СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ Российский патент 2019 года по МПК F27D9/00 F27D1/12 F27B1/24 

Область техники

Настоящее раскрытие относится к области металлургии и, более конкретно, к системе охлаждения.

Предпосылки для создания изобретения

В металлургическом процессе необходимо охлаждать футеровку высокотемпературной металлургической печи, чтобы поддерживать пониженную температуру футеровки тела печи, что благоприятно замедляет коррозию тела печи, этим продлевая срок службы тела печи. Для охлаждения обычно используют режим охлаждения при положительном давлении. Режим охлаждения при положительном давлении означает, что давление воды в системе водяного охлаждения от впуска до выпуска воды всегда составляет больше одной атмосферы. В этой обстановке давление и расход охлаждающей воды регулируют так, чтобы своевременно отводить теплоту с поверхности охлаждаемого объекта.

В нормальных обстоятельствах циркулирующая охлаждающая жидкость поступает в водяную рубашку тела печи через входной патрубок, охлаждает тело печи, возвращается в бак возврата охлаждающей жидкости, затем возвращается в систему охлаждения и повторно используется после охлаждения. Проблема с использованием такой системы заключается в том, что при наличии утечки охлаждающей жидкости последняя поступает непосредственно в тело печи из места утечки под действием давления, что может легко привести к аварии, если и когда расплав высокой температуры взорвется при попадании охлаждающей жидкости.

Раскрытие изобретения

Настоящее раскрытие направлено главным образом на систему охлаждения, предназначенную для решения проблемы, известной из уровня техники, т.е. попадание циркулирующей охлаждающей жидкости непосредственно в тело печи из места утечки под действием давления, что легко приводит к аварии, когда расплав высокой температуры взорвется при попадании охлаждающей жидкости.

В этой связи в одном аспекте настоящего раскрытия предложена система охлаждения, включающая: блок подачи охлаждающей жидкости; блок охлаждения охлаждаемого объекта, сообщающийся с блоком подачи охлаждающей жидкости посредством трубопровода подачи охлаждающей жидкости; блок возврата охлаждающей жидкости, включающий группу трубопровода возврата охлаждающей жидкости и бак возврата охлаждающей жидкости, причем группа трубопровода возврата охлаждающей жидкости включает патрубок возврата охлаждающей жидкости и трубопровод всасывания, сообщающиеся посредством одного канала, канала патрубка возврата охлаждающей жидкости от трубопровода всасывания, сообщающегося с блоком охлаждения, канала трубопровода всасывания от патрубка возврата охлаждающей жидкости, сообщающегося с баком возврата охлаждающей жидкости, при этом горизонтальная плоскость блока подачи охлаждающей жидкости выше чем горизонтальная плоскость бака возврата охлаждающей жидкости; и группу нагнетательного насоса, включающую инжектор и нагнетательный насос, причем инжектор сообщается с нагнетательным насосом и расположен на трубопроводе всасывания сообщающимся образом.

В одном примере варианта осуществления блок подачи охлаждающей жидкости включает: теплообменное устройство; первый бак для хранения охлаждающей жидкости, соединенный с теплообменным устройством; и бак подачи охлаждающей жидкости, снабженный каналом, соединенным с первым баком для хранения охлаждающей жидкости, и каналом, соединенным с блоком охлаждения.

В одном примере варианта осуществления блок подачи охлаждающей жидкости также включает буферную камеру для охлаждающей жидкости, причем буферная камера для охлаждающей жидкости расположена на пути потока между баком подачи охлаждающей жидкости и первым баком для хранения охлаждающей жидкости.

В одном примере варианта осуществления в баке подачи охлаждающей жидкости расположена первая переливная плита, которая делит бак подачи охлаждающей жидкости на первую питающую сеть и вторую питающую сеть, при этом высота первой переливной плиты меньше чем высота боковой стенки бака подачи охлаждающей жидкости, первый бак для хранения охлаждающей жидкости соединен с первой питающей сетью, и трубопровод подачи охлаждающей жидкости соединен с второй питающей сетью.

