JP2003254085A - 製鉄コプロダクションの高炉送風加熱方式 - Google Patents
製鉄コプロダクションの高炉送風加熱方式Info
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- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B7/00—Blast furnaces
- C21B7/002—Evacuating and treating of exhaust gases
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Materials Engineering (AREA)
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- Organic Chemistry (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】製鉄コプロダクションの高炉炉頂発生ガスを燃
料とする発電システムの発電能力、熱利用効率を向上さ
せる。 【解決手段】最新の高温（１３５０℃）ガスタービン発
電方式を採用するが、ガスタービン排気ガスの顕熱利用
として、半分以上を熱エネルギー直接利用とすること
で、全体発電システムの熱有効利用率を大幅に向上出来
る。具体的には、ガスタービン排気ガスの一部を、高炉
送風加熱用に利用する。
料とする発電システムの発電能力、熱利用効率を向上さ
せる。 【解決手段】最新の高温（１３５０℃）ガスタービン発
電方式を採用するが、ガスタービン排気ガスの顕熱利用
として、半分以上を熱エネルギー直接利用とすること
で、全体発電システムの熱有効利用率を大幅に向上出来
る。具体的には、ガスタービン排気ガスの一部を、高炉
送風加熱用に利用する。
Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は、エネルギーと製鉄
の併生産を目的とする製鉄コプロダクションの発電シス
テムに関する。
の併生産を目的とする製鉄コプロダクションの発電シス
テムに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の高炉製鉄においても副生燃料であ
る高炉炉頂ガスは、発電用ボイラーの燃料として利用さ
れている。 しかし高炉炉頂ガスの１／３程度は、熱風
炉用燃料として自消費されている。 また発電方式も蒸
気タービン発電方式であり、その熱効率は35〜39%程度
と低いことである。
る高炉炉頂ガスは、発電用ボイラーの燃料として利用さ
れている。 しかし高炉炉頂ガスの１／３程度は、熱風
炉用燃料として自消費されている。 また発電方式も蒸
気タービン発電方式であり、その熱効率は35〜39%程度
と低いことである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来の高炉
炉頂ガスを燃料とする発電システムを見直し、その発電
熱効率と発電能力を向上することにある。
炉頂ガスを燃料とする発電システムを見直し、その発電
熱効率と発電能力を向上することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、最新の高温ガ
スタービン発電方式を導入するが、そのガスタービン排
ガスの熱エネルギーを高炉送風加熱に利用することを特
徴とする。
スタービン発電方式を導入するが、そのガスタービン排
ガスの熱エネルギーを高炉送風加熱に利用することを特
徴とする。
【０００５】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態には、以下の
２通りがある。 １． ガスタービン排気ガスに、燃料を添加して追い焚
き加熱して、それを高炉送風加熱用の熱風炉の熱源とす
る。 ２． 高炉送風に酸素（ａ）を添加して酸素含有率24%
以上に富化させておく、その高炉送風をガスタービン排
気ガスと熱交換する、さらにその高炉送風に燃料を添加
して内部燃焼により高炉送風を加熱する。
２通りがある。 １． ガスタービン排気ガスに、燃料を添加して追い焚
き加熱して、それを高炉送風加熱用の熱風炉の熱源とす
