(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高炉炉頂圧発電装置のタービンに供給する高炉ガスへの除塵水の散水量を制御するに際し、
前記高炉ガス中に含まれているダストの、前記高炉ガスへの除塵水の散水前および散水後のダスト濃度と散水量との関係を調査して、散水前のダスト濃度と、散水後のダスト濃度をタービンへのダスト付着を防止する所定量以下とするための散水量との関係を回帰分析し、
前記高炉ガス中に含まれているダストの散水前の濃度の経時変化をダストモニターで監視し、
その監視している散水前のダスト濃度の経時変化と前記回帰分析した関係とに基づいて、除塵水の散水量を、前記監視している散水前のダスト濃度での、散水後のダスト濃度をタービンへのダスト付着を防止する所定量以下とするための必要最小限の量に制御することを特徴とする高炉炉頂圧発電装置の除塵水量制御方法。
【請求項２】
前記ダストモニターは、高炉ガスへの除塵水の散水位置の上流側および下流側で、散水前および散水後のダスト濃度をそれぞれ監視することを特徴とする、請求項１記載の高炉炉頂圧発電装置の除塵水量制御方法。
【請求項３】
前記回帰分析は、一定期間ごとに繰り返し実行することを特徴とする、請求項１または２記載の高炉炉頂圧発電装置の除塵水量制御方法。
【請求項４】
高炉炉頂圧発電装置のタービンに供給する高炉ガスへの除塵水の散水量を制御する装置において、
前記高炉ガス中に含まれているダストの散水前の濃度の経時変化を監視するダストモニターと、
高炉ガスへの除塵水の散水前および散水後のダスト濃度と散水量との関係を調査して、散水前のダスト濃度と、散水後のダスト濃度をタービンへのダスト付着を防止する所定量以下とするための散水量との関係を回帰分析し、前記ダストモニターが監視している散水前のダスト濃度の経時変化と前記回帰分析した関係とに基づいて、前記監視している散水前のダスト濃度での、散水後のダスト濃度をタービンへのダスト付着を防止する所定量以下とするための必要最小限の量に除塵水の散水量を決定する散水量決定手段と、
その散水量決定手段が決定した散水量に基づき高炉ガスへの除塵水の散水量を制御する散水量制御手段と、
を備えることを特徴とする高炉炉頂圧発電装置の除塵水量制御装置。
【請求項５】
前記ダストモニターは、高炉ガスへの除塵水の散水位置の上流側および下流側で、散水前および散水後のダスト濃度をそれぞれ監視することを特徴とする、請求項４記載の高炉炉頂圧発電装置の除塵水量制御装置。
【請求項６】
前記散水量決定手段は、前記回帰分析を一定期間ごとに繰り返し実行することを特徴とする、請求項４または５記載の高炉炉頂圧発電装置の除塵水量制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高炉から排出される高炉ガスのガス圧によって発電する高炉炉頂圧発電装置に関し、特にはその高炉炉頂圧発電装置のタービンに供給する高炉ガス中に散水する除塵水の散水量の制御方法および制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高炉から排出される高炉ガスには、通常数分〜十数分間隔で高炉へ原料供給する際に吹き上がる多量のダスト（塵）が含まれている。一方、高炉炉頂圧発電装置は、高炉ガスのガス圧を受けて発電機を駆動するタービンを備えており、そのタービンの回転翼や固定翼にダストが多量に付着すると発電効率が低下する。
【０００３】
そこで高炉炉頂圧発電装置では通常、乾式集塵機や湿式集塵機を通してダストを減らした高炉ガスをタービンに供給するとともに（特許文献１，２参照）、その集塵機を出た高炉ガス中に除塵水を散水して、タービンの回転翼や固定翼へのダストの付着を減少させており（特許文献１参照）、その除塵水の散水量は、従来はダスト濃度に係わらず一定とされていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０２−２５６８３４号公報
