JPS6025608B2 - 反応炉ガスエネルギ回収発電システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は反応炉ガスェネルギを回収して発電する反応炉
ガスェネルギ回収発電システムに関する。

従釆の斯種システムは、反応炉から出るガスをガス洗浄
装置とタービン調遠弁を介してタービン発電機に僕艶台
し、またタービン発電機と並列にセプタム弁を接続した
構造になっており、ガス洗浄装置は単に洗浄（集塵）機
能のみを持つものであった。

そして、発電動作中においては、セプタム弁の操作によ
って反応炉の炉頂圧力を制御するようになっていた。か
）るシステム構成では、炉頂圧を安定にすることが鱗か
しく、またガス洗浄装置の前後差圧を適正に維持できな
くなり、ガス洗浄効果を充分に発揮させることができな
くなるという不都合がいまいま起った。本発明の目的は
、上述の如き問題点を解消し、安定な炉項圧および良好
なガス洗浄効果を共に確実に維持できる反応炉ガスェネ
ルギ回収発電システムを提供することにある。

しかして本発明によるシステムの主要な特徴は、ガス洗
浄装置に流量調整操作部を持たせ、発電動作中において
前記流量調整操作部を操作することにより、前記ガス洗
浄装置の前後差圧を良好な洗浄効果が得られるように制
御しつ）タービン発電機の調速弁の操作によって反応炉
の炉頂圧を制御するようにした構成にある。以下、添付
図面にしたがって本発明の一実施例を詳細に説明する。

本実施例は高炉排ガスェネルギ回収発電システムであり
、１は高炉送風機、２は熱風炉、３は高炉、４はダスト
キャッチャ、５は流量調整操作部を内蔵するガス洗浄装
置、６はタービン入口弁、７は主塞止弁、８はタービン
調遠弁、９は発電機１０を駆動するタービン、１１はタ
ービン出□止弁、１２，１３，１４はタービン９のガス
流路に並列のバイパス中に設けられたセプタム弁であり
、弁１２をコントロール弁、弁１３をレンジ弁、弁１４
をマニュアル弁と呼ぶ。

１５はガスホルダ、１６は高炉炉頂圧力検出器、１７は
タービン入口圧力検出器、１８はガス洗浄装置５の前後
差圧検出器、１９はタービン回転数検出器、２０は発電
機出力検出器である。

２１は検出器１６，１８の出力信号を受けてガス洗浄装
置５の流量調整操作部を操作するガス流量制御装置、２
２は検出器１７の出力信号を受けてセブタム弁１２，１
３，１４を操作するセプタム弁制御装置、２３は検出器
１６，１９，２０の出力信号を受けてタービン調速弁を
操作するタービンガバナである。

２４はシステムの状態および外部条件に応じて各装置２
１，２２，２３，２４の動作を総括制御する総括制御装
置、２５および２６はガス流量制御装置２１に炉頂圧力
設定値およびガス洗浄装置前後差圧設定値をそれぞれ与
える炉頂圧力設定器および前後差圧設定器、２７はセプ
タム弁制御装置２２に対してタービン入口圧力設定値を
与える夕−ビン入口圧力設定器、２８，２９，３０はそ
れぞれタービンガバナ２３に対して負荷制御値、タービ
ン回転数、発電機最大出力を設定する設定器である。

前記システムにおいて、タービン９は高炉３が安定した
高圧操業状態にある時にのみ運転される。

したがって高炉操業の立上げ時および休風操作時は、セ
プタム弁１２，１３，１４を全開して高炉発生ガスを全
てタービン９をバイパスさせる。このときの高炉炉頂圧
力は、ガス洗浄装置５の流量調整操作部をガス流量制御
装置２１で操作することにより一定となるように制御さ
れる。またタービン９の運転中は、セプタム弁１２，１
３，１４を全閉し、高炉３の発生ガスを全て夕ービン９
に流す。この場合は、タービンガバナ２３でタービン調
遠弁８を操作することにより高炉３の炉頂圧を制御し、
またガス洗浄装置５の流量調整操作部をガス流量制御装
置２１で操作することにより繁塵効果を達成できるよう
なガス洗浄装置前後差圧が維持される。セプタム弁制御
装置２２は、ガス流量制御装置２１と協調してコントロ
ール弁１２を操作することにより、高炉系へ外乱を与え
ることなくタービン９を起動させる。

