DE2529694A1

DE2529694A1 - Emergency supply of air of combustion for steam boiler - driving turbine compressor supplying gas, e.g. to a blast furnace

Info

Publication number: DE2529694A1
Application number: DE19752529694
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Voestalpine AG
Current assignee: Voestalpine AG
Priority date: 1974-11-18
Filing date: 1975-07-03
Publication date: 1976-05-26
Also published as: BE832042A; DE2529694B2; AT329097B; ATA924474A

Abstract

Process for the emergency supply of air for combustion, necessary for heating a steam boiler feeding a steam turbine driving a compressor. The novelty is that when a breakdown in the normal air supply occurs, part of the gas or gas mixt. delivered by the compresser is removed and used as a propellant which sucks in the atmos. by an injection effect and thus provides the air for combustion required to heat the boiler. In the pref. defice, a branch-pipe fitted with a valve is provided on the compressor outlet pipe and the compressed gas is blown through a tuyere which sucks in air from the atmos. the resulting mixt. being fed into the air inlet on the boiler, valves being provided on both air inlets. See also 832041. Ensures a continuous supply of air to the boiler so that any breakdown in the usual supply cannot interfere with the continuous compression of gases or air supplied e.g. to a blast furnace.

Description

Vereinigte Österreichische Eisen- und Stahlwerke-Alpine Montan Aktiengesellschaft Wien (Österreich) Verfahren zur Notversorgung der Feuerung einen die Antriebsturbine eines Verdichters speisenden Dampfkassels mit Brennluft und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens Wird ein Verdichter fü@ ein Gas oder ein Gasgemisch durch eine Dampfturbine angetrieben, und wird der kontinuierliche Antrieb des Verdichters gefordert@ weil beispielsweise eine Schutzgasatmosphäre unbedingt aufrecht erhalten werden muß oder die ständige Versorgung einer Hochofenanlage mit Blaswind sicherzustellen ist, so können sich Schwierigkeiten ergeben, wenn die Versorgung der Feuerung des die Antriebsturbine speisenden Dampfkessels mit Brennluft in Frage gestellt wird. Die Sicherheitseinrichtungen der Feuerung moderner Dampfkessel sind nämlich so ausgebildet, daß bei Ausfall der Brennluftförderung die gesamte Feuerung nach einer Sicherheitszeit von etwa 1 bis 3 sec. automatisch abgeschaltet wird. Die Inbetriebnahme der Feuerung nach einer solchen Abschaltung kann erst wieder nach einer bestimmten, vorgegebenen Belüftungszeit erfolgen, die so lange ist, daß in der Zwischenzeit wegen des Ausfalls des Dampferzeugvrs der Verdichter seine Förderleitung nicht aufrecht erhalten kann. Diese kurzen Sicherheitszeiten für die Kesselfeuerung liegen wesentlich unter den üblichen Anfahrzeiten von @otaggregaten für die Versorgung der Kesselfeuerung mit Brennluft, so daI3 das Vorsehen eines @otaggregates für die Rrennluftversorgung der Feuerung, des erst beim Auftreten einer Störung in Betrieb genommen wird, den notwendigen fortlaufenden Betrieb des Verdichters nicht gewährleisten kann. United Austrian Iron and Steel Works-Alpine Montan Aktiengesellschaft Vienna (Austria) Procedure for the emergency supply of the furnace on the drive turbine a compressor feeding steam boiler with combustion air and device for implementation of the process A compressor is used for a gas or a gas mixture through a steam turbine driven, and continuous drive of the compressor is required @ because For example, a protective gas atmosphere must be maintained or the constant supply of a blast furnace system with blowing wind is to be ensured, so Difficulties can arise when supplying the furnace of the drive turbine feeding steam boiler with combustion air is questioned. The safety devices the firing of modern steam boilers are designed so that if the Combustion air feeds the entire furnace after a safety time of about 1 to 3 sec. Is switched off automatically. The commissioning of the furnace after a such shutdown can only take place again after a certain, predetermined ventilation time take place that is so long that in the meantime because of the failure of the steam generator the compressor cannot maintain its delivery line. These short safety times for boiler firing are significantly below the usual start-up times of @otaggregaten for the supply of the boiler with Combustion air, so that the provision of an auxiliary unit for the racing air supply the furnace, which is only put into operation when a fault occurs, the cannot guarantee the necessary continuous operation of the compressor.

