JPS6142899Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は転炉廃ガスを熱源とする転炉ボイラに
関し、更に詳述すれば、その給水系の改善に関す
るものである。

転炉吹錬により発生する廃ガスは微細な酸化鉄
粉を含有する高温のCOガスが主体であるが、こ
の廃ガスの利用方法の一つとして、COガスを煙
道内にて燃焼させて1600℃以上の高温ガスとし、
その潜熱、顕熱をボイラ熱源とする方法がある。
このボイラへの給水流量の調節は、従来給水路中
途に介装した弁の絞り量調節によつて行うのが一
般であつた。

第８図は従来の転炉ボイラの構成図である。脱
気器８１により溶解ガスが分離除去されたボイラ
用水は、定速型の電動機８５により駆動される給
水ポンプ８３にてボイラ給水流量調節弁９３を経
てボイラ気水分離ドラム９６へ供給される。そし
てボイラから発生する蒸気の量を蒸気流量計９８
で、ボイラ気水分離ドラム９６内の水位を水位計
９７で、またボイラへの給水流量を給水流量計９
２で夫々測定し、これらを水位調節器９９へ与
え、ボイラ気水分離ドラム９６内の水位を適正値
にすべくボイラ給水流量調節弁９３の開度を調節
させることにより、ボイラ給水流量の調節が行わ
れる。

然るに上述のボイラ給水流量調節弁９３は、弁
の絞り作用により流量調節を行うので、その絞り
作用による流体の圧力損失及び電動機８５の動力
損失は非常に大きい。更にこのボイラ給水流量調
節弁９３の絞り作用によつて発生する騒音は多大
なものである。また転炉吹錬は断続的に行われる
のに対してボイラ給水ポンプ８３は連続運転であ
るために、転炉吹錬が行われていないとき、即ち
ボイラへ給水する必要がないときには気水分離ド
ラム９６へはボイラ用水は殆ど供給されないが、
そのときもボイラ給水ポンプ８３の過熱防止のた
めに過熱防止弁開閉調節器８７により過熱防止弁
８８を開き、過熱防止管９０経由にてボイラ用水
を減圧用絞り装置８９にて減圧しつつ循環させて
おり、これによる動力損失は多大なものである。
更に上述のように過熱防止管９０経由にてボイラ
用水を循環させる場合に過熱防止管９０とその管
内を通流するボイラ用水との摩擦により発生する
騒音、またその管中途に設けた減圧用絞り装置８
９の絞り作用によつて発生する騒音は非常に大き
い。

本考案は斯かる問題点を解消するためになされ
たものであり、従来の転炉ボイラにおいて生じる
多大な動力損失及び騒音を低減することを目的と
する。

以下本考案をその実施例を示す図面に基いて具
体的に説明する。第１図は本考案に係る転炉ボイ
ラの構成図である。脱気器１はその内部へ供給さ
れるボイラ用水を蒸気により直接加熱し、配管内
の酸素による腐食を防止すべくそのボイラ用水中
の溶解ガスを脱気するものであり、この脱気器１
の底部へ連結された給水ポンプ吸入管２は、その
他端が給水ポンプ３へ連結されている。この給水
ポンプ３には、可変速度型油圧クラツチ４を介し
て定速型の電動機５が連動連結されており、電動
機５の回転により、ボイラ用水は、脱気器１から
給水ポンプ吸入管２、給水ポンプ吐出管１１を経
て気水分離ドラム１６内へ供給されるようになつ
ている。この気水分離ドラム１６には上述の如く
その内部へ供給されたボイラ用水の水位を測定す
る水位計１７が取り付けられており、その測定値
に関する信号は、ボイラ用水給水量を制御するこ
とにより、気水分離ドラム１６内の水位を調節す
る水位調節器１９へ入力されるようになつてい
る。

