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JP2014084744A - Dust adhesion prevention device for stator blade of furnace top pressure recovery turbine - Google Patents

Dust adhesion prevention device for stator blade of furnace top pressure recovery turbine Download PDF

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JP2014084744A
JP2014084744A JP2012232445A JP2012232445A JP2014084744A JP 2014084744 A JP2014084744 A JP 2014084744A JP 2012232445 A JP2012232445 A JP 2012232445A JP 2012232445 A JP2012232445 A JP 2012232445A JP 2014084744 A JP2014084744 A JP 2014084744A
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JP
Japan
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turbine
stationary blade
water
top pressure
slit
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Application number
JP2012232445A
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Japanese (ja)
Inventor
Toshio Abe
利男 安部
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Original Assignee
Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
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Publication date
Application filed by Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd filed Critical Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
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Abstract

【課題】静翼に付着したダストを少ない水量で確実に除去することができ、長期間の連続運転時にも安定かつ効率のよい運転を継続できるようにする。
【解決手段】炉頂圧回収タービン発電設備に使用されて高炉から供給される高炉ガスにより回転駆動されて連結された発電機により発電を行なう炉頂圧回収タービン10と、このタービンの静翼に対して水洗浄を行なうための水を水供給路43を通して供給する水供給装置30とを備えた炉頂圧回収タービンの静翼へのダスト付着防止装置において、タービンは、静翼の上流側の外周壁部10aに周方向に延びるスリット41を有し、このスリットは、水供給装置から供給された水をタービンの下流側へ、かつ、タービンの外周壁部に沿って層状に流れるように流出させる。
【選択図】図4
Dust adhering to a stationary blade can be reliably removed with a small amount of water, and stable and efficient operation can be continued even during long-term continuous operation.
A furnace top pressure recovery turbine 10 that is used in a furnace top pressure recovery turbine power generation facility and that is rotated and connected by a blast furnace gas supplied from a blast furnace and connected to a generator, and a stationary blade of the turbine. In the apparatus for preventing dust from adhering to the stationary blade of the furnace top pressure recovery turbine, which includes a water supply device 30 for supplying water for water washing through the water supply passage 43, the turbine is disposed upstream of the stationary blade. The outer peripheral wall 10a has a slit 41 extending in the circumferential direction, and this slit flows out the water supplied from the water supply device to the downstream side of the turbine and in a layered manner along the outer peripheral wall of the turbine. Let
[Selection] Figure 4

Description

本発明は、炉頂圧回収タービンの静翼へのダスト付着防止装置に関する。   The present invention relates to an apparatus for preventing dust from adhering to a stationary blade of a furnace top pressure recovery turbine.

高炉プラントの排ガス路にタービンを設置して発電等に利用する炉頂圧回収タービン発電設備は、製鉄所の高炉で発生する高炉ガスの持つ圧力エネルギをタービンによって電力として回収すると共に、高炉の炉頂圧制御を行なうものであり、近年、製鉄所の省エネルギ化を図り、環境保全に貢献するための極めて重要な設備となっている。   Furnace top pressure recovery turbine power generation equipment used for power generation by installing a turbine in the exhaust gas passage of a blast furnace plant collects the pressure energy of the blast furnace gas generated in the blast furnace of the steel works as electric power by the turbine, It is a top pressure control system, and has recently become an extremely important facility for saving energy in steelworks and contributing to environmental conservation.

この炉頂圧回収タービン発電設備には湿式と乾式とがあり、湿式の炉頂圧回収タービン発電設備は、高炉から出た高炉ガスを湿式除塵装置で水洗浄した後に、発電機駆動用の炉頂圧回収タービンに導くものである。これに対し、乾式の炉頂圧回収タービン発電設備は、高炉ガスが乾式除塵装置により水洗浄されることなく除塵されるため、高炉ガスの温度が低下せず、回収電力が湿式に比べて25〜45%高くなり、電力の回収を効率的に行なうことができる。   There are two types of turbine top pressure recovery turbine power generation equipment: wet type and dry type. The wet top pressure recovery turbine power generation equipment is a furnace for driving a generator after washing the blast furnace gas from the blast furnace with a wet dust remover. It leads to a top pressure recovery turbine. On the other hand, in the dry type furnace top pressure recovery turbine power generation facility, since the blast furnace gas is dedusted without being washed with water by the dry type dust remover, the temperature of the blast furnace gas is not lowered, and the recovered power is 25 compared with the wet type. It is increased by ˜45%, and the power can be recovered efficiently.

いずれも発電用タービンを回転駆動させるための燃料が不要であるため、CO2 削減と省エネルギ効果が極めて高く、現在、国内製鉄所のほとんどの高炉には、湿式又は乾式の炉頂圧回収タービン発電設備が設置されている。   Since no fuel is required to drive the turbine for power generation, CO2 reduction and energy saving are extremely high. Most of the blast furnaces at domestic steelworks currently have wet or dry top pressure recovery turbine power generation. Equipment is installed.

しかしながら、上述の湿式の炉頂圧回収タービン発電設備においては、高炉ガスが湿式除塵装置で水洗浄される結果、高炉ガスが蒸気を飽和状態まで含むと共に、湿式除塵装置で回収しきれなかったダストを随伴している。このため、図9に示すように、このダストが、通常運転時に第1段静翼101の凸面(負圧面)102上の主に後縁部に多量に付着するという問題を発生させる。   However, in the above-described wet furnace top pressure recovery turbine power generation facility, the blast furnace gas is washed with water by the wet dust remover, and as a result, the blast furnace gas contains steam up to a saturated state and cannot be recovered by the wet dust remover. Is accompanied. For this reason, as shown in FIG. 9, a problem arises in that a large amount of this dust adheres mainly to the rear edge portion on the convex surface (negative pressure surface) 102 of the first stage stationary blade 101 during normal operation.

この第1段静翼101へのダストの付着が発生すると、第1段動翼103に流入する流れに乱れが生じ、第1段動翼103に対して強い励振力を発生させる。その結果、動翼103に繰り返し応力が発生し、第1段動翼103の疲労限界を著しく低下させるという問題を発生させる。また、ダストによって適正なガス流を形成することができず、タービン効率を著しく低下させるという問題もある。   When dust adheres to the first stage stationary blade 101, the flow flowing into the first stage rotor blade 103 is disturbed, and a strong excitation force is generated for the first stage rotor blade 103. As a result, a repeated stress is generated on the moving blade 103, causing a problem that the fatigue limit of the first-stage moving blade 103 is significantly reduced. Further, there is a problem that an appropriate gas flow cannot be formed by dust, and the turbine efficiency is remarkably lowered.

また、炉頂圧制御を行うため、第1段静翼には角度可変機構が備えられる場合が多い。しかしながら、上述のように第1段静翼の凸面上にダストが多量に付着すると、全閉時に第1段静翼をその流路全閉角度まで閉じることができず、タービンへのガス流入を所定の流量まで減少させることができなくなるという問題を発生させる。また、全閉時に第1段静翼がこのダストの付着物に噛み込んで、翼部や角度可変機構に過大な力が働き、損傷を引き起こすという問題もある。   In order to perform furnace top pressure control, the first stage stationary blade is often provided with a variable angle mechanism. However, if a large amount of dust adheres to the convex surface of the first stage stationary blade as described above, the first stage stationary blade cannot be closed to its fully closed angle when fully closed, and the gas inflow to the turbine is reduced to a predetermined flow rate. This causes a problem that it cannot be reduced. In addition, there is a problem that the first stage stationary blade is caught in the dust deposit when fully closed, and excessive force acts on the blade portion and the angle variable mechanism to cause damage.

このため、従来は、通常運転時等に、タービンの入口部や静翼上流部から水噴射を定期的に行って、付着しているダストを剥離させて、その除去を行なっている(例えば、特許文献1及び非特許文献1参照)。例えば、従来の水噴射は、第1段静翼の上流側のタービンケースの外周壁に配設された複数個(例えば20個)の水噴射ノズルから、タービンのガス流路内へ直接水を噴射することにより行われている。   For this reason, conventionally, during normal operation or the like, water injection is periodically performed from the inlet portion of the turbine or the upstream portion of the stationary blade, and the adhered dust is separated and removed (for example, (See Patent Document 1 and Non-Patent Document 1). For example, in the conventional water injection, water is directly injected into the gas flow path of the turbine from a plurality (for example, 20) of water injection nozzles disposed on the outer peripheral wall of the turbine case upstream of the first stage stationary blade. Has been done.

