182534. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés nagyolvasztóból kibocsátott gáz energiájának visszanyerésére
13 182534 ténél alacsonyabb hőmérsékletű hűtővizet permetezünk a telített gázba, az átáramló gáz 0,5—5 súlyszázalékát kitevő mennyiségben. A bepermetezett víz mennyiségét olyan tartományba állítjuk be, hogy megakadályozzuk por megtapadását a vezetőlapátozáson, különösen az első fokozatban, és a vezetőlapátozás és futólapátozás erózióját biztonságos üzemeltetést biztosító szintre korlátozzuk. A hűtővíz bepermetezésével a porrészecskéket vékony vízfilm veszi körül, amelynek csillapító hatása van, ami abban nyilvánul meg, hogy megakadályozza, hogy a porrészecskék a vezetőlapátokba vagy más alkatrészekre tapadjanak. Az előállított ködrészecskék olyan kicsik, mint a porrészecskék, és ezért a ködrészecskék a por útjához nagyon hasonló pályán haladnak, és végigáramolnak a lapátok felülete mentén, miáltal a ködrészecskék eltávolítják a vezetőlapátokra tapadt porrészecskéket. A nagyolvasztók által kibocsátott gázok energiájának visszanyerésére különleges szerkezetű axiális turbinát tervezünk. A belépő fokozatok, különösen az első fokozat vezetőlapátjainak és futólapátjainak méreteit megnöveltük, úgy, hogy lényegében a por nem tapad meg, és erózió nem lép fel, így biztonságos üzemeltetés garantálható. A találmány szerinti axiális turbina szerkezeti jellemzőit az alábbiakban foglaljuk össze: A vezetőlapátokban, különösen az első fokozatban, a gáz kiáramlási sebessége 140-180 m/sec és a kiáramlási szög 50-60°. Amint az 5. ábrán látható, ha a kiáramlási sebesség a szokásos axiális turbináknál alkalmazott tartományban van (200 m/sec vagy annál nagyobb), növekszik a megtapadó por mennyisége. A találmány szerint a kiáramlási sebességet az említett szintre csökkentjük, és ezzel a por megtapadását hatékonyan megakadályozzuk. Legalább az első fokozat vezetőlapátjait és futólapátjait ügy alakítjuk ki, hogy a lapát magasságának és hosszának aránya 0,7-1,5. Amint a 7. ábrán látható, ha a lapáttávolság/lapáthosszúság aránya (SIC) növekszik, az axiális turbina folyamatos üzemeltetési ideje növelhető. Továbbá, amint a 8. ábrából látható, ha növekszik a lapáthosszúság (C), a megtapadó por mennyisége drasztikusan csökken. Ezekre a kísérleti eredményekre alapozva, amint a 8. ábrán látható, az axiális turbinát úgy alakítjuk ki, hogy lényegében nem lép fel porlerakódás. A lapátok méreteinek ezen növelésével egyidejűleg a lapát kilépő élének vastagságát is 6-12 mm-re növeljük, legalább az első fokozat vezetőlapátjainál és futólapátjainál, és ezáltal jelentékenyen megnöveljük a lapátok erózióval szembeni ellenállóképességét. A futólapátok külső végének kerületi sebességét 150—180 m/sec-re csökkentjük az axiális turbina első fokozatában. Egy szokásos axiális turbina esetében az első fokozatban a futólapátok külső végének kerületi sebessége 300 m/sec vagy annál nagyobb. A találmány szerint a kerületi sebességnek a már említett szintre való csökkentésével a hatásfok magas szinten tartható, annak ellenére, hogy a gáz kiáramlási sebessége csökken a vezetőlapátozáson. Bár a futólapátozásokból kiáramló gáz sebessége nagyobb, mint a szokásos axiális turbináknál, a hatá8 sok csökkenését nagyobb számú fokozat alkalmazásával kerüljük el. Az axiális turbina gázcsatomája kerületének belső felületén a turbina tengelyére merőleges rés vagy horony van kialakítva, miáltal örvénylő áramlások keletkeznek a gázban; jelentékenyen javul a por- és ködrészecskék kiválasztása a gázból. Az így leválasztott por- és ködrészecskéket az említett rés vagy horony segítségével távolítjuk el. Ha alacsony hőmérsékletű vizet permetezünk a vízgőzzel telített gázba, a gáz energiát veszít, a vízgőz kondenzálódik, és ködrészecskék keletkeznek. A találmány szerint az így előállított ködrészecskéket a gázban keltett örvénylő mozgás segítségével előállított centrifugális erő felhasználásával összegyűjtjük a gázcsatoma kerületén, és kivezetjük a turbinából. Ennek eredményeként az erózió megelőzhető, a turbina teljesítménye stabilizálódik és javul, és a turbina élettartama jelentősen megnő. Amint a fentiekből látható, a találmány szerint az axiális turbina, amely nagyolvasztókból kibocsátott gázból történő energiavisszanyerésre szolgál, úgy van megszerkesztve, hogy lényegében nem lép fel porlerakódás, továbbá a köd- és porrészecskéket azonnal eltávolítjuk. Ennek eredményeként érhetők el az említett hatások és előnyök. Továbbá a hatásfok legalább 10 százalékkal növelhető egy centrifugális turbinához viszonyítva, és a berendezés költségei lényegesen csökkennek. Az energiavisszanyerési arány is magas. Ezért a találmány gazdaságossági szempontból rendkívül előnyös. Ezen túlmenően a következő előnyök érhetők el a találmány szerint: Egy hagyományos axiális turbinával összehasonlítva a találmány szerinti axiális turbina előnyös, mivel a nagyolvasztóból kibocsátott gázból a por tökéletesen eltávolítható, a kibocsátott gázt nem kell melegíteni a turbinába való bevezetés előtt, és jelentős berendezés-költségek takaríthatok meg. Ha folyamatosan olyan vizet permetezünk a telített gázba, amelyet ugyanaz a rendszer szolgáltat, amely vízzel látja el a nedves porleválasztót is, a berendezés szerkezete egyszerűsíthető. A találmány abból a szempontból is előnyös, hogy a nagyolvasztókhoz használt szokásos nedves porleválasztóból kibocsátott gáz közvetlenül felhasználható. 14 Szabadalmi igénypontok: 1. Eljárás nagyolvasztóból kibocsátott gáz energiájának visszanyerésére, amelynek során a port tartalmazó nagynyomású gázt egy hajtott géppel összekötött, axiális turbinába vezetjük, azzal jellemezve, hogy 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. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
