JPH0828353A - 排熱回収発電装置 - Google Patents

排熱回収発電装置

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JPH0828353A
JPH0828353A JP6167029A JP16702994A JPH0828353A JP H0828353 A JPH0828353 A JP H0828353A JP 6167029 A JP6167029 A JP 6167029A JP 16702994 A JP16702994 A JP 16702994A JP H0828353 A JPH0828353 A JP H0828353A
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Naofumi Kitada
直文 北田
Mitsuharu Kishimoto
充晴 岸本
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Kawasaki Heavy Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 集塵器の耐熱温度を超える高温の排ガスを膨
張タービンに供給することができるようにして、熱回収
効率を向上する。 【構成】 間接熱交換器23に供給されるダストを含む
高温の排ガスを冷却用熱交換器25によってバグフィル
タ26の耐熱温度に冷却した後、戻り管路27によって
間接熱交換器23に導いて前記高温の排ガスと熱交換
し、こうして得られた高温の排ガスを膨張タービン29
に供給し、発電機31によって発電する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、治金用還元炉の炉頂か
ら導かれる高温および高圧の排ガスから熱回収して電力
を得るために好適に実施することができる排熱回収発電
装置に関する。
【0002】
【従来の技術】溶融還元製鉄プロセスの経済性を高める
には、還元炉から発生する排ガスが保有する熱を有効に
回収することがきわめて重要である。実用上、前記排ガ
スの熱を回収するには、前記排ガスをボイラに導き、こ
のボイラによって得られた蒸気によって蒸気タービンを
駆動し、この蒸気タービンの駆動力によって発電機を駆
動する排ガス→ボイラ→蒸気タービン→発電機による方
法と、高炉炉頂圧タービンと同じように前記排ガスをガ
スエキスパンダと呼ばれる膨張タービンに導き、このタ
ービンの駆動力によって発電機を駆動する排ガス→膨張
タービン→発電機による方法とがある。後者は前者より
も排熱回収効率がよいことが知られており、さらにシス
テム全体の効率を高めるためには、ガス膨張タービンの
入口ガス温度が高いことが望ましく、このような排熱回
収発電装置が所望されている。
【0003】図5は、上述のボイラを用いる排熱回収発
電装置を示す簡略化した系統図である。還元炉からボイ
ラ1に供給される排ガスは、800℃の高温でかつ3.
7kg/cm2 Gの高圧であり、このような排ガスとの
間接熱交換によって得られた蒸気を蒸気タービン2に供
給し、この蒸気タービン2の動力によって発電機3を駆
動している。ボイラ1から排出される熱交換後の排ガス
は、たとえばバグフィルタによって実現される集塵器4
によって集塵され、これによって前記ダストが除去され
た清浄の排ガスは膨張タービン5に供給され、この膨張
タービン5の動力によって発電機6が駆動される。前記
蒸気タービン2から排出された蒸気は、図示しない復水
器で復水させ、給水ポンプによって前記ボイラ1に戻さ
れる。また前記膨張タービン5の排ガスは、膨張によっ
て0.1kg/cm2 Gまで降圧しており、図示しない
バーナなどの燃料として用いられる。
【0004】このような図5に示される従来の技術で
は、前記集塵器4は膨張タービン5の羽根がダストによ
って摩耗することを防止するために設けられているけれ
ども、この集塵器4の最大耐熱温度が現状では約250
℃であるため、前記ボイラ1から集塵器4に供給される
排ガスの温度は、約250℃以下とする必要があり、し
たがって膨張タービン5に供給される排ガスの温度も約
250℃以下であり、熱回収効率を高めるには限界があ
る。
【0005】図5に示される従来の技術と類似の他の従
来の技術として、図6に示されるように、前記ボイラ1
に代えて空冷熱交換器7が設けられる。この図6に示さ
れる従来の技術においてもまた、膨張タービン5に供給
される排ガスが除塵されていなければならず、そのため
の集塵器4の耐熱温度が約250℃であるため、膨張タ
ービン5に供給される排ガス温度を高くすることができ
ず、熱回収効率を高めるには限界がある。
【0006】この空冷熱交換器7は、そのハウジング8
内に複数の伝熱管9を備え、これらの伝熱管9にファン
10によって送風して、高温の排ガスを冷却するように
構成されている。
【0007】上述の図5および図6に示される従来の技
術に類似のさらに他の従来技術は、たとえば実公平4−
37613、特開平3−94010、特開昭63−42
316および特開昭63−42317に示されている。
これらの従来技術においてもまた、膨張タービンに供給
される排ガスを除塵するために、集塵器が設けられ、膨
張タービンに供給される排ガスを集塵器の耐熱温度以下
