DE2820728B2 - Gichtgasreinigungsanlage - Google Patents

Description

ίο Die Regelspaltwaschvorrichtung kann aus mehreren Regelspaltwaschern bestehen, worunter insbesondere klassische Ringspaltwascher mit Venturieinschnürung, Ringspaltwascher in der Form von Diffusorwaschern oder auch Venturiwäscher mit entsprechenden Einstellvorrichtungen verstanden werden. Mit dem Ringspalt ist der Reinigungsdifferenzdruck einstellbar.

Bei den bekannten .gattungsgemäßen Gichtgasreinigungsanlagen sind die Regelspaltwaschvorrichtungen funktionell differenziert. Es sind nämlich stets zwei unterschiedliche Funktionen zugeordnete und unterschiedlich arbeitende Regelspaltvorrichtungen vorgesehen, die in bezug auf den Gasstrom parallel oder hintereinander geschaltet sind. Bei Parallelschaltung ist ein Ströinungskanal mit Regelspaltwaschvorrichtung über einen Tropfenabscheider od. dgl. an den Abgaskanal angeschlossen, während in dem anderen Strömungskanal mit selbständig funktionierender Regelspaltwaschvorrichtung die Expansionsturbine liegt (DE-AS

23 55 457). Dabei ist die Regelspaltwaschvorrichtung jo des ersten Strömungskanals ausschließliches Stellglied des Regelkreises zur Konstanthaltung des an der Gicht des Druckhochofens herrschenden Gasdruckes. Die Regelspaltwaschvorrichtung in dem anderen Strömungskanal bringt das Gas lediglich auf die Maschinenreinheit, die die Expansionsturbine verlangt. Bei der Ausführungsform, bei der die Regelspaltwaschvorrichtungen, funktionell unabhängig, hintereinander geschaltet sind, ist ein Strömungskanal, der zu dem Abgaskanal führt, hinter der letzten Regelspaltwischvorrichtung angeordnet und ein Bypasskanal vorgesehen, der hinter der ersten Regelspaltwaschvorrichtung abzweigt und in dem die Expansionsturbine liegt. Hier wird die in Strömuiigsrichtung erste Regelspaltwaschvorrichtung auf maschinenreines Gas für die Expansionsturbine gefahren, die zweite Regelspaltwaschvorrichtung dient als Stellglied in einem Regelkreis für die Regelung des Gasdruckes an der Gicht des Druckhochofens (DE-AS

24 39 758). Das alles hat sich an sich bewährt, ist jedoch wegen der beschriebenen funktioneilen Differenzierung der Regelspaltwaschvorrichtungen aufwendig. Darüber hinaus müssen in bezug auf den Wirkungsgrad der Reinigung und/oder der Energierückgewinnung Kompromisse in Kauf genommen werden, und es kann nicht ohne weiteres die Anlage so gefahren werden, daß bei allen Betriebszuständen sowohl die Gichtgasreinigung als auch die Energierückgewinnung optimal eingestellt sind.

Ferner ist eine Gichtgasreinigungsanlage bekannt (DE-AS 25 23 083), bei der einerseits die Einstellung der

Regelspaltwaschvorrichtunc, andererseits die Regelung des Druckes des Gichtgases an der Gicht regeltechnisch entkoppelt sind. Um dieses zu ermöglichen, ist das Expansionsturbinenaggregat als Stellglied in den Regelkreis für den Druck an der Gicht des Druckhochofens integriert und in einer Bypassleitung ein Druckregelventil angeordnet, welches in einen äquivalenten Regelkreis einbezogen oder mitgeschleppt ist. Treten hier außergewöhnliche Betriebszustände für die Expansionsturbine

auf, so wird auf die Bypassleitung umgeschaltet. Insoweit erfolgt dann keine Energierückgewinnung.

Bei einer anderen bekannten Gichtgasreinigungsanlage (DE-AS 22 07 035) ist eine Anlage für die Rückgewinnung der Expansionsenergie des Gichtgases nachgeschaltet. Das Gichtgas win^J in gesättigtem Zustand in die Expansionsturbine eingeleitet. Das dabei in der Turbine anfallende Kondensat führt innerhalb der Turbine zu einer weiteren Reduzierung des Staubgehaltes. Ach hier wird bei außergewöhnlichen Betriebszuständen die Expansionsturbine mit Hilfe einer Bypassleitung abgeschaltet.

