JPS5950852B2 - 高炉ガス動力回収方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は高炉ガス動力回収方法に関するものであり、そ
の目的は、タービンによる動力回収のために該タービン
に導いた高炉ガスが、タービン内で水分を凝縮させるの
を防止して水分凝縮に伴なうタービン翼のエロージョン
防止を図ると同時に、翼へのダスト堆積防止を図ること
を目的とする。

高炉炉頂より排出される圧力を有する高炉ガスをタービ
ンに導き、動力回収する場合、従来は、高炉ガスをダス
トキャツチャを経てベンチュリースクラバまたは湿式電
気集塵器を通し、湿式除塵した後タービンに導入して動
力回収し、場合によってはタービン出口ガスを高炉ガス
の副生燃料としてボイラや炉のバーナへ導いていた。

しかし高炉ガスを湿式除塵した後にタービンを用いて動
力回収する従来の方法では、高炉炉頂排出時に１２０〜
１５０℃程度の高温である高炉ガスが湿式除塵器内で水
と接触することにより普通４０〜６０℃程度に温度降下
し、高炉ガスの保有する熱エネルギが大量に失われるこ
とになる。

またタービン出口ガスが数ｇ／Ｎｍ３程度の水分ミスト
を含み、このミストのために、高炉ガスを副生燃料、と
して使用する場合には、ミストの蒸発潜熱及び蒸発した
水分を燃焼温度まで昇温させる必要があり、そのための
熱量を余分に必要とするばかりでなく、ミストがボイラ
や炉のバーナ（材料としてセラミックが使用されている
場合が多い。

）の材料を侵食し、その寿命を短くする等の大きな欠点
があった。

そこで、湿式電気集塵器の代わりに、乾式電気集塵器、
バッグフィルタ、砂ろ渦式除塵器等の乾式除塵器を動力
回収タービンの前に設け、高炉ガスが高炉炉頂からの排
出時の温度を保ったまま動力回収タービンに入るように
した方法が提案されている。

この方法によれば従来の湿式方式に比べて出力が大きく
、この出力はタービン入口温度の絶対温度の比で増大す
る。

一般には従来の湿式方式に比べて２０〜３５％程度、出
力が向上する。

しかしこの方法にも、炉頂圧が高い高圧高炉においてタ
ービン内での水分凝縮問題がある。

すなわち夕−ビン出ロガスの圧力は高炉ガス利用系統の
抵抗により決定されるため、高圧高炉も低圧高炉もほぼ
同一であり、タービンの圧力比は炉頂圧で決定され、炉
頂圧が高い程圧力比が大きくなる。

圧力比が大きくなるとタービン内での温度降下が大きく
なり、タービン入口での高炉ガスの含有水分率と炉頂圧
によってはタービン内で高炉ガス中の水分の凝縮が起り
、これが次の２つの問題を伴なう。

■ タービン翼へのダストの付着、堆積またはドレンア
タックの発生 この問題は重大である。

すなわち高炉ガスが常に乾いておれば、ダスト付着、堆
積、ドレンアタックによるエロージョンの心配がないの
で、タービン内でのガス流速を大きく設計することがで
き、コス１−を低く抑えることができる上、高い効率が
得られるが、高炉ガスが湿っておればこのような利点が
ない。

■ タービン出口ガス中のミストの問題 前述したようにバーナ材料を侵食し、その寿命を短くす
る。

また高炉ガスの発熱量低下につながるが、この問題はタ
ービン出力の向上との相反関係にあるのであまり問題と
はならない。

本発明は以上に鑑みてなされたものであり、以下その実
施例をそれに用いられるタービンの構造とともに説明す
る。

第１図において、高炉１の炉頂より排出された圧力を有
する高炉炉頂ガス（正圧を有する高炉ガス）Ｇを、まず
ダストキャツチャ２を通し、次に乾式除塵器３により除
塵する。

乾式除塵した高炉炉頂ガスＧを第１段流入ガスＧ１とし
てタービン４に導き、発電機５を作動させて動力回収を
行なう。

その際第１段流入ガスＧ１の一部がバイパスガスＧ２と
して取出され、このバイパスガスＧ２をタービン４内部
の第２段以降のガス通路中へ導入し、それによってター
ビン出口ガスＧ３が常時水分で飽和状態にならないよう
に制御する。

