(57)【要約】【課題】効率良く水蒸気を高炉ガス配管に吹込む方法を提供する。【解決手段】高炉炉頂圧発電装置の上流側に接続された高炉ガス導入ガス配管に１箇所以上設置された、ガス吹込み用多孔ノズルから水蒸気を、高炉ガス中に吹込むことを特徴とする高炉炉頂圧発電装置の水蒸気吹込み方法。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高炉炉頂圧発電装置の上流側に接続された高炉ガス導入ガス配管に１箇所以上設置された、ガス吹込み用多孔ノズルから水蒸気を、高炉ガス中に吹込むことを特徴とする高炉炉頂圧発電装置の水蒸気吹込み方法。
【請求項２】
吹出し方向がノズル中心軸から放射状に４５度以下傾斜した多孔ノズルによって、水蒸気吹込みを行う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水蒸気吹込み方法。
【請求項３】
前記多孔ノズルより前記高炉ガスの流れ方向に対して螺旋状に水蒸気吹込みを行うことを特徴とする請求項１に記載の高炉炉頂圧発電装置の水蒸気吹込み方法である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高炉炉頂圧発電装置の発電量上昇方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高炉の炉頂ガスは、通常２．０〜３．０ｋｇ/ｃｍ２程度の圧力を有しており、炉頂ガスの圧力エネルギーを回収するため、炉頂圧発電装置が高炉の付属設備として一般的に設けられている。
【０００３】
高炉の炉頂ガスは、高炉から排出されるときは、約１００〜２００℃であった温度が、湿式集塵器等を経て高炉炉頂圧発電装置に到達するときには、６０℃前後まで温度降下している。このような温度の高炉ガスを、発電機に使うと、圧力条件によっては、発電機内における断熱膨張によって、タービン翼に氷結現象が生じる場合がある。
【０００４】
このような現象を防止し、高炉ガスの顕熱を高めて、高炉炉頂圧発電装置の発電量を増大させる方法として、高炉炉頂圧発電装置に導入前の高炉ガスへの水蒸気吹込みがある。この方法は、高炉ガスに吹込まれた水蒸気により、高炉ガスが昇温してタービン前後の熱落差が増大し、また、吹込まれた水蒸気により質量流量が増加し、これにより高炉炉頂圧発電装置における発電量が増大するものである。この水蒸気吹込み方法としては、
特許文献１には、焼結鉱冷却装置から排出される冷却風の廃熱をボイラーに導いて、水蒸気を発生させて、この水蒸気を高炉炉頂圧発電装置の入り口側に導き、高炉ガスと混合して、発電機内に供給する技術が開示されている。
【０００５】
特許文献２には、製鉄所内で発生する高温排ガスの含有する熱を水蒸気の形で回収し、その高温水蒸気を、吹込みノズルを使って高炉ガス排出管に供給し、高炉ガスを加熱昇温させて、容積を膨張させ、圧力を増大することにより、高炉炉頂圧発電装置で排ガスの熱エネルギーを回収する技術が開示されている。
【特許文献１】特開昭５６−２４２７号公報
【特許文献２】特開昭６２−２０５２０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上述した、特許文献には水蒸気を高炉ガスに吹込むことは記載されているが、その蒸気の具体的吹込み方法については、開示されていない。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
発明者は、水蒸気の高炉ガスへの吹込み方法を種々試験検討し、吹込んだ水蒸気のエネルギーを、効率よく均一に、高炉ガスに伝播させるともに吹き込み部の配管磨耗を防止するための、有効な水蒸気吹込み方法を、完成させたものである。
【０００８】
１．第一の発明は、高炉炉頂圧発電装置の上流側に接続された高炉ガス導入ガス配管に１箇所以上設置された、ガス吹込み用多孔ノズルから水蒸気を、高炉ガス中に吹込むことを特徴とする高炉炉頂圧発電装置の水蒸気吹込み方法である。
【０００９】
２．第二の発明は、吹出し方向がノズル中心軸から放射状に４５度以下傾斜した多孔ノズルによって、水蒸気吹込みを行うことを特徴とする第一の発明に記載の高炉炉頂圧発電装置の水蒸気吹込み方法である。
【００１０】
３．前記多孔ノズルより前記高炉ガスの流れ方向に対して螺旋状に水蒸気吹込みを行うことを特徴とする請求項１に記載の高炉炉頂圧発電装置の水蒸気吹込み方法である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、効率よく水蒸気を吹込むようにしたので、高炉炉頂圧発電装置の入り口配管の取り合い上、高炉炉頂圧発電装置近傍にしか、水蒸気を吹込めない場合でも、高炉炉頂圧発電装置、特に発電機の翼への影響を抑えるとともに、効率よく高炉ガス温度を上昇できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明を実施するための最良の形態を図を参照して説明する。
