(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
製鉄所において、製鉄所内の発電所に設置された発電設備であるガスタービンに燃料ガスを供給する方法であって、
高炉が稼働している場合は、高炉ガスとコークス炉ガスとを混合して発熱量を調整し、その発熱量が調整された混合ガスを燃料ガスとして前記ガスタービンに供給し、
高炉が休風している場合は、製鉄所内の発電所に設置された水蒸気発生設備であるボイラーにコークス炉ガスが燃料ガスとして供給された後の前記ボイラーの排ガスをコークス炉ガスに混合して発熱量を調整し、その発熱量が調整された混合ガスを燃料ガスとして前記ガスタービンに供給することを特徴とする製鉄所における発電所ガスタービンへの燃料ガス供給方法。
【請求項２】
前記ボイラーの排ガスを、前記ボイラーに供給されるコークス炉ガス、同じく燃焼用空気、同じくボイラー用供給水、前記ガスタービンに供給されるガスタービン用供給水のうちのいずれか１つ以上と熱交換させて冷却することを特徴とする請求項１に記載の製鉄所における発電所ガスタービンへの燃料ガス供給方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、製鉄所における発電所ガスタービンへの燃料ガス供給方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
製鉄所では、高炉、コークス炉、転炉で大量の副生ガス（高炉ガス、コークス炉ガス、転炉ガス）が発生している。これらの副生ガスは製鉄所内各所で熱源として消費される他、製鉄所内の発電所での発電にも使用されている。
【０００３】
これらの副生ガスは、高炉ガスが約８００〜９００ｋｃａｌ／Ｎｍ３、コークス炉ガスが約４，５００〜５，０００ｋｃａｌ／Ｎｍ３、転炉ガスが約１，９００〜２，１００ｋｃａｌ／Ｎｍ３と、ガスの種類により発熱量が大きく異なっている。そのため、製鉄所内各所への副生ガスの供給に当たっては、必要とする発熱量と使用量に応じて、各使用設備毎に複数種類の副生ガスを混合することがある（例えば、特許文献１）。
【０００４】
例えば、図２に示すように、製鉄所内の発電所に設置された発電設備であるガスタービン（発電所ガスタービン）４に燃料ガスを供給する際には、高炉１からの低発熱量の副生ガス（高炉ガス）とコークス炉２からの高発熱量の副生ガス（コークス炉ガス）をガス混合器３で混合して発熱量を約９５０〜１，１５０ｋｃａｌ／Ｎｍ３に調整された燃料ガスを発電所ガスタービン４に供給している。なお、発電所ガスタービン４で発生した排ガスは集塵機（図示せず）等で無害化処理されて、煙突５から放散される。
【０００５】
一方、製鉄所内の発電所に設置されていて、製鉄所内へ水蒸気を供給する水蒸気発生設備であるボイラー（発電所ボイラー）６に燃料ガスを供給する際には、高炉１からの低発熱量の副生ガス（高炉ガス）とコークス炉２からの高発熱量の副生ガス（コークス炉ガス）のどちらも燃料ガスとして発電所ボイラー６に直接供給している。なお、発電所ボイラー６で発生した排ガスは集塵機（図示せず）等で無害化処理されて、煙突７から放散される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−１９０６３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したように、製鉄所内の発電所ガスタービンに燃料ガスを供給する場合には、低発熱量の高炉ガスと高発熱量のコークス炉ガスを混合して発熱量が調整された燃料ガスを発電所ガスタービンに供給している。
【０００８】
しかしながら、高炉には保守点検のため休風する場合があり、その場合は、高炉ガスの発生がなくなり、そのままでは発電所ガスタービンも運転を停止せざるを得ない状況となる。発電所ガスタービンが運転を停止すれば、製鉄所内の発電所の発電量が低下し、製鉄所内への電力の安定供給が確保できなくなる。所内への電力の安定供給ができなくなると、外部電力の購入により電力の需給バランスを確保しなければならず、外部電力購入によるコストの増加につながる。
