DE872951C

DE872951C - Air heater

Info

Publication number: DE872951C
Application number: DEA3078D
Authority: DE
Original assignee: Aktiengesellschaft fuer Technische Studien
Current assignee: Aktiengesellschaft fuer Technische Studien
Priority date: 1943-05-03
Filing date: 1944-04-06
Publication date: 1953-04-09

Description

Lufterhitzer Die Erfindung betrifft einen Lufterhitzer, in welchem sowohl in einem Verbraucher heißer Luft benötigte Luft als auch als Treibmittel für eine Wärmekraftanlage dienende, in dieser mindestens zum größeren Teil einen Kreislauf beschreibende Luft zu erhitzen ist. Als Verbraucher heißer Luft kommen z. B. Hochöfen in Betracht.Air heater The invention relates to an air heater in which both air required in a hot air consumer and as a propellant serving for a thermal power plant, in this at least for the most part one The air describing the circuit is to be heated. Hot air comes as a consumer z. B. blast furnaces into consideration.

Die in einer Wärmekraftanlage der erwähnten Art in den Lufterhitzer zurückströmende Luft weist für gewöhnlich noch eine Temperatur von 3oo bis -.oo' C auf. Um daher die in den. Abgasen des Lufterhitzers noch enthaltene Wärme weiter ausnutzen zu können, "erden meistens noch Vorwärmer für die im Lufterhitzer benötigte Verbrennungsluft vorgesehen. Trotzdem liegt, namentlich bei heizwertarmen Brennstoffen, die Abgastemperatur oft noch unerwünscht hoch. Um nun in einem Lufterhitzer der eingangs erwähnten Art sowohl tiefe Abgastemperaturen als auch einen hohen Wirkungsgrad des gesamten Lufterhitzers zu erhalten, erfolgt gemäß der Erfindung die Erhitzung der zu verbrauchenden Luft mindestens zum Teil in einem Heizsystem, das in einem Gebiet tieferer Rauchgastemperatur liegt als das Heizsystem zum Erhitzen der den Kreislauf der Wärmekraftanlage durchlaufenden Luft. Das Heizsystem für die Verbrauchsluft kann dabei zweckmäßig in zwei in Reihe geschaltete Gruppen unterteilt sein, von denen die eine im Gebiete der tiefsten und die andere im Gebiete der höchsten Rauchgastemperaturen angeordnet ist, und das Heizsystem zum Erhitzen der den Kreislauf der Wärmekraftanlage durchlaufenden Luft kann dann zwischen jene zwei Gruppen geschaltet sein. In der Zeichnung sind beispielsweise Ausführungsformen von Lufterhitzern mit den Merkmalen gemäß der Erfindung in vereinfachter Darstellungsweise veranschaulicht, und zwar zeigt Fig. i einen Lufterhitzer mit zwei Heizsystemen für die Erhitzung von Hochofenluft und einem zwischen diesen zwei Systemen angeordneten Heizsystem für die Treibluft einer Wärmekraftanlage und Fig. 2 einen Lufterhitzer mit zwei Heizsystemen für die Erhitzung von Hochofenluft und zwei zwischen diesen Systemen angeordneten Gruppen eines Heizsystems für die Treibluft einer Wärmelcraftanlage.In a thermal power plant of the type mentioned in the air heater returning air usually has a temperature of 3oo to -.oo ' C on. Therefore, in order to use the. Exhaust gases from the air heater continue to contain heat to be able to use, "usually still ground preheaters for those required in the air heater Combustion air provided. Nevertheless, especially in the case of fuels with a low calorific value, the exhaust gas temperature is often still undesirably high. To now in an air heater the type mentioned both low exhaust gas temperatures and high efficiency To obtain the entire air heater, the heating is carried out according to the invention the air to be consumed at least partially in a heating system that is in a Area of lower flue gas temperature than the heating system for heating the den Circuit of the thermal power plant passing through air. The heating system for the consumption air can expediently be divided into two groups connected in series, of one in the area of the lowest and the other in the area of the highest smoke gas temperatures is arranged, and the heating system for heating the circuit of the thermal power plant passing air can then be switched between those two groups. In The drawing shows, for example, embodiments of air heaters with the features illustrated according to the invention in a simplified representation, namely FIG. 1 shows an air heater with two heating systems for heating blast furnace air and a heating system for the propellant air arranged between these two systems a thermal power plant and FIG. 2 shows an air heater with two heating systems for the Heating of blast furnace air and two groups arranged between these systems a heating system for the propellant air of a heat craft system.

