AT510688A4 - OPERATING PROCESS FOR AN INVESTMENT OF THE FOUNDRY INDUSTRY - Google Patents
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- AT510688A4 AT510688A4 ATA347/2011A AT3472011A AT510688A4 AT 510688 A4 AT510688 A4 AT 510688A4 AT 3472011 A AT3472011 A AT 3472011A AT 510688 A4 AT510688 A4 AT 510688A4
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Abstract
Ein Basisteil (1) einer Anlage der Grundstoffindustrie emittiert in einer ersten Phase (P1) des Anlagenzyklus heiße Abgase, in einer zweiten Phase (P2) des Anlagenzyklus nicht oder nur kaum. Die Abgase werden über ein Rohrleitungssystem (2) abgeführt. In einer dort eingebauten Verdampfereinrichtung (5, 7) wird zumindest in der ersten Phase (PI) Wasser verdampft und einer Dampfspeichereinrichtung (9, 11) zugeführt. In der ersten Phase (P1) wird der gespeicherte Dampf durch einen in das Rohrleitungssystem (2)eingebauten Überhitzer (6) geleitet und dort überhitzt. Der überhitzte Dampf wird zu einem ersten Teil in einer Beladerichtung durch einenPufferspeicher (16) geleitet. Er erhitzt ein dort befindliches Speichermedium. Der restliche überhitzte Dampf wird unter Umgehung des Pufferspeichers (16) zu einer Dampfturbine (17) geleitet. In der zweiten Phase (P2) wird der Dampfspei chereinrichtung (9, 11) Sattdampf entnommen, zumindest teilweise durch den Überhitzer (6) geleitet und mit überhitztem Dampf vereinigt wird, der entgegen der Beladerichtung aus dem Pufferspeicher (16) entnommen wird. Die Vereinigung der beiden Dampfströme wird zur Dampfturbine (17) geleitet.A base part (1) of a plant of the basic industry emits hot exhaust gases in a first phase (P1) of the plant cycle, or hardly in a second phase (P2) of the plant cycle. The exhaust gases are discharged via a piping system (2). In an evaporator device (5, 7) installed there, water is evaporated at least in the first phase (PI) and fed to a steam storage device (9, 11). In the first phase (P1), the stored steam is passed through a superheater (6) installed in the piping system (2) and overheated there. The superheated steam is passed to a first part in a loading direction through a buffer store (16). He heats a storage medium located there. The remaining superheated steam is passed, bypassing the buffer memory (16) to a steam turbine (17). In the second phase (P2) the Dampfspei chereinrichtung (9, 11) is taken saturated steam, at least partially passed through the superheater (6) and combined with superheated steam, which is taken against the loading direction of the buffer memory (16). The union of the two steam streams is passed to the steam turbine (17).
Description
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Beschreibungdescription
Betriebsverfahren für eine Anlage der Grundstoffindustrie 5 Die vorliegende Erfindung betrifft ein Betriebsverfahren für eine Anlage der Grundstoffindustrie, - wobei ein Basisteil der Anlage gemäß einem Anlagenzyklus betrieben wird, - wobei während der Anlagenzyklen in einer ersten Phase des 10 jeweiligen Anlagenzyklus heiße Abgase entstehen und in einer zweiten Phase des jeweiligen Anlagenzyklus entweder keine heißen Abgase entstehen oder die heißen Abgase gegenüber der ersten Phase nur in erheblich verringertem Umfang entstehen, 15 - wobei die heißen Abgase in dem jeweiligen Umfang, in dem sie entstehen, über ein Rohrleitungssystem aus dem Basisteil der Anlage abgeführt und an die Außenluft abgegeben werden, - wobei in einer in das Rohrleitungssystem eingebauten Ver-20 dampfereinrichtung mittels der heißen Abgase zumindest in der ersten Phase Wasser zu Sattdampf verdampft wird und der Sattdampf einer DampfSpeichereinrichtung zugeführt wird.The present invention relates to an operating method for a plant of the basic industry, - wherein a base part of the plant is operated according to a plant cycle, - during the plant cycles in a first phase of the respective 10 plant cycle hot exhaust gases are produced and in a either no hot exhaust gases are produced in the second phase of the respective system cycle or the hot exhaust gases are formed only to a significantly reduced extent compared to the first phase, the hot exhaust gases being removed from the base part of the system via a piping system in the respective circumference in which they are produced and are discharged to the outside air, - wherein in a built-in piping Ver-20 steam means by means of hot exhaust gases, at least in the first phase, water is evaporated to saturated steam and the saturated steam is fed to a steam storage device.
Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin eine Anlage der 25 Grundstoffindustrie, die derart ausgebildet ist, dass sie gemäß einem derartigen Betriebsverfahren betreibbar ist. Das Basisteil der Anlage kann beispielsweise eine LD-Anlage oder ein Lichtbogenofen zur Stahlerzeugung sein. 30 Die Hauptproblematik bei der Energieverwertung aus der Abwärme von Lichtbogenöfen liegt in der diskontinuierlichen und nur schwer steuerbaren Energieemission der Lichtbogenöfen, den starken Temperaturschwankungen der Abgase und deren hohen Staubbeladung. Entsprechende Problematik besteht auch bei LD-35 Anlagen zur Stahlerzeugung.The present invention further relates to a plant of the basic industry, which is designed such that it can be operated according to such an operating method. The base part of the plant may be, for example, an LD plant or an electric arc furnace for steelmaking. 30 The main problem with the energy recovery from the waste heat of electric arc furnaces lies in the discontinuous and difficult to control energy emission of the arc furnaces, the strong temperature fluctuations of the exhaust gases and their high dust load. Corresponding problems also exist with LD-35 plants for steelmaking.
Der Lichtbogenofenprozess ist ein Batchprozess, bei dem abgasseitig (je nach Ofendesign und Ofenbetriebsart) ein- bis : i 2 201022058 zweimal pro Stunde die Emission an thermischer Leistung zwischen einem Maximalwert {Emissionsphase) und Null (Emissionspause) schwankt. Da die Aggregate zur Umwandlung von thermischer Energie in mechanische Energie (in der Regel Turbinen) 5 empfindlich gegenüber starken Leistungs- und Temperaturschwankungen sind und weiterhin die Synchronisation eines von der Turbine angetriebenen elektrischen Generators mit einem externen Netz Zeit benötigt, müssen die Turbinen, wenn sie einmal die Synchrondrehzahl erreicht haben, auf dieser Dreh- 10 zahl gehalten werden, um stabil elektrische Energie in das externe Netz einspeisen zu können. Es muss daher Energie aus den Emissionsphasen gespeichert werden, um in den Emissionspausen zur Verfügung zu stehen. 15 Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, Möglichkeiten zu schaffen, mittels derer insbesondere der Wirkungsgrad bei der Verwertung der thermischen Abwärme vergrößert wird. 20 Die Aufgabe wird durch ein Betriebsverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 13. 25 Erfindungsgemäß ist vorgesehen, ein Betriebsverfahren der eingangs genannten Art dadurch auszugestalten, - dass in der ersten Phase — der in der DampfSpeichereinrichtung gespeicherte Sattdampf durch einen in das Rohrleitungssystem eingebauten 30 Überhitzer geleitet und dort mittels der heißen Abgase zu überhitztem Dampf überhitzt wird, — der überhitzte Dampf mittels einer zwischen dem Überhitzer und einem Pufferspeicher angeordneten ersten Ventileinrichtung zu einem ersten Teil in einer Beladerichtung 35 durch den Pufferspeicher geleitet wird, — der erste Teil des überhitzten Dampfes im Pufferspeicher ein dort befindliches Speichermedium erhitzt, und 201022058 3The electric arc furnace process is a batch process in which, on the exhaust side (depending on furnace design and furnace mode), the emission of thermal power fluctuates between: a maximum value {emission phase} and zero (emission pause) twice per hour. Since the aggregates for converting thermal energy into mechanical energy (typically turbines) 5 are sensitive to large power and temperature fluctuations and further requires the synchronization of a turbine-driven electric generator with an external network, the turbines must, if they Once the synchronous speed has been reached, this number of revolutions must be kept in order to be able to feed stable electrical energy into the external network. Energy from the emission phases must therefore be stored in order to be available during the emission breaks. The object of the present invention is to provide possibilities by means of which, in particular, the efficiency in the utilization of the thermal waste heat is increased. The object is achieved by an operating method having the features of claim 1. Advantageous embodiments of the operating method according to the invention are the subject of the dependent claims 2 to 13. 25 According to the invention, an operating method of the type mentioned by the design - that in the first phase - the stored in the steam storage device saturated steam passed through a built-in piping system 30 superheater and overheated there by means of the hot exhaust gases to superheated steam, - the superheated steam is passed by means of a between the superheater and a buffer memory arranged first valve means to a first part in a loading direction 35 through the buffer memory, - the first part of the superheated steam in the buffer memory a storage medium located there is heated, and 201022058 3
