(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高炉送風機によって高炉に圧縮空気を送風する高炉送風ラインにおいて、前記高炉における圧縮空気の必要風量が前記高炉送風機の最低送風可能量未満となった場合に、前記高炉送風ラインから放散される圧縮空気を回収し、
前記高炉送風ラインと、空気圧送機によって製鉄所内の各工場に圧縮空気を供給する圧縮空気ラインとの間に設けられ、
前記高炉送風ラインから放散される圧縮空気の流量を調整する流量調整弁と、
前記流量調整弁によって流量が調整された圧縮空気を蓄積する蓄圧装置と、
前記圧縮空気ラインにおける圧縮空気の必要圧力が、前記蓄圧装置によって蓄積された圧縮空気の圧力よりも高い場合に、圧縮空気を昇圧して前記圧縮空気ラインに供給する昇圧装置と、
前記圧縮空気ラインにおける圧縮空気の必要圧力が、前記蓄圧装置によって蓄積された圧縮空気の圧力よりも低い場合に、圧縮空気の圧力を調整して前記圧縮空気ラインに供給する調整弁と、
を備え、
前記高炉送風ラインと前記圧縮空気ラインとの間において、前記流量調整弁、前記蓄圧装置、前記昇圧装置および前記調整弁の順に配置されていることを特徴とする圧縮空気の回収装置。
【請求項２】
請求項１に記載の圧縮空気の回収装置によって回収した圧縮空気を、製鉄所内の各工場において、冷却用、駆動用およびパージ用に使用されている圧縮空気ラインに転活用することを特徴とする圧縮空気の運用方法。
【請求項３】
請求項１に記載の圧縮空気の回収装置によって、電力単価の安い夜間にのみ圧縮空気を回収し、電力単価の高い昼間に、製鉄所内の各工場において、圧縮空気ラインに対して、前記回収した圧縮空気を転活用することを特徴とする圧縮空気の運用方法。
【請求項４】
前記圧縮空気ラインは、冷却用、駆動用およびパージ用に使用されていることを特徴とする請求項３に記載の圧縮空気の運用方法。
【請求項５】
請求項１に記載の圧縮空気の回収装置によって、電力単価の安い夜間に高炉送風ラインから前記回収装置の蓄圧装置に圧縮空気の蓄圧を行い、電力単価の高い昼間に前記蓄圧装置から圧縮空気ラインに圧縮空気の供給を行うことを特徴とする圧縮空気の運用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高炉での還元反応に利用される圧縮空気を回収する圧縮空気の回収装置および、回収した圧縮空気をその他の圧縮空気利用先へと転活用する圧縮空気の運用方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、高炉への還元反応に用いる空気を圧縮して送る高炉送風機（軸流式圧縮機）は、高炉に圧縮空気を送風するという用途のみで使用されていた。例えば特許文献１では、酸素富化した空気を吸入して高炉に送風する高炉送風機が提案されている。
【０００３】
図２に示すように、従来は高炉送風機２によって圧縮空気を送風する高炉送風ラインと、製鉄所内の各工場（圧縮空気利用先）に圧縮空気を供給する圧縮空気ラインとは、互いに独立しており、圧縮空気ラインは、製鉄所内の各工場に対して、仕様変動に応じてコンプレッサー（空気圧送機４）の運転台数を調節しながら圧縮空気を供給していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２６５５１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、高炉における圧縮空気の必要風量は、主に生産量の増減に比例する。また、軸流式圧縮機である高炉送風機２は、チョーキング現象防止（設備上の制約）のため、最低運転負荷（最低送風可能量）が個々に決まっており、高炉の必要風量がこれを下回る場合、図２に示すように、放風弁３によって圧縮空気を大気に放散しながら運転することになる。
【０００６】
従って、高炉における生産量が少なく、必要風量が高炉送風機の最低送風可能量を下回る場合、いわゆる放風運転となり、エネルギーロスが発生してしまうという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、高炉送風ラインにおけるエネルギーロスを低減することができる圧縮空気の回収装置および圧縮空気の運用方法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】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る圧縮空気の回収装置は、高炉送風機によって高炉に圧縮空気を送風する高炉送風ラインにおいて、前記高炉における圧縮空気の必要風量が前記高炉送風機の最低送風可能量未満となった場合に、前記高炉送風ラインから放散される圧縮空気を回収することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る圧縮空気の回収装置は、上記発明において