JPS62157209A

JPS62157209A - タ−ビンのダスト付着防止方法および装置

Info

Publication number: JPS62157209A
Application number: JP29868485A
Authority: JP
Inventors: Takeyuki Ito; 伊藤　健之; Hideo Kawahara; 川原　秀雄; Hiroshi Yokoyama; 寛横山; Hajime Shimizu; 元清水; Susumu Koizumi; 進小泉; Yozo Sasaki; 佐々木　洋三
Original assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd; Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp; Kawasaki Heavy Industries Ltd
Priority date: 1985-12-27
Filing date: 1985-12-27
Publication date: 1987-07-13

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】（産業上の利用分野）この発明は、乾式高炉ガスエネルギー回収ターヒン（以
下、単にタービンともいう）のダスト付着防止方法およ
びその装置に関する。

（従来技術及び解決しようとする問題点）近年、各分野
において省エネルギー化が促進され、製鉄所等で用いら
れる高炉設備においても省エネルギー化が進められてい
る。その−環として、高炉で発生するガス（高炉ガス）
を用いてタービンに連結された発電機等を回転させて、
高炉ガスの有するエネルギーをタービンで回収するシス
テムが実施されている。

そして、上記システムは、高炉ガスの除塵装置の除塵方
式により大別して乾式と湿式の二つの方法があるが、い
ずれもダストが完全には除去できない状態でタービンに
流入してくる。このダストを含んだガスはタービン内を
通過する際、温度が低下してガス中の水分が凝縮しダス
トに湿気を帯びさせるため、ダストの粘着性（付着性）
が増し、接触するタービンの翼等の構成部材の表面に上
記ガス中のダストが付着・堆積することとなる。

垂して、かかるダストのタービンへの付着・堆積は、タ
ービンの出力低下及び呑込流量低下環の性能面等での悪
影響となって表れる。

この問題の一つの解決方法として、除塵装置の性能をさ
らに向上させることも考えられるが、全体のシステムに
占める除塵装置の設備費の割合が増し、高炉の排ガス回
収に伴う省エネルギーから得られる経済的価値と釣り合
わない。また、除ＪＢＥ装置の性能を向上させようとす
ると、高炉ガスの排出圧力の損失が大きくなり、結果的
に高炉ガスエネルギーの回収率が低下する等の問題があ
り、この解決方法には一定の限界があった。

尚、上記除塵手段に水を用いる湿式のシステムにおいて
は、上記タービンへのダストの付着・堆積を防止するた
め、タービンの翼（動翼、静翼）表面に複数の開口部を
形成し、この開口部を該翼内部に形成した圧力流体供給
流路に接続して、タービンの翼表面から水を噴出したり
、静翼前よりノズルにより直接水を噴射させる等して、
翼表面に付着するダストを洗浄・除去しようとする方法
及び装置が提供されている（特開昭５８−３０４０６号
）。しかし、この方法及び装置は、タービンに入る前す
でにダストがある程度の水分を有する湿式のシステムに
おいては、付着しにくくなる程ダストの水分が増すため
有効に機能するが、乾式のシステムにおいては、乾燥し
た高炉ガス中のダストに、タービンに付着するのに適度
の水分を提供することとなり、かえってタービンの構成
部材へのダストの付着・堆積を促進する結果となる。

本発明は、上記現況に鑑み行われたもので、乾式のシス
テムにおけるタービンのダスト付着が確実に防止できる
、ダスト付着防止方法およびその装置を提供することを
目的とする。

（問題を解決するための手段）本発明にかかるダスト付着防止方法の要旨とするところ
は、高炉ガス回収タービンの構成部材内に加熱手段を設
け、この加熱手段によりガスと接触する上記タービンの
構成部材表面の温度を、少なくとも通過するガス中の凝
縮した水分が再気化する温度以上に維持することにより
、上記タービンの構成部材にガス中のダストが付着する
ことを防止するようにしたことを特徴とする。

