СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ Российский патент 2019 года по МПК F27D1/12 

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. Охлаждение 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.

Охлаждение при положительном давлении характеризуется простотой в эксплуатации, легкостью регулировки давления воды и объема воды и очевидным эффектом охлаждения, но оно также имеет недостатки. Если сопротивление потоку охлаждающей воды изменяется вследствие чрезмерного угла прохождения или воздуха, оставшегося в трубопроводе, влияя на поток жидкости, то, когда для охлаждения используется режим охлаждения при положительном давлении, если охлаждающая водяная рубашка повреждена, может произойти разлив большого объема охлаждающей воды, что приведет к серьезным нарушениям техники безопасности на производстве.

Раскрытие

Настоящее раскрытие направлено главным образом на систему охлаждения, предназначенную для решения проблем большого сопротивления потоку воды и больших угроз безопасности при использовании охлаждения при положительном давлении.

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 патрубка подачи охлаждающей жидкости, бак гидрозатвора и блок возврата охлаждающей жидкости, включающий группу трубопровода возврата охлаждающей жидкости и группу вакуумного насоса, при этом группа трубопровода возврата охлаждающей жидкости включает патрубок возврата охлаждающей жидкости, вакуумный трубопровод и сифонный трубопровод, сообщающиеся через один канал, причем группа вакуумного насоса соединена с вакуумным трубопроводом, патрубок возврата охлаждающей жидкости соединен с блоком охлаждения, сифонный трубопровод сообщается с баком гидрозатвора, горизонтальная плоскость блока подачи охлаждающей жидкости выше чем горизонтальная плоскость бака гидрозатвора.

В одном примере варианта осуществления блок подачи охлаждающей жидкости включает: теплообменное устройство; бак для хранения охлаждающей жидкости, соединенный с теплообменным устройством; и бак подачи охлаждающей жидкости, снабженный каналом, соединенным с 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 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, 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 гидрозатвора соединен с второй питающей подсетью.

В одном примере варианта осуществления система охлаждения также включает блок возврата охлаждающей жидкости, причем блок возврата охлаждающей жидкости соединен с баком гидрозатвора.

В одном примере варианта осуществления бак гидрозатвора снабжен двумя третьими переливными плитами, которые делят бак гидрозатвора на первую сеть гидрозатвора, вторую сеть гидрозатвора и третью сеть гидрозатвора, при этом высота каждой третьей переливной плиты меньше высоты боковой стенки бака гидрозатвора, вторая питающая подсеть соединена с первой сетью гидрозатвора, сифонный трубопровод соединен с второй сетью гидрозатвора, и блок возврата охлаждающей жидкости соединен с третьей сетью гидрозатвора.

В одном примере варианта осуществления на вакуумном трубопроводе расположен клапан.

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 баком для хранения охлаждающей жидкости и буферной камерой для охлаждающей жидкости.

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

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 вакуумного насоса включают для того, чтобы удалить воздух из трубопровода подачи охлаждающей жидкости, патрубка возврата охлаждающей жидкости, вакуумного трубопровода и сифонного трубопровода, соответственно охлаждающая жидкость из блока подачи охлаждающей жидкости и бака гидрозатвора поступает, соответственно, в трубопровод подачи охлаждающей жидкости и сифонный трубопровод под действием атмосферного давления, и образуется явление сифона, когда уровень жидкости в трубопроводе подачи охлаждающей жидкости и сифонном трубопроводе поднимается до определенной высоты и когда эти два уровня жидкости достигают определенной разницы в высоте. Поскольку между блоком подачи охлаждающей жидкости и баком гидрозатвора существует определенная разница в высоте, охлаждающая вода в блоке подачи охлаждающей жидкости может преодолевать сопротивление трубопровода и поступать в бак гидрозатвора самотеком. Кроме того, поскольку вся система охлаждения находится под отрицательным давлением, то если блок охлаждения будет поврежден, охлаждающая жидкость не сможет или вряд ли сможет переливаться, что помогает уменьшить риск что помогает снизить риск производственной аварии из-за разлива охлаждающей жидкости. Можно видеть, что система охлаждения, предложенная в настоящем раскрытии, не только помогает уменьшить сопротивление потоку в процессе охлаждения, но и помогает уменьшить угрозы безопасности.

