一种高炉煤气余压透平系统的制作方法

1.本发明涉及煤气透平技术领域，具体涉及一种高炉煤气余压透平系统。


背景技术：

2.煤气透平机广泛应用于冶金行业，煤气透平机进口温度高达200多摄氏度；煤气透平机运行时设备管口有一定水平、垂直方向热位移。煤气自高炉送出后经重力除尘和布袋除尘送到煤气透平机，煤气透平机利用高炉煤气余压余能发电或直接拖动风机直接做功。拖动煤气透平机做功后的高炉煤气后经管廊送往后续工段。
3.传统煤气透平机煤气管路存在支架型式、位置不尽合理；补偿器存在未与特定弹簧组合进行煤气透平机及管系热涨补偿及支撑，导致煤气透平机受力超标严重，机组运行不稳定，对透平机机组长期安全运行有隐患。


技术实现要素：

4.因此，本发明提供一种高炉煤气余压透平系统，能够克服现有技术中煤气透平机煤气管路存在的支架等设置不合理，补偿器存在未与特定弹簧组合进行煤气透平机及管系热涨补偿及支撑，导致煤气透平机受力超标严重，机组运行不稳定的缺陷。
5.为了解决上述问题，本发明提供一种高炉煤气余压透平系统，包括透平机，其一侧具有进气口，另外一侧具有排气口，所述透平机的进气口连接进气管路，所述进气管路还连接煤气净化装置的出口，所述透平机的排气口连接排气管路，所述排气管路还连接燃气管网，自所述煤气净化装置的出口至所述透平机的进气口，在所述进气管路上依次连接设置第一补偿器、快速切断阀、第二补偿器，在所述排气管路上，自所述透平机的排气口至所述燃气管网，依次连接设置第三补偿器、第四补偿器，高炉煤气余压透平系统还包括第一支架、第二支架及弹性组件，所述第一补偿器与所述快速切断阀之间且靠近所述第一补偿器的一侧设置有所述第一支架，在所述快速切断阀与所述第二补偿器之间，靠近所述快速切断阀的一侧设置有所述第一支架，靠近所述第二补偿器的一侧设置有所述第二支架，在第三补偿器与所述第四补偿器之间，靠近所述第三补偿器的一侧设置有所述第二支架，靠近所述第四补偿器的一侧设置有所述第一支架，所述第二补偿器及所述第三补偿器底部分别设置所述弹性组件。
6.在一些实施方式中，所述弹性组件包括补偿器托座、弹性件及底座，所述补偿器托座与所述补偿器固定连接，所述弹性件一端与所述补偿器托座抵接，其另一端与所述底座固定连接。
7.在一些实施方式中，所述弹性件为弹簧。
8.在一些实施方式中，高炉煤气余压透平系统还包括旁通管路模块及减压阀组模块，所述透平机、所述旁通管路模块及所述减压阀组模块相互并联设置，所述旁通管路模块包括旁通管路，所述旁通管路的一端与所述进气管路连接形成连接部，另一端连接所述排气管路，所述旁通管路上并联设置第一旁通阀及第二旁通阀，所述连接部与所述旁通阀之
间设置有第五补偿器，所述第二旁通阀靠近所述第五补偿器的一侧设置第四支架，所述减压阀组模块包括减压阀组旁路，所述减压阀组旁路的一端连接所述煤气净化装置的出口，另一端连接所述燃气管网，所述减压阀组旁路上并联设置多个减压阀组。
9.在一些实施方式中，所述进气管路、所述排气管路及旁通管路上还设置多个煤气放散管，所述煤气放散管一端与所述管路连接，另一端连接放散防雨帽，用于系统维修时置换所述管路内的煤气，所述煤气放散管上具有两个第二切断阀，两个所述第二切断阀之间设置有取样阀。
10.在一些实施方式中，所述透平机包括放散系统，所述放散系统包括与所述透平机连通的多条并联的煤气管路，每条所述煤气管路均设置第一切断阀，多条所述煤气管路汇集后从出口排出，多条所述煤气管路的汇集管路处设置拆卸法兰。
11.在一些实施方式中，高炉煤气余压透平系统还包括均压阀，所述均压阀与所述快速切断阀并联设置，所述第三支架位于所述均压阀的一侧。
12.在一些实施方式中，高炉煤气余压透平系统还包括进口方圆件，所述进口方圆件一端连接所述第二补偿器，另一端连接所述透平机的进气口，所述透平机的排气口与所述第三补偿器之间依次连接设置出口方管件、方弯管、方圆管，所述出口方管件连接所述透平机的排气口，所述进口方圆件、所述出口方管件、所述方弯管及所述方圆管外周壁均设置有加强筋。