、前記高炉送風ラインと、空気圧送機によって製鉄所内の各工場に圧縮空気を供給する圧縮空気ラインとの間に設けられ、前記高炉送風ラインから放散される圧縮空気の流量を調整する流量調整弁と、前記流量調整弁によって流量が調整された圧縮空気を蓄積する蓄圧装置と、前記圧縮空気ラインにおける圧縮空気の必要圧力が、前記蓄圧装置によって蓄積された圧縮空気の圧力よりも高い場合に、圧縮空気を昇圧して前記圧縮空気ラインに供給する昇圧装置と、前記圧縮空気ラインにおける圧縮空気の必要圧力が、前記蓄圧装置によって蓄積された圧縮空気の圧力よりも低い場合に、圧縮空気の圧力を調整して前記圧縮空気ラインに供給する調整弁と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る圧縮空気の運用方法は、前記した圧縮空気の回収装置によって回収した圧縮空気を、製鉄所内の各工場において、冷却用、駆動用およびパージ用に使用されている圧縮空気ラインに転活用することを特徴とする。
【００１１】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る圧縮空気の運用方法は、前記した圧縮空気の回収装置によって、電力単価の安い夜間にのみ圧縮空気を回収し、電力単価の高い昼間に、製鉄所内の各工場において、冷却用、駆動用およびパージ用に使用されている圧縮空気ラインに対して、前記回収した圧縮空気を転活用することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、高炉送風ラインと圧縮空気ラインとの間に回収装置を設け、高炉送風ラインで放散される圧縮空気を回収することで、エネルギーロスを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、高炉送風ラインおよび圧縮空気ラインに適用される、本発明の実施形態に係る圧縮空気の回収装置の構成を模式的に示す図である。
【図２】図２は、従来の高炉送風ラインおよび圧縮空気ラインを模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係る圧縮空気の回収装置および圧縮空気の運用方法の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。また、以下の実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
【００１５】
［圧縮空気の回収装置］
本発明に係る圧縮空気の回収装置は、高炉送風ラインから放散される圧縮空気を回収するものである。ここで、従来は図２に示すように、高炉送風ラインおよび圧縮空気ラインは別系統であり、高炉の必要風量が高炉送風機２の最低送風可能量を下回った場合、放風弁３から常時放風しながら運転していた。
【００１６】
一方、本発明では、高炉送風ラインにおける高炉送風機２も、圧縮空気ラインにおける空気圧送機４も共に大気を昇圧しているため流用可能である点に着目し、高炉送風ラインおよび圧縮空気ラインの間に回収装置１を設置し共有化した。そして、高炉における圧縮空気の必要風量が高炉送風機２の最低送風可能量未満となった場合、すなわち圧縮空気の放風運転となる局面において、高炉送風ラインから放散される高炉送風用の圧縮空気を回収装置１によって回収することとした。
【００１７】
回収装置１は、図１に示すように、高炉送風ラインと圧縮空気ラインとの間に設けられている。ここで、高炉送風ラインとは、高炉送風機２によって高炉に圧縮空気を送風するラインであり、圧縮空気ラインとは、空気圧送機４によって製鉄所内の各工場に圧縮空気を供給するラインである。回収装置１は、流量調整弁１１と、蓄圧装置１２と、昇圧装置１３と、調整弁１４と、を備えている。
【００１８】
流量調整弁１１は、高炉の必要風量が高炉送風機２の最低送風可能量を下回った場合において、高炉送風ラインの放風弁３から放散される圧縮空気の流量を調整する。また、蓄圧装置１２は、流量調整弁１１によって流量が調整された圧縮空気を蓄積する。
【００１９】
昇圧装置１３は、圧縮空気ラインにおける圧縮空気の必要圧力が、蓄圧装置１２によって蓄積された圧縮空気の圧力よりも高い場合において、圧縮空気を昇圧して圧縮空気ラインに供給する。また、調整弁１４は、圧縮空気ラインにおける圧縮空気の必要圧力が、蓄圧装置１２によって蓄積された圧縮空気の圧力よりも低い場合において、圧縮空気の圧力を調整して圧縮空気ラインに供給する。
【００２０】
以上のような構成を備える本発明に係る圧縮空気の回収装置１は、高炉送風ラインと圧縮空気ラインとの間に当該回収装置１を設け、高炉送風ラインで放散される余剰の圧縮空気を回収することで、エネルギーロスを低減することができる。
【００２１】
［圧縮空気の運用方法］
