JPS5877103A - 軸流タ−ビンの翼面のダスト付着防止方法 - Google Patents

軸流タ−ビンの翼面のダスト付着防止方法

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JPS5877103A
JPS5877103A JP17487681A JP17487681A JPS5877103A JP S5877103 A JPS5877103 A JP S5877103A JP 17487681 A JP17487681 A JP 17487681A JP 17487681 A JP17487681 A JP 17487681A JP S5877103 A JPS5877103 A JP S5877103A
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修 永田
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    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、高炉などの排ガス経路の途中に設置されて高
炉排ガスの保有エネルギを回収する軸流タービンの翼表
面に、排ガス中に含まれているダストが付着するの資防
止する方法に関するものである。
高炉排ガスには、多量のダストと同時に多少の水分が含
まれているため、湿式または乾式除塵器でダストを除去
した後に、細流タービンに送られて、その保有エネルギ
を回収している。集塵後のガス中にはダストおよび水分
は含まれており、それらが軸流タービンの静翼および動
翼に付着し、タービン効率の低下および振動の発生など
の原因となり、大事故を6発する可能性を秘めていた。
これに対処するために、従来では、細流タービンの各部
に水噴射用のノズルを設置し、h面等に水を常時または
間欠的に噴射して、翼面へのダストの付着防止および付
着したダストの除去に効果を得ていた。湿式除塵器を通
過したガスは、水蒸気で飽和の状態にあるため、軸流タ
ービンを通過し、後段に近づくにつれて、ガス中の水蒸
気が露結し、ダストを核にして、水滴がダストを包み込
む状態となる。また翼面はガス中から分離した水分でお
おわれるため、ダストの付着は初段静軸に比べて格段に
少ない。したがって水噴射は初段静翼および動翼を対象
に行なう必要があるが、軸流タービンの各部に#置した
ノズルによって翼面の所定の場所に所定量の水噴射を行
なうことはむずかしく、いきおい、必要以上の水を噴射
してしまうことになる。このようにしておこる過剰な水
噴射は、後段の翼面でエロージョンを発生し、振動の増
大およびタービン効率の低下を引き起こす原因となる。
一方、乾式集塵器を通過したガスには、その除塵の方法
によりガス中の水分が湿式と同程度のものから、#端に
少ないものまである。水分の少ないガス中のダストはタ
ービン翼面に付着することは少ないが、ダスト自体のf
it!度が高いため翼面を摩耗させる。した、かってこ
の場合、翼面でのエロージョンを防止する対策が必要と
なる。しかし上記不具合は現状では解決されていない。
本発明の主たる目的は、軸流タービンのf#翼および側
腕の1ltr#へのダストの付着を防止し、しかもター
ビン効率なできるがきり高く保ち、翼面のエロージョン
や振動の発生を起さずに安定した軸流タービンの運転を
可能にする細流タービンの翼面ダスト付着防止方法を提
供することである。
第1図は、本発明が関連して実施されることができる典
型的な高炉ガスエネルギ回収システムを示す。高炉lか
ら排出される排ガスは、集塵器2で集塵された後、セプ
タム弁3と並列に設置された調速弁4および軸流タービ
ン5に導かれ、この軸派タービン5によって排ガスの保
有エネルギが回収される。軸流タービン5を通過したガ
スは、後段のガスホルダ6に蓬柚され、別途プロセスに
供給される。
第2図は、本発明の一実施例の断面図であり、排ガスの
保有するエネルギを回収するための軸流・タービンを示
す。この細流タービン5は、複数ノ静翼11,12およ
び動[13,14を有している。軸流タービン5の入口
側には調速弁16が設けられる。さらに、この軸流ター
ビン5の静m11.12および1tJJ真13,14に
排ガス中のダストが付着することを防ぐために、水噴射
用のノズル15が各部に設置されている。この水噴射ノ
ズル15から水噴射を行なうだけでは、水噴射量が少な
い場合には第3図示する′ように特に1段静翼11の場
所tia、libにダストA、Bがそれぞれ付着し、こ
の対策として、前述の先行技術に関連して述べたように
、水噴射量を増加させるとダスト付着は減少するが、タ