【特許文献２】特開昭５９−１４３００７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、高炉ガス中のダスト濃度は上記間隔での高炉への原料供給の際に高くなり、原料供給を行っていない間は低くなる一方、上記従来の除塵水の散水方法では散水量が中間的なダスト濃度にあわせて一定とされていたため、ダスト濃度の上昇時は散水量不足によってタービンの回転翼や固定翼へのダストの付着を生じさせ、またダスト濃度の低下時は散水量過多によって高炉ガスの温度が過度に低下し、ひいては高炉ガスの圧力が過度に低下して発電効率が低下してしまうという問題があった。
【０００６】
それゆえ本発明は、前記従来技術の課題を有利に解決した高炉炉頂圧発電装置の除塵水量の制御方法および制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成する本発明の高炉炉頂圧発電装置の除塵水量制御方法は、高炉炉頂圧発電装置のタービンに供給する高炉ガスへの除塵水の散水量を制御するに際し、前記高炉ガス中に含まれているダストの、前記高炉ガスへの除塵水の散水前および散水後のダスト濃度と散水量との関係を調査して、散水前のダスト濃度と、散水後のダスト濃度をタービンへのダスト付着を防止する所定量以下とするための散水量との関係を回帰分析し、前記高炉ガス中に含まれているダストの散水前の濃度の経時変化をダストモニターで監視し、その監視している散水前のダスト濃度の経時変化と前記回帰分析した関係とに基づいて、除塵水の散水量を、前記監視している散水前のダスト濃度での、散水後のダスト濃度をタービンへのダスト付着を防止する所定量以下とするための必要最小限の量に制御することを特徴としている。
【０００８】
すなわち、本発明の方法においては、高炉ガスへの除塵水の散水前および散水後のダスト濃度と散水量との関係を調査し、散水前のダスト濃度と、散水後のダスト濃度をタービンへのダスト付着を防止する所定量以下とするための散水量との関係を回帰分析して、前記関係に基づき除塵水の散水量を制御する。
【０００９】
また、前記目的を達成する本発明の高炉炉頂圧発電装置の除塵水量制御装置は、高炉炉頂圧発電装置のタービンに供給する高炉ガスへの除塵水の散水量を制御する装置において、前記高炉ガス中に含まれているダストの散水前の濃度の経時変化を監視するダストモニターと、高炉ガスへの除塵水の散水前および散水後のダスト濃度と散水量との関係を調査して、散水前のダスト濃度と、散水後のダスト濃度をタービンへのダスト付着を防止する所定量以下とするための散水量との関係を回帰分析し、前記ダストモニターが監視している散水前のダスト濃度の経時変化と前記回帰分析した関係とに基づいて、前記監視している散水前のダスト濃度での、散水後のダスト濃度をタービンへのダスト付着を防止する所定量以下とするための必要最小限の量に除塵水の散水量を決定する散水量決定手段と、その散水量決定手段が決定した散水量に基づき高炉ガスへの除塵水の散水量を制御する散水量制御手段とを備えることを特徴としている。
【００１０】
すなわち、本発明の装置においては、前記散水量決定手段は、高炉ガスへの除塵水の散水前および散水後のダスト濃度と散水量との関係を調査し、散水前のダスト濃度と、散水後のダスト濃度をタービンへのダスト付着を防止する所定量以下とするための散水量との関係を回帰分析して、前記関係に基づき除塵水の散水量を決定する。
【００１１】
なお、本発明の方法および装置において、前記ダストモニターは、高炉ガスへの除塵水の散水位置の上流側および下流側で、散水前および散水後のダスト濃度をそれぞれ監視することとすると、監視精度が高まるので望ましい。
【００１２】
