专利名称：用于冷却废气的设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种设备用于冷却废气、特别用于冷却来自生铁制造的熔炼还原炉的废气，其中设有一熔炉，由其排出废气并且在熔炉的上部连接一用于废气的排出和冷却的废气通道，其中至少一在熔炉上连接的废气通道部分可由一冷却介质冷却，该冷却介质具有一温度T1，其中熔炉的至少一上部，可由一冷却介质冷却，在所述熔炉的上部上连接废气通道部分，该冷却介质同样具有温度T1并且在熔炉的上部与废气通道部分之间连接一分接管。
背景技术：
在本发明的设备的熔炉中特别产生废气，其在超压作用下进入废气通道。在那里存在着例如一高于大气压约0.8巴的压力。废气以一较高的温度例如其具有约1450℃的温度进入废气通道。在气密的和冷却的废气通道中将废气冷却到一例如适用于矿石的预热的温度。利用一冷却介质实现废气或烟气的冷却，该冷却介质通过冷却管在废气通道壁上导引。冷却介质特别涉及沸腾水，其例如具有一260℃的温度。
由实际已知一种设备，其中利用一通过相应的冷却管引向内壁的冷却介质冷却熔炉的内壁。作为冷却介质在这里将温度例如为60℃的液态水通过熔炉内壁的冷却管导引。在冷却熔炉内壁以后废弃被加热的例如温度为80℃的液态水而没有利用其吸收的热量。该已知的设备的缺点是，由于熔炉内壁冷却和废气通道的不同的温度造成不同的设备部件的不同的热膨胀、特别是垂直的热膨胀。这导致，为了补偿这些热膨胀必须装入昂贵的构成的补偿器。另外，熔炉内壁或规定的熔炉内壁区域的冷却在好些已知的设备中是不足的。
发明内容
本发明从该技术问题出发，提供一种开头所述型式的设备，借其可以有效地避免上述缺点。
为了解决该技术问题，本发明说明一种开头所述型式的设备，其特征在于，用于冷却熔炉的上部的冷却介质不仅可用于冷却熔炉的内壁而且可用于冷却分接管并且为此用于冷却熔炉的上部的冷却管也在至少一个分接管中延伸。
利用冷却介质的温度T1指的是这样的温度，即以该温度将冷却介质输给待冷却的废气通道或废气通道部分和待冷却的熔炉。如果冷却熔炉的上部的冷却介质同样具有冷却废气通道的冷却介质的温度T1，则在本发明的范围内也指的是，冷却熔炉的冷却介质基本上也具有温度T1。在这方面用于冷却熔炉上部的冷却介质的温度可以向上或向下偏离用于废气通道的冷却介质的温度T1达15℃、优选达10℃并还优选达5℃。按照特别优选的实施形式用于冷却熔炉上部的冷却介质的温度仅向上或向下偏离用于废气通道的冷却介质的温度T10℃至2℃。
在本发明的范围内重要的是，按照本发明的设备优选以气体超压运行。这意味着，废气在超压作用下从熔炉进入废气通道，此时废气例如可以具有例如一高于大气压约0.8巴的压力。与一这样的气体超压相联系的是各设备部件的负载或显著的机械负荷。尽管如此本发明的设备即使在一这样的气体超压下在实现本发明的特征时也可满意地工作。
按照本发明至少一个分接管也用熔炉的冷却介质冷却，该分接管中间连接熔炉的上部与废气通道。分接管涉及一用于废气通道的熔炉侧的末端的连接管。因此熔炉冷却的冷却介质首先可以用于冷却熔炉的内壁并紧接着输入分接管以便冷却分接管。但具有温度T1的冷却介质也可以同时输入分接管中用以冷却该分接管和输入熔炉的上部中以便冷却该上部。
