JPH0121153Y2 - - Google Patents
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- JPH0121153Y2 JPH0121153Y2 JP15922484U JP15922484U JPH0121153Y2 JP H0121153 Y2 JPH0121153 Y2 JP H0121153Y2 JP 15922484 U JP15922484 U JP 15922484U JP 15922484 U JP15922484 U JP 15922484U JP H0121153 Y2 JPH0121153 Y2 JP H0121153Y2
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- Japan
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- gas
- bfg
- cooling water
- compressor
- water
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Description
（産業上の利用分野）
本考案はガスの冷却装置に関するものであり、
特に高炉ガス焚きガスタービン発電設備に於い
て、高炉ガス圧縮機吸込側配管内のガスの冷却装
置に関する。 （従来の技術） 高炉ガス（以下BFGという）は、ベンチユー
リスクラバーあるいは膨張タービン（以下TRT
という）などで30〜40℃に下げられ、ホルダー、
配管を経由して熱風炉、ボイラーなどの燃料とし
て使用されてきた。又高炉ガス焚きガスタービン
発電装置は、BFGを主燃料とするが、 BFGは配管、ガスホルダーからの放熱後、ガ
スタービン発電装置に供給されることから、大気
の影響を受け、冬期約30℃、夏期約40℃に変動
し、特に高炉吹抜け、減尺操業などがあると、急
激な温度上昇を示す。 この結果、通常は夏期BFG温度高による発電
出力低下、また突発的にはBFGの急激な温度上
昇によるサージング突入（接近）などの問題があ
つた。同様なことは空気圧縮機についてもいえ
る。 BFGを主燃料とし、ガスタービン、空気圧縮
機、BFG圧縮機及び発電機で構成されるガスタ
ービン発電装置に於いて、発電機出力は概略下式
で示される。 発電機出力＝ガスタービン出力−（空気圧縮機
軸動力＋BFG圧縮機軸動力） 即ちBFGのガス温度を下げることによつて、
圧縮機動力を減じ、発電機出力を増加させること
ができる。一方、これらの圧縮機が軸流圧縮機な
どの場合、圧縮機特性から分かるように、ガス吸
込温度が高くなると、サージングラインが下がる
ことから、サージング防止のため、圧縮機能力の
低い点で運転せざるを得ず、ガスタービン発電装
置の部分負荷運転となり、効率の低い所で運転し
なければならない。 一般にガス体を流体とする圧縮機動力は、吸込
圧力・吐出圧力を同一条件とするも、吸込温度が
低い程小動力となる。即ち吸込側でガスを冷却す
ることにより、圧縮機動力の低減が図られる。例
えば特公昭57−17915号公報には、コークス炉ガ
スを精製する時の精製過程に於いて、ガスを冷却
し所定のガス温度に制御する装置が開示されてい
る。 上記従来技術の他に、高炉で使われているベン
チユリースクラバーのように、冷却水をBFG中
に噴射し、直接熱交換を行なう方式あるいは間接
冷却方式（例えばガス流れの中に冷却水を通水し
たパイプを入れ熱交換を行なう方法）が考えられ
る。 しかしながら間接冷却法は、流体の圧損が大き
いためガス温度低下の効果に比べ、圧縮機動力低
減には効果が少ないため、熱交換効率が悪い等の
欠点があつた。 （考案が解決しようとする問題点） 本考案は上記の問題点を解決するため、BFG
圧縮機の入口側でBFGを冷却し、吸込温度を低
下させ、圧縮機の動力を低減させる装置を提供す
るものである。 （問題点を解決するための手段） 本考案は、第２図に示すガスタービン発電装置
の構成図に示すように、湿式電気集塵器９の前の
水封弁６−ａで、冷却水を散水し、その後BFG
圧縮機１０に送る。この結果ガス温度を低下さ
せ、圧縮機動力の低下を図つたものである。 即ち、既設の水封弁６−ａ入口でガスを冷却す
れば、その排水は既設の排水ポツトを有効に活用
し得るので、安価にかつ容易に目的を達成し得
る。更に空気圧縮機前の吸込空気等で冷却を目的
とするところでは、液化気体の蒸発潜熱と顕熱を
利用する方法があるが、湿分のあるBFGを取扱
