JP2000120406A - Operation method of preheater for blast furnace gas expander plant - Google Patents
Operation method of preheater for blast furnace gas expander plantInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、副生ガス発生炉か
ら出る副生ガスを湿式洗浄した後、洗浄後の副生ガスを
予熱装置で加熱してからタービンに送出し、これによ
り、副生ガスの圧力エネルギーをタービン電力として回
収するようにした炉頂圧発電設備の前記予熱装置の運転
方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a method of cleaning a by-product gas discharged from a by-product gas generating furnace by wet cleaning, heating the cleaned by-product gas with a preheating device, and then sending it to a turbine. The present invention relates to a method for operating the preheating device of a furnace top pressure power generation facility that recovers pressure energy of raw gas as turbine power.
【０００２】[0002]
【従来の技術】例えば、図５に示すように、高炉（副生
ガス発生炉）１から出るＢＦＧ（Blast Furnace Gas :
副生ガス）の圧力エネルギーを電力として回収するター
ビン２の翼保護を目的として、高炉１とタービン２とを
接続する副生ガス流通管３ａに乾式集塵装置（ろ布によ
り除塵する。）４を介在させると共に、副生ガス流通管
３ａの乾式集塵装置４の上流側から分岐して該乾式集塵
装置４の下流側で副生ガス流通管３ａに合流する副生ガ
ス流通管３ｂに湿式集塵装置（水を噴きかけて除塵す
る。）５を介在させ、乾式集塵装置４及び湿式集塵装置
５を切り換えて使用することにより、高炉１から出るＢ
ＦＧの清浄を行うようにしている。なお、副生ガス流通
管３ｂの分岐位置より上流側の副生ガス流通管３ａに
は、ダストキャッチャー６が介在されている。2. Description of the Related Art For example, as shown in FIG. 5, BFG (Blast Furnace Gas:
In order to protect the blades of the turbine 2 that recovers the pressure energy of the by-product gas as electric power, a dry dust collector (removing dust with a filter cloth) 4 in the by-product gas distribution pipe 3a that connects the blast furnace 1 and the turbine 2. To the by-product gas flow pipe 3b which branches off from the upstream side of the dry dust collector 4 of the by-product gas flow pipe 3a and joins the by-product gas flow pipe 3a downstream of the dry type dust collector 4. By interposing a wet-type dust collector (spraying water to remove dust) 5 and using the dry-type dust collector 4 and the wet-type dust collector 5 in a switched manner, B discharged from the blast furnace 1 is used.
The FG is to be cleaned. In addition, the dust catcher 6 is interposed in the by-product gas flow pipe 3a on the upstream side of the branch position of the by-product gas flow pipe 3b.
【０００３】また、湿式集塵装置５の下流側の副生ガス
流通管３ｂには、湿式集塵装置５を通過したＢＦＧを加
熱する予熱装置７が介在されている。湿式集塵装置５で
の温度降下により凝縮した水とＢＦＧ中に含まれるＳＯ
3 ，ＣＯ2 との反応により生成された硫酸等によってタ
ービン低圧段の翼等に低温腐食が生じる。予熱装置７
は、水の凝縮と低温腐食を防ぐために湿式集塵装置５を
通過したＢＦＧを加熱してタービン２の入側温度を湿式
集塵装置５の出側より高く維持するためのものである。A preheating device 7 for heating the BFG that has passed through the wet dust collecting device 5 is interposed in the by-product gas flow pipe 3b downstream of the wet dust collecting device 5. Water condensed by the temperature drop in the wet dust collector 5 and SO contained in the BFG
3. Sulfuric acid and the like generated by the reaction with CO 2 cause low-temperature corrosion of blades and the like at the low pressure stage of the turbine. Preheating device 7
Is for heating the BFG that has passed through the wet dust collector 5 in order to prevent water condensation and low-temperature corrosion, thereby maintaining the inlet temperature of the turbine 2 higher than the outlet side of the wet dust collector 5.
【０００４】従来の予熱装置としては、例えば図６に示
すように、湿式集塵装置５の下流側で副生ガス流通管３
ｂから分岐した後に再び該副生ガス流通管３ｂに合流す
るバイパス管１０に介在された耐火レンガからなる燃焼
室８と、燃焼室８内に挿入されて該燃焼室８内に燃焼用
空気を吹き込む燃焼用空気吹込管９と、該燃焼用空気吹
込管９から燃焼室８内に吹き込まれた燃焼用空気とＢＦ
Ｇとの混合ガスに着火して該混合ガスを燃焼させるトー
チ１１とを備えたものが知られている。[0006] As a conventional preheating device, for example, as shown in FIG.
b, a combustion chamber 8 made of a refractory brick interposed in a bypass pipe 10 which joins again to the by-product gas flow pipe 3b and a combustion air inserted into the combustion chamber 8 to flow combustion air into the combustion chamber 8. Combustion air blowing pipe 9 to be blown, and combustion air blown into combustion chamber 8 from combustion air blowing pipe 9 and BF
A torch 11 which ignites a mixed gas with G and burns the mixed gas is known.