5 10 15 20 25 30 -- der überhitzte Dampf mittels der ersten Ventileinrich-tung zu einem zweiten, zum ersten Teil komplementären Teil unter Umgehung des Pufferspeichers zu einer Dampfturbine geleitet wird und - dass in der zweiten Phase — der DampfSpeichereinrichtung Sattdampf entnommen wird, zumindest zu einem Teil durch den Überhitzer geleitet wird und mittels der ersten Ventileinrichtung mit überhitztem Dampf vereinigt wird, der entgegen der Beladerichtung aus dem Pufferspeicher entnommen wird, und -- die Vereinigung von durch den Überhitzer geleitetem Dampf und aus dem Pufferspeicher entnommenem überhitztem Dampf zur Dampfturbine geleitet wird. Durch diese Vorgehensweise wird zum ersten erreicht, dass der Überhitzer nicht nur in der ersten Phase, sondern auch in der zweiten Phase hinreichend gekühlt werden kann, von etwaigen heißen Abgasen, die in der zweiten Phase anfallen, also nicht überhitzt wird. Zum zweiten kann die Dampfturbine kontinuierlich - also sowohl in der ersten als auch in der zweiten Phase - mit überhitztem Dampf betrieben werden. Zum dritten kann der Pufferspeicher effizient genutzt werden, ohne das Speichermedium des Pufferspeichers zwangsweise umwälzen zu müssen. Das erfindungsgemäße Betriebsverfahren ist beispielsweise ein Verfahren zum Betrieb eines Lichtbogenofens oder einer LD-Anlage zur Stahlerzeugung. In einer ersten möglichen Ausgestaltung des Betriebsverfahrens wird in der ersten Phase der erste Teil des überhitzten Dampfes nach dem Durchströmen des Pufferspeichers mit dem zweiten Teil des überhitzten Dampfes mittels einer zwischen dem Pufferspeicher und der Dampfturbine angeordneten zweiten Ventileinrichtung vereinigt und die Vereinigung von erstem und zweitem Teil des überhitzten Dampfes zur Dampfturbine geleitet. Durch diese Ausgestaltung kann insbesondere erreicht 35 4 201022058 werden, dass die Dampfturbine in der ersten Phase mit relativ hoher Leistung betrieben werden kann.- The superheated steam is passed by means of the first Ventileinrich-tion to a second, complementary to the first part part, bypassing the buffer to a steam turbine and - that in the second phase - the steam storage device saturated steam is removed, at least is passed in part through the superheater and is combined by means of the first valve device with superheated steam, which is taken against the loading direction of the buffer memory, and - passed the union of passed through the superheater steam and removed from the buffer superheated steam to the steam turbine becomes. By this procedure is achieved for the first that the superheater can be sufficiently cooled not only in the first phase, but also in the second phase, of any hot exhaust gases that occur in the second phase, so not overheated. Secondly, the steam turbine can be operated continuously - ie both in the first and in the second phase - with superheated steam. Third, the buffer memory can be used efficiently without having to forcibly circulate the storage medium of the buffer memory. The operating method according to the invention is, for example, a method for operating an electric arc furnace or an LD plant for steelmaking. In a first possible embodiment of the operating method, in the first phase, the first part of the superheated steam after flowing through the buffer memory is combined with the second part of the superheated steam by means of a second valve device arranged between the buffer store and the steam turbine, and the first and second parts are combined the superheated steam passed to the steam turbine. This embodiment can be achieved in particular that the steam turbine in the first phase can be operated with relatively high power.
In einer weiter bevorzugten Ausgestaltung des Betriebsverfah-5 rens wird in der zweiten Phase der entgegen der Beladerichtung aus den Pufferspeicher entnommene überhitzte Dampf zuvor der DampfSpeichereinrichtung als Sattdampf entnommen. Durch diese Ausgestaltung kann erreicht werden, dass der der Dampfturbine zugeführte Dampfmassenstrom - zumindest in etwa -10 konstant gehalten werden kann und weiterhin der Pufferspeicher auch bei umfangreichen zweiten Phasen relativ klein dimensioniert werden kann.In a further preferred refinement of the method of operation, in the second phase the superheated steam taken from the buffer store counter to the loading direction is previously removed from the steam storage device as saturated steam. By means of this embodiment, it is possible to ensure that the steam mass flow supplied to the steam turbine can be kept constant at least approximately -10 and, furthermore, the buffer memory can be dimensioned relatively small even in the case of extensive second phases.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des Betriebsver-15 fahrens wird der der Dampfspeichereinrichtung entnommene Sattdampf in der zweiten Phase mittels einer zwischen der Dampfspeichereinrichtung einerseits und dem Überhitzer und dem Pufferspeicher andererseits angeordneten dritten Ventileinrichtung in den dem Überhitzer zugeführten Sattdampf und 20 in den dem Pufferspeicher zugeführten Sattdampf aufgeteilt. Durch diese Ausgestaltung vereinfacht sich die konstruktive Gestaltung des Wasser-Dampf-Kreislaufs.In a particularly preferred embodiment of the operating method, the saturated steam taken from the steam storage device in the second phase is introduced into the superheater supplied saturated steam by means of a third valve device arranged between the steam storage device on the one hand and the superheater and the buffer storage and into the saturated steam supplied to the buffer reservoir divided up. This design simplifies the structural design of the water-steam cycle.
Der Pufferspeicher kann insbesondere als Betonspeicher ausge-25 bildet sein. Alternativ kann der Pufferspeicher beispielsweise als Sandspeicher oder als Flüssigsalzspeicher ausgebildet sein, wobei zum Umwälzen derartiger Speichermedien erforderliche Fördereinrichtungen vorausgesetzt werden. 30 In einer zweiten möglichen Ausgestaltung des Betriebsverfahrens wird in der ersten Phase der erste Teil des überhitzten Dampfes nach dem Durchströmen des Pufferspeichers kondensiert und wieder der DampfSpeichereinrichtung zugeführt. Insbesondere kann zu diesem Zweck in der ersten Phase der erste Teil 35 des überhitzten Dampfes nach dem Kondensieren und vor dem Zuführen zur Dampfspeichereinrichtung durch einen Grundvorwärmer geleitet werden, der in Bezug auf das Rohrleitungssystem 201022058 • · 5 ,. Μ *· ·· * · r * ·♦·*· 1*** « » i fl · * * * ··* fl · · fl · .♦ · * _ * ·* f# ·**< ·♦ ·· ·· hinter der Verdampfereinrichtung in das Rohrleitsystem eingebaut ist.The buffer memory may in particular be designed as concrete storage. Alternatively, the buffer memory may be formed, for example, as a sand storage or as a liquid salt reservoir, wherein necessary for the circulation of such storage media required conveyors. In a second possible embodiment of the operating method, the first part of the superheated steam is condensed in the first phase after flowing through the buffer memory and fed back to the steam storage device. In particular, for this purpose in the first phase, the first part 35 of the superheated steam after condensing and prior to feeding to the vapor storage device may be passed through a primer preheater which, with respect to the piping system. Fl * · ············································································································································································································ · ♦ ·· ·· is installed behind the evaporator device in the piping system.
Im Rahmen der zweiten möglichen Ausgestaltung des Betriebs-5 Verfahrens ist bevorzugt, dass in der zweiten Phase der entgegen der Beladerichtung dem Pufferspeicher entnommene überhitzte Dampf zuvor als Heißwasser einer dem Speisen der DampfSpeichereinrichtung mit Heißwasser dienenden Speiseleitung entnommen oder hinter dem Grundvorwärmer abgegriffen 10 wird.In the context of the second possible embodiment of the operating method, it is preferred that in the second phase the superheated steam taken from the buffer reservoir beforehand removed as hot water from a feed line serving the steam storage device with hot water or tapped off behind the primary preheater.
