JP2003329202A - 補充蒸気の制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 主系統の圧力変動を制御し安定した操業を行
うと共に、発電量の大幅な変動を抑制する補充蒸気の制
御方法を提供する。 【解決手段】 複数の蒸気使用装置１３を備えた主蒸気
系統１５に、蒸気発生が間欠的である間欠蒸気系統１２
から間欠蒸気を供給し、間欠蒸気系統１２から供給する
間欠蒸気の圧力が低下した場合、補充蒸気発生装置１６
及び補充蒸気発生装置１６で発生した蒸気を呑込む発電
手段２６を設けた補充蒸気系統１７から主蒸気系統１５
に補充蒸気を供給する補充蒸気の制御方法であって、補
充蒸気系統１７の補充蒸気の圧力は、補充蒸気系統１７
に設けた発電手段２６の抽気量によって所定値に制御さ
れ、しかも所定時間内における発電手段２６の発電量変
動は、補充蒸気発生装置１６からの補充蒸気の発生量を
調整することにより制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、間欠的に発生する
蒸気が供給される主系統（主蒸気系統）に補充蒸気を供
給する補充蒸気の制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】転炉で溶銑を吹錬中に発生する転炉ガス
は高温であることから、この熱を回収する方法が従来よ
り種々提案されている。例えば、転炉炉口上部などに間
欠蒸気発生装置（例えば熱回収装置）を設けて熱を蒸気
として蒸気アキュムレータに回収し、この回収した蒸気
を主系統の蒸気管を通して、溶鋼真空処理装置や他の一
般工場装置等の蒸気使用装置に供給している。しかし、
転炉は間欠運転のため、蒸気は間欠的に発生する間欠蒸
気（ＯＧ蒸気）であって、連続的に利用することが困難
であるため、この蒸気を有効に活用する方法が種々検討
されている。例えば、図２に示すように、間欠蒸気の系
統導入設備７０は、蒸気発生量が変動する間欠蒸気発生
装置（例えばＯＧボイラ）７１と、間欠蒸気発生装置７
１の間欠蒸気を貯蔵する蒸気アキュムレータ７２からの
蒸気が供給される複数の蒸気使用装置７３が設けられた
主系統の蒸気本管７４と、蒸気アキュムレータ７２から
供給できる間欠蒸気量が少なくなった場合に、蒸気本管
７４に蒸気を供給できる補充蒸気発生装置（例えば燃料
焚きボイラ）７５とを有している。なお、補充蒸気発生
装置７５で製造される補充蒸気は、発電手段（蒸気ター
ビン発電機）７６に供給される。また、間欠蒸気発生装
置７１、補充蒸気発生装置７５の下流側には、バルブ７
７、７８がそれぞれ設けられ、蒸気本管７４への蒸気の
流入及び蒸気本管７４からの蒸気の流出を調整してい
る。この系統導入設備７０において、補充蒸気発生装置
７５で製造される補充蒸気は、間欠的（間欠蒸気が蒸気
本管７４へ供給されなくなった場合）に蒸気本管７４へ
供給されると共に、連続的に発電手段７６に供給されて
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た補充蒸気の制御方法には以下の問題がある。上記した
ように、発電手段による補充蒸気の呑込量は、補充蒸気
が蒸気本管に供給される場合、されない場合のいずれの
場合においても、補充蒸気の圧力を所定値に制御するよ
うに行われている。このとき、補充蒸気の圧力が、予め
設定した所定値より高い場合は、発電手段が呑込む補充
蒸気量が増加して発電量が増加し、また補充蒸気の圧力
が設定値より低い場合は、呑込む補充蒸気量が減少して
発電量が減少する。このように、発電手段による発電量
に変動が生じるので、発電量が過剰であれば電力が供給
過剰となって、無駄なエネルギーを使用し経済的でな
く、また発電量が不足すれば電力の安定供給ができなく
なる。本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、主
系統の圧力変動を制御し安定した操業を行うと共に、発
電量の大幅な変動を抑制する補充蒸気の制御方法を提供
することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】前記目的に沿う本発明に
係る補充蒸気の制御方法は、複数の蒸気使用装置を備え
た主蒸気系統に、蒸気発生が間欠的である間欠蒸気系統
から間欠蒸気を供給し、間欠蒸気系統から供給する間欠
蒸気の圧力が低下した場合、補充蒸気発生装置及び補充
蒸気発生装置で発生した蒸気を呑込む発電手段を設けた
補充蒸気系統から主蒸気系統に補充蒸気を供給する補充
蒸気の制御方法であって、補充蒸気系統の補充蒸気の圧
力は、補充蒸気系統に設けた発電手段の抽気量によって
所定値に制御され、しかも所定時間内における発電手段
の発電量変動は、補充蒸気発生装置からの補充蒸気の発
生量を調整することにより制御する。このように、補充
蒸気系統の補充蒸気の圧力が、予め設定した所定値より
高い場合は、発電手段から抽気して供給する補充蒸気量
を減少し、また補充蒸気の圧力が所定値より低い場合
は、抽気して供給する補充蒸気量を増加する。これによ
り、発電手段から抽気される補充蒸気量は変動するの
で、発電手段の発電量が小さい場合は、補充蒸気系統で
製造する補充蒸気量を現状より増加させ、また発電手段
の発電量が大きい場合は、補充蒸気量を現状より減少さ
せる。

