JPH03223413A - 製鉄所における転炉ガスの運用制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野１ 本発明はガスタービンコンバインドプラントやコークス
炉を備えた製鉄所における副生ガスの有効利用方法に関
する。

［従来の技術１ 製鉄所においては副生ガスとして高炉発生ガス（以下、
Ｂガスと記す）、コークス炉発生ガス（以下、Ｃガスと
記す）及び転炉発生ガス（以下、転炉ガスと記す〕が発
生する。

転炉ガスは通常、ボイラ燃料用Ｂガスに混入して使用し
ている。しかし、転炉の２／２基化（コ基設置、２基使
用）又は転炉におけるステンレ；吹錬などにより、転炉
ガス発生量が増加する場ぞがあり、一方、老朽ボイラの
撤去などにより転ガガスが余剰となり、転炉ガスの使用
先を拡大すくことが必要となっている。

転炉ガスの使用先として、コークス炉があり、将来とも
安定した使用先としてＢガス、Ｃガスと混合して転炉ガ
スが供給されている。転炉ガスは発生形態がバッチ的で
あり、発生のタイミングによっては、コークス炉でも吸
収できない場合が生じ、これを解消するために、Ｃガス
ホルダを転炉ガスホルダとして用い、２基の転炉ガスホ
ルダを運用している。また転炉ガスの供給先としても、
カロリー変動が許容できる範囲でＢガス本管に混合する
などの策を講じている。

近年は製鉄所においてもＢガス、Ｃガス、転炉ガスのよ
うな工場内で発生する副生ガスの混合ガスを用いた発電
用のガスタービンコンバインドプラントが設置されるよ
うになってきている。

従来は、これらのガス利用についてはホルダレベルを見
ながら、ボイラ、コークス炉等のそれぞれ単一の使用先
へＢガス、Ｃガスと混合して、転炉ガスを送給している
に過ぎなかったが、現在は？！数の使用先へ複数のホル
ダを用いて転炉ガスを送給している。

〔発明が解決しようとする課題］ 製鉄所の副生ガスの１つである転炉ガスは、Ｂガス、Ｃ
ガスなどと混合してコークス炉へ送給したり、ボイラ燃
料として使用したりしているが、転炉ガスは発生量変動
が太き（、転炉の操業形態、バッファ設備であるホルダ
の能力不足による転炉ガスの１ｉ１敗を招くケースがあ
り、エネルギロスを無視できない状態である。

そこで、バッファ設備であるホルダを大容量にし、使用
先としてもガスタービンコンバインドプラントへ転炉ガ
スをＢガス、Ｃガスと混合して送給する。この場合、以
下の問題点がある。

バッファー設備であるホルダは、建設コストが高く、投
資に見あわない。また、Ｃガスホルダを転炉ガスホルダ
に転用した場合、２台の転炉ガスホルダを使うのは難し
い。

コークス炉とガスタービンコンバインドプラントへ転炉
ガスを送給するのに、それぞれガスの目標カロリーが決
まっており、無制限に多量に送給することはできず、ま
た短時間のうちの転炉ガス量の増減は、カロリー計の応
答が１〜２分かかるために、目標カロリーの外乱になっ
てしまう。

電力デマンドが厳しいときは、極力自家発電出力を増加
してデマンド超過を少なくする必要がある。従来、転炉
ガスについては、単に大気中に無駄に放散しなければ問
題ないというレベルにとどまっているが、最大限に利用
することが好ましい。

電力の発生が多くなり電源側（電力会社側）への電力の
送電（逆送）が生じた場合、従来は自家発電出力は余剰
ガスを放散しないようにガスを供給する消極的運用によ
るものであった。全般的な電力需給について戦略的な運
用による逆送メリットを考えることが好ましい。

本発明はこれらの問題点を解決し、転炉ガスを有効に利
用し、大気中への無駄な放散を防止し、さらに戦略的な
運用により、電力回収をふやし、有効利用を推進するも
のである。

［課題を解決するための手段］ 本発明は上記問題点を全面的に解決するもので、ガスタ
ービンコンバインドプラントを備えた製鉄所のガス運用
制御に当り、次の技術手段を講することを特徴とする製
鉄−所における転炉ガスの運用制御方法である。

（ａ）転炉ガス発生量信号、ガスホルダレベル信号及び
コークス炉向け転炉ガス可能量に基づいてコークス炉向
け転炉ガス供給流量を決定すること。

（ｂ）転炉ガス発生量信号、ガスホルダレベル信号、電
力デマンド設定値、ガスタービンコンパインドプラント
の燃焼制御出力信号及びガスカロリー制御信号に基づい
て、ガスタービンコンバインドプラント向け転炉ガス供
給流量を決定すること。

上記方法において、転炉ガスホルダを複数基用いる場合
、ガスホルダの出入口遮断弁は、ガスホルダレベル、転
炉ガス回収信号及び遮断弁の動作を確認し、これらに基
づいて適切な弁を開閉する転炉ガスホルダシーケンスに
よって開閉し、このデータを転炉ガス利用の基礎として
用いる。また、負荷遮断時にガスタービンコンバインド
プラント向け転炉ガス供給を緊急遮断する手段を講じて
お（ことが望ましく、さらに、転炉ガスのコークス炉へ
の投入量変化時間をコークス炉ガス流量調整弁の応答時
間より大きく設定することが望ましい。

［作用］ 本発明は、バッチ的に発生する転炉ガスの有効利用につ
いて、ガスホルダを有効に利用するとともに、コークス
炉及びガスタービンコンバインドプラントにおいて、転
炉ガスを許容最大限に利用することにより、転炉ガスの
大気中への放散を防止し、発電出力増加を図り、電力コ
ストの低減を図ることができる。

このために、転炉ガスホルダの運用管理、負荷遮断時の
処理、コークス炉への投入量変化等について、必要な措
置を講することが好ましい。

［実施例］ 第１図において、転炉１から発生した転炉ガスは、調整
弁２、電気集塵器３を通り、転炉ガスブロワ４で昇圧さ
れ、ガスタービンコンバインドサイクルプラント５０、
コークス炉６０へ供給される。

転炉ガスを転炉ブロワ４により昇圧し、コークス炉６０
、ガスタービンコンバインドサイクルプラント５０へ送
給する。転炉ブロワ４は、サージング防止のため吐出側
から吸入側へのバイパス配管を設けて、吐出量が一定量
以下の時にバイパス弁５が開くようにしておく。

出入口遮断弁が開となっている方のホルダレベルに首目
し、レベルが高い時は多（払い出すようにし、低い時は
払い出し流量を抑制するようにレベル・流量（Ｖ４算を
行う。

第２図は、２基のホルダ７．７ａ（仮に１．２万ｍ°ホ
ルダと４万ｍ゛ホルダとしている）の出入口遮断弁１０
、ｌＯａの開閉タイムチャートである。

出入口遮断弁ｌ０１ｌＯａの開閉を自動で行う場合は大
きい方のホルダ７ａで調整するのを基本とする。１．２
万Ｍホルダ７が上限になると、４万Ｍホルダ７ａ出入口
遮断弁１０ａの開操作に入り、開時点で１，２ガイホル
ダ出入口遮断弁１０の閉操作に入る。特徴は転炉ガス回
収中か、出入口遮断弁の動作中（１，２万ｍ゛ホルダか
ら４万ゴホルダｌの移行）を確認して、次のステップに
進むようにしている点である。これにより、通常は１基
のホルダで運転しなければならないところを、オペレー
タの手をわずられすことなく、２基のホルダを使い、あ
たかも１基の５，２万耐ホルダの如く用いることができ
る。さらに、ホルダの改修に際しでは、選択により、１
基運転が可能である。

