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Ver@ahsen um Betreiben einer turbine mit Hilfe von bei Aochofe @@@agen
anfalle@dem Gichtgas Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betreibe@
einer Turbine mit Hilfe vor bei Hochofenanlager aufellendem Gichtg@@, des vor dem
Eintritt in die Turbi@e daß gereinigt and nach geiner Naßreinigung, vor seinen Ein@ritt
in die Turbine er@ärmt wind.
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Um die im Gichtgas/von Hochofenanlagen in Form von Drack und fühlb@rer
Wärme enthaltene Energie nutzbar mache zu kö@nen, werden mit Hilfe dieses Gichtgases
Turbi@en betrieben. Zu diesem Zweck muß aber das Gichtga@ ent@taubt werden. Wird,
um ei@ vergleichsweise grosses Enthalpiegefälle ausnützen nu können, das Gichtgas
nur trocken und nicht naß entstaubt, so muß vegen des nach der Trockenreinigung
noch immer vorhandenen Staubgehaltes mit einem hohen Verschleiß der Turbinenräder
und einem dadurch sich rasch verschlechternden Wirkungsgrad gerechnet venden. Wird
hingegen das Gichtgas hicht pur einer Trockenentstaubung, sondern auch einer Naßreinigung
unterzogen, so
kann auf Grund der sich dabei zwangslöufig ergebenden
Abkühlung des Gichtgases kein so hohes Enthalpiegefälle ausgenützt verden. Außerdem
wird durch den Feuchtigkeitsgehalt und die @iedrige Temperatur des naß gereinigten
Gichtgaces die Entstehung von Tropfen und damit der Erosionsverschleiß besonders
begünstigt und es tritt die Gefahr einer Vereisung der Turbine auf, was zu Unwuvhtserscheinungen
und els Folge davon zu Betriebsstillständen führt.
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Um die Wirtschaftlichkeit solcher Turbinenanlagen zu erhöhen, ist
es bereits bekannt (DT-OS Nr. 2 044 644), auf der Einlaßleitung der Turbine einen
Wärmeaustauscher mischenden Typs zu montieren, in den ein Teil des Gichtgases nach
einer Mischung mlt Luft entzündet und dem übrigen Gichtgas wieder zugeführt wird.
Dadurch wird zwar die fühlbare Wärme des in die Turbine einströmenden Gasgerniscnes
erhöht, doch der Heizwert der: GichtLraes herabgesetzt, was deshalb besonders unerwünscht
ist, weil bei modernen Hochofenanlagen das Gichtgas bereits einen niedrigen Heizwert
aufweist. Die Ausnützung der im Gichtgas enthaltenen Energie wrid folglich noch
mehr erschwert.
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Das üblicherweise aus der Turbine in eine Sammelleitung strömende
Gichtgas muß im Falle eines Stillstandes der Turbine unter Umgehung der Turbine
von der Waschanlage direkt in die Sammelleitung geleitet werden, iss zu erheblichen
Wärmespannungen führen kann, da dann das Gichtgas nicht mehr dem Temperaturgefälle
in der Turbine unterworfen ist.
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Dazu kommt noch, daß bei den bekannten Verfahren wegen des vergleichsweise
hohen Erosionsverschleißes nur Dentripetal- bzw. Radialturbinen Verwendung finden
können, die weniger erosionsempfindlich als Axialturbinen sind, doch einen ungünstigeren
Wirkungsgrad besitzen.
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Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, die angeführten
Mängel zu vermeiden und ein Verfahren
anzugeben, das eine weitgehende
Ausnützung der im Gichtgas in Form von Druck und fühlbare Wärme enthaltenen Energie
erlaubt, wobei der Heizwert des Gichtgases nicht herabgesetzt erden soll Insbesondere
soll mit der bei Hochofenanlagen anfallenden Gichtgas eine Axialturbine betrieben
und stillgesetzt werden können, ohne daß es tu besonderen Beanspruchungen der Turbine
oder der Gichtgasleitungen kommt.
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Ausgehend von einem Verfahren der eingangs geschilderten t löst die
Erfindung die gestellte Aufgabe dadurch, daß das Gichtgas um eine etva der Temparaturabnahme
beim Turbinendurchgang entsprechende Temperatur aufgewärmt wird, wobei die Erwärmung
im Wärmeaustausch mit einem aus der Hochofenkühlung stammenden Dampfstrom bzw. mit
einem Dampf-@trom erfolgt, der die dem Gichtgas bei einer Kühlung vor seiner Naßreinigung
entzogene Wärme aufgenommen hat. Durch das Aufwärmen des in der Waschanlage abgekühlten
Gichtgaes, -obei eine etwa der Temperaturabnhme beim Turbinelldurchgang entsprechende
Temperaturerhöhung angestrebt wird, wird ein größeres Enthalpiegefälle erreicht
und im wesentlichen eine Tropfenbildung und damit ein durch Tropfenerosion bedingter
hoher Verschleiß vermieden, so daß ohne weiteres Axialturbinen mit ihrem gegenüber
Radialturbinen höheren Wirkungsgrad eingesetzt werden können, da ja auch das Gichtgas
durch die Naßreinigung ausreichend entstaubt wurde. Auf Grund der Erwärmung des
Gichtgases um eine etwa der Temperaturabnahme beim Turbinendurchgang entsprechende
Temperatur wird außerdem eine Turbinenaustrittstemperatur des Gichtgases erreicht,
die etwa der Temperatur des aus der Waschanlage kommenden Gichtgases entspricht,
was einerseits eine Vereisung der Turbine bei der Expansion des Gichtgases mit Sicherheit
ausschließt und anderseits ein Stillsetzen der Turbine problemlos macht, weil kein
nenne@ swerter Temperaturunterschied zwischen dem aus der Turbine austretenden Gichtgas
und dem unmittelbar aus der
Idaschanlage kommenden Gichtgas besteht.
Das üblicherweise über die Turbine in eine Gichtgessammelleitung strömende Gichtgas
kann somit beim Stillsetzen der Turbine von der Waschanlage unmittelbar in die Sammelleitung
geleitet erden, ohne daß besondere Wärmespannungen entstehen.
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Um für das Aufwärmen des Gichtgases keine zusätzliche Energie verwenden
zu müssen, wird das Gichtgas entweder vor seiner MaßreiIligung gekühlt und die dabei
entzogene Wärme mittels eines Dampfstromes zu seiner Erwärmung nach der Naßreinigung
verlrendet, oder mit Hilfe von aus der liochofenkühlung stamneildem Dampf erwärmt.
Auch bei diesem Verfahren wird keine zusätzliche Energie notwendig, da bei der Hochofenkühlung
üblicherweise Dampf anfällt, der nicht weiters genutzt wird.
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Jedes dieser beiden Verfahren ist für sich anwendbar, diese beiden
Verfahren können selbstverständlich aber auch bei Bedarf kombiniert werden. Vorteilhaft
bei jedem dieser Verfahren ist, daß zum Aufheizen des Gichtgases nach seiner Naßre.inigung
ein Dampfstrom dient, dessen fühlbare Wärme aus der Hochofankühlung oder aus der
fühlbaren Wärme des Gichtgases selbst stammt, so daß der Heizwert des Gichtgases
unberührt bleibt.
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In der Zeichnung ist eine Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens zum Betreiben einer Turbine mit Hilfe von bei Hochofenanlagen anfallenden
Gichtgas in einem Blockschaltbild schematisch dargestellt.
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Das bei einem Hochofen 1 anfallende Gichtgas wird über eine Sammelleitung
2 einer Trockenentstaubungsvorrichtung 3 und von dort einer Waschanlage 4 zugeführt,
aus der das gereinigte Gichtgas entweder über eine Axialturbine 5 oder über eine
Umgehungsleitung 6 unmittelbar einer Sammelleitung 7 zugeleitet werden kann. Um
die Axialturbine 5 mit IIilfe des zwar gereinigten, jedoch in der Waschanlage 4
stark abgekühlten Gichtgases betreiben zu können, wird das
Gichtgas
nach dem Verlassen der Waschanlage 4 und vor de Eintritt in die Turbine 5 aufgewärmt.
Zu diesem Zweck sind zwei Wärmetauscher 8 und 9 im Zuge der Zuleitung 10 des Gichtgases
zur Turbine 5 vorgesehen. Die Wärmetauscher 8 und 9 werden jeweils mit Dampf betrieben,
der einer Ausdampftrommel 11 bzw. 12 entnommen und über Leitungen 13 bzw. 14 den
einzelnen Wärmetauschern 8 bzw. 9 zugeführt wird. Zufolge der Wärmeabgabe des Dampce
an das Gichtgas kondensiert der Dampf in den Wärmetauschern 8 bzw. 9, und das Kondensat
wird mit Hilfe von einer Förderpumpe 1¼ bzw.
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16 über eine entsprechende Rückleitung 17 bzw. 18 in die Ausdampftrommel
11 bzw. 12 zurückgefördert.
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Das sich in der Ausdampftrommel 11 sammelnde Kondensat wird mittels
einer Pumpe 19 über eine Leitung 20 einem Verdampfer 21 zugeführt, der durch das
in die Waschanlage 4 strömende Gichtgas beheizt wird, und gelangt von dort in Form
von Dampf wieder in die Ausdampftrommel 11. Die den Gichtgas vor der Was hanlage
4 im Verdampfer 21 entzogene Wärme ::ird also zur Erwärmung des Gichtgases nsch
seiner Naßreinigung verwendet, so daß keine zusätzliche Energie zum Aufheizen des
Gichtgases nach der Naßreinigung verwendet wird.
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Ds die Ausdampftrommel 12 über eine Ringleitung 22 mit der uur schematisch
angedeuteten Hochofenkühlung 23 verbunden ist, :-ird aber auch der Wärmetauscher
9 mit einer unmittelbar aus der Hochofenanlage stammenden Wärmeenergie versorgt,
die sonst ungenützt bliebe. Der Wirkungsgrad der Energierückgewinnung aus dem beim
Hochofenprozeß anfallenden Gichtgas ist daher besonders noch.
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Durch die erfindungsgemäße Erwärmung des Gichtgases um eine etws
der Temperaturabnahme beim Turbinendurchgang entsprechende Temperatur in den Wärmetauschern
8 und 9 wird nicht nur der Betrieb einer Axialturbine möglich, die einen gegenüber
Radialturbinen besseren Wirkungsgrad besitzt,
sondern auch erreicht,
daß keine Wärmespannungen auftreten, enn die Turbine 5 abgeschflltet und das Gichtgas
un-Mittelbar über die Umgehungsleitung 5 in die Sammelleitung 7 geleitet wird. Auf
Grund der Temperaturerhöhung des Gichtgases in den Wärmetauschern 8 und 9 gerade
um ein der Temperaturabnahme beim Turbinendurchgang entsprechendes Maß beträgt nämlich
die Temperatur des Gichtgases beim Austritt aus der Turbine etwa die Temperatur,
die das aus der Waschanlage 4 kommende Gichtgas besitzt. Ein Umschalten des Gichtgyshauptstromes
von der Leitung 10 auf die Leitung 6 durch entsprechende Betätigung der Ventile
24 ist daher ohne weiteres möglich.
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Steigt der Druck in der Ausdampftrommel 11 zufolge der verminderten
Wärmeübertragung am Wärmetauscher 8 unzulässig an, so ird Dampf über ein Überdruckventil
25 einem weiteren Wärmetauscher 26 zugeführt, von dem das Kondensat, vorzagsweise
im natürlichen Gefälle, wieder der Ausdampftrommel 11 zufließt. Ein Abströmen des
Überschußdampfes zur Ausdampftrommel 12 der Hochofenkühlung ist ebenfalls denkbar,
da hier eine Kondensationseinrichtung von vornherein vorhanden sein muß. Von dieser
Sondensationseinrichtung müßte allerdings, des geringeren Druckniveaus wegen, das
Kondensat über eine Pumpe zur Ausdampftrommel 11 zurückgeführt werden.