Es wäre nun denkbar, die Brennluftversorgung der Kesselfeuerung durch eine eigene Dampfturbine zu sichern, die neben dem Motor für den Antrieb des Brennluftgebläses dauernd leer mitläuft. Trotz der dabei auftretenden großen Ventilationsverluste in der Turbine ist durch eine selche Maßnahme die Anlage jedoch nicht gegen mechanische Störungen beispielsweise des Brennluftgebläses abgesichert. Läuft un diesen Nachteil zu vermeiden, ein Vollast-Reservegebläse für die Notversorgung der Feuerung mit Brennluft leer mit, se ergeben sich wegen der hohen Leistungsaufnahme sehr unwirtschaftliche Betriebsverhältnisse. Die Anordnung von zwei Gebläsen, die jeweils für die Halbe erforderliche Förderleistung ausgelegt sind, ist zwar weniger un@irtschaftlich als das Vorsehen eines leerlaufenden Gebläses für die volle Förderleistung, doch kann bei Ausfall eines der beiden Gebläse durch das andere Gebläse nicht der volle Brennluftbedarf gedeckt werden. Außerdem ergeben sich hohe Anschaffungkosten, wozu noch kommt, daß sich Schwierigkeiten bei der Lastaufteilung einstellen, wenn nicht für eine entsprechend seichere Regelung vorgesorgt wird. It would now be conceivable to supply the combustion air to the boiler to secure its own steam turbine, which is next to the motor for driving the combustion air fan keeps running empty. Despite the large ventilation losses that occur In the turbine, however, the system is not against mechanical ones due to the same measure Faults in the combustion air fan, for example, are secured. Runs under this disadvantage to avoid using a full-load reserve fan for the emergency supply of the furnace Combustion air empty with, it results in very uneconomical due to the high power consumption Operating conditions. The arrangement of two fans, each for half required delivery capacity is less uneconomical than the provision of an idling fan for the full flow rate, but can if one of the two fans fails, the other fan does not have the full combustion air requirement are covered. In addition, the acquisition costs are high, and there is also the fact that Difficulties arise with the load sharing, if not for one accordingly safe regulation is provided.

Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, @in Verfahren zur Notversorgung der Feuerung eines die Antriebsturbine eines Verdichters speisenden Dampfkessels mit Brennluft anzugeben, mit dessen Hilfe in einfacher weise ohne besonderen maschinellen Aufwand die Notversorgung der Kesselfeuerung mit Brennluft innerhalb der durch die Regelung der Kesselfeuerung bedingten Sicherheitzeiten gewährleistet werden kann. The invention is therefore based on the object @in a method for Emergency supply to the furnace of a compressor that feeds the drive turbine Specify steam boiler with combustion air, with the help of which in a simple manner without special machine effort the emergency supply the boiler firing with combustion air guaranteed within the safety times required by regulating the boiler firing can be.

