DE2207035A1

DE2207035A1 -

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Publication number: DE2207035A1
Application number: DE19722207035
Authority: DE
Original assignee: DAERODYNAMIQUE ET DE THERMODYN; Wendel Sidelor SA
Current assignee: DAERODYNAMIQUE ET DE THERMODYN; Wendel Sidelor SA
Priority date: 1971-02-17
Filing date: 1972-02-15
Publication date: 1972-08-24
Also published as: DE2207035B2; NL171737B; BE779140A; FR2125183B1; DE2207035C3; NL7201881A; IT948593B; NL171737C; GB1360549A; LU64734A1; JPS506604B1; FR2125183A1; US3818707A

Description

Patentanwalt Dipl. Ing. Hartmut Kehl 7300 Essiingen, Moiberg* r 3? a

Telefon Stuttgart (0711)35 9992 cable «hakepat« esslingenneckar

Deutsche Bank Essiingen 210906 Postscheckamt Stuttgart 10004

1. WENDEL-SIDELOR, S.A. ^{Chase Manhattan Bank} New York 57" Hayange, Frankreich ' 8. Februar 1972

2. SOCIETE D'AERODYNAMIQUE ET DE A_nuiri|_fer,u_e THERMODYNAMIQUE, FRANCAISE AnwairsaKte abgekürzt: "S.O.F.R.A.I.R.¹^

92- Boulogne, Frankreich

Verfahren und Vorrichtung zur Rückgewinnung der Expansionsenergie von staubhaltigen, feuchten Druckgasen.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Rückgewinnung eines Teils der Expansionsenergie eines staubhaltigen, feuchten Druckgases durch Expansion dieses Gases in einer Turbine. Insbesondere bezieht sich die Erfindung aor die Rückgewinnung der Expansionsenergie von Hochofengas (Gischtgas).

Der Betrieb moderner Hochöfen wird derart gesteuert, daß das Gischtgas die Gischt unter einem Druck verläßt, der in bestimmten Fällen mehrere Bar erreichen kann. Dieses heiße, feuchte und staubhaltige Gas muß vor seiner weiteren Verwendung, die im allgemeinen unter einem Druck erfolgt, der etwas oberhalb dem Atmosphärendruck liegt, entspannt und entstaubt werden.

Diese Entspannung kann entweder unter oder ohne Abgabe von mechanischer Arbeit erfolgen. Das Verfahren der Expansion ohne Abgabe von mechanischer Arbeit, das das zur Zeit am meisten angewendete Verfahren darstellt, bietet den Vorteil, daß es technologisch sehr einfach ist, es hat aber den Nachteil, daß man dabei eine beträchtliche Energiemenge ungenutzt läßt. Die Expansion unter Abgabe einer mechanischer. Arbeit, bei der eine Turbine zur Rückgewinnung der Expansionsenergie des Gases

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beaufschlagt wird, ist an sich eine recht bestechende Idee, jedoch hat dieses Verfahren gewisse Schwierigkeiten und verlangt, daß bestimmte Bedingungen vereinigt werden, um anwendbar zu sein.

Es ist ein Verfahren bekannt, das eine Expansion des Gischtgases in einer Axialturbine nach seiner Naßreinigung und Entstaubung erlaubt. Bei diesem Verfahren wird das saubere, feuchte und relativ kalte Gas wieder erwärmt, sei es durch teilweise innere Verbrennung, sei es durch Hindurchführen durch Wärmeaustauscher, damit die Temperatur des Gases im Verlauf seiner Expansion auf keinen Fall den Taupunkt erreicht, um {ede Kondensation, die eine Abnutzung der Turbine durch die Wassertröpfchen zur Folge haben könnte, und seine Kolmation durch die Ablagerung von feuchtem Staub zu vermeiden. Dos ungesättigte Gas, das aus der Turbine mit einer Temperatur in der Größenordnung von 45 C bis 70 C austritt, muß noch einmal ergänzend gewaschen werden, um es von Staubrückständen zu befreien und um seine Temperatur in Anbetracht seiner weiteren Verwendung zu senken.