に降温しなければならず、交換効率を高めるには制限が
ある。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】したがって本発明の目
的は、集塵器の耐熱温度を超える高温の排ガスを膨張タ
ービンに供給することができるようにして、熱回収効率
を格段に向上することができる排熱回収発電装置を提供
することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、ダストを含む
高温の排ガスが供給される間接熱交換器と、間接熱交換
器に接続され、間接熱交換器から供給される排ガス中の
ダストを除去する集塵器と、集塵器に接続され、集塵器
によってダストが除去された清浄な排ガスを、前記間接
熱交換器に導く戻り管路と、間接熱交換器によって熱回
収した排ガスが供給される膨張タービンと、膨張タービ
ンによって駆動される発電機とを含むことを特徴とする
排熱回収発電装置である。
【0010】また本発明は、膨張タービンからの排ガス
によって水蒸気を発生するボイラを含むことを特徴とす
る。
【0011】さらに本発明は、間接熱交換器から集塵器
に供給される排ガスを、前記集塵器の耐熱温度以下に冷
却する冷却用熱交換器を含むことを特徴とする。
【0012】
【作用】本発明に従えば、間接熱交換器に供給されたダ
ストを含む高温の排ガスは、集塵器によって前記ダスト
が除去され、戻り管路によって再び間接熱交換器に導か
れて、前記ダストを含む高温の排ガスと熱交換して昇温
される。こうして昇温された排ガスは膨張タービンに供
給され、この膨張タービンの動力によって発電機が駆動
される。このようにして集塵器によってダストが除去さ
れた清浄な排ガスと、間接熱交換器に供給されるダスト
を含む高温の排ガスとを熱交換して、高温となる排ガス
を膨張タービンに導くようにしたので、集塵器にその耐
熱温度以下の排ガスを供給して集塵することが可能とな
る。しかもこのダストが除去された清浄な排ガスは、間
接熱交換器によって前記ダストを含む高温の排ガスと熱
交換して昇温されるので、前記ダストを含む高温の排ガ
スが保有する熱エネルギを効率よく回収することがで
き、熱回収効率を格段に向上することができる。
【0013】また本発明に従えば、前記膨張タービンか
らの排ガスによって水蒸気を発生するボイラが設けられ
る。このボイラから得られる水蒸気によって、たとえば
蒸気タービンを駆動して発電するようにしてもよく、あ
るいは熱源として利用することができる。これによって
熱回収効率をさらに向上することができる。
【0014】さらに本発明に従えば、間接熱交換器から
集塵器に供給される排ガスを、冷却用熱交換器によって
前記集塵器の耐熱温度以下に冷却するようにしたので、
集塵器の過加熱が防がれ、熱による損耗および耐久性の
低下を防ぐことができる。
【0015】
【実施例】図1は、本発明の一実施例の排熱回収発電装
置21を示す簡略化した系統図である。たとえば溶融還
元製鉄プラントおよび石炭ガス化プラントに好適に適用
することができる排熱回収発電装置21において、図示
しない高炉などの炉で発生したダストを含む排ガスは、
たとえば800℃程度の高温であり、かつ3.7kg/
cm2 Gの高圧である。このような排ガスは、前記炉の
炉頂から延びるガス輸送管22によって間接熱交換器2
3に供給され、熱交換によって約320℃まで冷却され
た後、ガス輸送管24を経て冷却用熱交換器25に導か
れて約250℃まで冷却され、ガス輸送管20によって
集塵器であるバグフィルタ26に供給される。このバグ
フィルタ26の耐熱温度は約250℃であり、前記冷却
用熱交換器25によってこの耐熱温度まで冷却された排
ガスが供給されて除塵される。バグフィルタ26はいわ
ゆる乾式除塵器であって、熱損失が少なく、99%程度
の除塵率でダストを除去することができる。
【0016】こうしてダストが除去された清浄な250
℃程度の排ガスは、戻り管路としてのガス輸送管27に
よって再び前記間接熱交換器23に導かれ、前記排ガス
を含む高温の排ガスと熱交換して、700℃まで昇温さ
れ、ガス輸送管28によってガスエキスパンダ(GE
P)と呼ばれる膨張タービン29に供給される。この膨
張タービン29では、前記排ガスが膨張して0.1kg
/cm2 Gまで降圧され、ガス輸送管30によって図示
しない冷却器に導かれて直接冷却水によって冷却された
後、図示しないガスホルダに蓄えられ、その後、バーナ
などの燃料として使用される。
【0017】前記膨張タービン29には、発電機31が
直結され、膨張タービン29の動力によって発電するこ
とができる。この発電機31による発電量は、膨張ター
ビン29に供給されるガス流量を321,000Nm3
/時としたとき、30,420kWを得ることができ、
これに対して図5に示される従来の技術では19,86
0kWであり、本発明に従えば、格段に熱回収効率を向
上することができる。
【0018】前記間接熱交換器23は、図2に示されよ
うに、ケーシング33と、ケーシング33の前記高温の
排ガスが供給される熱交換室34内に設けられる伝熱管
35とを有し、前記ガス輸送管27から供給される約2
50℃程度の清浄な排ガスを伝熱管35に導いて、前記
800℃程度の排ガスと熱交換させ、700℃まで昇温
された高温の排ガスを得ることができる。
【0019】前記冷却器熱交換器25は、図3に示され
