CN217813606U

CN217813606U - 一种高炉煤气余压透平装置

Info

Publication number: CN217813606U
Application number: CN202222133000.1U
Authority: CN
Inventors: 王作彪; 刘强; 郑继鹏; 薛艳; 刘帅
Original assignee: Chengdu Chengfa Science & Technology Power Engineering Co ltd
Current assignee: Chengdu Chengfa Science & Technology Power Engineering Co ltd
Priority date: 2022-08-12
Filing date: 2022-08-12
Publication date: 2022-11-15
Anticipated expiration: 2032-08-12

Abstract

本实用新型公开了一种高炉煤气余压透平装置，解决了透平装置的单级膨胀比低以及负荷小的技术问题。该装置包括壳体、转子轴、向心透平段和轴流透平段；所述向心透平段包括进气蜗壳、向心导叶和向心涡轮，所述轴流透平段包括排气蜗壳、轴流导叶和轴流涡轮，所述轴流导叶位于向心涡轮和轴流涡轮之间。本实用新型可以有效提高透平装置单级膨胀比和负荷，相较于传统的透平装置，该设计具有结构紧凑、效率高、对高膨胀比工况适应力更好、成本更低的优点。

Description

一种高炉煤气余压透平装置

技术领域

本实用新型属于透平装置技术领域，具体涉及一种高炉煤气余压透平装置。

背景技术

高炉煤气余压透平发电装置简称TRT，是一种利用高炉附产煤气热能、压力能，通过透平做功的装置。其原理是利用高炉炉顶煤气具有的压力能及热能，使煤气通过透平膨胀机做功，将其转化为机械能，再将机械能转化为电能，目前该设备已在国内主要钢厂大规模配套运用。

相关技术中的透平装置多采用轴流式设计，其优点在于通流能力强，多级匹配性好。但是，相关技术中的透平装置的单级膨胀比低、负荷小，在有限的级数下很难适应目前高顶压的冶炼工艺要求。由此可知，提高透平装置的单级膨胀比与负荷，具有重要意义。

实用新型内容

为了解决上述全部或部分问题，本实用新型的目的在于提供一种高炉煤气余压透平装置，可以提高透平装置的单级膨胀比和负荷。

本实用新型提供了一种高炉煤气余压透平装置，包括：壳体、转子轴、向心透平段和轴流透平段；

所述向心透平段包括：

进气蜗壳，与所述壳体连通；

向心导叶，设置于所述壳体的内壁；

向心涡轮，固定套设于所述转子轴上；

所述轴流透平段包括：

排气蜗壳，与所述壳体连通；

轴流导叶，设置于所述壳体内壁；

轴流涡轮，固定套设于所述转子轴上；

其中，所述轴流导叶位于向心涡轮和轴流涡轮之间。

可选地，所述向心透平段的出口流向与轴流透平段的入口流向一致。

可选地，所述轴流导叶包括承缸和多个轴流叶片，所述承缸固定于壳体的内壁，多个所述轴流叶片分别固定于承缸的内壁，且多个所述轴流叶片沿承缸的圆周方向排布。

可选地，所述轴流透平段的级数为1～2级、且单级叶片的膨胀比为1.4～1.8。

可选地，所述轴流透平段的各级叶片的载荷系数为1.3～1.8、流量系数为0.4～0.8、叶根截面反力度为0.2～0.4、叶中截面反力度为0.4～0.5。

可选地，所述向心导叶包括安装环和多个向心叶片，所述安装环固定于壳体的内壁，多个所述向心叶片分别连接于安装环上，且多个所述向心叶片沿安装环的圆周方向排布。

可选地，多个所述向心叶片分别与安装环转动连接，多个所述向心叶片能够共同控制壳体内部流道的启闭。

可选地，所述向心透平段的级数为单级、且叶片的膨胀比为2～3。

可选地，所述向心透平段的叶片的叶根部分反力度为0.15～0.3。

可选地，所述转子轴与进气蜗壳和排气蜗壳分别通过密封结构进行密封。

由上述技术方案可知，本实用新型提供的高炉煤气余压透平装置，具有以下优点：

该装置将向心式叶片与轴流式叶片相结合，即透平装置的入口高压级采用向心式设计，后续低压级采用轴流式设计，结合了两种叶片形式的优点，可以在不增加叶片级数的情况下，更好适应高膨胀比工况，从而提高透平装置单级膨胀比和负荷。不仅如此，该设计相较于传统的透平装置，具有结构紧凑、效率高、对高膨胀比工况适应力更好、成本更低的优点。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述。