Im übrigen arbeitet die Praxis bei Gichtgasreinigungsanlagen der beschriebenen Gattung mit Gasdruck/Gasmenge-Diagrammen, die das Funktionsverhalten erkennen lassen und die Einordnung verschiedener Betriebszustände zulassen. In einem Gasdruck/Gasmenge-Diagramm sind regelmäßig der Expansionsturbine eine Turbineneinsatzkennlinie und eine Turbinenarbeitskennlinie, dem Hochofen eine Hochofenkennlinie und der Differenzdruckwaschvorrichtung eine Gasreinigungskennlinie zugeordnet, welche Gasreinigungskennlinie parallel zur Hochofenkennlinie verläuft und mit ihrem Abstand von der Hochofenkennlinie den Reinigungsdifferenzdnick festlegt, der in der Rege!- spaltwaschvorrichtung gasreinigend funktioniert und einen bestimmten Grenzwert nicht unterschreiten darf. Die Gasreinigungskennlinie korrigiert so gleic lsam die Hochofenkennlinie und kann auch als korrigierte Hochofenkennlinie bezeichnet werden. Im allgemeinen ist im Gasdruck/Gasmenge-Diagramm der Gasd'-.uck als Ordinate, die stündliche Gasmenge, die der Druckhochofen abgibt, als Abszisse aufgetragen. Der Verlauf der genannten Kennlinien richtet sich nach der Auslegung der Gichtgasreinigungsanlage insgesamt. Zur Erläuterung wird auf F i g. 3 verwiesen. Der Verlauf der sogenannten Kennlinie ist bei den bekannten Anlagen regelmäßig so verwirklicht worden, daß die Turbineneinsatzkennlinie und die Turbinenarbeitskennlinie zwischen sich einen Diagrammzwickel A, die korrigierte Hochofenkennlinie unter der Turbinenarbeitskennlinie einen Diagrammzwickel B definieren, während der Zustandspunkt P der Anlage insgesamt, solange die Expansionsturbine arbeitsfähig ist, im Diagrammzwickel A oder B liegen bzw. wandern kann. Es versteht sich von selbst, daß vor der Tui bineneinsatzkennlinie ein Bereich liegt, in dem die Turbine nicht mehr mit Energierückgewinnung arbeiten kann. Es versteht sich fernerhin, daß unter dem Diagrammzwikkel B ein Bereich liegt, in dem die Expansionsturbine keine Energie mehr erzeugt, aber auch eine Druckregelung nicht mehr möglich ist. In diesen beiden Fällen muß die Expansionsturbine abgeschaltet und die Gichtgasreinigungsanlage mit den übrigen Aggregater gefahren werden, und zwar mit Gichtgasreinigung und/oder Druckregelung an der Gicht des Hochofens, jedoch ohne Energierückgewinnung. Die Expansionsturbine wird bei den bekannten gattungsgemäßen Anlagen (z. B. um über einen Generator Drehstrom vorgegebener Frequenz zu erzeugen) mit konstanter Drehzahl mit Hilfe einer entsprechenden Drehzahlregeleinrichtung betneben. Dann ist der Diagrammbereich A dadurch gekennzeichnet, daß bei Lage des Zustandspunktes im Diagrammbereich A bis zur Lage auf der Turbinenarbeitskennlinie die Expansionsturbine eine größere Gasmenge aufnehmen kann, als der Druckhochofen abgibt. Umgekehrt ist der Diagrammbereich ß dadurch gekennzeichnet, daß bei einem bestimmten vorgegebenen Druck die gesamte angebotene G.ismenge des Druckhochofens nicht mehr von der Turbine geschluckt werden kann. Aus diesen Zusammenhängen hat man bei den bekannten gattungsgemäßen Gichtgasreinigungsanlagert bisher keine Konsequenzen für die Gestatlung, die Steuerung und die Regelung gezogen. Die Hauptpatentanmeldung schließt an diese Zusammenhänge an.
Die Hauptpatentanmeldung geht von der Grundkonzeption aus, bei der Regelung des Gasdruckes an der Gicht des Druckhochofens die Eigenschaften der Expansionsturbine für die regeltechnische Gestaltung mit einzusetzen. Es wird beachtet, daß zu jedem Druckzustand vor der Expansionsturbine bei mit konstanter Drehzahl arbeitender Expansionsturbine eine bestimmte Gasmenge gehört, die durch die Turbinenarbeitskennlinie gegeben ist. Ausgehend von dieser Konzeption liegt der Hauptpatentanmeldung die Aufgabe zugrunde, eine Gichtgasreinigungsanlage der eingangs beschriebenen Gattung so weiter auszubilden, daß ohne funktionelle Differenzierung der Regelspaltwaschvorrichtung die Anlage in allen normalen Betriebszuständen mit sowohl gutem Reinigungswirkungsgrad als auch mit gutem Energierückgewinnungswirkungsgrad gefahren werden kann.