また、本発明にかかるダスト付着防止装置は、ローター
、該ローターに装着されるローターディスク、該ロータ
ーディスクの周囲に配設される動翼、該動翼前に配設さ
れる静翼、これらの部材を囲む筒状体のハウジング等の
構成部材からなる高炉ガス回収タービンのダスト付着防
止装置であって、上記タービンの構成部材の内部に、ボ
イラ等の流体加熱器から供給される加熱流体の流れる流
路が形成され、この流路を流れる加熱流体によりガスと
接触する上記タービンの構成部材表面の温度を、少なく
とも通過するガス中の凝縮した水分が再気化する温度以
上に維持するように構成したことを特徴とする。

（作用）しかして、本発明にかかるダスト付着防止方法は、ター
ビンの構成部材の温度を水分凝縮温度以上に維持してい
るため、タービンの構成部材の温度に起因して、タービ
ンに流入する高炉ガスは凝縮することなく、また高炉ガ
スがタービンに流入する前に凝縮温度以下に低下しすで
にダストが湿気を帯びている場合においても、タービン
の構成部材が加熱されているので、タービンの構成部材
に付着したダストは除湿され、該構成部材から剥離する
。このため、タービンの構成部材にダストが付着・堆積
することはない。

また、本発明にかかるダスト付着防止装置は、タービン
を構成する翼、ハウジング等が、その内部に設けられた
流路を通過する加熱流体により加熱されるため、タービ
ンに流入する高炉ガスは凝縮することなく、また仮に湿
気を帯びたダストがタービンの翼等に付着しても、除湿
されて粘着力を失って剥離してい（ため、かかる加熱流
体の流れる流路が形成されているタービンの構成部材に
は、ダストが付着・堆積することはない。

（実施例）以下、本発明にかかるダスト付着防止方法をタービンの
ローター、翼に採用した実施例について、図面を参照し
ながら説明する。

第１図はダスト付着防止装置を具備したタービンの全体
の構成図、第２図は加熱流体の流路を示すタービンの動
翼部分の斜視図、第７図は動翼がローターに装着された
状態での加熱流体の流路を示す軸方向の部分断面図、第
８図は加熱流体の流路を示すタービンの静翼部分の斜視
図、第９図は静翼がタービンの固定部材に装着された状
態での加熱流体の流路を示すタービン軸方向の部分断面
図である。

第１図において、１はタービンで、該タービン１の流入
口１ａは、高炉（図示せず）の高炉ガス吐出口（図示せ
ず）と配管２八で接続され、この配管２八を通って高炉
ガスがタービン１に供給されるよう構成されている。そ
して、タービン１に供給された高炉ガスは、タービン内
の静翼３で増速されて、その後流側でローター４の軸周
に配設されている動翼５に当接して回転力を与え、その
後エネルギーを吸収された高炉ガスはタービン１の排出
口１ｂから配管２Ｂを経て後流側へ排出されるよう構成
されている。

そして、上記タービン１の各構成部材には、ローターの
軸受部４ａから回転しているローター４及び動翼を固着
するローターディスク４ｂを経て動翼５に加熱流体が供
給されるよう流路が形成されている。また、上記加熱流
体は、ローターの軸受部４ａの前で分岐してタービン１
の静翼３にも供給されるよう加熱流体の流路が形成され
ている。

上記加熱流体は、流体加熱器である熱交換器６において
一次加熱流体（上記加熱流体を加熱する流体をいう）に
より熱を供給され、配管７、制御弁８、配管９を介して
、上記ローターの軸受部４ａ及び静翼３に供給されるよ
う構成されている。また、上記タービン１の各構成部材
を加熱した加熱流体は、配管１０を介してポンプ１１に
戻り、該ポンプ１１から上記熱交換器６に圧送される。

加熱流体は、上述のように、熱交換器６−タービン１−
ポンプ１１→熱交換器６の循環路（閉回路）を循環して
、タービンの構成部材に熱を供給するよう構成されてい
る。そして、上記高炉ガスの配管２Ａには、高炉ガスの
プロセス量（圧力、温度、流量等）を測定する測定器１
２が配設され、この測定器１２は上記制御弁８に電気的
に接続され（第１図二点鎖線参照）、この測定値に基づ
いて制御弁８の開閉度が変化するよう構成されている。

