DE970986C

DE970986C - Anlage zur Erzeugung von Druckluft, insbesondere fuer Heisswind von Hochoefen

Info

Publication number: DE970986C
Application number: DEA13582A
Authority: DE
Original assignee: Aktiengesellschaft fuer Technische Studien
Current assignee: Aktiengesellschaft fuer Technische Studien
Priority date: 1944-08-12
Filing date: 1951-06-30
Publication date: 1958-12-18
Also published as: CH244430A

Description

Anlage zur Erzeugung von Druckluft, insbesondere für Heißwind von Hochöfen Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Erzeugung von Druckluft, insbesondere für Heißwind von -Hochöfen, mit mindestens einem Luftverdichter, einem dem Verdichter nachgeschalteten Erhitzer mit indirekter äußerer Wärmezufuhr und mindestens einer den Verdichter antreibenden I-1.eißluftturbine zur Expansion der erhitzten Druckluft gemäß dem gewünschten Druck an der Verbraucherstelle, gegebenenfalls nach Zwischenerhitzung der Druckluft zwischen Heißluftturbine und Verbrauchsstelle.
Statt zur Erzeugung der für den Verbraucher bestimmten Druckluft von einer V erbrennungsturbinenanlage einen besonderen Verdichter antreiben zu lassen, ist schon vorgeschlagen worden, den Verdichter der Verbrennungsturbinenanlage selbst für die Erzeugung dieser Druckluft zu verwenden und die für den Verbraucher bestimmte Druckluft von einer Zwischenstufe des Verdichters abzuleiten.
Es wurde weiter schon der Vorschlag gemacht, in einer Anlage zur Erzeugung von Hochofenwind die in einem Verdichter verdichtete Luft in einem nachgeschalteten indirekten gichtgasgefeuerten Lufterhitzer vor und hinter einer Heißluftturbine zu erhitzen, bevor sie in den Hochofen eintritt, wobei der Lufterhitzer für die Erhitzung dieser Luft vor und hinter der Turbine aus einem einzigen Bauteil besteht.
Es ist ferner an sich bekannt, einem Verbraucher zuzuführenden Dampf oder Gas einer Turbine mit Zwischenentnahme zu entnehmen.
Bei der Anlage gemäß der Erfindung wird nun ebenfalls vom Verdichter der Wärmekraftanlage verdichtete Luft dem Verbraucher zugeleitet. Zum Unterschied von den vorbekannten Anlagen wird aber eine Heißluftturbine mit Zwischenentnahme verwendet, wobei der für den Verbraucher bestimmte Teil der erhitzten Druckluft spätestens vor der letzten Turbinenstufe abgezweigt wird, während die in der Turbine weiter expandierte Druckluft mindestens teilweise als Verbrennungsluft zum Erhitzer weitergeleitet wird.
Die Druckluft, welche der Turbine entnommen wird, ist hierbei schon erhitzt. Da nun die für den Verbraucher bestimmte Luft mit der übrigen Treibluft den Hochdruckteil des Verdichters und der. Turbine durchströmt, ergeben sich in diesen Teilen größere Schaufelhöhen und damit höhere Wirkungsgrade. Durch die Verwendung der Abluft der Turbine als Verbrennungsluft für den Erhitzer wird ferner ein besonderer Wärmeaustauscher erspart.
An sich ist es an Gasturbinenanlagen, welche mit einem Dampferzeuger kombiniert sind, bekannt, die Abluft einer Turbine, und zwar bei einer unter Überdruck arbeitenden Feuerung die gesamte Abluft oder bei einer unter Atmosphärendruck arbeitenden Feuerung einen Teil der Abluft, der Feuerung des Dampfkessels als Verbrennungsluft zuzuleiten.
Die Zeichnung veranschaulicht eine beispielsweise Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes in vereinfachter Darstellungsweise.
