DE2660880C2 - Ofenanlage für chemische Umsetzungen - Google Patents
Ofenanlage für chemische UmsetzungenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft Ofenanlagen fur chemische Umsetzungen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs
1.
Aus der US-PS 37 77 486 ist eine Anlage zur Wiedergewinnung von Energie bekannt, bei der ein Gas aus
einem Regenerierungsgefäß durch eine Hauptleitung, die einen Abscheider enthält, einer Turbine zugeführt
wird, die einen Druckluftkompressor und einen Generator antreibt Die Hauptleitung besitzt einen Nebenweg
mit einem trägen Nebenwegventil, das dazu drcnl, den
Druck im Oberteil des Gefäßes zu steuern. Analog besitzt die Hauptleitung selbst ein Ventil, das ebenfalls
dazu dient den Druck im Oberteil des Gefäßes zu steuern. Außerdem ist ein weiterer Nebenweg vorgesehen,
der die Turbine umgeht und in dem ein rasch wirkendes Nebenwegventil angeordnet ist, das auf die Drehgeschwindigkeit
der Turbine anspricht und dazu vorgesehen ist, eine zu hohe Geschwindigkeit der Turbine zu
verhindern.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Ofenanlagc der obengenannten Art für chemische Umsetzungen zu
schaffen, bei der die Energie des Reaktionsgases wirksam ausgenutzt wird und, wenn die Waschwirkung des
Reaktionsgaswäschers positiv und gleichmäßig gehalten wird, am Turbineneinlaß der maximal cr/.iclbarc
Gasdruck verwirklicht und eine Erhöhung des Turbinenwärmeabfalls erzielt wird, um dadurch die höchstmögliche
Wirksamkeit bei der Energierückgewinnung zu erzielen.
Aufgabe der Erfindung ist esierner, in einer Ofcnanlage
der obengenannten Art -und mk den geschilderten
funktionalen Möglichkeiten für chemische Umsetzungen ein nicht gesteuertes Nebenwegventil vorzusehen,
um dadurch nicht nur beim Ingangsetzen und Außerbetriebsetzen der Turbine die Umstellung und Regulierung
der Gasströmungsgeschwindigkeit zu ermöglichen, sondern auch einen Schutz des Reaktionsofcns
und des Turbinengenerators zu gewährleisten, wenn das System einen abnormen Betriebszustand annimmt.
Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs I angegebenen Merkmale gelöst.
Weitere vorteilhafte Gestaltungsmöglichkcilen der Ofenanlage gemäß der Erfindung sind den Unteransprüchen
zu entnehmen.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand einer Zeichnung näher erläutert, die als
Fi g. 1 ein Fließschema für die Anordnung einer Blasofenanlage
als eines Beispiels für eine Orenanlagc gemäß der Erfindung für chemische Umsetzungen darstellt.
Die als Beispiel angeführte Blasofenanlage stellt das allgemeinste repräsentative Beispiel für erfindungsgemäße
Ofenanlagen für chemische Umsetzungen dar.
Gemäß Fig. 1 wird ein Blasofen 3 mit Hilfe eines Luftgebläses 1 und eines Heißluftofcns 2 mit einem
Heißluftstrah! versorgt. Das Abgas wird vom Oberteil des Blasofens 3 abgeleitet und gelangt nacheinander
durch einen Staubabscheider 4 und einen Gaswäscher 5. der den Druck im Oberteil des Ofens steuern kann, und
wird mil Hilfe eines Einlaßventils 6. eines Hauptabspcrrventilcs
7 und eines Ventils 8 zur Geschwindigkcitsregulicrung
einer durch das Ofengas betriebenen Turbine 9 zugeführt.
Die Strömungsgeschwindigkeit des Reaktionsgases durch den Wäscher 5 wird durch einen Regler 17 gesteuert,
der auf ein Steuersignal einer weiter unten beschriebenen Ofenoberteildrucksteuereinrichtung A anspricht.
Der Druck im Oberteil des Ofens ändert sich in umgekehrtem Verhältnis zur Strömungsgeschwindigkeit
des Gases und kann daher mit Hilfe der Steuereinrichtung A durch den Regler 17 des Wäschers 5 gesteuert
werden.
Die Turbine 9 ist direkt mit einem Generator 10 gekuppelt und treibt diesen an. In der Abgasleitung von
der Turbine ist ein Auslaßabschaftventil 10 vorgesehen. Ferner isi eine Nebenweggasleitung 16, die ein Nebenwegventil
in Form eines Scheidewandvantils 12a enthält,
an einem Ende mit dem Turbineneinlaß an einem Punkt stromaufwärts des Turbinenehilaßventils 6 und
am anderen Ende mit der Turbinenabgasleiti^ig an einem
Punkt stromabwärts vom Auslaßabschaltventil 11 verbunden.