さらに、本発明の方法および装置において、前記回帰分析は、一定期間ごとに繰り返し実行することとする、分析精度が高まるので望ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の高炉炉頂圧発電装置の除塵水量の制御方法および制御装置によれば、高炉炉頂圧発電装置のタービンに供給する高炉ガスへの除塵水の散水量を制御するに際し、高炉ガス中に含まれているダストの、高炉ガスへの除塵水の散水前および散水後のダスト濃度と散水量との関係を調査して、散水前のダスト濃度と、散水後のダスト濃度をタービンへのダスト付着を防止する所定量以下とするための散水量との関係を回帰分析し、高炉ガス中に含まれているダストの濃度の経時変化をダストモニターで監視し、その監視しているダスト濃度の経時変化と前記回帰分析した関係とに基づいて除塵水の散水量を制御することから、ダスト濃度の高低に応じて散水量を増減させてタービンの回転翼や固定翼へのダストの付着を減少させるに必要最小限の水量の除塵水を散水することができるので、ダスト濃度の上昇時に散水量不足によってタービンの回転翼や固定翼へのダストの付着を生じさせるのを防止するとともに、ダスト濃度の低下時に過剰の散水によって高炉ガスの温度が過度に低下し、ひいては高炉ガスの圧力が過度に低下して発電効率が低下してしまうのを防止し得て、タービンの回転翼や固定翼へのダストの付着量を減少させつつ発電効率の低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の高炉炉頂圧発電装置の除塵水量制御方法の一実施例を適用した、本発明の高炉炉頂圧発電装置の除塵水量制御装置の一実施例の構成を示す略線図である。
【図２】上記実施例の制御装置を適用した高炉炉頂圧発電装置の高炉ガス通過量と発電出力との関係のダスト付着の有無による相違の実績データの一例を示す関係線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づく実施例によって詳細に説明する。ここに、図１は、本発明の高炉炉頂圧発電装置の除塵水量制御方法の一実施例を適用した、本発明の高炉炉頂圧発電装置の除塵水量制御装置の一実施例の構成を示す略線図であり、図中符号１は高炉を示す。
【００１６】
高炉１から排出された高温高圧の高炉ガスは、乾式集塵機２およびリングスリットウォッシャー３を順次に通されて、その高炉ガスに含まれた多量のダストのうちのかなりの部分を除去された後、高炉ガス供給路４を経て第１のゴッグル弁（GV）５に至り、その第１のゴッグル弁５を通ってダクト６内に入る。ダクト６内には、緊急時にダクト６を閉止する危急遮断弁７および、高炉ガスの流速を調節する調速弁８が順次に配置され、このダクト６内を通った高炉ガスは、タービン９内に交互に配置された回転翼と固定翼とに通されて、固定翼による整流下でその高いガス圧により回転翼を回転駆動し、この回転翼の回転によりダイナモ１０が回転駆動されて発電する。
【００１７】
タービン９を通った高炉ガスは、第２のゴッグル弁１１を通った後、高炉休止時等に閉止される逆流防止弁１２を経て高炉ガス本管１３に供給される。また高炉ガス供給路４と逆流防止弁１２の入口側との間にはバイパス回路１４が設けられており、このバイパス回路１４には、炉頂圧を一定に保つためのセプタム弁１５と、第３のゴッグル弁１６とが順次に配置されている。
【００１８】
ところで、乾式集塵機２およびリングスリットウォッシャー３を順次に通されて、高炉ガスに含まれた多量のダストのうちのかなりの部分は除去されるものの、ダクト６内に通される高炉ガスには未だダストが含まれており、このダストがタービン９内に交互に配置された回転翼や固定翼に付着すると、ダービン９内の高炉ガスの流れを妨げたり乱したりするのに加えて、回転翼のバランスを狂わせて振動を発生させたり回転速度を低下させたりすることが従来から知られている。このためダービン９内は定期的に洗浄されるが、その洗浄の実施時期の間には次第にダストが蓄積されて発電効率を低下させる。
