JPS5941305Y2 - 炉頂ガスタ−ビン発電設備 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、高炉の炉頂かも排出されるガスのエネルギ回
収に使用される炉頂ガスタービン発電設備に関する。

従来、此の種の発電設備として提案されているものは、
１基の高炉に対して１台のガスタービンからなる組合せ
である。

しかしこれによると、複数の高炉がある場合にそれぞれ
ガスタービンヲ準備することは経済的に不利となる。

また１つの高炉を見た場合、その炉頂圧は変動するもの
であり、それが低下したときには採算の合うエネルギ回
収が不可能となる。

そこで第１図に示すように、２基の高炉と１台のガスタ
ービンとの組合せが考えられる。

すなわちＩＡ、ＩＢは高炉で、その炉頂から排出される
ガスはベンチュリスクラバ２Ａ。

２Ｂ、３Ａ、３Ｂを通り、セプタム弁（炉頂圧の調整弁
）４Ａ、４Ｂにて炉頂圧力が調整され、ガス本管５に導
かれる。

６は前記セプタム弁４Ａ。４Ｂに並列して設けられた発
電装置で、所内電力網に常時併入されて負荷を取ってお
り、その発電機Ｔを駆動する単流式のガスタービン８に
は、セプタム弁４ｐ、、４Ｂの入口側から圧力制御弁９
Ａ。

９Ｂを通して取り入れられたガスが供給され、ガスター
ビン８を駆動したのちのガスはガス本管５に排出される
。

ところでエネルギ回収率を図る上で大切な点は圧力損失
をいかに少なく抑えるかにかかつている。

したがって２基の高炉ＩＡ、ＩＢが同じ圧力条件で操業
される場合には、つまり両ガス圧Ｐ１．Ｐ２がＰ１＝Ｐ
２であればタービン前圧Ｐｏを、その圧力に見合った上
限値にセットすればよい。

しかし実際にはＰ１７！！′Ｐ２のケースがほとんどで
あり、したがって炉頂圧制御器１０Ａ、１０Ｂの検出信
号Ａ、Ｂを比較器１１で比較し、圧力制御弁９Ａ、９Ｂ
の下流とガス本管５との間に設けたバイパス回路１２Ａ
、１２Ｂに介在した調速弁１３Ａ、１３Ｂのうち、高い
ガス圧Ｐ１．Ｐ２側のものを比較器１１かもの制御信号
ａ、ｂで開動作させ、もって炉頂圧力Ｐ１．Ｐ２の低い
測に合わせてタービン前圧Ｐ。

を下げている。すなわち、低圧側の高炉に支配された制
御しか望めないため、回収率の比較においては問題なく
不利となり、さらに制御が複雑となり高炉１Ａ、ＩＢＲ
へ影響が生じないようにするには、かなり長期間の調整
を要することになる。

また発電機７の負荷遮断時においては、炉頂ガス発生量
の変動がガスタービン８の前圧力として直接に表れ、さ
らに高炉ＩＡ、ＩＢのいずれか一方が操業停止のとき、
回転数を一致させる調速が容易に行えない。

本考案は上記問題点を解決し得る炉頂ガスタービン発電
設備を提供するもので、以下その一実施例を第２図〜第
４図に基づいて説明する。

第２図において２０Ａ、２０Ｂは高炉で、操業中高炉送
風機から送風２１Ａ、２１Ｂされ、炉頂から排出される
ガス２２Ａ、２２Ｂはベンチュリスクラバ２３Ａ、２３
Ｂ、２４Ａ、２４Ｂを通り、セプタム弁（炉頂圧の調整
弁）２５Ａ、２５Ｂにおいて炉頂圧力を調整され、除塵
器２６Ａ、２６Ｂを通ってガス本管２γに導かれる。

２８は前記セプタム弁２５Ａ、２５Ｂに並夕１ルて設け
られた発電装置で、遮断器２９を介して所内電力網に常
時併入されて負荷を取っており、その発電機３０を駆動
するガスタービン３１は、タービンロータ３２に左右一
対の段落３３Ａ、３３Ｂを設けた複流式が採用される。

前記ガス２２Ａ、２２Ｂはセプタム弁２５Ａ 、２５Ｂ
の入口側から分岐され、入口遮断弁３４Ａ、３４Ｂ、圧
力制御弁３５Ａ、３５Ｂ〔なお一方３５Ｂはロータリ式
ガバナー弁である一１危急遮断弁３６Ａ、３６Ｂ（メタ
ルタッチバタ弁）、を通ってタービンロータ３２の中間
に各別に導かれ、一方のガス２２Ａは一方の段落３３Ａ
に、他方のガス２２Ｂは他方の段落３３Ｂに供給される
。