またタービン連続運転中でも、セプタム弁制御装置２２
はガス流量制御装置２１をバックアップし、高炉３の吹
抜け、発電機９の負荷遮断、タービントリツプ等の異常
事態に炉頂圧力の過度な上昇を防止し、安定した高炉作
業を確保する。次に、本実施例システムの運転について
より詳細に説明する。

（１） 通常運転 ０１タービン駆動：セプタム弁制御装置２２からのター
ビン入口圧力調節計出力およびオン・オフ信号によりそ
れぞれ操作されるコントロール弁１２としンジ弁１３、
さらにマニュアル弁は、タービン休止時にはすべて全開
されており、全ての高炉発ガスをタービン９からバイパ
スさせ、ガス洗浄装置５の出口圧力を可及的に下げてい
る。

そしてこの時の炉頂圧力はガス流量制御装置２１によっ
て制御される。つまりガス流量制御装置２１は、炉頂圧
制御モードで動作している。この状態でタービン起動指
令が出ると、夕−ビン入口弁６とタービン出口弁１１を
開き夕−ビン起動準備としてのタービンガス通し操作を
行ない、ついで主塞止弁７を開く。

次にマニュアル弁１４を閉じタービン入口圧力設定器２
７を操作し、タービン入口圧力（ないしガス洗浄装置出
口圧力）をタービン９の無負荷定格回転数を維持する必
要な値（タービン起動圧力）まで上げる。ついで負荷制
限設定器２８を操作してタービン９を徐々に加速し、回
転数設定器２９を操作して発電機１０が外電周波数と同
期した時点で同期投入操作を行ない、当該システムを外
電に並入する。総括制御装置２４は、発電機１０が外電
に並入した時点で、それまで抑止していたガス流量制御
装置２１の差圧制御機能とタービンガバナ２３の炉頂圧
制御機能に対する抑止を解く‘２｝ 負荷取り：タービ
ン入口圧力設定器２７を圧力上昇側に操作して、そのタ
ービン入口圧力設定値を、炉項圧力設定器２５で設定す
る炉頂圧設定値からガス流量制御装置２１のガス洗浄装
鷹５に対する前後差圧設定器２６で設定する設定値を減
じた値より若干高い値に設定する。

この操作によって、コントロール弁１２を閉じてゆくと
、（レンジ弁１３は閉じている）、それにつれてタービ
ン入口圧力が上昇し、ガス洗浄装置５の前後差圧が減少
するので、ガス流量制御装置２１は自動的に炉頂圧力制
御モードから葦圧制御モードに移行する。かくしてガス
流量制御装置２１によってガス洗浄装置５の流量調整操
作部が操作され、良好な除塵効果を得るために必要とさ
れるガス洗浄装置５の最小前後差圧が確保される。これ
と同時にタービンガバナ２３の炉頂圧力制御機能が自動
的に作動してタービン調遠弁８を操作し、炉頂圧が一定
値に制御される。この状態では、ガスはその全量がター
ビン９に流れる。‘３’タービン停止：タービン停止指
令とともに、タービン入口圧力設定器Ｇを圧力下降側に
操作していくと、コントロール弁１２が徐々に開かれ、
それにつれてタービン入口圧力が低下する。

この圧力低下によって、ガス流量制御装置２１が自動的
に炉頂圧力制御モードへ移行し、ガス洗浄装置５に炉頂
圧制御を行なわせる。同様にタービンガバナ２３のモー
ドが炉項圧制徴から回転数制御へ移行し、発電機１０が
外電から解列される。コントロール弁１２がさらに開き
全開した後、主塞止弁７を閉じてタービン９を停止させ
る。総括制御装置２４は、発電機１０の鱗列と同時にガ
ス流量制御装置２１の差圧制御機能とタービンガバナ２
３の炉頂圧力制御機能を抑止する。（０） 非常運転 ‘１）タービントリツプおよび負荷遮断：この場合は、
発電機１０を外電から解列しタービン調途弁８を直ちに
閉じる。