るように、ガス輸送管24から高温の排ガスが供給され
る上部ヘッダ36と、上部ヘッダ36から高温の排ガス
が供給される複数の伝熱管37と、各伝熱管37から冷
却後の排ガスが供給される下部ヘッダ38と、伝熱管3
7に向けて送風する複数のファン39とを有する。これ
らのファン39の送風量を調整して、間接熱交換器23
から供給される高温の排ガスをバグフィルタ26の入口
温度がその耐熱温度250℃となるように制御するよう
にしてもよい。これらのファン39は、伝熱管37だけ
によってフィルタ26の耐熱温度まで排ガス温度を冷却
することができる場合には、設けなくてもよい。また冷
却用熱交換器25に代えて、ボイラを設けて、このボイ
ラによって排熱を回収するようにしてもよい。
【0020】図4は、本発明の他の実施例の排熱回収発
電装置21aを示す簡略化した系統図である。なお、前
述の実施例に対応する部分には同一の参照符を付す。本
実施例では、前記膨張タービン29からガス輸送管30
に供給される約506℃の温度を有しかつ0.1kg/
cm2 Gの圧力を有する排ガスと熱交換して水蒸気を発
生するボイラ40が設けられる。このようなボイラ40
から得られる水蒸気によって発電を行うようにしてもよ
く、あるいはその水蒸気を熱源として利用するようにし
てもよい。
【0021】以上のようにして集塵器であるバグフィル
タ26の耐熱温度を超える高温の排ガスを膨張タービン
に供給することができ、炉などから供給される高温およ
び高圧の排ガスから高効率で熱回収を行うことができ
る。
【0022】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、集塵器に
よって集塵された清浄な排ガスを再び間接熱交換器に導
いて熱交換し、その昇温された排ガスを膨張タービンに
供給して発電を行うようにしたので、集塵器の耐熱温度
を超える高温でかつダストが除去された清浄な排ガスを
膨張タービンに供給することができ、熱回収効率を格段
に向上することができる。
【0023】また本発明によれば、膨張タービンからの
排ガスによって水蒸気を発生するボイラが設けられるの
で、このボイラからの水蒸気によって発電を行い、ある
いは熱源として利用することによって、熱回収効率をさ
らに向上することができる。
【0024】さらに本発明によれば、間接熱交換器から
の排ガスを冷却用熱交換器によって冷却した後に集塵器
に供給するようにしたので、前記集塵器の熱による損耗
を防ぎ、耐久性を向上することができるとともに、集塵
器の耐熱温度よりもむやみに低い温度に排ガスを冷却す
る必要がないので、集塵器による熱損失を可及的に少な
くすることができ、熱回収効率を向上することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の排熱回収発電装置21を示
す簡略化した系統図である。
【図2】間接熱交換器23の構成を示す簡略化した断面
図である。
【図3】冷却用熱交換器25の構成を示す簡略化した断
面図である。
【図4】本発明の他の実施例の排熱回収発電装置21a
を示す簡略化した系統図である。
【図5】従来の排熱回収発電装置を示す簡略化した系統
図である。
【図6】排熱回収発電装置の他の従来の技術を示す簡略
化した系統図である。
【符号の説明】
21,21a 排熱回収発電装置 22,24,27,28,30 ガス輸送管 23 間接熱交換器 25 冷却用熱交換器 26 バグフィルタ 29 膨張タービン 31 発電機

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ダストを含む高温の排ガスが供給される
    間接熱交換器と、 間接熱交換器に接続され、間接熱交換器から供給される
    排ガス中のダストを除去する集塵器と、 集塵器に接続され、集塵器によってダストが除去された
    清浄な排ガスを、前記間接熱交換器に導く戻り管路と、 間接熱交換器によって熱回収した排ガスが供給される膨
    張タービンと、 膨張タービンによって駆動される発電機とを含むことを
    特徴とする排熱回収発電装置。
  2. 【請求項2】 膨張タービンからの排ガスによって水蒸
    気を発生するボイラを含むことを特徴とする請求項1記
    載の排熱回収発電装置。
  3. 【請求項3】 間接熱交換器から集塵器に供給される排
    ガスを、前記集塵器の耐熱温度以下に冷却する冷却用熱
    交換器を含むことを特徴とする請求項1または2に記載
    の排熱回収発電装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO1997027336A1 (fr) * 1996-01-26 1997-07-31 Nippon Steel Corporation Dispositif de reduction d'une matiere en fusion et procede de fonctionnement associe
CN110684877A (zh) * 2019-09-24 2020-01-14 北京博鹏北科科技有限公司 一种HIsmelt熔融还原炉高温煤气干法净化余热回收系统及新工艺

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