DE3029001B1 - Gichtgasreinigungsanlage fuer einen Druckhochofen - Google Patents

Description

• Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß bei Durchführung der beanspruchten regeltechnischen Maßnahmen ohne weiteres und genau der Druck an der Gicht des Druckhochofens geregelt werden kann. Im übrigen bewirkt die Verstellung der Leitschaufeln im Sinne einer Auf/Zu-Stellung Teilbeaufschlagungen der Axialturbine mit dem Ergebnis, daß diese auch bei reduzierter Beaufschlagung mit gutem Wirkungsgrad arbeitet. Teilbeaufschlagung wird insbesondere dadurch bewirkt, daß einige der Leitschaufeln in Aufstellung, andere in Zustellung einstellbar sind. Besonders definierte Verhältnisse bei gutem Wirkungsgrad erreicht man, wenn z. B. jede zweite oder jede dritte der Leitschaufeln in Zustellung bzw. Aufstellung einstellbar ist. Dabei sind in regeltechnischer Hinsicht die verschiedensten Kombinationen möglich. Um diese zu verwirklichen, wird man im allgemeinen an die einzelnen Leitschaufeln separate Stellantriebe der Regelanordnung anschließen. Es besteht aber auch die Möglichkeit, die Anordnung so zu treffen, daß Gruppen von Leitschaufeln an separate Stellantriebe der Regelanordnung angeschlossen sind. - Da Axialturbinen mit verstellbaren Leitschaufeln an sich bekannt sind, kann im übrigen bezüglich der Verstelltechnologie auf diese bekannten Maßnahmen verwiesen werden. Im Rahmen der Erfindung liegt es, zusätzlich zu der Regelung mit Aufstellung und Zustellung einzelner oder aller Leitschaufeln die Leitschaufeln insgesamt zur Dralleinstellung verstellbar anzuordnen, wobei jedoch insoweit der Verstellwinkel so gewählt wird, daß weder bei voller Beaufschlagung der Expansionsturbine noch bei Teilbeaufschlagung die Strömung abreißt.
• Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigt F i g. 1 in schematischer Darstellung eine erfindungsgemäße Gichtgasreinigungsanlage, F i g. 2 in einem in die Ebene abgewickelten Radialschnitt einen mit verstellbaren Leitschaufeln ausgerüsteten Leitschaufelkranz aus dem Gegenstand nach F i g. 2 und F i g. 3 den Gegenstand nach F i g. 2 in anderer Funktionsstellung.
• Die in der F i g. 1 dargestellte Gichtgasreinigungsanlage ist für Druckhochöfen 1 bestimmt. Sie besteht in ihrem grundsätzlichen Aufbau - in Strömungsrichtung der Gichtgase gesehen - aus an die Gicht 2 des Druckhochofens 1 angeschlossener Rohgasleitung 3, Grobabscheider 4, Vorwäscher 5, Differenzdruckwaschanlage 6 und nachgeschalteter Expansionsturbinenanlage 7.
• Expansionsturbinenanlage 7 bezeichnet dabei die Expansionsturbine 8 mit den zugeordneten Ventilen, insbesondere also dem vorgeschalteten Schnellschlußventil 9. Der Druck an der Gicht 2 des Druckhochofens 1 ist über eine zugeordnete RegelanordnunglO geregelt.
• Es handelt sich um eine Axialturbine.
• Man entnimmt aus der Fig. 1 unmittelbar, daß die Rohgasleitung 3 in eine über die Differenzdruckwaschanlage 6 und die Expansionsturbinenanlage 7 führende Hauptleitung 11 und eine die Expansionsturbinenanlage 7 umgehende Bypaßleitung 12 verzweigt ist. Die Bypaßleitung 12 weist eine Differenzdruckwaschanlage 13 als Druckregelventil und ein Schnellöffnungsventil 14 auf. Im übrigen ist die Anordnung so getroffen, daß die Expansionsturbinenanlage 7 als Stellglied in die Regelanordnung 10 für den Druck an der Gicht 2 des Druckhochofens 1 integriert ist. Außerdem ist aber die Differenzdruckwaschanlage 13 in der Bypaßleitung 12 entsprechend in diese Regelanordnung 10 integriert oder in eine äquivalente Regelanordnung einbezogen.
• Jedenfalls wird dieses Stellglied mitgeschleppt, gleichgültig, ob überhaupt Gichtgase über die Bypaßleitung 12 strömen oder nicht. Fernerhin sind das Schnellschlußventil 9 in der Expansionsturbinenanlage 7 sowie das Schnellöffnungsventil 14 in der Bypaßleitung 12 so gesteuert, daß beim Schließen des Schnellschlußventils 9 der Expansionsturbinenanlage 7 das Schnellöffnungsventil 14 öffnet. Das wird im einzelnen noch erläutert.
• Zunächst ist zum Aufbau der dargestellten Gichtgasreinigungsanlage von Bedeutung, daß die Bypaßleitung 12 hinter dem Vorwäscher 5 von der Rohgasleitung 3 abgezweigt ist. Jedenfalls ist die Differenzdruckwaschanlage 6 in der Hauptleitung 11 mit einem Differenzdruckregelkreis 15 versehen und dadurch auf optimale Waschleistung gesteuert. Dieser Differenzdruckregelkreis 15 ist unabhängig von der Regelanordnung 10, mit dem der Druck an der Gicht 2 des Druckhochofens 1 gesteuert ist.
