Lufterhitzer. Die Erfindung betrifft einen Lufterhitzer, in welchem sowohl in einem Verbraucher hei sser Luft benötigte Luft als auch als Treib mittel für eine Wärmekraftanlage dienende, in dieser mindestens zum grösseren Teil einen Kreislauf beschreibende Luft zu erhitzen ist. Als Verbraucher heisser Luft kommen zum Beispiel Hochöfen in Betracht.
Die in einer Wärmekraftanlage der er wähnten Art in den Lufterhitzer zurückströ mende Luft weist für gewöhnlich noch eine Temperatur von<B>300</B> bis 400 C auf. Um daher die in den Abgasen des Lufterhitzers noch enthaltende Wärme weiter ausnutzen zu können, werden meistens noch Vorwärmer für die im Lufterhitzer benötigte Verbrennungs luft vorgesehen. Trotzdem liegt, namentlich bei heizwertarmen Brennstoffen, die Abgas temperatur oft noch unerwünscht hoch.
Um nun in einem Lufterhitzer der ein gangs erwähnten Art sowohl tiefe Abgastem peraturen als auch einen hohen Wirkungs grad des gesamten Lufterhitzers zu erhalten, erfolgt gemäss der Erfindung die Erhitzung der Verbrauchsluft in einem Heizsystem, das mindestens zum Teil in einem Gebiet tieferer Rauchgastemperatur liegt als das Heizsystem zum Erhitzen der den Kreislauf der Wärme kraftanlage durchlaufenden Luft.
Das Heiz- system für die Verbrauchsluft kann dabei zweckmässig in zwei in Reihe geschaltete Gruppen unterteilt sein, von denen die eine im Gebiete der tiefsten und die andere im Gebiete der höchsten Rauchgastemperaturen angeordnet ist, und das Heizsystem zum Er hitzen der den Kreislauf der Wärmekraft anlage durchlaufenden Luft kann dann zwi schen jene zwei Gruppen geschaltet sein.
In der Zeichnung sind beispielsweise Aus führungsformen von Lufterhitzern mit den Merkmalen gemäss der Erfindung in verein fachter Darstellungsweise veranschaulicht, und zwar zeigt: .
Fig. 1 einen Lufterhitzer mit einem in zwei Gruppen unterteilten Heizsystem für die Erhitzung von Hochofenluft und einem zwischen diesen zwei Gruppen angeordneten Heizsystem für die Treibluft einer Wärme kraftanlage und Fig. 2 einen Lufterhitzer mit einem in zwei Gruppen unterteilten Heizsystem für die Erhitzung von Hochofenluft und zwei zwi schen diesen Gruppen angeordneten Gruppen eines Heizsystems für die Treibluft einer Wärmekraftanlage.
In Fig. 1 bezeichnet 1 einen Hochofen und 9. eine Wärmekraftanlage, die mit hei sser, einen Kreislauf beschreibenden Luft be trieben wird. Die Wärmekraftanlage weist eine Turbine 2 auf, der heisse Luft aus einem Heizsystem 3 zuströmt. Letzteres bildet einen c Teil eines Lufterhitzers B, der ein weiteres in zwei Gruppen 4 und 5 unterteiltes Heiz- system aufweist. Das Heizsystem 3 ist, in Richtung der den Erhitzer B durchströmen den Heizgase betrachtet, zwischen den unter sich in Reihe geschalteten Gruppen 4 und 5 des andern Heizsystems angeordnet.
Die Gruppen 4 und 5 dienen zum Erhitzen der im Hochofen 1 benötigten Luft, die von einem Gebläse 6 angesaugt und in die Grup- c peu 4, 5 gefördert wird.
Die aus der Turbine 2 strömende, ent spannte Luft gelangt der Reihe nach in einen Wärmeaustauscher 7, dann in einen Vorküh- ler 8 und hierauf in einen von der Turbine 2 angetriebenen Verdichter 9 mit zwei Zwi schenkühlern 10 und 11, wo sie wieder auf höheren Druck gebracht wird. Dieser Luft teil höheren Druckes durchströmt den Wärme austauseher 7, wo ihm der von der Turbine 2 herkommende, entspannnte Luftteil Wärme abgibt. Der auf diese Weise wieder auf höhere Temperatur gebrachte Luftteil durch strömt schliesslich das Heizsystem 3, wo er auf die für die Turbine 2 vorgesehene Ein trittstemperatur gebracht wird.
Der Vollständigkeit halber sei noch er wähnt, dass 11 einen von der Turbine 2 ange triebenen, als Generator ausgebildeten ',\utz- leistungsempfänger und 12 einen Motor be i zeichnet, der Strom vom Generator 11 erhält und das Gebläse 6 treibt.