両段落３３Ａ、３３Ｂで使用されたガスは出口遮断弁３
γを通ってガス本管２Ｔに排出される。

両圧力制御弁３５Ａ、３５Ｂはそれぞれ圧力制御器３８
Ａ、３８Ｂにより制御可能であり、また１つの速度制御
器３９を設け、この速度制御器３９からの信号４０Ａ、
４０Ｂにより両圧鶏制御弁３５Ａ。

３５Ｂを選択制御可能に構成している。

なお危急遮断弁３６Ａ、３６Ｂは、発電機３０の負荷遮
断時には圧力制御弁３５Ａ、３５Ｂよりも先行動作させ
るように構成しである。

また高炉操業中は炉頂圧力をできるだけ一定に保つ必要
があるため、セプタム弁２５Ａ、２５Ｂは高炉２０Ａ、
２０Ｂの出力圧力を検出する炉頂圧制御器４１Ａ、４１
Ｂからの制御信号４２Ａ、４２Ｂにより、圧力制御弁３
５Ａ、３５Ｂは自動運転監視制御盤４３から前記圧力制
御器３８Ａ、３８Ｂを介して与えられる制御信号４４Ａ
、４４Ｂにより、その開度を自動制御される。

前記ガスタービン３１は第３図に示すように、そのター
ビンロータ３２が左右一対の軸受４５Ａ、４５Ｂに支持
されており、またこのタービンロータ３２と固定外筒体
４６とノ間に、タービンロータ３２に円板４γＡ、４７
Ｂを介して取付けた動翼４８Ａ、４８Ｂと、固定外筒体
４６に環状部材４９Ａ、４９Ｂを介して取付けた静翼５
０Ａ、５０Ｂとにより左右一対の段落３３Ａ。

３３Ｂが形成される。

段落３３Ａ、３３Ｂの出口側（外端側）は、固定外筒体
４６と一体の出口チャンバー５１Ａ、５１Ｂに連通し、
また入口側（内端側）は、固定外筒体４６と一体の入口
チャンバ−５２Ａ、５２Ｂに連通路５３Ａ、５３Ｂを介
して連通ずる。

両人ロチャンパー５２Ａ、５２Ｂは仕切壁５４により区
画され、また固定外筒体４６とタービンロータ３２との
左右の仕切り５５は、ラビリンスパツキンや水シールリ
ングなどの簡単な構造が採用される。

５６Ａ、５６Ｂは出口チャンバー５１Ａ、５１Ｂの集塵
機構、５７Ａ、５７Ｂは入口チャンバー５２Ａ、５２Ｂ
の集塵機構を示す。

５８Ａ、５８Ｂはタービンロータ３２の両端と固定外筒
体４６との間に設けたガスシールを示す。

前記連通路５３Ａ、５３Ｂの部分には可変翼５９Ａ、５
９Ｂが設けられ、さらにその設定器６０Ａ。

６０Ｂが設けられる。

次に第２図、第４図に基づいてガスタービン３１の運転
状態を示す。

運転準準中において高炉２０Ａ。２０Ｂは操業中にあり
、セプタム弁２５Ａ、２５Ｂは自動的に炉頂圧制御を行
っている。

先ず起動指令により危急遮断弁３５Ａ、３５Ｂを全開さ
せる。

すると圧力制御弁３５Ａ、３５Ｂの漸開によりタービン
ロータ３２の回転数が自動増速する。

この回転数の回転数信号６１は制御盤４３に与えられ、
また制御盤４３かも制御信号が速度制御器３９に与えら
れる。

そして回転数が発電機３０側の所望する回転数近くにな
ったとき、速度制御器３９によりいずれかの圧力制御弁
３５Ａ、３５Ｂを制御し、回転数の揃速を行う。

この回転数が揃ったとき自動併入され、ここから発電装
置２８は同期運転に入る。

すると発電機３０の出力は自動増力し、ある圧力に達し
たとき、セプタム弁２５Ａ、２５Ｂと、圧力制御器３８
Ａ、３８Ｂによる圧力制御弁３５Ａ、３５Ｂとの併用に
よる炉頂圧力制御に移る。

その後にセプタム弁２５Ａ、２５Ｂが閉じられ（ロック
され、）、圧力制御弁３５Ａ、３５Ｂの前圧制御のみに
よる炉頂圧力制御に移り、これが所期の運転状態になる
。

次に運転停止を説明する。

まず運転停止指令によりセプタム弁２５Ａ。２５Ｂのロ
ックを解除し、その開動制御と圧力制御弁３５Ａ、３５
Ｂの前圧制御との併用に移る。

そしてその直後においてセプタム弁２５Ａ、２５Ｂのみ
による炉頂圧制御に移り、その開動制御により発電機３
０の出力を自動減力させる。

発電機３０の出力が〔Ｏ〕近くになったとき解列（負荷
遮断）させるのであるが、この解列と同時に炉頂ガス発
生量の変動が直接、タービンノズル前圧力の変動として
表れる恐れがある。

