(57)【要約】【課題】エネルギー回収装置の駆動に必要な駆動ガスの差圧を確保し、高炉炉頂装入装置に供給する圧力調整ガスの圧力を十分に高めることができる高炉炉頂装入装置の圧力調整装置の提供。【解決手段】高炉頂部から高炉本体２に原料を装入する高炉炉頂装入装置１の圧力調整装置３０であって、高炉本体２には、高炉ガスライン３が接続され、高炉ガスライン３には、炉頂圧回収タービン発電設備５が設けられており、高炉ガスライン３において炉頂圧回収タービン発電設備５の上流側に吸気口５４ａが連通し、高炉ガスライン３において炉頂圧回収タービン発電設備５の下流側に排気口５４ｂが連通するタービン５４、及び、タービン５４と共に回転し、高炉炉頂装入装置１に供給する圧力調整ガスを昇圧するコンプレッサー５５を備える過給機５３を有する、という構成を採用する。【選択図】図１
2016108594.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高炉頂部から高炉本体に原料を装入する高炉炉頂装入装置の圧力調整装置であって、
前記高炉本体には、高炉ガスラインが接続され、
前記高炉ガスラインには、炉頂圧回収タービン発電設備が設けられており、
前記高炉ガスラインにおいて前記炉頂圧回収タービン発電設備の上流側に吸気口が連通し、前記高炉ガスラインにおいて前記炉頂圧回収タービン発電設備の下流側に排気口が連通するタービン、及び、前記タービンと共に回転し、前記高炉炉頂装入装置に供給する圧力調整ガスを昇圧するコンプレッサーを備えるエネルギー回収装置を有する、ことを特徴とする高炉炉頂装入装置の圧力調整装置。
【請求項２】
前記高炉ガスラインには、前記炉頂圧回収タービン発電設備の上流側にガス清浄設備が設けられており、
前記タービンの吸気口は、前記高炉ガスラインにおいて、前記炉頂圧回収タービン発電設備の上流側であって前記ガス清浄設備の下流側に連通している、ことを特徴とする請求項１に記載の高炉炉頂装入装置の圧力調整装置。
【請求項３】
前記高炉ガスラインには、前記炉頂圧回収タービン発電設備の上流側にガス清浄設備が設けられており、
前記コンプレッサーの吸気口は、前記高炉ガスラインにおいて、前記炉頂圧回収タービン発電設備の上流側であって前記ガス清浄設備の下流側に連通している、ことを特徴とする請求項１に記載の高炉炉頂装入装置の圧力調整装置。
【請求項４】
前記高炉炉頂装入装置は、前記原料を前記高炉本体に分配する分配シュートと、前記分配シュートを駆動させる分配シュート駆動装置と、を有しており、
前記分配シュート駆動装置に、前記コンプレッサーで昇圧した前記圧力調整ガスを供給するガス供給ラインを有する、ことを特徴とする請求項３に記載の高炉炉頂装入装置の圧力調整装置。
【請求項５】
前記高炉炉頂装入装置の均圧室と前記コンプレッサーの吸気口とを連通させるガス回収ラインを有する、ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の高炉炉頂装入装置の圧力調整装置。
【請求項６】
前記コンプレッサーで昇圧した前記圧力調整ガスの圧力を測定する圧力測定装置と、
前記タービンの吸気口側と排気口側とをバイパスするバイパスラインと、
前記圧力測定装置の測定結果に基づいて前記バイパスラインの開度を調整する流量制御弁と、を有する、ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の高炉炉頂装入装置の圧力調整装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高炉炉頂装入装置の圧力調整装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高圧操業が行われている高炉では、高炉頂部から高炉本体に鉄鉱石やコークス等の原料を装入する際に、高炉炉頂装入装置の圧力調整を行っている。高炉炉頂装入装置には、原料を貯留する均圧室（炉頂ホッパー）が設けられており、高圧の高炉本体に原料を装入する前に、均圧室と高炉本体とを均圧している（１次均圧）。また、均圧室から原料が出ていくと内部空間（ガス体積）の割合が増加し圧力が低下するため、原料供給中に、均圧室に圧力調整ガスを供給している（２次均圧）。また、均圧室の原料が全て高炉本体に装入された後は、次に装入する原料を受け入れるため、高圧のガスを均圧室から排圧している。
【０００３】
