JPH01110837A - 高炉排ガスの乾式動力回収方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

本発明は、高炉炉頂からの排ガスを乾式除塵した後、タ
ービンに導いて動力を回収する高炉排ガスの乾式動力回
収方法の改良に関する。

【従来の技術】

従来、高炉炉頂からの排ガスエネルギの回収を目的とし
て、排ガスを除塵した後、タービンによって発電を行い
、排ガスが有しているエネルギを回収するようにしたシ
ステムが広く実用化されている。 従来は前記除塵装置として、ベンチュリスクラバ等の湿
式による設備が用いられていた。このような設備におい
ては、排ガス温度は除、塵後タービンの入口で既に結露
点以下となってしまうため、タービン翼のダスト付着が
避は誼＜、このようにして付着したダストを、散水洗浄
することによって取除いていた。最近では、湿式の除塵
設備のエネルギ回収効率が低いことに鑑み、乾式除塵を
行うことによってタービン入口での排ガス温度を高め、
エネルギの回収効果を高めるシステムが主流となってき
ている。

【発明が解決しようとする問題点】

しかしながら、高炉の乾式除血化に伴って、り−ビンも
乾式化（無散水タービン）されてきたが、乾式除！！！
設備の性能は、例えばバグフィルタの場合で出側ダスト
濃度が５〜１０＋ｏ＋／Ｎ♂、高圧電気集塵器の場合で
１０〜３０ｒＩＱＩＮ？程度であるため、タービン翼へ
のダスト付着によるエネルギ回収効率の低下、振動の発
生、あるいは腐蝕に起因した耐久性の低下等の問題が発
生してきている。 タービン翼へのダスト付着は、一般に次のような場合に
特に問題となる。 （１）高炉の高圧高生産操業における高炉ガスの結露点
上昇に伴ない、高炉の排ガスが高温域で結露領域内の状
態となった場合、 （２）低コークス比操業、あるいは高炉の体風立ち上げ
、立ち下げ時で高炉ガスが低温となったことに伴い、タ
ービン入口ガス温度が低下してタービン後段翼にて排ガ
スが結露領域内の状態となった場合、 （３）高炉吹抜は時は、高がガスの温度が約１０００”
Ｃにまで上昇するため、スプレ散水によって調温するが
、この調温による温度低下と湿分の増加によって、ター
ビン後段翼にて排ガスが結露領域内の状態となった場合
。 このような乾式除塵システム化による乾式タービン翼へ
のダスト付着を解決するために、タービン内での水分ｌ
！締を防止するシステムとして、例えば特開昭５７−９
２１１１、あるいは同５７−４３９１１が開示されてい
る。これらの技術は、いずれも加熱器を設けることによ
って、タービン内での水分ａｍを防止するようにしたも
のである。 しかしながら、これらの技術によっても、ダスト付着を
有効に防止することができず、現実的には、定期的にタ
ービンを停止し、ジェット洗浄を行っているというのが
実状である。従って、この間の発電停止及び作業コスト
の上昇が避は難く、より有効なダスト付着防止方法の開
発が望まれていた。

【発明の目的】

本発明は、このような従来の問題に鑑みてなされたもの
であって、高炉の操業変化に追従して、回収タービンの
翼へのダスト付着を有効に防止し、該ダスト付着に起因
するエネルギ回収効率の低下、振動の発生、あるいは腐
蝕による耐久性の低下を抑制することができ、又、定期
的なタービン翼のジェット洗浄作業の手間を減少し、低
コストで安定した動力回収を行うことができる高炉ガス
の乾式動力回収方法を提供することを目的とする。

【問題点を解決するための手段】

本発明は、高炉炉頂からの排ガスを乾式除塵した後、タ
ービンに導いて動力を回収する高炉排ガスの乾式動力回
収方法において、第１図にその要旨を示すように、前記
タービンの入口及び出口の少なくとも一方で、排ガスが
結露する領域にあるか否かを検出する手順と、結露する
領域にあるときは、高炉操業条件の変更による高炉排ガ
スの温度上昇及び圧力調整弁によるタービン入口ガスの
圧力減少のうち、少なくとも一方を実行する手順と、を
含むことにより上記目的を達成したものである。

