JPH0638035B2

JPH0638035B2 - 冶金用炉の排熱回収方法

Info

Publication number: JPH0638035B2
Application number: JP63078367A
Authority: JP
Inventors: 和博竹下; 大二太田; 正昭松井; 康二割沢
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1988-03-30
Filing date: 1988-03-30
Publication date: 1994-05-18
Anticipated expiration: 2009-05-18
Also published as: JPH01252890A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、溶融還元炉や転炉等から間歇的に発生する排
ガスから排熱を回収する方法に関する。

〔従来の技術〕

溶融還元炉，転炉等の製鋼設備においては、多量の熱エ
ネルギーが排ガスとして放出される。このエネルギーを
回収し、たとえば発電用として有効に利用することが従
来から行われている。

排ガスの顕潜熱に回収方式としては、転炉上部の煙道に
ボイラーを配置し、ＣＯガスを強制燃焼させ顕熱を蒸気
として回収する方式が代表的なものである。

第２図は、従来の排熱回収方法に使用する設備構成を示
す。すなわち、冶金用炉等の排ガス発生源21にダクト22
を被せ、蒸発器23に水を供給して熱交換により蒸気化
し、気水分離ドラム24で蒸気と水に分離し、気水分離ド
ラム24中の水蒸気を過熱器25に通す。この水蒸気は、排
ガスの熱によって更に過熱蒸気にまで加熱されて、発電
用蒸気タービン等のエネルギー変換機（図示せず）に送
られる。このようにして、排ガス中のエネルギーを例え
ば電力として回収することができる（鉄と鋼第64年(1
978)第13号第1865〜1868頁参照）。

〔発明が解決しようとする課題〕ところが、この方式で、転炉，溶融還元炉等の冶金用炉
で間歇的に発生する排ガスから排熱を回収しようとする
と、排ガスがダクトを通過しているときと、排ガスの流
れがないときとでは、過熱器25が受ける熱量が極端に異
なる。

たとえば、冶金用炉からの排ガスがダクトを流れている
とき、蒸発器23に供給された水は充分に加熱され、必要
とする量の水蒸気が得られる。したがって、過熱器25は
この水蒸気で満たされており、所定の過熱が行われる。
これに対し、冶金用炉で排ガスの発生が無い場合には、
蒸発器23内の水に対する加熱が不充分となり、気水分離
ドラム24で分離される水蒸気量が不足する。また、気水
分離ドラム24内にあった水蒸気の一部がミスト化して流
入することもある。過熱器25がこのような状態にあると
き、次の工程で冶金用炉で発生した排ガスがダクト22を
流れると、過熱器25が急激に過熱され、いわゆるウォー
タハンマが生じ、過熱器25の配管に熱衝撃が加わる。そ
の結果、配管の寿命が短くなることは勿論、水蒸気洩れ
等のトラブルが発生する原因となる。

そこで、間歇的に発生する排ガスの量を平均化するた
め、アキュムレータを組み込むことが考えられる。しか
し、この場合、排ガスが利用される時点では低圧の飽和
蒸気となってしまい、排ガスが本来保有する高温顕熱を
発電用蒸気として利用できない。

また、補助燃料焚きバーナを排ガスダクト22に付設し、
冶金用炉から排ガスが発生していない場合に、この補助
燃料焚きバーナによって得られた熱量を過熱器25に供給
することが考えられる。しかし、これを例えばＯＧボイ
ラで用いると、補助燃料の燃焼によって生成した排ガス
が転炉ガスに混入し、転炉ガス回収量の低下が懸念され
る。

そこで、本発明は、別系統の燃料焚きボイラーで発生し
た蒸気を、冶金用炉からの排ガス発生の有無に対応させ
て過熱器に供給することにより、間欠的に発生する高温
ガスに対しても、過熱器を損傷させることなく有効に熱
回収を行うことを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の排熱回収方法は、この目的を達成するため、冶
金用炉で発生した排ガスの保有熱を、排ガスダクトに配
置した過熱器を用いて過熱水蒸気として熱回収する際
に、前記冶金用炉からの排ガスの排出が中断したとき、
他の燃料焚きボイラからの蒸気を前記過熱器に供給する
ことを特徴とする。