ところで、均圧室の排圧ガスを全て大気中に放散することは、公害問題を生じるため、排圧ガス（高炉ガス：ＢＦＧ（Blast Furnace Gas））が持つエネルギーを有効に利用する種々の方法が提案されている。例えば、特許文献１には、均圧室と低圧側高炉ガス管を接続するガス回収配管途中に、排気タービンとこれと同軸に接続された圧縮タービンからなるエネルギー回収装置（過給機）を設置し、均圧室の排圧ガスの圧力エネルギーによって排気タービンを回転させ、均圧室に供給する２次均圧用ガス（圧力調整ガス）を昇圧している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−４１５１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来技術には、次のような問題がある。
上記従来技術のエネルギー回収装置は、均圧室と低圧側高炉ガス管との圧力差によって排気タービンを駆動させるものである。低圧側高炉ガス管は、高炉本体に接続された高炉ガスラインにおいて、ガス清浄設備の出口側に設けられている。例えば、高炉本体の炉頂圧力が３．０ｋｇ／ｃｍ２Ｇの場合、ガス清浄設備の出口側の圧力は、２．８５ｋｇ／ｃｍ２Ｇ程度であり、依然として高圧状態を保っている。均圧室の圧力は、炉頂圧力とほぼ等しいため、均圧室と低圧側高炉ガス管との圧力差はあまり大きくない。このため、上記従来技術では、エネルギー回収装置の駆動に必要な駆動ガスの差圧が得難く、２次均圧に必要な圧力（高圧）を確保し難い、という問題がある。
また、ガス回収配管の排圧ガスは、均圧室内の原料等からなる多量のダスト粒子を含有している。このため、ガス回収配管途中にタービンを有するエネルギー回収装置を設置すると、排圧ガスに含まれるダスト粒子が、タービンのブレード（翼）の表面やタービンのケーシング内面に超高速で接触・衝突し、摩耗及び付着が著しくなる。このように、ダスト粒子を含有するガス回収配管途中にタービンを有するエネルギー回収装置を設置・適用することは、機能的に不適である、という問題がある。
【０００６】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、エネルギー回収装置の駆動に必要な駆動ガスの差圧を確保し、高炉炉頂装入装置に供給する圧力調整ガスの圧力を十分に高めることができる高炉炉頂装入装置の圧力調整装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明は、高炉頂部から高炉本体に原料を装入する高炉炉頂装入装置の圧力調整装置であって、前記高炉本体には、高炉ガスラインが接続され、前記高炉ガスラインには、炉頂圧回収タービン発電設備が設けられており、前記高炉ガスラインにおいて前記炉頂圧回収タービン発電設備の上流側に吸気口が連通し、前記高炉ガスラインにおいて前記炉頂圧回収タービン発電設備の下流側に排気口が連通するタービン、及び、前記タービンと共に回転し、前記高炉炉頂装入装置に供給する圧力調整ガスを昇圧するコンプレッサーを備えるエネルギー回収装置を有する、という構成を採用する。
この構成を採用することによって、本発明では、高炉本体に接続された高炉ガスラインに炉頂圧回収タービン発電設備を設け、この炉頂圧回収タービン発電設備の上流側と下流側との圧力差によってエネルギー回収装置のタービンを駆動することができる。炉頂圧回収タービン発電設備は、高炉ガスの圧力エネルギーをタービンの運動エネルギーに変換し、電力として回収するものであり、上流側と下流側との圧力差が極めて大きく、エネルギー回収装置のタービンを駆動する差圧を十分に確保することができる。このため、エネルギー回収装置のタービンの回転数が上がり、それに伴ってコンプレッサーの回転数も上がり、高炉炉頂装入装置に供給する圧力調整ガスの圧力を十分に高めることができる。
【０００８】
また、本発明においては、前記高炉ガスラインには、前記炉頂圧回収タービン発電設備の上流側にガス清浄設備が設けられており、前記タービンの吸気口は、前記高炉ガスラインにおいて、前記炉頂圧回収タービン発電設備の上流側であって前記ガス清浄設備の下流側に連通している、という構成を採用する。
この構成を採用することによって、本発明では、高炉ガスラインに設けられたガス清浄設備を経た清浄ガスを駆動ガスとして、エネルギー回収装置のタービンを駆動することができる。これにより、高炉ガスに含まれるダスト粒子の衝突によるタービンの摩耗及びダスト粒子の付着を防止することができる。
【０００９】
また、本発明においては、前記高炉ガスラインには、前記炉頂圧回収タービン発電設備の上流側にガス清浄設備が設けられており、前記コンプレッサーの吸気口は、前記高炉ガスラインにおいて、前記炉頂圧回収タービン発電設備の上流側であって前記ガス清浄設備の下流側に連通している、という構成を採用する。