【作用】

排ガスの結露点は、温度、圧力、湿度の３条件により決
定される。そのため、これらのうち１つの条件でも満せ
なかった場合は、排ガスは結露することになる０本発明
は、タービン内の排ガスの膨脹過程において、温度、圧
力、湿度の変化を測定又は予測し、排ガスが結露領域に
達しないように特に高が操業条件あるいはタービン入口
圧力をコントロールし、以ってタービン翼へのダスト付
着防止を図るようにしたものである。 第２図に、高炉乾式炉頂圧発電における高炉排ガスのタ
ービン内での温度、圧力、湿度の関係を示す。 温度については、タービン入口ガス温度が高い状態で運
転しないと、タービン＠翼で結露して、ダスト付着が発
生する。即ち、タービン入口ガス温度が高くなるほど結
露しにくい。 圧力については、タービン入口ガス圧力が低い状態で運
転する必要がある。即ちタービンの入口ガス圧力を低く
すればするほど結露しにくくなる。 湿度については、当然に湿度が低いときほど結露しない
領域が広くなる。第２図においては、湿度３％の露点カ
ーブが示されているが、この露点カーブは、湿度が多い
ときは図中上方に移動し、湿度が低いときは図中下方に
移動する。従って、同一の温度、圧力であった場合、湿
度が低いときほど結露しにくいことになる。 この特徴に基づき、本発明では、タービンの入口又は出
口、あるいはその両方に、排ガスが結露する領域にある
か否かを検出する機器、具体的には温度計、圧力計、湿
度計等を設け、排ガスの条件が変化したときにこれらの
機器からの値を基に、タービン内のガス状態が結露しな
い領域に達するように、高炉の操業状態を変更し、高炉
の排ガスの温度自体を高めるようにしている。一般に、
高炉の排ガス温度を上昇させる方法としては、コークス
比を高める、微粉炭を吹込む、重油を吹込む、重油及び
微粉炭を吹込む等の燃料比を高くして操業する方法があ
る。このうち、装入コークス比と高炉排ガス温度との関
係は、第３図に示されるように、はぼ比例関係にあり、
高コークス比にするとそれに伴って高炉ガスの温度を上
昇させることができる０例えば、高炉の装入コークス比
を４９Ｏｈｇ　／　ｔ〜５２０ｃｇ／ｌまで上昇させる
と高炉の排ガス温度を１５０℃〜２００℃まで上昇させ
ることができる。これによりタービン入口温度Ｔｉを１
２０℃〜１８０℃（タービン入口圧力２゜４ｋｓ／ｄＧ
、湿度３％時）にまで上昇させることができ、結露領域
外の状態、とすることができる。 即ち、この方法は、第２図の例の場合、高炉の操業条件
の変更により、タービン内の排ガスをａ点の状態から０
点の状態に移動させようとしたものである。この移動に
より、タービン出口におけるガス状態をｅ点の状態から
ｄ点の状態とすることができ、結露防止が図れる。 一方、本発明では、タービン内のガス状態が結露しない
領域に達するように、圧力調整弁によってタービン入口
のガス圧力を低めるようにしている。即ち、この方法は
第２図の例の場合、タービン内の排ガスをａ点の状態か
らｂ点の状態に移動させようとしたものである。この移
動によりタービン出口におけるガス状態を同じくｅ点の
状態からｄ点の状態とすることができ、結露防止が図れ
る。 本発明では結露領域を脱するために高炉の操業状態の変
更及びタービン入口ガス圧力の変更のいずれを採用する
かを限定するものではなく、場合によっては双方を同時
に採用してもよい、又、加熱器を用いて積極的に排ガス
を加熱することを妨げるものでもない。 これらの処理の結果、タービン内のガスは速やかに結露
領域から脱することができ、タービン翼へのダスト付着
を有効に防止することができるようになる。

