JP3680239B2

JP3680239B2 - Furnace top pressure power generation equipment

Info

Publication number: JP3680239B2
Application number: JP29691798A
Authority: JP
Inventors: 哲荻野; 冬樹相馬; 邦昭佐藤; 望田村
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1998-10-19
Filing date: 1998-10-19
Publication date: 2005-08-10
Anticipated expiration: 2018-10-19
Also published as: JP2000120405A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、副生ガス発生炉から出る副生ガスの圧力エネルギーをタービン電力として回収する炉頂圧発電設備に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、図４に示すように、高炉（副生ガス発生炉）１から出るＢＦＧ（Blast Furnace Gas : 副生ガス）の圧力エネルギーを電力として回収するタービン２の翼保護を目的として、高炉１とタービン２とを接続する副生ガス流通管３ａに乾式集塵装置（ろ布により除塵する。）４を介在させると共に、副生ガス流通管３ａの乾式集塵装置４の上流側から分岐して該乾式集塵装置４の下流側で副生ガス流通管３ａに合流する副生ガス流通管３ｂに湿式集塵装置（ガス洗浄装置：水を噴きかけて除塵する。）５を介在させ、乾式集塵装置４及び湿式集塵装置５を切り換えて使用することにより、高炉１から出るＢＦＧの清浄を行うようにしている。なお、副生ガス流通管３ｂの分岐位置より上流側の副生ガス流通管３ａには、ダストキャッチャー６が介在されている。
【０００３】
また、湿式集塵装置５の下流側の副生ガス流通管３ｂには、湿式集塵装置５を通過したＢＦＧを加熱する予熱装置７が介在されている。
【０００４】
湿式集塵装置５での温度降下により凝縮した水とＢＦＧ中に含まれるＳＯ₃，ＣＯ₂との反応により生成された硫酸等によってタービン低圧段の翼等に低温腐食が生じる。予熱装置７は、水の凝縮と低温腐食を防ぐために、湿式集塵装置５を通過したＢＦＧを加熱してタービン２の入側温度を湿式集塵装置５の出側より高く維持するためのものである。
【０００５】
因みに、湿式集塵装置５の出側の圧力３ｋｇ／ｃｍ²、温度６０°Ｃのときは、タービン２の出側温度を５０°Ｃに維持するためにはタービン２の入側温度を１４０°Ｃに保つ必要がある。
【０００６】
従来の予熱装置としては、例えば図５に示すように、湿式集塵装置５の下流側で副生ガス流通管３ｂから分岐した後に再び該副生ガス流通管３ｂに合流するバイパス管１０に介在された耐火レンガからなる燃焼室８と、燃焼室８内に挿入されて該燃焼室８内に燃焼用空気を吹き込む燃焼用空気吹込管９と、該燃焼用空気吹込管９から燃焼室８内に吹き込まれた燃焼用空気とＢＦＧとの混合ガスに着火して該混合ガスを燃焼させるトーチ（着火手段）１１とを備えたものが知られている。
【０００７】
この予熱装置は、副生ガス流通管３ｂを流れるＢＦＧの一部を副生ガス流量制御装置１２を介してバイパス管１０に分送して燃焼室８に導入し、該ＢＦＧと燃焼用空気吹込管９から燃焼室８内に吹き込まれた燃焼用空気との混合ガスに対してトーチ１１による保炎を行いつつ燃焼させ、その燃焼排ガスをＢＦＧと混合して副生ガス流通管３ｂ内をタービン２に向かって流すことにより、タービン２の入側温度を上げるようにしたものである。このように、副生ガスを、バイパス管などで抜き出して燃焼させるものとして、特開昭５７−１４５９１１号公報に記載のものがある。
【０００８】
なお、図５において符号１３はタービン２の入側に設けられた温度センサ１４からの検知信号が予め設定された温度となるように燃焼用空気の量を制御する燃焼用空気流量制御装置である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかる従来の予熱装置においては、種々の原因により燃焼室８の耐火レンガが破損し、その破片がタービン２に飛び込んで翼を損傷する場合がある。
【００１０】
また、燃焼室８内で燃焼排ガスがＢＦＧで希釈されにくいため、燃焼温度が高くなって吹込管９やトーチ１１のバーナ部分の寿命を短くする原因になり、更には燃焼室８内での放熱ロスが大きいという不都合がある。
【００１１】
更には、燃焼室８の蓄熱があるため応答制御が遅れやすく、温度コントロールが難しいという欠点があった。
【００１２】
本発明はかかる不都合を解消するためになされたものであり、タービンの翼の損傷を防止することができると共に、バーナの寿命の向上を図ることができ、更に放熱ロスを小さくすることができ、応答制御の速い予熱装置を備えた炉頂圧発電設備を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために、請求項１に係る炉頂圧発電設備は、副生ガス発生炉から出る副生ガスの圧力エネルギーを電力として回収するタービンと、前記副生ガス発生炉と前記タービンとを接続する副生ガス流通路と、該副生ガス流通路に介在されて前記副生ガス発生炉から出る副生ガスを湿式洗浄により洗浄するガス洗浄装置と、該ガス洗浄装置の下流側で前記副生ガス流通路に介在されて副生ガスを該ガス洗浄装置と前記タービンとの間で加熱する予熱装置とを備えた炉頂圧発電設備において、
該予熱装置は、前記副生ガス流通路内に挿入されて該流通路内に燃焼用空気を直接吹き込む燃焼用空気吹込管と、該燃焼用空気吹込管から前記副生ガス流通路内に吹き込まれた燃焼用空気と副生ガスの一部との混合ガスに着火して該混合ガスを燃焼させる着火手段とを備え、
前記着火手段によって燃焼した前記混合ガスの燃焼排ガスを燃焼していない副生ガスによって希釈することを特徴とする。即ち、この炉頂圧発電設備は、副生ガスをバイパス管などで抜き出して燃焼する必要がない。
【００１４】
請求項２に係る炉頂圧発電設備は、請求項１において、前記燃焼用空気吹込管のバーナ部を保護筒で囲うと共に、該保護筒に副生ガスの流入口を設けたことを特徴とする。保護筒で覆うことにより、保護筒内で副生ガスと空気が速やかに混合し、着火がより確実となる。
【００１５】
請求項３に係る炉頂圧発電設備は、請求項１又は２において、前記燃焼用空気吹込管から吹き込まれる燃焼用空気の吹き込み方向を副生ガスの流れ方向に対して交差させたことを特徴とする。交差させることによって、副生ガスと空気の確実な混合を行うことができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図を参照して説明する。
【００１７】
図１は本発明の第１の実施の形態である炉頂圧発電設備を説明するための説明的断面図、図２は本発明の第２の実施の形態である炉頂圧発電設備を説明するための説明的断面図、図３は変形例を説明するための説明的断面図である。なお、各実施の形態共に、図４に示す炉頂圧発電設備に対して、予熱装置及び該予熱装置が介在される副生ガス流通路３ｂの向きが相違するだけであるため、相違する部分のみについて説明しその他の部分の説明は省略する。
【００１８】
まず、第１の実施の形態から説明すると、この実施の形態の予熱装置１００は湿式集塵装置５の下流側に延在された副生ガス流通管３ｂに介在されており、該副生ガス流通管３ｂ内に挿入されて該流通管３ｂ内に燃焼用空気を直接吹き込む燃焼用空気吹込管１０１と、該燃焼用空気吹込管１０１から副生ガス流通管３ｂ内に吹き込まれた燃焼用空気とＢＦＧ（副生ガス）との混合ガスに着火して該混合ガスを燃焼させるトーチ（着火手段）１０２とを備える。
【００１９】
燃焼用空気吹込管１０１は副生ガス流通管３ｂの壁部を径方向に貫通した後、副生ガス流通管３ｂの略中心位置で下流側（タービン２側）に向けて折り曲げられた管体１０３を備えており、該管体１０３の上流端は図示しない燃焼用空気供給源に接続されている。
【００２０】
管体１０３の下流端には下流側へ向けて次第に拡径するテーパ筒状のバーナ部１０４がフランジ結合されている。バーナ部１０４の先端外周面は下流側へ向けて次第に縮径するテーパ斜面１０５とされており、該テーパ斜面１０５には吹込口１０６が周方向に所定の間隔で複数箇所形成されている。吹込口１０６からは燃焼用空気が斜め下方に拡開して吹き込まれるようになっており、これにより、燃焼用空気の吹き込み方向がＢＦＧの流れ方向に対して交差するようになっている。交差角度は、ＢＦＧ配管流速と燃焼用空気の流速を考え、適切に選定される。
【００２１】
トーチ１０２は、燃焼用空気吹込管１０１の下流側で副生ガス流通管３ｂの壁部を斜め下方に貫通して設けられている。トーチ１０２の先端はバーナ部１０７とされており、燃焼用空気吹込管１０１のバーナ部１０４の下方位置で該バーナ部１０４の吹込口１０６に近接配置されている。
【００２２】
トーチ１０２の副生ガス流通管３ｂの外部側にはプロパンやブタン等の高カロリーガスの供給口１０８、パイロット燃焼用空気の供給口１０９が設けられており、これにより、バーナ部１０７に高カロリーのパイロット火炎が形成されるようになっている。
【００２３】
かかる構成の予熱装置においては、まず、燃焼用空気吹込管１０１のバーナ部１０４の吹込口１０６から吹き込まれた燃焼用空気が副生ガス流通管３ｂを流れるＢＦＧと混合され、次いで、該混合ガスにトーチ１０２のバーナ部１０７の火炎を着火して、該混合ガスの保炎を行いつつ燃焼させる。
【００２４】
かかる着火時には、上述したように燃焼用空気の吹き込み方向がＢＦＧの流れ方向に対して交差するようになっているため、着火位置に混合ガスの渦流域が形成されて安定した着火を行うことができる。
【００２５】
そして、混合ガスの燃焼排ガスはＢＦＧと速やかに混合されて副生ガス流通管３ｂ内をタービン２に向かって流れ、これにより、タービン２の入側温度を上げてタービン低圧段で翼等に低温腐食が生じるのを防ぐようにしている。
【００２６】
上記の説明から明らかなように、この実施の形態では、燃焼用空気吹込管１０１から副生ガス流通管３ｂ内に直接吹き込まれた燃焼用空気と副生ガス流通管３ｂ内を流れるＢＦＧとの混合ガスをトーチ１０２により燃焼させるようにしているので、従来のような耐火レンガからなる燃焼室を不要にすることができ、この結果、耐火レンガの破片がタービン２に飛び込んで翼を損傷するのを確実に防止することができる。