Der beschriebene Lufterhitzer B dient so mit sowohl zum Erhitzen der im Hochofen 1 l@enötigten heissen Luft, als auch zum Er hitzen der den Kreislauf der Wärmekrafl- anlage <B>A</B> beschreibenden Luft. In dem Teil des Lufterhitzers B, in welchem die tiefste Rauchgastemperatur herrscht, ist die Gruppe 4 des Heizsystems angeordnet, in welchem die vom Gebläse 6 kommende und dem Hoch- . ofen 1 zuzuführende Luft auf einen be stimmten Betrag erhitzt wird.
Im mittleren Heizsystem 3 wird die Luft für die Turbine 2 erhitzt, und in der Gruppe 5 mit den höch sten Ranchgastemperaturen wird die Hoch ofenluft auf die Endtemperatur gebracht. Die Anordnung des Heizsystems 3 zwischen den Gruppen 4 und 5 des andern Heizsystems bedingt den Vorteil, dass erstens die Üauch- gase weitgehend abgekühlt werden können und zweitens in der Gruppe 5 mit den höch sten Rauchgastemperaturen nur ein verhält nismässig geringer Innendruck herrscht,
da die für den Hochofen 1 benötigte Luft be kanntlich höchstens auf wenige Atmosphären zu bringen ist, so dass in der Gruppe 5 dem geringen Innendruck entsprechende hohe Wandtemperature nzugelassen werden können.
Anstatt für das Hochofengebläse 6 einen besonderen Motor vorzusehen, kann dasselbe auch unmittelbar von der Turbine 2 angetrie ben -erden, oder es kann dafür eine von der Wärmekraftanlage völlig unabhängige An lriebsvorrichtung, beispielsweise eine Dampf kraftmaschine, vorgesehen werden.
Die in Fig. 2 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich von der beschriebenen lediglich dadurch, dass das Heizsystem für die Luft, welche den Kreislauf der @Värme- kraffanhlbe beschreibt, aus zwei Gruppen 13 und 14 besteht.
Diese zwei Gruppen 13 und 14 sind ebenfalls, in der Strömungsrichtung der den Lufterhitzer <B>C</B> durchströmenden Rauchgase betrachtet, zwischen die beiden Gruppen <B>15</B> und 16 des andern Heizsystems geschaltet, in welchem die durch eine Lei tung 17 zuströmende und durch eine Leitung 18 abströmende Hochofenluft auf die erfor derliche Endtemperatur gebracht wird.
Die zwei Gruppen 13 und 14 sind in bezug auf die darin zu erhitzende Luft paral- lel geschaltet. Sie lassen sich aber auch in Reihe schalten.
Das Heizsystem für die Luft der Wärme kraftanlage kann auch aus mehr als zwei Gruppen bestehen, die alle parallel oder in Reihe, oder zum Teil parallel und zum Teil in Reihe geschaltet sein können. Auch jede Gruppe des Heizsystems für die Hochofen luft kann aus mehreren Rohrbündeln beste hen; dabei können die Rohrbündel jeder Gruppe parallel oder in Reihe oder zum Teil parallel und zum Teil in Reihe geschaltet sein.
Die Erhitzung der zu verbrauchenden Luft kann unter Umständen ganz in einer einzigen Rohrgruppe erfolgen. Dieses Heiz- system ist dann in ein Gebiet tieferer Rauch gastemperaturen zu verlegen, als das Reiz system zum Erhitzen der den Kreislauf der Wärmekraftanlage durchlaufenden Luft.
Die Wärmeübertragung in den Reizsyste men bezw. Gruppen der Heizsysteme kann im Gegenstrom oder Gleichstrom oder zum Teil im Gegen- und zum Teil im Gleichstrom er folgen. Zweckmässig erfolgt die Wärmeüber tragung im Gebiet der höchsten Rauchgas temperatur im Gleichstrom und im Gebiet der niedersten Rauchgastemperatur im Ge genstrom.
Die Erfindung lässt sich sowohl bei Er- hitzern, die mit Kohlenstaub als auch sol chen, die mit flüssigen oder festen Brenn stoffen betrieben werden, anwenden. Für die Anwendung der Erfindung spielt es ferner auch keine Rolle, ob das Treibmittel der Wärmekraftanlage restlos oder nur minde stens zum grösseren Teil einen Kreislauf be schreibt.
Air heater. The invention relates to an air heater, in which air required in a consumer hot sser air as well as serving as a propellant for a thermal power plant, in this at least for the most part air describing a circuit is to be heated. Blast furnaces, for example, come into consideration as consumers of hot air.
The air flowing back into the air heater in a thermal power plant of the type mentioned usually still has a temperature of <B> 300 </B> to 400 C. In order to be able to further utilize the heat still contained in the exhaust gases from the air heater, preheaters are usually provided for the combustion air required in the air heater. Nevertheless, especially with fuels with a low calorific value, the exhaust gas temperature is often still undesirably high.
