DE730793C

DE730793C - Wind heater system for blast furnaces

Info

Publication number: DE730793C
Application number: DEB185186D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Rolf Jauernick; Max Schattschneider
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1938-11-09
Filing date: 1938-11-09
Publication date: 1943-01-18

Description

Winderhitzeranlage für Hochöfen In dem Hauptpatent sind Schaltungen gezeugt, welche zur Verbindung von metallenen Winderhitzern mit Gasturbinen dienen, wobei die Oberstufe des Winderhitzers vor der Gasturbine, die Unterstufe dagegen nach. der Gasturbine in den Gasstrom eingeschaltet ist. In dem Hauptpatent wird eine Anordnung unter Schutz .gestellt, bei welcher der` Gasturbine nicht .ein Dampferzeuger, sondern lediglich die Oberstufe ,des Winderhitzers vorgeschaltet ist. Bei. derartigen. Anlagen ist es mit Rücksicht auf die Eigenschaften. der heute zur Verfügung stehenden Werkstoffe notwendig, die B.mmikamzner, ixi welcher das zum Betrieb der Gasturbine dienende Verhrennu,ngsgas hergestellt wird, mit hohem Luftüberschuß zu beschicken, um zu vermeiden., daß die Temperaturen für den metallenen Winderhitzer und für die Gasturbine zu hoch werden. Dies gilt besonders .dann, wenn der aus dem Winderhitzer entnommene Luftstrom abgedrosselt wird. .Wind heater system for blast furnaces In the main patent are circuits generated, which are used to connect metal wind heaters with gas turbines, with the upper stage of the heater in front of the gas turbine, the lower stage against it after. the gas turbine is switched on in the gas flow. In the main patent an arrangement under protection in which the gas turbine is not a steam generator but only the upper stage, the heater is connected upstream. At. such. It is plants with regard to the properties. the ones available today Materials necessary, the B.mmikamzner, ixi which is the one to operate the gas turbine serving process gas is produced, to be charged with a high excess of air, in order to avoid. that the temperatures for the metal stove and for the Gas turbine getting too high. This is especially true when the heater comes from the stove withdrawn air flow is throttled. .

Gemäß der vorliegenden Erfindung werden in, weiterer Ausbildung des Hauptpatents nicht, wie dort vorgeschlagen. zwei getrennte Luftverdichter benutzt, um den zu erhitzenden Wind einerseits und d?-e-, Brennluft für die Breimkam,mer andererseits zu verdichten, F,ond!erii es werden diese beiden Maschinen zti einer einzigen vereinigt.According to the present invention, in a further embodiment of the Main patent not as suggested there. uses two separate air compressors, around the wind to be heated on the one hand and d? -e-, combustion air for the breim chamber on the other hand to compress, F, ond! erii these two machines become one single united.

Abb. i zeigt eine derartige Anlage, die wie folgt arbeitet: Die B.rennkaimner 5 wird mit Brennstoff, z. B. Gichtgas, aus dem Gichtgasverdichter 6 und mit Brennluft aus dein Verdic-Titc#r.a- b, schickt. Die heißen Verbrennungsgase gehen durch die Oberstufe 7 des Winderhitzers @' die Gasturbine i und verlassen :diese du die Unterstufe 8 des Winderhitzers. Die turbine i treibt den Luftverdichter 2, der Erfindung entsprechend gleichzeitig die Brennluft für die Brennkammer 5 und den z. B. zu einem Hochofen zu liefernden Wind erzeugt. Die, von dem Luftverdichter 2 geförderte Luftmenge geht zunächst durch die Unterstufe 8 des Winderhitzers und teilt sieh dann in die Brennluft und in den Hochofenwind; der letztere geht -durch die Oberstufe; des Winderhitzers zwecks weiterer Erwärmung. Es ist natürlich auch möglich, die Unterstufe 8 lediglich für den Hochofenw:n:d zu benutzen und die Brennluft ohne besondere Vorwärmung unmittelbar der Brennkammer 5 zuzuführen, wenn dies die Temp.eraturverhäl.tnisse erfordern. Mit der Welle der Gasturbine sind ein Getriebe .4 und der Gichtgasverdichter 6 verbunden.,- zweckmäPy:g auch ein Motor 3, welcher zur Regulierung der Drehzahl der ganzen Gruppe sowie zum Anlassen dient.Fig. I shows such a system that works as follows: The B.rennkaimner 5 is fueled, e.g. B. furnace gas, from the furnace gas compressor 6 and with combustion air from your Verdic-Titc # ra b, sends. The hot combustion gases go through the upper level 7 of the heater @ ' the gas turbine i and leave: this you the lower stage 8 of the heater. the turbine i drives the air compressor 2, the Invention according to the same time the combustion air for the combustion chamber 5 and the z. B. generated wind to be supplied to a blast furnace. The amount of air conveyed by the air compressor 2 first goes through the lower stage 8 of the heater and then divides it into the combustion air and the blast furnace wind; the latter goes through the upper school; the heater for further heating. It is of course also possible to use the lower stage 8 only for the blast furnace w: n: d and to feed the combustion air directly to the combustion chamber 5 without any special preheating if the temperature conditions require this. A gearbox 4 and the furnace gas compressor 6 are connected to the shaft of the gas turbine.

