DE970511C - Mit offenem Treibmittelstrom arbeitende sowie mit Gichtgas betriebene Gasturbinenanlage - Google Patents
Mit offenem Treibmittelstrom arbeitende sowie mit Gichtgas betriebene GasturbinenanlageInfo
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Description
- Mit offenem Treibmittelstrom arbeitende sowie mit Gichtgas betriebene Gasturbinenanlage Es ist bereits vorgeschlagen worden, die Abgase der Gasturbine einer in einem offenen Prozeß arbeitenden Gasturbinenanlage in einem Hüttenwerk mindestens zum Teil als Verbrennungsluft den Winderhitzern (Regeneratoren, Cowpern) zuströmen zu lassen. Dabei war vorgesehen, diese Ausnutzung der in den Abgasen der Gasturbine enthaltenen Wärme an die Stelle ihrer Ausnutzung in Röhrenwärmeaustauschern, z. B. Luftvorwärmern oder Heizdampferzeugern, treten zu lassen.
- Es sind ferner Anlagen zur Erzeugung heißer Luft bekannt, deren Maschinensatz eine reine Luftturbine ist; die Abluft dieser Luftturbine wird teilweise als Hochofenwind und teilweise als Verbrennungsluft für einen Erhitzer, der die Cowpers ersetzt, verwendet. Der Wind wird zuerst als Treibmittel für die Gasturbine benutzt und anschließend über einen metallischen Winderhitzer zum Hochofen geleitet. Eine Anlage dieser Art muß als solche ganz neu entworfen und eingerichtet werden. Es ist also nicht möglich, sie ohne weiteres in einem bestehenden Hüttenwerk unter Weiterverwendung der Cowpers aufzustellen; sie ersetzt entweder bestehende Windgebläse und Cowpers oder dient der Beschaffung zusätzlich benötigten Windes.
- Es ist auch schon vorgeschlagen worden, einer Gasturbine, welcher mindestens ein Brennraum mit direkter Verbrennung vorgeschaltet ist, bei einer Zwischenstufe Druckgas zu entnehmen, dieses in einem Erhitzer auf höhere Temperatur zu bringen und es dann einem Hochofen zuzuleiten. Auch nach diesem Vorschlag wird kein Cowper üblicher Bauart verwendet. Der Wind wird in der Anlage selbst erzeugt und teilweise durch die darin stattfindende Verbrennung von Brennstoff seines Sauerstoffgehaltes beraubt. Es ist aber bekannt, daß die direkte Erwärmung des Windes durch Verbrennung von Brennstoff in demselben nachteilig ist, weil die sich im Hochofen darbietenden Vorteile des hohen Sauerstoffgehaltes des Windes eingebüßt werden, wenn die Temperaturerhöhung des Windes bei gleichzeitiger Herabsetzung seines Sauerstoffgehaltes vorgenommen wird. Die heutige Tendenz geht im Hochofenbetrieb dahin, den Sauerstoffgehalt des Windes zu erhöhen, was in einer Anlage der hier erwähnten bekannten Art nicht möglich ist.
- Schließlich ist es auch bereits bekannt, bei Gasturbinenanlagen mit offenem Treibmittelstrom in Hüttenwerken, in welchen der Hochofenwind in einem von der Gasturbine unabhängigen Windgebläse verdichtet wird, die Abgase des Gasturbine einerseits zur Vorwärmung ihrer eigenen Brennend Mischluft und anderseits zur Vorwärmung der in den als Winderhitzer dienenden Cowpern zur Verbrennung gelangenden Gichtgase auszunutzen.
