JP4742948B2

JP4742948B2 - 製鉄所内ガス供給システム

Info

Publication number: JP4742948B2
Application number: JP2006095487A
Authority: JP
Inventors: 功森
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2006-03-30
Filing date: 2006-03-30
Publication date: 2011-08-10
Anticipated expiration: 2026-03-30
Also published as: JP2007270210A

Description

本発明は、製鉄所内ガス供給システム、特に、製鉄所において発生する転炉ガスを利用するための製鉄所内ガス供給システムに関するものである。

製鉄所において鉄や鋼（銑鉄や鉄鋼に同じ）を製造する際に発生する高炉ガスや転炉ガス等（以下、まとめて「副生ガス」と称する場合がある）は、同じく製鉄所において、発電、コークス炉の加熱や鋼を圧延する際の加熱に利用されている。そして、副生ガスの発生量と副生ガスの利用量とが同期しない場合に対応するため、副生ガス毎に所定量をストックするための副生ガスホルダ（高炉ガスホルダ、転炉ガスホルダ等）が設置されている。しかしながら、複数の転炉の吹錬が重なった場合には、転炉ガスホルダではストックしきれないことになり、大気中への放散を余儀なくされていた。

そこで、高炉ガスと転炉ガスとコークスガスとを混合する混合ガス製造設備と、混合ガスを使用（燃焼）する混合ガス使用設備と、転炉ガスを使用（燃焼）する発電設備と、が設置されている製鉄所において、発電設備行きの転炉ガス流量を維持することを前提に、予め、吹錬タイミング等から副生ガスの経時的な発生量を予測して、混合ガス使用設備行きの転炉ガス流量を加減する発明が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平２−２５４１１５号公報（第４−５頁、第１図）

したがって、前記特許文献１に開示された発明によると、転炉ガスの放散を不要にするだけでなく、副生ガスホルダを小さくすることができる等の顕著な効果を奏するものの、かかる発明は、混合ガスをガス発電設備に使用しているため、単位発熱量が変化した場合には、（あ）火炎温度の上昇によって燃焼器（バーナ）近傍の温度が上昇し、該温度上昇による機器の溶損や熱損傷等、（い）燃焼速度が変化することによる燃焼の不安定等、の問題が残る。

本発明は上記に鑑みて発明されたものであって、転炉ガスの放散を抑制し、かつ発電設備の燃焼器（バーナ）等の機器損傷の防止や効率的な燃焼を可能とする製鉄所内ガス供給システムを提供することを目的とする。

（１）本発明の製鉄所内ガス供給システムは、製鉄所における複数の転炉から発生する転炉ガスを貯蔵する転炉ガスホルダと、
該転炉ガスホルダから前記転炉ガスを転炉ガス燃焼設備に供給する転炉ガス配管と、
前記製鉄所における高炉から発生する高炉ガスを貯蔵する高炉ガスホルダと、
該高炉ガスホルダから前記高炉ガスを高炉ガス使用設備に供給する高炉ガス配管と、
前記転炉ガス配管と前記高炉ガス配管とを連通して前記転炉ガスを前記高炉ガスに添加するための連通配管と、を有する。

（２）また、前記連通配管に、添加される前記転炉ガスの流量を調整する流量調整弁と、添加される前記転炉ガスの流量を測定する流量計と、が設置され、
前記高炉ガス配管の前記連通配管との連通部より下流の位置に、前記転炉ガスが添加された後の前記高炉ガスの発熱量を測定するカロリ計が設置されていることを特徴とする。

（３）また、前記転炉ガスが添加された後の前記高炉ガスの発熱量の増加割合が、前記転炉ガスが添加される前の前記高炉ガスの発熱量に対して、１０％以下であることを特徴とする。

（４）また、前記複数の転炉のうち少なくとも２基の転炉の吹錬が重なった場合に、前記転炉ガスが前記高炉ガスに添加されることを特徴とする。

したがって、本発明の製鉄所内ガス供給システムは以下の効果を奏する。
（ｉ）転炉ガスを高炉ガスに添加するための連通配管を有するから、特別な混合ガス製造設備を設置することなく転炉ガスの放散を防止することができる。

（ｉｉ）また、転炉ガスが添加された後の高炉ガス（以下、「添加高炉ガス」と称す）の発熱量を測定するカロリ計が設置されているから、添加高炉ガスの発熱量が管理され、特別な混合ガス使用設備を設置することなく、添加高炉ガスを使用することができる。