コークス炉向け転炉ガス量は、使用中のホルダレベルか
ら求めた適切な払い出し流量と転炉ガス使用可能量に基
づいて流量を制御する。この場合、製鉄所内の電力デマ
ンドを把握し、コークス炉向けの転炉ガス投入量を絞る
ことも可能である。

ホルダレベルと流量演算値と転炉ガス回収開始時にどれ
だけ転炉ガスをコークス炉に供給するか決めた値との比
較を行い、大きい方を選択する。

さらに、コークス炉へ供給するガスカロリーは定められ
ているので、Ｂガスを基準にして、何ｋｃａｌ／Ｎｍ’
まで増熱するか限界を決めて、転炉ガスの投入可能量を
求める。この投入可能量と前記大きい方を選択した値の
小さい値を選び、最終のコークス炉向け転炉ガス流量設
定とする。

ガスタービンコンバインドサイクルプラントに関しては
、発電出力の目標値がベースにあり、このために投入す
べき燃料量を制御する形態をとっている。ガスタービン
コンバインドサイクルプラントへの転炉ガスの投入は、
ガスタービンの制御機能の１つである燃料量制御の出力
信号に基づき、Ｃガスと同様に転炉ガス流量を制御する
。

燃料量制御信号はガスタービンを保護し、起動時及び負
荷運転時を通して、許容温度、許容加速率内で運転し得
るように構成されている。

Ｂガスと転炉ガスを混合した時のカロリー値は最大９０
０ｋｃａｌ／Ｎｒｎ’以下に抑え、Ｃガスによるカロリ
ー制御を十分に行うことができるようにする。

第１図において、燃料制御信号に対する転炉ガス流量設
定はＢガス十転炉ガスの混合ガスカロリーを仮に８００
ｋｃａｌ／Ｎｒｒ？と定めた時の転炉ガス投入量を示す
。第１図中のαは７２０ｋｃａｌ／ＮｌＴ１３〜９００
ｋｃａｌ／Ｎｒｒ？に混合ガスカロリーを変えるための
比率を意味している。

これにより、Ｂガス＋Ｃガスの混合ガスカロリー制御に
対し単味のガスカロリー変動を無視すれば、転炉ガスを
投入することによる外乱を無視することかできる。

また、Ｃガス流量調整弁は、燃焼安定性を維持するため
に、最小流量キープ回路を設けているので、この設定以
上でＣ流量調整弁が動作できるようにする。燃料制御信
号に対するＣガス最小流量キープ制限は転炉ガスを投入
することにより、Ｃガス流量調整弁の下限設定以下、つ
まり、カロリー制御不能とならないように転炉ガス流量
を設定している。

以上、２つの線により求められた転炉ガス流量設定の小
さい値を選択し、さらに変化率制限を加えることにより
、転炉ガスのガスタービンコンバインドサイクルプラン
ト向けの送給を可能にすることができる。

ここで、電力デマンドがきびしい時は、自家発出力の目
標値を上げて、αは混合ガスが９００ｋｃａｌ／Ｎｒｎ
’となるように選び、コークス炉向け転炉ガス立上げ設
定を下げ、逆に流量比率演算のコークス炉向け転炉ガス
に対するガスタービンコンバインドサイクルプラント向
け転炉ガスの比率を上げることにより、発電出力増を図
る。これにより、電力デマンド超過を解消し、ペナルテ
ィ料金を支払う必要がなくなる。また、電力の逆送が生
じた場合も、上記操作を行うことにより、電力槽が図ら
れ逆送によるメリットが太き（なる。

負荷遮断時、転炉ガスをガスタービンコンバインドサイ
クルプラントへ送給し続けると、タービンの回転数が上
昇し、オーバースピードどなるので負荷遮断のタイミン
グで転炉ガス送給を停止する。