Das Entnehmen von Heißwasser aus der Speiseleitung kann beispielsweise mittels einer in der Speiseleitung angeordneten vierten Ventileinrichtung erfolgen. 15The removal of hot water from the feed line can be done for example by means arranged in the feed line fourth valve means. 15
Vorzugsweise umfasst der Pufferspeicher einen Pufferspeicher-Überhitzer, einen Pufferspeicher-Vorwärmer, einen Latentwärmespeicher und eine Pufferspeicher-Dampftrommel. In diesem Fall ist vorzugsweise vorgesehen, 20 - dass in der ersten Phase der erste Teil des überhitztenPreferably, the buffer memory comprises a buffer superheater, a buffer preheater, a latent heat storage, and a buffer steam drum. In this case, it is preferably provided 20 - that in the first phase of the first part of the overheated
Dampfes zunächst durch den Pufferspeicher-Überhitzer, von dort durch den Latentwärmespeicher und von dort unter Umgehung der Pufferspeicher-Dampftrommel durch den Pufferspeicher-Vorwärmer geführt wird, 25 - dass in der zweiten Phase das Heißwasser in dem Fall, dass es der Speiseleitung entnommen wird, zunächst durch den Pufferspeicher-Vorwärmer geführt und von dort in die Pufferspeicher-Dampftrommel geleitet wird und in dem Fall, dass es hinter dem Grundvorwärmer abgegriffen wird, unter 30 Umgehung des Pufferspeicher-Vorwärmers in die Pufferspei- cher-Dampftrommel geleitet wird, sodann der Pufferspeicher-Dampftrommel entnommen und im Latentwärmespeicher zu Nassoder Sattdampf gewandelt und von dort wieder als Sattdampf der Pufferspeicher-Dampftrommel zugeführt wird und schließ-35 lieh der Pufferspeicher-Dampftrommel Sattdampf entnommen und durch den Pufferspeicher-Überhitzer geführt wird, wobei der Sattdampf im Pufferspeicher-Überhitzer zu überhitztem Dampf überhitzt wird. -.1 201022058Steam is first passed through the buffer storage superheater, from there through the latent heat storage and from there, bypassing the buffer steam drum through the storage tank preheater, 25 - that in the second phase, the hot water in the event that it is taken from the feed line, first passed through the buffer storage preheater and from there into the buffer steam drum is passed and in the case that it is tapped behind the basic preheater, bypassing the buffer storage preheater in the buffer storage steam drum is passed, then the buffer memory -Vapor drum removed and converted into latent heat storage to wet or saturated steam and fed back from there again as saturated steam of the buffer steam drum and closing-35 lent the buffer steam drum removed saturated steam and passed through the buffer tank superheater, the saturated steam in the buffer tank superheater to superheated steam overheated becomes. -.1 201022058
Im Rahmen der letztgenannten Ausgestaltung sind vorzugsweise zur Führung des Heißwassers, des Sattdampfes und des überhitzten Dampfes eine fünfte bis neunte Ventileinrichtung vor-5 handen. Die fünfte Ventileinrichtung ist zwischen dem Pufferspeicher-Vorwärmer, der Pufferspeicher-Dampftrommel und dem Latentwärmespeicher angeordnet. Die sechste Ventileinrichtung ist zwischen der Pufferspeicher-Dampftrommel, dem Latentwärmespeicher und dem Pufferspeicher-Überhitzer angeordnet. Die 10 siebte Ventileinrichtung ist in einer den Grundvorwärmer und die Pufferspeicher-Dampftrommel verbindenden Verbindungsleitung angeordnet. Die achte Ventileinrichtung ist in einer Verbindungsleitung angeordnet, über die unter Umgehung der sechsten Ventileinrichtung die Pufferspeicher-Dampftrommel 15 und der Pufferspeicher-Überhitzer miteinander verbunden sind. Die neunte Ventileinrichtung ist in einer Leitung angeordnet, die von der Pufferspeicher-Dampftrommel zu einer Verbindungsleitung führt, über die die fünfte Ventileinrichtung und der Latentwärmespeicher miteinander verbunden sind. 20In the context of the last-mentioned embodiment, preferably a fifth to ninth valve device are present for guiding the hot water, the saturated steam and the superheated steam. The fifth valve means is disposed between the buffer storage preheater, the buffer steam drum and the latent heat storage. The sixth valve means is disposed between the buffer storage steam drum, the latent heat storage and the buffer storage superheater. The seventh valve device is arranged in a connecting line connecting the basic preheater and the buffer steam drum. The eighth valve device is arranged in a connecting line, via which, bypassing the sixth valve device, the buffer storage steam drum 15 and the buffer storage superheater are connected to one another. The ninth valve device is arranged in a line which leads from the buffer storage steam drum to a connecting line, via which the fifth valve device and the latent heat accumulator are connected to one another. 20
Im Rahmen der zweiten Ausgestaltung des Betriebsverfahrens wird weiterhin vorzugsweise der in der zweiten Phase der DampfSpeichereinrichtung entnommene Sattdampf vollständig durch den Überhitzer geleitet. 25In the context of the second embodiment of the operating method, furthermore, the saturated steam taken off in the second phase of the steam storage device is preferably conducted completely through the superheater. 25
Die Ventileinrichtungen können als Proportionalventileinrichtungen ausgebildet sein. Die Ventileinrichtungen - mit Ausnahme der siebten und achten Ventileinrichtung - können weiterhin als Dreiwegeventile ausgebildet sein. 30The valve devices can be designed as proportional valve devices. The valve means - with the exception of the seventh and eighth valve means - may further be designed as three-way valves. 30
Die Aufgabe wird weiterhin durch eine Anlage der Grundstoffindustrie gelöst, wobei die Anlage derart ausgebildet ist, dass sie gemäß einem erfindungsgemäßen Betriebsverfahren betreibbar ist.The object is further achieved by a plant of the basic industry, wherein the system is designed such that it can be operated according to an operating method according to the invention.
Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen. Es zeigen in Prinzipdarstellung: 35 5 201022058 7 • · • · • ·Further advantages and details will become apparent from the following description of exemplary embodiments in conjunction with the drawings. In a schematic diagram: 35 5 201022058 7 • · • · • ·
FIG 1 schematisch eine Anlage der Grundstoffindustrie/ FIG 2 schematisch einen Anlagenzyklus, FIG 3 schematisch die Betriebsweise einer ersten Ausge- staltung eines Wasser-Dampf-Kreislaufs in einer ersten Phase des Anlagenzyklus, FIG 4 schematisch die Betriebsweise des Wasser-Dampf-1 schematically shows a plant of the basic industry / FIG. 2 schematically shows a plant cycle, FIG. 3 shows schematically the mode of operation of a first embodiment of a water-steam cycle in a first phase of the plant cycle, FIG. 4 shows schematically the mode of operation of the water-steam
Kreislaufs von FIG 3 in einer zweiten Phase des Anlagenzyklus, 10 FIG 5 FIG 5 schematisch die Betriebsweise einer zweiten Ausge staltung eines Wasser-Dampf-Kreislaufs in der ersten Phase des Anlagenzyklus und FIG 6 schematisch die Betriebsweise des Wasser-Dampf- 15FIG. 5 schematically shows the mode of operation of a second embodiment of a water-steam cycle in the first phase of the plant cycle, and FIG. 6 shows schematically the mode of operation of the water-steam 15
Kreislaufs von FIG 5 in der zweiten Phase des Anlagenzyklus. FIG 1 zeigt in stark vereinfachter Darstellung eine Anlage der Grundstoffindustrie. Gemäß FIG 1 weist die Anlage ein Basisteil 1 auf. Das Basisteil 1 wird gemäß FIG 2 in einem An-20 lagenzyklus betrieben. Gemäß FIG 2 weist der Anlagenzyklus zumindest eine erste Phase Pl und eine zweite Phase P2 auf.Circuit of FIG 5 in the second phase of the system cycle. FIG. 1 shows, in a very simplified representation, a plant of the basic industry. According to FIG. 1, the system has a base part 1. The base part 1 is operated according to FIG 2 in an on-20 lagenzyklus. According to FIG. 2, the plant cycle has at least a first phase P1 and a second phase P2.
In der ersten Phase Pl des jeweiligen Anlagenzyklus entstehen auf Grund des im Basisteil 1 ablaufenden technischen Prozesses der Grundstoffindustrie im Basisteil 1 heiße Abgase. Es 25 ist möglich, dass in der zweiten Phase P2 des jeweiligen Anlagenzyklus im Basisteil 1 keine heißen Abgase entstehen. Alternativ ist es möglich, dass die Abgase zwar entstehen, aber nur in erheblich geringfügigerem Umfang entstehen als in der ersten Phase Pl. Insbesondere entsteht im Durchschnitt wäh-30 rend der zweiten Phase P2 maximal ein Sechstel der Menge an heißen Abgasen wie im Durchschnitt der ersten Phase Pl.In the first phase Pl of the respective plant cycle arise due to the running in the base part 1 technical process of the basic industries in the base part 1 hot exhaust gases. It is possible that in the second phase P2 of the respective system cycle in the base part 1, no hot exhaust gases. Alternatively, it is possible that the exhaust gases arise, but only to a much lesser extent arise than in the first phase Pl. In particular, averaging during the second phase P2, a maximum of one sixth of the amount of hot exhaust gases produced as the average of the first Phase pl.
Die Phasen Pl, P2 sind nach Bedarf bestimmt. In der Regel beträgt die Dauer der Phase P2 an der Gesamtzeit des Anlagen-35 zyklus maximal 30 %, insbesondere maximal 25 %.The phases Pl, P2 are determined as needed. As a rule, the duration of phase P2 over the total time of the system cycle is a maximum of 30%, in particular a maximum of 25%.