この構成を採用することによって、本発明では、高炉ガスラインに設けられたガス清浄設備を経た清浄ガスを圧力調整ガスとして、高炉炉頂装入装置に供給することができる。これにより、高炉ガスに含まれるダスト粒子の衝突によるコンプレッサーの摩耗及びダスト粒子の付着を防止することができる。また、清浄ガスを圧力調整ガスとして使用することで、従来のように窒素ガス等の高価な不活性ガスを大量に使わずに済み、ランニングコストを低減することができる。
【００１０】
また、本発明においては、前記高炉炉頂装入装置は、前記原料を前記高炉本体に分配する分配シュートと、前記分配シュートを駆動させる分配シュート駆動装置と、を有しており、前記分配シュート駆動装置に、前記コンプレッサーで昇圧した前記圧力調整ガスを供給するガス供給ラインを有する、という構成を採用する。
この構成を採用することによって、本発明では、ガス供給ラインを設け、高炉炉頂装入装置の分配シュート駆動装置に清浄ガスを供給し、分配シュート駆動装置内の冷却パージを行うことができる。このように、清浄ガスを冷却パージ用ガスとしても使用することで、従来のように窒素ガス等の高価な不活性ガスを大量に使わずに済み、ランニングコストをさらに低減することができる。また、清浄ガスは、ガス清浄設備で含塵量も水分も極限に清浄化されているため、分配シュート駆動装置の内部機構（ギヤ機構等）の摩耗及びダスト粒子の付着等の不具合を生じることがない。
【００１１】
また、本発明においては、前記高炉炉頂装入装置の均圧室と前記コンプレッサーの吸気口とを連通させるガス回収ラインを有する、という構成を採用する。
この構成を採用することによって、本発明では、ガス回収ラインを設け、均圧室とコンプレッサーの吸気口とを連通させることで、均圧室を強制的に排圧することができる。このように、均圧室を強制的に吸気することで、均圧室の排圧ガス（高炉ガス）を大気圧までほぼ全量回収することができる。
【００１２】
また、本発明においては、前記コンプレッサーで昇圧した前記圧力調整ガスの圧力を測定する圧力測定装置と、前記タービンの吸気口側と排気口側とをバイパスするバイパスラインと、前記圧力測定装置の測定結果に基づいて前記バイパスラインの開度を調整する流量制御弁と、を有する、という構成を採用する。
この構成を採用することによって、本発明では、圧力測定装置によってコンプレッサーで昇圧した圧力調整ガスの圧力を測定し、その測定結果に基づいて、バイパスラインの開度を調整し、タービンの吸気口に供給される駆動ガスの一部を必要に応じてバイパスラインを介して排気口側に逃がすことで、タービンの駆動（回転数）を制御することができる。これにより、タービンの吸気口に一定以上の駆動ガスが供給されることを防止し、コンプレッサーの排気口側の圧力が設定された過給圧を超えてしまうことを防止することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、エネルギー回収装置の駆動に必要な駆動ガスの差圧を確保し、高炉炉頂装入装置に供給する圧力調整ガスの圧力を十分に高めることができる高炉炉頂装入装置の圧力調整装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１実施形態における高炉炉頂装入装置の圧力調整装置を示す構成図である。
【図２】本発明の第２実施形態における高炉炉頂装入装置の圧力調整装置を示す構成図である。
【図３】本発明の第２実施形態における排圧操作時の均圧室の圧力の推移を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１６】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態における高炉炉頂装入装置１の圧力調整装置３０を示す構成図である。
図１に示すように、高炉炉頂装入装置１は、高炉頂部から高炉本体２に原料を装入する構成となっている。高炉本体２は、装入された原料に含まれる鉄鉱石を溶融して銑鉄を生成するものである。高炉本体２の下部には、熱風を吹き込む不図示の羽口が設けられており、装入された原料に含まれるコークスと熱風との還元反応が連続的に行われることによって、高温液体状の溶銑が得られる。
【００１７】