附图说明

附图用来提供对本实用新型技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型的技术方案，并不构成对本实用新型技术方案的限制。

图1为本实用新型实施例中高炉煤气余压透平装置的剖视图；

图2为本实用新型实施例中高炉煤气余压透平装置的转子轴的剖视图；

图3为本实用新型实施例中高炉煤气余压透平装置的向心导叶的结构示意图，展示向心叶片与安装环固定连接的状态；

图4为本实用新型实施例中高炉煤气余压透平装置的向心导叶的结构示意图，展示向心叶片与安装环转动连接，且向心叶片封闭壳体流道时的状态；

图5为本实用新型实施例中高炉煤气余压透平装置的向心导叶的结构示意图，展示向心叶片与安装环转动连接，且向心叶片开放壳体流道时的状态；

图6为本实用新型实施例中高炉煤气余压透平装置的轴流导叶的剖视图；

图7为本实用新型实施例中高炉煤气余压透平装置的轴流导叶的主视图。

附图标记说明：

1、壳体；2、转子轴；3、向心透平段；31、进气蜗壳；32、向心导叶；321、安装环；322、向心叶片；33、向心涡轮；4、轴流透平段；41、排气蜗壳；42、轴流导叶；421、承缸；422、轴流叶片；43、轴流涡轮；5、密封结构。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

如图1、图2、图3、图4、图5、图6和图7所示为本实用新型实施例，该实施例中公开了一种高炉煤气余压透平装置，包括壳体1，壳体1上水平转动连接有转子轴2，同时，壳体1的侧方设置有向心透平段3和轴流透平段4，并且向心透平段3的出口流向与轴流透平段4的入口流向一致。

向心透平段3包括进气蜗壳31，进气蜗壳31与壳体1固定连接，且进气蜗壳31内部的流道与壳体1内部的流道连通。壳体1的内壁设置有向心导叶32，同时，转子轴2上固定套设有向心涡轮33。

轴流透平段4包括排气蜗壳41，排气蜗壳41与壳体1固定连接，且排气蜗壳41内部的流道与壳体1内部的流道连通。壳体1的内壁设置有轴流导叶42，转子轴2上固定套设有轴流涡轮43，并且轴流导叶42位于向心涡轮33和轴流涡轮43之间。同时，轴流透平段4的内部流道采用等内径或等中经布置。

本实施例中的高炉煤气余压透平装置，将向心式叶片与轴流式叶片相结合，即透平装置的入口高压级采用向心式设计，后续低压级采用轴流式设计，结合了两种叶片形式的优点，可以在不增加叶片级数的情况下，更好适应高膨胀比工况，从而提高透平装置单级膨胀比和负荷。

在一个实施例中，如图1、图3所示，向心导叶32包括安装环321和多个向心叶片322，安装环321固定连接于壳体1的内壁，多个向心叶片322分别固定连接于安装环321上，且多个向心叶片322沿安装环321的圆周方向均匀排布。

在一个实施例中，如图4、图5所示，多个向心叶片322也分别与安装环321转动连接，并且多个向心叶片322能够共同控制壳体1内部流道的启闭，也就是向心叶片322为可调式，可调式的向心叶片322能通过调整角度控制煤气流量并维持高炉顶压稳定。

在一个实施例中，如图1所示，向心透平段3的级数为单级，叶片的膨胀比为2～3，并且向心透平段3的叶片的叶根部分反力度为0.15～0.3。在其他实施例中，向心透平段3的级数也可以是多级，根据实际需求选择即可。同理，在其他实施例中，叶片的膨胀比以及叶根部分反力度也可以是其他范围，视实际需求而定，不限于本实施例的范围。

在一个实施例中，如图1、图6、图7所示，轴流导叶42包括固定连接于壳体1内壁的承缸421，承缸421的内壁固定连接有多个轴流叶片422，并且多个轴流叶片422沿承缸421的圆周方向排布。

在一个实施例中，如图1所示，轴流透平段4的级数为1～2级，并且单级叶片的膨胀比为1.4～1.8。轴流透平段4的各级叶片的载荷系数为1.3～1.8、流量系数为0.4～0.8、叶根截面反力度为0.2～0.4、叶中截面反力度为0.4～0.5。

