JPH0665704U - 間欠運転型廃熱ボイラにおける過熱蒸気回収装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 間欠運転型廃熱ボイラにおける過熱蒸気回収
装置を提供する。 【構成】 転炉１の高熱廃ガスダクト２内に設けられて
飽和蒸気を間欠的に発生する廃熱ボイラ３とこのボイラ
に連結された蒸気過熱器４とにより過熱蒸気を回収する
装置において、高熱廃ガスの発生初期／発生末期の一定
時間に、プロセス用飽和蒸気管路10からの飽和蒸気を圧
縮機11と蒸気冷却器13を介して所定の圧力と温度で過熱
器４に供給することにより、廃ガス発生の全期間にわた
って過熱蒸気として有効に回収することを可能にする。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、間欠運転型廃熱ボイラにおける過熱蒸気回収装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

一般に、たとえば転炉廃ガスやコークス炉外乾式冷却装置産生高温ガスの廃熱 ボイラの発生蒸気は、圧力変動の激しい飽和蒸気であり、その利用方法としては 、低温の一般プロセス用蒸気として利用される。しかし、発電用として使用され る場合には、飽和蒸気であるために効率の低い発電しかできないという特性があ った。

【０００３】 そこで、高効率の発電用として利用するために、飽和蒸気を過熱蒸気にする方 法としては、高熱ガスダクト内の廃熱ボイラの下流側に別置きの燃料ガス燃焼方 式の独立過熱器を設置する必要があった。これは、転炉廃ガスやコークス炉外乾 式冷却装置産生高温ガスの発生が間欠的であり、かつガス流量やガス温度の変動 が大きいために過熱器チューブが破損するので、過熱器を前記のような装置内の 高温ダクト内に設けることが不可能であったからである。

【０００４】 ところで、上記のような問題を解決する手段としては、たとえば、特開昭61− 38303号や特開昭61−125502号公報あるいは特開平１−252890号公報などがある 。 まず、特開昭61− 38303号の内容は、転炉から発生する排ガスを冷却除塵して 回収する際に、ガス冷却器で昇温した冷却水をボイラドラムに貯え、この貯えた 冷却水をボイラ循環ポンプにより再びガス冷却器に導くようにしたガス冷却器の 冷却水循環回路と、該冷却水循環回路にて蒸気を貯えるため上記ボイラドラムの 蒸気室と配管より連結されたアキュムレータと、該アキュムレータに貯えた蒸気 を過熱器に導き過熱蒸気を得るようにした過熱蒸気系と、過熱器出口より分岐し 過熱蒸気の一部を回収アキュムレータに導いてボイラ給水を昇温しこの昇温した 給水を冷却水循環回路中に設けたボイラドラムに導くようにしたボイラ給水系と により構成するようにしたものである。

【０００５】 また、特開昭61−125502号は、間欠運転される廃熱ボイラの排気筒内に過熱器 を設け、前記排熱ボイラに導かれる間欠的に発生する高温の排ガスにより、前記 過熱器を通る前記排ガスにより生成した過熱蒸気を蒸気貯蔵装置に導いて貯蔵す ると共に、前記蒸気貯蔵装置から蒸気使用先にその所定量を連続的に供給し、前 記排熱ボイラの運転開始時には、前記排ガスにより生成した飽和蒸気が前記過熱 器を通るまでの間、前記蒸気貯蔵装置からの蒸気を前記過熱器に導いて、前記排 ガスによる前記過熱器の強度低下を防止するようにしたものである。

【０００６】 さらに、特開平１−252890号については、冶金用炉で発生した排ガスの保有熱 を、排ガスダクトに配置した過熱器を用いて過熱水蒸気として熱回収する際に、 前記冶金用炉からの排ガスの排出が中断したとき、他の燃料焚きボイラからの蒸 気を前記過熱器に供給するようにしたものである。

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、上記した従来例はいずれも問題がある。すなわち、特開昭61− 38303号の場合は、折角得られた過熱蒸気の一部を回収アキュムレータに導き、 廃熱ボイラ用の給水の加熱に利用するので、発電等に使用できる過熱蒸気の回収 量が少なくなるという問題がある。

【０００８】 また、特開昭61−125502号の場合は、過熱蒸気を一たん蒸気貯蔵装置（アキュ ムレータ）に貯蔵するため、過熱蒸気が使用される時点では低圧の飽和蒸気とな ってしまうので、この飽和蒸気を再び蓄熱器や過熱器で加熱して過熱するように しないと発電用として利用しにくいという問題があり、装置の複雑化と熱効率の 低下を招く恐れがある。

【０００９】 さらに、特開平１−252890号の場合は、上記した２つの従来例の問題点を解消 した点ではすぐれており、冶金用炉からの排ガスの排出が中断したときに、他の 燃料焚きボイラからの蒸気を過熱器にそのまま通すことになるので、過熱器はつ ねに所定の温度に維持され、過熱器の配管に対する熱衝撃が小さくなり、過熱器 の破損や水漏れなどのトラブルが抑制される。

