JP6911235B2 - Corrosion prevention device for the rotating shaft of the furnace top pressure recovery turbine - Google Patents
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Description
本発明は、高炉ガスにより回転駆動される炉頂圧回収タービンの回転軸の腐食防止装置に関する。 The present invention relates to a corrosion prevention device for a rotating shaft of a furnace top pressure recovery turbine that is rotationally driven by blast furnace gas.
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。 The top pressure recovery turbine power generation equipment, which is used for power generation by installing a turbine in the exhaust gas path of the blast furnace plant, recovers the pressure energy of the blast furnace gas generated in the blast furnace of the steelworks as electric power by the turbine, and also recovers the pressure energy of the blast furnace. It controls the top pressure, and in recent years, it has 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。他方、乾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 top pressure recovery turbine power generation equipment, wet and dry. In the wet top pressure recovery turbine power generation equipment, the blast furnace gas emitted from the blast furnace is washed with water using a wet dust remover, and then the top of the furnace is used to drive the generator. It leads to a pressure recovery turbine. On the other hand, in the dry furnace top pressure recovery turbine power generation facility, the blast furnace gas is removed without being washed with water by the dry dust remover, so that the temperature of the blast furnace gas does not decrease and the recovered power is 25 to 25 to that of the wet type. It is 45% higher, and power can be recovered efficiently.
いずれの方式の炉頂圧回収タービン発電設備においても、発電用タービンを回転駆動させるための燃料を必要としないため、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。 Both types of turbine top pressure recovery turbine power generation equipment do not require fuel to drive the turbine for power generation, so CO2 reduction and energy saving effects are extremely high. Currently, most blast furnaces in domestic steelworks are used. Is equipped with wet or dry furnace top pressure recovery turbine power generation equipment.
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、湿式除塵装置において除塵する過程で、例えばCl、SO4 等の腐食成分がダスト洗浄後の除塵水に溶解し、この除塵水の一部はミストとして排ガスに同伴してタービン内に流入する。他方、乾式の炉頂圧回収タービン発電設備においては、排ガス中に含まれる腐食成分は除去されないまま、タービンで発生する凝縮ミスト中に高い濃度で溶融される。 However, in the above-mentioned wet top pressure recovery turbine power generation equipment, as a result of washing the blast furnace gas with water by the wet dust remover, the blast furnace gas contains steam to a saturated state, and in the process of removing dust by the wet dust remover, for example. Corrosive components such as Cl and SO4 dissolve in the dust-removed water after dust cleaning, and a part of this dust-removed water flows into the turbine as mist along with the exhaust gas. On the other hand, in a dry-type furnace top pressure recovery turbine power generation facility, the corrosive components contained in the exhaust gas are not removed and are melted at a high concentration in the condensed mist generated in the turbine.
したがって、湿式、乾式の炉頂圧回収タービンのいずれの発電設備においても、これらミスト中に含まれるCl、SO4 等の腐食成分により、回転軸、ダービン翼、ケーシング等に接触して、これらを腐食させるという問題がある。 Therefore, in both wet and dry furnace top pressure recovery turbine power generation equipment, the corrosive components such as Cl and SO4 contained in these mists come into contact with the rotating shaft, Durbin blades, casing, etc. and corrode them. There is a problem of letting it.
このミスト中に含まれるCl、SO4 等の腐食成分により、回転軸、ダービン翼、ケーシング等が腐食するという問題に対しては、従来は、付着したダストや腐食成分を水洗浄等により除去する方法、回転軸については防食塗装を施すなどの方法により対処してきた(例えば、特許文献1〜4参照)。 To solve the problem that the rotating shaft, darbin blade, casing, etc. are corroded by the corrosive components such as Cl and SO4 contained in this mist, the conventional method is to remove the adhering dust and corrosive components by washing with water or the like. , The rotating shaft has been dealt with by a method such as applying anticorrosion coating (see, for example, Patent Documents 1 to 4).
しかしながら、回転軸に関しては、上述の従来の防食塗装だけでは、防食塗装自体の剥離や劣化等から、回転軸が直接腐食成分を含むミストに曝される可能性がある。また、排ガス中のダストによる摩耗によってもこの防食塗装の被膜の寿命が短くなり、腐食成分を含むミストに曝される可能性が高まる。 However, with respect to the rotating shaft, the above-mentioned conventional anticorrosive coating alone may cause the rotating shaft to be directly exposed to mist containing a corrosive component due to peeling or deterioration of the anticorrosive coating itself. In addition, wear due to dust in the exhaust gas also shortens the life of the anticorrosive coating film, increasing the possibility of exposure to mist containing corrosive components.