バイパスガスＧ２の導入段として第２段を選定した場合
（勿論、ガス条件によっては第３段を導入段として選定
することもできる）第１段で降温した第１段流入ガスＧ
１が、タービン４の第２段以降のガス通路中においては
バイパスガスＧ２と混合するのでその水分の凝縮が防止
される。

タービン出口ガスＧ３を常時水分で飽和状態にならない
ように制御するためには、図示されるようにタービン出
口ガス配管６に相対湿度検出器７を設置する一方、バイ
パスガス配管８にバルブ９を設置し、このバルブ９の開
度を相対湿度検出器７の検出信号に基づいて制御させる
ようにする。

第２図に本発明方法の実施に適したタービン４の断面図
が示される。

１０はタービン内部のガス通路、１１は静翼、１２は動
翼、１３は回転軸をそれぞれ示す。

第１段動翼１２Ａと第２段静翼１１Ｂとの間のガス通路
１０にバイパスガス配管８が接続され、この部分におい
て第１段流入ガスＧ１とバイパスガスＧ２が混合し、こ
れ以降のガス通路（翼列）１０内での水分凝縮が防止さ
れる。

なお１１Ｃは第３段静翼、１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃはそ
れぞれ第１段、第２段、第３段の動翼を示す。

第３図は変形例を示す。

２０はガス通路、２１は静翼、２２は動翼、２３は回転
軸、さらに２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃはそれぞれ第１段、
第２段、第３段の各静翼、２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃはそ
れぞれ第１段、第２段、第３段の各動翼を示す。

ガス通路２０の周囲に環状通路２４が有せしめられ、こ
の環状通路２４にバイパスガス配管８が接続される。

また第２段と第３段の各静翼２１Ｂ。２１Ｃが、第４図
、第５図に示されるように両端開放の通路２５を有し、
さらにその壁面に複数の孔２６が形成されている。

そして前記通路２５の基部が前記環状通路２４に開口２
７を介して連通されている。

これによれば、バイパスガスＧ２が環状通路２４、開口
２７、通路２５、孔２６をこの順に通ってガス通路２０
中へ噴出されるため、第１段流入ガスＧ１がこの部分で
バイパスガスＧ２と混合し第２段以後の翼列での水分の
凝縮が防止される。

以上の説明から明らかなように本発明によれば、タービ
ン内には常に乾いた高炉ガスが流れ、またタービン出口
ガスが水分で飽和しないよう制御されるのでミストの発
生がない。

したがってタービン内での水分凝縮に伴なう翼のエロー
ジョン及び翼へのダスト堆積が防止されると同時に、タ
ービン出口ガスを高炉ガスの副生燃料とする場合におい
てもバーナの寿命を低下させることがない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例のフロー図、第２図〜第５図は本
発明実施のためのタービンを示したものであり、第２図
、第３図は断面図、第４図は第３図における要部の拡大
図、第５図は第４図における平面図である。 １・・・・・・高炉、３・・・・・・乾式除塵器、４・
・・・・・タービン、５・・・・・・発電機、７・・・
・・・相対湿度検出器、８・・・・・・バイパスガス配
管、９・・・・・・バルブ、１０，２０・・・・・・ガ
ス通路、１１．２１・・・・・・静翼、ＩＩＢ、２１Ｂ
・・・・・・第２段静翼、１２．２２・・・・・・動翼
、１２Ｂ、２３Ｂ・・・・・・第２段動翼、２４・・・
・・・環状通路、２５・・・・・・通路、２６・・・・
・・孔、２７・・・・・・開口、Ｇ・・・・・・高炉炉
頂ガス、Ｇ１・・・・・・第１段流入ガス、Ｇ２・・・
・・・バイパスガス、Ｇ３・・・・・・タービン出口ガ
ス。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 高炉炉頂より排出される圧力を有する高炉ガスを乾
   式除塵した後タービンに導いて動力回収する方法におい
   て、タービン入口に導入される前記高炉ガスの一部をバ
   ルブを有するバイパス配管を介してタービン内部の第２
   段以降のガス通路中に導入し、前記タービン出口ガス中
   の湿度を相対湿度検出器で検出すると共に該検出信号に
   より前記バルブの開度を制御してガスタービン出口ガス
   が水分で飽和状態にならないように、前記バイパス配管
   内を流れるガス量を制御することを特徴とする高炉ガス
   動力回収方法。