JP2010261092A - 真空脱ガス装置及びその運転方法 - Google Patents

Abstract

【課題】真空槽内の排ガス量が減少する処理末期においてブースターに供給する駆動用蒸気を適正に制御し、無駄な蒸気の使用を回避して蒸気使用量を削減できる真空脱ガス装置及びその運転方法を提供すること。
【解決手段】真空槽２０の真空排気を行うための真空排気ラインＬに、真空排気装置として蒸気で駆動するブースター５０Ａ〜５０Ｃを配置した真空脱ガス装置において、ブースターの吐出側に圧力計１１０を設けるとともに、ブースターに駆動用蒸気を供給する蒸気供給ライン６０に蒸気圧力調節弁８０を設け、さらに、圧力計１１０で計測した圧力が低下したときに、その低下に応じて蒸気圧力調節弁８０を制御しブースターに供給する駆動用蒸気の蒸気圧力を低下させる制御手段１２０を設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は、製鉄所において溶鋼の真空脱ガス処理を行う真空脱ガス装置及びその運転方法に関する。

真空脱ガス装置は、真空槽内に溶鋼を吸い上げて真空と接触させ、真空脱ガス処理（真空精錬）を行う。そのため、真空脱ガス装置は真空槽の真空排気を行うための真空排気ラインを備え、この真空排気ラインに真空排気装置が配置される。

真空排気装置としては、一般的に複数段の蒸気駆動式のブースターが直列に配置され、真空槽内の排ガス量等の変動による真空度の変化に対応して、ブースターの稼働段数を調整する。

真空槽内の排ガス量は、真空脱ガス処理の経過とともに減少する。ところが、従来の一般的な運転方法では、真空槽内の排ガス量が減少する処理末期になっても、ブースターの駆動用蒸気は常に一定量供給し続ける。すなわち、処理末期においては、ブースターの駆動用蒸気が必要以上に供給されていることになり、無駄な蒸気が使用されている。

これに対して、特許文献１には、真空槽（脱ガス槽）の真空度に応じてブースター（エジェクタ）の注入蒸気圧力を調整する方法が開示されている。

しかし、この特許文献１の方法は、真空槽の真空度を制御するためのもので、この方法によっては、真空槽内の排ガス量が減少する処理末期時は、真空槽内の圧力を測定するだけではブースターの駆動用蒸気が必要以上かどうか判断できない。すなわち、特許文献１の方法によっては真空槽内の排ガス量が減少する処理末期における無駄な蒸気の使用を回避することはできない。

特開昭５５−１４８７３号公報

本発明が解決しようとする課題は、真空槽内の排ガス量が減少する処理末期においてブースターに供給する駆動用蒸気を適正に制御し、無駄な蒸気の使用を回避して蒸気使用量を削減できる真空脱ガス装置及びその運転方法を提供することにある。

本発明は、真空槽の真空排気を行うための真空排気ラインに、真空排気装置として蒸気で駆動するブースターを配置した真空脱ガス装置の運転方法において、ブースターの吐出側の圧力を計測し、この圧力が低下したときに、その低下に応じてブースターに供給する駆動用蒸気の蒸気圧を低下させることを特徴とするものである。

このために本発明の真空脱ガス装置には、ブースターの吐出側に圧力計を設けるとともに、ブースターに駆動用蒸気を供給する蒸気供給ラインに蒸気圧力調節弁を設け、さらに、前記圧力計で計測した圧力が低下したときに、その低下に応じて前記蒸気圧力調節弁を制御しブースターに供給する駆動用蒸気の蒸気圧を低下させる制御手段を設ける。

このように本発明では、ブースターの吐出側の圧力を監視し、この圧力に応じてブースターの運転に必要な蒸気量を制御する。

以下、具体的に説明する。
まず、ブースターの作動原理について簡単に説明する。図３に示すように、ブースターは、吸入室５１、ノズル５２及びディフューザー５３から構成される。駆動用蒸気をノズル５２から噴射させるとノズル５２において圧力エネルギーが速度エネルギーに転換されて低圧高速（断熱膨張）となる。これにより、高速の駆動用蒸気が吸入室５１に流入した排ガスを吸引し混合しながらディフューザー５３を通過し、速度を減じつつ圧力を回復（断熱圧縮）して吐出口５４から放出される。つまり、ブースターの機能は、圧力Ｐ２，流量Ｇ２の排ガス（吸入流体）を、圧力Ｐ１，流量Ｇ１の駆動用蒸気を使用して吐出圧力Ｐ３（Ｐ２＜Ｐ３＜Ｐ１）まで移行（圧縮）させることにある。