• Die Anordnung der Differenzdruckwaschanlage 13 in der Bypaßleitung 12 bringt den Vorteil, daß in jedem Betriebszustand eine Reinigung des Gichtgases in einer der Differenzdruckwaschanlagen 6 bzw. 13 stattfindet, gleichgültig, ob das Gichtgas über die Expansionsturbinenanlage 7 oder über die Bypaßleitung 12 abfließt und der Reingasleitung 16 zufließt. Es versteht sich von selbst, daß mit der Umschaltung des Gichtgasstromes auf die Bypaßleitung 12 auch das Waschwasser von der Differenzdruckwaschanlage 6 auf die Differenzdruckwaschanlage 13 umgeschaltet wird. Die Differenzdruckwaschanlagen 6, 13 sind als Ringspaltwascher ausgebildet. Dabei ist jeder der Leitungen 11, 12 nur ein Ringspaltwascker zugeordnet, es könnten aber auch in jeder Leitung mehrere parallelgeschaltete Ringspaltwascher vorgesehen sein.
• Teile der Expansionsturbinenanlage 7 üben eine Stellgliedfunktion aus und sind in die Regelanordnung 10 einbezogen. Die Axialturbine 8 der Expansionsturbinenanlage 7 weist hierzu einen Kranz verstellbarer Leitschaufeln 17 auf. Jedenfalls sind das Schnellschlußventil 9 der Expansionsturbinenanlage 7 und das Schnellöffnungsventil 14 der Bypaßleitung 12 über eine nicht dargestellte Steuereinrichtung gekoppelt. Unabhängig von den Zeichnungssymbolen in der Figur ist die Auslegung der Axialturbine 8 selbst. Die Figur macht außerdem deutlich, daß die beiden Differenzdruckwaschanlagen 6, 13 im gleichen Waschturm 18 untergebracht sind. Bei der dargestellten Ausführungsform liegt folglich das Schnellöffnungsventil 14 der Bypaßleitung 12 hinter der Differenzdruckwaschanlage 13, die zu der Bypaßleitung 12 gehört.
• In F i g. 1 erkennt man bereits, daß die Axialturbine 8 einen Kranz von verstellbaren Leitschaufeln 17 aufweist. Bezüglich der Einzelheiten wird insoweit auf die Fig.2 und 3 verwiesen. Man erkennt, daß die Leitschaufeln 17 in eine Aufstellung mit freiem Leitschaufelzwischenraum Z zwischen benachbarten Leitschaufeln 17 sowie in eine Zustellung mit geschlossenem Leitschaufelzwischenraum Zeinstellbar sind. Die Leitschaufeln 17 sind einzeln oder gemeinsam verstellbar sowie in der beschriebenen Weise als Stellglied der Regelanordnung 10 geschaltet.
• In F i g. 2 ist angedeutet worden, daß jede zweite der Leitschaufeln 17 in Aufstellung und folglich auch jede zweite in Zustellung einstellbar ist. Fig.3 zeigt die Verhältnisse, wenn jede dritte dieser Leitschaufeln 17 in Zustellung eingestellt ist. Man erkennt unmittelbar, daß dadurch eine Teilbeaufschlagung der Axialturbine 8 nach Maßgabe der reduzierten Gichtgasmenge möglich ist, wobei sich günstige Wirkungsgradverhältnisse einstellen. An die einzelnen Leitschaufeln 17 sind im Ausführungsbeispiel und nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung separate Stellantriebe 19 angeschlossen, die der Regelanordnung 10 angehören.
• Man verifiziert ohne weiteres, daß, je nach den regeltechnischen Erfordernissen, auch alle Leitschaufeln 17 des Kranzes der verstellbaren Leitschaufeln in Zustellung steuerbar sind. Im übrigen sind die Leitschaufeln 17 zusätzlich zur Dralleinstellung in Grenzen verstellbar, was in F i g. 2 durch einen Doppelpfeil angedeutet wurde.
• Zum Verständnis der Arbeitsweise ist zunächst von Bedeutung, daß der Gichtgasstrom stets nur durch die Hauptleitung 11 oder die Bypaßleitung 12 geht. Die Umstellung erfolgt durch Betätigung von Schnellschlußventil 9 und Schnellöffnungsventil 14. In der Hauptleitung 11, in der der Gichtgasstrom durch die Expansionsturbinenanlage 7, welche einen Generator 20 antreibt, geführt wird, wird in der Differenzdruckwaschanlage 6 ein zur Erzielung eines bestimmten Reingasstaubgehaltes notwendiger Differenzdruck eingestellt. Dieser Differenzdruck wird über den erwähnten Differenzdruckregelkreis 15, bestehend beispielsweise aus Führungsregler 21 und Sollwerteinstellung und Positions- regler 22, konstant gehalten. Die im Gichtgas nach der Reinigung noch enthaltene Energie wird in der Axialturbine 8 der Expansionsturbinenanlage 7 ausgenutzt. Diese Expansionsturbinenanlage 7 erfüllt jedoch einen doppelten Zweck, sie funktioniert nämlich gleichzeitig als Stellglied für die Regelanordnung 10 zur Regelung des Gichtgasdruckes an der Gicht des Druckhochofens. Dieses geschieht über die verstellbaren Leitschaufeln 17. Dabei wird ohne Schwierigkeiten der Druck an der Gicht 2 auf einem konstanten Sollwert gehalten. Durch Verstellung dieser Leitschaufeln 17 erreicht man, daß die Axialturbine 8 bei regeltechnisch bedingter reduzierter Turbinenbeaufschlagung mit dem Gichtgas mit gutem Wirkungsgrad arbeitet.