【０００５】この予熱装置は、副生ガス流通管３ｂを流
れるＢＦＧの一部を副生ガス流量制御装置１２を介して
バイパス管１０に分送して燃焼室８に導入し、該ＢＦＧ
と吹込管９から燃焼室８内に吹き込まれた燃焼用空気と
の混合ガスに対してトーチ１１による保炎を行いつつ該
混合ガスを燃焼させ、その燃焼排ガスをＢＦＧと混合し
て副生ガス流通管３ｂ内をタービン２に向かって流すこ
とにより、タービン２の入側温度を上げるようにしたも
のである。In this preheating device, a part of the BFG flowing through the by-product gas flow pipe 3b is distributed to the bypass pipe 10 via the by-product gas flow control device 12 and introduced into the combustion chamber 8, where
The mixed gas with the combustion air blown into the combustion chamber 8 from the blowing pipe 9 is burned while performing flame holding by the torch 11, and the combustion exhaust gas is mixed with BFG to produce a by-product gas. The inlet side temperature of the turbine 2 is raised by flowing the inside of the flow pipe 3 b toward the turbine 2.
【０００６】そして、燃焼用空気吹込管９から吹き込ま
れる燃焼用空気の流量は、タービン２の入側に設けられ
た温度計１４からの信号が予め設定された温度となるよ
うに燃焼用空気流量制御装置１３によって制御され、こ
れにより、タービン入口の温度を一定に保持して該ター
ビンを保護するようにしている。[0006] The flow rate of the combustion air blown from the combustion air blowing pipe 9 is adjusted so that a signal from a thermometer 14 provided on the inlet side of the turbine 2 becomes a preset temperature. Controlled by the control device 13, the temperature of the turbine inlet is kept constant to protect the turbine.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記炉頂圧
発電設備においては、高炉の炉頂圧を一定に維持する必
要があることからＢＦＧの流量制御が一般に行われてお
り、従って、タービンを通過するガス量及び予熱装置の
入口温度（換言すれば、燃焼用空気吹込管９のバーナ部
の熱負荷）は大きく変動するのが通例である。In the above furnace top pressure power generation equipment, the flow rate of BFG is generally controlled because the furnace top pressure of the blast furnace must be kept constant. Generally, the amount of gas passing therethrough and the inlet temperature of the preheating device (in other words, the heat load on the burner portion of the combustion air blowing pipe 9) fluctuate greatly.
【０００８】しかしながら、このように燃焼用空気吹込
管９のバーナ部の熱負荷の変動が大きいと、副生ガスの
燃焼範囲には制限があるため、燃焼用空気の流量を制御
する際に失火（吹き消え）や逆火が発生して安定した予
熱装置の運転を行うことができないという不都合があ
る。However, if the heat load of the burner portion of the combustion air blowing pipe 9 fluctuates as described above, the combustion range of the by-product gas is limited, so that misfire occurs when controlling the flow rate of the combustion air. (Blowout) or flashback occurs, and there is a disadvantage that stable operation of the preheating device cannot be performed.
【０００９】本発明はかかる不都合を解消するためにな
されたものであり、最適な流量の燃焼用空気を吹き込む
ことにより、失火（吹き消え）や逆火を良好に防止して
安定した運転を行えるようにした炉頂圧発電設備の予熱
装置の運転方法を提供することを目的とする。The present invention has been made in order to solve such inconvenience. By blowing combustion air at an optimum flow rate, misfire (blown out) and flashback can be prevented well and stable operation can be performed. It is an object of the present invention to provide a method of operating a preheating device for a furnace top pressure power generation system.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、請求項１に係る炉頂圧発電設備の予熱装置の運転
方法は、副生ガス発生炉から出る副生ガスを湿式洗浄し
た後、洗浄後の副生ガスを予熱装置で加熱してからター
ビンに送出し、これにより、副生ガスの圧力エネルギー
をタービン電力として回収するようにした炉頂圧発電設
備の前記予熱装置の運転方法であって、前記予熱装置に
よる副生ガスの加熱を、副生ガスの流通路内に吹き込ん
だ燃焼用空気と副生ガスとの混合ガスを燃焼させること
により行い、更に、前記燃焼用空気の流量に対する失火
危険域を予め定めておき、運転中に予熱装置の入側の副
生ガスの流量を検知して、前記燃焼用空気の流量が前記
失火危険域外になるように該燃焼用空気の流量を制御す
ることを特徴とする。In order to achieve the above object, a method of operating a preheating device for a top pressure power generation facility according to claim 1 is a method for wet-cleaning by-product gas discharged from a by-product gas generating furnace. The method of operating the preheating device of the furnace top pressure power generation facility, in which the by-product gas after cleaning is heated by the preheating device and then sent to the turbine, thereby recovering the pressure energy of the by-product gas as turbine power. The heating of the by-product gas by the preheating device is performed by burning a mixed gas of the combustion air and the by-product gas blown into the flow passage of the by-product gas, and further, A misfire danger zone with respect to the flow rate is determined in advance, and the flow rate of the by-product gas on the inlet side of the preheating device is detected during operation, and the flow rate of the combustion air is outside the misfire danger zone so that the flow rate of the combustion air is outside the misfire danger zone. Characterized by controlling the flow rate .
