182534. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés nagyolvasztóból kibocsátott gáz energiájának visszanyerésére
182534 A találmány tárgya eljárás és berendezés nagyolvasztóból kibocsátott gáz energiájának vissza nyerésére. A működő nagyolvasztók nagy mennyiségű gázt bocsátanak ki. A kibocsátott gáz magas hőmérsékletű és nagy nyomású, azaz a nagyolvasztók által kibocsátott gázok termikus és mechanikai energiával rendelkeznek. Ha ezeket a gázokat kibocsátják a szabad levegőre, a bennük rejlő energia kárba vész, ezért kívánatos ezeknek az energiáknak a hatékony visszanyerése. A találmánnyal olyan eljárást és berendezést kívánunk létrehozni, a nagyolvasztóból kibocsátott gázok energiájának kinyerésére, axiális turbina alkalmazásával, amelyek segítségével az energia nagy hatékonysággal visszanyerhető és a porlerakódás, illetve a por által okozott eltömődések megakadályozhatok. Eddig már számos kísérletet tettek a nagyolvasztóból kibocsátott gázok energiájának visszanyerésére. Például egy ilyen ismert energiavisszanyerési eljárást ismertet a 3 818 707 számú Amerikai Egyesült Államok-beli szabadalmi leírás. A nagyolvasztókból kibocsátott gázok energiájának visszanyerésére szolgáló ismert eljárások két csoportba oszthatók. Az első csoportban centrifugális turbinákat, a másikban pedig axiális turbinákat alkalmaznak. Az egyik hátrány, amely akkor észlelhető, ha egy nagyolvasztó által kibocsátott gázt egy turbina működtető közegeként alkalmaznak, az, hogy a kibocsátott gáz nagy mennyiségű port tartalmaz, és ha ezt a gázt közvetlenül betáplálják a turbinába, a por a vezetőlapátokhoz tapad, és eltömődést vagy hasonló nehézségeket okoz, ami csökkenti a hatásfokot. Ennek megfelelően a nagyolvasztó által kibocsátott gázt csak a por eltávolítása után táplálják be a turbinába. Abban az esetben, amikor centrifugális turbinát alkalmaznak, a kibocsátott gázt először megtisztítják a portól, majd a gázt vízgőzzel telítik, és betáplálják a centrifugális turbinába, annak hajtására. A centrifugális turbina lapátjainak rögzítési módja és a vezetőlapátok hiánya miatt a centrifugális turbina a por megtapadása szempontjából előnyös, azonban a centrifugális turbinarendszer nagy méretű, és így a berendezés meglehetősen költséges. Továbbá a hatásfok viszonylag alacsony, és nagyon nehéz az energia hatékony visszanyerése. Az axiális turbinát alkalmazó eljárás lényegesen előnyösebb a centrifugális turbinát alkalmazó eljárásnál abban a vonatkozásban, hogy az axiális turbina kis méretű, és magas hatásfokú. Azonban az axiális turbinát alkalmazó eljárásnak is számos hátránya van. Például a por a vezetőlapátokhoz (állólapátokhoz), valamint a futólapátokhoz tapad, és ezzel csökkenti a hatásfokot, továbbá a por eltömheti a vezetőlapátokat. Ezenkívül amennyiben por tapad a futólapátokhoz, ezek kiegyensúlyozatlanná válnak, ami például rezgéseket okozhat. Néha a vezetőlapátokhoz vagy a futólapátokhoz tapadt por nagyobb tömegben válik le és a futólapátokhoz vagy az áramlás irányában elhelyezkedő más alkatrészekhez ütközve megrongálhatja azokat, sőt komoly balesetet is okozhat. 3 Az axiális turbinát alkalmazó ismert eljárásnál a por lerakódása elkerülésére a nagyolvasztóból kibocsátott gázt nedves gáztisztítón vezetik át, és a gázt hevítik, hogy kiszárítsák a nedvességtől, majd a gázt ebben az állapotban vezetik a turbinába. Ennek megfelelően szükséges egy készülék alkalmazása a nagyolvasztókból kilépő gáz részletes elégetésére, vagy egy hőcserélő alkalmazására. Ezek következtében a berendezés bonyolulttá válik és a termikus hatásfok ennek megfelelően csökken. A pornak a vezetőlapátokhoz vagy a turbina más alkatrészeihez való tapadása többek között a por mennyiségétől, összetételétől, a víz mennyiségétől és a gáz áramlási sebességétől függ. Még ha a nagyolvasztóból kibocsátott gázt például nedves porleválasztóval (Venturi gáztisztító) is tisztítják meg, a gáz körülbelül lOOmgfNm3 port és 3-5 gfNm3 vizet tartalmaz. A por ebben az állapotban igen hajlamos arra, hogy a turbina belsejében megtapadjon. Másrészt a por száraz állapotban nagyobb eróziót okoz a vezetőlapátokon és a futólapátokon, mint a vízzel körülvett por, és a kopás is nagyobb. Ezért ebben az esetben külön eszközt kell alkalmazni az erózió megelőzésére. Célunk a találmánnyal olyan eljárás és berendezés létrehozása nagyolvasztóból kibocsátott gáz energiájának visszanyerésére, amelyek az eddig ismert megoldásoknál jobb hatásfokkal és gazdaságosabban alkalmazhatók. A találmány szerinti eljárás során a port tartalmazó nagy nyomású gázt egy hajtott géppel összekötött, axiális turbinába vezetjük. A gázt először vízgőzzel telítjük, majd a telített gázba az axiális turbina előtt folyamatosan a telített gáz hőmérsékleténél alacsonyabb hőmérsékletű vizet poriasztunk olyan mennyiségben, ami megfelel az áramló telített gáz 0,5-5 súlyszázalékának, és ezzel a telített gázt lehűtjük, és a vízgőz kondenzálásával ködöt hozunk létre benne, majd az így kezelt gázt az axiális turbinába tápláljuk. A találmány szerinti berendezés a gázban levő port eltávolító és a gázt vízgőzzel telítő nedves porleválasztót, a nedves porleválasztót egy axiális turbinával összekötő vezetéket és az axiális turbinával hajtott gépet tartalmaz. A nedves porleválasztót az axiális turbinával összekötő vezeték porlasztó készülékkel, továbbá a gázáramlás-szabályozó eszközzel van ellátva. Mint már említettük, a találmány legfontosabb jellemzője az, hogy azután, hogy egy nagyolvasztóból kibocsátott portartalmú gázt vízgőzzel telítettünk, a telített gáznak egy axiális turbinába való bevezetése előtt folyamatosan a telített gáznál alacsonyabb hőmérsékletű vizet permetezünk a telített gázba, olyan mennyiségben, amely megfelel az átáramló telített gáz 0,5-5 súlyszázalékának. Ekkor nemcsak a mosási művelet, hanem a bepermetezett vízből keletkezett ködnek a hűtőhatása miatt is a gazban levő túltelített vízgőz az axiális turbinába való belépés előtt kondenzálódik, és a kondenzálódó víz beburkolja a porszemcséket. Ha a meghatározott mennyiségű vizet porlasztjuk be a telített gázba, az axiális turbina előtt, akkor hatékonyan megelőzhető a por lerakódása és felhalmozása a turbina lapátjain. Továbbá számos eróziógátló intézkedést teszünk a 4 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