また前記給水ポンプ吐出管１１は、給水流量計
６，１２をその中途に介在させており、給水流量
計６により給水ポンプ吐出管１１内を通流するボ
イラ用水の流量が測定されるが、その測定値に関
する信号は、過熱防止弁開閉調節器７へ入力され
る。給水ポンプ３の直後の給水ポンプ吐出管１１
から分岐されて、減圧絞り装置９を介して脱気器
１へ連結されている過熱防止管１０の中途には、
過熱防止弁８が取り付けられていて過熱防止弁開
閉調節器７によりその開閉制御が行われるように
なつている。即ち給水流量計６により測定される
ボイラ用水流量が或る値を越えている場合には、
過熱防止弁８を閉じ、ボイラ用水を給水ポンプ吐
出管１１経由にて気水分離ドラム１６へのみ供給
するが、前記流量が或る値以下になつた場合、過
熱防止弁８を開き、ボイラ用水を過熱防止管１０
経由にて減圧用絞り装置９にて減圧しつつ脱気器
１へ返戻し、ボイラ給水ポンプ３内にボイラ用水
が滞留するのを防ぎ、ボイラ給水ポンプ３の過熱
を防止するようになつている。また給水流量計１
２によつても給水ポンプ吐出管１１内を通流する
ボイラ用水の流量が測定されるが、その測定値に
関する信号は、前記水位調節器１９へ入力される
ようになつている。更に給水ポンプ吐出管１１に
おいては給水流量計１２と気水分離ドラム１６と
の間に、給水流量調節弁１３を介した管路とバイ
パス弁１４を介した管路とが並列に設けられてお
り、通常運転時には、バイパス弁１４を開いてボ
イラ用水をバイパス弁１４を介した管路を通流さ
せるようになつている。また前記気水分離ドラム
１６の底部へ連結され、中途に循環水ポンプ２２
を設けた循環水ポンプ管２１は、その他端が循環
水供給管２４ａ，２４ｂ，２４ｃの３つに分岐さ
れ、それらは転炉２９の上方に設置された煙道３
０内のボイラ伝熱部２６ａ，２６ｂ，２６ｃへ
夫々連結され、更にそのボイラ伝熱部２６ａ，２
６ｂ，２６ｃの他端へ夫々連結された循環水返戻
管２８ａ，２８ｂ，２８ｃは、前記気水分離ドラ
ム１６の上部へ連結されている。そして前述の如
く脱気器１から気水分離ドラム１６へ供給された
ボイラ用水は、循環水ポンプ２２の駆動により、
循環水ポンプ管２１を経て循環水供給管２４ａ，
２４ｂ，２４ｃへ分岐供給されるようになつてい
る。更にそのボイラ用水は、循環水供給管２４
ａ，２４ｂ，２４ｃに連結したボイラ伝熱部２６
ａ，２６ｂ，２６ｃへ夫々供給される。転炉２９
より発生したCOガスは煙道３０内にて燃焼さ
れ、これによつて生じた熱は熱交換によりボイラ
伝熱部２６ａ，２６ｂ，２６ｃ内の水に伝えら
れ、この水は気水混合状態で循環水返戻管２８
ａ，２８ｂ，２８ｃを経て気水分離ドラム１６へ
返戻される。そして気水分離ドラム１６へ返戻さ
れた気水混合状態の流体は、蒸気と水とに分離さ
れ、その分離された水は再度上述した経路にてボ
イラ伝熱部２６ａ，２６ｂ，２６ｃへ循環供給さ
れるようになつている。また気水分離ドラム１６
の上面に連結され、その内部の蒸気を蒸気使用場
所（図示せず）へ送給する蒸気管３１は、その中
途に蒸気流量計１８を設けてあるが、その蒸気流
量計１８により、蒸気管３１内を通流する蒸気の
流量が測定され、その測定値に関する信号は前記
水位調節器１９へ入力されるようになつている。
このように水位調節器１９へは蒸気管３１内を通
流する蒸気の流量即ちボイラから発生する蒸気の
量の測定値に関する信号が入力されるが、前述し
たように給水ポンプ吐出管１１内を通流するボイ
ラ用水の流量即ちボイラへの給水流量の測定値に
関する信号及び気水分離ドラム１６内に供給され
たボイラ用水の水位測定値に関する信号も入力さ
れ、水位調節器１９はこれらに基いて気水分離ド
ラム１６内の水位を調節すべく、給水ポンプ３の
吐出流量を演算する。この吐出流量と給水ポンプ
３の回転速度との間には下記(1)式に示す関係があ
るので、 Ｑ′／Ｑ＝ｎ′／ｎ ……(1) 但し Ｑ：変化前の吐出流量 Q′：変化後の吐出流量 ｎ：変化前の回転速度 n′：変化後の回転速度 この関係に基いて給水ポンプ３の回転速度が演算
される。そしてその演算結果に基いて可変速度型
油圧クラツチ４の回転速度を制御することによ
り、給水ポンプ３の回転速度を変化させ、給水ポ
ンプ３の吐出流量が制御されるようになつてい
る。

この方法による場合、ポンプ吐出流量の制御
は、その最大吐出流量に対して０〜100％の間で
制御可能となる。そして給水ポンプ３の吐出流量
が或る値以下となつた場合には、前述のように過
熱防止弁開閉調節器７により過熱防止弁８を開
き、ボイラ用水を過熱防止管１０経由にて脱気器
１へ返戻するようになつている。

なお水位調節器１９による制御は、ポンプ回転
速度制御装置の故障発生時に対処するために、制
御モード切替スイツチ２０により従来の給水流量
調節弁１３を用いて行うことも可能としている。
即ち上記故障が発生した場合には、バイパス弁１
４を閉じてボイラ用水を給水流量調節弁１３を介
した管路へ通流させ、水位調節器１９からの出力
信号に基いて給水流量調節弁１３の絞り量を調節
することができるようになつている。また蒸気管
３１にはアキユムレータ３５が設けられている。