高炉本体２には、高炉ガスライン３が接続されている。高炉ガスライン３は、高炉本体２の高炉ガスを回収するものである。高炉ガスライン３には、ガス清浄設備４と、その下流側に、炉頂圧回収タービン発電設備５（ＴＲＴ：Top pressure Recovery Turbine）が設けられている。高炉ガスライン３は、高炉本体２の高炉頂部に接続された上昇管６を有する。高炉本体２から発生した高炉ガスは、上昇管６を上昇する。上昇管６の上部には、下降管７が接続されており、高炉ガスは、上昇管６の上部から下降管７に導入される。上昇管６の上部には、高炉休風時に開かれる炉頂ブリーダー弁８が設けられている。
【００１８】
下降管７には、乾式除塵器９が接続されている。乾式除塵器９は、高炉ガスに含まれる粗粒ダストを重力沈降式により除去するものである。乾式除塵器９の下流側には、湿式ガス清浄器１０、ミストセパレーター１１が設けられている。高炉ガスは、乾式除塵器９で１次除塵された後、湿式ガス清浄器１０、ミストセパレーター１１で２次除塵・除湿を経た後、清浄ガスとなり炉頂圧回収タービン発電設備５に導入される。炉頂圧回収タービン発電設備５は、高炉ガスの圧力エネルギーをタービンの運動エネルギーに変換し、電力として回収するものである。
【００１９】
炉頂圧回収タービン発電設備５の出口には、低圧側清浄ガス本管１２が接続されている。低圧側清浄ガス本管１２は、炉頂圧回収タービン発電設備５を通過した高炉ガスを燃料ガスとして回収するものである。燃料ガスとして回収された高炉ガスは、不図示のガスホルダーに導かれた後、高炉の熱風炉に導入されて燃焼し、不図示の羽口から高炉本体２に再び吹き込まれるようになっている。また、炉頂圧回収タービン発電設備５の入口には、ＴＲＴ入口管１３が接続されている。炉頂圧回収タービン発電設備５を使用しないときは、セプタム弁１４で高炉ガスの圧力を下げた後、低圧側清浄ガス本管１２を経由して不図示のガスホルダーに導かれる。
【００２０】
高炉炉頂装入装置１は、原料を搬送する装入コンベヤ１５と、装入コンベヤ１５の下方に設けられ、原料を貯留する均圧室１６（炉頂ホッパー）と、均圧室１６の下方に設けられ、原料を高炉本体２に分配する分配シュート１７と、分配シュート１７を旋回・傾動駆動させる分配シュート駆動装置１８と、を有する。また、高炉炉頂装入装置１は、均圧室１６の上部を開閉する上部シール弁１９と、均圧室１６の下部を開閉する下部シール弁２０と、均圧室１６から分配シュート１７に供給される原料の流量を調整する流量調整ゲート２１と、を有する。
【００２１】
上記構成の高炉炉頂装入装置１には、圧力調整装置３０が接続されている。圧力調整装置３０は、高炉炉頂装入装置１の均圧室１６を１次均圧する１次均圧ライン３１を有する。１次均圧ライン３１は、高炉本体２に原料を装入する前に、均圧室１６の内圧を高炉本体２の内圧と等しくする均圧操作を行うためのものである。１次均圧ライン３１は、湿式ガス清浄器１０に接続された半清浄ガス管３２を有する。湿式ガス清浄器１０を経てミストセパレーター１１を経ていない高炉ガス（半清浄ガス）は、半清浄ガス管３２を上昇する。半清浄ガス管３２の上部には、半清浄ガスブリーダー弁３３が設けられている。
【００２２】
この１次均圧ライン３１には、１次均圧弁３４が設けられている。１次均圧弁３４を開くと、高炉ガス（半清浄ガス）が均圧室１６に導入され、均圧室１６の１次均圧を行うことができる。また、圧力調整装置３０は、高炉炉頂装入装置１の均圧室１６を２次均圧する２次均圧ライン３５を有する。２次均圧ライン３５は、原料が均圧室１６から高炉本体２へ装入される容積に見合った２次均圧用ガス（圧力調整ガス）を均圧室１６に導入することによって、均圧室１６の内圧の高炉本体２の内圧と等しくする均圧操作を行うためのものである。
【００２３】
２次均圧ライン３５は、ガスレシーバー３６と接続されている。この２次均圧ライン３５には、減圧弁３７と、遮断弁３８と、流量制御弁３９とが設けられている。遮断弁３８を開くと、ガスレシーバー３６に貯溜されたガスが、減圧弁３７で２次均圧用ガスとして適した圧力に下げられ、流量制御弁３９によって原料の装入量に見合った流量に調整されたものが均圧室１６に導入され、均圧室１６の２次均圧を行うことができる。また、圧力調整装置３０は、均圧室１６の排圧を行う排圧ライン４０を有する。排圧ライン４０は、高炉本体２への原料装入後、均圧室１６に再び原料を受け入れるために、均圧室１６の圧力を大気圧まで復圧する排圧操作を行うためのものである。
【００２４】
排圧ライン４０は、均圧室１６に連通する排圧管４１を有する。排圧管４１には、炉頂サイクロン集塵器４２が接続されている。炉頂サイクロン集塵器４２は、均圧室１６の排圧ガスに含まれる粉塵を除去するものである。この排圧ライン４０には、排圧弁４３が設けられている。排圧弁４３を開くと、炉頂サイクロン集塵器４２を経た排圧ガスが排気口４４から大気に放散し、均圧室１６の排圧を行うことができる。また、排圧ライン４０には、排圧ガスを回収するガス回収ライン４５が接続されている。
