DE2401036A1

DE2401036A1 - Sicherheitsgeraet zur druckentlastung

Info

Publication number: DE2401036A1
Application number: DE2401036A
Authority: DE
Inventors: Mickey Blaine Jamison; Robert Edward Mcminn
Original assignee: Black Sivalls and Bryson Inc
Current assignee: Black Sivalls and Bryson Inc
Priority date: 1973-01-15
Filing date: 1974-01-10
Publication date: 1974-07-18
Also published as: FR2214091A1; IN140882B; AT343707B; ATA30474A; FR2214091B1; JPS5046505A; IT1003368B; CA999740A; US3833056A; GB1453150A; AU6443674A; BE809619A

Description

14 553/4- Ha

BLACK, SIVALLS & BRYSON INC.,

2727 Allen Parlway, Houston, Texas / USA

Sicherheitsgerät zur Druckentlastung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Gerät zum Kühlen einer Einrichtung, die hohen Temperaturen ausgesetzt ist.

Bei vielen industriellen Verfahren, i\tie beispielsweise bei der Metallveredelung, ist es erforderlich, Materialien in hochbeheizte Kammern einzuführen. In der Stahlindustrie ist es beispielsweise üblich, "Lanzen" zu verwenden, um geschmolzenem bzw. flüssigem Metall Sauerstoff oder mit Sauerstoff angereicherte Luft zuzuführen, so dass Unreinheiten im Metall entfernt wurden, wobei sich die Düse der Lanze unter der Oberfläche des geschmolzenen Metalles befindet und extrem hohen Temperaturen, beispielsweise 1. 100 bis 1.650° C, ausgesetzt ist. Um diesen Temperaturen standhalten zu können, i^erden die Lanzen ständig

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gekühlt, indem man ein Kühlmittel, im allgemeinen mit hohem Druck, durch V/ärmeaustauschgänge in der Lanze zirkulieren lässt. Wenn auch die bestehenden Kühlsysteme erfolgreich angewandt worden sind, haben sie doch oft der zu kühlenden Einrichtung die Wärme nicht mit gleichmässig hohem Grad entzogen und so ein vorzeitiges Versagen der Einrichtung verursacht. Auch ist die Verwendung eines Kühlmittels wie Wasser zum Kühlen solcher Einrichtungen bei relativ hohem Druck gefährlich, weil beim Versagen der Einrichtung ein Eindringen des flüssigen Kühlmittels in die auf hoher Temperatur befindliche Zone zu Explosionen und dergleichen führen kann.

Es wird nun ein Verfahren zum Kühlen einer hohen Temperaturen ausgesetzten Einrichtung vorgeschlagen, das sich erfindungsgemäss dadurch auszeichnet, dass in den Durchgängen der Einrichtung zum Entzug von Wärme eine-Kühlflüssigkeit zirkuliert und die Kühlflüssigkeit im Wärmeaustauschverhältnis mit einem gekühlten, ersten flüssigen Wärmeübertragungsmittel geleitet wird, um eine Wärmemenge zu entziehen, die der der Einrichtung entzogenen im wesentlichen gleich ist, und dass die Kühlflüssigkeit im Wärmeaustausehverhältnis mit einem aufgeheizten, zweiten flüssigen Wärmeübertragungsmittel geleitet wird, so dass

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die Kühlflüssigkeit vor der Rückführung zur Einrichtung auf der gewünschten Temperatur gehalten wird.

Nach der Erfindung wird weiter auch ein Gerät zum Kühlen einer mit Durchgängen für eine Kühlflüssigkeit versehenen Einrichtung vorgeschlagen, das Folgendes beinhaltet: einen Waremaustauseher zum Kühlen der Kühlflüssigkeit im Y/ärmeaustausch mit einem ersten, flüssigen Wärmeaustauschmittel, eine Pumpe zum Unwälzen des Kühlmittels zur und von der Einrichtung über in der Einrichtung vorhandene Einlauf- und Auslaufdurchgänge für das Kühlmittel, eine Leitung, die vom Wärmeaustauscher zu einem Mantelspeisebehälter für die Kühlflüssigkeit führt, eine Mantelrücklaufleitung vom Speisebehälter zum Kühlmitteleinlaufdurchgang der Einrichtung, wobei der Mantel des Speisebehälters und der Mantel der I?ücklaufleitung mit einem zweiten, flüssigen Warmeaustauschmittel gefüllt sind, und einen v/eiteren './ärmeaustauscher zum Beheizen des zweiten, flüssigen V/ärmeaustauschmittels, wodurch die Kühlflüssigkeit mit der gewünschten Temperatur zur Einrichtung rückgeführt wird.

