JP2007248026A

JP2007248026A - 高炉ガス焚発電設備の燃料制御方法および燃料制御装置

Info

Publication number: JP2007248026A
Application number: JP2006076241A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Kurokawa; 淳黒川
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2006-03-20
Filing date: 2006-03-20
Publication date: 2007-09-27

Abstract

【課題】高炉ガスを主燃料とする副生ガス炊発電において、高炉特有の操業変動に起因する高炉ガスの圧力、熱量の変動を安定化し発電量の不安定化を防止する。
【解決手段】
高炉ガスを主燃料として燃焼させるガス焚発電設備であって、高炉ガスのカロリー値が変動した場合に、高炉ガスとカロリー値が異なる副生ガスを高炉ガスと混合させ、高炉ガスのカロリー値が一定となるように制御することを特徴とする高炉ガス焚発電設備の燃料制御方法
【選択図】図１

Description

本発明は、高炉ガスを主燃料として発電する副生ガス焚発電設備の操業方法および装置に関するものである。

高炉ガスを燃焼させてボイラの熱源とするガス焚発電においては高炉操業過程で発生する高炉ガスを主燃料としているため高炉特有の操業状態の変動の影響を受けやすい。
すなわち高炉への原料投入、出銑等の高炉特有の操業状態の変動により高炉ガスの流量、圧力、熱量は刻々と変化し発生高炉ガスのカロリーが大きく変動し、このガスカロリーの変動に起因する発電出力の変動がある。発電出力の安定化を図ることを目的として、
特許文献１には、発電機の出力に応じ燃焼器の燃料用高炉ガス中にN_２などの減熱用希釈ガスまたはLPGなどの増熱用富化ガスのいずれかを添加してガスタービン出力が一定となるように制御する技術が開示されている。また、
特許文献２には、高炉から排出される副生ガス（ＣＯを２０％程度含んだガス）をガスタービンの燃焼室で燃焼させてガスタービンを駆動し、その燃焼排ガスを回収して蒸気タービンを駆動して発電を行う副生ガス利用ガス化複合発電システムに関する技術が開示されており、これによると石炭、重質油など安価な燃料を用いてガス化し、メタノール合成を行い、該メタノールを、高炉からの副生ガス量が変動した時にその不足分を補う形でガスタービンに供給するシステムが記載されている。

特許文献１および２には高炉ガスの熱量等の変動が大きい場合に、LPG、メタノール等を添加して、発電出力の安定化を図るとする技術思想は開示されているが、本願発明の変動する高炉ガス、コークス炉ガスおよび転炉ガスの放散をなくし、更にアキュムレータで圧力制御するという構成は開示されていない。

特開平９−３１７４９９号公報特開２００２−３８９７１号公報

上述したように、高炉ガスの変動が大きい場合は発電自体が不安定になり、発電出力の低下をきたす場合がある。従って、高炉ガスを主燃料とする発電の操業は、高炉特有の操業状態の変動があっても、発電出力を安定させるという課題がある。

発明者は、このような問題を種々検討し、本発明をなしたもので、高炉ガス出入口管を改造して、高炉ガスの熱量等が変動しても発電作業が安定してできるようにしたものである。

第一の発明は、高炉ガスを主燃料として燃焼させるガス焚発電設備であって、高炉ガスのカロリー値が変動した場合に、高炉ガスとカロリー値が異なる副生ガスを高炉ガスと混合させ、高炉ガスのカロリー値が一定となるように制御することを特徴とする高炉ガス焚発電設備の燃料制御方法である。

第二の発明は、前記副生ガスがコークス炉ガスと転炉ガスであることを特徴とする第一の発明に記載の高炉ガス焚発電設備の燃料制御方法である。

第三の発明は、高炉ガスをボイラに供給する高炉ガス供給管に設けられた高炉ガスカロリー計及び圧力計と、前記高炉ガス供給管に混合ガス制御弁を介して接続されたアキュムレータと、各々制御弁を介して前記アキュムレータに接続された、コークス炉ガスホルダーからコークス炉ガスを供給するガス供給管と、転炉ガスホルダから転炉ガスを供給するガス供給管と、前記アキュムレータに設けられたアキュムレータカロリー計及び圧力計とからなり、前記高炉ガスカロリー計及び圧力計の検出値とアキュムレータカロリー計及び圧力計の検出値に基づき高炉ガスとコークス炉ガス、転炉ガスとの混合量を制御することを特徴とする高炉ガス焚発電設備の燃料制御装置である。