【００２５】
ガス回収ライン４５は、排圧ガス（ＢＦＧ）を燃料ガスとして回収することによって省エネルギーを図り、コスト低減を図るために、排圧ガスを回収するガス回収操作を行うためのものである。ガス回収ライン４５は、炉頂サイクロン集塵器４２の下流側に接続されている。このガス回収ライン４５には、ガス回収弁４６と、エジェクター４７が設けられている。エジェクター４７には、半清浄ガス管３２から分岐した駆動ガス供給管４８が接続されている。駆動ガス供給管４８には、駆動ガス供給弁４９が設けられている。
【００２６】
ガス回収弁４６を開けると、排圧ガスが低圧側清浄ガス本管１２に導入され、燃料ガスとして不図示のガスホルダーに回収することができる。また、排圧ガスを低圧側清浄ガス本管１２に導入し、均圧室１６の圧力が所定の圧力まで下がったとき、駆動ガス供給弁４９を開ける。駆動ガス供給弁４９を開けると、エジェクター４７に駆動ガスとして高圧の半清浄ガスが供給される。エジェクター４７に供給された半清浄ガスは、不図示のノズルから噴射されて高速流体となり、周囲の低速ガスを吸引（同伴）し、負圧領域を形成する。これにより、低圧となった排圧ガスを吸引し、均圧室１６が大気圧近くになるまでガス回収する２次排圧操作を行うことができる。
【００２７】
また、圧力調整装置３０は、高炉炉頂装入装置１の分配シュート駆動装置１８に冷却パージ用ガスを供給するパージガス供給ライン５０（ガス供給ライン）を有する。パージガス供給ライン５０は、高炉本体２の高炉ガスに曝される分配シュート駆動装置１８を冷却すると共に、高炉ガスに含まれる粉塵による内部機構（ギヤ機構等）の摩耗及び粒子の付着を防止するためのものである。パージガス供給ライン５０は、ガスレシーバー３６と接続されている。このパージガス供給ライン５０には、減圧弁５１と、流量制御弁５２とが設けられている。減圧弁５１は、ガスレシーバー３６に貯溜されたガスが高炉本体２の高炉ガスよりも高めの差圧（＋１０〜１００ｍｍＨ２Ｏ程度）を維持するように調整し、流量制御弁５２は、冷却とパージの量を一定流量に制御するものである。
【００２８】
また、圧力調整装置３０は、炉頂圧回収タービン発電設備５の上流側と下流側との差圧によって駆動する過給機５３（エネルギー回収装置）を有する。過給機５３は、高炉炉頂装入装置１に供給する圧力調整ガスを昇圧し、ガスレシーバー３６に供給するものである。過給機５３は、高炉ガスライン３において、炉頂圧回収タービン発電設備５の上流側に吸気口５４ａが連通し、炉頂圧回収タービン発電設備５の下流側に排気口５４ｂが連通するタービン５４、及び、タービン５４と共に回転し、高炉炉頂装入装置１に供給する圧力調整ガスを昇圧するコンプレッサー５５を備える。
【００２９】
タービン５４の吸気口５４ａは、タービン吸気管５６を介して高炉ガスライン３のＴＲＴ入口管１３に連通している。このタービン吸気管５６には、タービン吸気弁５７が設けられている。タービン吸気弁５７を開けると、炉頂圧回収タービン発電設備５の上流側の高炉ガス（清浄ガス）がタービン５４に供給される。また、タービン５４の排気口５４ｂは、タービン排気管５８を介して高炉ガスライン３の低圧側清浄ガス本管１２に連通している。このタービン排気管５８には、逆止弁５９が設けられている。タービン５４から排気された高炉ガス（清浄ガス）は、逆止弁５９を通り、炉頂圧回収タービン発電設備５の下流側の低圧側清浄ガス本管１２に導入される。
【００３０】
コンプレッサー５５の吸気口５５ａは、コンプレッサー吸気管６０を介して高炉ガスライン３のＴＲＴ入口管１３に連通している。このコンプレッサー吸気管６０には、コンプレッサー吸気弁６１が設けられている。コンプレッサー吸気弁６１を開けると、炉頂圧回収タービン発電設備５の上流側の高炉ガス（清浄ガス）がコンプレッサー５５に供給される。また、コンプレッサー５５の排気口５５ｂは、コンプレッサー排気管６２を介してガスレシーバー３６に連通している。このコンプレッサー排気管６２には、逆止弁６３が設けられている。コンプレッサー５５から排気された高炉ガス（清浄ガス）は、逆止弁６３を通り、ガスレシーバー３６に貯留・蓄圧される。
【００３１】
また、コンプレッサー排気管６２には、コンプレッサー５５で昇圧した圧力調整ガスの圧力を測定する圧力測定装置６４が設けられている。また、タービン吸気管５６とタービン排気管５８との間には、バイパスライン６５が設けられている。バイパスライン６５は、タービン５４の吸気口５４ａ側と排気口５４ｂ側とをバイパスするものである。このバイパスライン６５には、流量制御弁６６が設けられている。流量制御弁６６は、圧力測定装置６４の測定結果に基づいて、バイパスライン６５の開度を調整するものである。
