(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高炉炉頂ガスを除塵器及び乾式集塵機を通して清浄後、炉頂圧力発電機に導入する炉頂ガス清浄設備において、
前記乾式集塵機のガス入側及びガス出側に、高炉炉頂ガスと熱媒との間で熱交換する熱交換器を配設し、前記ガス入側の熱交換器の熱媒出側配管に蓄熱体を配設し、ガス出側の熱交換器の熱媒出側配管に循環ポンプを配設したことを特徴とする高炉炉頂ガス清浄設備。
【請求項２】
前記ガス入側の熱交換器の熱媒出側配管をガス出側の熱交換器の熱媒供給側に連結し、前記ガス出側の熱交換器の熱媒出側配管を前記ガス入側の熱交換器の熱媒供給側に連結したことを特徴とする請求項１に記載の高炉炉頂ガス清浄設備。
【請求項３】
前記除塵器のガス出側に高炉ガスの温度を計測する温度計を配設したことを特徴とする請求項１又は２に記載の高炉炉頂ガス清浄設備。
【請求項４】
ガス入側の熱交換器及びガス出側の熱交換器のそれぞれの熱媒入側配管と熱媒出側配管の途中にバイパス配管を配設したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の高炉炉頂ガス清浄設備。
【請求項５】
ガス出側の熱交換器の熱媒出側と前記ガス入側の熱交換器の熱媒供給側を連結する配管に熱媒の冷却装置を配設したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の高炉炉頂ガス清浄設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高炉炉頂ガス清浄設備に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高炉には、高炉炉頂ガスの持つ温度及び圧カエネルギーを電力として回収するために、炉頂圧力発電機（ＴＲＴ）が設置されるとともに、高炉炉頂ガス中のダストを除去する集塵設備が設置されている。従来の集塵設備には乾式集塵機と湿式集塵機の２種類がある。
【０００３】
図６は湿式集塵機の例を示し、高炉１から高炉炉頂ガスを１段目の重力沈降式除塵器２で除塵し、２段目の湿式集塵機４で集塵し、ＴＲＴ８で発電する。１０はセプタム弁である。
【０００４】
湿式集塵機においては、高炉炉頂ガス中のダスト集塵のための散水によりＴＲＴ入側の高炉炉頂ガス温度が低下し、ＴＲＴの発電量が低下している。そこで、ＴＲＴ入側の高炉炉頂ガス温度の低下を抑えてＴＲＴ発電量を増加するために、図７に示すように、１段目に重力沈降式除塵器２を配置し、２段目に湿式集塵機４とこれに並列に乾式集塵機３を設置して、高炉操業安定時に、高炉炉頂ガスを乾式集塵機３で除塵することが提案されている（特許文献１）。
【特許文献１】特開２００２−２４９８０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
乾式集塵機は電力回収効率を高めるために考えられたシステムであるが、高炉吹抜時等により高炉炉頂ガス温度が乾式集塵機のろ布本体の耐熱温度を超えると、ろ布保護のために炉頂散水により強制的にガス温度を下げている。その結果、ＴＲＴ入側の高炉炉頂ガス温度が低下してＴＲＴの発電能力にロスが発生している。
【０００６】
また、休風立上時のガス温度が低い時に高炉炉頂ガス中の水分がろ布に結露しダストの付着、固化が発生して乾式集塵機を運転できないために結露対策として湿式集塵機を並列に設置することから、システムが複雑となり低コスト化ができないという問題がある。
【０００７】