В одном примере варианта осуществления в баке подачи охлаждающей жидкости также расположена вторая переливная плита, которая делит вторую питающую сеть на первую питающую подсеть и вторую питающую подсеть, причем высота второй переливной плиты меньше высоты боковой стенки бака подачи охлаждающей жидкости, трубопровод подачи охлаждающей жидкости соединен с первой питающей подсетью, и бак возврата охлаждающей жидкости соединен с второй питающей подсетью.

В одном примере варианта осуществления блок подачи охлаждающей жидкости также включает первый насос подачи охлаждающей жидкости, причем первый насос подачи охлаждающей жидкости расположен на пути потока между первым баком для хранения охлаждающей жидкости и буферной камерой для охлаждающей жидкости.

В одном примере варианта осуществления система охлаждения также включает второй бак для хранения охлаждающей жидкости, причем второй бак для хранения охлаждающей жидкости соединен с баком возврата охлаждающей жидкости.

В одном примере варианта осуществления нагнетательный насос сообщается с вторым баком для хранения охлаждающей жидкости.

В одном примере варианта осуществления первый бак для хранения охлаждающей жидкости сообщается с вторым баком для хранения охлаждающей жидкости, и система охлаждения также включает второй насос подачи охлаждающей жидкости, который расположен на пути потока между первым баком для хранения охлаждающей жидкости и вторым баком для хранения охлаждающей жидкости.

В одном примере варианта осуществления на нагнетательном трубопроводе расположен клапан.

В одном примере варианта осуществления блок охлаждения включает водяную рубашку, причем водяная рубашка сообщается с блоком подачи охлаждающей жидкости посредством трубопровода подачи охлаждающей жидкости.

При применении технического решения настоящего раскрытия группу нагнетательного насоса включают, чтобы позволить выкачивать жидкость из бака возврата охлаждающей жидкости, так что давление в баке возврата охлаждающей жидкости становится отрицательным, и формируется определенный перепад давления между ним и блоком подачи охлаждающей жидкости. Хотя существует определенная разница в высоте между блоком подачи охлаждающей жидкости и баком возврата охлаждающей жидкости, из-за формирования такого перепада давления охлаждающая жидкость может поступать из блока подачи охлаждающей жидкости в трубопровод подачи охлаждающей жидкости под действием атмосферного давления и затем в бак возврата охлаждающей жидкости последовательно через патрубок возврата охлаждающей жидкости и трубопровод всасывания. Кроме того, в присутствии отрицательного давления в системе охлаждения, даже если в блоке охлаждения имеет утечка, разлива окружающей жидкости не будет или вряд ли будет, в результате чего снизится риск взрыва высокотемпературного расплава из-за контакта с охлаждающей жидкостью, вызванного разливом последней. Кроме того, конструкция описанной выше системы охлаждения также помогает уменьшить сопротивление потоку во время охлаждения.

Краткое описание чертежей

Чертежи к описанию, являющиеся частью настоящей заявки, используются для более глубокого понимания настоящего раскрытия. Схематические изображения вариантов осуществления и виды настоящего раскрытия используются для объяснения настоящего раскрытия и не являются ненужными ограничениями настоящего раскрытия. На чертежах:

Фиг. 1 - схема конструкции системы охлаждения согласно одному варианту осуществления настоящего раскрытия.

Чертежи включают следующие ссылочные символы:

10: блок подачи охлаждающей жидкости; 11: теплообменное устройство; 12: первый бак для хранения охлаждающей жидкости; 13: бак подачи охлаждающей жидкости; 131: первая переливная плита; 132: вторая переливная плита; 20: блок охлаждения; 21: трубопровод подачи охлаждающей жидкости; 30: блок возврата охлаждающей жидкости; 31: группа трубопровода возврата охлаждающей жидкости; 311: патрубок возврата охлаждающей жидкости; 312: трубопровод всасывания; 32: бак возврата охлаждающей жидкости; 40: группа нагнетательного насоса; 41: инжектор; 42: нагнетательный насос; 50: буферная камера для охлаждающей жидкости; 60: второй бак для хранения охлаждающей жидкости; 70: первый насос подачи охлаждающей жидкости; 80: второй насос подачи охлаждающей жидкости.

Подробное описание вариантов осуществления

Следует сказать, что варианты осуществления в настоящей заявке и признаки в вариантах осуществления могут быть объединены между собой без противоречия. Настоящее раскрытие ниже будет описано подробно со ссылками на чертежи в связи с вариантами осуществления.