前記した圧縮空気の回収装置１によって回収した圧縮空気は、例えば製鉄所内の各工場において、冷却用、駆動用およびパージ用に使用されている圧縮空気ラインに転活用することが好ましい。これにより、高炉送風ラインで放散される圧縮空気分のエネルギー削減が可能となり、高炉送風ラインにおける圧縮空気を、圧縮空気ラインで有効利用することができる。
【００２２】
また、前記した圧縮空気の回収装置１によって、電力単価の安い夜間にのみ圧縮空気を回収し、電力単価の高い昼間に、製鉄所内の各工場において、冷却用、駆動用およびパージ用に使用されている圧縮空気ラインに対して、前記回収した圧縮空気を転活用することが好ましい。これにより、昼間のピーク電力を削減することができ、電力コストを削減することができる。
【実施例】
【００２３】
以下、本発明に係る圧縮空気の回収装置１および圧縮空気の運用方法の実施例について、図１を参照しながら説明する。
【００２４】
［圧縮空気の回収装置］
例えば、高炉送風ラインにおける高炉送風機２が３，０００Ｎｍ３／ｍｉｎ（圧力０．５ＭＰａ（ゲージ圧））で高炉に送風している場合、高炉の必要風量が２，０００Ｎｍ３／ｍｉｎを下回ると、高炉送風機２が運転可能となる領域（最低送風可能量）を下回ることになる。従って、高炉の必要風量が例えば１，５００Ｎｍ３／ｍｉｎ（圧力０．５ＭＰａ（ゲージ圧））となった場合、放風弁３から余剰の５００Ｎｍ３／ｍｉｎの圧縮空気が放散されることになる。
【００２５】
この場合、送風の電力原単位を１００ｋＷｈ／千Ｎｍ３とすると、例えば放散が３時間継続した場合、「３Ｈ×１００ｋＷｈ／千Ｎｍ３×５００Ｎｍ３／ｍｉｎ×６０ｍｉｎ＝９，０００ｋＷｈ」の電力損失となる。また、仮に電力単価を１０円／ｋＷｈとし、こうした状況が１００回／年の頻度で発生するとした場合、年間９００万円の損失となる。
【００２６】
一方、例えば図１に示すように、回収装置１として１５，０００ｍ３の蓄圧装置１２を設置した場合、高炉送風ラインにおける圧縮空気の圧力が０．５ＭＰａであるため、「１５，０００ｍ３×（０．５＋０．１ＭＰａ）÷０．１ＭＰａ（ゲージ圧）＝９０，０００Ｎｍ３」の圧縮空気の回収が可能となる。従って、前記した条件において放散された圧縮空気を全量回収することが可能となる。
【００２７】
そして、このように回収した圧縮空気を図１に示す圧縮空気ライン（圧力０．６ＭＰａ（ゲージ圧））に送風する場合、昇圧装置１３（電力原単位２０ｋＷｈ／千Ｎｍ３）によって圧力差分０．１ＭＰａの昇圧を行い、圧縮空気ラインへの送風を実施する。
【００２８】
この場合、昇圧に要する電力は、「３Ｈ×２０ｋＷｈ／千Ｎｍ３×５０Ｎｍ３／ｍｉｎ×６０ｍｉｎ＝１８００ｋＷｈ」、昇圧に要するコストは年間１８０万円（電力単価＝１０円／ｋＷｈの場合）となる。従って、回収装置１による回収のメリットとして、年間７２０万円のコスト削減効果を得られることになる。
【００２９】
［圧縮空気の運用方法］
本運用方法では、電力単価の安い夜間に高炉送風ラインから回収装置１の蓄圧装置１２に圧縮空気の蓄圧を行い、電力単価の高い昼間に蓄圧装置１２から圧縮空気ラインに圧縮空気の供給を行い、電力コストの削減を図る。
【００３０】
例えば、昼間の電力単価を１５円／ｋＷｈ、夜間の電力単価を１０円／ｋＷｈとした場合において、夜間に高炉送風ラインから蓄圧した場合の１回あたりのコストは、「９０，０００Ｎｍ３×１００ｋＷｈ／千Ｎｍ３×１０円／ｋＷｈ＝９万円／回」である。また、これを昼間に圧縮空気ラインに供給する際に昇圧装置１３によって昇圧するコストは、「９０，０００Ｎｍ３×２０ｋＷｈ／千Ｎｍ３×１５円／ｋＷｈ＝２．７万円／回」である。従って、本運用方法に要するコストは、合計１１．７万円／回となる。
【００３１】
一方、圧縮空気ラインにおける空気圧送機４の電力原単位を１２０ｋＷｈ／千Ｎｍ３とした場合、昼間に同量の圧縮空気を供給する場合のコストは、「９０，０００Ｎｍ３×１２０ｋＷｈ／千Ｎｍ３×１５円／ｋＷｈ＝１６．２万円／回」となる。従って、電力単価の安い夜間に傾斜運用を行うことで、「１６．２万円／回−１１．７万円／回＝４．５万円／回」となり、これを年間２００回（日）実施した場合、年間９００万円のコスト削減効果を得られることになる。
【００３２】
以上、本発明に係る圧縮空気の回収装置および圧縮空気の運用方法について、発明を実施するための形態および実施例により具体的に説明したが、本発明の趣旨はこれらの記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて広く解釈されなければならない。また、これらの記載に基づいて種々変更、改変等したものも本発明の趣旨に含まれることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００３３】
１  回収装置
１１  流量調整弁
１２  蓄圧装置
１３  昇圧装置
１４  調整弁
２  高炉送風機
３  放風弁
４  空気圧送機
【図１】
0006341148.tif 000002
【図２】
0006341148.tif 000003