【実施例】

以下図面に基づいて本発明の実施例を詳細に説明する。 まず、第４図を用いて本発明が適用される高炉排ガスの
動力回収装置の概略を説明する。 高炉１から排出された高炉排ガスは、ダストキャツチャ
等の粗粒除塵器２で粗粒除塵され、次にバグフィルタ等
の乾式除塵器３に入って細粒除血された後、動力回収タ
ービン４に入る。乾式除塵器３と動力回収タービン４の
間には、圧力計５、温度計６、湿度計７が配置されてお
り、更に、タービン４の入口圧力をｉ９Ｊ御するための
圧力ＦＩ整弁８が配置されている。叉、タービン４の出
口側にもそれぞれ圧力計９、温度計１０、湿度計１１が
設けられている。タービン４によって動力回収された後
のガスは、更に電気集塵器１３を介して集塵され、余剰
ガスとしてガスホルダ、ボイラ、あるいは熱風炉等に導
かれる。 前記圧力計５．９、温度計６．１０、湿度計７．１１か
らの信号値は、全て結露判定器１２へと送信され、ここ
でタービン内でのガスが結露領域にあるか否かが判定さ
れる。この判定に基づき、結露判定器１２は、タービン
４の入口ガス温度を上昇させるべく、高炉ｌからの排ガ
ス温度が上昇するように、装入コークス比の変更信号を
発生し、高炉１の操業状態の変更が必要なことを提示す
る。 又、この結露判定器１２は、タービン４の入口ガス圧力
を制御するべく、圧力調整弁８にその開度信号を発生す
る。 なお、図中２０はベンチュリスクラバ、２１はプセタム
弁であり、排ガスのバイパス経路を形成している。特に
、高炉１への装入コークス比の変更指令及び圧力調整弁
８への圧力変更指令にも拘らず、タービン４内でのガス
状態が結露領域から脱しないときは、圧力調整弁８を全
期とし、このベンチュリスクラバ２０、セプタム弁２１
のバイパス経路を排ガスが通過できるようになっている
。 次に、この装置における作用を具体的な数値を用いて説
明する。 今、タービン４の入口ガス圧力Ｐｉが２．４ｋｇ／ｃｊ
Ｇ、出口ガス圧力ＰＯが８００＋ｓｍＡＱ、タービン４
の入口ガス温度Ｔｉが３７３Ｋ、出口ガス温度ＴＯが２
８５に、湿度Ｈｕが３％であった場合、これらの検出値
が入力された結露判定器１２では、タービン４の出口ガ
ス圧力８００ｎＡｑでの結露点が２９５Ｋ（２２℃）で
あることから、この状態はタービン後翼で結露する状態
であると判定する。結露判定器１２は、この判断に基づ
き、例えば、タービン４の入口ガス温度Ｔｉを一定状態
に維持したい場合には、タービン４の出口で結露させな
いためにタービン入口側に設けた圧力調整弁８に開度変
更の指令を送り、タービン入口ガス圧力Ｐｉを２．４ｋ
Ｏ／ｄＧから１．９６ｋｇ／　ｄ　ａ以下に減圧する。 この１．９６の値は、次式から求められる。 ２９５　＝３７３　　［０，１５＋０．８５　（（０，
０８＋１．０３３　）＋１−４１−１１／１．ダ ／　（Ｐｉ　＋１．０３３　）　ｌ　　　　］ｐ；＝ｔ
、ｑｅ　　　　　　　　　　　　　・・・（１）又、タ
ービン入口ガス圧力Ｐｉを一定状態に維持したい場合に
は、タービン出口で結露させないために、タービン入口
ガス温度が３７３Ｋから３９３に以上となるように、高
炉１の排ガス温度が上けるべく装入コークス比の変更指
令を発生する。 この３９３にの値は次式から求められる。 ２９５　＝Ｔｉ　　（０，１５＋０．８５６．４／１．
４ （１，１１３／３．４３３　）　　　　ＩＴｉ＝３９３
　　　　　　　　　　　　　　・・・（２）これを第２
図の線図を用いてもう一度説明すると、先ず現時点での
ガス状態の検出値から、タービン４内でのガスが結露領
域に入っているか否かを演算又は予め求めておいた露点
カーブにより判断し、結露領域外であれば特になにもし
ないが、結露領域であると判断されたときには、前述し
た計算によって、第２図のａ点からｂ点にガス状態が移
動するように圧力調整弁８を制御する。あるいは、ａ点
から０点にガス状態が移動するように高炉１での排ガス
温度を上昇させるべく、装入コークス比の変更指令を出
すものである。この場合、結露状態を脱するために、圧
力調整、あるいは装入コークス比の変更のいずれを選択
するかは、予め結露判定器１２にその優先順位を定めて
おけばよい０例えば、安定した動力回収を確保したい場
合には、高炉への装入コークス比を変更して高炉１から
の排ガス温度自体を高めるのが有効である。 これに対し、高炉体風の立ち上げ時あるいは立ち下げ時
等で高炉の排ガス温度を上昇させるのが不可能な場合、
あるいは、高炉操業における他の条件を優先する結果、
高炉の操業状態を変更するのが好ましくないときには、
圧力調整弁８によってタービン入口ガス圧力を調整する
方法のほうが有効である。なお、当然に、タービン４の
入口ガス圧力及び高炉１への装入コークス比の双方を制
御するように構成することもできる。 なお、上記実施例においては、タービンの入［１側及び
出口側の双方に圧力計、温度計、湿度計を備えていたが
、本発明においては、必ずしもタービンの両側にこれら
の検出器を備えることを要しない６例えば、タービン入
口ガス温度Ｔｉがわかればタービン出口温度ＴＯを推定
することができる。具体的な数値で示すと、金入ロガス
温度Ｔｉが３７３にであったとした場合、タービン出口
温度ＴＯは次式により推定することができる。 Ｔｏ＝Ｔｉ（＜１−ηｔ） 、（にａ−１ンＮ。 ＋θｔ（Ｐｏ／Ｐ＋）　　　　） ここでに０は比熱比、ηｔはタービン断熱効率である。 今Ｋｏ＝１．４、ηｔ　＝Ｑ、８５とすれば、 Ｔｏ　＝３７３　［０，１５＋０．８５（（０，０８＋
１．０３３　）／　（２，４＋１．０３３　）　ｌ”°
“−″町＝２８５　　　　　　　　　　　　　　　　　
・・・　（３）即ち、タービン出口ガス温度は２８５に
であると推定することができる。従ってこのように推定
する場合は、タービン出口側の温度計を省略することが
可能である。