そこで解列時に危急遮断弁３６Ａ、３６Ｂを先行して閉
動作させる。

これにより危急遮断弁３６Ａ、３６Ｂよりも下流におけ
る管路のボリュームがアキュームレータとして働き、ガ
スタービン３１は自動減速したのち停止する。

上記実施例では両高炉２０Ａ、２０Ｂが操業中の場合を
述べたが、これは一方の高炉が運転中止であっても、運
転中止側高炉に対応する危急遮断弁を閉口ツクさせるこ
とと、操業側高炉に対応する圧力制御弁を速度制御器３
９で開制御することにより所期の発電を行える。

なお運転中においてガスタービン３１は第３図に示すよ
うに、ガス２２Ａ、２２Ｂは入口チャンバー５２Ａ、５
２Ｂによりタービンロータ３２の中間部外周に達し、仕
切壁５４の存在により左右に振り分けられてそれぞれの
段落３３Ａ、３３Ｂを流れ、ここで動翼４８Ａ、４８Ｂ
をしてタービンロータ３２を回転させ、しかるのち出口
チャンバー５１Ａ、５１Ｂから排出されることになる。

ここでガス２２Ａ、２２Ｂは入口チャンパー５２Ａ。

５２Ｂ附近にお（・て高圧であるが、タービンロータ３
２の中間部に隣接する状態で供給されることから、例え
仕切り５５部分で漏洩があったとしても問題はない。

また出口チャンバー５１Ａ、５１ Ｂ附近においては十
分に減圧されていることから、ガスシール５８Ａ、５８
Ｂとして簡単、安価なものを使用しても漏洩は生じない
。

以上述べた本考案の炉頂ガスタービン発電設備によると
、タービンロータに左右一対の段落を設け、２基の高炉
から排出されるガスの一方を一方の段落に、他方のガス
を他方に供給すべく構成したから、２基の高炉の操業中
、あるいはいずれか１基の高炉の操業中のどちらであっ
ても圧力損失のない条件下で発電機を運転させることが
できる。

また圧力制御弁と危急遮断弁とをこの順哨配設すると共
に、発電機の負荷遮断時には危急遮断弁を先行動作させ
るように構成したから、発電機の負荷遮断直前には、危
急遮断弁よりも下流の管路のボリュームをアキュームレ
ータとして働かせることができ、炉頂ガス発生量の変動
が、タービンノズル前圧力の変動として表れることを防
止できる。

さらに１つの速度制御器を設け、この速度制御器により
同圧力制御弁を選択制御可能に構成したから、−基の高
炉が操業を停止している場合でも、ガスタービンと発電
機との回転数を一致させる調速は容易に且つ確実に行う
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は前提実施例を示す系統図、第２図〜第４図は本
考案の一実施例を示し、第２図は系統図、第３図はガス
タービン部の一部切欠正面図、第４図はタイムチャート
図である。 ２０Ａ−，２０Ｂ・・・・・・高炉、２２Ａ、２２Ｂ・
・・・・・ガス、２５Ａ、２５Ｂ・・・・・・セプタム
弁、２８・・・・・・発電装置、３０・・・・・・発電
機、３１・・・・・・ガスタービン、３３Ａ、３３Ｂ・
・・・・・段落、３４Ａ、３４Ｂ・・・・・・入口遮断
弁、３５Ａ、３５Ｂ・・・・・・圧力制御弁、３６Ａ、
３６Ｂ・・・・・・危急遮断弁、３８Ａ、３８Ｂ・・・
・・・圧力制御器、３９・・・・・・速度制御器、４１
Ａ。 ４１Ｂ・・・・・・炉頂圧制御器。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 発電機のタービンロータに左右一対の段落を設け、２基
   の高炉の炉頂からの排ガス経路のうち、一方の排ガス経
   路を一方の段落に接続すると共に、他方の排ガス経路を
   他方の段落に接続し、両排ガス経路中に、圧力制御器に
   接続する圧力制御弁と危急遮断弁とをこの順でそれぞれ
   配設すると共に、発電機の負荷遮断時には圧力制御弁に
   対して危急遮断弁を先行動作させるように構成し、さら
   に１つの速度制御器を設け、この速度制御器は、前記発
   電機側の回転数が所望する回転数近くになったとき両圧
   力制御弁のうちのいずれかを選択制御可能に構成したこ
   とを特徴とする炉頂ガスタービン発電設備。