【００２７】
また、副生ガス流通管３ｂ内で燃焼用空気とＢＦＧとの混合ガスを燃焼させるようにしているため、燃焼排ガスをＢＦＧによって速やかに希釈することができ、この結果、燃焼温度を低くすることが可能になって燃焼用空気吹込管１０１やトーチ１０２のバーナ部分の寿命の延長を図ることができる。
【００２８】
更に、副生ガス流通管３ｂ内で燃焼用空気とＢＦＧとの混合ガスを燃焼させるようにしているため、放熱ロスを小さくすることができ、この結果、タービン入側の温度を制御する際の応答性を良好なものとすることができる。
【００２９】
次に、図２を参照して、本発明の第２の実施の形態を説明する。なお、上述した第１の実施の形態と重複する部分については、同一符号を付して説明する。
【００３０】
この実施の形態の予熱装置２００は、湿式集塵装置５の下流側に延在された副生ガス流通管３ｂに介在されており、該副生ガス流通管３ｂ内に挿入されて該流通管３ｂ内に燃焼用空気を直接吹き込む燃焼用空気吹込管１０１と、該燃焼用空気吹込管１０１から吹き込まれた燃焼用空気とＢＦＧ（副生ガス）との混合ガスに着火して該混合ガスを燃焼させるトーチ（着火手段）１０２とを備える。
【００３１】
燃焼用空気吹込管１０１は副生ガス流通管３ｂの壁部を径方向（水平方向）に貫通した後、副生ガス流通管３ｂの略中心位置で下流側（タービン２側）に向けて折り曲げられた管体１０３を備えており、該管体１０３の上流端は図示しない燃焼用空気供給源に接続されている。
【００３２】
管体１０３の下流端には下流側へ向けて次第に拡径するテーパ筒状のバーナ部１０４がフランジ結合されている。バーナ部１０４の先端外周面は下流側へ向けて次第に縮径するテーパ斜面１０５とされており、該テーパ斜面１０５には吹込口１０６が周方向に所定の間隔で複数箇所形成されている。吹込口１０６からは燃焼用空気が斜め下方に拡開して吹き込まれるようになっており、これにより、燃焼用空気の吹き込み方向がＢＦＧの流れ方向に対して交差するようになっている。
【００３３】
トーチ１０２は、燃焼用空気吹込管１０１の下流側で副生ガス流通管３ｂの壁部を斜め下方に貫通して設けられている。トーチ１０２の先端はバーナ部１０７とされており、燃焼用空気吹込管１０１のバーナ部１０４の下方位置で該バーナ部１０４の吹込口１０６に近接配置されている。
【００３４】
トーチ１０２の副生ガス流通管３ｂの外部側にはプロパンやブタン等の高カロリーガスの供給口１０８、パイロット燃焼用空気の供給口１０９が設けられており、これにより、バーナ部１０７に高カロリーのパイロット火炎が形成されるようになっている。
【００３５】
また、副生ガス流通管３ｂ内には、燃焼用空気吹込管１０１のバーナ部１０４を囲う保護筒２０１が設けられている。保護筒２０１は、その軸線を副生ガス流通管３ｂの管方向に向けて配置されており、上端がバーナ部１０４の上方に位置すると共に下端がバーナ部１０４の下方に位置している。
【００３６】
保護筒２０１の上端と燃焼用空気吹込管１０１の管体１０３との間には両者を連結する環状板２０２が配置されており、該環状板２０２はリブ２０３によって補強されて、リブの内周部が管体１０３に溶接等により固定されると共に外周部が保護筒２０１の内周部に溶接等により固定されている。
【００３７】
環状板２０２には副生ガス流通管３ｂを流れるＢＦＧを保護筒２０１内に導入する複数の流入口２０４が形成されており、該流入口２０４の大きさや数を適宜設定することにより、保護筒２０１内に流入するＢＦＧの量、即ち、燃焼用空気との混合比を調整可能にしている。また、保護筒２０１の下端外周壁には、トーチ１０２のバーナ部１０７が挿入される挿入穴２０５が形成されている。
【００３８】
かかる構成の予熱装置においては、まず、燃焼用空気吹込管１０１のバーナ部１０４の吹込口１０６から保護筒２０１内に吹き込まれた燃焼用空気が環状板２０２の流入口２０４から保護筒２０１内に流入したＢＦＧと混合され、次いで、該混合ガスにトーチ１０２のバーナ部１０７の火炎を着火して、該混合ガスの保炎を行いつつ燃焼させる。
【００３９】
かかる着火時には、第１の実施の形態と同様に、燃焼用空気の吹き込み方向がＢＦＧの流れ方向に対して交差するようになっているため、着火位置に混合ガスの渦流域が形成されて安定した着火を行うことができる。
【００４０】
また、保護筒２０１の外側には湿式洗浄装置５を通過した低温のＢＦＧが流れているため、該保護筒２０１の冷却が良好に行われ、従って、保護筒２０１を通常の金属材料（例えばＳＵＳ３０４相当）で形成しても十分な耐用性を確保することができる。
【００４１】
そして、保護筒２０１内で燃焼した混合ガスの排ガスはＢＦＧと速やかに混合されて副生ガス流通管３ｂ内をタービン２に向かって流れ、これにより、タービン２の入側温度を上げてタービン低圧段で翼等に低温腐食が生じるのを防ぐようにしている。
【００４２】
上記の説明から明らかなように、この実施の形態では、燃焼用空気吹込管１０１から副生ガス流通管３ｂ内に直接吹き込まれた燃焼用空気と保護筒２０１内に流入したＢＦＧとの混合ガスをトーチ１０２により燃焼させるようにしているので、従来のような耐火レンガからなる燃焼室を不要にすることができ、この結果、耐火レンガの破片がタービン２に飛び込んで翼を損傷するのを確実に防止することができる。