【００１０】 しかし、そのために他の燃料焚きボイラの付設を必要として、設備費や運転費 高くつくばかりでなく、転炉の吹錬初期や末期の高熱ガスの発生量が少なく温度 も比較的低くなる時期に過熱器に供給される前記燃焼焚きボイラから過熱器に供 給される蒸気の圧力や温度は発電用の過熱蒸気の発生に必ずしも適したものでは なく、転炉の廃ガスの顕熱を全期間有効に発電用に適した過熱蒸気として回収す ることはできないという問題がある。

【００１１】 また、冶金用炉から排ガスの排出が中断したときに、他の燃料焚きボイラから 冶金炉排ガスダクトに配置した加熱器に供給される蒸気を発電用に適した過熱蒸 気とするために、前記燃料焚きボイラに過熱器を別途付設してこれを通す必要が あり、やはり設備費や過熱蒸気の発生コストが高価なものになるという問題があ る。

【００１２】 本考案は、蒸気のような従来技術の有する課題を解決した間欠運転型廃熱ボイ ラにおける過熱蒸気回収装置を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】

本考案は、高熱廃ガスダクト内に設けられて飽和蒸気を間欠的に発生する廃熱 ボイラと、このボイラに連結された蒸気過熱器とにより過熱蒸気を回収する装置 において、プロセス用飽和蒸気管路もしくは飽和蒸気アキュムレータから前記蒸 気過熱器入側配管に連結された飽和蒸気供給管と、この飽和蒸気供給管の途中に 設けられた圧縮機と、蒸気冷却手段と、蒸気圧力制御手段および蒸気温度制御手 段とを備え、高熱廃ガスの発生初期／発生末期の一定時間に所定の圧力と温度に 制御された飽和蒸気を前記蒸気過熱器に供給可能に構成したことを特徴とする間 欠運転型廃熱ボイラにおける過熱蒸気回収装置である。

【００１４】

【作 用】

本考案によれば、発生飽和蒸気が間欠的で量変動の大きい間欠運転型廃熱ボイ ラにおいて、転炉吹錬初期および／または末期等の飽和蒸気が発生しないが高温 のガスが発生するときに、飽和蒸気アキュムレータまたはプロセス用飽和蒸気本 管側から飽和蒸気を過熱器に通すことができ、過熱器の過熱破損を防止するこが できるようになる。

【００１５】 また、本考案によれば、前記したように過熱器に導入される飽和蒸気を予め圧 縮機，冷却器，圧力制御手段，温度制御旬により適正な圧力・温度にしてから供 給することができるので、廃熱ボイラから飽和蒸気が供給されない時期にも、発 電用に適した過熱蒸気を回収することが可能となり、廃ガスの熱をほぼその発生 全域にわたって有効に過熱蒸気として回収することが可能である。

【００１６】

【実施例】

以下に、本考案の実施例について、図面を参照して詳しく説明する。 図１は、本考案の一実施例の構成を示す系統図である。図において、１は製鋼 用の転炉、２は高熱廃ガスダクト、３は高熱廃ガスダクト２内に設けられた廃熱 ボイラ、４は過熱器、５は蒸気タービン、６は蒸気タービン５に連結された発電 機、７は復水器、８は給水ポンプ、９はプロセス用飽和蒸気本管10に接続される 飽和蒸気アキュムレータ、11は送給管12を介して過熱器４に送給する飽和蒸気を 昇圧する圧縮機であり、駆動モータ11ａで駆動される。13は圧縮機11で昇圧・昇 温された飽和蒸気を冷却する蒸気冷却器で、冷却水は冷却水供給管14から送り込 まれ、排水管15から排出される。

【００１７】 16は蒸気冷却器13の出側に取付けられた蒸気温度調節器、17は冷却水供給管14 に取付けられて蒸気温度調節器16からのフィードバック信号によって開度が調節 される冷却水流量調節弁、18は蒸気冷却器13の出側に取付けられた蒸気圧力調節 器、19は蒸気冷却器13の入側に取付けられて蒸気圧力調節器18からのフィードバ ック信号により飽和蒸気圧力を調節する蒸気圧力調節弁である。

【００１８】 20および21は遮断弁であり、遮断弁20は廃熱ボイラ３からの飽和蒸気を過熱器 ４に送給する管路22に設けられ、また遮断弁21はプロセス用飽和蒸気本管10から の飽和蒸気を過熱器４に送給する管路12に設けられる。 このように構成された本考案の過熱蒸気回収装置を用いた過熱蒸気の回収につ いて説明すると、転炉１の吹錬開始／吹錬末期のそれぞれの数分間、転炉１の廃 ガスの発生量が少なくてその温度もそれほど高くない時期で、したがって廃熱ボ イラ３からの飽和蒸気の発生もほとんどない時期においては、遮断弁20を閉じた 状態で遮断弁21を開いて、プロセス用飽和蒸気本管10から飽和蒸気アキュムレー タ９を介して過熱器４に飽和蒸気を送給する。その際、過熱器４へ送り込む飽和 蒸気は、圧縮機11で加圧・昇温され蒸気冷却器13および蒸気温度調節器16、冷却 水流量調節弁17により所定の温度に制御され、かつ、蒸気圧力調節器18、蒸気圧 力調節弁19により所定の圧力に調節される。