Das beschriebene Gasströmungssystem ist mit einem Ofcnoberteildruckdetektor 13 versehen, der am Ofengasauslaß
am oberen Teil des Blasofens 3 angeordnet ist, ferner mit einem Turbineneinlaßdruckdetektor 14,
der am Einlaß derTurbine 9 in der Gasströmungsleitung an einem Punkt stromaufwärts des Turbineneinlaßventils
6 angeordnet ist, und schließlich mit einem Drehgeschwindigkcitsdetektor
15 für die Turbine, der an einem geeigneten Platz zu;· Bestimmung der Geschwindigkeit
der Turbinen- oder Generatorwelle angeordnet ist.
Die Ofcnobertcildrucksteuereinrichtung A empfängt
An/eigcsignale von dem Ofenoberteildruckdetektor 13 und weist einen Ofenoberteildruckeinsteller G zur
Durchführung der Einstellung bezüglich der Steuereinrichmng A auf. Wirkungsmäßig verbunden mit der
OfcnobcrtciHrucksteuereinrichtung A ist ein Steuersystem
vorgesehen, das mit den erwähnten Detektoren 14 und 15 zusammenwirkt, um den Betrieb des Turbinensystcms
zu steuern. Dieses Steuersystem umfaßt im wesentlichen einen Turbinenregler Ba1 der Anzeigesignale
von dem Turbineneinlaßdruckdetektor 14 und dem Turbinendrehgischwindigkeitsdetektor
i5 empfängt, einen Turbincneinlaßdruckeinsteller C zum Durchführen des
Einsiellens im Hinblick auf den Turbinenregler Ba, einen
Belastungsgrenzeneinsteller D zur Durchführung der Einstellung ebenfalls mit Rücksicht auf den Turbinenregler
Ba. einen Begrenzer £"für die Obergrenze des
eingestelltem Wertes für den Turbineneinlaßdruck zur Durchführung der Begrenzung im Hinblick auf den Turbinenregler
Ba. einen Einsteller Ffür den Mindestdruckunterschied
zur Durchführung der Einstellung im Hinblick auf den Begrenzer E, wobei Betriebsinformation
auch dem Begrenzer E von der Ofenoberteildrucksteucrcinrichtung
A zugeht, sowie einen Rückkopplungssignalkrcis H.
Das Nebenwegventil 12s wird durch Steuerung von einer Turbineneinlaßdrucksteuervorrichtung J betätigt,
die ihrerseits auf die Signale des Turbineneinlaßdruckdetekiors
14 und des Rückkopplungssignalkreises H sowie gemäß den eingestellten Werten, die durch den TurbineneinlaßdruckcipMcllcr
C und den Begrenzer E für den oberen eingestellten Wert des Turbineneinlaßdrukkes
anspricht.
Der Rückkopplungssignalkreis H ist zwischen den
Turbinenregler Bu und die Steuereinrichtung /geschaltet.
Der Turbinenregler Ba, der einen nicht dargestellten Belastungcsteuerkreis einschließt, betätigt regelbar <ks
geschwindigkeitsregulierende Ventil 8 aufgrund von Signalen aus dem tachometrischen Detektor 15 für die
Rotationsgeschwindigkeit der Turbine und gemäß den Werten, die von einem Belastungseinsteller K und dem
Belastungsgrenzeneinsteller Deingestellt sind.
Bei der Blasofenanlage mit dem oben beschriebenen allgemeinen Aufbau wird die Turbine 9 nur betrieben.
ίο wenn der Blasofen 3 einen stabilen Hochdruckbetriebszustand
angenommen hat. Demzufolge wird beim Ingangsetzen des Blasofens und wenn keine Luftströmung
vorliegt, die Turbine 9 angehalten, und das Hauptabschaltventil 7 und das Geschwindigkeitreglungsventil 8
sind völlig geschlossen, wodurch sämtliches vom Blasofen
erzeugte Gas über den Nebenweg 16 und das Nebenwegventil, das völlig geöffnet ist, strömt. Der Druck
im Oberteil des Ofens wird während dieser Zeit aufgrund der regelnden Wirkungsweise des Gaswäschers 5
auf einem konstanten Wert gehalten.
