DE2634967A1 - Anordnung zur herstellung heisser zusammengepresster luft - Google Patents

Anordnung zur herstellung heisser zusammengepresster luft

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DE2634967A1
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air
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arrangement
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Kameo Hosoi
Koithiro Nakagawa
Kazuyuki Shimizu
Tokuzo Yoshida
Toru Yoshida
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Takasago Thermal Engineering Co Ltd
Nippon Steel Corp
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Takasago Thermal Engineering Co Ltd
Nippon Steel Corp
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    • C21METALLURGY OF IRON
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Description

  • Anordnung zur Herstellung heißer zusammengepreßter Luft
  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Herstellung heißer komprimierter Luft mit einem verminderten Feuchtegehalt, die zur Verwendung beim Betrieb eines Hochofens geeignet ist. Die Erfindung bezieht sich dabei insbesondere auf eine Anordnung, bei welcher ein Wärmeaustauscher und eine verbesserte Dehydriervorrichtung im Luftkanal eines Gebläses angeordnet sind, welches zur Verwendung beim Betrieb eines Hochofens und einem oder mehreren Heißluftöfen konstruiert ist, und durch welche der Dehydriervorgang in effektiver und stabiler Weise ausgeführt werden kann, ohne daß irgendeine externe Wärmequelle erforderlich ist.
  • Beim Betrieb eines Hochofens bewirken die Änderungen des Feuchtegehalts der dem Hochofen zugeführten Luft, daß die Reaktionen im Ofen in unerwünschter Weise schwanken, wobei übergroße Feuchtegehalte oftmals diese Reaktionen nachteilig beeinflussen. Es ist demgemäß zweckmäßig, den Feuchtegehalt der dem Hochofen zugeführten Luft derart zu kontrollieren oder zu steuern, daß er einen vorbestimmten Pegel nicht überschreitet, und zwar unabhängig von den Jahreszeiten.
  • Im Hinblick auf die fortgeschrittene Technik bei der Entfernung von Feuchtigkeit aus Luft könnte die Vermutung naheliegen, daß die Dehydrierung der dem Hochofen zuzuführenden Luft nicht sehr schwierig ist. Dies ist allerdings nicht der Fall.
  • In der Tat treten bei der Dehydrierung der Luft für den Betrieb eines Hochofens verschiedene Probleme auf, die auf anderen Gebieten nicht vorkommen. Unter anderem ist ein speziell zur Lieferung von heißer zusammengepreßter Luft an den Hochofen konstruiertes Gebläse von außerordentlich großer Leistung.
  • Durch ein solches Gebläse kann die atmosphärische Luft zusammengepreßt werden, um einen Luftstrom mit einer Temperatur von 150 bis 250°C, einem Druck von 3,5 bis 5,0 kg/cm2G und einer Strömungsgeschwindigkeit von 5000 bis 12 000 Nm3/min zu bilden. Der auf diese Weise erzeugte Luftstrom wird ferner in Heißluftöfen auf eine Temperatur von 500 bis 12000C erhitzt, bevor er in einen Hochofen eingeführt wird. Die Anwendung der üblichen Dehydrierverfahren zum Zwecke der Dehydrierungsbehandlung bei einer derartigen hohen Strömungsgeschwindigkeit von zusammengepreßter Luft hat sich als nicht zufriedenstellend erwiesen.
  • Verbesserte Vorrichtungen zum Trocknen zusammengepreßter Luft sind in den U.S. Patenten 3 847 578 und 3 855 719 beschrieben.
  • Es wird jedoch nicht angenommen, daß die in diesen U.S. Patenten beschriebenen Vorrichtungen mit dem Ziel entwickelt wurden, daß sie bei der Dehydrierungsbehandlung von einer großen Menge von zusammengepreßter Luft verwendet werden können. Wenn diese bekannten Vorrichtungen,so@wie sie sind bei zusammengepreßter Luft verwendet werden, die an einen Hochofen an der Abgabeseite des Gebläses geliefert werden soll, so würden einige Probleme auftreten. Bei der Vorrichtung gemäß U.S.
  • Patent 3 847 578 würde die Luft von der Regenerationszone zur Dehydrierzone abfließen (lecken). Bei der Vorrichtung gemäß U.S. Patent 3 855 719 sind gewisse Abdichtmittel vorgesehen.
  • Diese Abdichtmittel sind jedoch mechanisch sehr kompliziert aufgeaut, d.h. sie umfassen einen Ejektor, ein Rohr zur Verbindung der Regenerationszone mit der Dehydrierzone sowie andere Glieder. aus welchen Grrnden es zweifelhaft ist, ob die Dehydriervorrichtung in stabil-er undt sei-permanenter Weise arbeiten kann, wenn s£e: an der Ahgabeseite des-Gebläses in einer Installation angeordnet ist; die an einem Hochofen befestigt ist, der keine Fehlfunktion aufweisen darf und auch nicht seinen Betriebszustand verlassen darf.
