Газовая утилизационная бескомпрессорная турбина

тш о о j 1 JГл.
Газовая утилизационная бескомпрессорная турбина.
Полезная модель относится к области газовых бескомпрессорных турбин, предназначенных для выработки электроэнергии за счет утилизации разности давлений колошникового газа под колошниками доменной печи и давлением в общезаводском коллекторе, подающим колошниковый газ к топочным устройствам тепловых и паровоздушных станций и нагревательных печей.
Известна газовая утилизационная бескомпрессорная турбина, служащая для получения переменного тока за счет утилизации избыточного давления колошникового газа доменной печи (см., например, книгу Л. В. Арсеньева и др. «Комбинированные установки с газовыми турбинами, Л. «Машиностроение, 1982 г., стр.200-203).
Известна также конструкция газовой утилизационной бескомпрессорной турбины, позволяющая получить полезную мощность 12 МВТ, производства Уральского турбомоторного завода (см., например, отраслевой каталог «Газотурбинные и технологические установки, М. 1995г. стр. 76) - прототип.
К недостаткам указанной в прототипе конструкции газовой утилизационной бескомпрессорной турбины можно отнести:
МПК F 02 С1 / 02
-наличие высокой частоты вращения ротора (3000 об / мин), что приводит к
износу направляющих и рабочих лопаток при работе на запыленном и влажном газе,
-регулирование поворотной диафрагмой (дроссельное регулирование), которое не позволяет достаточно эффективно использовать весь перепад давления номинального расхода газа,
-отсутствие системы промывки проточной части, что приводит к сокращению межремонтного периода.
Предлагаемая полезная модель решает задачу эффективной работы газовой утилизационной бескомпрессорной турбины с выработкой полезной мощности в диапазоне расходов от 100% до 30% номинального расхода газа.
Для осуществления указанной задачи принято понижение частоты вращения ротора до 1500 об/мин, наличие поворотных направляющих лопаток, снижение заносов проточной части газовой утилизационной бескомпрессорной турбины за счет промывки проточной части, обеспечение отвода конденсата в патрубках и соединенных с ними трубопроводах.
Для получения указанных технических результатов в газовой утилизационной бескомпрессорной турбине, соединенной с турбогенератором переменного тока, утилизирующей избыточное давление колошникового газа доменной печи после системы «тонкой газоочистки с использованием воды оборотного цикла, содержащей образующую проточную часть статор, состоящий из корпуса и неподвижных направляющих лопаток, и имеющий возможность вращаться ротор с рабочими лопатками, который установлен в опорном и опорноупорном подшипниках, расположенных на фундаменте, частота вращения ротора выбрана кратной частоте переменного тока турбогенератора, корпус содержит по крайне мере один подводящий и один отводящий патрубки, соединенные с трубопроводами для входа и выхода колошникового газа, статор дополнительно
содержит поворотные регулирующие направляющие лопатки, снабженные гидроприводом, при этом турбина содержит систему промывки проточной части водой оборотного цикла газоочистки доменной печи, содержащую разбрызгивающие форсунки, установленные перед поворотными регулирующими направляющими лопатками, и систему отвода конденсата от подводящего и отводящего трубопроводов и патрубков с по крайне мере двумя конденсатоотводчиками, установленными на уровне нулевой отметки фундамента, причем конденсатоотводчики выполнены поплавкового типа. Отличительными признаками заявляемой полезной модели являются:
-выбор частоты вращения ротора кратной частоте переменного тока турбогенератора,
-наличие в корпусе по крайне мере одного подводящего и одного отводящего патрубков, соединенных с трубопроводами для входа и выхода колошникового газа,
-наличие в статоре поворотных регулирующих направляющих лопаток,
-наличие системы промывки проточной части водой оборотного цикла газоочистки доменной печи, содержащей разбрызгивающие форсунки, установленные перед поворотными регулирующими направляющими лопатками,
-наличие системы отвода конденсата от подводящего и отводящего трубопроводов и патрубков с по крайне мере двумя конденсатоотводчиками, установленными на уровне нулевой отметки фундамента, причем выполнение конденсатоотводчиков поплавкового типа.
На фиг. 1 показана установка газовой утилизационной бескомпрессорной турбины; на фиг.2 - проточная часть газовой утилизационной бескомпрессорной турбины с одним подводящим и двумя отводящими патрубками; на фиг.З конструкция поворотной регулирующей направляющей лопатки с гидроприводом; на фиг. 4 - поворотное кольцо, предназначенное для перемещения поворотных направляющих лопаток; на фиг.5 - коллектор разбрызгивающих устройств; на фиг.6 - разбрызгивающие форсунки.
Газовая утилизационная бескомпрессорная турбина 1 содержит статор, включающий корпус 2, неподвижные направляющие лопатки 3, и поворотные регулирующие направляющие лопатки 4 с гидроприводом 5. Кроме того в проточную часть турбины входит имеющий возможность вращаться ротор 6 рабочими лопатками 7, установленный в опорном подшипнике 8 и опорноупорном подшипнике 9. Корпус 2 включает подводящий патрубок 10 и два отводящих патрубка 11, соединенные с трубопроводами 12 и 13. В газовой утилизационной бескомпрессорной турбине установлена также система промывки 14 водой оборотного цикла газоочистки доменной печи, содержащая разбрызгивающие форсунки 15 установленные перед поворотными направляющими регулирующими лопатками 4. Кроме того предусмотрена также система отвода конденсата 16 из отводящих 11, подводящего 10 патрубков и трубопроводов 12 и 13, включающая по меньшей мере два кондесатоотводчика 17, конструкция каждого из которых приведена в книге К.А. Тельного и др. «Автоматизация газоперекачивающих агрегатов с газотурбинным приводом, 1983 г, стр. 77-78. При этом поворотные регулирующие направляющие лопатки 4 установлены в правом и левом потоках, предназначены для изменения пропускной способности проточной части турбины, благодаря чему система автоматического регулирования турбины (на фиг. не показана) осуществляет поддержание на заданном уровне частоту вращения ротора 6 или давление колошникового газа перед турбиной 1 по сигналам системы автоматического регулирования. Уплотнение поворотных регулирующих направляющих лопаток 4 4 ОТ проникновения колошникового газа в помещение машзала осуществлено с
помощью сальников 18 и 19 и запорного газа, подводимого под определенным давлением. Лопатки 4 установлены с возможностью свободного поворота от полного закрытия до полного открытия при сохранении зазора между лопаткой 4 и корпусом 2 от 0,3 до 1, 5 мм. Поворотные регулирующие направляющие лопатки 4 имеют по 2 сферических подшипниках 20 с внутренним покрытием трущихся поверхностей. Нижний подшипник 20 установлен в одной втулке 21 с сальником 18. Перемещение поворотных регулирующих направляющих лопаток 4 осуществляется при помощи рычагов 22 и тяг 23 с регулируемой длиной, соединенных с поворотным кольцом 24, которых 2. Поворотное кольцо 24 опирается на 6 роликов 25, вращающихся на сферических подшипниках 26, установленных в опорах 27. К нижней части поворотного кольца 21 прикреплено ухо 28, к которому присоединен через муфту 29 шток гидроцилиндра 30 гидропривода 5. Положение поворотного кольца 24 контролируется во время работы турбины 1 датчиками (на фиг. не показаны). Кроме того, система промывки 14, состоящая из коллекторов 31 и 32, с установленными на них разбрызгивающими форсунками 15, содержит подводящие трубы с телескопическим соединением 33. Разбрызгивающие форсунки 15 размещены на коллекторах 31 и 32 и установлены таким образом, чтобы направление струи промывочной воды приблизительно соответствовало средней линии проходов между поворотными направляющими регулирующими лопатками 4. Предусмотренные в турбине конденсатоотводчики 17 установлены на нулевой отметке фундамента (ниже нижнего уровня дренируемых патрубков 11 и 12) для обеспечения свободного слива в сборный лоток (на фиг. не показан).
,
5 турбины 1. Поворотный направляющий аппарат регулирующих ступеней левого и
правого потоков осуществляет поддержание заданного давления газа перед турбиной 1, а следовательно под колошником доменной печи. Непосредственно перед поворотными направляющими регулирующими лопатками 4 установлены коллекторы 31, 32 с разбрызгивающими форсунками 15 системы промывки 14 проточной части. Перепад давления на ступенях проточной части преобразуется в кинетическую энергию вращения ротора 6 турбины 1, приводящего в движение ротор электрогенератора (на фиг. не показан). Конденсат водяного пара, содержащегося в колошниковом газе, образующийся в процессе расширения газа в проточной части, отводится из патрубков 10 и 11 турбины 1 при помощи конденсатоотводчиков 17 поплавкового типа.
3)tSM 6