(57)【要約】【課題】  回転軸の応力腐食割れの可能性を大幅に低下させる。【解決手段】  小径の軸部（１０ｂ）と大径のドラム部（１０ａ）とを有する回転軸（１０）と、ドラム部に取り付けられる動翼（１１，１２）と、ドラム部の軸方向端部（１８，１９）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（２６，２７）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（２０，２１）と、上記開口部の内部に、かつドラム部の軸方向端部とケーシングの軸方向端部（２２，２３）との間に形成された拡大空洞からなるポケット部（２４，２５）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（３４，３５）と、高圧の窒素ガスを吐出口へ供給する窒素ガス供給路（４４，４５）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（４０）とを備える。高圧の窒素ガスは、動翼を通過する高炉ガスよりも圧力が高い。【選択図】        図１
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【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（１）の回転軸の腐食防止装置であって、小径の軸部（１０ｂ）と大径のドラム部（１０ａ）とを有する回転軸（１０）と、前記ドラム部に取り付けられて前記高炉ガスにより前記回転軸を回転駆動させる動翼（１１，１２）と、前記ドラム部の軸方向端部（１８，１９）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（２６，２７）を介して配設されて高炉ガス路（２）の内側部（３，４）を形成するケーシング（２０，２１）と、前記開口部の内部に、かつ前記ドラム部の前記軸方向端部と前記ケーシングの軸方向端部（２２，２３）との間に形成された拡大空洞からなるポケット部（２４，２５）と、前記ケーシングの内部を通って前記ポケット部又は前記ポケット部の近傍に開口する吐出口（３４，３５）と、高圧の窒素ガスを前記吐出口へ供給する窒素ガス供給路（４４，４５）と、前記高圧の窒素ガスを前記窒素ガス供給路へ供給する窒素ガス供給機構（４０）とを備えたことを特徴とする炉頂圧回収タービンの回転軸の腐食防止装置。
【請求項２】
前記吐出口から吐出される前記高圧の窒素ガスは、前記動翼（１１，１２）を通過する前記高炉ガスよりも圧力が高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回転軸の腐食防止装置。
【請求項３】
前記窒素ガス供給路（４４，４５）は、前記ケーシング（２０，２１）の周方向の複数箇所に配設され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回転軸の腐食防止装置。
【請求項４】
前記窒素ガス供給路（４４）は、前記ケーシング（２０）内に配設された周方向に延びる空洞部（３６）を介して前記窒素ガス供給機構（４０）から前記吐出口（３４）まで連通し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回転軸の腐食防止装置
【請求項５】
前記ケーシング（２０，２１）と前記回転軸（１０）との間は、前記窒素ガス供給路（４４，４５）とは別路で前記窒素ガス供給機構（４０）から供給された軸封用窒素ガスにより与圧にされて内部への前記高炉ガスの進入が禁止され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回転軸の腐食防止装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【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。
【０００４】
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。
【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。
【０００６】
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。
【０００７】
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）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平０７−０１１９７４号公報
【特許文献２】特開平０７−０１１９７３号公報
【特許文献３】特開２０１４−０８０８７２号公報
【特許文献４】特開２００７−３１５３６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【発明の効果】
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】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示す部分断面図である。
【図２】図１の炉頂圧回収タービンへ高圧窒素ガスを供給するための窒素ガス供給機構を示す模式図である。
【図３】従来の炉頂圧回収タービンの回転軸の腐食防止装置を示す部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【符号の説明】
【００６３】
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
【図１】
2018173070.tif 000003
【図２】
2018173070.tif 000004
【図３】
2018173070.tif 000005