RU2036324C1

RU2036324C1 - Device for utilization of blast-furnace gas

Info

Publication number: RU2036324C1
Authority: RU
Inventors: А.В. Боголюбов
Original assignee: Ростовское областное правление научно-технических обществ черной металлургии
Priority date: 1992-08-05
Filing date: 1992-08-05
Publication date: 1995-05-27

Abstract

FIELD: power engineering. SUBSTANCE: device has gas utilizing turbine without compressor, air blower, and compressor mounted on the common shaft, and gas duct provided with the by-pass having a controlled vale. The by-pass connects the gas duct for supplying gas to the turbine with the inlet of the compressor. The outlet gas pipe line of the compressor is connected with the outlet branch pipe of the turbine through an ejector and coupled with a consumer pipe line. An electric motor is mounted on the common shaft of turbine, compressor, and air blower. EFFECT: enhanced efficiency. 1 dwg

Description

Изобретение относится к энергетике, в частности к устройствам утилизации потенциальной энергии доменного газа. The invention relates to energy, in particular to devices for the utilization of potential energy of a blast furnace gas.

Широко известно устройство утилизации потенциального давления доменного газа, в котором часть газа по параллельному с доменной газоочисткой газопроводу подают на газовую утилизационную бескомпрессорную турбину (ГУБТ) для выработки электроэнергии на установленном совместно с ней генераторе [1]
Недостатком этого устройство является низкий КПД установки, связанный с жесткими требованиями к параметрам газа по давлению, расходу, температуре, регламентируемыми условиями работы генератора (обороты, нагрузка); низкая пропускная способность турбины при переходе печи на низкое давление и в моторном режиме и, как следствие, увеличение нагрузок на основные аппараты газоочистки; сложность оборудования электрической части, необходимость использования высококвалифицированного обслуживающего персонала.A widely known device for utilization of potential pressure of blast furnace gas, in which part of the gas is fed through a gas pipeline parallel to the blast furnace gas treatment to a gas utilization uncompressed turbine (GUBT) to generate electricity on a generator installed together with it [1]
The disadvantage of this device is the low efficiency of the installation, associated with stringent requirements for gas parameters for pressure, flow, temperature, regulated by the operating conditions of the generator (speed, load); low throughput of the turbine during the transition of the furnace to low pressure and in the motor mode and, as a result, an increase in the load on the main gas cleaning apparatuses; the complexity of the equipment of the electrical part, the need to use highly qualified staff.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является газовая турбина с использованием сжатого доменного газа в качестве рабочего тела [2] В устройстве содержатся последовательно включенные в газовый тракт компрессорная турбина высокого давления и свободная турбина низкого давления (ГУБТ), газовый тракт дополнительно снабжен обводным каналом, по которому часть рабочего тела поступает в турбину низкого давления, минуя турбину высокого давления. Closest to the proposed invention is a gas turbine using compressed blast furnace gas as a working fluid [2] The device contains a high-pressure compressor turbine and a free low-pressure turbine (HLGT) sequentially connected to the gas path, the gas path is additionally equipped with a bypass channel through which part of the working fluid enters the low pressure turbine, bypassing the high pressure turbine.

В устройстве предусмотрен обводной канал, по которому часть рабочего тела поступает в турбину низкого давления, минуя турбину высокого давления. The device provides a bypass channel through which part of the working fluid enters the low pressure turbine, bypassing the high pressure turbine.

Недостатком описанного устройства является то, что при работе печи на низком давлении турбина не в состоянии пропустить весь объем газа, проходящий по трубопроводу. В этом случае необходимо увеличивать нагрузку на аппараты газоочистки, что снижает качество очистки. Низкая эффективность использования сжатого воздуха и его отсутствие при работе печи на низком давлении. Для обеспечения процесса работы всей установки и турбины высокого давления требуются дополнительные энергозатраты и сжигание топлива. The disadvantage of the described device is that when the furnace is operating at low pressure, the turbine is not able to let through the entire volume of gas passing through the pipeline. In this case, it is necessary to increase the load on the gas treatment apparatus, which reduces the quality of cleaning. Low efficiency of use of compressed air and its absence during operation of the furnace at low pressure. To ensure the operation of the entire installation and the high-pressure turbine, additional energy consumption and fuel combustion are required.