叙上の如く構成された本案装置にあつては、ボ
イラ給水流量調節弁９３の絞り作用によりボイラ
への給水流量の調節を行う従来装置に比して、ポ
ンプの回転数を制御してボイラへの給水流量の調
節を行うので、従来のボイラ給水流量調節弁９３
の絞り作用によつて生じる流体の圧力損失、電動
機の動力損失及び騒音を著しく低減できる。また
転炉吹錬が行われていないとき、即ちボイラへ給
水する必要がないときには、本案装置にあつて
は、ポンプの回転数を減少させて給水流量を低減
するので、過熱防止管９０の中途に設けた減圧絞
り装置９の絞り作用による動力損失及び騒音を、
従来装置に比して著しく低減することができる。

なお上述の実施例においては、給水ポンプ３の
駆動系に備えた調速手段として、定速型の電動機
５を設けてこれと給水ポンプ３との間に可変速度
型油圧クラツチ４を設けてその調速を行う構成と
したが、第２図に示すように電動機５と給水ポン
プ３との間に可変速度型の流体継手４ａを設ける
構成、第３図に示すように蒸気等により駆動する
タービン４ｂにより回転速度を変化させる構成、
第４図に示すように電動機５にサイリスタ調速回
路５ａを設ける構成、また第５図に示すように電
動機５の２次回路に抵抗調速器５ｂを設ける構成
を採用してもよい。

次に90T／時の転炉ボイラが付設された70T／
チヤージの転炉設備に本案装置を用いた場合の実
施効果について説明する。第６図、第７図は、給
水ポンプの吐出量及び吐出圧力並びにモータ負荷
電力の経時的変化を、本案装置を用いた場合と従
来装置を用いた場合との夫々について計測した結
果を模式的に略示するグラフである。ポンプ吐出
量についてみると、ボイラ給水時においては本案
装置の場合、従来装置の場合共に約60T／時と略
等しいが、ボイラ非給水時においては従来装置の
場合が約10T／時であるのに対して本案装置の場
合は実質的に0T／時であり、顕著な差がある。
次にポンプ吐出圧力についてみると、ボイラ給水
時においては従来装置の場合が約79Kg／cm²Ｇであ
るのに対して本案装置の場合は約45Kg／cm²Ｇと低
く、またボイラ非給水時においては従来装置の場
合が約82Kg／cm²Ｇであるのに対して本案装置の場
合は約２Kg／cm²Ｇと著しく低い。更にモータ負荷
電力についてみると従来装置の場合に比して本案
装置の場合は著しく低減できており、転炉吹錬１
サイクル当たりの消費電力は従来装置の場合が
190kWHであつたものが、本案装置の場合は
73kWHとなり約60％の削減ができた。

また騒音について調査した結果、減圧絞り装置
９，８９より１ｍだけ隔てた位置における騒音
は、従来装置の場合、78dBであつたのに対し
て、本案装置の場合、暗騒音（65dB以下）にな
つた。また給水流量調節弁１３，９３より１ｍだ
け隔てた位置における騒音は、従来装置の場合、
93dBであつたのに対して、本案装置の場合、
74dBに低下し、本考案の著しい効果が確認でき
た。

以上詳述したように本考案に係る転炉ボイラに
あつては、従来の絞り機構による流量制御に替
え、給水ポンプの駆動系に調速手段を備え、その
ポンプの回転速度を調整することにより給水流量
の制御を行うので従来の絞り機構により生じる動
力損失及び騒音を著しく低減でき、転炉吹錬時の
原価低減及び環境改善を図る上で多大の効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る転炉ボイラの構成図、第
２図〜第５図は給水ポンプの駆動系に備えた調速
手段の他の実施例を示す模式図、第６図は本案装
置を用いた場合のポンプ吐出量、ポンプ吐出圧力
及びモータ負荷電力の経時的変化を略示するグラ
フ、第７図は従来装置を用いた場合のポンプ吐出
量、ポンプ吐出圧力及びモータ負荷電力の経時的
変化を略示するグラフ、第８図は従来の転炉ボイ
ラの構成図である。 １，８１……脱気器、３，８３……給水ポン
プ、４……可変速度型油圧クラツチ、５，８５…
…電動機、７，８７……過熱防止弁開閉調節器、
９，８９……減圧用絞り装置、１３，９３……給
水流量調節弁、１６，９６……気水分離ドラム、
１７，９７……水位計、１９……水位調節器、２
０……制御モード切替スイツチ、２６ａ，２６
ｂ，２６ｃ……ボイラ伝熱部、２９……転炉、３
０……煙道、３５……アキユムレータ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 転炉廃ガスを熱源とする転炉ボイラにおいて、
   気水分離容器へ給水するポンプの駆動系に調速手
   段を備え、気水分離容器内水位を調節すべく前記
   ポンプの回転速度を調整する構成としたことを特
   徴とする転炉ボイラ。