本实施例中仅展示轴流透平段4的级数为1级的状态，在其他实施例中，轴流透平段4的级数可以是多级，也就是轴流导叶42和轴流涡轮43分别为多组，且多组轴流导叶42和轴流涡轮43交替分布。同理，在其他实施例中，轴流透平段4的各级叶片的参数可以根据实际情况而定，不限于本实施例的范围。

如果整体机组设计膨胀比在2.8～5.4时，则轴流透平段4的级数选为1级，也就是采用单级向心式透平和单级轴流式透平进行匹配组合。如果整体机组设计膨胀比在3.9～9.7时，则轴流透平段4的级数选为2级，也就是采用单级向心式透平和两级轴流式透平进行匹配组合。如果整体机组设计膨胀比在其他范围时，可调整向心式透平和轴流式透平的级数，并将两者进行匹配组合即可。

在一个实施例中，如图1、图4所示，转子轴2与进气蜗壳31和排气蜗壳41分别通过密封结构5进行密封，密封结构5可以采用篦齿密封、斜齿密封、轴承密封等等，只要能实现转子轴2与壳体1的稳定密封即可。

由上述可知，该装置将向心式叶片与轴流式叶片相结合，结合了两种叶片形式的优点，可以在不增加叶片级数的情况下，更好适应高膨胀比工况，从而提高透平装置单级膨胀比和负荷。

对比原来的透平装置，该设计具有结构紧凑、效率高、对高膨胀比工况适应力更好、成本更低等优点。

需要注意的是，除非另有说明，本实用新型使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域技术人员所理解的通常意义。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本实用新型并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims

1.一种高炉煤气余压透平装置，其特征在于，包括：壳体(1)、转子轴(2)、向心透平段(3)和轴流透平段(4)；

所述向心透平段(3)包括：

进气蜗壳(31)，与所述壳体(1)连通；

向心导叶(32)，设置于所述壳体(1)的内壁；

向心涡轮(33)，固定套设于所述转子轴(2)上；

所述轴流透平段(4)包括：

排气蜗壳(41)，与所述壳体(1)连通；

轴流导叶(42)，设置于所述壳体(1)内壁；

轴流涡轮(43)，固定套设于所述转子轴(2)上；

其中，所述轴流导叶(42)位于向心涡轮(33)和轴流涡轮(43)之间。

2.根据权利要求1所述的高炉煤气余压透平装置，其特征在于，所述向心透平段(3)的出口流向与轴流透平段(4)的入口流向一致。

3.根据权利要求1所述的高炉煤气余压透平装置，其特征在于，所述轴流导叶(42)包括承缸(421)和多个轴流叶片(422)，所述承缸(421)固定于壳体(1)的内壁，多个所述轴流叶片(422)分别固定于承缸(421)的内壁，且多个所述轴流叶片(422)沿承缸(421)的圆周方向排布。

4.根据权利要求3所述的高炉煤气余压透平装置，其特征在于，所述轴流透平段(4)的级数为1～2级、且单级叶片的膨胀比为1.4～1.8。

5.根据权利要求4所述的高炉煤气余压透平装置，其特征在于，所述轴流透平段(4)的各级叶片的载荷系数为1.3～1.8、流量系数为0.4～0.8、叶根截面反力度为0.2～0.4、叶中截面反力度为0.4～0.5。

6.根据权利要求1所述的高炉煤气余压透平装置，其特征在于，所述向心导叶(32)包括安装环(321)和多个向心叶片(322)，所述安装环(321)固定于壳体(1)的内壁，多个所述向心叶片(322)分别连接于安装环(321)上，且多个所述向心叶片(322)沿安装环(321)的圆周方向排布。

7.根据权利要求6所述的高炉煤气余压透平装置，其特征在于，多个所述向心叶片(322)分别与安装环(321)转动连接，多个所述向心叶片(322)能够共同控制壳体(1)内部流道的启闭。

8.根据权利要求6-7任一项所述的高炉煤气余压透平装置，其特征在于，所述向心透平段(3)的级数为单级、且叶片的膨胀比为2～3。

9.根据权利要求8所述的高炉煤气余压透平装置，其特征在于，所述向心透平段(3)的叶片的叶根部分反力度为0.15～0.3。

10.根据权利要求1所述的高炉煤气余压透平装置，其特征在于，所述转子轴(2)与进气蜗壳(31)和排气蜗壳(41)分别通过密封结构(5)进行密封。