(57)【要約】【課題】製鉄所内で燃料として使用されるコークス炉ガスが不足状態となり、その不足度合いが大きい場合でも、コークス炉ガスの不足を十分に補うことが可能な製鉄所副生ガスの利用方法を提供する。【解決手段】コークス炉ガスを水素ガス製造設備２０に供給し、コークス炉ガスから水素を分離して水素ガスを製造する。コークス炉ガスから水素を分離した残渣であるオフガスは、オフガスホルダ２７に貯蔵する。オフガスを送るオフガス配管１３が、コークス炉ガスを加熱炉、発電機等の製鉄所内設備１０に供給する配管１１に合流されており、製鉄所内設備１０において燃料として使用されるコークス炉ガスが不足状態となる場合には、オフガスホルダ２７に貯蔵してあるオフガスをコークス炉ガスに混合することができるようになっている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素を含有する製鉄所副生ガスから水素を分離して水素ガスを製造するとともに、前記製鉄所副生ガスから水素を分離した残渣であるオフガスを製鉄所内で燃料として使用する製鉄所副生ガスの利用方法であって、
前記オフガスをオフガスホルダに貯蔵し、製鉄所内で燃料として使用される燃料ガスが不足状態となる場合に、前記オフガスホルダに貯蔵してある前記オフガスを前記燃料ガスに混合することを特徴とする製鉄所副生ガスの利用方法。
【請求項２】
前記オフガスに希釈ガスを混合し、その混合ガスを前記燃料ガスに混合す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利用方法。
【請求項３】
前記混合ガスの単位体積当たりの熱量が前記燃料ガスの単位体積当たりの熱量と略同一となるように、前記オフガスに前記希釈ガスを混合することを特徴とする請求項２に記載の製鉄所副生ガスの利用方法。
【請求項４】
前記希釈ガスが高炉ガス及び転炉ガスの少なくとも一方であることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の製鉄所副生ガスの利用方法。
【請求項５】
前記製鉄所副生ガスがコークス炉ガスであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の製鉄所副生ガスの利用方法。
【請求項６】
前記燃料ガスがコークス炉ガス、高炉ガス、及び転炉ガスの少なくとも１つである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利用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、製鉄所で副生される製鉄所副生ガスを有効に利用する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
製鉄所で副生される製鉄所副生ガスとしては、主に、コークス炉の操業時に副生するコークス炉ガス、高炉の操業時に副生する高炉ガス、転炉の操業時に副生する転炉ガスがある。
コークス炉ガスはメタンを含有し高熱量のガスであるので、従来は、製鉄所内で加熱炉、発電機等の燃料として利用されていた。また、コークス炉ガスは多量の水素を含有しているので、水素を分離して水素ガスを製造するための原料としても利用されていた。
【０００３】
そして、コークス炉ガスから水素を分離した残渣であるオフガスは、メタンを含有して高熱量であるため、燃料として使用されるコークス炉ガスに混合されていた（特許文献１を参照）。従来においては、オフガスをコークス炉ガスに混合する際にコークス炉ガスに対する混合割合を制御することはなく、生成したオフガスを順次そのままコークス炉ガスに混合していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平３−１７５２０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
コークス炉におけるコークス炉ガスの発生量よりも製鉄所内で燃料として使用されるコークス炉ガスの使用量の方が多く、コークス炉ガスが不足状態となる場合には、コークス炉ガスの使用量を制限する、都市ガスや重油等の市販の燃料を使用する等の対策を講じる必要がある。しかしながら、コークス炉ガスの使用量を制限すると、コークス炉ガスを燃料として使用する設備の稼働状況が低下するという問題があった。また、都市ガスや重油等の市販の燃料は高価であるため、市販の燃料を使用するとコストアップとなるという問題があった。
【０００６】