これと共に、本願出願人らは、第1段静翼の内部に冷却水を循環させて第1段静翼を水冷却することにより、高炉ガス中に含まれる水分を第1段静翼の翼表面上に凝縮させて翼表面上に水滴及び又は水膜を形成し、これにより第1段静翼へのダスト付着を防止する炉頂圧回収タービンの発明を開示した(例えば、特許文献2参照)。   At the same time, the applicants of the present application condensate the water contained in the blast furnace gas on the blade surface of the first stage stationary blade by circulating cooling water inside the first stage stationary blade and water-cooling the first stage stationary blade. An invention of a furnace top pressure recovery turbine that forms water droplets and / or a water film on the blade surface and thereby prevents dust from adhering to the first stage stationary blade has been disclosed (for example, see Patent Document 2).

また、本願出願人らは、第1段静翼の表面上に親水性皮膜を形成し、翼面上にダストが付着しても、静翼表面に付着した通常運転時の凝縮水や水噴射時の水滴により、親水性皮膜の働きでダストと翼表面との間に水の液膜が形成され、ダストを容易に剥離させることができる、つまり、静翼自体が自己洗浄機能を備える炉頂圧回収タービンの発明を提案した(特願2011−062053)。   In addition, the applicants of the present application form a hydrophilic film on the surface of the first stage stationary blade, and even if dust adheres to the blade surface, the condensed water and the water jet during normal operation adhered to the surface of the stationary blade are attached. Water droplets form a liquid film of water between the dust and the blade surface due to the action of the hydrophilic film, and the dust can be easily peeled off, that is, the top pressure recovery with the stationary blade itself having a self-cleaning function The invention of the turbine was proposed (Japanese Patent Application No. 2011-062053).

さらに、本願出願人らは、コントローラが、静翼入口圧力センサが検出した静翼入口ガス圧力と静翼出口圧力センサが検出した静翼出口ガス圧力との実差圧を算定し、この実差圧に基づいて水噴霧装置から静翼に水噴霧を行なう、すなわち、この実差圧を常時監視して静翼に対して水噴霧を行ない、これにより、一定量以上の静翼へのダストの付着を自動的に検出すると共に、この付着したダストを確実に除去することができ、ダストの付着を常に一定の範囲内に抑えた状態で炉頂圧回収タービンを運転することができる炉頂圧回収タービンの発明も提案している(特願2011−076825)。   Further, the applicants of the present application calculated the actual differential pressure between the stationary blade inlet gas pressure detected by the stationary blade inlet pressure sensor and the stationary blade outlet gas pressure detected by the stationary blade outlet pressure sensor. Based on the pressure, water is sprayed from the water spray device to the stationary blade, that is, this actual differential pressure is constantly monitored and water is sprayed onto the stationary blade. Adhesion is automatically detected and the adhering dust can be removed reliably, and the furnace top pressure recovery turbine can be operated with the dust adhesion always kept within a certain range. An invention of a recovery turbine has also been proposed (Japanese Patent Application No. 2011-077685).

特開2005−214033号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2005-214033 特開2007−315364号公報JP 2007-315364 A

「炉頂圧タービン発電設備」、中村敏明ほか5名、川崎重工技報第155号P20〜P23、川崎重工業株式会社、2004年5月発行"Furnace pressure turbine power generation facility", Toshiaki Nakamura and five others, Kawasaki Heavy Industries Technical Report No. 155, P20-P23, Kawasaki Heavy Industries, Ltd., issued in May 2004

このように、従来の炉頂圧回収タービンは、通常運転時等に、タービンの入口部や静翼上流部から定期的に水噴射を行なって、付着しているダストを除去したり、あるいは、第1段静翼の内部に冷却水を循環させて第1段静翼を水冷却することにより、高炉ガス中に含まれる水分を第1段静翼の翼表面上に凝縮させて翼表面上に水滴及び又は水膜を形成し、第1段静翼へのダスト付着の防止を図ってきた。そして、従来の水噴射は、第1段静翼の上流側のタービンケースの外周壁に配設された複数個(例えば20個)の水噴射ノズルから、タービンのガス流路内へ直接水を噴射することにより行われている。   In this way, the conventional furnace top pressure recovery turbine performs water injection periodically from the turbine inlet and the stationary blade upstream during normal operation, etc., or removes adhering dust, or Cooling water is circulated in the first stage stationary blade to cool the first stage stationary blade, thereby condensing moisture contained in the blast furnace gas on the blade surface of the first stage stationary blade, and water droplets and / or a water film on the blade surface. To prevent dust from adhering to the first stage stationary blade. In the conventional water injection, water is directly injected into the gas flow path of the turbine from a plurality (for example, 20) of water injection nozzles disposed on the outer peripheral wall of the turbine case upstream of the first stage stationary blade. Has been done.

しかしながら、前者のタービンの入口部等に複数個の水噴射ノズルから定期的に水噴射を行なって、付着しているダストを除去する炉頂圧回収タービンは、タービン内を通過する高炉ガスの流れが極めて速く、しかも静翼の凸面(負圧面)については上流側で直接ガス中に噴射された水滴が充分に到達しにくいためにダストが徐々に付着していき、さらに多量のダストが付着すると、定期的な水噴射だけでは除去しきれなくなるという問題がある。   However, the furnace top pressure recovery turbine, which periodically injects water from a plurality of water injection nozzles to the inlet of the former turbine and removes adhering dust, is a flow of blast furnace gas that passes through the turbine. Is very fast, and on the convex surface (negative pressure surface) of the stationary blade, the water droplets injected directly into the gas are difficult to reach on the upstream side. There is a problem that it cannot be completely removed by only regular water injection.

このように、従来の通常運転時の水噴霧だけでは、第1段静翼に対するダスト付着防止に充分な効果を上げていないというのが実情であり、上述の第1段動翼に繰り返し応力を発生させて動翼の疲労限界を著しく低下させるという問題、適正なガス流を形成することができずにタービン効率を低下させるという問題、全閉時にタービンへのガスの流入を所定の流量まで減少させることができなくなるという問題、そして、第1段静翼がこのダストの付着物に噛み込んで翼部等に損傷を引き起こすという問題などが、依然として解決できないままになっている。これらと共に、水洗浄のための水量を極力少なくする必要もある。   As described above, it is a fact that only the conventional water spray during normal operation does not provide a sufficient effect for preventing dust from adhering to the first stage stationary blade, and repeatedly generates stress on the first stage blade described above. The problem is that the fatigue limit of the rotor blade is significantly reduced, the problem is that the proper gas flow cannot be formed and the turbine efficiency is lowered, and the gas flow into the turbine is reduced to the specified flow rate when fully closed. However, the problem that the first stage stationary blade bites into the dust deposits and causes damage to the blade portion and the like still remains unsolvable. Together with these, it is also necessary to reduce the amount of water for water washing as much as possible.

また、後者の第1段静翼の内部に冷却水を循環させて、第1段静翼を水冷却する炉頂圧回収タービンは、ダスト付着防止に関しては多大な効果が期待できる一方、冷却水を循環させるための冷却水供給装置や、第1段静翼の内部に冷却水路を設けなければならず、コスト高になるという問題が懸念される。   In addition, a furnace top pressure recovery turbine that circulates cooling water inside the latter first stage stationary blade and water-cools the first stage stationary blade can be expected to have a great effect in preventing dust adhesion, while circulating the cooling water. There is a concern that the cooling water supply apparatus and the first stage stationary blade must be provided with a cooling water channel, which increases the cost.

本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、静翼に付着したダストを少ない水量で確実に除去することができ、長期間の連続運転時にも安定かつ効率のよい運転を継続することができる、炉頂圧回収タービンの静翼へのダスト付着防止装置を提供することを課題とする。   The present invention has been made to solve such problems, and can reliably remove dust adhering to the stationary blade with a small amount of water, and can continue stable and efficient operation even during long-term continuous operation. It is an object of the present invention to provide an apparatus for preventing dust from adhering to a stationary blade of a furnace top pressure recovery turbine.