Es bezeichnen i, 2, 3 die Gehäuse eines dreigehäusigen Verdichters, der Luft aus der Atmosphäre ansaugt und unter Kühlung zwischen den Gehäusen i, 2 bzw. 2, 3 über den Druck hinaus verdichtet, der in einem als Hochofen 4 ausgebildeten Verbraucher benötigt wird. Die vom Verdichter=i, 2, 3 verdichtete Luft gelangt vorerst in ein Heizsystem 5 eines Erhitzers 6, in welchem derselben indirekt äußere Wärme z. B. durch Verbrennen von Gichtgas zugeführt wird. 7 bezeichnet einen Brenner des Erhitzers 6; der Brennstoff strömt diesem Brenner durch eine Leitung 8 zu. Die im Heizsystem 5 erhitzte Luft gelangt in eine Heißluftturbine 9, wo sie unter Leistungsabgabe expandiert. Die in der Turbine 9 erzeugte Leistung dient zum Antrieb des Verdichters i, 2, 3. Ein Teil der vom Verdichter i, 2, 3 angesaugten Luftmenge wird spätestens vor der letzten Stufe der Turbine9 abgezweigt; dieser Teil der bereits erhitzten Druckluft wird dem Hochofen 4 zugeführt. Nach dem Ausführungsbeispiel durchströmt diese für den Verbraucher bestimmte Druckluft ein Heizsystem io, welches ebenfalls in den Erhitzer 6 eingebaut ist und in welchem diesem Luftteil indirekt äußere Wärme zugeführt wird, um ihn noch zusätzlich zu erhitzen. Der verbleibende Teil der angesaugten Luftmenge, welcher durch die ganze Turbine 9 hindurchströmt, gelangt durch eine Leitung i i als Verbrennungsluft in den Brenner 7 des Erhitzers 6.
Die Entspannung der nach Entnahme der im Hochofen 4 benötigten Verbrauchsluft verbleibenden Luftmenge kann auch in einer besonderen Heißluftturbine 2i vor sich gehen, wobei diese "Turbine ebenfalls zum Antreiben des Verdichters oder als Anwurfmotor für die Maschinengruppe beim Anfahren dient.
Hat die Anlage zur Erzeugung von Hochofenwind zu dienen, so kann der Erhitzer, falls die Zufuhr sämtlicher äußerer Wärme in einem einzigen Erhitzer erfolgt, oder es können die Erhitzer, falls die Zufuhr der äußeren Wärme an die verdichtete Luft bzw. an die abgezweigte Verbrauchsluft erfolgt, mit Gichtgas betrieben werden.
Es ist nicht unbedingt erforderlich, daß.die Luft zweimal zwischengekühlt wird. Unter Umständen kann sogar ganz ohne Zwischenkühlung verdichtet werden.
Wird die zu verdichtende Luft zwischen Verdichtungsstufen gekühlt, so werden zweckmäßig Mittel vorgesehen, welche z. B. mit Hilfe einer Umgehungsleitung die durch die Zwischenkühler strömende Luftmenge zu verändern gestatten, oder es werden einstellbare Absperrorgane in die Kühlmittelleitung eingebaut, welche bei Änderung der vom Verbraucher angeforderten Luftmenge und damit des Arbeitsaufwandes den Grad der Zwischenkühlung im Verdichter so zu beeinflussen gestatten, daß die Verdichtung entweder mehr einer Isotherme bzw. mehr einer Adiabate angenähert vor sich geht.
Es können auch Bypaß-Leitungen mit einstellbaren Ventilen am Verdichter oder an der Turbine vorgesehen sein, welche bei Änderung der angeforderten Verbrauchslüftmenge die im Verdichter bis auf den Enddruck verdichtete Luftmenge und damit die vom Verdichter verbrauchte Leistung oder die in der Turbine bis auf den Enddruck expandierte Luftmenge und damit die erzeugte Leistung zu ändern ermöglichen. Ferner können Mittel, wie einstellbare Ventile, vorgesehen sein, welche bei Änderung der angeforderten Verbrauchsluftmenge die Erhitzungshöhe der in die Turbine gelangenden Luftmenge durch Beeinflussen der Brennstoffmenge zu ändern ermöglichen. Im weiteren können auch Mittel, z. B. ein Zusatzmotor, vorgesehen sein, welche bei einer Änderung der angeforderten Verbrauchsluftmenge oder bei Änderung des Verbrauchsdruckes die Drehzahl der' Maschinengruppe zu ändern ermöglichen. Mit Hilfe von Umgehungsleitungen mit einstellbaren Regelorganen läßt sich bei Änderung der angeforderten Luftmenge oder des Druckes der Verbrauchsluft auch die Maschinenleistung ändern. Schließlich können zwei oder mehrere der vorstehend erwähnten Mittel zur Anpassung der erzeugten Leistung an den Zustand der angeforderten Verbrauchsluftmenge gleichzeitig vorgesehen sein. Ein Teil der aus der Turbine ausströmenden entspannten Luft kann auch zum Vorwärmen des dein Erhitzer oder den Erhitzern zuströmenden Brennstoffes oder der aus dein Kompressor austretenden verdichteten Luft verwendet werden.