【０００９】
これに対して、高炉ガスが供給されない期間（高炉の休風期間）は、低熱量の高炉ガスの代替として、製鉄所内ユーティリティの窒素ガスによって高発熱量のコークス炉ガスを希釈して発熱量を調整することが考えられるが、窒素ガスは高価であり、コストの増加につながる。しかも、必要となる窒素ガスの量（希釈量）は膨大であり、製鉄所内の窒素ガス供給量では希釈量を確保することは困難である。
【００１０】
本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、製鉄所において、高炉が休風中でも、発電所ガスタービンを低コストで安定して運転継続することを可能にする、製鉄所における発電所ガスタービンへの燃料ガス供給方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述したように、高炉休風時にコークス炉ガスを希釈するガスとして、製鉄所内の窒素ガスを使用することが考えられるが、窒素ガスは高価であるとともに、必要な希釈量を確保することが困難である。
【００１２】
そこで、本発明者は鋭意検討の結果、高炉休風時にコークス炉ガスを希釈するガスとして、製鉄所内の各設備で発生する排ガスを利用することを着想した。利用できる排ガスとしては、発電設備である発電所ガスタービンの排ガスと、蒸気発生設備である発電所ボイラーの排ガスが考えられた。
【００１３】
ところが、発電所ガスタービンの排ガスは酸素濃度が１０〜１５容積％と高く、コークス炉ガスと混合した場合、爆発の恐れがあり、適用は困難であった。
【００１４】
これに対して、発電所ボイラーの排ガスは酸素濃度が３容積％程度と低く、コークス炉ガスと混合しても爆発の可能性はほとんどなく、適用可能であることが確認された。
【００１５】
本発明は、上記の着想と知見に基づいており、以下のような特徴を有している。
【００１６】
［１］製鉄所において、発電所ガスタービンに燃料ガスを供給する方法であって、コークス炉ガスに、コークス炉ガスが燃料ガスとして供給された発電所ボイラーの排ガスを混合して発熱量を調整し、その発熱量が調整された混合ガスを燃料ガスとして発電所ガスタービンに供給することを特徴とする製鉄所における発電所ガスタービンへの燃料ガス供給方法。
【００１７】
［２］前記発電所ボイラーの排ガスを、前記発電所ボイラーに供給されるコークス炉ガス、同じく燃焼用空気、同じくボイラー用供給水、前記発電所ガスタービンに供給されるガスタービン用供給水のうちのいずれか１つ以上と熱交換させて冷却することを特徴とする前記［１］に記載の製鉄所における発電所ガスタービンへの燃料ガス供給方法。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、高炉が休風中でも、製鉄所の発電所ガスタービンを低コストで安定して運転継続することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態を示す図である。
【図２】従来技術を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２１】
まず、本発明の一実施形態においてベースとなる技術は、上記の図２に示したものである。
【００２２】
すなわち、製鉄所内の発電所ガスタービン４に燃料ガスを供給する際には、高炉１からの低発熱量の高炉ガスとコークス炉ガス２からの高発熱量のコークス炉ガスをガス混合器３で混合して発熱量が調整された燃料ガスを発電所ガスタービン４に供給している。なお、発電所ガスタービン４で発生した排ガスは集塵機等で無害化処理されて、煙突５から放散される。
【００２３】