また、燃料として使用されるコークス炉ガスにオフガスを混合することにより、コークス炉ガスの不足を補うことは可能であるが、従来は、生成したオフガスを順次そのままコークス炉ガスに混合する方式であるため、コークス炉ガスの不足度合いが大きい場合には十分に対応することは難しく、コークス炉ガスの不足を完全に補うことは困難であった。したがって、コークス炉ガスの不足度合いが大きい場合のバックアップとはなり得なかった。
【０００７】
そこで、本発明は上記のような従来技術が有する問題点を解決し、製鉄所内で燃料として使用されるコークス炉ガスが不足状態となり、その不足度合いが大きい場合でも、コークス炉ガスの不足を十分に補うことが可能な製鉄所副生ガスの利用方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するため、本発明の態様は、次のような構成からなる。すなわち、本発明の一態様に係る製鉄所副生ガスの利用方法は、水素を含有する製鉄所副生ガスから水素を分離して水素ガスを製造するとともに、前記製鉄所副生ガスから水素を分離した残渣であるオフガスを製鉄所内で燃料として使用する製鉄所副生ガスの利用方法であって、前記オフガスをオフガスホルダに貯蔵し、製鉄所内で燃料として使用される燃料ガスが不足状態となる場合に、前記オフガスホルダに貯蔵してある前記オフガスを前記燃料ガスに混合することを特徴とする。
【０００９】
この製鉄所副生ガスの利用方法においては、前記オフガスに希釈ガスを混合し、その混合ガスを前記燃料ガスに混合してもよい。その際には、前記混合ガスの単位体積当たりの熱量が前記燃料ガスの単位体積当たりの熱量と略同一となるように、前記オフガスに前記希釈ガスを混合してもよい。また、前記希釈ガスを高炉ガス及び転炉ガスの少なくとも一方としてもよい。
さらに、この製鉄所副生ガスの利用方法においては、前記製鉄所副生ガスをコークス炉ガスとしてもよい。さらに、前記燃料ガスをコークス炉ガス、高炉ガス、及び転炉ガスの少なくとも１つとしてもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る製鉄所副生ガスの利用方法は、製鉄所内で燃料として使用される燃料ガスが不足状態となる場合には、オフガスホルダに貯蔵してあるオフガスを燃料ガスに混合するので、燃料ガスが不足状態となり、その不足度合いが大きい場合でも、燃料ガスの不足を十分に補うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る製鉄所副生ガスの利用方法の一実施形態を説明する、製鉄所副生ガスの流れを示す系統図である。
【図２】製鉄所におけるコークス炉ガスの発生量及び使用量の推移を示すグラフである。
【図３】コークス炉ガスホルダのレベルの推移を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明に係る製鉄所副生ガスの利用方法の実施の形態を、図面を参照しながら以下に詳細に説明する。
製鉄所においては、種々のガスが副生される。例えば、コークス炉ガスは、コークス炉の操業時に副生され、多量の水素の他、メタン、一酸化炭素等を含有している。コークス炉ガスはメタンを含有するため、高熱量のガスである。また、転炉ガスは、転炉の操業時に副生され、少量の水素の他、一酸化炭素、二酸化炭素等を含有する低熱量のガスである。さらに、高炉ガスは、高炉の操業時に副生され、少量の水素の他、一酸化炭素、二酸化炭素等を含有する低熱量のガスである。
【００１３】
これら３種の製鉄所副生ガスはいずれも可燃性であるため、例えば、加熱炉、発電機等の製鉄所内設備１０に供給して燃料として利用可能である。製鉄所内設備１０において燃料として使用する場合には、コークス炉ガス、転炉ガス、高炉ガスをそれぞれ単独で用いてもよいし、これら３種の製鉄所副生ガスのうち任意の２種又は３種を混合して用いてもよい（図１を参照）。
【００１４】
一方、コークス炉ガスは多量の水素を含有しているため、水素ガスを製造するための原料としても利用される。図１に示すように、コークス炉ガスを製鉄所内設備１０に供給する配管１１が途中で分岐して、水素ガス製造設備２０に延びている。この分岐配管１２によりコークス炉ガスの一部を水素ガス製造設備２０に供給し、コークス炉ガスから水素を分離して水素ガスを製造する。
【００１５】
なお、コークス炉ガスの配管１１の分岐点と水素ガス製造設備２０との間にはコークス炉ガスホルダ２２が設置されており、コークス炉ガスを貯蔵することが可能になっている。そして、製鉄所内設備１０において燃料として使用されるコークス炉ガスが不足状態となる場合には、コークス炉ガスホルダ２２からコークス炉ガスを放出して、不足を補うことができるようになっている。
【００１６】