In Fig. i bezeichnet i einen Hochofen und A eine Wärmekraftanlage, die mit heißer, .einen Kreislauf beschreibender Luft betrieben wird. Die Wärmekraftanlage weist eine Turbine :2 auf, der heiße Luft aus einem Heizsystem 3 zuströmt. Letzteres bildet einen Teil eines Lufterhitzers B, der zwei weitere Heizsysteme 4 und 5 aufweist. Das Heizsystem 3 ist, in Richtung der den Erhitzer B durchströmenden Heizgase betrachtet, zwischen den unter sich in Reihe geschalteten Heizsystemen 4 und 5 angeordnet. Die Heizsysteme und 5 dienen zum Erhitzen der im Hochofen i benötigten Luft, die von einem Gebläse 6 angesaugt und in die Heizsysteme 4, 5 gefördert wird.In Fig. I i denotes a blast furnace and A a thermal power plant, which is operated with hot air describing a cycle. The thermal power plant has a turbine: 2, which flows in hot air from a heating system 3. The latter forms part of an air heater B, which has two further heating systems 4 and 5. The heating system 3 is, viewed in the direction of the heating gases flowing through the heater B, arranged between the heating systems 4 and 5 connected in series. the Heating systems and 5 are used to heat the air required in the blast furnace i, which from sucked in by a fan 6 and conveyed into the heating systems 4, 5.

Die aus der Turbine :2 strömende, entspannte Luft gelangt der Reihe nach in einen Wärmeaustauscher 7, dann in einen Vorkühler 8 und hierauf in einen von der Turbine 2 angetriebenen, dreigehäusigen Verdichter 9 mit zwei Zwischenkühlern io, wo sie wieder auf höheren Druck gebracht wird. Dieser Luftteil höheren Druckes durchströmt den Wärmeaustauscher 7, wo ihm der von der Turbine :2 herkommende, entspannte Luftteil Wärme abgibt. Der auf diese Weise wieder auf höhere Temperatur gebrachte Luftteil durchströmt schließlich das Heizsystem 3, wo er auf die für die Turbine 2 vorgesehene Eintrittstemperatur gebracht wird.The relaxed air flowing out of the turbine: 2 arrives in turn after in a heat exchanger 7, then in a pre-cooler 8 and then in a by the turbine 2 driven, three-casing compressor 9 with two intercoolers io, where it is brought back to higher pressure. This air part of higher pressure flows through the heat exchanger 7, where the one coming from the turbine: 2 is relaxed Part of the air gives off heat. The one brought back to a higher temperature in this way Part of the air finally flows through the heating system 3, where it is applied to the turbine 2 provided inlet temperature is brought.

Der Vollständigkeit halber sei noch - erwähnt, daß i i einen von der Turbine 2 angetriebenen, als Generator ausgebildeten Nutzleistungsempfänger und 12 einen Motor bezeichnet, der Strom vom Generator i i erhält und das Gebläse 6 treibt.For the sake of completeness it should be mentioned that i i is one of the Turbine 2 driven, designed as a generator and useful power receiver 12 denotes a motor receiving power from the generator i i and the fan 6 drives.