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 примеру варианта осуществления настоящего раскрытия.

Чертежи включают следующие ссылочные символы:

10: блок подачи охлаждающей жидкости; 11: теплообменное устройство; 12: 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: бак гидрозатвора; 31: третья переливная плита; 40: блок возврата охлаждающей жидкости; 41: группа трубопровода возврата охлаждающей жидкости; 411: патрубок возврата охлаждающей жидкости; 412: вакуумный трубопровод; 413: сифонный трубопровод; 42: группа вакуумного насоса; 50: буферная камера для охлаждающей жидкости; 60: первый насос подачи охлаждающей жидкости; 70: второй насос подачи охлаждающей жидкости.

Подробное описание варианты 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 существуют проблемы большого сопротивления потоку воды и больших угроз безопасности при использовании известного режима охлаждения при положительном давлении. Для того, чтобы решить эти технические задачи, настоящее раскрытие предлагает систему охлаждения. Как показано на Фиг. 1, система охлаждения включает: блок 10 подачи охлаждающей жидкости, блок 20 охлаждения охлаждаемого объекта, бак 30 гидрозатвора и блок 40 возврата охлаждающей жидкости. Блок 20 охлаждения сообщается с блоком 10 подачи охлаждающей жидкости посредством трубопровода 21 подачи охлаждающей жидкости. Блок 40 возврата охлаждающей жидкости включает группу 41 трубопровода возврата охлаждающей жидкости и группу 42 вакуумного насоса. Группа 41 трубопровода возврата охлаждающей жидкости включает патрубок 411 возврата охлаждающей жидкости, вакуумный трубопровод 412 и сифонный трубопровод 413, сообщающиеся посредством одного канала. Группа 42 вакуумного насоса соединена с вакуумным трубопроводом 412. Патрубок 411 возврата охлаждающей жидкости сообщается с блоком 20 охлаждения. Сифонный трубопровод 413 сообщается с баком 30 гидрозатвора. Горизонтальная плоскость расположения блока 10 подачи охлаждающей жидкости выше чем горизонтальная плоскость расположения бака 30 гидрозатвора.

Когда необходимо охладить объект, включают группу 42 вакуумного насоса, чтобы удалить воздух из трубопровода 21 подачи охлаждающей жидкости, патрубка 411 возврата охлаждающей жидкости, вакуумного трубопровода 412 и сифонного трубопровода 413, при этом охлаждающая жидкость из блока 10 подачи охлаждающей жидкости и бака 30 гидрозатвора поступает, соответственно, в трубопровод 21 подачи охлаждающей жидкости и сифонный трубопровод 413 под действием атмосферного давления, и происходит явление сифона, когда уровень жидкости в трубопроводе 21 подачи охлаждающей жидкости и сифонном трубопроводе 413 поднимается до определенной высоты и эти два уровня жидкости достигают определенной разницы в высоте. Поскольку между блоком 10 подачи охлаждающей жидкости и баком 30 гидрозатвора существует разница в уровне жидкости, охлаждающая вода из блока 10 подачи охлаждающей жидкости может преодолевать сопротивление трубопровода и поступать в бак 30 гидрозатвора самотеком. Кроме того, поскольку вся система охлаждения находится под отрицательным давлением, если блок 20 охлаждения будет поврежден, разлива охлаждающей жидкости не произойдет или вряд ли произойдет, что помогает снизить риск производственной аварии из-за разлива охлаждающей жидкости. Можно видеть, что система охлаждения, предложенная в настоящем раскрытии, не только помогает уменьшить сопротивление потоку в процессе охлаждения, но и помогает уменьшить угрозы безопасности.