う場合、上記の様な液化気体の添加は、水分の凝
固等の関係で使用不可能である。幸い上記に説明
する様に、既設の水封弁は排水処理装置等が具備
されているので、本考案の適用に好都合である。 即ち本考案は高炉ガス焚ガスタービン発電設備
の高炉ガス圧縮機吸込側に水封弁６−ａを配設
し、該水封弁の入口上部近傍に複数の噴霧ノズル
２７を有する冷却水供給装置を設け、かつ冷却水
ポツト２５のレベル計２０と冷却水昇圧ポンプ及
び遮断弁１９を電気的に接続したことを特徴とす
る高炉ガス焚ガスタービン発電設備用ガス冷却装
置である。 次に第１〜３図によつて本考案の詳細を説明す
る。 第１図は本考案の構成を示す図、第２図は
BFG焚きガスタービンのフロー図、第３図は本
考案にかゝわる周辺設備を示す図をそれぞれ示
す。 第３図において、高炉２から発生したBFGは、
乾式除塵器３、湿式除塵機４等を介して、湿式ガ
スホルダー７へ導入され、その後BFG使用先へ
供給される。上記フローのBGF使用工場８−ｅ
から出たBFGは、第２図に示すBFG焚きガスタ
ービン１３に供給される。本考案は湿式電気集塵
器９の前に水封弁６−ａを設けるので、装置の点
検等に安全に作業ができるように、ガスを遮断す
るのに好都合である。 水封弁６−ａの構造を第１図に示す。水封弁は
必要な水封高さを保有するＵ字型のBFG配管２
９、水封用給水管１６、オーバーフロー管２３及
び水封弁６下の排水ビツト等から構成されてい
る。 即ち高炉ガス圧縮機前のガスを冷却する際に、
水封弁６−ａのガス上流側である水封弁６−ａの
垂直部上方に、スプレーノズル２７を複数設ける
が、ノズル２７は冷却水供給管１８に接続されて
いる。供給管１８には冷却水遮断弁１９が設けら
れている。 遮断弁１９は冷却水ポツト２５の水封レベル計
２０と電気的に接続され、遮断弁１９の系統には
昇圧ポンプ１７が接続され、ポンプ１７は、冷却
水ポツト２５のレベル計２０と電気的に接続され
ている。又ポンプ１７の吸込管は、水封用給水管
１６に接続されている。 冷却水ポツト２５内の異常値即ち排水を処理す
る排水管２１が詰れば、ガスが水封され、圧縮機
の吸込が負圧となり重大な設備破損となる。従つ
てレベル計２０を設ける。このレベル計は、異常
値を検出後、昇圧ポンプを停止する電気装置から
構成されている。 （作用） 上記の様に、水封弁６−ａを組合せてガスの冷
却をした時の作用を以下に示す。 高炉２から発生したBFG３０は、各集塵機配
管ガスホルダー等を介して、水封弁６−ａに到達
する。水封弁６−ａ内を通るBFGは、配管２９
を貫通している複数のスプレーノズル２７から冷
却水の噴霧をうけ、その結果冷却水と直接接触し
熱交換され、BFG温度は低下し、冷却水温度は
上昇する。スプレーノズル２７はBFGの流れ方
向に指向するので、比較的ノズル２７の詰りがな
い。 熱交換が終了したBFGはEP９に導かれ除塵
後、供給管を介してBFG圧縮機１０に吸入され
る。一方スプレー後の冷却水は、水封弁６−ａ下
方の冷却水ポツト２５にたまり排水管２１を通つ
て排出される。この排水は、冷却水ポツトのヘツ
ド差で自然流下する方式としている。 ポツト２５にある水位レベル計２０は、もし水
位が異常に上昇したことを検出したとき昇圧ポン
プ１７を自動的に停止しかつ該遮断弁１９も閉と
する。これは水位が上昇した結果、ガスが水封さ
れ、圧縮機の吸込が負圧となり、重大な設備破損
を防止するものである。又、上記水位計２０は、
上限よりやゝ下がつたところでアラームがなり予
告させるようになつている。ポンプ１７の運転
は、機側の操作盤あるいは遠隔運転いずれでも可
能である。又冷却水遮断弁１９は手動でも操作可
能とする。 （実施例） 本装置を以下の条件下で実施した。 １ 前提条件 (1) 水封弁仕様 １ 水封用給水管；100A ２ 水封弁オーバーフロー管；100A ３ 排水管；400A ４ 冷却水ポツト付 ５ 水封解除用弁400A ６ オーバーフロー弁100A ７ BFG管1400φｍ／ｍ (2) 本装置の仕様 １ スプレーノズル 数量 60ケ（30ケ×２列） スプレー穴サイズ 1.5ｍ／ｍ ２ 冷却水昇圧ポンプ 40m3／Ｈ×５Kg／ cm2×7.5KW ３ 冷却水供給管 100A ４ 冷却水遮断弁 100A ５ レベル計 「HH…満」「Ｈ」警報 ６ その他、レベル計とポンプ、冷却水遮断 弁のインターロツク付 (3) 操業条件 １ BFG温度 33℃ ２ 冷却水温度 13℃ ３ 冷却水量 40m3／Ｈ ４ BFG量 73160Nm3／ｈ ２ 運転結果 冷却前の条件と運転後の比較を表１に示す。