上述の課題を解決するために、本発明が採用する手段は、炉頂圧回収タービン発電設備に使用されて高炉から供給される高炉ガスにより回転駆動されて連結された発電機により発電を行なう炉頂圧回収タービンと、このタービンの静翼に対して水洗浄を行なうための水を水供給路を通して供給する水供給装置とを備えた炉頂圧回収タービンの静翼へのダスト付着防止装置において、タービンは、静翼の上流側の外周壁部に周方向に延びるスリットを有し、このスリットは、水供給装置から供給された水をタービンの下流側へ、かつ、タービンの外周壁部に沿って層状に流れるように流出させることにある。   In order to solve the above-mentioned problems, the means employed by the present invention is a furnace that is used in a furnace top pressure recovery turbine power generation facility and that is driven by a blast furnace gas supplied from a blast furnace and is connected to a generator that is connected to the generator. In a device for preventing dust from adhering to a stationary blade of a furnace top pressure recovery turbine, comprising a top pressure recovery turbine and a water supply device for supplying water for water washing to the stationary blade of the turbine through a water supply passage The turbine has a slit extending in the circumferential direction on the outer peripheral wall portion on the upstream side of the stationary blade, and the slit supplies water supplied from the water supply device to the downstream side of the turbine and on the outer peripheral wall portion of the turbine. It is to make it flow out so that it may flow in layers along.

本発明の炉頂圧回収タービンの静翼へのダスト付着防止装置において、静翼の上流側の外周壁部に周方向に延びるスリットを有し、このスリットは、水供給装置から供給された水をタービンの下流側へ、かつ、タービンの外周壁部に沿って層状に流れるように流出させるから、スリットから流出された水は、外周壁部に沿って層状に流れて静翼まで到達し、静翼の凸面側にそのまま進入して、主に凸面側外側の翼根元部までタービンの外周壁部に沿って層状に流れる。   In the apparatus for preventing dust from adhering to the stationary blade of the furnace top pressure recovery turbine of the present invention, the outer peripheral wall portion on the upstream side of the stationary blade has a slit extending in the circumferential direction, and the slit is supplied from the water supply device. Is discharged to the downstream side of the turbine and to flow in a layered manner along the outer peripheral wall portion of the turbine, so that the water discharged from the slit flows in a layered manner along the outer peripheral wall portion and reaches the stationary blade, The vanes enter the convex surface side of the stationary blade as they are, and flow in layers along the outer peripheral wall portion of the turbine mainly to the blade root portion on the outer side of the convex surface side.

この一方、静翼の凸面側には外側の翼根元部から半径方向内側へ、すなわちタービンの中心方向へ流れるガスの2次流れが発生することが知られている。そして、静翼の凸面側外側の翼根元部までタービンの外周壁部に沿って層状に流れてきた水は、静翼の凸面側外側の翼根元部側からタービンの中心方向へ流れるこのガスの2次流れに乗って、凸面側の翼面上を外側の翼根元部側からタービンの中心方向へ層状に流れ、その後静翼の中心側からタービンの下流側へ放出されて、ガス流中に拡散する。   On the other hand, it is known that a secondary flow of gas flowing from the outer blade root portion to the radially inner side, that is, toward the center of the turbine is generated on the convex surface side of the stationary blade. Then, the water that has flowed in a layered manner along the outer peripheral wall of the turbine to the blade root on the outer side of the convex surface of the stationary blade is transferred to the center of the turbine from the blade root on the convex side of the stationary blade. It rides on the secondary flow and flows in a layered manner from the outer blade root to the center of the turbine on the convex blade surface, and then discharged from the center of the stationary blade to the downstream side of the turbine. Spread.

特に、静翼の凸面側外側の翼根元部までタービンの外周壁部に沿って層状に流れてきた水は、ガス流によってダスト付着しやすい静翼の凸面側の後縁部に、より集中して流れる。このため、静翼の凸面側の後縁部に発生しやすいダスト付着を少ない水量で極めて効果的に防止すると共に、すでに付着しているダストを効率よく除去することができる。   In particular, water that has flowed in a layered manner along the outer peripheral wall of the turbine to the blade root on the outer side of the convex surface of the stationary blade is more concentrated on the rear edge of the stationary blade on the convex surface of the stationary blade where dust tends to adhere to the gas flow. Flowing. For this reason, dust adhesion which tends to occur at the rear edge of the stationary blade on the convex surface side can be extremely effectively prevented with a small amount of water, and dust already adhered can be efficiently removed.

上記炉頂圧回収タービンの静翼へのダスト付着防止装置において、スリットの総開口面積は、水供給装置からスリットに水を供給する水供給路の総最少断面積よりも広いことが望ましい。このように、スリットの総開口面積を水供給装置からスリットに水を供給する水供給路の総最少断面積よりも広く形成することにより、水供給装置から供給される水の圧力を弱めた状態で水をスリットからタービン内へ流出させることができる。したがって、スリットからタービン内へ流出された水は、タービンの外周壁部に沿って、より確実に層状になって流れるようになる。   In the apparatus for preventing dust from adhering to the stationary blade of the furnace top pressure recovery turbine, it is desirable that the total opening area of the slit is larger than the total minimum sectional area of the water supply passage for supplying water from the water supply device to the slit. Thus, by forming the total opening area of the slit wider than the total minimum cross-sectional area of the water supply path for supplying water from the water supply device to the slit, the pressure of the water supplied from the water supply device is weakened The water can flow out from the slit into the turbine. Therefore, the water that has flowed out of the slit into the turbine flows in a more reliable layered manner along the outer peripheral wall portion of the turbine.

上記炉頂圧回収タービンの静翼へのダスト付着防止装置において、スリットは、水供給装置から水供給路を通じて供給された水を一旦貯水する貯水部を上流側に水供給路との間に備え、この貯水部は、スリットに沿って周方向に延びていることが望ましい。   In the apparatus for preventing dust from adhering to the stationary blade of the furnace top pressure recovery turbine, the slit includes a water storage section for temporarily storing water supplied from the water supply apparatus through the water supply path between the water supply path and the upstream side. The water reservoir preferably extends in the circumferential direction along the slit.

水供給装置から水供給路を通じて供給される水は一般的に水ポンプ等により加圧供給されるが、本発明の炉頂圧回収タービンの静翼へのダスト付着防止装置においては、スリットは、水供給装置から供給された水をタービンの下流側へ、かつ、タービンの外周壁部に沿って層状に流れるように流出させる必要がある。   The water supplied from the water supply device through the water supply passage is generally pressurized and supplied by a water pump or the like, but in the dust adhesion prevention device for the stationary blade of the furnace top pressure recovery turbine of the present invention, the slit is It is necessary to cause the water supplied from the water supply device to flow out to flow downstream in the turbine and in a layered manner along the outer peripheral wall of the turbine.

したがって、スリットが水供給装置から水供給路を通じて供給された水を一旦貯水する貯水部を上流側に水供給路との間に備え、この貯水部をスリットに沿って周方向に延びるように配設することにより、水供給路から供給された水をスリットの全長にわたり切れ目なく、かつ均一に、タービンの外周壁部に沿って層状に流すことができるようになる。   Therefore, the slit is provided with a water storage section for temporarily storing water supplied from the water supply device through the water supply path between the water supply path on the upstream side, and the water storage section is arranged so as to extend in the circumferential direction along the slit. By providing, the water supplied from the water supply path can be flowed in a layered manner along the outer peripheral wall portion of the turbine without any breaks over the entire length of the slit.

上記炉頂圧回収タービンの静翼へのダスト付着防止装置において、スリットの外周壁部の下流側の角部は、R加工又は面取り加工が施されていることが望ましい。このように、スリットの外周壁部の下流側の角部にR加工又は面取り加工を施すことにより、水をスリットからタービンの外周壁部に沿って、さらに確実に層状になるように流すことができる。   In the apparatus for preventing dust from adhering to the stationary blade of the furnace top pressure recovery turbine, it is desirable that the corner on the downstream side of the outer peripheral wall of the slit is subjected to R machining or chamfering. In this way, by performing R machining or chamfering on the downstream corner portion of the outer peripheral wall portion of the slit, water can be flowed from the slit along the outer peripheral wall portion of the turbine in a more reliable layered manner. it can.

上記炉頂圧回収タービンの静翼へのダスト付着防止装置において、スリットは、外周壁部の全周にわたり配設されていることが望ましい。このように、スリットを外周壁部の全周にわたり配設することにより、その段のすべての静翼について効率よくダストの付着防止を図ることができる。   In the apparatus for preventing dust from adhering to the stationary blade of the furnace top pressure recovery turbine, it is desirable that the slit is disposed over the entire circumference of the outer peripheral wall. Thus, by arranging the slits over the entire circumference of the outer peripheral wall portion, it is possible to efficiently prevent the dust from adhering to all the stationary blades at that stage.