13.在一些实施方式中，所述第一支架为滑动支架，或者为导向支架；
14.所述第二支架为固定支架，用于限制管道支撑点的位移及扭矩。
15.在一些实施方式中，高炉煤气余压透平系统还包括调节阀，所述调节阀一端连接所述快速切断阀，另一端连接所述第二补偿器，用于控制所述进气管路内的煤气流量。
16.本发明提供的一种高炉煤气余压透平系统，通过对煤气管路支架型式、位置合理设置，补偿器型式优化并与特定弹性组件组合进行煤气透平机及管系热涨补偿及支撑，保证机组管系长期安全平稳运行。
17.本发明的有益效果：
18.(1)通过对部件结构的合理设置，并在补偿器下部设计核定载荷的弹性组件，经分析计算可以有效补偿机组及进、排气口煤气管线的热涨量，从而在管系平稳支撑下支持机组长期安全平稳运行。
19.(2)通过对进口方圆件、出口管方管件、方弯管、方圆管，按照局部疲劳应力分析对其外周壁设置适当分布的特定加强筋，对壁厚、尺寸进行特殊设置以适应煤气压力管道疲劳应力使用工况。
20.(3)通过将煤气透平机放散管设置双第二切断阀，保证煤气放散管在煤气透平机运行期间安全切断煤气。在两个第二切断阀间设置取样阀，可以对煤气放散管介质取样，检查分析煤气管路置换情况。
21.(4)通过在煤气透平机机壳放散系统设置拆卸法兰，煤气透平机检修拆上盖过程时只需要将拆卸法兰拆开后即可以用天车起吊，检修维护方便。
附图说明
22.图1为本发明实施例的高炉煤气余压透平系统的结构示意图；
23.图2为本发明实施例的高炉煤气余压透平系统的第二补偿器及弹性组件结构示意图；
24.图3为本发明实施例的高炉煤气余压透平系统的第三补偿器及弹性组件结构示意图。
25.附图标记表示为：
26.1、检修人孔；2、放散管；3、入口蝶阀；4、入口插板阀；5、均压阀；6、快速切断阀；7、调节阀；8、第二补偿器；9、进口方圆件；10、方弯管；11、方圆管；12、第三补偿器；13、出口插板阀；14、出口蝶阀；15、减压阀组；16、第一旁通阀；17、第二旁通阀；18、出口方管件；20、排水器；21、第一切断阀；22、拆卸法兰；23、防雨帽；24、第一支架；25、第二支架；26、第一补偿器；27、第四补偿器；28、第二切断阀；29、取样阀；30、旁通管路；31、第五补偿器；32、补偿器托座；33、弹性件；34、底座；40、减压阀组旁路；50、进气管路；55、第三支架；56、第四支架；60、排气管路；100、透平机。
具体实施方式
27.结合参见图1-3所示，根据本发明的实施例，提供一种高炉煤气余压透平系统，包括透平机100，其一侧具有进气口，另外一侧具有排气口，所述透平机100的进气口连接进气管路50，所述进气管路50还连接煤气净化装置的出口，所述透平机100的排气口连接排气管路60，所述排气管路60还连接燃气管网，自所述煤气净化装置的出口至所述透平机100的进气口，在所述进气管路50上，依次连接设置第一补偿器26、快速切断阀6、第二补偿器8，所述排气管路60自所述透平机100的排气口至所述燃气管网，依次连接设置第三补偿器12、第四补偿器27，高炉煤气余压透平系统还包括第一支架24、第二支架25及弹性组件，所述第一补偿器26与所述快速切断阀6之间且靠近所述第一补偿器26的一侧设置有所述第一支架24，在所述快速切断阀6与所述第二补偿器8之间，靠近所述快速切断阀6的一侧设置有所述第一支架24，靠近所述第二补偿器8的一侧设置有所述第二支架25，在第三补偿器12与所述第四补偿器27之间，靠近所述第三补偿器12的一侧设置有所述第二支架25，靠近所述第四补偿器27的一侧设置有所述第一支架24，所述第二补偿器8及所述第三补偿器12底部分别设置所述弹性组件，能够为所述补偿器所在管系提供稳定支撑及热涨位移补偿。第二补偿器8靠近快速切断阀6一侧的第二支架25将进气管路50外部管道热涨与煤气透平机100及进气口下部管道热涨进行分割切断，避免外部管系热涨影响机组正常运行。外部管道即进气管路50上的第一补偿器26至第二支架25区间管路，进气口下部管道即进气管路50上的第二支架25至透平机100进气口的区间管路。
28.具体的，在进气管路50上，自第一补偿器26至快速切断阀6依次设置第一支架24、检修人孔1、放散管2、入口蝶阀3、检修人孔1、放散管2、入口插板阀4、检修人孔1、放散管2。自快速切断阀6至透平机100的进气口依次设置有放散管2、第一支架24、排水器20、调节阀7、第二支架25、第二补偿器8、进口方圆件9。运行逻辑为：第一补偿器26吸收净化装置外网与进气管路50接点处至第二支架25之间的进气管路间的管系热涨补偿；设置入口蝶阀3与入口插板阀4组合切断阀组实现煤气透平机100与外网系统煤气可靠切断；设置快速切断阀6，待煤气透平机100故障时可以快速切断煤气透平机100进气。在煤气透平机及管系开机、检修时，放散管2用于置换透平机100及管系中的煤气；排水器20设置煤气冷凝水自动排水
器，用于煤气透平机开机/运行过程排除煤气管道冷凝水，保证煤气透平机及管系长期平稳运行。
29.具体的，在排气管路60上，自第三补偿器12至第四补偿器27依次设置有第二支架25、检修人孔1、排水器20、出口插板阀13、检修人孔1、放散管2、出口蝶阀14、检修人孔1、放散管2、第一支架24。运行逻辑为：第四补偿器27吸收煤气排气管路60上的第二支架25到燃气管网的管路间管系热涨补偿；设置出口蝶阀14与出口插板阀13组合切断阀组实现煤气透平机100与外网系统煤气可靠切断。根据阀门结构在快速切断阀6、入口插板阀4及入口蝶阀3、出口插板阀13及出口蝶阀14下部设置适当支撑，用于支撑前述阀门，避免阀门重量过重影响管路运行状况。
30.优选的，入口插板阀4和出口插板阀13均为封闭式，或者均为敞开式。
31.优选的，快速切断阀6为液压油驱动，具有紧急快关功能，调节阀7为液压油驱动。
32.优选的，第二补偿器8及第三补偿器12均为曲管压力平衡型补偿器。解决了现有煤气管路补偿器型式设置不合理问题。
33.在一个具体的实施例中，所述弹性组件包括补偿器托座32、弹性件33及底座34，所述补偿器托座32与所述补偿器固定连接，所述弹性件33一端与所述补偿器托座32抵接，其另一端与所述底座34固定连接。
34.在一个具体的实施例中，所述弹性件33为弹簧。
35.优选的，弹簧为至少两个，多个弹簧内置于弹簧套筒或弹簧箱内，防止弹簧受力产生非轴向弯曲变形，弹簧靠近补偿器托座32的一端具有四氟垫，以保证弹簧顶部与补偿器托座32间可自由滑动。弹簧底部与底座34的顶部的预埋钢板或钢梁焊接，保证弹簧下部获得牢固稳定支撑。
36.在一个具体的实施例中，高炉煤气余压透平系统还包括旁通管路模块及减压阀组模块，所述透平机100、所述旁通管路模块及所述减压阀组模块相互并联设置，所述旁通管路模块包括旁通管路30，所述旁通管路30的一端与所述进气管路50连接形成连接部，另一端连接所述排气管路60，所述旁通管路30上并联设置第一旁通阀16及第二旁通阀17，所述连接部与两个所述旁通阀之间设置有第五补偿器31，所述第二旁通阀17靠近所述第五补偿器31的一侧设置第四支架56，所述减压阀组模块包括减压阀组旁路40，所述减压阀组旁路40的一端连接所述煤气净化装置的出口，另一端连接所述燃气管网，所述减压阀组旁路40上并联设置多个减压阀组15。旁通管路30设有第一旁通阀16及第二旁通阀17，在煤气透平机100紧急停机时旁通阀快开，同时煤气入口管路快速切断阀6快关，快速切断煤气透平机100的进气。煤气入口管路快速切断阀前的煤气经旁通管路30进入煤气排气管路。如透平机100需较长时间检修时，则减压阀组15投入使用接替透平机100对高炉顶压进行控制。
37.优选的，第一补偿器26、第四补偿器27、第五补偿器31为复式拉杆型补偿器。
38.具体的，第三支架55及第四支架56根据实际使用工况进行适当选型。优选第三支架55及第四支架56为滑动支架。
39.在一个具体的实施例中，所述进气管路50、所述排气管路60及旁通管路30上还设置多个放散管2，所述放散管2一端与所述管路连接，另一端连接放散防雨帽23，用于置换所述管路内的煤气，所述放散管2上具有两个第二切断阀28，两个所述第二切断阀28之间设置有取样阀29。设置双第二切断阀28，保证煤气放散管在煤气透平机100运行期间安全切断煤
气，在两个切断阀间设置取样阀29，可以对煤气放散管介质取样，检查分析煤气管路置换情况。
40.在一个具体的实施例中，所述透平机100具有放散系统，所述放散系统包括与所述透平机100连通的多条并联的煤气管路，每条所述煤气管路靠近所述透平机100的一端均设置第一切断阀21，多条所述煤气管路汇集后从出口排出，多条所述煤气管路的汇集处管路设置拆卸法兰22。透平机100检修拆上盖时，只需要将拆卸法兰22拆开后即可以用天车起吊，检修维护方便。
41.在一个具体的实施例中，高炉煤气余压透平系统还包括均压阀5，所述均压阀5与所述快速切断阀6并联设置。
42.在一个具体的实施例中，高炉煤气余压透平系统还包括进口方圆件9，所述进口方圆件9一端连接所述第二补偿器8，另一端连接所述透平机100的进气口及管路，所述透平机100的排气口与所述第三补偿器12之间依次连接设置出口方管件18、方弯管10、方圆管11，所述出口方管件18连接所述透平机100的排气口，另一端连接方弯管10的一端；方弯管10另一端与方圆管11的一端相连；所述方圆管11另一端连接所述第三补偿器12及管路。所述进口方圆件9、所述出口方管件18、所述方弯管10及所述方圆管11外周壁均设置有加强筋。因上述管件结构异型，不同于圆形截面管道，其受力不如圆管件稳定，承压能力差。为适应煤气压力管道疲劳应力使用工况，按照局部疲劳应力分析对前述特殊件本体外周壁设置适当分布的特定加强筋，并对壁厚、尺寸根据应力分布状况进行合理设置等措施，能够保证特殊件安全使用。
43.在一个具体的实施例中，所述第一支架24为滑动支架，或者为导向支架。所述第二支架25为固定支架，用于限制管道支撑点处各向的位移及扭矩。固定支架将所在管系外部管道热涨与内部煤气透平机进排气口自身及所在部份管系热涨进行分割切断；避免外部管系热涨影响机组正常运行。
44.优选的，所述滑动支架包括滑动支座、滑动支撑结构，所述导向支架包括导向支座、导向支撑结构，所述滑动支座的底部与滑动支撑结构顶部间设置有聚四氟乙烯垫板，导向支座的底部与导向支撑结构的顶部间设置有聚四氟乙烯垫板。
45.在一个具体的实施例中，高炉煤气余压透平系统还包括调节阀7，所述调节阀7一端连接所述快速切断阀6，另一端连接所述第二补偿器8，用于控制所述进气管路50内的煤气流量。
46.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种高炉煤气余压透平系统，包括透平机(100)，其一侧具有进气口，另外一侧具有排气口，所述透平机(100)的进气口连接进气管路(50)，所述进气管路(50)还连接煤气净化装置的出口，所述透平机(100)的排气口连接排气管路(60)，所述排气管路(60)还连接燃气管网；自所述煤气净化装置的出口至所述透平机(100)的进气口，在所述进气管路(50)上依次连接设置第一补偿器(26)、快速切断阀(6)、第二补偿器(8)，在所述排气管路(60)上，自所述透平机(100)的所述排气口至所述燃气管网，依次连接设置第三补偿器(12)、第四补偿器(27)，其特征在于，还包括第一支架(24)、第二支架(25)及弹性组件；所述第一补偿器(26)与所述快速切断阀(6)之间且靠近所述第一补偿器(26)的一侧设置有所述第一支架(24)；在所述快速切断阀(6)与所述第二补偿器(8)之间，靠近所述快速切断阀(6)的一侧设置有所述第一支架(24)，靠近所述第二补偿器(8)的一侧设置有所述第二支架(25)；在第三补偿器(12)与所述第四补偿器(27)之间，靠近所述第三补偿器(12)的一侧设置有所述第二支架(25)，靠近所述第四补偿器(27)的一侧设置有所述第一支架(24)；所述第二补偿器(8)及所述第三补偿器(12)底部分别设置所述弹性组件。2.根据权利要求1所述的高炉煤气余压透平系统，其特征在于，所述弹性组件包括补偿器托座(32)、弹性件(33)及底座(34)，所述补偿器托座(32)与所述补偿器固定连接，所述弹性件(33)一端与所述补偿器托座(32)抵接，其另一端与所述底座(34)固定连接。3.根据权利要求2所述的高炉煤气余压透平系统，其特征在于，所述弹性件(33)为弹簧。4.根据权利要求1所述的高炉煤气余压透平系统，其特征在于，还包括旁通管路模块及减压阀组模块，所述透平机(100)、所述旁通管路模块及所述减压阀组模块相互并联设置，所述旁通管路模块包括旁通管路(30)，所述旁通管路(30)的一端与所述进气管路(50)连接形成连接部，另一端连接所述排气管路(60)，所述旁通管路(30)上并联设置第一旁通阀(16)及第二旁通阀(17)；所述连接部与所述旁通阀之间设置有第五补偿器(31)，所述第二旁通阀(17)靠近所述第五补偿器(31)的一侧设置第四支架(56)，所述减压阀组模块包括减压阀组旁路(40)，所述减压阀组旁路(40)的一端连接所述煤气净化装置的出口，另一端连接所述燃气管网，所述减压阀组旁路(40)上并联设置多个减压阀组(15)。5.根据权利要求1或4所述的高炉煤气余压透平系统，其特征在于，所述进气管路(50)、所述排气管路(60)及旁通管路(30)上还设置多个煤气放散管(2)，所述煤气放散管(2)一端与所述管路连接，另一端连接放散防雨帽(23)，用于系统维修时置换所述管路内的煤气；所述煤气放散管(2)上具有两个第二切断阀(28)，两个所述第二切断阀(28)之间设置有取样阀(29)。6.根据权利要求1所述的高炉煤气余压透平系统，其特征在于，所述透平机(100)包括放散系统，所述放散系统包括多条与所述透平机(100)连通且相互并联设置的煤气管路，每条所述煤气管路均设置有第一切断阀(21)，多条所述煤气管路汇集后从出口排出，多条所述煤气管路的汇集管路处设置拆卸法兰(22)。7.根据权利要求1所述的高炉煤气余压透平系统，其特征在于，还包括均压阀(5)及第三支架(55)，所述均压阀(5)与所述快速切断阀(6)并联设置，所述第三支架(55)位于所述均压阀(5)的一侧。8.根据权利要求1所述的高炉煤气余压透平系统，其特征在于，还包括进口方圆件(9)，
所述进口方圆件(9)一端连接所述第二补偿器(8)，另一端连接所述透平机(100)的进气口；所述透平机(100)的所述排气口与所述第三补偿器(12)之间依次连接设置出口方管件(18)、方弯管(10)、方圆管(11)，所述出口方管件(18)连接所述透平机(100)的排气口，所述进口方圆件(9)、所述出口方管件(18)、所述方弯管(10)及所述方圆管(11)外周壁均设置有加强筋。9.根据权利要求1所述的高炉煤气余压透平系统，其特征在于，所述第一支架(24)为滑动支架，或者为导向支架；所述第二支架(25)为固定支架，用于限制管道支撑点的位移及扭矩。10.根据权利要求1所述的高炉煤气余压透平系统，其特征在于，还包括调节阀(7)，所述调节阀(7)一端连接所述快速切断阀(6)，另一端连接所述第二补偿器(8)，用于控制所述进气管路(50)内的煤气流量。

技术总结
本发明提供一种高炉煤气余压透平系统，包括透平机，其一侧具有进气口，另外一侧具有排气口，所述透平机的进气口连接进气管路，所述进气管路还连接煤气净化装置的出口，所述透平机的排气口连接排气管路，所述排气管路还连接燃气管网，通过对煤气管路支架型式、位置合理布置，补偿器型式优化并与特定弹性组件组合进行煤气透平机及管系热涨补偿及支撑，保证机组及管系长期安全平稳运行。能够克服现有技术中煤气透平机管路存在支架、补偿器等设置不合理,导致煤气透平机受力超标严重，机组运行不稳定的缺陷。稳定的缺陷。稳定的缺陷。


技术研发人员：黄学智 李明昌 李忠育 邓丹 同利平 贾坤 杨康
受保护的技术使用者：西安陕鼓动力股份有限公司
技术研发日：2022.12.13
技术公布日：2023/5/24