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Winderhitzeranlage für Hochöfen In dem Hauptpatent sind Schaltungen
gezeugt, welche zur Verbindung von metallenen Winderhitzern mit Gasturbinen dienen,
wobei die Oberstufe des Winderhitzers vor der Gasturbine, die Unterstufe dagegen
nach. der Gasturbine in den Gasstrom eingeschaltet ist. In dem Hauptpatent wird
eine Anordnung unter Schutz .gestellt, bei welcher der` Gasturbine nicht .ein Dampferzeuger,
sondern lediglich die Oberstufe ,des Winderhitzers vorgeschaltet ist. Bei. derartigen.
Anlagen ist es mit Rücksicht auf die Eigenschaften. der heute zur Verfügung stehenden
Werkstoffe notwendig, die B.mmikamzner, ixi welcher das zum Betrieb der Gasturbine
dienende Verhrennu,ngsgas hergestellt wird, mit hohem Luftüberschuß zu beschicken,
um zu vermeiden., daß die Temperaturen für den metallenen Winderhitzer und für die
Gasturbine zu hoch werden. Dies gilt besonders .dann, wenn der aus dem Winderhitzer
entnommene Luftstrom abgedrosselt wird. .
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Gemäß der vorliegenden Erfindung werden in, weiterer Ausbildung des
Hauptpatents nicht, wie dort vorgeschlagen. zwei getrennte Luftverdichter benutzt,
um den zu erhitzenden Wind einerseits und d?-e-, Brennluft für die Breimkam,mer
andererseits zu verdichten, F,ond!erii es werden diese beiden Maschinen zti einer
einzigen vereinigt.
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Abb. i zeigt eine derartige Anlage, die wie folgt arbeitet: Die B.rennkaimner
5 wird mit Brennstoff, z. B. Gichtgas, aus dem Gichtgasverdichter 6
und
mit Brennluft aus dein Verdic-Titc#r.a- b, schickt. Die heißen Verbrennungsgase
gehen
| durch die Oberstufe 7 des Winderhitzers @' |
| die Gasturbine i und verlassen :diese du |
| die Unterstufe 8 des Winderhitzers. Die |
| turbine i treibt den Luftverdichter 2, der |
Erfindung entsprechend gleichzeitig die Brennluft für die Brennkammer 5 und den
z. B. zu einem Hochofen zu liefernden Wind erzeugt. Die, von dem Luftverdichter
2 geförderte Luftmenge geht zunächst durch die Unterstufe 8 des Winderhitzers und
teilt sieh dann in die Brennluft und in den Hochofenwind; der letztere geht -durch
die Oberstufe; des Winderhitzers zwecks weiterer Erwärmung. Es ist natürlich auch
möglich, die Unterstufe 8 lediglich für den Hochofenw:n:d zu benutzen und die Brennluft
ohne besondere Vorwärmung unmittelbar der Brennkammer 5 zuzuführen, wenn dies die
Temp.eraturverhäl.tnisse erfordern. Mit der Welle der Gasturbine sind ein Getriebe
.4 und der Gichtgasverdichter 6 verbunden.,- zweckmäPy:g auch ein Motor 3, welcher
zur Regulierung der Drehzahl der ganzen Gruppe sowie zum Anlassen dient.
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Abb. 2 zeigt :ein ähnliches Ausführungsbeispiel mit sinngemäß den
gleichen Bezeichnungen wie Ahb. i. Hierbei wird jedoch beispielshalber der Hoqliofenwind
aus einer Anzapfung des Luftverdichters 2 über das Ventil i o entnommen, so dä.ß
er mit einem anderen Druck als die für die Brennkammer 5 bestimmte Brennluft geliefert
werden kann. Demgemäf:) ist auch die Unterstufe des Win.derlutzers in zwei Teile
geteilt, nämlich in dien Teil 8, in dem der Hochofenwind, und in den Teil g, in
dem die Brennluft vorgewärmt wird.
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Wenn der Wind, wie dies im HocIiofenbetrieb gelegentlich erforderlich
ist, mit höherem Druck geliefert werden muß, wird das Ventil i o geschlossen und
die gesamte Luftinenge mit dem höchstmöglichen Druch entnommen. Der Hochofenwind
strömt dabei über das Ventil i i zur Winderhitzerunterstufe 7.
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Der vorliegenden Erfindung 1'ic-gen d:e folgenden Erkenntnisse zugrunde:
Bei Anlagen nach dem Hauptpatent nivh, wie eingangs bereits .erwähnt, stets m:t
erheblichem Luftüberschuß in der Brennkammeigearbeitet iver den, um den Winderhitzer
oder die Gasturbine nicht mit unzulässigen Gastemperaturen zu beanspruchen. Dem
in die Winderliiitzerobürstufe ; eintretenden Gas wird ein Teil der Wärme durch
den Hochofenwind entzogen, der in dieser Winderhitzerstufe angewärmt wird. Wird
nun der Hochofenwind gedrosselt, @v-e dies- gelegentlich für den Betrieb des Hochofciis-
erf.cyrderlich sein kann, dann w:rd den deii Wi:iderliitzer durchströmenden Abgasen
| eniger Wärme entzogen, und die Gase kön- |
| die Gasturbine i unter Umständen noch |
| einer unzulässig hohen Temperatur er- |
| D#chen. Es ist hieraus ersi"chtiicli, daß der |
#'- tifttiberschuß, der den Gasen beizufügen ist, abhängt von dem tVindbedarf des
Hochofens, und zwar in dem Sinne, daß bei kleinerem Windbedarf der Luftüberschuß
in den Brenngasen gesteigert werden muß. Umgekehrt muß der Luftüberschuß kleiner
sein. wenn der Windverbrauch groß ist. Zwischen den für die Brennkammer und für
den Hochofen erforderlichen Luftmengen tritt also ein get;-isser Ausgleich ein.
Wenn gemäß der vorliegenden Erfindung für die Förderung des Hochofenwindes und der
Brennluft ein gemeinsamer Luftverdichter verwendet wird, so wird die von diesem
höchstens zu fördernde Luftmenge kleiner sein als die Summe der Höchstleistungen
von zwei getrennten Luftverdichtern für Wind -und Brennluft. Schon hierdurch wird
eine Materialersparnis erreicht.
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Es kommt hinzu, daß gerade bei den dem Hauptpatent entsprechenden
Anlagen, bei denen wegen Wegfalls des der Gasturbine vorgeschalteten Dampferzeugers
den Verbrennungsgasen vor dem Eintritt in die Gasturbine nur verhältnismäßig wenig
Wärme entzogen wird, stets mit einem verhältnismäßig großen Luftüberschuß gearbeitet
werden muß. Aus diesen Gründen, wird b-ei diesen. Anlagen häufig die Bren.nluftmenge
größer sein a;ls die dem Hochofen zuzuführende Windinengc; daher wird eine Veränderung
des Windbedarfes am Hochofen auf die von dem gemeinsamen Luftverdichter im ganzen
zu fördernde Luftmenge und somit der Regulierbereich dieses Luftverdichters erheblich
geringer sein, als wenn man für Hochofen wind und Brennluft getrennte Verdichter
benutzt. Der kleinere Regulierbereich bewirkt aber, daß der gemeinsame Luftverdichter
mit besserem Wirkungsgrad arbeitet als getrennt angeordnete Verdichter. Der vorliegende
Erfindungsgedanke, welcher darin besteht, daß der Hochofenwind und die Brennluft
für die Bremskammer von einem gemeinsamen Verdichter geliefert werden, führt also
zu einer besonders zweckmäßigen Ausgestaltung des Hauptpatents.
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In besondere. ist es in diesem Fall wegen der verhältnismäßig geringen
Veränderung der im ganzen zu fordernden Luftmenge möglich, Axialverdichter anzuwenden,
deren Fördermenge im Gegensatz zu den üblichen Radialverdichtern in verhältnismäßig
engen Grenzen, gehalten werden muß, wenn betriebliche Störungen vermieden werden
sollen.
Die Anwendung von Axialverdichtern zur Luftförderung, die
durch die vorliegende Erfindung ermöglicht wird, macht in zahlreichen Fällen derartigeAnlagen
erst tiechnischleb:ensfähig, weil das Axialgebläse einten weitaus höheren Wirkungsgrad
hat als das übliche Raidialgebläse und außerdem die gleiche. spezifische Drehzahl
besitzt wie die Gasturbine, so daß bei einer unmittelbaren Kupplung beide Maschinen
bestens ausgenutzt sind.