符合目的地，温度T1高于150℃、优选地高于200℃、更优选地高于230℃并且最优选地高于240℃。在本发明的范围内温度T1位于240℃与280℃之间、优选位于250℃与270℃之间。按照本发明的特别优选的实施形式温度T1为260℃或大约为260℃。在这方面用于冷却熔炉内壁的冷却介质和冷却废气通道的冷却介质均具有该温度T1。温度T1相应地涉及输给熔炉内壁或废气通道的冷却介质的温度。符合目的地，用于冷却分接管的壁的冷却介质也具有温度T1。
在本发明的范围内，用于熔炉或熔炉内壁和/或熔炉的分接管的冷却介质是沸腾水。符合目的地，熔炉的上部和分接管均用沸腾水冷却。用沸腾水冷却意味着在冷却中由沸腾水形成水蒸汽或水/水蒸汽混合物。因此涉及汽化冷却。在本发明的范围内，同样用沸腾水冷却废气通道或废气通道部分。用于熔炉或熔炉上部的汽化冷却具有很特别的优点。例如产生的蒸汽在这里不同于由现有技术已知的设备可以很有效地利用于热量回收或能量回收。在本发明的范围内，用于熔炉的冷却介质通过冷却管引导，其设置在熔炉的上部的内壁上。优选由这些冷却管在熔炉的内壁上或在熔炉上部的内壁上构成或卷绕成一冷却套。按照本发明用于冷却熔炉或冷却熔炉上部的冷却管也在至少一个分接管中延伸。此时符合目的地可以说将冷却管包围在分接管中，其中其作为冷却套设置在分接管的壁上。按照本发明的优选的实施形式，冷却介质首先通过冷却管流向熔炉的内壁，然后流入设置在分接管的壁上的冷却管。这样的对于熔炉和分接管的共同冷却已证明是适用的。汽化冷却对于本发明的设备的应用使其可以实现较小的冷却管直径。由此冷却管也可以以最小的弯曲半径卷成冷却套。用于熔炉和/或分接管的冷却管的管直径符合目的地小于60mm并且优选在30mm与50mm之间的数量级内。特别由于冷却管的可能的小的弯曲半径可以实现冷却套，借其熔炉内壁的很有效的冷却和分接管的壁的很有效的冷却都是可能的。特别在一包括两个在熔炉上设置的分接管的实施形式中可以简单和性能可靠地冷却该两分接管之间的窄的熔炉内壁区域。该实施形式以下还要进一步说明。汽化冷却还带来优点，与由现有技术已知的利用液态水的排出冷却熔炉内壁相比可以在相当大程度上避免冷却管中的腐蚀问题和沉积问题。
基本上对于熔炉内壁的冷却和/或至少一个分接管的冷却可以实现一连续的由一冷却管卷成的冷却套。但按照本发明的特别优选的实施形式冷却管构成一个冷却套，其包括多个冷却套部分，它们可以单独通流而且优选可以同时和在需要时单个关闭。因此按照该实施形式冷却管构成各个单独的冷却蛇形管。该实施形式特别具有优点，即可以关闭损坏的冷却套部分，而不损害其余的冷却套部分的冷却效果。因此在一个冷却管上漏泄时不必停止整个的设备，而在其余的冷却套部分的继续正常运行的过程中可以关闭和更换损坏的冷却套部分。
按照本发明的一上述的实施形式在熔炉的上部上设置两个邻近的分接管，其中在该两分接管之间的角度α最大为100°、特别最大为95°、优选最大为90°并最优选最大为85°。按照本发明的特别优选的实施形式在两分接管之间实现80°或约80°的角度。在各分接管的中轴线之间测量该角度α。考虑到本发明的设备的尽可能节省空间或体积不大的实施形式在各分接管之间选择尽可能小的角度α。于是在两分接管之间产生一很窄的熔炉内壁的区域，其在由现有技术已知的设备中的冷却是成问题的。但该窄的中间间隙也建议紧急地冷却，以免出现问题。