【００４３】
また、環状板２０２に形成した流入口２０４の大きさや数を適宜調整して保護筒２０１内に流入するＢＦＧの量を調整することができるので、燃焼用空気とＢＦＧとの混合比を適正なものとすることが可能になって混合ガスの安定した燃焼を確保することができる。
【００４４】
更に、保護筒２０１内で燃焼用空気とＢＦＧとの混合ガスを燃焼させるようにしているため、第１の実施の形態に比べて、燃焼排ガスを低温のＢＦＧによってより速やかに希釈することができ、この結果、燃焼温度をより低くすることが可能になって燃焼用空気吹込管１０１やトーチ１０２のバーナ部分の寿命を更に延長することができる。
【００４５】
更に、保護筒２０１内で燃焼用空気とＢＦＧとの混合ガスを燃焼させるようにしているので、第１の実施の形態に比べて、放熱ロスをより小さくすることができ、この結果、タービン入側の温度を制御する際の応答性を更に良好なものとすることができる。
【００４６】
図３は燃焼用空気吹込管１０１のバーナ部１０４の変形例であり、吹込口１０６の上方位置に環状の保炎板３００を設けたものである。このようにすると、混合ガスの渦流域をより良好に形成することができる。
【００４７】
【発明の効果】
上記の説明から明らかなように、請求項１の発明によれば、燃焼用空気吹込管から副生ガス流通路内に直接吹き込まれた燃焼用空気と副生ガス流通路内を流れる副生ガスとの混合ガスを着火手段により燃焼させるようにしているので、従来のような耐火レンガからなる燃焼室を不要にすることができ、この結果、耐火レンガの破片がタービンに飛び込んで翼を損傷するのを確実に防止することができるという効果が得られる。
【００４８】
また、副生ガス流通路内で燃焼用空気と副生ガスとの混合ガスを燃焼させるようにしているため、燃焼排ガスを低温の副生ガスによって速やかに希釈することができ、この結果、燃焼温度を低くすることが可能になって燃焼用空気吹込管や着火手段のバーナ部分の寿命延長を図ることができるという効果が得られる。
【００４９】
更に、副生ガス流通路内で燃焼用空気と副生ガスとの混合ガスを燃焼させるようにしているため、放熱ロスを小さくすることができ、この結果、タービン入側の温度を制御する際の応答性を良好なものとすることができるという効果が得られる。
【００５０】
請求項２の発明では、請求項１の発明に加えて、流入口の大きさや数を適宜調整して保護筒内に流入する副生ガスの量を調整することができるので、燃焼用空気と副生ガスとの混合比を適正なものとすることが可能になって混合ガスの安定した燃焼を確保することができるという効果が得られる。
【００５１】
また、保護筒内で燃焼用空気と副生ガスとの混合ガスを燃焼させるようにしているため、燃焼排ガスを低温の副生ガスによってより速やかに希釈することができ、この結果、燃焼温度をより低くすることが可能になって燃焼用空気吹込管や着火手段のバーナ部分の寿命を更に延長することができるという効果が得られる。
【００５２】
更に、保護筒内で燃焼用空気と副生ガスとの混合ガスを燃焼させるようにしているので、放熱ロスをより小さくすることができ、この結果、タービン入側の温度を制御する際の応答性を更に良好なものとすることができるという効果が得られる。
【００５３】
請求項３の発明では、請求項１又は２の発明に加えて、着火手段によって混合ガスに着火する際に、着火位置に混合ガスの渦流域を形成することができるので、安定した着火を行うことができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態である炉頂圧発電設備を説明するための説明的断面図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態である炉頂圧発電設備を説明するための説明的断面図である。
【図３】第２の実施の形態の変形例を説明するための説明的断面図である。
【図４】炉頂圧発電設備の概略図である。
【図５】従来の予熱装置を説明するための概略図である。
【符号の説明】
１…高炉（副生ガス発生炉）
２…タービン
３ａ，３ｂ…副生ガス流通管（副生ガス流通路）
４…乾式集塵装置
５…湿式集塵装置（ガス洗浄装置）
６…ダストキャッチャー
７…予熱装置
８…燃焼室
９…燃焼用空気吹込管
１０…バイパス管
１１…トーチ（着火手段）
１２…副生ガス流量制御装置
１３…燃焼用空気流量制御装置
１００，２００…予熱装置
１０１…燃焼用空気吹込管
１０２…トーチ（着火手段）
１０３…管体
１０４…バーナ部
１０５…テーパ斜面
１０６…吹込口
１０７…バーナ部
１０８…高カロリーガス供給口
１０９…パイロット燃焼用空気供給口
２０１…保護筒
２０２…環状板
２０３…リブ
２０４…流入口
３００…保炎板[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a furnace top pressure power generation facility that recovers pressure energy of by-product gas from a by-product gas generating furnace as turbine power.