Как сказано в разделе "Предпосылки для создания изобретения", в известном уровне техники существует проблема, заключающаяся в том, что циркулирующая охлаждающая жидкость может попадать прямо на тело печи из места утречки под действием давления, что может легко привести к взрыву расплава высокой температуры при контакте с охлаждающей жидкостью. Для того, чтобы решить вышеизложенную техническую задачу, настоящее раскрытие предлагает систему охлаждения. Как показано на Фиг. 1, система охлаждения включает: блок 10 подачи охлаждающей жидкости, блок 20 охлаждения охлаждаемого объекта, блок 30 возврата охлаждающей жидкости и группу нагнетательного насоса 40, при этом блок 20 охлаждения охлаждаемого объекта сообщается с блоком 10 подачи охлаждающей жидкости посредством патрубка 21 подачи охлаждающей жидкости, блок возврата охлаждающей жидкости 30 включает группу 31 трубопровода возврата охлаждающей жидкости и бак 32 возврата охлаждающей жидкости, группа 31 трубопровода возврата охлаждающей жидкости включает патрубок возврата охлаждающей жидкости 311 и трубопровод всасывания 312, сообщающийся с патрубком возврата охлаждающей жидкости 311, канал патрубка возврата охлаждающей жидкости 311 от трубопровода всасывания 312 сообщается с блоком охлаждения 20, канал трубопровода всасывания 312 от патрубка возврата охлаждающей жидкости 311 сообщается с баком возврата охлаждающей жидкости 32, горизонтальная плоскость блока 10 подачи охлаждающей жидкости выше чем горизонтальная плоскость бака 32 возврата охлаждающей жидкости, группа 40 нагнетательного насоса включает инжектор 41 и нагнетательный насос 42, инжектор 41 сообщается с нагнетательным насосом 42, и инжектор 41 расположен на трубопроводе всасывания 312 сообщающимся образом.

Когда необходимо охлаждать охлаждаемый объект, группу 40 нагнетательного насоса включают, чтобы позволить выкачивать жидкость из бака 32 возврата охлаждающей жидкости, так что давление в баке 32 возврата охлаждающей жидкости 32 становится отрицательным, и формируется определенный перепад давления между ним и блоком 10 подачи охлаждающей жидкости. Хотя существует определенная разница в высоте между блоком 10 подачи охлаждающей жидкости и баком 32 возврата охлаждающей жидкости, из-за формирования вышеупомянутой разницы давления охлаждающая жидкость из блока 10 подачи охлаждающей жидкости может поступать в патрубок 21 подачи охлаждающей жидкости под действием атмосферного давления и затем в бак 32 возврата охлаждающей жидкости последовательно через патрубок 311 возврата охлаждающей жидкости и трубопровод 312 всасывания. Кроме того, в присутствие отрицательного давления в системе охлаждения блок охлаждения 20 имеет утечку, и разлива охлаждающей жидкости не произойдет или вряд ли произойдет, в результате чего снижается риск взрыва расплава высокой температуры при контакте с охлаждающей жидкостью, вызываемого разливом последней. Кроме того, конструкция описанной выше системы охлаждения также помогает уменьшить сопротивление потоку во время охлаждения.

В системе охлаждения, предложенной в настоящей заявке, наличие группы нагнетательного насоса благоприятно для уменьшения риска аварии. В одном примере варианта осуществления, показанном на Фиг. 1, блок 10 подачи охлаждающей жидкости включает: теплообменное устройство 11; первый бак 12 для хранения охлаждающей жидкости, соединенный с теплообменным устройством 11, и бак 13 подачи охлаждающей жидкости, снабженный каналом, соединенным с первым баком 12 для хранения охлаждающей жидкости, и каналом, соединенным с блоком 20 охлаждения. Наличие теплообменного устройства 11 в блоке 10 подачи охлаждающей жидкости благоприятно для охлаждения охлаждающей жидкости до температуры, требуемой по фактическим условиям применения, и наличие первого бака 12 для хранения охлаждающей жидкости благоприятно для обеспечения подачи достаточного объема охлаждающей жидкости.