- Wird nun aber in einem Hüttenwerk alles aus den Hochöfen anfallende Gichtgas für die Erzeugung von Nutzleistung in einer Gasturbinenanlage und für die Beheizung der Winderhitzer verwendet, so ist in der Regel die Gesamtmenge der Abgase der Gasturbine vielfach größer als die Teilmenge derselben, die als Verbrennungsluft in den Winderhitzern benötigt wird; ein großer Teil der Abgase muß also entweder unausgenutzt der Atmosphäre übergeben oder aber anderen Verwendungszwecken zugeführt werden. Ferner ist der Sauerstoffgehalt dieser Abgase in einer Gasturbinenanlage, in welcher kein Luftvorwärmer verwendet wird, derart niedrig, daß er nicht mehr ausreicht, um die für die Winderhitzung nötige Verbrennungstemperatur in normalen Cowpern, ohne Umkonstruktion derselben, zu erreichen. In einer Anlage mit Luftvorwärmer ist, entsprechend ihrem höheren Wirkungsgad, der Sauerstoffgehalt der Abgase der Gasturbine wesentlich höher, da bei gleicher totaler Luftmenge in der Brennkammer weniger Gichtgas verbrannt werden muß, um das Treibmittel auf die gewünschte Betriebstemperatur zu erhitzen. Es ist deshalb zweckmäßig, in einer Gasturbinenanlage in einem Hüttenwerk, worin die Abgase der Gasturbine zur Beheizung der Winderhitzer herbeigezogen werden sollen, auch einen Luftvorwärmer vorzusehen. - Der verbleibende Mangel an Sauerstoff in den Turbinenabgasen kann ferner dadurch kompensiert werden, daß die Gichtgase, die in den Winderhitzern als Brennstoff dienen, auf eine Temperatur vorgewärmt werden, die bedeutend höher liegt als diejenige, bei welcher sie üblicherweise aus den Hochöfen anfallen. Zu diesem Zweck kann ein weiterer Teil der Turbinenabgase verwendet werden, da solche ja in reichlicher Menge zur Verfügung stehen. Werden so die Vorteile, die die Luft- und Gichtgasvorwärmung bieten, wahrgenommen, so gelingt es, in einem Hüttenwerk die normal gebauten Winderhitzer mit Gichtgas unter Verwendung von Turbinenabgas als Verbrennungsluft so zu heizen, daß bei etwa 15 bis 30°/0 kleinerem Wärmeverbrauch die nötige Verbrennungstemperatur erreicht wird, was für ein Hüttenwerk einen großen wirtschaftlichen Gewinn bedeutet.
- Die Erfindung betrifft demnach eine mit offenem Treibmittelstrom arbeitende sowie mit Gichtgas betriebene Gasturbinenanlage, deren Abgase zur Vorwärmung ihrer eigenen Brenn- und Mischluft sowie des Gichtgasanteiles ausgenutzt werden, der in den als normale Cowpers ausgebildeten Winderhitzern einer Hochofenanlage zur Verbrennung gelangt, welchen der Hochofenwind durch ein von der Gasturbinenanlage unabhängiges Windgebläse zugeführt wird. Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer Teil der Turbinenabgase in an sich bekannter Weise als Sauerstoffträger zur Verbrennung des in den Winderhitzern zur Verbrennung gelangenden Gichtgasanteiles ausgenutzt wird und daß die Vorwärmung dieses Gichtgasanteiles so hoch getrieben wird, daß allein der Sauerstoffgehalt der Abgase ausreicht, um die für die Erhitzung der Cowpers notwendige Temperatur zu erreichen.
- Die beschriebene Anlage, bei welcher in einem Hüttenwerk die Abwärme der Abgase einer in einem offenen Prozeß und mit Gichtgas betriebenen Gasturbine nicht nur zur Vorwärmung der in der Gasturbinenanlage benötigten Brenn- und Mischluft und zur Vorwärmung der Gichtgase, die in den Cowpern verbrannt werden, ausgenutzt wird, sondern zugleich auch noch ein Teil der Turbinenabgase zur Verbrennung der Gichtgase in den Cowpern dient, bietet nicht nur den der Anlage als solcher zukommenden, bereits erwähnten Vorteil großer Wirtschaftlichkeit. Es ist vielmehr auch von großem Vorteil, daß eine in einem offenen Prozeß arbeitende und mit Gichtgas betriebene Gasturbine, deren Abgaswärme in der beschriebenen Weise mehrfach ausgenutzt wird, jederzeit in einem bereits bestehenden Hüttenwerk zur Verbesserung seiner Wärmewirtschaft aufgestellt werden kann, ohne daß die Cowpers und Windgebläse irgendwie geändert werden müssen. Die Wirtschaftlichkeit bereits bestehender Hüttenwerke kann also durch die Aufstellung einer Gasturbinenanlage, bei Verwertung der Abwärme der Gasturbine in der beschriebenen Weise, mit verhältnismäßig geringen Kosten wesentlich gesteigert werden, ohne daß bestehende Anlageteile geopfert und kostspielige neue aufgestellt werden müssen.
- Die Zeichnungen zeigen beispielsweise zwei Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Gasturbinenanlage.