第四の発明は、前記コークス炉ガスを供給するガス供給管から分岐して、制御弁を介して前記アキュムレータに接続するカロリー補正用コークス炉ガス供給管を更に、設けた事を特徴とする第三の発明に記載の高炉ガス焚発電設備の燃料制御装置である。

本発明の高炉ガス炊発電設備の操業方法および装置によれば、高炉の操業状態に変動が生じても高炉ガス供給管に設けた高炉ガスカロリー計がその変動を検知し、アキュムレータ内のコークス炉ガス、転炉ガス等の副生ガス（以下、単に副生ガス）を前記高炉ガスの変動に応じて高炉ガスに混合してボイラへ送給するので、高炉ガスの圧力の変動による発電量の不安定化が防止できる。また、熱量変動対策としてガスホルダーからの副生ガスを高炉ガスに混合させることにより熱量変動にも対応できる効果がある。また、副生ガスにも放散防止にも対応できる効果がある。

高炉ガスに混合する副生ガスとしては、転炉ガスホルダー２１に貯蔵される転炉ガスとコークス炉ガスホルダー２４に貯蔵されるコークス炉ガスが使用される。これらの副生ガスは、アキュムレータ３に貯蔵され、高炉ガスカロリー計２ｂのカロリー値とアキュムレータカロリー計のカロリー値とから、高炉ガスとコークス炉ガス、転炉ガスとの混合割合が算出され副生ガスが混合ガス制御弁４と通して高炉ガスに供給される。これらのガスは高炉ガス焚発電設備１０のボイラー１１に供給され蒸気タービン１４を駆動して発電が行われる。

図１は、本発明にかかる高炉ガス焚発電設備の燃料制御方法および燃料制御装置の１実施例のシステム系統を説明する図である。高炉ガス焚発電設備１０に供給される燃料ガスは主に高炉ガスである。一方、高炉ガスの圧力、カロリー変動に対応して、転炉ガスホルダー２１やコークス炉ガスホルダー２４に貯蔵されている転炉ガス、コークス炉ガスが副生ガスとして高炉ガスに混合されて使用される。転炉ガス、コークス炉ガスは高炉ガスとはカロリー値が異なるので高炉ガスのカロリー変動に対応して混合するガスとして好適なガスである。

高炉ガスは高炉ガス供給管１により、高炉ガス焚発電設備１０のボイラー１１に供給される。該高炉ガス供給管１の中間には高炉ガス圧力計２ａ、高炉ガスカロリー計２ｂと高炉ガス制御弁９とが設置され、高炉ガスの圧力変動、カロリー変動に対応している。

副生ガスとして使用されるコークス炉ガスは、コークス炉ガスホルダー２４からコークス炉ガスを供給するガス供給管２６がコークス炉ガス制御弁６を介してアキュムレータ３に接続され、また、転炉ガスホルダ２１から転炉ガスを供給するガス供給管２３が転炉ガス制御弁５を介してアキュムレータ３に接続されている。コークス炉ガスと転炉ガスの混合量は、アキュムレータ３に取り付けられたアキュムレータカロリー計７ｂとアキュムレータ圧力計７ａの検出値から制御される。

更に、コークス炉ガス供給管２６から分岐して、制御弁８を介して、アキュムレータに接続されたカロリー補正用コークス炉ガス供給管２７を別途設けたので、副生ガスのカロリー変動に対応して、コークス炉ガスと転炉ガスの混合量をきめ細かく制御できる。

１０は前記高炉ガス供給管１と接続された高炉ガス焚発電設備で、１１は前記高炉ガス供給管１と接続され高炉ガスを主燃料とするボイラ、１２は該ボイラ１１内に設けられた水管、１３は蒸気管、１４は蒸気タービンで該水管１２の加熱により発生した蒸気により回転駆動される。１５は該蒸気タービン１４と回転軸が直結した発電機である。