В одном примере варианта осуществления, показанном на Фиг. 1, блок 10 подачи охлаждающей жидкости также включает буферную камеру 50 для охлаждающей жидкости, причем буферная камера 50 для охлаждающей жидкости расположена на пути потока между баком 13 подачи охлаждающей жидкости и первым баком 12 для хранения охлаждающей жидкости.

Наличие буферной камеры 50 для охлаждающей жидкости между баком 13 подачи охлаждающей жидкости и первым баком 12 для хранения охлаждающей жидкости благоприятно для уменьшения колебаний поверхности жидкости в баке 13 подачи охлаждающей жидкости, в результате чего повышается стабильность разницы давлений между блоком 10 подачи охлаждающей жидкости и баком 32 возврата охлаждающей жидкости. Кроме того, это также благоприятно для обеспечения фактической подачи охлаждающей жидкости, поскольку это продлевает срок службы охлаждаемого объекта.

В системе охлаждения, предложенной в настоящей заявке, конструкция бака 13 подачи охлаждающей жидкости конкретно не ограничена. В одном примере варианта осуществления, показанном на Фиг. 1, первая переливная плита 131 расположена в баке 13 подачи охлаждающей жидкости, причем первая переливная плита 131 делит бак 13 подачи охлаждающей жидкости на первую питающую сеть и вторую питающую сеть, высота первой переливной плиты 131 меньше чем высота боковой стенки бака 13 подачи охлаждающей жидкости, первый бак 12 для хранения охлаждающей жидкости соединен с первой питающей сетью, и патрубок 21 подачи охлаждающей жидкости соединен с второй питающей сетью. Наличие первой переливной плиты 131 благоприятно для дальнейшего уменьшения колебаний поверхности жидкости в блоке 10 подачи охлаждающей жидкости, в результате чего далее повышается стабильность перепада давления между блоком 10 подачи охлаждающей жидкости и баком 32 возврата охлаждающей жидкости. В одном примере варианта осуществления в баке 13 подачи охлаждающей жидкости также расположена вторая переливная плита 132, которая делит вторую питающую сеть на первую питающую подсеть и вторую питающую подсеть, при этом высота второй переливной плиты 132 меньше чем высота боковой стенки бака 13 подачи охлаждающей жидкости, патрубок 21 подачи охлаждающей жидкости соединен с первой питающей подсетью, и бак 32 возврата охлаждающей жидкости соединен с второй питающей подсетью. Вторая переливная плита 132 предназначена для деления второй питающей сети на первую питающую подсеть и вторую питающую подсеть, что благоприятно для удаления лишней охлаждающей жидкости из бака 13 подачи охлаждающей жидкости при обеспечении стабильности вакуумной среды.

В одном примере варианта осуществления блок 10 подачи охлаждающей жидкости также включает первый насос 70 подачи охлаждающей жидкости. Как показано на Фиг. 1, первый насос 70 подачи охлаждающей жидкости расположен на пути потока между первым баком 12 для хранения охлаждающей жидкости и буферной камерой 50 для охлаждающей жидкости. Наличие первого насоса 70 подачи охлаждающей жидкости может обеспечивать подачу под напором охлаждающей жидкости из первого бака 12 для хранения охлаждающей жидкости в буферную камеру 50 для охлаждающей жидкости.

В одном примере варианта осуществления система охлаждения также включает второй бак 60 для хранения охлаждающей жидкости. Как показано на Фиг. 1, второй бак 60 для хранения охлаждающей жидкости соединен с баком 32 возврата охлаждающей жидкости. Соединение второго бака 60 для хранения охлаждающей жидкости и бака 32 возврата охлаждающей жидкости благоприятно для получения и повторного использования охлаждающей жидкости в баке 32 возврата охлаждающей жидкости.

В описанной выше системе охлаждения наличие группы 40 нагнетательного насоса позволяет создать вакуумную среду в системе охлаждения, за счет чего эффективно решена задача устранения опасной ситуации, когда циркулирующая охлаждающая жидкость попадает на охлаждаемый объект. Конкретный тип группы 40 нагнетательного насоса не ограничен. В одном примере варианта осуществления нагнетательный насос 42 сообщается с вторым баком 60 для хранения охлаждающей жидкости. Сообщение нагнетательного насоса 42 и второго бака 60 для хранения охлаждающей жидкости позволяет нагнетательному насосу 42 перекачивать полученную охлаждающую жидкость, чтобы создать вакуумную среду в баке возврата охлаждающей жидкости 32 и этим способствовать уменьшению риска опасных явлений.

