(57)【要約】【課題】製鉄所において発生する副生ガスの需給変動の影響を抑制することができる製鉄所副生ガスの熱量調整設備および調整方法を提案する。【解決手段】本発明による副生ガスの熱量調整設備１は、副生ガスが流通する副生ガス配管１１、または副生ガス配管１１に接続され副生ガスを貯蔵するガスホルダー１２から副生ガスを分岐するガス分岐配管１３と、ガス分岐配管１３から分岐された副生ガスを該副生ガスの熱量より大きい熱量の高熱量ガスと副生ガスの熱量より小さい熱量の低熱量ガスとに分離するガス分離装置１４と、分離された高熱量ガスを副生ガス配管１１またはガスホルダー１２へ導入するガス混合配管１５と、分離された低熱量ガスを無害化する無害化処理設備１６と、ガスホルダー１２に貯蔵されるガス量の時間変動の予測値からガス分離装置１４の運転を制御する制御装置１７とを有することを特徴とする。【選択図】図１
2020083978.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
製鉄所において排出される副生ガスの熱量調整設備であって、
前記副生ガスが流通する副生ガス配管、または前記副生ガス配管に接続され前記副生ガスを貯蔵するガスホルダーから前記副生ガスを分岐するガス分岐配管と、
前記ガス分岐配管から分岐された前記副生ガスを該副生ガスの熱量より大きい熱量の高熱量ガスと前記副生ガスの熱量より小さい熱量の低熱量ガスとに分離するガス分離装置と、
分離された前記高熱量ガスを前記副生ガス配管または前記ガスホルダーへ導入するガス混合配管と、
分離された前記低熱量ガスを無害化する無害化処理設備と、
前記ガスホルダーに貯蔵されるガス量の時間変動の予測値から前記ガス分離装置の運転を制御する制御装置と、
を有することを特徴とする製鉄所副生ガスの熱量調整設備。
【請求項２】
前記ガス分離装置が圧力スイング吸着装置であることを特徴とする、請求項１に記載の製鉄所副生ガスの熱量調整設備。
【請求項３】
前記ガス分岐配管が前記ガスホルダーの上流側の前記副生ガス配管に接続され、
前記ガス混合配管が前記ガス分岐配管の副生ガス配管への接続位置の下流側かつ前記ガスホルダーの上流側の前記副生ガス配管に接続されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の製鉄所副生ガスの熱量調整設備。
【請求項４】
前記ガス分岐配管が前記ガスホルダーの下流側の前記副生ガス配管に接続され、
前記ガス混合配管が前記ガスホルダーの上流側の前記副生ガス配管に接続されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の製鉄所副生ガスの熱量調整設備。
【請求項５】
前記ガス分離装置の上流側に、水性ガスシフト反応により前記ガス分岐配管によって分岐された前記副生ガスを改質する水性ガスシフト反応装置をさらに有することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の製鉄所副生ガスの熱量調整設備。
【請求項６】
前記制御装置は、前記ガスホルダーのガス貯蔵量の予測値を元に、前記ガスホルダーのガス貯蔵量が前記ガスホルダーの許容量を超える時間ｔＥを予測し、前記時間ｔＥよりも早い時間に前記ガス分離装置を起動させる制御を行うことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の製鉄所副生ガスの熱量調整設備。
【請求項７】
製鉄所において排出される副生ガスの熱量調整方法であって、
前記副生ガスが流通する副生ガス配管、または前記副生ガス配管に接続され前記副生ガスを貯蔵するガスホルダーから副生ガスを分岐するガス分岐工程と、
前記副生ガス分岐工程で分岐された前記副生ガスを前記副生ガスの熱量より熱量の大きい高熱量ガスと前記副生ガスの熱量より熱量の小さい低熱量ガスとに分離するガス分離工程と、
分離された前記高熱量ガスを前記副生ガス配管または前記ガスホルダーへ導入するガス混合工程と、
