(57)【要約】【課題】  高炉ガスを燃料とする発電と高炉ガスを製鉄プロセスにおける加熱用に使用する方法と組み合わせる際の双方の好ましい操業方法を満足する高炉ガスの利用方法を提供する。【解決手段】    集塵機により清浄化された高炉ガスの一部は膨張タービンを通過させて圧力を降下させた後、ガスホルダーに貯蔵して製鉄プロセスにける加熱用として使用する一方、前記膨張タービンの回転により駆動させる高炉ガス圧縮機に残りの高炉ガスを通過させて昇圧しガスタービン発電装置で高圧燃焼させて発電を行う燃料として供給することを特徴とする高炉ガスの利用方法。【選択図】  図２
2009174025.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
集塵機により清浄化された高炉ガスの一部は膨張タービンを通過させて圧力を降下させた後、ガスホルダーに貯蔵して製鉄プロセスにおける加熱用として使用する一方、前記膨張タービンの回転により駆動させる高炉ガス圧縮機により、残りの高炉ガスを昇圧し、ガスタービン発電装置で高圧燃焼させて発電を行う燃料として使用することを特徴とする高炉ガスの利用方法。
【請求項２】
前記高炉ガスの一部を減圧弁にバイパスさせることにより、前記高炉ガス圧縮機で昇圧された高炉ガスの流量及び圧力を一定にさせることを特徴とする請求項１に記載の高炉ガスの利用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高炉ガスの利用方法に関する。
【０００２】
具体的には、集塵機により清浄化された高炉ガスを製鉄プロセスや発電用に使用する高炉ガスの利用方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
高炉から排出される高炉ガスは、集塵機によりダストを除去した後において0.2〜0.3MPaの圧力を有することから、ＴＲＴ（炉頂圧力回収タービン：Top pressure Recovery Turbine）を用いて発電に利用している。その後、製鉄プロセスにおける加熱用及び発電用の燃料ガスとして使用されている。
近年、発電効率を向上させるために、高炉ガスをガスタービン発電装置で燃焼させることにより発電を行う方法が採用されている。前記の方法の一例として、例えば特開平９−７９０４６号公報に開示されている。
【０００４】
しかし、前記従来技術に開示の内容は、高炉ガスをガスタービン発電装置の燃料ガスとして用いるためには高圧に昇圧する必要があり、そのため専用の燃料ガス圧縮機を設けるので設備コストが高くなるうえ、前記のとおりＴＲＴにて一旦降圧した高炉ガスを再度昇圧するためエネルギー利用効率が低下するという問題点があった。
【特許文献１】特開平９−７９０４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、前述のような従来技術の問題点を解決し、高炉ガスを燃料とする発電と高炉ガスを製鉄プロセスにおける加熱用に使用する方法と組み合わせる際の双方の好ましい操業方法を満足する高炉ガスの利用方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、高炉ガスを燃料とする発電と高炉ガスを製鉄プロセスにおける加熱用に使用する方法とを組み合わせる際の好ましい操業方法について鋭意検討の結果なされたものであり、その要旨とするところは特許請求の範囲に記載したとおりの下記内容である。
（１）集塵機により清浄化された高炉ガスの一部は膨張タービンを通過させて圧力を降下させた後、ガスホルダーに貯蔵して製鉄プロセスにおける加熱用として使用する一方、前記膨張タービンの回転により駆動させる高炉ガス圧縮機により、残りの高炉ガスを昇圧し、ガスタービン発電装置で高圧燃焼させて発電を行う燃料として使用することを特徴とする高炉ガスの利用方法。
（２）前記高炉ガスの一部を減圧弁にバイパスさせることにより、前記高炉ガス圧縮機で昇圧された高炉ガスの流量及び圧力を一定にさせることを特徴とする（１）に記載の高炉ガスの利用方法。
【０００７】
＜作用＞