[0002]
[Prior art]
For example, as shown in FIG. 4, for the purpose of protecting the blades of a turbine 2 that recovers the pressure energy of BFG (Blast Furnace Gas) emitted from a blast furnace (by-product gas generating furnace) 1 as electric power, A dry dust collector (dust is removed by a filter cloth) 4 is interposed in the by-product gas circulation pipe 3a connected to the turbine 2, and branches from the upstream side of the dry dust collector 4 of the by-product gas circulation pipe 3a. A wet dust collector (gas cleaning device: sprays water to remove dust) 5 is interposed in a by-product gas circulation pipe 3b that joins the by-product gas circulation pipe 3a on the downstream side of the dry dust collector 4, and is dry-type. By switching between the dust collector 4 and the wet dust collector 5, the BFG discharged from the blast furnace 1 is cleaned. In addition, the dust catcher 6 is interposed in the by-product gas circulation pipe 3a upstream from the branch position of the by-product gas circulation pipe 3b.
[0003]
In addition, a preheating device 7 for heating the BFG that has passed through the wet dust collector 5 is interposed in the by-product gas flow pipe 3 b on the downstream side of the wet dust collector 5.
[0004]
Low-temperature corrosion occurs in the blades of the turbine low-pressure stage due to sulfuric acid or the like generated by the reaction between water condensed by the temperature drop in the wet dust collector 5 and SO ₃ and CO ₂ contained in the BFG. The preheating device 7 is for heating the BFG that has passed through the wet dust collector 5 to keep the inlet side temperature of the turbine 2 higher than the outlet side of the wet dust collector 5 in order to prevent water condensation and low temperature corrosion. It is.
[0005]
Incidentally, when the pressure on the outlet side of the wet dust collector 5 is 3 kg / cm ² and the temperature is 60 ° C., the inlet side temperature of the turbine 2 is 140 ° to maintain the outlet temperature of the turbine 2 at 50 ° C. It is necessary to keep C.
[0006]
As a conventional preheating device, for example, as shown in FIG. 5, after branching from the by-product gas circulation pipe 3b on the downstream side of the wet dust collector 5, it is interposed in a bypass pipe 10 that merges with the by-product gas circulation pipe 3b again. A combustion chamber 8 made of refractory bricks, a combustion air blowing pipe 9 which is inserted into the combustion chamber 8 and blows combustion air into the combustion chamber 8, and the combustion air blowing pipe 9 to the combustion chamber 8 A torch (ignition means) 11 is known which ignites a mixed gas of combustion air and BFG blown into the gas and burns the mixed gas.
[0007]
In this preheating device, a part of the BFG flowing through the by-product gas flow pipe 3b is delivered to the bypass pipe 10 via the by-product gas flow control device 12 and introduced into the combustion chamber 8, and the BFG and combustion air blow-in are introduced. The mixed gas with the combustion air blown into the combustion chamber 8 from the pipe 9 is burned while holding the flame with the torch 11, and the combustion exhaust gas is mixed with BFG, and the by-product gas distribution pipe 3 b is turbined. The inlet side temperature of the turbine 2 is raised by flowing toward 2. As described above, Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-145911 discloses a by-product gas extracted through a bypass pipe and burned.
[0008]
5 , reference numeral 13 denotes a combustion air flow rate control device that controls the amount of combustion air so that a detection signal from a temperature sensor 14 provided on the inlet side of the turbine 2 has a preset temperature. .
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, in such a conventional preheating device, the refractory bricks in the combustion chamber 8 may be damaged due to various causes, and the fragments may enter the turbine 2 and damage the blades.
[0010]
Further, since the combustion exhaust gas is difficult to be diluted with BFG in the combustion chamber 8, the combustion temperature becomes high, causing the life of the burner portion of the blow-in pipe 9 and the torch 11 to be shortened. There is an inconvenience that loss is large.
[0011]
Furthermore, since there is heat storage in the combustion chamber 8, there is a drawback that response control is easily delayed and temperature control is difficult.
[0012]
The present invention has been made to eliminate such inconveniences, can prevent damage to the blades of the turbine, can improve the life of the burner, can further reduce the heat dissipation loss, An object of the present invention is to provide a furnace top pressure power generation facility equipped with a preheating device with quick response control.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve such an object, a furnace top pressure power generation facility according to claim 1 includes a turbine that recovers pressure energy of by-product gas from the by-product gas generation furnace as electric power, the by-product gas generation furnace, and the turbine. A by-product gas flow path connecting the gas and a by-product gas flow path, a gas cleaning device for cleaning by-product gas exiting from the by-product gas generating furnace by wet cleaning, and a downstream side of the gas cleaning device In the furnace top pressure power generation facility comprising a preheating device that is interposed in the byproduct gas flow passage and heats the byproduct gas between the gas cleaning device and the turbine,
The preheating device is inserted into the by-product gas flow passage and blows combustion air directly into the flow passage, and is blown into the by-product gas flow passage from the combustion air blow tube. Ignition means for igniting the mixed gas of the combustion air and a part of the by- product gas to burn the mixed gas ,
The combustion exhaust gas of the mixed gas burned by the ignition means is diluted with an unburned byproduct gas . That is, this furnace top pressure power generation facility does not need to extract by-product gas through a bypass pipe or the like and burn it.
