JPS6263140A - キユポラ用排熱回収装置 - 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〕 本発明は、キュポラから排出されるキュポラガスの有す
る熱量を回収するための装置に関する。

〔従来の技術〕

一般にキュポラの操業は連続的ではなく、例えば１日１
回起動、停止するいわゆるバッチ操業である。そのため
このキュポラから構成される装置ボラガスの有する熱量
を回収することば困轄である。このような悪条件下にお
ける排熱回収装置として、従来、第６図及び第７図に示
すものがあった。

第６図は、キュポラガスの有する顕熱を利用してキュポ
ラの熱風送風のための空気を加熱するようにした装置の
ブロック構成図である。この第６図の従来装置は、燃焼
室２において、キｊ、ボラ１からのキュポラガスＩＯを
空気送風機７からの燃焼用空気１２により燃焼させ、レ
キ１ペレータ３において、空気送風［８によりキュボ＞
１に送風される熱風送風用空気１３を上記燃焼室２から
の高温の排気ガス１１を利用して加熱するように構成さ
れている。なお、レキ１ペレータ３を通過した排気ガス
は、排気ガスクーラ４において、空気送風機９からの冷
却空気１４によって冷却された後、ダストキャッチ５に
よりダスＩ・が除去され、その後排気送風機６により所
定位置に送風排出される。

第７図は、第６図の従来装置において、排気ガスクーラ
４を迂回するバイパス通路］８を設け、該通路１８に排
熱回収ボイラ１５を設け、該ボイラ１５に水１６を供給
して蒸気１７が得られるように構成したものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

第６図の従来装置は、熱風送風用空気１３を加熱するだ
けであるから、高温の排気ガス１１の有する熱の一部し
か回収できず、排気回収効率が低いという問題がある。

また、第７図の従来装置では、排熱ボイラ１５により蒸
気１７を発生させても、既設の工場の都合により、有効
利用の途に限りがある。また蒸気１７が発生するまでの
いわゆる起動時間も、例えば２時間以上というように、
かなり長く、そのためバンチ揉業が主体のキュポラにお
いては、排熱回収という観点からみると稼動率が低い。

また、上記排熱ボイラ１５により発生した蒸気を利用し
て蒸気タービンにより発電する方法もあり、この場合電
力という良質のエネルギーを回収できるという利点があ
る。しかしこの場合も、電力を回収できる状態になるま
でに、例えば３時間強という長時間を要し、これもバッ
チ操業のキュポラには不向きであり、投資効果はそれほ
ど得られないという問題がある。

本発明は、このような従来の問題点を解消するためにな
されたもので、排熱回収効率を向上できるキュポラ用排
熱回収装置を提供することを目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、キュポラ用排熱回収装置において、キュポラ
からのキュポラガスを従来のようにすぐに燃焼させるの
ではなく、まずキュポラガス中のダストを除去後、これ
を昇圧して燃焼させ、この燃焼ガスによりガスタービン
を駆動して発電するようにしたものであり、排熱回収を
ガスタービンによる発電システムに結びつけた点に特徴
がある。

〔作用〕

本発明に係るキュポラ用排熱回収装置では、６キユボラ
ガスは燃焼室で燃焼ガスとなった後ただちにガスタービ
ンを駆動するから、従来の燃焼ガスを利用して蒸気を発
生し、該蒸気によりスチームタービンを駆動する装置に
比べ、キュポラの操業開始から発電開始までの時間が非
常に短くなって、バッチ操業という限られた操業時間に
対する有効な排熱回収時間の割合が大きくなり、その分
排熱回収効率が向上する。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図について説明する。

第１図ないし第３図は本発明の一実施例によるキュポラ
用排熱回収装置を説明するための図である。

まず、本実施例装置のブロック構成を示す第１図におい
て、２０はキュポラ１からのキュポラガス中のダストを
除去するダス、ト除去装置であり、これは粗いダストを
除去するダストキャツチャ２０ａと、細かいダスト、例
えば５■／Ｎｎ（程度までのダストを除去するベンチュ
リースクラバ２０ｂとから構成されている。このダスト
キャツチャ２０ａはガス通路２１ａによりキュポラｌに
、ベンチュリースクラバ２０ｂはガス通路２１ｂにより
圧縮機２２にそれぞれ接続されている。

上記圧縮機２２は上記ダスト除去後のキエポラガス及び
吸込管２４からの燃焼用空気を昇圧するためのものであ
る。なお、２３は上記燃焼用空気の吸込み量を調整する
ためのダンパである。

上記圧縮機２２はガス通路２１Ｃによりレキュペレータ
２７に接続されている。このレキュペレ−タ２７の旋回
室である胴部２８は上端が閉塞された円筒状のもので、
内壁２８ａは耐火材で構成されている。またこの胴部２
８の下端にはダストを溜めるためのアッシェチャンバ３
４がフランジ接合されており、該アフシェチャンバ３４
の下端にはアッシェ取出口３４ａが形成され、これの開
口部には開閉蓋３４ｂが着脱可能に取り付けられている
。