（１）の発明によれば、  集塵機により清浄化された高炉ガスの一部は膨張タービンを通過させて圧力を降下させた後、ガスホルダーに貯蔵して製鉄プロセスにおける加熱用として使用する一方、前記膨張タービンの回転により駆動させる高炉ガス圧縮機に残りの高炉ガスを通過させて昇圧し、ガスタービン発電装置で燃焼させて発電を行うので、一旦ＴＲＴで大気圧近くまで発電しながら降圧させてから、再度ガスタービン発電装置に設けられた燃料ガス圧縮機で昇圧する従来方式より、全体として発電量が増加し、高炉ガスのエネルギー利用効率が良くなる。さらに、ＴＲＴの代わりに高炉ガス圧縮機及び膨張タービンを設置する必要があるものの、従来設置しているガスタービン発電装置側の燃料ガス圧縮機を小型化またはなくすことができる。また、ガスホルダーに貯蔵する高炉ガスの量が減少するため、ガスホルダーの容量も小さくすることができ、全体として設備コストを低減することができる。
（２）の発明によれば、高炉ガス圧縮機で昇圧された高炉ガスの流量及び圧力を一定に保つことにより、ガスタービン発電装置を安定して操業することができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、高炉ガスを燃料とする発電と高炉ガスを製鉄プロセスにおける加熱用に使用する方法と組み合わせる際の双方の好ましい操業方法を満足する高炉ガスの利用方法を提供することができ、具体的には下記のような産業上有用な著しい効果を奏する。
１）ガスタービン発電装置で高圧燃焼させる燃料は高圧で供給し、ガスタービン発電装置側の燃料ガス圧縮機で昇圧する動力を削減しているので、一旦ＴＲＴで大気圧近くまで発電しながら降圧させてから、ガスタービン発電機で昇圧する従来方式より、全体として発電量が増加し、高炉ガスのエネルギー利用効率がよくなる。
2）ＴＲＴの代わりに高炉ガス圧縮機及び膨張タービンを設置する必要があるものの、従来設置しているガスタービン発電装置側の燃料ガス圧縮機を小型化またはなくすことができ、ガスホルダーに貯蔵する高炉ガスの量が減少するため、ガスホルダーの容量も小さくすることができ、全体として設備コストを低減することができる。
3）ガスタービン発電装置に供給する高炉ガスの圧力、流量を安定させることにより、ガスタービン発電装置の操業を安定させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明を実施するための最良の形態について図１乃至図４を用いて詳細に説明する。
【００１０】
図１乃至図４において、１はガスタービン発電装置、２は燃焼器、３はＴＲＴ、４は減圧弁、５はサイレンサー、６はガスホルダー、７は燃料ガス圧縮機、８は蒸気タービン、９はガスタービン発電機、１０は空気圧縮機、１１はガスタービン、１２は蒸気ボイラー、１４は流量調整弁、１５は高炉ガス圧縮機、１６は膨張タービン、１７は流量計、ＢＦＧは高炉ガス、ＣＯＧはコークス炉ガス、を示し、同じ要素については同じ記号を用いることにより説明の重複を避ける。
【００１１】
図４は、従来の高炉ガスの利用方法を例示する図である。
【００１２】
図４に示すように、ダストが除去されて清浄化された0.2〜0.3MPa程度の高炉ガスは、ＴＲＴ３にて発電を行いながら降圧した後、ガスホルダー６に貯蔵される。
【００１３】
ＴＲＴ３を稼動させないときは、高炉ガスは、減圧弁４により降圧してサイレンサー６により消音した後、ガスホルダー６に貯蔵される。
【００１４】
ガスホルダー６に貯蔵された高炉ガスは、ガスタービン発電装置１側と熱風炉、コークス炉等の製鉄プロセスにおける加熱側に分岐され、ガスタービン発電装置１側に導入された高炉ガスは燃料ガス圧縮機７により大気圧から昇圧された後、空気圧縮機１０で昇圧された空気と混合して燃焼器２で燃焼され、ガスタービン１１を駆動した後、蒸気ボイラー１２に熱を供給して過熱蒸気を生成し、この過熱蒸気で蒸気タービン８を駆動して発電することができる。
【００１５】
一方、製鉄プロセスにおける加熱側に導入される高炉ガスはコークス炉ガス（ＣＯＧ）とともに熱風炉やコークス炉等の加熱用の燃料として使用される。
【００１６】
このように、図１に示す従来の高炉ガスの利用方法においては、清浄化された高炉ガスをＴＲＴ３にて当該ガスの圧力を降下させ、発電を行い、その後、ガスホルダー６にて貯蔵した後、前記貯蔵されている高炉ガスの一部を降下させた圧力のままで燃焼させて熱風炉やコークス炉などの製鉄プロセスでの加熱用燃料として使用する一方、前記貯蔵されている残りの高炉ガスを、昇圧してガスタービン発電装置１で燃焼させ発電を行っていた。
【００１７】
しかし、このような従来の高炉ガスの利用方法においては、高炉ガスの圧力を一旦大気圧まで降圧した後、ガスタービン１１で燃焼させるために、燃料ガス圧縮機７を設けて昇圧する必要があり、そのための設備コストがかかるうえ、降圧および昇圧するときにエネルギー損失が発生するという問題点があった。