  • AusXden oben erwähnten Gründen, aber insbesondere infolge des Leckproblems, hat die Dehydrierbehandlung der einem Hochofen zuzuführenden Luft, wenn sie ausgeführt wird, bislang an der Eintrittsseite des Gebläses stattgefunden. Die Dehydrierung bei atmosphärischem Druck erhöht jedoch das zu behandelnde Luftvolumen und macht andererseits außerordentlich- massive Installationen erforderlich Wenn ferner ein-r.egeneratives Feuchtigkeitsabsorptionsmittel verwendet wird, so ist eine große Menge an heißer Luft für den Regenerationszweck erforderlich, und es ist demgemäß notwendig, eine leistungsfähige externe Wärmequelle vorzusehen. Dies ist o-ffensichtlich im Hinblick auf die Wärmewirtschaftlichkeit-n.icht vorteilhaft.
  • Die vorliegende Erfindung hat sich zum Ziel gesetzt, die oben erwähnten Probleme zu lösen. Dabei-besteht ein Ziel der Erfindung darin, eine Anordnung zur Herstellung heißer zusammengepreßter Luft mit einem verminderten Feuchtegehalt vorzusehen, die in zufriedenstellender Weise als eine Zusatzvorrichtung an einem Hochofen arbeitet~, um fortlaufend heiße Luft zu erzeugen, die an den Hochofen geliefert wird. Die Erfindung hat sich ferner zum Ziel gesetzt, eine Dehydrieranordnung mit einem einfachen mechanischen Aufbau vorzusehen, der in semipermanenter Weise arbeiten kann, um sukzessive und wirkungsvoll die Feuchtigkeit aus dem Luftstrom mit hoher Strömungsgeschwindigkeit und erhöhter Temperatur sowie Druck zu entfernen, wenn erfindungsgemäß die Anordnung in dem Kanal dieser Luft von einem Gebläse und Heißluftöfen erfolgt. Die Erfindung hat sich ferner zum Ziel gesetzt, eine Anordnung zur Lieferung von laift an einen Hochofen vorzusehen. wobei ein Wärmeaustauscher und eine Dehydrieranordnung aus einem gaspermeabien Feuchtigkeit absorbieranden regenerativem Rotor derart angeordnet sind, daß die Eigenwärme der heißen zusammenepreßten L;ftæ die vom Gebläse kommt, in wirkungsvoller WeLse sowohl zur Erhitzung der dehydrierten Luft als auch zur Regeneration des Rotors verwendet werden kann, wodurch eine verbesserte Wärmewirtschaft erreicht wird Die Erfindung hat sich ebenfalls zum Ziel gesetzt, eine Anordnung zur Herstellung von an einen Hochofen zu liefernder Luft vorzusehen, und zwar mit einer verbesserten Dehydrieranordnung in der das Leckproblem infolge der Druckdifferenz zwischen den Regenerier-und Dehydrier-Zonen überwunden wurde.
  • Weitere Vorteile, Ziele und Einzelheiten sowie bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen sowie aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung; in der Zeichnung zeigt: Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anordnung; Fig 2 einen vergrößerten Horizontalschnitt der Dehydrieranordnung, die bei der Anlage gemäß Fig. 1 verwendet wird; Fig. 3 eine weiter vergrößerte Teilansicht des Rotors in der Dehydrieranordnung gemäß Fig. 2; Fig. 4 einen Querschnitt der Dehydrieranordnung längs der Linie IV-IV in Fig. 2; Fig. 5 eine teilweise weggeschnittene vergrößerte Ansicht des bei der Anordnung gemäß Fig. 1 verwendeten Wärmeaustauschers; Fig. 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • In den verschiedenen Figuren bezeichnen die gleichen Bezugszeichen äquivalente Teile.
  • 1>er Betrieb des in ?igs 8 gezeigten Hochofens 10 macht eine große Menge an trockener,heißer zusammengepreßter Luft erforderlich, und zwar beispielsweise 5000 bis 12 000 Nm2/min Luft mit einer Temperatur von 300 bis 850°C, einem Druck von 3,0 bis 115 kg/cm2G und einem Feuchtegehalt von 2 bis 5 ggXg Die dargestellte Anordnung zur Herstellung solcher Luft mit einer solchen Strömungsgeschwindigkeit aus atmosphärischer Luft 11, die normalerweise 15 bis 20 g/kg Feuchtigkeit enthält, umfaßt ein Geblase oder einen Kompressor 12, der speziell zum Gebrauch beim Betrieb eines Hochofens konstruiert ist, eine Dehydrieranordnung 13, einen Wärmeaustauscher 14 und Heißluftöfen (Winderhitzer) 15. Bei der bestehenden Anordnung ist, soweit bekannt, das Gebläse 12 direkt mit den Heißluftöfen 15 über Verbindungsleitungen verbunden, und das Dehydrierverfahren wird7 wenn überhaupt, bei der atmosphärischen Luft angewandt, bevor diese in das Gebläse 12 eintritt. Bei der dargesteilten erfindungsgemäßen Anordnung sind Dehydrieranordnung 13, die im folgenden im einzelnen unter Bezugnahme auf die Fig. 2 bis 4 beschrieben wird, und