Claims (5)

1. Patentansprüche: 1. Gichtgasreinigungsanlage für einen Druckhochofen, - mit an die Gicht des Druckhochofens angeschlossener Rohgasleitung, ggf. Grobabscheider, zumindest einem Vorwäscher, einer Differenzdruckwaschanlage sowie einer Expansionsturbinenanlage mit zumindest einer Axialturbine, wobei der Druck an der Gicht des Druckhochofens mit Hilfe einer Regelanordnung geregelt ist, in welche Teile der Expansionsturbinenanlage mit Stellgliedfunktion einbezogen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Axialturbine (8) der Expansionsturbinenanlage (7) zumindest einen Kranz von verstellbaren Leitschaufeln (17) aufweist, die in eine Aufstellung mit freiem Leitschaufelzwischenraum (Z) zwischen benachbarten Leitschaufeln (17) sowie in eine Zustellung mit geschlossenem Leitschaufelzwischenraum (Z) einstellbar sind und daß die Leitschaufeln (17) einzeln oder gemeinsam verstellbar sowie als Stellglied der Regelanordnung (10) geschaltet sind.
2. 2. Gichtgasreinigungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einige der Leitschaufeln (17) in Aufstellung, andere in Zustellung einstellbar sind, z.B. jede zweite oder dritte in Zustellung einstellbar ist.
3. 3. Gichtgasreinigungsanlage nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an die einzelnen Leitschaufeln (17) separate Stellantriebe (19) der Regelanordnung (10) angeschlossen sind.
4. 4. Gichtgasreinigungsanlage nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Gruppen von Leitschaufeln (17) an separate Stellantriebe (t9) der Regelanordnung (10) angeschlossen sind.
5. 5. Gichtgasreinigungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu der Regelung mit Aufstellung und Zustellung einzelner oder aller Leitschaufeln (17) die Leitschaufeln (17) zur Dralleinstellung verstellbar sind.

