DE862983C - Mit Luft betriebene Waermekraftanlage - Google Patents

Description

• Mit Luft betriebene Wärmekraftanlage Die Erfindung betrifft eine mit Luft betriebene Wärmekraftanlage, in welcher Luft in mindestens einem Verdichter auf höheren Druck gebracht, hierauf durch äußere Wärmezufuhr in einem Erhitzer erhitzt und dann unter Leistungsabgabe in mindestens einer Turbine entspannt wird, und welche Anlage gleichzeitig noch in einem Verbraucher benötigte heiße Luft liefert. Es sind Anlagen dieser Art bekannt, bei denen die dem Verbraucher zu liefernde Luft nach Verdichtung und Erhitzung in der Wärmekraftanlage vorerst noch in mindestens einer Turbine dieser Anlage mindestens teilweise entspannt wird. In solchen Anlagen gibt für gewöhnlich ein Teil der in der Turbine entspannten Luft in einem Wärmeaustauscher noch Wärme an den verdichteten, noch nicht von außen erhitzten Teil der Luft ab. Zweck der Erfindung ist, eine weitgehende Abkühlung der Rauchgase im Lufterhitzer zu erreichen, ohne daß ein Verbrennungsluftvorwärmer aufzustellen ist, oder falls ein solcher vorzusehen ist, daß er sich dann verhältnismäßig klein bemessen läßt. Erreicht wird dies gemäß vorliegender Erfindung dadurch, daß ein Teil der verdichteten Luft nach dem Verdichteraustritt in ein Heizsystem des Erhitzers gelangt, «-elches Heizsystemen, in denen der übrige Teil der Luft erhitzt wird, rauchgasseitig nachgeschaltet ist. Falls die vom Wärmeaustauscher kommende Luft und die vom Verbraucher benötigte, in einer Turbine bereits entspannte Luft in getrennten Heizsystemen erhitzt werden, kann zweckmäßig der in dem nachgeschalteten Heizsystem zu erhitzende Luftteil vor dem Wärmeaustauscher abzweigen und nach erfolgter Erhitzung vor dem Heiz- System für die unmittelbar vom Wärme austauscher kommende Luft letzterer beigemischt werden. Ist dabei der im nachgeschalteten Heizsystem erhitzte Luftteil etwa gleich der Verbrauchsmenge des Verbrauchers, so läßt sich überdies erreichen, daß durch den Wärmeaustauscher hoch- und niederdruckseitig im wesentlichen gleich große Luftmengen strömen, `was - für die - Erzielung eines guten Wärmeaustausches von Bedeutung ist.
• Die Zeichnung veranschaulicht verschiedene beispielsweise Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes in vereinfachter Darstellungsweise, tmd zwar zeigt Fig, i eine Anlage, in welcher der Druck am Austrittsende einer Turbine,.in welcher sich das Arbeitsmittel entspannt, nur unwesentlich höher ist als der verlangte Druck in dem als Hochofen ausgebildeten Luftverbraucher, Fig. 2 eine Anlage, in welcher der Druck am Austrittsende der zum Kreislauf der Anlage gehörenden Turbine noch bedeutend höher ist als der verlangte Druck in dem ebenfalls durch einen Hochofen gebildeten Luftverbraucher und bei welcher daher noch eine Zusatzturbine zur weiteren Entspannung der für den Hochofen bestimmten Luft vorgesehen ist; Fig.'3 zeigt eine ähnliche Anlage wie die Fig. 2; mit dem Unterschied jedoch, daß die Zusatzturbine für die Entspannung der Verbrauchsluft einen Teil einer besonderen Aufladegruppe bildet.
