DE1303109B - Gasturbinentriebwerksanlage zum Zu fuhren von Gas hoher Temperatur und hohen Druckes zu einem Hochofen - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Gasturbinen- eignete auszuwählen. Durch die Verwendung eines

tricbwerksanlage zum Zuführen von Gas hoher Tem- Gasturbinentriebwerks statt Hochofengebläse mil

peratur und hohen Druckes zu einem Hochofen, wcl- Winderhitzern und die Vereinigung von deren Funk-

che aus einer Brennkammer, einer von deren Ab- tionen in einer Anordnung kann der anlagemäßige gasen angetriebenen, den Luftverdichter antreiben- 5 Aufwand für die Winderzeugung beträchtlich verein-

den Turbine und einer Abgasleitung besteht. facht werden und diese somit wirtschaftlicher er-

In einem Hochofen werden die für die Reduktion folgen.

der Erze und die Erschmelzung des Roheisens not- In der Abgasleitung des Gasturbinentüebwerks wendigen Temperaturen im wesentlichen durch die kann ein die Temperauii des dem Hochofen zugelei-Verbrennung von Koks an Luft erzeugt. Der Hoch- io teten Abgasstroms erhöhender Nachbrenner vorgeofen benötigt somit große Luftmengen, die ihm als sehen sein, der zweckmäßig eine Vielzahl von Zersogenannter Wind unter einem gewissen Druck und stäubern umfaßt, die von einer mit der Brennstoffcrhöhter Temperatur zugeführt werden. Für die zuleitung verbundenen Ringieitung ausgehen und in Druckerzeugung sind Hochofengebläse vorgesehen, die Abgasleitung vorstellen.

die Aufheizung der verdichteten Luft erfolgt in 15 Γη der Brennstoffzuleitung des Nachbrenners kann Winderhitzern. Diese sind in den meisten Fällen als ein in Abhängigkeit von der Temperatur des in den logenannte Cowper ausgebildet, d. h. als turmartige, Hochofen eintretenden Abgasstromes gesteuertes Reim Innern zum Teil mit Gittermauenverk ausgefüllte gelvcntil vorgesehen sein.

Wärmespeicher, die in einem Betriebszustand (Heiß- Eine Ersparnis an Brennstoff für die Aufheizung

blasen) durch Verbrennung von Gichtgas und Luft ac des Abgasstromes kann erzielt werden, wenn von der

aufgeheizt und durch die in einem anderen Betriebs- Gicht des Hochofens Gichtgas über eine Gichtgas-

gustnnd (Kaltblasen) Kaltluft hindurchgeleitet wird, leitung zur Abgasleitung des Gasturbinentriebwerks

die sich an dem heißen Gittermauerwerk aufheizt geführt wird.

und als Heizwind dem Hochofen zugeführt wird. Es Dabei ist in der Gichtgasleitung eine Pumpe zur ergibt sich so ein intermittierender Betrieb des ein- 25 Erhöhung des Druckes des der Abgasleitung zugczclnen Cowpers, so daß für die fortlaufende Heiß- führten Gichtgases vorgesehen, die von dem Gaswindversorgung eines Hochofens durchweg minde- turbinentriebwerk angetrieben werden kann,
stens drei derarti, :r Winderhitzer vorgesehen sein Zur Erhöhung des Geh-iltes an Verbennungssauermüssen. Der bauliche Aufwand derartiger Anlagen stoff wird zweckmäßig an die Abgasleitung eine zur Winderhitzung mit menrcren Cov/pern, mit den 30 Sauerstoff zuführende Leitung angeschlossen.
Vorrichtungen zum Umschalten d-'s Betriebes, mit Als Gasturbinentriebwerk kann mit Vorteil ein der notwendigen Gichtgasenistaubung und mit dem Flugzeugtriebwerk üblicher HeiStcllung Verwendung Hochofengebläse ist sehr beträchtlich. Zwar sind finden.

auch andere Winderhitzer bekannt, die einen konti- Neben der Vereinfachung der Anlage zur Wind nuicrliehen Betrieb ermöglichen; doch ist allen be- 35 erhitzung werden durch die erfindungsgemäßen Maßkannten Anlagen gemeinsam, daß sie ein zusätzliches nahmen auch bedeutende Fortschritte in der Anpns-Hochofengcblase benötigen und sehr umfangreiche sungsfähigkeit und Empfindlichkeit der Regelung des und kostspielige Konstruktionen darstellen. Hochofens erzielt, da ein Gasturbinentriebwerk ge

Das Ziel der Erfindung besteht darin, eine Anlagt¹. änderten Anforderungen an Temperatur und Druck

für die Bereitstellung des Hochofenwinrles zu schal- 4° in weiterem Umfang und schneller folgen kann als

fen, die den dafür bisher notwendigen baulichen die herkömmlichen Anlagen.

