(57)【要約】【課題】高炉発生ガスを湿式除塵した場合でも炉頂発電の効率が低下することなく、タービン翼の摩耗が進行することがない高炉炉頂発電方法および装置を提供することを目的とする。【解決手段】高炉の炉頂から出た発生ガスの圧力エネルギーをタービン電力として回収する高炉炉頂発電方法であって、前記発生ガス中のダストを湿式除塵装置にて除く除塵工程と、該除塵工程で除塵した発生ガスを、熱風炉の燃焼時に発生する排ガスにて昇温する昇温工程と、該昇温工程で昇温した発生ガスにて発電する発電工程とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高炉の炉頂から出た発生ガスの圧力エネルギーをタービン電力として回収する高炉炉頂発電方法であって、
前記発生ガス中のダストを湿式除塵装置にて除く除塵工程と、
該除塵工程で除塵した発生ガスを、熱風炉の燃焼時に発生する排ガスにて昇温する昇温工程と、
該昇温工程で昇温した発生ガスにて発電する発電工程とを有することを特徴とする高炉炉頂発電方法。
【請求項２】
請求項１に記載の高炉炉頂発電方法において、
前記昇温工程では、
前記排ガスの配管を、前記除塵した発生ガスの配管に、長手方向に細分化して巻きつけ熱交換させることを特徴とする高炉炉頂発電方法。
【請求項３】
高炉の炉頂から出た発生ガスの圧力エネルギーをタービン翼を有する発電装置にて電力として回収する高炉炉頂発電装置であって、
前記発生ガス中のダストを除く湿式除塵装置と、
該除塵装置で除塵した発生ガスを、熱風炉の燃焼時に発生する排ガスにて昇温する昇温部と、
該昇温部で昇温した発生ガスにて発電する発電装置とを備えたことを特徴とする高炉炉頂発電装置。
【請求項４】
請求項３に記載の高炉炉頂発電装置において、
前記昇温部は、
前記除塵した発生ガスの配管と、
該配管の長手方向に細分化して巻きつけるように配置した、前記排ガスの配管とを備えたことを特徴とする高炉炉頂発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高炉発生ガスを利用した高炉炉頂発電方法および装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高炉の炉頂から出た発生ガスは、ガス中のダストを除く除塵工程を通り、ガス圧力を利用してタービン電力として回収する発電工程を経て、その後燃料ガス（Bガス）として回収され製鉄所内で有効利用されている。
【０００３】
除塵工程では、事前に粗ダストの除去を行い、その後段に、湿式または乾式での集塵を行う方法が採られている。ここで、湿式集塵を行う場合には、温度低下および、除塵のためのスプレー水等の噴霧によるガス中のミストの残留が発生している。前者の温度降下は、炉頂ガス圧力発電設備においては見かけガス体積の減少を伴うため発電効率の低下をもたらし、さらに、後者のミスト含有率アップは、発電設備の一部であるタービン翼の摩耗が進行するという問題がある。
【０００４】
このような問題に対し、特許文献１では、高炉炉頂ガスを製鉄所内から導出した廃熱により加熱することにより、高炉炉頂ガス温度降下によるガス中水分の結露を防ぐ技術が開示されている。
【０００５】
また、特許文献２では、高炉発生ガス配管路内での、予熱装置と呼ばれる管路内へ適正量の空気を持ち込み点火し、発生Bガスの一部を燃焼させ昇温設備を設ける技術が開示されている。
【０００６】
さらに、特許文献３では、ミストやダスト濃度の異常を検出する装置を設け、タービン翼保護のための切替え制御を行う技術が開示されている。
【特許文献１】特開昭５４−１１５６０４号公報
【特許文献２】特開２０００−１２０４０５号公報
【特許文献３】特開平９−２０９００９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前述の特許文献１では、「製鉄所内から導出した廃熱により加熱する」とはしているものの、どの廃熱をどのように加熱に利用するかの適用に当たっての具体的な記載がなされていない。
【０００８】
また、前述の特許文献２では、昇温によって、見かけ発生ガスボリュームのアップによる炉頂圧発電としての効率化、さらに昇温によるタービン部へのミスト持込低減の目的を達成しているが、燃料としての発生ガスの消費、または他燃料を必要とするという問題がある。
【０００９】
さらに、前述の特許文献３では、ミストまたはダストの異常検知による炉頂発電機へのルート切替えることによって、タービンそのものの保護に特化しているため、発電効率については考慮されておらず、炉頂発電機会の損失を招く可能性がある。
【００１０】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、高炉発生ガスを湿式除塵した場合でも炉頂発電の効率が低下することなく、タービン翼の摩耗が進行することがない高炉炉頂発電方法および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】
【００１１】
本発明の請求項１に係る発明は、高炉の炉頂から出た発生ガスの圧力エネルギーをタービン電力として回収する高炉炉頂発電方法であって、前記発生ガス中のダストを湿式除塵装置にて除く除塵工程と、該除塵工程で除塵した発生ガスを、熱風炉の燃焼時に発生する排ガスにて昇温する昇温工程と、該昇温工程で昇温した発生ガスにて発電する発電工程とを有することを特徴とする高炉炉頂発電方法である。
【００１２】
また本発明の請求項２に係る発明は、請求項１に記載の高炉炉頂発電方法において、前記昇温工程では、前記排ガスの配管を、前記除塵した発生ガスの配管に、長手方向に細分化して巻きつけ熱交換させることを特徴とする高炉炉頂発電方法である。
【００１３】
また本発明の請求項３に係る発明は、高炉の炉頂から出た発生ガスの圧力エネルギーをタービン翼を有する発電装置にて電力として回収する高炉炉頂発電装置であって、前記発生ガス中のダストを除く湿式除塵装置と、該除塵装置で除塵した発生ガスを、熱風炉の燃焼時に発生する排ガスにて昇温する昇温部と、該昇温部で昇温した発生ガスにて発電する発電装置とを備えたことを特徴とする高炉炉頂発電装置である。
【００１４】
さらに本発明の請求項４に係る発明は、請求項３に記載の高炉炉頂発電装置において、前記昇温部は、前記除塵した発生ガスの配管と、該配管の長手方向に細分化して巻きつけるように配置した、前記排ガスの配管とを備えたことを特徴とする高炉炉頂発電装置である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は、高炉設備運転と同期して得られる熱風炉で発生する排ガスを用いて、除塵のために冷却されてしまった高炉発生ガス、高炉本体からの発生燃料ガスを消費することなくかつ、他の燃料の消費を伴わず、昇温を行うようにしたので、炉頂発電の効率アップを行うことができ、かつミスト残留を削減することで翼の摩耗を低減できるようになる。また、本発明においては、燃料ガスの消費を伴わないためCO2ガス排出を抑制できるという効果もある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明を実施するための最良の形態について、以下に図を参照して説明を行う。図１は、本発明に係る高炉発生ガスの処理設備概要を示す図である。図中、１は高炉、２は粗ダスト除去装置、３は湿式除塵装置、４は炉頂発電装置、５は炉頂圧力制御弁、６は炉頂発電機行きガス遮断弁、７は炉頂発電機戻りガス遮断弁、１１は熱風炉、１２は煙道、１３は熱風炉煙突、１４は高炉行き排ガス遮断弁、１５は排ガス煙道戻り弁、および１６は昇温部をそれぞれ表す。
【００１７】
高炉１の炉頂から出た発生ガスは、事前に粗ダストの除去を行う粗ダスト除去装置２、さらに湿式による集塵を行う湿式除塵装置３を備えた除塵工程をまず経る。前述したように湿式集塵後の発生ガスには、ガス温度低下および、除塵のためのスプレー水等の噴霧によるガス中のミストの残留が発生し、後段の発電工程での発電効率の低下および発電設備の一部であるタービン翼の摩耗といった問題がある。
【００１８】
本発明では、炉頂発電機行きガス遮断弁６通過後、炉頂発電装置４に至る間に、昇温部１６を備えた昇温工程を設けている。炉頂発電装置４を出た発生ガスは炉頂発電機戻りガス遮断弁７を経由し、除塵工程後の炉頂圧力制御弁５を経たバイパスラインと合流して、最終的に燃料ガス（Bガス）として回収される。
【００１９】
昇温部１６へは、熱風炉１１における燃焼後の排ガスを煙道１２で集合して、途中高炉行き排ガス遮断弁１４を有する配管にて導入する。熱交換した排ガスは、排ガス煙道戻り弁１５を途中に有する配管にて煙道１２に戻し、最終的に熱風炉煙突１３から放出される。
【００２０】
図２は、昇温部の構成例を示す図である。図中、１７は熱交換部セグメント供給弁、１８は熱交換部セグメント戻り弁をそれぞれ表し、その他は図１と同様である。
【００２１】
この昇温部は、熱風炉における燃焼後の排ガスを、高炉発生ガス配管部へ管状に配置し、高炉発生ガスを昇温するものである。この際、熱風炉排ガス管と高炉発生ガス管での熱伝達率を上げるため、配管接触面積増を狙い、熱風炉排ガス側の配管を高炉発生ガス管側に細分化して巻きつける方式が望ましい。
【００２２】
すなわち、高炉発生ガス側の配管内に熱風炉排ガス管を直接取り付ける方が熱交換率は上昇するものの、内部取り付けにより圧力損失が発生するため、かえって発電効率が低減することになるためである。
【００２３】
熱風炉の排ガスのルートは、高炉発生ガス管路近傍まで、供給側と戻り側でまとめて配管することは可能であるが、発生ガス管に対しては、セグメント毎に停止/補修が可能なように、数個のセグメントに分けて接触させる方が望ましい。また接触時間を長くするために、できるだけ高炉発生ガスの通過管路に対し長手方向に配置する方が望ましい。
【００２４】
図３は、本発明による効果例を模式的に示す図である。図中、２１は本発明適用前発電量平均値、２２は本発明適用後発電量移動平均値、２３は通常の原料装入時変動、および２４は熱風炉切替による効果変動周期をそれぞれ表す。
【００２５】
熱風炉で発生する排ガスの量および温度は熱風炉の切替え毎によって変化するため、一定した昇温効果を得られない点がある。本発明による効果(昇温可能な温度および発電量効率アップ)は、操業条件下によって異なるが、例えば、高炉発生ガス量と排ガス量比（約7：1）、昇温前高炉発生ガス温度（約60℃）、熱風炉排ガス温度差（平均約300℃）という条件では、昇温期待度（約3℃）程度となり、発電量効率アップ（約1％）という効果がある。
【００２６】
図３に示すように、発電量は高炉への原料投入時等の影響にて一定ではなく(通常の原料装入時変動２３で表示)、その平均は本発明適用前発電量平均値２１で表される。周期的に燃焼される熱風炉の排ガスは、図３の熱風炉切替による効果変動周期２４によって温度が変動するため、高炉発生ガスの昇温効果は周期的に変動する。この変動は、前述した、原料投入時の圧力変動による影響と比して小さいため、炉頂発電機側の制御性改善等の付随的改造費用なくして設置可能であり、図３の本発明適用後発電量移動平均値２２に示すように発電量アップを行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に係る高炉発生ガスの処理設備概要を示す図である。
【図２】昇温部の構成例を示す図である。
【図３】本発明による効果例を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【００２８】
１            高炉
２            粗ダスト除去装置
３            湿式除塵装置
４            炉頂発電装置
５            炉頂圧力制御弁
６            炉頂発電機行きガス遮断弁
７            炉頂発電機戻りガス遮断弁
１１          熱風炉
１２          煙道
１３          熱風炉煙突
１４          高炉行き排ガス遮断弁
１５          排ガス煙道戻り弁
１６          昇温部
１７          熱交換部セグメント供給弁
１８          熱交換部セグメント戻り弁
２１          本発明適用前発電量平均値
２２          本発明適用後発電量移動平均値
２３          通常の原料装入時変動
２４          熱風炉切替による効果変動周期
【図１】
2007247048.tif 000003
【図２】
2007247048.tif 000004
【図３】
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