Ganz allgemein werden Turbine u,»d Generator durch parallele Belastung mit einer äußeren Kraftquelle
betrieben. Während des Betriebes der Turbine 9 wird der Turbineneinlaßdruck automatisch durch das Scheidewandrentil
12a konstant gehalten, und der Hauptteil des im Blasofen 3 erzeugten Gases wird durch Turbine 9
strömengelassen, wobei die Energie des Gases in wirksamer Weise wiedergewonnen wird. Während dieser
Zeit wird der Turbineneinlaßdruck auf dem höchstmögliehen Wert gehalten, bei dem die Waschtätigkeit des
Gaswäschers 5 gehalten werden kann, um dadurch den Wärmeabfali in der Turbine und damit die wiedergewonnene
Energie zu erhöhen. Außerdem wird während dieser Zeit der Druck im Ofenoberteil von dem Gaswäscher
5 auf einem konstanten Wert gehalten, und die Turbinendrehgeschvvindigkeit wird mit der der äußeren
Kraftquelle synchronisiert und praktisch konstant gehalten.
Die verschiedenen Betriebsweisen der Turbine, wie sie /fir die Zwecke der erfindungsgemäßen Anlage angewandt werden, sind wie folgt:
Die verschiedenen Betriebsweisen der Turbine, wie sie /fir die Zwecke der erfindungsgemäßen Anlage angewandt werden, sind wie folgt:
1. Normalbetrieb
1-1. Ingangsetzen der Turbine
1-1. Ingangsetzen der Turbine
Angenommen, das Scheidewandventil 12a sei völlig geöffnet, die Turbine 9 stehe still und die Gesamtmenge
des vom Blasofen erzeugten Gases ströme nicht durch Turbine 9, sondern durch das Scheidewandventil 12a.
Der Druck im Oberteil des Ofens wird in diesem Falic
vom Gaswäscher 5 gesteuert. Wenn der Befehl zum Starten der Turbine erteilt ist, werden Einlaßventil 6 und
Auslaßabschaltventil 11 geöffnet, und zur Vorbereitung
des Turbinenstarts wird Gas durch die Turbine strömengelassen. Anschließend wird das Starten der Turbine
wie folgt vorgenommen:
Zunächst wird d.'.s Hauptabsperrventil 7 geöffnet und anschließend durch Betätigen desTurbineneinlaßdruck-
bo einstellers Cder eingestellte Wert für den Turbineneinlaßdruck
allmählich erhöht, bis sein obe'er Wert erreicht ist, worauf sich das Scheidewandventil 12;/ allmählich
automatisch schließt und der Turbineneinlaßdruck auf dein Wert gehalten wird, der bei dem Begrcn-
bj zer ffür den oberen Wert für den Turbineneinlaßdruck
eingestellt ist. Aufgrund dessen übersteigt der Turbineneinlaßdruck niemals den Wert, der erzielt wird,
wenn der vom Mindestdruckunterschiedeinsteller Fein-
gestellte Druckunterschied zwischen Einlaß- und Auslaßseiie
des Gaswäschers 5 von dem durch den Ofenoberteildruckeinsteller C eingestellten Wert für den
Druck im Oberteil des Ofens subtrahiert wird. Folglich wird die Waschtätigkeit des Gaswäschers kontinuierlich
auf dem normalen Zustand gehalten.
Zu diesem Zeitpunkt wird das geschwindigkeitsregulierende Ventil 8 von dem Lastbegrenzer D durch den
Turbinenregler Ba allmählich geöffnet, worauf die Turbine allmählich beschleunigt wird, bis ihre Geschwindigkeit
schließlich den Mindestwert erreicht, der von der Geschwindigkeitssteuerung des Turbinenreglers Ba eingestellt
ist und die Turbine 9 daraufhin der Drehgeschwindigkeitsregelung unterworfen wird.
Zu diesem Zeitpunkt wird die Synchronisation der Turbine mit der äußeren Kraftquelle automatisch oder
von Hand durchgeführt. Wenn die Synchronisation erreicht ist, wird der obenerwähnte Belastungssteuelutigikreis
dei Turbincnreglcrs Bs. der bis dahin aüsgc
schaltet war, automatisch tätig, und der Betrieb der Turbine wird unter Belastungsregelung durchgeführt.