このように、使用時間の経過とともに回転軸が直接腐食成分を含むミストに曝されるようになると、その一部、特に回転軸のドラム部の前後端部が腐食する一方、回転軸には動翼によって常時大きな遠心応力が作用していることから、腐食しているドラム部の端部を起因として、回転軸に応力腐食割れが発生する可能性が考えられないわけではない、という問題がある。 In this way, when the rotating shaft is directly exposed to mist containing corrosive components with the passage of use time, a part of the rotating shaft, particularly the front and rear ends of the drum portion of the rotating shaft, corrodes while the rotating shaft moves. Since a large centrifugal stress is constantly applied by the blade, there is a problem that stress corrosion cracking may occur on the rotating shaft due to the end of the corroded drum part. ..
この一方、図3に示すように、ドラム部の前後に配設されるケーシング100,101と回転軸102との間をそれぞれ気密にするために、軸封用窒素ガスによる与圧が行われて、内部への高炉ガスの進入が防止されるようになっている炉頂圧回収タービンがある。
On the other hand, as shown in FIG. 3, pressurization with a shaft sealing nitrogen gas is performed in order to make the
しかしながら、このケーシング100,101と回転軸102との間に軸封用窒素ガスを供給して内部への高炉ガスの進入を防止するだけでは、この軸封用窒素ガスの高炉ガス路への出口となるポケット部103,104において、この窒素ガスの圧力や流れを仔細に制御することは困難であり、高炉ガスがポケット部103,104内へ進入することを防止することはできない。このため、従来の軸封用窒素ガスだけでは、ドラム部102aの前端部105及び後端部106が高炉ガスによって腐食することを防止することはできない。
However, if the shaft sealing nitrogen gas is simply supplied between the
これに対して、ケーシング100,101と回転軸102との間に供給する軸封用窒素ガスの圧力を増圧し、あるいは供給量を増量するという方法も考えられるが、この軸封用窒素ガスの増圧、増量だけでは、供給しなければならない窒素ガスが多量になるにも拘わらず、高炉ガス路への出口となるポケット部103,104内の窒素ガスの圧力や流れを仔細に制御することは同様に困難であり、高炉ガスのポケット部103,104内への進入を防止することはできない。
On the other hand, a method of increasing the pressure of the shaft sealing nitrogen gas supplied between the
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、ポケット部内に露出する回転軸のドラム部の、特に端部近傍の高炉ガスによる腐食が防止されて、炉頂圧回収タービンの回転軸の応力腐食割れの可能性を大幅に低下させることができる、炉頂圧回収タービンの回転軸構造を提供することを課題とする。 The present invention has been made to solve such a problem, and corrosion of the drum portion of the rotating shaft exposed in the pocket portion due to the blast furnace gas, particularly near the end portion, is prevented, and the rotation of the top pressure recovery turbine is prevented. An object of the present invention is to provide a rotary shaft structure of a furnace top pressure recovery turbine capable of significantly reducing the possibility of stress corrosion cracking of the shaft.
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る炉頂圧回収タービンの回転軸の腐食防止装置であって、小径の軸部と大径のドラム部とを有する回転軸と、ドラム部に取り付けられて高炉ガスにより回転軸を回転駆動させる動翼と、ドラム部の軸方向端部の外側に全周にわたって環状に延びる一定幅の隙間である開口部を介して配設されて、高炉ガス路の内側部を形成するケーシングと、開口部の内部に、かつドラム部の軸方向端部とケーシングの軸方向端部との間に形成された拡大空洞からなるポケット部と、ケーシングの内部を通ってポケット部又はポケット部の近傍に開口する吐出口と、高圧の窒素ガスを吐出口へ供給する窒素ガス供給路と、高圧の窒素ガスを窒素ガス供給路へ供給する窒素ガス供給機構とを備えたことにある。 In order to solve the above-mentioned problems, the means adopted by the present invention is corrosion of the rotating shaft of the blast furnace top pressure recovery turbine, which is used in the furnace top pressure recovery turbine power generation facility and is rotationally driven by the blast furnace gas supplied from the blast furnace. A preventive device, a rotating shaft having a small-diameter shaft portion and a large-diameter drum portion, a moving blade attached to the drum portion to rotationally drive the rotating shaft by blast furnace gas, and an axial end portion of the drum portion. A casing that is disposed on the outside through an opening that is a gap of a constant width extending in an annular shape over the entire circumference to form an inner portion of the blast furnace gas path, and an axial end portion of the drum portion inside the opening. A pocket portion composed of an enlarged cavity formed between the blast furnace and the axial end portion of the blast furnace, a discharge port that passes through the inside of the casing and opens in the vicinity of the pocket portion or the pocket portion, and a blast furnace gas to the discharge port. It is equipped with a nitrogen gas supply path for supplying and a nitrogen gas supply mechanism for supplying high-pressure nitrogen gas to the nitrogen gas supply path.