Wärmeaustauscher 14 in den Luftkanal vom Gebläse 12 zu den Heißluftöfen 15 in der folgenden Weise eingebaut. Der Wärmeaustauscher 14 ist derart angeordnet, daß ein Teil der heißen zusammengedruckten vom Gebläse 12 über die Leitung 18 kommenden Luft eine indirekte Wärmeaustauschung mit der ganzen dehydrierten Luft erfährt, die über Leitung 20 von der Dehydrieranordnung 13 kommt. Die Dehydrieranordnung 13 ist dabei erfindungsgemäß derart angeordnet, daß der Rest der heißen zusammengepreßten vom Gebläse 12 über Leitung 16 kommenden Luft in eine Regenerationszone 17 der Dehydrieranordnung 13 eingeführt wird, während die den Wärmeaustauscher 14 über eine Leitung 32 verlassende Luft in eine Dehydrierzone 19 der Dehydrieranordnung eingeleitet wird; ferner sieht die Erfindung vor, daß die Luft, welche durch eine Regenerierseite eines Rotors 23 gelaufen ist, nach dem Hindurchlaufen durch einen Kühler 30 mit der dehydrierten Luft kombiniert wird, welche durch eime Dehydrierseite des Rotors gelaufen ist, und wobei der kombinierte Strom von dehydrierter Luft durch die Leitung 20 zum Wärmeaustauscher 1-4 geleitet wird. Durch diese Anordnung wird die eine Temperatur; von, 8O bis 250°C, einen Druck von 3,5 bis 5,0 kg/cm2G und einen Feuchtegehalt von 15 bis 20 g/kg aufweisende Luft beim Verlassen des Gebläses 12 in Luft umgewandelt, welche eine Temperatur von 150 bis 220°C, einen Druck von 3,0 bis 4,5 kg/cm2G und einen Feuchtegehalt von 2 bis 5 g/kg zu dem Zeitpunkt aufweist, wo-s-ie den. Wärmeaustauscher 14 nach dem Dehydrierverfahren verläßt. Aus einem Vergleich der obigen Zahlen erkennt man; daß nur der Feuchtegehalt stark vermindert wird, und daß nur ein minimaler Verlust bei der Temperatur und dem Druck auftritt. Es, sei besonders darauf hingewiesen, daß die Temperaturen de,r Luft an den verschiedenen Punkten längs des Luftkanals in geeigneter Weise ausgewählt werden können, und zwar abhängig von der Größe des Hochofens.
  • Fig. 2 zeigt einen vergrößerten Horizontalsohnitt von Eihzelheiten der in Fig. 1 gezeigten, Dehydrieranordnung 13. Die dargestellte Dehydrieranordnung umfaßt einen Rotor 23 sowie Küh-.1er 28, 29, 30 und 35, angeordnet in-einem im ganzen zylindrischen Gehäuse 21, dessen Innenraum in zwei Räume 17 una 19 durch eine Unterteilung unterteilt ist, -welche mit' Abstand angeordnete parallele Unterteilungsplatten 22 und 22' aufweist, die sich annähernd über die-volle Höhe und Länge des Innenraums erstrecken. Der Rotor 23 erstreckt sich radial über annähernd die vollen Querschnitte der beiden Räume 17 und 19 hinweg und wird von einer Welle 24 getragen, die im Raum zwischen den Unterteilungsplatten 22 und 22' angeordnet-ist. Der Raum 17 bildet eine Regenerierungszone, während der Raum 19 eine Dehydrierzpne bildet. Der Rotor besitzt einen für Gas durchlässigen Wabenaufbau aus Asbestmaterial imprägniert mit einer hygroskopischen Substanz, wie beispielsweise Lithiumchlorid.
  • Ein solches Gebilde ist beispielsweise aus den U.S. Patenten 3 231 409 und 3 307 617 bekannt. Das Gehäuse 21 ist auf seiner Regenerationszonenseite mit einer öffnung 25 ausgestattet, die mit einer Leitung 16 verbindbar ist, um einen Teil der heissen komprimierten Luft mit einem hohen Feuchtegehalt vom Gebläse 12 einzuführen; das Gehäuse 21 ist ferner mit einer Öffnung 27 aus'gestattet£ die mit einer Zweigleitung 26 verbindbar ist, welche ihrerseits mit der Leitung O: verbunden ist, um dehydrierte Luft zum Wärmeaustauscher 14 zu, leiten Der Rotor 2-3 ist zwischen den Öffnungen 25 und 27 angeordnet. In der Regenerierzone t7 ist der Kühler 28 zwischen der Öffnung 25 und dem Rotor 23 angeordnet, und die Kühler 29 und 30 sowie eine Eliminiervorrichtung 31 sind, zwischen dem Roto'r 23 und der Öffnung 27 angeordnet. Das Gehäuse 21 ist ferner an seiner Dehydrierzonenseite mit einer Öffnung 33- ausgestattet, die mit der Leitung 32 verbindbar ist, um den Rest der heißen zusammengepreßten Luft mit hohem Feuchtegehalt vom Gebläse 12 einzuführen, naehdem diese Luft durch den Wärme austauscher t4 gelaufen ist; ferner besitzt das Gehäuse 27 eine Öffnung 34, die mit der Leitung 20 verbunden ist, um die dehydrierte Luft zum Wärmeaustauscher zu leiten. Der Rotor 23 ist ebenfalls zwischen den Öffnungen 33 und 34 angeordnet. In der Dehydrierzone 19 ist der Kühler 35 zwischen Öffnung 33 und Rotor 23 angeordnet.