Der beschriebene Lufterhitzer B dient somit sowohl zum Erhitzen der im Hochofen i benötigten heißen Luft als auch zum Erhitzen der den Kreislauf der Wärmekraftanlage A beschreibenden Luft. In dem Teil des Lufterhitzers B, in welchem die tiefste Rauchgastemperatur herrscht, ist das Heizsystem 4 angeordnet, in welchem die vom Gebläse 6 kommende und dem Hochofen i zuzuführende Luft auf einen bestimmten Betrag erhitzt wird. Im mittleren Heizsystem 3 wird die Luft für die aerodynamische Turbine 2 erhitzt, und im Heizsystem 5 mit den höchsten Rauchgastemperaturen wird die Hochofenluft auf die Endtemperatur gebracht. Die Anordnung des Heizsystems 3 zwischen den Heizsystemen 4 und 5 bedingt den Vorteil, daß erstens die Rauchgase weitgehend abgekühlt werden können. und zweitens im Heizsystem 5 mit den höchsten Rauchgastemperaturen nur ein verhältn.ismäßig geringer Innendruck herrscht, da die für den Hochofen i benötigte Luft bekanntlich höchstens auf wenige Atmosphären zu bringen ist, so daß im Heizsystem 5 dem geringen Innendruck entsprechende hohe Wandtemperaturen zugelassen werden können.The air heater B described thus serves both to heat the in the blast furnace i needed hot air as well as for heating the circuit of the Thermal power plant A descriptive air. In the part of the air heater B in which the lowest flue gas temperature prevails, the heating system 4 is arranged in which the coming from the fan 6 and the blast furnace i to be supplied air to a certain Amount is heated. In the middle heating system 3, the air for the aerodynamic Turbine 2 is heated, and in the heating system 5 with the highest flue gas temperatures the furnace air is brought to the final temperature. The arrangement of the heating system 3 between the heating systems 4 and 5 has the advantage that, firstly, the flue gases can be largely cooled. and secondly in the heating system 5 with the highest Flue gas temperatures there is only a relatively low internal pressure, since the It is well known that the air required for blast furnace i only approaches a few atmospheres is bring, so that in the heating system 5, the low internal pressure corresponding high wall temperatures can be admitted.

Anstatt für das Hochofengebläse 6 einen besonderen Motor vorzusehen, kann dasselbe auch ummittelbar von der aerodynamischen Turbine :2 angetrieben werden, oder es kann dafür auch eine von der Wärmekraftanlage völlig unabhängige Antriebsvorrichtung, beispielsweise eine Dampfkraftmaschine, vorgesehen werden.Instead of providing a special motor for the blast furnace fan 6, it can also be driven directly by the aerodynamic turbine: 2, or a drive device that is completely independent of the thermal power plant can be used for this purpose, for example a steam engine can be provided.

Die in Fig. 2 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich von der beschriebenen lediglich dadurch, daß das Heizsystem für die Luft, welche den Kreislauf der Wärmekraftanlage beschreibt, aus zwei Gruppen r3 und 14 besteht. Diese zwei Gruppen 13 und 14 sind ebenfalls, in der Strömungsrichtung der den: Lufterhitzer C durchströmenden Rauchgase betrachtet, zwischen die Heizsysteme 15 und 16 geschaltet, in denen die durch eine Leitung 17 zuströmende und durch eine Leitung i8 abströmende Hochofenluft auf die erforderliche Endtemperatur gebracht wird.The embodiment shown in Fig. 2 differs from that only described by the fact that the heating system for the air, which the circuit the thermal power plant describes, consists of two groups r3 and 14. These two Groups 13 and 14 are also, in the direction of flow of the: air heater C considered flue gases flowing through, connected between the heating systems 15 and 16, in which the inflowing through a line 17 and flowing out through a line i8 Blast furnace air is brought to the required final temperature.

Die zwei Gruppen 13 und 14 sind in bezug auf die darin zu erhitzende Luft parallel geschaltet. Sie lassen sich aber auch in Reihe schalten.The two groups 13 and 14 are relative to that to be heated therein Air connected in parallel. But they can also be connected in series.