即ち、タービン１の上流側でプロセス量（圧力、温度、
流量等）を連続的に測定し、このプロセス量変化に追従
して上記制御弁８の開閉度を変化させて、上記循環路を
循環する加熱流体の速度あるいは流量がコントロールさ
れる。

また、同様に、検出部１３ａ　、Ｌ３ｂが熱交換器６−
を挟んで上記加熱流体の循環流路の両側に配設されてい
る温度差検出器１３が設けられ、上記温度差検出器１計
と上記−次加熱流体の管路に設けられた制御弁１４は電
気的に接続されている（第１図二点鎖線参照）。そして
、上記加熱流体の循環流路において、タービン１の出・
入口の温度を温度差検出器１３で連続的に検出し、この
検出値の温度差の変化に追従して制御弁１４の開閉度を
変化させて、−次加熱流体の速度あるいは流量をコント
ロールし、上記加熱流体（−次加熱流体でない）の温度
を所望温度に維持するよう構成されている。

そして、上記タービン１の構成部材に形成される流路の
構造を、各図に基づいて説明すると、動翼５は第２図に
示すように断面筒状体のＵ字形の流路５ａであっても、
あるいは第３図あるいは同図のＸ−Ｘ矢視断面図である
第４図に示すように翼表面に平行な平面状の流路５ｂを
翼の両面（表の面と裏の面）に設けこれらを流路５ｃ（
第４図参照）で接続することにより形成してもよい。あ
るいは、第５図及び同図のＹ−Ｙ矢視断面図である第６
図に示すような断面筒状体のＨ字形の流路５ｄであって
もよい。

静Ｒ３は第８図に図示するように動翼５と同様のＵ字形
の流路３ａであってもよい。あるいは、図示しないが第
３図〜第６図に示す動翼と同様の形状の流路であっても
よい。

また、上記動翼５及び静翼３内の流路の断面形状あるい
は配設形状は、上記実施例に限定されるものでな（、翼
の各部を略均−に加熱できるものであれば他の形状のも
のでよい。

そして、上記動翼はローターの周囲に配設された状態に
おいて、第７図に示すように、ローター４に形成された
供給流路４ｃからローターディスク４ｂに形成された供
給流路４ｄを経て動翼５の流路５ａに供給される。上記
ローター４、動翼５等を加熱した加熱流体は、その後動
翼５の流路５ａからローターディスク４ｂに形成された
排出流路４ｅを経てローター４の排出流路４ｆに戻り、
ローター４の軸受部分４ａ　（第１図参照）を経てター
ビンの外部（配管１０）へ戻される。

一方、上記静翼３は、第９図に示すように、タービンの
固定部材１ｃに所定の範囲で可変ピッチとして回動する
よう装着されるが、この状態において、図に示すように
、タービン１の固定部材ｌｃ側の供給流路１ｅから、静
翼３を回動自在に支持する回動軸１５に形成された供給
流路１５ａを経て、静翼３の流路３ａに供給される。上
記タービン１の固定部材１ｃを加熱した加熱流体は、そ
の後静翼３の流路３ａを循環して該静翼３を加熱し、該
流路３ａから回動軸１５に形成された排出流路１５ｂを
経てタービン１の固定部材１ｃの排出流路１ｆに戻り、
タービン１の外部（配管１０）へ戻される。

しかして、このように構成されたタービンは、上記二つ
の制御弁により、高炉ガスの温度変化に対応して加熱流
体及び−次加熱流体の速度あるいは流量がコントロール
され、速度あるいは流量がコントロールされた所定温度
の加熱流体が、タービンの固定部材、動翼等の構成部材
内を循環するため、タービンは常に高炉ガスの温度に見
合った所定温度以上に維持される。従って、タービン内
で高炉ガス中の水分が凝縮することはない。また、ター
ビンに入る前に、高炉ガス中の水分が仮に凝縮現象を生
じて高炉ガス中のダストが湿気を帯びてタービンの構成
部材に付着することがあっても、ダスト中の水分は付着
後直ぐに気化してしまうため、付着したダストは粘着力
を失い、剥離してしまう。