（ｉｉｉ）また、添加高炉ガスの発熱量の増加割合が１０％以下であるから、高炉ガスを使用する設備において、添加高炉ガスを使用（燃焼）することができる。

（ｉｖ）少なくとも２基の転炉の吹錬が重なった場合に、転炉ガスが高炉ガスに添加されるから、転炉ガスホルダを小さくすることができる。

図１は本発明の実施の形態に係る製鉄所内ガス供給システムを模式的に説明する構成図である。図１において、製鉄所内ガス供給システム１００は、転炉ガス系として、製鉄所における第１転炉１１ａ、第２転炉１１ｂ・・・（以下まとめて「転炉１１」と称す）から発生する転炉ガスを輸送するための転炉ガス上流配管１２と、転炉ガス上流配管１２を経由して輸送された転炉ガスを貯蔵する転炉ガスホルダ１４と、転炉ガスホルダ１４から転炉ガスを転炉ガス燃焼設備（たとえば、圧延工場等の加熱炉）１７に供給する転炉ガス下流配管（以下、単に「転炉ガス配管」と称する場合がある）１５と、転炉ガス上流配管１２に連通し過剰な転炉ガスを大気中に放散する燃焼放散塔１３と、転炉ガス下流配管１５に設置されて転炉ガスを送るブロア１６と、を有している。

また、高炉ガス系として、製鉄所における第１高炉２１ａ、第２高炉２１ｂ・・・（以下まとめて「高炉２１」と称す）から発生する高炉ガスを輸送するための高炉ガス上流配管２２と、高炉ガス上流配管２２を経由して輸送された高炉ガスを貯蔵する高炉ガスホルダ２４と、高炉ガスホルダ２４から高炉ガスを高炉ガス使用設備（たとえば、発電所）２７に供給する高炉ガス下流配管２５と、高炉ガス下流配管２５に設置されたカロリ計２６と、を有している。
さらに、連通系として、転炉ガス下流配管１５のブロア１６よりも下流の位置と、高炉ガス下流配管２５のカロリ計２６よりも上流の位置とを連通する、連通配管３１が設置され、連通配管３１には流量調整弁３２と流量計３３とが設置されている。

したがって、転炉ガスを高炉ガスに添加することができるから、吹錬が重なった場合であっても転炉ガスの放散を防止することができる。
また、カロリ計２６によって、添加高炉ガスの発熱量を測定しながら、連通配管３１に設置された流量調整弁３２を調整（制御）することができるから、高炉ガス使用設備２７において使用可能な発熱量の範囲内に添加高炉ガスの発熱量を治めることが可能になる。よって、高炉ガス使用設備２７では、転炉ガスを使用したときの、同一の燃焼器（バーナや燃焼空気配管等）での対応が可能となる。

（実施例）
図２および図３、本発明の実施の形態に係る製鉄所内ガス供給システムの実施例を説明する、図２は定常運転時、図３は非定常運転時であって、それぞれ（ａ）は吹錬動作図、（ｂ）は転炉ガス発生経過図、（ｃ）は転炉ガスホルダ貯蔵量経過図である。
なお、転炉ガスホルダ１４の容量は７万ｍ³で、４基の転炉（第１転炉１１ａ、第２転炉１１ｂ、第３転炉１１ｃ、第４転炉１１ｄ）から転炉ガスが流入する。また、高炉ガスホルダ２４の容量は１５万ｍ³である。

（定常運転時）
図２の（ａ）において、４基の転炉１１の吹錬時間はそれぞれ２０分であって、順次５分間づつラップして稼働しているから、時間当たり４チャージの吹錬が実行されている。
図２の（ｂ）において、１基だけの単独吹錬のとき、６９千Ｎｍ³／Ｈの転炉ガスが発生し、２基の吹錬がラップしたとき、１３８千Ｎｍ³／Ｈの転炉ガスが発生し、平均すると８７千Ｎｍ³／Ｈになっている。

図２の（ｃ）において、１基だけの単独吹錬の間は、転炉ガスの発生量よりも転炉ガス使用設備１７への払出量のほうが多いため、転炉ガスホルダの貯蔵量は単調に減少している。一方、２基の吹錬がラップしたとき、転炉ガスの発生量の方が転炉ガス使用設備１７への払出量より多いため、転炉ガスホルダの貯蔵量は単調に増加している。このとき、貯蔵量が５万ｍ³を超えるものの、容量７万ｍ³に到達することはない。すなわち、５分間程度のラップによる転炉ガス発生量の変動は転炉ガスホルダ１４の容量内で吸収することができる。