Die für einen Wärmeaustauscher notwendige Zufuhr von äußerer Energie oder der Verbrauch eines Teils des Gases mit oder ohne Verringerung des Heizwertes des Gases nehmen dieser Rekuperation einen großen Teil des wirtschaftlichen Interesses. Man hat versucht, die Nachteile dieses Verfahrens oberflächlich dadurch zu beseitigen, daß man das Gas nach einer Trockenreinigung expandiert, ohne es einer Naßreinigung zu unterziehen, um das Gas nicht wieder erwärmen oder seine freie Wärme nicht senken zu müssen. Aber in diesem Fall wird der Expansionsturbine ein Gas zugeführt, das noch relativ stark mit Staub beladen ist. Im übrigen muß man eine zweite Reinigung des Gases nach der Expansion durchführen.

Bei einem anderen bekannten Verfahren wird das trockengereinigte Gas in einer Expansionsturbine mit äußerer Beaufschlagung entspannt. Wenn notwendig, wird das Gas hier vor der Expansion wieder erwärmt, um eine Kondensation in der Turbine zu vermeiden. Dieses Verfahren, das nur dann interessant ist, wenn die Gastemperatur hoch ist, erfordert ebenfalls eine zweite Reinigung des expandierten Gases vor

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dessen weiterer Verwendung.

Das Erfordernis bei diesen beiden Verfahren, die Expansion bei einer Temperatur abzubrechen, die immer über dem Taupunkt liegt, zwingt dazu, es so einzurichten, daß am Eintritt der Turbine ein Gas mit einer Temperatur in der Größenordnung von 150° C vorliegt.

Wenn auch diese Temperatur normalerweise bei bestimmten Möllerböden erreicht wird, so trifft man jedoch Betriebsfälle an, bei denen die Temperaturen der Gischt zu gering sind, um auf eine Wiedererwärmung des Gases vor der Expansion verzichten zu können, beispielsweise in Hochöfen, die mit Eisenerz mittlerer Qualität beschickt werden oder in die mit Sauerstoff angereicherte Luft mit hohem Anteil von eingespritztem Feuerungsöl eingeblasen wird, bei denen die Gischtgastemperatur am Ausgang der Gischt bis etwa auf 70 C absinken kann.

Die beiden bekannten Verfahren sind im letztgenannten Fall entweder unanwendbar oder unrentabel.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Rekuperation der Expansionsenergie eines Gases, insbesondere von Hochofengas, ohne dessen Wiedererwärmung und Absenkung des Heizwertes unter besten wirtschaftlichen Bedingungen zu ermöglichen.

Um den Vorteil der relativen Aufheizung des Gases bei dessen Expansion in einer Turbine durch die Kondensation eines Teiles des Wassers, den das Gas enthält, zur Vermeidung jeglicher Gefahr einer Vereisung zu nutzen und um eine Kondensation des Wassers zu erreichen, die ausreichend ist, um ein wirksames Spülen oder Auswaschen von Staub in der Turbine zu erzielen, sind gemäß der Erfindung folgende Verfahrensschritte vorgesehen:

- In einer ersten Stufe eine Steigerung des Sättigungsgrades des Gases, um dieses zu einem Sättigungszustand derart zu führen, daß sichergestellt ist,

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daß keine Vereisung während der Expansion des Gases in der Turbine erfolgt und daß die Menge des kondensierten Wassers genügt, um den sich niederschlagenden Staub wirksam abzuwaschen oder auszuspülen,

- in einer zweiten Stufe eine Expansion dieses Gases bei mindestens dem Sättigungsgrad, der während der ersten Stufe erreicht worden ist, ohne irgendeine Wiedererwärmung des Gases zwischen der ersten und der zweiten Stufe. Der Sättigungsgrad des Gases bei dieser zweiten Stufe kann höher sein als bei der ersten Stufe infolge einer eventuellen Abkühlung des Gases zwischen beiden Stufen, er soll jedoch nicht darunter liegen, da ja das Gas nicht aufgeheizt wird,

- vorzugsweise eineSättigung des Gases in einer ersten Stufe vor seiner Expansion und die Expansion des Gases in diesem gesättigten Zustand in einer zweiten Stufe in einer Expansionsturbine derart, daß maximaler Nutzen aus der relativen Aufheizung des Gases gezogen wird, immer in einem Gaszustand mit relativ niedriger Temperatur und um eine reichliche Kondensation bei der Expansion sicherzustellen, damit ein fehlerfreies Auswaschen von Staubteilchen gewährleistet ist, die sich in der Turbine absetzen,

- die Sättigung des Gases im Verlauf seiner Naßreinigung.

Zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung ist eine Vorrichtung geeignet, die aufweist:

- eine Einrichtung zum Einfuhren von Wasser in das Gas,

- eine Expansionsturbine vorzugsweise mit äußerer Beaufschlagung, die mit einer Einrichtung zur Nutzbarmachung der mechanischen Energie der Turbine gekuppelt ist,

- eine Einrichtung für den Umlauf des Gases,

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v^asser-
- einen geschlossenen, wärmeisolierten\kreislauf, mit, einer in der Einrichtung Einführen von Wasser in das Gas vorgesehenen Einrichtung zur Rückgewinnung von nicht verdampftem, staubhaltigem Wasser und von kondensiertem, mit Staub beladenem Wasser am Ausgang der Turbine, femer mit einer vorzugsweise ein oder mehrere Absetzbecken enthaltenden Reinigungseinrichtung für diese beiden Wasseranteile, ferner mit einer Einrichtung zum Abscheiden von rückgewonnenem Staub, ferner mit einer Einrichtung zur Rückführung der beiden Wasseranteile auf die Einrichtung zum Einführen von Wasser in das Gas und mit einer Einrichtung zum Ausgleich von Verlustwasser.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Vorrichtung gemüß der Erfindung kann die Einrichtung zum Einführen von Wasser in das Gas einen Naßreiniger aufweisen.

In der nachfolgenden Beschreibung ist anhand der Zeichnungen, die ein nicht beschränkendes Ausfuhrungsbeispiel zeigen, erläutert, wie die Erfindung ausgeführt werden kann, wobei die sowohl aus den Zeichnungen als auch aus der Beschreibung ersichtlichen Einzelheiten Bestandteil der Erfindung sind. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung,

Fig. 2 ein Diagramm von feuchtem Hochofengas, das das Prinzip der Energierückgewinnung gemäß dem Verfahren zeigt.

Das Verfahren ist für alle feuchten und staubhaltigen Gase geeignet, die aus einer Reaktionseinrichtung beliebiger Art austreten, die im Gegendruck arbeitet.

Das Verfahren gemäß der Erfindung erlaubt ohne vorherige Wiedererwärmung die Ruckgewinnung eines Teiles der Energie dieses Gases, nämlich dessen Expansionsenergie, ohne Gefahr der Kolmation der Turbine durch Ablagerung von feuchtem Staub oder durch Vereisung von im Got enthaltenem Wasser. Ferner erlaubt das Verfahren, daß am Ausgang der Turbine ein Gas erhalten wird, das unmittelbar

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weiterverwendet werden kann, ohne daß ein Entstauben oder Abkühlen des Gases erforderlich ist.

Zu diesem Zweck fuhrt man dem Gas nach dem Austritt aus der Reaktionseinrichtung ■ Wasser zu, um das Gas nahe an einen Sättigungszustand mit Wasserdampf zu bringen, oder sogar, um das Gas vor seinem Eintritt in die Turbine zu söttigen.

Das Gas wird danach einer Expansionsturbine zugeführt. Die Expansion fuhrt zu einer Temperaturabnahme des Gases, die die Kondensation eines großen Teiles des Wasserdampfes bewirkt, den das Gas enthält. Dieses reichliche Kondensationswasser, das/den restlichen Staub entzieht, gewährleistet ein wirksames Waschen und Ausspülen der Turbine und vermeidet [ede Gefahr einer Kolmation.

Darüber hinaus vermeidet die Zufuhr von Wärmeenergie oder Kalorien, die zu dieser Kondensation fuhrt, jegliche Gefahr einer Vereisung im Inneren oder am Ausgong der Turbine und reduziert die durch die Expansion gegebene Temperaturabsenkung.

Im Schaubild 1 von Fig. 2 sind dargestellt:

- auf der Ordinate das Expansionsverhältnis R und

- auf der Abszisse die Temperatur.

Dieses Schaubild zeigt die Temperatur eines als trocken angenommenen Gases nach einphasiger und derart vorausgesetzter Expansion, daß keine Kondensation des Wasserdampfes erfolgt, den das Gas enthalten kann. Man erkennt dabei eine mit durchgezogenen Linien gezeichnete Kurvenschar von Isothermen, von denen jede einer Eintrirtstemperlur in die Turbine (Tw T-, T oder T.) entspricht.

Bei einem Beispiel beträgt das Expansionsverhältnis 2,5. Dieser Wert ist durch den Punkt A gekennzeichnet. Ihm entspricht ein Punkt B auf der Isothermeider Temperatur

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T (=60 C). Das Ende der einphasigen Expansion wird einer Austrittstemperatur

T entsprechen, die durch den Punkt C gekennzeichnet ist, wobei diese Temperatur im allgemeinen unterhalb von Null liegt.

Das Schaubild 2 auf der rechten Seite von Fig. 2 zeigt eine Schar von Sättigungskurven eines Hochofengases. In diesem Schaubild, das neben dem Schaubild 1 angeordnet ist, sind dargestellt:

- auf der Abszisse, undzwar auf der gleichen Achse und mit dem gleichen Maßstab wie im Schaubild !,die Gastemperatur,

- auf der Ordinate der Wassergehalt des Gases,

- mit ausgezogenen Linien isobare Sättigungskurven (P. - P_) des Hochofengases,

- eventuelle Kurven gleicher Enthalpie des Gases,

- (diese zweite Kurvenschar ist eingestrichelt und es kann angenommen werden, daß diese Kurven jeweils von parallelen Geraden gebildet sind, die nach unten und nach rechts geneigt sind ).

Der Punkt D im Schaubild 2 entspricht der Temperatur T (= 60 C) und ferner einem

3 ^e

Wassergehalt J von 65g/Nm . Bei einer Expansion ohne Kondensation verschiebt sich der entsprechende Punkt des Gases von D nach E bei konstantem Wassergehalt, wobei das Gas untersättigt ist.

Der Punkt E wird in sehr kurzer Zeit erreicht werden, aber es bildet sich eine Kondensation mit gewisser Verzögerung. Daher wird er praktisch nicht erreicht und der zur Verdeutlichung gegebene Punkt beschreibt, einer Isoenthalpie (konstanter Wärmeinhalt) - Kurve folgernden Kurvenverlauf h, der bei F ankommt, der sich auf der Isobaren befindet, die dem Druck am Ausgang des Rades entspricht. Auf der Kurve EF erfolgt eine Wiederaufheizung dT pro Gramm kondensiertem Wasser dE.

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So ist der Endpunkt F bestimmt, dessen Temperatur T, > T /ßnd selbst oberhalb von Null liegt, wobei dadurch die Vereisung in der Turbine verhindert ist.

FH, der Abstand von F von der Horizontalen, die durch D geht, gibt die Menge des während der Expansion kondensierten Wassers wieder; FG, die Ordinate von F aus,gibt die Wassermenge im dampffcrrrigem Zustand wieder, die nach der Expansion im Gas verbleibt.

Mit Hilfe der Isoenthalpie - Kurven kann man die Enthalpiedifferenz ab zwischen dem Anfangszustand im Punkt D und dem Endzustand im Punkt F bestimmen, die ja die zurUckgewinnbare Energie im Verlauf der Expansion, d. h. die Gesamtausbeute wiedergibt.

Nach der Expansion hat das Gas am Ausgang der Turbine eine Temperatur und weist einen Staubgehalt auf, die hinreichend gering sind, um eine direkte Weiterverwendung des Gases zu gestatten.

Die Expansionsturbine ist mit einer Einrichtung zur Nutzbarmachung der mechanischen, von der Expansionsturbine gelieferten Energie gekuppelt.

Die Beschreibung der speziellen Anwendung des Verfahrens fUr Hochofengas, die in Fig. 1 anhand einer schematischen Vorrichtung verdeutlicht ist, folgt nachstehend zum besseren Verstündnis der Erfindung.

Ein Gebläse Π liefert den nötigen Wind für einen Hochofen 1, wobei die Ausströmmenge mittels einer Überwachungseinrichtung 12 geregelt wird.

In einer ersten Stufe fuhrt man dem Gas nach seinem Austritt aus dem Hochofen 1 und nach dem Hindurchfuhren durch den Staubsack des Hochofens Wasser zu.

Dieses Einfuhren von Wasser wird so gesteuert, daß das Gas sich vor seinem Eintritt in die Turbine in einem nahe dem Sättigungszustand oder dem Sättigungszustand ent-

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sprechenden Zustand befindet, d.h. auf-einer Temperatur etwas oberhalb oder gleich dem Taupunkt.

Insbesondere von Interesse ist es, Nutzen aus einer Naßreinigung des Gases zu ziehen, um diese Einführung des Wassers zu sichern. Man verwendet dazu einen Naßreiniger 2 und regelt die Reinigung so, daß das Gas zum Teil entstaubt, praktisch gesättigt und mit einer Temperatur etwas oberhalb oder gleich dem Taupunkt austritt.

In einer zweiten Stufe wird eine Zerlegung des Gases unmittelbar mittels eines B/passes 15 herbeigeführt, der mittels eines Druckreglers 7 oder eines Sperrventils gesteuert wird _t die bei ihrer Verwendung zur Regelung des Gegendruckes für die Gischt des Hochofens 1 gemäß dem Verbrauch geeignet sind.

Der größte Teil des Gases wird direkt einer Expansionsturbine 8 über ein Regelventil 9 zugeführt. Die Expansionsturbine ist mit einer Einrichtung 20 zur Nutzbarmachung der mechanischen, durch die Expansion des Gases gelieferten Energie gekuppelt.

Durch die Verringerung der Enthalpie des Gases während seiner Expansion wird eine reichliche Kondensation des Wassers in der Turbine bewirkt. Dieses Wasser entzieht einen großen Teil des Staubes, der nach der Naßreinigung im Gas verblieben ist.

Das Gas ist bei seinem Eintritt in die Turbine praktisch gesättigt, wobei die Wassermenge, die kondensiert, eine endgültige Reinigung des Gases, die ausreichend für eine spätere direkte Weiterverwendung des Gases ist, und ferner eine reichliche und fortwährende SpUiung der Turbine erlaubt, wodurch jede Gefahr einer Kolmation durch Niederschlagen von feuchtem Staub vermieden ist.

Man kann eventuell zur Sicherheit am Eintritt der Turbine eine an sich bekannte Sprüheinrichtung für den Fall vorsehen, daß aus dem einen oder anderen Grunde die Kondensation nicht ausreichen sollte, um ein wirksames Auswaschen oder Spülen der Turbine zu gewährleisten. Diese Sprüheinrichtung kann dazu dienen, die Wasser-

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menge zu vergrößern und die Spülung zu sichern.

Die Wärmeenergie infolge der Kondensation des Wassers im Verlauf der Expansion wird auf das sich entsponnende Gas Übertragen. Diese Wäreenergie erlaubt eine Verringerung der Temperaturabsenkung und ein Ausschließen jeglicher Gefahr der Vereisung in oder am Ausgang der Turbine.

Auf die gleiche Weise wird die Druckenergie des im Gas enthaltenen Wasserdampfes im Verlauf der Kondensation freigesetzt und zur gleichen Zeit, wie die durch die Expansion des Gases gelieferte Energie aufgenommen.

Das Kondensationswasser, das am Ausgang der Turbine aufgenommen wird, ist mit Staub beladen. Es wird über eine Abflußleitung 10 einem oder mehreren Absetzbecken zugeführt. Die Dekonzentrierung oder Verdünnung des Wassers wird mittels eines Reinigers 17 erreicht, der den gesamten aufgenommenen Staub abzieht. Das Wasser wird aus dem Absetzbecken 4 mittels einer Pumpe 3 entnommen und dient über Leitungen 5 und 6 zum Speisen des Naßreinigers 2. Besonders dann, wenn der Turbine eine Sprüheinrichtung von zuvor entnommenem Wasser zugeordnet ist, wird diese Über die gleiche Pumpe 3 (mittels einer Leitung 18) gespeist. Das Spülwassernetz stellt also praktisch einen geschlossenen Kreislauf dar. Ein Wasserzufluß 14 erlaubt es, das Verlustwasser, das durch den feuchten Staub, der mittels des Reinigen 17 entfernt wird, und ferner durch die Sättigung des Gases der Einrichtung entzogen wird, auszugleichen und zu ersetzen.

Zu der Zeit, zu der das Gas den Naßreiniger durchströmt, erfolgt eine Temperaturabsenkung infolge der Verdampfung des Ergänzungswassers, die das E/rreichen der Sättigung zuläßt. Es tritt kein Wärmeverlust, sondern ein einfacher Wärmeaustausch zwischen dem Gas und dem so verdampften Wasser auf. Diese Temperaturherabsetzung sollte, wenn möglich, ebenfalls reduziert werden, damit die Menge an Wasserdampf, der in dem Gas enthalten ist, ausreichend ist, damit bei der Expansion die Kondensation erfolgen kann ohne auf zu niedrige Temperaturen abzufallen, die eine Vereisung befürchten lassen könnten. Aus diesem Grund ist es notwendig, die Wttrmeverluste

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im gesamten SpU(Wasserkreislauf zu verringern, was beispielsweise durch Isolation des Kreislaufes bewirkt werden kann.

Man kann dann von dem Wärmeinhalt des Wassers profitieren, das zum Abkühlen des Hochofengases dient, wobei wenigstens ein Teil dieses Wassers bei einem Temperaturniveau angezapft wird, das dieses verwendbar macht.

Man sieht also, aaß das Verfahren gemäß der Erfindung außerordentlich interessant ist. Die erste Verfahrensstufe verbindet die Sättigung des Gases mit dessen Naßreinigung.

Die Naßentstaubung erlaubt eine feinere Reinigung als die Entstaubung durch Trockenreinigung. Sie senkt die Temperatur des ganzen Gases merklich bei einer Steigerung seines Feuchtigkeitsgehaltes, was das Gas bei den bekannten Verfahren schwer verwendbar machen würde.

Die zweite Verfahrensstufe, nämlich die Expansion des feuchten Gases bei relativ niedriger Temperatur, übt eine Entstaubungswirkung aus, ohne das zusätzliche Einrichtungen hierzu erforderlich sind und betrieben werden müssen. Die Kondensation, die im Verlauf der Expansion erfolgt, begünstigt einen guten Lauf der Turbine und also die Energierückgewinnung.

Die zweite Reinigung, die zur gleichen Zeit wie die Rückgewinnung der Energie erfolgt, kann also als weniger kostspielig betrachtet werden, und das am Ausgang anfallende Gas ist direkt verwendbar, ohne daß es notwendig ist, eine neue Reinigung durchzuführen. Eine Naßreinigung, die die Aufgabe der Steigerung des Feuchtigkeitsgehaltes des Gases hat, in Verbindung mit einer Turbine, deren Aufgabe die Energierückgewinnung durch Expansion ist, reicht also aus, das Gas zufriedenstellend zu reinigen.

Es ist wichtig, festzuhalten, daß das Verfahren gemäß der Erfindung insbesondere für ein Gas verwendbar ist, dessen Temperatur, schon relativ gering am Ausgang der Gischt, vor dem Eintritt des Gases in die Turbine in Folge seiner Naßreinigung noch weiter abgesenkt ist. Es ist nicht notwendig, das Gas wieder zu erwärmen, weder durch innere Verbrennung, noch durch Hindurchführen durch einen Wärmeaustauscher. Es gibt also

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weder eine Verringerung des Heizwertes des Gases noch eine Zufuhr von äußerer Wärme.

Die optimale Temperatur des Gases vor seinem Eintritt in die Turbine liegt bei etwa 60° C.

Trotz dieser niedrigen Temperatur bestehen die Gefahren einer Kolimation in oder am Ausgang der Turbine durch Staubteilchen oder durch Reifbildung nicht. Insbesondere im Falle der Ausnutzung eines Hochofengases beeinflußt eine evtl. Schwankung der Temperatur des Gischtgases nicht den Lauf der Turbine und behindert nicht deren einwandfreien Betrieb.

Die nachfolgende Tabelle zeigt ein spezielles Beispiel fUr die Realisierung des Verfahrens gemäß der Erfindung für eine Rekuperation der Expansionsenergie eines Gases eines Hochofens, der an der Gischt mit Gegendruck betrieben wird.

Vor der Naßreinigung:

- Ausströmmenge: 3

- Druck: 2 Bar effektiv

- Ausströmmenge: 350 000 Nm /\\

- Temperatur: 90 C -Wassergehalt:

3 -Staubgehalt: lOg/Nm

Nach Naßreinigung und vor der Turbine:

- Druck: 1,85 Bar effektiv

- Temperatur: 60 C

- Wassergehalt; Gas gesättigt

- Staubgehalt: im Bereich von 200mg/Nm

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- Io -

Hinter der Turbine:

- Druck: 0,2 Bar effektiv

- Temperatur: 34,5 C

- Wassergehalt: Gas gesättigt

- Staubgehalt: 3-10 mg/Nm .

Bei der Expansion dieses Gases liegt die zurückgewonnene Energie ungefähr bei 66 Kilo Joule pro Kilogramm Gas, das entspricht bei einer Ausströmmenge von 350 000 Nm³/h ungefähr 8370 kW.

Das Verfahren gemäß der Erfindung erfordert im übrigen keine Zufuhr von äußerer Energie und führt nicht zu einer Verschlechterung des inneren Heizwertes des Gases.

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Claims

Patentanwalt Dipl. Ing. Hartmut Kehl7300 Esslingen, Mülbergeretr. 32ATelefon Stuttgart (0711)359992cable «hakepat« esslingenneckarV. WENDEL-SIDELOR, S.A.Deutsche Bank Esslingen 210906Postscheckamt Stuttgart 10004Chase Manhattan Bank New York57- Hayange, Frankreich8. Februar 19722. SOCIETE D'AERODYNAMIQUE ET DETHERMODYNAMIQUE . FRANCAISEabgekürzt: "S.O.F.R.A.I.R."92- Boulogne, FrankreichAnwaltsakte 1096 Patentansprüche

1.) Verfahren zur Ruckgewinnung mindestens eines Teils der Expansionsenergie eines ^^staubhaltigen, feuchten Druckgases durch Expansion in einer Turbine, dadurch gekennzeichnet, daß man in einer ersten Verfahrensstufe den Stättigungsgrad des Gases durch Verdampfung von Wasser anhebt und daß man in einer zweiten Verfahrensstufe dieses Gas während es mindestens den nach der ersten Verfahrensstufe erreichten Sättigungsgrad aufweist, entspannt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas in der ersten Verfahrensstufe mit Wasser gesättigt Ainddaß man in der zweiten Verfahrensstufe das Gas im gesättigten Zustand entspannt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sättigung des Gases mit Wasser während einer Naßreinigung des Gases durchgeführt wird.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-3, g e -

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kennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:

- eine Einrichtung (10,4,5,2) zum Einfuhren von Wasser in das Gas,

- eine Expansionsturbine (8), vorzugsweise mit äußerer Beaufschlagung,
die mit einer Einrichtung (20) zur Nutzbarmachung der mechanischen
Energie der Turbine (8) gekuppelt ist,

- eine Einrichtung für den Umlauf des Gases,

- einen geschlossenen, wärmeisolierten Wasserkreislauf·. (10,4,3,6,5,2,8),

mit einer in der Einrichtung zum Einführen von Wasser in das Gas vorgesehenen Einrichtung zur Rückgewinnung von nicht verdampftem, staubhaltigem Wasser und von kondensiertem, mit Staub beladenem Wasser am Ausgang der Turbine (8), ferner mit einer vorzugsweise ein oder mehrere Absetzbecken (4) enthaltenden Reinigungseinrichtung (17) für die beiden Wasseranteile, ferner mit einer Einrichtung (4,17) zum Abscheiden von rückgewonnenem Staub, ferner mit einer Einrichtung (3,6,5) zur Rückführung der beiden Wasseranteile auf die Einrichtung zum Einführen von Wasser in das Gas und mit einer Einrichtung (14) zum Ausgleich von Verlustwasser.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Einführen von Wasser in das Gas aus einem Naßreiniger (2) gebildet ist, daß
der Turbine (8) eine ansich bekannte Wassersprüheinrichtung zugeordnet ist, die
in Strömungsrichtung des Gases unmittelbar vor der Turbine angeordnet ist, und daß der Naßreiniger (2) und die Sprüheinrichtung jeweils einzeln mit Wasser gespeist werden.

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