(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の蒸気使用装置を備えた主蒸気系統に、蒸気発生が間欠的である間欠蒸気系統から該間欠蒸気系統の配管により間欠蒸気を供給し、前記間欠蒸気系統から供給する前記間欠蒸気の圧力が低下した場合、補充蒸気発生装置及び該補充蒸気発生装置で発生した蒸気を呑込む発電手段を設けた補充蒸気系統から該補充蒸気系統の配管により前記主蒸気系統に補充蒸気を供給する補充蒸気の制御方法であって、
前記補充蒸気系統の配管内の補充蒸気の圧力は、前記補充蒸気系統に設けた前記発電手段が呑込む蒸気量を調整することによって所定値に制御され、しかも所定時間内における前記発電手段の発電量変動は、前記補充蒸気発生装置からの前記補充蒸気の発生量を調整することにより制御し、更に、前記主蒸気系統と前記補充蒸気系統との間には逆止弁が設けられ、前記間欠蒸気系統から供給される前記間欠蒸気の圧力が低下し、前記主蒸気系統の蒸気の圧力が前記補充蒸気の圧力より低下した場合、前記主蒸気系統の蒸気と前記補充蒸気との差圧により、前記逆止弁を介して前記補充蒸気系統から前記主蒸気系統へ前記補充蒸気を供給し、また前記間欠蒸気系統から供給される前記間欠蒸気の圧力が上昇し、前記主蒸気系統の蒸気の圧力が前記補充蒸気の圧力より高くなった場合、前記逆止弁により前記補充蒸気系統から前記主蒸気系統への前記補充蒸気の供給を停止することを特徴とする補充蒸気の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、間欠的に発生する蒸気が供給される主系統（主蒸気系統）に補充蒸気を供給する補充蒸気の制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
転炉で溶銑を吹錬中に発生する転炉ガスは高温であることから、この熱を回収する方法が従来より種々提案されている。例えば、転炉炉口上部などに間欠蒸気発生装置（例えば熱回収装置）を設けて熱を蒸気として蒸気アキュムレータに回収し、この回収した蒸気を主系統の蒸気管を通して、溶鋼真空処理装置や他の一般工場装置等の蒸気使用装置に供給している。しかし、転炉は間欠運転のため、蒸気は間欠的に発生する間欠蒸気（ＯＧ蒸気）であって、連続的に利用することが困難であるため、この蒸気を有効に活用する方法が種々検討されている。
例えば、図２に示すように、間欠蒸気の系統導入設備７０は、蒸気発生量が変動する間欠蒸気発生装置（例えばＯＧボイラ）７１と、間欠蒸気発生装置７１の間欠蒸気を貯蔵する蒸気アキュムレータ７２からの蒸気が供給される複数の蒸気使用装置７３が設けられた主系統の蒸気本管７４と、蒸気アキュムレータ７２から供給できる間欠蒸気量が少なくなった場合に、蒸気本管７４に蒸気を供給できる補充蒸気発生装置（例えば燃料焚きボイラ）７５とを有している。なお、補充蒸気発生装置７５で製造される補充蒸気は、発電手段（蒸気タービン発電機）７６に供給される。また、間欠蒸気発生装置７１、補充蒸気発生装置７５の下流側には、バルブ７７、７８がそれぞれ設けられ、蒸気本管７４への蒸気の流入及び蒸気本管７４からの蒸気の流出を調整している。
この系統導入設備７０において、補充蒸気発生装置７５で製造される補充蒸気は、間欠的（間欠蒸気が蒸気本管７４へ供給されなくなった場合）に蒸気本管７４へ供給されると共に、連続的に発電手段７６に供給されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した補充蒸気の制御方法には以下の問題がある。