[0014]
A furnace top pressure power generation facility according to claim 2 is characterized in that, in claim 1, the burner portion of the combustion air blowing pipe is surrounded by a protective cylinder, and an inlet for by-product gas is provided in the protective cylinder. To do. By covering with a protective cylinder, by-product gas and air are quickly mixed in the protective cylinder, and ignition is more reliable.
[0015]
A furnace top pressure power generation facility according to claim 3 is characterized in that, in claim 1 or 2, the blowing direction of the combustion air blown from the combustion air blowing pipe intersects the flow direction of the byproduct gas. And By crossing, by-product gas and air can be reliably mixed.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0017]
FIG. 1 is an explanatory sectional view for explaining a furnace top pressure power generation facility according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 illustrates a furnace top pressure power generation facility according to a second embodiment of the present invention. FIG. 3 is an explanatory cross-sectional view for explaining a modification. In each of the embodiments, the only difference is that the preheating device and the by-product gas flow passage 3b in which the preheating device is interposed are different from the furnace top pressure power generation facility shown in FIG. Only the description will be given, and description of the other parts will be omitted.
[0018]
First, from the first embodiment, the preheating device 100 of this embodiment is interposed in a by- product gas flow pipe 3b that extends downstream of the wet dust collector 5, and the by-product gas Combustion air blowing pipe 101 inserted into the flow pipe 3b and directly blowing combustion air into the flow pipe 3b, and combustion air blown into the by-product gas flow pipe 3b from the combustion air blow pipe 101 And a torch (ignition means) 102 for igniting a mixed gas of BFG (by-product gas) and burning the mixed gas.
[0019]
The combustion air blowing pipe 101 passes through the wall of the by-product gas circulation pipe 3b in the radial direction, and is then bent toward the downstream side (the turbine 2 side) at a substantially central position of the by-product gas circulation pipe 3b. 103, and the upstream end of the tube 103 is connected to a combustion air supply source (not shown).
[0020]
At the downstream end of the tube body 103, a tapered cylindrical burner portion 104 that gradually increases in diameter toward the downstream side is flange-coupled. The outer peripheral surface of the tip of the burner portion 104 is a tapered inclined surface 105 that gradually decreases in diameter toward the downstream side, and a plurality of blowing ports 106 are formed in the tapered inclined surface 105 at predetermined intervals in the circumferential direction. Combustion air expands obliquely downward and is blown from the blow-in port 106, so that the blowing direction of the combustion air intersects the flow direction of the BFG. The intersection angle is appropriately selected in consideration of the BFG pipe flow velocity and the combustion air flow velocity.
[0021]
The torch 102 is provided on the downstream side of the combustion air blowing pipe 101 so as to penetrate the wall portion of the by-product gas circulation pipe 3b obliquely downward. The tip of the torch 102 is a burner portion 107, which is disposed close to the inlet 106 of the burner portion 104 at a position below the burner portion 104 of the combustion air blowing pipe 101.
[0022]
A supply port 108 for high-calorie gas such as propane and butane and a supply port 109 for pilot combustion air are provided on the outside of the by-product gas distribution pipe 3b of the torch 102. A pilot flame is formed.
[0023]
In the preheating device having such a configuration, first, the combustion air blown from the blow port 106 of the burner unit 104 of the combustion air blow pipe 101 is mixed with the BFG flowing through the by-product gas flow pipe 3b, and then the mixed gas. Then, the flame of the burner portion 107 of the torch 102 is ignited and burned while holding the mixed gas.
[0024]
At the time of such ignition, since the blowing direction of the combustion air intersects the flow direction of the BFG as described above, a vortex region of the mixed gas is formed at the ignition position so that stable ignition can be performed. it can.
[0025]
The combustion exhaust gas of the mixed gas is quickly mixed with BFG and flows in the byproduct gas distribution pipe 3b toward the turbine 2, thereby raising the inlet side temperature of the turbine 2 and lowering the blades and the like at the turbine low pressure stage. We try to prevent corrosion.
[0026]
As is clear from the above description, in this embodiment, the combustion air blown directly into the by-product gas flow pipe 3b from the combustion air blow pipe 101 and the BFG flowing in the by-product gas flow pipe 3b are used. Since the mixed gas is burned by the torch 102, a conventional combustion chamber made of refractory bricks can be made unnecessary. As a result, fragments of the refractory bricks jump into the turbine 2 and damage the blades. Can be reliably prevented.
[0027]
Further, since the mixed gas of combustion air and BFG is burned in the by-product gas circulation pipe 3b, the combustion exhaust gas can be diluted quickly with BFG, and as a result, the combustion temperature is lowered. Thus, the life of the burner portion of the combustion air blowing pipe 101 and the torch 102 can be extended.
[0028]
Furthermore, since the mixed gas of combustion air and BFG is burned in the by-product gas circulation pipe 3b, the heat dissipation loss can be reduced, and as a result, the temperature at the time of controlling the turbine inlet side temperature can be reduced. Responsiveness can be improved.