В одном примере варианта осуществления на нагнетательном патрубке расположен клапан. Наличие клапана на нагнетательном патрубке благоприятно для дальнейшей регулировки степени вакуума в системе охлаждения в зависимости от необходимости, за счет чего достигается экономия энергии.

В одном предпочтительном варианте осуществления первый бак 12 для хранения охлаждающей жидкости сообщается с вторым баком 60 для хранения охлаждающей жидкости, система охлаждения также включает второй насос 80 подачи охлаждающей жидкости, и, как показано на Фиг. 1, второй насос 80 подачи охлаждающей жидкости расположен на пути потока между первым баком 12 для хранения охлаждающей жидкости и вторым баком 60 для хранения охлаждающей жидкости. Сообщение первого бака 12 для хранения охлаждающей жидкости и второго бака 60 для хранения охлаждающей жидкости благоприятно для рециклинга полученной охлаждающей жидкости, и наличие второго насоса 80 подачи охлаждающей жидкости благоприятно для создания напора циркулирующей охлаждающей жидкости.

В системе охлаждения, предложенной в настоящей заявке, конструкция блока 20 охлаждения неограниченна, если и пока он может работать как охлаждающий. В одном предпочтительном варианте осуществления блок 20 охлаждения включает водяную рубашку, которая сообщается с блоком 10 подачи охлаждающей жидкости посредством патрубка 21 подачи охлаждающей жидкости. Как и блок охлаждения, водяная рубашка не только имеет простую конструкцию и обладает удобством в использовании, но и имеет такие характеристики как низкая стоимость и легкость замены.

Охлаждающей жидкостью в системе охлаждения, предложенной в настоящем раскрытии, во время фактического использования предпочтительно является вода. Использование воды в качестве охлаждающей жидкости помогает уменьшить расходы на охлаждение, при этом вода как охлаждающая жидкость также имеет повышенную эффективность охлаждения.

Выше описаны только предпочтительные варианты осуществления настоящего раскрытия, которые не предназначены для ограничения настоящего раскрытия. Специалисты в данной области техники поймут, что, в настоящее раскрытие могут быть внесены разные модификации и изменения. Любые модификации, эквивалентные замены, усовершенствования и т.п., осуществленные в рамках сущности и принципа настоящего раскрытия, должны подпадать под объем охраны настоящего раскрытия.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использована для охлаждения футеровки металлургической печи. Система охлаждения включает блок подачи охлаждающей жидкости, блок охлаждения охлаждаемого объекта, сообщающийся с блоком подачи охлаждающей жидкости посредством патрубка подачи охлаждающей жидкости, блок возврата охлаждающей жидкости, включающий группу трубопровода возврата охлаждающей жидкости и бак возврата охлаждающей жидкости, причем группа трубопровода возврата охлаждающей жидкости включает патрубок возврата охлаждающей жидкости и трубопровод всасывания. Канал патрубка возврата охлаждающей жидкости от трубопровода всасывания сообщен с блоком охлаждения, канал трубопровода всасывания от патрубка возврата охлаждающей жидкости сообщен с баком возврата охлаждающей жидкости. Группа нагнетательного насоса включает инжектор и нагнетательный насос, причем инжектор сообщен с нагнетательным насосом и расположен на трубопроводе всасывания сообщающимся образом. Изобретение позволяет предотвратить разлив охлаждающей жидкости, даже если блок охлаждения имеет утечку, в результате чего можно снизить риск возникновения потенциальных опасных ситуаций и уменьшить сопротивление потоку жидкости. 10 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Система охлаждения, включающая:

блок (10) подачи охлаждающей жидкости;

блок (20) охлаждения охлаждаемого объекта, сообщающийся с блоком (10) подачи охлаждающей жидкости посредством патрубка (21) подачи охлаждающей жидкости;

