DE2737393A1 - Gichtgasreinigungsanlage - Google Patents

Description

2737393 Andrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch Patentanwälte

Diplom-Physiker

Dr. Waiter Andrejewski

Diplom-Ingenieur

Dr.-lng. Manfred Honke

Diplom-Ingenieur

Hans Dieter Gesthuysen

Diplom-Physiker

Dr. Karl Gerhard Masch

Anwaltsakte: 43 Essen !,Theaterplatz 3, Postf.789

50 480/Jn- 22. Juli 1977

Patentanmeldung

Gottfried Bischoff Bau kompl. Gasreinigungsund Wasserrückkühlanlagen GmbH & Co. Kommanditgesellschaft,
Gärtnerstraße 44, 4300 Essen

"Gichtgasreinigungsanlage"

Die Erfindung bezieht sich gattungsgemäß auf eine Gichtgasreinigungsanlage für einen Druckhochofen, - mit

Entstaubungseinrichtung mit Regelspaltwaschvorrichtung,

Expansionsturbine mit vorgegebener Turbinenarbeitskennlinie, Umgehungsbypaß sowie Regelventil im Umgehungsbypaß und

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Rege!einrichtung für die Regelung des Druckes an der Gicht des Druckhochofens,

wobei die Regeleinrichtung die Regelspaltwaschvorrichtung und/ oder das Regelventil im Umgehungsbypaß nach Maßgabe der Lage des Zustandspunktes der Anlage im Turbinenarbeitskennliniendiagramm beeinflußt. - Die Regelspaltwaschvorrichtung kann aus mehreren Regelspaltwas ehern bestehen, worunter insbesondere klassische Ringspaltwascher mit Venturieinschnürung, Ringspaltwascher in der Form von Diffusorwascherh oder auch Venturiwäscher mit entsprechenden Einstellvorrichtungen verstanden werden. Mit dem Regelspalt ist der Reinigungsdifferenzdruck einstellbar.

Bei den bekannten gattungsgemäßen Gichtgasreinigungsanlagen sind die Hegelspaltwaschvorrichtungen funktionell differenziert. Es sind nämlich stets zwei verschiedenen Funktionen zugeordnete, unterschiedlich arbeitende Regelspaltwaschvorrichtungen vorgesehen, die in bezug auf den Gasstrom parallel oder hintereinander geschaltet sind (DT-AS 23 55 457, DT-AS 24 39 758). Bei Parallelschaltung ist ein Strömungskanal mit Regelspaltwas chvorrichtung über einen Tropfenabscheider oder dergleichen an den Abgaskanal angeschlossen, während in dem anderen Strömungskanal mit selbständig funktionierender Regelspaltwaschvorrichtung die Expansionsturbine liegt. Dabei ist die Regelspaltwaschvorrichtung des ersten Strömungskanals ausschließliches Stellglied des Regelkreises zur Konstanthaltung des an der Gicht des Hochofens herrschenden Gasdruckes. Die Regelspaltwas ch vorrichtung in dem anderen Strömungskanal bringt das Gas lediglich auf die Maschinenreinheit, welche die Expansionsturbine verlangt. Bei e(er Ausführungsform, bei der die

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Regelspaltwaschvorrichtungen, funktionell unabhängig, hintereinander geschaltet sind, ist ein Strömungskanal, der zu dem Abgaskanal führt, hinter der letzten Regelspaltwaschvorrichtung angeordnet und ein Bypaßkanal vorgesehen, der hinter der ersten Regelspaltwaschvorrichtung abzweigt und in dem die Expansionsturbine liegt. Hier wird die in Strömungsrichtung erste Regelspaltwaschvorrichtung auf maschinenreines Gas für die Expansionsturbine gefahren, die zweite Regelspaltwaschvorrichtung dient als Stellglied in einem Regelkreis für die Regelung des Gasdruckes an der Gicht des Druckhochofens. - Das alles hat sich an sich bewährt, ist jedoch wegen der beschriebenen funktioneilen Differenzierung der Regelspaltwaschvorrichtungen aufwendig. Darüber hinaus müssen in bezug auf den Wirkungsgrad der Reinigung und/oder der Energiegewinnung häufig Kompromisse in Kauf genommen werden, es kann nicht ohne weiteres die Anlage so gefahren werden, daß bei allen Betriebszuständen sowohl die Gichtgasreinigung als auch die Energierückgewinnung optimal eingestellt sind. - Der beschriebene Aufwand ist erforderlich, weil man der Auffassung ist, daß eine Expansionsturbine, gleich welcher Konstruktion, stets sogenanntes maschinenreines Gas und damit eine vorgeschaltete Entstaubungseinrichtung in Form eines Nachwäschers benötigt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Gichtgasreinigungsanlage in apparativer und in regeltechnischer Hinsicht zu vereinfachen.

Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß die Expansionsturbine (mit ihrem Umgehungsbypaß und mit ihrem Regelventil) in der Gichtgasleitung hinter einem Staubsack, jedoch vor der Entstaubungseinrichtung mit ihrer Regelspaltwaschvor-

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richtung angeordnet ist, und daß die Regeleinrichtung bei Lage des Zustandspunktes der Anlage oberhalb der Turbinenarbeitskennlinie den Druck an der Gicht des Druckhochofens mit Hilfe der Regelspaltwaschvorrichtung, bei Lage des Zustandspunktes der Anlage unterhalb der Turbinenarbeitskennlinie den Druck an der Gicht des Druckhochofens mit Hilfe des Regelventils im ümgehungsbypaß steuert. - Nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung sind auch im Rahmen der Erfindung die Regelspaltwaschvorrichtungen als Ringspaltwascher ausgebildet.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß überraschenderweise bei einer gattungsgemäßen Anlage und bei der Druckdifferenz, die hinter einem Druckhochofen zur Verfügung steht, sowie bei den dort üblichen Gichtgastemperaturen eine Expansionsturbine maschinenreines Gas nicht benötigt. Es ist vielmehr ausreichend, in einem Staubsack eine Abscheidung der lediglich groben Verunreinigungen vorzunehmen. Die verbleibenden Stäube führen zu keinem Schaden in der Expansionsturbine durch störenden Schaufelverschleißoder dergleichen, überraschenderweise werden diese verbleibenden Stäube in der Regelspaltwaschvorrichtung einwandfrei und ausreichend abgeschieden, und zwar auch dann, wenn die Regelspaltwaschvorrichtung in der beschriebenen Weise eine zusätzliche regeltechnische Funktion erfüllt und wenn die Regelspaltverstellung nicht nach rein entstaubungstechnischen Gesichtspunkten, sondern bei Lage des Arbeitspunktes der Anlage oberhalb der Turbinenarbeitskennlinie zur Regelung des Druckes an der Gicht des Druckhochofens verstellt wird. Nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung wird mit einem Staubsack gearbeitet, der dadurch gekennzeichnet ist, daß das Gas von oben in einen Diffusor strömt. Dieser Diffusor ist von einem zylindrischen Gehäuse umgeben. Das Gas wird beim

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Austritt aus dem Diffusor scharf umgelenkt und steigt in dem den Diffusor umgebenden zylindrischen Gehäuse wieder nach oben. Der Staub fällt dabei in den sich an das zylindrische Gehäuse nach unten anschließenden Staubsack. Die Abscheidung im Staubsack hängt von der größten Steiggeschwindigkeit im Absetzraum des Staubtopfes (zylindrischer Teil) ab. Alle Teilchen, deren Sinkgeschwindigkeit im ruhenden Gas größer ist als diese Steiggeschwindigkeit, fallen im Schwerefeld aus. Gewöhnlich werden Staubsäcke so ausgeführt, daß alle Teilchen > 140 ^a abgeschieden werden. Die verbleibenden Stäube bis zu ca 3 μ werden dann in der Regelspaltwaschvorrichtung abgeschieden. - Der Eintrittsdruck in der Turbine hängt davon ab, mit welchem Druck der Hochofen gefahren werden soll. In der Turbine wird das Gas bis auf ca. 1,2 at entspannt. Die Gasgeschwindigkeit in der Turbine soll regelmäßig 300 m/s nicht überschreiten.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert, und zwar bezüglich Aufbau und Funktion.

Die in der einzigen Figur dargestellte Gichtgasreinigungsanlage arbeitet hinter einem Druckhochofen 1. - Zur Gichtgasreinigungsanlage gehören zunächst

eine Entstaubungseinrichtung 2 mit Regelspaltwaschvorrichtung 3,

eine Expansionsturbine 4 mit vorgegebener Turbinenarbeitskennlinie, Umgehungsbypaß 5 sowie Regelventil 6 im Umgehungsbypaß 5 und

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eine Regeleinrichtung 7 für die Regelung des Gasdruckes an der Gicht des Druckhochofens 1.

