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Verfahren zum Regeln von Explosionsturbinen. Explosionsturbinen können
in bekannter Weise unter Beibehaltung eines und desselben Arbeitsvorganges (deutsche
Patentschrift 222426) durch Änderung der Pausen zwischen den einzelnen Spielen geregelt
werden (deutsche Patentschrift 234874) oder durch Änderung der Zahl der Spiele in
der Zeiteinheit unter gleichzeitiger Änderung des Gasdruckes (deutsche Patentschrift
2i5578) oder bis zu einem gewissen Grade durch Ausschalten . von Kammern (deutsche
Patentschrift 225234).
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Die Regelung kann auch unter Veränderung des Arbeitsvorganges durch
alleinige Änderung der Zahl der Spiele in der Zeiteinheit erfolgen (deutsche Patentschrift
22o642) oder durch Abschalten von Kammern unter gleichzeitiger Änderung des Gasdruckes
(deutsche Patentschrift 22523q.).
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Bei allen diesen Regelarten wird mehr oder weniger davon ausgegangen,
daß die Gaszufuhr zum Gebläse der Gasturbine sich nach dem Verbrauch richtet, .daß
also das Gebläse sozusagen aus einem großen Behälter das Gas ansaugt oder sich zudrücken
läßt. Nun kommt es aber häufig, z. B. bei Hüttenwerken und Koksofenbatterien, vor,
daß Gas als Nebenprodukt anfällt und auch in der Menge verarbeitet werden muB, wie
dies mit Rücksicht auf die Erzeugung des Hauptproduktes (Eisen, Koks) erforderlich
ist.
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Zunächst könnte man .daran denken, das anfallende Gas in einem Gasbehälter
aufzuspeichern. Diese Gasbehälter nehmen aber bei größeren Leistungen und ärmerem
Gas rasch so große Abmessungen an, daß die Beschaffungskosten zu hoch werden und
die Wirtschaftlichkeit darunter leidet. Eine günstigere Aufspeicherung und Regelung
bietet die vorliegende Erfindung.
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Bei Explosionsturbinen hat es sich als zweckmäßig herausgestellt,
die Abhitze in einem Abhitzekessel zur Erzeugung von Dampf zu verwerten und mit
dem Dampf das Gebläseaggregat der Explosionsturbine anzutreiben (deutsche Patentschrift
224757). je kleiner der Aufladedruck in der Turbine ist, um so weniger Energie wird
in ihr selbst in mechanische Arbeit umgesetzt, um so mehr Dampf wird aber im Abhitzekessel
erzeugt, und umgekehrt. Das Gebläse verbraucht um so mehr Dampf, einmal, je höher
der Aufladedruck ist, zweitens, j e geringer der Wärmewert des in der Turbine zur
Explosion gebrachten Gasluftgemisches ist. Arbeitet inan' nun bei kleiner Belastung
der Turbine mit geringem Aufladedruck oder mit Brennstofflüftgeriüsch von hohem
Heizwert, oder wählt man beide Arbeitsweisen gleichzeitig, so wird für die Leistungseinheit
der Turbine eine verhältnismäßig große Gasmenge verbraucht, die im Abhitzekessel
wesentlich mehr Dampf erzeugt, als zum Betrieb des Gebläses erforderlich _ ist.
Die tlberschußmenge an Dampf -wird- also im Abhitzekessel aufgespeichert. Steigt
nach einiger Zeit die Belastung der Turbine, so stellt deren Regler das Gebläse
auf eine höhere Drehzahl ein. Der Turbine wird mehr Gas und mehr Luft, und zwar
unter höherem Druck zugeführt. je Leistungseinheit der Turbine wird weniger Gas
verbraucht, so daß also die insgesamt verbrauchte Gasmenge, nicht im Verhältnis
zur Leistung wächst. Dem Abhitzekessel kann vorübergehend mehr Dampf .entzogen werden,
als laufend erzeugt wird, weil ja bei kleinerer Belastung Dampf aufgespeichert wird.
Auf diese Weise kommt man mit kleinerem Gasbehälter aus und verringert bei gleichem
Wirkungsgrad und gleicher Regelbarkeit die Anschaffungskosten, erhöht also die Wirtschaftlichkeit.