按照本发明的设备的一最优选的实施形式将用于冷却第一分接管的冷却管从第一分接管向外经由分接管的两连接孔之间的(窄的)熔炉内壁部分导引，然后将冷却管插进第二分接管以便冷却该第二分接管。按这种方式可以实现窄的中间间隙的简单而有效的冷却。这特别是可能的，因为在按照本发明的冷却的范围内利用汽化冷却工作，在冷却管上小的管直径和特别小的弯曲半径成为可能。由此在本发明的设备中可无困难地实施窄的中间空隙也满意的冷却。
按照本发明的一最优选的实施方案，将用于冷却熔炉的冷却管沿着熔炉内壁延伸插进第一分接管以便冷却该第一分接管，并且然后再从第一分接管引出。紧接着将该冷却管导过分接管的两连接孔之间的熔炉内壁部分，然后插进第二分接管以便冷却该第二分接管并随后再从第二分接管引出。然后该冷却管可以沿着熔炉内壁继续延伸。如以上已强调的，利用沸腾水的汽化冷却能够实现小的弯曲半径，其能够无困难地卷绕或引导冷却管经过所述的设备部分。
本发明基于这样的见解，即当利用如废气通道相同温度的冷却介质冷却熔炉时，可以有效和性能可靠地避免在熔炉与废气通道之间的不符合要求的相对热膨胀、特别是垂直的热膨胀。相对于由现有技术已知的设备可以省去在熔炉与废气通道之间的过渡区域内的昂贵的补偿器。本发明还基于这样的见解，即当在熔炉的冷却中以汽化冷却工作时，可以达到熔炉的特别有效的冷却并从而也有效地避免干扰的热膨胀。这种利用沸腾水的冷却还可以以有利的方式实现有效的热量回收，这在按现有技术采用的液态冷却水的情况下无疑是不可能的。此外在汽化冷却用于熔炉时可以在相当大程度上避免在熔炉壁上的冷却管中的腐蚀现象和沉积现象。此外，本发明基于这样的见解，即利用本发明的冷却措施，亦即特别是利用汽化冷却也可以较满意地冷却连接于熔炉的分接管以及用于难以达到的区域的冷却。这主要产生于，在汽化冷却中可以采用较小直径的冷却管并从而也可以实现卷绕的冷却管的小的弯曲半径。本发明的另一优点在于，在利用较高的温度T1(例如260℃)冷却熔炉时可以避免二氧化硫在已冷却的熔炉内壁上的不利的凝结。最后应该强调，按照本发明的设备较简单而低费用地构成。其因此也可以较便宜地制造。
以下借助只示出一个实施例的附图更详细地说明本发明。各示意图中图1一本发明的设备的侧视图；图2按图1的设备的一部分的俯视横剖面图；图3一图2中的放大的部分；图4本发明的设备的一特别实施形式的一部分的俯视横剖面图；以及图5按图4的设备的一部分的展开的状态。
具体实施例方式
各图示出一用于冷却废气、特别用于冷却由制造生铁的熔炼还原炉的废气的设备。其设有一熔炉1，由其排出废气。在熔炉的上部2连接一用于排出和冷却废气的废气通道3。废气以一约1450℃的温度并在一高于大气压约0.8巴的气体超压的作用下进入废气通道3。
一在熔炉上连接的废气通道部分4借助一冷却介质冷却，该冷却介质具有一温度T1。在实施例中该冷却介质涉及沸腾水并且该输给废气通道3的冷却介质具有一260℃的温度T1。该冷却介质通过废气通道3的冷却管9导引，该冷却管9在实施例中构成废气通道3的初级壁。
按照本发明熔炉1的连接废气通道部分4的上部2用一冷却介质冷却，其具有如用于冷却废气通道3的冷却介质相同的温度T1。因此在实施例中用于冷却熔炉1的上部2的冷却介质也具有一260℃的温度。该温度涉及输给熔炉1的冷却介质。该冷却介质在熔炉1的上部2内通过熔炉1的冷却管10导引，该冷却管10在实施例中设置在上部2的熔炉内壁上。冷却管10在这里卷成一冷却套11。按照本发明的优选的实施形式冷却套11以未更详细示出的方式包括多个冷却套部分，它们可单独接通和关闭。在本发明的范围内，同样将沸腾水用于冷却熔炉1的上部2。这种用于熔炉1的汽化冷却带来重要的优点，其另外在以上已说明。按照本发明的一个实施形式下面的熔炉部分的部分也可以如熔炉上部一样的方式被冷却。