  • Fig 3 zeigt eine vergrößerte Ansicht desjenigen Teils des Rotors 23, der in Fig. 2 mit dem Pfeil III bezeichnet ist, wobei hier Einzelheiten der erfindungsgemäßen Abdichtmittel dargestellt sind. Gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird ein Ringraum 37, ausgebildet zwischen einer Umfangsoberfläche 36 des Rotors 23 und einer Innenoberfläche des Gehäuses, zusätzlich zu den erwähnten Umfangs- und Innen-Oberflächen, durch Flansche 38 und 38' befestigt auf der Umfangsoberfläche des Rotors 23 längs dessen beiden Kanten, durch Dichtungspackungselemente 39 und 39' (Ringkörper konzentrisch zum Rotor 23), welche die Aussenoberflächen der Flansche 38 und 38' berühren,und Wandelemente 40-und 40' (ringförmig und konzentrisch mit dem Gehäuse 21)definiert, wobei die Wandelemente 40 und 40' am Gehäuse längs dessen Innenoberfläche befestigt sind; um die Packungselemente.39 und 39' zu tragen. Das Gehäuse 21 ist mit einer öffnung 55 ausgestattet, um trockene unter Druck stehende Luft, die gesondert hergestellt wurde, in den Ringraum 37 einzuführen. Die Öffnung 55 steht mit einer (nicht gezeigten) gesonderten Vorrichtung zur Eerstellung von getrockneter unter Druck stehender Luft in Verbindung.
  • Durch die gesonderte Vorrichtung wird trockene unter Druck stehende Luft mit einem größeren Druck als dem Druck der in der Dehydrieranordnung 13 verarbeiteten Luft hergestellt und durch die Öffnung 55 in den Ringraum 37 eingeführt, um so den Druck in diesem Raum größer zu halten als den Druck der verarbeiteten Luft. Das Vorhandensein dieser trockenen unter Druck stehenden Luft im Ringraum 37 verhindert vollständig, daß in Verarbeitung befindliche Luft von der Hochdruckseite (d.h. der Regenerationszone 17) durch den Raum ~37 zur Niederdruckseite (der Dehydrierzone 19) leckt (fließt).
  • Wenn während des Betriebs der Dehydrieranordnung aus irgendeinem Grund ein schmaler Spalt zwischen den Flanschen und den Dichtungspackungselementen gebildet wird, so läuft oder leckt die oben erwähnte trockene unter Druck stehende Luft durch den Spalt zur Regenerier- oder Dehydrier-Zone, aber beeinflußt die Natur der beim Betrieb des Hochofens zu verwendenden Erzeugnisluft nicht. Selbst in einem solchen Fall ist die in der Regenerier- oder Dehydrier-Zone verarbeitete Luft vollständig davor bewahrt, durch.den Spalt in den Ringraum 37 zu fließen.
  • Das Leckproblem infolge der Zwischenräume, die in unvermeidbarer Weise zwischen dem Rotor 23 und jeder Aufteilungsplatte 22 oder 22' gebildet werden, wird-im wesentlichen durch die gleiche Maßnahme gelöst, wie sie oben unter Bezugnahme auf den Zwischenraum zwischen Rotor 23 und Gehäuse 21 beschrieben wurde. Es sei wiederum auf Fig. 3 Bezug genommen, wo man erfindungsgemäß sich vertikal erstreckende,mit Abstand angeordnete parallele Unterteilungsplatten 22 und 22' erkennt, die in dem dazwischen verbleibenden Raum die Rotorwelle 24 aufweisen, und wobei an den zum Rotor 23 hinweisenden Enden der erwähnten Unterteilungsplatten Dichtungspackungselemente 41, 41' und 42, 42' befestigt sind, wobei sich jedes der Packungselemente in Vertikalrichtung erstreckt und eine der flachen Oberflächen des zylindrischen Rotors 23 berührt, wodurch sich vertikal erstreckende langgestreckte Räume 43 und 43' aiif beiden Seiten des Rotors ausgebildet werden. Der Raum 43 ist in Vertikalrichtung durch die Ynterteilangsplatten 22 und 22' definiert, und zwar zusammen mit den Packungselementen 41 und 41 -, einer sich vertikal erstreckenden Innenseitenunterteilungswand 44 mit einem Lager für die Rotorwelle 24 und einer der flachen Oberflächen des Rotors 23 einerseits, und in Horizontairichtung durch die Innenoberfläche des Gehäuses 21 und das Packungselement 39' andererseits. In gleicher Weise ist der Raum 4-3' in Vertikalrichtung definiert durch die Unterteilungsplatten 22 und 22' zusammen mit den Packungselementen'42 und 42', einer sich vertikal erstreckenden Innenseitenunterteilungswand 45 mit einem Lager für die Rotorwelle 24 und die andere ebene Oberfläche des Rotors auf der einen Seite, wobei andererseits die Ausbildung in Horizontalrichtung durch die Innenoberfläche des Gehäuses 21 und das Packungselement 39 erfolgt. Die Formen des Raums 43 oder 431 kann man am besten aus Fig. 4 erkennen wo eine Querschnittsansicht der Dehydrieranordnung der Fig. 2 längs Schnittlinie IV-IV dargestellt ist. Es sei jedoch bemerkt, daß die rechte Hälfte der Fig. 4 den Querschnitt der Dehydrieranordnung an der Stelle zeigt, wo der Kühler 29 angeordnet ist, wohingegen die linke Hälfte der Fig. 4 den Querschnitt der gleichen Dehydrieranordnung an der Stelle zeigt, wo das Packungselement 41 (Fig. 3) angeordnet ist. Wie man aus Fig. 4 erkennt, ist der Raum 43 ein vertikal langgestreckter Raum, der vom Ringraum 37 unabhängig ist. Gemäß Fig. 3 ist die Unterteilungsplatte 22' mit Öffnungen 46 und 46' ausgestattet, um trockene unter Druck stehende Luft in die Räume 43 und 43' einzuführen. Diese Öffnungen 46 und 46' sind mit einer Vorrichtung zur Herstellung trockener unter Druck stehender Luft verbunden, wie sie zur Herstellung solcher Luft Verwendung findet, um diese in den Ringraum 37 einzuführen. Dadurch, daß man die trockene Luft auf höheren Drücken in den Räumen 43 und 43' hält, wird das Herauslecken von Luft aus der Regenerierungszone in die Dehydrierzone vollständig eliminiert, wie dies oben unter Bezugnahme auf den Ringraum 37 diskutiert wurde.