1 -2. Belastung der Turbine
Der eingestellte Wert für die Belastung wird mittels des Beiastungseinsiellers K über Turbinenregler Ba erhöht,
worauf sich das geschwindigkeitsregelnde Ventil 8 öffnet und die Turbinenlast erhöht wird. Zu der gleichen
Zeit erreicht das Scheidewandventil 12a automatisch seinen völlig geschlossenen Zustand, um den Turbineneinlaßdruck
konstant zu halten, und die gesamte Menge des vom Blasofen erzeugten Gases strömt durch Turbine*
1 -3. Anhalten der Turbine
Auf den Befeh! zum Anhalten der Turbine wird das geschwindigkeitsregulierende Ventil 8 mittels des Belastungseinstellers
K durch den Turbinenregler Ba geschlossen, worauf die Turbinenlast abzunehmen und
gleichzeitig das Scheidewandventil 12a sich zu öffnen beginnt. Wenn die Turbinenlast Null erreicht hat, wird
der Generator 10 automatisch von der äußeren Kraftquelle abgekuppelt, und die Steuerung des Turbinenbetriebs
geht von der Belastungssteuerung auf die Geschwindigkeitssteuerung über.
Das geschwindigkeiisregulierende Ventil 8 wird weiter
mittels des Beilastungsgrenzeneinstellers D durch
den Turbinenregler Bu geschlossen, bis es vollständig
geschlossen ist. worauf die Turbine 9 zu arbeiten aufhört. Danach wird mittels des Turbineneinlaßdruckeinstellers
Cder eingestellte Wert für den Turbineneinlaßdruck auf seine Untergrenze erniedrigt, worauf sich das
Scheidewandventil 12a allmählich öffnet, bis es völlig geöffnet ist. Zu diesem Zeitpunkt strömt kein vom Blasofen
erzeugtes Gas mehr durch die Turbine 9. sondern in seiner Gesamtheit durch das Scheidewandventil 12a.
2. Abnormer Betrieb
2-1. Plötzlicher Ausfall der Turbine und Abschalten
der Belastung
der Belastung
In diesem Falle wird der Generator 10 von der äußeren
Kraftquelle durch einen Kreisunterbrecher 17 abgetrennt und das Hauptabschaltventil 7 und bzw. oder das
die Geschwindigkeit regulierende Ventil 8 rasch geschlossen, um dadurch Turbine 9 und Generator 10 zu
schützen. Zu diesem Zeitpunkt steigt der Tiirbiiieneinlaßdruck
rasch an und damit verbunden L-bcnfalls der
Druck im Oberteil des Ofens. Um einen übermäßigen Druckanstieg zu verhindern, ist ein Rückkopplungskoinpcnsationskreis
vorgesehen, tier das Scheidewandventil
12;; aufgrund eines das Aussetzen der Turbine oder das Abschalten der Belastung anzeigenden Sijin:iles.
das dem Turbinenregler Ba von dem Abschsiltvcniil
7 bzw. dem Kreisunterbreehcr 17 zugeht, öffncl.
2-2. Durchblasen des Blasofcns
Wenn ein Durchblasen des Blasofens 3 während des Betriebes der Turbine 9 auftritt, was zur Folge hat, dal!
eine große Menge Blasofengas augenblicklich in die Turbine strömt, steigt der Druck im Oberteil des Ofens
natürlich an. Wenn der Druck im Oberteil des Ofens übermäßig hoch wird, spricht ein Überdruckventil, das
sm SluSofen sn^eordnst ist, 3n, 'edoch kiinn iitcs verhifidert
werden, indem man in Kombination clamii eine
Einrichtung zum Betreiben eines Ventils für einen abnormen Nebenweg vorsieht, um das Schcidewanclveniil
12a nach dem Feststellen eines übermäßig hohen Dnikkes
im Ofenoberteil zu öffnen.
Bei der Ofenanlage für chemische Umsetzungen gemäß der Erfindung wird somit das Reakiionsgas aus
dem Wäscher 5 dazu verwendet, eine stromabwärts vor·
geseheni Turbine mit angeschlossenem Generator anzutreiben, während die Ofenoberteildrueksieueiiing
durch den Gaswäscher ausgeführt wird, wodurch die Energie des Reaktionsgases in wirksamer Weise ausgenutzt
wird.
Außerdem wird der maximal crzielbare Druck ties
Turbineneinlaßgases erzielt, da die Waschwirkung des Reaktionsgaswäschers im stationären Zustand positiv
gehalten und der Turbinenwärmeabfall erhöhl wird,
wodurch es möglich ist. die maximal mögliche Wiedergewinnung der Energie zu erzielen. Außerdem ist aufgrund
des Vorsehens eines Nebenwegvcniils nicht nur die Möglichkeit gegeben, die Gasströmtmgsgcschwindigkeit
zum Zeitpunkt des Startens und Außcrbctriebsetzens der Turbine zu ändern und einzustellen, sundern
es werden auch viele andere Möglichkeilen verwirklicht,
wie ein Schutz des Reaktionsofens und der Kombination aus Turbine und Generator für den Fall, dall das
System in einen abnormen Betriebszustand gerät.