【００３２】
続いて、上記構成の高炉炉頂装入装置１の圧力調整装置３０の動作（均圧操作）について説明する。
【００３３】
高炉本体２の内部は高圧であるため、均圧室１６から高炉本体２に原料を装入するためには、均圧室１６の内圧を、高炉本体２の内圧と等しくする均圧操作を行う必要がある。具体的には、均圧室１６から高炉本体２に原料を装入する際には、上部シール弁１９及び下部シール弁２０を閉じ、均圧室１６を密閉した状態で、湿式ガス清浄器１０を経た高炉ガス（半清浄ガス）を１次均圧ライン３１から導入し、１次均圧操作する。
【００３４】
その後、均圧室１６の圧力補完として、２次均圧ライン３５から圧力調整ガスを導入する。この２次均圧操作では、原料が高炉本体２に装入される容積に見合うだけの圧力調整ガスを均圧室１６に導入することによって、均圧室１６の内圧を、高炉本体２の内圧と等しい状態に維持する。この状態で、下部シール弁２０を開き、流量調整ゲート２１で開度制御を行い、均圧室１６の原料を分配シュート駆動装置１８及び分配シュート１７を介して、高炉本体２に装入する。
【００３５】
上記均圧操作において高炉炉頂装入装置１に供給される圧力調整ガスは、過給機５３によって昇圧される。過給機５３は、高炉本体２に接続された高炉ガスライン３において、炉頂圧回収タービン発電設備５の上流側に吸気口５４ａが連通し、炉頂圧回収タービン発電設備５の下流側に排気口５４ｂが連通するタービン５４、及び、タービン５４と共に回転し、高炉炉頂装入装置１に供給する圧力調整ガスを昇圧するコンプレッサー５５を有する。すなわち、過給機５３は、炉頂圧回収タービン発電設備５の上流側と下流側との圧力差によってタービン５４を駆動する構成となっている。
【００３６】
ガス清浄設備４の下流の高炉ガス（清浄ガス）は、高圧側のＴＲＴ入口管１３から吸気口５４ａに吸気され、タービン５４を回転させた後、排気口５４ｂから低圧側清浄ガス本管１２に排気される。一方、コンプレッサー５５は、タービン５４と同軸に接続されて共に回転し、吸気口５５ａから吸気されたガス清浄設備４の下流の清浄ガスを昇圧し、昇圧した清浄ガスを圧力調整ガスとして排気口５５ｂから逆止弁６３を介して、ガスレシーバー３６に貯留・蓄圧する。
【００３７】
タービン５４の吸気口５４ａは、ＴＲＴ入口管１３に連通しているため、高炉ガスライン３に設けられたガス清浄設備４を経た清浄ガスでタービン５４を駆動することができる。これにより、高炉ガスに含まれるダスト粒子の衝突によるタービン５４の摩耗及びダスト粒子の付着を防止することができる。また、コンプレッサー５５の吸気口５５ａも、ＴＲＴ入口管１３に連通しているため、高炉ガスに含まれるダスト粒子の衝突によるコンプレッサー５５の摩耗及びダスト粒子の付着を防止することができる。
【００３８】
高炉本体２における高炉ガスの圧力が、例えば３．０ｋｇ／ｃｍ２Ｇの場合、ガス清浄設備４の下流に接続されたＴＲＴ入口管１３の圧力は、例えば２．８５ｋｇ／ｃｍ２Ｇ程度の高圧を維持している。一方、炉頂圧回収タービン発電設備５の下流に接続された低圧側清浄ガス本管１２の圧力は、例えば０．０５ｋｇ／ｃｍ２Ｇ程度の低圧となる。炉頂圧回収タービン発電設備５は、高炉ガスの圧力エネルギーをタービンの運動エネルギーに変換し、電力として回収するものであり、上流側と下流側との圧力差（ΔＰ＝２．８０ｋｇ／ｃｍ２Ｇ）が極めて大きく、過給機５３のタービン５４を駆動する差圧を十分に確保することができる。
【００３９】
上記のように、高圧側のＴＲＴ入口管１３と低圧側清浄ガス本管１２との圧力差は極めて大きいため、過給機５３のタービン５４の回転数が上がり、それに伴ってコンプレッサー５５の回転数も上がり、高炉炉頂装入装置１に供給する圧力調整ガスの圧力を十分に高めることができる。一方で、過給機５３による過給圧が高くなり過ぎる場合があるため、本実施形態では、コンプレッサー５５で昇圧した圧力調整ガスの圧力を測定する圧力測定装置６４と、タービン５４の吸気口５４ａ側と排気口５４ｂ側とをバイパスするバイパスライン６５と、圧力測定装置６４の測定結果に基づいてバイパスライン６５の開度を調整する流量制御弁６６と、を設けている。
【００４０】