そして、ブースターには以下の基本特性がある。

１．排ガスの吸入量が一定であれば、吐出圧力（Ｐ３）は駆動用蒸気圧力（Ｐ１）に比例する。

２．駆動用蒸気圧力（Ｐ１）が一定であれば、吐出圧力（Ｐ３）は吸入量比（Ｇ２／Ｇ１）に比例する。

３．吐出圧力（Ｐ３）が変化しても吸入圧力（Ｐ２）は変化しない。

これらの基本特性より、ブースターにおいては駆動用蒸気圧力（Ｐ１）を変化させると吐出圧力（Ｐ３）は比例して変化するが吸入圧力（Ｐ２）は変化しない。つまり、駆動用蒸気圧力（Ｐ１）を変化させてもブースターの吸入特性は変化せず、吐出圧力が変化するだけである。これは、吐出圧力（Ｐ３）が変化した場合、駆動用蒸気圧力（Ｐ１）を変化させても同じ吸入特性の運転ができることを示している。

このことに着目し、真空脱ガス処理を考察すると、排ガス量が減少する処理末期では、ブースターの吐出圧力（Ｐ３）は、吸入量比（Ｇ２／Ｇ１）すなわち排ガス量にほぼ比例するため低下する。ブースターの吐出圧力（Ｐ３）が低下したときに駆動用蒸気圧力（Ｐ１）を低下させても吸入特性は変化しないので、ブースターの吐出圧力（Ｐ３）の低下に応じて駆動用蒸気圧力（Ｐ１）を低下させるようにすれば、無駄な蒸気の使用を回避して蒸気使用量を削減できる。

本発明では、ブースターの吐出側の圧力（吐出圧力）を監視し、その圧力の低下に応じて駆動用蒸気の蒸気圧力を低下させるので、ブースターの吸入特性を変化させることなく、無駄な蒸気の使用を回避して蒸気使用量を削減できる。

また、装置構成としては、既存の真空脱ガス装置に圧力計、蒸気圧力調節弁及び制御手段を追加するだけで済むため、低コストで実現可能である。

本発明の真空脱ガス装置の一実施例を示す構成図である。 本発明における蒸気圧力の制御例を示す説明図である。 ブースターの構成を示す断面図である。

以下、図面に示す実施例に基づき本発明の実施の形態を説明する。

図１は、本発明の真空脱ガス装置の一実施例を示す構成図である。図１において、溶鋼を入れる鍋１０の上に真空槽２０が位置しており、この真空槽２０には、槽内圧力を監視する槽内圧力計１３０と、その真空排気を行うために真空排気ラインＬが接続されている。

真空排気ラインＬには、その最前段にガスクーラー３０及びダストセパレーター４０が配置され、その後段に真空排気装置として、Ｎｏ．１ブースター５０Ａ、Ｎｏ．２ブースター５０Ｂ、Ｎｏ．３ブースター５０Ｃが配置されている。これらのブースター５０Ａ〜５０Ｃはいずれも蒸気で駆動するものであり、その駆動用蒸気は蒸気供給ライン６０によって各ブースター５０Ａ〜５０Ｃに供給される。実施例では、蒸気供給ライン６０の途中に蒸気ヘッダー７０を配置し、駆動用蒸気を蒸気ヘッダー７０で分配し、蒸気供給ライン６０Ａ〜６０Ｃによって各ブースター５０Ａ〜５０Ｃに供給するようにしている。

蒸気ヘッダー７０の上流側の蒸気供給ライン６０には蒸気圧力調節弁８０が設けられている。また、蒸気ヘッダー８０から分岐する蒸気供給ライン６０Ａ〜６０Ｃにはそれぞれ遮断弁９０が設けられており、この遮断弁９０を開閉することにより、各ブースター５０Ａ〜５０Ｃをオン・オフする。

また、真空排気ラインＬには、各ブースター５０Ａ〜５０Ｃで噴出された蒸気と吸引された排ガスとを分離するためにコンデンサー１００が配置されている。コンデンサー１００には圧力計（コンデンサー内圧力計）１１０が設けられている。この圧力計１１０は、最後段のＮｏ．３ブースター５０Ｃの吐出側の圧力（吐出圧力）を計測するためのもので、後述するように圧力計１１０で計測した吐出圧力に応じて制御手段１２０が蒸気圧力調節弁８０を制御して駆動用蒸気の蒸気圧力を調節する。