上記炉頂圧回収タービンの静翼へのダスト付着防止装置において、スリットは、外周壁部の全周にわたり連続していることが望ましい。このように、スリットを外周壁部の全周にわたり連続して配設することにより、スリットから流出させた水を、すべての静翼の凸面側に均一に進入させて、その段のすべての静翼の凸面側のダスト付着防止を確実に図ることができる。   In the apparatus for preventing dust from adhering to the stationary blade of the furnace top pressure recovery turbine, it is desirable that the slit is continuous over the entire circumference of the outer peripheral wall. In this way, by continuously disposing the slits over the entire circumference of the outer peripheral wall, the water that has flowed out of the slits uniformly enters the convex surfaces of all the stationary blades, and all the statics in that stage It is possible to reliably prevent dust adhesion on the convex surface side of the blade.

上記炉頂圧回収タービンの静翼へのダスト付着防止装置において、スリットは、タービンのベルマウスとタービンケースとの間の連結部に配設されていることが望ましい。タービンのベルマウスとタービンケースとは、双方に設けられた連結部、例えば一般的にはフラウジ部等により結合される。したがって、その連結部を利用してスリットや上記貯水部を形成することにより、スリットや貯水部の形成が極めて容易になる。   In the apparatus for preventing dust from adhering to the stationary blade of the furnace top pressure recovery turbine, it is desirable that the slit is disposed at a connecting portion between the bell mouth of the turbine and the turbine case. The bell mouth of the turbine and the turbine case are coupled to each other by a connecting portion provided on both sides, for example, generally a fraud portion. Therefore, by forming the slit and the water storage part using the connecting part, it is very easy to form the slit and the water storage part.

上記炉頂圧回収タービンの静翼へのダスト付着防止装置において、上記静翼は、半径方向外側に翼根元部からタービンの周方向に延びるザブトン部を有し、このザブトン部の径は、(翼弦長×0.6〜0.8)に形成されることが望ましい。上述のように、洗浄水の大部分がスリットから静翼のザブトン部までタービンの外周壁部に沿って層状に流れてくるから、静翼のザブトン部の径を(翼弦長×0.6〜0.8)と、従来よりも大きく形成することにより、その大きなザブトン部上を層状に流れる洗浄水によって静翼の冷却量が増加し、静翼の凸面へのダスト付着が一段と防止される。   In the apparatus for preventing dust from adhering to the stationary blade of the furnace top pressure recovery turbine, the stationary blade has a Zabuton portion extending radially outward from the blade root portion in the circumferential direction of the turbine, and the diameter of the Zabbton portion is ( The chord length is preferably 0.6 to 0.8). As described above, since most of the washing water flows in a layered manner along the outer peripheral wall portion of the turbine from the slit to the Zabton portion of the stationary blade, the diameter of the Zabton portion of the stationary blade is (the chord length × 0.6 ~ 0.8) and larger than the conventional, the amount of cooling of the stationary blade is increased by the washing water flowing in layers on the large Zabton part, and dust adhesion to the convex surface of the stationary blade is further prevented. .

上記炉頂圧回収タービンの静翼へのダスト付着防止装置において、上記静翼は、第1段静翼であることが望ましい。上述のとおり、ダストは第1段静翼の凸面側の後縁部に特に付着しやすい。したがって、本炉頂圧回収タービンの静翼へのダスト付着防止装置は、第1段静翼に対して実施されて最適である。   In the apparatus for preventing dust adhesion to the stationary blade of the furnace top pressure recovery turbine, the stationary blade is preferably a first stage stationary blade. As described above, dust is particularly likely to adhere to the rear edge of the convex surface side of the first stage stationary blade. Therefore, the dust adhesion preventing device for the stationary blade of the furnace top pressure recovery turbine is optimally implemented for the first stage stationary blade.

本発明の炉頂圧回収タービンの静翼へのダスト付着防止装置は、炉頂圧回収タービン発電設備に使用されて高炉から供給される高炉ガスにより回転駆動されて連結された発電機により発電を行なう炉頂圧回収タービンと、このタービンの静翼に対して水洗浄を行なうための水を水供給路を通して供給する水供給装置とを備えた炉頂圧回収タービンの静翼へのダスト付着防止装置において、タービンは、静翼の上流側の外周壁部に周方向に延びるスリットを有し、このスリットは、水供給装置から供給された水をタービンの下流側へ、かつ、タービンの外周壁部に沿って層状に流れるように流出させるから、炉頂圧回収タービンの静翼に付着したダストを少ない水量で確実に除去することができ、長期間の連続運転時にも安定かつ効率のよい運転を継続することができる、という優れた効果を奏する。   The apparatus for preventing dust from adhering to the stationary blades of a furnace top pressure recovery turbine according to the present invention is used in a furnace top pressure recovery turbine power generation facility to generate power by a generator that is driven and connected by blast furnace gas supplied from a blast furnace. Preventing adhesion of dust to the stationary blades of a furnace top pressure recovery turbine having a furnace top pressure recovery turbine to be performed and a water supply device for supplying water for water washing to the stationary blades of the turbine through a water supply path In the apparatus, the turbine has a slit extending in the circumferential direction on the outer peripheral wall portion on the upstream side of the stationary blade, and the slit supplies water supplied from the water supply device to the downstream side of the turbine and the outer peripheral wall of the turbine. Because the dust flows out in a layered manner along the section, dust attached to the stationary blades of the furnace top pressure recovery turbine can be reliably removed with a small amount of water, and stable and efficient operation is possible even during long-term continuous operation. It can be continued, an excellent effect that.

湿式の炉頂圧回収タービン発電設備を示す模試図である。It is a schematic diagram which shows a wet furnace top pressure collection | recovery turbine power generation equipment. 図1の炉頂圧回収タービンを示す側面図である。It is a side view which shows the furnace top pressure recovery turbine of FIG. 図2の炉頂圧回収タービンの第1段静翼の断面図である。It is sectional drawing of the 1st stage stationary blade of the furnace top pressure recovery turbine of FIG. 本発明の炉頂圧回収タービンの静翼へのダスト付着防止装置を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the dust adhesion prevention apparatus to the stationary blade of the furnace top pressure recovery turbine of this invention. 図4のスリットを示す拡大断面図である。It is an expanded sectional view which shows the slit of FIG. 図5とは別のスリットを示す拡大断面図である。FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view showing another slit different from FIG. 5. 図2の炉頂圧回収タービンの水の流れを示す図である。It is a figure which shows the flow of the water of the furnace top pressure recovery turbine of FIG. 図2の炉頂圧回収タービンの静翼上の水の流れを示す図である。It is a figure which shows the flow of the water on the stationary blade of the furnace top pressure recovery turbine of FIG. 従来の湿式炉頂圧回収タービンのダスト付着状態を示す模試図である。It is a schematic diagram which shows the dust adhesion state of the conventional wet furnace top pressure recovery turbine.

本発明に係る炉頂圧回収タービンの静翼へのダスト付着防止装置を実施するための形態を、図1ないし図8を参照して詳細に説明する。   An embodiment for carrying out an apparatus for preventing dust adhesion to a stationary blade of a furnace top pressure recovery turbine according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 8.

図1に示すように、一例としての、高炉プラントの排ガス路にタービンを設置して発電等に利用する湿式の炉頂圧回収タービン発電設備においては、高炉1から排気された高炉ガスが、ダストキャッチャ2、湿式集塵装置3、入口塞止弁4、危急遮断弁5、高炉ガスのタービンへのガス流量を調節する調速弁6を介して、炉頂圧回収タービン10に導かれて、このタービン10を回転駆動させる。   As shown in FIG. 1, as an example, in a wet furnace top pressure recovery turbine power generation facility that uses a turbine in an exhaust gas passage of a blast furnace plant and uses it for power generation or the like, blast furnace gas exhausted from the blast furnace 1 is dust. Guided to the furnace top pressure recovery turbine 10 through the catcher 2, the wet dust collector 3, the inlet closing valve 4, the emergency shut-off valve 5, and the regulator valve 6 for adjusting the gas flow rate of the blast furnace gas to the turbine, The turbine 10 is driven to rotate.