  • Der-Rotor 23 umfaßt Abdichtmittel und wird; durch eine über seine Welle 24 übertragene Antriebskraft veranlaßt, sich' sehr langsam zu verdrehen. Wenn sich der Rotor verdreht, so wird die in der nassen Luft mit geringer Temperatur enthaltene Feuchtigkeit beim Hindurchlaufen durch die Dehydrierzone 19 durch die im Rotor 23 imprägnierte hygroskopische Substanz beim Hindurchtreten der Luft durch den Rotor absorbiert, wabei die auf diese Weise-absorbierte Feuchtigkeit an Luft abgegeben wird, die durch die Regenerierzone 17 läuft, und die eine höhere Temperatur..und eine niedrigere relative Feuchtigkeit aufweist. Ein solcher Zyklus aus Dehydrierung-und Regeneration wird wiederholt. Bei der mit den erfindungsgemäßen Dichtmitteln ausgestatteten Dehydrieranordnung hat sich ergeben, daß die ven der durch den Rotor 23 in der Dehydrierzone 19.lauf.enden Luft verlorene Feuchtigkeitsmenge im wesentlichen die gleiche ist, die durch die Luft beim Hindurchtreten durch den Rotor 23 in der Regenerierzone 17 aufgenommen wird.
  • Vor und/oder nach dem Hindurchtreten durch den Rotor 23 kann die Luft durch eine geeignete Kühlvorrichtung auf eine geeignete Temperatur abgekühlt und abgelassen werden. Die in Fig. 2 gezeigten Kühler 28 und 29 sind diejenigen, durch welche eine Salz lauge beispielsweise geleitet werden kann, während die Kühler 30 und 35 in der gleichen Figur diejenigen sind, durch welche in einer Kühlvorrichtung hergestelltes kaltes Wasser geleitet werden kann. Jeder Kühler ist ein gerippter Rohr-Wärmeaustauscher. Obwohl in der rechten Hälfte der Fig. 4 nur der Schnitt des Kühlers 29 dargestellt ist, können die anderen Kühler 28, 30, 35 im wesentlichen den gleichen Aufbau wie der Kühler 29 aufweisen, und die Abstände (zwischenräume) zwischen jedem Kühler und dem Gehäuse 21 sind durch Blindplatten 47 abgeschirmt. Die in den Fig. 2-4 dargestellte Dehydrieranordnung kann beispielsweise Unter den folgenden Betriebsbedingungen betrieben werden.
  • Die in die Dehydrieranordnung 13 über Öffnung 25 eingeführte Luft besitzt eine Temperatur von 240oC, einen Druck von ungefähr 4 kg/cm2G und einen Feuchtegehalt von 19,4 g/kg und wird mittels der Kühlvorrichtung 28 auf eine Temperatur von 1400C abgekühlt und durch den Rotor 23 geleitet, wobei die Temperatur der Luft auf 80 0C vermindert wird. Sodann wird die Luft weiter durch den Kühler 29 auf eine Temperatur von 35 0C und durch den Kühler 30 auf eine Temperatur von 230C vermindert.
  • Die durch den Rotor 23 hindurchgelaufene Luft, die einen hohen Feuchtegehalt gewonnen hat, wird während ihres Durchlaufs durch die Kühler 29 und 30 abgekühlt und Feuchtigkeit wird abgelassen, wobei die Luft beim Verlassen der Öffnung 27 einen Feuchtegehalt von 3,8 g/kg besitzt. Das in den Kühlern ausgeschiedene Wasser wird durch einen (nicht gezeigten) Abfluß im Boden des Gehäuses und sodann zur Aussenseite des Systems hin abgelassen. In die Dehydrieranordnung 13 über Öffnung 33 eingegebene Luft besitzt eine Temperatur von 80°C, einen Druck von 3,97 kg/cm2G und einen Feuchtegehalt von 19,4 g/kg und wird mittels der Kühlvorrichtung 35 auf eine Temperatur von 35°C und einen Feuchtegehalt von 7,3 g/kg abgekühlt und abgelassen. Nach dem Hindurchtreten durch den Rotor 23 besitzt die Luft beim Verlassen der Öffnung 34 eine Temperatur von 600C und einen Feuchtegehalt von 3 g/kg. Die Strömungsgeschwindigkeiten der die Öffnungen 27 und 34 verlassenden Luftströme sind in geeigneter Weise durch Ventile 48 und 49 (Fig. 1) in den Leitungen 26 bzw. 20 gesteuert. Während des Betriebs wird der Ringraum 37 und die langgestreckten Räume 43 und 43' (Fig. 3 und 4) auf einen Druck von 4,075 kg/cm2G gehalten, und zwar durch Einführen von trockener unter Druck stehender Luft. Obwohl der Druck der in Verarbeitung befindlichen Luft dadurch verändert werden kann, daß man die Proportion des Teils der heißen zusammengepreßten Luft vom Gebläse 12 zum Wärmeaustauscher 14 relativ zu dem Teil des Restes der heißen zusammengepreßten Luft, die direkt in die Dehydrieranordnung 13 eingeführt wird, verändert und auch durch Einstellung der VentiLe 48 und 49, so ist der Druck der den Rotor 23 in der Dehydrierzone gerade verlassenden Luft 3,93 kg/cm2G bei einem Betriebsbeispiel, während der Druck der den Rotor 23 gerade in der Regenerationszone verlassenden Luft 3,955 kg/cm2G im gleichen Beispiel beträgt.
