(57)【要約】      （修正有）【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
2014084744.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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。
【請求項６】
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。
【請求項７】
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。
【請求項８】
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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）。
【００１０】
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）。
【００１１】
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）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００５−２１４０３３号公報
【特許文献２】特開２００７−３１５３６４号公報
【非特許文献】
【００１３】
【非特許文献１】「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
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【発明の効果】
【００３３】
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。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】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。
【図２】図１の炉頂圧回収タービンを示す側面図である。
【図３】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。
【図４】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。
【図５】図４のスリットを示す拡大断面図である。
【図６】図５とは別のスリットを示す拡大断面図である。
【図７】図２の炉頂圧回収タービンの水の流れを示す図である。
【図８】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。
【図９】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。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
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。
【符号の説明】
【００７１】
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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【手続補正書】
【提出日】平成24年10月22日(2012.10.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５】
2014084744.tif 000012
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６】
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