DE2531542A1 - Verfahren zum betreiben einer turbine mit hilfe von bei hochofenanlagen anfallendem gichtgas - Google Patents

Verfahren zum betreiben einer turbine mit hilfe von bei hochofenanlagen anfallendem gichtgas

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DE2531542A1
DE2531542A1 DE19752531542 DE2531542A DE2531542A1 DE 2531542 A1 DE2531542 A1 DE 2531542A1 DE 19752531542 DE19752531542 DE 19752531542 DE 2531542 A DE2531542 A DE 2531542A DE 2531542 A1 DE2531542 A1 DE 2531542A1
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DE
Germany
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turbine
gas
furnace gas
blast
furnace
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DE19752531542
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Auf Nichtnennung Antrag
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Voestalpine AG
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Voestalpine AG
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C1/00Gas-turbine plants characterised by the use of hot gases or unheated pressurised gases, as the working fluid
    • F02C1/04Gas-turbine plants characterised by the use of hot gases or unheated pressurised gases, as the working fluid the working fluid being heated indirectly
    • F02C1/05Gas-turbine plants characterised by the use of hot gases or unheated pressurised gases, as the working fluid the working fluid being heated indirectly characterised by the type or source of heat, e.g. using nuclear or solar energy

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Blast Furnaces (AREA)

Description

  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 16 über eine entsprechende Rückleitung 17 bzw. 18 in die Ausdampftrommel 11 bzw. 12 zurückgefördert.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.

Claims (1)

  1. Patentanspruch:
    3 Verfahren zum Betreiben einer Turbine mit Hilfe von bei Hochofenanlagen anfallenden Gichtgas, das vor dem Eintritt in die Turbine naß gereinigt und nach seiner lT aß reirg, vor seinem Eintritt in die Turbine erwärmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Gichtgas um eine etwa der Temperaturabnahme beim Turbinendurchgang entsprechende Temperatur aufgewärmt wird, wobei die Erwärmung im Wärmeaustausch mit einem aus der Hochofenkühlung stammenden Dampfstrom bzw. mit einem Dampfstrom erfolgt, der die den Gicht gas bei einer Kühlung vor seiner Naßreinigung entzogene Wärme aufgen ommen hat.
    L e e r s e i t e
DE19752531542 1974-10-01 1975-07-15 Verfahren zum betreiben einer turbine mit hilfe von bei hochofenanlagen anfallendem gichtgas Pending DE2531542A1 (de)

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Publications (1)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2909647A1 (de) * 1978-03-13 1979-09-27 Kobe Steel Ltd Verfahren und vorrichtung zur rueckgewinnung von energie aus gichtgas

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2909647A1 (de) * 1978-03-13 1979-09-27 Kobe Steel Ltd Verfahren und vorrichtung zur rueckgewinnung von energie aus gichtgas

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BE832507A (fr) 1975-12-16
ATA786574A (de) 1975-09-15
AT330518B (de) 1976-07-12

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