【００１１】この場合、好ましくは、前記失火危険域を
前記副生ガスの流速と前記燃焼用空気の流速との差を変
化させて各流速差毎に求め、この中で最も実用に適した
失火危険域を選択する。[0011] In this case, preferably, the misfire danger zone is obtained for each flow rate difference by changing the difference between the flow rate of the by-product gas and the flow rate of the combustion air. Select the danger zone.
【００１２】請求項２に係る炉頂圧発電設備の予熱装置
の運転方法は、請求項１において、前記燃焼用空気の流
量が該燃焼用空気のバーナ容量の範囲内で且つ逆火防止
の最低流量以上となるように前記燃焼用空気の流量を制
御することを特徴とする。According to a second aspect of the present invention, in the operation method of the preheating apparatus of the furnace top pressure power generation equipment according to the first aspect, the flow rate of the combustion air is within a range of a burner capacity of the combustion air and a minimum of flashback prevention. The flow rate of the combustion air is controlled to be equal to or higher than the flow rate.
【００１３】請求項３に係る炉頂圧発電設備の予熱装置
の運転方法は、請求項１又は２において、前記燃焼用空
気を副生ガスの流通路に直接吹き込むようにしたことを
特徴とする。According to a third aspect of the present invention, there is provided a method for operating a preheating apparatus for a furnace top pressure power generation facility, wherein the combustion air is directly blown into a flow path of by-product gas. .
【００１４】請求項４に係る炉頂圧発電設備の予熱装置
の運転方法は、請求項３において、前記燃焼用空気のバ
ーナ部を保護筒で囲うと共に、該保護筒に副生ガスの流
入口を設けたことを特徴とする。According to a fourth aspect of the present invention, in the operation method of the preheating device of the furnace top pressure power generation equipment according to the third aspect, the burner portion of the combustion air is surrounded by a protective cylinder, and an inlet for by-product gas flows into the protective cylinder. Is provided.
【００１５】[0015]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図を
参照して説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００１６】図１は本発明の実施の形態の一例である炉
頂圧発電設備の予熱装置の運転方法を説明するための概
略図、図２は予熱装置の一例を説明するための説明的断
面図、図３はＢＦＧ流量と燃焼用空気流量の上限値，下
限値との関係を示すグラフ図、図４は燃焼用空気に対す
る失火危険領域を説明するためのグラフ図である。FIG. 1 is a schematic diagram for explaining a method of operating a preheating device of a furnace top pressure power generation facility according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an explanatory cross section for explaining an example of a preheating device. FIG. 3 is a graph showing the relationship between the BFG flow rate and the upper and lower limits of the combustion air flow rate, and FIG. 4 is a graph for explaining a misfire danger region for the combustion air.
【００１７】図１を参照して、高炉（副生ガス発生炉）
１から出たＢＦＧ（副生ガス）はダストキャッチャー６
を経て湿式集塵装置５により洗浄され、次いで、予熱装
置２００で加熱された後にタービン２に送出されてその
圧力エネルギーが電力として回収される。また、予熱装
置２００の入側には流量計３０１が設けられ、タービン
２の入側には温度計３０２が設けられ、予熱装置２００
に燃焼用空気を吹き込む燃焼用空気吹込管１０１には燃
焼用空気流量を制御する流量制御弁３０３が設けられ、
流量制御弁３０３の入側には流量計３０４が設けられて
いる。流量制御弁３０３は制御装置３００によって制御
され、該制御装置３００は流量計３０１，３０４及び温
度計３０２からの信号に基づいて燃焼用空気流量が予め
定められた失火危険域から外れるように流量制御弁３０
３を制御する。Referring to FIG. 1, blast furnace (by-product gas generating furnace)
BFG (by-product gas) from 1 is a dust catcher 6
After being cleaned by the wet dust collector 5 and then heated by the preheating device 200, it is sent to the turbine 2 and its pressure energy is recovered as electric power. A flow meter 301 is provided on the inlet side of the preheating device 200, and a thermometer 302 is provided on the inlet side of the turbine 2;
A flow control valve 303 for controlling the flow rate of the combustion air is provided in the combustion air injection pipe 101 for blowing the combustion air into the
A flow meter 304 is provided on the inlet side of the flow control valve 303. The flow control valve 303 is controlled by the control device 300, and the control device 300 controls the flow rate based on the signals from the flow meters 301 and 304 and the thermometer 302 so that the flow rate of the combustion air deviates from a predetermined misfire risk zone. Valve 30
3 is controlled.
【００１８】まず、説明の便宜上、図２を参照して、予
熱装置２００から先に説明すると、この予熱装置２００
は、湿式集塵装置５の下流側に延在された副生ガス流通
管３ｂに介在されてれており、該副生ガス流通管３ｂ内
に挿入されて該流通管３ｂ内に燃焼用空気を直接吹き込
む燃焼用空気吹込管１０１と、該燃焼用空気吹込管１０
１から吹き込まれた燃焼用空気とＢＦＧとの混合ガスに
着火して該混合ガスを燃焼させるトーチ１０２とを備え
る。First, for convenience of description, the preheating device 200 will be described first with reference to FIG.
Is interposed in a by-product gas flow pipe 3b extending downstream of the wet dust collector 5 and inserted into the by-product gas flow pipe 3b to form combustion air in the flow pipe 3b. Air blowing pipe 101 for directly blowing air, and the combustion air blowing pipe 10
And a torch 102 for igniting a mixed gas of combustion air and BFG blown from 1 to burn the mixed gas.