Die Darstellung von FIG 2 ist ebenfalls vereinfacht. Insbesondere ist es möglich, dass die Anzahl an ersten Phasen Pl 201022058 »· ·♦ » ♦· • ·»«The representation of FIG 2 is also simplified. In particular, it is possible that the number of first phases Pl 201022058 »· · · ♦ · · ·» «
• » 8 und zweiten Phasen P2 während eines Anlagenzyklus größer als Eins ist. Dies wird nachstehend anhand eines typischen Basisteils 1 näher erläutert, nämlich eines Basisteils 1 in Form eines elektrischen Lichtbogenofens. 5• »8 and second phases P2 during a system cycle is greater than one. This will be explained in more detail below with reference to a typical base part 1, namely a base part 1 in the form of an electric arc furnace. 5
Bei einem elektrischen Lichtbogenofen erfolgt der Betrieb typischerweise in der Abfolge der Phasen a) Abstechen und Teilchargieren, 10 b) Schmelzen der Teilcharge, c) Vollchargieren und d) Schmelzen der Gesamtcharge nebst Refining. Während der Phasen Abstechen und Teilchargieren sowie Voll-15 chargieren entstehen nur in geringem Umfang heiße Abgase. Während der beiden Schmelzphasen entstehen in erheblichem Umfang heiße Abgase.In an electric arc furnace, the operation is typically carried out in the sequence of phases a) parting off and partial charging, 10 b) melting the part batch, c) full charging and d) melting the total charge plus refining. During the phases of parting off and partial charging as well as full-15 charging, only a small amount of hot exhaust gases are produced. During the two stages of fusion hot exhaust gases are produced to a considerable extent.
Typische Zeitdauern sind beispielsweise 20 - für den gesamten Anlagenzyklus eine Stunde oder knapp darunter, - für das Abstechen und Teilchargieren rund 10 Minuten, - für das Schmelzen der Teilcharge rund 15 Minuten, 25 - für das Vollchargieren wenige Minuten (maximal 5 Minuten) und - für das Schmelzen der Gesamtcharge nebst Refining rund 30 Minuten. 30 Die genannten Zeiten können in gewissem Umfang von Basisteil 1 zu Basisteil 1 und auch von Anlagenzyklus zu Anlagenzyklus schwanken.Typical durations are for example 20 - for the entire plant cycle one hour or just below it, - for parting and partial charging about 10 minutes, - for melting the partial batch about 15 minutes, 25 - for full charging a few minutes (maximum 5 minutes) and - for the melting of the total batch and Refining around 30 minutes. 30 The times mentioned may vary to a certain extent from base part 1 to base part 1 and also from plant cycle to plant cycle.
Bei Betrieb mit direkt reduziertem Eisen oder mit Roheisen 35 hingegen fallen während eines jeweiligen Anlagenzyklus nur je eine der Phasen Pl, P2 an. 9 201022058 :ι 4 « 4 4 4 4 44On the other hand, during operation with directly reduced iron or with pig iron 35, only one of the phases P1, P2 accumulates during a respective system cycle. 9 201022058: ι 4 «4 4 4 4 44
Gemäß FIG 1 werden die heißen Abgase über ein Rohrleitungssystem 2 aus dem Basisteil 1 abgeführt und an die Außenluft abgegeben. Das Abführen der heißen Abgase erfolgt zu jedem Zeitpunkt in dem Umfang, zu dem die heißen Abgase jeweils an-5 fallen, also in der ersten Phase Pl in großem Umfang, in der zweiten Phase P2 in geringem Umfang oder gar nicht.According to FIG 1, the hot exhaust gases are removed via a piping system 2 from the base part 1 and discharged to the outside air. The discharge of the hot exhaust gases takes place at any time to the extent to which the hot exhaust gases each fall to -5, ie in the first phase Pl on a large scale, in the second phase P2 to a small extent or not at all.
Bevor die heißen Abgase an die Außenluft abgegeben werden, müssen sie gefiltert werden. Das Filtern erfolgt in einem 10 Filter 3. Zum Zeitpunkt des Filterns darf die Temperatur der heißen Abgase maximal ca. 130 °C betragen. Es ist daher erforderlich, die heißen Abgase zu kühlen.Before the hot exhaust gases are released to the outside air, they must be filtered. Filtering takes place in a 10 filter 3. At the time of filtering, the temperature of the hot exhaust gases must not exceed 130 ° C. It is therefore necessary to cool the hot exhaust gases.
Das Kühlen erfolgt teilweise in einem Mischer 4, in dem die 15 heißen Abgase mit Zuluft und/oder kalten Abgasen (Temperatur maximal 50 “C, in der Regel deutlich darunter) vermischt werden. Zuvor werden die heißen Abgase im Rohrleitungssystem 2 gekühlt. Dieser Teil der Anlage der Grundstoffindustrie ist auf erfindungsgemäße Weise ausgestaltet. 20The cooling takes place partly in a mixer 4, in which the 15 hot exhaust gases with supply air and / or cold exhaust gases (maximum temperature 50 ° C, usually much lower) are mixed. Beforehand, the hot exhaust gases in the pipeline system 2 are cooled. This part of the plant of the basic industry is designed in accordance with the invention. 20
In Verbindung mit FIG 3 wird nachfolgend zunächst der Aufbau eines Wasser-Dampf-Kreislaufs und dessen Einbindung in das Rohrleitungssystem 2 erläutert. Weiterhin wird in Verbindung mit FIG 3 der Betrieb des Wasser-Dampf-Kreislaufs in der ers-25 ten Phase Pl des Anlagenzyklus erläutert. Danach wird in Verbindung mit FIG 4 der Betrieb des Wasser-Dampf-Kreislaufs in der zweiten Phase P2 des Anlagenzyklus erläutert.In connection with FIG. 3, the structure of a water-steam cycle and its integration into the pipeline system 2 will be explained below. Furthermore, in connection with FIG. 3, the operation of the water-steam cycle in the first phase Pl of the system cycle will be explained. Thereafter, the operation of the water-steam cycle in the second phase P2 of the system cycle will be explained in conjunction with FIG.
Gemäß FIG 3 weist der Wasser-Dampf-Kreislauf ein erstes Ver-30 dampferelement 5, einen Überhitzer 6, ein zweites Verdampferelement 7 und einen Grundvorwärmer 8 auf, die in der in FIG 3 gezeigten Reihenfolge in das Rohrleitungssystem 2 eingebaut sind. Die Verdampferelemente 5, 7 entsprechen zusammen einer Verdampfereinrichtung. Die Verdampferelemente 5, 7 entnehmen 35 zumindest in der ersten Phase Pl einer Dampftrommel 9 Heißwasser, verdampfen es mittels der heißen Abgase und führen das verdampfte Heißwasser als Sattdampf wieder der Dampftrommel 9 zu. Der Sattdampf wird über eine Leitung 10 einem 201022058 • · · · * ιϊ : 10According to FIG. 3, the water-steam circuit has a first evaporator element 5, a superheater 6, a second evaporator element 7 and a basic preheater 8, which are installed in the piping system 2 in the sequence shown in FIG. The evaporator elements 5, 7 together correspond to an evaporator device. The evaporator elements 5, 7 remove hot water at least in the first phase P 1 of a steam drum 9, evaporate it by means of the hot exhaust gases and feed the vaporized hot water back into the steam drum 9 as saturated steam. The saturated steam is via a line 10 a 2010: 2010
DampfSpeicher 11 zugeführt. In der Leitung 10 ist ein Proportionalventil 12 angeordnet. Der Öffnungszustand des Proportionalventils 12 wird anhand des Druckes gesteuert, der in der Leitung 10 eingangsseitig des Proportionalventils 12 5 herrscht.Steam storage 11 supplied. In the line 10, a proportional valve 12 is arranged. The opening state of the proportional valve 12 is controlled by the pressure prevailing in the line 10 on the input side of the proportional valve 12 5.