１６は前記蒸気タービン１４からの低温度の余り蒸気を水に戻すための復水器、１７は復水タンク、１８は復水ポンプで復水をボイラ１１の水管１２へ供給し再び蒸気を発生させる。

尚、１９はボイラ１１への燃焼空気供給管、２５と２２は、余剰ガスを燃焼放散するコークス炉ガス燃焼放散塔、転炉ガス燃焼放散塔である。転炉ガスは転炉操業の状態により、転炉ガスカロリーの変動が大きく、副生ガスのカロリー変動分をカロリー補正用コークス炉ガス供給管２７からコークス炉ガスを供給することにより調整することが好ましいが、転炉ガス供給管２３の転炉ガス制御弁５とコークス炉ガス供給管２６のコークス炉ガス制御弁６のみで調整することは可能である。もちろん、ガスホルダーの貯蔵が満杯になったときは、放散せずに高炉ガスと混合してボイラー１１で燃焼させることもできる。

図２は、本発明と従来技術のボイラへの供給燃焼ガスの圧力変動の度合を示した比較グラフであり、本発明では圧力変動が従来に比べ改善されていることが明らかである。

図３は、本発明と従来技術のボイラへの燃焼ガスの熱量変動度合を示した比較グラフであり、本発明では熱量の安定度が従来に比べ改善されていることが明らかである。

本発明は種々の混合ガスを燃料として使用するガス焚発電設備に適用できる。

高炉ガス焚発電設備のシステム系統図である。圧力の変動度合を示す比較グラフである。熱量の変動度合を示す比較グラフである。

符号の説明

１高炉ガス供給管
２ａ高炉ガス圧力計
２ｂ高炉ガスカロリー計
３アキュムレータ
４混合ガス制御弁
５転炉ガス制御弁
６コークス炉ガス制御弁
７ａアキュムレータ圧力計
７ｂアキュムレータカロリー計
８カロリー補正用コークス炉ガス制御弁
９高炉ガス制御弁
１０高炉ガス焚発電設備
１１ボイラ
１２水管
１３蒸気管
１４蒸気タービン
１５発電機
１６復水器
１７復水タンク
１８復水ポンプ
１９燃焼用空気供給管
２１転炉ガスホルダー
２２転炉ガス燃焼放散塔
２３転炉ガス供給管
２４コークス炉ガスホルダー
２５コークス炉ガス燃焼放散塔
２６コークス炉ガス供給管
２７カロリー補正用コークス炉ガス供給管

Claims

高炉ガスを主燃料として燃焼させるガス焚発電設備であって、高炉ガスのカロリー値が変動した場合に、高炉ガスとカロリー値が異なる副生ガスを高炉ガスと混合させ、高炉ガスのカロリー値が一定となるように制御することを特徴とする高炉ガス焚発電設備の燃料制御方法。
前記副生ガスがコークス炉ガスと転炉ガスであることを特徴とする請求項１記載の高炉ガス焚発電設備の燃料制御方法。
高炉ガスをボイラに供給する高炉ガス供給管に設けられた高炉ガスカロリー計及び圧力計と、前記高炉ガス供給管に混合ガス制御弁を介して接続されたアキュムレータと、各々制御弁を介して前記アキュムレータに接続された、コークス炉ガスホルダーからコークス炉ガスを供給するガス供給管と、転炉ガスホルダから転炉ガスを供給するガス供給管と、前記アキュムレータに設けられたアキュムレータカロリー計及び圧力計とからなり、前記高炉ガスカロリー計及び圧力計の検出値とアキュムレータカロリー計及び圧力計の検出値に基づき高炉ガスとコークス炉ガス、転炉ガスとの混合量を制御することを特徴とする高炉ガス焚発電設備の燃料制御装置。
前記コークス炉ガスを供給するガス供給管から分岐して、制御弁を介して前記アキュムレータに接続するカロリー補正用コークス炉ガス供給管を更に、設けた事を特徴とする請求項３に記載の高炉ガス焚発電設備の燃料制御装置。