JP2816923B2 - 炉頂圧回収タービンの腐食防止方法 - Google Patents

炉頂圧回収タービンの腐食防止方法

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JP2816923B2 JP15528293A JP15528293A JP2816923B2 JP 2816923 B2 JP2816923 B2 JP 2816923B2 JP 15528293 A JP15528293 A JP 15528293A JP 15528293 A JP15528293 A JP 15528293A JP 2816923 B2 JP2816923 B2 JP 2816923B2
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康生 栗原
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は炉頂圧回収タービンにお
けるタービンの腐食防止方法、より詳しくは高炉からの
排ガスをタービンを導いてエネルギー回収するようにし
た乾湿兼用の炉頂圧回収タービンにおけるタービンの腐
食防止方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】高炉の炉頂から出た排ガスは高温でかな
りの圧力を有し、しかもそのガス量も多いのでこの排ガ
スの保有する物理的エネルギーを回収利用する装置とし
て、所謂、炉頂圧回収タービンが知られている。ところ
で、この高炉からの排ガス中には腐食ガス成分と多量の
ダストが存在し、このダストは後流側において行う物理
的エネルギーの回収及び化学的エネルギーの回収に悪影
響を与えぬようにするため除塵される。除塵方法として
従来は高炉からの排ガスをダストキャッチャーで一次除
塵した後、湿式除塵機に導き、ここで最終除塵する方式
が採られている。この湿式除塵機において除塵する過程
で、腐食成分(例えばCl- , SO4 --等)がダスト洗
浄後の除塵水に溶融し、この除塵水の一部はミストとし
て排ガスに同伴してタービン内へ流入する。
【0003】しかしながら、この湿式集塵機を用いると
かなりの圧力損失と排ガス温度の低下による顕熱の低下
を招き、その結果、タービンを使用した電力回収率が低
下することとなる。このようなことから排ガスの顕熱を
維持し、圧力損失の少ない乾式集塵機により集塵する方
式が考えられるが、この場合、排ガス中の腐食成分は除
去することができない。この腐食成分はタービンの後段
側で発生する凝縮ミスト中に溶融され、このミスト中の
腐食成分は湿式集塵機を使用した場合にタービンへ流入
するミスト及びタービン内部で発生する凝縮ミストの中
に溶融する腐食成分よりも濃度が高くケーシング内側や
タービン翼等に接触してこれらを著しく腐食させること
となる。
【0004】そこで図8に示されるように乾湿兼用の炉
頂圧回収タービンを構成し、このタービンの腐食し易い
個所に防食塗装を行うことが提案されている。即ち、高
炉1の排ガスGはダストキャッチャー2を有する管路3
から湿式集塵機4と第1の切替弁5とを有する第1の管
路6、又は乾式集塵機7と第2の切替弁8を有する第2
の管路9を経て、流量調整機構10を有する第3の管路
11を経てタービン12に導かれるようになっている。
【0005】そしてタービン12を駆動させた後、ター
ビン出口管13から系外へ排出されるようになってい
る。なお、乾式集塵機7の後方に設けてある14はダス
ト濃度計であって、この濃度計が所定のダスト濃度以上
になった場合に第2の切替弁8を閉鎖し、一方、第1の
切替弁5を開放することにより集塵機を切り替えるよう
になっている。そしてこのタービン12の主要部、特に
は後段側ケーシング内面は防食塗料等による塗膜が形成
されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで前記の炉頂圧
回収タービンにおいては、排ガス中のダストがタービン
主要部の塗膜を研摩し、その結果、塗膜の寿命は比較的
短く、したがって長時間運転すると腐食が発生し易く実
用上タービンの腐食の発生、進行を防止できないという