【００１９】
それゆえ、タービン９内の回転翼や固定翼へのダストの付着量を減らすために、ダクト６には、危急遮断弁７と調速弁８との間に、除塵水をダクト６内にむらなく噴霧散水するための環状の除塵水散水回路１７が設けられ、同様に調速弁８とタービン９との間にも環状の除塵水散水回路１８が設けられており、それらの除塵水散水回路１７，１８には周方向に等間隔に複数の噴霧散水ノズル１９が設けられ、それらの噴霧散水ノズル１９が各々ダクト６内でダクト６の半径方向内方へ突出している。さらにここでは、工業用水源２０からストレーナ２１を介して濾過されて供給される工業用水である除塵水が、加圧ポンプ２２で加圧され、流量調整バルブ２３を介して各除塵水散水回路１７，１８に圧送されて、各噴霧散水ノズル１９からダクト６内にむらなく噴霧散水され、高炉ガスに含まれたダストと結合してダストをスラリー状のものにし、そのスラリー状のダストをダクト６の下部の図示しないドレインから外部に排出させる。
【００２０】
かかる高炉炉頂圧発電装置において、従来は除塵水の散水量が中間的なダスト濃度にあわせて一定とされていたため、ダスト濃度の上昇時は散水量不足によってタービンの回転翼や固定翼へのダストの付着を生じさせ、またダスト濃度の低下時は散水量過多によって高炉ガスの温度が過度に低下し、ひいては高炉ガスの圧力が過度に低下して発電効率が低下してしまうという問題があった。
【００２１】
そこで本実施例の除塵水量制御装置は、危急遮断弁７と調速弁８との間の除塵水散水回路１７に対し高炉ガスの流れの上流側に第１のダストモニター２４を配置するとともに、調速弁８とタービン９との間の除塵水散水回路１８に対し高炉ガスの流れの下流側に第２のダストモニター２５を配置する。これらのダストモニター２４，２５としては、例えば摩擦静電気検出方式や、光学式、静電誘導式等のダストモニターを用いることができる。そして、それらのダストモニター２４，２５で散水前および散水後の高炉ガスのダスト濃度をそれぞれ継続的に監視し、それらのダストモニター２４，２５が継続的に出力するダスト濃度のデータを、散水量決定手段としての、通常のコンピューターを有する散水量決定部２６に入力する。
【００２２】
この散水量決定部２６は、予め与えられたプログラムに基づき、後述の如き方法で、入力されたダスト濃度のデータから散水量を決定して、その散水量を、散水量制御手段としての通常のバルブ駆動回路２７に入力し、バルブ駆動回路２７は、散水量決定部２６が決定した散水量を実現するように流量調整バルブ２３のモーターを駆動してバルブ開度を変化させて、ダクト６内を流れる高炉ガスへの除塵水の散水量を制御する。
【００２３】
すなわち、散水量決定部２６は、高炉ガスへの除塵水の散水前および散水後のダスト濃度の経時変化と散水量との関係を調査し、その調査結果から、散水前のダスト濃度と、散水後のダスト濃度を所定量以下とするための散水量との関係を回帰分析し、その関係を示す回帰式を用いて現在の散水前のダスト濃度から、散水後のダスト濃度を所定量以下とするための必要最小限の除塵水の散水量を決定する。なお、この高炉ガスへの除塵水の散水前および散水後のダスト濃度と散水量との関係の調査および、散水前のダスト濃度と、散水後のダスト濃度を所定量以下とするための散水量との関係の回帰分析を、一定期間例えば１ヶ月ごとに繰り返し実施して、回帰式を更新してもよく、このようにすれば、除塵水の散水量の決定精度を高めることができる。
【００２４】
図２は、上記実施例の制御装置を適用した高炉炉頂圧発電装置のＢガス呑込量（高炉ガス通過量）と発電出力との関係の、ダスト付着の有無による相違の実績データの一例を示す関係線図であり、図示のように、□印で示すタービン９の洗浄前の高炉ガス通過量と発電出力との関係に基づけば、その関係を示す回帰式はｙ＝０．０３１７ｘ＋９１６．６４（但し、Ｒ２＝０．７７５１）となり、△印で示すタービン９の洗浄後の高炉ガス通過量と発電出力との関係に基づけば、その関係を示す回帰式はｙ＝０．０２６５ｘ＋４９３６（但し、Ｒ２＝０．８４８１）となった。