尚、上記第１図に図示する構成に代えて、第１０図に図
示するように、流体加熱器としてボイラー１６を用いて
加熱流体を加熱するよう構成してもよい。

また、本発明は上記実施例に限定されることなく、ター
ビンを加熱する手段として、タービンを構成する構成部
材内に電気ヒーター等を埋めこんでもよく、勿論加熱流
体として気体を用いてもよい。さらに、流路の断面形状
あるいは配設形状にしても、実施例に限定されるもので
なく、他の形状であってもよい。

（発明の効果）本発明にかかるダスト付着防止方法及び装置は、比較的
簡単な方法あるいは構成により高炉ガスエネルギー回収
タービンにおいて、確実にダストの付着を防止し、常に
効率の良い状態でタービンの運転を可能にする。しかも
、本方法及び装置の加熱源エネルギーとしては高炉ガス
自体でまかなうこともできるため、ランニングコストは
極めて低くくて済む。

また、従来タービンに付着したダストを清掃するため、
タービンに配設された各種の配管等を外して、多大な時
間、費用及び労力を費やしていた定期清掃期間が、大幅
に延長されるため、経済的波及効果には極めて大きなも
のがある。また、作業者もこのような悪環境下での厄介
な作業から開放される。

さらに、本発明が比較的簡単な方法及び構成からなるた
め、設備費等に多大の費用を要せず高炉ガスの排ガス回
収に伴う省エネルギーから得される経済的価値を損なう
こともなく、また除塵装置の性能を向上させる必要もな
いため、高炉ガスの排出圧力の損失により高炉ガスエネ
ルギーの回収率を低下させることもない。

【図面の簡単な説明】

第１図はダスト付着防止装置を具備したタービンの全体
の構成図、第２図、第３図は加熱流体の流路を示すター
ビンの動翼部分の斜視図、第４図は第３図のＸ−Ｘ線で
の矢視図、第５図は加熱流体の流路を示すタービンの動
翼部分の斜視図、第６図は第５図Ｙ−Ｙ線での矢視図、
第７図は動翼がローターに装着された状態での加熱流体
の流路を示す軸方向の部分断面図、第８図は加熱流体の
流路を示すタービンの静翼部分の斜視図、第９図は静翼
がタービンの固定部材に取着された状態での加熱流体の
流路を示すタービン軸方向の部分断面図、第１０図は他
の実施例にかかるダスト付着防止装置を具備したタービ
ンの全体の構成図である。１・・・タービン、３・・・静翼、４・・・ローター、
４ｂ・・・ローターディスク、５・・・動翼、６・・・
熱交換器、１６・・・ボイラー。手続補正書（自発）昭和６１年６月１９日

Claims

【特許請求の範囲】

（１）、高炉ガスエネルギー回収タービンのダスト付着
防止方法において、該タービンの構成部材内に加熱手段
を設け、この加熱手段によりガスと接触する上記タービ
ンの構成部材表面の温度を、少なくとも通過するガス中
の凝縮した水分が再気化する温度以上に維持することを
特徴とするタービンのダスト付着防止方法。
（２）、ローター、該ローターに装着されるローターデ
ィスク、該ローターディスクの周囲に配設される動翼、
該動翼前に配設される静翼、これらの部材を囲む筒状体
のハウジング等の構成部材からなる高炉ガス回収タービ
ンのダスト付着防止装置であって、上記タービンの構成
部材の内部に、ボイラ等の流体加熱器から供給される加
熱流体の流れる流路が形成され、この流路を流れる加熱
流体によりガスと接触する上記タービンの構成部材表面
の温度を、少なくとも通過するガス中の凝縮した水分が
再気化する温度以上に維持するように構成したことを特
徴とするタービンのダスト付着防止装置。