る。 ２． 高炉送風に酸素（ａ）を添加して酸素含有率24%
以上に富化させておく、その高炉送風をガスタービン排
気ガスと熱交換する、さらにその高炉送風に燃料を添加
して内部燃焼により高炉送風を加熱する。
【０００６】
【実施例】図１と図２は、本発明の実施例１と実施例２
を示すものである。最初に製鉄コプロダクションについ
て、説明する。従来の製鉄高炉方法においては、製鉄に
必要最小限の燃料を投入し、製鉄製造コストを下げよう
とするのに対して、過剰に燃料を高炉に投入して、副生
ガスエネルギーの生産性を上げて、併生産のコスト並び
に、エネルギー利用効率を向上しようとするものであ
る。過剰燃料を投入するには、酸素（ａ）添加と燃料多
量吹き込みが不可欠である。この吹き込み燃料は、安価
な微粉炭（ｃ）が使用する。これに水蒸気（ｂ）等の冷
却材を同時に吹き込み、高炉（１）の炉内温度が過大に
ならにようにする。 高炉炉内において、水蒸気は次の
ような吸熱反応を発生する。 Ｈ２Ｏ＋Ｃ→Ｈ２＋ＣＯ
−２８．２ｋｃａｌ／ｍｏｌ一方、酸素との酸化発熱反
応との熱バランスによって、高炉（１）の炉内温度を制
御出来る。従って高濃度酸素送風と燃料多量吹き込みに
より、高炉炉頂発生ガス（以下ＢＦＧと略称）の発熱量
を大幅に向上出来る。 現状のＢＦＧの発熱量は８００
ｋｃａｌ／Ｎｍ３程度と低く、ガスタービン用燃料とし
ては、あまり適してない。ガスタービン燃料とするため
には、ガス清浄化プロセスが必要であり、ここに設備費
用が余計にかかる問題がある。ＢＦＧを燃料とするガス
タービン発電計画を成功するには、 １． ＢＦＧの発熱量を上げるて、発電能力を向上させ
ること、 ２． 熱利用効率を上げること、 １項については、既に同出願人が特願２００２−３１６
８３「コプロダクション高炉羽口燃料多量吹き込み方法
と装置」にて、出願している。本発明は、２項の熱利用
効率を上げる方の課題を主とする。
を示すものである。最初に製鉄コプロダクションについ
て、説明する。従来の製鉄高炉方法においては、製鉄に
必要最小限の燃料を投入し、製鉄製造コストを下げよう
とするのに対して、過剰に燃料を高炉に投入して、副生
ガスエネルギーの生産性を上げて、併生産のコスト並び
に、エネルギー利用効率を向上しようとするものであ
る。過剰燃料を投入するには、酸素（ａ）添加と燃料多
量吹き込みが不可欠である。この吹き込み燃料は、安価
な微粉炭（ｃ）が使用する。これに水蒸気（ｂ）等の冷
却材を同時に吹き込み、高炉（１）の炉内温度が過大に
ならにようにする。 高炉炉内において、水蒸気は次の
ような吸熱反応を発生する。 Ｈ２Ｏ＋Ｃ→Ｈ２＋ＣＯ
−２８．２ｋｃａｌ／ｍｏｌ一方、酸素との酸化発熱反
応との熱バランスによって、高炉（１）の炉内温度を制
御出来る。従って高濃度酸素送風と燃料多量吹き込みに
より、高炉炉頂発生ガス（以下ＢＦＧと略称）の発熱量
を大幅に向上出来る。 現状のＢＦＧの発熱量は８００
ｋｃａｌ／Ｎｍ３程度と低く、ガスタービン用燃料とし
ては、あまり適してない。ガスタービン燃料とするため
には、ガス清浄化プロセスが必要であり、ここに設備費
用が余計にかかる問題がある。ＢＦＧを燃料とするガス
タービン発電計画を成功するには、 １． ＢＦＧの発熱量を上げるて、発電能力を向上させ
ること、 ２． 熱利用効率を上げること、 １項については、既に同出願人が特願２００２−３１６
８３「コプロダクション高炉羽口燃料多量吹き込み方法
と装置」にて、出願している。本発明は、２項の熱利用
効率を上げる方の課題を主とする。
【０００７】以下図１の実施例１を説明していく。高炉
（１）に過剰燃料（微粉炭（ｃ）吹き込み２５０ｋｇ／
ｔ−銑鉄）を投入し、高発熱量のＢＦＧ（例１２００ｋ
ｃａｌ／Ｎｍ３）を発生させる。それをスクラバー
（４）の湿式方式で除塵する。次にこれを圧縮機（５）
にて１４ｂａｒ程度まで圧縮し、ガス清浄装置（６）に
て精密除塵と脱硫を行う。 さらに熱交換器（７）に
て、ＢＦＧの予熱（5５0℃）を行って、ガスタービン
（８）の燃焼器（９）に挿入して、ガスタービン（８）
の発電運転を行う。最新のガスタービン（８）のタービ
ン入り口温度は、１３５０℃と高い。 従って、タービ
ン出口排ガス温度は６５０℃と高く、この熱エネルギー