そこで、本発明は、現状のＴＲＴ設備では未回収となっている温度エネルギーを有効に回収し、発電量を増加させるとともに、乾式集塵機での結露を防止することができる高炉炉頂ガス清浄設備を提案するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、高炉炉頂ガスのＴＲＴ入口温度を高めることで、回収電力を増加できることに着目して、ＴＲＴ設備の電力回収効率を大きく左右している集塵設備の温度降下・制約を回避するべく、集塵設備前で高炉炉頂ガスから熱媒で熱回収し、集塵後に復熱することに特徴がある。
【０００９】
本発明では、乾式集塵機のガス入側とガス出側にそれぞれ熱交換器を配設するとともに、それらの熱交換器間に蓄熱体を設け、乾式集塵機前の熱交換器で高炉炉頂ガスの熱エネルギーを回収して蓄熱体へ蓄熱することで高炉炉頂ガス温度を乾式集塵機ろ布本体耐熱温度以下とし、蓄熱体で蓄えた熱エネルギーにより乾式集塵機後の熱交換器で再度、高炉炉頂ガスを加熱する。
【００１０】
乾式集塵機は、高炉休風立上時に高炉炉頂ガス温度が低い場合、高炉炉頂ガス中の水分が乾式集塵機のろ布に結露が発生し、ダストが付着・固化することで運転に支障をきたすが、休風前に蓄熱体に蓄えた熱で乾式集塵機前の熱交換器で高炉炉頂ガスを予熱することにより結露を防止することができる。
【００１１】
また、熱媒を冷却する冷却装置を熱媒の循環路に設けることにより、高炉炉頂ガス温度が吹き抜け時に異常上昇した時に熱媒を冷却して沸点を超えないようにすることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、乾式集塵機前後に熱交換器とその熱交換器間に蓄熱体を設置することで、高炉炉頂ガスのＴＲＴ入口温度を上昇させることにより、ＴＲＴ発電量を上昇させることができる。
【００１３】
また、高炉炉頂ガスの吹抜け等による高炉炉頂ガスの高温時においては、高炉炉頂ガスを熱交換器で冷却するとともに、加熱された熱媒により蓄熱体に蓄熱し、高炉休風立上時には、蓄熱体で加熱された熱媒をガス入側の熱交換器に循環させることにより、低温の高炉炉頂ガス中の水分が熱交換器のチューブや乾式集塵機のろ布に結露するのを防止することが可能となる。
【００１４】
また、高炉炉頂ガスを熱交換器で冷却することにより乾式集塵機のみで高炉炉頂ガスの集塵が可能となることから湿式集塵機そのものが不用となり、設備費の低価格化、短工事化が可能となる。
【００１５】
また、熱媒の冷却装置を熱媒の循環路に設けて、高温の高炉炉頂ガスにより熱媒温度が異常上昇した時に、熱媒を冷却装置により冷却することで熱媒が沸点を超えないようにすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【００１７】
図１は本発明の高炉炉頂ガス清浄設備の一実施例を示す図である。
【００１８】
図１において、高炉１から排出された高炉炉頂ガスは、重力沈降式の除塵器２に導入される。除塵器２の出側には高炉炉頂ガスの温度を計測する温度測定器（図示せず）を配設し、高炉炉頂ガスの温度により熱媒循環路の弁の開閉及び流量の制御を行う。除塵器２から排出された高炉炉頂ガスは乾式集塵機３へ送られて集塵された後、ＴＲＴ８へ送られ発電に供される。１０はセプタム弁である。
【００１９】
本発明の高炉炉頂ガス清浄設備では、乾式集塵機３のガス入側及びガス出側にそれぞれ熱交換器５，６が配置され、熱交換器５，６には熱媒が熱媒循環ポンプ９により循環される。熱交換器５，６の熱媒入側と熱媒出側はバイパス配管１１，１２が配設される。
【００２０】
熱交換器５，６間の熱媒の循環路には蓄熱体７が配置されている。蓄熱体７は鋳物ブロックに複数の熱媒通路を形成して連通させ、この熱媒通路に熱媒を通すことにより鋳物ブロックに蓄熱する。蓄熱体７にはバイパス弁を有するバイパス配管が設けられる。
【００２１】
乾式集塵機３のガス入側の熱交換器５で高炉炉頂ガスの熱回収をし、その熱を熱交換器５，６間に設置した蓄熱体７に蓄え、高炉炉頂ガス温度低下時には、蓄熱体７で蓄えておいた熱で加熱した熱媒を循環させることでその熱をガス出側の熱交換器６により高炉炉頂ガスに復熱する。