【００１３】
図１は、本発明の全体フローを示す図である。４は、高炉ガスの排出用ガス配管であり、１は、この配管の途中に設けられる高炉炉頂圧発電装置である。高炉の炉頂から排出される高炉ガスを、高炉炉頂圧発電装置１に供給して、発電機２を作動させて発電が行われる。
【００１４】
高炉炉頂圧発電装置１の上流側に当たる高炉ガス配管４部分に、水蒸気吹込みノズル３が設けられている。水蒸気吹込みノズル３には、水蒸気本管９から分枝した水蒸気配管５から水蒸気が供給されており、この水蒸気吹込みノズル３から高炉ガス中に水蒸気が吹込まれる。通常、高炉の炉頂から排出される高炉ガスは、高炉炉頂圧発電装置１に供給されるときには、６０℃程度の温度を有しており、これに、２００℃程度の水蒸気が水蒸気吹込みノズル３から連続的に吹込まれる。
【００１５】
高炉ガスは、吹込まれた水蒸気により、高炉ガスが昇温してタービン前後の熱落差が増大し、また、吹き込まれた水蒸気により質量流量が増加した状態で、高炉炉頂圧発電装置１に導入され、そのエネルギーが回収される。なお、水蒸気吹込みノズル３と高炉炉頂圧発電装置１との間には、ドレン排出管が設けられ水蒸気凝縮により生じたドレン水が高炉ガス配管４から排水される。
【００１６】
図２は、多孔ノズル形状の一実施例を示す図である。ノズルの形状は、中心およびその外側に３層に配置され、各孔径は５．３ｍｍ、水蒸気の吹出し角度は１５度である。なお水蒸気吹出し孔の位置は種々検討したが、本実施例では、図中の白丸部の孔から水蒸気が吹出すようにした。黒丸部は栓をして水蒸気が吹出さないようになっている。また、高炉ガス及び水蒸気の吹込みの条件を、高炉ガス量６７０，０００Ｎｍ３／Ｈ、高炉ガス圧力２．２ｋｇ/ｃｍ２Ｇ、水蒸気流量３．５Ｔｏｎ／Ｈ、  蒸気圧力１０ｋｇ／ｃｍ２Ｇ（飽和）としてシミュレーション試験を行った。
【００１７】
図３は本発明の多孔ノズルを使って水蒸気を吹込んだ時の水蒸気の流線を示したものである。水蒸気を多孔ノズルにより吹き込むことにより多孔ノズルのそれぞれのノズルから吹込まれた水蒸気の流線がノズル吐出口より分離された状態で高炉ガス管４に入り、高炉ガス管断面の広い範囲に水蒸気の流線が形成され、水蒸気が配管内のガス全体に均一に混合して流れることがわかる。
【００１８】
図４はノズル孔径１５ｍｍの大径単孔ノズルによって水蒸気を吹込んだ場合の水蒸気の流線を示す図である。配管中での水蒸気の流は管断面に対して局部的な流れになっており、水蒸気の潜熱が十分高炉ガスに伝達されないのでエネルギー効率も悪化する。
【００１９】
水蒸気の吹込みに多孔ノズルを適用することによって、エネルギー効率の向上を可能とするとともに、多孔ノズルから水蒸気を配管内に吹込むことにより、ノズル吹込み部の配管箇所での水蒸気の凝縮等による配管磨耗も防止することができる。
【００２０】
また、水蒸気の高炉ガス配管４への吹込み方向は４５度以下にすることによりノズル軸中心部の水蒸気の流れを確保でき、管断面全体のガス混合が可能になる。より好ましい吹込み方向は、１０度以上である。
【００２１】
また、水蒸気を配管内の高炉ガス全体に均一に混合するためには、多孔ノズルのノズルは２箇所以上であれば良いが、望ましくは４箇所以上とすればガス混合効果が更に向上する。また、多孔ノズルによる水蒸気の吹込み方向を高炉ガスの流れに対して傾けることにより、吹込まれた蒸気が配管内で螺旋状に流れ、更にガス混合効果が向上し、均一攪拌が可能になって単孔ノズルに比較して発電効率が向上した。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
本発明のノズルは、廃熱ボイラー、発電用蒸気タービン等の蒸気発生源から供給される各種水蒸気に対応できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】全体フローを説明する図である。
【図２】多孔ノズルの形状を説明する図である。
【図３】多孔ノズルによる水蒸気の流線を説明する図である。
【図４】大径単孔ノズルによる水蒸気の流線を説明する図である。
【符号の説明】
【００２４】
１    高炉炉頂圧発電装置
２    発電機
３    水蒸気吹込みノズル
４    高炉ガス配管
５    水蒸気配管
６    水蒸気流量調節弁
７    制御装置
８    圧力計
９    水蒸気本管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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