JP4654305B2 - Blast furnace blower - Google Patents
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Description
本発明は、酸素富化された空気を高炉に送風する高炉送風機に係り、特にこのような高炉送風機として使用される軸流圧縮機の構造に関するものである。 The present invention relates to a blast furnace blower that blows oxygen-enriched air to a blast furnace, and more particularly to a structure of an axial compressor used as such a blast furnace blower.
高炉に送風される空気は、従来、高炉送風機から吐出される空気に酸素圧縮機から酸素を供給することで作製されていた。しかし、高炉送風機から吐出される空気に酸素を供給すると、高炉送風機の吐出圧力以上に酸素圧縮機から吐出する酸素の圧力を上げる必要があり、エネルギー量の増加とともに安全性に関わるメンテナンスに対して大きな労力を必要としていた。現在、このような問題点を解決するために、高炉送風機が吸入する空気に空気分離装置より酸素を供給し、酸素富化された空気を高炉送風機内で圧縮して吐出側から高炉に送風する方法が採られている。 The air blown to the blast furnace has been conventionally produced by supplying oxygen from an oxygen compressor to the air discharged from the blast furnace blower. However, when oxygen is supplied to the air discharged from the blast furnace blower, it is necessary to increase the pressure of oxygen discharged from the oxygen compressor above the discharge pressure of the blast furnace blower. It required a lot of effort. Currently, in order to solve such problems, oxygen is supplied from the air separation device to the air sucked into the blast furnace blower, and the oxygen-enriched air is compressed in the blast furnace blower and blown from the discharge side to the blast furnace. The method is taken.
ここで、高炉送風機は、酸素富化された空気を高炉に送風するために、ケーシング内で回転するロータに設けられた動翼と、ケーシング内に設けられた静翼とにより、酸素富化された空気を圧縮する必要があるため、それぞれの部材が互いに接近して設置されている。このため、酸素富化率が5%を超える空気に暴露された高炉送風機内では、これら接近した鋼製部材同士の接触による火花などを引き金に発火現象が生じるおそれがあり、酸素富化率が5%を超える空気を高炉に送風することができなかった。このため、酸素富化率が5%を超える空気を安全に高炉に供給する高炉送風機が要求されている。 Here, the blast furnace blower is oxygen-enriched by moving blades provided on a rotor rotating in the casing and stationary blades provided in the casing in order to blow oxygen-enriched air to the blast furnace. Since the air needs to be compressed, the members are installed close to each other. For this reason, in a blast furnace blower exposed to air with an oxygen enrichment rate exceeding 5%, there is a risk of ignition due to sparks caused by contact between these close steel members, and the oxygen enrichment rate is low. Air exceeding 5% could not be blown into the blast furnace. For this reason, a blast furnace blower that safely supplies air having an oxygen enrichment rate exceeding 5% to the blast furnace is required.
ここで、従来、高炉送風機の吸入側と吐出側の両方に酸素供給ラインを備えることで、酸素富化率が5%を超える空気を高炉に供給することが提案されている(特許文献1)。 Here, conventionally, it has been proposed to supply an oxygen enrichment rate exceeding 5% to the blast furnace by providing oxygen supply lines on both the suction side and the discharge side of the blast furnace blower (Patent Document 1). .
しかしながら、高炉送風機内の発火現象の要因は解決されておらず、高炉送風機内の空気の酸素富化率を制御する必要がある。 However, the cause of the ignition phenomenon in the blast furnace blower has not been solved, and it is necessary to control the oxygen enrichment rate of the air in the blast furnace blower.
この発明は、このような従来の問題点を解消するためになされたもので、酸素富化された空気中で使用されながらも発火現象を引き起こす要因となる火花の発生を抑制することができる高炉送風機を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve such a conventional problem, and can be used in oxygen-enriched air, but can suppress the generation of sparks that cause ignition phenomena. An object is to provide a blower.