分離された前記低熱量ガスを無害化する無害化処理工程と、
前記ガスホルダーに貯蔵されるガス量の時間変動の予測値から前記ガス分離装置の運転を制御する制御工程と、
を有することを特徴とする製鉄所副生ガスの熱量調整方法。
【請求項８】
前記ガス分離工程は、圧力スイング吸着法により行うことを特徴とする、請求項７に記載の製鉄所副生ガスの熱量調整方法。
【請求項９】
前記ガス分岐工程は、前記ガスホルダーの上流側の前記副生ガス配管から行い、
前記ガス混合工程は、前記ガスホルダーの上流側かつ前記ガス分岐配管の下流側の前記副生ガス配管に行うことを特徴とする、請求項７また８に記載の製鉄所副生ガスの熱量調整方法。
【請求項１０】
前記ガス分岐工程は、前記ガスホルダーの下流側の前記副生ガス配管から行い、
前記ガス混合工程は、前記ガスホルダーの上流側の前記副生ガス配管に行うことを特徴とする、請求項７または８に記載の製鉄所副生ガスの熱量調整方法。
【請求項１１】
前記ガス分離工程の前に、水性ガスシフト反応により前記ガス分岐工程において分岐された前記副生ガスを改質する水性ガスシフト反応工程をさらに有することを特徴とする、請求項７〜１０のいずれか１項に記載の製鉄所副生ガスの熱量調整方法。
【請求項１２】
前記制御工程は、前記ガスホルダーのガス貯蔵量の予測値を元に、前記ガスホルダーのガス貯蔵量が前記ガスホルダーの許容量を超える時間ｔＥを予測し、前記時間ｔＥよりも早い時間に前記ガス分離工程を開始することを特徴とする、請求項７〜１１のいずれか一項に記載の製鉄所副生ガスの熱量調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、製鉄所副生ガスの熱量調整設備および熱量調整方法に関する。
【０００２】
製鉄プロセスでは、高炉ガスから発生する高炉ガス（以下、「ＢＦＧ」とも言う。）、コークス炉から発生するコークス炉ガス（以下、「ＣＯＧ」とも言う。）、製鋼工場から発生する転炉ガス（以下、「ＬＤＧ」とも言う。）など、可燃性ガスを含む副生ガスが多量に発生する。発生した副生ガスは、製鉄所内において、連続加熱炉バーナーの燃料ガスや自家発電用の燃料ガスとして有効利用されている。また、水素を多く含むＣＯＧは、水素製造装置の原料ガスとしても利用される。
【０００３】
このような製鉄所で発生する副生ガスの利用設備は、副生ガスの発生量に応じて設備規模が最適設計されており、エネルギー有効利用の観点で、副生ガスを１００％利用可能な全体プロセスとすることが望ましい。しかしながら、工場設備の定期点検などにより副生ガスの使用量が一時的に低下した場合に、副生ガスの発生量と副生ガスの使用量とのバランスが崩れて余剰な副生ガスが発生する。
【０００４】
このような余剰な副生ガスを放散せずに一時貯蔵するため、通常は副生ガスラインの途中にガスホルダーを設けて、副生ガスの需給変動の影響の緩和を図っている。しかしながら、副生ガスは、通常、低圧でガスホルダーに貯蔵されるため、ガスの体積が大きい。そのため、余剰な副生ガスが増加すると、ガスホルダーのガス貯蔵量の許容値（上限）を超え、副生ガスを未使用のまま燃焼放散する場合があり、エネルギーの損失が生じてしまう。
【０００５】
製鉄所での副生ガスの需給変動の影響を緩和するためのガス運用方法に関して、例えば特許文献１には、ＣＯＧから水素分離装置にて水素（以下、「Ｈ２」とも言う。）を分離した残りの高熱量オフガスを貯蔵するガスホルダーを設けて、副生ガスの需給変動時にＣＯＧ代替ガスとして高熱量オフガスを使用する方法が開示されている。
【０００６】