Abb. 2 zeigt :ein ähnliches Ausführungsbeispiel mit sinngemäß den gleichen Bezeichnungen wie Ahb. i. Hierbei wird jedoch beispielshalber der Hoqliofenwind aus einer Anzapfung des Luftverdichters 2 über das Ventil i o entnommen, so dä.ß er mit einem anderen Druck als die für die Brennkammer 5 bestimmte Brennluft geliefert werden kann. Demgemäf:) ist auch die Unterstufe des Win.derlutzers in zwei Teile geteilt, nämlich in dien Teil 8, in dem der Hochofenwind, und in den Teil g, in dem die Brennluft vorgewärmt wird.Fig. 2 shows: a similar embodiment with analogously the same names as Ahb. i. Here, however, the Hoqliofenwind is used as an example taken from a tap of the air compressor 2 via the valve i o, so dä.ß it is supplied with a different pressure than the combustion air intended for the combustion chamber 5 can be. Accordingly, the lower level of Win.derlutzers is also divided into two parts divided, namely in part 8, in which the blast furnace wind, and in part g, in which the combustion air is preheated.

Wenn der Wind, wie dies im HocIiofenbetrieb gelegentlich erforderlich ist, mit höherem Druck geliefert werden muß, wird das Ventil i o geschlossen und die gesamte Luftinenge mit dem höchstmöglichen Druch entnommen. Der Hochofenwind strömt dabei über das Ventil i i zur Winderhitzerunterstufe 7.When the wind is occasionally required, as is the case in a high-temperature furnace is, must be supplied with a higher pressure, the valve i o is closed and the entire air volume taken with the highest possible pressure. The blast furnace wind flows through the valve i i to the lower stage 7 of the boiler.

Der vorliegenden Erfindung 1'ic-gen d:e folgenden Erkenntnisse zugrunde: Bei Anlagen nach dem Hauptpatent nivh, wie eingangs bereits .erwähnt, stets m:t erheblichem Luftüberschuß in der Brennkammeigearbeitet iver den, um den Winderhitzer oder die Gasturbine nicht mit unzulässigen Gastemperaturen zu beanspruchen. Dem in die Winderliiitzerobürstufe ; eintretenden Gas wird ein Teil der Wärme durch den Hochofenwind entzogen, der in dieser Winderhitzerstufe angewärmt wird. Wird nun der Hochofenwind gedrosselt, @v-e dies- gelegentlich für den Betrieb des Hochofciis- erf.cyrderlich sein kann, dann w:rd den deii Wi:iderliitzer durchströmenden Abgasen eniger Wärme entzogen, und die Gase kön- die Gasturbine i unter Umständen noch einer unzulässig hohen Temperatur er- D#chen. Es ist hieraus ersi"chtiicli, daß der #'- tifttiberschuß, der den Gasen beizufügen ist, abhängt von dem tVindbedarf des Hochofens, und zwar in dem Sinne, daß bei kleinerem Windbedarf der Luftüberschuß in den Brenngasen gesteigert werden muß. Umgekehrt muß der Luftüberschuß kleiner sein. wenn der Windverbrauch groß ist. Zwischen den für die Brennkammer und für den Hochofen erforderlichen Luftmengen tritt also ein get;-isser Ausgleich ein. Wenn gemäß der vorliegenden Erfindung für die Förderung des Hochofenwindes und der Brennluft ein gemeinsamer Luftverdichter verwendet wird, so wird die von diesem höchstens zu fördernde Luftmenge kleiner sein als die Summe der Höchstleistungen von zwei getrennten Luftverdichtern für Wind -und Brennluft. Schon hierdurch wird eine Materialersparnis erreicht.The present invention is based on the following findings: In the case of systems according to the main patent, as already mentioned at the beginning, there is always a considerable excess of air in the combustion chamber, so as not to prevent the wind heater or the gas turbine from having inadmissible gas temperatures to claim. To the Winderliitzero senior level; When the gas enters, part of the heat is extracted by the blast furnace wind, which is heated in this heater stage. If the blast furnace wind is now throttled, @ve this may occasionally be necessary for the operation of the blast furnace, then the exhaust gases flowing through the blast furnace w: rd little heat is withdrawn, and the gases can the gas turbine i may still be an impermissibly high temperature D # chen. It is therefore essential that the The excess of pin to be added to the gases depends on the wind requirement of the blast furnace, in the sense that if the wind requirement is smaller, the excess air in the fuel gases must be increased. Conversely, the excess air must be smaller. when the wind consumption is high. So there is a good balance between the air quantities required for the combustion chamber and for the blast furnace. If, according to the present invention, a common air compressor is used for conveying the blast furnace wind and the combustion air, the maximum amount of air to be conveyed by this will be less than the sum of the maximum capacities of two separate air compressors for wind and combustion air. This already results in a material saving.