上記目的を達成するために、本発明は、酸素富化した空気を吸入して高炉に送風する高炉送風機であって、前記酸素富化した空気中で使用される鋼製部材と、前記鋼製部材の表面上に形成され、他の部材との接触により自らが削られるアブレイダブル材から成る摩擦保護層とを有することを特徴とする高炉送風機を提供するものである。
ここで、前記アブレイダブル材は、窒化ホウ素を含むことを特徴とすることが好ましい。
また、前記摩擦保護層は、さらに、六方晶系の層状結晶構造から成る潤滑材を含むことが好ましい。
In order to achieve the above object, the present invention provides a blast furnace blower that sucks oxygen-enriched air and blows it into a blast furnace, the steel member used in the oxygen-enriched air, and the steel The present invention provides a blast furnace blower characterized by having a friction protective layer made of an abradable material formed on the surface of a member and scraped by contact with another member .
Here, it is preferable that the abradable material contains boron nitride.
The friction protective layer preferably further includes a lubricant having a hexagonal layered crystal structure.
さらに、複数の静翼がケーシング本体の内面部の周方向に固定されたケーシングと、複数の動翼が回転軸部材の周方向に固定され前記ケーシング内で回転するロータとを有することが好ましい。
また、前記摩擦保護層は、前記酸素富化した空気中で使用される前記複数の動翼の全表面に形成されることが好ましい。
また、前記摩擦保護層は、前記酸素富化した空気中で使用される前記複数の動翼において前記ケーシング本体の内面部と対向する先端部の表面上に形成されることが好ましい。
また、前記摩擦保護層は、前記酸素富化した空気中で使用される前記ケーシング本体の表面上に形成されることが好ましい。
また、前記摩擦保護層は、前記酸素富化した空気中で使用される前記複数の静翼の表面上に形成されることが好ましい。
Furthermore, it is preferable to have a casing in which a plurality of stationary blades are fixed in the circumferential direction of the inner surface portion of the casing body, and a rotor in which the plurality of moving blades are fixed in the circumferential direction of the rotating shaft member and rotate in the casing.
The friction protection layer is preferably formed on the entire surface of the plurality of blades used in the oxygen-enriched air.
The friction protective layer is preferably formed on a surface of a tip portion facing an inner surface portion of the casing body in the plurality of blades used in the oxygen-enriched air.
The friction protective layer is preferably formed on a surface of the casing body used in the oxygen-enriched air.
The friction protective layer is preferably formed on the surfaces of the plurality of stationary blades used in the oxygen-enriched air.
さらに、円筒形状を有するケーシングと、
前記ケーシング本体の内面部の周方向に設けられた環状のラビリンスリングを有し、
前記摩擦保護層は、前記酸素富化した空気中で使用される前記ラビリンスリングの内表面上に形成されることが好ましい。
A casing having a cylindrical shape;
An annular labyrinth ring provided in the circumferential direction of the inner surface of the casing body;
The friction protective layer is preferably formed on an inner surface of the labyrinth ring used in the oxygen-enriched air.
本発明によれば、酸素富化された空気中で使用されながらも発火現象を引き起こす要因となる火花の発生を抑制することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, generation | occurrence | production of the spark used as the factor which causes an ignition phenomenon can be suppressed even if it is used in the oxygen enriched air.
以下に、添付の図面に示す好適な実施形態に基づいて、この発明を詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail based on preferred embodiments shown in the accompanying drawings.