この構成によれば、圧力測定装置６４によってコンプレッサー５５で昇圧した圧力調整ガスの圧力を測定し、その測定結果に基づいて、バイパスライン６５の開度を調整し、タービン５４の吸気口５４ａに供給される駆動ガスの一部を必要に応じてバイパスライン６５を介して排気口５４ｂ側に逃がすことで、タービン５４の駆動（回転数）を制御することができる。これにより、タービン５４の吸気口５４ａに一定以上の駆動ガスが供給されることを防止し、コンプレッサー５５の排気口５５ｂ側の圧力が設定された最大過給圧（例えば５．０ｋｇ／ｃｍ２Ｇ）を超えてしまうことを防止することができる。
【００４１】
ガスレシーバー３６には、高圧（５．０ｋｇ／ｃｍ２Ｇ）の圧力調整ガスが貯留・蓄圧される。ガスレシーバー３６は、昇圧された圧力調整ガスを蓄えるリザーバタンクの機能を有し、圧力調整ガスを一時的に溜めておくことで、管内の圧力変動が大きい場合でも圧力を一定に保つことができる。２次均圧操作では、ガスレシーバー３６に接続された２次均圧ライン３５から減圧弁３７を介し、均圧室１６に清浄ガスを供給する。このように、清浄化された高炉ガスを２次均圧操作の圧力調整ガスとして使用することで、従来のように窒素ガス等の高価な不活性ガスを大量に使わずに済み、ランニングコストを低減することができる。
【００４２】
また、ガスレシーバー３６には、パージガス供給ライン５０が接続されている。パージガス供給ライン５０は、減圧弁５１を介して分配シュート駆動装置１８に圧力調整ガスを供給し、分配シュート駆動装置１８の内部の圧力を高炉本体２における高炉ガスの圧力よりも高めに調整する。このように、冷却パージ用としてのパージガス供給ライン５０から分配シュート駆動装置１８の内部を高炉内圧力より高め（＋１０〜１００ｍｍＨ２Ｏ程度）に圧力調整ガスを一定量通気（パージ）することで、分配シュート駆動装置１８の内部機構（ギヤ機構等）へ高炉ガスが侵入することを防止し、内部雰囲気の温度上昇を防止することができる。
【００４３】
分配シュート駆動装置１８の冷却パージ用ガスとしても、ガスレシーバー３６に貯留された清浄ガスを使用することで、従来のように窒素ガス等の高価な不活性ガスを大量に使わずに済み、ランニングコストを低減することができる。また、清浄ガスは、ガス清浄設備４で含塵量も水分も極限に清浄化されているため、分配シュート駆動装置１８の内部に供給しても、内部機構（ギヤ機構等）の摩耗及びダスト粒子の付着等の不具合を生じることがない。また、従来のように高価な不活性ガスを大量に使わずに、高炉ガスを自己完結型に循環使用するため、高炉ガスを希釈させることなく、燃料ガスとしての発熱量も低下することがないため、コスト低減的にも省エネルギー的にも優れたシステムを構築できる。
【００４４】
このように、上述の本実施形態によれば、高炉頂部から高炉本体２に原料を装入する高炉炉頂装入装置１の圧力調整装置３０であって、高炉本体２には、高炉ガスライン３が接続され、高炉ガスライン３には、炉頂圧回収タービン発電設備５が設けられており、高炉ガスライン３において炉頂圧回収タービン発電設備５の上流側に吸気口５４ａが連通し、高炉ガスライン３において炉頂圧回収タービン発電設備５の下流側に排気口５４ｂが連通するタービン５４、及び、タービン５４と共に回転し、高炉炉頂装入装置１に供給する圧力調整ガスを昇圧するコンプレッサー５５を備える過給機５３を有する、という構成を採用することによって、過給機５３の駆動に必要な駆動ガスの差圧を確保し、高炉炉頂装入装置１に供給する圧力調整ガスの圧力を十分に高めることができる。
【００４５】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。
【００４６】
図２は、本発明の第２実施形態における高炉炉頂装入装置１の圧力調整装置３０Ａを示す構成図である。
第２実施形態では、図２に示すように、ガス回収ライン４５Ａが、ガス回収本管７０とガス回収支管７１とに分岐し、均圧室１６とコンプレッサー５５の吸気口５５ａとを連通させる点で、上記実施形態と異なる。
【００４７】
ガス回収本管７０には、ガス回収本管弁７２が設けられている。ガス回収本管弁７２を開けると、均圧室１６の排圧ガスが低圧側清浄ガス本管１２に導入される。また、ガス回収支管７１には、逆止弁７３と、ガス回収支管弁７４とが設けられている。ガス回収支管弁７４を開けると、均圧室１６の排圧ガスが逆止弁７３を介して、コンプレッサー吸気弁６１より下流のコンプレッサー吸気管６０に導入される。ガス回収本管弁７２とガス回収支管弁７４は、均圧室１６の圧力を測定する圧力測定装置７５の測定結果に基づいて開閉されるようになっている。
【００４８】
続いて、上記構成の高炉炉頂装入装置１の圧力調整装置３０Ａの動作（排圧操作）について、図３を参照して説明する。