Die Erfindung nach der Hauptpatentanmeld'ing geht aus von einer gattungsgemäßen Gichtgasreinigungsanlage für einen Druckhochofen, wobei in einem Gasdruck/Gasmenge-Diagramm der Expansionsturbi-

jo ne eine Turbineneinsatzkennlinie und eine Turbinenarbeitskennlinie, dem Hochofen eine Hochofenkennlinie, der Differenzdruckwaschvorrichtung eine Gasreinigungskennlinie zugeordnet wird, welche Gasreinigungskennlinie die Hochofenkennlinie zu einer korrigierten Hochofenkennlinie korrigiert, wobei ; :rner die Turbineneinsatzkennlinie sowie die Turbine arbeitskennlinie zwischen sich einer. Diagrammzwickel. \,die korrigierte Hochofenkennlinie unter der Turbinenarbeitskennlinie einen Diagrammzwickel ß definieren, während der Zustandspunkt P der Anlage insgesamt, solange die Expansionsturbine mit Energierückgewinnung arbeitsfähig ist, im Diagrammzwickel A oder B liegt bzw. wandern kann. In der Hauptpatentanmeldung ist beansprucht, daß hinter der (funktionell nicht differenzierten) Regelspaltwaschvorrichtung lediglich die Leitung angeschlossen ist, welche die Expansionsturbine mit einem nur noch im Anfahrzustand funktionsnotwendigen Turbinenventil sowie den Umgehungsbypass mit Ventil aufweist, — während bei Lage des Zustandspunktes P im Diagrammbereich A ein Druckabbau in der Regelspaltwaschvorrichtung sowie ggf. (je nach Lage des Zustandspunktes P) zusätzlich in der Expansionsturbine erfolgt und über die Regelspaltwatchvorrichtung der Gasdruck an der Gicht des Druckhochofens so geregelt wird, daß die zugeordnete Gasmenge der der Expansionsturbine für diesen Gasdruck entspricht, wobei das Ventil im Umgehungsbypass geschlossen ist, und daß bei Lage des Zustandspunktes P im Diagrammbereich B das Ventil im Umgehungsbypass geöffnet und als Stellglied in den Regelkreis für den Gasdruck an der Gicht des Druckhochofens eingerichtet ist, während die Regelspaltwaschvorrichtung als Stellglied in einem zusätzlichen Regelkreis für den entsprechenden Reinigungsdifferenzdruck eingeschaltet ist. Dabei kann der Umgehungsbypass aus zwei parallelen Bypasskanälen bestehen, die entsprechende Ventile aufweisen. Die Expansionsturbine kann zur Einstellung des Durchsatzes zusätzliche Einstellelemen-

te, ζ. B. in Form von verstellbaren Turbinenschaufeln oder verstellbaren Leitschaufel, aufweisen. — Es versteht sich von selbst, daß die Regelspaltwaschvorrichtung beim Gegenstand der Hauptpatentanmeldung mehrere Regelspaltwascher aufweisen kann, die jedoch funktionell nicht differenziert sind.

Das alles hat sich bei normalen Betriebszuständen des Druckhochofens bewährt. Wird jedoch der Druckhochofen für längere Zeit so gefahren, daß der Zustandspunkt außerhalb der Lehre der Hauptpatentanmeldung erscheinenden Diagrammbereiche liegt, so muß bei der Gichtgasreinigungsanlage nach der Hauptpatenianmeldung die Expansionsturbine abgeschaltet werden. Insoweit erfolgt dann keine Energierückgewinnung mehr. — Hier setzt die Erfindung ein.

Die Erfindung geht davon aus, daß zu einem Druckhochofen, der mit der Gichtgasreinigungsanlage nach der Hauptpatentanmeldung integriert ist, regelmäßig ein Windnetz gehört, welches für konstanten Winddruck ausgelegt ist und in dem ein Verdichter mit Antriebselektromotor arbeitet. Das hat zur weiteren Ausbildung des Gegenstandes nach der Hauptpatentanmeldung bisher nichts beigetragen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,

die Gichtgasreinigungsanlage nach der Hauptpatentanmeldung so weiter auszubilden, daß auch bei den vorbeschriebenen außergewöhnlichen Betriebszuständen noch eine Energierückgewinnung über die Expansionsturbine erfolgt.

Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß die Expansionsturbine an den Verdichter des Windnetzes angekuppelt und der Antriebselektromotor für den Verdichter als Asynchronmotor ausgeführt sowie mit der Expansionsturbine und dem Verdichter auf die gleiche Welle gekuppelt ist. — Das schließt nicht aus, daß zur Einstellung der Drehzahlrelationen zwischen Expansionsturbine, Verdichter und Asynchronmotor Getriebe zwischengeschaltet sind.

Bei der erfindungsgemäßen Gichtgasreinigungsanlage können Leistungsschwaiikungen, die in den vorbeschriebenen abnormen Betriebszuständen des hochofens und damit der Expansionsturbine auftreten, sich nicht störend auswirken, weil der Asynchronmotor immer die Leistung aufnimmt, für die der Verdichter ausgelegt ist Das ist eben die Leistung, die das Windnetz mit seinem konstanten Winddruck verlangt. Eine besondere Regelung zur Anpassung des Verdichterbetriebs an die Leistungsabgabe der Expansionsturbine und damit den Hochofenbetrieb ist folglich nicht erforderlich. Das beschriebene Verhalten des Asynchronmotors führt aber auch zu einer beachtlichen Verbesserung des Betriebsverhaltens der gesamten Anlage, wenn der Zustandspunkt P im Diagrammbereich A des Gasdruck/Gasmenge-Diagramms liegt. Auch in diesem Diagrammbereich nimmt der Asynchronmotor diejenige Leistung aus dem Netz der elektrischen Energieversorgung, die die Expansionsturbine in diesem Diagrammbereich nicht zur Verfügung stellen kann.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläuterL Es zeigt in schematischer Darstellung

F i g. 1 eine erfindungsgemäße Gichtgasreinigungsanlage mit Zustandspunkt P im Diagrammzwickel A des Gasdruck/Gasmenge-Diagramms der F i g. 3,

F i g. 2 eine erfindungsgemäße Gichtgasreinigungsanlage mit Zustandspunkt P im Diagrammzwickel B des Gasdruck/Gasmenge-Diagramms der F i g. 3,

Fig. 3 das Gasdruck/Gasmenge-Diagramm der Gichtgasreinigungsanlagen der F i g. 1 und 2.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Gichtgasreini- ^r, gungsanlage ist für einen Druckhochofen 1 bestimmt, der links in den F i g. 1 und 2 angedeutet worden ist. Zum Druckhochofen gehört ein Windnetz W für konstanten Winddruck. Die Gichtgasreinigungsanlage besitzt
einen an die Gicht 2 des Druckhochofens 1 angeschlos-

Ki senen Waschturm 3 mit auf vorgegebenen Reinigungsdifferenzdruck einstellbarer Regelspaltwaschvorrichtung4,

eine an den Waschturm 3 angeschlossene Expansionsturbine 5 einer Energierückgewinnungsanlage 6 mit Umgehungsbypass 7 und Turbinenventil 8 sowie Ventil 9 in dem Umgebungsbypass 7 und
eine Regeleinrichtung 10 für den Gasdruck an der Gicht 2 des Druckhochofens 1, in welche Regeleinrichtung 10 die Regelspaltwaschvorrichtung 4 als Stellglied einbezogen ist, zu der aber auch eine Reinigungsdifferenzdruckregelung 11 gehört.

Die Regelspaltwaschvorrichtung 4 kann aus mehreren Regelspaltwaschern 12 bestehen, die jedoch funktionell nicht differenziert funktionieren. Hinter der Regelspaltwaschvorrichtung 4 ist lediglich eine einzige Leitung, nämlich die Leitung 13, angeschlossen, welche die Expansionsturbine 5 mit ihrem Turbinenventil 8 sowie den Umgehungsbypass 7 mit Ventil 9 aufweist. Zur Anlage gehören außerdem die Einstellklappe 14

jo und der Tropfenabscheider 15. Man erkennt ferner, daß zum Druckhochofen 1 ein Windnetz W gehört, welches für konstanten Winddruck ausgelegt ist und welches ausgerüstet ist mit einem Axialverdichter 16 und einem Antriebselektromotor für diesen Axialverdichter 16. die

j5 zur Energierückgewinnungsanlage 6 gehören. Die Expansionsturbine 5 ist an den Axialverdichter 16 des Windnetzes Wangekuppelt. Der Antriebselektromotor für diesen Axialverdichter 16 ist ein Asynchronmotor 17, der mit der Expansionsturbine 5 und mit dem Axialverdichter 16 auf die gleiche Welle 18 gekuppelt ist, — was nicht ausschließt, daß zur Einstellung der Drehzahlverhältnisse Getriebe zwischengekuppelt sind.