上記したように、発電手段による補充蒸気の呑込量は、補充蒸気が蒸気本管に供給される場合、されない場合のいずれの場合においても、補充蒸気の圧力を所定値に制御するように行われている。このとき、補充蒸気の圧力が、予め設定した所定値より高い場合は、発電手段が呑込む補充蒸気量が増加して発電量が増加し、また補充蒸気の圧力が設定値より低い場合は、呑込む補充蒸気量が減少して発電量が減少する。このように、発電手段による発電量に変動が生じるので、発電量が過剰であれば電力が供給過剰となって、無駄なエネルギーを使用し経済的でなく、また発電量が不足すれば電力の安定供給ができなくなる。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、主系統の圧力変動を制御し安定した操業を行うと共に、発電量の大幅な変動を抑制する補充蒸気の制御方法を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
前記目的に沿う本発明に係る補充蒸気の制御方法は、複数の蒸気使用装置を備えた主蒸気系統に、蒸気発生が間欠的である間欠蒸気系統から間欠蒸気系統の配管により間欠蒸気を供給し、間欠蒸気系統から供給する間欠蒸気の圧力が低下した場合、補充蒸気発生装置及び補充蒸気発生装置で発生した蒸気を呑込む発電手段を設けた補充蒸気系統から補充蒸気系統の配管により主蒸気系統に補充蒸気を供給する補充蒸気の制御方法であって、
補充蒸気系統の配管内の補充蒸気の圧力は、補充蒸気系統に設けた発電手段が呑込む蒸気量を調整することによって所定値に制御され、しかも所定時間内における発電手段の発電量変動は、補充蒸気発生装置からの補充蒸気の発生量を調整することにより制御し、更に、主蒸気系統と補充蒸気系統との間には逆止弁が設けられ、間欠蒸気系統から供給される間欠蒸気の圧力が低下し、主蒸気系統の蒸気の圧力が補充蒸気の圧力より低下した場合、主蒸気系統の蒸気と補充蒸気との差圧により、逆止弁を介して補充蒸気系統から主蒸気系統へ補充蒸気を供給し、また間欠蒸気系統から供給される間欠蒸気の圧力が上昇し、主蒸気系統の蒸気の圧力が補充蒸気の圧力より高くなった場合、逆止弁により補充蒸気系統から主蒸気系統への補充蒸気の供給を停止する。このように、補充蒸気系統の補充蒸気の圧力が、予め設定した所定値より高い場合は、発電手段から抽気して供給する補充蒸気量を減少し、また補充蒸気の圧力が所定値より低い場合は、抽気して供給する補充蒸気量を増加する。これにより、発電手段から抽気される補充蒸気量は変動するので、発電手段の発電量が小さい場合は、補充蒸気系統で製造する補充蒸気量を現状より増加させ、また発電手段の発電量が大きい場合は、補充蒸気量を現状より減少させる。
【０００５】
このように、逆止弁により補充蒸気系統から主蒸気系統への補充蒸気の供給を制御するので、主蒸気系統の蒸気の圧力に応じて補充蒸気系統からの補充蒸気の供給及び停止を自動的に行うことができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここに、図１は本発明の一実施の形態に係る補充蒸気の制御方法を適用する系統導入設備の説明図である。
【０００７】
図１に示すように、本発明の一実施の形態に係る補充蒸気の制御方法を適用する系統導入設備１０は、蒸気発生量が変動するＯＧボイラ（間欠蒸気発生装置の一例）１１を備えた間欠蒸気系統１２と、間欠蒸気系統１２からの間欠蒸気が供給される複数の蒸気使用装置１３が設けられた蒸気本管１４を備えた主蒸気系統（主系統とも言う）１５と、間欠蒸気系統１２から供給される蒸気アキュムレータ２２内の蒸気の圧力が低下した場合、主蒸気系統１５へ補充蒸気を供給する燃料焚きボイラ（補充蒸気発生装置の一例）１６を備えた補充蒸気系統１７とを有する設備である。なお、この系統導入設備１０の各装置は、制御用コンピュータ等の制御装置（図示しない）によって稼動される。以下、詳しく説明する。
【０００８】
間欠蒸気系統１２において、ＯＧボイラ１１は、回収した転炉ガスの潜熱及び顕熱の熱交換により高温高圧の蒸気を発生させるものであり、その製造される間欠蒸気量は単位時間当り例えば０〜４００ｔの範囲で変動し、平均８０〜９０ｔ程度である。このＯＧボイラ１１は、転炉（図示しない）の数に応じて１又は２以上設置することが可能であり、ＯＧボイラ１１には配管１８が接続されている。この配管１８の上流側には分岐点Ｘが設けられ、分岐点Ｘから分岐した支管１９には放散弁２０が備えられている。これにより、ＯＧボイラ１１が設けられた間欠蒸気系統１２の間欠蒸気の圧力が過昇圧となった場合は、放散弁２０によって間欠蒸気を排気し、間欠蒸気の圧力を調整することも可能である。
