专利名称：径向进气轴向排气的高炉煤气余压透平机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种利用气体膨胀做功的透平机械，特别是涉及一种利用高炉煤 气余压膨胀做功的透平机械。
背景技术：
高炉冶炼过程产生的副产品——高炉炉顶煤气，具有十分可观的压力能及热能， 回收利用高炉煤气中的能量，对于冶炼企业具有很大经济效益。回收排放气体中的能量， 减少温室气体的排放，对于当今气候变暖威胁人类生存，资源短缺严重制约人类的发展，具 有十分积极的社会意义。高炉煤气余压透平发电装置(Blast Furnace Top Gas Recovery TurbineUnit，简称TRT)就是利用高炉煤气通过透平膨胀做功，将其压力能及热能转化为 机械能，驱动发电机发电，进行能量回收的一种节能装置。高炉煤气余压透平发电装置的核心部分为透平机。透平机的设计结构合理与否， 直接影响透平发电装置的发电量。目前各种型号的高炉煤气余压透平机，如GT60型、GT90 型、GT120型等型号的透平机，其结构都是采用径向进气和径向排气(如图1所示)，高炉 煤气由透平进气壳体进入机壳内，再由设置在机壳端口处的进气导流盆引导进入透平转子 内进行膨胀做功，经膨胀做功后的高炉煤气由设置在机壳出口处的排气导流盆引导进入排 气壳体从径向排出。这种结构的透平机，其优点是壳体设计和制造比较简单，但不足的地 方是高炉煤气进出透平的管路布局复杂，不便于维修，煤气进出透平流阻损失大，运行噪音 大，影响了透平工作效率和整个高炉煤气余压透平发电装置的发电效率，及人们的工作环 境，且整个透平装置的重量和体积比较大，占用比较大的平立面空间，由其带来的厂房造价 比较高，工程建设费用大。实用新型内容针对现有技术的高炉煤气余压透平机存在的不足，本实用新型的目的旨在提供 一种整体结构新颖的高炉煤气余压透平机，以提高高炉煤气余压透平机的工作效率、维修 的方便性，降低透平机的运行噪音、透平机的重量和体积、以及透平机的制造成本和工程造 价。本实用新型的基本思路是将流经透平膨胀做功后的高炉煤气由径向排气改为轴 向排气，以实现本实用新型的目的，解决本实用新型所要解决的技术问题。本实用新型的上述目的可通过具有以下技术方案的径向进气轴向排气的高炉煤 气余压透平机得以实现。本实用新型公开的高炉煤气余压透平机，其结构主要由设计有静叶的机壳、通过 轴承安装在机壳内的透平转子、与机壳相联接的高炉煤气透平进气壳体和功后高炉煤气透 平排气壳体构成，高炉煤气透平进气壳体的轴线与透平转子的轴线相垂直，高炉煤气透平 排气壳体的轴线与透平转子的轴线相一致，联接于机壳排气端。上述技术方案的进一步方案，所述透平排气壳体为由沿透平轴线方向直径逐渐增大的圆锥外筒和圆柱内筒构成的通流截面积逐增大的膨胀透平排气壳体。膨胀透平排气壳 体与机壳排气端相联接的一端，圆锥外筒的直径与机壳的直径相对应，最好是一致；圆柱内 筒的直径与透平转子的轮毂直径相对应，最好也一致。膨胀透平排气壳体的轴向长度不低 于透平转子工作区域对应的机壳长度的两倍。膨胀透平排气壳体由机匣段与排气筒段对接 构成，最好是采用法兰结构对接构成。支撑透平转子的一端轴承座设置在机匣段的内筒内。 膨胀透平排气壳体的圆锥外筒的外端设计有一段与外管路相联接的直段。本实用新型公开的高炉煤气余压透平机由于采用了轴向排气结构，较之现有技术 的径向进气径向排气的高炉煤气余压透平机，具有多方面十分突出的优点。首先，轴向排 气结构解决了现有技术高炉煤气余压透平机排气管道由方变圆所带来的制造困难问题；其 次，避免了高炉煤气膨胀做功后气流90度整流及转向，做功后的煤气经由扩压膨胀壳体排 出，降低了煤气排出流动损失，使得流场更均勻，提高了压力和温度的利用效率；再其次， 透平机由于其排气方式得以改变，使得透平机的效率得到提升，噪音得到降低；另外，高炉 煤气余压透平机采用轴向排气结构，省去了现有技术中透平机径向排气所设置的排气导流 盆，简化了结构，优化了进出管道的布局，提高了静叶调角器的维修方便性；最后，本实用新 型的排气方式，大大降低了透平机的重量、体积和装配难度，减少了机组安装所占用的厂房 平立面空间和基础重量，由此进一步降低了透平机发电装置建设的工程造价。本实用新型还具有其他一些方面的优点。
附图1是现有技术的高炉煤气透平机的整体结构示意图。附图2是本实用新型的径向进气轴向排气的高炉煤气余压透平机的整体结构示 意图。上述附图中各图示标号的标识对象为1-进气壳体；2-设计有静叶的机壳；3-透 平转子；4-圆锥外筒；5-圆柱内筒；6-排气筒。
具体实施方式
以下结合附图说明给出本实用新型的一个实施例，并通过实施例对本实用新型做 进一步的具体描述。有必要在此指出的是，实施例只用于对本实用新型做进一步的说明，不 能理解为对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员根据本实用新型公开的内容， 可对本实用新型做出一些非本质的改进和调整，但这样的改进和调整应仍属于本实用新型 的保护范围。实施例本实施例揭示的径向进气轴向排气的高炉煤气余压透平机，其结构如附图2所 示，主要由设计有静叶的机壳2、通过轴承安装在机壳内的透平转子3、与机壳相联接的高 炉煤气透平进气壳体1和功后高炉煤气透平排气壳体构成，高炉煤气透平进气壳体的轴线 与透平转子的轴线相垂直，高炉煤气透平排气壳体的轴线与透平转子的轴线相一致。其中 高炉煤气透平排气壳体由通流截面积逐渐增大的膨胀排气机匣段和排气筒段6采用法兰 结构对接构成，机匣段和排气筒段均由沿轴线方向直径逐渐增大的圆锥外筒4和圆柱内筒 5构成，支撑透平转子的一端轴承座设置排气机匣段的圆柱内筒内。所述膨胀透平排气壳体的机匣段与机壳相联接的一端，其圆锥外筒直径与机壳的直径相一致，圆柱内筒与透平转 子的轮毂直径相一致，膨胀透平排气壳体的轴向长度为透平转子做功区域对应机壳长度的 两倍，膨胀透平排气壳体的排气筒段6的圆锥外筒外端，设计有一段用于与排气外管路相 联接的直筒段。
权利要求1.一种径向进气轴向排气的高炉煤气余压透平机，主要由设计有静叶的机壳、通过轴 承安装在机壳内的透平转子、与机壳相联接的高炉煤气进气壳体和功后高炉煤气透平排气 壳体构成，其中高炉煤气透平进气壳体的轴线与透平转子的轴线相垂直，其特征在于高炉 煤气透平排气壳体的轴线与透平转子的轴线相一致，联接于机壳排气端。
2.根据权利要求1所述的径向进气轴向排气的高炉煤气余压透平机，其特征在于所述 透平排气壳体为由沿透平轴向直径逐渐增大的圆锥外筒和圆柱内筒构成的通流截面积逐 渐增大的膨胀透平排气壳体。
3.根据权利要求2所述的径向进气轴向排气的高炉煤气余压透平机，其特征在于膨胀 透平排气壳体与机壳排气端相联接的一端，圆锥外筒直径与机壳的直径相一致，圆柱内筒 与透平转子的轮毂直径相一致。
4.根据权利要求1或2或3所述的径向进气轴向排气的高炉煤气余压透平机，其特征 在于膨胀透平排气壳体的轴向长度不低于透平转子做功区域对应机壳长度的两倍。
5.根据权利要求1或2或3所述的径向进气轴向排气的高炉煤气余压透平机，其特征 在于膨胀透平排气壳体由机匣段与排气筒段对接构成。
6.根据权利要求4所述的径向进气轴向排气的高炉煤气余压透平机，其特征在于膨胀 透平排气壳体由机匣段与排气筒段对接构成。
7.根据权利要求5所述的径向进气轴向排气的高炉煤气余压透平机，其特征在于膨胀 透平排气壳体由机匣段与排气筒段通过法兰结构对接构成。
8.根据权利要求1或2或3所述的径向进气轴向排气的高炉煤气余压透平机，其特征 在于膨胀透平排气筒的圆锥外筒外端设计有一段用于与外管路相联接的直筒段。
9.根据权利要求4所述的径向进气轴向排气的高炉煤气余压透平机，其特征在于膨胀 透平排气筒的圆锥外筒外端设计有一段用于与外管路相联接的直筒段。
10.根据权利要求5所述的径向进气轴向排气的高炉煤气余压透平机，其特征在于膨 胀透平排气筒的圆锥外筒外端设计有一段用于与外管路相联接的直筒段。
专利摘要本实用新型公开了一种径向进气轴向排气的高炉煤气余压透平机，主要由设计有静叶的机壳、通过轴承安装在机壳内的透平转子、与机壳进气配气端相联接的高炉煤气透平进气壳体和功后高炉煤气透平排气壳体构成，其中高炉煤气透平进气壳体的轴线与透平转子的轴线相垂直，高炉煤气透平排气壳体的轴线与透平转子的轴线相一致。本实用新型的透平排气壳体布局结构，使得经膨胀做功后的煤气轴向排出，降低了煤气排出流动损失，使得流场更为均匀，提高了透平机的工作效率，降低了噪音，同时也大大降低了透平机机组的重量、体积和装配难度，减少了机组占用的厂房平立面空间和基础重量，降低了透平机发电装置的工程造价，提高了维修方便性。
文档编号F01D25/26GK201835877SQ20092024377
公开日2011年5月18日 申请日期2009年12月8日 优先权日2009年12月8日
发明者任先念, 刘栋梁, 杨云福, 陈亮 申请人:成都发动机(集团)有限公司