〔作用〕

溶融還元炉，転炉等の冶金用炉で排ガスが発生しておら
ず、或いは発生していてもその量が少ない場合には、排
ガスダクトに設けられている過熱器に充分な量の蒸気が
供給されない。そこで、本発明においては、このような
状態のときに、他の燃料焚きボイラで発生した蒸気を過
熱器に供給することにより、いつ冶金用炉で発生した排
ガスが過熱器を過熱する状況になっても、過熱器に急激
な熱衝撃が加わらない状態を作っておく。これによっ
て、間歇的に発生する排ガスからの熱回収を円滑に行
い、安定した条件下で過熱水蒸気が得られる。

また、他の燃料焚きボイラの煙道は、冶金用炉で発生し
た排ガスを導くダクトとは別系統になっている。そのた
め、燃料焚きボイラーで発生した燃焼ガスが冶金用炉か
らの排ガスに混入することがなく、排ガスの成分に影響
を与えない。

〔実施例〕

以下、図面を参照しながら、実施例により本発明の特徴
を具体的に説明する。

第１図は、本発明を転炉ガスの排熱回収に適用した実施
例で使用した排熱回収設備を示す。

転炉１から排出される排ガスは、ダクト２によって収集
される。ダクト２には、蒸発器３、過熱器４、補助蒸発
器５及びエコノマイザー６が配設されている。また、符
番７は、気水分離ドラムである。

この排ガスの排出・熱回収系に、燃料焚きボイラー８が
付設されている。この燃料焚きボイラー８は、石炭，石
油，天然ガス等の燃料の燃焼によって生成した燃焼熱
で、蒸発器９に供給された水を水蒸気化する。また、燃
焼熱を効率良く回収するため、蒸発器９の下流側にエコ
ノマイザー10が設けられている。得られた水蒸気は、前
述の気水分離ドラム７に導かれる。なお、気水分離ドラ
ム７を出た蒸気は、過熱器４及び過熱器11により所定の
温度に調節された後、タービンに送られる。

以上の設備において、冷却水等の冷媒は、先ずエコノマ
イザー６に供給される。転炉１で発生した排ガスがダク
ト２を流れているときは、この水による冷却でダクト２
を熱的に保護すると共に、排ガスの保有熱を温水として
回収する。温水は、次いで蒸発器３及び補助蒸発器５に
供給され、ここで300℃程度に加熱されて気水混合物と
なる。そして、この気水混合物は、気水分離ドラム７に
送られ、水蒸気と水とに分離される。

気水分離ドラム７で分離された水蒸気は、水蒸気供給配
管12を経由して過熱器４に送られる。過熱器４の高温側
には、転炉１で発生した温度1500℃程度の排ガスがダク
ト２を流れているうちに約1000℃程度まで降温したガス
が流れているので、この排ガスの保有熱が供給される。
これにより、過熱器４に供給された水蒸気は、400℃以
上に加熱された過熱水蒸気となる。この過熱水蒸気は、
水蒸気排出管13を経由して過熱器11に送られる。

過熱水蒸気は、この過熱器11で更に昇温され、或いは注
水器16からの注水で降温されることにより、所定の温度
に維持される。また、過熱器４で得られた過熱水蒸気
を、過熱器11を経ずに直接タービンに送ることも可能で
ある。

次いで、過熱器11で所定の温度に加熱された過熱水蒸気
は、タービンに送られ、発電用のエネルギーとして消費
される。

他方、転炉１で排ガスが発生していない場合には、排ガ
スの保有熱が過熱器４に与えられない。このとき、燃料
焚きボイラー８の熱回収効率を上げるためにエコノマイ
ザー10を循環した水を蒸発器９に供給することにより一
部が水蒸気化した気水混合物を、気水配管14を経由して
気水分離ドラム７に送る。そして、この気水混合物から
気水分離ドラム７で水蒸気を分離する。この水蒸気は、
同様にして過熱器４，水蒸気排出管13，過熱器11を経て
タービンに送られる。