[0029]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In addition, the same code | symbol is attached | subjected and demonstrated about the part which overlaps with 1st Embodiment mentioned above.
[0030]
The preheating device 200 of this embodiment is interposed in a by-product gas flow pipe 3b that extends downstream from the wet dust collector 5, and is inserted into the by-product gas flow pipe 3b to be inserted into the flow pipe. Combustion air blowing pipe 101 that directly blows combustion air into 3b, and a mixed gas of combustion air and BFG (by-product gas) blown from the combustion air blowing pipe 101 are ignited to generate the mixed gas. And a torch (ignition means) 102 for burning.
[0031]
The combustion air blowing pipe 101 penetrates the wall of the by-product gas circulation pipe 3b in the radial direction (horizontal direction), and then bends toward the downstream side (turbine 2 side) at a substantially central position of the by-product gas circulation pipe 3b. The upstream end of the tubular body 103 is connected to a combustion air supply source (not shown).
[0032]
At the downstream end of the tube body 103, a tapered cylindrical burner portion 104 that gradually increases in diameter toward the downstream side is flange-coupled. The outer peripheral surface of the tip of the burner portion 104 is a tapered inclined surface 105 that gradually decreases in diameter toward the downstream side, and a plurality of blowing ports 106 are formed in the tapered inclined surface 105 at predetermined intervals in the circumferential direction. Combustion air expands obliquely downward and is blown from the blow-in port 106, so that the blowing direction of the combustion air intersects the flow direction of the BFG.
[0033]
The torch 102 is provided on the downstream side of the combustion air blowing pipe 101 so as to penetrate the wall portion of the by-product gas circulation pipe 3b obliquely downward. The tip of the torch 102 is a burner portion 107, which is disposed close to the inlet 106 of the burner portion 104 at a position below the burner portion 104 of the combustion air blowing pipe 101.
[0034]
A supply port 108 for high-calorie gas such as propane and butane and a supply port 109 for pilot combustion air are provided on the outside of the by-product gas distribution pipe 3b of the torch 102. A pilot flame is formed.
[0035]
In addition, a protection cylinder 201 is provided in the byproduct gas circulation pipe 3b to surround the burner portion 104 of the combustion air blowing pipe 101. The protective cylinder 201 is arranged with its axis line directed toward the by-product gas flow pipe 3 b, and its upper end is located above the burner part 104 and its lower end is located below the burner part 104.
[0036]
An annular plate 202 is disposed between the upper end of the protective cylinder 201 and the tube body 103 of the combustion air blowing tube 101, and the annular plate 202 is reinforced by ribs 203 so that the inner circumference of the ribs is increased. The outer peripheral portion is fixed to the inner peripheral portion of the protective cylinder 201 by welding or the like.
[0037]
The annular plate 202 is formed with a plurality of inlets 204 for introducing the BFG flowing through the by-product gas flow pipe 3b into the protective cylinder 201. By appropriately setting the size and number of the inlets 204, the protective cylinder 204 is provided. The amount of BFG flowing into 201, that is, the mixing ratio with combustion air can be adjusted. Further, an insertion hole 205 into which the burner portion 107 of the torch 102 is inserted is formed in the lower end outer peripheral wall of the protective cylinder 201.
[0038]
In the preheating device having such a configuration, first, the combustion air blown into the protective cylinder 201 from the inlet 106 of the burner portion 104 of the combustion air blowing pipe 101 enters the protective cylinder 201 from the inlet 204 of the annular plate 202. Next, the mixed gas is mixed with the BFG, and then the mixed gas is ignited with a flame of the burner portion 107 of the torch 102, and the mixed gas is burned while flame holding.
[0039]
At the time of ignition, as in the first embodiment, since the combustion air blowing direction intersects the BFG flow direction, a vortex region of the mixed gas is formed at the ignition position and stable. Can be ignited.
[0040]
Further, since the low temperature BFG that has passed through the wet cleaning apparatus 5 flows outside the protective cylinder 201, the protective cylinder 201 is cooled well. Therefore, the protective cylinder 201 is made of a normal metal material (for example, SUS304). A sufficient durability can be ensured.
[0041]
The exhaust gas of the mixed gas combusted in the protective cylinder 201 is quickly mixed with BFG and flows in the by-product gas flow pipe 3b toward the turbine 2, thereby raising the inlet temperature of the turbine 2 and reducing the turbine low pressure. The stage is designed to prevent low temperature corrosion from occurring on the blades.
[0042]
As is apparent from the above description, in this embodiment, a mixed gas of combustion air blown directly into the by-product gas flow pipe 3b from the combustion air blow pipe 101 and BFG flowing into the protective cylinder 201 As a result, the combustion chamber made of refractory bricks can be made unnecessary. As a result, it is ensured that refractory brick fragments jump into the turbine 2 and damage the blades. Can be prevented.
[0043]
In addition, since the amount of BFG flowing into the protective cylinder 201 can be adjusted by appropriately adjusting the size and number of the inlets 204 formed in the annular plate 202, the mixing ratio of combustion air and BFG can be set appropriately. Therefore, stable combustion of the mixed gas can be ensured.
[0044]
Furthermore, since the mixed gas of combustion air and BFG is burned in the protective cylinder 201, the combustion exhaust gas can be diluted more quickly with the low-temperature BFG than in the first embodiment. As a result, the combustion temperature can be lowered, and the life of the burner portion of the combustion air blowing pipe 101 and the torch 102 can be further extended.