【００１９】燃焼用空気吹込管１０１は副生ガス流通管
３ｂの壁部を径方向に貫通した後、副生ガス流通管３ｂ
の略中心位置で下流側（タービン２側）に向けて折り曲
げられた管体１０３を備える。副生ガス流通管３ｂの外
部側の管体１０３には上述した流量制御弁３０３及び流
量計３０４が介在されており、その上流端は図示しない
燃焼用空気供給源に接続されている。After the combustion air blowing pipe 101 penetrates the wall of the by-product gas flow pipe 3b in the radial direction, the by-product gas flow pipe 3b
And a tube body 103 bent toward the downstream side (toward the turbine 2) at the approximate center position. The above-mentioned flow control valve 303 and flow meter 304 are interposed in the pipe 103 outside the by-product gas flow pipe 3b, and the upstream end thereof is connected to a combustion air supply source (not shown).
【００２０】一方、管体１０３の下流端には下流側へ向
けて次第に拡径するテーパ筒状のバーナ部１０４がフラ
ンジ結合されている。バーナ部１０４の先端外周面は下
流側へ向けて次第に縮径するテーパ斜面１０５とされて
おり、該テーパ斜面１０５には吹込口１０６が周方向に
所定の間隔で複数箇所形成されている。吹込口１０６か
らは燃焼用空気が斜め下方に拡開して吹き込まれるよう
になっており、これにより、燃焼用空気の吹き込み方向
がＢＦＧの流れ方向に対して交差するようになってい
る。On the other hand, a tapered cylindrical burner portion 104 whose diameter gradually increases toward the downstream side is flange-connected to the downstream end of the tubular body 103. The outer peripheral surface of the tip end of the burner portion 104 is a tapered slope 105 whose diameter gradually decreases toward the downstream side, and a plurality of blowing ports 106 are formed in the tapered slope 105 at predetermined intervals in the circumferential direction. Combustion air expands obliquely downward and is blown from the blow-in port 106, so that the direction of combustion air blowing intersects the flow direction of the BFG.
【００２１】トーチ１０２は、燃焼用空気吹込管１０１
の下流側で副生ガス流通管３ｂの壁部を斜め下方に貫通
して設けられている。トーチ１０２の先端はバーナ部１
０７とされており、燃焼用空気吹込管１０１のバーナ部
１０４の下方位置で該バーナ部１０４の吹込口１０６に
近接配置されている。The torch 102 includes a combustion air blowing pipe 101.
Is provided on the downstream side of the pipe to penetrate the wall of the by-product gas flow pipe 3b obliquely downward. The tip of torch 102 is burner 1
07, which is disposed below the burner portion 104 of the combustion air blow-in tube 101 and close to the blow-in port 106 of the burner portion 104.
【００２２】トーチ１０２の副生ガス流通管３ｂの外部
側にはプロパンやブタン等の高カロリーガスの供給口１
０８、パイロット燃焼用空気の供給口１０９が設けられ
ており、これにより、バーナ部１０７に高カロリーのパ
イロット火炎が形成されるようになっている。A supply port 1 for high-calorie gas such as propane or butane is provided outside the by-product gas flow pipe 3b of the torch 102.
08, a supply port 109 for pilot combustion air is provided, whereby a high calorie pilot flame is formed in the burner section 107.
【００２３】また、副生ガス流通管３ｂ内には、燃焼用
空気吹込管１０１のバーナ部１０４を囲う保護筒２０１
が設けられている。保護筒２０１はその軸線を副生ガス
流通管３ｂの管方向に向けて配置されており、上端がバ
ーナ部１０４の上方に位置すると共に下端がバーナ部１
０４の下方に位置している。A protective cylinder 201 surrounding the burner section 104 of the combustion air blowing pipe 101 is provided in the by-product gas flowing pipe 3b.
Is provided. The protection cylinder 201 is disposed with its axis oriented in the direction of the by-product gas flow pipe 3b, and has an upper end located above the burner section 104 and a lower end located at the burner section 1b.
04.
【００２４】保護筒２０１の上端と燃焼用空気吹込管１
０１の管体１０３との間には両者を連結する環状板２０
２が配置されており、該環状板２０２はリブ２０３によ
って補強されて、リブの内周部が管体１０３に溶接等に
より固定されると共に外周部が保護筒２０１の内周部に
溶接等により固定されている。The upper end of the protection cylinder 201 and the combustion air blowing pipe 1
And an annular plate 20 connecting the two to the tube 103 of FIG.
2, the annular plate 202 is reinforced by a rib 203, the inner peripheral portion of the rib is fixed to the tube 103 by welding or the like, and the outer peripheral portion is welded to the inner peripheral portion of the protective tube 201 by welding or the like. Fixed.
