Доменная газотурбинная установка Советский патент 1981 года по МПК F01D25/24 C21B7/22 

(54) ДОМЕННАЯ ГАЗОТУРБИННАЯ УСТАНОВКА

I ; . .

Изобретение относится к оборудованию доменных цехов, в частности к устройствам для утилизации энергии колошникового газа.

Известна доменная газотурбинная установка, содержащая корпус, ротор с пустотелой осью с ободом и лопатками, расположенными наклонно к ободу. Установка соединена подводящим трубопроводом с доменной печью и работает на сухом доменном газе 1 и {2.

Недостатком известной установки является сильный шум и невозможность использования высокотемпературного или запыленного газа..

Цель изобретения - создание доменной газотурбинной установки, которая при работе не создавала бы сильного шума и позволяла использовать энергию запыленного сжатого газа при любой температуре.

Указанная цель достигается тем, что лопатки ротора турбины в направлении к ободу сходятся и образуют на выходе из обода друг с другом каналы в виде реактивных сопел, а у оси эти каналы соединены с газопроводом высокого давления; нижняя часть корпуса соединена изогнутым . трубопроводом с пустотелой осью ротора, полость корпуса соединена .с водопроводом; к внутренней стенке нижней части корпуса прикреплены лопатки с наклоном под углом 25-60° по ходу движения обода.

На фиг. 1 изображена доменная газотурбинная установка перпендикулярно оси ротора, вертикальный разрез; на фиг. 2 - то же, вдоль оси ротора.

Доменная газотурбинная установка состоит из корпуса 1, заполненного жидкостью 2, например водой, газопровода высокого давления 3, подведенного к центру ротора 4, газопровода 5 низкого давления, подсоединенного вверху корпуса 1. Ротор 4 помёщен в корпус 1 и насажен на вал 6 с закрепленным на нем преобразователем энергии, например электрогенератором. Вал пропущен через подшипник с сальником 7, укрепленным на корпусе 1. Ротор 4 содержит торцовые обода 8 круглой формы, имеющие по наружной, кромке окружное кольцо 9, и насаженные на втулку 10. .

Между ободами 8,размещенными радиально лопатки 11, которые выполнены изогнутыми ипрйлегают тангенциально к наружной окружности ободов 8 под углом 25-60. Лопатки на конце у наружной окружности обода 8 образуют каналы в виде реактивных сопел 12. Между лопатками образованы полости 13. которые соединены с центральной полостьювтулки 10. через окна J4. Во втулку 10 введен наконечник 15 подводящего газопровода 3, на конце которого имеется выходное сопло 16 и изогнутый трубопровод 17 с соплом 18. Второй конец 19.трубопровода 17 соединен с нижней частью корпуса 1 со стороны реактивных сопел 12, так что получается соединенным . сквозным проходом с канйЛол трубопровода 17 через оДну какую-либо межлопаточную полость 13. Для уплотнений зазора между ободом 8 рьтора и корпуфм 1 имеются уплотнители 20. К газотурбинной установке сделан подвод жйдкбстй через водопровод 21 для кЬмпенсации потерь ее с уходящим газом. Устройство работает следующим обраЗОМ.-:.-.- .. Дл5| включения его-подается сжать1Й газ по газопроводу 3, который поступает через наконечник 5 и сопло 16 в расположенное против его окно 14, в межлопаточную полость 13, вытесняя из нее жидкость 2 через реактивное сопло 12, вследствие чего на кольца 9 ротора возникает сила отдачи, соз-; дающая крутящий момент на валу б и приводящая ротор в движение. Скорость вра щенря ротора регулируется создаваемой на валу 6 нагрузкой от преобразователя энергии. В тот момент, когда окно 14 отойдет от трубопровода 17, жидкость в межлопаточной полости 13 еще не полностью вытеснена. Вытеснение жидкости продолжается за счет padptH .расЩирения газа, вследствие чего продолжает действовать реактивная сила тоачи, но меньщей величины, так как давление газа падает вследствие расшжрени;я. После попадания в полость 13 газа на ротор действует также архимедова сила всплывания в жидкости, направленная вверх, Такйм образом, суммируются силы реактивной отдачи и составляющая архимедовой силы и ротор крутится, поднимая газ вверх. После подъема вверх гйз всплывает через слой жидкости в верхней части корпуса, а звук гасится слоем жидкости. Этим обеспечивается бесшумность работы газотурбинной установки, так как газ при работе в роторе потеряет давление. После подъема меж.лопаточной полости в верхнее положение полость 13 заполняется жидкостью из трубопровода 17 через сопло 16 и окно 14. Затем заполненная жидкостью полость 13 опускается вниз, и цикл повторяется. Учитьшая малую скорость движения газа через ротор, абразивный износ не представляет опасности, а зарастание каналов пылью предотвращается .смывом ее жидкостью. В устройстве .предусмотрен оборотный цикл жидкости для ее регенерации от осевшей пыли. Остатки пыли улавливают потоком жидкости через брызгало 21, установленное в отводящем газовом тракте. В данной установке представляется возможность использовать газ любой температуры (вплоть до 2000°С), так как перегрев лопаток и потери их прочности не произойдет. Это связано с тем, что лопатки за каждый цикл обмываются водой и охлаждакзтся. При использовании высокотемпературных газов несколько увеличатся потери тепловой энергий на испарение воды, но они невелики из-за кратковременности контакта сжатых газов со стенками лопаток. Кроме того, газ после входа, в межлопаточное пространство адиабатически расширяется и быстро охлаждается, совершая работу. Формула изобретения 1.Доменная газотурбинная установка, содержащая газопроводы высокого и низкого давления, корпус с пустотелой конической втулкой, выполненной с окнами для выхода таза и воды, внутри которого установлен ротор с ободом и лопатками, имеющий окна между лопатками, примыкающими к втулке, атличающаяся тем, что, с целью использования в качестве рабочего тела запыленных высокотемпературных газов и уменьшения щума, корпус соединен с водопроводом, нижняя часть корпуса соединейа водоводом с,конической втулкой, а лопатки устанОвленьГ под углом 25-60° к касательной окружности внешнего обода и сходятся в Направлении к периферии ротора. 2.Установка по п. I, отличающаяся тем, что к внутренней стенке нижней части корпуса прикреплены лопатки с наклоном по ходу .гщижения ротора. .Источники информации, прчнйтые во внимание прн э «пертизе 1.Ницкевич Е. А. Теплоэнергетика доменноф производства. М., «Металлургия, 1966. d. 363-376. 2.Сазонов Б. В. Доменные газотурбинные установки. М., «Металлургия, 1965.

ffe.; 1 21 J fe