Aufwand verringert und die Vorrichtungen zur Ver- In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der

dichtung und Erhitzung in einer Anordnung ver- Erfindung dargestellt,
einict. Fig. 1 ist eine Ansicht der Anlage, teilweise im

Gasturbinen wurden bisher im Zusammenhang 45 Schnitt;

mit einem Hochofen nur zum Antrieb eines Hoch- Fi,g. 2 ist eine Ansicht Hnes Teils des Gasturbiofcnpebliiscs verwendet. In einem bekannten Anwcn- nentricbwerks, bei dem Teile weggebrachen dargedunpsbeispicl dieser Art treibt eine /um Anfahren F'ellt sind, um Einzelheiten des Nachbrennens und mit Kokereigas, dann mit Gichtgas betriebene Tür- der Sauerstoff/u führung zu zeigen,
bine neben den Verdichtern für ihre eigene Verbren· 5° In Fig. 1 ist als Verbraucher von unter Druck nunpsliift und das Brenne as einen weiteren Verdidi- stehendem, erlntztcm Gas ein Hochofen 2 darpctcr für den getrennt geführten, dem Hochofen bzw. stellt Er weist einen Sockel 4 auf, der von einer Gasden Winderhitzern zuzuleitenden Wind an. Die Ab- zuführiingsieitMne 6 umgeben ist, von der eine Vielgase der Turbine werden über einen Wärmetauscher zahl \on 1 inlaßdiisen oder Blasformen 8 in das für die Vorwärmung des Brenngases und dei Ver- 55 Tnnere des Hochofens führt. Das durch diese Blasbrennunpsluft ins Freie geleitet formen eintietende Gas strömt durch den Hochofen

Nach der Erfindung mündet die Abgasleitung des hinauf und entweicht durch eine Gichtgasleitung 10, Gasturbinentriebwerks in die Heißwindleitung des in die ein Ventil 12 zur Regelung des aus der Leitung Hochofens. strömenden Gases eingebaut ist. Mit 41 ist eine her- Die üblichen, z. B. für den Antrieb von Flugzeu- βο kömmliche Bejrichtungeanlage für die Beschickung

gen verwendeten Gasturbinentriebwerke setzen große de» Ofens bezeichnet.

Luftmengen durch, welche durch die Verbrennung 14 bezeichnet ein als Gasgenerator verwendetes

von Kraftstoff In dem Triebwerk aufgeheizt und auf Strahltriebwerk, doi ohne bedeutende Änderung die

einen erhöhten Druck gebracht sowie aus der Schub- notwendige Oasmenge mit der gewünschten Tcrhpe-

düse ausgestoßen werden. Der Turbinen abgasdruck «S ratur und den erforderlichen Drücken liefern kann,

liegt im Bereich der Windcinlaßdrür.ke eines Hoch- Eh weist einen Lufteinlaß 16, einen Luftverdichter

pfens, und es ist möglich, unter den gängigen Trieb- 18, eine Brennkammer 20 und eine Turbine 22 auf.

*wrksiirößen für ]e<h' Größe des Hochofens eine ge- Die Turbine empfängt heißes Gas von der Brenn·

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kammer und gibt es in eine Abgasleitung 24 ab, welche in die Gaszuführungsleitung 6 des Hochofens Hiiindet. Der Brennstoff für die Hauptbrennkammer des Triebwerks wird durch eine Leitung 26 zugeführt, die eine geeignete Brennstoffmengenregelung aufweist, wie sie durch das Ventil 28 dargestellt wird. Durch Regelung der Brennstoffmenge kann die Drehzahl des Strahltriebwerks und entsprechend auch die Menge des unter Druck stehenden, dem Hochofen zugeführten Gases geregelt werden.

In der Abgasleitung 24 ist ein Nachbrenner mit einer Vielzahl von Zerstäubern 30 angeordnet (F i g. 2), die von einer Brennstoffringleitung 32 beichickt werden, welche ihrerseits Brennstoff von einer Zuführungsleitung 34 empfängt, in der ein Regelventil 36 angeordnet ist Di? Regelung der Brennstoffmenge durch das Regelventil 36 gestattet die Regelung der Temperatur und des in den Ofen eintretenden Gases, da der von den Zerstäubern 30 eingesprühte Brennstoff in deii voü der Turbine ao !lammenden Abgas brennt und dessen Temperatur ohne eine nennenswerte Druckänderung erhöht. Geeignete Flamrneuhaltcr 38 bekannter Konstruktion erleichtern die Verbrennung des von den Zerstäubern eingeführten Brennstoffs.