しかし、上記特許文献１に記載された方法では、副生ガスであるＣＯＧとは別に、水素分離装置のオフガス用にガスホルダーを新たに設ける必要がある。また、分離されるＨ２自体も可燃性ガスであるため、Ｈ２の用途についてもＨ２供給量の変動に対応可能なプロセスとする必要があるため、プロセス設計上の制約が大きい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１４−２２４２１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、ガスホルダーは、貯蔵されるガスの圧力が一定の容積可変型と、容積一定で貯蔵されるガスの圧力が可変の高圧型がある。一般に、製鉄所副生ガスに対しては前者のガスホルダーを用いるため、ガスホルダーの容積により貯蔵ガス量の上限値が決まる。製鉄所副生ガスのうち、例えばＢＦＧについては、ガス組成として不燃性ガスであるＮ２とＣＯ２が約７０％を占めており、さらにガス圧力も低いため、ガス体積が大きい。
【０００９】
一方、ＬＤＧについては、ＢＦＧよりは可燃性ガス含有量が多いものの、それでも約４０％は不燃性ガスであるＮ２とＣＯ２が占めている。ガス中の不燃性ガス成分の含有量が増えると、同じガス体積に対してガス熱量は小さくなるため、貯蔵ガス量が一定である前提の場合には貯蔵ガスの熱量は小さくなり、副生ガスの需給変動の影響の抑制効果も低減される。
【００１０】
貯蔵圧力が低いガスホルダーは大型設備になるため、ガスホルダーの貯蔵ガス容量を増大することは、敷地面積の観点からも難しい場合が多い。そのため、副生ガスの需給変動が大きい場合には、ガス放散が発生してしまう。
【００１１】
本発明は上記事情を鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、製鉄所において発生する副生ガスの需給変動の影響を抑制することができる製鉄所副生ガスの熱量調整設備および調整方法を提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決する本発明は、以下の通りである。
【００１３】
［１］製鉄所において排出される副生ガスの熱量調整設備であって、
前記副生ガスが流通する副生ガス配管、または前記副生ガス配管に接続され前記副生ガスを貯蔵するガスホルダーから前記副生ガスを分岐するガス分岐配管と、
前記ガス分岐配管から分岐された前記副生ガスを該副生ガスの熱量より大きい熱量の高熱量ガスと前記副生ガスの熱量より小さい熱量の低熱量ガスとに分離するガス分離装置と、
分離された前記高熱量ガスを前記副生ガス配管または前記ガスホルダーへ導入するガス混合配管と、
分離された前記低熱量ガスを無害化する無害化処理設備と、
前記ガスホルダーに貯蔵されるガス量の時間変動の予測値から前記ガス分離装置の運転を制御する制御装置と、
を有することを特徴とする製鉄所副生ガスの熱量調整設備。
【００１４】
［２］前記ガス分離装置が圧力スイング吸着装置であることを特徴とする、前記［１］に記載の製鉄所副生ガスの熱量調整設備。
【００１５】
［３］前記ガス分岐配管が前記ガスホルダーの上流側の前記副生ガス配管に接続され、
前記ガス混合配管が前記ガス分岐配管の副生ガス配管への接続位置の下流側かつ前記ガスホルダーの上流側の前記副生ガス配管に接続されていることを特徴とする、前記［１］または［２］に記載の製鉄所副生ガスの熱量調整設備。
【００１６】
［４］前記ガス分岐配管が前記ガスホルダーの下流側の前記副生ガス配管に接続され、
前記ガス混合配管が前記ガスホルダーの上流側の前記副生ガス配管に接続されていることを特徴とする、前記［１］または［２］に記載の製鉄所副生ガスの熱量調整設備。
【００１７】
［５］前記ガス分離装置の上流側に、水性ガスシフト反応により前記ガス分岐配管によって分岐された前記副生ガスを改質する水性ガスシフト反応装置をさらに有することを特徴とする、前記［１］〜［４］のいずれか１項に記載の製鉄所副生ガスの熱量調整設備。
【００１８】
［６］前記制御装置は、前記ガスホルダーのガス貯蔵量の予測値を元に、前記ガスホルダーのガス貯蔵量が前記ガスホルダーの許容量を超える時間ｔＥを予測し、前記時間ｔＥよりも早い時間に前記ガス分離装置を起動させる制御を行うことを特徴とする、前記［１］〜［５］のいずれか一項に記載の製鉄所副生ガスの熱量調整設備。
【００１９】
［７］製鉄所において排出される副生ガスの熱量調整方法であって、