Zu der in den F i g. 1 und 2 dargestellten Anlage

gehört das Gasdruck/Gasmenge-Diagramm, welches in

4S Fig.3 dargestellt worden ist Die Zahlenangaben in diesem Diagramm sind lediglich beispielhaft gewählt, jedoch weitgehend in Übereinstimmung mit praktisch auftretenden Fällen. Die Ordinate gibt den Gasdruck an, mit dem das Gichtgas in die erfindungsgemäße

so Gichtgasreinigungsanlage eintritt. Die Abszisse gibt die Gasmenge an. Im Gasdruck/Gasmenge-Diagramm sind der Expansionsturbine 5 eine Turbineneinsatzkennlinie TE und eine Turbinenarbeitskennlinie TA, dem Hochofen 1 eine Hochofenkennlinie H, der Differenzdruckwaschvorrichtung eine Gasreinigungskennlinie GR zugeordnet, welche Gasreinigungskennlinie CR in der eingangs erläuterten Weise die Hochofenkennlinie H gleichsam um den Differenzdruck, der für die Funktion der Regelspaltwaschvorrichtung 4 als Reinigungsanlage

bo erforderlich ist, zu der korrigierten Hochofenkennlinie HK korrigiert die mit der Gasreinigungskennlinie GR zusammenfällt Die Turbineneinsatzkennlinie TE sowie die Turbinenarbeitskennlinie TA definieren zwischen sich einen Diagrammzwickel A. Die Korrigierte Hochofenkennlinie HK definiert unter der Turbinenarbeitskennlinie TA einen Diagrammzwickel B. Der Zustandspunkt Pder Anlage insgesamt liegt solange die Expansionsturbine 5 thermodynamisch mit Energie-

rückgewinnung arbeitsfähig ist, im Diagrammzwickel A bzw. im Diagrammzwickel B und kann in diesen Zwickeln auch wandern.

Ausgehend von dem vorbeschriebenen Gasdruck/ Gasmenge-Diagramm der Fig.3 ergibt sich, daß bei Lage des Zustandspunktes Pirn Diagrammbereich A ein Druckabbau in der Regelspaltwaschvorrichtung 4 sowie ggf. (je nach Lage des Zustandspunktes P) zusätzlich in der Expansionsturbine 5 erfolgt und über die Regelspaltwaschvorrichtung 4 der Gasdruck an der Gicht 2 des Druckhochofens 1 so geregelt wird, daß die zugeordnete Gasmenge der der Expansionsturbine 5 für diesen Gasdruck entspricht, wobei das Ventil 9 im Umgehungsbypass 7 geschlossen ist. Das Turbinenventil 8 ist in diesem Betriebszustand verzichtbar, es ist nur noch beim Anfahren der Anlage funktionsnotwendig. Das alles zeigen die Gasströmungspfeile in den dick ausgezogenen Schaltungslinien der F i g. 1 und der entsprechend dick strichpunktiert ausgezogene Regelkreis RK1 für den Gasdruck an der Gicht 2.

Auch bei Lage des Zustandspunktes Pirn Diagrammbereich B ist das Turbinenventil 8 verzichtbar. Bei Lage des Zustandspunktes P im Diagrammbereich B ist das Ventil 9 im Umgehungsbypass 7 bzw. in den Umgehungsbypässen 7 geöffnet und als Stellglied in den Regelkreis RK 2 für den Gasdruck auf der Gicht 2 des Druckhochofens 1 einbezogen, während die Regelspaltwaschvorrichtung 4 als Stellglied in einen zusätzlichen Regler RK 3 für den entsprechenden Reinigungsdifferenzdruck eingeschaltet ist. Das alles zeigen die Gasströmungspfeile in den dick ausgezogenen Schaltungslinien der Fig.2 und die entsprechend dick strichpunktiert ausgezogenen Regelkreise RK 2 und RK 3, wobei RK 2 für den Gasdruck an der Gicht 2, RK 3 für den Gasreinigungsdifferenzdruck funktionieren. Wie bereits erwähnt, kann die Expansionsturbine 5 zusätzliche Einstellelemente, z. B. Einstellklappen 14, für die Durchsatzmenge aufweisen, wodurch eine weitere Anpassung an unterschiedliche Betriebsverhältnisse möglich ist