Сущность изобретения заключается в том, что система утилизации потенциальной энергии доменного газа, содержащая установленные на одном валу газовую утилизационную бескомпрессорную турбину (ГУБТ) и воздуходувку, компрессор и газовый тракт турбины, снабженный обводным каналом с регулируемым клапаном, соединяющим ГУБТ с компрессором, причем компрессор установлен на одном валу с турбиной, а обводной канал соединяет газопровод подвода к турбине с входом компрессора, а выходной газопровод компрессора соединен с входным патрубком турбины посредством эжектора и с трубопроводом потребителя, кроме того, на одном валу с турбиной, компрессором и воздуходувкой дополнительно установлен электродвигатель со стороны воздуходувки. The essence of the invention lies in the fact that the system for utilizing the potential energy of a blast furnace gas, comprising a gas utilization uncompressed turbine (GUBT) installed on one shaft and a blower, a compressor and a gas path of the turbine equipped with a bypass channel with an adjustable valve connecting the GUBT to a compressor, the compressor being installed on the same shaft with the turbine, and the bypass channel connects the gas supply line to the turbine with the compressor inlet, and the compressor outlet gas pipe is connected to the turbine inlet pipe and ejector means to the conduit of the consumer in addition to the same shaft with the turbine, the compressor and the blower motor is further installed on the part of the blower.

Соединение обводным каналом входного газопровода турбины с входом компрессора позволяет отбирать часть газа перед турбиной и компремировать его в компрессоре. The by-pass connection of the turbine inlet gas pipeline to the compressor inlet allows a portion of the gas to be taken in front of the turbine and to compress it in the compressor.

Дополнительно установленный на валу электродвигатель периодически включается в работу (при работе печи на низком давлении) и вращает воздуходувку, компрессор и турбину, за счет чего дополнительно увеличивается пропускная способность турбины, компрессора и обеспечивается постоянная производительность воздуходувки. An additional electric motor mounted on the shaft is periodically turned on (when the furnace is operating at low pressure) and rotates the blower, compressor and turbine, which additionally increases the throughput of the turbine, compressor and ensures constant blower performance.

Соединение входного патрубка турбины и обводного канала посредством эжектора обеспечивает автоматическое регулирование параметров поступающего на турбину газа по давлению и расходу для создания оптимальных режимов ее эксплуатации. The connection of the turbine inlet pipe and the bypass channel through the ejector provides automatic control of the parameters of the gas entering the turbine by pressure and flow rate to create optimal modes of its operation.

Таким образом совокупность заявленных признаков позволяет получить технический эффект, т.е. стабилизировать работу турбины при работе печи на высоком давлении без дополнительных энергетических затрат и обеспечить пропускную способность турбины при работе печи на низком давлении, одновременно сохранив постоянную нагрузку на аппараты доменной газоочистки без значительного увеличения энергозатрат на нее. Thus, the totality of the claimed features allows to obtain a technical effect, i.e. to stabilize the operation of the turbine when the furnace is operating at high pressure without additional energy costs and to ensure the throughput of the turbine when the furnace is operating at low pressure, while maintaining a constant load on the blast furnace gas treatment units without significantly increasing energy costs for it.

На чертеже представлена система утилизации потенциальной энергии доменного газа. The drawing shows a system for utilization of potential energy of a blast furnace gas.

На одном валу с турбиной 1 установлены компрессор 2, воздуходувка 3 и дополнительно установленный электродвигатель 4 через муфту 5. Газовый тракт 6 соединен обводным каналом 7 с дроссельным клапаном 8 с компрессором 2. Выходной газопровод 9 соединен через задвижку 10 и эжектор 11 с входным патрубком турбины 1. Выходной газопровод 12 турбины 1 служит для подачи газа потребителю. Газопровод 13 соединяет компрессор 2 с турбиной и трубопроводом потребителя (технологическими аппаратами газоочистки). Газопровод 14 служит для подачи газа потребителю через задвижку 15. A compressor 2, a blower 3 and an additionally mounted electric motor 4 are installed on one shaft with a turbine 1 through a coupling 5. The gas path 6 is connected by a bypass channel 7 with a throttle valve 8 to a compressor 2. The output gas pipe 9 is connected through a valve 10 and an ejector 11 to the turbine inlet pipe 1. The outlet gas line 12 of the turbine 1 serves to supply gas to the consumer. The gas line 13 connects the compressor 2 to the turbine and the consumer pipeline (gas treatment process devices). The gas pipeline 14 serves to supply gas to the consumer through the valve 15.