  • Fig. 5 ist eine teilweise aufgeschnittene vergrößerte Ansicht des in Fig. 1 gezeigten Wärmeaustauschers 14. Es handelt sich dabei um einen Mantel- und Rohr-Wärmeaustauscher mit sehr vielen (ungefähr 3000) Rohren 50 innerhalb eines Mantels. Die heiße zusammengepreßte Luft wird den Innenseiten der Rohre 50 vom Gebläse 12 über einen Einlaß 51 zugeführt und wird über einen Auslaß 52 abgegeben, wohingegen die dehydrierte Luft der Innenseite des Mantels, aber außerhalb der Rohre 50, über einen Einlaß 53 zugeführt wird und über einen Auslaß 54 abgezogen wird. Im Wärmeaustauscher 14 wird die von der Dehydrieranordnung 13 kommende dehydrierte Luft dadurch erhitzt, daß ein Teil der Eigenwärme der heißen zusammengepreßten vom Gebläse kommenden Luft absorbiert wird.
  • Fig. 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • Bei der Anordnung gemäß Fig. 6 ist eine Vereinfachung gegenüber Fig. 1 vorgesehen. Bei der Anordnung gemäß Fig. 6 wird die ganze vom Gebläse 12 kommende heiße zusammengepreßte Luft durch Leitung 18 in den Wärmeaustauscher 14 eingegeben, und die ganze den Wärmeaustauscher verlassende Luft wird sodann durch die Leitung 16 der Regenerierzone 17 in der Dehydrieranordnung 13 zugeführt. Nach dem Hindurchlaufen durch den Rotor 23 in der Regenerierzone 17, und nach dem Durchlaufen des Kühlers 30, wird die Luft veranlaßt, durch den Rotor 23 in der Dehydrierzone 19 zu laufen, um dehydriert zu werden. Die auf diese Weise dehydrierte Luft wird aus der Dehydrieranordnung 13 abgezogen und durch Leitung 20 dem Wärmeaustauscher 14 zugeführt, wo die Luft durch Absorption eines Teils der Eigenwärme der vom Gebläse 12 kommenden heißen zusammengepreßten Luft erhitzt wird, um sodann in die Heißluftöfen 15 eingeführt zu werden. Der in der Anordnung gemäß Fig. 6 verwendbare Wärmeaustauscher 14 kann zur gleichen Bauart gehören wie der in der Anordnung gemäß Fig.1 verwendbare Wärmeaustauscher 14. Ferner besitzt der Rotor 23 der Dehydrieranordnung 13 in Fig. 6 im wesentlichen den gleichen Aufbau wie der Rotor gemäß den Fig. 1 bis 4 und ist mit den gleichen Abdichtmitteln ausgestattet, die oben unter Bezugnahme auf die Fig. 3 und 4 beschrieben wurden. Die schematisch in Fig. 6 gezeigte Kühlvorrichtung 30 ist ebenfalls ähnlich wie die Kühlvorrichtung 30 oder 35 in Fig. 2 ausgebildet, d.h. es handelt sich um einen gerippten Rohr-Wärmeaustauscher, durch den kaltes in einer nicht gezeigten Kühlvorrichtung hergestelltes Wasser als Kühlmittel geleitet werden kann.
  • Da die hier beschriebene Dehydrieranordnung die zu verarbeitende Luft als Heißluft zur Regeneration des Rotors 23 verwendet, ist es nicht notwendig, extern irgendwelche Heißluft zuzuführen, um den Rotor 23 zu regenerieren und es kann daher eine wärmelose Dehydrierung durchgeführt werden. Man erkennt ferner, daß es die erfindungsgemäße Anordnung möglich macht, nur den Feuchtegehalt der behandelten Luft drastisch ohne signifikanten Verlust an Temperatur und Druck zu reduzieren, und zwar verglichen mit der bekannten Anordnung, wo Gebläse und Heißluftöfen direkt verbunden sind. Ferner ist die erfindungsgemäße einfache Konstruktion frei von mechanischen Problemen, was einen stabilen Dauerbetrieb über lange Zeitperioden ermöglicht.
  • Mit N in Nm3/min ist angedeutet, daß sich die Angabe auf Normalbedingungen bezieht.