Der Gegendruck der Turbine, in welcher die erhitzte Luft unter Leistungsabgabe expandiert, kann beliebig groß gewählt werden. So läßt er sich, falls die Verbrennung in den Erhitzern unter Druck vor sich geht, dem betreffenden Feuerraurndruck anpassen, so daß kein eigener Verdichter vorzusehen ist, um die benötigte Verbrennungsluft auf den erforderlichen Druck zu bringen.
Bei plötzlicher starker Leistungszunahme des Verdichters kann zwecks Erhöhung der Antriebsleistung vor der Turbine gespeicherte Druckluft aus fremder Quelle zugeführt werden. Zweckmäßig findet die Einführung solcher Druckluft in die soilstige Arbeitsluft vor dein Eintritt in den Erhitzer, der der Turbine vorgeschaltet ist, statt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Anlage zur Erzeugung von Druckluft, insbesondere für Heißwind von Hochöfen, mit mindestens einem Luftverdichter, einem dein Verdichter nachgeschalteten Erhitzer mit indirekter äußerer Wärmezufuhr und mindestens einer den Verdichter antreibenden Heißluftturbine zur Expansion der erhitzten Druckluft gemäß dem gewünschten Druck an der Verbrauchsstelle, gegebenenfalls nach Zwischenerhitzung der Druckluft zwischen Heißluftturbine und Verbrauchsstelle, gekennzeichnet durch eine Heißluftturbine mit Zwischenentnahme spätestens vor der letzten Turbinenstufe für den Teil der erhitzten Druckluft, der für den Verbraucher bestimmt ist, während die in der Turbine weiter expandierte Druckluft mindestens teilweise als Verbrennungsluft zum Erhitzer weitergeleitet wird.
2. Anlage nach Anspruch i, gekennzeichnet durch eine besondere Heißluftturbine zur Entspannung der nach Entnahme der Verbrauchsluft verbleibenden Luftmenge.
3. Anlage nach Anspruch i, in welcher die zu verdichtende Luft zwischen Verdichtungsstufen gekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, welche bei Änderung der vorn Verbraucher angeforderten Luftmenge den Grad der Zwischenkühlung im Verdichter so zu beeinflussen ermöglichen, daß die Verdichtung entweder mehr einer Isotherme bzw. mehr einer Adiabate angenähert vor sich geht.
4.. Anlage nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, welche bei Änderung der angeforderten Verbrauchsluftmenge die rin Verdichter bis auf den Enddruck verdichtete Luftmenge zu ändern ermöglichen.
5. Anlage nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, welche bei Änderung der angeforderten Verbrauchsluftinenge die in der Turbine bis auf den Enddruck expandierte Luftmenge zu ändern ermöglichen.
6. Anlage nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, welche bei Änderung der angeforderten Verbrauchsluftnienge die Erhitzungshöhe der in die Turbine gelangenden Luftmenge zu ändern ermöglichen.
7. Anlage nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, welche bei Änderung der angeforderten Verbrauchsluftnienge die Drehzahl der Maschinengruppe zu ändern gestatten. B.
Anlage nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, welche bei Änderung des Verbrauchsluftdruckes die Drehzahl der Maschinengruppe zu ändern gestatten.
9. Anlage nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß Umgehungsleitungen bei Änderung der angeforderten Luftmenge die Maschinenleistungen zu ändern gestatten. i o. Anlage nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß Umgehungsleitungen bei Änderung des Druckes der Verbrauchsluft die Maschinenleistungen zu ändern gestatten. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften N r. 686 393, 6a7 5r4; »Brown-13o\-eri lIitteilungen«. i\Torenilier/I@ezeinber 1943, S.369/370; »Stahl und Eisen«, 1944, 5. 202/203; schweizerische Patentschrift INTr. a28 517.