V/eitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnung.

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Die Figur zeigt ein schematisches Leitungsdiagramm einer Ausführungsart eines erfindungsgemässen Gerätes.

Das erfindungsgemässe Gerät wird zum Kühlen einer über die Leitung 14 mit Sauerstoff versorgten Sauerstofflanze 12 verwendet, deren inneres Rohr 16, inneres Rohr 18 und äusseres Rohr 20 einen Mantel für das Kühlmittel bilden. Sauerstoff verlässt die Lanze bei 17.

Der Speisebehälter 22 für die Kühlflüssigkeit hat einen Innenbehälter 24 und ist von einem Mantel 26 umgeben. Der Innenbehälter 24 ist über die Leitung 28 und die Pumpe an die Einlaufverbindung 32 des Mantels der Lanze 12 angeschlossen. Die Auslaufverbindung 34 der Lanze 12 ist über die Leitung 36 an den rohrseitigen Einlauf eines ersten Mantel- und Rohrwärmeaustauschers 38 angeschlossen, der wiederum durch die Leitung 40 mit dem Innenbehälter 24 verbunden ist.

Die Leitungen 28, 31, 36 und 40 sind mit den Mänteln 29, 33, 35 bzw. 37 versehen. Der Mantel 26 des Speisebehälters 22 wird über die Leitung 42 mit einem flüssigen Wärmeaustauschmittel versorgt, das in der Heizschlange des Erhitzers 44 erhitzt wird und nicht nur den Innenbehälter 24 umspült, sondern durch die Pumpe 45 und geeignete

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Anschlüsse 46 bis 52 auch durch die Mantel 29, 33, 35 und 37 geleitet wird. An der Verbindungsstelle der Anschlüsse 49, 50 und 52' ist' ein Beruhigungs- und Ausdehnungsgefass 53 angeschlossen.

Um den Wärmeaustauscher 38 zu kühlen, ist er mantelseitig an einen Kühlkreis angeschlossen, der die Leitung 54, den anblasgekühlten Luftkühler 55, den Beruhigungs- und Speicherbehälter 56, die Auslaufleitung 57, die Pumpe 58 und die Rücklaufleitung 59 enthält.

Das flüssige Kühlmittel, das zum Umlauf zwischen dem Speisebehälter 22 und dem Mantel der Lanze 12 verwendet \d.rd, hat vorzugsweise einen Schmelzpunkt.unter 315° C und ist vorteilhafterweise ein eutektisches Gemisch aus Blei und Wismut, dessen Schmelzpunkt bei 132° C liegt.

Das flüssige Wärmeaustauschmittel, das um den Speisebehälter 22 und um die Leitungen 28, 51, 36 und 40, die zu ihm hin und von ihm weg führen, kreist, ist vorzugs\*eise ein Warmeubertragungsöl mit hoher Temperatur, das einen über 315° C liegenden Flammpunkt hat. Das gleiche Mittel kann im Kühlkreis verwendet werden. Daher ist zwischen den Leitungen 59 und 52 die Anschlussleitung 60, in der sich das Ventil 61 befindet, vorgesehen, so dass ein Austausch stattfinden kann.

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Um das System anzufahren, xri.rd über einen (nicht dargestellten) Füllanschluss ein Quantum des flüssigen Wärmeübertragungsmittels in den Beruhigungsbehälter 56 gegeben und die Pumpe 58 angelassen, was zur Folge hat, dass das Mittel durch den Kühlkreis des Systems fliesst. Das Ventil 61 wird geöffnet, was bewirkt, dass eine Menge des Wärmeübertragungsmittels in den Heizkreis und in das Beruhigungs- und Ausdehnungsgefäss 53 fliesst.

In der Praxis iriLrd eine Füllung des Kühlmaterials in den Speisebehälter 22 eingebracht und vom Wärmeübertragungsmittel auf die gewünschte Temperatur erhitzt. Unter Einwirkung der Pumpe 30 umfliesst das Kühlmaterial die Lanze 12, wird vom Wärmeaustauscher 08 gekühlt und fliesst anschliessend zurück zum Speisebehälter 22.