転炉ガス投入量をＣガス流量調整弁の応答性より短い時
間で変更すると、カロリー制御上好ましくないので、変
化率制限を設ける。

第３図に本発明による転炉ガス利用のタイムチャートを
示した。

第３図において、転炉ガスの発生に対し、転炉ガスホル
ダは、あたかも５．２万Ｍホルダの如（、レベル変化を
示し、コークス炉向け転炉ガス流量は第１図に示すよう
に各流量設定からの値を選択し、問題なく制御されてい
る。

また、ガスタービンコンバインドサイクルプラント向け
転炉ガス量も、発電出力から見る限り、外乱とはなって
いない。

電力デマンドがきびしい時点で、発電出力を上げ、コー
クス炉からの流量比率を上げて、αを転炉ガス十Ｂガス
が９００ｋｃａｌ／Ｎｒｎ’となるように選択したこと
により、転炉ガス量が増加し、発電出力アップが図られ
ている。

〔発明の効果］ 本発明により、転炉からバッチ的に発生する転炉ガスの
放散を防止し、電力デマンドが厳しいとき、逆送電力槽
を図りたいとき、流量設定を変えることにより、ガスタ
ービンコンバインドサイクルプラントの発電出力アップ
が可能で、これにより買電コストを下げることができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は２基のホルダを用いてコークス炉とガスタービ
ンコンバインドサイクルプラントへ転炉ガスを送給する
ための、転炉ガス運用制御フローシート、第２図は２基
のホルダの出入口遮断弁開閉タイムチャート、第３図は
転炉ガス運用制御を実施したときの運転結果を示すタイ
ムチャートである。 ｌ・・・転炉 ２・・・調整弁 ３・・・電気集塵機 ４・・・転炉プロワ ５・・バイパス弁 ６・・・ブロワ吐出弁 ７．７ａ・・・ガスホルダ ８・・・レベル・流量演算器 ９・・・転炉ガスシーケンス制御装置 １Ｏ２ｌＯａ・・・出入口遮断弁 １１・・・ホルダ制御切替 １３・・・転炉ガス可能量 １５・・・流量制御器 １６・・・流量計 １７・・・制御弁 ２１・・電力デマンド ２２・・・燃料量制御 ２３・・・転炉ガス流量設定 ２４・・Ｃガス最小流量キープ制限 ５・・・燃料量制御器 ６・・・最小値選択 ７・・・変化率制限 ８・・・最小値選択 ９・・・流量制御器 Ｏ・・・流量計 ｌ・・・流量制御弁 ｌ・・・発電中接点 ２・・・負荷遮断シーケンス ３・・・コークス炉向け転炉ガス立上設定４・・・流量
比率演算

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　ガスタービンコンバインドプラントを備えた製鉄所
   のガス運用制御に当り、 転炉ガス発生量信号、ガスホルダレベル信号及びコーク
   ス炉向け転炉ガス可能量に基づいてコークス炉向け転炉
   ガス供給流量を決定し、 転炉ガス発生量信号、ガスホルダレベル信号、電力デマ
   ンド設定値、ガスタービンコンバインドプラントの燃焼
   制御出力信号及びガスカロリー制御信号に基づいて、ガ
   スタービンコンバインドプラント向け転炉ガス供給流量
   を決定することを特徴とする製鉄所における転炉ガスの
   運用制御方法。 ２　複数基のガスホルダを用い、各ガスホルダレベル及
   び転炉ガス回収信号に基づき、各ガスホルダの出口遮断
   弁の開閉をシーケンス制御することを特徴とする請求項
   １記載の製鉄所における転炉ガスの運用制御方法。 ３　負荷遮断時にガスタービンコンバインドプラント向
   け転炉ガス供給を緊急遮断することを特徴とする請求項
   １又は２記載の製鉄所における転炉ガスの運用制御方法
   。 ４　転炉ガスのコークス炉への投入量変化時間をコーク
   ス炉ガス流量調整弁の応答時間より大きく設定すること
   を特徴とする請求項１、２又は３記載の製鉄所における
   転炉ガスの運用制御方法。