JP2010254753A - コークス炉ガス代替燃料ガスの混合制御方法及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】各使用工場側での燃焼設備の改造なしに熱量が安定した代替燃料ガスを提供する。
【解決手段】必要擬似Cガス量から仮希釈率を設定する工程と、天然ガス組成と希釈ガス組成およびCガス組成から擬似Cガス組成および調整Cガス組成を計算する工程と、前記調整Cガス組成から理論空気量と単位発熱量を計算し、該単位発熱量とCガスの単位発熱量との差異が許容設定範囲内であるか否かを判定する工程と、決定された希釈率から天然ガスの流量および希釈ガスの流量を設定する工程と、前記調整Cガスの理論空気量と単位発熱量の実測値から天然ガスおよび希釈ガスの流量設定値を変更する工程とからなることを特徴とする天然ガスおよび希釈ガスの混合制御方法である。
【選択図】図２
【解決手段】必要擬似Cガス量から仮希釈率を設定する工程と、天然ガス組成と希釈ガス組成およびCガス組成から擬似Cガス組成および調整Cガス組成を計算する工程と、前記調整Cガス組成から理論空気量と単位発熱量を計算し、該単位発熱量とCガスの単位発熱量との差異が許容設定範囲内であるか否かを判定する工程と、決定された希釈率から天然ガスの流量および希釈ガスの流量を設定する工程と、前記調整Cガスの理論空気量と単位発熱量の実測値から天然ガスおよび希釈ガスの流量設定値を変更する工程とからなることを特徴とする天然ガスおよび希釈ガスの混合制御方法である。
【選択図】図２
Description
本発明は、コークス炉ガス代替燃料ガスの混合制御方法及びその製造方法に関するものである。
製鉄所で発生するコークス炉ガス（以下Ｃガスと呼ぶ）は、鋼材加熱炉、熱処理炉、焼鈍炉や焼結炉など製鉄プロセスの燃料として広く使用されている。Ｃガスは、製鉄所で発生する他のガスに比べて発熱量が高いので、製鉄所内での用途が多いことから、種々の設備に使用される結果、製鉄プロセスで必要とするＣガス需要がＣガス発生量を上回る場合がある。
この場合、各工場では、不足する熱量を天然ガスや液化石油ガス等の高カロリの外部購入燃料により補うか、Ｃガスと別系統で供給設備及び燃焼設備を設けるか、代替燃料ガスの混合度合いに合わせてＣガス流量や燃焼空気量を自動的に変更する機能を持たせる必要がある。
特許文献１には製鉄所からの種々の燃料ガスを混合し、発電所のガスタービンの運転状況に合わせて燃料ガスを供給する全体構成が開示されている。本構成は図３に示すように、製鉄所のコークス炉、高炉、転炉よりそれぞれＣガス、高炉ガス（以下Ｂガスと呼ぶ）、転炉ガス（以下ＬＤガスと呼ぶ）を各々別系統で配管し、発電所側にこれらのガスを混合するガス混合器を備え、計算機システムでは、発電所で使用可能な燃料ガス量および発熱量を算出し、ガスタービンで使用する燃料ガスの種類および発熱量を決定し、その結果をガス混合器に送り、ガスタービンへ供給する燃料ガス量や発熱量を制御するように構成されている。
しかし、本構成でも、Ｃガスは製鉄所での用途が多いことから発電所への供給が不安定であり、Ｃガスの供給が停止または減少した場合、ガス専焼運転が継続できなくなるので、重油燃焼用バーナをも併設しており維持管理費が割高となっている。
解決しようとする問題点は、Ｃガスの使用工場が多岐に渡る場合に、その各々についてＣガス不足時の対策を行う（天然ガスや液化石油ガス等の高カロリガスの購入やＢガス、Ｃガス、ＬＤガス配管を個別に敷設する等）と膨大な設備費がかかる点である。
そこで、各使用工場側での燃焼設備の改造なしに熱量が安定した代替燃料ガスを提供する。
発明者は、上述した課題を鋭意検討し、発明を完成したもので、その要旨は以下の通りである。
第一の発明は、必要擬似Cガス量から仮希釈率を設定する工程と、天然ガス組成と希釈ガス組成およびCガス組成から擬似Cガス組成および調整Cガス組成を計算する工程と、前記調整Cガス組成から理論空気量と単位発熱量を計算し、該単位発熱量とCガスの単位発熱量との差異が許容設定範囲内であるか否かを判定する工程と、決定された希釈率から天然ガスの流量および希釈ガスの流量を設定する工程と、前記調整Cガスの理論空気量と単位発熱量の実測値から天然ガスおよび希釈ガスの流量設定値を変更する工程とからなることを特徴とする天然ガスおよび希釈ガスの混合制御方法である。
第二の発明は、第一の発明に記載の天然ガスおよび希釈ガスの流量制御方法を用いて製造された調整Cガスを、コークス炉ガス配管に接続して、製鉄所内燃料ガスとしたことを特徴とするコークス炉ガス代替燃料ガスの製造方法である。
燃料ガス製造元側でＣガスと同等の燃焼特性を有するＣガス代替燃料（疑似Ｃガス）を調整して、調整Cガスとし、各燃料使用工場に送るようにしたので、燃料ガス使用設備側で個別に設備改造をすることなくＣガス代替燃料を使用できるようになる。
本願発明を図面に従って説明する。
まず図1のフローで使用するガスについて説明する。