【０００５】ここで、本発明に係る補充蒸気の制御方法
において、主蒸気系統と補充蒸気系統との間には逆止弁
が設けられ、間欠蒸気系統から供給される間欠蒸気の圧
力が低下し、主蒸気系統の蒸気の圧力が補充蒸気の圧力
より低下した場合、主蒸気系統の蒸気と補充蒸気との差
圧により、逆止弁を介して補充蒸気系統から主蒸気系統
へ補充蒸気を供給し、また間欠蒸気系統から供給される
間欠蒸気の圧力が上昇し、主蒸気系統の蒸気の圧力が補
充蒸気の圧力より高くなった場合、逆止弁により補充蒸
気系統から主蒸気系統への補充蒸気の供給を停止するこ
とが好ましい。このように、逆止弁により補充蒸気系統
から主蒸気系統への補充蒸気の供給を制御するので、主
蒸気系統の蒸気の圧力に応じて補充蒸気系統からの補充
蒸気の供給及び停止を自動的に行うことができる。

【０００６】

【発明の実施の形態】続いて、添付した図面を参照しつ
つ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発
明の理解に供する。ここに、図１は本発明の一実施の形
態に係る補充蒸気の制御方法を適用する系統導入設備の
説明図である。

【０００７】図１に示すように、本発明の一実施の形態
に係る補充蒸気の制御方法を適用する系統導入設備１０
は、蒸気発生量が変動するＯＧボイラ（間欠蒸気発生装
置の一例）１１を備えた間欠蒸気系統１２と、間欠蒸気
系統１２からの間欠蒸気が供給される複数の蒸気使用装
置１３が設けられた蒸気本管１４を備えた主蒸気系統
（主系統とも言う）１５と、間欠蒸気系統１２から供給
される蒸気アキュムレータ２２内の蒸気の圧力が低下し
た場合、主蒸気系統１５へ補充蒸気を供給する燃料焚き
ボイラ（補充蒸気発生装置の一例）１６を備えた補充蒸
気系統１７とを有する設備である。なお、この系統導入
設備１０の各装置は、制御用コンピュータ等の制御装置
（図示しない）によって稼動される。以下、詳しく説明
する。