При фактическом использовании группа 42 вакуумного насоса может определять по степени вакуума во всем комплексе системы охлаждения, должна ли она находиться в открытом или закрытом состоянии, и о состоянии утечки в водяной рубашке также можно судить по расходу в патрубке 411 возврата охлаждающей жидкости и частоте пусков и остановов блока вакуумирования. Охлаждающая жидкость включает воду, но без ограничения. Использование воды в качестве охлаждающей жидкости помогает снизить расходы на охлаждение, и при этом использование воды в качестве охлаждающей жидкости также обеспечивает повышенную эффективность охлаждения.

В одном примере варианта осуществления, который показан на Фиг. 1, блок 10 подачи охлаждающей жидкости включает теплообменное устройство 11, бак 12 для хранения охлаждающей жидкости и бак 13 подачи охлаждающей жидкости. Бак 12 для хранения охлаждающей жидкости соединен с теплообменным устройством 11. Бак 13 подачи охлаждающей жидкости снабжен каналом, соединенным с баком 12 для хранения охлаждающей жидкости, и каналом, соединенным с блоком 20 охлаждения.

В одном примере варианта осуществления, который показан на Фиг. 1, блок 10 подачи охлаждающей жидкости также включает буферную камеру 50 для охлаждающей жидкости, которая расположена на пути потока между баком 13 подачи охлаждающей жидкости и баком 12 для хранения охлаждающей жидкости. Создание сифонного явления требует определенной степени вакуума в трубопроводе возврата охлаждающей жидкости и сифонном трубопроводе 413. Колебания уровня жидкости в баке для хранения охлаждающей жидкости могут вызывать явление запирания в трубопроводе 21 подачи охлаждающей жидкости, которое будет отрицательно влиять на явление сифона. Наличие буферной камеры 50 для охлаждающей жидкости между баком 13 подачи охлаждающей жидкости и баком 12 для хранения охлаждающей жидкости благоприятно для уменьшения колебаний уровня жидкости в баке 13 подачи охлаждающей жидкости, что благоприятно для поддержания стабильности явления сифона.

В одном примере варианта осуществления, который показан на Фиг. 1, в баке 13 подачи охлаждающей жидкости расположена первая переливная плита 131, и высота первой переливной плиты 131 меньше чем высота боковой стенки бака 13 подачи охлаждающей жидкости. Первая переливная плита 131 делит бак 13 подачи охлаждающей жидкости на первую питающую сеть и вторую питающую сеть, бак 12 для хранения охлаждающей жидкости соединен с первой питающей сетью, и трубопровод 21 подачи охлаждающей жидкости соединен с второй питающей сетью. Наличие первой переливной плиты 131 благоприятно для дальнейшего уменьшения колебаний уровня жидкости в блоке 10 подачи охлаждающей жидкости, что благоприятно для дальнейшего повышения стабильности явления сифона.

В одном примере варианта осуществления, который показан на Фиг. 1, в баке 13 подачи охлаждающей жидкости также расположена вторая переливная плита 132, и высота второй переливной плиты 132 меньше чем высота боковой стенки бака 13 подачи охлаждающей жидкости. Вторая переливная плита 132 делит вторую питающую сеть на первую питающую подсеть и вторую питающую подсеть, при этом трубопровод 21 подачи охлаждающей жидкости соединен с первой питающей подсетью, и бак 30 гидрозатвора 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 возврата излишка охлаждающей жидкости в бак 13 подачи охлаждающей жидкости при обеспечении стабильности явления сифона.

В одном примере варианта осуществления, который показан на Фиг. 1, система охлаждения включает блок 40 возврата охлаждающей жидкости, причем блок 40 возврата охлаждающей жидкости соединен с баком 30 гидрозатвора, что благоприятно для возврата охлаждающей жидкости в бак 30 гидрозатвора.