  • 2 Mit G hinter kg/cm ist angedeutet, daß es sich um einen Überdruck, d.h. den direkt am Meßgerät abgelesenen Wert handelt.

Claims (11)

  1. PATENTANSPRÜCHE t. Anordnung zur Herstellung heißer zusammengepreßter Luft mit einem verminderten Feuchtigkeitsgehalt geeignet zur Verwendung beim Betrieb eines Hochofens, wobei ein übliches Gebläse vorhanden ist, welches zur Verwendung beim Betrieb eines Hochofens ausgelegt ist und mit einem oder mehreren üblichen Heißluftöfen zusammenarbeitet, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß in der Luftführung vom Gebläse (12) zu den Heißluftöfen (15) folgende Elemente vorgesehen sind: eine Dehydrieranordnung (13), die einen gasdurchlässigen Rotor (23) aufweist, der mit einer regenerierbaren hygroskopischen Substanz imprägniert ist, und wobei die Anordnung (13) ferner mindestens einen Kühler zum Kondensieren der Feuchtigkeit in der Luft aufweist, einen derart angeordneten Wärmeaustauscher (14), daß ein Teil oder die ganze heiße zusammengepreßte vom Gebläse kommende Luft ihre Eigenwärme auf die von der Dehydrieranordnung kommende dehydrierte Luft übertragen kann, Mittel zur Führung des Rests oder der ganzen heißen zusammengepreßten vom Gebläse kommenden Luft zu der Dehydrieranordnung, und Mittel zur Leitung der ganzen dehydrierten von der Dehydrieranordnung kommenden Luft zu dem Wärmeaustauscher, wodurch die gesamte in die Heißluftöfen einzuführende Luft veranlaßt wird, durch die Dehydrieranordnung und den Wärmeaustauscher zu laufen und dehydriert zu werden.
  2. 2. Anordnung zur Herstellung heißer komprimierter Luft mit einem verminderten Feuchtegehalt geeignet zur Verwendung beim Betrieb eines Hochofens unter Verwendung eines konventionellen zur Verwendung beim Hochofenbetrieb konstruierten Gebläses sowie einem oder mehreren konventionellen Heißluftöfen, dadurch gekennzeichnet, daß in den Luftdurchlauf vom Gebläse zu den Heißluftöfen die folgenden Elemente eingebaut sind: eine Dehydrieranordnung, die einen mit einer regenerierbaren hygroskopischen Substanz imprägnierten gasdurchlässigen Rotor und mindestens zwei Kühler aufweist, um die Feuchtigkeit in der Luft zu kondensieren, einen derart angeordneten Wärmeaustauscher, daß ein Teil der vom Gebläse kommenden heißen komprimierten Luft seine Eigenwärme auf die von der Dehydrieranordnung kommende dehydrierte Luft übertragen kann, Mittel, um den Rest der heißen zusammengepreßten vom Gebläse kommenden Luft einer Regenerationsseite des Rotors zuzuführen, Mittel, um den Teil der heißen zusammengepreßten Luft, die den Wärmeaustauscher verläßt, nach Übertragung der Eigenwärme auf die dehydrierte Luft einer Dehydrierseite des Rotors zuzuführen, wobei einer der Kühler derart angeordnet ist, daß er die durch die Regenerationsseite des Rotors gelaufene Luft abkühlen kann, während der andere der Kühler derart angeordnet ist, daß er die Luft abkühlen kann, welche durch die Dehydrierseite des Rotors zu laufen hat, und Mittel zur Vereinigung eines-Stromes aus der dehydrierten Luft, die durch die Dehydrierseite des Rotors gelaufen ist, mit einem Strom aus der dehydrierten Luft, die durch den zuerst erwähnten Kühler gelaufen ist, und um den vereinigten Strom aus dehydrierter Luft dem Wärmeaustauscher zuzuführen, wodurch die ganze in die Heißluftöfen einzuspeisende Luft veranlaßt wird, durch die Dehydrieranordnung und den Wärmeaustauscher zu laufen und dehydriert wird.
  3. 3. Anordnung zur Herstellung heißer zusammengepreßter Luft mit einem verminderten Feuchtegehalt, geeignet zur Verwendung beim Betrieb eines Hochofens unter Verwendung eines üblichen für den Betrieb eines Hochofens konstruierten Gebläses und einem oder mehreren konventionellen Heißluftöfen, dadurch gekennzeichnet, daß im Luftlauf vom Gebläse zu den Heißluftöfen folgende Vorrichtungen vorgesehen sind: eine Dehydrieranordnung, die einen gaspermeablen Rotor aufweist, der eine regenerative hygroskopische Substanz imprägniert aufweist, und wobei die Dehydrieranordnung ferner mindestens einen Kühler umfaßt, um die Feuchtigkeit in der Luft zu kondensieren, einen derart angeordneten Wärmeaustauscher (14), daß die gesamte heiße zusammengepreßte vom Gebläse kommende Luft ihre Eigenwärme auf die von der Dehydrieranordnung kommende dehydrierte Luft übertragen kann, Mittel zur Leitung der den Wärmeaustauscher verlassenden Luft zu einer Regenerationsseite des Rotors, wobei der Kühler (30) derart angeordnet ist, daß er die durch die Regenerationsseite des Rotors gelaufene Luft kühlen kann, Mittel zur Leitung eines Luftstroms, der durch den Kühler und die Dehydrierseite des Rotors gelaufen ist, zu dem erwähnten Wärmeaustauscher, und wobei die in die erwähnten Heißluftöfen einzuführende Luft veranlaßt wird, durch die Dehydrieranordnung und den Wärmeaustauscher zu laufen und dabei dehydriert wird.