【００２５】環状板２０２には副生ガス流通管３ｂを流
れるＢＦＧを保護筒２０１内に導入する複数の流入口２
０４が形成されており、該流入口２０４の大きさや数を
適宜設定することにより、保護筒２０１内に流入するＢ
ＦＧの量、即ち、燃焼用空気との混合比を調整可能にし
ている。また、保護筒２０１の下端外周壁には、トーチ
１０２のバーナ部１０７が挿入される挿入穴２０５が形
成されている。The annular plate 202 has a plurality of inlets 2 through which the BFG flowing through the by-product gas flow pipe 3 b is introduced into the protection cylinder 201.
04 is formed, and by appropriately setting the size and number of the inflow ports 204, B flowing into the protection cylinder 201 is formed.
The amount of FG, that is, the mixing ratio with the combustion air can be adjusted. An insertion hole 205 into which the burner 107 of the torch 102 is inserted is formed in the outer peripheral wall at the lower end of the protection cylinder 201.
【００２６】次に、制御装置３００について説明する
と、制御装置３００は燃焼用空気の最適な流量を確保す
るための制御を行うものであり、流量計３０１から得ら
れた予熱装置２００の入側ＢＦＧ流量に基づいて副生ガ
ス流通管３ｂ内に吹き込まれる燃焼用空気の流量上限値
を設定する流量上限値設定手段４００と、温度計３０２
から得られたタービン２の入側温度に応じて例えば比例
制御等によって燃焼用空気の流量値を設定する流量値設
定手段４０１と、流量上限値設定手段４００によって設
定された流量上限値と流量値設定手段４０１によって設
定された流量値とを比較して流量値が流量上限値を超え
ない場合に該流量値を燃焼用空気流量の目標値として設
定し、超える場合に流量上限値を燃焼用空気流量の目標
値として設定する目標値設定手段４０２と、該目標値設
定手段４０２によって設定された目標値と予め定められ
た流量下限値とを比較して大きい方の値を指令値として
流量計３０４から得られる燃焼用空気流量が該指令値に
一致するように流量制御弁３０３を制御する指令値設定
手段４０３とを備える。Next, the control device 300 will be described. The control device 300 performs control for ensuring an optimum flow rate of the combustion air. The control device 300 obtains an inlet BFG of the preheating device 200 obtained from the flow meter 301. A flow rate upper limit value setting means 400 for setting a flow rate upper limit value of the combustion air blown into the by-product gas flow pipe 3b based on the flow rate;
Value setting means 401 for setting the flow value of the combustion air in accordance with the inlet temperature of the turbine 2 obtained from the above, for example, by proportional control, etc., and the flow rate upper limit value and flow rate value set by the flow rate upper value setting means 400 By comparing the flow rate value set by the setting means 401 and setting the flow rate value as a target value of the combustion air flow rate when the flow rate value does not exceed the flow rate upper limit value, the flow rate upper limit value is set when the flow rate value exceeds the flow rate upper limit value. A target value setting means 402 for setting a target value of the flow rate, and comparing the target value set by the target value setting means 402 with a predetermined lower limit of flow rate, a larger value is set as a command value and a flowmeter 304 is set as a command value. Command value setting means 403 for controlling the flow rate control valve 303 so that the combustion air flow rate obtained from the command value coincides with the command value.
【００２７】流量上限値設定手段４００は、吹消えによ
る失火を防止するための燃焼用空気の流量上限値又は予
め判明している燃焼用空気のバーナ容量の上限値による
燃焼用空気の流量上限値をＢＦＧ流量に基づいて例えば
図３に示す関係を参照して設定する。The flow rate upper limit setting means 400 determines the upper limit value of the flow rate of the combustion air for preventing the misfire due to blowout or the upper limit value of the burner capacity of the combustion air which is known in advance. Is set based on the BFG flow rate, for example, with reference to the relationship shown in FIG.
【００２８】ここで、この実施の形態では、吹消えによ
る失火を防止するための燃焼用空気の流量上限値、即
ち、燃焼用空気の流量に対する失火危険領域を次のよう
にして定めている。In this embodiment, the upper limit value of the flow rate of the combustion air for preventing the misfire due to the blowout, that is, the misfire danger region with respect to the flow rate of the combustion air is determined as follows.
【００２９】図４はタービンを通過するＢＦＧ流量をパ
ラメータとして、燃焼用空気流量と予熱装置によるによ
る昇温（Δｔ）との関係を示したものである。設備の諸
元を表１に示す。FIG. 4 shows the relationship between the combustion air flow rate and the temperature rise (Δt) by the preheating device, using the BFG flow rate passing through the turbine as a parameter. Table 1 shows the specifications of the equipment.
【００３０】[0030]
【表１】 まず、燃焼用空気流量を増やしたところ、予熱装置によ
る昇温（Δｔ）も増加し、燃焼用空気流量がある量を超
えたポイントで失火した。次に、ＢＦＧ流量を変え、各
々再現テストをしたところ、失火ポイントはＢＦＧと燃
焼用空気との流速差において変化し、実用に供するには
流速差が１７ｍ／ｓｅｃ（燃焼用空気流速３７〜４７ｍ
／ｓｅｃ以下、ＢＦＧ流速２０〜３０ｍ／ｓｅｃ：ター
ビン呑込量２２０〜３２０ｋＮｍ3 ／Ｈｒ）であること
が判った。従って、この実施の形態では、ＢＦＧと燃焼
用空気との流速差が１７ｍ／ｓｅｃを超える範囲を図３
の失火危険域とした。[Table 1] First, when the combustion air flow rate was increased, the temperature rise (Δt) by the preheating device also increased, and a fire was caused at a point where the combustion air flow rate exceeded a certain amount. Next, when the BFG flow rate was changed and a reproduction test was performed, the misfire point was changed in the flow velocity difference between the BFG and the combustion air. For practical use, the flow velocity difference was 17 m / sec (combustion air flow rate 37 to 47 m).