図３は、本発明の第２実施形態における排圧操作時の均圧室１６の圧力の推移を示すグラフである。なお。図３に示すグラフにおいて、縦軸は均圧室１６の圧力を示し、横軸は時間を示す。また、図３中、「Ｏ」とは弁の開く動作を示し、「Ｃ」とは弁の閉じる動作を示す。
【００４９】
高炉本体２への原料装入後、均圧室１６に再び原料を受け入れるために、均圧室１６の圧力を大気圧に復圧する場合、次のように排圧操作（１次排圧操作及び２次排圧操作）を行う。１次排圧操作では、ガス回収ライン４５Ａのガス回収弁４６を開け、均圧室１６内の排圧ガス（高炉ガス）を、排圧管４１を介して炉頂サイクロン集塵器４２に導入し、粉塵を除去する。また、ガス回収ライン４５Ａのガス回収本管弁７２を開け、粉塵を除去した排圧ガスを、低圧側清浄ガス本管１２に導入し、燃料ガスとして回収する。このとき、ガス回収支管弁７４は閉じている。
【００５０】
この１次排圧操作によって、均圧室１６の圧力がＰ１（例えば３．０ｋｇ／ｃｍ２Ｇ）からＰ２（例えば０．５ｋｇ／ｃｍ２Ｇ＝５，０００ｍｍＨ２Ｏ）に低下した時点で、２次排圧操作に切り換える。２次排圧操作では、ガス回収本管弁７２を閉じ、ガス回収支管弁７４を開け、粉塵を除去した排圧ガスを、逆止弁７３を介してコンプレッサー吸気管６０に導入する。コンプレッサー吸気管６０は、コンプレッサー５５の吸気口５５ａに接続されており、均圧室１６の排圧ガスが強制的に吸気される。なお、この２次排圧操作の際には、コンプレッサー吸気弁６１を閉め、ＴＲＴ入口管１３からの吸気を遮断し、均圧室１６の排圧ガスのみを回収することが好ましい。
【００５１】
２次排圧操作では、コンプレッサー５５の吸気によって、１次排圧操作後の排圧ガスを強制的に大気圧まで降下させる。しかし、均圧室１６の圧力がオーバーシュート（加速）して負圧にならないように、予め設定した圧力（Ｐ３：例えば０．１５ｋｇ／ｃｍ２Ｇ）に低下した時点で、タイマー設定時間ｔを経て、ガス回収支管弁７４を閉じる。その後、均圧室１６の圧力を大気圧近くとする排圧目標偏差ε（例えば±０．０１〜０．０３ｋｇ／ｃｍ２Ｇ）に達した時点で、排圧弁４３を開き、同時にガス回収弁４６を閉じ、強制的に吸気した後の均圧室１６の残圧を大気開放し、大気圧（Ｐ０）に復圧する。
【００５２】
上記１次排圧操作及び２次排圧操作による均圧室１６の圧力の推移は、図３において実線で示す強制排圧回収カーブによって表される。この強制排圧回収カーブによれば、排圧弁４３を開いた後、すぐに均圧室１６の残圧が大気圧（Ｐ０）になっているので、排圧時間Ｔ１は短くなる。このため、均圧室１６は、上部シール弁１９を開いた後、排圧弁４３を閉じ、原料を再び受け入れる条件が短時間で整う。一方、比較例として、２次排圧操作を行わない均圧室１６の圧力の推移は、図３において点線で示す自然排圧回収カーブによって表される。この自然排圧回収カーブは、１次排圧操作のみであるため、均圧室１６の圧力がＰ４まで低下するまでの排圧時間Ｔ２は、排圧時間Ｔ１に比べＴ３分長くなる。
【００５３】
このように、第２実施形態によれば、ガス回収支管７１を設け、均圧室１６とコンプレッサー５５の吸気口５５ａとを連通させることで、均圧室１６を強制的に排圧することができる。過給機５３は、炉頂圧回収タービン発電設備５の上流側と下流側の差圧で駆動するため、コンプレッサー５５の回転数も上がっており、均圧室の排圧ガス（高炉ガス）を大気圧まで短時間で且つほぼ全量回収することができる。このため、第２実施形態によれば、均圧室１６の排圧時間を短縮でき、また、均圧室１６の排圧ガスをほぼ全量回収し、大気中へ放散することがほとんどないため環境対策上好ましいシステムを構築できる。
【００５４】
以上、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【符号の説明】
【００５５】
１  高炉炉頂装入装置
２  高炉本体
３  高炉ガスライン
４  ガス清浄設備
５  炉頂圧回収タービン発電設備
１６  均圧室
１７  分配シュート
１８  分配シュート駆動装置
３０  圧力調整装置
３０Ａ  圧力調整装置
３５  ２次均圧ライン
４５  ガス回収ライン
４５Ａ  ガス回収ライン
５０  パージガス供給ライン（ガス供給ライン）
５３  過給機（エネルギー回収装置）
５４  タービン
５４ａ  吸気口
５４ｂ  排気口
５５  コンプレッサー
５５ａ  吸気口
５５ｂ  排気口
６４  圧力測定装置
６５  バイパスライン
６６  流量制御弁
【図１】
2016108594.tif 000003
【図２】
2016108594.tif 000004
【図３】
2016108594.tif 000005