FI67431C - RELEASE INSTRUCTIONS FOR USE OF MASTERN EQUIPMENT OEVERTRYCK - Google Patents

Description

6743167431

Kaasuturbiinilaitos masuunien yläpaineen hyväksikäyttämiseksiGas turbine plant to take advantage of the blast furnace overpressure

Gasturbmanläggnmg för utnyttjande av masu^nars övertryck Tämä keksintö koskee kaasuturbunilaitosta masuunien yläpaineen hyväksikäyttämiseksi, näistä masuuneista kaasu-turbiiniin johtavien masuunikaasujohtojen ja kaasuturbunin käyttämän sähkögeneraattonn avulla. Tällaisesta järjestel-5 mästä, missä masuunikaasu syötetään kaasuturbiinun, mikä käyttää sahkögeneraattoria, käytetään seuraavassa nimitystä "TRT". Keksintö soveltuu erikoisesti käytettäväksi useiden masuunien yhteydessä.The present invention relates to a gas turbine plant for utilizing the overpressure of blast furnaces, by means of blast furnace gas lines leading from these blast furnaces to the gas turbine and to the electricity generator used by the gas turbine. Such a system, in which blast furnace gas is fed to a gas turbine using an electric generator, is hereinafter referred to as "TRT". The invention is particularly suitable for use with a plurality of blast furnaces.

TRT on tähän saakka tunnettu sellaisena, että jo-10 kaisella masuunilla on oma kaasuturbiim ja sähkögeneraatto-ri. TRT:n ja vastaavien energiaa säästävien laitteiden asentaminen on suuresti riippuvainen laitekustannusten suhteesta saatavaan hyötyyn nähden eli investoinnin kannattavuudesta. Sen mukaisesti TRT on asennettu suurien masuunien 15 yli 4000 m yhteyteen, mikä takaa investoinniille korkean kan-hattavuuden, mutta yhtään sellaista järjestelmää ei ole hankittu keskisuurille ja pienemmille masuuneille 3000 asti, koska hyödyksi saatavan energian pieni määrä sekä korkeat laitekustannukset pieneen kokoon nähden johtavat investoinnin 20 huonoon kannattavuuteen.TRT has hitherto been known in such a way that an existing blast furnace has its own gas turbine and an electric generator. The installation of TRT and similar energy-saving equipment is highly dependent on the cost-benefit ratio of the equipment, ie the return on investment. Accordingly, TRT has been installed in connection with large blast furnaces 15 over 4000 m, which guarantees high profitability for investment, but no such system has been procured for medium and smaller blast furnaces up to 3000, as the small amount of energy recovered and high equipment costs lead to 20 poor profitability.

Näyttäisi edulliselta asentaa yksi kaasuturbiim ja yksi generaattori useampaa masuunia varten. Kun useampia masuuneja toimii samoissa pameolosuhteissa, turbiinin ensimmäinen sisäänotto tulee asettaa paineolosuhteiden ylä-25 rajalle. Käytännössä kuitenkin, kun en masuuneilla on erilaiset yläpaineet, turbiinin ensimmäinen sisäänmeno täytyy asettaa melkein poikkeuksetta alennetulle sisäänmenopameel-le lemraan yläpaineen mukaisesti, kuten myöhemmin yksityiskohtaisesti selostetaan piirustuksiin viitaten. Tämä jär-30 jestelmä kuitenkin aiheuttaa alhaisen hyötysuhteen energia-saannolle, joten on arveluttavaa aliarvioida pamehäirlöi- 67431 2 den merkitystä tehokkaalle energian saannolle. Lisäksi järjestelmä vaatii monimutkaiset säätölaitteet ja tarvitsee huomattavan ajan säätöjä ja asettelua varten, jotta vältettäisiin mahdolliset haittavaikutukset masuuneihm.It would seem advantageous to install one gas turbine and one generator for several blast furnaces. When several blast furnaces are operating under the same headroom conditions, the first intake of the turbine should be set to the upper limit of the pressure conditions. In practice, however, when the blast furnaces have different top pressures, the first inlet of the turbine must almost invariably be placed on the reduced inlet pellet according to the lemma top pressure, as will be described in detail later with reference to the drawings. However, this system causes low efficiency for energy yield, so it is questionable to underestimate the importance of pamper disturbances for efficient energy yield. In addition, the system requires complex control devices and requires considerable time for adjustment and layout to avoid possible side effects in the blast furnace.

5 Tämän keksinnön tarkoituksena on tehdä mahdolliseksi energian saanto useamman masuunin yläpaineesta yksinkertaisella TRTrllä ja aikaansaada laitos, mikä takaa korkean kannattavuuden investoinnille. Toinen keksinnön tarkoitus on aikaansaada sellaine laitos, mikä kykenee tehokkaasti ot-10 tamaan energiaa sähkövoiman kehitykseen vähäisillä paine- häviöillä mysö silloin, kun masuuneilla on erilaiset yläpaineet.The object of the present invention is to enable the recovery of energy from the overpressure of several blast furnaces by a simple TRT and to provide a plant which guarantees a high return on investment. Another object of the invention is to provide a plant capable of efficiently absorbing energy for the development of electric power with low pressure losses, even when blast furnaces have different overpressures.

Nämä tarkoitukset saavutetaan keksinnön mukaan siten, että a) vähintään kaksi kaasuturbiinia sinänsä tunnetulla 15 tavalla on kiinnitetty roottonakseleistaan kiertymättömästi toisiinsa, b) jokainen kaasuturbiini on yhdistetty erikoisen sulkuventtiillllä varustetun masuunikaasujohdon kautta vain yhteen masuuniin, c) kaksi valittua masuumkaasujohtoa on yhdistetty toisiinsa virtaussuunnassa sulkuventtiilin 20 jälkeen ylivirtausjohdon välityksellä, joka sisältää säätö-venttiilin. Muut keksinnön tunnusmerkit ilmenevät alivaa-timuksista.These objects are achieved according to the invention in that a) at least two gas turbines are fixedly connected to each other in a manner known per se, b) each gas turbine is connected via a special blast furnace gas line to only one blast furnace, c) two selected blast gas lines are subsequently connected to each other via an overflow line that includes a control valve. Other features of the invention will be apparent from the subclaims.

Keksinnön toteuttamiseksi on kaksi vierekkäistä turbiinia sijoitettu siten, että kaasun sisäänmeno tapahtuu keskel-25 tä, joten kaasu virtaa molemmissa päissä olevia ulosmenopäi-tä kohden tai sisäänmeno sijoitettuna kumpaankin päähän, jolloin kaasu virtaa keskellä olevia ulosmenopäitä kohden. Turbiinien roottoriakselit on kytketty toisiinsa yhdeksi akseliksi, jolloin ei ole mitään välilaakeria. Kun kaasu 30 virtaa keskeltä molempia päitä kohtia on yksinkertainen väliseinä asennettu turbiinien väliin, mikä eliminoi sen hankaluuden mikä voisi aiheutua kaasujen mahdollisesta paine-erosta turbiinien välillä. Koska kaasun paine on täysin alentunut root-toriakselien vastakkaisissa päissä, yksinkertamenkin akseli-35 tiiviste voi tehokkaasti estää kaasun vuotamisen ulos. Kun kaasu virtaa keskustaa kohti, ulosmenopäissä kesKustassa on alentunut kaasun paine niin, että paine-ero ulosinenopäiden välillä voidaan 3 67431 minimoida missä käyttötilanteessa tahansa. Täten kaasun vuotaminen turbiinista toiseen voidaan minimoida tarvitsematta välissä sulkulaitteita, joten näin saavutetaan parempi energian taiteenottoteho. Tämä on erikoisen edullista silloin, kun 5 yksi masuuni ei kykene syöttämään kaasua vastaavaan turpiiniinsa, ja aiheuttaa turpiinin jäämisen pois käytöstä. Ulos-menopäät ovat kumpikin varustettu ulosmenokammioilla ja yhdistetty kanavaan, mikä yhdistää kammiot sallien ulosmeno-kaasuvirtojen kulun yhdessä päätyjen läpi. Suositellaan yh-10 dyskanavan varustamista ohjauslevyillä pyörrevirtausten estämiseksi ja reijitetyillä välilevyillä, jolloin ulosmenevät kaasut osittain virtaavat niiden läpi toisiaan vastaan yhty-miskohdasta poispäin virratessaan ja samalla ne vaimentavat melua, mikä saattaisi syntyä, jos virtaukset olisivat keske-15 nään epätasapainossa.In order to carry out the invention, two adjacent turbines are arranged so that the gas inlet takes place in the middle, so that the gas flows towards the outlet ends at both ends, or the inlet is located at each end, the gas flowing towards the middle outlet ends. The rotor shafts of the turbines are connected to each other into a single shaft, so that there is no intermediate bearing. When the gas 30 flows from the center at both ends, a simple partition wall is installed between the turbines, which eliminates the inconvenience that could be caused by a possible pressure difference between the gases between the turbines. Because the gas pressure is completely reduced at opposite ends of the root shafts, even a simple shaft-35 seal can effectively prevent gas from leaking out. As the gas flows towards the center, the gas pressure at the outlet ends in the center is reduced so that the pressure difference between the outlet ends can be minimized 3 67431 in any operating situation. Thus, the leakage of gas from one turbine to another can be minimized without the need for shut-off devices in between, thus achieving better energy uptake efficiency. This is particularly advantageous when one blast furnace is unable to feed gas to its corresponding turbine, and causes the turbine to fail. The outlet ends are each provided with outlet chambers and connected to a duct, which connects the chambers allowing the outlet gas flows to flow together through the ends. It is recommended to provide the joint channel with baffles to prevent eddy currents and perforated baffles so that the outgoing gases partially flow through them against each other as they flow away from the junction, while attenuating the noise that could occur if the flows were centrally unbalanced.

Keksinnön toisen kohdan toteuttaminen on jokaisen turpiinin pääkaasukanavaan sijoitettu säästöventtiili. Kunkin turpiinin säätöVienttiil iä voidaan säätää erikseen kierrosluvun säätölaitteella jolloin, mikäli generaattori on kytketty lai-20 toksen sähköverkkoon, turpiinin kierroslukua voidaan säätää tuomalla generaattorin kehittämän sähkön jaksoluku verrattavaksi verkon jaksoluvun kanssa häiriöttömän käynnin varmistamiseksi. Sitäpaitsi tämä mahdollistaa sen, että mikä tahansa turpiini voi käynnistää generaattorin, jonka häiriöt ovat 25 poistettavissa, esimerkiksi jos jokin masuuneista on poissa käytöstä. Sen jälkeen, kun generaattori on kytketty sähköverkkoon, mikä tavallisesti on teholtaan paljon suurempi kuin generaattori, generaattcrin jaksoluvun säätö suoritetaan jossakin sähköverkon laitoksessa, eikä ole tarpeellista säätää 30 jaksolukua itsenäisesti, vaikkakin generaattorin sähköteho käytetään itsenäisesti johonkin tarkoitukseen tai syötetään johonkin sähköverkkoon. Säätöventtiiliisijoitetaan mieluummin etäälle turpiinista, jotta saataisiin kaasukanavan osa niiden välillä toimimaan akkumulaattorina, jolloin vaihtelut kaasun 35 määrässä masuunissa eivät suoraan tunnu paineenvaihteluina turpiinin suuttimissa. Tälläisessä tapauksessa asennetaan hätä-sulkuventtiili toimimaan heti, jos vastavirtausta turpiinista päin tapahtuu, kuten generaattorin ollessa kuormit- 4 67431 tamaton , jolloin hätä-sulkuventtiili sulkeutuu taatakseen turpiinin turvallisen käynnin ennen kuin säätöventtiili toimii.The implementation of the second aspect of the invention is a saving valve located in the main gas duct of each turbine. The control valve of each turbine can be adjusted separately with a speed control device, whereby if the generator is connected to the plant's mains, the speed of the turbine can be adjusted by comparing the cycle of electricity generated by the generator with the mains cycle to ensure trouble-free operation. Moreover, this allows any turbine to start a generator whose interference can be eliminated, for example if one of the blast furnaces is out of order. After the generator is connected to the mains, which is usually much more powerful than the generator, the periodicity of the generator is adjusted in a mains plant, and it is not necessary to adjust the period 30 independently, although the generator's power is independently used or supplied. The control valve is preferably located away from the turbine to cause a portion of the gas passage between them to act as an accumulator, so that variations in the amount of gas 35 in the blast furnace are not directly felt as pressure variations in the turbine nozzles. In such a case, the emergency shut-off valve is installed to operate immediately if backflow from the turbine occurs, such as when the generator is unloaded, with the emergency shut-off valve closing to ensure safe operation of the turbine before the control valve operates.

Keksinnön toisen kohdan toteuttamiseksi pääkaasukana-vat on kaksittain yhdistetty keskenään kanavilla, mitkä on va-5 rustettu säätöventtiileillä. Kun kaasun tulo masuunista on keskeytynyt, tähän masuuniin kuuluvaa turpiinia pyörittävät toiset turpiinit sillä seurauksella, että tyhjäkäynnissä pyörivän turpiinin sisäosat ylikuumenevat. Tällaisessa tapauksessa yhdyskanavaSsa oleva säätöventtiili avautuu syöttämään kaasua 10 tähän turpiinin toisesta masuunista noin 3% normaalivirtaus-määrästä sisäosien jäähdyttämseksi. Jos jäähdytyskaasua syötetään turpiiniin vain tässä tarkoituksessa, kaasun energia menetetään paineen alenemisen muodossa. Tarkemmin sanottuna, koska turpiinin ensimmäisen suuttimen sisäänmenopaine alenee 15 3%:in normaaliarvosta, noin 97% sisään viedyn kaasun paineesta menetetään painehäiriöinä. Tämän vuoksi turpiinin sisääntulo varustetaan säädettävällä suuttimella, mikä on suljettuna, kun säätöventtiili on auki. Tämä nostaa ensimmäisen suuttimen sisään-tulopainetta estämään ylikuumenemista ja antamaan tarvittavan 20 energia turpiinin tyhjäkäyntiä varten.In order to implement the second aspect of the invention, the main gas ducts are connected to each other in two ducts, which are provided with control valves. When the gas supply from the blast furnace is interrupted, the turbine belonging to this blast furnace is rotated by other turbines with the consequence that the internal parts of the idling rotating turbine overheat. In such a case, a control valve in the connecting duct opens to supply gas 10 to this from the second blast furnace of the turbine to about 3% of the normal flow rate to cool the internal parts. If the cooling gas is fed to the turbine only for this purpose, the energy of the gas is lost in the form of a pressure drop. More specifically, since the inlet pressure of the first turbine nozzle decreases from 15 to 3% of the normal value, about 97% of the pressure of the introduced gas is lost as pressure disturbances. Therefore, the inlet of the turbine is provided with an adjustable nozzle, which is closed when the control valve is open. This raises the inlet pressure of the first nozzle to prevent overheating and to provide the necessary energy for the turbine to idle.

Keksinnön toisen kohdan toteutuksessa jokaisen pääkaasu-kanavan säätöventtiili on korvattu turpiinin sisääntulossa olevalla säädettävällä suuttimella masuunin yläpaineen säätämiseksi.Täten siinä TRT:n tapauksessa, että paine on suhteellisen 25 alhainen ja virtausmäärä suuri, yläpainetta voidaan säätää vain säädettävällä suuttimella. Koska tyhjäkäynnin virtaussuhde (virtauksen määrän suhde täyden kuorman virtausmäärään normaa-likierrosluvulla) nousee 30-50%:in, yläpainetta voidaan säätää avaamalla sopivasti suutinta aiheuttamatta lainkaan painehäiri- 30 öitä. TRT:n yhteydessä kuitenkin yläpaine vaihtelee rajoissa 2 2 n. 0,5 kg/cm - n. 2,5 kg/cm mitattuna turpiinin sisäänmeno-kohdassa, joten korkeammilla paineilla'tyhjäkäynnin virtaussuhde pienenee n. 10%, jolloin säädettävän suuttimen suorittamassa kierroslukusäädössä saattaa tulla vaikeuksia generaattoria käyn-35 nistettäessä ilman erikoistoimenpiteitä. Tämän mukaisesti pää-kaasukanavat masuunien ja turpiinien välillä yhdistetään keskenään kanavalla, jossa on virtauksen säätöventtiili paineen alentamista varten silloin, kun masuunin kaasu syötetään turpiiniin 5 67431 virtauksen säätöventtiilin kautta tehostamaan turpiinin säädettävän suuttimen suorittamaa kierroslukusäätöä.In the implementation of the second aspect of the invention, the control valve of each main gas channel is replaced by an adjustable nozzle at the turbine inlet to control the top pressure of the blast furnace. Thus, in the case of TRT with relatively low pressure and high flow rate, the top pressure can only be adjusted with an adjustable nozzle. Since the idle flow ratio (the ratio of the flow rate to the full load flow rate at normal speed) rises to 30-50%, the overpressure can be adjusted by suitably opening the nozzle without causing any pressure disturbances. However, in the case of TRT, the upper pressure varies in the range 2 2 approx. 0.5 kg / cm to approx. 2.5 kg / cm measured at the turbine inlet, so at higher pressures the idle flow ratio decreases by approx. 10%, which means that in adjustable nozzle speed control there may be difficulty starting the generator-35 without special measures. Accordingly, the main gas passages between the blast furnaces and the turbines are interconnected by a passage with a flow control valve to reduce the pressure when the blast furnace gas is fed to the turbine 5 67431 through the flow control valve to enhance the turbine adjustable nozzle speed control.

Keksinnön erilaiset muut erikoispiirteet ja edut käyvät selville seuraavasta keksinnön toteutuksen selostuksesta, 5 jossa viitataan mukaan liitettyihin piirustuksiin, joissa:Various Other Features and Advantages of the Invention will be apparent from the following description of an embodiment of the invention, taken in conjunction with the accompanying drawings, in which:

Kuvio 1 on kaaviopiirros, joka esittää TRT:tä jonka parantamiseksi tämä keksintö on tehty,Fig. 1 is a schematic diagram showing a TRT for which the present invention has been improved,

Kuvio 2 on järjestelmän kaaviopiirros, josta käy selville keksinnön ensimmäisen osan toteutus, 10 Kuvio 3 on turpiinin poikkileikkaus pituussuunnassa, josta keksinnön ensimmäiseen osaan kuuluvan turpiinin rakenne käy selville,Fig. 2 is a schematic drawing of a system showing the implementation of the first part of the invention; Fig. 3 is a longitudinal cross-section of the turbine, showing the structure of the turbine belonging to the first part of the invention,

Kuvio 4 on turpiinin poikkileikkaus pituussunnassa, josta turpiinin parannettu rakenne käy selville, 15 Kuvio 5 on poikkileikkaus yhtymiskanavasta, joka voi daan liittää turpiiniyksikköön,Figure 4 is a longitudinal cross-section of the turbine showing the improved structure of the turbine; Figure 5 is a cross-section of a junction channel that can be connected to the turbine unit;

Kuvio 6 on järjestelmän kaaviopiirros, josta käy selville keksinnön toisen osan toteutus,Fig. 6 is a schematic drawing of a system showing the implementation of the second part of the invention,

Kuvio 7 on järjestelmän kaaviopiirros, josta käy sel-20 ville keksinnön kolmannen osan toteutus, turpiinin sisäosan ylikuumenemisen estämiseksi tyhjäkäynnin aikana, jaFig. 7 is a schematic diagram of a system illustrating the implementation of the third part of the invention for preventing overheating of the turbine interior during idling, and

Kuvio 8 on kaaviopiirros, josta käy selville keksinnön kolmannen osan toiminta turpiinin kierrosluvun säädössä.Fig. 8 is a schematic diagram showing the operation of the third part of the invention in controlling the speed of a turbine.

Viitaten kuvioon 1 selostetaan ensiksi järjestelmä, joka 25 on kuviteltavissa, kun halutaan tehokkaasti kehittää sähkövoimaa useamman masuunin yläpaineella. Järjestelmä käsittää kaksi masuunia 1A ja 1B ja kaasuturpiinin 8 niihin liittyvänä. Kaasu, joka purkautuu masuunin yläosasta, virtaa läpi venturi-pesurien 2A, 2B ja 3A, 3B, joiden paine asetel-30 laan venttiileillä 4A, 4B (paineen asetteluventtiilit), ja johdetaan sitten pääkaasuputkeen 5. Sähkövoiman kehitysyksikkö 6 sijoitettuna rinnan venttiilien 4a, 4B kanssa on liitetty sähkövoimaverkkoon ja syöttää energiansa sinne. Yksikkö sisältää generaattorin 7, jota käyttää 1-pesäinen kaasuturpiini 35 8. Venttiilien 4A, 4B sisääntulopuolelta kaasu syötetään sää-töventtiilien 9A, 9B kautta turpiiniin 8 käyttämään turpiinia ja sen jälkeen johdetaan pääkaasuputkeen 5. Kun kaksi masuunia 6 67431 1A, 1B toimivat eri paineolosuhteissa tässä sovituksessa, ilmaisimen signaalit A, B yläpaineen säätölaitteista 10A, 10B verrataan vertailulaitteessa 11. Kierrosluvun asetteluventtii-lit 13 A, 13B on sijoitettu ohituskanaviin 12A, 12B, jotka ulot-5 tuvat säätöventtiilien 9A, 9B ulostulopuolelta pääkaasuput-keen 5. Vastauskena säätösignaaliin a tai b_ vertailulaittees-ta 11 se kierrosluvun asetteluventtiileistä, joka kuuluu korkeamman paineen masuunille avautuu alentaen sen yläpainetta alemman paineisen masuunin yläpainetta vastaavaksi ja 10 näin turpiinin ensimmäiselle suuttimelle sopivaksi. Tämän vuoksi edellä kuvatut probleemat kasvavat.Referring to Figure 1, a system is described which is conceivable when it is desired to efficiently generate electric power at the top pressure of a plurality of blast furnaces. The system comprises two blast furnaces 1A and 1B and a gas turbine 8 associated therewith. The gas discharged from the top of the blast furnace flows through venturi scrubbers 2A, 2B and 3A, 3B, the pressure of which is set by valves 4A, 4B (pressure setting valves), and is then led to the main gas pipe 5. Electric power generating unit 6 placed in parallel with valves 4a, 4B is connected to the mains and supplies its energy there. The unit includes a generator 7 driven by a 1-chamber gas turbine 35 8. From the inlet side of valves 4A, 4B, gas is fed through control valves 9A, 9B to turbine 8 to drive turbine and then led to main gas pipe 5. When two blast furnaces 6 67431 1A, 1B operate under different pressure conditions in this arrangement, the detector signals A, B from the high pressure control devices 10A, 10B are compared in the reference device 11. The speed setting valves 13A, 13B are located in bypass ducts 12A, 12B extending from the outlet side of the control valves 9A, 9B to the main gas or b_ from the reference device 11, the speed setting valves belonging to the higher pressure blast furnace open, reducing its overpressure to correspond to the overpressure of the lower pressure blast furnace and thus 10 to fit the first nozzle of the turbine. Therefore, the problems described above increase.

Nämä probleemat on voitettu keksinnön ensimmäisessä osassa, kuten kuvioissa 2 ja 3 on osoitettu. Vaikka tämä toteutus selostetaan yksinkertaistettuna kahden masuunin ta-15 paukseen, järjestelmä toimii samoin kolmen tai useamman masuunin yhteydessä. Viitaten kuvaan 2 ilmavirrat 21A, 21B johdetaan käynnin aikana masuuneihin 20A, 20B kuvaan merkitsemättömästä puhaltimesta. Masuuneista purkautuvien kaasu-virtojen 22A, 22B, jotka virtaavat venturi-pesureiden 23A, 20 23B ja 24A, 24B läpi, paine säädetään paineensäätöventtiileil-lä 25A, 25B, ja kaasut johdetaan sen jälkeen pölynkokoojien 26A, 26b läpi pääkaasujohtoon 27. Sähkövoiman kehitysyksikkö 28 on sijoitettu rinnan säätöventtiilien 25A, 25B kanssa, ja on kytketty sähköverkkoon kytkimellä 29 , ja generaattori on näin 25 ollen kuormitettu. Generaattoria 30 käyttävä turpiiniyksikkö 31 on kaksipesätyyppiä ja käsittää turpiiniparin 33A, 33B, aksiaalisesta peräkkäin ja yhteisen turpiiniroottorin 32 yh-distämänä. Säätöventtiileiden 25A, 25B tulopuolella kaasu- virrat 22A, 22B kulkevat läpi tulopuolen sulkuventtiilien 30 34A, 34B, läpi säätöventtiileiden 35A, 35B ja läpi hätäsul-kuventtiilien (läppäventtiili) 36A, 36B rottorin 32 väliosaan erikseen. Kaasuvirta 22 A syötetään turpiiniin 33A ja toinen kaasuvirta 22B toiseen turpiiniin 33B. Turpiineissa 33A, 33B käytetty kaasu virtaa ulostulossa olevan sulkuventtii-35 Iin 37 läpi pääkaasujohtoon 27- Säätöventtiilejä 35A, 35B voidaan ohjata paineensäätölaitteilla 3δΑ, 38B. Kierrosluvun säätölaite 39 antaa signaalit 40A, 40B venttiilien 35A, 35B selektiivistä säätöä varten. Hätä-^sulkuventtiilit 36A, 36B asetellaan toimimaan ennen säätöventtiileitä 35A, 35B, kun ge- 1 67431 neraattori on kuormittamaton. Koska masuunien yläpaineet on pidettävä käynnin aikana vakiona mahdollisimman suuressa määrin, venttiilejä 25A, 25B voidaan automaattisesti säätää haluttuun avautumisasteeseen säätösignaaleilla 42A, 42B 5 yläpaineen säätölaitteista 41A, 42B masuunien 20A, 20B yläpaineiden ilmaisemiseksi, ja säätöventtiilejä 35A, 35B voidaan automaattisesti säätää haluttuun avautumisasteeseen säätösignaaleilla 44A, 44B, mitkä annetaan automaatisesta toiminnanohjauspöydästä 43 paineensäätöyksiköiden 3δΑ, 38B 10 kautta. Kuten kuvasta 3 näkyy turpiiniyksikön 31 roottoria 32 kannattaa vastakkaisissa päissä kaksi laakeria 45A, 45B. Liikkuvat siivet 48A, 48B sijaitsevat roottorin 32 ja kiinteän ulkosylinterin 46 välissä ja ovat kiinnitetyt roottoriin renkaiden 47A, 47B välityksellä, ja kiinteät siivet 50A, 5QB 15 ovat kiinnitetyt ulkosylinter iin rengasmaisten osien 49A, 49B välityksellä. Näin turpiiniyksikkö 31 muodostuu turpii-niparista 33A, 33B. Turpiinien 33A, 33B ulosmenopäissä (uloimmat päät) ovat ulosmenokammiot 51A, 51B, jotka on kiinni-20 tetty ulkosylinteriin 46, kun taas sisäänmenopäät (keskellä olevat) liittyvät sisäänmenokaasukammioihin 52A, 52B, mitkä on kiinnitetty sylinteriin 46, mistä kaasu virtaa turpiiniin käytävien 53A, 53B kautta. Kaksi sisäänmenokammiota 52A, 52B on erotettu toisistaan väliseinällä 54. Akselin keskellä oleva 25 tiivistys 55 ulkosylinterin 46 ja roottorin 32 välillä on rakenteeltaan yksinkertainen, joko labyrintti- tai vesirengas-tiiviste. Osat 56A, 56B ovat ulosmenokammioiden 51A, 51B pölynkerääjiä sekä osat 57A, 57B sisäänmenokammioiden 52A, 52B pölynkerääjiä. Kaasun vuotamisen estämiseksi on ulkosylinterin 30 46 ja roottorin 32 molempien päiden välissä tiivisteet 58A, 58b.Yhdyskanavat 53A, 53B on varustettu kääntyvillä siivillä 59A, 59B, mitkä muodostavat ensimmäisen ohjattavan suutti-men, jota ohjataan laitteilla 60A, 60B.These problems have been overcome in the first part of the invention, as shown in Figures 2 and 3. Although this implementation is described in a simplified manner for the case of two blast furnaces, the system also works in connection with three or more blast furnaces. Referring to Figure 2, the air streams 21A, 21B are conducted to blast furnaces 20A, 20B during operation from a fan not shown. The pressure of the gas streams 22A, 22B discharged from the blast furnaces, which flow through the venturi scrubbers 23A, 23B and 24A, 24B, is regulated by pressure control valves 25A, 25B, and the gases are then passed through dust collectors 26A, 26b to the main gas line 27. The electric power generating unit 28 is placed in parallel with the control valves 25A, 25B, and is connected to the mains by a switch 29, and the generator 25 is thus loaded. The turbine unit 31 driving the generator 30 is of the dual housing type and comprises a pair of turbines 33A, 33B, in axial succession and connected by a common turbine rotor 32. Control valves 25A, 25B on the side of the inlet gas streams 22A, 22B pass through the input side of the shut-off valves 30 34A, 34B, the regulator valves 35A, 35B and the hätäsul-off valve (butterfly valve) 36A, 36B, 32 of the rotor for the intermediate part separately. The gas stream 22A is fed to the turbine 33A and the second gas stream 22B to the second turbine 33B. The gas used in the turbines 33A, 33B flows through the shut-off valve 35 to the outlet 37 to the main gas line 27. The control valves 35A, 35B can be controlled by pressure control devices 3δΑ, 38B. The speed control device 39 provides signals 40A, 40B for selective control of the valves 35A, 35B. The emergency shut-off valves 36A, 36B are set to operate before the control valves 35A, 35B when the generator is unloaded. Since the upper pressures of the blast furnaces must be kept as constant as possible during operation, the valves 25A, 25B can be automatically adjusted to the desired opening rate by control signals 42A, 42B 5 from the overpressure control devices 41A, 42B , 44B, which are provided from the automatic operation control table 43 via the pressure control units 3δΑ, 38B 10. As shown in Figure 3, the rotor 32 of the turbine unit 31 is supported by two bearings 45A, 45B at opposite ends. The movable vanes 48A, 48B are located between the rotor 32 and the fixed outer cylinder 46 and are attached to the rotor via rings 47A, 47B, and the fixed vanes 50A, 5QB 15 are attached to the outer cylinder via annular portions 49A, 49B. Thus, the turbine unit 31 consists of a pair of turbine nipples 33A, 33B. The outlet ends (outer ends) of the turbines 33A, 33B have outlet chambers 51A, 51B attached to the outer cylinder 46, while the inlet ends (center) are connected to the inlet gas chambers 52A, 52B which are attached to the cylinder 46 from which gas flows to the turbine passages 53A. 53B. The two inlet chambers 52A, 52B are separated by a partition 54. The seal 55 in the middle of the shaft between the outer cylinder 46 and the rotor 32 is of simple construction, either a labyrinth or a water ring seal. Parts 56A, 56B are dust collectors for outlet chambers 51A, 51B and parts 57A, 57B are dust collectors for inlet chambers 52A, 52B. To prevent gas leakage, seals 58A, 58b are provided between the two ends of the outer cylinder 30 46 and the rotor 32. The connecting passages 53A, 53B are provided with pivoting vanes 59A, 59B which form a first controllable nozzle controlled by devices 60A, 60B.

Käsiteltävä järjestelmä toimii seuraavalla tavalla.The system in question works as follows.

35 Ennen järjestelmän käynnistämistä masuunit 20A, 20B ovat toiminnassa ja säätöventtiilit 25A, 25B säätävät masuunien yläpaineen automaattisesti. Kun sähkövoiman kehitysjärjestelmää aletaan fianna käyntiin, hätä-sulkuventtiilit 36A, 36b avautuvat kokonaan käynnistyssignaalin vaikutuksesta. Seuraavaksi 8 67431 säätöventtiilit 35A, 35B avautuvat asteittain automaattisesti lisäten roottorin 32 kierroslukua. Kun roottori on saavuttanut kierrosluvun, minkä generaattori 30 vaatii, kierrosluvun säätölaite 39 alkaa sätää toista venttiileistä 5 35A, 35B, jotta turpiinin ki erroslukua näin säätämällä generaattorin jaksoluku saadaan samaksi sähköverkon jaksoluvun kanssa, jolloin generattori voidaan kytkeä sähköverkkoon. Säätöventtiilit 35A, 35B avautuvat tämän jälkeen edelleen ja generaattorin 30 kehittämä sähköteho kasvaa. Sen jälkeen, 10 kun yläpainetta on säädetty säätöventtiileillä 25A, 25B ja säätöventtileillä 35A, 35B, säätöventtiilit 25A,25B suljetaan (lukitaan), antaen säätöventtiilien 35A, 35B yksin hoitaa paineen säätämisen. Järjestelmä on nyt toiminnassa. Järjestelmän ottamiseksi pois toiminnasta, venttilien 25A, 25B 15 lukitus poistetaan seis-signaalilla ja yläpaineen säätö suoritetaan näillä venttileillä sekä paineen säätöventtiileillä 35A, 35B. Välittömästi tämän jälkeen järjestelmä siirtyy käyttämään yläpaineen säädössä vain säätöventtiilejä 25A, 25B niin, että generaattorin 30 tehoa automaattisesti 20 lasketaan säätöventtiileillä 25A, 25B. Kun generaattorin 30 teho on laskenut likimain nollaan, generattori irroitetaan sähköverkosta.Samanaikaisesti generaattorin kuorman pudotuksen kanssa kanavaosat turpiiniyksikön 31 ja säätöventtiilien 35A, 35B välillä otetaan käyttöön akkumulaattoreina mahdolli-25 sesti antamaan ylimääräisen määrän tehoa tyhjäkäyvälle turpiinille. Hätä-sulkuventtiilit 3 6 A, 36B on suljettu ennen gene-raatorin irroittamista verkosta. Roottorin 32 pyörimisliike hidastuu automaattisesti ja viimein pysähtyy kokonaan.35 Before starting the system, the blast furnaces 20A, 20B are in operation and the control valves 25A, 25B automatically adjust the top pressure of the blast furnaces. When the electric power generation system is started Fianna, the emergency shut-off valves 36A, 36b open completely under the influence of the start signal. Next, the control valves 35A, 35B 8 gradually open automatically, increasing the speed of the rotor 32. When the rotor has reached the speed required by the generator 30, the speed control device 39 starts to adjust one of the valves 5A, 35B, 35B so that by adjusting the speed of the turbine, the generator cycle rate is the same as the mains cycle, so that the generator can be connected to the mains. The control valves 35A, 35B then open further and the electrical power generated by the generator 30 increases. After the overpressure is controlled by the control valves 25A, 25B and the control valves 35A, 35B, the control valves 25A, 25B are closed (locked), allowing the control valves 35A, 35B alone to handle the pressure control. The system is now operational. To deactivate the system, the valves 25A, 25B 15 are unlocked with a stop signal and the upper pressure control is performed by these valves as well as the pressure control valves 35A, 35B. Immediately thereafter, the system switches to using only the control valves 25A, 25B for high pressure control, so that the power 20 of the generator 30 is automatically reduced by the control valves 25A, 25B. When the power of the generator 30 has dropped to approximately zero, the generator is disconnected from the mains. Simultaneously with the drop in generator load, the duct sections between the turbine unit 31 and the control valves 35A, 35B are used as accumulators to provide additional power to the idle. The emergency shut-off valves 3 6 A, 36B are closed before disconnecting the generator from the mains. The rotational movement of the rotor 32 automatically slows down and finally stops completely.

Vaikkakin keksinnön kohde on selostettu edellä, tapauk-30 sessa, jolloin molemmat masuunit 20A, 20B ovat toiminnassa, järjestelmä toimii halutun sähkövoiman kehittämiseksi silloinkin kun yksi masuuneista on poissa käytöstä, sulkemalla käy-töstä poissa olevan masuunin hätä-sulkuventtiili ja säätämällä toimivan masuunin säätöventtiiliä kierrosluvun säätölait-35 teella 39 järjestelmää käynnistettäessä. Edelleen vaikka kaksi masuunia onkin käytössä, järjestelmä toimii vain toisellakin turpiinilla ennen generaattorin 28 saattamista synkronisointi-valmiiksi.Although the object of the invention has been described above, in the case where both blast furnaces 20A, 20B are in operation, the system operates to generate the desired electric power even when one of the blast furnaces is off, by closing the shut-off valve of the decommissioned blast furnace and adjusting the blast furnace control valve control device-35 when starting the system. Furthermore, even if two blast furnaces are in use, the system will only operate on the second turbine before the generator 28 is ready for synchronization.

9 674319,67431

Kun kaasuturpiiniyksikkö 31 on toimimassa, kaasuvirrat 22A, 22B johdetaan sisäänmenokammioissa 52A, 52B roottorin 32 keskiosan ulkokehälle erotettuna väliseinämällä 54 toisistaan ja syötetään turpiineihin 33A, 33B tarkoituksella saa-5 da kääntyvien siipien 48A, 48B avulla roottori 32 pyörimään. Turpiinien jälkeen kaasu virtaa ulosmenokammioiden 51 A, 51B läpi ulos. Vaikkakin kaasuvirroilla 22A, 22B on korkea paine sisääntulokammoissa 52A, 52B, kaasu, joka mahdollisesti virtaa tiivisteväliseinän 55 läpi, ei aiheuta vaikeuksia, kos-10 ka vuoto tapahtuu paikassa, joka on lähellä roottorin 32 keskiosia. Edelleen koska kaasun paine on täysin alentunut ulos-menokammioihin 51A, 51B tultaessa, kaasua ei virtaa ulos, vaikka kaasutiivisteet 5δΑ, 58b ovat yksinkertaisia ja halpoja.When the gas turbine unit 31 is in operation, the gas streams 22A, 22B are conducted in the inlet chambers 52A, 52B to the outer periphery of the center portion of the rotor 32 separated by a partition wall 54 and fed to the turbines 33A, 33B by rotating blades 48A, 48B. After the turbines, the gas flows out through the outlet chambers 51A, 51B. Although the gas streams 22A, 22B have a high pressure in the inlet chambers 52A, 52B, the gas possibly flowing through the sealing partition 55 does not cause any difficulties, since the leakage occurs at a location close to the central parts of the rotor 32. Further, since the gas pressure is completely reduced upon entering the outlet chambers 51A, 51B, gas does not flow out, although the gas seals 5δΑ, 58b are simple and inexpensive.

Eräs turpiiniyksikön muunnos selostetaan seuraavassa 15 viitateen kuvioon 4. Tämä turpiiniyksikkö 70 eroaa kuviossa 3 esitetystä siinä, että sillä on sisäänmenot vastakkaisissa päissä ja ulostulot keskellä. Turpiinin roottoria 71 kannattaa molemmissa päissä laakerit 72A, 72B. Roottorin 71 ja kahden kiinteän uikosylinterin 73A, 73B väliin on roottorin ympäril-20 le sijoitettu kääntyvät siivet 74A, 74B kiinnitettyinä roottoriin 71 ja kiinteät siivet 75A, 75B kiinnitettyinä sylinterei-hin 73A, 73B muodostaen turpiiniparin 76A, 76B, jotka aksiaali-suunnassa ovat toisiinsa kytketyt. Kaasun sisääntulokammiot 77A, 77B turpiinien 76A, 76B ulkopäädyissä on liitetty ulko-25 sylintereihin 73A, 73B. Sisääntulokammiot 77A, 77B ovat yhteydessä käytävien 78A, 78b välityksellä turpiinien 76A, 76B sisäänottojen kanssa. Yhteyskäytävät 78A, 78B on varustettu kääntyvillä siivillä 79A, 79B muodostaen näin ensimmäisen säädettävän suuttimen. Näiden siipien kulmaa voidaan asetella sopivil-30 la laitteilla 80A, 80B. Turpiinien 76A, 76B yksikön keskellä olevat ulosmenopäät on varustettu ulosmenokammioilla 81A, 81B, jotka on kiinnitetty ulkosylintereihin 73A, 73B ja erotettu toisistaan väliseinällä 82.A modification of the turbine unit is described below with reference to Figure 4. This turbine unit 70 differs from that shown in Figure 3 in that it has inlets at opposite ends and outlets in the middle. The turbine rotor 71 is supported at both ends by bearings 72A, 72B. Between the rotor 71 and the two fixed external cylinders 73A, 73B, rotatable vanes 74A, 74B are mounted around the rotor, attached to the rotor 71, and fixed vanes 75A, 75B are attached to the cylinders 73A, 73B to form a pair of turbines 76A, 76B which are axially spaced. connected. The gas inlet chambers 77A, 77B at the outer ends of the turbines 76A, 76B are connected to the outer cylinders 73A, 73B. The inlet chambers 77A, 77B communicate with the intakes of the turbines 76A, 76B via passages 78A, 78b. The passageways 78A, 78B are provided with pivoting vanes 79A, 79B, thus forming a first adjustable nozzle. The angle of these wings can be adjusted with suitable devices 80A, 80B. The outlet ends in the center of the unit of the turbines 76A, 76B are provided with outlet chambers 81A, 81B attached to the outer cylinders 73A, 73B and separated by a partition 82.

Turpiinien 76A, 7öB ulosmenokammioissa 81A, 81B on root-35 torin puoleisissa päissä virtausta ohjaavat seinämät 83A, 83Β, joilla turpiinista ulostulevat kaasuvirrat ohjataan kammioihin 81A, 81B ilman, että ne törmäävät toisiaan vastaan. Haluttaessa 10 67431 väliseinä 82 varustetaan aukoilla 84, jotka on sijoitettu ohjausseinämästä 83A, 83B alaspäin pitämään ulosmenokaasuvir-rat turpiineista 76A, 76B tasapainossa. Kaasutiivisteet 85A, 85B on asetettu roottorin 71 kummankin pään ja sylinterien 5 73A, 73B ulkosivujen väliin.The outlet chambers 81A, 81B of the turbines 76A, 7B have flow-controlling walls 83A, 83Β at the tor-side ends of the root-35, by which the gas streams exiting the turbine are directed to the chambers 81A, 81B without colliding with each other. If desired, the partition 82 82 is provided with openings 84 located downwardly from the guide wall 83A, 83B to keep the exhaust gas streams from the turbines 76A, 76B in equilibrium. Gas seals 85A, 85B are interposed between each end of the rotor 71 and the outer sides of the cylinders 73A, 73B.

Kaasuvirrat, jotka syötetään kammioihin 77A, 77B ja johdetaan ilman kaasuvuotoja turpiineihin 76A, 76b, virtaavat sitten roottorin keskiosaan ja sen jälkeen ne johdetaan ulos-menokammioihin 81A, 81B ja pidetään erillään toisistaan oh-10 jausseinämillä 83A, 83B. Sen tähden paine-ero turpiinien 76A, 76B välillä roottorin pinnalla ulosmenokammioiden välissä voidaan pitää pienenä kaikissa olosuhteissa, ja kaasuvirtausten vuodot läpi turpiinien 76A, 76B saadaan pienennetyiksi. Tämä takaa paremman energia saannon kaikissa käyttöolosuhteissa.The gas streams fed to the chambers 77A, 77B and led without gas leaks to the turbines 76A, 76b then flow to the center of the rotor and are then led to the outlet chambers 81A, 81B and kept separate from each other by guide walls 83A, 83B. Therefore, the pressure difference between the turbines 76A, 76B on the rotor surface between the outlet chambers can be kept small under all conditions, and the leaks of gas flows through the turbines 76A, 76B can be reduced. This guarantees a better energy yield under all operating conditions.

15 Kuviossa 3 tai 4 esitettyjen turpiiniyksikköjen kaasuvir rat läpi ulosvirtauskammioiden 51A , 51B, tai 81A, 81B on pakotettu virtaamaan yhteen yhtymiskohdassa ja viedään sen jälkeen kaasusäiliöön tai vastaavaan. Jos yhteisvirtauksessa esiintyy pyörteitä, nämä aiheuttavat paineen nousun turpiinin ulosvir-20 tauskohdissa täten vähentäen energian saannon tehokkuutta, joten yhdyskappale on muotoiltu estämään näiden pyörrevirtojen syntymistä. Kuviossa 5 on esitetty yhdyskappaleen rakenne. Kulmayhdyskappaleessa 91 reijitetty välilevy 93, joka jakaa kanavan kahteen kaasukanavaan 92A, 92B. Yhdyskappaleessa on yh-25 tymiskohta 94 jakolevyn 93 jälkeen ja taivutetut ohjauslevyt 95 kulman kohdalla. Alkuosassa ovat ohjauslevyt 96, ja loppupäässä ohjauslevyt 97· On tietysti myös mahdollista tehdä kolme tai useampia kaasukanavia. Tämä sovitus, jossa välilevyssä 3 (voi olla myös verkko) on suuri määrä reikiä (pyörei-30 tä, soikeita tai vastaavia), on tehty sopusoinnussa levyn ominaisuuksista, aukkojen muodosta jne. annettujen värähtely-ominaiskäyrien kanssa vähentämään pyörrevirtoja ja paineen nousua turpiinin jälkeen. Kun kaasuvirrat ovat poissa tasapainosta, kulmaosa ja reijitetty välilevy 93 sallivat noin 10% 35 kaasumäärästä kulkea aukkojen läpi vastavirtaan yhdyskohdasta 94 estämään melun muodostumista. Näillä aukoilla on suurempi teho kuin aukoilla 84 väliseinässä 82 kuviossa 4. Toisaalta 11 67431 pääkaasuvirtoja säädetään taivutetuilla ohjauslevyillä 95 kulmaosassa ennen niiden saapumista yhdyskohtaan 94 painehä-viöiden pienentämiseksi, joita kulmaosa aiheuttaa, täten pienentäen pyörrevirtojen aiheuttamia painehäiriöitä.The gas streams of the turbine units shown in Figure 3 or 4 through the outflow chambers 51A, 51B, or 81A, 81B are forced to flow together at the junction and are then introduced into a gas tank or the like. If vortices occur in the co-flow, these cause a pressure increase at the outlet points of the turbine, thus reducing the efficiency of energy recovery, so that the connector is shaped to prevent the formation of these eddy currents. Figure 5 shows the structure of the connector. A baffle 93 is perforated in the angle connector 91 and divides the duct into two gas passages 92A, 92B. The connector has a joint 94 after the manifold 93 and bent guide plates 95 at an angle. At the beginning there are baffles 96, and at the end there are baffles 97 · Of course it is also possible to make three or more gas channels. This arrangement, in which the spacer plate 3 (may also have a mesh) has a large number of holes (round, oval or the like), is made in accordance with the given vibration characteristics of the plate characteristics, aperture shape, etc. to reduce eddy currents and pressure rise after the turbine. When the gas flows are out of balance, the corner portion and the perforated baffle 93 allow about 10% 35 of the amount of gas to pass through the openings upstream of the junction 94 to prevent noise formation. These orifices have a higher power than the orifices 84 in the septum 82 in Figure 4. On the other hand, 11,67431 main gas streams are adjusted by bent baffles 95 at the corner portion before entering the interface 94 to reduce pressure losses caused by the corner portion, thereby reducing eddy current disturbances.

5 Kuviossa 6 esitetään toinen toteutus sisältäen monta (kuvan tapauksessa neljä) turpiinia kytkettynä peräkkäin toisiinsa ja generattoriin. Tämän ja seuraavien toteutusten selostuskessa on useiden samojen osien nimityksissä käytetty niistä samaa numeroa ja sen jäljessä kirjaimia A, B. C, 10 D jne. merkitsemään, missä yksikössä osa on, ja samat merkinnät ovat myös piirustuksissa. Seuraavassa selostuksessa on kuitenkin useamman samanlaisen osan kirjainmerkinnät jätetty pois, ellei se jostakin syystä ole katsottu tarpeelliseksi. Ilmavirrat 102 aikaansaadaan puhaltimella, jota ei näy kuvas-15 sa, ja ne johdetaan masuuneihin 101. Masuunien yläpään kaasu purkautuu pääkaasukanaaleihin 103» virtaa^edelleen venturi-pe-surien 104, 105 läpi, sitten läpi sisäänmenokulkuventtiilien 106, hätä-sulkuventtiilien 107 ja säätöventtiilien 108 kaasu-turpiineihin 110 energiankehitysyksikössä 109, jossa kaasulla 20 kehitetään sähköenergiaa. Kaasu virtaa tämän jälkeen ulosme-nosulkuventtiilien 111 läpi pääkaasujohtoon 112. Energianke-hitysyksikkö käsittää generaattorin 113 ja neljä kaasuturpiinia 110 kytkettyinä peräkkäin toisiinsa. Kierrosluvun säätö-yksikkö 114 voidaan kytkeä selektiivisesti ohjaamaan kytki-25 men 115 avulla säätöventtiilejä 108. Laite 1 16 on kierrosluku-mittari. Toisiokaasukanavat 117 rinnan turpiinien 110 kanssa haarautuvat pääkaasukanavista 103 venturi-pesurien 105 jälkeen. Kaasu virtaa paineenalennusventtiilien 118 ja pölyn kerääjien 119 läpi pääkaasuputkeen 112. Paineen alennusvent-30 tillejä 118 säädetään signaaleilla A, B, C ja D yläpaineensää-töyksiköstä 120 masuunien 101 yläpaineen säätämistä varten.Figure 6 shows another embodiment including several (in the case of the figure four) turbines connected in series with each other and with the generator. In the description of this and the following embodiments, the same number is used in the names of several of the same parts, followed by the letters A, B. C, 10 D, etc. to indicate in which unit the part is, and the same notations are also in the drawings. However, in the following description, the lettering of several similar sections is omitted unless it is considered necessary for some reason. The air streams 102 are provided by a blower not shown in Figure 15 and are directed to blast furnaces 101. The gas at the top of the blast furnaces discharges into the main gas ducts 103 »further flows through venturi scrubbers 104, 105, then through inlet valves 106, emergency shut-off valves 107 and control valves 107. 108 to gas turbines 110 in an energy generation unit 109, where gas 20 generates electrical energy. The gas then flows through the outlet shut-off valves 111 to the main gas line 112. The power generation unit comprises a generator 113 and four gas turbines 110 connected in series. The speed control unit 114 can be selectively connected by means of the switch 25 to control the control valves 108. The device 1 16 is a tachometer. The secondary gas passages 117 in parallel with the turbines 110 branch from the main gas passages 103 after the venturi scrubbers 105. The gas flows through the pressure relief valves 118 and the dust collectors 119 to the main gas pipe 112. The pressure relief valves 118 are controlled by signals A, B, C and D from the overpressure control unit 120 to control the overpressure of the blast furnaces 101.

Kun kaasua voidaan syöttää turpiineihin kaikista masuuneista turpiinien käynnistämistä varten edellä esitetyllä järjestelmällä, yhtä säätöventtiileistä ohjataan kierrosluvunsäätöyk-35 siköllä järjestelmän käynnistämiseksi ensin vapaasti valitulla turpiinilla. Jos kaasua ei voida syöttää kaikkiin turpiineihin seisokin tai masuunin tai masuunien kunnon vuoksi, kierros- 12 67431 luvun säätölaite kytketään yhteen säätöventtiiliin toimittamaan kaasua käynnistystä varten siitä masuunista, mikä on tarkoitukseen sopivin. Tällä saavutetaan suuri säästö investointikustannuksissa. Edelleen, kun yksi tai kaksi masuunia 5 on pois käytöstä, järjestelmä voi toimia jatkuvasti energian kehittämiseksi toisten masuunien kaasuilla.When gas can be fed to the turbines from all blast furnaces to start the turbines with the system described above, one of the control valves is controlled by a speed control unit to start the system first with a freely selected turbine. If it is not possible to supply gas to all turbines due to downtime or the condition of the blast furnace or blast furnaces, the speed control device of Chapter 12 67431 is connected to one control valve to supply gas for starting from the blast furnace which is most suitable for the purpose. This achieves large savings in investment costs. Furthermore, when one or two blast furnaces 5 are switched off, the system can operate continuously to generate energy with the gases of the other blast furnaces.

Kuvioissa 7 ja 8 esitetty kolmas sovellutus, jossa sää-töventtiilejä ei ole sijoitettu masuunien ja turpiinien väliin ja jossa masuunien yläpaine säädetään energian kehityk-10 sen yhteydessä turpiinien säädettävillä ensimmäisillä suutti-milla. Venturi-pesureita ei ole käytetty eikä säätöventtii-leitä rinnan turpiinien kanssa. Kuviossa 7 esitetään järjestelmä toiminnassa yhden turpiinin ollessa tyhjäkäynnissä, koska vastaava masuuni on poissa käytöstä, ja tämän turpiinin 15 ylikuumeneminen estetään seuraavassa selostetulla tavalla. Masuunien tunnuksena on 201, niiden sekä turpiinien välissä olevien sulkuventtiilien 203 ja suätöventtiilien 204. Viimemainitut sijaitsevat turpiinien 202A ja 202B, 202B ja 202C, ja 202C ja 202A tulokanavien yhdyskanavissa. Turpiinit 202 20 on kytketty peräkkäin yhteen generaattorin 205 ja toistensa kanssa. Turpiinien 202 ensimmäinen suutin 206 on säädettävä. Kun kaasua syötetään kaikista masuuneista 201 tämän järjestelmän mukaan, sulkuventtiilit 203 ovat täysin auki ja sää-töventtiilit 204 täysin kiinni, ja kaasu syötetään erillisesti 25 jokaiseen turpiiniin 202. Jos kuitenkin kaasun syöttö esim. masuunista 201A on keskeytynyt, turpiini 202A pyörii tyhjönä toisten turpiinien 202B, 202C pyörittämänä sillä seurauksella, että turpiini 202A saattaa ylikuumentua. Tämän estämiseksi säätöventtiili 204A tai 204C tai molemmat avataan antamaan kaa-30 sua turpiinille 201A noin 3% täydestä määrästä turpiinin jäähdyttämiseksi. Tällöin säätöventtiilejä 204A ja/tai 204c voidaan avata yhtä paljon, tai niin kuin kaasuvirroil-le masuuneista 201B, 201C parhaiten sopii. Edelleen, signaali a_, mikä osoittaa kaasun tulon loppuneen masuunista 201A, 35 avaa selektiivisesti virtauksen säätöventtiilit 204A ja/tai 204C ja samaan aikaan sulkee säädettävät suuttimet 206A melkein täysin kuten kuvasta näkyy rajoittamaan suuttimen avautumista kaasuvirtauksen yhteydessä. Tämä nostaa painetta 13 67431 ensimmäisen suuttimen tulopuolella mahdollistaen kaasun tehokkaan vaikutuksen sen kulkiessa suuttimen läpi, samalla estäen ylikuumenemisen ja antaen energian, mikä tarvitaan tyhjäkäyntiin. Näin on asia myös kuvion 2 mukaisessa sovel-5 lutuksessa (näkyy kuvassa, mutta ei ole selostettu).The third embodiment shown in Figures 7 and 8, in which control valves are not arranged between the blast furnaces and the turbines and in which the upper pressure of the blast furnaces is controlled in connection with energy development by adjustable first nozzles of the turbines. No venturi scrubbers have been used and no control valves in parallel with the turbines. Figure 7 shows the system in operation with one turbine idling because the corresponding blast furnace is out of service, and overheating of this turbine 15 is prevented as described below. The blast furnaces are identified by 201, the shut-off valves 203 and the shut-off valves 204 between them and the turbines. The latter are located in the connecting ducts of the inlet channels of the turbines 202A and 202B, 202B and 202C. The turbines 202 20 are connected in series with the generator 205 and with each other. The first nozzle 206 of the turbines 202 is adjustable. When gas is supplied from all blast furnaces 201 according to this system, the shut-off valves 203 are fully open and the control valves 204 are fully closed, and gas is supplied separately to each turbine 202. However, if gas supply from e.g. blast furnace 201A is interrupted, turbine 202A rotates empty of other turbines 202B , 202C with the consequence that turbine 202A may overheat. To prevent this, control valve 204A or 204C, or both, is opened to provide about 3% of the full amount of turbine 201A to cool the turbine. In this case, the control valves 204A and / or 204c can be opened as much, or as best suited for the gas streams from the blast furnaces 201B, 201C. Further, the signal a_, indicating that the gas supply from the blast furnace 201A has ceased, selectively opens the flow control valves 204A and / or 204C and at the same time closes the adjustable nozzles 206A almost completely as shown to limit the opening of the nozzle during gas flow. This raises the pressure to 13 67431 on the inlet side of the first nozzle, allowing the gas to act efficiently as it passes through the nozzle, while preventing overheating and providing the energy needed to idle. This is also the case in the embodiment according to Figure 2 (shown in the figure but not described).

Kuvio 8 esittää kolmatta sovellutusta olosuhteissa, joissa turpiinin kierroslukua säädetään käynnistysvaiheessa. Tällöin esim. sulkuventtiilit 203A, 203C ovat kiinni ja turpiin nien 202B, 202C säädettävät suuttimet 206B, 206C melkein täy-10 sin kiinni. Kaasunsäätöventtiiliä 204A avataan sopivassa määrin käyttämään turpiinia 202A, ja säädettävällä suuttimella 206A säädetään kierroslukua. Virtauksen säätöventtiilin 204A antaessa sopivan painehäiriön kierrosluku on säädettävis- m sä säädettävällä suuttimella 206A. Kierrosluvun säätöön voi-15 daan tietysti käyttää mitä turpiinia tahansa. Kun generaattori 205 on kytketty sähköverkkoon, kaasua syötetään toiminnassa olevista masuuneista 201 vastaaviin turpiineihin 202 kehittämään sähköenergiaa. Vaikka yksi masuuneista olisi poissa käytöstä, järjestelmä voidaan käynnistää edellä kuvatulla tavalla 20 generaattorin toimiessa moitteettomasti.Figure 8 shows a third embodiment under conditions in which the speed of the turbine is adjusted during the start-up phase. In this case, for example, the shut-off valves 203A, 203C are closed and the adjustable nozzles 206B, 206C of the turbine 202B, 202C are almost completely closed. The throttle control valve 204A is opened to a suitable extent to drive the turbine 202A, and the adjustable nozzle 206A controls the speed. When the flow control valve 204A provides a suitable pressure fault, the speed can be adjusted by the adjustable nozzle 206A. Of course, any turbine can be used to adjust the speed. When the generator 205 is connected to the electrical network, gas is fed from the operating blast furnaces 201 to the respective turbines 202 to generate electrical energy. Even if one of the blast furnaces is out of service, the system can be started as described above with the 20 generators operating properly.

Keksintö ei rajoitu edellä esitettyihin yksityisiin sovellutuksiin, vaan sisältää erilaisia keksinnön olennaisten osien kombinaatioita poikkeamatta liittenä olevissa vaatimuksissa tarkoin määritellyn keksinnön tarkoituksesta ja hengestä. 25The invention is not limited to the specific applications described above, but includes various combinations of essential parts of the invention without departing from the object and spirit of the invention as defined in the appended claims. 25

Claims (8)

6743167431 1. Kaasuturbiinilaitos masuunien yläpaineen hyväksikäyttämiseksi , näistä masuuneista kaasuturbiinim johtavien masuunikaasujohtojen ja kaasuturbiinin käyttämän sähkögene-raattorin avulla, tunnettu siitä, että 5 a) vähintään kaksi kaasuturbiima (33A, 33öf 76A, 76B, 202A, 202B, 202C) sinänsä tunnetulla tavalla on kiinnitetty roottoriakseleistaan (32,, 71) kiertymättömästi toisiinsa, b) jokainen kaasuturbiini (33A, 33B tai 76A, J6B tai 202A, 202B, 202C) on yhdistetty erikoisen sulkuventtulillä 10 (34A, 34B tai 106A, 106B, 106C, 106D tai 203A, 203Ö, 203C) varustetun masuunikaasujohdon kautta (22A, 22B tai 103A, 103B, 103C, 1030) vain yhteen masuuniin (20A, 20B tai 101A, 101B, 101C, 101D tai 201A, 201B, 201C), c) kaksi valittua rnasuunikaasujohtoa (22A, 22B tai 15 1 03A, 103B, 103C, 103D) on yhdistetty toisiinsa virtaussuun- nassa sulkuventtiilin (34A, 34B tai 106A, 106B, 106C, 106D tai 203A, 203B, 203C) jälkeen ylivirtausjohdon välityksellä, joka sisältää säätöventti il in (204A, 204B, 204C).A gas turbine plant for utilizing the overpressure of blast furnaces, from these blast furnaces by means of blast furnace gas lines and an electric generator driven by a gas turbine, characterized in that at least two gas turbines (33A, 33f 76A, 76B, 202A, 202B, (32 ,, 71) non-rotatably to each other, b) each gas turbine (33A, 33B or 76A, J6B or 202A, 202B, 202C) is connected by a special shut-off valve 10 (34A, 34B or 106A, 106B, 106C, 106D or 203A, 203Ö), 203C) via a blast furnace gas line (22A, 22B or 103A, 103B, 103C, 1030) to only one blast furnace (20A, 20B or 101A, 101B, 101C, 101D or 201A, 201B, 201C), c) two selected blast furnace gas lines (22A, 22B or 15A 03A, 103B, 103C, 103D) are connected to each other in the flow direction downstream of the shut-off valve (34A, 34B or 106A, 106B, 106C, 106D or 203A, 203B, 203C) via an overflow line including control valve il (204A, 204B, 204C). 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kaasuturbiinilaitos, 20 jossa on kahdessa vierekkäisessä kaasuturbimissa yhteinen yksikappaleinen roottoriakseli ilman keskimmäistä välilaake-ria, keskialueella toistensa viereen sovitetut sisäänotto-päät ja toisistaan erillään olevat poistopäät, tunnettu siitä, että sisääntulokammiot (32A, 52B) rajoit-25 tuvat välittömästi yhteiseen väliseinään (54) ja sisääntulo-päiden väliin kaasun kulun rajoittamiseksi en sovitettu root-toriakselin (32) ja paikallan pysyvän turbunipesän (46) välissä makaavassa asennossa oleva akselitiiviste (55).A gas turbine plant according to claim 1, wherein the two adjacent gas turbines have a common one-piece rotor shaft without a central intermediate bearing, intake ends arranged side by side in the central region and spaced apart discharge ends, characterized in that the inlet chambers (32A, 52B) are immediately bounded a shaft seal (55) in a reclining position between the rotor shaft (32) and the stationary turbine housing (46) is not fitted to the common partition (54) and between the inlet ends to limit the flow of gas. 3- Patenttivaatimuksen 1 mukainen kaasuturbiinilaitos, 30 jossa on kaksi vierekkäistä kaasuturbiima, yksi yhteinen yksikappaleinen roottonaksel 1 ilman keskimmäistä väl ilaaker ia , keskialueella toistensa viereen sovitetut poistopäät ja toisistaan erotetut sisääntulopäät, tunnettu siitä, 67431 että poistokammiot (81A, 81B) rajoittavat toisiaan ja on erotettu toisistaan läpivirtausaukoilla (84) varustetulla väliseinällä (82) rajoitettua kaasunkulkua varten.A gas turbine plant 30 according to claim 1, having two adjacent gas turbines, one common one-piece rotor shaft 1 without a central intermediate bearing, outlet ends arranged side by side in the central region and separated inlet ends, characterized in that the outlet chambers (81A, 81B) are limited by separated by a partition wall (82) with flow openings (84) for limited gas flow. 4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen kaasuturbunilaitos, 5 tunnettu siitä, että jokaisen kaasuturbunin poistopään ja siihen kuuluvan poistokaramion (81A tai 81B) väliin on sovitettu poisvirtaavan kaasun suuntaa muuttavat virtausta ohjaavat pinnat (83A, 83B).Gas turbine plant according to Claim 3, characterized in that flow-guiding surfaces (83A, 83B) which change the direction of the escaping gas are arranged between the outlet end of each gas turbine and the outlet chamber (81A or 81B) belonging thereto. 5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen kaasutur- 10 biinilaitos, tunnettu siitä, että kahden kaasuturbiinin (76A, 76B) poistopäät on kukin yhdistetty revitetyllä väliseinällä (93) jaetun taivutetun poistoputken (91) kanavaan (92A, 92B), jonka kanavat (92A, 92B) yhdistyvät väliseinän (93) jälkeen virtaa alaspäin mentäessä ja jos- 15 sa on ainakin kulma-alueella taivutettuja virtauksenohjaus-levyjä (95).Gas turbine plant according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the outlet ends of the two gas turbines (76A, 76B) are each connected to a duct (92A, 92B) of a bent outlet pipe (91) divided by a torn partition (93). , 92B) join downstream of the partition wall (93) and have flow control plates (95) bent at least in the angular range. 6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen kaasutur- biinilaitos, tunnettu siitä, että masuuni- kaasujohtoihin (22A, 22B tai 103A, 103B, 103C, 103D) on so- 20 vitettu nopeudensäätölaitteesta (39, 114) riippuen erikseen toimivat säätöventtiilit (35A, 35B tai 108A, 108B, 108C, 108D).Gas turbine plant according to one of Claims 1 to 5, characterized in that control valves (35A) which operate separately depending on the speed control device (39, 114) are arranged in the blast furnace gas lines (22A, 22B or 103A, 103B, 103C, 103D). 35B or 108A, 108B, 108C, 108D). 7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen kaasuturbunilaitos, tunnettu siitä, että masuunikaasujohtoihin (22A, 22B tai 103A, 1033, 103C, 103D) on sovitettu ^eneraaat- 25 toria (28, 113, 205) verkosta irti kytkettäessä ennen säätö-venttiilejä (35A, 35B tai 108A, 108B, 108C, 108D) sulkeutuvat hätäsulkuventtiilit (3 6 A, 36B tai 107A, 107B, 107C, 107D).Gas turbine plant according to Claim 6, characterized in that a generator (28, 113, 205) is arranged in the blast furnace gas lines (22A, 22B or 103A, 1033, 103C, 103D) when disconnected from the mains before the control valves (35A, 35B). or 108A, 108B, 108C, 108D) shut-off emergency shut-off valves (3 6 A, 36B or 107A, 107B, 107C, 107D). 8. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen kaasutur-biinilaitos, tunnettu siitä, että kaasu- 30 turbiineissa (33A, 33B, 76A, 76B, 202A, 202B, 202C) on si-sääntulopäissä läpivirtauspoikkileikkauksen muuttamiseksi säädettäviä suutinelementtejä (206A, 206B, 206C, 206D). 67431Gas turbine plant according to one of Claims 1 to 5, characterized in that the gas turbines (33A, 33B, 76A, 76B, 202A, 202B, 202C) have adjustable nozzle elements (206A, 206B, 206C) at the inlet ends for changing the flow cross section. 206D). 67431