (112) unterteilt sind, wobei die einzelnen Plattenteile (112) in unterschiedlichen Ebenen ausgebogen sind (F i g. 4 bis 6).

6. Kühlkamin nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Plattenteile (112) benachbarter Rohre (50) in zueinander parallelen Ebenen ausgerichtet sind (F i g. 4).

7. KUhlkamin nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zirkulationseinrichtungen im Inneren der Rohre (50) durch schraubenförmig verdrehte Blechstreifen (58) gebildet sind.