（非定常運転時）
図３の（ａ）は、吹錬開始時刻がバラつき、ラップ時間が１０分で、時間当たり５．２５チャージあるいは５．５０チャージの吹錬が実行されている。かかるバラつきは、高炉での出銑遅れや、転炉で設備トラブル等による。
図３の（ｂ）において、１基だけの単独吹錬のとき、６９千Ｎｍ³／Ｈの転炉ガスが発生し、２基の吹錬がラップしたとき、１３８千Ｎｍ³／Ｈの転炉ガスが発生し、しかも、２基の吹錬が長時間に及ぶため、平均すると１２１千Ｎｍ³／Ｈあるいは１２７千Ｎｍ³／Ｈの転炉ガスが発生している。
図３の（ｃ）において、前記のように転炉ガスの平均発生量が転炉ガス使用設備１７への払出量よりも多くなるため、転炉ガスホルダ１４の貯蔵量は増大し、容量である７万ｍ³に到達している。このとき、流量調整弁３２を開け、転炉ガスが高炉ガスに添加されているから、転炉ガスの放散が防止されている。

すなわち、高炉ガス使用設備２７に１２７９千Ｎｍ³／Ｈの高炉ガスが供給されていたところ、その約３％に相当する３７千Ｎｍ³／Ｈの転炉ガスが添加されているから、高炉ガス使用設備２７には１３１６（＝１２７９＋３７）千Ｎｍ³／Ｈの添加高炉ガスが供給されることになる。なお、転炉ガスの発熱量は２０００ｋｃａｌ／Ｎｍ³で、高炉ガスの発熱量は８００ｋｃａｌ／Ｎｍ³であるから、かかる添加による添加高炉ガスの発熱量は８３４ｋｃａｌ／Ｎｍ³になる。
高炉ガス使用設備２７は、高炉ガス単独使用のとき、１０２３百万ｋｃａｌ／Ｈ（１２７９千Ｎｍ³／Ｈ×８００ｋｃａｌ／Ｎｍ³）の発熱量であったものが、添加高炉ガス使用により、１０９７百万ｋｃａｌ／Ｈ（１３１６Ｎｍ³／Ｈ×８３４ｋｃａｌ／Ｎｍ³）の発熱量に、約７．３％増大したことになる。

すなわち、添加高炉ガスの発熱量の増加が１０％以下に抑えられているから、高炉ガス使用設備２７における燃焼器の溶損が防止されと共に、効率的な燃焼が可能となり、また、供給されるガス量も増大するから、高炉ガス使用設備２７の出力（たとえば、発電量）が増大する。

本発明は以上であるから、製鉄所において、転炉ガスの放散を防止する製鉄所内ガス供給システムとして広く利用することができる。

本発明の実施の形態に係る製鉄所内ガス供給システムを説明する模式構成図。図１に示す製鉄所内ガス供給システムの実施例を説明する吹錬動作図等（定常運転時）。図１に示す製鉄所内ガス供給システムの実施例を説明する吹錬動作図等（非定常運転時）。

符号の説明

１１転炉
１２転炉ガス上流配管
１３燃焼放散塔
１４転炉ガスホルダ
１５転炉ガス下流配管
１６ブロア
１７転炉ガス使用設備
２１高炉
２２高炉ガス上流配管
２４高炉ガスホルダ
２５高炉ガス下流配管
２６カロリ計
２７高炉ガス使用設備
３１連通配管
３２流量調整弁
３３流量計

Claims

製鉄所における複数の転炉から発生する転炉ガスを貯蔵する転炉ガスホルダーと、
該転炉ガスホルダーから前記転炉ガスを転炉ガス燃焼設備に供給する転炉ガス配管と、
前記製鉄所における高炉から発生する高炉ガスを貯蔵する高炉ガスホルダーと、
該高炉ガスホルダーから前記高炉ガスを高炉ガス燃焼設備に供給する高炉ガス配管と、
前記転炉ガス配管と前記高炉ガス配管とを連通して前記転炉ガスを前記高炉ガスに添加するための連通配管と、を有する製鉄所内ガス供給システム。
前記連通配管に、添加される前記転炉ガスの流量を調整する流量調整弁と、添加される前記転炉ガスの流量を測定する流量計と、が設置され、
前記高炉ガス配管の前記連通配管との連通部より下流の位置に、前記転炉ガスが添加された後の前記高炉ガスの発熱量を測定するカロリ計が設置されていることを特徴とする請求項１記載の製鉄所内ガス供給システム。
前記転炉ガスが添加された後の前記高炉ガスの発熱量の増加割合が、前記転炉ガスが添加される前の前記高炉ガスの発熱量に対して、１０％以下であることを特徴とする請求項１または２記載の製鉄所内ガス供給システム。
前記複数の転炉のうち少なくとも２基の転炉の吹錬が重なった場合に、前記転炉ガスが前記高炉ガスに添加されることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の製鉄所内ガス供給システム。