問題があった。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は前記従来の問題
点を解決するためになされたものであって、高炉とター
ビン入口とを湿式集塵機と第1の切替弁とを有する第1
の管路と乾式集塵機と第2の切替弁とを有する第2の管
路と、該第1の管路と第2の管路とを集合し、かつ圧力
調整機構を有する第3の管路とにより連結してなる炉頂
圧回収タービンにおいて、タービン出口管にドレンミス
ト分析手段を配置し、該ドレンミスト分析手段の信号を
判別手段に導入するとともに、該判別手段からの信号を
運転確認手段に導入し、該運転確認手段からの信号によ
り前記第1の切替弁及び第2の切替弁又は前記圧力調整
機構の何れか一方を操作するようにした炉頂圧回収ター
ビンにおけるタービンの腐食防止方法を提供せんとする
ものである。
【0008】
【作 用】かかる炉頂圧回収タービンにおけるタービン
の腐食防止方法において、今、第1の切替弁を閉鎖し、
第2の切替弁を開放し、乾式運転を行っている場合にお
いて、ドレンミスト分析手段により腐食成分が検出さ
れ、この信号が判別手段に導かれ、ここで許容できる所
定値と比較されドレンミスト中の腐食成分が所定値以上
のときは判別手段からの信号が運転確認手段に導入さ
れ、ここからの指令信号により圧力調整機構が操作され
る。即ち、この圧力調整機構によりタービン入口のガス
圧力を低下させてタービン排出側で凝縮ミストが発生し
ないように制御される。一方、第1の切替弁と第2の切
替弁が半開放で乾湿混合運転されている場合は、運転確
認手段からの指令信号により第1の切替弁と第2の切替
弁が操作され、湿式運転に切換えられるのである。この
ように制御することにより乾式運転時においては凝縮ミ
ストが発生しない運転状態となり、一方、乾湿混合運転
時においては湿式運転に切換えられるためタービン内の
ミスト中に含有される腐食成分の濃度が低くなりタービ
ンの腐食は防止もしくは軽減されるのである。
【0009】
【実 施 例】以下、図1乃至図7に基づき本発明によ
る炉頂圧回収タービンにおけるタービンの腐食防止方法
の実施例を説明する。なお、これらの図において図8と
同一符号は同一名称を示す。 (実施例1)図1において、15はタービン出口管13
に設けられたドレンミスト分析手段であって、捕集ポケ
ット16とドレン排出装置17とドレン成分分析装置1
8とにより構成されている。そしてタービン出口管13
内のドレンミストdが捕集ポケット16に捕集され、ド
レン排出装置17からドレン成分分析装置18に導か
れ、ここでドレン中の腐食成分が検出され、この信号V
1 が判別手段としての警報シーケンス19に導入され、
ここで許容値である所定値と比較される。
【0010】そして腐食成分が所定値を上廻る場合は信
号V2 が発生され、運転確認手段としての運転条件変更
シーケンス20に入力される。この運転条件変更シーケ
ンス20で乾式運転か、あるいは乾湿混合運転状態かが
確認され、乾式運転の場合は指令信号V3 が発生され、
この信号V3 を受けて圧力調整器21はコントロール信
号V4 を圧力調整機構10に与えてタービン入口の排ガ
ス圧力を低下させる。即ち、タービン出口管13におけ
る凝縮ミストdの発生を防止する。
【0011】一方、乾湿混合運転の場合は指令信号V4
が発生され、乾湿切替シーケンス32により第2の切替
弁8を閉鎖するとともに、第1の切替弁5を開放するこ
とにより湿式運転に切替える。この結果、タービン12
内のミストに溶融する腐食成分は濃度が低くなる。した
がってタービン12内主要部の腐食を防止もしくは軽減
することができる。 (実施例2)図2において、タービン出口管13に配置
した温度検出器22の信号V5 を温度調節器23に導入
し、この温度調節器23において指令信号V3 を確認
し、コントロール信号V6 となって減算器24に入力さ
れる。
【0012】そして電気ガバナー及び演算器25から出
力された開度信号V7 を減算し、開度コントロール信号
8 となって圧力調整機構である調整弁10aを絞り、
タービン12の入口ガス圧力を下げることにより出口ガ
ス温度が制御されることになる。一方、温度調節器23
からの信号V9 は静翼設定角度信号用の比率設定器26
を経て加算器27に導かれ、電気ガバナー及び演算器2
