JPH11223417A - 製鉄プロセスから発生する低温排熱の回収方法 - Google Patents

製鉄プロセスから発生する低温排熱の回収方法

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JPH11223417A
JPH11223417A JP10038013A JP3801398A JPH11223417A JP H11223417 A JPH11223417 A JP H11223417A JP 10038013 A JP10038013 A JP 10038013A JP 3801398 A JP3801398 A JP 3801398A JP H11223417 A JPH11223417 A JP H11223417A
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low
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cold water
heat source
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Mitsuhiko Sakaguchi
光彦 阪口
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Sumitomo Metal Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 製鉄プロセスから発生する100℃以下の低
温排熱を安定して効率よく回収する方法の提案。 【解決手段】 製鉄プロセスから発生する温度100℃
以下の低温排熱にて駆動可能な吸着式冷凍機を当該低温
排熱発生源の近傍に設置し、該吸着式冷凍機を前記低温
排熱により駆動させて冷水を発生させる方式とするとと
もに、前記低温排熱の熱量低下時には高温熱源にて熱量
補償を行うようにし、かつ発生した冷水をいったんタン
ク等に貯水するようにしたことを特徴とする。 【効果】 少ない投資で効率よく低温排熱のエネルギー
を有効利用することができる。排熱発生源のプロセス操
業による排熱条件の変動に対応して常時一定の出力を得
て定常的に冷水を発生させることができる。必要最小限
の熱量補償で複数の使用先に安定して冷水を供給するこ
とができる。省エネルギーがはかられる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は製鉄プロセスから
発生する低温排熱を効率よく回収する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】製鉄プロセスから発生する排熱のうち、
1000℃前後の高温の顕熱については大規模な排熱回
収発電等の導入により回収利用されている。一方、冷却
水等の低温の排熱についても、100℃を超える比較的
高温のものについては、低沸点媒体を用いたバイナリー
発電や吸収式冷凍機により回収利用は可能である。しか
しながら、電力として回収する場合の低沸点媒体による
バイナリー発電の場合、回収システムおよび発電設備等
の大規模な設備を必要とするわりには、発電効率は10
%程度と低く、経済性に優れるとは言い難い。また、吸
収式冷凍機を利用して冷水を得るのに100℃以下、特
に60〜80℃の熱源を利用する場合には、図3に示す
吸収式冷凍機と吸着式冷凍機の成績係数から明らかなご
とく、吸着式冷凍機に比し極端に成績係数(COP)が
低下し効率が悪く、さらには製鉄プロセスから発生する
排熱は発生源のプロセスの操業に依存し、排熱の条件が
一定でない場合が多く、得られる出力は発生源プロセス
の操業と共に変動するため、利用先が限定される。この
ため、製鉄所内の各部屋の冷房には、電気エアコンまた
はボイラーで燃料を燃焼させて得られる蒸気を駆動熱源
とする吸収式冷凍機が使用されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、製鉄プ
ロセスから発生する100℃以下の低温排熱を冷水とし
て回収する場合、排熱温度が低いことおよび、回収され
る排熱が発生源のプロセスの操業の影響を受け変動する
ことにより、装置の効率が大幅に低下し、安定した利用
ができないため、排熱回収が進まないという問題があ
る。また、製鉄所内の排熱発生源と冷水利用箇所は必ず
しも近接していないため、複数の利用先へ冷水を供給す
る場合には配管等に多額の設備費を要し、また冷水負荷
の変動もあるために効率的に排熱を回収し有効利用する
ことは困難である。
【0004】この発明は上記した従来の問題を解決する
ためになされたもので、製鉄プロセスから発生する10
0℃以下、特に60〜80℃の低温排熱を安定して効率
よく回収することが可能な低温排熱の回収方法を提案し
ようとするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】この発明は製鉄プロセス
から発生する排熱を回収するにあたり、100℃以下、