上述の炉頂圧回収タービンの回転軸の腐食防止装置において、回転軸のドラム部とケーシングとの間の周方向に環状に延びる一定幅の隙間である開口部の、その内部に形成された拡大空洞からなるポケット部には、ケーシングの内部を通ってポケット部又はこのポケ
ット部の近傍に開口する吐出口から高圧の窒素ガスが供給されるから、この高圧の窒素ガスにより、高炉ガスがポケット部内に進入することが禁止されると共に、たとえ高炉ガスがポケット部内に進入したとしても直ちに窒素置換が行われ、進入した高炉ガスはこのポケット部から高炉ガス路へ排出される。
In the above-mentioned corrosion prevention device for the rotary shaft of the furnace top pressure recovery turbine, an enlargement formed inside the opening, which is a gap having a constant width extending in a circumferential direction between the drum portion of the rotary shaft and the casing. Since high-pressure nitrogen gas is supplied to the hollow pocket portion from the discharge port that passes through the inside of the casing and opens in the pocket portion or in the vicinity of the pocket portion, the high-pressure nitrogen gas causes the blast furnace gas to enter the pocket portion. Even if the blast furnace gas enters the pocket, nitrogen substitution is immediately performed, and the blast furnace gas that has entered is discharged from the pocket to the blast furnace gas passage.
したがって、ポケット部内に露出する回転軸のドラム部の、特に端部近傍の高炉ガスによる腐食が防止される。このため、回転軸の応力腐食割れの可能性を大幅に低下させることができる。 Therefore, corrosion of the drum portion of the rotating shaft exposed in the pocket portion, particularly by the blast furnace gas near the end portion, is prevented. Therefore, the possibility of stress corrosion cracking of the rotating shaft can be significantly reduced.
上記炉頂圧回収タービンの回転軸の腐食防止装置において、吐出口から吐出される高圧の窒素ガスは、動翼を通過する高炉ガスよりもその圧力が高いことが望ましい。 In the corrosion prevention device for the rotary shaft of the furnace top pressure recovery turbine, it is desirable that the high-pressure nitrogen gas discharged from the discharge port has a higher pressure than the blast furnace gas passing through the rotor blades.
このように、吐出口から吐出される高圧の窒素ガスは、動翼を通過する高炉ガスよりもその圧力が高いから、この高圧の窒素ガスにより、高炉ガスがポケット部内に進入することがより確実に禁止されると共に、たとえ高炉ガスがポケット部内に進入したとしても直ちに窒素置換が行われ、進入した高炉ガスはこのポケット部から高炉ガス路へより速やかに排出される。 In this way, the high-pressure nitrogen gas discharged from the discharge port has a higher pressure than the blast furnace gas passing through the moving blades, so that the high-pressure nitrogen gas makes it more certain that the blast furnace gas enters the pocket portion. Even if the blast furnace gas enters the pocket, nitrogen substitution is immediately performed, and the blast furnace gas that has entered is discharged from the pocket to the blast furnace gas passage more quickly.
したがって、ポケット部内に露出する回転軸のドラム部の後端部近傍の高炉ガスによる腐食がさらに防止される。このため、回転軸の応力腐食割れの可能性をさらに低下させることができる。 Therefore, corrosion by the blast furnace gas near the rear end of the drum portion of the rotating shaft exposed in the pocket portion is further prevented. Therefore, the possibility of stress corrosion cracking of the rotating shaft can be further reduced.
上記炉頂圧回収タービンの回転軸の腐食防止装置において、上述の窒素ガス供給路は、ケーシングの周方向の複数箇所に配設されていることが望ましい。 In the corrosion prevention device for the rotary shaft of the furnace top pressure recovery turbine, it is desirable that the above-mentioned nitrogen gas supply paths are arranged at a plurality of locations in the circumferential direction of the casing.
このように、窒素ガス供給路をケーシングの周方向の複数箇所に配設することにより、窒素ガス供給路からポケット部内への高圧の窒素ガスの吐出がケーシングの周方向に均一に行われ、高炉ガスがポケット部内に進入することがより確実に禁止される。したがって、回転軸の応力腐食割れの可能性を一段と低下させることができる。 By arranging the nitrogen gas supply paths at a plurality of locations in the circumferential direction of the casing in this way, high-pressure nitrogen gas is uniformly discharged from the nitrogen gas supply path into the pocket portion in the circumferential direction of the casing, and the blast furnace Gas is more reliably prohibited from entering the pocket. Therefore, the possibility of stress corrosion cracking of the rotating shaft can be further reduced.