実施形態1
図1に、本発明の一実施形態に係る高炉送風機10の構成を示す。高炉送風機10は、酸素富化した空気を吸入して高炉に送風する軸流圧縮機であって、内部を酸素富化した空気が流れるケーシング12と、ケーシング12の内部に回転可能に設けられたロータ14とを有している。
Embodiment 1
In FIG. 1, the structure of the
ケーシング12は、鋼で作成された鋼製部材であり、筒状の形状を有するケーシング本体16と、ケーシング本体16の内周面上に固定された複数の静翼18とを有する。
ケーシング本体16は、軸方向に向かって縮径される内周面を有しており、その内部を酸素富化された空気が流れる(矢印x方向)ものである。複数の静翼18がケーシング本体16の内周面上に全周にわたって配置されており、各静翼18は一定間隔でケーシング本体16の中心軸に向かって固定されている。このような周方向に沿って固定された複数の静翼18がケーシング本体16の軸方向に複数段配列されている。
なお、ケーシング本体16と静翼18の構成材料である鋼は、空気抵抗による応力に耐え得る強度を有し、耐熱性を有するものであれば特に限定されず、例えばケーシング本体16には炭素鋼が用いられ、静翼18にはステンレス鋼が用いられる。
The
The
The steel that is a constituent material of the casing
ロータ14は、ケーシング12内において回転可能に設けられた回転軸部材20と、回転軸部材20に固定された複数の動翼22とを有する。
回転軸部材20は、鋼で作成された鋼製部材であり、軸方向に向かって拡径する円柱状の形状を有し、ケーシング12内においてケーシング本体16の中心軸上に延在し、図示しない駆動手段により自らの軸周りに回転する。
動翼22は、鋼で作成された鋼製部材であり、空気の流れに対して揚力を発生し得る飛行機等の翼と同様の断面形状を有し、複数の動翼22が回転軸部材20の外周面上に全周にわたって配置されており、各動翼22は一定間隔で放射状に固定されている。このような周方向に沿って固定された複数の動翼22が回転軸部材20の軸方向に複数段配列されている。複数の動翼22の回転軸部材20の軸方向への配列と複数の静翼18のケーシング本体16の軸方向への配列は、交互に何段も並べられており、酸素富化された空気を連続的に圧縮して下流方向へ流すように構成されている。
なお、複数の静翼18および複数の動翼22の形状および向きは、酸素富化された空気を下流方向へ流すことができれば特に限定されない。また、回転軸部材20と動翼22を構成する鋼は、空気抵抗による応力に耐え得る強度を有し、耐熱性を有するものであれば特に限定されず、例えば回転軸部材20には低合金鋼が用いられ、動翼22にはステンレス鋼が用いられる。
The
The
The moving
The shapes and directions of the plurality of
図2の断面図(空気の流れに直交する方向からの断面図)に示すように、複数の動翼22の全表面には摩擦保護層24が形成されている。摩擦保護層24は、アブレイダブル材から成り、動翼22が他の部材(ケーシング本体16等)と接触してもアブレイダブル材が容易に削れることにより摩擦熱を低減し火花の発生を抑制する。
ここで、摩擦保護層24は、アブレイダブル材から成り、摩擦熱および発火を抑制して耐熱性を有するものであれば特に限定されず、例えば表1に示すような窒化ボロン系サーメットなどが利用できる。
As shown in a cross-sectional view of FIG. 2 (a cross-sectional view from a direction orthogonal to the air flow), a friction
Here, the friction
次に、高炉送風機10を用いて行われる、酸素富化された空気を高炉に送風する時の動作を説明する。
Next, the operation performed when the oxygen-enriched air is blown to the blast furnace performed using the
まず、高炉への送風が開始されると、回転軸部材20がケーシング本体16の周方向に回転し、それに伴い回転軸部材20の軸方向に配列された複数の動翼22も回転することで、高炉送風機10内のケーシング12とロータ14との間に空気の流れが形成される(矢印x方向)。
この状態で、図示しない空気分離装置より導かれた酸素により酸素を富化された空気が、ケーシング本体16の空気吸入口26から吸入され、回転軸部材20に固定された動翼22の揚力による圧縮とケーシング本体16に固定された静翼18による整流(後方の動翼22の流入角度方向に転向)とを繰り返しながら連続的に圧縮されて下流方向へと流れていく。
First, when the ventilation to the blast furnace is started, the
In this state, air enriched with oxygen introduced from an air separation device (not shown) is drawn from the
ここで、鋼製部材である複数の動翼22の全表面には、アブレイダブル材から成る摩擦保護層24が形成されている。このような高炉送風機10内では、酸素富化された空気を連続的に圧縮する必要があるため、それぞれの部材が互いに接近して設置されており、何らかの不具合によって接近した部材の接触により火花が生じ、高酸素雰囲気下では発火するおそれがあるが、摩擦保護層24が、動翼22と他の部材(ケーシング本体や静翼など)との接触による摩擦熱および火花の発生を低減し、発火を抑制することができる。