• In den verschiedenen Figuren sind die sich entsprechenden Teile mit denselben Bezugszeichen be--legt. - __ In Fig. i bezeichnet i einen Lufterhitzer einer mit Luft betriebenen Wärmekraftanlage. In diesem Erhitzer i ist ein von der zu erhitzenden Luft durchströmtes Heizsystem 2 eingebaut. Die in diesem System :2 erwärmte Luft gelangt in eine Turbine 3, wo sie entspannt wird. Ein Teil der entspannten Luft gelangt von der Stelle 7 des Kreislaufes der MTärmekraftanlage über eine Leitung 4 in ein zweites Heizsystem 5 des Lufterhitzers i und strömt von hier zu dem als Hochofen 6 ausgebildeten Luftverbraucher. Der Rest der in der Turbine 3 entspannten Luft strömt von der Abzweigstelle 7 zu einem Wärmeaustauscher 8 und von da zu einem Nachkühler g. Die Turbine 3 treibt Verdichter io, i i, 12 und 13 sowie einen Generator 14 an. Zwischen den einzelnen Verdichtern befinden sich Kühler 15, 16, 17, welche das Arbeitsmittel zwischen den Verdichtungsstufen kühlen und damit die von den Verdichtern i i, i2, 13 aufgenommene Leistung tief halten. Der Verdichter io saugt aus der Atmosphäre eine der im Hochofen 6 verbrauchten Luftmenge entsprechende Luftmenge an und verdichtet sie. Die übrigen Verdichter 1i, 12 und 13 verdichten sowohl die aus dem Nachkühler g kommende als auch die vom Verdichter-io.. gelieferte Luft. Die auf den Enddruck verdichtete Luft gelangt in eine Leitung 18, von welcher an der Stelle i9 zwischen Verdichteraustritt und Wärmeaustauscher 8 eine Leitung 20, abzweigt. In diese Leitung 2o ist ein im Lufterhitzer i angeordnetes Heizsystem 21 eingeschaltet, welches den Heizsystemen :2 und rauchgasseitig nachgeschaltet ist. Die Erhitzung.. der Luft im Heizsystem 21 erfolgt im Gegenstrom zu denRauchgasen. Die Leitung 20 mündet an der Stelle 22 unmittelbar vor dem Heizsystem 2 in eine Leitung 23, welche über den Wärmeaustauscher 8 an die Stelle ig der Leitung i$ angeschlossen ist. Zweckmäßig wird durch die Leitung 2o etwa so viel Luft strömen gelassen, als durch die Leitung 4 strömt, so daß'im Wärmeaustauscher 8 hoch- und niederdruckseitig im wesentlichen gleich große Luftmengen durchströmen, was für die Erzielung eines guten Wärmeaustausches von Bedeutung ist.
• Bei der Ausführung nach Fig. 2 wird einmal die an der Stelle 7 entnommene Verbraucherluft in einer zweiten Turbine 24 noch weiter entspannt. Der Verdichter io ist so ausgelegt, daß die von demselben aus der Umgebung angesaugte Zusatzluft auf einen entsprechend höheren Druck verdichtet wird. An der Stelle i9 wird auch in diesem Falle ein Teil der vom Verdichter 13 herkommenden Luft vor dem Wärmeaustauscher 8 abgezweigt und einem rauchgasseitig den Heizsystemen 2 und 5 des Erhitzers i nachgeschalteten und daher im Gebiete tieferer Rauchgastemperaturen gelegenen Heizsystem 21 zugeführt.
• In Fig. 3 ist eine Anlage dargestellt, bei welcher die zweite Turbine 24 und -der Luft aus der Atmosphäre ansaugende Verdichter io zu einer besonderen Aufladegruppe zusammengefaßt sind. An der Stelle i9 Wird wiederum ein Teil der vom Verdichter 13 kommenden Luft vor dem Wärmeaustauscher 8 abgezweigt und dem Heizsystem 21 des Lufterhitzers i zugeführt, welches rauchgasseitig den Heizsystemen 2 und 5 nachgeschaltet ist. Der im Heizsystem 21 erhitzte Luftteil, welcher ungefähr gleich der durch die Leitung 4 strömenden und daher im Hochofen 6 verbrauchten Luftmenge ist, wird auch in diesem Falle an der Stelle 22 der unmittelbar aus- dem Wärmeaustauscher 8 kommenden Luft vor deren Eintritt in das Heizsystem 2 beigemischt.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Mit Luft betriebene Wärmekraftanlage, in welcher Luft in mindestens einem Verdichter auf höheren Druck gebracht, hierauf durch äußere Wärmezufuhr in einem Erhitzer erhitzt und dann unter Leistungsabgabe in mindestens einer Turbine entspannt wird, und welche Anlage gleichzeitig noch in einem Verbraucher benötigte heiße Druckluft liefert, wobei ein Teil der in der Turbine entspannten Luft an den verdichteten, noch nicht von außen erhitztenTeilderLuft in einem Wärmeaustauscher Wärme abgibt, dadurch gekennzeichnet, daß ein -Teil der wieder verdichteten Luft nach dem Verdichteraustritt in ein Heizsystem des Erhitzers gelangt, welches den Heizsystemen, in denen der übrige Teil der Luft erhitzt wird, rauchgasseitig nachgeschaltet ist.
2. 2. Wärmekraftanlage nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhitzung des in das rauchgasseitig nachgeschaltete Heizsystem gelangenden Luftteils im Gegenstrom zu den Rauchgasen erfolgt.
3. 3. Wärmekraftanlage nach Anspruch i, in welcher die vom Wärmeaustauscher kommende Luft und die vom Verbraucher benötigte, in einer Turbine bereits entspannte Luft in getrennten Heizsysteinen erhitzt werden, dadurch gekennzeichnet, daß der in dem nachgeschalteten Heizsystem zu erhitzende Luftteil vor dem Wärmeaustauscher abzweigt und nach erfolgter Erhitzung vor dem Heizsystem für die unmittelbar vom Wärineaustauscher kommendeLuffletztererbeigemischt wird. d. Wärmeaustauscher nach den Ansprüchen i und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die in das rauchgasseitig nachgeschaltete Heizsystem gelangende Luftmenge gleich der im Verbraucher verbrauchten Luftmenge ist: