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Lufterhitzer Die Erfindung betrifft einen Lufterhitzer, in welchem
sowohl in einem Verbraucher heißer Luft benötigte Luft als auch als Treibmittel
für eine Wärmekraftanlage dienende, in dieser mindestens zum größeren Teil einen
Kreislauf beschreibende Luft zu erhitzen ist. Als Verbraucher heißer Luft kommen
z. B. Hochöfen in Betracht.
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Die in einer Wärmekraftanlage der erwähnten Art in den Lufterhitzer
zurückströmende Luft weist für gewöhnlich noch eine Temperatur von 3oo bis -.oo'
C auf. Um daher die in den. Abgasen des Lufterhitzers noch enthaltene Wärme weiter
ausnutzen zu können, "erden meistens noch Vorwärmer für die im Lufterhitzer benötigte
Verbrennungsluft vorgesehen. Trotzdem liegt, namentlich bei heizwertarmen Brennstoffen,
die Abgastemperatur oft noch unerwünscht hoch. Um nun in einem Lufterhitzer der
eingangs erwähnten Art sowohl tiefe Abgastemperaturen als auch einen hohen Wirkungsgrad
des gesamten Lufterhitzers zu erhalten, erfolgt gemäß der Erfindung die Erhitzung
der zu verbrauchenden Luft mindestens zum Teil in einem Heizsystem, das in einem
Gebiet tieferer Rauchgastemperatur liegt als das Heizsystem zum Erhitzen der den
Kreislauf der Wärmekraftanlage durchlaufenden Luft. Das Heizsystem für die Verbrauchsluft
kann dabei zweckmäßig in zwei in Reihe geschaltete Gruppen unterteilt sein, von
denen die eine im Gebiete der tiefsten und die andere im Gebiete der höchsten Rauchgastemperaturen
angeordnet ist, und das Heizsystem zum Erhitzen der den Kreislauf der Wärmekraftanlage
durchlaufenden Luft kann dann zwischen jene zwei Gruppen geschaltet sein.
In
der Zeichnung sind beispielsweise Ausführungsformen von Lufterhitzern mit den Merkmalen
gemäß der Erfindung in vereinfachter Darstellungsweise veranschaulicht, und zwar
zeigt Fig. i einen Lufterhitzer mit zwei Heizsystemen für die Erhitzung von Hochofenluft
und einem zwischen diesen zwei Systemen angeordneten Heizsystem für die Treibluft
einer Wärmekraftanlage und Fig. 2 einen Lufterhitzer mit zwei Heizsystemen für die
Erhitzung von Hochofenluft und zwei zwischen diesen Systemen angeordneten Gruppen
eines Heizsystems für die Treibluft einer Wärmelcraftanlage.
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In Fig. i bezeichnet i einen Hochofen und A eine Wärmekraftanlage,
die mit heißer, .einen Kreislauf beschreibender Luft betrieben wird. Die Wärmekraftanlage
weist eine Turbine :2 auf, der heiße Luft aus einem Heizsystem 3 zuströmt. Letzteres
bildet einen Teil eines Lufterhitzers B, der zwei weitere Heizsysteme 4 und 5 aufweist.
Das Heizsystem 3 ist, in Richtung der den Erhitzer B durchströmenden Heizgase betrachtet,
zwischen den unter sich in Reihe geschalteten Heizsystemen 4 und 5 angeordnet. Die
Heizsysteme und 5 dienen zum Erhitzen der im Hochofen i benötigten Luft, die von
einem Gebläse 6 angesaugt und in die Heizsysteme 4, 5 gefördert wird.
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Die aus der Turbine :2 strömende, entspannte Luft gelangt der Reihe
nach in einen Wärmeaustauscher 7, dann in einen Vorkühler 8 und hierauf in einen
von der Turbine 2 angetriebenen, dreigehäusigen Verdichter 9 mit zwei Zwischenkühlern
io, wo sie wieder auf höheren Druck gebracht wird. Dieser Luftteil höheren Druckes
durchströmt den Wärmeaustauscher 7, wo ihm der von der Turbine :2 herkommende, entspannte
Luftteil Wärme abgibt. Der auf diese Weise wieder auf höhere Temperatur gebrachte
Luftteil durchströmt schließlich das Heizsystem 3, wo er auf die für die Turbine
2 vorgesehene Eintrittstemperatur gebracht wird.
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Der Vollständigkeit halber sei noch - erwähnt, daß i i einen von der
Turbine 2 angetriebenen, als Generator ausgebildeten Nutzleistungsempfänger und
12 einen Motor bezeichnet, der Strom vom Generator i i erhält und das Gebläse 6
treibt.
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Der beschriebene Lufterhitzer B dient somit sowohl zum Erhitzen der
im Hochofen i benötigten heißen Luft als auch zum Erhitzen der den Kreislauf der
Wärmekraftanlage A beschreibenden Luft. In dem Teil des Lufterhitzers B, in welchem
die tiefste Rauchgastemperatur herrscht, ist das Heizsystem 4 angeordnet, in welchem
die vom Gebläse 6 kommende und dem Hochofen i zuzuführende Luft auf einen bestimmten
Betrag erhitzt wird. Im mittleren Heizsystem 3 wird die Luft für die aerodynamische
Turbine 2 erhitzt, und im Heizsystem 5 mit den höchsten Rauchgastemperaturen wird
die Hochofenluft auf die Endtemperatur gebracht. Die Anordnung des Heizsystems 3
zwischen den Heizsystemen 4 und 5 bedingt den Vorteil, daß erstens die Rauchgase
weitgehend abgekühlt werden können. und zweitens im Heizsystem 5 mit den höchsten
Rauchgastemperaturen nur ein verhältn.ismäßig geringer Innendruck herrscht, da die
für den Hochofen i benötigte Luft bekanntlich höchstens auf wenige Atmosphären zu
bringen ist, so daß im Heizsystem 5 dem geringen Innendruck entsprechende hohe Wandtemperaturen
zugelassen werden können.
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Anstatt für das Hochofengebläse 6 einen besonderen Motor vorzusehen,
kann dasselbe auch ummittelbar von der aerodynamischen Turbine :2 angetrieben werden,
oder es kann dafür auch eine von der Wärmekraftanlage völlig unabhängige Antriebsvorrichtung,
beispielsweise eine Dampfkraftmaschine, vorgesehen werden.
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Die in Fig. 2 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich von der
beschriebenen lediglich dadurch, daß das Heizsystem für die Luft, welche den Kreislauf
der Wärmekraftanlage beschreibt, aus zwei Gruppen r3 und 14 besteht. Diese zwei
Gruppen 13 und 14 sind ebenfalls, in der Strömungsrichtung der den: Lufterhitzer
C durchströmenden Rauchgase betrachtet, zwischen die Heizsysteme 15 und 16 geschaltet,
in denen die durch eine Leitung 17 zuströmende und durch eine Leitung i8 abströmende
Hochofenluft auf die erforderliche Endtemperatur gebracht wird.
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Die zwei Gruppen 13 und 14 sind in bezug auf die darin zu erhitzende
Luft parallel geschaltet. Sie lassen sich aber auch in Reihe schalten.
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Das mittlere Heizsystem kann auch aus mehr als zwei Gruppen bestehen,
die alle parallel oder in Reihe oder zum Teil parallel und zum Teil in Reihe geschaltet
sein können. Auch die zwei Heizsysteme für die Hochofenluft können je aus mehreren
Gruppen bestehen; dabei können die Gruppen jedes Systems parallel oder in Reihe
oder zum Teil parallel und zum Teil in Reihe geschaltet sein.
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Die Erhitzung der zu verbrauchenden Luft kann unter Umständen ganz
in- einer einzigen Rohrgruppe erfolgen. Dieses Heizsystem ist dann in ein Gebiet
tieferer Rauchgastemperaturen zu verlegen als das Heizsystem zum Erhitzen der den
Kreislauf der Wätrmekraftanlage durchlaufenden Luft.
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Die Wärmeübertragung in den Heizsystemen kann im Gegenstrom oder Gleichstrom
oder zum Teil im Gegen- und zum Teil im Gleichstrom erfolgen. Zweckmäßig erfolgt
die Wärmeübertragung im Heizsystem mit der höchsten Rauchgastemperatur im Gleichstrom
und im Heizsystem mit der niedersten Rauchgastemperatur im Gegenstrom.
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Die Erfindung läßt sich sowohl bei Erhitzern, die mit Kohlenstaub
als auch solchen, die mit flüssigen oder festen Brennstoffen betrieben werden, anwenden.
Für die Anwendung der Erfindung spielt es ferner auch keine Rolle, ob das Treibmittel
der Wärmekraftanlage restlos oder nur mindestens zum größeren Teil einen Kreislauf
beschreibt.