5からのコントロール信号V10に加算され、信号V11
なってタービン静翼可変機構28に導かれて静翼29の
角度を制御し、タービン12を通過する排ガスGの通過
量を維持する。
【0013】このように制御することによりタービン翼
列出口ガス温度が飽和温度以下、即ち凝縮ミストdが発
生する温度以下にならない。したがってタービン12の
腐食が防止できる。 (実施例3)図3は、タービン翼列出口ガス温度が飽和
温度以下にならないように制御するための他の系統図で
あって、タービン入口ガス管である第3の管路11に温
度検出器30及び圧力検出器31を設け、この温度検出
器30からの信号V12と圧力検出器31からの信号V13
とを圧力調節器21に入力し、静翼29の角度を制御す
るを制御する信号V9 が作成されるとともに圧力調整機
構である調速弁10aを制御する開度コントロール信号
6 が作成されるのである。
【0014】このようにしてタービン入口の排ガスGの
圧力を制御してガスタービン12の翼列出口ガス温度が
飽和温度以下にならないように制御されるのである。 (実施例4)図4は、電気ガバナー及び演算器25から
コントロール信号V7 、V10により炉頂圧力、発電端出
力あるいは回転数を制御するための調速弁10a及び可
変静翼29を有しているタービンにおいてタービン翼列
出口排ガス温度が飽和温度以下にならないように制御す
るための更に他の実施例を示すものである。すなわち、
タービン出口管13に温度検出器22を配置し、その信
号V5 を温度調節器23に導入し、この温度調節器23
からのコントロール信号V15により入口止め弁10bを
絞り、タービン入口ガス圧力を下げることによりタービ
ン翼列出口ガス温度が飽和温度以下にならないように制
御するものである。 (実施例5)図5は、電気ガバナー及び演算器25から
のコントロール信号V7 、V10により炉頂圧力、発電出
力あるいは回転数を制御するための調速弁10a及び可
変静翼29を有しているタービン12において、タービ
ン翼列出口の排ガス温度が飽和温度以下にならないよう
に制御するための別の実施例である。すなわち、第3の
管路11に温度検出器30及び圧力検出器31を設け、
夫々の信号V12, V13を圧力調節器21に入力し、コン
トロール信号V15により入口弁10bを絞るようにした
ものである。 (実施例6)図6は、電気ガバナー及び演算器25から
のコントロール信号V10により炉頂圧、発電端出力ある
いは回転数を制御するための可変静翼29を有している
タービン12においてタービン翼列出口の排ガス温度が
飽和温度以下にならないように制御するための別の実施
例である。すなわち、タービン出口管13の温度検出器
22から信号V5 を温度調節器23に導入し、コントロ
ール信号V15により入口止め弁10bを絞るようにした
ものである。 (実施例7)図7は、電気ガバナー及び演算器25から
のコントロール信号V10により炉頂圧、発電端出力ある
いは回転数を制御するための可変静翼29を有している
タービン12においてタービン翼列出口の排ガス温度が
飽和温度以下にならないように制御するための別の実施
例である。すなわち、第3の管路11に温度検出器30
及び圧力検出器31を設け、夫々の信号V12,V13を圧
力調節器21に入力し、コントロール信号V15により入
口止め弁10bを絞るようにしたものである。
【0015】
【発明の効果】本発明に係る炉頂圧回収タービンの腐食
防止方法は、高炉とタービン入口とを湿式集塵機と第1
の切替弁とを有する第1の管路と乾式集塵機と第2の切
替弁とを有する第2の管路と、該第1の管路と第2の管
路とを集合し、かつ圧力調整機構を有する第3の管路と
により連結してなる炉頂圧回収タービンにおいて、ター
ビン出口管にドレンミスト分析手段を配置し、該ドレン
ミスト分析手段の信号を判別手段に導入するとともに、
該判別手段からの信号を運転確認手段に導入し、該運転
確認手段からの信号により前記第1の切替弁及び第2の
切替弁又は前記圧力調整機構の何れか一方を操作するよ
うに構成されている。
【0016】従って、ドレンミスト分析手段において規
定値以上の腐食成分が検出されたときは乾式又は乾湿混
合運転の何れかを判断して、乾式運転時においてはター