【発明の効果】

以上説明した通り、本発明によれば、高炉の操業状態の
変化に追従した回収タービンの翼へのダクト付着防止が
できるようになるため、タービン翼へのダクト付着に伴
なうエネルギ回収効率の低下、振動の発生、あるいは腐
蝕による耐久性紙下等を防止することができるようにな
るという優れた効果が得られ′る。又、その結果、ター
ビンの異常振動による緊急停止を少なくすることができ
、更に、定期的なタービン翼のジェット洗浄の回数を少
なくすることができるため、タービンの連続運転による
発ｔｈｎの増加も期待できるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の要旨を示す流れ図、第２図は、本発
明の詳細な説明するためのタービン内圧力とタービン内
ガス温度との関係を示す線図、第３図は、装入コークス
比と高炉ガスとの関係を示す線図、第４図は、本発明が
適用される高炉ガスの乾式動力回収装置を示すスゲルト
ン図である。 １・・・高炉、 ３・・・乾式除血器、 ４・・・回収タービン、 ５．９・・・圧力計、 ６．１０・・・温度計、 ７．１１・・・湿度計、 ８・・・圧力調整弁、 １２・・・結露判定器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）高炉炉頂からの排ガスを乾式除塵した後、タービ
   ンに導いて動力を回収する高炉排ガスの乾式動力回収方
   法において、 前記タービンの入口及び出口の少なくとも一方で、排ガ
   スが結露する領域にあるか否かを検出する手順と、 結露する領域にあるときは、高炉操業条件の変更による
   高炉排ガスの温度上昇及び圧力調整弁によるタービン入
   口ガスの圧力減少のうち、少なくとも一方を実行する手
   順と、 を含むことを特徴とする高炉排ガスの乾式動力回収方法
   。