上記炉頂圧回収タービンの回転軸の腐食防止装置において、上述の窒素ガス供給路は、ケーシング内に配設された周方向に延びる空洞部を介して窒素ガス供給機構から吐出口まで連通していることが望ましい。 In the corrosion prevention device for the rotary shaft of the furnace top pressure recovery turbine, the nitrogen gas supply path communicates from the nitrogen gas supply mechanism to the discharge port through a cavity extending in the circumferential direction arranged in the casing. It is desirable to be there.
このように、窒素ガス供給路が、ケーシング内に配設された周方向に延びる空洞部を介して窒素ガス供給機構から窒素ガス供給路の吐出口まで連通しているから、高圧の窒素ガスが一旦この周方向に連続する空洞部を通ることにより、圧力の均一化や脈動の防止が図られる。 In this way, since the nitrogen gas supply path communicates from the nitrogen gas supply mechanism to the discharge port of the nitrogen gas supply path through the cavity extending in the circumferential direction arranged in the casing, high-pressure nitrogen gas is released. By passing through this cavity that is continuous in the circumferential direction, pressure can be made uniform and pulsation can be prevented.
上記炉頂圧回収タービンの回転軸の腐食防止装置において、上述のケーシングと回転軸との間は、窒素ガス供給路とは別路で上記窒素ガス供給機構から供給された軸封用窒素ガスにより与圧されて内部への高炉ガスの進入が禁止されることが望ましい。 In the corrosion prevention device for the rotary shaft of the furnace top pressure recovery turbine, the shaft sealing nitrogen gas supplied from the nitrogen gas supply mechanism in a separate path from the nitrogen gas supply path between the casing and the rotary shaft is used. It is desirable that pressure be applied to prevent the entry of blast furnace gas into the interior.
このように、ケーシングと回転軸との間を気密にするための与圧を窒素ガス供給路とは別路で、上述の高圧の窒素ガスと同じ窒素ガス供給機構から供給される軸封用窒素ガスによって行うことにより、窒素ガス供給機構全体を簡素化することができる。 In this way, the pressure applied to make the space between the casing and the rotating shaft airtight is different from the nitrogen gas supply path, and the shaft sealing nitrogen is supplied from the same nitrogen gas supply mechanism as the high-pressure nitrogen gas described above. By using gas, the entire nitrogen gas supply mechanism can be simplified.
本発明の炉頂圧回収タービンの回転軸の腐食防止装置は、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る炉頂圧回収タービンの回
転軸の腐食防止装置であって、小径の軸部と大径のドラム部とを有する回転軸と、ドラム部に取り付けられて高炉ガスにより回転軸を回転駆動させる動翼と、ドラム部の軸方向端部の外側に全周にわたって環状に延びる一定幅の隙間である開口部を介して配設されて高炉ガス路の内側部を形成するケーシングと、開口部の内部に、かつドラム部の軸方向端部とケーシングの軸方向端部との間に形成された拡大空洞からなるポケット部と、ケーシングの内部を通ってポケット部又はポケット部の近傍に開口する吐出口と、高圧の窒素ガスを吐出口へ供給する窒素ガス供給路と、高圧の窒素ガスを窒素ガス供給路へ供給する窒素ガス供給機構とを備える。
The corrosion prevention device for the rotary shaft of the top pressure recovery turbine of the present invention is used in the top pressure recovery turbine power generation equipment and is rotationally driven by the blast furnace gas supplied from the blast furnace. Corrosion of the rotary shaft of the top pressure recovery turbine. A preventive device, a rotating shaft having a small-diameter shaft portion and a large-diameter drum portion, a moving blade attached to the drum portion and rotationally driving the rotating shaft by blast furnace gas, and an axial end portion of the drum portion. A casing that is disposed on the outside through an opening that is a gap of a constant width extending in an annular shape over the entire circumference to form an inner portion of the blast furnace gas passage, and an axial end portion of the drum portion inside the opening. A pocket portion consisting of an enlarged cavity formed between the axial end portion of the casing, a discharge port that passes through the inside of the casing and opens in the vicinity of the pocket portion or the pocket portion, and a blast furnace gas is supplied to the discharge port. It is provided with a turbine gas supply path and a blast furnace gas supply mechanism for supplying high-pressure blast furnace gas to the turbine gas supply path.