В одном примере варианта осуществления, который показан на Фиг. 1, бак 30 гидрозатвора снабжен двумя третьими переливными плитами 31, и высота каждой третьей переливной плиты 31 меньше чем высота боковой стенки бака 30 гидрозатвора. Третьи переливные плиты 31 делят бак 30 гидрозатвора на первую сеть гидрозатвора, вторую сеть гидрозатвора и третью сеть гидрозатвора, при этом вторая питающая подсеть соединена с первой сетью гидрозатвора, сифонный трубопровод 413 соединен с второй сетью гидрозатвора, и блок 40 возврата охлаждающей жидкости соединен с третьей сетью гидрозатвора.

Как сказано выше, явление сифона требует поддержания определенной степени вакуума одновременно в патрубке 411 возврата охлаждающей жидкости и в сифонном трубопроводе 413, так что наличие двух третьих переливных плит 31 благоприятно для уменьшения колебаний уровня жидкости в баке 30 гидрозатвора, за счет чего улучшаются характеристики запирания в трубопроводе возврата охлаждающей жидкости и сифонном трубопроводе 413, что также благоприятно для повышения стабильности явления сифона.

В одном примере варианта осуществления, который показан на Фиг. 1, бак 12 для хранения охлаждающей жидкости сообщается с блоком 40 возврата охлаждающей жидкости, и система охлаждения также включает второй насос 70 подачи охлаждающей жидкости, расположенный на пути потока между баком 12 для хранения охлаждающей жидкости и блоком 40 возврата охлаждающей жидкости. Сообщение бака 12 для хранения охлаждающей жидкости с блоком 40 возврата охлаждающей жидкости благоприятно для повторного использования возвратной охлаждающей жидкости.

В одном примере варианта осуществления, который показан на Фиг. 1, на вакуумном трубопроводе расположен клапан 412. Наличие клапана на вакуумном трубопроводе благоприятно для дальнейшей регулировки степени вакуума в системе охлаждения, если это будет необходимо.

В одном примере варианта осуществления, который показан на Фиг. 1, блок 10 подачи охлаждающей жидкости включает первый насос 60 подачи охлаждающей жидкости, расположенный на пути потока между баком для хранения охлаждающей жидкости и буферной камерой 50 для охлаждающей жидкости. Наличие первого насоса 60 подачи охлаждающей жидкости может усиливать поток охлаждающей жидкости из бака 12 для хранения охлаждающей жидкости в буферную камеру 50 для охлаждающей жидкости.

В описанной выше системе охлаждения, предложенной в настоящей заявке, конструкция блока 20 охлаждения не ограничена, если и пока она может работать на охлаждение. В одном примере варианта осуществления блок 20 охлаждения включает водяную рубашку, сообщающуюся с блоком 10 подачи охлаждающей жидкости посредством трубопровода 21 подачи охлаждающей жидкости. Как блок охлаждения, водяная рубашка не только имеет простую конструкцию и удобна в эксплуатации, но и характеризуется низкой стоимостью и легкостью замены.

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 системе охлаждения футеровки высокотемпературной металлургической печи. Система содержит устройство для подачи охлаждающей жидкости, устройство для охлаждения охлаждаемого объекта, сообщенное с устройством для подачи охлаждающей жидкости посредством трубопровода для подачи охлаждающей жидкости, бак гидрозатвора и устройство для возврата охлаждающей жидкости, содержащее блок трубопровода возврата охлаждающей жидкости и вакуумный насос, при этом блок трубопровода возврата охлаждающей жидкости включает патрубок возврата охлаждающей жидкости, вакуумный трубопровод и сифонный трубопровод, сообщенные одним каналом, вакуумный насос соединен с вакуумным трубопроводом, патрубок возврата охлаждающей жидкости сообщен с устройством охлаждения, сифонный трубопровод сообщен с баком гидрозатвора, причем горизонтальная плоскость устройства для подачи охлаждающей жидкости выше, чем горизонтальная плоскость бака гидрозатвора. Обеспечивается снижение риска производственной аварии из-за разлива охлаждающей жидкости. 10 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Система охлаждения футеровки высокотемпературной металлургической печи,

содержащая:

устройство (10) для подачи охлаждающей жидкости,

устройство (20) для охлаждения для охлаждаемого объекта, сообщенное с устройством (10) для подачи охлаждающей жидкости посредством трубопровода (21) подачи охлаждающей жидкости,

бак (30) гидрозатвора и

устройство для возврата охлаждающей жидкости (40), содержащее блок (41) трубопровода возврата охлаждающей жидкости и вакуумный насос,

отличающаяся тем, что блок (41) трубопровода для возврата охлаждающей жидкости включает патрубок (411) возврата охлаждающей жидкости, вакуумный трубопровод (412) и сифонный трубопровод (413), сообщенные одним каналом, вакуумный насос соединен с вакуумным трубопроводом (412), патрубок (411) возврата охлаждающей жидкости соединен с устройством (20) для охлаждения, сифонный трубопровод (413) сообщен с баком (30) гидрозатвора, и горизонтальная плоскость устройства (10) для подачи охлаждающей жидкости выше, чем горизонтальная плоскость бака (30) гидрозатвора.

2. Система охлаждения по п. 1, отличающаяся тем, что устройство (10) для подачи охлаждающей жидкости содержит:

теплообменное устройство (11),

бак (12) для хранения охлаждающей жидкости, соединенный с теплообменным устройством (11), и

бак (13) для подачи охлаждающей жидкости, имеющий канал, соединенный с баком (12) для хранения охлаждающей жидкости, и канал, соединенный с устройством (20) охлаждения.

3. Система охлаждения по п. 2, отличающаяся тем, что устройство (10) для подачи охлаждающей жидкости выполнено с буферной камерой (50) для охлаждающей жидкости, расположенной на пути потока между баком (13) для подачи охлаждающей жидкости и баком (12) для хранения охлаждающей жидкости.

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

5. Система охлаждения по п. 4, отличающаяся тем, что бак (13) для подачи охлаждающей жидкости снабжен второй переливной плитой (132), делящей 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) для подачи охлаждающей жидкости, трубопровод (21) для подачи охлаждающей жидкости соединен с первой питающей подсетью, и бак (30) гидрозатвора соединен со второй питающей подсетью.

6. Система охлаждения по п. 5, отличающаяся тем, что устройство (40) для возврата охлаждающей жидкости соединено с баком (30) гидрозатвора.

7. Система охлаждения по п. 6, отличающаяся тем, что бак (30) гидрозатвора снабжен двумя третьими переливными плитами (31), причем третьи переливные плиты (31) делят бак (30) гидрозатвора на первую сеть гидрозатвора, вторую сеть гидрозатвора и третью сеть гидрозатвора, высота каждой третьей переливной плиты (31) меньше, чем высота боковой стенки бака (30) гидрозатвора, вторая питающая подсеть соединена с первой сетью гидрозатвора, сифонный трубопровод (413) соединен со второй сетью гидрозатвора, и устройство (40) для возврата охлаждающей жидкости соединено с третьей сетью гидрозатвора.

8. Система охлаждения по п. 6, отличающаяся тем, что она снабжена вторым (70) насосом для подачи охлаждающей жидкости, расположенным на пути потока между баком (12) для хранения охлаждающей жидкости и устройством (40) для возврата охлаждающей жидкости, а бак (12) для хранения охлаждающей жидкости сообщен с устройством (40) для возврата охлаждающей жидкости.

9. Система охлаждения по п. 1, отличающаяся тем, что на вакуумном трубопроводе расположен клапан (412).

10. Система охлаждения по п. 3, отличающаяся тем, что устройство (10) для подачи охлаждающей жидкости содержит первый насос (60) для подачи охлаждающей жидкости, расположенный на пути потока между баком (12) для хранения охлаждающей жидкости и буферной камерой (50) для охлаждающей жидкости.

11. Система охлаждения по любому из пп. 1–10, отличающаяся тем, что устройство охлаждения (20) имеет водяную рубашку, сообщенную с устройством (10) для подачи охлаждающей жидкости посредством трубопровода (21) для подачи охлаждающей жидкости.