ビン入口ガス圧力を制御することによってタービン翼列
出口ガス温度を飽和温度以上に保持して凝縮ミスト発生
を防止する。一方、乾湿混合運転時においては湿式運転
へ切替えられるためタービン内のミスト中に含有される
腐食成分の濃度は低くなりタービン主要部の腐食防止も
しくは軽減が可能になるため、長時間連続運転が可能に
なるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による炉頂圧回収タービンの腐食防止方
法の乾式及び湿式混合運転時の防止方法の系統図であ
る。
【図2】本発明による炉頂圧回収タービンにおけるター
ビンの腐食防止方法の乾式運転時の制御方法として調速
弁及び可変静翼を有するタービンにおいてタービン出口
ガス温度により調速弁を制御するようにした系統図であ
る。
【図3】本発明による炉頂圧回収タービンにおけるター
ビンの腐食防止方法の乾式運転時の制御方法として調速
弁及び可変静翼を有するタービンにおいてタービン入口
ガス温度と圧力により調速弁を制御するようにした系統
図である。
【図4】本発明による炉頂圧回収タービンにおけるター
ビンの腐食防止方法の乾式運転時の制御方法として調速
弁及び可変静翼を有するタービンにおいてタービン出口
温度により入口止め弁を制御するようにした系統図であ
る。
【図5】本発明による炉頂圧回収タービンにおけるター
ビンの腐食防止方法の乾式運転時の制御方法として調速
弁及び可変静翼を有するタービンにおいてタービン入口
ガス温度と圧力により入口止め弁を制御するようにした
系統図である。
【図6】本発明による炉頂圧回収タービンにおけるター
ビンの腐食防止方法の乾式運転時の制御方法として可変
静翼を有するタービンにおいてタービン出口温度により
入口止め弁を制御するようにした系統図である。
【図7】本発明による炉頂圧回収タービンにおけるター
ビンの腐食防止方法の乾式運転時の制御方法として可変
静翼を有するタービンにおいてタービン入口ガスの温度
と圧力とにより入口止め弁を制御するようにした系統図
である。
【図8】従来の乾湿兼用炉頂圧回路タービンの系統図で
ある。
【符号の説明】
1 高炉 2 ダストキャ
ッチャー 3 管路 4a,4b 湿
式集塵機 5 第1の切替弁 6 第1の管路 7 乾式集塵機 8 第2の切替
弁 9 第2の管路 10 流量調整
機構 10a 調速弁 10b 入口止
め弁 11 第3の管路 12 タービン 14 ダスト濃度計 15 ドレンミ
スト分析手段 16 捕集ポケット 17 ドレン排
出装置 18 ドレン成分分析装置 19 警報シー
ケンス 20 運転条件変更シーケンス 21 絞り弁調
節器 22,30 温度検出器 23 温度調節
器 24 減算器 25 電気ガバ
ナー及び演算器 26 比率設定器 27 加算器 28 静翼可変機構 29 静翼 31 圧力検出器 32 圧力調節
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−294714(JP,A) 特開 平1−110837(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F02C 3/22 F02C 6/00 F02C 7/052 F02C 9/20 F02C 9/28

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 高炉とタービン入口とを湿式集塵機と第
    1の切替弁とを有する第1の管路と乾式集塵機と第2の
    切替弁とを有する第2の管路と、該第1の管路と第2の
    管路とを集合し、かつ圧力調整機構を有する第3の管路
    とにより連結してなる炉頂圧回収タービンにおいて、タ
    ービン出口管にドレンミスト分析手段を配置し、該ドレ
    ンミスト分析手段の信号を判別手段に導入するととも
    に、該判別手段からの信号を運転確認手段に導入し、該
    運転確認手段からの信号により前記第1の切替弁及び第
    2の切替弁又は前記圧力調整機構の何れか一方を操作す
    るようにした炉頂圧回収タービンの腐食防止方法。
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