以上の構成において、真空脱ガス処理を行うときは、槽内圧力計１３０で計測された真空槽２０内の圧力に応じて、後段側のＮｏ．３ブースター５０Ｃから順次稼働させて真空槽２０の真空排気を行い、真空槽２０を所望の真空度とする。なお、真空槽２０の真空度が低真空で良い場合は、Ｎｏ．２ブースター５０Ｂ及びＮｏ．１ブースター５０Ａは稼働させないこともある。

真空脱ガス処理の経過とともに真空槽内の排ガス量が減少する。この真空槽内の排ガス量が減少する処理末期になると、先に説明したとおり、ブースターの吐出圧力は低下する。本実施例では、この吐出圧力の低下を圧力計１１０で検知し、その圧力低下に応じて制御手段１２０が蒸気圧力調節弁８０を制御して各ブースター５０Ａ〜５０Ｃに供給する駆動用蒸気の蒸気圧力を低下させる。具体的には、図２に示すように、ブースターの吐出圧力（圧力計１１０で計測した圧力）に比例させて駆動用蒸気の蒸気圧力を低下させる。

これによって処理末期における無駄な蒸気の使用を回避して蒸気使用量を削減できる。図２の例では、駆動用蒸気の蒸気圧力が半減するので、ブースターの蒸気使用量も半減する。とくに冬場はコンデンサー冷却水温度が下がり、コンデンサー内圧力が下がるため、ブースターの吐出圧力の減少幅が大きくなり、さらに蒸気使用量の削減ができる。また、蒸気使用量の削減により、コンデンサー１００冷却用の冷却水使用量も削減できる。

なお、実施例では、最後段のＮｏ．３ブースター５０Ｃの吐出圧力を計測して、その吐出圧力に応じて各ブースター５０Ａ〜５０Ｃに供給する駆動用蒸気の蒸気圧力を一括して制御するようにしたが、各ブースターの吐出圧力を計測して、その吐出圧力に応じてブースター毎に駆動用蒸気の蒸気圧力を制御するようにしてもよい。ただし、このような個別の制御を行っても実施例のような一括制御と得られる効果はあまり変わらないので、制御系統を単純化する上では実施例のような一括制御が好ましい。

また、実施例では、Ｎｏ．３ブースター５０Ｃの吐出圧力を計測するために、コンデンサー１００に圧力計１１０を設けたが、圧力計１１０は、Ｎｏ．３ブースター５０Ｃの２次側（吐出側）の真空排気ラインであればどこに設けても良い。

さらに、実施例では３段のブースターを配置した真空脱ガス装置を示したが、１段、２段、あるいは４段以上のブースターを配置した真空脱ガス装置においても、同様に本発明は適用可能である。

１０ 鍋
２０ 真空槽
３０ ガスクーラー
４０ ダストセパレーター
５０Ａ Ｎｏ．１ブースター
５０Ｂ Ｎｏ．２ブースター
５０Ｃ Ｎｏ．３ブースター
５１ 吸入室
５２ ノズル
５３ ディフューザー
５４ 吐出口
６０，６０Ａ〜６０Ｃ 蒸気供給ライン
７０ 蒸気ヘッダー
８０ 蒸気圧力調節弁
９０ 遮断弁
１００ コンデンサー
１１０ 圧力計（コンデンサー内圧力計）
１２０ 制御手段
１３０ 槽内圧力計

Claims (3)

1. 真空槽の真空排気を行うための真空排気ラインに、真空排気装置として蒸気で駆動するブースターを配置した真空脱ガス装置において、ブースターの吐出側に圧力計を設けるとともに、ブースターに駆動用蒸気を供給する蒸気供給ラインに蒸気圧力調節弁を設け、さらに、前記圧力計で計測した圧力が低下したときに、その低下に応じて前記蒸気圧力調節弁を制御しブースターに供給する駆動用蒸気の蒸気圧力を低下させる制御手段を設けたことを特徴とする真空脱ガス装置。
2. ブースターが複数段配置されており、前記圧力計が最後段のブースターの吐出側に設けられ、前記蒸気圧力調節弁が各ブースターに駆動用蒸気を分配する蒸気ヘッダの上流側の蒸気供給ラインに設けられている請求項１に記載の真空脱ガス装置。
3. 真空槽の真空排気を行うための真空排気ラインに、真空排気装置として蒸気で駆動するブースターを配置した真空脱ガス装置の運転方法において、ブースターの吐出側の圧力を計測し、この圧力が低下したときに、その低下に応じてブースターに供給する駆動用蒸気の蒸気圧力を低下させることを特徴とする真空脱ガス装置の運転方法。

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