Die Erfindung läst die gest@ll@@ Aufgabe dadurch, daß unmittelbar nach Ausfall der Normalversorgung der Feuerung mit Brennluft ein Teil der von Verdichter komprinierten Gases oder Gasgemisches abgez@eigt und als Treibgas zum Ansaugen von Brennluft für die Feuerung aus der Atmosphäre unter Injektorwirkung verwendet wird. Durch diese Maßnahmen wird erreicht, daß eine ausreichende Brennluftmenge der Federung innerhalb der gegebenen Sicherheitszeiten zur Verfügung gestellt werden kann, auch wenn nur ein vergleichsweise kleiner Anteil des vom Verdichter komprimierten Gases oder Gasgemisches abgezweigt wird. The invention makes the gest @ ll @@ task by the fact that immediately after failure of the normal supply of combustion air to the furnace, part of that from the compressor Compressed gas or gas mixture drawn off and used as a propellant for sucking in Combustion air is used for firing from the atmosphere with injector action. These measures ensure that the suspension has a sufficient amount of combustion air can be made available within the given security times, too if only a comparatively small proportion of the gas compressed by the compressor or gas mixture is branched off.

Voraussetzung für ein ein andfreies Funktionieren der Feuerung ist lediglich, daß das durch den Verdichter geförderte Gas oder Gasgemisch für die Verbrennung nicht schädlich ist. Ob der Verdichter als Windgebläse für einen Hochofen Luft oder für andere Zweck Inertgase, @@ Stickstoff oder Kohlensäure, fördert ist ohne Belang. Das Abzweigen eines Teiles des vom Verdichter komprimierten Gases oder Gasgemisches für des Ansaugen und Fördern von Luft für die Brennluftversorgung der Feuerung erfordert keine zusätzlichen Antriebsturbinen oder Gebläse und kann in einfacher Weise durch Ventile gesteuert werden, so daß die Notversorgung der Feuerung mit Brennluft sehr rasch innerhalb der Sicherheitszeiten der Kesselfeuerung einsetzen kann. Die Regelung der durch Injektorwirkung geförderten Brennluft kann dabei ohne weiteres von den der Kesselfeuerung zugeordneten Regelorganen durchgeführt werden.This is a prerequisite for the furnace to function properly only that the gas or gas mixture conveyed by the compressor for the combustion is not harmful. Whether the compressor is used as a wind blower for a blast furnace or air for other purposes inert gases, @@ nitrogen or carbonic acid, promotes is irrelevant. The branching off of part of the gas or gas mixture compressed by the compressor for sucking in and conveying air for the combustion air supply of the furnace no additional drive turbines or fans and can easily be through Valves are controlled, so that the emergency supply of the furnace with combustion air very much can start quickly within the boiler firing safety times. The regulation the combustion air promoted by the injector effect can easily be from the the control organs assigned to the boiler firing are carried out.