In order to obtain both low exhaust temperatures and a high degree of efficiency of the entire air heater in an air heater of the type mentioned above, according to the invention, the consumption air is heated in a heating system that is at least partly in an area with a lower flue gas temperature than that Heating system for heating the air flowing through the circuit of the thermal power plant.
The heating system for the consumption air can expediently be divided into two groups connected in series, one of which is arranged in the area of the lowest and the other in the area of the highest flue gas temperatures, and the heating system for heating the thermal power system The air passing through can then be switched between those two groups.
In the drawing, for example, embodiments of air heaters with the features according to the invention are illustrated in a simplified representation, namely shows:.
Fig. 1 shows an air heater with a heating system divided into two groups for heating blast furnace air and a heating system arranged between these two groups for the propellant air of a heat power plant and Fig. 2 shows an air heater with a heating system divided into two groups for heating blast furnace air and two between these groups arranged groups of a heating system for the propellant air of a thermal power plant.
In Fig. 1, 1 denotes a blast furnace and 9. a thermal power plant which is operated with hot air describing a cycle. The thermal power plant has a turbine 2 to which hot air flows from a heating system 3. The latter forms part of an air heater B, which has a further heating system divided into two groups 4 and 5. The heating system 3 is, viewed in the direction of the heater B flowing through the heating gases, arranged between the groups 4 and 5 of the other heating system connected in series.
The groups 4 and 5 serve to heat the air required in the blast furnace 1, which is sucked in by a fan 6 and conveyed into the group 4, 5.
The released air flowing out of the turbine 2 arrives one after the other in a heat exchanger 7, then in a precooler 8 and then in a compressor 9 driven by the turbine 2 with two intermediate coolers 10 and 11, where it increases again to higher levels Pressure is brought. This part of the higher pressure air flows through the heat exchanger 7, where the relaxed part of the air coming from the turbine 2 gives off heat. The air part brought back to a higher temperature in this way finally flows through the heating system 3, where it is brought to the temperature provided for the turbine 2 A.
For the sake of completeness, it should also be mentioned that 11 denotes a generator designed as a generator and driven by the turbine 2, and 12 denotes a motor that receives electricity from the generator 11 and drives the fan 6.
The air heater B described thus serves both to heat the hot air required in the blast furnace 11 and to heat the air describing the circuit of the thermal power plant. In the part of the air heater B, in which the lowest flue gas temperature prevails, the group 4 of the heating system is arranged, in which the coming from the fan 6 and the high. Oven 1 to be supplied air is heated to a certain amount.
In the middle heating system 3, the air for the turbine 2 is heated, and in group 5 with the highest ranch gas temperatures, the blast furnace air is brought to the final temperature. The arrangement of the heating system 3 between groups 4 and 5 of the other heating system results in the advantage that, firstly, the smoke gases can be largely cooled and, secondly, there is only a relatively low internal pressure in group 5 with the highest flue gas temperatures,
since the air required for the blast furnace 1 is known to be at most brought to a few atmospheres, so that in group 5 high wall temperatures corresponding to the low internal pressure can be admitted.
Instead of providing a special motor for the blast furnace fan 6, it can also be driven directly by the turbine 2, or a drive device that is completely independent of the thermal power plant, for example a steam engine, can be provided.
The embodiment shown in FIG. 2 differs from the one described only in that the heating system for the air, which describes the circuit of the @Värmekraffanhlbe, consists of two groups 13 and 14.
These two groups 13 and 14, viewed in the direction of flow of the flue gases flowing through the air heater C, are also connected between the two groups 15 and 16 of the other heating system in which the a Lei device 17 inflowing and flowing through a line 18 blast furnace air is brought to the neces sary final temperature.
The two groups 13 and 14 are connected in parallel with regard to the air to be heated therein. But they can also be connected in series.
The heating system for the air of the thermal power plant can also consist of more than two groups, all of which can be connected in parallel or in series, or partly in parallel and partly in series. Each group of the heating system for the furnace air can consist of several tube bundles; The tube bundles of each group can be connected in parallel or in series or partly in parallel and partly in series.
The air to be consumed can be heated entirely in a single group of tubes. This heating system is then to be relocated to an area with lower flue gas temperatures than the stimulus system for heating the air flowing through the circuit of the thermal power plant.
The heat transfer in the Reizsyste men respectively. Groups of heating systems can follow in countercurrent or cocurrent or partly in countercurrent and partly in cocurrent. The heat is expediently transferred in the area of the highest flue gas temperature in cocurrent and in the area of the lowest flue gas temperature in the countercurrent.
The invention can be applied both to heaters that operate with coal dust and those that operate with liquid or solid fuels. For the application of the invention, it also does not matter whether the propellant of the thermal power plant is completely or only at least for the most part a circuit.