   Die Erfindung bezieht sich gattungsgemäß auf eine Gichtgasreinigungsanlage für einen Druckhochofen, -mit an die Gicht des Druckhochofens angeschlossener Rohgasleitung, ggf. Grobabscheider, zumindest einem Vorwäscher, einer Differenzdruckwaschanlage sowie einer Expansionsturbinenanlage mit zumindest einer Axialturbine, wobei der Druck an der Gicht des Druckhochofens mit Hilfe einer Regelanordnung geregelt ist, in welche Teile der Expansionsturbinenanlage mit Stellgliedfunktion einbezogen sind. Im folgenden wird aus terminologischen Gründen stets nur von einer Turbine in der Expansionsturbinenanlage gesprochen, obwohl auch deren mehrere parallel oder hintereinander angeordnet werden können.

   Bei der bekannten gattungsgemäßen Anordnung (DE-AS 25 23 082) besteht die Differenzdruckwaschanlage aus einem ersten und einem zweiten Differenzdruckwascher, z.B. in Form eines Ringspaltwaschers.

   Die Rohgasleitung ist in eine über den ersten Differenzdruckwascher sowie die Expansionsturbine führende Hauptleitung und in eine die Expansionsturbine umgehende, den zweiten Differenzdruckwascher aufweisende Bypaßleitung verzweigt. Der Druck an der Gicht des Druckhochofens wird mit einer Regelanordnung geregelt, in welche unter anderem der zweite Differenzdruckwascher als Stellglied einbezogen ist.

   Die Expansionsturbine besitzt ein vorgeschaltetes Schnellschlußventil. Dieses und ein zugeordnetes Schnellöffnungsventil in der Bypaßleitung sind so gesteuert, daß beim Schließen des Schnellschlußventils das Schnellöffnungsventil öffnet. Im übrigen ist der Expansionsturbine ein besonderer Leitapparat mit verstellbaren Schaufeln vorgeschaltet. Dieser besondere Leitapparat ist als Stellglied in den Regelkreis für den Druck an der Gicht des Druckhochofens integriert. Das alles hat sich an sich bewährt, und zwar dann, wenn die Expansionsturbine als Radialturbine ausgeführt ist. Der besondere Leitapparat bedeutet jedoch einen besonderen Aufwand. Bei Einsatz einer Axialturbine bringt die Anordnung eines vorgeschalteten Leitapparates, der in der angegebenen Weise arbeitet, bei einer Verstellung der Leitschaufeln mit Reduzierung der Turbinenbeaufschlagung außerdem eine störende Verschlechterung des Wirkungsgrades der Turbine.

   Im übrigen ist es bei Axialturbinen grundsätzlich bekannt, verstellbare Leitschaufeln vorzusehen. Die Verstellung erfolgt kontinuierlich und dient der Dralleinstellung. Bei einer solchen Verstellung der Leitschaufeln sind nur kleine Verstellbereiche und damit Regelbereiche möglich, die zur Regelung des Druckes an der Gicht eines Druckhochofens nicht ausreichen.

   Bei einer größeren Verstellung der Leitschaufeln reißt die Strömung an den Leitschaufeln ab.

   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Gichtgasreinigungsanlage so weiter auszubilden, daß die Axialturbine bei regeltechnisch bedingter reduzierter Turbinenbeaufschlagung mit gutem Wirkungsgrad arbeitet, - und zwar ausreichender Genauigkeit und Funktionssicherheit der Druckregelung an der Gicht des Druckhochofens.

   Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß die Axialturbine der Expansionsturbinenanlage zumindest einen Kranz von verstellbaren Leitschaufeln aufweist, die in eine Aufstellung mit freiem Leitschaufelzwischenraum zwischen benachbarten Leitschaufeln sowie in eine Zustellung mit geschlossenem Leitschaufelzwischenraum einstellbar sind, und daß die Leitschaufeln einzeln oder gemeinsam verstellbar sowie als Stellglied der Regelanordnung geschaltet sind.