Mit den Figuren versteht man ohne weiteres die Funktion der erfindungsgemäßen Gichtgasreinigungsanlage in allen Betriebszuständen: Wenn zunächst beim Anfahren oder aus anderen Gründen die Expansionsturbine 5 nicht in Betrieb ist, erfolgt die gesamte Druckabsenkung für die Regelung des Druckes an der Gicht 2 des Druckhochofens 1 in der Regelspaltwaschvorrichtung 4. Wird die Expansionsturbine 5 eingesetzt, so wird die Druckabsenkung teilweise in die Expansionsturbine 5 verlagert Die Regelung des Gasdrucks an der Gicht 2 des Druckhochofens 1 wird weiterhin mit der Regelspaltwaschvorrichtung 4 durchgeführt, jedoch der Expansionsturbine angepaßt Allerdings ist zu berücksichtigen, daß ein Mindestdifferenzdruck für die Gasreinigung in der Regelspaltwaschvorrichtung 4 benötigt wird, um eine ausreichende Reinigung des Gichtgases sicherzustellen.

Das Gichtgas, welches den Waschturm 3 verläßt, führt noch Wassertropfen mit Diese können in der Expansionsturbine 5 selbst abgeschieden werden. Allerdings können zusätzliche Tropfenabscheider 15 vorgesehen sein, die man regelmäßig nur dann einschaltet, wenn die Expansionsturbine 5 abgeschaltet ist Das Turbinenventil 8 funktioniert bei den eingangs beschriebenen und ineinander übergehenden Betriebsweisen der Gichtgasreinigungsanlage mit Zustandspunkt im Diagrammzwickel A bzw. im Diagrammzwikkel B nur beim Anfahren oder als Verschlußventil, z. B.

Schnellschlußventil, welches für den Fall zugefahren wird, daß die Expansionsturbine 5 kurzfristig abgeschaltet werden muß. In diesem Falle wird gleichzeitig das Ventil 9 in dem Umgehungsbypass 7, bei mehreren parallelen Bypassleitungen zumindest ein Ventil 9 in dem Umgehungsbypass 7 geöffnet, und die Regelspaltwaschvorrichtung 4 übernimmt wieder voll die Druckabsenkung für die Regelung des Druckes an der Gicht 2 des Druckhochofens 1. Es versteht sich von selbst, daß

ίο zusätzliche Armaturen vorgesehen sein können, um bei längeren Stillstandszeiten für die Expansionsturbine 5 diese vollständig aus der Gichtgasreinigungsanlage herauszunehmen und sie der Wartung und Pflege zugänglich zu machen.

Wie bereits erwähnt ist das Prinzip der Druckregelung bei der erfindungsgemäßen Gichtgasreinigungsanlage durch die Eigenschaften der Expansionsturbine 5 mitbestimmt. Grundlegend gilt, daß die Expansionsturbine 5 zu jedem Druckzustand vor der Expansionsturbine 5 nur eine bestimmte Gasmenge aufnehmen kann. Aus dem Gasdruck/Gasmenge-Diagramm entnimmt man ohne weiteres, daß im Diagrammzwickel A die Expansionsturbine 5 eine etwas größere Gasmenge aufnehmen kann, als der Hochofen 1 abgibt. Damit bei vorgegebenem Druck an der Gicht 2 des Druckhochofens 1 die anstehende Gasmenge dem Durchsatzvermögen der Expansionsturbine 5 angepaßt wird, ist es erforderlich, den Druck vor der Expansionsturbine 5 entsprechend zu drosseln. Das geschieht durch die Regelspaltwaschvorrichtung 4, wobei in diesem Bereich die Verhältnisse ohne weiteres so liegen, daß stets auch eine ausreichende Gasreinigung mit gutem Wirkungsgrad erreicht wird. Bei Annäherung der Turbinenkennlinie und der Hochofenkennlinie H würden bei dieser Arbeitsweise die Regelspaltwaschvorrichtungen 4 immer weiter ausgefahren und im Schnittpunkt voll ausgefahren sein. In diesem Punkt entsprechen Druckabfall und Gasmenge, bezogen auf die Expansionsturbine 5, genau den Hochofenwerten. In diesem Punkt wäre jedoch der Differenzdruck an der Regelspaltwaschvorrichtung 4 praktisch gleich Null. Damit wäre keine Reinigung mehr möglich. Um diese aufrechtzuerhalten, wird die Differenzdruckregelung durchgeführt, die bei Unterschreiten eines eingestellten Differenzdruckwertes den Regelkreis RK 3 für die Differenzdruckregelung der Regelspaltwaschvorrichtung 4 in der beschriebenen Weise einschaltet und damit die Regelung umschaltet Sollte nun bei konstantem Differenzdruck an der Regelspaltwaschvorrichtung 4 ein Druckanstieg am Hochofen 1 erfolgen, so wird die dafür erforderliche Druckregelung auf das Ventil 9 in den Umgehungsbypass verlagert Entsprechend wird verfahren, wenn mehrere parallele Umgehungsbypässe vorgesehen sind. Sollte bei konstantem Differenzdruck an der Regel-Spaltwaschvorrichtung 4 ein Druckabfall am Hochofen 1 erfolgen, so wird wieder auf Druckregelung über die Regelspaltwaschvorrichtung 4 umgeschaltet