の利用最適化が大きな課題となる。従来は複合サイクル
ということで、蒸気タービン方式にて発電に利用してい
る。しかし蒸気タービン式の発電効率では、30%程度し
か利用出来ない。大半の熱エネルギーが、復水器（１
３）か煙突排気にて放散している。またプロセス用蒸気
としての用途も検討したが、製鉄プロセスには蒸気回収
可能な熱源が豊富にあって、蒸気需要はない。
（１）に過剰燃料（微粉炭（ｃ）吹き込み２５０ｋｇ／
ｔ−銑鉄）を投入し、高発熱量のＢＦＧ（例１２００ｋ
ｃａｌ／Ｎｍ３）を発生させる。それをスクラバー
（４）の湿式方式で除塵する。次にこれを圧縮機（５）
にて１４ｂａｒ程度まで圧縮し、ガス清浄装置（６）に
て精密除塵と脱硫を行う。 さらに熱交換器（７）に
て、ＢＦＧの予熱（5５0℃）を行って、ガスタービン
（８）の燃焼器（９）に挿入して、ガスタービン（８）
の発電運転を行う。最新のガスタービン（８）のタービ
ン入り口温度は、１３５０℃と高い。 従って、タービ
ン出口排ガス温度は６５０℃と高く、この熱エネルギー
の利用最適化が大きな課題となる。従来は複合サイクル
ということで、蒸気タービン方式にて発電に利用してい
る。しかし蒸気タービン式の発電効率では、30%程度し
か利用出来ない。大半の熱エネルギーが、復水器（１
３）か煙突排気にて放散している。またプロセス用蒸気
としての用途も検討したが、製鉄プロセスには蒸気回収
可能な熱源が豊富にあって、蒸気需要はない。
【０００８】そこでＢＦＧの予熱に、この排ガスを利用
するという考え方が出てくる。高炉プロセスに着目すれ
ば、排ガスを高炉送風加熱プロセスに利用する考え方が
出てくる。 高炉送風加熱には、特に燃料多量吹き込み
では、１２００℃以上の高温加熱が必要である。高発熱
量のＢＦＧでは空気を過剰に挿入しているので、ガスタ
ービン（８）の排ガス中にも酸素が十分に残っている。
そこで、この排ガスを追い焚き燃焼装置（１５）に
て、加熱して熱風炉（２）の加熱源とする方式を採用出
来る。これが従来のＢＦＧの低発熱量（８００ｋｃａｌ
／Ｎｍ３）では、排気ガス中には少量の酸素しか残存し
ておらず、追い炊きには、酸素も添加する必要が出てく
る。 従って望ましいのは、発熱量の高いＢＦＧであ
る。この追い焚き燃料には、転炉ガス（ｄ）等が利用出
来る。熱風炉（２）の排ガス温度が２５０℃程度とすれ
ば、６５０℃から２５０℃までの熱エネルギーが有効利
用されたことになる。この有効利用率は約６８％である
のに対し、蒸気タービン発電のそれは３０％であり、有
利である。以上排ガスの半分以上を直接熱エネルギー利
用に使い、残りだけを蒸気タービン（１２）発電方法で
発電する。
するという考え方が出てくる。高炉プロセスに着目すれ
ば、排ガスを高炉送風加熱プロセスに利用する考え方が
出てくる。 高炉送風加熱には、特に燃料多量吹き込み
では、１２００℃以上の高温加熱が必要である。高発熱
量のＢＦＧでは空気を過剰に挿入しているので、ガスタ
ービン（８）の排ガス中にも酸素が十分に残っている。
そこで、この排ガスを追い焚き燃焼装置（１５）に
て、加熱して熱風炉（２）の加熱源とする方式を採用出
来る。これが従来のＢＦＧの低発熱量（８００ｋｃａｌ
／Ｎｍ３）では、排気ガス中には少量の酸素しか残存し
ておらず、追い炊きには、酸素も添加する必要が出てく
る。 従って望ましいのは、発熱量の高いＢＦＧであ
る。この追い焚き燃料には、転炉ガス（ｄ）等が利用出
来る。熱風炉（２）の排ガス温度が２５０℃程度とすれ
ば、６５０℃から２５０℃までの熱エネルギーが有効利
用されたことになる。この有効利用率は約６８％である
のに対し、蒸気タービン発電のそれは３０％であり、有
利である。以上排ガスの半分以上を直接熱エネルギー利
用に使い、残りだけを蒸気タービン（１２）発電方法で
発電する。
【０００９】図２は、もうひとつの実施例２を示すもの
である。図１の熱風炉（２）はなく、代わりに高炉送風
予熱用熱交換器（３）が設けており、ここで５５０℃ま
で予熱した後で、タール等の燃料（ｅ）を追い炊き燃料
添加装置（１６）にて３０ｋｇ／ｔ−銑鉄 程度添加し
て、内部燃焼にて１２００℃まで加熱する。内部燃焼す
る位置と添加する燃料の種類は、本発明においてなんら