Aus dem DampfSpeicher 11 strömt der Sattdampf über einen Zyklon 13 zu einer Ventileinrichtung 14. Die Ventileinrichtung 14 ist vorzugsweise als Proportionalventileinrichtung ausge-10 bildet. Sie kann gemäß der Darstellung von FIG 3 insbesondere als Dreiwegeventil ausgebildet sein. Die genannte Ventileinrichtung 14 entspricht einer dritten Ventileinrichtung im Sinne des Anspruchs 4. Die Ansteuerung der dritten Ventileinrichtung 14 ist in der ersten Phase PI unabhängig vom Umfang 15 und der Temperatur des anfallenden Abgases. In der ersten Phase ist die dritte Ventileinrichtung 14 derart gesteuert, dass der Sattdampf in vollem Umfang durch den Überhitzer 6 geleitet wird. Dies ist in FIG 3 durch einen entsprechenden Pfeil A angedeutet. 20From the steam reservoir 11, the saturated steam flows via a cyclone 13 to a valve device 14. The valve device 14 is preferably formed as a proportional valve device out. It can be designed in particular as a three-way valve according to the illustration of FIG. Said valve device 14 corresponds to a third valve device in the sense of claim 4. The activation of the third valve device 14 is independent of the extent 15 and the temperature of the resulting exhaust gas in the first phase PI. In the first phase, the third valve device 14 is controlled such that the saturated steam is passed through the superheater 6 in its entirety. This is indicated in FIG. 3 by a corresponding arrow A. 20
Im Überhitzer 6 wird der Sattdampf mittels der heißen Abgase zu überhitztem Dampf überhitzt. Der überhitzte Dampf wird über eine weitere Ventileinrichtung 15 geführt. Die Ventileinrichtung 15 entspricht einer ersten Ventileinrichtung im 25 Sinne des Anspruchs 1. Auch die erste Ventileinrichtung 15 ist vorzugsweise als Proportionalventileinrichtung ausgebildet. Sie kann entsprechend der Darstellung von FIG 3 als Dreiwegeventil ausgebildet sein. Die erste Ventileinrichtung 15 kann weiterhin in der ersten Phase Pl in Abhängigkeit vom 30 Umfang und der Temperatur der heißen Abgase gesteuert sein.In the superheater 6, the saturated steam is superheated by means of the hot exhaust gases to superheated steam. The superheated steam is passed through a further valve device 15. The valve device 15 corresponds to a first valve device in the sense of claim 1. The first valve device 15 is preferably designed as a proportional valve device. It can be designed as a three-way valve according to the representation of FIG. The first valve device 15 can furthermore be controlled in the first phase Pl as a function of the extent and the temperature of the hot exhaust gases.
Mittels der ersten Ventileinrichtung 15 wird der überhitzte Dampf in einen ersten und einen zweiten Teil aufgeteilt. Auch dies ist in FIG 3 durch entsprechende Pfeile B angedeutet. 35 Der zweite Teil ist zum ersten Teil komplementär.By means of the first valve device 15, the superheated steam is divided into a first and a second part. This is also indicated in FIG. 3 by corresponding arrows B. 35 The second part is complementary to the first part.
Der erste Teil des überhitzten Dampfes wird in einer Beladerichtung durch einen Pufferspeicher 16 geleitet. Der erste 201022058 • ·The first part of the superheated steam is passed through a buffer reservoir 16 in a loading direction. The first 201022058 • ·
II 11 • * · I * · · · ··· • · · ·· * · * .. * ο· ** ··«* ·· ·· *·II 11 • * • I * · · · ··· • ························································· *
Teil des überhitzten Dampfes erhitzt im Pufferspeicher 16 ein dort befindliches Speichermedium. Das Speichermedium kann insbesondere Beton sein, der Pufferspeicher 16 also als Betonspeicher ausgebildet sein. Alternativ sind andere Spei-5 chermedien möglich, beispielsweise Sand, Kies, feste Salze, flüssige Salze usw.. Entscheidend ist, dass das Aufheizen (=Beladen) des Pufferspeichers 16 und das Abkühlen ^Entladen) des Pufferspeichers 16 mit einer Strömungsrichtungsumkehr des den Pufferspeicher 16 durchströmenden Dampfes ver-10 bunden ist.Part of the superheated steam heated in the buffer memory 16 there is a storage medium located. The storage medium may be in particular concrete, the buffer memory 16 may thus be designed as concrete storage. Alternatively, other storage media are possible, for example, sand, gravel, solid salts, liquid salts, etc. It is crucial that the heating (= loading) of the buffer 16 and the cooling ^ discharge) of the buffer 16 with a flow direction reversal of the buffer 16 flowing steam ver-10 is bound.
Der zweite Teil des überhitzten Dampfes wird über eine Leitung 16' unter Umgehung des Pufferspeichers 16 direkt zu einer Dampfturbine 17 geleitet. Die Dampfturbine 17 treibt ei-15 nen elektrischen Generator 18 an.The second part of the superheated steam is passed via a line 16 ', bypassing the buffer memory 16 directly to a steam turbine 17. The steam turbine 17 drives an electric generator 18.
Der erste Teil des überhitzten Dampfes kann nach dem Durchströmen des Pufferspeichers 16 ebenfalls zur Dampfturbine 17 geleitet werden. In diesem Fall ist vorzugsweise eine weitere 20 Ventileinrichtung 19 vorhanden (zweite Ventileinrichtung im Sinne des Anspruchs 2). Mittels der zweiten Ventileinrichtung 14 werden in diesem Fall die beiden Dampfströme vereinigt.The first part of the superheated steam can also be passed to the steam turbine 17 after flowing through the buffer 16. In this case, a further valve device 19 is preferably present (second valve device in the sense of claim 2). By means of the second valve device 14, the two vapor streams are combined in this case.
Die Vereinigung der beiden Dampfströme wird in diesem Fall zur Dampfturbine 17 geleitet. Die zweite Ventileinrichtung 19 25 ist vorzugsweise als Proportionalventileinrichtung ausgerichtet. Sie kann entsprechend der Darstellung von FIG 3 insbesondere als Dreiwegeventil ausgebildet sein.The union of the two vapor streams is passed in this case to the steam turbine 17. The second valve device 19 25 is preferably aligned as a proportional valve device. It can be designed in particular as a three-way valve according to the representation of FIG.
Von der Dampfturbine 17 ausgehend kann der nunmehr entspannte 30 Dampf einem Kondensator 20 zugeführt und dort kondensiert werden. Vom Kondensator 20 ausgehend kann der kondensierte Dampf über eine Kondensatpumpe 21 zu einem Kondensatvorwärmer 22 gepumpt werden. Alternativ kann der entspannte Dampf, ausgehend von der Dampfturbine 17, über eine Leitung 23 zum Kon-35 densatvorwärmer 22 geführt werden. In diesem Fall ist in dieser Leitung 23 vorzugsweise ein Proportionalventil 24 angeordnet, dessen Öffnungsgrad in Abhängigkeit von der Temperatur des Heißwassers eingestellt wird, das den Kondensatvor- 12 ·· ··** 201022058 • · » · wärmer 22 verlässt. Alternativ kann der entspannte Dampf, ausgehend von der Dampfturbine 17, über eine Leitung 25 zu einem Entgaser 26 geführt werden. In diesem Fall ist in der Leitung 25 vorzugsweise ein Proportionalventil 27 angeordnet, 5 dessen Öffnungsgrad in Abhängigkeit von der Temperatur des Heißwassers eingestellt wird, das aus dem Entgaser 26 abfließt.Starting from the steam turbine 17, the now relaxed 30 steam can be fed to a condenser 20 and condensed there. Starting from the condenser 20, the condensed steam can be pumped via a condensate pump 21 to a condensate preheater 22. Alternatively, the expanded steam, starting from the steam turbine 17, via a line 23 to Kon-35 densatvorwärmer 22 are performed. In this case, a proportional valve 24 is preferably arranged in this line 23, the degree of opening of which is adjusted as a function of the temperature of the hot water leaving the condensate pre-heater 22. Alternatively, the expanded steam, starting from the steam turbine 17, can be led via a line 25 to a degasser 26. In this case, a proportional valve 27 is preferably arranged in the line 25, 5 whose degree of opening is adjusted in dependence on the temperature of the hot water, which flows from the degasser 26.