Zur Durchführung des Verfahrens kann eine Vorrichtung, die aus einem Dampfkessel mit einem zu seiner Feuerung führenden, an ein Gebläse angeschlossenen Brennluftkanal und einer dem Dampfkessel nachgeordneten Dampfturbine besteht, die mit einem Verdichter für ein Gas oder Gasgemisch in Antriebsverbindung steht, in vorteilhafter Weise so ausgebildet werden, daß der Verdichter über ein Absperrventil an einer Treibdüse angeschlossen ist, deren Saugleitung mit der Atmosphäre und deren Förderleitung mit dem Brenn -luftkanal in Verbindung steht, wobei in der Förderleitung der Treibdüse und im Brennluftkanal vor der Einmündung der Förderleitung Je ein Absperrventil vorgesehen ist, welche Ventile gegensinnig betätigbar sind. Im Fall der Normalversorgung der Kesselfeuerung mit Brennluft über das Brennluftgebläse ist das zwischen dem Gebläse und der Einmündugn der Förderleitung im Brennluftkanal angeordnete Absperrventil offen, wärhend die Treibdüse durch die beiden anderen Ventile sowohl vom Verdichter als auch vom Brennluftkanal abgespent ist. Es kann daher weder Brennluft über die PUrderleitung noch kompirmiertes Gas oder Gasgemisch über die Treibdüse in die Atmosphäre entweichen. Fällt nun bei einer Störung das Gebläse oder dessen Antrieb und damit die Normalversorgung der Kesselfeuerung mit Brennluft aus, so werden die beiden der Treibdüse vor- und nachgeordneten Absperrventile geöffnet und das Ventil- im Brennluftkanal geschlossen. Mit Hilfe des vom Verdichter durch die Treibdüse strömenden Gases oder Gasgemisches wird über die Saugleitung der Treibdüse Luft angesaugt und zusammen mit dem als Treibgas dienenden Gas oder Gasgemisch über die Förderleitung und den Brennluftkanal der Kesselfeuerung zugeführt. Das geschlossene Absperrventil im Brennluftkanal verhindert dabei das Entweichen über den Brennluftventilator. To carry out the method, a device that consists of a Steam boiler with one that leads to its furnace and is connected to a fan Combustion air duct and a steam turbine downstream of the steam boiler, which is in drive connection with a compressor for a gas or gas mixture, in be advantageously designed so that the compressor via a shut-off valve at a driving nozzle is connected, the suction line with the atmosphere and the Conveying line with the combustion air duct is in connection, wherein in the conveying line the motive nozzle and in the combustion air duct in front of the confluence of the delivery line Shut-off valve is provided, which valves can be operated in opposite directions. In the case the normal supply of the boiler with combustion air via the combustion air fan is that between the fan and the confluence of the delivery line in the combustion air duct arranged shut-off valve open, while the propulsion nozzle through the other two Valves from both the compressor and the combustion air duct is spooled. It can therefore neither combustion air via the pump line nor compressed gas or gas mixture escape into the atmosphere via the propellant nozzle. If there is a malfunction, this is the case Fan or its drive and thus the normal supply of the boiler with When the combustion air is off, the two shut-off valves upstream and downstream of the motive nozzle are turned off opened and the valve in the combustion air duct closed. With the help of the compressor Gas or gas mixture flowing through the propellant nozzle is via the suction line the propellant air is sucked in and together with the propellant gas or Gas mixture fed to the boiler via the delivery line and the combustion air duct. The closed shut-off valve in the combustion air duct prevents it from escaping via the combustion air fan.

Der Zeitpunkt des Einsatzes der Notversorgung der Kesselfeuerung mit Brennluft hängt folglich nur von der Betätigungszeit der Absperrventile ab, die, um eine rasche Betätigung zu erreichen, beispielsweise mit Hydraulikzylindern als antrieb versehen werden können.The time of the use of the emergency supply of the boiler with Combustion air therefore only depends on the actuation time of the shut-off valves, which to achieve rapid actuation, for example with hydraulic cylinders as drive can be provided.

ia die Absperrventile in der Förderleitung der Treibdüse und im Brennluftkanal gegensinnig b.tätigt werden sollen, ist es günstig, diese Absperrventile miteinander zu kuppeln und durch ein gemeinsames Stellorgan zu betätigen. generally the shut-off valves in the feed line of the propellant nozzle and in the combustion air duct are to be operated in opposite directions, it is advantageous to connect these shut-off valves to one another to be coupled and operated by a common actuator.

In der Zeichnung wird enie Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Notversorgung der Feuerung eines die Antriebsturbine eines Verdichters speisenden Dampfkessels mit Brennluft in einem Blockschaltbild schematisch dargestellt. In the drawing, an apparatus for performing the inventive Method for the emergency supply of the furnace of the drive turbine of a compressor feeding steam boiler with combustion air shown schematically in a block diagram.

Der Verdichter 1 wird durch eine Dampfturbine 2 angetrieben, deren Speisung mit Heißdampf durch einen Dampfkessel 3 erfoglt. Die Feuerung dieses @@pfkessels 3 wird einerseits über eine Brennstoffleitung 4 mit Gas oder Öl und anderseits über einen Brennluftkanal 5 mit der notvendigen Brennluft versorgt. @@ Brennluft ird dabei über ein von einem Motor 6 angetriebener Gebläs@ 7 aus der Atmosphäre angesaugt und unter Druck der Kesselfeuerung zugefördert. The compressor 1 is driven by a steam turbine 2, whose It is fed with superheated steam by a steam boiler 3. The firing of this @@ pfkessel 3 is on the one hand via a fuel line 4 with gas or oil and on the other hand via a combustion air duct 5 is supplied with the necessary combustion air. @@ Combustion air ird sucked in from the atmosphere via a blower @ 7 driven by a motor 6 and fed under pressure to the boiler furnace.