特定しない。但し予燃焼により酸素が消費されるので、
この分を見越して、酸素添加量（ａ）を増やさないとい
けない。それ故に酸素含有率２４％以上には酸素富化す
べきである。ガスタービン（８）の排ガスの熱利用効率
向上は、前記の方法と同じである。この方式の利点は、
熱風炉を老朽更新する場合に設備費が格安になることで
ある。
である。図１の熱風炉（２）はなく、代わりに高炉送風
予熱用熱交換器（３）が設けており、ここで５５０℃ま
で予熱した後で、タール等の燃料（ｅ）を追い炊き燃料
添加装置（１６）にて３０ｋｇ／ｔ−銑鉄 程度添加し
て、内部燃焼にて１２００℃まで加熱する。内部燃焼す
る位置と添加する燃料の種類は、本発明においてなんら
特定しない。但し予燃焼により酸素が消費されるので、
この分を見越して、酸素添加量（ａ）を増やさないとい
けない。それ故に酸素含有率２４％以上には酸素富化す
べきである。ガスタービン（８）の排ガスの熱利用効率
向上は、前記の方法と同じである。この方式の利点は、
熱風炉を老朽更新する場合に設備費が格安になることで
ある。
【００１０】
【発明の効果】本発明は、ガスタービン（１０）の排ガ
スの熱エネルギーを最適に利用する方法のひとつとし
て、高炉送風の加熱用に利用する現実的な方法を提供し
た。これによって、全体の製鉄コプロダクション発電シ
ステムの熱利用効率は、２〜３％向上できる。その向上
代自身は、大きくはないが、これと同様のコージェネ
（電力、熱併給）の考え方にて、ガスタービン（８）の
排ガス熱エネルギーを最適利用することが可能である。
これによって、全体の製鉄コプロダクション発電シス
テムの熱利用効率は６０％を上回ることも可能である。
また発電能力自身も２倍以上拡大できる。
スの熱エネルギーを最適に利用する方法のひとつとし
て、高炉送風の加熱用に利用する現実的な方法を提供し
た。これによって、全体の製鉄コプロダクション発電シ
ステムの熱利用効率は、２〜３％向上できる。その向上
代自身は、大きくはないが、これと同様のコージェネ
（電力、熱併給）の考え方にて、ガスタービン（８）の
排ガス熱エネルギーを最適利用することが可能である。
これによって、全体の製鉄コプロダクション発電シス
テムの熱利用効率は６０％を上回ることも可能である。
また発電能力自身も２倍以上拡大できる。
【図１】高炉炉頂発生ガスを燃料とする発電システムを
示す。（実施例１）
示す。（実施例１）
【図２】高炉炉頂発生ガスを燃料とする発電システムを
示す。（実施例２）
示す。（実施例２）
１ 高炉
２ 熱風炉
３ 高炉送風予熱用熱交換器
４ スクラバー除塵器
５ 圧縮機
６ ガス清浄化装置
７ 熱交換器
８ ガスタービン
９ 燃焼器
１０ 空気圧縮機
１１ 発電機
１２ 蒸気タービン
１３ 復水器
１４ 高炉送風圧縮機
１５ 追い焚き燃焼装置
１６ 追い炊き燃料添加装置
ａ 酸素添加
ｂ 蒸気吹き込み
ｃ 微粉炭吹き込み
ｄ 転炉ガス添加
ｅ タール添加
Claims (2)
- 【請求項１】 高炉発生ガスを燃料とするガスタービン
発電方式において、ガスタービン排気ガスに燃料を添加
して追い焚き加熱し、それを高炉送風加熱用の熱風炉
（２）の加熱源とすることを特徴とする高炉送風加熱方
式 - 【請求項２】 高炉発生ガスを燃料とするガスタービン
発電方式において、高炉送風に酸素を添加して酸素含有
率24%以上に富化させておく、その高炉送風をガスター
ビン排気ガスと熱交換する、さらにその高炉送風に燃料
を添加して内部燃焼により高炉送風を加熱することを特
徴とする高炉送風加熱方式
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002056771A JP2003254085A (ja) | 2002-03-04 | 2002-03-04 | 製鉄コプロダクションの高炉送風加熱方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002056771A JP2003254085A (ja) | 2002-03-04 | 2002-03-04 | 製鉄コプロダクションの高炉送風加熱方式 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003254085A true JP2003254085A (ja) | 2003-09-10 |