前記副生ガスが流通する副生ガス配管、または前記副生ガス配管に接続され前記副生ガスを貯蔵するガスホルダーから副生ガスを分岐するガス分岐工程と、
前記副生ガス分岐工程で分岐された前記副生ガスを前記副生ガスの熱量より熱量の大きい高熱量ガスと前記副生ガスの熱量より熱量の小さい低熱量ガスとに分離するガス分離工程と、
分離された前記高熱量ガスを前記副生ガス配管または前記ガスホルダーへ導入するガス混合工程と、
分離された前記低熱量ガスを無害化する無害化処理工程と、
前記ガスホルダーに貯蔵されるガス量の時間変動の予測値から前記ガス分離装置の運転を制御する制御工程と、
を有することを特徴とする製鉄所副生ガスの熱量調整方法。
【００２０】
［８］前記ガス分離工程は、圧力スイング吸着法により行うことを特徴とする、前記［７］に記載の製鉄所副生ガスの熱量調整方法。
【００２１】
［９］前記ガス分岐工程は、前記ガスホルダーの上流側の前記副生ガス配管から行い、
前記ガス混合工程は、前記ガスホルダーの上流側かつ前記ガス分岐配管の下流側の前記副生ガス配管に行うことを特徴とする、前記［７］または［８］に記載の製鉄所副生ガスの熱量調整方法。
【００２２】
［１０］前記ガス分岐工程は、前記ガスホルダーの下流側の前記副生ガス配管から行い、
前記ガス混合工程は、前記ガスホルダーの上流側の前記副生ガス配管に行うことを特徴とする、前記［７］または［８］に記載の製鉄所副生ガスの熱量調整方法。
【００２３】
［１１］前記ガス分離工程の前に、水性ガスシフト反応により前記ガス分岐工程において分岐された前記副生ガスを改質する水性ガスシフト反応工程をさらに有することを特徴とする、前記［７］〜［１０］のいずれか１項に記載の製鉄所副生ガスの熱量調整方法。
【００２４】
［１２］前記制御工程は、前記ガスホルダーのガス貯蔵量の予測値を元に、前記ガスホルダーのガス貯蔵量が前記ガスホルダーの許容量を超える時間ｔＥを予測し、前記時間ｔＥよりも早い時間に前記ガス分離工程を開始することを特徴とする、前記［７］〜［１１］のいずれか一項に記載の製鉄所副生ガスの熱量調整方法。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、製鉄所において発生する副生ガスの需給変動の影響を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明による製鉄所副生ガスの熱量調整設備の一例を示す図である。
【図２】ガスホルダーにおけるガス貯蔵量の時間変動と、本発明によるガス放散抑制効果を説明する図である。
【図３】ガスホルダーに貯蔵されたガスの使用方法を示す図である。
【図４】ガスホルダーにおけるガス貯蔵量の時間変動と、本発明によるガス放散抑制効果の予測時間に対する依存性を示す図である。
【図５】本発明による製鉄所副生ガスの熱量調整設備の別の例を示す図である。
【図６】本発明による製鉄所副生ガスの熱量調整設備のさらに別の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明による製鉄所副生ガスの熱量調整設備の一例を示している。図１に示した設備１は、製鉄所において排出される副生ガスが流通する副生ガス配管１１から副生ガスを分岐するガス分岐配管１３と、ガス分岐配管１３から分岐された副生ガスを該副生ガスの熱量より大きい熱量の高熱量ガスと副生ガスの熱量より小さい熱量の低熱量ガスとに分離するガス分離装置１４と、分離された高熱量ガスを副生ガス配管１１へ導入するガス混合配管１５と、分離された低熱量ガスを無害化する無害化処理設備１６と、ガスホルダー１２に貯蔵されるガス量の時間変動の予測値からガス分離装置１４の運転を制御する制御装置１７とを有することを特徴とする。
【００２８】
高炉において発生する副生ガスは、例えば高炉の休風や転炉の吹錬時間調整などの影響により、副生ガス供給量が時間変動する。また、副生ガスの使用先である工場などのガス利用設備側についても、設備点検などによる生産ラインの一時停止など、操業状況に応じて副生ガス使用量が時間変動する。そのため、ガスホルダー１２の貯蔵ガス量は、これら副生ガスの需要と供給のバランスにより変動し、需要が供給より多い時にはガスホルダー１２の貯蔵ガス量は減少し、逆に需要が供給より少ない場合にはガスホルダー１２の貯蔵ガス量は増加する。