特に60〜100℃の低温排熱でも駆動可能な吸着式冷
凍機を用いるとともに、冷凍機を低温排熱発生源の近傍
に設置することにより、効率よく冷水を発生させること
が可能な回収システムであり、その要旨は前記100℃
以下の低温排熱にて駆動可能な吸着式冷凍機を当該低温
排熱発生源の近傍に設置し、該吸着式冷凍機を前記低温
排熱により駆動させて冷水を発生させる方式とするとと
もに、前記低温排熱の熱量低下時には高温熱源にて熱量
補償を行うようにし、かつ発生した冷水をいったんタン
ク等に貯水するようにしたことを特徴とするものであ
る。
【0006】従来一般に使用されている吸着式冷凍機
は、固体吸着剤(例えばシリカ系)と冷媒(水)との間
の可逆反応に伴う発吸熱現象を利用し、温熱を熱源とし
て冷熱を発生させる冷凍機で、基本サイクルは再生工程
と吸着工程とよりなり、該工程を二基の固体吸着剤熱交
換器を交互に切り替え作動するようにしたもので、具体
的には真空容器に収納された固体吸着剤熱交換器と、再
生用温水と吸着用冷却水、凝縮器と蒸発器、冷水負荷系
と凝縮用冷却水系、4個の蒸気弁と水用切替弁、蒸気配
管等より構成されている。このような吸着式冷凍機にお
いては、例えば駆動熱源に75℃の温水を使用し、また
入口温度が約29℃の凝縮用冷却水を使用して、14℃
の冷水より9℃の冷水が得られ、その場合の成績係数は
約0.60の値が得られている。ちなみに吸収式冷凍機
の駆動熱源に75℃の温水を使用した場合の成績係数は
0.4以下と低い。したがって、この発明では製鉄プロ
セスから発生する60〜100℃の低温排熱の回収手段
に、従来の吸収式冷凍機に比しより低温の排熱でも駆動
可能な吸着式冷凍機を使用することとしたのである。
【0007】また、この発明において、吸着式冷凍機を
低温排熱発生源の近傍に設置することとしたは、低温熱
源の輸送中におけるエネルギー損失の低減と配管等設備
費の低減をはかるためである。さらに、かつ前記低温排
熱の熱量低下時には高温熱源にて熱量補償を行うように
したのは、排熱条件の変動に対応して常時一定の出力を
得て定常的に冷水を発生させるためである。ここで高温
熱源としては、例えば製鉄所内で発生する蒸気を用いる
ことができる。また、発生した冷水をいったんタンク等
に貯水するようにしたのは、複数の使用先に冷水を供給
できるようにするためと、排熱発生源の操業の影響によ
る排熱条件の変動や複数の使用先に供給することによる
冷房負荷の変動に対応できるようにするためである。
【0008】
【発明の実施の形態】図1はこの発明に係る低温排熱回
収システムの一実施例を示す概略図であり、1は排熱発
生源(転炉冷却水)、2は吸着式冷凍機、3は高温熱源
(蒸気)、4は冷水タンク、5aは製鉄所内工場操作室
(冷房負荷)、5bは製鉄所内事務所(冷房負荷)、6
−1は排熱導管、6−2は冷凍機駆動用熱源導管、7は
冷凍機出側排熱導管、8は高温熱源供給導管、9は冷凍
機出力冷水導管、10a、10bは冷水供給導管、11
は戻り冷水導管、12は熱量補償用制御装置、13は排
熱温水温度・流量検出器、14は出力冷水温度・流量検
出器、15は冷水温度・水量検出器、16a、16bは
供給冷水温度・流量検出器、17は蒸気流量調節弁であ
る。
【0009】上記の低温排熱回収システムは、冷水を得
る吸着式冷凍機2の駆動熱源として排熱発生源1の転炉
冷却水を利用し、得られた冷却水はいったん冷水タンク
4に貯水し、製鉄所内工場操作室5aと製鉄所内事務所
5bの冷房用として使用した例である。排熱発生源1の
転炉冷却水の温度は、転炉での吹錬が行われている間は
排水温度が上昇し、吹錬が行われない間は排水温度が低
下する。また、長時間吹錬が行われない場合には常温程
度まで下がることもあるため、排熱導管6−1に排熱温
水温度・流量検出器13を、冷凍機駆動用熱源導管6−
2に出力冷水温度・流量検出器14を、冷凍機出力冷水
導管9に冷水温度・水量検出器15および冷水供給導管
10a、10bに温度・流量検出器13、14をそれぞ
れ設け、常時一定の冷水出力が得られるように高温熱源
3による熱量補償を熱量補償用制御装置12により制御
するシステムとなっている。なお、吸着式冷凍機2を出
た排熱は冷凍機出側排熱導管7を介して排熱発生源1へ
戻されて循環使用される構成となし、また製鉄所内工場
操作室5aと製鉄所内事務所5bで使用された冷水は戻
り冷水導管11にて吸着式冷凍機2へ戻されて循環使用
されるように構成されている。
【0010】
【実施例】図1に示す低温排熱回収システムにより製鉄
所内工場操作室5aと製鉄所内事務所5bの冷房を行っ
た。その時の転炉冷却水温度の時間変化を図2に示す。
図2に示す通り、転炉での吹錬が行われている間は排水
温度が上昇し、吹錬が行われない間は排水温度が低下
し、長時間吹錬が行われない場合には常温程度まで下が
ることもあるが、この発明では低温熱源でも駆動可能な
吸着式冷凍機2を使用したことにより、該冷凍機の定格
熱源温度を75℃。運転最低温度を60℃とすることが
できた。熱源水温度が60℃以上を維持している場合に