- In Fig. i bedeutet i den Niederdruckverdichter einer zweistufigen Gasturbinenanlage, der Frischluft aus der Atmosphäre ansaugt, 2 einen Zwischenkühler, 3 den Hochdruckverdichter, 4 den Luftvorwärmer der Gasturbinenanlage, in welchem die Treibluft für die Gasturbinen 7 und io von einem Teil der Abgase der letztgenannten Turbine vorgewärmt wird, bevor sie in die Hochdruckbrennkammer 5 gelangt, deren Gichtgaszuleitung bei 6 angedeutet ist. Die Niederdruckbrennkammer ist mit 8 bezeichnet, deren Gichtgaszuleitung mit 9. Bei i i ist ein Nutzleistungsgenerator dargestellt, i2 sind Anfahrmotoren, und 13 ist ein Erreger.
- Bei 14 wird ein Teil der Abgase der Gasturbinenanlage abgezweigt, um in der Hochofenanlage verwendet zu werden, worin 15 einen Winderhitzer (Cowper), 16 ein Kamin und 17 einen Hochofen bezeichnet. In den Gichtgasvorwärmer 18 tritt bei i9 Gichtgas ein, das über den Absperrschieber 20 dem Winderhitzer zugeführt wird, wenn sich dieser in der Periode der Aufheizung befindet. Die nötige Verbrennungsluft, als welche ein Teil der Abgase der Gasturbinenanlage verwendet wird, erhält der Winderhitzer 15 über den Schieber 21, während dem Gichtgasvorwärmer 18 ein anderer Teil der Turbinenabgase über den Schieber22 zuströmt. Die Verbrennungsgase des Winderhitzers verlassen diesen über den Schieber 23 und gelangen in den Kamin 16, nachdem sie die Wärmespeichermasse des Winderhitzers aufgeheizt haben. Während der Periode der Winderhitzung wird dem Cowper 15 die zu erhitzende Luft über den Schieber 24 und die zugehörige Leitung zugeführt, und durch die Leitung mit dem Schieber 25 gelangt sie in den Hochofen 17. Der bei 14 herrschende Überdruck genügt hierbei vollständig, um alle Widerstände bis zum Kaminaustritt aus der Cowperanlage zu decken.
- In Fig. 2 sind die Maschinen und Apparate mit denselben Hinweisziffern versehen wie in Fig. i, soweit sie mit den dort gezeigten übereinstimmen. Die Abgasteilmenge, die in der Hochofenanlage als Verbrenungsluft im Winderhitzer und für die Vorwärmung des in diesem zu verbrennenden Lichtgases verwendet wird, wird der Abgasleitung der Gasturbinenanlage an der Abzweigstelle 14 entnommen, die hier dem Luftvorwärmer 14 nachgeschaltet ist; es wird also die gesamte Abgasmenge zuerst durch den Luftvorwärmer geführt. Um den Druckabfall, den die Abgase im Luftvorwärmer erleiden, auszugleichen, ist bei 26 ein Ventilator mit einem Antriebsmotor 27 angeordnet.
Claims (1)
- PATENTANSPRUCH: Mit offenem Treibmittelstrom arbeitende sowie mit Gichtgas betriebene Gasturbinenanlage, deren Abgase zur Vorwärmung ihrer eigenen Brenn- und Mischluft sowie des Gichtgasanteiles ausgenutzt werden, der in den als normale Cowpers ausgebildeten Winderhitzern einer Hochofenanlage zur Verbrennung gelangt, welchen der Hochofenwind durch ein von der Gasturbinenanlage unabhängiges Windgebläse zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer Teil der Turbinenabgase in an sich bekannter Weise als Sauerstoffträger zur Verbrennung des in den Winderhitzern zur Verbrennung gelangenden Gichtgasanteiles ausgenutzt wird und daß die Vorwärmung dieses Gichtgasanteiles so hoch getrieben wird, daß allein der Sauerstoffgehalt der Abgase ausreicht, um die für die Erhitzung der Cowpers notwendige Temperatur zu erreichen. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 903 342, 842 876, 821 733; schweizerische Patentschriften Nr. 2i2 707, 271 740, 247 527 USA.-Patentschrift Nr. 2,539 744; Stahl u. Eisen, 1941, Bd. 61, Nr. 19, S. 469 bis 470; Technische Mitteilungen, 44. Jahrgang, 1951, Heft 6, S. 2o9 Bild io, S.217 Bild 23.
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1167861B (de) * | 1961-03-10 | 1964-04-16 | Head Wrightson And Company Ltd | Verfahren zur Erzeugung des Windes fuer Hochofenanlagen |
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-
1952
- 1952-03-28 DE DEA15444A patent/DE970511C/de not_active Expired
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