Es kommt hinzu, daß gerade bei den dem Hauptpatent entsprechenden Anlagen, bei denen wegen Wegfalls des der Gasturbine vorgeschalteten Dampferzeugers den Verbrennungsgasen vor dem Eintritt in die Gasturbine nur verhältnismäßig wenig Wärme entzogen wird, stets mit einem verhältnismäßig großen Luftüberschuß gearbeitet werden muß. Aus diesen Gründen, wird b-ei diesen. Anlagen häufig die Bren.nluftmenge größer sein a;ls die dem Hochofen zuzuführende Windinengc; daher wird eine Veränderung des Windbedarfes am Hochofen auf die von dem gemeinsamen Luftverdichter im ganzen zu fördernde Luftmenge und somit der Regulierbereich dieses Luftverdichters erheblich geringer sein, als wenn man für Hochofen wind und Brennluft getrennte Verdichter benutzt. Der kleinere Regulierbereich bewirkt aber, daß der gemeinsame Luftverdichter mit besserem Wirkungsgrad arbeitet als getrennt angeordnete Verdichter. Der vorliegende Erfindungsgedanke, welcher darin besteht, daß der Hochofenwind und die Brennluft für die Bremskammer von einem gemeinsamen Verdichter geliefert werden, führt also zu einer besonders zweckmäßigen Ausgestaltung des Hauptpatents.In addition, the systems corresponding to the main patent, in which only relatively little heat is withdrawn from the combustion gases before entering the gas turbine due to the omission of the steam generator upstream of the gas turbine, always have to work with a relatively large excess of air. For these reasons, b-ei will do this. Systems, the amount of combustion air is often greater than the wind turbine to be supplied to the blast furnace. therefore, a change in the wind requirement at the blast furnace on the amount of air to be conveyed by the common air compressor as a whole and thus the regulation range of this air compressor will be considerably less than if separate compressors were used for blast furnace wind and combustion air. However, the smaller regulation range means that the common air compressor works with better efficiency than separately arranged compressors. The present inventive concept, which consists in the fact that the blast furnace wind and the combustion air for the brake chamber are supplied by a common compressor, thus leads to a particularly expedient embodiment of the main patent.

In besondere. ist es in diesem Fall wegen der verhältnismäßig geringen Veränderung der im ganzen zu fordernden Luftmenge möglich, Axialverdichter anzuwenden, deren Fördermenge im Gegensatz zu den üblichen Radialverdichtern in verhältnismäßig engen Grenzen, gehalten werden muß, wenn betriebliche Störungen vermieden werden sollen. Die Anwendung von Axialverdichtern zur Luftförderung, die durch die vorliegende Erfindung ermöglicht wird, macht in zahlreichen Fällen derartigeAnlagen erst tiechnischleb:ensfähig, weil das Axialgebläse einten weitaus höheren Wirkungsgrad hat als das übliche Raidialgebläse und außerdem die gleiche. spezifische Drehzahl besitzt wie die Gasturbine, so daß bei einer unmittelbaren Kupplung beide Maschinen bestens ausgenutzt sind.In particular. in this case it is because of the relatively low Change of the total amount of air to be demanded possible to use axial compressors, their delivery rate in contrast to the usual centrifugal compressors in proportion narrow limits must be kept if operational disruptions are avoided should. The use of axial compressors for conveying air that made possible by the present invention makes such systems in numerous instances Only technically functional, because the axial fans combine a much higher degree of efficiency has than the usual raidial fan and also the same. specific speed like the gas turbine, so that with a direct coupling both machines are optimally used.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Wind heater system for blast furnaces according to patent 663 pulled, geken; nmichnet through a common air compressor to convey the blast furnace wind and the combustion air for the combustion chamber. a. Wind heater system according to claim i, characterized in that the common air compressor is an axial compressor. 3. Wind heater system according to claim i and z, characterized in that the common air compressor is provided with taps. q .. Wind heater system according to claim 3, characterized in that the lower stage of the wind heater is divided into two parts which are provided with air lines for different pressures and with control devices (io, ii).