【０００８】間欠蒸気系統１２において、ＯＧボイラ１
１は、回収した転炉ガスの潜熱及び顕熱の熱交換により
高温高圧の蒸気を発生させるものであり、その製造され
る間欠蒸気量は単位時間当り例えば０〜４００ｔの範囲
で変動し、平均８０〜９０ｔ程度である。このＯＧボイ
ラ１１は、転炉（図示しない）の数に応じて１又は２以
上設置することが可能であり、ＯＧボイラ１１には配管
１８が接続されている。この配管１８の上流側には分岐
点Ｘが設けられ、分岐点Ｘから分岐した支管１９には放
散弁２０が備えられている。これにより、ＯＧボイラ１
１が設けられた間欠蒸気系統１２の間欠蒸気の圧力が過
昇圧となった場合は、放散弁２０によって間欠蒸気を排
気し、間欠蒸気の圧力を調整することも可能である。ま
た、配管１８の分岐点Ｘの下流側には分岐点Ｙが設けら
れ、分岐点Ｙから分岐した支管２１の下流側端部には、
ＯＧボイラ１１で製造した蒸気を貯蔵する蒸気アキュム
レータ２２（例えば、容量が３００ｍ³ 程度）が、１又
は２以上設けられている。なお、この蒸気アキュムレー
タ２２内の圧力（例えば、最大で３．７ＭＰａ程度）は
圧力計（図示しない）で測定され、この測定圧力が制御
装置に入力されている。更に、配管１８の分岐点Ｙの下
流側には減圧弁２３が設けられ、例えば３．７ＭＰａの
蒸気を例えば２．０ＭＰａ（この実施の形態においては
１．９ＭＰａ）程度に減圧している。

【０００９】補充蒸気系統１７において、燃料焚きボイ
ラ１６は、連続的に高温高圧の蒸気を発生させるもので
あり、その製造される補充蒸気量は単位時間当り例えば
６０〜１２０ｔ程度である。なお、ここでは、燃料焚き
ボイラ１６を２台配置しているが、１台でもよく、また
３台以上配置することも可能である。この燃料焚きボイ
ラ１６には配管２４が接続され、この配管２４には分岐
点Ｚが設けられている。この分岐点Ｚから分岐した支管
２５の下流側端部には、燃料焚きボイラ１６で発生した
蒸気を呑込む蒸気タービン発電機（発電手段の一例）２
６が備えられ、蒸気を単位時間当り例えば１５〜１２０
ｔ程度呑込み、電力を例えば３〜２４ＭＷ程度発生させ
る。なお、燃料焚きボイラ１６で発生した補充蒸気は、
蒸気タービン発電機２６に供給され、発生した電力を使
用することが可能となる。なお、配管２４中の補充蒸気
は、蒸気タービン発電機２６を稼動させることで、圧力
（所定値）が例えば１．５ＭＰａ程度に制御されてい
る。

【００１０】間欠蒸気系統１２の配管１８の下流側端部
には、流量制御と圧力制御との切替えを行う制御弁２７
が設けられ、この制御弁２７を介して主蒸気系統１５の
蒸気本管１４が連続的に接続されている。これにより、
間欠蒸気は制御弁２７を介して蒸気本管１４へと供給さ
れ、更にこの蒸気本管１４から複数の蒸気使用装置１３
へと供給される。また、補充蒸気系統１７の配管２４の
下流側端部には逆止弁２８が設けられ、この逆止弁２８
を介して主蒸気系統１５の蒸気本管１４が連続的に接続
されている。これにより、間欠蒸気系統１２から供給さ
れる蒸気アキュムレータ２２内の蒸気の圧力が低下し、
主蒸気系統１５の蒸気の圧力が補充蒸気の圧力より低下
した場合、補充蒸気系統１７から主蒸気系統１５への補
充蒸気の供給が可能となる。一方、間欠蒸気系統１２か
ら主蒸気系統１５へ蒸気アキュムレータ２２内の蒸気が
供給され、主蒸気系統１５の蒸気の圧力が補充蒸気の圧
力より高い場合、主蒸気系統１５から補充蒸気系統１７
への蒸気の流れ込みを防止できる。このように、簡単な
構成で主蒸気系統１５への補充蒸気の流れ込みを制御で
きるので、経済的である。