【００２５】
この図２から明らかなように、タービン９の洗浄後は、洗浄前と比較して同じ高炉ガス通過量でも発電出力が約５％（１０００ｋＷ）増加している。従って、タービン９内の回転翼や固定翼へのダストの付着量を減らすことができれば高い発電出力を維持できることは明らかである。また、高炉ガスへの除塵水の散水は高炉ガスの温度を低下させて体積を減少させ、高炉ガスの圧力を低下させることも知られているので、除塵水の散水量を減らすことができれば高炉ガスの圧力低下を減少させることができることも明らかである。
【００２６】
それゆえ、上述した本実施例の制御方法を実施する本実施例の制御装置によれば、ダスト濃度の高低に応じて散水量を増減させてタービン９の回転翼や固定翼へのダストの付着を減少させるに必要最小限の水量の除塵水を散水することができるので、ダスト濃度の上昇時に散水量不足によってタービン９の回転翼や固定翼へのダストの付着を生じさせるのを防止するとともに、ダスト濃度の低下時に過剰の散水によって高炉ガスの温度が過度に低下し、ひいては高炉ガスの圧力が過度に低下して発電効率が低下してしまうのを防止し得て、タービン９の回転翼や固定翼へのダストの付着量を減少させつつ発電効率の低下を防止することができる。
【００２７】
以上、図示例に基づき説明したが、この発明は上述の例に限られるものでなく、所要に応じて特許請求の範囲の記載範囲内で適宜変更し得るものであり、例えば、一旦回帰式が定められた後は、ダストモニター２４，２５のうち下流側のダストモニター２５を除いて、散水前のダスト濃度から、散水後のダスト濃度を所定量以下とするための必要最小限の除塵水の散水量を決定するようにしても良く、次回の回帰式の更新時に再度下流側のダストモニター２５を設置しても良い。そしてダストモニターの設置位置も、所要に応じて適宜変更することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
かくして本発明の高炉炉頂圧発電装置の除塵水量の制御方法および制御装置によれば、高炉炉頂圧発電装置のタービンに供給する高炉ガスへの除塵水の散水量を制御するに際し、高炉ガス中に含まれているダストの濃度の経時変化をダストモニターで監視し、その監視しているダスト濃度の経時変化に基づいて除塵水の散水量を制御することから、ダスト濃度の高低に応じて散水量を増減させてタービンの回転翼や固定翼へのダストの付着を減少させるに必要最小限の水量の除塵水を散水することができるので、ダスト濃度の上昇時に散水量不足によってタービンの回転翼や固定翼へのダストの付着を生じさせるのを防止するとともに、ダスト濃度の低下時に過剰の散水によって高炉ガスの温度が過度に低下し、ひいては高炉ガスの圧力が過度に低下して発電効率が低下してしまうのを防止し得て、タービンの回転翼や固定翼へのダストの付着量を減少させつつ発電効率の低下を防止することができる。
【符号の説明】
【００２９】
１  高炉
２  乾式集塵機
３  リングスリットウォッシャー
４  高炉ガス供給路
５  第１のゴッグル弁
６  ダクト
７  危急遮断弁
８  調速弁
９  タービン
１０  ダイナモ
１１  第２のゴッグル弁
１２  逆流防止弁
１３  高炉ガス本管
１４  バイパス回路
１５  セプタム弁
１６  第３のゴッグル弁
１７，１８  除塵水散水回路
１９  噴霧散水ノズル
２０  工業用水源
２１  ストレーナ
２２  加圧ポンプ
２３  流量調整バルブ
２４  第１のダストモニター
２５  第２のダストモニター
２６  散水量決定部
２７  バルブ駆動回路
【図１】
0005760681.tif 000002
【図２】
0005760681.tif 000003