Ausgehend vom Entgaser 26 wird das Heißwasser über eine Spei-10 sewasserpumpe 28 dem Grundvorwärmer 8 zugeführt. In Abhängigkeit von der Temperatur des den Grundvorwärmer 8 verlassenden Heißwassers wird eine Pumpe 29 gesteuert, so dass das den Grundvorwärmer 8 verlassende Heißwasser alternativ über den Entgaser 26 erneut dem Grundvorwärmer 8 oder der Dampftrommel 15 9 zugeführt wird. FIG 4 zeigt denselben Wasser-Dampf-Kreislauf wie FIG 3, jedoch in der zweiten Phase P2. 20 Auch in der zweiten Phase P2 wird der DampfSpeichereinrichtung 11 gemäß FIG 4 Sattdampf entnommen. Im Gegensatz zur ersten Phase PI wird in der zweiten Phase P2 jedoch der Steuerzustand der dritten Ventileinrichtung 14 in Abhängigkeit von der Menge und/oder der Temperatur der heißen Abgase ge-25 steuert. In Abhängigkeit vom Ansteuerzustand der dritten Ventileinrichtung 14 wird der entnommene Sattdampf mittels der dritten Ventileinrichtung 14 in einen dritten Teil und in einen vierten Teil des Sattdampfes aufgeteilt. Dies ist in FIG 4 durch entsprechende Pfeile C angedeutet. 30Starting from the degasser 26, the hot water via a SpeI-10 sewasserpumpe 28 is the Grundvorwärmer 8 supplied. As a function of the temperature of the hot water leaving the basic preheater 8, a pump 29 is controlled, so that the hot water leaving the basic preheater 8 is supplied to the preheater 8 or the steam drum 15 9 again via the degasser 26. FIG. 4 shows the same water-steam cycle as FIG. 3, but in the second phase P2. 20 Also in the second phase P2 of the steam storage device 11 is taken as shown in FIG 4 saturated steam. In contrast to the first phase PI, however, in the second phase P2 the control state of the third valve device 14 is controlled as a function of the quantity and / or the temperature of the hot exhaust gases. Depending on the driving state of the third valve device 14, the extracted saturated steam is divided by means of the third valve device 14 into a third part and into a fourth part of the saturated steam. This is indicated in FIG. 4 by corresponding arrows C. 30
Der dritte Teil des Sattdampfes wird durch den Überhitzer 6 geleitet und sodann der ersten Ventileinrichtung 15 zugeführt. Der aus dem Überhitzer 6 kommende Dampf wird mittels der ersten Ventileinrichtung 15 mit überhitztem Dampf verei-35 nigt, der entgegen der Beladerichtung aus dem Pufferspeicher 16 entnommen wird. Die Vereinigung der beiden Dampfströme wird - siehe die entsprechenden Pfeile D in FIG 4 - über die 13 f ·· ·« ·· ♦ · • fr • · ♦ fr * ♦ · ♦ * • • · • fr • ··♦ • fr « • 1 4 4 « » » • · • fr • fr fr 4 « · · ♦ fr fr» fr* • •fr* ·· «fr fr fr 201022058The third part of the saturated steam is passed through the superheater 6 and then fed to the first valve means 15. The steam coming from the superheater 6 is mixed with superheated steam by means of the first valve device 15, which is removed from the buffer reservoir 16 counter to the loading direction. The union of the two vapor streams is - see the corresponding arrows D in FIG 4 - over the 13 f · ···························································································· «• 1 4 4« »» • • • fr • fr fr «fr« fr * fr * fr «fr fr 201022058
Leitung 16' und die zweite Ventileinrichtung 19 zur Dampfturbine 17 geleitet.Line 16 'and the second valve device 19 to the steam turbine 17 passed.
Der vierte Teil des Sattdampfes wird über eine Leitung 30 5 entgegen der Beladerichtung durch den Pufferspeicher 16 geführt und dort zu dem überhitzten Dampf überhitzt, welcher der ersten Ventileinrichtung 15 zugeführt wird und dort mit dem aus dem Überhitzer 6 zuströmenden Dampf vereinigt wird. 10 Der übrige Betrieb des Wasser-Dampf-Kreislaufs bleibt unverändert .The fourth part of the saturated steam is fed via a line 30 5 opposite to the loading direction through the buffer memory 16 and overheated there to the superheated steam, which is the first valve means 15 is supplied and combined there with the incoming from the superheater 6 steam. 10 The rest of the operation of the water-steam cycle remains unchanged.
Die Ausgestaltung des Wasser-Dampf-Kreislaufs gemäß den FIG 3 und 4 kann insbesondere derart betrieben werden, dass die 15 Temperatur des der Dampfturbine 17 zugeführten überhitztenThe embodiment of the water-steam cycle according to FIGS. 3 and 4 can be operated in particular such that the temperature of the superheated steam supplied to the steam turbine 17 is increased
Dampfes phasenübergreifend zumindest in etwa konstant bleibt. Unter Umständen kann sogar die Dampfmenge im Wesentlichen konstant oder sogar vollständig konstant gehalten werden. 20 In Verbindung mit den FIG 5 und 6 wird nachfolgend der Aufbau eines weiteren Wasser-Dampf-Kreislaufs und dessen Einbindung in das Rohrleitungssystem 2 erläutert. In Verbindung mit FIG 5 wird weiterhin der Betrieb des Wasser-Dampf-Kreislaufs in der ersten Phase PI des Anlagenzyklus erläutert. In Verbin-25 düng mit FIG 6 wird der Betrieb des Wasser-Dampf-Kreislaufs in der zweiten Phase P2 des Anlagenzyklus erläutert.Steam phase-spanning at least remains approximately constant. Under certain circumstances, even the amount of steam can be kept substantially constant or even completely constant. In conjunction with FIGS. 5 and 6, the construction of a further water-steam cycle and its integration into the pipeline system 2 will be explained below. In connection with FIG. 5, the operation of the water-steam cycle in the first phase PI of the system cycle will be explained. In connection with FIG. 6, the operation of the water-steam cycle in the second phase P2 of the system cycle is explained.
Ebenso wie bei der Ausgestaltung der FIG 3 und 4 weist der Wasser-Dampf-Kreislauf der FIG 5 und 6 die beiden Verdampfer-30 elemente 5, 7, den Überhitzer 6 und den Grundvorwärmer 8 auf, die in der gleichen Reihenfolge wie bei den FIG 3 und 4 in das Rohrleitungssystem 2 eingebaut sind. Die Verdampferelemente 5, 7 entsprechen zusammen wieder der Verdampfereinrichtung. Sie entnehmen zumindest in der ersten Phase PI der 35 Dampftrommel 9 Heißwasser, verdampfen es mittels der heißen Abgase und führen das verdampfte Heißwasser als Sattdampf wieder der Dampftrommel 9 zu. Im Gegensatz zu den FIG 3 und 4 entspricht bei der Ausgestaltung der FIG 5 und 6 jedoch die 14 ·· »· ·« • · • * • • · · • · • » • # ·· » · · • f • · • • · • * ; I ♦ · • • » • · «« ·· * * 201022058As in the embodiment of Figures 3 and 4, the water-steam cycle of FIG 5 and 6, the two evaporator 30 elements 5, 7, the superheater 6 and the Grundvorwärmer 8, which in the same order as in the FIG 3 and 4 are installed in the piping system 2. The evaporator elements 5, 7 together again correspond to the evaporator device. They remove at least in the first phase PI of the 35 steam drum 9 hot water, evaporate it by means of hot exhaust gases and lead the vaporized hot water as saturated steam back to the steam drum 9. In contrast to FIGS. 3 and 4, however, the embodiment of FIGS. 5 and 6 corresponds to the following: ## EQU1 ## • • • *; I ·························· 201022058
Dampftrommel 9 bereits der DampfSpeichereinrichtung 9. Die Dampftroiranel 9 kann - bei gleichem bzw. vergleichbarem Basisteil 1 - größer dimensioniert sein als die Dampftrommel 9 der Ausgestaltung der FIG 3 und 4. Alternativ kann die Dimensio-5 nierung der Dampftrommel 9 beibehalten werden. In diesem Fall arbeitet die Dampftrommel 9 mit einer relativ geringen Speicherkapazität. Der Dampfdruck wird in beiden Fällen konstant bzw. nach Möglichkeit konstant gehalten. Der der Dampftrommel 9 entnommene Dampfmassenstrom variiert in beiden Fällen je 10 nach der Wärmezufuhr zu den Verdampferelementen 5, 7.Steam drum 9 already the steam storage device 9. The Dampfroiranel 9 can - with the same or comparable base part 1 - be dimensioned larger than the steam drum 9 of the embodiment of Figures 3 and 4. Alternatively, the Dimensio-5 ning the steam drum 9 can be maintained. In this case, the steam drum 9 operates with a relatively small storage capacity. The vapor pressure in both cases is kept constant or, if possible, constant. The steam mass flow taken from the steam drum 9 varies in both cases by 10 after the heat supply to the evaporator elements 5, 7.
In der ersten Phase Pl wird der in den Verdampferelementen 5, 7 erzeugte und in der DampfSpeichereinrichtung 9 (ggf. kurzzeitig) gespeicherte Sattdampf durch den Überhitzer 6 gelei-15 tet und dort mittels der heißen Abgase zu überhitztem Dampf überhitzt.In the first phase Pl, the saturated steam generated in the evaporator elements 5, 7 and stored in the steam storage device 9 (possibly briefly) is passed through the superheater 6 where it is superheated to superheated steam by means of the hot exhaust gases.
Auch die Ausgestaltung des Dampf-Wasser-Kreislaufes der FIG 5 und 6 weist die erste Ventileinrichtung 15 auf, die vorzugs-20 weise als Proportionalventileinrichtung ausgebildet ist. Gemäß der Darstellung der FIG 5 und ist sie als Dreiwegeventil ausgebildet. Mittels der ersten Ventileinrichtung 15 wird in der ersten Phase Pl des Anlagenzyklus der überhitzte Dampf in einen ersten und in einen zweiten Teil aufgeteilt. Dies ist 25 in FIG 5 durch entsprechende Pfeile E angedeutet.The design of the steam-water circuit of FIG 5 and 6, the first valve means 15, the preference-20 is designed as a proportional valve device. As shown in FIG 5 and is designed as a three-way valve. By means of the first valve device 15, the superheated steam is divided into a first and a second part in the first phase Pl of the system cycle. This is indicated in FIG. 5 by corresponding arrows E.