Das zum Kühlen der Kühlflüssigkeit verwendete, flüssige Wärmeübertragungsmittel selbst wird im Luftkühler 55 auf eine Temperatur von etira 46° C gekühlt.

Es versteht sich, dass die Leitungen 28, 31, 36 und 40 vom erhitzten, flüssigen Wärmeübertragungsmittel, das in den sie umgebenden Mänteln 29, 33, 35 und 37 fliesst, beheizt werden, und das Mittel daher mit der gewünschten Temperatur zur Lanze 12 zurückfliesst.

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Der Umlauf der verschiedenen Ströme des Kühlmittels und des flüssigen Wärmeübertragungsmxttels zum System geschieht mit Niederdruckpegeln, gestattet somit die Verwendung von Niederdruckeinrichtungen und verhütet Gefahren, die mit dem Betrieb von Hoclidrucksystemen verbunden sind.

Hinzu kommt noch, dass die Verwendung geschmolzenen bzw. flüssigen Metalles als Kühlmittel insofern vorteilhaft ist, als bei einem eventuellen Versagen der Lanze 12 und einem Eindringen des Kühlmittels in die hochbeheizte Kammer, in welche die Lanze 12 eingesetzt ist, die Explosionsmö'glichkeit auf ein Minimum reduziert wird.

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Claims

- 8 - 2^01036 Patent- (Schutz-) Ansprüche

1.) Verfahren zum Kühlen einer hohen Temperaturen ausgesetzten Einrichtung, in deren Durchgängen ein flüssiges Kühlmittel kreist, um ihr Wärme zu entziehen und die Kühlflüssigkeit selbst vor der Rückführung zur Einrichtung gekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das flüssige Kühlmittel gekühlt wird, indem es im Wärmeaustauschverhältnis mit einem gekühlten, ersten flüssigen Wärmeübertragungsmittel geleitet v/ird, um eine Wärmemenge zu entziehen, die der der Einrichtung (12) entzogenen im wesentlichen gleich ist, und dass das flüssige Kühlmittel dann im Wärmeaustauschverhältnis mit einem aufgeheizten, zweiten flüssigen Wärmeübertragungsmittel geleitet wird, so dass die Kühlflüssigkeit vor der Rückführung zur Einrichtung (12) auf der gewünschten Temperatur gehalten wird..

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmittel einen Schmelzpunkt hat, der unter 315° C liegt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmittel ein eutektisches Gemisch aus Blei und Wismut ist.

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4-, Verfahren nacli einem der vorhergehenden Ansprüciie, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden flüssigen Wärmeübertragungsmittel sich auf hohen Temperaturen befindliche Wärmeübertragungsöle sind, die einen über 315° C liegenden Flammpunkt haben.

5· Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste flüssige Wärmeübertragungsmittel auf etwa 46° G gekühlt wird.

6. Gerät zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5 j nämlich zum Kühlen einer mit Durchgängen für eine Kühlflüssigkeit versehenen Einrichtung, das einen Wärmeaustauscher zum Kühlen der Kühlflüssigkeit durch Wärmeaustausch mit einem ersten flüssigen Wärmeaustauschmittel, eine Pumpe für die Zirkulation des Kühlmittels zur und von der Einrichtung über in der Ein? ichtung vorhandene Einlauf- und Auslaufdurchgänge für das Kühlmittel sowie eine vom Auslauf des Wärmeaustauschers zum Einlaufdurchgang der Einrichtung führende Leitung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Wärmeaustauscher (38) kommende Leitung 40 über das flüssige Kühlmittel mit einem Mantelspeisebehälter (22) verbunden ist, dass der Speisebehälter (22) an den Einlaufdurchgang (32) der Einrichtung (12) über eine ummantelte Rücklaufleitung (28, 31) angeschlossen ist, dass der Mantel (26 des Speisebehälters (22)

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und der Mantel (29, 33) der Rücklaufleitung (28, 31) mit einem zweiten, leichten Wärmeaustauschmittel gefüllt sind, und dass ein weiterer Wärmeaustauscher (43) vorgesehen ist,um das zweite, flüssige Wärmeaustauschiaittel zu erhitzen, wodurch, da· flüssige Kühlmittel mit Uer gewünschten Temperatur zur Einrichtung ζ\2) zurückgeführt wird.

7. Gerät nach Anspruch6, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitung (40), die vom Wärmeaustauscher (38) zum Innenbehälter (24) des Speisebehälters (22) führt, mit einem Mantel (37) versehen ist.

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