Family
ID=28667197
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002056771A Pending JP2003254085A (ja) | 2002-03-04 | 2002-03-04 | 製鉄コプロダクションの高炉送風加熱方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003254085A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010185454A (ja) * | 2009-02-11 | 2010-08-26 | General Electric Co <Ge> | 低ｂｔｕ燃料燃焼の複合サイクル・パワー・プラントの性能加熱による最適化 |
| US20110266726A1 (en) * | 2010-05-03 | 2011-11-03 | General Electric Company | Gas turbine exhaust as hot blast for a blast furnace |
| CN102352784A (zh) * | 2011-10-28 | 2012-02-15 | 西安陕鼓动力股份有限公司 | 一种炼铁高炉与烧结能量回收联合发电机组 |
| EP2626439A1 (en) * | 2008-03-18 | 2013-08-14 | JFE Steel Corporation | Method for separating blast furnace gas |
| CN105051217A (zh) * | 2012-12-21 | 2015-11-11 | 首要金属科技有限责任公司 | 用于供应鼓风到鼓风高炉的方法和装置 |
| US10793780B2 (en) | 2017-10-12 | 2020-10-06 | Red Leaf Resources, Inc. | Heating materials through co-generation of heat and electricity |
| CN117366546A (zh) * | 2023-12-07 | 2024-01-09 | 四川铭能科技开发有限公司 | 一种基于热风炉的燃气轮机尾气补燃系统 |
-
2002
- 2002-03-04 JP JP2002056771A patent/JP2003254085A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2626439A1 (en) * | 2008-03-18 | 2013-08-14 | JFE Steel Corporation | Method for separating blast furnace gas |
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| US9868998B2 (en) | 2012-12-21 | 2018-01-16 | Primetals Technologies Ltd | Method and apparatus for supplying blast to a blast furnace |
| US10793780B2 (en) | 2017-10-12 | 2020-10-06 | Red Leaf Resources, Inc. | Heating materials through co-generation of heat and electricity |
| CN117366546A (zh) * | 2023-12-07 | 2024-01-09 | 四川铭能科技开发有限公司 | 一种基于热风炉的燃气轮机尾气补燃系统 |
| CN117366546B (zh) * | 2023-12-07 | 2024-03-19 | 四川铭能科技开发有限公司 | 一种基于热风炉的燃气轮机尾气补燃系统 |
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