ービン効率が減少し、さらに後段の翼12,13.14
にドレンアタックによるエロージョンの発生がみられる
ことになる。
本件発明者は、軸流タービン5の静[114寓面のダス
トが付着する場所A、Bに適量の流体を供給し、翼面を
常に流体で槍っておくことにより、ダストの付着を防止
できること、および過剰な流体を供給しないことによっ
てタービン効率を低下させることはなく、後段の静翼1
2および動翼13.14でのエロージョン発生が起らな
いことを確詔した。このダスト付着防止に関しては、静
翼11だけでなく、静翼12および動1ii113.1
4に関しても同様であることをM:igした。
第4図は、静翼11の側面図であり、第5FAは、その
平面図である。1段静翼11では、外部がら管路17お
よび絞り弁41を経由して供給される流体が、連通管路
20からそれぞれ流管21,22.23に導かれる。各
流管21,22.23に連曲する細孔311〜315,
321〜325゜331〜335からダストが付着しゃ
すい場所ll&、llbさらにはllcに噴出させる。
これによってダストA、B、Oの付着が防止される。
供給すべき流体の量は、絞り弁41の開度で調整され、
−面各部への流体の供給−は、各細孔311〜315,
321〜325,331〜335の流量特性によって決
定される。したがって軸流タービン5の設計時に静翼1
1の翼面上の圧力分布等から、細孔311〜315,3
21〜325゜331〜335の流量特性および個数を
最適流量に決定しておくことによって、ダストの付着を
防止し、タービン効率を低下させることもなくしがモ後
段ノ114x 2.  l 3.  l 4でのエロー
ジョンの発生が防止できる。
設計時に細孔311〜315,321〜325゜331
〜335の最適な決定が困嫉な場合には、各流管21,
22.23を連m管路2oで連通させずに第6図に示す
ように、各流管21,22゜23に独立に流量の調整が
可能な絞り弁42,43.44を設置し、流量を調整す
ることにより、静翼】lの翼−I各部へ最適な流体の供
給を可能にすることができる。
高炉lの作業状鞄の変更、すなわち炉頂圧力の設定値変
更や送風流量の変更が行なわれた場合、および軸流ター
ビン5の負荷側からの要求等で軸流タービン5の運転状
態が変化する場合、軸流タービン5の静翼11の翼面上
の圧力分布は当然変化する。定常的な変化に対しては、
前述のように絞り弁41〜44を操作して、適当な流体
量を供給することが可能であるが、動的な変化に対して
は絞り弁41〜44を手動操作して対応するのは…幡で
ある。この間鵬を解決する本発明の他の実施例は第7図
に示される。
このような第6図示の実施例によれば、高炉1の操業状
紗の変化や細流タービン5の蓮転状転の変化に対しても
適量の流体量を静翼11の翼面上に供給し、常にその翼
面へのダストの付着を防止し、タービン効率を最大に保
ち、翼面のエロージョンや振動の発生を起さずに安定し
た細流タービン5の運転が可能になる。
第7図示の実施例は、前述の実施例に類似し対応する部
分には同一の参照符を付す。流体を導く管路17から流
!21,22.23には流量制御弁51,52.53が
流路54,55.56に介在されている。流量制御弁5
1,52.53は、流管21,22.23に供給される
流体の流量を制御する。この流量の設定は、流量演算器
61゜62.63から導出される信号によって定められ
る。流量演算器61,62.63は、細流タービン5の
静翼11の翼面の圧力分布に影智した軸流タービン5よ
りも上流の排ガスの圧力FBを表わすライン64を介す
る信号、調速弁16の開度θを表わすライン65からの
信号および静[11の角度lを表わすライン66からの
信号に応答して、静m1lFl諷面各部に供給する最適
な流体の供給流量を演算する。たとえば調速弁16の開
度θが大きくなったときには、排ガスの流量が大きくな
り、したがってダスト量も大きくなるので、流量制御弁
51,52.53の開度が大きくなるように流量演算器
61,62.63が流量制御弁51゜52.53に信号
を導出する。また流量演算器61.62.63は、静翼
11の角度δが第7図の時計方向に大きくなったとき静
[11の場所11bにダストが付着することを確実に防
ぐために流量制御弁52の開゛度を大きくする。またこ
の静翼11の角度δ′が第7図の反時計方向に大きくな
ったときには、#pJl[11の場所11&にダストが
付着することを防ぐために流量制御弁53の開度を大き
くする。また流路54,55.56に流量制御弁51,
52.53に関して下流側にずなわち流管21,22,
23寄りに圧力検出器81,82.83を設け、これら
の出力をORゲート84を介して擬報器85に導出する