Here, a friction
酸素富化された空気は、連続的に圧縮されて下流方向へ流れていき、ケーシング本体16の空気排出口28から高炉へ送風される。
The oxygen-enriched air is continuously compressed and flows downstream, and is blown from the
このように、鋼製部材である複数の動翼22の全表面にアブレイダブル材から成る摩擦保護層24を形成することで、動翼22と他の部材との接触による摩擦熱および火花の発生を低減して発火を抑制することができ、高酸素雰囲気下における高炉送風機の運転を安全に行うことができる。
Thus, by forming the friction
なお、複数の動翼22において他の鋼製部材と接触のおそれの高い部分の表面上にのみ摩擦保護層24を形成してもよい。例えば、図3に示すように、複数の動翼22においてケーシング本体16の内面部と対向する先端部の表面上に摩擦保護層24を形成してもよい。
In addition, you may form the friction
実施形態2
実施形態1の摩擦保護層24は、複数の動翼22に形成されているが、その他の鋼製部材において接触のおそれがある部分の表面上に摩擦保護層24を形成してもよい。例えば、図4に示すように、ケーシング本体16の表面上に形成してもよく、図5に示すように、複数の静翼18の表面上に形成してもよい。また、図6に示すように、ケーシング12およびロータ14の全表面に形成してもよい。
このように、接触のおそれのある鋼製部材に摩擦保護層24を形成することで、発火の発生をさらに抑制することができる。
Embodiment 2
Although the friction
Thus, by forming the friction
実施形態3
また、請求項1および2においてケーシング本体16に固定されている静翼の代わりに、図7に示すように、ケーシング16本体とロータ14との間をシールして空気の漏れ量を減少させる環状のラビリンスリング30を、ケーシング本体16の内面部の周方向に(ロータ14の外周を取り囲むように)設置し、その内表面上に摩擦保護層24を形成することで、動翼22とラビリンスリング30の接触による摩擦熱および火花の発生を低減し、発火を抑制することができる。なお、ラビリンスリング30は、鋼で作成された鋼製部材であり、空気の漏れ量を減少させ、耐熱性を有し、空気の応力に耐え得るものであれば特に限定されない。
Embodiment 3
Further, in place of the stationary blade fixed to the
また、実施形態1〜3の摩擦保護層24は、六方晶系の層状結晶構造から成る潤滑材をさらに含んでもよい。これにより、鋼製部材同士の接触による発火をさらに抑制することができ、酸素濃度の高い環境であっても安全に高炉への送風を行うことができる。なお、六方晶系の層状結晶構造から成る潤滑材とは、例えば二硫化モリブデンや六方晶窒化ホウ素などが利用できる。
Further, the friction
10 高炉送風機
12 ケーシング
14 ロータ
16 ケーシング本体
18 静翼
20 回転軸部材
22 動翼
24 摩擦保護層
26 空気吸入口
28 空気排出口
30 ラビリンスリング
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記酸素富化した空気中で使用される鋼製部材と、
前記鋼製部材の表面上に形成され、他の部材との接触により自らが削られるアブレイダブル材から成る摩擦保護層とを有することを特徴とする高炉送風機。 A blast furnace blower that sucks oxygen-enriched air and blows it into a blast furnace,
A steel member used in the oxygen-enriched air;
A blast furnace blower having a friction protective layer made of an abradable material which is formed on the surface of the steel member and is shaved by contact with another member .
前記ケーシング本体の内面部の周方向に設けられた環状のラビリンスリングを有し、
前記摩擦保護層は、前記酸素富化した空気中で使用される前記ラビリンスリングの内表面上に形成されることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の高炉送風機。 A casing having a cylindrical shape;
An annular labyrinth ring provided in the circumferential direction of the inner surface of the casing body;
The blast furnace blower according to any one of claims 1 to 3, wherein the friction protective layer is formed on an inner surface of the labyrinth ring used in the oxygen-enriched air.
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