この表から判るように、BFG温度は4.4℃低下
し、ガスタービン発電力が650KW増加し、結
果として排ガスボイラ蒸気発生量が1.3t／Ｈ増
加した。
特に高炉ガス焚きガスタービン発電設備に於い
て、高炉ガス圧縮機吸込側配管内のガスの冷却装
置に関する。 （従来の技術） 高炉ガス（以下BFGという）は、ベンチユー
リスクラバーあるいは膨張タービン（以下TRT
という）などで30〜40℃に下げられ、ホルダー、
配管を経由して熱風炉、ボイラーなどの燃料とし
て使用されてきた。又高炉ガス焚きガスタービン
発電装置は、BFGを主燃料とするが、 BFGは配管、ガスホルダーからの放熱後、ガ
スタービン発電装置に供給されることから、大気
の影響を受け、冬期約30℃、夏期約40℃に変動
し、特に高炉吹抜け、減尺操業などがあると、急
激な温度上昇を示す。 この結果、通常は夏期BFG温度高による発電
出力低下、また突発的にはBFGの急激な温度上
昇によるサージング突入（接近）などの問題があ
つた。同様なことは空気圧縮機についてもいえ
る。 BFGを主燃料とし、ガスタービン、空気圧縮
機、BFG圧縮機及び発電機で構成されるガスタ
ービン発電装置に於いて、発電機出力は概略下式
で示される。 発電機出力＝ガスタービン出力−（空気圧縮機
軸動力＋BFG圧縮機軸動力） 即ちBFGのガス温度を下げることによつて、
圧縮機動力を減じ、発電機出力を増加させること
ができる。一方、これらの圧縮機が軸流圧縮機な
どの場合、圧縮機特性から分かるように、ガス吸
込温度が高くなると、サージングラインが下がる
ことから、サージング防止のため、圧縮機能力の
低い点で運転せざるを得ず、ガスタービン発電装
置の部分負荷運転となり、効率の低い所で運転し
なければならない。 一般にガス体を流体とする圧縮機動力は、吸込
圧力・吐出圧力を同一条件とするも、吸込温度が
低い程小動力となる。即ち吸込側でガスを冷却す
ることにより、圧縮機動力の低減が図られる。例
えば特公昭57−17915号公報には、コークス炉ガ
スを精製する時の精製過程に於いて、ガスを冷却
し所定のガス温度に制御する装置が開示されてい
る。 上記従来技術の他に、高炉で使われているベン
チユリースクラバーのように、冷却水をBFG中
に噴射し、直接熱交換を行なう方式あるいは間接
冷却方式（例えばガス流れの中に冷却水を通水し
たパイプを入れ熱交換を行なう方法）が考えられ
る。 しかしながら間接冷却法は、流体の圧損が大き
いためガス温度低下の効果に比べ、圧縮機動力低
減には効果が少ないため、熱交換効率が悪い等の
欠点があつた。 （考案が解決しようとする問題点） 本考案は上記の問題点を解決するため、BFG
圧縮機の入口側でBFGを冷却し、吸込温度を低
下させ、圧縮機の動力を低減させる装置を提供す
るものである。 （問題点を解決するための手段） 本考案は、第２図に示すガスタービン発電装置
の構成図に示すように、湿式電気集塵器９の前の
水封弁６−ａで、冷却水を散水し、その後BFG
圧縮機１０に送る。この結果ガス温度を低下さ
せ、圧縮機動力の低下を図つたものである。 即ち、既設の水封弁６−ａ入口でガスを冷却す
れば、その排水は既設の排水ポツトを有効に活用
し得るので、安価にかつ容易に目的を達成し得
る。更に空気圧縮機前の吸込空気等で冷却を目的
とするところでは、液化気体の蒸発潜熱と顕熱を
利用する方法があるが、湿分のあるBFGを取扱
う場合、上記の様な液化気体の添加は、水分の凝
固等の関係で使用不可能である。幸い上記に説明
する様に、既設の水封弁は排水処理装置等が具備
されているので、本考案の適用に好都合である。 即ち本考案は高炉ガス焚ガスタービン発電設備
の高炉ガス圧縮機吸込側に水封弁６−ａを配設
し、該水封弁の入口上部近傍に複数の噴霧ノズル
２７を有する冷却水供給装置を設け、かつ冷却水
ポツト２５のレベル計２０と冷却水昇圧ポンプ及
び遮断弁１９を電気的に接続したことを特徴とす
る高炉ガス焚ガスタービン発電設備用ガス冷却装
置である。 次に第１〜３図によつて本考案の詳細を説明す
る。 第１図は本考案の構成を示す図、第２図は
BFG焚きガスタービンのフロー図、第３図は本
考案にかゝわる周辺設備を示す図をそれぞれ示
す。 第３図において、高炉２から発生したBFGは、
乾式除塵器３、湿式除塵機４等を介して、湿式ガ
スホルダー７へ導入され、その後BFG使用先へ
供給される。上記フローのBGF使用工場８−ｅ
から出たBFGは、第２図に示すBFG焚きガスタ