[0045]
Further, since the mixed gas of combustion air and BFG is burned in the protective cylinder 201, the heat dissipation loss can be further reduced as compared with the first embodiment. The response when controlling the temperature on the side can be further improved.
[0046]
FIG. 3 shows a modification of the burner portion 104 of the combustion air blowing pipe 101, in which an annular flame holding plate 300 is provided at a position above the blowing port 106. If it does in this way, the swirl | vortex area | region of mixed gas can be formed more favorably.
[0047]
【The invention's effect】
As apparent from the above description, according to the invention of claim 1, combustion air blown directly into the by-product gas flow passage from the combustion air blowing pipe and by-product gas flowing in the by-product gas flow passage. The combustion chamber made of refractory bricks can be made unnecessary, and as a result, fragments of refractory bricks jump into the turbine and damage the blades. The effect that it can prevent reliably is acquired.
[0048]
In addition, since the mixed gas of combustion air and by-product gas is combusted in the by-product gas flow passage, the combustion exhaust gas can be quickly diluted with a low-temperature by-product gas. The temperature can be lowered, and the effect that the life of the burner portion of the combustion air blowing pipe and the ignition means can be extended is obtained.
[0049]
Furthermore, since a mixed gas of combustion air and by-product gas is burned in the by-product gas flow passage, heat dissipation loss can be reduced, and as a result, when the temperature on the turbine inlet side is controlled. It is possible to obtain an effect that the responsiveness can be improved.
[0050]
In the invention of claim 2, in addition to the invention of claim 1, since the amount of by-product gas flowing into the protective cylinder can be adjusted by appropriately adjusting the size and number of the inflow ports, The mixing ratio with the by-product gas can be made appropriate, and an effect that stable combustion of the mixed gas can be ensured can be obtained.
[0051]
In addition, since the mixed gas of combustion air and by-product gas is burned in the protective cylinder, the combustion exhaust gas can be diluted more quickly by the low-temperature by-product gas, and as a result, the combustion temperature can be reduced. It becomes possible to make it lower, and the effect that the life of the burner portion of the combustion air blowing pipe and the ignition means can be further extended is obtained.
[0052]
Furthermore, since the mixed gas of combustion air and by-product gas is burned in the protective cylinder, the heat dissipation loss can be further reduced, and as a result, the response when controlling the temperature on the turbine inlet side The effect that the property can be further improved is obtained.
[0053]
In the invention of claim 3, in addition to the invention of claim 1 or 2, when the mixed gas is ignited by the ignition means, a swirl region of the mixed gas can be formed at the ignition position, so that stable ignition is performed. The effect that it can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory cross-sectional view for explaining a furnace top pressure power generation facility according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory cross-sectional view for explaining a furnace top pressure power generation facility according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an explanatory cross-sectional view for explaining a modification of the second embodiment.
FIG. 4 is a schematic view of a furnace top pressure power generation facility.
FIG. 5 is a schematic view for explaining a conventional preheating device.
[Explanation of symbols]
1 ... Blast furnace (by-product gas generating furnace)
2 ... Turbines 3a, 3b ... By-product gas flow pipe (by-product gas flow passage)
4 ... Dry dust collector 5 ... Wet dust collector (gas cleaning device)
6 ... Dust catcher 7 ... Preheating device 8 ... Combustion chamber 9 ... Combustion air blowing pipe 10 ... Bypass pipe 11 ... Torch (ignition means)
12 ... By-product gas flow control device 13 ... Combustion air flow control device 100, 200 ... Preheating device 101 ... Combustion air blowing pipe 102 ... Torch (ignition means)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 103 ... Pipe body 104 ... Burner part 105 ... Tapered slope 106 ... Blow inlet 107 ... Burner part 108 ... High-calorie gas supply port 109 ... Pilot combustion air supply port 201 ... Protection cylinder 202 ... Annular plate 203 ... Rib 204 ... Inlet 300 ... Flame holding plate

Claims

A turbine that recovers the pressure energy of the by-product gas from the by-product gas generating furnace as electric power, a by-product gas flow passage that connects the by-product gas generation furnace and the turbine, and the by-product gas flow passage. A gas cleaning device for cleaning by-product gas from the by-product gas generating furnace by wet cleaning, and the by-product gas interposed in the by-product gas flow path on the downstream side of the gas cleaning device; In the furnace top pressure power generation facility comprising a preheating device for heating with the turbine,
The preheating device is inserted into the by-product gas flow passage and directly blows combustion air into the flow passage, and is blown into the by-product gas flow passage from the combustion air blow tube. Ignition means for igniting the mixed gas of the combustion air and a part of the by- product gas to burn the mixed gas ,
Furnace top pressure power generation equipment , wherein the combustion exhaust gas of the mixed gas burned by the ignition means is diluted with unburned by-product gas .

The furnace top pressure power generation facility according to claim 1, wherein a burner portion of the combustion air blowing pipe is surrounded by a protective cylinder, and an inflow port for by-product gas is provided in the protective cylinder.

The furnace top pressure power generation facility according to claim 1 or 2, wherein a blowing direction of combustion air blown from the combustion air blowing pipe intersects with a flow direction of by-product gas.