Um die Brennluftversorgung der Keselferuerung aufrecht erhalten zu können, wenn das G@bläse 7 oder dessen Antrieb 6 ausfällt, ist eine Treibdüse 8 vorgesehen, die über eine Treibgasleitung 9 an den Druckteil die Verdichters angeschlossen ist. Das vom Verdichter @ komprimierte Gas oder Gasgemisch kann zur Treibdüse 8 strömen, @nn das in der Treibgasleitung 9 zwischen der Treibdüse 8 und dem Verdichter vorgesehene Absperrventil 10 geöffnet wird. Unter der Injektorwirkung das in die Treibdüse 8 einströmenden Treibgases wird Luft über die Ansaugleitung der Treibdüse 8 angesaugt und zusammen mit dem Treibas über die Förderleitung @2 dem Brennluftkanal 5 zugeführt. Dabei muß dafür gesorgt werden, daß die so angesaugte Brennluft nicht über das Gebläse 7 entweichen kann. Zu diesem Zweck ist zwischen der Einmündung 13 der Förderleitung 12 in den Brennluftkanal 5 und dem Gebläse 7 ein Absperrventil 14 vorgesehen. Dieses Absperrventil @4 ist mit einem im Förderkanal 12 angeordneten weiteren Absperrventil 15 antriebsverbunden und kann über einen gemeinsamen Hydraulikzylinder 16 zusammen mit diesem betätigt werden, wobei beim Öffnen das einen Ventils zwangsweise das andere Ventil geschlossen wird. Dies ist notwendig, damit die über die Treibdüse 8 angesaugte Luft zur Feuerung des Kessels 3 gelangen kann, wenn die Normalversorgung mit Brennluft über das Gebläse 7 ausgefallen ist. Im Fall der Normalversorgung der Feuerung mit Brennluft muß die Brennluft über das geöffnete Ventil 14 zum Kessel 3 gelangen können, @ bei jedoch verhindert werden muß, das die Brennluft über die Förderleitung 12 udn die Treibdüse in die Atmosphäre gelangen kann. Das Ventil 5 muß daher geschlossen sein. To maintain the supply of combustion air to the boiler can, if the G @ blower 7 or its drive 6 fails, a driving nozzle 8 is provided, which is connected to the pressure part of the compressor via a propellant gas line 9 is. The gas or gas mixture compressed by the compressor @ can be sent to the propellant nozzle 8 flow, @nn that in the propellant gas line 9 between the propellant nozzle 8 and the compressor provided shut-off valve 10 is opened. Under the injector effect that into the Propellant nozzle 8 inflowing propellant gas is air via the suction line of the propellant nozzle 8 sucked in and together with the propellant gas via the delivery line @ 2 to the combustion air duct 5 supplied. Care must be taken that the combustion air sucked in in this way does not can escape via the fan 7. For this purpose is between the confluence 13 of the delivery line 12 in the combustion air duct 5 and the fan 7 is a shut-off valve 14 provided. This shut-off valve @ 4 is arranged in the conveying channel 12 with a Another shut-off valve 15 is drive-connected and can be via a common hydraulic cylinder 16 are actuated together with this, with one valve forcibly when opening the other valve is closed. This is necessary to ensure that the propellant nozzle is used 8 sucked air can reach the furnace of the boiler 3 if the normal supply with combustion air via the fan 7 has failed. In the case of normal care the When firing with combustion air, the combustion air must pass through the open valve 14 to the boiler 3 can get, @ but must be prevented that the combustion air through the Delivery line 12 udn the propellant nozzle can get into the atmosphere. The valve 5 must therefore be closed.