/ Sec or less, the BFG flow rate was 20 to 30 m / sec: the turbine swallowing amount was 220 to 320 kNm 3 / Hr). Therefore, in this embodiment, the range where the flow velocity difference between the BFG and the combustion air exceeds 17 m / sec is shown in FIG.
The area was in danger of misfiring.
【００３１】目標値設定手段４０２は、流量値設定手段
４０１によって設定された流量値が、吹消えによる失火
を防止するための燃焼用空気の流量上限値又は予め判明
している燃焼用空気のバーナ容量の限界による燃焼用空
気の流量上限値を超える場合に流量上限値を目標値と
し、超えない場合には流量値を目標値として流量過多に
よる失火を回避すると共に、燃焼用空気の供給源に過度
な負荷が加わらないようにするためのものである。The target value setting means 402 determines whether the flow rate value set by the flow rate value setting means 401 is the upper limit value of the flow rate of combustion air for preventing a misfire due to blowout or a burner of combustion air known in advance. If the upper limit of the flow rate of combustion air due to the capacity limit is exceeded, the upper limit value of the flow rate is set as the target value.If the upper limit value is not exceeded, the flow rate value is set as the target value to avoid misfiring due to excessive flow rate and to the supply source of the combustion air. This is to prevent an excessive load from being applied.
【００３２】指令値設定手段４０３は、燃焼用空気流量
が少なすぎることによる逆火を防止するためのものであ
り、目標値設定手段４０２によって設定された目標値が
予め逆火を防止する最低流量として設定された流量下限
値又はバーナ容量の下限値を下回る場合には該流量下限
値を流量制御弁３０３に対する燃焼用空気流量の指令値
とし、下回らない場合には目標値を流量制御弁３０３に
対する燃焼用空気流量の指令値とし、流量計３０４から
得られる燃焼用空気流量が該指令値に一致するように流
量制御弁３０３を制御する。なお、この実施の形態で
は、バーナ容量の下限値をバーナ容量の１５％とし、逆
火危険域を｛（バーナ吹出流速）−（ＢＦＧ流速）｝≦
２ｍ／ｓｅｃ以内とした。The command value setting means 403 is for preventing a flashback due to the combustion air flow rate being too small, and the target value set by the target value setting means 402 is a minimum flow rate for preventing the flashback in advance. If the flow rate is below the lower limit value of the flow rate or the lower limit value of the burner capacity, the lower limit value of the flow rate is used as the command value of the combustion air flow rate for the flow control valve 303. The flow rate control valve 303 is controlled so that the combustion air flow rate obtained from the flow meter 304 matches the command value as the combustion air flow rate command value. In this embodiment, the lower limit of the burner capacity is set to 15% of the burner capacity, and the flashback danger zone is set to {(burner blowing flow rate) − (BFG flow rate)} ≦.
It was within 2 m / sec.
【００３３】また、副生ガス流量の上限値はタービン最
大能力から、下限値は最低運転域から決まる。The upper limit of the by-product gas flow rate is determined by the turbine maximum capacity, and the lower limit is determined by the minimum operation range.
【００３４】かかる構成の予熱装置においては、まず、
燃焼用空気吹込管１０１のバーナ部１０４の吹込口１０
６から保護筒２０１内に吹き込まれた燃焼用空気が環状
板２０２の流入口２０４から保護筒２０１内に流入した
ＢＦＧと混合され、次いで、該混合ガスにトーチ１０２
のバーナ部１０７の火炎を着火して、該混合ガスの保炎
を行いつつ燃焼させる。In the preheating device having such a configuration, first,
The inlet 10 of the burner 104 of the combustion air inlet tube 101
6, the combustion air blown into the protection cylinder 201 is mixed with the BFG flowing into the protection cylinder 201 from the inlet 204 of the annular plate 202, and then the mixed gas is mixed with the torch 102.
Then, the flame of the burner unit 107 is ignited, and the mixed gas is burned while maintaining the flame.
【００３５】かかる着火時には、燃焼用空気の吹き込み
方向がＢＦＧの流れ方向に対して交差するようになって
いるため、着火位置に混合ガスの渦流域が形成されて安
定した着火を行うことができる。また、保護筒２０１の
外側には湿式洗浄装置５を通過した低温のＢＦＧが流れ
ているため、該保護筒２０１の冷却が良好に行われ、従
って、保護筒２０１を通常の金属材料（例えばＳＵＳ３
０４相当）で形成しても十分な耐用性を確保することが
できる。At the time of the ignition, since the blowing direction of the combustion air intersects the flow direction of the BFG, a swirling region of the mixed gas is formed at the ignition position, and stable ignition can be performed. . Further, since the low-temperature BFG that has passed through the wet cleaning device 5 flows outside the protection cylinder 201, the protection cylinder 201 is cooled well, and accordingly, the protection cylinder 201 is formed of a normal metal material (for example, SUS3).