水素ガスを製造する方法は特に限定されるものではなく、慣用の方法を採用可能であるが、例えば、圧力スイング吸着（PSA ：Pressure Swing Adsorption ）方式をあげることができる。圧力スイング吸着方式の水素ガス製造設備２０は、ブロワー２４と吸着塔２５を備えており、コークス炉ガスをブロワー２４で加圧しつつ吸着塔２５に供給すると、吸着塔２５において水素と他の成分とに分離される。
【００１７】
コークス炉ガスから水素を分離した残渣であるオフガスは、メタンを含有して高熱量であるため、燃料として利用することが可能である。よって、水素ガス製造設備２０からオフガスを送るオフガス配管１３を、コークス炉ガスを製鉄所内設備１０に供給する配管１１に合流させ、コークス炉ガス（本発明の構成要件である燃料ガスに相当する）にオフガスを混合して製鉄所内設備１０に供給し、燃料として使用するようになっている。
【００１８】
ここで、水素ガス製造設備２０で生成したオフガスは、生成したオフガスを順次そのままコークス炉ガスに混合するのではなく、生成したオフガスをオフガスホルダ２７に貯蔵しておき、製鉄所内設備１０において燃料として使用されるコークス炉ガスが不足状態となる場合には、オフガスホルダ２７に貯蔵してあるオフガスをコークス炉ガスに混合することができるようになっている。オフガスホルダ２７を用いてコークス炉ガスの不足を補う方法について、以下に詳細に説明する。
【００１９】
水素ガス製造設備２０からオフガスを送るオフガス配管１３は、コークス炉ガスを製鉄所内設備１０に供給する配管１１と合流しているが、この合流点と水素ガス製造設備２０との間でオフガス配管１３が分岐し、オフガスホルダ２７に連通している。コークス炉ガスが不足状態でない時には、オフガスをコークス炉ガスに混合しなくても差し支えないので、水素ガス製造設備２０で生成したオフガスをオフガス配管１３でオフガスホルダ２７に送り充填しておく。
【００２０】
コークス炉ガスが不足状態ではなく且つオフガスホルダ２７がオフガスで満たされている場合には、水素ガス製造設備２０で生成したオフガスは順次そのままコークス炉ガスに混合する。この場合には、コークス炉ガスに混合されるオフガスに供給圧力変動が生じないように、オフガスホルダ２７及びコークス炉ガスホルダ２２のレベルを適宜制御することが好ましい。
【００２１】
そして、コークス炉ガスが不足状態となる時、例えば、コークス炉ガスホルダ２２のレベルが、下限値（例えば３０％）よりも若干高く予め設定された値（例えば４０％）を下回った時には、オフガスホルダ２７に貯蔵してあるオフガスを放出し、水素ガス製造設備２０で生成し順次送られてくるオフガスとともにブロワー２９で送って、コークス炉ガスに混合する。
【００２２】
生成したオフガスを順次そのままコークス炉ガスに混合する従来の方式では、オフガスの生成量はそれほど多くはないので、コークス炉ガスの不足度合いが大きい場合には十分に対応することは難しく、コークス炉ガスの不足を完全に補うことは困難である。しかしながら、オフガスホルダ２７に貯蔵してあるオフガスを用いれば、オフガスホルダ２７には大量のオフガスを貯蔵しておくことができるので、コークス炉ガスの不足度合いが大きい場合でも、コークス炉ガスの不足を十分に補うことが可能である。よって、オフガスホルダ２７を設けてオフガスを貯蔵しておけば、コークス炉ガスの不足度合いが大きい場合のバックアップとなる。
【００２３】
また、コークス炉ガスの不足状態を解消することができるので、製鉄所内設備１０で燃料として使用されるコークス炉ガスの使用量を制限する必要性がほとんどない。よって、製鉄所内設備１０の稼働状況が低下するという問題の発生を抑えることができる。さらに、都市ガスや重油等の市販の燃料の使用量を低減することができるので、コストアップを抑制することができる。
【００２４】
なお、オフガスは、希釈ガスで希釈した上でコークス炉ガスに混合してもよい。オフガスを希釈ガスで希釈することにより、コークス炉ガスに混合するガスの量を増加させることができるので、コークス炉ガスが不足状態である場合に不足を補う能力を向上させることができる。オフガスはコークス炉ガスよりも熱量が高いので、希釈ガスは低熱量のガスであっても差し支えなく、オフガスと希釈ガスの混合ガスの単位体積当たりの熱量がコークス炉ガスの単位体積当たりの熱量と略同一となるように、オフガスに希釈ガスを混合すれば、混合ガスをコークス炉ガスに混合しても燃料としての質が低下することはない。
【００２５】
希釈ガスとして使用するガスの種類は特に限定されるものではないが、低熱量のガスである高炉ガス、転炉ガスを好適に使用することができる。高炉ガス及び転炉ガスは、いずれか一方を希釈ガスとして使用してもよいし、両方を使用してもよい。また、窒素ガス等の他種のガスを希釈ガスとして使用してもよいし、窒素ガス等の他種のガスを高炉ガスや転炉ガスとともに希釈ガスとして使用してもよい。
【００２６】
ここで、希釈ガスとして転炉ガスを使用し、オフガスと混合した上でコークス炉ガスに混合する方法について説明する。オフガスと転炉ガスを混合器３１に供給し、混合ガスをコークス炉ガスに導入して混合する。このとき、混合ガスの単位体積当たりの熱量がコークス炉ガスの単位体積当たりの熱量と略同一となるように、熱量調節機３２によってオフガスと希釈ガスの混合比率を調整しつつ混合する。
【００２７】
転炉ガスを混合器３１に供給する転炉ガス配管１４にはガス流量計３３が設置されており、混合器３１に供給される転炉ガスの流量が測定されるようになっている。また、オフガスを混合器３１に供給するオフガス配管１３にもガス流量計３５が設置されており、混合器３１に供給されるオフガスの流量が測定されるようになっている。さらに、混合器３１から出た混合ガスをコークス炉ガスに導入する混合ガス配管１４には熱量計３６が設置されており、混合ガスの熱量が測定されるようになっている。
【００２８】
これらの測定結果は熱量調節機３２に送られ、混合ガスの単位体積当たりの熱量がコークス炉ガスの単位体積当たりの熱量と略同一となっているかの判定が行われる。そして、前記両熱量が略同一となっていない場合には、前記両熱量を略同一とするべく、オフガスと希釈ガスの混合比率を変更する。
【００２９】
オフガスと希釈ガスの混合比率の変更は、以下のようにして行う。熱量調節機３２は、測定されたオフガスの流量に基づいて、前記両熱量が略同一となる混合比率を実現するための転炉ガスの流量を算出する。そして、熱量調節機３２は、転炉ガス配管１４に設けられたバルブ３４を制御して、混合器３１に供給される転炉ガスの流量を、前記算出された流量に調節する。これにより、コークス炉ガスの単位体積当たりの熱量と略同一の熱量の混合ガスが調整される。
なお、本実施形態は本発明の一例を示したものであって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。
【００３０】
例えば、本実施形態においては、コークス炉ガスから水素を分離した残渣であるオフガスを、製鉄所内設備１０で燃料として使用されるコークス炉ガスに混合する例について説明したが、高炉ガスや転炉ガスも水素を含有しているので、高炉ガスや転炉ガスから水素を分離した残渣であるオフガスを、燃料として使用されるコークス炉ガスに混合してもよい。
また、本実施形態においては、製鉄所内設備１０で燃料として使用されるコークス炉ガスにオフガスを混合して、コークス炉ガスの不足を補う例について説明したが、製鉄所内設備１０で燃料として使用される高炉ガスや転炉ガスにオフガスを混合してもよい。
【００３１】
〔実施例〕
以下に実施例を示して、本発明をさらに具体的に説明する。図２は、製鉄所におけるコークス炉ガスの発生量及び使用量の１日の推移の一例を示すグラフである。また、図３は、コークス炉ガスホルダのレベルの推移の一例を示すグラフである。
図２から分かるように、７時から１２時までの間、及び、２０時から２時までの間においては、コークス炉ガスの発生量よりも使用量の方が多いので、図３から分かるように、これらの時間帯においてはコークス炉ガスホルダのレベルが下がってゆく。
【００３２】
通常、コークス炉ガスホルダのレベルが下限値（例えば３０％）を下回らないように運用するが、コークス炉ガスの使用量が多く、図３において点線で示すように下限値を下回ることが予測される場合には、コークス炉ガスの使用量を制限する、都市ガスや重油等の市販の燃料を使用する等の対策を講じ、レベルが下限値を下回らないようにする。
図３における実線は、オフガスホルダを用いた場合の結果であるが、オフガスホルダを用いてオフガスを供給しコークス炉ガスに混合してコークス炉ガスの不足を補えば、コークス炉ガスの使用量を制限したり、都市ガスや重油等の市販の燃料を使用したりすることなく、コークス炉ガスホルダのレベルを下限値以上に保つことができる。
【符号の説明】
【００３３】
１０      製鉄所内設備
２０      水素ガス製造設備
２２      コークス炉ガスホルダ
２７      オフガスホルダ
３１      混合器
３２      熱量調節機
３６      熱量計
【図１】
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【図２】
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【図３】
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