Der erste Teil des überhitzten Dampfes wird entsprechend der Darstellung von FIG 5 in einer Beladerichtung durch den Pufferspeicher 16 geleitet und erhitzt in Pufferspeicher 16 das 30 dort befindliche Speichermedium. Der zweite Teil des überhitzten Dampfes wird unter Umgehung des Pufferspeichers 16 über eine Leitung 31 direkt zur Dampfturbine 17 geleitet, die ihrerseits über den angeschlossenen Generator 18 elektrische Energie erzeugt. Ausgehend von der Dampfturbine 17, wird der 35 nunmehr entspannte Dampf - analog zu den FIG 3 und 4 - als Dampf oder als Kondensat zum Kondensatvorwärmer 22 geleitet oder zum Entgaser 26 geleitet. I 201022058 15 • ft * * ♦ · • · ft* ft * · ft · # * · ft · ft ft • ft ft · ft ft ft · « • · « • ft • * ft· * ft * · ft ft ft · ft »ft ·*«« • · ft· • ftThe first part of the superheated steam is passed in accordance with the illustration of FIG 5 in a loading direction through the buffer memory 16 and heated in buffer memory 16, the 30 located there storage medium. The second part of the superheated steam is passed bypassing the buffer memory 16 via a line 31 directly to the steam turbine 17, which in turn generates electrical energy via the connected generator 18. Starting from the steam turbine 17, the 35 now relaxed steam is - as in the case of FIGS. 3 and 4 - conducted as steam or as condensate to the condensate preheater 22 or directed to the degasser 26. I 201022058 15 • ft * * ♦ • • ft * ft * ft * # ft ft ft ft ft ft ft ft ft ft ft ft · Ft · ft · ft · ft
Der durch den Pufferspeicher 16 geleitete erste Teil des -überhitzten Dampfes kann unter Umständen - analog zur Ausgestaltung von FIG 3 - ebenfalls der Dampfturbine 17 zugeführt werden. Gemäß FIG 5 wird der erste Teil des überhitzten Damp-5 fes jedoch nach dem Durchströmen des Pufferspeichers 16 wieder kondensiert und der Dampfspeichereinrichtung 9 - gemäß der Ausgestaltung von FIG 5 also der Dampftrommel 9 - zugeführt. Insbesondere kann der kondensierte Dampf in die Leitung 28' eingespeist werden, über die dem Grundvorwärmer 8 10 Heißwasser zugeführt wird. In diesem Fall wird in der ersten Phase PI des Anlagenzyklus der erste Teil des überhitzten Dampfes nach dem Durchströmen des Pufferspeichers 16 zunächst durch den Grundvorwärmer 8 geleitet und erst danach der DampfSpeichereinrichtung 9 (= der Dampftrommel 9) zugeführt. 15Under certain circumstances, the first part of the superheated steam conducted through the buffer reservoir 16 can likewise be supplied to the steam turbine 17-analogously to the configuration of FIG. According to FIG. 5, the first part of the superheated steam trap 5 is, however, condensed again after passing through the buffer memory 16 and fed to the steam storage device 9 - in accordance with the embodiment of FIG. 5, ie the steam drum 9. In particular, the condensed steam can be fed into the line 28 ', via which the basic preheater 8 10 hot water is supplied. In this case, in the first phase PI of the system cycle, the first part of the superheated steam is first passed through the basic preheater 8 after flowing through the buffer 16 and only then fed to the steam storage device 9 (= the steam drum 9). 15
Der Pufferspeicher 16 ist bei der Ausgestaltung der FIG 5 und 6 nicht ein einfacher Beton-, Sand- oder Salzspeicher (so wie bei den FIG 3 und 4), sondern ist komplexer aufgebaut. Insbesondere umfasst der Pufferspeicher 16 gemäß den FIG 5 und 6 20 einen Pufferspeicher-Überhitzer 32, einen Pufferspeicher-Vorwärmer 33, einen Latentwärmespeicher 34 und eine Pufferspeicher-Dampftrommel 35. Der Pufferspeicher-Überhitzer 32 kann beispielsweise als Beton-, Sand- oder Salzüberhitzer ausgebildet sein. In analoger Weise kann der Pufferspeicher-25 Vorwärmer 33 ausgebildet sein. In der ersten Phase Pl des Anlagenzyklus wird der erste Teil des überhitzten Dampfes entsprechend den in FIG 5 eingezeichneten Pfeilen zunächst durch den Pufferspeicher-Überhitzer 32 geführt. Von dort wird der erste Teil des überhitzten Dampfes mittels einer Ventilein-30 richtung 36 (sechste Ventileinrichtung im Sinne des Anspruchs 11) durch den Latentwärmespeicher 34 geführt. Von dort wird der erste Teil des überhitzten Dampfes mittels einer weiteren Ventileinrichtung 37 (fünfte Ventileinrichtung im Sinne des Anspruchs 11) dem Pufferspeicher-Vorwärmer 33 zugeführt. So-35 dann verlässt der überhitzte Dampf - dann nicht mehr überhitzt, sondern sogar kondensiert - den Pufferspeicher 16. Beispielsweise kann das den Pufferspeicher 16 verlassende Kondensat über eine weitere Ventileinrichtung 38 (entspricht 201022058 16 ·· ·♦ ·· ·· • · * * » · • · * · ··· • · • · • · ♦ · • ♦ ··· t · · · ♦ einer vierten Ventileinrichtung im Sinne des Anspruchs 9) in die Speiseleitung 28' eingespeist werden, die - über den Grundvorwärmer 8 - dem Speisen der Dampfspeichereinrichtung 9 mit Heißwasser dient. 5The buffer memory 16 is in the embodiment of Figures 5 and 6 is not a simple concrete, sand or salt storage (as in Figures 3 and 4), but is more complex. In particular, the buffer memory 16 according to FIGS. 5 and 6 comprises a buffer superheater 32, a buffer preheater 33, a latent heat accumulator 34 and a buffer steam drum 35. The accumulator superheater 32 can be designed, for example, as a concrete, sand or salt superheater be. In an analogous manner, the buffer memory 25 preheater 33 may be formed. In the first phase Pl of the system cycle, the first part of the superheated steam is first passed through the buffer storage superheater 32 in accordance with the arrows shown in FIG. From there, the first part of the superheated steam by means of a Ventilein-30 direction 36 (sixth valve device in the sense of claim 11) is guided by the latent heat storage 34. From there, the first part of the superheated steam is supplied to the buffer storage preheater 33 by means of a further valve device 37 (fifth valve device in the sense of claim 11). For example, the superheated steam - then no longer overheated, but even condensed - leaves the buffer reservoir 16. For example, the condensate leaving the buffer reservoir 16 can be conveyed via a further valve device 38 (corresponds to 201022058 16 ··· ♦ ·· ·· · · * A fourth valve device in the sense of claim 9) is fed into the feed line 28 ', which is fed via the basic preheater, into the feed line 28' 8 - serving the steam storage device 9 with hot water. 5
Die fünfte und die sechste Ventileinrichtung 36, 37 können als Proportionalventileinrichtungen ausgebildet sein. Alternativ können sie als einfache, nur binär (auf/zu) schaltbare Ventileinrichtungen ausgebildet sein. Die vierte Venilein-10 richtung 38 ist vorzugsweise als Proportionalventileinrichtung ausgebildet. Sowohl die vierte als auch die fünfte und die sechste Ventileinrichtung 36, 37, 38 können entsprechend der Darstellung der FIG 5 und 6 als Dreiwegeventile ausgebildet sein. 15The fifth and the sixth valve device 36, 37 may be designed as proportional valve devices. Alternatively, they can be designed as simple, only binary (open / close) switchable valve devices. The fourth Venilein-10 direction 38 is preferably designed as a proportional valve device. Both the fourth and the fifth and the sixth valve device 36, 37, 38 may be formed according to the illustration of Figures 5 and 6 as three-way valves. 15
In der zweiten Phase P2 des Anlagenzyklus wird ebenfalls der DampfSpeichereinrichtung 9 (d. h. der Dampftrommel 9) Sattdampf entnommen. Der Sattdampf wird gemäß der Ausgestaltung des Dampf-Wasser-Kreislaufes der FIG 5 und 6 auch in der 20 zweiten Phase P2 vollständig durch den Überhitzer 6 geleitet und der ersten Ventileinrichtung 15 zugeführt. Der durch den Überhitzer 6 geleitete Sattdampf wird mittels der ersten Ventileinrichtung 15 mit überhitztem Dampf vereinigt, der gemäß FIG 6 entgegen der Beladerichtung aus dem Pufferspeicher 16 25 entnommen wird, siehe die entsprechenden Pfeile F in FIG 6. Die Vereinigung der beiden Dampfströme wird über die Leitung 31 zur Dampfturbine 17 geleitet.In the second phase P2 of the plant cycle, steam is also taken from the steam storage device 9 (i.e., the steam drum 9). The saturated steam is in accordance with the embodiment of the steam-water circuit of FIG 5 and 6 in the second phase P2 completely passed through the superheater 6 and the first valve means 15 fed. The fed through the superheater 6 saturated steam is combined by means of the first valve means 15 with superheated steam, which is removed as shown in FIG 6 against the loading direction of the buffer memory 16 25, see the corresponding arrows F in FIG 6. The combination of the two vapor streams over the Conducted line 31 to the steam turbine 17.