ービン１３に供給される。本考案は湿式電気集塵
器９の前に水封弁６−ａを設けるので、装置の点
検等に安全に作業ができるように、ガスを遮断す
るのに好都合である。 水封弁６−ａの構造を第１図に示す。水封弁は
必要な水封高さを保有するＵ字型のBFG配管２
９、水封用給水管１６、オーバーフロー管２３及
び水封弁６下の排水ビツト等から構成されてい
る。 即ち高炉ガス圧縮機前のガスを冷却する際に、
水封弁６−ａのガス上流側である水封弁６−ａの
垂直部上方に、スプレーノズル２７を複数設ける
が、ノズル２７は冷却水供給管１８に接続されて
いる。供給管１８には冷却水遮断弁１９が設けら
れている。 遮断弁１９は冷却水ポツト２５の水封レベル計
２０と電気的に接続され、遮断弁１９の系統には
昇圧ポンプ１７が接続され、ポンプ１７は、冷却
水ポツト２５のレベル計２０と電気的に接続され
ている。又ポンプ１７の吸込管は、水封用給水管
１６に接続されている。 冷却水ポツト２５内の異常値即ち排水を処理す
る排水管２１が詰れば、ガスが水封され、圧縮機
の吸込が負圧となり重大な設備破損となる。従つ
てレベル計２０を設ける。このレベル計は、異常
値を検出後、昇圧ポンプを停止する電気装置から
構成されている。 （作用） 上記の様に、水封弁６−ａを組合せてガスの冷
却をした時の作用を以下に示す。 高炉２から発生したBFG３０は、各集塵機配
管ガスホルダー等を介して、水封弁６−ａに到達
する。水封弁６−ａ内を通るBFGは、配管２９
を貫通している複数のスプレーノズル２７から冷
却水の噴霧をうけ、その結果冷却水と直接接触し
熱交換され、BFG温度は低下し、冷却水温度は
上昇する。スプレーノズル２７はBFGの流れ方
向に指向するので、比較的ノズル２７の詰りがな
い。 熱交換が終了したBFGはEP９に導かれ除塵
後、供給管を介してBFG圧縮機１０に吸入され
る。一方スプレー後の冷却水は、水封弁６−ａ下
方の冷却水ポツト２５にたまり排水管２１を通つ
て排出される。この排水は、冷却水ポツトのヘツ
ド差で自然流下する方式としている。 ポツト２５にある水位レベル計２０は、もし水
位が異常に上昇したことを検出したとき昇圧ポン
プ１７を自動的に停止しかつ該遮断弁１９も閉と
する。これは水位が上昇した結果、ガスが水封さ
れ、圧縮機の吸込が負圧となり、重大な設備破損
を防止するものである。又、上記水位計２０は、
上限よりやゝ下がつたところでアラームがなり予
告させるようになつている。ポンプ１７の運転
は、機側の操作盤あるいは遠隔運転いずれでも可
能である。又冷却水遮断弁１９は手動でも操作可
能とする。 （実施例） 本装置を以下の条件下で実施した。 １ 前提条件 (1) 水封弁仕様 １ 水封用給水管；100A ２ 水封弁オーバーフロー管；100A ３ 排水管；400A ４ 冷却水ポツト付 ５ 水封解除用弁400A ６ オーバーフロー弁100A ７ BFG管1400φｍ／ｍ (2) 本装置の仕様 １ スプレーノズル 数量 60ケ（30ケ×２列） スプレー穴サイズ 1.5ｍ／ｍ ２ 冷却水昇圧ポンプ 40m3／Ｈ×５Kg／ cm2×7.5KW ３ 冷却水供給管 100A ４ 冷却水遮断弁 100A ５ レベル計 「HH…満」「Ｈ」警報 ６ その他、レベル計とポンプ、冷却水遮断 弁のインターロツク付 (3) 操業条件 １ BFG温度 33℃ ２ 冷却水温度 13℃ ３ 冷却水量 40m3／Ｈ ４ BFG量 73160Nm3／ｈ ２ 運転結果 冷却前の条件と運転後の比較を表１に示す。
この表から判るように、BFG温度は4.4℃低下
し、ガスタービン発電力が650KW増加し、結
果として排ガスボイラ蒸気発生量が1.3t／Ｈ増
加した。
【表】
（考案の効果）
本考案によると、BFG温度の低下により、
BFG圧縮機吸込ボリユームが減少し、BFG圧縮
機軸動力が低減するので、発電機出力が増加する
効果がある。 又BFG圧縮機のサージングラインが上がるこ
とから、呑込BFG量を増すことができ、結果と
して発電出力の増となる。従つて高出力・高効率
の運転が可能となる。
BFG圧縮機吸込ボリユームが減少し、BFG圧縮
機軸動力が低減するので、発電機出力が増加する
効果がある。 又BFG圧縮機のサージングラインが上がるこ
とから、呑込BFG量を増すことができ、結果と
して発電出力の増となる。従つて高出力・高効率
の運転が可能となる。
第１図は本考案の説明図、第２図はBFG焚き
ガスタービンのフロー図、第３図は本考案にかゝ
わる周辺設備の説明図である。 １……ガスタービン発電設備、２……高炉、３