  4. 4. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dehydrieranordnung ferner ein im ganzen zylindrisches Gehäuse (21) mit Abstand angeordnete parallele Unterteilungsplatten (22, 22') zur Unterteilung des Innenseitenraums des Gehäuses in Regenerier- und Dehydrier-Zonen (17, 19) aufweist, wobei der Rotor (23) drehbar derart gelagert ist, daß er sich radial über annähernd die vollen Querschnitte der beiden Zonen, der Regenerier-und Dehydrierzone, erstreckt, wobei ein Zwischenraum zwischen der Umfangsoberfläche des Rotors und einer Innenoberfläche des Gehäuses durch ringförmige Dichtungspackungselemente abgedichtet ist, um einen Ringraum'zu definieren, und wobei ferner Zwischenräume zwischen den flachen Oberflächen des Rotors und den Enden der Unterteilungsplatten, die zum Rotor hinweisen, durch langgestreckte Dichtungspackungselemente abgedichtet sind, um langgestreckte Räume (43, 43') zu bilden, und wobei für jeden dieser abgedichteten Räume eine öffnung zur Einführung von trockener unter Druck stehender Luft vorgesehen ist, und wobei diese Luft einen Druck besitzt, der höher ist als der Druck der durch die Regenerationszone laufenden Luft, und wobei diese unter Druck stehende trockene Luft in jeden dieser Räume eingeführt wird, und zwar von einer gesonderten Quelle, wodurch verhindert wird, daß die Luft aus der Regenerierzone in die Dehydrierzone leckt.
  5. 5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Welle (24) des Rotors (23) in dem Raum zwischen den mit Abstand angeordneten parallelen Unterteilungsplatten angeordnet ist.
  6. 6. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühler innerhalb des Gehäuses angeordnet sind.
  7. 7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein zusätzlicher Kühler zur Vorkühlung der Luft, die veranlaßt wird, durch den Rotor in der Regenerationszone (17) zu laufen, in der Regenerationszone vorgesehen ist.
  8. 8. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Raum zwischen den mit Abstand angeordneten parallelen Unterteilungsplatten Innenseitenunterteilungswände vorgesehen sind, deren jede ein Lager zur drehbaren Lagerung der Welle des Rotors aufweist und eine der Wände bildet, welche den entsprechenden langgestreckten Raum bilden.
  9. 9. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zuletzt erwähnten Mittel mit Mitteln zur Einstellung der Strömungsgeschwindigkeit in jedem Strom der dehydrierten Luft ausgestattet sind.-
  10. 10. Anordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeaustauscher (14) derart angeordnet ist, daß ein Teil der heißen zusammengepreßten vom Gebläse (12) über eine Leitung (18) kommenden Luft eine indirekte Wärmeaustauschung mit sämtlicher dehydrierter von der Dehydrieranordnung (13) über eine Leitung (20) kommenden Luft erfährt, und wobei die Dehydrieranordnung (13) derart angeordnet ist, daß der Rest der heissen zusammengepreßten vom Gebläse (12) über Leitung (16) kommenden Luft in eine Regenerationszone (17) der Dehydrieranordnung (13) eingegeben wird, während die den Wärmeaustauscher (14) über eine Leitung (32) verlassende Luft in eine Dehydrierzone (19) der Dehydrieranordnung eingeführt wird, und wobei schließlich die durch die Regenerationsseite eines Rotors (23) gelaufene Luft nach Hindurchtritt durch einen Kühler (30) mit der dehydrierten Luft, die durch eine Dehydrierseite des Rotors gelaufen ist, kombiniert ist, und wobei der kombinierte Strom aus dehydrierter Luft durch die Leitung (20) dem Wärmeaustauscher (14) zugeführt wird.
  11. 11. Anordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte heisse zusammengepreßte Luft vom Gebläse (12) über die Leitung (18) dem Wärmeaustauscher (14) zugeführt wird, daß die gesamte den Wärmeaustauscher verlassende Luft sodann durch die Leitung (16) der Regenerationszone (17) in der Dehydrieranordnung (13) zugeführt wird, daß nach dem Durchtritt durch den Rotor (23) in der Regenerierzone (17) und den Kühler (30) die Luft veranlaßt wird, durch den Rotor (23) in der Dehydrierzone (19) zum Zwecke der Dehydrierung zu laufen, und daß die derart dehydrierte Luft dann aus der Dehydrieranordnung (13) abgezogen und durch eine Leitung (20) dem Wärmeaustauscher (14) zugeführt wird, wo sie erwärmt wird, und zwar durch Absorption eines Teils der Eigenwärme der heißen zusammengepreßten Luft, die vom Gebläse (12) kommt, und worauf dann die dehydrierte Luft in die Heißluftöfen eingeführt wird.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN111575426A (zh) * 2020-05-21 2020-08-25 无锡金龙石化冶金设备制造有限公司 一种节能型高炉鼓风过滤脱湿装置

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