04 equivalent), sufficient durability can be ensured.
【００３６】そして、保護筒２０１内で燃焼した混合ガ
スの排ガスはＢＦＧと速やかに混合されて副生ガス流通
管３ｂ内をタービン２に向かって流れ、これにより、タ
ービン２の入側温度を上げてタービン低圧段で翼等に低
温腐食が生じるのを防ぐようにしている。The exhaust gas of the mixed gas burned in the protection cylinder 201 is quickly mixed with the BFG and flows through the by-product gas flow pipe 3b toward the turbine 2, thereby increasing the inlet temperature of the turbine 2. This prevents low-temperature corrosion of blades and the like at the low pressure stage of the turbine.
【００３７】上記の説明から明らかなように、この実施
の形態では、燃焼用空気吹込管９のバーナ部の熱負荷が
大きく変動しても常に最適な流量の燃焼用空気を吹き込
むことができるので、吹き消えや逆火を良好に防止する
ことができ、予熱装置の安定した運転を行うことができ
る。As is clear from the above description, in this embodiment, even if the heat load on the burner portion of the combustion air blowing pipe 9 fluctuates greatly, combustion air at an optimum flow rate can always be blown. In addition, blowout and flashback can be prevented well, and stable operation of the preheating device can be performed.
【００３８】また、燃焼用空気吹込管１０１から副生ガ
ス流通管３ｂ内に直接吹き込まれた燃焼用空気と保護筒
２０１内に流入したＢＦＧとの混合ガスをトーチ１０２
により燃焼させるようにしているので、耐火レンガから
なる燃焼室を不要にすることができ、この結果、耐火レ
ンガの破片がタービン２に飛び込んで翼を損傷するのを
確実に防止することができる。A mixed gas of the combustion air blown directly into the by-product gas flow pipe 3b from the combustion air blow pipe 101 and the BFG flowing into the protection cylinder 201 is supplied to the torch 102.
Therefore, a combustion chamber made of refractory bricks can be dispensed with, and as a result, it is possible to reliably prevent fragments of the refractory bricks from jumping into the turbine 2 and damaging the blades.
【００３９】更に、環状板２０２に形成した流入口２０
４の大きさや数を適宜調整して保護筒２０１内に流入す
るＢＦＧの量を調整することができるので、燃焼用空気
とＢＦＧとの混合比を適正なものとすることが可能にな
って混合ガスの安定した燃焼を確保することができる。Further, the inlet 20 formed in the annular plate 202
Since the amount of BFG flowing into the protective cylinder 201 can be adjusted by appropriately adjusting the size and the number of the cylinders 4, the mixing ratio between the combustion air and the BFG can be adjusted to an appropriate value. Stable combustion of gas can be ensured.
【００４０】更に、保護筒２０１内で燃焼用空気とＢＦ
Ｇとの混合ガスを燃焼させるようにしているため、燃焼
排ガスを低温のＢＦＧによって速やかに希釈することが
でき、この結果、燃焼温度を低くすることが可能になっ
て燃焼用空気吹込管１０１やトーチ１０２のバーナ部分
の寿命を延長することができる。Further, combustion air and BF
Since the mixed gas with G is burned, the combustion exhaust gas can be quickly diluted by the low-temperature BFG, and as a result, the combustion temperature can be lowered, and the combustion air blowing pipe 101 and The life of the burner portion of the torch 102 can be extended.
【００４１】更に、保護筒２０１内で燃焼用空気とＢＦ
Ｇとの混合ガスを燃焼させるようにしているので、放熱
ロスを小さくすることができ、この結果、タービン入側
の温度を制御する際の応答性、換言すれば燃焼用空気の
流量を制御する際の応答性を良好なものとすることがで
きる。Further, in the protective cylinder 201, combustion air and BF
Since the mixed gas with G is burned, the heat radiation loss can be reduced, and as a result, the responsiveness when controlling the temperature on the turbine inlet side, in other words, the flow rate of the combustion air is controlled. Responsiveness at the time can be improved.
【００４２】なお、上記実施の形態では、燃焼用空気吹
込管１０１のバーナ部１０４の回りに保護筒２０１を設
けた場合を例に採ったが、保護筒２０１を設けない場合
にも本発明を適用してもよい。In the above embodiment, the case where the protection cylinder 201 is provided around the burner portion 104 of the combustion air blowing pipe 101 is taken as an example. However, the present invention is also applicable to the case where the protection cylinder 201 is not provided. May be applied.
【００４３】[0043]
【発明の効果】上記の説明から明らかなように、請求項
１の発明によれば、燃焼用空気のバーナ部の熱負荷が大
きく変動しても常に最適な流量の燃焼用空気を吹き込む
ことができるので、燃焼用空気の流量過多による吹き消
えを良好に防止することができ、予熱装置の安定した運
転を行うことができるという効果が得られる。As is apparent from the above description, according to the first aspect of the present invention, even when the heat load of the burner section of the combustion air fluctuates greatly, the combustion air having the optimum flow rate is always blown. Since it is possible, it is possible to satisfactorily prevent blowout due to an excessive flow rate of the combustion air, and obtain an effect that a stable operation of the preheating device can be performed.