Wenn die Ofenanlage für chemische Umsetzungen gemäß der Erfindung in einem Blasofensysiem einer
eisen- und stahlerzeugenden Anlage betrieben wird und
so dabei zu einer bemerkenswerten Wirksamkeil führt, so
ist es selbstverständlich auch möglich, daß diese Anlage zu ähnlich überlegenen Wirkungen führt, wenn sie aiii
andere Systeme übertragen wird, wie beispielsweise auf ein System aus einem chemischen Umseizungsgefäß.
aus dem unter hohem Druck Staub enthaltendes Gas austritt, und einer Expansionsturbine, die von dem
Hochdruckgas angetrieben wird.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (6)
1. Ofenanlage für chemische Umsetzungen mit einem Reaktionsofen, einer Hauptströmungsleitung
für das Abführen des Reaktionsgases vom Oberteil des Reaktionsofens, einem Reaktionsgaswäscher,
der in der Hauptströmungsleitung angeordnet ist, einer in der Hauptströmungsleitung stromabwärts
vom Gaswäscher angeordneten Expansionsturbine zur Nutzung von Energie aus dem Reaktionsgas,
einem Gasnebenweg, der von der Hauptströmungsleitung zwischen dem Wäscher und der Turbine abzweigt
und die Turbine umgeht, einem in dem Nebenweg angeordneten Ventil, einem Ventil zur Regulierung
der Turbinengeschwindigkeit und einem Detektor zum Erfassen der Rotationsgeschwindigkeit
der Turbine zur Steuerung des die Geschwindigkeit regulierenden Ventils, dadurch gekennzeichnet,
daß der Wäscher (5) vorgesehen ist, um den Druck des Reaktionsgases im Oberteil
des Reaktionsofens (3) zu steuern, daß ein Detektor (14) für den Einlaßdruck der Turbine in der Hauptströmungsleitung
zwischen dem Wäscher (5) und der Turbine (9) vorgesehen ist und daß eine Regelungseinrichtung (J) für den Turbineaeinlaßdruck vorgesehen
ist, die Signale von dem Detektor (14) zur Steuerung des Nebenwegventils (12a; erhält, so daß
der Turbineneinlaßgasdruck auf dem höchstmöglichen Wert haltbar ist, auf dem die Waschfähigkeit
des Wäschers (5) aufrecht erhalten werden kann, und daß das Ventil (8) zur Steuer jig der Turbinengeschwindigkeit
in der Hiuiptströmungsleitung zwischen
dem Druckdetektor (14) ;id der Turbine (9) angeordnet ist.
2. Anlage gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Begrenzer (E) für den eingestellten oberen
Wert des Turbineneinlaßdruckes. der ein Ofenoberteildrucksignal von einer Ofenoberteildrucksteuereinrichtung
(A) empfängt und mit der Turbineneinlaßdrucksteuereinrichtung (J) verbunden ist.
um den in dieser Steuereinrichtung (J) einzustellenden Turbineneinlaßgasdruck auf einen Wert zu begrenzen,
der sich daraus ergibt, daß man eine eingestellte Druckdifferenz zwischen Einlaß und Auslaß
des Gaswäschers (5) von dem Ofenoberteildruck subtrahiert, der in der Ofenoberteildrucksteuereinrichtung
M eingestellt ist.
3. Anlage gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Begrenzer (E) für den eingestellten
oberen Wert des Turbineneinlaßdruckes mit einem Einsteller (F) für die Mindestdruckdifferenz zur
Durchführung der Einstellung bezüglich des Begrenzers (£} verbunden ist.
4. Anlage gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Einsteller (C) für den Turbineneinlaßdruck
in Verbindung mit der Turbineneinlaßdrucksteuereinrichtung('//).
5. Anlage gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Belastungsgrenzeneinsteller (D) für die
Turbine und einen Einsteller (K) für die Turbinenbclastung.
die beide mil dem Turbinenregler (Ba) verbunden sind, um das Turbinengeschwindigkeitsregulierungsteil
(8) zu steuern.
6. Anlage gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Rückkopplungssignalkreis (H), der den
Turbinenregler (Ba) mit der Turbincncinlaßdriickstcucrcinrichlung
(I) verbindet und der über die Ttn-
bineneinlaßdrucksteuereinrichtung (Jj das Nebenwegventil
(\2a) betreibbar ist, um nach Feststellung des plötzlichen Ausfalls der Turbine oder der Abschaltung
der Belastung zu öffnen.
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Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3777486A (en) * | 1971-01-29 | 1973-12-11 | Carrier Corp | Apparatus for and a method of operating power recovery equipment |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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| BR7604665A (pt) | 1977-08-02 |
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