擬似Cガスとは、不足するCガスの代替燃料ガスとして使用するガスであり、高カロリガスと低カロリガス（以下希釈ガスと呼ぶ）を混合したガスをいい、高カロリガスとしては、市販の天然ガスや液化石油ガスを、希釈ガスとしては、製鉄所内で発生するＢガスやＬＤガスを使用する。
まず図1のフローで使用するガスについて説明する。
擬似Cガスとは、不足するCガスの代替燃料ガスとして使用するガスであり、高カロリガスと低カロリガス（以下希釈ガスと呼ぶ）を混合したガスをいい、高カロリガスとしては、市販の天然ガスや液化石油ガスを、希釈ガスとしては、製鉄所内で発生するＢガスやＬＤガスを使用する。
調整Cガスとは、擬似Cガスを補充混合したCガスをいい、その理論空気量や単位発熱量はCガスとほぼ同等となるように調整されている。
本発明に使用したガスの代表的発熱量は以下のとおりである。Ｃガスの発熱量は21ＭＪ／Ｎｍ３、Ｂガスの発熱量は3．4ＭＪ／Ｎｍ３、ＬＤガスの発熱量は8.4ＭＪ／Ｎｍ３、天然ガスの発熱量は41ＭＪ／Ｎｍ３、であり、各ガスの発熱量をＣガスの発熱量と比較すると、Ｂガスは1／6、ＬＤガスは1／2．5、天然ガスは2倍となる。
次に、本発明のＣガスの発生と需要のバランスから必要な疑似Ｃガス量（熱量）を求めるフローを説明する。
次に、本発明のＣガスの発生と需要のバランスから必要な疑似Ｃガス量（熱量）を求めるフローを説明する。
Ｓ１：Ｃガス発生量、消費量、バッファー能力等（Ｓ１１）を勘案して必要な疑似ガス製造量を決定する。
Ｓ２：入手可能な希釈ガス量も勘案して仮希釈率を設定する。
Ｓ３：使用する天然ガスの組成および希釈ガスの組成（Ｓ１２）と希釈率とから疑似Ｃガスの組成を計算する。
Ｓ４：Ｓ３で計算した疑似Ｃガス組成と通常使用しているＣガスの組成とからこれらのガスを混合してできる調整Ｃガスの組成を計算する。
Ｓ５：Ｓ４で計算された調整Ｃガスの組成から燃焼に必要な理論空気量と発熱量を計算する。
Ｓ６：計算した燃焼に必要な理論空気量と発熱量が予め設定しておいた理論空気量と発熱量の許容範囲外の場合は、希釈率を変更して（Ｓ１０）再計算する（Ｓ２）。許容範囲内（Cガスの理論空気量および単位発熱量と同等となる範囲）であれば次のステップ（Ｓ７）に進む。
Ｓ７：希釈率を決定する。
Ｓ８：天然ガスおよび希釈ガスの流量を設定する。
Ｓ９：調整Cガスの理論空気量、単位発熱量の実測値（Ｓ１４）が予め設定しておいた理論空気量と発熱量の許容範囲内（Cガスの理論空気量および単位発熱量と同等となる範囲）に無い場合は希釈率を変更（Ｓ１０）して再計算する（Ｓ２）。許容範囲内であればＳ１５に進む。
Ｓ１５：天然ガスおよび希釈ガスの流量設定を維持する。
図２は疑似Cガスの混合設備の概略を説明する図である。図中１はCガス組成測定装置を、２は天然ガス組成測定装置を、３は希釈ガス組成測定装置を、４は調整ガス組成測定装置を、５は天然ガス流量制御弁を、６は希釈ガス流量制御弁を、７は疑似Cガス流量制御弁を表す。製鉄所内のガス製造設備側でCガスと同等の燃焼特性を有する疑似Cガスを製造して、既存のCガス配管に接続するようにしたので、ガス使用設備側で天然ガス等を燃焼させるための設備改造をすることなく、Cガス代替燃料（疑似Cガス）が既存のCガス配管を使って使用できるようになる。
１ Cガス組成測定装置
２ 天然ガス組成測定装置
３ 希釈ガス組成測定装置
４ 調整ガス組成測定装置
５ 天然ガス流量制御弁
６ 希釈ガス流量制御弁
７ 疑似Cガス流量制御弁
２ 天然ガス組成測定装置
３ 希釈ガス組成測定装置
４ 調整ガス組成測定装置
５ 天然ガス流量制御弁
６ 希釈ガス流量制御弁
７ 疑似Cガス流量制御弁
Claims (2)
- 必要擬似Cガス量から仮希釈率を設定する工程と、天然ガス組成と希釈ガス組成およびCガス組成から擬似Cガス組成および調整Cガス組成を計算する工程と、前記調整Cガス組成から理論空気量と単位発熱量を計算し、該単位発熱量とCガスの単位発熱量との差異が許容設定範囲内であるか否かを判定する工程と、決定された希釈率から天然ガスの流量および希釈ガスの流量を設定する工程と、前記調整Cガスの理論空気量と単位発熱量の実測値から天然ガスおよび希釈ガスの流量設定値を変更する工程とからなることを特徴とする天然ガスおよび希釈ガスの混合制御方法。
- 請求項1記載の天然ガスおよび希釈ガスの流量制御方法を用いて製造された調整Cガスをコークス炉ガス配管に接続して製鉄所内燃料ガスとしたことを特徴とするコークス炉ガス代替燃料ガスの製造方法。
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| JPS523602A (en) * | 1975-06-24 | 1977-01-12 | Nippon Steel Corp | Apparatus for producing a fuel gas |
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