【００１１】主蒸気系統１５の蒸気本管１４中の蒸気
は、所定圧力、即ち１．６ＭＰａ（例えば、２００〜３
００℃程度）に設定され、系統導入設備１０を安定に操
業させるために、例えば１．５〜１．６ＭＰａ程度（管
理値）の範囲で管理されている。なお、前記した間欠蒸
気系統１２、主蒸気系統１５、補助蒸気系統１７を流れ
る各蒸気の圧力は、配管１８、蒸気本管１４、配管２４
にそれぞれ設けられたセンサーによって感知され、制御
装置に送られ、制御されている。従って、間欠蒸気系統
１２から供給される蒸気アキュムレータ２２内の蒸気の
圧力（１．９ＭＰａ）が低下し、主蒸気系統１５の蒸気
の圧力（１．６ＭＰａ）が補充蒸気の圧力（１．５ＭＰ
ａ）より低下した場合、主蒸気系統１５の蒸気と補充蒸
気との差圧により、逆止弁２８を介して補充蒸気系統１
７から主蒸気系統１５へ補充蒸気が供給される。このた
め、主蒸気系統１５の蒸気の圧力は、管理値の範囲内で
安定させることができるので、操業を安定して行うこと
が可能である。また、間欠蒸気系統１２から供給される
蒸気アキュムレータ２２内の蒸気の圧力が上昇し、主蒸
気系統１５の蒸気の圧力が補充蒸気の圧力（１．５ＭＰ
ａ）より高くなった場合、逆止弁２８により補充蒸気系
統１７から主蒸気系統１５への補充蒸気の供給が停止さ
れ、間欠蒸気系統１２から主蒸気系統１５へ蒸気アキュ
ムレータ２２内の蒸気が供給される。このため、主蒸気
系統１５に間欠蒸気を最大限供給できる。

【００１２】ここで、主蒸気系統１５の蒸気の圧力が所
定圧力（１．６ＭＰａ）未満の場合、制御弁２７の制御
を流量制御に切替え、間欠蒸気の供給量に速度勾配を設
け、蒸気アキュムレータ２２に蓄積された間欠蒸気を最
大限供給できるように、連続的に流量制御を行う。一
方、主蒸気系統１５の蒸気の圧力が所定圧力（１．６Ｍ
Ｐａ）以上の場合、制御弁２７の制御を圧力制御に切替
え、蒸気本管１４への間欠蒸気の導入量を制限し、主蒸
気系統１５へ流れる間欠蒸気の圧力を１．６ＭＰａに制
御する。なお、制御弁２７の制御の切替えは、主蒸気系
統１５の蒸気の圧力をリアルタイムに確認し、制御装置
（図示しない）によって自動的に行う。これにより、作
業性を良好とし、系統導入設備１０を安定に操業させる
ことが可能となる。

【００１３】次に、本発明の一実施の形態に係る補充蒸
気の制御方法について、前記した系統導入設備１０を参
照しながら説明する。通常、蒸気アキュムレータ２２内
に間欠蒸気が貯蔵され、主蒸気系統１５へ供給される蒸
気の圧力が前記管理値の範囲内にあり、しかもこの蒸気
の圧力が補充蒸気の圧力（所定値）を上回る場合は、測
定圧力に基づき制御装置によって制御弁２７を開状態と
し、複数の蒸気使用装置１３が設けられた主蒸気系統１
５に、間欠蒸気系統１２から蒸気アキュムレータ２２内
の蒸気が供給される。ここで、主蒸気系統１５の蒸気本
管１４内の蒸気の圧力が所定圧力未満の場合、制御装置
によって制御弁２７の制御を流量制御とし、間欠蒸気を
主蒸気系統１５に最大限供給し、蒸気本管１４内の蒸気
の圧力を管理値の範囲内に維持する。一方、蒸気本管１
４内の蒸気の圧力が所定圧力以上の場合、制御装置によ
って制御弁２７の制御を圧力制御とし、蒸気本管１４内
の蒸気の圧力を所定圧力に維持できるように調節する。
このとき、蒸気本管１４内の蒸気の圧力は、補充蒸気の
圧力より高いため、逆止弁２８により、主蒸気系統１５
から補充蒸気系統１７への蒸気の流入は防止される。