炉頂圧回収タービン10によって、タービン10に連結された発電機7を回転駆動させることにより、発電を行なう。炉頂圧回収タービン10の第1段静翼11、第2段静翼12、第3段静翼13は、安定かつ効率のよい運転を継続するために、ガス流に対する角度を変化させるための角度可変機構15を有する。   Electric power is generated by rotating the generator 7 connected to the turbine 10 by the furnace top pressure recovery turbine 10. The first stage stationary blade 11, the second stage stationary blade 12, and the third stage stationary blade 13 of the furnace top pressure recovery turbine 10 have a variable angle mechanism 15 for changing the angle with respect to the gas flow in order to continue stable and efficient operation. .

高炉ガスを炉頂圧回収タービン10を通さずに外部へバイパスさせるためのバイパス路が設けられ、このバイパス路を通過する高炉ガス流量を調節するバイパス主弁8及びバイパス制御弁9が配設される。   A bypass passage for bypassing the blast furnace gas to the outside without passing through the furnace top pressure recovery turbine 10 is provided, and a bypass main valve 8 and a bypass control valve 9 for adjusting the flow rate of the blast furnace gas passing through the bypass passage are provided. The

上記炉頂圧回収タービン発電設備において、炉頂圧回収タービン10の起動時及び停止時には、例えば、起動開始から初期設定回転数までは調速弁6による調速弁開度制御が、初期設定回転数から揃速開始直前設定回転数までの間は回転数制御がそれぞれ行われる。また、100%回転数に到達して電力網に併入された直後に負荷がかけられるが、その負荷が増加して通常運転になるまでは負荷制御が行われる。そして、通常運転時にはタービン前圧制御が行われる。   In the furnace top pressure recovery turbine power generation facility, when the furnace top pressure recovery turbine 10 is started and stopped, for example, the speed control valve opening control by the speed control valve 6 from the start start to the initial set speed is the initial set speed. The number of revolutions is controlled between the number and the set number of revolutions immediately before the start of the uniform speed. Further, a load is applied immediately after reaching the 100% rotation speed and entering the power grid, but load control is performed until the load increases and normal operation is performed. And turbine pre-pressure control is performed at the time of normal operation.

一方、タービン10の停止時には、例えば、通常運転から負荷が低減されて解列直前までは負荷制御が、解列直後の設定回転数から初期設定回転数までの間は回転数制御がそれぞれ行われる。また、初期設定回転数から停止するまでは調速弁6による調速弁開度制御が行われる。   On the other hand, when the turbine 10 is stopped, for example, load control is performed from the normal operation until the load is reduced and immediately before the disconnection, and the rotation speed control is performed from the set rotational speed immediately after the disconnection to the initial set rotational speed. . Further, the speed control valve opening degree control by the speed control valve 6 is performed until the engine speed is stopped from the initially set rotation speed.

タービン10の起動時には、タービン10の前圧が通常運転時の圧力に高められた状態で調速弁6を徐々に開けていき、ガスを翼列に導く。調速弁6がほぼ全開となった時点で、角度可変機構15を備えた静翼11〜13をその流路初期設定角度から徐々に開けていき、通常運転に移行する。このとき、バイパス主弁8は全閉にされている一方、バイパス制御弁9が徐々に閉じられるので、タービン10の前圧は、常に通常運転時の圧力に維持される。   When the turbine 10 is started, the governor valve 6 is gradually opened while the pre-pressure of the turbine 10 is increased to the pressure during normal operation, and the gas is guided to the blade row. When the speed regulating valve 6 is almost fully opened, the stationary blades 11 to 13 provided with the angle variable mechanism 15 are gradually opened from the flow channel initial setting angle, and the normal operation is started. At this time, the bypass main valve 8 is fully closed while the bypass control valve 9 is gradually closed, so that the pre-pressure of the turbine 10 is always maintained at the pressure during normal operation.

この炉頂圧回収タービン発電設備において、タービン10の起動及び停止動作を主体的に制御するものは、静翼11〜13の角度可変機構15、あるいは調速弁6であり、バイパス制御弁9は、タービン10の前圧を通常運転時の圧力に維持するために使用される。このようにして、炉頂圧回収タービンによる発電とタービン前圧制御とが行われる。   In this furnace top pressure recovery turbine power generation facility, the main control of the start and stop operation of the turbine 10 is the variable angle mechanism 15 of the stationary blades 11 to 13 or the speed regulating valve 6, and the bypass control valve 9 is Used to maintain the pre-pressure of the turbine 10 at the pressure during normal operation. In this way, power generation by the furnace top pressure recovery turbine and turbine pre-pressure control are performed.

図2に示すように、例えば、炉頂圧回収タービン10は3段タービンからなり、第1段静翼11、第1段動翼16、第2段静翼12、第2段動翼17、第3段静翼13、第3段動翼18が、ガス路の上流側からこの順に配設される。タービンケース20の上流側には、吸い込みガスを第1段静翼11に滑らかに導入するためのベルマウス40が配設されている。   As shown in FIG. 2, for example, the furnace top pressure recovery turbine 10 includes a three-stage turbine, and includes a first stage stationary blade 11, a first stage stationary blade 16, a second stage stationary blade 12, a second stage stationary blade 17, and a third stage stationary blade 13. The third stage blade 18 is arranged in this order from the upstream side of the gas path. On the upstream side of the turbine case 20, a bell mouth 40 for smoothly introducing the suction gas into the first stage stationary blade 11 is disposed.

図3に示すように、第1段静翼11には、母材21の凸面(負圧面)22及び凹面(正圧面)23の全面について、耐腐食性の高い耐腐食性皮膜25が形成されている。ここで、耐腐食性皮膜とは、シリコーン樹脂を特殊変性し、樹脂本来が有する耐熱性に加えて酸やアルカリに対する耐食性、耐海水性、耐スチーム性に優れた皮膜で、例えば分子骨格はジメチルポリシロキサンに反応性の強い官能基を有するもの等をいう。   As shown in FIG. 3, on the first stage stationary blade 11, a corrosion resistant coating 25 having high corrosion resistance is formed on the entire convex surface (negative pressure surface) 22 and concave surface (positive pressure surface) 23 of the base material 21. . Here, the corrosion-resistant film is a film that is specially modified to a silicone resin and has excellent corrosion resistance against acid and alkali, seawater resistance, and steam resistance in addition to the heat resistance inherent in the resin. This refers to a polysiloxane having a highly reactive functional group.

このため、上述の湿式の炉頂圧回収タービン発電設備において、高炉1から排出される高炉ガスが湿式除塵装置3で水洗浄された結果、高炉ガスは蒸気を飽和状態まで含んでいる。湿式除塵装置3で回収しきれなかったダストを随伴する飽和状態の蒸気により、第1段静翼11上にダストが付着しても、母材21に腐食が発生しないようにしている。また、第2段静翼12及び第3段静翼13についても、その表面上に上述の耐腐食性皮膜を形成する。   For this reason, in the above-mentioned wet furnace top pressure recovery turbine power generation facility, the blast furnace gas discharged from the blast furnace 1 is washed with water by the wet dust removing device 3, and as a result, the blast furnace gas contains steam to a saturated state. The base material 21 is prevented from corroding even if dust adheres to the first stage stationary blade 11 due to saturated steam accompanied by dust that could not be recovered by the wet dust removing device 3. Further, the above-described corrosion-resistant film is also formed on the surface of the second stage stationary blade 12 and the third stage stationary blade 13.

また、第1段静翼11の凸面22には、この耐腐食性皮膜25の上に、さらに親水性皮膜26が形成される。この親水性皮膜26には、特に耐摩耗性に優れたものを使用し、例えば、塗装法によるコーティング又は焼結法によるコーティングにより形成される。このように、親水性皮膜を塗装法によるコーティング又は焼結法によるコーティングにより形成することにより、静翼11の凸面22上に、極めて均質かつ安定的な耐摩耗性に優れた親水性皮膜26を形成することができる。   Further, a hydrophilic film 26 is further formed on the convex surface 22 of the first stage stationary blade 11 on the corrosion-resistant film 25. For the hydrophilic film 26, a film having particularly excellent wear resistance is used, and for example, the hydrophilic film 26 is formed by coating by a coating method or coating by a sintering method. In this way, by forming the hydrophilic film by coating by a coating method or coating by a sintering method, a hydrophilic film 26 having extremely uniform and stable wear resistance is formed on the convex surface 22 of the stationary blade 11. Can be formed.