は、転炉冷却水のみを熱源として安定して9℃の冷水を
作ることができた。なお、吸着式冷凍機2は熱源水温度
が60℃を下回った場合自動的に運転を停止し、65℃
以上に温度が上昇すると運転を開始するように設定され
ている。
【0011】熱源水温度が60℃を下回った場合そのま
までは冷凍機は自動的に運転が停止し、冷水温度は徐々
に上昇するため冷水による冷房を継続することは不可能
となる。しかし、本発明では冷水タンクを設けているの
で、吸着式冷凍機2の運転が停止しても急激に冷水温度
が上昇することはない。それでも転炉の吹錬の間隔が長
い場合には、冷水温度が徐々に上昇するので(図2中の
矢印A参照)、冷凍機出力冷水導管9に設けられた冷水
温度・水量検出器15によって冷水温度を検出し、冷水
温度が10℃を上回ると冷凍機駆動用熱源導管6−2の
熱源水温度が65℃になるように熱量補償用制御装置1
2により蒸気流量調節弁17を制御し、高温熱源3によ
る熱量補償を行う(図2中の矢印B参照)。これによ
り、冷凍機熱源水の温度が65℃まで上昇し、吸着式冷
凍機2は運転を再開し冷水を出力する。さらに、排熱導
管6−1に設けられた排熱温水温度・流量検出器13に
より検出された温度が65℃を上回ると、熱量補償用制
御装置12により蒸気流量調節弁17を閉じ、高温熱源
3による熱補償を停止する。これにより、排熱発生源の
操業による熱源水の温度変化および周期の長短にかかわ
らず必要最小限の熱補償で常時一定の冷水出力を得るこ
とができた。
【0012】この際の各々の設定温度は吸着式冷凍機の
性能、冷房負荷に応じた冷水必要量および冷水温度、排
熱源の温度変化およびその周期、さらには熱量補償用の
蒸気条件から決定されるものであり、実際には使用する
熱源、冷凍機、冷房負荷の状況によってそれぞれ設定さ
れ、必要最小限の蒸気量の熱補償で経済的に冷凍機を運
転することができる。
【0013】
【発明の効果】以上説明したごとく、この発明方法によ
れば以下に記載する効果を奏する。 (1)製鉄プロセス排熱の回収方法において、吸収式冷
凍機に比しより低温の排熱でも駆動可能な吸着式冷凍機
を使用し、かつ該冷凍機を排熱発生源の近傍に設置した
ことにより、排熱源輸送中のエネルギー損失を低減で
き、排熱回収設備において大きな割合を占める回収導管
への設備投資を低減できることにより、少ない投資で効
率よく低温排熱のエネルギーを有効利用することができ
る。 (2)低温排熱の熱量低下時には同製鉄所内で容易に取
り出すことのできる蒸気のような高温の熱源で熱量補償
できるので、排熱発生源のプロセス操業による排熱条件
の変動に対応して常時一定の出力を得て定常的に冷水を
発生させることができる。 (3)複数の使用先に冷水を供給できるとともに、排熱
発生源の操業の影響による排熱条件の変動や複数の使用
先に供給することによる冷房負荷の変動に対応できるの
で、必要最小限の熱量補償で複数の使用先に安定して冷
水を供給することができる。 (4)製鉄所内の事務所等の各部屋の冷房に使用される
電力あるいは燃料や蒸気の使用量を削減することができ
ることにより、省エネルギーがはかられる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に係る低温排熱回収システムの一実施
例を示す概略図である。
【図2】この発明の実施例における転炉冷却水温度の時
間変化の一例を示す図である。
【図3】吸収式冷凍機と吸着式冷凍機の成績係数の一例
を比較して示す図である。
【符号の説明】
1 排熱発生源(転炉冷却水) 2 吸着式冷凍機 3 高温熱源(蒸気) 4 冷水タンク 5a 製鉄所内工場操作室(冷房負荷) 5b 製鉄所内事務所(冷房負荷) 6−1 排熱導管 6−2 冷凍機駆動用熱源導管 7 冷凍機出側排熱導管 8 高温熱源供給導管 9 冷凍機出力冷水導管 10a、10b 冷水供給導管 11 戻り冷水導管 12 熱量補償用制御装置 13 排熱温水温度・流量検出器 14 出力冷水温度・流量検出器 15 冷水温度・水量検出器 16a、16b 供給冷水温度・流量検出器 17 蒸気流量調節弁

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 製鉄プロセスから発生する温度100℃
    以下の低温排熱を回収する方法であって、前記低温排熱
    にて駆動可能な吸着式冷凍機を当該低温排熱発生源の近
    傍に設置し、該吸着式冷凍機を前記低温排熱により駆動
    させて冷水を発生させる方式とするとともに、前記低温
    排熱の熱量低下時には高温熱源にて熱量補償を行うよう
    にし、かつ発生した冷水をいったんタンク等に貯水する
    ようにしたことを特徴とする製鉄プロセスから発生する
    低温排熱の回収方法。
JP10038013A 1998-02-04 1998-02-04 製鉄プロセスから発生する低温排熱の回収方法 Pending JPH11223417A (ja)

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