Das mittlere Heizsystem kann auch aus mehr als zwei Gruppen bestehen, die alle parallel oder in Reihe oder zum Teil parallel und zum Teil in Reihe geschaltet sein können. Auch die zwei Heizsysteme für die Hochofenluft können je aus mehreren Gruppen bestehen; dabei können die Gruppen jedes Systems parallel oder in Reihe oder zum Teil parallel und zum Teil in Reihe geschaltet sein.The middle heating system can also consist of more than two groups, all connected in parallel or in series or partly in parallel and partly in series could be. The two heating systems for the furnace air can each consist of several Groups exist; The groups of each system can be parallel or in series or be connected partly in parallel and partly in series.

Die Erhitzung der zu verbrauchenden Luft kann unter Umständen ganz in- einer einzigen Rohrgruppe erfolgen. Dieses Heizsystem ist dann in ein Gebiet tieferer Rauchgastemperaturen zu verlegen als das Heizsystem zum Erhitzen der den Kreislauf der Wätrmekraftanlage durchlaufenden Luft.The heating of the air to be used can be completely take place in a single tube group. This heating system is then in an area lower flue gas temperatures than the heating system for heating the den Circulation of the thermal power plant passing through air.

Die Wärmeübertragung in den Heizsystemen kann im Gegenstrom oder Gleichstrom oder zum Teil im Gegen- und zum Teil im Gleichstrom erfolgen. Zweckmäßig erfolgt die Wärmeübertragung im Heizsystem mit der höchsten Rauchgastemperatur im Gleichstrom und im Heizsystem mit der niedersten Rauchgastemperatur im Gegenstrom.The heat transfer in the heating systems can be countercurrent or cocurrent or partly in countercurrent and partly in cocurrent. Appropriately done the heat transfer in the heating system with the highest flue gas temperature in direct current and in the heating system with the lowest flue gas temperature in counterflow.

Die Erfindung läßt sich sowohl bei Erhitzern, die mit Kohlenstaub als auch solchen, die mit flüssigen oder festen Brennstoffen betrieben werden, anwenden. Für die Anwendung der Erfindung spielt es ferner auch keine Rolle, ob das Treibmittel der Wärmekraftanlage restlos oder nur mindestens zum größeren Teil einen Kreislauf beschreibt.The invention can be used with heaters that use coal dust as well as those that run on liquid or solid fuels. For the application of the invention it is also irrelevant whether the propellant the thermal power plant completely or at least for the most part a cycle describes.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Air heater, in which both the air required in a consumer of hot air and serving as a propellant for a thermal power plant, in this at least a large part of a circuit describing air is to be heated, characterized in that the heating of the consumption air takes place in a heating system that is at least partly in an area with lower flue gas temperatures than the heating system for heating the air flowing through the circuit of the thermal power plant. Air heater according to Claim i, characterized in that the heating system for the consumption air is divided into two groups connected in series, one of which is arranged in the region of the lowest and the other in the region of the highest flue gas temperature, and that the heating system for heating the Circuit of the thermal power plant passing air is connected between those two groups. 3. Air heater according to claim i, characterized in that the heating system for the air of the thermal power plant consists of at least two groups. 4. Air heater according to claims i and 3, characterized in that the two groups of the heating system for the air of the thermal power plant are arranged in parallel. 5. Air heater according to claims i and 3, characterized in that the two groups of the heating system for the air of the thermal power plant are connected in series. 6. Air heater according to claim i, characterized in that the heat transfer in the heating systems takes place in countercurrent. 7. Air heater according to claim i, characterized in that the heat transfer in the heating systems takes place in direct current. B. air heater according to claim i, characterized in that the heat transfer takes place in the heating system with the highest flue gas temperature in cocurrent and in the heating system with the lowest flue gas temperature in countercurrent.