【００２９】
ガスホルダー１２の貯蔵ガス量の時間変動は、このような副生ガス需給変動に基づき予測可能である。すなわち、上述のように、製鉄所において発生する副生ガスの利用設備は、副生ガスの発生量に応じて設備規模が最適設計されている。そして、製鉄所における各設備の運転は厳密に管理されており、ガスホルダー１２の貯蔵ガス量の時間変動は予測可能である。本発明による設備１においては、制御装置１７が副生ガスの需要変動に基づいてガスホルダー１２の貯蔵ガス量を予測し、ガス分離装置１４の運転を制御する。
【００３０】
図２は、ガスホルダー１２におけるガス貯蔵量の時間変動と、本発明によるガス放散抑制効果を説明する図である。図２は、ｔ０の時点でその後のガスホルダー１２の貯蔵ガス量の時間変動を予測した場合に、実線の折れ線で示すような時間変動が予測され、ｔＥの時点でガスホルダー１２の貯蔵ガス量が許容値（すなわち、上限）を超えて、ガス放散が見込まれる場合について示している。
【００３１】
このような場合、ガス放散開始見込み時点ｔＥよりも前に、図１に示すように副生ガス配管１１を流通する副生ガスの一部をガス分岐配管１３によって分岐させ、分岐させた副生ガスをガス分離装置１４にて高熱量ガスと低熱量ガスとに分離する。そして、分離した高熱量ガスのみをガス混合配管１５から副生ガス配管１１に戻す。これにより、貯蔵されるガスの熱量を維持したまま、貯蔵ガス量を減少させることができる。
【００３２】
一方、ガス分離装置１４にて分離されたＮ２，ＣＯ２を主成分とする低熱量ガスについては、微量残存するＣＯを触媒燃焼装置などの無害化処理設備１６によって排ガス処理を行って無害化した後、大気放散することができる。あるいは、低熱量ガスの用途があれば、低熱量ガスをその用途に向けたガス配管に導入してもよい。
【００３３】
なお、図１においては、ガス分岐配管１３はガスホルダー１２の上流側の副生ガス配管１１に接続されているが、ガス分岐配管１３をガスホルダー１２に接続してもよい。また、ガス混合配管１５は、ガスホルダー１２の上流側かつガス分岐配管１３の副生ガス配管１１への接続位置よりも下流側に接続されているが、ガスホルダー１２に接続してもよい。
【００３４】
ガスホルダー１２に貯蔵された副生ガスと高熱量ガスとの混合ガスは、図３に示すように、設備再稼働時などのガス利用設備においてガス使用量が増加する時点で、ガスホルダー１２からガス利用設備に供給する。こうして、製鉄所副生ガスの需給変動の緩和を図ることができる。
【００３５】
なお、図２における予測時点ｔ０からガス放散開始見込み時点ｔＥまでの時間が長いほど、ガス分離装置１４の処理能力を小さく設計することが可能である。すなわち、図４に示すように、可能な限り早い時点ｔ０でガス放散発生時点ｔＥおよびガス放散量ＱＥを予測することによって、ガス分離装置１４の単位時間当たりのガス処理量が小さい場合にも、運転時間を長くして、より多くの副生ガスを分離することができる。
【００３６】
例えば、高炉の予定休風や工場設備の定期点検によるライン停止など、スケジュール上において早い時点から予測可能な副生ガス需給変動については、ガス放散発生見込み時点ｔＥを早めに予測することができるため、ｔ０からｔＥまでのガス分離時間を長くすることができる。
【００３７】
ガス分離装置１４としては、副生ガスを高熱量ガスと低熱量ガスとに分離可能な装置であれば方式は限定されない。例えば、吸着剤へのガス分子の吸着力の差を利用して高熱量ガスと低熱量ガスを分離可能な、圧力スイング吸着法（以下、ＰＳＡ）によるガス分離装置などを用いることができる。
【００３８】
図５は、本発明による製鉄所副生ガスの熱量調整設備の別の例を示している。なお、図１に示した設備と同じ構成には同じ符号が付されている。図５に示した設備２においては、ガス分岐配管２３がガスホルダー１２の下流側の副生ガス配管１１に接続され、ガス混合配管１５がガスホルダー１２の上流側の副生ガス配管１１に接続されている。これにより、ガスホルダー１２内のガスの体積を低減することができる。
【００３９】
また、例えば製鉄所内において、副生ガス配管１１の敷設距離が長い場合、副生ガス配管１１内に残存する副生ガスの体積も大きくなる。そのような場合、図５に示した設備２のように、ガス分岐配管２３によって副生ガスをガスホルダー１２の下流側の副生ガス配管１１から分岐し、ガス分離装置１４にて分離した高熱量ガスをガスホルダー１２の上流側の副生ガス配管１１に戻すことによって、副生ガス配管１１内のガスについても高熱量ガスに置換することができる。
【００４０】
特に、副生ガス配管１１が細長い場合、副生ガス配管１１内のガス流れは押し出し流れになり易いため、高熱量ガスにより副生ガス配管１１の上流側からガス配管１１内の副生ガスを順次押し出しながら、効率よくガスの置換を行うことができる。
【００４１】
図６は、本発明による製鉄所副生ガスの熱量調整設備のさらに別の例を示している。なお、図１に示した設備と同じ構成には同じ符号が付されている。図６に示した設備３は、ガス分離装置１４の上流側（ガス分岐配管１３の途中）に、水性ガスシフト反応によりガス分岐配管１３によって分岐された副生ガスを改質するための水性ガスシフト反応装置１８を有している。
【００４２】
例えば副生ガスがＢＦＧである場合、副生ガスの２４％程度はＣＯガスである。ここで、ＣＯとＮ２とは分子量がほぼ同じガスであり、１３Ｘゼオライトなどのガス吸着剤への吸着量差が小さいため、ＣＯとＮ２を完全に分離するのは困難である。したがって、ガス分離装置１４において、低熱量ガスにも若干ＣＯが残存してしまうため、低熱量ガスを放散除去すると熱量のロスに繋がる。
【００４３】
また、ＣＯは有毒ガスであり、濃度が高い場合にはそのまま放散除去することができないため、排ガス処理による無害化が必要になる。そのため、図６に示したように、ガス分離装置１４の前にシフト反応装置１８およびシフト反応装置１８に蒸気（Ｈ２Ｏ）を供給する蒸気供給配管１９を設けて、以下の反応式に示す水性ガスシフト反応により副生ガスを改質することが好ましい。
水性ガスシフト反応：ＣＯ＋Ｈ２Ｏ（ｇ）  →  ＣＯ２＋Ｈ２
【００４４】
上記ガス改質により有毒なＣＯを毒性のないＨ２に改質することによって、低熱量ガス中にＨ２が微量混入した際にも無害化処理することなく、そのまま放散して副生ガスから除去することが可能となる。また、ガス吸着剤へのＨ２の吸着量はＣＯに比べて非常に小さいため、ガス分離装置１４において、不燃性ガス成分Ｎ２、ＣＯ２と可燃性ガス成分Ｈ２との分離も容易になる。
【実施例】
【００４５】
以下、本発明の実施例について説明するが、本発明は実施例に限定されない。
【００４６】
本発明におけるガス分離装置を想定したラボＰＳＡ実験を行った。具体的には、内径４０ｍｍ、高さ２００ｍｍのＳＵＳ製の吸着塔内部に、１３Ｘゼオライト吸着剤１６０ｇを充填し、原料ガスを吸着塔上部から下方に向かって流通させた。その際、原料ガスは、高炉ガスを水性ガスシフト反応によって改質したシフト改質ＢＦＧを想定した標準ガス（Ｎ２：４２体積％、ＣＯ２：３７体積％、Ｈ２：２１体積％）を用いた。また、ＰＳＡ運転のサイクルタイムは６６ｓｅｃ／ｃｙｃｌｅ、原料ガス流量は１．０８ＮＬ／ｃｙｃｌｅとした。ＰＳＡ運転は、吸着、放圧、脱着の３工程とし、Ｈ２濃度の高い吸着オフガスと放圧ガスを混合したガスを「高熱量ガス」とし、Ｎ２濃度とＣＯ２濃度が高い脱着ガスを「低熱量ガス」として分離回収した。
【００４７】
表１に、本ラボＰＳＡ実験によって得られた高熱量ガスと低熱量ガスのガス流量、ガス組成およびガス組成から計算したガス熱量（真発熱量）をそれぞれ示す。高炉ガスは、熱量８００ｋｃａｌ／Ｎｍ３程度の比較的熱量の小さい副生ガスであるが、本発明におけるガス改質およびガス分離により、１５６８ｋｃａｌ／Ｎｍ３の高熱量ガスと、１５５ｋｃａｌ／Ｎｍ３の低熱量ガスが得られた。
【００４８】
【表１】
2020083978.tif 000003
【００４９】
（発明例）
図６に示した熱量調整設備３を用いて、ガスホルダー１２に貯蔵される副生ガスの熱量を調整した。その際、副生ガスとしては、上記ラボＰＳＡ実験の標準ガスを用い、ガスホルダー１２の貯蔵ガス量の許容量は４０ｋＮｍ３とした。そして、２０ｋＮｍ３の副生ガスをガスホルダー１２に送り、２０ｋＮｍ３の副生ガスをガス分岐配管１３によって分岐し、シフト反応装置１８によって水性シフト改質反応させた後、ガス分離装置１４に導入した。ガス分離装置１４では、上述したラボＰＳＡ実験と同様のガス分離を行い、表１に示した高熱量ガスおよび低熱量ガスに分離した。その際、シフト改質およびガス分離により得られる高熱量ガスと低熱量ガスのガス流量比とガス熱量は、上記ラボＰＳＡ実験結果に基づく値とした。
【００５０】
分離された高熱量ガスは、ガス混合配管１５によってガスホルダー１２の上流側の副生ガス配管１１に導入され、ガスホルダー１２に貯蔵された。一方、低熱量ガスについては、無害化処理設備１６において無害化した後、大気中に放散して副生ガスから除去した。ガスホルダー１２に貯蔵されたガス、ガス分離装置１４により分離された高熱量ガス、低熱量ガスの詳細を表２に示す。
【００５１】
【表２】
2020083978.tif 000004
【００５２】
（従来例）
発明例と同様に、ガスホルダーに貯蔵される副生ガスの熱量調整した。ただし、ガス分岐配管１３によって副生ガスを分岐せず、４０ｋＮｍ３の副生ガスをそのままガスホルダー１２に送って貯蔵した。ガスホルダー１２に貯蔵されたガスの詳細を表２に示す。
【００５３】
発明例と従来例とを比較すると、ガスホルダー１２内の貯蔵ガス熱量ＱＧＨは、従来例の場合には３１Ｇｃａｌであるのに対し、発明例では２６Ｇｃａｌとなり、発明例の方が５Ｇｃａｌ低い。これは、発熱反応である水性ガスシフト反応による熱量のロスと、低熱量ガスの放散に伴う熱量のロスによるものである。しかしながら、ガスホルダー１２に貯蔵されるガスの体積ＶＧＨは、従来例の場合には４０ｋＮｍ３であるのに対し、発明例では２７ｋＮｍ３まで減量されており、１３ｋＮｍ３のガスホルダー１２の貯蔵余力が得られている。
【００５４】
上述のように、ガスホルダー１２の貯蔵ガス量の上限値は４０ｋＮｍ３であるため、これ以上に供給される副生ガスは放散除去される。一方、発明例については、ガスホルダー１２の貯蔵余力分だけ追加でガスを貯蔵することができる。
【００５５】
上記ガスホルダー１２の貯蔵余力分に対して、副生ガスをそのまま追加で貯蔵した場合（ケース１）と、上記高熱量ガスを追加で貯蔵した場合（ケース２）に対する、ガスホルダー貯蔵熱量の追加分の熱量ΔＱＧＨを表３に示す。何れの場合についても、上記ガス改質およびガス分離に伴うガスホルダーにおける貯蔵熱量の増大効果（すなわち、ガス放散抑制効果）は、上記の熱量のロス分を上回っており、本発明によりガス放散抑制効果が得られることが分かる。なお、上記実施例においては、副生ガスとしてＢＦＧを想定しているが、ＬＤＧなど他の副生ガスについても同様に、ガス放散を抑制することができる。
【００５６】
【表３】
2020083978.tif 000005
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明によれば、製鉄所において発生する副生ガスの需給変動の影響を抑制することができるため、製鉄業において有用である。
【符号の説明】
【００５８】
１，２，３  熱量調整設備
１１  副生ガス配管
１２  ガスホルダー
１３，２３  ガス分岐配管
１４  ガス分離装置
１５  ガス混合配管
１６  無害化処理設備
１７  制御装置
１８  シフト反応装置
１９  蒸気供給配管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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