DE2062542A1 - Vorrichtung zur Energieausbeute der einem mit Gegendruck arbeitenden Hochofen entweichenden Gase - Google Patents

Description

COCKERILL-OUGRgE-PROVIDENCE et ESPfiRANCE-LONDOZ

Vorrichtung zur Energieausbeute der einem mit Gegendruck arbeitenden Hochofen entweichenden

Gase

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Energieausbeute der Gase, welche der Gicht eines mit Gegendruck arbeitenden Hoch ofens entweichen.

Auf dem Gebiet der Metallhüttenkunde wird die Schmelze erzeugt, indem eine, Eisenmineralien und Brennstoffe enthaltende Charge in Hochöfen behandelt wird; unter diesen öfen sind mit Gegendruck arbeitende öfen vorgesehen. Es ist bekannt, daß bei Hochöfen letzterer Wirkungsweise Gase der Gicht entweichen, welche einen J Effektivdruck im Bereich von etwa 1,5 bis 2kp/cm aufweisen, ' welche indessen diesen Druck überschreiten können. Auch ihre ! Temperatur kann öfters einen Wert von loo°C übersteigen. Gase, welche unter diesem Druck stehen und welche diese erhöhte Temperatur aufweisen, werden oft als Brennstoffe oder Treibstoffe verwendet. Zu diesem Zweck müssen die Gase notwendigerweise einer ! intensiven Entstaubung unterzogen werden, was eine Druckentspan-J nung und eine Abkühlung der Gase bedeutet. Unglücklicherweise > ο

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geht dabei die durch den Druck und die erhöhte Temperatur gebildete Energie des Gases verloren.

Es hat sich erwiesen, daß diese Energie des Gases nicht als vernachlässigbar anzusehen ist und ausgebeutet werden soll.

Zu"diesem Zweck wurden bereits Anlagen gebaut, in welchen die einem mit Gegendruck arbeitenden Hochofen entweichenden Gase nach ihrer intensiven Entstaubung in einer Turbine zur Entspannung gebracht werden. Bislang galt es als absolut erforderlich, die der Entspannung in der Turbine vorangehende, intensive Staubabscheidung vorzunehmen, um eine Abnützung der Turbinenschaufeln, hervorgerufen durch den Abrieb der Staubteilchen, und, eine Verschmutzung der Turbine durch Staubanhäufung zu verhindern.

Die bislang als bekannt anzusehenden Anlagen zur Energieausbeute arbeiten mit äußerst sauberen Gasen und in einigen Fällen mit mehrstufigen Turbinen. Da es sich als erforderlich erweist, vollständig den Staub abzuscheiden, ist ihr Wirkungsgrad äußerst gering.

Daraus folgt, daß man bisher die Verwendung des Hochöfen mit Gegendruck entweichenden Gases wegen der Abriebwirkung der Staubteilchen und wegen der Verschmutzung durch diese nicht für direkte Verwendung in Turbinen geeignet angesehen hat, um auf diese Weise die Energie des Gases auszubeuten.

Davon ausgehend besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Anlage zu schaffen, welche die Energie des Gegendruck-Hochöfen entweichenden Gases ausbeutet, ohne(daß Gas)eine: intensive) Entstaubung durchführen zu müssen und ohne die Problem« des Abriebs in Kauf zu nehmen.

Davon ausgehend besteht die Erfindung in einer Vorrichtung zur Energieausbeute der einem mit Gegendruck arbeitenden Hochofen entweichenden Gase unter Verwendung einer Entspannungsturbine, welche an eine von einer Hauptleitung abzweigende Nebenleitung

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angeschlossen ist, während die Hauptleitung das Gas zu seiner Verwendungsstelle führt, welche/sxck aa&urch kennzeichnet, daß die Hauptleitung wenigstens ein unter geringem Ladeverlust arbeitendes Trenngerät für Grobstaubabscheidung aufweist, um den Gasdruck im wesentlichen konstant zu halten, wobei das Gas eine Staubmindestmenge von etwa Ugr/m besitzen muß, daß strömungs-'abwärts des Trenngeräts die Mündung der Nebenleitung an die Hauptleitung angeschlossen ist, daß die Nebenleitung mit der Entspannungsturbine in Verbindung steht, welche durch die unter Druck stehenden Gase beschickt wird, —••daß der Turbine ein Trenngerät folgt, in welchem.der Staubanteil des Gases auf etwa o,lgr/m herabgesetzt wird, und daß die Nebenleitung strömungsabwärts eines Waschreinigers und einer Regelklappe in die zur Gasverwendungsstelle führende Hauptleitung mündet.

Der wesentliche Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht in einer überraschenden und der geläufigen Meinung entgegenstehenden Erkenntnis: Es tritt keine Ansammlung von Staub in der Turbine auf, weder an den fixierten Schaufeln, noch an den drehbaren Schaufeln, noch an einem Bereich der Turbine. Es ist auf diese Selbstreinigung zurückzuführen, daß die Wartung der Turbine auf ein Minimum reduziert werden kann. Darüberhinaus erweist es sich nicht als erforderlich, eine intensive Entstaubung vorangehen zu lassen. Das Gerät nach der vorliegenden Erfindung ist infolgedessen als bekannt anzusehenden Vorrichtungen in seiner Wirkung überlegen.

Ein weiterer, beträchtlicher Vorteil, welcher auf das Staubtrenngerät zurückzuführen ist, besteht darin, daß dieser Bauteil

als Behälter zur Mischung und zur Homogenisierung der genannten Gase dient, und daß seine Verwendung innerhalb der Anlage praktisch ohne Wirkung auf den Druck ist. Die Auswirkung auf die Temperatur ist außerdem auch sehr gering. Mit anderen Worten, strömungsabwärts dieses Bauteiles ist der Druck des Gases im , wesentlichen unverändert gegenüber dem Druck am Ausgang des Hochofens, während die Temperatur nur sehr leicht verringert ist.j

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! Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung erläutert.