Die Regeleinrichtung 7 beeinflußt die Regelspaltwaschvorrichtung 3 und das Regelventil 6 im ümgehungsbypaß 5 nach Maßgabe der Lage des Zustandspunktes P der Anlage im Turbinenarbeitskennliniendiagramm. Dieses ist in die Figur rechts oben eingetragen worden, wobei als Ordinatenachse der Druck im abströmenden Gichtgas, als Abszissenachse die Gichtgasmenge eingetragen sind.· - Die Expansionsturbine 4 mit ihrem ümgehungsbypaß 5 und mit ihrem Regelventil 6 liegt in der Gichtgasleitung vor der Entstaubungseinrichtung 2 mit ihrer Regelspaltwaschvorrichtung 3, jedoch ist ein Staubsack 8 vorgeschaltet.

Die Regeleinrichtung 7 arbeitet bei Lage des Zustandspunktes P der Anlage oberhalb der Turbinenarbeitskennlinie K auf die Regelspaltwaschvorrichtung 3, so daß in diesem Bereich die Regelspaltwaschvorrichtung 3 den Druck an der Gicht des Druckhochofens 1 regelt. Die Regeleinrichtung 7 steuert jedoch bei Lage des Zustandspunktes P der Anlage unterhalb der Turbinenarbeitskennlinie K den Druck an der Gicht des Druckhochofens 1 mit Hilfe des Regelventils 6 im ümgehungsbypaß 5. - Die Expansionsturbine 4 selbst nimmt also an der Druckregelung nicht teil und kann auf optimale Leistungsabgabe gefahren werden.

Sowohl wenn der Zustandspunkt P oberhalb der Turbinenarbeitskennlinie K liegt als auch dann, wenn der Zustandspunkt P unterhalb der Turbinenarbeitskennlinie K liegt, funktionieren einerseits die Druckregelung für den Druck an der Gicht des Druckhochofens 1 und andererseits die Entstaubung weitgehend optimal. Nimmt man zunächst an, daß der Zustandspunkt P oberhalb der

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Liegt der Zustandspunkt P unterhalb der Turbinenarbeitskennlinie, so muß bei gleichem Druck die Menge vom Zustandspunkt P bis zur Turbinenarbeitskennlinie durch den Bypaß 5 gehen, was dadurch erreicht wird, daß das Regelventil 6 auf den Druck des Zustandspunktes P eingestellt wird. Dabei ist natürlich zu beachten, daß der für die optimale Reinigung notwendige Differenzdruck an der Regelspaltwaschvorrichtung zur Verfügung steht.

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Claims (2)

Andrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch, Patentanwälte in Essen Patentansprüche :

1. Gichtgasreinigungsanlage für einen Druckhochofen, - mit

Entstaubungseinrichtung mit Regelspaltwaschvorrichtung,

Expansionsturbine mit vorgegebener Turbinenarbeitskennlinie, ümgehungsbypaß sowie Regelventil im ümgehungsbypaß und

Regeleinrichtung für die Regelung des Druckes an der Gicht des Druckhochofens,

wobei die Regeleinrichtung die Regelspaltwaschvorrichtung und/ oder das Regelventil im Ümgehungsbypaß nach Maßgabe der Lage des Zustandspunktes der Anlage im Turbinenarbeitskennliniendiagramm beeinflußt, dadurch gekennzeichnet, daß die Expansionsturbine (4) in der Gichtgasleitung hinter einem Staubsack (8) vor der Entstaubungseinrichtung (2) mit ihrer Regelspaltwaschvorrichtung (3) angeordnet ist und daß die Regeleinrichtung (7) bei Lage des Zustandspunktes P der Anlage oberhalb der Turbinenarbeitskennlinie K den Druck an der Gicht des Druckhochofens (1) mit Hilfe der Regelspaltwaschvorrichtung (3) , bei Lage des Zustandspunktes P der Anlage unterhalb der Turbinenarbeitskennlinie K den Druck an der Gicht des Druckhochofens (1) mit Hilfe des Regelventils (6) im Ümgehungsbypaß (5) steuert.

2. Gichtgasreinigungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekenn-

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3,

zeichnet, daß die Regelspaltwaschvorrichtung (3) mit einem oder mit mehreren Ringspaltwaschern ausgerüstet ist.

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