在按照图1至3的实施例中。熔炉1在其上部2具有一个分接管12，其设置用于连接废气通道3或废气通道部分4。在本发明的范围内，用冷却介质冷却该分接管12，借其也冷却熔炉1的上部2。换言之用于熔炉1的冷却介质通过冷却管10导引，冷却管不仅设置在熔炉1的内壁上而且设置在分接管12的壁或内壁上。因此用于分接管12的冷却介质优选同样涉及沸腾水。在本发明的范围内，也用温度为T1的冷却介质冷却分接管12。
图2和3特别示出废气通道3或废气通道部分4在熔炉1的分接管12上的连接。可看出，将废气通道部分4插入分接管12中并且固定在分接管12上。冷却管9构成废气通道部分4的初级壁而冷却管10构成分接管12的初级壁。冷却管9和10引导两符合目的的具有260℃温度T1的沸腾水作为冷却介质。如上所述，按这种方式可以有效地避免在熔炉1或分接管12与废气通道3之间的干扰的相对热膨胀。废气通道部分4和分接管12在其外面均具有绝热层13。
优选在实施例中设置在熔炉1的上部2的内壁上的冷却管10从该内壁继续向分接管12延伸。因此冷却管10不仅在熔炉1中卷成冷却套11，而且还可以说包围在分接管12中。换言之用于冷却熔炉1的冷却管10也在分接管12中延伸。这借助一特别的实施形式另外以下还要更详细地说明。
图1中还可看出，废气通道3经由构成为垂直支柱8的支承元件支承在一地基上。各垂直支柱8优选并在实施例中用一介质加热，其中该用于垂直支柱8的介质具有如用于废气通道3的冷却介质和如用于熔炉1或分接管12的冷却介质相同的温度T1。因此在实施例中用于加热垂直支柱8的介质也具有一260℃的温度T1。用于垂直支柱8的介质优选同样涉及沸腾水。符合目的地，将垂直支柱8构成为空心型材，例如管子，其由一介质通流。通过这样的垂直支柱8的加热可以有效地避免各废气通道部分4的相对热膨胀，从而不发生与此有关的负载。其值得注意的优点是，为了补偿热膨胀不需要在废气通道3的各个部分之间的补偿器。各垂直支柱8以其下端支承在一和同一未更详细示出的载荷导入平面上。由于熔炉1的上部2和分接管12以及废气通道3均用具有相同温度T1的冷却介质冷却，可以很简单和精确地固定各支承元件的上述的载荷导入平面。各支承元件或垂直支柱8按照优选的实施形式和在按图1的实施例中构成为摆动支承。其中一垂直支柱8经由一铰链连接装置连接于废气通道3并且优选经由一未更详细示出铰链连接装置连接于载荷导入平面的区域内。其优点是，同样可以无困难地容纳或补偿水平的热膨胀。
图1中还可看出，废气通道3首先具有已提到的水平的或稍微倾斜的废气通道部分4，其转入第一垂直的废气通道部分5，在其中垂直向上导引废气。在其第一垂直的废气通道部分5上连接一转向部分6并且在其中再次连接第二垂直的废气通道部分7，在其中又向下导引废气。图1中另外没有再示出废气在废气通道3以后的继续导引。在废气通道3中冷却的废气可以例如用作为用于制造钢的矿石的预热。