このように、第1段静翼11の凸面22の表面には親水性皮膜26が形成されているから、仮に第1段静翼11の凸面22の表面にダストが付着しても、後述する水洗浄等により付着した水滴により、親水性皮膜25とダストとの間に水膜が形成され、堅固に付着しているダストが剥離しやすくなる。   As described above, since the hydrophilic film 26 is formed on the surface of the convex surface 22 of the first stage stationary blade 11, even if dust adheres to the surface of the convex surface 22 of the first stage stationary blade 11, water washing or the like which will be described later. Due to the attached water droplets, a water film is formed between the hydrophilic film 25 and the dust, and the firmly attached dust is easily peeled off.

図4に示すように、第1段静翼11の上流側のタービン10の外周壁部10aに、その周方向に延びるスリット41を有し、スリット41は、タービン10のベルマウス(外周壁部)40とタービンケース(外周壁部)20との間の連結部10bのガス路側に開口し、かつ、周方向の全周にわたり連続するように形成されている。   As shown in FIG. 4, the outer peripheral wall portion 10 a of the turbine 10 upstream of the first stage stationary blade 11 has a slit 41 extending in the circumferential direction, and the slit 41 is a bell mouth (outer peripheral wall portion) 40 of the turbine 10. It is formed so that it may open to the gas path side of the connection part 10b between a turbine case (outer peripheral wall part) 20, and may continue over the perimeter of the circumferential direction.

ベルマウス40とタービンケース20との間には、連結部10bのベルマウス40側を凹ます形でその全周にわたり凹部が形成される。そして、ベルマウス40とタービンケース20とが連結されることにより、スリット41の上流側に、周方向の全周にわたり連続して延びる大きな空洞を形成する。この空洞が貯水部42となる。ベルマウス40には、外部の水供給装置30から図示しない水ホンプ等により加圧された水を、この貯水部42へ供給するための水供給路43が穿設されている。   Between the bell mouth 40 and the turbine case 20, a concave portion is formed over the entire circumference so as to be concave on the bell mouth 40 side of the connecting portion 10 b. And the bell mouth 40 and the turbine case 20 are connected, and the large cavity continuously extended over the perimeter of the circumferential direction is formed in the upstream of the slit 41. As shown in FIG. This cavity becomes the water reservoir 42. The bell mouth 40 is provided with a water supply passage 43 for supplying water pressurized by an unillustrated water pump or the like from the external water supply device 30 to the water storage section 42.

上述の貯水部42は、このように大きな空洞を形成してスリット41に沿ってタービン10の周方向に全周にわたり連続して延びているから、水供給路43から洗浄水が供給されたときに、この供給された水は、スリット41からその全長にわたり切れ目なく、かつ均一に、タービン10の外周壁部10aに沿って層状に流れる。   Since the above-described water storage section 42 forms a large cavity in this way and continuously extends along the slit 41 in the circumferential direction of the turbine 10, when the cleaning water is supplied from the water supply path 43. In addition, the supplied water flows in a layered manner along the outer peripheral wall portion 10a of the turbine 10 from the slit 41 in a continuous and uniform manner over the entire length thereof.

これと共に、タービン10の外周壁部10aに周方向に連続して延びるスリット41の総開口面積は、水供給装置30から貯水部42へ水を供給するための水供給路43の総最少断面積よりも、格段に広く形成されている。したがって、水供給装置30から供給される水は、極めて低い圧力まで低下した後に、スリット41からタービン10内へ流出する。非圧縮性流体の特性から、水の圧力は、水供給路43から貯水部42内に流出した段階で弱まる。   At the same time, the total opening area of the slits 41 extending continuously in the circumferential direction in the outer peripheral wall portion 10a of the turbine 10 is the total minimum cross-sectional area of the water supply passage 43 for supplying water from the water supply device 30 to the water storage portion 42. It is much more widely formed. Therefore, the water supplied from the water supply device 30 flows out from the slit 41 into the turbine 10 after being reduced to a very low pressure. Due to the characteristics of the incompressible fluid, the pressure of water is weakened when it flows out of the water supply passage 43 into the water reservoir 42.

また、図5に示すように、スリット41の外周壁部10aの下流側の角部には、R加工41a、又は図6に示すように、約45°の傾斜角度を有する面取り加工41bが施されている。   Further, as shown in FIG. 5, the corner 41 on the downstream side of the outer peripheral wall portion 10a of the slit 41 is subjected to R machining 41a or chamfering 41b having an inclination angle of about 45 ° as shown in FIG. Has been.

静翼11〜13に対する水洗浄は、通常は、炉頂圧回収タービン10が定格運転状態に到達した後に、すなわち常用運転時に行われる。   The water washing for the stationary blades 11 to 13 is normally performed after the furnace top pressure recovery turbine 10 reaches the rated operation state, that is, during normal operation.

本炉頂圧回収タービンの静翼へのダスト付着防止装置は、上述のように、第1段静翼11の上流側の外周壁部10aに、周方向に延びるスリット41を有する。また、周方向の全周にわたり連続して延びる大きな空洞からなる貯水部42を有し、また、スリット41の総開口面積は、水供給路43の総最少断面積よりも格段に広く形成されている。したがって、この水供給装置30から供給される水は極めて低い圧力まで低下した後に、スリット41からタービン10内へ供給される。   As described above, the apparatus for preventing dust from adhering to the stationary blade of the furnace top pressure recovery turbine has the slit 41 extending in the circumferential direction on the outer peripheral wall portion 10a on the upstream side of the first stage stationary blade 11. Moreover, the water storage part 42 which consists of the big cavity continuously extended over the perimeter of the circumferential direction is provided, and the total opening area of the slit 41 is formed much wider than the total minimum cross-sectional area of the water supply path 43. Yes. Therefore, the water supplied from the water supply device 30 is supplied to the turbine 10 through the slit 41 after being reduced to a very low pressure.

したがって、図7に示すように、スリット41は、図4の水供給装置30から供給された水をタービン10の下流側へ流出させるが、この流出した水は極めて低い圧力まで低下しているので、スリット41からタービン10の下流側へ流出した水は、タービン10のタービンケース20に沿って層状に流れる。そして、タービンケース20に沿ってそのまま層状に流れて第1段静翼11まで到達し、第1段静翼11の凸面側22に層状のまま進入する。   Therefore, as shown in FIG. 7, the slit 41 causes the water supplied from the water supply device 30 of FIG. 4 to flow out to the downstream side of the turbine 10, but this outflowed water has dropped to an extremely low pressure. The water flowing out from the slit 41 to the downstream side of the turbine 10 flows in a layered manner along the turbine case 20 of the turbine 10. Then, it flows in a layered form as it is along the turbine case 20 and reaches the first stage stationary blade 11, and enters the convex side 22 of the first stage stationary blade 11 while remaining in a layered form.

図8に示すように、この第1段静翼11の凸面側22に進入した水は、凸面側22の半径方向外側に翼根元部28からタービン10の周方向の両側に延びる鍔状短円柱形のザブトン部(外周壁部)27、及びそれに続く翼根元部28まで層状に流れる。この一方、第1段静翼11の凸面側22には、外側の翼根元部28から半径方向内側へ、すなわちタービン10の中心方向へ流れるガスの2次流れが発生することが知られている。   As shown in FIG. 8, the water that has entered the convex surface side 22 of the first stage stationary blade 11 has a bowl-shaped short columnar shape extending radially outward from the convex surface side 22 from the blade root portion 28 to both sides in the circumferential direction of the turbine 10. It flows in a layered manner to the Zabuton part (outer peripheral wall part) 27 and the blade root part 28 that follows it. On the other hand, it is known that a secondary flow of gas flowing from the outer blade root portion 28 to the radially inner side, that is, toward the center of the turbine 10 is generated on the convex surface side 22 of the first stage stationary blade 11.

このため、第1段静翼11の凸面22側の外側の翼根元部28まで層状に流れてきた水は、翼根元部28側からタービン10の中心方向へ流れるこのガスの2次流れに乗って、凸面22側の翼面上を翼根元部28側からタービン10の中心方向へ層状に流れ、その後凸面22側の中心側からタービン10の下流側へ放出されて、最終的にはガス流中に拡散する。   For this reason, the water that has flowed in layers to the outer blade root portion 28 on the convex surface 22 side of the first stage stationary blade 11 rides on the secondary flow of this gas flowing from the blade root portion 28 side toward the center of the turbine 10, On the blade surface on the convex surface 22 side, it flows in a layered manner from the blade root portion 28 side toward the center of the turbine 10, and then discharged from the center side on the convex surface 22 side to the downstream side of the turbine 10, and finally into the gas flow. Spread.