Damit die Notversorgung der Feuerung mit Brennluft rechtzeitig vor dem au#tomatischen Abschalten der gesamten Feuerung einsetzen kann, ist es wichtig, den Ausfall der Normalversorgung entsprechend anzuzeigen und den Hydraulikzylinder @6 zur Betätigung der Ventils @@ und 15 und den Hydraulikzylinder 17 zur Betätigung des Ventiles @0 in Abhängigkeit von dieser Anzeige anzusteuern. Die Ansprechzeit der Notversorgung der Feuerung mit Brennluft hängt also vor allem von der Asnprech@@@ der Antriebe für die Ventile 10, 14 und 15 ab, Die Ansprechzeit der Notversorgung liegt folglich innerhalb der Sicherheitszeiten der Kesselfeuerung, da die Ventile 14, 15, 17 ohne Schwierigkeiten entsprechend schnell betätigt werden können. So that the emergency supply of the furnace with combustion air occurs in good time the automatic shutdown of the entire furnace, it is important to to indicate the failure of the normal supply and the hydraulic cylinder @ 6 to operate the valve @@ and 15 and the hydraulic cylinder 17 to operate of the valve @ 0 depending on this display. The response time the emergency supply of combustion air to the furnace depends above all on the Asnsprech @@@ of the drives for valves 10, 14 and 15, The response time of the emergency supply is therefore within the safety times of the boiler, since the valves 14, 15, 17 can be actuated quickly without difficulty.

Im Ausführungsbeispiel @@@igt die Treibgasleitung 9 vor der Bruckleitung 18 für das komprimierte Gas oder Gasgemisch ab. Es ist jedoch selbstverständlich auch möglich, die Stufe des Verdichters anzuzepfen, deren Druck dem gewünschten Treibgasdruck am nächsten kommt. In the exemplary embodiment, the propellant gas line 9 is upstream of the bridge line 18 for the compressed gas or gas mixture. It goes without saying, however it is also possible to tap the compressor stage, the pressure of which corresponds to the desired one Propellant gas pressure comes closest.

Die Treibdüse 8 könnte auch direkt in den Brennluft kanal 5 zwischen dem Gebläse 7 und der Kesselfeuerung eingebaut werden. Dies würde allerdings einen erhöhten Strömungswiderstand im Normalbetrieb mit sich bringen. The propellant nozzle 8 could also channel 5 between the combustion air directly the fan 7 and the boiler can be installed. However, this would be a Bring increased flow resistance in normal operation.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e

1. Procedure for the emergency supply of the furnace of the drive turbine a compressor-feeding steam boiler with combustion air, characterized in that that immediately after failure of the normal supply of combustion air to the furnace Part of the gas or gas mixture compressed by the compressor is branched off and as Propellant gas for sucking in combustion air for firing from the atmosphere with injector effect is used.

2. Apparatus for performing the method according to claim @ consisting on its steam boiler with one that leads to its furnace and is connected to a fan Combustion air duct and a steam turbine downstream of the steam boiler, which is connected to a Compressor for a gas or gas mixture is in drive connection, characterized in that that the compressor (1) is connected to a drive nozzle (8) via a shut-off valve (10) is whose suction line (11) with the atmosphere and its delivery line (12) with the combustion air duct (5) is in communication, wherein in the conveying line (12) the Driving nozzle (8) and in the combustion air duct (5) in front of the confluence (13) of the delivery line (12) a shut-off valve (15,14) is provided, which valves (14,15) run in opposite directions are operable.

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the shut-off valves (14,15) in the delivery line (12) of the propellant nozzle (8) and in the combustion air duct (5) to inevitably opposing actuation coupled with each other and by a common Actuator (6) can be actuated.

L e r s e i t e