Система работает следующим образом. The system operates as follows.

При работе печи на высоком давлении часть газа поступает на турбину 1 (ГУБТ), а другая часть по обводному каналу 7 через дроссельный клапан 8 поступает в компрессор 2. Задвижка 15 в это время закрыта. Компремированный газ после компрессора 2 поступает потребителю, требующему газ с повышенным давлением, например для выравнивания давления в межконусном пространстве печи, пылеподавления, для использования в инжекционных горелках, а часть газа возвращается в турбину 1 через открытую задвижку 10 и эжектор 11 для стабилизации ее работы. Газ после турбины 1 поступает по газопроводу 12 потребителю. Воздуходувка работает с постоянной нагрузкой, электродвигатель 4 отключен. When the furnace is operating at high pressure, part of the gas enters the turbine 1 (HUBT), and the other part through the bypass channel 7 through the throttle valve 8 enters the compressor 2. The valve 15 is closed at this time. Compressed gas after compressor 2 is supplied to a consumer requiring high-pressure gas, for example, to equalize the pressure in the furnace cone space, dust suppression, for use in injection burners, and part of the gas is returned to the turbine 1 through an open valve 10 and an ejector 11 to stabilize its operation. Gas after the turbine 1 enters the pipeline 12 to the consumer. The blower works with a constant load, the electric motor 4 is turned off.

При переходе печи на низкое давление возрастают объемы газа, которые должны поступить на турбину 1. В это время задвижка 10 закрыта, а электродвигатель 4 включается в работу, задвижка 15 открыта. Электродвигатель 4 вращает вал, на котором установлены воздуходувка 3, компрессор 2 и турбина 1. Часть газа из печи поступает в турбину 1, а другая часть по обводному каналу 7 поступает в компрессор 2. Компремированный газ поступает потребителю по газопроводам 9, 13 и 14. Газ, проходящий через турбину 1, также подается потребителю по газопроводу 12. Воздуходувка 3, не снижая своей производительности, продолжает подавать сжатый воздух на нужды производства. When the furnace switches to low pressure, the volumes of gas that must enter the turbine 1 increase. At this time, the valve 10 is closed, and the electric motor 4 is turned on, the valve 15 is open. The electric motor 4 rotates the shaft on which the blower 3, compressor 2 and turbine 1 are installed. Part of the gas from the furnace enters the turbine 1, and the other part through the bypass channel 7 enters the compressor 2. Compressed gas enters the consumer through gas pipelines 9, 13 and 14. The gas passing through the turbine 1 is also supplied to the consumer through the gas line 12. The blower 3, without reducing its performance, continues to supply compressed air for production needs.

Таким образом обеспечиваются постоянная работа системы (все устройства работают с постоянной производительностью), снабжение производства газом и сжатым воздухом при минимальных энергетических затратах. This ensures the continuous operation of the system (all devices operate with constant performance), supplying gas and compressed air to the production with minimal energy costs.

Claims

A DOMAIN GAS ENERGY DISPOSAL SYSTEM comprising a compressor connected to a blast furnace gas inlet to a blast gas network, a turbine using compressed blast furnace gas as a working fluid, and an air supercharger mounted on a shaft with a turbine, the compressor outlet pipe being connected through a bypass channel with a valve to the turbine inlet characterized in that the turbine shaft is rigidly connected to the compressor shaft, the system further comprises an electric motor mounted on the shaft, a pipeline with a throttle connected to the pipe ode for supplying gas to the turbine inlet and a gas feed conduit to the compressor, wherein the bypass passage is provided with an ejector, installed at the turbine inlet and the compressor outlet channel is further connected to the consumer line.