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Mehrstufige Verdichteranlage, bei der das verdichtete Medium in mindestens
einem Zwischenkühler gekühlt wird Es ist bekannt, Zwischenkühlern eines mehrstufigen
Verdichters laufend Frischwasser zuzuführen. Wo nicht genügend Kühlwasser zur Verfügung
steht, wird das erwärmte Wasser einem Kühlturm zugeführt, dort abgekühlt (Verdunstung)
und mit Zusatzwasser vermischt anschließend wieder zu den Zwischenkühlern zurückgeführt.
Es verdunsten im Kühlturin sehr große Wassermengen. Diese Verlustmengen müssen laufend
durch Zusatzwassermengen ausgeglichen werden. Weitere Schwierigkeiten sind die,
daß ein Kühlturm ein großes und aufwendiges Bauwerk darstellt und ferner lange zum
Kühlturm führende Leitungen notwendig sind. Ferner ist bei Kühlturmbetrieb, aber
auch bei obengenanntem Frischwasserbetrieb, im Lauf der Zeit eine starke Verschmutzung
der Zwischenkühler zu verzeichnen. In gewissen Zeitabständen sind Revisionen und
Reinigungen dieser Kühler notwendig.
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Es ist weiterhin bei einer Gasturbinenanlage eine Verdichterzwischenkühlung
mit indirekter Wärmeübertragung bekanntgeworden, bei der das Zwischenkühlmittel
in einem geschlossenen Kreislauf strömt und die im Zwischenkühler aufgenommene Wärme
an ein Rückkühlmittel abgibt. Es soll dort die Abgaswärme einer Gasturbine für die
Zwischenkühlung der Arbeitsluft des Verbrennungsluftverdichters ausgenutzt werden.
Dies geschieht mit einem äußerst großen Aufwand an Einrichtungen, wie Behältern,
Leitungen, Pumpen usw. Es ist eine Kälteanlage großen Ausmaßes vorgesehen, die unter
anderem einen geschlossenen Ammoniakkreislauf mit zahlreichen Einrichtungen, wie
z. B. Ammoniakbehälter, Kondensator, Wärmetauscher, Absorber und zahlreiche Pumpen
und einen offenen Wasserkreislauf mit einer Pumpe enthält. In der Praxis kann man
sich für die Zwischenkühlung des verdichteten Mediums eines Verdichters einen solchen
Aufwand meist nicht leisten.
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Gemäß .der Erfindung soll für eine mehrstufige Verdichteranlage, bei
der das verdichtete Medium in mindestens einem Zwischenkühler mit indirekter Wärmeübertragung
gekühlt wird, wobei das Zwischenkühlmittel in einem geschlossenen Kreislauf strömt
und die im Zwischenkühler aufgenommene Wärme an ein Rückkühlmittel abgibt, die andersartige
Aufgabe gelöst werden, den bei Zwischenkühlungen von vielen in der Praxis vorkommenden,
insbesondere großen Verdichtern, üblichen sehr großen Kühlwasserverbrauch oder üblichen
Kühlturmbetrieb mit seinem Bauaufwand und Zusatzkühlwasseraufwand zu verineiden
und eine Zwischenkühlung zu schaffen, die selchen Wasserzwischenkühlungen, bezüglich
des Stärkegrades der Kühlung des verdichteten Mediums, gleichwertig ist und leicht
und mit wenig Aufwand auf den Lastzustand des Verdichters und die gewünschte Zwischenkühltemperatur
des verdichteten Mediums gut einregelbar ist.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das Rückkühlmittel
atmosphärische Luft ist, .die in einem offenen Kreislauf strömt, durch ein drehzahlregelbares
Gebläse gefördert wird und in einem Gegenstromrückkühler die Wärme des Zwischenkühlmittels
aufnimmt.
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Es wird also grundsätzlich von der Verwendung von in einem offenen
Kreislauf strömendem Wasser, wie dies z. B. auch bei der obengenannten Gasturbinenanlage
der Fall ist, abgegangen. Der Zwischenkühlmittelbedarf ist geringer als bei Kühlmittelturmbetrieb.
Zusatzwassermengen und ein aufwendiger Kühlturm sind nicht mehr erforderlich. Die
Rückkühleinrichtung kann baulich relativ klein ausgeführt werden. Insbesondere handelt
es sich dabei um einen Kühlkamin, in dem der Gegenstromrückkühler vorgesehen ist.
Es wird mit äußerst wenigen Mitteln praktisch die Kühlwirkung für das verdichtete
Medium erzielt, die bei Kühlturmbetrieb oder bei der Zwischenkühlung der genannten
Gasturbinenanlage erzielt wird. Es brauchen nur ein genügend starkes Gebläse und
ein Gegenstromrückkühler eingesetzt zu werden. Verglichen mit der Zwischenkühlung
der bekannten Gasturbinenanlage tritt an die Stelle der Pumpe das Gebläse und an
die Stelle des Ammoniakverdampfers bzw. Salzsolekühlers, der ein Gleichstromwärmetauscher
ist, der Gegenstromrückkühler. Dieser hat einen besseren Wärmeaustauschgrad
als
ein Gleichstromwärmetauscher, und er führt somit eine intensive Kühlung des Zwischenkühlmittels
durch. Die Vielzahl von Einrichtungen bei der bekannten Gasturbinenanlage fällt
jetzt weg. Die Kreisläufe betrachtet, fallen der obengenannte geschlossene Ammoniakkreislauf
mit seinen zahlreichen Einrichtungen und weiterhin der offene Wasserkreislauf weg.
Das Rückkühlmittel ist jetzt atmosphärische Luft. Der Wasserrückkühlbetrieb mit
seinen genannten. Schwierigkeiten entfällt also. Atmosphärische Luft steht in unbeschränkter
Menge und im Winter sogar mit einer Temperatur kleiner als 0° C, was bei Wasser
nicht der Fall ist, zur Verfügung. Dies ergibt eine intensive Kühlung des Zwischenkühlmittels.
Ferner ist das Gebläse drehzahlregelbar, was bei der Pumpe der Gasturbinenanlage
nicht der Fall ist. Da in Abhängigkeit von der Drehzahl des Gebläses die durch das
Gebläse strömende Luftmenge änderbar ist, ist die Zwischenkühlung leicht und mit
wenig Aufwand auf den Lastzustand des Verdichters und die gewünschte Zwischenkühltemperatur
gut einregelbar.
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Vorzugsweise wird der Rückkühlluftstrom insbesondere automatisch so
geregelt, daß die Zwischenkühlmittel-Temperatur die Temperatur des verdichteten
Mediums oberhalb seines Taupunktes hält. Dies geschieht insbesondere durch Regelung
der Drehzahl des Gebläses. Die erwärmte Rückkühlluft kann für Trockenkammern usw.
verwendet werden. Als Zwischenkühlmittel kann ein Medium verwendet werden, das wertvoller
ist als Wasser. Zwischenkühlmittelverluste treten nicht ein. Ferner kann der Gegenstromrückkühler
sehr nahe der eigentlichen Verdichteranlage errichtet werden, wodurch die zu diesem
Kühler führenden Leitungen sehr kurz werden.
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In Fig. 1 und 2 sind zwei Ausführungsbeispiele der mehrstufigen Verdichteranlage
gemäß der Erfindung dargestellt.
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Gemäß Fig. 1 weist ein von einem Elektromotor 18 angetriebener mehrstufiger
Verdichter 10 einen Zwischenkühler 11 auf. Das erwärmte Zwischenkühlmittel strömt
aus diesem Zwischenkühler 11 über eine Leitung 12 in einen in einem Kühlkamin 14
vorgesehenen Gegenstromrückkühler 13 und gibt dort seine Wärme an die von einem
drehzahlregelbaren Gebläse 15 geförderte Rückkühlluft ab: Auch das Gebläse 15 ist
im Kühlkamin 14 vorgesehen. Über eine Leitung 16 strömt das rückgekühlte Zwischenkühlmittel
dem Zwischenkühler 11 zu. Das Zwischenkühlmittel wird durch eine Pumpe 17 in einem
geschlossenen Kreislauf umgepumpt.
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In Fig. 2 ist mit 23 ein mehrstufiger Luftverdichter bezeichnet. Es
liefert ein Vorschaltgebläse 19 sowohl die Verdichterluft als auch die Rückkühlluft.
Das Vorschaltgebläse 19 ist von einem Elektromotor 21 angetrieben. Die von dem Vorschaltgebläse
19 durch einen Filter 20 hindurch angesaugte Luft strömt über eine Leitung 22 dem
Verdichter 23 und über eine von der Leitung 22 abgezweigte Leitung 24 einem Kühlkamin
25 zu. Im Kühlkamin 25 ist ein Gegenstromrückkühler 26 vorgesehen. Eine Pumpe 27
pumpt das Zwischenkühlmittel wie im Falle der Fig.1 in einem geschlossenen Kreislauf
um. Der Verdichter 23 weist hinter verschiedenen Stufen zwei, bezüglich des Zwischenkühlmittels
parallel geschaltete Zwischenkühler 28 und 29 auf.