また、配管１８の分岐点Ｘの下流側には分岐点Ｙが設けられ、分岐点Ｙから分岐した支管２１の下流側端部には、ＯＧボイラ１１で製造した蒸気を貯蔵する蒸気アキュムレータ２２（例えば、容量が３００ｍ3 程度）が、１又は２以上設けられている。なお、この蒸気アキュムレータ２２内の圧力（例えば、最大で３．７ＭＰａ程度）は圧力計（図示しない）で測定され、この測定圧力が制御装置に入力されている。更に、配管１８の分岐点Ｙの下流側には減圧弁２３が設けられ、例えば３．７ＭＰａの蒸気を例えば２．０ＭＰａ（この実施の形態においては１．９ＭＰａ）程度に減圧している。
【０００９】
補充蒸気系統１７において、燃料焚きボイラ１６は、連続的に高温高圧の蒸気を発生させるものであり、その製造される補充蒸気量は単位時間当り例えば６０〜１２０ｔ程度である。なお、ここでは、燃料焚きボイラ１６を２台配置しているが、１台でもよく、また３台以上配置することも可能である。この燃料焚きボイラ１６には配管２４が接続され、この配管２４には分岐点Ｚが設けられている。この分岐点Ｚから分岐した支管２５の下流側端部には、燃料焚きボイラ１６で発生した蒸気を呑込む蒸気タービン発電機（発電手段の一例）２６が備えられ、蒸気を単位時間当り例えば１５〜１２０ｔ程度呑込み、電力を例えば３〜２４ＭＷ程度発生させる。なお、燃料焚きボイラ１６で発生した補充蒸気は、蒸気タービン発電機２６に供給され、発生した電力を使用することが可能となる。
なお、配管２４中の補充蒸気は、蒸気タービン発電機２６を稼動させることで、圧力（所定値）が例えば１．５ＭＰａ程度に制御されている。
【００１０】
間欠蒸気系統１２の配管１８の下流側端部には、流量制御と圧力制御との切替えを行う制御弁２７が設けられ、この制御弁２７を介して主蒸気系統１５の蒸気本管１４が連続的に接続されている。これにより、間欠蒸気は制御弁２７を介して蒸気本管１４へと供給され、更にこの蒸気本管１４から複数の蒸気使用装置１３へと供給される。
また、補充蒸気系統１７の配管２４の下流側端部には逆止弁２８が設けられ、この逆止弁２８を介して主蒸気系統１５の蒸気本管１４が連続的に接続されている。これにより、間欠蒸気系統１２から供給される蒸気アキュムレータ２２内の蒸気の圧力が低下し、主蒸気系統１５の蒸気の圧力が補充蒸気の圧力より低下した場合、補充蒸気系統１７から主蒸気系統１５への補充蒸気の供給が可能となる。一方、間欠蒸気系統１２から主蒸気系統１５へ蒸気アキュムレータ２２内の蒸気が供給され、主蒸気系統１５の蒸気の圧力が補充蒸気の圧力より高い場合、主蒸気系統１５から補充蒸気系統１７への蒸気の流れ込みを防止できる。このように、簡単な構成で主蒸気系統１５への補充蒸気の流れ込みを制御できるので、経済的である。
【００１１】
主蒸気系統１５の蒸気本管１４中の蒸気は、所定圧力、即ち１．６ＭＰａ（例えば、２００〜３００℃程度）に設定され、系統導入設備１０を安定に操業させるために、例えば１．５〜１．６ＭＰａ程度（管理値）の範囲で管理されている。なお、前記した間欠蒸気系統１２、主蒸気系統１５、補助蒸気系統１７を流れる各蒸気の圧力は、配管１８、蒸気本管１４、配管２４にそれぞれ設けられたセンサーによって感知され、制御装置に送られ、制御されている。
従って、間欠蒸気系統１２から供給される蒸気アキュムレータ２２内の蒸気の圧力（１．９ＭＰａ）が低下し、主蒸気系統１５の蒸気の圧力（１．６ＭＰａ）が補充蒸気の圧力（１．５ＭＰａ）より低下した場合、主蒸気系統１５の蒸気と補充蒸気との差圧により、逆止弁２８を介して補充蒸気系統１７から主蒸気系統１５へ補充蒸気が供給される。このため、主蒸気系統１５の蒸気の圧力は、管理値の範囲内で安定させることができるので、操業を安定して行うことが可能である。
また、間欠蒸気系統１２から供給される蒸気アキュムレータ２２内の蒸気の圧力が上昇し、主蒸気系統１５の蒸気の圧力が補充蒸気の圧力（１．５ＭＰａ）より高くなった場合、逆止弁２８により補充蒸気系統１７から主蒸気系統１５への補充蒸気の供給が停止され、間欠蒸気系統１２から主蒸気系統１５へ蒸気アキュムレータ２２内の蒸気が供給される。このため、主蒸気系統１５に間欠蒸気を最大限供給できる。
【００１２】
ここで、主蒸気系統１５の蒸気の圧力が所定圧力（１．６ＭＰａ）未満の場合、制御弁２７の制御を流量制御に切替え、間欠蒸気の供給量に速度勾配を設け、蒸気アキュムレータ２２に蓄積された間欠蒸気を最大限供給できるように、連続的に流量制御を行う。
一方、主蒸気系統１５の蒸気の圧力が所定圧力（１．６ＭＰａ）以上の場合、制御弁２７の制御を圧力制御に切替え、蒸気本管１４への間欠蒸気の導入量を制限し、主蒸気系統１５へ流れる間欠蒸気の圧力を１．６ＭＰａに制御する。
なお、制御弁２７の制御の切替えは、主蒸気系統１５の蒸気の圧力をリアルタイムに確認し、制御装置（図示しない）によって自動的に行う。これにより、作業性を良好とし、系統導入設備１０を安定に操業させることが可能となる。
【００１３】
次に、本発明の一実施の形態に係る補充蒸気の制御方法について、前記した系統導入設備１０を参照しながら説明する。
通常、蒸気アキュムレータ２２内に間欠蒸気が貯蔵され、主蒸気系統１５へ供給される蒸気の圧力が前記管理値の範囲内にあり、しかもこの蒸気の圧力が補充蒸気の圧力（所定値）を上回る場合は、測定圧力に基づき制御装置によって制御弁２７を開状態とし、複数の蒸気使用装置１３が設けられた主蒸気系統１５に、間欠蒸気系統１２から蒸気アキュムレータ２２内の蒸気が供給される。ここで、主蒸気系統１５の蒸気本管１４内の蒸気の圧力が所定圧力未満の場合、制御装置によって制御弁２７の制御を流量制御とし、間欠蒸気を主蒸気系統１５に最大限供給し、蒸気本管１４内の蒸気の圧力を管理値の範囲内に維持する。一方、蒸気本管１４内の蒸気の圧力が所定圧力以上の場合、制御装置によって制御弁２７の制御を圧力制御とし、蒸気本管１４内の蒸気の圧力を所定圧力に維持できるように調節する。このとき、蒸気本管１４内の蒸気の圧力は、補充蒸気の圧力より高いため、逆止弁２８により、主蒸気系統１５から補充蒸気系統１７への蒸気の流入は防止される。
【００１４】
一方、蒸気アキュムレータ２２内の間欠蒸気量も少なくなり、主蒸気系統１５へ供給される蒸気アキュムレータ２２内の蒸気圧力が低下し、蒸気本管１４内の蒸気の圧力が管理値の下限値を下回る場合、即ち間欠蒸気の圧力が補充蒸気の圧力（所定値）を下回る場合は、測定圧力に基づき補充蒸気の追従能力以下で予め設定した流量勾配Ｋ（例えば、４．５ｔ／ｈ／ｍｉｎ程度）で制御装置によって制御弁２７を閉状態とし、逆止弁２８により補充蒸気系統１７から主蒸気系統１５へ補充蒸気が供給され、蒸気本管１４内の蒸気の圧力が管理値範囲内を維持する。
【００１５】
ここで、補充蒸気系統１７の補充蒸気の圧力制御について説明する。
補充蒸気系統１７の補充蒸気の圧力は、制御装置に送られた配管２４内の補充蒸気の測定圧力に基づき、制御装置によって蒸気タービン発電機２６を稼動（抽気量を変動）させることで、所定値に制御されている。なお、この蒸気タービン発電機２６は、応答性が良好（短時間に稼動可能）なため、制御装置によって短時間の間に抽気する補充蒸気量を調節できる。これにより、補充蒸気の圧力を、容易に所定値に制御できるので、補充蒸気が蒸気本管１４へ供給された場合においても、主蒸気系統１５の蒸気の圧力変動を抑制できる。
【００１６】
このように、蒸気タービン発電機２６から抽気する補充蒸気量は変動するので、その結果生じる発電量も変動する。従って、制御装置に送られた蒸気タービン発電機２６の発電量が小さい場合は、制御装置によって燃料焚きボイラ１６を追い炊きし、製造する補充蒸気量を現状より増加させる。また、制御装置に送られた蒸気タービン発電機２６の発電量が大きい場合は、制御装置によって燃料焚きボイラ１６の燃料を現状より減少させ、製造する補充蒸気量を現状より減少させる。なお、燃料焚きボイラ１６による補充蒸気の発生量の調整は、所定時間内、例えば１時間以内に行う。これは、電力需給管理が単位時間当りの消費電力（ＫＷＨ）で示されることに着目したものであり、これによって蒸気タービン発電機２６の発電量変動を容易に制御できる。このように、蒸気タービン発電機２６の発電量変動を１時間以内で制御すれば良いので、補充蒸気の発生量の調節は、応答性が悪い（稼動までに時間を要する）燃料焚きボイラ１６を用いた場合でも容易に行うことができる。
【００１７】
そして、再度、転炉の吹錬が開始され、蒸気アキュムレータ２２内に間欠蒸気が貯蔵されて、この蒸気アキュムレータ２２内の蒸気圧力が補充蒸気の圧力を上回る場合は、測定圧力に基づき制御装置によって前記流量勾配Ｋで制御弁２７を開状態とし、複数の蒸気使用装置１３が設けられた主蒸気系統１５に、間欠蒸気系統１２から蒸気が供給される。
これにより、主蒸気系統１５の蒸気本管１４内の蒸気の圧力は、間欠蒸気系統１２からの蒸気供給の有無に影響されることなく、管理値の範囲内で制御することができる。
【００１８】
以上、本発明を、一実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。
例えば、前記したそれぞれの実施の形態や変形例の一部又は全部を組合せて本発明の補充蒸気の制御方法を構成する場合にも本発明は適用される。
また、前記実施の形態においては、補充蒸気発生装置として燃料焚きボイラを使用した場合について説明した。しかし、他の補充蒸気発生装置、例えばコークスの冷却時に発生する熱を利用するＣＤＱを備えることも可能である。
【００１９】
【発明の効果】
請求項１記載の補充蒸気の制御方法においては、補充蒸気系統の補充蒸気の圧力が、予め設定した所定値より高い場合は、発電手段から抽気して供給する補充蒸気量を減少し、また補充蒸気の圧力が所定値より低い場合は、抽気して供給する補充蒸気量を増加する。これにより、所定の圧力に調整された補充蒸気を直ちに主蒸気系統に供給できるので、主蒸気系統に間欠蒸気系統から蒸気を供給できなくなった場合においても、主蒸気系統の蒸気の圧力変動を抑制し設備を安定に操業できる。また、発電手段から抽気される補充蒸気量は変動するので、発電手段の発電量が小さい場合は、補充蒸気発生装置で製造する補充蒸気量を現状より増加させることにより、所定時間内における発電手段の発電量を、目標とする範囲に制御できる。従って、過剰な発電を行うことなく経済的で、しかも装置が使用するために十分な発電を行うことができ電力の安定供給ができる。
【００２０】
また、逆止弁により補充蒸気系統から主蒸気系統への補充蒸気の供給を制御するので、主蒸気系統の蒸気の圧力に応じて補充蒸気系統からの補充蒸気の供給及び停止を自動的に行うことができる。このように、補充蒸気系統の補充蒸気の圧力を所定値に制御するだけで、主蒸気系統の蒸気の圧力を安定操業可能なレベルに制御できるので、設備を安定に操業できると共に作業性が良好となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る補充蒸気の制御方法を適用する系統導入設備の説明図である。
【図２】従来例に係る系統導入設備の説明図である。
【符号の説明】
１０：系統導入設備、１１：ＯＧボイラ（間欠蒸気発生装置）、１２：間欠蒸気系統、１３：蒸気使用装置、１４：蒸気本管、１５：主蒸気系統、１６：燃料焚きボイラ（補充蒸気発生装置）、１７：補充蒸気系統、１８：配管、１９：支管、２０：放散弁、２１：支管、２２：蒸気アキュムレータ、２３：減圧弁、２４：配管、２５：支管、２６：蒸気タービン発電機（発電手段）、２７：制御弁、２８：逆止弁
【図１】
0003971646.tif 000002
【図２】
0003971646.tif 000003