【００１８】
図２は、本発明の高炉ガスの利用方法を例示する詳細図である。
【００１９】
本発明においては、ダストが除去されて清浄化された0.2〜0.3MPa程度の高炉ガスをガスタービン発電装置１で燃焼させるラインと製鉄プロセスにおける加熱用燃料として燃焼させるラインとに分岐させ、製鉄プロセスにおける加熱用燃料として燃焼させる高炉ガスは膨張タービン１６を通過させて圧力を降下させた後、ガスホルダー６に貯蔵して熱風炉、コークス炉等の製鉄プロセスにおける加熱用燃料として使用する一方、前記膨張タービン１６の回転により駆動させる高炉ガス圧縮機１５にガスタービン発電装置１で燃焼させる高炉ガスを通過させて昇圧し、ガスタービン発電装置１に供給し、燃料ガス圧縮機７でさらに昇圧した後、燃焼器２で燃焼させてガスタービン１１を駆動させた後、蒸気ボイラー１２に熱を供給して過熱蒸気を生成し、この過熱蒸気で蒸気タービン８を駆動して発電を行うことを特徴とする。
【００２０】
図３は、本発明の作用・効果を例示する図である。
【００２１】
本発明によれば、膨張タービン１６を用いて、製鉄プロセスにおける加熱用燃料を降圧するときに発生する膨張エネルギーを用いて、ガスタービン発電装置１の燃料に用いる高炉ガスを昇圧させ、ガスタービン発電装置の燃料として供給している。これにより、従来の高炉ガスの利用方法を示す図１で使用していたＴＲＴでの発電量Aはなくなるが、高炉ガスを高圧で供給しているため、燃料ガスコンプレッサー１１で必要な駆動力をDからD’に削減できる。空気圧縮機に必要な駆動力Cは変わらない。また、ガスタービン発電装置の総出力Fは一定であるのでガスタービン発電機での発電量はBからB’に増加する。この増加量は高炉ガス圧縮機により回収したエネルギーEと等しい。これは従来方式でのＴＲＴ発電量Aより多いので全体として発電量が増加し、高炉ガスのエネルギー利用効率がよくなる。また、ＴＲＴの発電機３の代わりに高炉ガス圧縮機１５及び膨張タービン１６を設置する必要があるものの、ガスタービン発電装置１側の燃料ガス圧縮機１５を小型化することができ、ガスホルダー６に貯蔵する高炉ガスの量が減少するため、ガスホルダー６の容量も小さくすることができ、全体として設備コストを低減することができる。
【００２２】
清浄化された高炉ガスの圧力は、高炉の操業状態によって圧力と流量が変動するが、ガスタービン発電に用いる高炉ガスの圧力と流量は一定に保つことがガスタービン発電装置の操業上好ましい。
【００２３】
そこで、高炉ガス圧縮機１５および膨張タービン１６を通過させる高炉ガスの流量を一定にし、残りの高炉ガスは減圧弁４を通過させて大気圧に降圧させた後、ガスホルダー６に貯蔵することにより、ガスタービン発電に用いる高炉ガスの圧力と流量を一定に保つことができる。
【００２４】
本発明においては、減圧弁を通過する高炉ガスの流量を制御する方法は問わないが、例えば、流量計１７にて高炉ガス圧縮機及び膨張タービンに導入される高炉ガスの流量を測定し、この流量が一定になるように流量調整弁１４の開度を調整することにより、高炉ガス圧縮機１５及び膨張タービン１６に導入される流量を調整することができる。
本実施例ではガスタービン発電装置を、蒸気タービンを併設したガスタービン複合発電装置としたが、これに限ることなく例えばガスタービン単独の発電装置でもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の高炉ガスの利用方法を例示する図である。
【図２】本発明の高炉ガスの利用方法を例示する詳細図である。
【図３】本発明の作用・効果を例示する図である。
【図４】従来の高炉ガスの利用方法を例示する図である。
【符号の説明】
【００２６】
１  ガスタービン発電装置
２  燃焼器
３  ＴＲＴ
４  減圧弁
５  サイレンサー
６  ガスホルダー
７  燃料ガス圧縮機
８  蒸気タービン
９  ガスタービン発電機
１０  空気圧縮機
１１  ガスタービン
１２  蒸気ボイラー
１４  流量調整弁
１５  高炉ガス圧縮機
１６  膨張タービン
１７  流量計
ＢＦＧ  高炉ガス
ＣＯＧ  コークスガス
【図１】
2009174025.tif 000003
【図２】
2009174025.tif 000004
【図３】
2009174025.tif 000005
【図４】
2009174025.tif 000006