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Hat man z. B. eine 16 ooo kW-Gasturbine, die innerhalb einer gewissen
sich immer wiederholenden Periode gewisse Belastungsschwankungen aufzunehmen hat,
die sich in ihrer Dauer verhalten wie 3 2.1, und arbeitet die Turbine während dieser
Belastungsphasen mit einem Aufladedruck von 2 3 4 Atm. absolut und einem Wärmegehalt
des Gemisches von 6oo 450 300 WEJcbm, so ist das Verhältnis der kW-Leistungen
i : 1,9 : 3,2.
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Diese Gasturbine wird also bei den obigen Ladedrücken 5000
9 6oo 16 ooo kW leisten. Beträgt die Periodizität, innerhalb welcher obige Schwankungen
vorkommen, 1 2 4 8 24 Stunden, so sind im Gasbehälter höchstens aufzuspeichern:
860 1720 3 44o 6 880 20 640 cbm,
und im Abhitzekessel
sind an Dampf höchstens aufzuspeichern: 62o 1 240 2 480 .4 96o 14 880
kg. Würde man nicht den Hochdruckdampf aufspeichern, sondern der Gebläseantriebsinaschine
Zwischendampf entnehmen und diesen aufspeichern, so müßten an Mittel- oder Niederdruckdampf
aufgespeichert werden 1 400 2 800 5 6oo i 1 200 3360o kg. Dieses Zahlenbeispiel
zeigt, daß durch Vereinigung der Gasaufspeicherung im Gasbehälter und der Dampfaufspeicherung
im Abhitzekessel sich tatsächlich einfache und wenig Anlagekosten verursachende
Einrichtungen schaffen lassen, welche den auf Hüttenwerken und Koksofenbatterien
herrschenden Verhältnissen gut gerecht werden können. Das Zahlenbeispiel zeigt ferner,
daß die Mittel- oder Niederdruckdampfaufspeicherung in diesem Falle ebenso angewandt
werden kann, aber gegenüber der Hochdruckdampfaufspeicherung keine wesentlichen
Vorteile erbringt.
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Für Walzwerke läßt sich die Anordnung vorteilhaft noch dadurch ergänzen,
daß man das Explosionsturbinenlaufrad mit einem besonders hohen Schwungmoment ausführt
oder zusätzlich ein rasch laufendes Schwungrad vorsieht. Dann erspart man die teuere
Ilgner-Umformeranlage.
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Die Ausführung des vorliegenden Erfindungsgedankens wird den auf Hütten-
und Walzwerken herrschenden Forderungen gerecht und gestattet, mit verhältnismäßig
bescheidenen Anlagekosten den stark wechselnden @GTalzwerksbetrieb mit geringem
Wärmeaufwand durchzuführen, ohne daß die Gaszufuhr von den Hochöfen oder den Koksofenbatterien
irgendwie besonders eingeschränkt zu werden braucht.
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Das neue Verfahren bringt also z. B. in einem Walzwerksbetrieb gegenüber
.den Ilgner=Umformern in Verbindung mit gasbetriebenen Kolbenmaschinen den Vorteil
wesentlich geringerer Baukosten bei derselben Wärmewirtschaftlichkeit und gegenüber
dampfbetriebenen Kolbenmaschinen den Vorteil höherer Wärmewirtschaftlichkeit bei
annähernd denselben oder vielleicht noch geringeren Baukosten.
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Die Zeichnung veranschaulicht schematisch eine zur Ausführung des
Verfahrens gemäß der Erfindung dienende Anlage. Es bezeichnet a die Koksofenbatterie,
b den Gasbehälter, c das Gebläse,. d die Explosionsturbine, hier eine Gasturbine,
e die Dynamo, f den Abhitzekessel, g die Dampfmaschine (Dampfturbine) zum Antrieb
des Gebläses. Die Zeichnung zeigt ferner in gestrichelten Liniendie obenerwähnte,
unter Umständen vorgesehene zusätzliche Anordnung eines Mittel-oder Niederdruckdampfspeichers
h und eines Schwungrades i.