特に、第1段静翼11の凸面22側の外側の翼根元部28までタービン10の外周壁部10aに沿って層状に流れてきた水は、ガス流の作用で、特にダストが付着しやすい第1段静翼11の凸面22側の後縁部22aに、より集中して流れる。このため、第1段静翼11の凸面22側の後縁部22aに発生しやすいダスト付着を、極めて効果的に防止すると共に、すでに付着しているダストを効率よく除去する。   In particular, the water flowing in a layered manner along the outer peripheral wall portion 10a of the turbine 10 up to the outer blade root portion 28 on the convex surface 22 side of the first stage stationary blade 11 is the first to which dust easily adheres due to the action of the gas flow. It flows more concentrated on the rear edge portion 22a of the step vane 11 on the convex surface 22 side. For this reason, dust adhesion that tends to occur on the rear edge portion 22a of the first stage stationary blade 11 on the convex surface 22 side is extremely effectively prevented, and dust that has already adhered is efficiently removed.

上述の炉頂圧回収タービンの静翼へのダスト付着防止装置においては、スリット41の総開口面積を水供給装置30からスリット41に水を供給する水供給路43の総最少断面積よりも広く形成したから、スリット41からタービン10内へ流出した水は、タービン10の外周壁部10aに沿って、確実に層状になって流れるようになる。   In the apparatus for preventing dust from adhering to the stationary blade of the furnace top pressure recovery turbine described above, the total opening area of the slit 41 is wider than the total minimum cross-sectional area of the water supply passage 43 that supplies water from the water supply device 30 to the slit 41. Since it formed, the water which flowed out into the turbine 10 from the slit 41 comes to flow in a layered manner along the outer peripheral wall portion 10a of the turbine 10.

また、水供給装置30から水供給路43を通じて供給された水を一旦貯水するための貯水部42をスリット41の上流側に水供給路43との間に備え、その貯水部42で水の圧力が大幅に弱められるから、スリット41からタービン10の外周壁部10aに沿って、より確実に層状に流すことができる。   In addition, a water storage section 42 for temporarily storing water supplied from the water supply apparatus 30 through the water supply path 43 is provided between the water supply path 43 on the upstream side of the slit 41, and the water pressure is reduced by the water storage section 42. Therefore, it is possible to flow in a layered manner from the slit 41 along the outer peripheral wall portion 10a of the turbine 10 more reliably.

さらに、スリット41の外周壁部10aの下流側の角部は、R加工41a又は面取り加工41bが施されているから、これによってもスリット41からタービン10の外周壁部10aに沿って、確実に層状に流すことができる。また、スリット41は外周壁部10aの全周にわたり配設されているから、すべての第1段静翼11について効率よくダストの付着防止を図ることができ、また、このスリット41は外周壁部10aの全周にわたり連続しているから、スリット41から流出させた水をすべての第1段静翼11に均一に送り込むことができ、すべての第1段静翼11の凸面22側のダスト付着防止を確実に図ることができる。   Further, since the corner 41 on the downstream side of the outer peripheral wall portion 10a of the slit 41 is subjected to the R processing 41a or the chamfering processing 41b, this also reliably follows the outer peripheral wall portion 10a of the turbine 10 from the slit 41. It can be flowed in layers. Further, since the slit 41 is disposed over the entire circumference of the outer peripheral wall portion 10a, it is possible to efficiently prevent dust from adhering to all the first stage stationary blades 11, and the slit 41 is formed on the outer peripheral wall portion 10a. Since it is continuous over the entire circumference, the water flowing out from the slit 41 can be uniformly fed into all the first stage stationary blades 11, and the dust adhesion on the convex surface 22 side of all the first stage stationary blades 11 can be surely achieved. Can do.

また、スリット41は、タービン10のベルマウス40とタービンケース20との間の連結部10bに配設されているから、その連結部10bを利用して上述のスリット41や貯水部42を形成することにより、それらの形成が極めて容易になる。また、上述の水供給路43の形成も容易である。   Moreover, since the slit 41 is arrange | positioned in the connection part 10b between the bellmouth 40 of the turbine 10, and the turbine case 20, the above-mentioned slit 41 and the water storage part 42 are formed using the connection part 10b. This makes it very easy to form them. In addition, the formation of the water supply path 43 is easy.

そして、第1段静翼11の凸面22側の後縁部22aからガス流中に拡散した水は、さらに下流側の第2段静翼12や第3段静翼13の洗浄を行なう。また、スリット41からタービンケース20に沿って層状に流れてきた水は、第1段静翼11の凹面23側にも流れて、凹面23側の水洗浄も行なうことは勿論である。   Then, the water diffused into the gas flow from the rear edge 22a of the first stage stationary blade 11 on the convex surface 22 side further cleans the second stage stationary blade 12 and the third stage stationary blade 13 on the downstream side. Of course, the water flowing in a layered manner along the turbine case 20 from the slit 41 also flows to the concave surface 23 side of the first stage stationary vane 11, and the concave surface 23 side is also washed with water.

さらに、洗浄水がスリット41から第1段静翼11のザブトン部27までタービン10の外周壁部10aに沿って層状に流れてくるため、このザブトン部27の径を大きくすることにより、ザブトン部27上を層状に流れる洗浄水によって第1段静翼11の冷却量が増加し、第1段静翼11の凸面22へのダスト付着が一段と防止される。このため、ザブトン部27の径は、(翼弦長×0.6〜0.8)に形成される。特に、翼列理論上最大の(翼弦長×0.8)とすることが最も望ましい。   Further, since the cleaning water flows in a layered manner along the outer peripheral wall portion 10 a of the turbine 10 from the slit 41 to the Zabton portion 27 of the first stage stationary blade 11, by increasing the diameter of the Zabton portion 27, The amount of cooling of the first stage stationary blade 11 is increased by the washing water flowing in layers, and dust adhesion to the convex surface 22 of the first stage stationary blade 11 is further prevented. For this reason, the diameter of the Zabton portion 27 is formed to be (the chord length × 0.6 to 0.8). In particular, it is most desirable to have the maximum (blade chord length × 0.8) in the cascade theory.

このように、本発明の炉頂圧回収タービンの静翼へのダスト付着防止装置は、従来の炉頂圧回収タービンの静翼へのダスト付着防止装置のように、水噴射装置から加圧供給された水を水噴射ノズルからガス流中に噴射するのではなく、水をスリット41からタービン10の外周壁部10aに沿わせて層状に流出させると共に、第1段静翼11の凸面22側のガスの2次流れを利用して、第1段静翼11の水洗浄を行なうものである。   Thus, the dust adhesion prevention device for the stationary blade of the furnace top pressure recovery turbine of the present invention is pressurized and supplied from the water injection device like the conventional dust adhesion prevention device for the stationary blade of the furnace top pressure recovery turbine. Rather than injecting the generated water into the gas flow from the water injection nozzle, the water flows out in a layered manner along the outer peripheral wall portion 10a of the turbine 10 from the slit 41, and the gas on the convex surface 22 side of the first stage stationary blade 11 The first stage stationary blade 11 is washed with water using the secondary flow of

したがって、本炉頂圧回収タービンの静翼へのダスト付着防止装置は、炉頂圧回収タービン10の特に第1段静翼11に付着したダストを少ない水量で確実に除去することができ、長期間の連続運転時にも安定かつ効率のよい運転を継続することができる。   Therefore, the dust adhesion preventing apparatus for the stationary blade of the furnace top pressure recovery turbine can surely remove the dust attached to the top pressure recovery turbine 10, particularly the first stage stationary blade 11, with a small amount of water. Stable and efficient operation can be continued even during continuous operation.

このように、本炉頂圧回収タービンの静翼へのダスト付着防止装置は、従来のダスト付着防止装置とはまったく異なる技術的思想に基づくものであり、この分野において飛躍的進歩が期待できるダスト付着防止装置である。   As described above, the dust adhesion prevention device for the stationary blades of the furnace top pressure recovery turbine is based on a completely different technical idea from the conventional dust adhesion prevention device, and dust that can be expected to make dramatic progress in this field. It is an adhesion prevention device.