したがって、ポケット部内に露出する回転軸のドラム部の、特に端部近傍の高炉ガスによる腐食が防止されて、炉頂圧回収タービンの回転軸の応力腐食割れの可能性を大幅に低下させることができる、という優れた効果を奏する。 Therefore, corrosion of the drum portion of the rotating shaft exposed in the pocket portion, especially by the blast furnace gas near the end portion, can be prevented, and the possibility of stress corrosion cracking of the rotating shaft of the rotating shaft of the furnace top pressure recovery turbine can be significantly reduced. It has the excellent effect of being able to do it.
本発明に係る炉頂圧回収タービンの回転軸の腐食防止装置を実施するための形態を、図1及び図2を参照して詳細に説明する。 A mode for implementing the corrosion prevention device for the rotary shaft of the furnace top pressure recovery turbine according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 and 2.
図1は、一例としての、炉頂圧回収タービン発電設備の高炉プラントの排ガス路に設置されて発電等を行なう、炉頂圧回収タービン1の主要部を示す部分断面図である。炉頂圧回収タービンの発電設備においては、高炉から供給された高炉ガスが、様々な機器を介してこの炉頂圧回収タービン1に導かれてこれを回転駆動させる。 FIG. 1 is a partial cross-sectional view showing a main part of a top pressure recovery turbine 1 installed in an exhaust gas path of a blast furnace plant of a top pressure recovery turbine power generation facility as an example to generate power. In the power generation equipment of the top pressure recovery turbine, the blast furnace gas supplied from the blast furnace is guided to the top pressure recovery turbine 1 via various devices and driven to rotate.
炉頂圧回収タービン1の回転軸10によって発電機を回転駆動させることにより、発電が行なわれる。回転軸10は、前方及び後方でベアリング等により軸支される軸部10bと、軸部10bよりも大径に形成されるドラム部10aとを有し、このドラム部10aには、クリスマスツリ型の取付部を介して、例えば2段の第1段動翼(初段動翼)11と第2段動翼(最終段動翼)12が取り付けられる。
Power is generated by rotationally driving the generator by the rotating
つまり、この炉頂圧回収タービン1の回転軸10には、2段(複数段)の動翼11、12が配設され、各段の動翼11、12は、周方向に複数枚がそれぞれ取り付けられて増速翼列を形成し、動翼11、12を通過して断熱膨張する高炉ガスの作用を受けて回転軸10を回転駆動させる。
That is, two stages (plurality of stages) of moving
符号13は、回転軸10のドラム部10aに取り付けられた第1段動翼(初段動翼)11の、プラットフォーム11aの前端部よりもさらに前方に延出された前方延出部、符号14は、回転軸10のドラム部10aに取り付けられた第2段動翼(最終段動翼)12の、プラットフォーム12aの後端部よりもさらに後方に延出された後方延出部を示す。 すなわち、炉頂圧回収タービン1の回転軸10は、従来の炉頂圧回収タービンの回転軸よりも、ドラム部10aの高炉ガスの流路に接する部分が前方延出部13及び後方延出部14の分だけ前後方向に延長されている。
回転軸10とは別体に形成されて、前方延出部13の外周部に取り付けられてこの外周
部を覆う保護部材15と、同様に回転軸10とは別体に形成されて、後方延出部14の外周部に取り付けられてこの外周部を覆う保護部材16とが配設される。これらの保護部材15,16は、それぞれ周方向に分割形成された複数個の保護部材ピースからなる。
A
このように、回転軸10のドラム部10aは、第1段動翼11よりも前方に延出された前方延出部13、及び第2段動翼12よりも後方に延出された後方延出部14をそれぞれ有するから、特に高炉ガスによる腐食が発生しやすいドラム部10aの前方延出部13の前端部(軸方向端部)18、及び後方延出部14の後端部(軸方向端部)19が、動翼11,12から離れた位置に配置されることにより、動翼11,12から受ける遠心応力の応力値が低下する。したがって、特にドラム部10aの前及び後端部18,19の腐食等を原因とする、回転軸10の応力腐食割れの可能性を低下させることができる。