……乾式除塵設備、４……湿式除塵設備、５……
熱風炉、６−ａ……BFG圧縮機前水封弁、６−
ｂ……他の水封弁、７……ガスホルダー、８−ａ
〜ｅ……BFG使用工場、９……湿式電気集塵器、
１０……BFG圧縮機、１１……発電機、１２…
…空気圧縮機、１３……タービン、１４……燃焼
器、１５……排ガスボイラ、１６……水封用給水
管、１７……冷却水昇圧ポンプ、１８……冷却水
供給管、１９……冷却水遮断弁、２０……レベル
計、２１……排水管、２２……水封解除用弁、２
３……水封弁オーバーフロー管、２４……オーバ
ーフロー弁、２５……冷却水ポツト、２６……排
水路、２７……スプレーノズル、２８……ガス冷
却器、２９……BFG配管、３０……BFG、３１
……TRT。
ガスタービンのフロー図、第３図は本考案にかゝ
わる周辺設備の説明図である。 １……ガスタービン発電設備、２……高炉、３
……乾式除塵設備、４……湿式除塵設備、５……
熱風炉、６−ａ……BFG圧縮機前水封弁、６−
ｂ……他の水封弁、７……ガスホルダー、８−ａ
〜ｅ……BFG使用工場、９……湿式電気集塵器、
１０……BFG圧縮機、１１……発電機、１２…
…空気圧縮機、１３……タービン、１４……燃焼
器、１５……排ガスボイラ、１６……水封用給水
管、１７……冷却水昇圧ポンプ、１８……冷却水
供給管、１９……冷却水遮断弁、２０……レベル
計、２１……排水管、２２……水封解除用弁、２
３……水封弁オーバーフロー管、２４……オーバ
ーフロー弁、２５……冷却水ポツト、２６……排
水路、２７……スプレーノズル、２８……ガス冷
却器、２９……BFG配管、３０……BFG、３１
……TRT。
Claims (1)
- 高炉ガス焚ガスタービン発電設備の高炉ガス圧
縮機吸込側に水封弁６−ａを配設し、該水封弁の
入口上部近傍に、複数の噴霧ノズル２７を有する
冷却水供給装置を設け、かつ冷却水ポツト２５の
レベル計２０と、冷却水昇圧ポンプ１７及び遮断
弁１９を電気的に接続したことを特徴とする高炉
ガス焚ガスタービン発電設備用ガス冷却装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15922484U JPH0121153Y2 (ja) | 1984-10-23 | 1984-10-23 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15922484U JPH0121153Y2 (ja) | 1984-10-23 | 1984-10-23 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6174640U JPS6174640U (ja) | 1986-05-20 |
| JPH0121153Y2 true JPH0121153Y2 (ja) | 1989-06-23 |
Family
ID=30717185
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15922484U Expired JPH0121153Y2 (ja) | 1984-10-23 | 1984-10-23 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0121153Y2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9074532B2 (en) | 2011-01-21 | 2015-07-07 | Mitsubishi Hitachi Power Systems, Ltd. | Power generation plant |
-
1984
- 1984-10-23 JP JP15922484U patent/JPH0121153Y2/ja not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9074532B2 (en) | 2011-01-21 | 2015-07-07 | Mitsubishi Hitachi Power Systems, Ltd. | Power generation plant |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6174640U (ja) | 1986-05-20 |
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