そして上記胴部２Ｂの上部には、サイクロン式バーナ室
２９が胴部２８の内周面接線方向に一体形成されている
。該バーナ室２９にはパイロットバーナ２９ｍが取り付
けられ、さらに該バーナ室２９には上記ガス通路２１ｃ
が接続されている。

また、上記胴部２８内には伝熱管３０が内壁２８ａに沿
って螺線状に配設されている。この伝熱管３０は熱風送
風用空気を加熱するためのものであり、その出口端３０
ａは空気通路２５ａによりキュポラｌに接続され、入口
端３０ｂは空気通路２５ｂにより排気ガスクーラ３２の
伝熱管３６の出口端に接続されている。そしてこの排気
ガスクーラ３２の伝熱管３６の入口端は空気通路２５Ｃ
により送風機３３に接続されている。

また上記胴部２８の上端閉塞壁には燃焼ガス出口管３１
が取り付けられ、該出口管３１の下端３１ａは該胴部２
Ｂの中程まで延び、上端３１ｂは燃焼ガス通路２１ｄに
よりガスタービン２６のガス入口部に接続されている。

。 上記ガスタービン２６の回転軸の一端は発電機３５に接
続され、これにより本実施例のガスタービンによる発電
システムが構成されている。また上記ガスタービン２６
の回転軸の他端は上記圧縮機２２に接続され、また該ガ
スタービン２６のガス出口部は上記排気ガスクーラ３２
に接続されている。

次に本実施例の作用効果について説明する。

キュポラｌの炉頂部から排出されたキエポラガスＡは、
ダストキャッチ中２０８において粗いダストが除去され
た後、さらにペンチエリ−スクラバ２０ｂにより５＊／
Ｎｒｄ程度までの細かいダストが除去される。このダス
ト除去後のキュポラガスＢはダンパ２３により流量が調
整された燃焼用空気Ｃと混合され、圧縮機２２で圧縮さ
れて５Ｋｇ／ｃｓ＋”程度の未燃焼混合気りとなる。

上記未燃焼混合気りはレキュペレータ２７に導かれ、サ
イクロン式バーナ室２９においてパイロットバーナ２９
ａのフレームにより容易に着火燃焼する。ここで一般に
キエポラガスは低発熱量の、いわゆる低カロリーガスの
部類に属し、このような低カロリーガスは突発的な吹き
消え等があるので安定した燃焼は困難なものである。こ
れに対して本実施例では、バーナ室２９からの燃焼ガス
Ｅは胴部２８の内壁２８ａに沿った旋回流になるので、
またこの内壁が燃焼ガスにより赤熱されて大きな熱容量
を持っていることから、上記突発的な吹き消えは生じに
くり、安定した燃焼を維持できる。

そしてこの燃焼ガスＥは胴部２Ｂ内を旋回する際に伝熱
管３０を介して送風機３３からの熱風送風用空気を加熱
昇温させる。またこの場合、燃焼ガスＥ中の微細なダス
トは旋回流によりふるい落されるので、上記伝熱管３０
上あるいは内壁２８ａ側面に堆積することな（落下し、
アッシュチャンバ３４８内に溜まることとなる。

上記燃焼ガスＥは、レキュペレータ２７内にて排気エネ
ルギーの一部が熱風送風用空気の加熱という形で回収さ
れた後、所定の圧力を保持した状態で出口管３１からガ
ス通路ｊｌｄを通ってガスタービン２６に供給され、該
タービン２６を回転駆動する。このガスタービン２６に
より発電機３５が駆動され、これにより燃焼ガスエネル
ギーが電気の形で回収される。なお、ガスタービン２６
により圧縮機２２も駆動され、混合気が昇圧される。

そして上記ガスタービン２６を駆動し、これから排出さ
れた排気ガスＦは排気ガスクーラ３２にてその熱エネル
ギーが熱風送風用空気に吸収されて温度が低下した後大
気に放出される。

第４図は本実施例装置の効果を説明するための比較試験
の結果を示し、第４図（ａ）　、　（ｂ）はそれぞれ従
来装置１本実施例装置の結果を示す、な・お、第４図（
ａ）は第７図の従来装置にスチームタービンによる発電
システム４０を連結したものである。

本比較試験は、溶解能力１０Ｔｏｎ／ｈのキュポラを例
にとり、このキュポラの出入口条件を同一にして、回収
された発を量でもって比較したものである。ここで上記
出入口条件としては、キュポラガスを１３１４ＯＮｒｒ
ｆ／１１．２５０℃、熱風送風用空気を１１５５ＯＮｎ
（／ｈ、７５０℃とした。