本炉頂圧回収タービンの静翼へのダスト付着防止装置により、静翼へのダスト付着が原因となって発生する、第1段動翼に繰り返し応力を発生させて動翼の疲労限界を著しく低下させるという問題、適正なガス流を形成することができずにタービン効率を低下させるという問題、全閉時にタービンへのガスの流入を所定の流量まで減少させることができなくなるという問題、そして、第1段静翼がこのダストの付着物に噛み込んで翼部等に損傷を引き起こすという問題などを同時に解決することができる。   A dust adhesion prevention device on the stationary blade of the furnace top pressure recovery turbine causes repeated stress on the first stage blade caused by dust adhesion on the stationary blade, thereby significantly increasing the fatigue limit of the blade. The problem of reducing, the problem of reducing the turbine efficiency without being able to form a proper gas flow, the problem of being unable to reduce the inflow of gas to the turbine to a predetermined flow rate when fully closed, and The problem that the first stage stationary blade bites into the dust deposits and causes damage to the blade portion can be solved at the same time.

なお、上記スリットは必ずしも第1段静翼の上流側に限定して設ける必要はなく、第2段以下の静翼の上流側に設けてもよいことは勿論である。本発明は上述の一実施の形態に制約されるものではなく、様々な形態のものが実施可能である。   The slit is not necessarily limited to the upstream side of the first stage stationary blade, but may be provided upstream of the second stage or lower stationary blade. The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various forms can be implemented.

本発明の炉頂圧回収タービンの静翼へのダスト付着防止装置は、必ずしも上述の湿式の炉頂圧回収タービン発電設備のタービンに限定して利用されるものではなく、他の形式のタービンに対しても広く利用されることが期待できる。   The apparatus for preventing dust adhesion to the stationary blade of the furnace top pressure recovery turbine of the present invention is not necessarily limited to the above-described wet furnace top pressure recovery turbine power generation turbine, but is applicable to other types of turbines. It can also be expected to be widely used.

1 高炉
2 ダストキャッチャ
3 湿式集塵装置
4 入口塞止弁
5 危急遮断弁
6 調速弁
7 発電機
8 バイパス主弁
9 バイパス制御弁
10 炉頂圧回収タービン
10a 外周壁部
10b 連結部
11 第1段静翼
12 第2段静翼
13 第3段静翼
15 角度可変機構
16 第1段動翼
17 第2段動翼
18 第3段動翼
20 タービンケース
21 母材
22 凸面
22a 後縁部
23 凹面
25 耐腐食性皮膜
26 親水性皮膜
27 ザブトン部
28 翼根元部
30 水供給装置
40 ベルマウス
41 スリット
41a R加工
41b 面取り加工
42 貯水部
43 水供給路
101 第1段静翼
102 凸面
103 第1段動翼
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Blast furnace 2 Dust catcher 3 Wet dust collector 4 Inlet closing valve 5 Critical shutoff valve 6 Control valve 7 Generator 8 Bypass main valve 9 Bypass control valve 10 Top pressure recovery turbine 10a Outer wall part 10b Connection part 11 1st Stage vane 12 Second stage vane 13 Third stage vane 15 Angle variable mechanism 16 First stage bucket 17 Second stage bucket 18 Third stage bucket 20 Turbine case 21 Base material 22 Convex surface 22a Trailing edge 23 Concave surface 25 Corrosion resistant coating 26 Hydrophilic film 27 Zabton part 28 Blade root part 30 Water supply device 40 Bell mouth 41 Slit 41a R processing 41b Chamfering process 42 Water storage part 43 Water supply path 101 First stage stationary blade 102 Convex surface 103 First stage moving blade

Claims (8)

炉頂圧回収タービン発電設備に使用されて高炉(1)から供給される高炉ガスにより回転駆動されて連結された発電機(7)により発電を行なう炉頂圧回収タービン(10)と、前記タービンの静翼(11)に対して水洗浄を行なうための水を水供給路(43)を通して供給する水供給装置(30)とを備えた炉頂圧回収タービンの静翼へのダスト付着防止装置において、前記タービンは、前記静翼の上流側の外周壁部(10a)に周方向に延びるスリット(41)を有し、前記スリットは、前記水供給装置から供給された水を前記タービンの下流側へ、かつ、前記タービンの前記外周壁部に沿って層状に流れるように流出させることを特徴とする炉頂圧回収タービンの静翼へのダスト付着防止装置。   A furnace top pressure recovery turbine (10) that is used in a furnace top pressure recovery turbine power generation facility and that is driven to rotate by a blast furnace gas supplied from a blast furnace (1) and connected to a generator (7), and the turbine The apparatus for preventing dust from adhering to the stationary blade of the top pressure recovery turbine, comprising a water supply device (30) for supplying water for water washing to the stationary blade (11) of the turbine through the water supply passage (43) The turbine has a slit (41) extending in the circumferential direction on the outer peripheral wall portion (10a) on the upstream side of the stationary blade, and the slit feeds water supplied from the water supply device downstream of the turbine. An apparatus for preventing dust from adhering to a stationary blade of a furnace top pressure recovery turbine, wherein the dust flows out in a laminar manner along the outer peripheral wall portion of the turbine. 前記スリット(41)の総開口面積は、前記水供給装置(30)から前記スリットに水を供給する前記水供給路(43)の総最少断面積よりも広いことを特徴とする請求項1に記載の炉頂圧回収タービンの静翼へのダスト付着防止装置。   The total opening area of the slit (41) is wider than the total minimum cross-sectional area of the water supply passage (43) for supplying water from the water supply device (30) to the slit. The dust adhesion prevention apparatus to the stationary blade of the furnace top pressure recovery turbine of description. 前記スリット(41)は、前記水供給装置(30)から前記水供給路(43)を通じて供給された水を一旦貯水する貯水部(42)を上流側に前記水供給路との間に備え、前記貯水部は、前記スリットに沿って周方向に延びていることを特徴とする請求項1又は2に記載の炉頂圧回収タービンの静翼へのダスト付着防止装置。   The slit (41) includes a water storage section (42) for temporarily storing water supplied from the water supply device (30) through the water supply path (43) between the water supply path and the upstream side. The said water storage part is extended in the circumferential direction along the said slit, The dust adhesion prevention apparatus to the stationary blade of the furnace top pressure recovery turbine of Claim 1 or 2 characterized by the above-mentioned. 前記スリット(41)の下流側の前記外周壁部(10a)の角部は、R加工(41a)又は面取り加工(41b)が施されていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の炉頂圧回収タービンの静翼へのダスト付着防止装置。   The corner portion of the outer peripheral wall portion (10a) on the downstream side of the slit (41) is subjected to R processing (41a) or chamfering processing (41b). The apparatus for preventing dust from adhering to the stationary blades of the top pressure recovery turbine described in 1. 前記スリット(41)は、前記外周壁部(10a)の全周にわたり配設されていることを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の炉頂圧回収タービンの静翼へのダスト付着防止装置。   The dust on the stationary blade of the top pressure recovery turbine according to any one of claims 1 to 4, wherein the slit (41) is disposed over the entire circumference of the outer peripheral wall (10a). Adhesion prevention device. 前記スリット(41)は、前記外周壁部(10a)の全周にわたり連続していることを特徴とする請求項5に記載の炉頂圧回収タービンの静翼へのダスト付着防止装置。   The said slit (41) is continuing over the perimeter of the said outer peripheral wall part (10a), The dust adhesion prevention apparatus to the stationary blade of a furnace top pressure recovery turbine of Claim 5 characterized by the above-mentioned. 前記スリット(41)は、前記タービン(10)のベルマウス(40)とタービンケース(20)との間の連結部(10b)に配設されていることを特徴とする請求項1ないし6のいずれかに記載の炉頂圧回収タービンの静翼へのダスト付着防止装置。   The said slit (41) is arrange | positioned by the connection part (10b) between the bellmouth (40) of the said turbine (10), and a turbine case (20), The Claim 1 thru | or 6 characterized by the above-mentioned. The dust adhesion prevention apparatus to the stationary blade of the furnace top pressure collection | recovery turbine in any one. 前記静翼(11)は、半径方向外側に翼根元部(28)から前記タービン(10)の周方向に延びるザブトン部(27)を有し、前記ザブトン部の径は、(翼弦長×0.6〜0.8)に形成されることを特徴とする請求項1ないし7のいずれかに記載の炉頂圧回収タービンの静翼へのダスト付着防止装置。   The stationary blade (11) has a Zabuton portion (27) extending radially outward from the blade root portion (28) in the circumferential direction of the turbine (10), and the diameter of the Zabuton portion is (chord length × The apparatus for preventing dust from adhering to a stationary blade of a furnace top pressure recovery turbine according to any one of claims 1 to 7, wherein the apparatus is formed to have a thickness of 0.6 to 0.8).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116137878A (en) * 2020-08-12 2023-05-19 三菱重工业株式会社 Turbine vanes and steam turbines

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