【００１４】一方、蒸気アキュムレータ２２内の間欠蒸
気量も少なくなり、主蒸気系統１５へ供給される蒸気ア
キュムレータ２２内の蒸気圧力が低下し、蒸気本管１４
内の蒸気の圧力が管理値の下限値を下回る場合、即ち間
欠蒸気の圧力が補充蒸気の圧力（所定値）を下回る場合
は、測定圧力に基づき補充蒸気の追従能力以下で予め設
定した流量勾配Ｋ（例えば、４．５ｔ／ｈ／ｍｉｎ程
度）で制御装置によって制御弁２７を閉状態とし、逆止
弁２８により補充蒸気系統１７から主蒸気系統１５へ補
充蒸気が供給され、蒸気本管１４内の蒸気の圧力が管理
値範囲内を維持する。

【００１５】ここで、補充蒸気系統１７の補充蒸気の圧
力制御について説明する。補充蒸気系統１７の補充蒸気
の圧力は、制御装置に送られた配管２４内の補充蒸気の
測定圧力に基づき、制御装置によって蒸気タービン発電
機２６を稼動（抽気量を変動）させることで、所定値に
制御されている。なお、この蒸気タービン発電機２６
は、応答性が良好（短時間に稼動可能）なため、制御装
置によって短時間の間に抽気する補充蒸気量を調節でき
る。これにより、補充蒸気の圧力を、容易に所定値に制
御できるので、補充蒸気が蒸気本管１４へ供給された場
合においても、主蒸気系統１５の蒸気の圧力変動を抑制
できる。

【００１６】このように、蒸気タービン発電機２６から
抽気する補充蒸気量は変動するので、その結果生じる発
電量も変動する。従って、制御装置に送られた蒸気ター
ビン発電機２６の発電量が小さい場合は、制御装置によ
って燃料焚きボイラ１６を追い炊きし、製造する補充蒸
気量を現状より増加させる。また、制御装置に送られた
蒸気タービン発電機２６の発電量が大きい場合は、制御
装置によって燃料焚きボイラ１６の燃料を現状より減少
させ、製造する補充蒸気量を現状より減少させる。な
お、燃料焚きボイラ１６による補充蒸気の発生量の調整
は、所定時間内、例えば１時間以内に行う。これは、電
力需給管理が単位時間当りの消費電力（ＫＷＨ）で示さ
れることに着目したものであり、これによって蒸気ター
ビン発電機２６の発電量変動を容易に制御できる。この
ように、蒸気タービン発電機２６の発電量変動を１時間
以内で制御すれば良いので、補充蒸気の発生量の調節
は、応答性が悪い（稼動までに時間を要する）燃料焚き
ボイラ１６を用いた場合でも容易に行うことができる。

【００１７】そして、再度、転炉の吹錬が開始され、蒸
気アキュムレータ２２内に間欠蒸気が貯蔵されて、この
蒸気アキュムレータ２２内の蒸気圧力が補充蒸気の圧力
を上回る場合は、測定圧力に基づき制御装置によって前
記流量勾配Ｋで制御弁２７を開状態とし、複数の蒸気使
用装置１３が設けられた主蒸気系統１５に、間欠蒸気系
統１２から蒸気が供給される。これにより、主蒸気系統
１５の蒸気本管１４内の蒸気の圧力は、間欠蒸気系統１
２からの蒸気供給の有無に影響されることなく、管理値
の範囲内で制御することができる。

【００１８】以上、本発明を、一実施の形態を参照して
説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記
載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に
記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施
の形態や変形例も含むものである。例えば、前記したそ
れぞれの実施の形態や変形例の一部又は全部を組合せて
本発明の補充蒸気の制御方法を構成する場合にも本発明
は適用される。また、前記実施の形態においては、補充
蒸気発生装置として燃料焚きボイラを使用した場合につ
いて説明した。しかし、他の補充蒸気発生装置、例えば
コークスの冷却時に発生する熱を利用するＣＤＱを備え
ることも可能である。