Ist abzusehen, daß der Hochofen 1 so gefahren wird, daß der Zustandspunkt für längere Zeit in dem Bereich C vor der Turbineneinsatzkennlinie TE oder im Bereich D unter dem Zwickel B liegt, so empfiehlt es sich, bei Unterschreiten der Solldrehzahl der Turbine 5 diese Turbine 5 abzuschalten. Die Druckabsenkung für die Regelung des Drucks an der Gicht 2 des Druckhochofens 1 wird dann von der Regelspaltwaschvorrichtung 4 allein übernommen. Es versteht sich von selbst, daß nicht zur Erfindung gehörende Bauteile vorgesehen sind, die z. B. bei plötzlicher Druckabsenkung bei einem

Hocliofenschaden während des sogenannten Stauchvorganges oder bei anderen außergewöhnlichen Betriebszuständen in Funktion kommen.

Auch wenn der Druckhochofen 1 kurzfristig oder für längere Zeit so gefahren wird, daß der Zustandspunkt für längere Zeit im Bereich C vor der Turbineneinsatzkennlinie oder im Bereich B unter dem Zwickel D lisgt, treten keinerlei Komplikationen auf. Der Asynchronmotor 17 nimmt gleichsam die fehlende Energie aus dem elektrischen Netz auf, während nichtsdestoweniger nach Maßgabe der noch zur Verfügung stehenden Gichtgasmenge die Energierückgewinnung mit Hilfe der Expansionsturbine 5 erfolgt. Die Erfindung nutzt die Erkenntnis, daß die Expansionsturbine 5 mit Hilfe ihrer Einstellklappe 14 regelbar ist. Es besteht also die Möglichkeit, die gesamte Strecke der Turbinenarbeitskennlinie TA bei unterschiedlichen Betriebsbedingungen abzufahren. Stimmen Druck und Mengenstrom nicht überein, so muß durch Drosselung mittels der Einstellklappe 14 der Turbineneintrittsdruck so lange gemindert werden, bis er einem Punkt auf der Turbinencharakteristik entspricht. Bleibt die Regelung des Gichtgasdruckes an der Gicht des Druckhochofens immer bei der Regeispaltwaschvorrichtung 4, so ist eine Umschaltung der Regelung weder beim Anfahren noch beim Abfahren noch bei plötzlichen Abschaltungen der Expansionsturbine 5 erforderlich. Wird die Turbine 5 z. B. in Betrieb genommen, so fährt die Regeispaltwaschvorrichtung 4 automatisch weiter auf, da die Expansionsturbine 5 einen Teil der Druckabsenkung übernimmt, und zwar so, wie es ihrer Auslegung entspricht. In der Praxis wird man dazu den häufigsten Betriebspunkt der Expansionsturbine 5 auf ihrer Turbinenarbeitskennlinie TA in einem solchen Abstand vom Betriebspunkt des Druckhochofens 1 wählen, daß

ίο eine gute Regelung im normalen Schwankungsbereich des Hochofenbetriebes, einschließlich des erforderlichen Differenzdruckes in der Regeispaltwaschvorrichtung 4, möglich ist.
Auch im Diagrammbereich A nimmt der Asynchronmotor Energie aus dem Netz der elektrischen Energieversorgung auf, und zwar die Energie, die ihm in diesem Diagrammbereich die Expansionsturbine 5 nicht zur Verfügung stellen kann. Das erlaubt eine einfache Betriebsweise der Aggregate des Windnetzes. Die Expansionsturbine 5 wird in diesem Diagrammbereich A gleichsam geschleppt. Im Gasdruck/Gasmenge-Diagramm verschiebt sich gegenüber der Ausführungsform nach der Hauptpatentanmeldung die TE-Kennlinie nach links, weil die'Leerlaufleistung des Generators nach der Hauptpatentanmeldung entfällt. Daraus resultiert, daß der Betriebsbereich insgesamt vergrößert wird.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Gichtgasreinigungsanlage für einen an ein Windnetz für konstanten Winddruck mit Verdichter und Antriebselektromotor für den Verdichter angeschlossenen Druckhochofen, — mit

   an die Gicht des Druckhochofens angeschlossenem Waschturm mit auf vorgegebenen Reinigungsdifferenzdruck einstellbarer Regelspaltwaschvorrichtung,

   an den Waschturm angeschlossener Expansionsturbine mit Umgehungsbypass sowie Ventil im U mgehungsby pass,

   Regeleinrichtung für den Gasdruck an der Gicht des Druckhechofens, in die die Regelspaltwaschvorrichtung als Stellglied einbezogen ist, und mit
   Reinigungsdifferenzdruckrcgclung,

   wobei in einem Gasdruck/Gasmenge-Diagramm der Expansionsturbine eine Turbineneinsatzkennlinie und eine Turbinenarbeitskennlinie, dem Hochofen eine Hochofenkennlinie, der Differenzdruckwaschvorrichtung eine Gasreinigungskennlinie zugeordnet sind, welche Gasreinigungskennlinie die Hochofenkennlinie korrigiert, wobei ferner die Turbineneinsatzkennlinie sowie die Turbinenarbeitskennlinie zwischen sich einen Diagrammzwickel A, die korrigierte Hochofenkennlinie unter der Turbinenarbeitskennlinie einen Diagrammzwickel B definieren, während der Zustandspunkt P der Anlage insgesamt, solange die Expansionsturbine mit Energierückgewinnung arbeitsfähig ist, im Diagrammzwickel A oder B liegt oder wandern kann, wobei endlich nach Patentanmeldung P 27 19 625.4-24 hinter der (nicht differenzierten) Regelspaltwaschvorrichtung lediglich die Leitung angeschlossen ist, welche die Expansionsturbine mit einem nur noch im Anfahrzustand funkiionsnotwendigen Turbinenventil sowie den Umgehungsbypass mit dem Ventil aufweist, — während bei Lage des Zustandspunktes P im Diagrammbereich A ein Druckabbau in der Regelspaltwaschvorrichtung sowie ggf. zusätzlich in der Expansionsturbine erfolgt und bei geschlossenem Ventil im Umgehungsbypass über die Regelspaltwaschvorrichtung der Gasdruck an der Gicht des Druckhochofens so geregelt wird, daß die zugeordnete Gasmenge der der Expansionsturbine für diesen Gasdruck entspricht, und wobei bei Lage des Zustandspunktes P im Diagrammbereich ßdas Ventil im Umgehungsbypass geöffnet und als Stellglied in einen zusätzlichen Regelkreis RK 3 für den entsprechenden Reinigungsdifferenzdruck eingeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Expansionsturbine (5) an den Verdichter (16) des Windnetzes (W) angekuppelt und der Antriebselektromotor für den Verdichter (16) als Asynchronmotor (17) ausgeführt sowie mit der Expansionsturbine (5J und dem Verdichter (16) auf d^;e gleiche Welle (18) gekuppelt ist.

   Die Patentanmeldung bezieht sich gattungsgemäß auf eine Gichtgasreinigungsanlage für einen Druckhochofen, — mit

   an die Gicht des Druckhochofens angeschlossenem Waschturm mit auf vorgegebenen Reinigungsdifferenzdruck einstellbarer Regelspaltwaschvorrichtung,
   an den Waschturm angeschlossener Expansionsturbine (einer Energierückgewinnungsanlage) mit Umgehungsbypass sowie Ventil im Umgehungsbypass und
   Regeleinrichtung für den Gasdruck an der Gicht des Druckhochofens, in die die Regelspaltwaschvorrichtung als Stellglied einbezogen ist, und mit
   Reinigungsdifferenzdruckregelung.