【００２２】
次に、本発明の高炉炉頂ガス清浄設備による高炉炉頂ガス清浄方法について説明する。
【実施例１】
【００２３】
図２は高炉炉頂ガス温度が乾式集塵機のろ布の耐熱温度以上の場合の熱媒の循環経路を示す図である。
【００２４】
高炉炉頂ガスが乾式集塵機のろ布の耐熱温度（約１８０℃）以上で、且つ高炉炉頂装入装置の各機器保護のための炉頂散水開始温度（３５０℃に設定）以下の範囲の場合、高炉炉頂ガス温度が乾式集塵機３のろ布の耐熱温度を超えているので冷却する必要がある。そのため、乾式集塵機３のガス入側の熱交換器５に熱媒を通して高炉炉頂ガスを冷却して乾式集塵機３の布の耐熱温度（１８０℃）以下にする。熱交換器５で加熱された熱媒は蓄熱体７を通して蓄熱する。
【００２５】
乾式集塵機３を出た高炉炉頂ガスは温度が低下しているので、発電量を増加させるため、乾式集塵機３のガス出側の熱交換器６へ蓄熱体７の蓄熱で加熱された熱媒を通して高炉炉頂ガスをＴＲＴ耐熱温度（約２４０℃に設定）を超えないように加熱し、約２２５℃まで温度を上げて、ＴＲＴへ導入して発電に供する。
【００２６】
図３は熱交換器を備えた本発明と熱交換器を備えていない場合の発電量を示すグラフである。高温操業の本実施例により、発電量が増加することが分かる。また、熱交換器を備えていない場合は高炉炉頂ガスが約１６０℃で炉頂散水を開始するが、本発明では高炉炉頂ガスが１８０℃〜３５０℃においては、炉頂散水が不要となる。
【実施例２】
【００２７】
図４は高炉休風立上時の熱媒の循環経路を示す図である。
【００２８】
高炉休風立上時、高炉炉頂ガスは低温なので、乾式集塵機３のガス入側の熱交換器５を蓄熱体７に蓄えておいた熱により加熱された熱媒を通して熱交換器５を循環させる。
【００２９】
乾式集塵機３のガス入側の熱交換器５を熱媒で加熱することにより、熱交換器５のチューブや乾式集塵器３のろ布に結露によるダストの付着・固化を防止することができる。
【実施例３】
【００３０】
図５は高温の高炉炉頂ガスにより熱媒温度が異常上昇した場合の熱媒の循環経路を示す図である。
【００３１】
高炉吹き抜け時の高温の高炉炉頂ガスにより熱媒温度が異常上昇した時には、熱媒を冷却装置１３により冷却することで熱媒が沸点（約３４０℃）を超えないようにする。熱交換器５による冷却と熱交換器６による加熱は実施例２と同様に熱媒を循環させて行う。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の高炉炉頂ガス清浄設備の一実施例を示す図である。
【図２】高炉炉頂ガス温度が乾式集塵機のろ布の耐熱温度以上の場合の熱媒の循環経路を示す図である。
【図３】熱交換器を備えた本発明と熱交換器を備えていない場合の発電量を示すグラフである。
【図４】高炉休風立上時の熱媒の循環経路を示す図である。
【図５】高温の高炉炉頂ガスにより熱媒温度が異常上昇した場合の熱媒の循環経路を示す図である。
【図６】従来の湿式集塵機のみを設置した場合の概略図である。
【図７】従来の乾式集塵機と湿式集塵機を並列に設置した場合の概略図である。
【符号の説明】
【００３３】
１：高炉
２：除塵器
３：乾式集塵機
４：湿式集塵機
５：ガス入側の熱交換器
６：ガス出側の熱交換器
７：蓄熱体
８：ＴＲＴ
９：ポンプ  
１０：セプタム弁
１１：バイパス配管
１２：バイパス配管
１３：冷却装置
【図１】
0004669344.tif 000002
【図２】
0004669344.tif 000003
【図３】
0004669344.tif 000004
【図４】
0004669344.tif 000005
【図５】
0004669344.tif 000006
【図６】
0004669344.tif 000007
【図７】
0004669344.tif 000008