【００１９】

【発明の効果】請求項１及び２記載の補充蒸気の制御方
法においては、補充蒸気系統の補充蒸気の圧力が、予め
設定した所定値より高い場合は、発電手段から抽気して
供給する補充蒸気量を減少し、また補充蒸気の圧力が所
定値より低い場合は、抽気して供給する補充蒸気量を増
加する。これにより、所定の圧力に調整された補充蒸気
を直ちに主蒸気系統に供給できるので、主蒸気系統に間
欠蒸気系統から蒸気を供給できなくなった場合において
も、主蒸気系統の蒸気の圧力変動を抑制し設備を安定に
操業できる。また、発電手段から抽気される補充蒸気量
は変動するので、発電手段の発電量が小さい場合は、補
充蒸気発生装置で製造する補充蒸気量を現状より増加さ
せることにより、所定時間内における発電手段の発電量
を、目標とする範囲に制御できる。従って、過剰な発電
を行うことなく経済的で、しかも装置が使用するために
十分な発電を行うことができ電力の安定供給ができる。

【００２０】特に、請求項２記載の補充蒸気の制御方法
においては、逆止弁により補充蒸気系統から主蒸気系統
への補充蒸気の供給を制御するので、主蒸気系統の蒸気
の圧力に応じて補充蒸気系統からの補充蒸気の供給及び
停止を自動的に行うことができる。このように、補充蒸
気系統の補充蒸気の圧力を所定値に制御するだけで、主
蒸気系統の蒸気の圧力を安定操業可能なレベルに制御で
きるので、設備を安定に操業できると共に作業性が良好
となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係る補充蒸気の制御方
法を適用する系統導入設備の説明図である。

【図２】従来例に係る系統導入設備の説明図である。

【符号の説明】

１０：系統導入設備、１１：ＯＧボイラ（間欠蒸気発生
装置）、１２：間欠蒸気系統、１３：蒸気使用装置、１
４：蒸気本管、１５：主蒸気系統、１６：燃料焚きボイ
ラ（補充蒸気発生装置）、１７：補充蒸気系統、１８：
配管、１９：支管、２０：放散弁、２１：支管、２２：
蒸気アキュムレータ、２３：減圧弁、２４：配管、２
５：支管、２６：蒸気タービン発電機（発電手段）、２
７：制御弁、２８：逆止弁

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の蒸気使用装置を備えた主蒸気系統
   に、蒸気発生が間欠的である間欠蒸気系統から間欠蒸気
   を供給し、前記間欠蒸気系統から供給する前記間欠蒸気
   の圧力が低下した場合、補充蒸気発生装置及び該補充蒸
   気発生装置で発生した蒸気を呑込む発電手段を設けた補
   充蒸気系統から前記主蒸気系統に補充蒸気を供給する補
   充蒸気の制御方法であって、前記補充蒸気系統の補充蒸
   気の圧力は、前記補充蒸気系統に設けた前記発電手段の
   抽気量によって所定値に制御され、しかも所定時間内に
   おける前記発電手段の発電量変動は、前記補充蒸気発生
   装置からの前記補充蒸気の発生量を調整することにより
   制御することを特徴とする補充蒸気の制御方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の補充蒸気の制御方法にお
   いて、前記主蒸気系統と前記補充蒸気系統との間には逆
   止弁が設けられ、前記間欠蒸気系統から供給される前記
   間欠蒸気の圧力が低下し、前記主蒸気系統の蒸気の圧力
   が前記補充蒸気の圧力より低下した場合、前記主蒸気系
   統の蒸気と前記補充蒸気との差圧により、前記逆止弁を
   介して前記補充蒸気系統から前記主蒸気系統へ前記補充
   蒸気を供給し、また前記間欠蒸気系統から供給される前
   記間欠蒸気の圧力が上昇し、前記主蒸気系統の蒸気の圧
   力が前記補充蒸気の圧力より高くなった場合、前記逆止
   弁により前記補充蒸気系統から前記主蒸気系統への前記
   補充蒸気の供給を停止することを特徴とする補充蒸気の
   制御方法。