総括制御装置２４は、タービントリップまたは負荷遮断
信号を受けると、ガス流量制御装置２１のモードを炉頂
圧力制御モード‘こ切換え、かつセプタム弁制御装置２
２に対するタービン入口圧力設定値をタービン起動圧力
まで下げるとともにレンジ弁１３を開きフィードフオワ
ード補償回路を動作させるようにセプタム弁制御装置に
指令する。なお、セプタム弁制御装置２２によってター
ビン入口圧力をタービン起動圧力に維持させるのは、異
常時態発生と同時にコントロール弁１２としンジ弁１３
を共に全開するとガス洗浄装置５の出口圧力が急激に低
下し、ガス流量制御装置２１が炉頂圧力制御機能を過渡
的に失うばかりか、ガス洗浄装置５の出側とタービン９
との間のガス流路に蓄積しているガスが瞬間的にガスホ
ルダ１５へ向って放出し、ガスホルダ１５の入口側に至
るガス流路の圧力が過度に上昇する危険があるためであ
る。■ 高炉吹抜け：タービン運転中に高炉３が吹抜け
を起しその結果大量の高炉ガスが瞬時にタービン９側に
流れ込む場合には、セプタム弁制御装置２２がタービン
入口圧力の急上昇を検出して、セプタム弁１２，１３を
内部安全弁として操作し、高炉３に装備されたブリータ
の吹く回数を減らす。

以上に述べたことから明らかなように、本発明によれば
、ガス洗浄装置の前後差圧が適正に制御され良好な洗浄
効果を確保できるため、従来付設されていた電気集塵機
等が不要になり、またガス洗浄装置から排出される反応
ガスをセプタム弁でバイパスすることなくその全量でタ
ービン発電機を駆動し反応ガスの保有するェネルギを有
効に利用しながら、タービン調速弁にて炉頂圧力を制御
するので安定した炉頂圧力の制御を行なうことができ、
またヱネルギの回収効率も改善される等の多大の効果を
奏することができる。

前述したように、本発明は製鉄プラントの高炉システム
に適用して著しい効果を挙げることができるが、さらに
一般のダストを多量に含有する高圧ガスを排出する化学
反応槽等を含む各種システムに汎く適用して効果を発揮
できることは言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

図は本発明による反応炉ガスェネルギ回収発電システム
の一実施例である。 ３・・・・・・高炉、５・・・・・・流量調整操作部を
持つガス洗浄装置、８・・・・・・タービン調遠弁、９
・・・・・・タービン、１０…・・・発電機、１２，１
３，１４・・・・・・セプタム弁、１６・・・・・・炉
頂圧力検出器、１７・・・・・・タービン入口圧力検出
器、１８・・・・・・ガス洗浄装置前後差圧検出器、２
１…・・・ガス流量制御装置、２２・・・…セプタム弁
制御装置、２３……夕−ビンガバナ、２４・・・・・・
総括制御装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 反応炉から排出されるガスを洗浄する洗浄部とその
   ガス流量を調節する流量調整操作部とを有するガス洗浄
   装置を具備し、該ガス洗浄装置からのガスを、一方はセ
   プタム弁を介し、他方は入力にタービン調速弁を設置し
   たタービン発電機を介して排出させる反応炉ガスエネル
   ギ回収発電プラントにおいて、前記ガス洗浄装置のガス
   流量を制御するガス流量制御装置と、前記セプタム弁を
   制御するセプタム弁制御装置と、前記タービン調速弁を
   操作するタービンガバナと、前記ガス流量制御装置、セ
   プタム弁制御装置、タービンガバナに対し運転状態の変
   更や異常信号による制御モードの切換を総括して指令す
   る総括制御装置とを設け、通常の発電動作中には、前記
   ガス流量制御装置によりガス洗浄装置の流量調整操作部
   を操作して、ガス洗浄装置の前後差圧を制御し、かつ、
   前記タービンガバナによりタービン調速弁を操作して、
   反応炉の炉頂圧を制御して運転すると共に、前記セプタ
   ム制御装置は、反応炉やタービン発電機の異常に対して
   セプタム弁を操作すべく待期状態とし、タービン発電機
   が発電動作中でない場合には、前記ガス流量制御装置は
   、ガス洗浄装置の流量調整操作部を操作して反応炉の炉
   頂圧を制御して運転することを特徴とする反応炉ガスエ
   ネルギ回収発電システム。