As described above, the
また、回転軸10は、前方延出部13の外周部と後方延出部14の外周部に取り付けられて、これら外周部を覆う保護部材15,16が取り付けられる。したがって、前方延出部13及び後方延出部14の外周部が腐食成分を含むミストに直接曝されることが防止され、これによっても回転軸10の応力腐食割れの可能性を低下させる。
Further, the rotating
上述の保護部材15,16と同様の保護部材17が、第1段動翼11と第2段動翼12の間の回転軸10のドラム部10aの外周部にも取り付けられる。この保護部材17も、周方向に分割形成された複数個の保護部材体からなる。したがって、これまで高炉ガスに直接曝されていた2段の動翼11,12の間の回転軸10のドラム部10aの外周部を、高炉ガスから保護することができ、回転軸10の応力腐食割れの可能性をさらに低下させる。
A
入口ケーシング20が、ドラム部10aの前方延出部13の前端部18よりも前方に、一定幅の隙間を設けて配設されて、その外側にある中央ケーシング30との間で高炉ガス路2を形成する。入口ケーシング20は、高炉ガス路2の内側部3を形成する。高炉ガス路2の外側部を形成する中央ケーシング30のさらに外側には、図示しない外側ケーシングが設けられている。
The
この入口ケーシング20の後端部(軸方向端部)22と回転軸10のドラム部10aの前端部18との間に、一定幅の隙間であって全周にわたり環状に延びる前方開口部26が形成される。この前方開口部26の内部には、内円筒状の入口ケーシング20に沿って周方向に全周にわたり環状に延びると共に、例えば軸方向に拡大されてなる、拡大空洞からなる前方ポケット部24が配設される。前方開口部26は、上述の高炉ガス路2に一定幅の隙間を設けて開口している。
Between the rear end portion (axial end portion) 22 of the
前方窒素ガス供給路32が、入口ケーシング20の内部を通って前方ポケット部24に開口し、吐出口34を形成する。後に詳述するように、この吐出口34から第1段動翼11の入口近傍を通過する高炉ガスよりも高圧の窒素ガスが、前方ポケット部24内へ直接吐出される。なお、吐出口34は、高圧の窒素ガスが前方ポケット部24内へ有効に吐出できるものであれば、必ずしも前方ポケット部24に開口するものに限定されるものではなく、前方ポケット部24の近傍に開口するものであってもよい。
The front nitrogen
同様に、出口ケーシング21が、回転軸10の後端部19よりも後方に全周にわたり環状に延びる一定幅の隙間を設けて配設されて、中央ケーシング30との間で高炉ガス路2を形成する。出口ケーシング21は、入口ケーシング20と同様に、高炉ガス路2の内側部4を形成する。出口ケーシング21は、図示しない複数の翼形支柱(ストラットともいう)により中央ケーシング30に支持されている。
Similarly, the
出口ケーシング21の前端部(軸方向端部)23と、回転軸10のドラム部10aの後端部19との間に、一定幅の隙間であって全周にわたり環状に延びる後方開口部27が形成される。この後方開口部27の内部には、内円筒状の出口ケーシング21に沿って周方向に全周にわたり環状に延びると共に、周方向に環状に延びると共に、例えば軸方向に拡大されてなる拡大空洞からなる後方ポケット部25が配設される。後方開口部27は、上述の高炉ガス路2に一定幅の隙間を設けて開口している。
A
後方窒素ガス供給路33が、出口ケーシング21の内部を通って後方ポケット部25に開口し、吐出口35を形成する。後に詳述するように、この吐出口35から、第2段動翼12の出口近傍を通過する高炉ガスよりも高圧の窒素ガスが、後方ポケット部25内へ直接吐出される。なお、吐出口35は、上述の高圧の窒素ガスが後方ポケット部25内へ有効に吐出できるものであれば、必ずしも後方ポケット部25に開口するものに限定されるものではなく、後方ポケット部25の近傍に開口するものであってもよい。
The rear nitrogen
上述の前方窒素ガス供給路32及びその吐出口34は、入口ケーシング20の周方向の3箇所(複数箇所)に配設されている。同様に、後方窒素ガス供給路33及びその吐出口35は、出口ケーシング21の周方向の2箇所(複数箇所)に配設されている。上述の前方及び後方ポケット部24,25は、たとえ粉塵等を含む高炉ガスが前方及び後方開口部26,27を通して回転軸10とケーシング20,21との間に進入したとしても、粉塵等がこのポケット部24,25内に滞留ないし付着して、ポケット部24,25よりもさらに内部へ進入しないようにしたものである。
The above-mentioned front nitrogen
図2に示すように、窒素ガス供給機構40は次のように構成される。窒素ガス供給路42は、窒素ガス供給源41から圧力調節弁43を通った後に前方窒素ガス供給路44と後方窒素ガス供給路45とに分岐される。前方窒素ガス供給路44は、流量調整弁47、圧力調節弁48を通って、さらに2路に分岐される。この2路に分岐して窒素ガス供給機構40を出た前方窒素ガス供給路44は、中央ケーシング30内にそれぞれ入る。
As shown in FIG. 2, the nitrogen
2路に分岐された前方窒素ガス供給路44は、入口ケーシング20内に配設された周方向に延びる前方空洞部(空洞部)36に入る。この前方空洞部36は、入口ケーシング20内に環状に形成されている。前方窒素ガス供給路44は、前方空洞部36の出口で3路に分岐された後、図1に示す前方窒素ガス供給路44の吐出口34まで連通している。
The front nitrogen
このように、前方窒素ガス供給路44が、入口ケーシング20内に配設された周方向に延びる前方空洞部36を介して、窒素ガス供給機構40から前方窒素ガス供給路44の吐出口34まで連通しているから、高圧の窒素ガスが一旦この周方向に延びる前方空洞部36を通ることにより、高圧の窒素ガスの脈動の防止や圧力の均一化が図られる。
In this way, the front nitrogen
他方、後方窒素ガス供給路45は、流量調整弁50、圧力調節弁51を通って2路に分岐される。この2路に分岐して窒素ガス供給機構40を出た後方窒素ガス供給路45は、出口ケーシング21内に入る。その後、後方窒素ガス供給路45は、出口ケーシング21の内部配管内を通り、図1に示す後方窒素ガス供給路45の吐出口35まで連通している。
On the other hand, the rear nitrogen
窒素ガス供給機構40の窒素ガス供給源41から圧力調節弁43によって圧力調整された後、高圧の窒素ガスは、分岐した前方窒素ガス供給路44を通り、流量調節弁47によって、前方ポケット部24を通って高炉ガス路2へ排出される後述の軸封用窒素ガスの、例えば0.7〜1.0倍の質量流量になるように流量調整される。
After the pressure is adjusted by the
続く圧力調節弁48により、吐出口34において第1段動翼11の入口近傍の高炉ガス
路2を通る高炉ガスに対して、例えば0.2〜0.5kgf/cm2 だけ高い圧力になるように調整され、さらに入口ケーシング20内に配設された前方空洞部36を通って、図1に示す前方窒素ガス供給路44の吐出口34から、前方ポケット部24内へ直接吐出される。
The subsequent
このため、この前方ポケット部24内へ直接吐出された高圧の窒素ガスにより、高炉ガスが前方ポケット部24内に進入することが禁止されると共に、たとえ高炉ガスの一部が進入したとしても直ちに窒素置換が行われて、高炉ガスは前方ポケット部24から高炉ガス路2へ速やかに排出される。したがって、前方ポケット部24内に露出する、ドラム部10aの前端部18の近傍の高炉ガスによる腐食が防止される。このため、回転軸10の応力腐食割れの可能性が大幅に低下する。
Therefore, the high-pressure nitrogen gas directly discharged into the
同様に、窒素ガス供給機構40の窒素ガス供給源41から圧力調節弁43によって圧力調整された後、高圧の窒素ガスは、分岐した後方窒素ガス供給路45を通り、流量調節弁50によって、後方ポケット部25を通って高炉ガス路2に排出される後述の軸封用窒素ガスの、例えば0.7〜1.0倍の質量流量になるように流量調整される。
Similarly, after the pressure is adjusted by the
続く圧力調節弁51により、吐出口35において第2段動翼12の出口近傍の高炉ガス路2を通る高炉ガスに対して、例えば0.2〜0.5kgf/cm2 だけ高い圧力になるように調整され、出口ケーシング21内を通って図1に示す後方窒素ガス供給路45の吐出口35から後方ポケット部25内へ直接吐出される。
The subsequent
このため、後方ポケット部25内へ直接吐出された高圧の窒素ガスにより、高炉ガスが後方ポケット部25内に進入することが禁止されると共に、たとえ高炉ガスが進入したとしても直ちに窒素置換が行われ、高炉ガスは後方ポケット部25から高炉ガス路2へ速やかに排出される。したがって、後方ポケット部25内に露出する、ドラム部10aの後端部19の近傍の高炉ガスによる腐食が防止される。このため、回転軸10の応力腐食割れの可能性が大幅に低下する。
Therefore, the high-pressure nitrogen gas discharged directly into the
なお、ポケット部24,25へ供給される高圧窒素ガスの上記流量及び圧力に関する上限値及び下限値は、供給する高圧窒素ガス量との関係等で、高炉ガスのポケット部24,25への進入禁止と、一旦進入した高炉ガスのポケット部24,25からの排出とを最も効果的に行うことができる範囲を例示したものであり、ポケット部24,25へ供給する高圧窒素ガスの流量及び圧力は、必ずしも上記範囲に限定されるものではない。必要に応じて適宜に調整される。
The upper and lower limits of the flow rate and pressure of the high-pressure nitrogen gas supplied to the
一方、窒素ガス供給機構40の窒素ガス供給源41から分岐する、図2に破線で示す別路の窒素ガス供給路52が、回転軸10の軸部10bと入口ケーシング20との間、及び回転軸10の軸部10bと出口ケーシング21との間をそれぞれ気密にするための、軸封用窒素ガスを供給する。
On the other hand, another nitrogen
この軸封用窒素ガスは、図2に示すように、回転軸10の軸部10bと入口ケーシング20との間、及び回転軸10の軸部10bと出口ケーシング21との間をそれぞれ通って、最終的には上述の前方及び後方ポケット部24,25内へ排出される。前方及び後方ポケット部24,25内では、上述の窒素置換用の高圧の窒素ガスと混合されて、高炉ガス路2へそれぞれ排出される。
As shown in FIG. 2, the shaft sealing nitrogen gas passes between the
この軸封用窒素ガスにより、たとえわずかな量の高炉ガスが前方ポケット部24や後方ポケット部25に進入したとしても、回転軸10の軸部10bと入口ケーシング20との間の内部や回転軸10の軸部10bと出口ケーシング21との間の内部へ、高炉ガスがさ