一方、製鉄所内の発電所ボイラー６に燃料ガスを供給する際には、高炉１からの低発熱量の高炉ガスとコークス炉ガス２からの高発熱量のコークス炉ガスのどちらも発電所ボイラー６に直接供給している。なお、発電所ボイラー６で発生した排ガスは集塵機等で無害化処理されて、煙突７から放散される。
【００２４】
この技術をベースにして、本発明の一実施形態においては、高炉１が休風になった場合に対応するために、発電所ボイラー６の排ガスを煙突７に送る排ガス配管から分岐して、高炉１からの高炉ガスをガス混合器３に送る高炉ガス配管に結合する排ガス分岐配管を設けている。この排ガス分岐配管には、ブロア、開閉弁、流量調整弁、流量計等が設置されている（いずれも図示せず）とともに、供給水予熱器８、熱交換器９が設置されている。なお、この排ガス分岐配管は、煙突７への排ガス配管中に設置されている集塵機の下流側から分岐するのが好ましい。
【００２５】
これにより、この実施形態においては、高炉が休風になった場合は、排ガス分岐配管の開閉弁を開放し、ブロアを作動させることで、発電所ボイラー６の排ガス（ほぼ０ｋｃａｌ／Ｎｍ３）を排ガス分岐配管と高炉ガス配管を経由してガス混合器３に送り、コークス炉ガス（約４，５００〜５，０００ｋｃａｌ／Ｎｍ３）に混合して発熱量を約９５０〜１，１５０ｋｃａｌ／Ｎｍ３に調整する。そして、発熱量が調整された混合ガスを燃料ガスとして発電所ガスタービン４に供給する。
【００２６】
その際、排ガス分岐配管を流れる発電所ボイラー６排ガスの流量を流量計で確認し、適宜流量調整弁の開度を調整する。
【００２７】
ここで、発電所ボイラー６の排ガスの温度は１６０〜２００℃程度であり、温度が高いことから、発電所ボイラー６の排ガスを発電所ボイラー６に供給されるコークス炉ガス、同じく発電所ボイラー６に供給される燃焼用空気、同じく発電所ボイラー６に供給されるボイラー用供給水、発電所ガスタービン４に供給されるガスタービン用供給水のうちのいずれか１つ以上と熱交換させて常温（約４０℃）まで冷却することが好ましい。このように発電所ボイラー６の排ガスを冷却するのは、発電所ボイラー６の排ガスの体積を予め減少させることで、発電所ガスタービン４の前段に設置されているコンプレッサー（図示せず）の負荷軽減を図るためである。しかも、発電所ボイラー６に供給されるコークス炉ガス、燃焼用空気、ボイラー用供給水、発電所ガスタービン４に供給されるガスタービン用供給水を、発電所ボイラー６の排ガスとの熱交換で予熱することで、発電所ボイラー６や発電所ガスタービン４で消費するエネルギーを削減することが可能となる。なお、上記の熱交換は、排ガス分岐配管のどこで行ってもよい。
【００２８】
ちなみに、この実施形態では、供給水予熱器８において、発電所ボイラー６の排ガスと供給水（発電所ガスタービン４用の供給水、発電所ボイラー６用の供給水）とで熱交換し、熱交換器９において、発電所ボイラー６の排ガスと発電所ボイラー６用の燃焼用空気などとで熱交換している。
【００２９】
なお、発電所ボイラー６の排ガスが上記の熱交換では所望の温度まで冷却できない場合は、さらに海水または／および製鉄所内で循環使用される冷却水と熱交換して所望の温度に冷却するようにすればよい。
【００３０】
また、発電所ボイラー６の排ガスは、熱交換で冷却されることにより、ＳＯｘガスの露点以下となって硫酸化し、熱交換器や配管が腐食する懸念があるので、熱交換器（供給水予熱器８、熱交換器９）は耐食鋼製とし、発電所ボイラー６の排ガスが流れる配管（排ガス分岐配管等）は一層高い耐食性を有する材質（例えば、チタン）にすることが好適である。
【００３１】
このようにして、この実施形態においては、高炉１が休風中でも、製鉄所の発電所ガスタービン４を低コストで安定して運転継続することが可能になる。
【符号の説明】
【００３２】
１  高炉
２  コークス炉
３  ガス混合器
４  発電所ガスタービン
５  煙突
６  発電所ボイラー
７  煙突
８  供給水予熱器
９  熱交換器
【図１】
0006414124.tif 000002
【図２】
0006414124.tif 000003