在按图4和5的实施例中在熔炉1的上部2设置两个邻近的分接管12和14。该两分接管12、14之间的角度α(其在分接管12、14的中轴线之间测量)在实施例中为80°，该角度α选成尽可能小的，以便可以实现体积不大的设备。这产生的后果是，在按照由现有技术已知的设备中无疑不可能冷却分接管12与14之间的很窄的中间间隙。本发明基于这样的见解，即该窄的中间间隙或该熔炉内壁部分15对于设备的长期的性能可靠的运行是重要的。在按照本发明的措施的范围内可以有效地冷却两分接管12、14之间的该熔炉内壁部分15。图5中可看出，为此熔炉1的卷成冷却套11的冷却管10首先在右侧沿熔炉1的内壁延伸。然后将该冷却管通入或可以说被包围在第一分接管12中并且使该冷却管在第一分接管12的左侧再从该分接管12引出，紧接着导过窄的熔炉内壁部分15。由此确保该熔炉内壁部分15的很有效的冷却。然后将冷却管10在熔炉内壁部分15的左侧插进或包围在第二分接管14中并且在该第二分接管14的左侧再从分接管14引出并且继续沿熔炉1的内壁引导。这样的冷却管10的引导是可能的，因为在本发明的范围内利用汽化冷却工作并且因为该汽化冷却能够实现具有很小直径的冷却管10，从而对于该冷却管10很小的弯曲半径也是可能的，其能够实现所述的冷却管10的引导。
权利要求
1.一种用于冷却废气、特别用于冷却来自生铁生产的熔炼还原炉的废气的设备，其中设有一熔炉(1)，从该熔炉中排出废气并且在熔炉(1)的上部连接一用于排出和冷却废气的废气通道(3)；至少一在熔炉(1)上连接的废气通道部分(4)可由一具有一温度T1的冷却介质冷却；熔炉(1)的至少一上部(2)可由一同样具有温度T1的冷却介质冷却，在所述上部中连接废气通道部分(4)；以及在熔炉(1)的上部(2)与废气通道部分(4)之间连接一分接管(12)；其特征在于，用于冷却熔炉(1)的上部(2)的冷却介质不仅可用于冷却熔炉(1)的内壁而且可用于冷却分接管(12)并且为此用于冷却熔炉(1)的上部(2)的冷却管也在至少一个分接管(12)中延伸。
2.按照权利要求1所述的设备，其特征在于，温度T1高于150℃、特别高于200℃并优选高于230℃。
3.按照权利要求1或2之一项所述的设备，其特征在于，用于熔炉(1)的上部(2)和/或分接管(12、14)的冷却介质是沸腾水。
4.按照权利要求1至3之一项所述的设备，其特征在于，冷却管(9、10)构成一冷却套(11)，该冷却套包括多个可单独关闭的冷却套部分。
5.按照权利要求1至4之一项所述的设备，其特征在于，在熔炉(1)的上部(2)上设置两个相邻的分接管(12、14)，其中在两分接管(12、14)之间的角度α最大为100°、特别最大为90°并优选最大为85°。
6.按照权利要求5所述的设备，其特征在于，冷却管(10)从第一分接管(12)向外导过分接管(12、14)的两连接孔之间的熔炉内壁部分(15)，然后插进第二分接管(14)。
7.按照权利要求6所述的设备，其特征在于，用于冷却熔炉(1)的冷却管(10)插进第一分接管(12)以便冷却该第一分接管(12)并且再从第一分接管(12)引出，紧接着导过在分接管(12、14)的两连接孔之间的熔炉内壁部分(15)，并然后插进第二分接管(14)以便冷却该第二分接管(14)并且再从第二分接管(14)引出。
全文摘要
一种用于冷却废气、特别用于冷却来自生铁生产的熔炼还原炉的废气的设备。该设备设有一熔炉，由其排出废气并且在熔炉的上部连接一用于废气的排出和冷却的废气通道。至少一在熔炉上连接的废气通道部分由一具有一温度T
文档编号F27D17/00GK101025338SQ20061006391
公开日2007年8月29日 申请日期2006年9月29日 优先权日2005年10月5日
发明者H·许宁 申请人:奥莎茨有限公司