らに進入することが阻止される。
Due to this shaft sealing nitrogen gas, even if a small amount of blast furnace gas enters the
したがって、回転軸10、入口ケーシング20、出口ケーシング21の内部腐食は確実に防止される。この軸封用窒素ガスも、上述の窒素ガス供給機構40から供給される。このため、炉頂圧回収タービン1の窒素ガス供給機構全体を極めて簡素化することができる。
Therefore, internal corrosion of the
また、上述の窒素ガス供給路44,45は、入口及び出口ケーシング20,21の周方向の複数箇所に配設されているから、窒素ガス供給機構40からの前方及び後方ポケット部24,25内への高圧の窒素ガスの吐出が、入口及び出口ケーシング20,21の周方向に均一に行われ、高炉ガスが前方及び後方ポケット部24,25内に進入することが確実に防止される。したがって、回転軸の応力腐食割れの可能性を一段と低下させることができる。
Further, since the above-mentioned nitrogen
なお、上述の炉頂圧回収タービンの腐食防止装置は一例にすぎず、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、それらを本発明の範囲から除外するものではない。 The above-mentioned corrosion prevention device for the furnace top pressure recovery turbine is only an example, and various modifications can be made based on the gist of the present invention, and these are not excluded from the scope of the present invention.
1 炉頂圧回収タービン
2 高炉ガス路
3,4 内側部
10 回転軸
10a ドラム部
10b 軸部
11 第1段動翼(初段動翼)
11a プラットフォーム
12 第2段動翼(最終段動翼)
12a プラットフォーム
13 前方延出部
14 後方延出部
15,16,17 保護部材
18 前端部(軸方向端部)
19 後端部(軸方向端部)
20 入口ケーシング
21 出口ケーシング
22 後端部(軸方向端部)
23 前端部(軸方向端部)
24 前方ポケット部
25 後方ポケット部
26 前方開口部
27 後方開口部
30 中央ケーシング
32 前方窒素ガス供給路
33 後方窒素ガス供給路
34,35 吐出口
36 前方空洞部(空洞部)
40 窒素ガス供給機構
41 窒素ガス供給源
42 窒素ガス供給路
43 圧力調節弁
44 前方窒素ガス供給路
45 後方窒素ガス供給路
47 流量調整弁
48 圧力調節弁
50 流量調整弁
51 圧力調節弁
52 窒素ガス供給路
100,101 ケーシング
102 回転軸
102a ドラム部
103,104 ポケット部
105 前端部
106 後端部
1 Furnace top pressure recovery turbine 2 Blast
19 Rear end (axial end)
20
23 Front end (axial end)
24
40 Nitrogen
Claims (4)
The shaft sealing nitrogen supplied from the nitrogen gas supply mechanism (40) is separated from the nitrogen gas supply path (44, 45) between the casing (20, 21) and the rotating shaft (10). The corrosion prevention device for a rotary shaft of a furnace top pressure recovery turbine according to any one of claims 1 to 3, wherein the blast furnace gas is pressurized by gas to prevent the blast furnace gas from entering the inside.
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| JP2017073331A JP6911235B2 (en) | 2017-04-01 | 2017-04-01 | Corrosion prevention device for the rotating shaft of the furnace top pressure recovery turbine |
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| JP2017073331A JP6911235B2 (en) | 2017-04-01 | 2017-04-01 | Corrosion prevention device for the rotating shaft of the furnace top pressure recovery turbine |
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