【００１９】 かくして、転炉１から高温の廃ガスは発生するが、廃熱ボイラ３から飽和蒸気 が発生しない吹錬初期／末期の数分間においては、高温の転炉廃ガスによって過 熱器４が過熱・焼損を受けるのを防止しつつ、発電用の過熱蒸気として転炉廃ガ スの顕熱が有効に回収されることになる。 230 ｔ底吹転炉において本考案の過熱蒸気回収装置を適用したときの過熱蒸気 発生量の経時変化を図２に示し、そのときの発生過熱蒸気の平均温度、平均圧力 、吹錬中平均発生量、また発生蒸気による平均発電出力、平均タービン効率、タ ービン復水器真空度、圧縮機駆動電力を表１に示した。

【００２０】 なお、比較のために、過熱器のない従来の飽和蒸気回収の場合を従来例１とし て、また過熱器を設けて転炉からの廃ガスの排出が中断したときのみ他の燃料焚 きボイラからの蒸気を過熱器に供給する前出特開平１−252890号に開示の方法で 燃料焚きボイラに過熱器を併設しない場合を従来例２として、それぞれにおける 飽和蒸気発生量と過熱蒸気発生量の経時変化を図３および図４に示し、それらの 諸特性を表１に併せて示した。

【００２１】 ここで、表１における他の燃料焚きボイラでの燃料使用量とは、転炉の吹錬開 始後５分間と吹錬終了前３分間にプロセス用飽和蒸気をプロセス用飽和蒸気本管 から本装置に取り込むが、そのプロセス用飽和蒸気を発生させるために使用した 燃料の量のことである。

【００２２】

【表１】

【００２３】 従来例１および従来例２は吹錬開始の５分後から吹錬終了の３分前まで廃ガス 回収して、そのときのタービン発電の平均発電出力が９MW, 17MW、平均タービン 効率が16％，30％であったのに対し、本考案例は吹錬開始後５分間と吹錬終了前 ３分間にプロセス用飽和蒸気を流すことにより、タービン発電の平均発電出力が 18MW、平均タービン効率が32％といずれも高い値を示した。なお、圧縮機の駆動 電力は0.3MW とわずかであった。

【００２４】 なお、上記の実施例においては転炉の廃熱ボイラを対象にして説明したが、本 考案はこれに限るものではなく、たとえばコークス炉外冷却装置の産生高温ガス の廃熱ボイラなどのように間欠運転される廃熱ボイラにおいて、廃ガス通路に過 熱器を設けて過熱蒸気を回収する装置であれば、どのような装置であっても適用 し得ることはいうまでもない。

【００２５】

【考案の効果】

本考案によれば、転炉廃ガス回収装置に付設されるような間欠運転の廃熱ボイ ラに設けられた過熱器に、廃熱ボイラから飽和蒸気が発生しないような吹錬開始 後の数分間および吹錬終了前の数分間の間に飽和蒸気を流して、過熱蒸気を回収 するようにしたので、発電効率を高めることが可能となり、省エネルギーに寄与 する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例の構成を示す系統図である。

【図２】本考案例による過熱蒸気発生量の経時変化を示
す特性図である。

【図３】従来例での飽和蒸気発生量の経時変化を示す特
性図である。

【図４】特開平１−252890号に開示の方法での過熱蒸気
発生量の経時変化を示す特性図である。

【符号の説明】

１ 転炉 ２ 高熱廃ガスダクト ３ 廃熱ボイラ（蒸発器） ４ 過熱器 ５ 蒸気タービン ６ 発電機 ７ 復水器 ８ 給水ポンプ ９ 飽和蒸気アキュムレータ 10 プロセス用飽和蒸気本管 11 圧縮機 12 送給管 13 蒸気冷却器 14 冷却水供給管 15 排水管 16 蒸気温度調節器 17 冷却水流量調節弁 18 蒸気圧力調節器 19 蒸気圧力調節弁 20，21 遮断弁

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 高熱廃ガスダクト内に設けられて飽和
   蒸気を間欠的に発生する廃熱ボイラと、このボイラに連
   結された蒸気過熱器とにより過熱蒸気を回収する装置に
   おいて、プロセス用飽和蒸気管路もしくは飽和蒸気アキ
   ュムレータから前記蒸気過熱器入側配管に連結された飽
   和蒸気供給管と、この飽和蒸気供給管の途中に設けられ
   た圧縮機と、蒸気冷却手段と、蒸気圧力制御手段および
   蒸気温度制御手段とを備え、高熱廃ガスの発生初期／発
   生末期の一定時間に所定の圧力と温度に制御された飽和
   蒸気を前記蒸気過熱器に供給可能に構成したことを特徴
   とする間欠運転型廃熱ボイラにおける過熱蒸気回収装
   置。
2. 【請求項２】 前記廃熱ボイラは転炉の高熱廃ガスま
   たはコークスの炉外乾式冷却装置の産生高温ガスの高熱
   廃ガスダクト内に設けられたことを特徴とする請求項１
   記載の間欠運転型廃熱ボイラにおける過熱蒸気回収装
   置。