блок (30) возврата охлаждающей жидкости, включающий группу (31) трубопровода возврата охлаждающей жидкости и бак (32) возврата охлаждающей жидкости, причем группа (31) трубопровода возврата охлаждающей жидкости включает патрубок (311) возврата охлаждающей жидкости и трубопровод (312) всасывания, сообщающийся с патрубком (311) возврата охлаждающей жидкости, канал патрубка (311) возврата охлаждающей жидкости от трубопровода (312) всасывания, сообщающийся с блоком (20) охлаждения, канал трубопровода (312) всасывания от патрубка (311) возврата охлаждающей жидкости, сообщающийся с баком (32) возврата охлаждающей жидкости, причем горизонтальная плоскость блока (10) подачи охлаждающей жидкости выше, чем горизонтальная плоскость бака (32) возврата охлаждающей жидкости; и

группу (40) нагнетательного насоса, включающую инжектор (41) и нагнетательный насос (42), причем инжектор (41) сообщен с нагнетательным насосом (42), расположен на трубопроводе (312) всасывания и сообщен с ним.

2. Система охлаждения по п. 1, отличающаяся тем, что блок (10) подачи охлаждающей жидкости включает теплообменное устройство (11), первый бак (12) для хранения охлаждающей жидкости, соединенный с теплообменным устройством (11) и бак (13) подачи охлаждающей жидкости, снабженный каналом, соединенным с первым баком (12) для хранения охлаждающей жидкости, и каналом, соединенным с блоком (20) охлаждения.

3. Система охлаждения по п. 2, отличающаяся тем, что блок (10) подачи охлаждающей жидкости включает буферную камеру (50) для охлаждающей жидкости, причем буферная камера (50) для охлаждающей жидкости расположена на пути потока между баком (13) подачи охлаждающей жидкости и первым баком (12) для хранения охлаждающей жидкости.

4. Система охлаждения по п. 2, отличающаяся тем, что первая переливная плита (131) расположена в баке (13) подачи охлаждающей жидкости, при этом первая переливная плита (131) делит бак (13) подачи охлаждающей жидкости на первую питающую сеть и вторую питающую сеть, высота первой переливной плиты (131) меньше, чем высота боковой стенки бака (13) подачи охлаждающей жидкости, первый бак (12) для хранения охлаждающей жидкости соединен с первой питающей сетью, и патрубок (21) подачи охлаждающей жидкости соединен со второй питающей сетью.

5. Система охлаждения по п. 4, отличающаяся тем, что вторая переливная плита (132) расположена в баке (13) подачи охлаждающей жидкости, при этом вторая переливная плита (132) делит вторую питающую сеть на первую питающую подсеть и вторую питающую подсеть, высота второй переливной плиты (132) меньше, чем высота боковой стенки бака (13) подачи охлаждающей жидкости, патрубок (21) подачи охлаждающей жидкости соединен с первой питающей подсетью, и бак (32) возврата охлаждающей жидкости соединен со второй питающей подсетью.

6. Система охлаждения по п. 3, отличающаяся тем, что блок (10) подачи охлаждающей жидкости включает первый насос (70) подачи охлаждающей жидкости, причем первый насос (70) подачи охлаждающей жидкости расположен на пути потока между первым баком (12) для хранения охлаждающей жидкости и буферной камерой (50) для охлаждающей жидкости.

7. Система охлаждения по п. 2, отличающаяся тем, что она содержит второй бак (60) для хранения охлаждающей жидкости, причем второй бак (60) для хранения охлаждающей жидкости соединен с баком (32) возврата охлаждающей жидкости.

8. Система охлаждения по п. 7, отличающаяся тем, что нагнетательный насос (42) сообщен с вторым баком (60) для хранения охлаждающей жидкости.

9. Система охлаждения по п. 7, отличающаяся тем, что первый бак (12) для хранения охлаждающей жидкости сообщен с вторым баком (60) для хранения охлаждающей жидкости, и система охлаждения включает второй насос (80) подачи охлаждающей жидкости, при этом второй насос (80) подачи охлаждающей жидкости расположен на пути потока между первым баком (12) для хранения охлаждающей жидкости и вторым баком (60) для хранения охлаждающей жидкости.

10. Система охлаждения по п. 1, отличающаяся тем, что на нагнетательном патрубке расположен клапан.

11. Система охлаждения по любому из пп. 1-10, отличающаяся тем, что блок (20) охлаждения включает водяную рубашку, причем водяная рубашка сообщена с блоком (10) подачи охлаждающей жидкости через патрубок (21) подачи охлаждающей жидкости.