Der in der zweiten Phase P2 des Anlagenzyklus entgegen der 30 Beladerichtung aus dem Pufferspeicher 16 überhitzte Dampf wird zuvor als Heißwasser dem Pufferspeicher 16 zugeführt. Entsprechend der Darstellung von FIG 6 kann das Heißwasser der bereits erwähnten Speiseleitung 28' entnommen werden. Alternativ kann das Heißwasser hinter dem Grundvorwärmer 8 ab-35 gegriffen werden. Auch Mischformen sind möglich. Im Falle des Entnehmens aus der Speiseleitung 28' kann das Entnehmen insbesondere mittels der vierten Ventileinrichtung 38 erfolgen. 17 «The overheated in the second phase P2 of the system cycle against the loading direction 30 from the buffer memory 16 steam is previously supplied to the buffer memory 16 as hot water. According to the representation of FIG. 6, the hot water can be taken from the already mentioned feed line 28 '. Alternatively, the hot water can be seized behind the preheater 8 from-35. Also mixed forms are possible. In the case of removal from the feed line 28 ', the removal can take place in particular by means of the fourth valve device 38. 17 «
201022058201022058
In dem Fall, dass das Heißwasser der Speiseleitung 28' entnommen wird, wird es zunächst durch den Pufferspeicher-Vorwärmer 33 geführt und sodann von dort über die fünfte Ventileinrichtung 37 in die Pufferspeicher-Dampftrommel 35 gelei-5 tet. In dem Fall, dass das Heißwasser hinter dem Grundvorwärmer 8 abgegriffen wird, wird das Heißwasser direkt - also unter Umgehung des Pufferspeicher-Vorwärmers 33 und der fünften Ventileinrichtung 37 - in die Pufferspeicher-Dampftrommel 35 geleitet. Die Steuerung erfolgt über eine Ventileinrichtung 10 38' (siebte Ventileinrichtung ira Sinne des Anspruchs 11). Die siebte Ventileinrichtung 38' ist vorzugsweise als Proportionalventileinrichtung ausgebildet.In the case that the hot water is taken from the feed line 28 ', it is first passed through the buffer preheater 33 and then from there via the fifth valve means 37 into the buffer steam drum 35. In the event that the hot water is tapped behind the Grundvorwärmer 8, the hot water is passed directly - ie bypassing the buffer storage preheater 33 and the fifth valve means 37 - in the buffer storage steam drum 35. The control takes place via a valve device 10 38 '(seventh valve device ira sense of claim 11). The seventh valve device 38 'is preferably designed as a proportional valve device.
Unabhängig davon, auf welchem der beiden Wege das Heißwasser 15 der Pufferspeicher-Dampftrommel 35 zugeführt wird, wird es über eine Leitung 39 mittels einer Pumpe 40 der Pufferspeicher-Dampftrommel 35 entnommen und entgegen der Beladerichtung durch den Latentwärmespeicher 34 geleitet. Im Latentwärmespeicher 34 wird das Heißwasser zu Nass- oder Sattdampf 20 verdampft. Der Nass- oder Sattdampf wird über die sechste Ventileinrichtung 36 wieder der Pufferspeicher-Dampftrommel 35 zugeführt. Auch dies ist in FIG 6 durch entsprechende Pfeile angedeutet. In der Leitung 39 kann weiterhin eine Ventileinrichtung 41 (neunte Ventileinrichtung im Sinne des An-25 spruchs 11) angeordnet sein. Die neunte Ventileinrichtung 41 kann als einfaches Schaltventil (auf/zu) oder als Proportionalventileinrichtung ausgebildet sein. Über eine Leitung 42 und eine weitere Ventileinrichtung 43 30 (achte Ventileinrichtung im Sinne des Anspruchs 11) wird Sattdampf aus der Pufferspeicher-Dampftrommel 35 entnommen und entgegen der Beladerichtung durch den Pufferspeicherüberhitzer 32 geführt. Im Pufferspeicher-Überhitzer 32 wird der Sattdampf zu überhitztem Dampf überhitzt.Regardless of which of the two ways the hot water 15 of the buffer storage steam drum 35 is supplied, it is removed via a line 39 by means of a pump 40 of the buffer steam drum 35 and directed against the loading direction by the latent heat storage 34. In the latent heat storage 34, the hot water is evaporated to wet or saturated steam 20. The wet or saturated steam is fed back to the buffer storage steam drum 35 via the sixth valve device 36. This too is indicated in FIG. 6 by corresponding arrows. In line 39, a valve device 41 (ninth valve device in the sense of An-25 entitlement 11) may further be arranged. The ninth valve device 41 can be designed as a simple switching valve (open / closed) or as a proportional valve device. Via a line 42 and a further valve device 43 30 (eighth valve device in the sense of claim 11), saturated steam is taken from the buffer storage steam drum 35 and guided against the loading direction by the buffer storage superheater 32. In the accumulator superheater 32, the saturated steam is overheated to superheated steam.
Die siebte, die achte und die neunte Ventileinrichtung 38', 43, 41 sind einfache Zweiwegventile. Sie können als Proporti- 35 18The seventh, eighth and ninth valve means 38 ', 43, 41 are simple two-way valves. They can be used as proportional 35 18
201022058 onalventile oder als einfache Schaltventile (auf/zu) ausgebildet sein.201022058 onalventile or be designed as a simple switching valves (open / close).
Auch bei der zweiten Ausgestaltung des Wasser-Dampf-Kreislau-5 fes entsprechend den FIG 5 und 6 kann erreicht werden, dass die Temperatur des der Dampfturbine 17 zugeführten überhitzten Dampfes in beiden Phasen PI, P2 des Anlagenzyklus im Wesentlichen die gleiche ist. Auch der Dampfmassenstrom zur Dampfturbine 17 kann - zumindest im Wesentlichen - konstant 10 gehalten werden.Also in the second embodiment of the water-steam circuit 5 fes according to FIGS 5 and 6 can be achieved that the temperature of the steam turbine 17 supplied superheated steam in both phases PI, P2 of the system cycle is substantially the same. The steam mass flow to the steam turbine 17 can also be kept constant at least substantially.
Mittels der vorliegenden Erfindung ist auf relativ einfache Weise eine effiziente Nutzung der in den heißen Abgasen enthaltenen thermischen Energie möglich. 15By means of the present invention, efficient use of the thermal energy contained in the hot exhaust gases is possible in a relatively simple manner. 15
Die obige Beschreibung dient ausschließlich der Erläuterung der vorliegenden Erfindung. Der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung soll hingegen ausschließlich durch die beigefügten Ansprüche bestimmt sein, 20 201022058 23* » * · » Μ ♦* • * * ♦ • » ··· « * · «« ·· • · · · • · · · • · ·*·The above description is only for explanation of the present invention. On the other hand, the scope of the present invention should be determined solely by the appended claims, 20 * 20 20 • · · * ·
Bezugszeichenliste 1 Basisteil 2 RohrleitungsSystem 3 Filter 4 Mischer 5, 7 Verdampferelemente 6 Überhitzer 8 Grundvorwärmer 9 Dampftrommel 10, 16', 23, 25, 30, 31, 39, 42 Leitungen 11 Dampfspeicher 12, 24, 27 Proportionalventile 13 Zyklon 14, 15, 19, 36, 37, 38, 38', 41, 43 Ventileinrichtungen 16 Pufferspeicher 17 Dampfturbine 18 Generator 20 Kondensator 21 Kondensatpumpe 22 Kondensatvorwärmer 26 Entgaser 28 Speisewasserpumpe 28' Speiseleitung 29, 40 Pumpen 32 Pufferspeicher-Über hitzer 33 Pufferspeicher-Vor wärmer 34 Latentwärmespeicher 35 Pufferspeicher-Dampf trommel A bis F Pfeile PI, P2 PhasenLIST OF REFERENCE NUMERALS 1 base part 2 piping system 3 filters 4 mixers 5, 7 evaporator elements 6 superheaters 8 basic preheater 9 steam drum 10, 16 ', 23, 25, 30, 31, 39, 42 lines 11 steam accumulators 12, 24, 27 proportional valves 13 cyclone 14, 15, 19, 36, 37, 38, 38 ', 41, 43 Valve arrangements 16 Buffer storage 17 Steam turbine 18 Generator 20 Condenser 21 Condensate pump 22 Condensate preheater 26 Degasser 28 Feedwater pump 28' Feed line 29, 40 Pumps 32 Buffer overheater 33 Buffer storage preheater 34 Latent heat storage 35 buffer steam drum A to F arrows PI, P2 phases
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