Die beigefügte Zeichnung stellt eine schematische Ansicht der erfindungsgemäßen Anlage zur Energieausbeute dar.

'. In dieser Figur sind nur die zum Verständnis der Erfindung erforderlichen Bauteile aufgeführt.

Gemäß Darstellung werden die Gase von einem unter Gegendruck arbeitenden Hochofen 1 über eine Hauptleitung zu einem Staubabscheider geleitet, welcher aus einem Staubbehälter 2 und aus einem Staubfänger 3 besteht. Von dort wird das Gas durch einen Staubwäscher 4 hindurchgeleitet, bevor es einen Schieber bzw. eine Klappe 5 erreicht. Ober die Klappe 5 wird das Gas einer Leitung zugeführt, welche unter Zwischenschaltung eines Elektrofilters zum Niederdruck-Verwendungsbereich führt. Strömungsabwärts des Staubfängers 3 des Staubscheiders zweigt von der Hauptleitung strömungsaufwärts des Staubwäschers 4 eine Leitung ab, welche direkt zu einer den Druck entlastenden Turbine 9 führt. Diese wird auf diese Weise unmittelbar durch mit Staub angereichertes Gas beaufschlagt.

Im Behälter 2 des Staubscheiders unterliegt das Gas praktisch ; keinem Druckabbau; die Temperatur ändert sich gleichfalls nicht.

Das nach dem Staubfänger 3 der Turbine zugeführte Gas muß noch

3 einen Staubgehalt von etwa 4 bis 5 gr/m besitzen. Dieser Staubge-

; halt ist erforderlich, um die Selbstreinigung der Turbine 9 sicherzustellen. In der von der Hauptleitung abzweigenden Leitung ist eine Regelklappe 8 vorgesehen. Das von der Turbine 9 abführende, entspannte Gas wird unter einem geringen Ladeverlust durch ein Reinigungsgerät 11 geleitet, bevor es strömungsaufwärts des Elektrofilters 6 in die Niederdruckleitung mündet, bevor es seinem Verwendungszweck zugeführt wird. Die Turbine 9 treibt einen Strom-

: Generator Io an; dieser kann auch durch einen Turbolader bzw. ι Turboverdichter ersetzt werden.

Die Turbine kann über die sperrenden Klappen 7 und 12 gegenüber dem

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aus Hauptleitung und Niederdruckleitung bestehenden Kreis abgesperrt werden.

Die Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung ist äußerst vorteilhaft, da sie von einfachem Aufbau ist und die Energie des Gases in wirtschaftlicher Hinsicht auf maximale Weise ausbeutet. Die Vorrichtung erfordert vor der Turbine im Gegensatz zu bekannten Geräten keinen Staubabscheider intensiver Wirkung, was ' bedeutet, daß keine unhandlichen und sehr teueren Gerätschaften

i zur Staubabscheidung benötigt werden.

i Das erfindungsgemäße Gerät erweist sich als überlegen, da der

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i Stromerzeuger etwa 2 34kW pro lo.ooom Gas erzeugt, wenn der

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ι Effektivdruck am Auslaß der Gicht im Bereich von lkp/cm liegt.

j Es sei außerdem darauf hingewiesen, daß die Vorrichtung nach der ; vorliegenden Erfindung keiner schnellen Abnützung unterliegt; ■so hat z.B. eine Versuchsanlage 5.ooo Stunden gearbeitet und i bewiesen, daß während dieser Zeit alle Bauteile ihre Funktion [ beibehielten. In vorteilhafter Weise wurden darüber hinaus alle ■ beweglichen und festen Läufer- bzw. Schaufelteile der Turbine vollständig saubergehalten.

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Claims (3)

1. Patentansprüche

   /1.)Vorrichtung zur Energieausbeute der einem mit Gegendruck ar- i beitenden Hochofen entweichenden Gase unter Verwendung einer )

   Entspannungsturbine, welche an eine von einer Hauptleitung ! abzweigende Nebenleitung angeschlossen ist, während die Haupt- ^:

   leitung das Gas zu seiner Verwendungsstelle führt, dadurch I gekennzeichnet, daß die Hauptleitung wenigstens ein unter ! geringem Ladeverlust arbeitendes Trenngerät (2, 3) für Grobstaubabscheidung aufweist, um den Gasdruck im wesentlichen konstant zu halten, wobei das Gas eine Staubmindestmenge von etwa ifgr/m besitzen muß, daß strömungs abwärts des Trenngeräts die Mündung der Nebenleitung an die Hauptleitung angeschlossen ist, daß die Nebenleitung mit der Entspannungsturbine in Verbindung steht, welche durch die unter Druck stehenden Gase beschickt wird, daß der Turbine ein Trenngerät (11) folgt, in welchem der Staubanteil des Gases auf etwa o,lgr/m herabgesetzt wird, und daß die Nebenleitung strömungsabwärts eines Waschreinigers {*O und einer Regelklappe (5) in die zur Gasverwendungsstelle führende Hauptleitung mündet.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Entspannungsturbine eine Einstufenturbine ist, wenn das Druckübersetzungsverhältnxs geringer als etwa 3 ist, während die Turbine als Mehrstufenturbine ausgebildet ist, wenn das Druckübersetzungsverhältnis größer als etwa 3 ist.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil der der Nebenleitung zugefülirten Gase 85-9o% des Volumens der dem Hochofen entweichenden Gase beträgt.

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