Damit das Gas bei seinem Eintritt in den Hochofen die erforderliche Sauerstoffmenge enthält, kann die Abgasleitung 24 auch mit einer Sauerstoffzuführungsleitung40 versehen sein (Fig. 2), in der ein geeignetes Regelventil 42 angeordnet ist. Der Saueritoff für diese Leitung wird unter Druck von einer geeigneten Sauerstoffquclle geliefert, wie sie bei Hochofenanlagen üblich ist.

Um die in der Nachbrernkammer benötigte Brennttoffmenge herabzusetzen, ist zwischen der Gichtgasleitung 10 und der Abgasleitung 24 eine Leitung 44 vrrgesehen. Um Gichtgas von der Gichtgasleitung 10 in die Nachbrennkainmer oder die Abgasleitung 24 tu befördern, ist es notwendig, den Druck des Gichtgases zu erhöhen. Zu diesem Zweck ist in der Lei- *o lung 44 eine geeignete Pumpe 46, beispielsweise ein Zentrifugalverdichter angeordnet, der auf irgendeine geeignete Weise, z. B. einen MoUv 48 oder aber auch durch das Triebwerk selbst, angetrieben werden kann.

Der Brennstoff für das Gasturbinentriebwerk 14 kann von einem Koksofen 50 bezogen werden, der gewöhnlich in der Nähe einer Hochofenanlage als Lieferant für den Koks vorgesehen ist, der in dem Hochofen Verwendung findet. Der Koksofen gibt ein brennbares Gas ab, welches durch eine Leitung 52 in die Leitung 26 geleitet wird. Ein von einem Motor 56 angetriebener Kompressor 54 kann eingesetzt werden, um den Gasdruck in der Leitung 52 auf den zur Einspeisung in die Hauptbrennkamnner erforderlichen Druck zu erhöhen. Ein Überdruckventil 58 läßt nötigenfalls Gas entweichen, um zu verhindern, daß sich in dem Koksofen 50 ein Druck aufbaut.

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Aus einem Luftverdichter, einer Brennkammer, einer von deren Abgasen angetriebenen, den Luftverdichter antreibenden Turbine und einer Abgasleitung bestehende Gastiirbinentriebwerksanlage zum Zuführen von Gas hoher Temperatur und hohen Drucks zu einem Hochofen, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgasleitung (24) des Gasturbinentriebwerks (14) in die Heißwindleitung (6) des Hochofens (2) mündet.

2. Gasturbinentriebwerksanlage nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß in der Abgasleitung (24) ein die Temperatur des dem Hochofen (2) zu_w -leiteten Gasstroms erhöhender Nachbrenner (30, 32, 34) vorgesehen ist.

3. Gasturbinentriebwerksanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Machbrenner eine Vielzahl von Zerstäubern (30) umfaßt, die von einer mit der Brennstoffzuleitung (34) verbundenen Ringleitung (32) ausgehen und in die Abgasleitung (24) vorstehen.

4. Gasturbinen¹ riebwerksanlage nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Brennstoffzuleitung (34) des Nachbrenners ein in Abhängigkeit von der Temperatur des in den Hochofen (2) eintretenden Gasstromes gesteuertes Regelventil (36) angeordnet ist.

5. Gasturbinentriebwerksanlage nach eine η der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß von der Gicht des Hochofens (2) eine Gichtgaslleitung (44) zur Abgasleitung (24) des Gasturbinentriebwerks (14) führt.

6. Gasturbinentriebwerksanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der Gichtgasleilung (44) eine Pumpe (46) zur Erhöhung des Druckes >^es der Abgasleitung (24) zugeführten Gichtgases vorgesehen ist.

7. Gasturbinentriebwerksanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (46) von dem Gasturbinentriebwerk (14) angetrieben wird.

8. Gasturbinentriebwcrksanlage nach einem der Ansprüche . bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß an die Abgasleitung (24) eine Sauerstoff zuführende Leitung (40) angeschlossen ist.

9. Gasturbinentriebwerksanlage nach einem der Anspiüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Gasturbinentriebwerk ein Flugzeugtriebwerk Verwendung findet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen