Премиум Инжиниринг | Premium Engineering - Главная

Премиум Инжиниринг - страница Контакты

Premium Engineering - Home English

Премиум Инжиниринг - ГАЗОРАСШИРИТЕЛЬНАЯ ТУРБИНА НА ДОМЕННОЙ ПЕЧИ

Конференция - «Передовые европейские технологии для предприятий горно-металлургического комплекса Украины»

Газорасширительная турбина на доменной печи

Франц Йозеф Ирних, Валерий Шульц

«Z&J Technologies GmbH»


Газорасширительная турбина с дроссельной групой

Рис. 1 Газорасширительная турбина с дроссельной групой

Газорасширительная турбина с газоочистителем с кольцевым зазорами (скруббер)

Рис. 2 Газорасширительная турбина с газоочистителем с кольцевым зазорами (скруббер)

Введение

Доменный газ от обратного давления печи получает на колошнике значительную кинетическую и термическую энергию, которая может быть преобразована посредством газорасширительной турбины в электрический ток. Для того, чтобы турбина могла достичь наивысшего КПД, она должна быть точно рассчитана под количество, давление и температуру газа. Дополнительным требованием является возможность точной регулировки давления шихты.

Газорасширительная турбина для доменного газа

Сегодня невозможно себе представить экономичную эксплуатацию доменной печи без использования колошниковое противодавление печи. Благодаря этому стало возможным, при одинаковом объеме печи, достигнуть более высокой удельной производительности. Экономичность газорасширительных турбин определяется, прежде всего, через отношение перепадов давления колошникового газа к рыночной стоимости электрической энергии.

До начала использования газорасширительных турбин использовалась лишь незначительная часть кинетической энергии газа, для очистки колошникового газа в процессе газоочистки. Большая часть энергии терялась при дросселировании давления в верхней части доменной печи на давление в систему очищенного газа. Используя газорасширительную турбину, можно вернуть около 30 % энергии, потраченной на нагнетание воздушного дутья.

Работы по разработке газорасширительной турбины для использования перепадов давления начались в 60-х годах прошлого столетия на территории бывшего СССР. Это были аксиальные газорасшрительные турбины. Экономичность этих турбин, которые получили название ГУБТ (газорасширительная утилизационная бескомпрессорная турбина) была относительно низкой, поскольку из-за отсутствия внутренней регулировки давления (изменение положения направляющих лопаток) можно было вернуть только часть энергии. Более того, остаточная влажность и содержание пыли в колошниковом газе стали причиной проблем с бесперебойной работой турбины.

 

Газорасширительная турбина в поперечном разрезе

Рис. 3 Газорасширительная турбина в поперечном разрезе

В Восточной Европе разработка газорасширительных турбин началась в конце 1960 г., в Бельгии и Франции. Здесь, учитывая негативный опыт с аксиальными турбинами, предпочтение отдавалось надежным радиальным газорасширительным турбинам.

Середина 70-х годов ознаменовалась значительным витком в разработке и внедрении газорасширительных турбин, в особенности, в Японии. Благодаря улучшениям в защите от коррозии и внедрению регулируемых лопаток, значительно улучшились показатели КПД и эксплуатационной надежности. В начале 1982 г. во всем мире эксплуатировалось около 35 газорасширительных турбин. Учитывая, что изначальные проблемы уже нашли свои конструктивные решения, сегодня возможна рентабельная эксплуатация с насыщенным газом, при мощностях до 25 MВт.

На рис. 3 изображена турбина в сечении. Входная и выходная камеры, а также корпус турбины – стальные сварные конструкции. Корпус в исполнении из двух частей с сопряжением по горизонтали. Вертикальные фланцевые соединения представляют собой перманентные соединения.

Корпус с обеих сторон соединен опорами подшипников. Средняя часть турбины опирается на бетонный фундамент пружинами. Для обеспечения сепарации пыли и конденсата, изнутри впускная камера имеет форму циклона с конденсатоуловителем. В качестве защитного покрытия для деталей, которые находятся в контакте с газом, внутри турбины применяется специальное керамическое покрытие. Обоймы направляющего аппарата запрессованы в горячем состоянии на вал ротора. Рабочие и направляющие лопатки закрепляются в соответствии с последними стандартами техники. На правом конце ротора предусмотрена муфта для генератора. На левой стороне размещены центробежный выключатель и валоповоротное устройство.

Для достижения чистого давления колошниковых газов, входные лопатки 1 ступени регулируемые. Благодаря этому, регулируемые лопатки позволяют достичь широкой параметрической поверхности одинакового КПД.

 

Уплотнение защитного газа

Рис. 4 Уплотнение защитного газа

 

Уплотнение защитного газа

Рис. 5 Окончательная стадия производства турбины

 

Уплотнение защитного газа

Рис. 5a Параметрическая кривая турбины (пример)


Технические параметры

Муфта между турбиной и генератором в крутильно-упругом исполнении. В случае возможной перегрузки – или в случае выхода из строя предохранительных приспособлений, – в муфте предусмотрено заданное место излома. Также, муфта служит изолятором для установки непроводящих диафрагм между генератором и турбиной.

Приспособления защитного газа расположены на концах вала и рычагах изменения положения направляющих лопаток. В качестве защитного газа используется азот из сети предприятия, осушенный, подогретый до мин. 15 °C, с возможностью сброса давления. Отдельные конструктивные особенности – стационарные уплотнительные угольные кольца в качестве уплотнений вала (Рис. 5). При простоях турбины, эти угольные кольца герметизируют выходы вала путем прилегания к буртикам вала, без использования защитного газа. При эксплуатации турбины, защитный газ через специальные отверстия задействует камеры защитного газа, таким образом, эти кольца находятся в висячем положении и не подвержены износу.

Охлаждение и впрыск

Охлаждающая вода, необходимая для охлаждения генератора, а также маслостанции и гидравлической установки, берется из сети предприятия. После выполнения мероприятий по охлаждению, вода отводится в контур газоочистки в качестве дополнительной воды. Малая часть неиспользованной воды впрыскивается в турбину для обрызгивания лопаток.

Регулируемые ряды лопаток обрызгиваются автоматически, через определенные интервалы, для того чтобы избежать налипания пыли на рабочей стороне лопаток. Это служит для технически хорошего хода турбины и постоянной высокой отдачи мощности.

Конденсат, возникающий при расширении, вместе с впрыскиваемой водой собирается в установке конденсата и направляется в контур газоочистки посредством регулятора уровня.

Гидравлическая установка и маслостанция

К централизованной гидравлической системе подключены все исполнительные цилиндры регулирующей арматуры, управляющие устройства, а также система регулировки положения лопаток. Рабочее давление составляет 150 бар. Маслостанция, прокачивает около 25 м³ масла в час через подшипники турбины и генератора. Давления смазочного масла составляет 1,5 бар. В случае выхода из строя насосов маслостанции происходит отключение турбины. Подача масла в подшипники, на время выходя из строя маслостанции, осуществляется аварийным масляным резервуаром, установленным на соответствующей высоте.

 

Генератор

Установку можно эксплуатировать с синхронным и асинхронным генератором.

Управление и регулировка

Установка измерения и регулирование осуществляет все измерения, необходимые для эксплуатации в автоматическом режиме турбины, а также ее активных и пассивных элементов обработки. Для программ автоматического запуска, остановки, аварийной установки предусмотрена программируемая система управления (ПЛК), с соответствующими входами/выходами, а также свободно программируемыми временными уставками. Все необходимые напряжения, такие как, вспомогательное и питающее напряжение, а также сигнальное напряжение и напряжение для проблесковых световых сигналов вырабатывается при помощи соответствующих преобразователей. Для осуществления контроля, через интерфейс ЧМИ выведены все сигнальные сообщения и сообщения о состоянии установки.

При помощи системы BUS они могут быть переданы на другие пункты управления.

Контроль за работой всей установки реализован таким образом, что для этого не требуется дополнительный персонал. Местный пульт управления служит для вспомогательных операций при запуске и используется для работ по оптимизации работы установки. Контроль за работой осуществляется на пульте управления. Здесь ведется протоколирование всех важных технических параметров.

Современная газорасширительная турбина отвечает всем требованиям, выдвигаемым к длительной и бесперебойной эксплуатации установки. Периодичность технического обслуживания может быть продлена на срок до 5 лет.

 

ZIMMERMANN & JANSEN TECHNOLOGIES GMBH
Приглашаем в свадебный салон Кокетта, Нижний Новгород.