182534. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés nagyolvasztóból kibocsátott gáz energiájának visszanyerésére
7 182534 8 végbemegy és gyakran oda vezet, hogy a por eltörni a vezetőlapátozást. Kísérleteket végeztünk a nemkívánatos jelenséggel kapcsolatban, és megállapítottuk, hogy annak érdekében, hogy a tisztító hatás ezeken a helyeken is érvényesüljön, szükséges a ködrészecskék nagyságának csökkentése. Pontosabban azt állapítottuk meg, hogy a szokásos vízbepermetezéssel előállított köd részecskéi túl nagyok, és a fenti cél eléréshez kis részecskenagyságú (körülbelül 1 mikron) köd jelenlétére van szükség, amelyet a vízgőz kondenzációja hoz létre a túltelített gázban a gáznak a gáz hőmérsékleténél kisebb hőmérsékletű víz bepermetezésével végrehajtott hűtésekor. Kísérleteink eredményei megerősítették, hogy a 2. ábrán látható 26 vezetőlapátozás 27 lapátjának domború felületű részén megtapadó porszemcsék körülbelül 1 mikron nagyságúik vagy kisebbek. Annak érdekében, hogy a hűtővízből keletkezett köd a d porrészecskékre csapódjon, szükséges, hogy a ködrészecskéket ahhoz hasonló pályán továbbítsuk, mint amilyenen a por halad. Ezért a porszemcsék nagysága körülbelül 1 mikron lehet. A nedves porleválasztóban kezelt gáz relatív nedvességtartalma körülbelül 100 százalék. Ennek megfelelően, ha ezt a gázt akár csak kismértékben is hűtjük, lehetővé válik ilyen kis részecskékből álló köd előállítása. A találmány szerint kisméretű részecskékből álló köd hozható így létre, és ez végigáramlik a bi vonal mentén, amely nem teljesen ugyanaz mint a folyamatos g vonallal jelölt gázáramlási út a 2. ábrán, de nagyon hasonló ahhoz. így nemcsak a 27 lapát homorú felületére tapadt di por lemosása oldható meg, hanem a 27 lapát domború felületére tapadt d2 por lemosása is. Látható, hogy ha a bj porlasztóit vízáram kisméretű részecskékből áll, és a por d pályájához hasonló úton áramlik, meggátolható a por megtapadása és felhalmozódása a 26 vezetőlapátozás részét képező 27 lapát domború felületén. Ha a vízgőzzel telített gázba hűtővizet permetezünk, vízgőz kondenzálódik, és ekkor olyan vízcseppek keletkeznek, amelyek magját kisméretű porrészecskék képezik. Más szavakkal, a porrészecskékeí vízfilm veszi körül. Ennek megfelelően az említett OH-kötések hatástalanná válnak, és a vízfilm „ütközőként” szerepel, tompítva a lapátokra csapódó nagysebességű porrészecskék ütközését. így a por tapadása a vezetőlapátok domború felületén megakadályozható. A vezetőlapátokra tapadó por eltávolítására befecskendezett víz mennyisége úgy határozható meg, hogy az alsó határ az a mennyiség, amely már jelentős mértékben akadályozza a por megtapadását, a felső határ pedig az a mennyiség, amely még nem okoz eróziót. A 3. ábrán az ordináta tengely az évi kopást mutatja müliméterben a vezetőlapátokon, és a megtapadó por mennyiségét, td/c (porvastagság/lapáthossz), és az abszcissza mutatja a bepermetezett víz mennyiségét (a gáz súlyszázalékában). Ha egy szokásos axiális turbina tényleges működése során mérhető adatokat tekintjük, megállapítjuk, hogy a vezetőlapátok évi kopása 2 mm, a bepermetezett víz felső határa pedig 5 százalék. Ha a megtapadó por mennyiségét (td/c) 5 százalékra állítjuk be úgy, hogy biztosítva legyen a jó hatásfok, a bepermetezett víz alsó határértéke 0,5—0,7 százalék. A 3. ábrán az Lj vonal mutatja az erózió kritikus értékét, az Lí vonal az erózió nagyságát és az L3 görbe a megtapadó por td/c mennyiségének kritikus értékét. A vezetőlapátokhoz tapadó por mennyisége szoros kapcsolatban van a hatásfok csökkenésével. A turbinát úgy kell működtetni, hogy a megtapadó por mennyisége olyan tartományon belül maiadjon, ahol még nem csökken lényegesen a hatásfok. A 4. ábra a megtapadó por mennyiségének hatását mutatja a hatásfok csökkenésére. A 4. ábrából látható, hogy ha a hatásfok csökkenését a kezdeti hatásfoktól számítva 10 százalékon belül akaijuk tartani, a megtapadó por mennyiségét (td/c) 5 százalék alatt kell tartani. Az 5. ábra a por vastagsága és az első fokozat vezetőlapátozásából kilépő gáz áramlási sebessége közötti összefüggést mutatja. A megtapadó por mennyisége (td) a legnagyobb, 1,5 mm, az M ponton, ha az áramlási sebesség 120 m/s, és a lapát hossza (C) 120 mm. Ha a gáz áramlási sebessége 200 m/sec, és a lapáthossz (C) 200 mm, a megtapadó por mennyisége (td) a legnagyobb, mégpedig 15 mm, az N ponton. Az O pont azt a pontot jelöli, ahol a megtapadó por mennyisége nulla vagy lényegében nulla. A 4. ábrán feltüntetett adatokból látható, hogy a megtapadt por vastagságát 5 százalék alatt kell tartani. Ha a por megtapadási vastagságát 5 százalék alatt akaijuk tartani, az 5. ábrából látható, hogy a gáz áramlási sebessége, az első vezetőlapátozáson csak kisebb lehet, mint 180 m/sec. A turbina hatásfokának növelése érdekében szükséges, hogy az első vezetőlapátozásból küépő gáz áramlási sebességét növeljük. Feltételezve, hogy a megtapadó por megengedhető mennyisége 2-5 százalék között van, az első vezetőlapátozásból kilépő gáz áramlási sebessége 180-12 m/s, 180-140 m/s. Ebben az esetben a megengedhető kilépési szög 46-60°, előnyösen 48-60 A 6. ábrán az axiális turbina vezetőlapátozásának találmány szerinti 27 lapátjai láthatók, összehasonlítva egy hagyományos axiális turbina 27’ lapátjaival. A találmány szerinti 27 lapát mérete lényegesen nagyobb, mint a hagyományos turbina lapátmérete. Ilyen nagyméretű lapátokat speciálisan a találmányhoz tervezünk, illetve alkalmazunk. A 7. ábrán azoknak a kísérleteknek az eredményei láthatók, amelyeket a 6. ábrán látható lapátelrendezés meghatározása érdekében végeztünk. A 7. ábrán az abszcissza tengelyre van felmérve két szomszédos lapát középpontja közötti S távolság és a lapát G hosszának S/C aránya. Az ordináta tengely a turbina folytonos működésének idejét mutatja (vízbepermetezés nélkül). A két tényező között lineáris összefüggés van. A 7. ábrán az R pont azt az értéket mutatja, amit akkor kapunk, ha a gáz áramlási sebessége a vezetőlapátozásból való kilépéskor 136 m/sec, és a lapátok közötti távolság 6 mm. A 7. ábrából látható, hogy az S/C érték növelésével meghosszabbodik a működési idő. Más szóval a lapátok közötti távolság növekedése hátráltatja a vezetőlapátozás eltömődését. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 5