上記比較試験の結果、回収電力は従来装置では５７５ｋ
ｗであるのに対し、本実施例では６４０ｋｗであり、従
来のものと比較して約１１％向上していることがわかっ
た。

このように本実施例では、キュポラガスをそのまま燃焼
させるのではなく、まずダストを除去して昇圧し、しか
る後燃焼させ、この燃焼ガスでガスタービンを駆動する
ようのしたので、従来のスチームタービン方式のものよ
り高い電力回収率が得られる。この点について詳述すれ
ば、本実施例ではキュポラガスは燃焼ガスとなった後た
だちにガスタービンを駆動するから、従来の燃焼ガスで
蒸気を発生し、これによりタービンを駆動するものに比
べ、キュポラガスが流れ始めてから電力が得られるまで
の起動時間が非常に短縮され、そのため電力回収の対象
となる正味の稼動時間が長くなり、電力回収量が増大し
たものと考えられる。

また本実施例では、サイクロン式バーナ室２９付レキュ
ペレータ２７を設けたので、低カロリーガスであるキュ
ポラガスを安定して燃焼できるとともに、熱風送風用空
気の加熱も可能であり、この点からも排熱回収率を向上
できる。

第５図は本発明の他の実施例を示す０本実施例は、キュ
ポラガスの発熱量が数百ｋｃａｌ／Ｎｎｆ程度というよ
うにさらに低カロリーの場合に適する実施例である。

本実施例では、燃焼用空気の取り入れ方法が上記第１図
の実施例とは異なっている。即ち燃焼用空気Ｃ，キュポ
ラガスＢをそれぞれ空気圧縮機２２ａ、ガス圧縮機２２
ｂで別々に昇圧し、これをバーナ室２９にて混合し、パ
イロットバーナ２′９ａにより燃焼させるのである。

本実施例では、上述のような低カロリーのキュポラガス
であっても効率よく排熱回収ができる。

なお、上記各実施例では、燃焼装置がサイクロン式バー
ナ室２９付レキュペレータ２７である場合について説明
したが、本発明では燃焼装置はこのようなものに限定さ
れるわけではなく、要は昇圧されたキュポラガスを燃焼
させ、その燃焼ガスをガスタービン２６に供給するもの
であればどのようなタイプのものでもよい。

〔発明の効果〕

以上のように本発明に係るキュポラ用排熱回収装置によ
れば、キュポラガスをダスト除去後昇圧して燃焼させ、
その燃焼ガスをガスタービンに供給して発電機を駆動す
るようにしたので、高効率で排熱を回収でき、しかも電
力という良質のエネルギーとして回収できる効果がある
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例によるキュポラ用排熱回収装
置のブロック構成図、第２図、第３図はその燃焼装置を
示し、第２図はその断面側面図、第３図は第２図のｍ−
ｍ線断面図、第４図は上記実施例の効果を説明するため
のもので、第４図（ａ）は従来のキュポラ用排熱回収装
置のガスフロー図、第４図（ｂ）は上記実施例のガスフ
ロー図、第５図は本発明の他の実施例を示すブロック構
成図、第６図及び第７図はそれぞれ従来のキュポラ用排
熱回収装置のブロック構成図である。 図において、１はキュポラ、２０はダスト除去装置、２
２は混合気圧縮機、２２ａは空気圧縮機、２２ｂはガス
圧縮機、２６はガスタービン、２７はレキュペレータ（
燃焼装置）、２８は胴部、２９はバーナ室、３０は伝熱
管、３５は発電機であ特許出願人　　　　　　　株式会
社神戸製鋼所代理人　弁理士　　　　　下車　努 第１図 第４図 第６図 第７図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）キュポラからの未燃焼ガス（以下キュポラガスと
   記す）が導入され、該キュポラガス中のダストを除去す
   るダスト除去装置と、該ダスト除去装置によりダストが
   除去されたキュポラガス及び燃焼用空気を圧縮する圧縮
   装置と、該圧縮装置により圧縮されたキュポラガスと燃
   焼用空気との混合気を燃焼させる燃焼装置と、該燃焼装
   置からの燃焼ガスにより駆動されるガスタービンと、該
   ガスタービンにより駆動される発電機とを備えたことを
   特徴とするキュポラ用排熱回収装置。
2. （２）上記圧縮装置が、上記ダスト除去後のキュポラガ
   スと燃焼用空気とを混合した後圧縮する一台の混合気圧
   縮機からなることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載のキュポラ用排熱回収装置。
3. （３）上記圧縮装置が、ダスト除去後のキュポラガスを
   圧縮するガス圧縮機と、燃焼用空気を圧縮する空気圧縮
   機とからなることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載のキュポラ用排熱回収装置。
4. （４）上記燃焼装置が、内面が耐火材でライニングされ
   た円筒状の胴部と、該胴部に接線方向に取り付けられ上
   記圧縮されたキュポラガス及び燃焼用空気を胴部の内面
   に沿うよう吹き込みながら燃焼させるサイクロン式バー
   ナ室と、上記胴部の内面に沿って螺線状に配設され、熱
   風送風用空気が供給される伝熱管とからなるレキュペレ
   ータであることを特徴とする特許請求の範囲第１項ない
   し第３項のいずれかに記載のキュポラ用排熱回収装置。