このように、転炉１から流出する排ガスを導くダクト２
に設けた過熱器４とは別個に、燃料焚きボイラー８を配
置し、排ガスがダクト２を流れていないとき、燃料焚き
ボイラー８の蒸発器９から気水分離ドラム７を経由して
過熱器４に水蒸気を供給している。そのため、転炉１に
おける排ガス発生の有無に拘らず、過熱器４を常に一定
の圧力及び温度に維持することができる。したがって、
過熱器４は、急激な温度変化や熱衝撃を受けることな
く、所定の過熱水蒸気を生成する。また、この過熱水蒸
気の温度が不足するとき、過熱器11により必要とする温
度まで過熱水蒸気を昇温する。その結果、タービンに一
定にした圧力及び温度をもつ過熱水蒸気が送られ、安定
した条件下で発電用装置が駆動され熱回収が行われる。

なお、気水分離ドラム７に対する水蒸気供給路の切換え
は、転炉１で発生する排ガスを適宜の手段によって検出
し、その検出結果に基づいて行われる。或いは、転炉１
の操業スケジュールに応じて、水蒸気供給路を切り換え
ることもできる。また、過熱器４及び過熱器11には、そ
れぞれ温度検出器を備えた注水器15，16が設けられてい
る。注水器15，16は、温度検出器によって対応する過熱
器４又は過熱器11の内部温度を検出し、その検出値に基
づいて過熱器４又は過熱器11に供給する注水量を制御す
る。これにより、過熱器４及び過熱器11を一定条件に維
持して、生成される過熱水蒸気の温度及び圧力を一定化
する。

なお、以上の実施例においては、排ガスの顕熱を回収す
る系の気水分離ドラム７を、燃料焚きボイラー８の気水
分離ドラムとして兼用している。しかし、これに拘束さ
れることなく、気水分離ドラム７とは別個に、燃料焚き
ボイラー８専用の気水分離ドラムを設けることも可能で
ある。また、間欠的に排ガスを発生する設備として転炉
を掲げて説明したが、溶融還元炉等の他の冶金用炉に対
しても同様に適用できることは勿論である。

〔発明の効果〕

以上に説明したように、本発明においては、バッチ式で
操業される冶金用炉で間歇的に発生する排ガスから排熱
を回収する際、排ガスの発生がないとき、その排熱回収
系の過熱器に、燃料焚きボイラーに蒸発器からの水蒸気
を供給している。これによって、過熱器は常に所定の温
度条件下に維持され、過熱器の配管に対する熱衝撃が少
なくなり、過熱器の破損や水洩れ等のトラブルが抑制さ
れる。また、次回の排ガス発生にに対しても、円滑に排
熱吸収を行うことが可能となる。そして、別系列で発生
した熱を保有する水蒸気を過熱器の配管に送ることによ
り、排ガスの発生がないときの過熱器に対する熱補給を
行っているので、従来の補助燃料焚きの場合のように排
ガスの成分が変動することがなく、顕熱を回収した後の
排ガスに含まれているＣＯ，Ｈ_２等から潜熱を回収する
ことも可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を転炉ガスの排熱回収に適用した実施例
を説明するための図であり、第２図は従来の排熱回収シ
ステムの問題点を説明するための図である。１：転炉、２：ダクト 3,9：蒸発器、4,11：過熱器５：補助蒸発器、6,10：エコノマイザー７：気水分離ドラム、８：燃料焚きボイラー 12：水蒸気供給配管、13：水蒸気排出管 14：気水配管、15,16：注水器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】冶金用炉で発生した排ガスの保有熱を、排
ガスダクトに配置した過熱器を用いて過熱水蒸気として
熱回収する際に、前記冶金用炉からの排ガスの排出が中
断したとき、他の燃料焚きボイラからの蒸気を前記過熱
器に供給することを特徴とする冶金用炉の排熱回収方
法。