。細孔311〜315.32’1〜325,331〜3
35にダストが付着して閉塞されたとき流路54,55
.56の圧力上昇を圧力検出器81,82.83は検出
し、これによって警%器85が動作し論報が発せられる
。このように静翼11に付着したダストの付着が検知さ
れる。
このようにして、高炉1の操業による排ガスの圧力また
は流量の変動が生じた場合でも、また軸流タービン5が
高炉1の操業上の変化に対応して運転状態全変化させた
場合にも、さらに軸流タービン5が負荷側の要求から運
転状態を変化させた場合にも、常にその状態に対応した
適切な流体を翼面の所定の部分に供給することが可能と
なる。
この結果、従来から高炉1からの排ガスのエネルギを回
収する軸流タービン5において悩まされてきた翼面ダス
トの付着による振動の発生、翼の破損、およびそれを防
止するために実施された水噴射によるタービン効率の低
下やエロージョンの発生から逃れることができ、常に軸
流タービンを効率よく安定な状態で運転することを可能
にすることができる。
本発明の他の実施例として、前述の流体としては水を用
いてもよく、また水に界面活性剤を混合した液体をもち
いてもよく、その他の流体を用いてもよい。図面を#照
して説明された実施例では、主として静翼11に゛関連
して本発明が実施されているけれども、本発明の他の実
施例としてI[pX12および勤311i113,14
に関連して本発明が実施されてもよい。たとえば動翼1
3に関連して本発明が実施される場合、第2図に仮想線
で示されているように細孔71を形成し、この細孔71
は管路72,73を介して外部から流体を供給するよう
にされる。細孔311〜315,321〜325.33
1〜335.71の形状および数は軸流タービンの大き
さや取り付は条件などKよって変更されることができる
本発明は、高炉だけでなくその他の反応炉などから発生
される排ガ矢の流路の途中に介在されている細流タービ
ンに関連して実施されることができる。
以上のように本発B11IKよれば、軸流タービンのf
/iP翼および動翼の翼面へのダストの付着が防止され
、しかもタービン効率ができる限り高く保たれ、翼面の
エロージョンや振動の発生が生ぜず、安定した軸流ター
ビンの運転が可能になる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明が関連して実施されることができる、細
流タービン5を含む高炉1からの排ガスの経路な示す図
、第2図は本発明の一実施例の断面図、第3図は静翼1
1にダス)A、Bが付着する状絆を示す静[11の側面
図、第4図は本発明の一実施例の静翼11の側面図、第
5図はその静&!11の平面図、第6図は本発明の他の
実施例の側面図、第7図は本発明のさらに他の実施例の
側面図である。 1・・・高炉、5・・・軸流タービン、11.12・・
・静鰭、13.14・・・動翼、15・・・水噴射ノズ
ル、16−@達弁、17−・・管路、21,22.23
・・・流管、41,42,43.44・・・絞り弁、5
1.5311〜315,321〜325,331〜33
5・・・細孔、81,82.83・・・圧力検出器、8
4・・・ORゲート、85・・・贅報器、A、B、、Q
、、、ダスト 代理人   弁理士 西教圭一部 第1図 第3図 11 第4図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)排ガス経路の途中に設置された軸流タービンの翼
    面のダスト付着防止方法において、翼の内部に外部から
    の流体を導く流管および流管から翼表面に貫通する細孔
    を設け、ざらに翼外部Kfffi!された絞り弁の開度
    を操作して流体を流管を経由して翼表面に供給し、排ガ
    ス中に含まれるダストの翼面への付着を防止する軸流タ
    ービンの翼面のダスト付着防止方法。
  2. (2)排ガス経路の途中に設置された軸流タービンの翼
    面のダスト付着防止方法において、翼の内部に外部から
    の流体を導く流管および流管から翼表面に貫通する細孔
    を設け、さらに翼外部には流管に供給する流体の流量を
    調節する流量制御弁と軸流タービン上流の排ガスの圧力
    信号、if弁開度信号および可変静翼の角度信号をもと
    に流量制御弁の設定値を演算する流量調節計を設け、排
    ガス経路に排出ガスを送る反応炉の操業状態の変化およ
    び軸流タービンの運転状態の変化に対応し適切着を防止
    する軸流タービンの翼面のダスト付着防止方法。
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