【００４４】請求項２の発明では、請求項１の発明に加
えて、逆火を良好に防止して予熱装置の安定した運転を
行うことができると共に、燃焼用空気の供給源に過度な
負荷が加わらないようにすることができるという効果が
得られる。According to the second aspect of the present invention, in addition to the first aspect of the present invention, it is possible to prevent a flashback satisfactorily, to perform a stable operation of the preheating device, and to apply an excessive load to the supply source of the combustion air. Can be prevented from being added.
【００４５】請求項３の発明では、請求項１又は２の発
明に加えて、耐火レンガからなる燃焼室を不要にするこ
とができるので、耐火レンガの破片がタービンに飛び込
んで翼を損傷するのを確実に防止することができるとい
う効果が得られる。According to the third aspect of the present invention, in addition to the first or second aspect of the present invention, a combustion chamber made of a refractory brick can be made unnecessary, so that fragments of the refractory brick jump into a turbine and damage blades. Can be surely prevented.
【００４６】また、燃焼排ガスを低温の副生ガスによっ
て速やかに希釈することができるので、燃焼温度を低く
することが可能になってバーナ部分の寿命延長を図るこ
とができるという効果が得られる。Further, since the combustion exhaust gas can be rapidly diluted by the low-temperature by-product gas, the combustion temperature can be lowered, and the life of the burner can be extended.
【００４７】更に、放熱ロスを小さくすることができる
ので、燃焼用空気の流量を制御する際の応答性を良好な
ものとすることができるという効果が得られる。Further, since the heat radiation loss can be reduced, the effect of improving the responsiveness when controlling the flow rate of the combustion air can be obtained.
【００４８】請求項４の発明では、請求項３の発明に加
えて、流入口の大きさや数を適宜調整して保護筒内に流
入する副生ガスの量を調整することができるので、燃焼
用空気と副生ガスとの混合比を適正なものとすることが
可能になって混合ガスの安定した燃焼を確保することが
できるという効果が得られる。According to the fourth aspect of the present invention, in addition to the third aspect of the present invention, the size and number of the inflow ports can be appropriately adjusted to adjust the amount of by-product gas flowing into the protective cylinder. The mixing ratio between the working air and the by-product gas can be made appropriate, and the effect of ensuring stable combustion of the mixed gas can be obtained.
【００４９】また、保護筒内で燃焼用空気と副生ガスと
の混合ガスを燃焼させるようにしているため、燃焼排ガ
スを低温の副生ガスによってより速やかに希釈すること
ができ、この結果、燃焼温度をより低くすることが可能
になってバーナ部分の寿命を更に延長することができる
という効果が得られる。Further, since the mixed gas of the combustion air and the by-product gas is burned in the protective cylinder, the combustion exhaust gas can be more rapidly diluted with the low-temperature by-product gas. The effect that the combustion temperature can be lowered and the life of the burner portion can be further extended can be obtained.
【００５０】更に、保護筒内で燃焼用空気と副生ガスと
の混合ガスを燃焼させるようにしているので、放熱ロス
をより小さくすることができ、この結果、燃焼用空気の
流量を制御する際の応答性を更に良好なものとすること
ができるという効果が得られる。Further, since the mixed gas of the combustion air and the by-product gas is burned in the protective cylinder, the heat radiation loss can be further reduced, and as a result, the flow rate of the combustion air is controlled. In this case, the response can be further improved.
【図１】本発明の実施の形態の一例である炉頂圧発電設
備の予熱装置の運転方法を説明するための概略図であ
る。FIG. 1 is a schematic diagram for explaining a method of operating a preheating device of a furnace top pressure power generation facility, which is an example of an embodiment of the present invention.
【図２】予熱装置の一例を説明するための説明的断面図
である。FIG. 2 is an explanatory sectional view illustrating an example of a preheating device.
【図３】ＢＦＧ流量と燃焼用空気流量の上限値，下限値
との関係を示すグラフ図である。FIG. 3 is a graph showing a relationship between a BFG flow rate and upper and lower limits of a combustion air flow rate.
【図４】燃焼用空気に対する失火危険領域を説明するた
めのグラフ図である。FIG. 4 is a graph for explaining a misfire danger region for combustion air.
【図５】炉頂圧発電設備の概略図である。FIG. 5 is a schematic diagram of a furnace top pressure power generation facility.
【図６】従来の予熱装置を説明するための概略図であ
る。FIG. 6 is a schematic diagram for explaining a conventional preheating device.
１…高炉（副生ガス発生炉） ２…タービン ３ａ，３ｂ…副生ガス流通管 ４…乾式集塵装置 ５…湿式集塵装置 ６…ダストキャッチャー ７…予熱装置 ８…燃焼室 ９…燃焼用空気吹込管 １０…バイパス管 １１…トーチ １２…副生ガス流量制御装置 １３…燃焼用空気流量制御装置 １４…温度計 １０１…燃焼用空気吹込管 １０２…トーチ １０３…管体 １０４…バーナ部 １０５…テーパ斜面 １０６…吹込口 １０７…バーナ部 １０８…高カロリーガスの供給口 １０９…パイロット燃焼用空気の供給口 ２００…予熱装置 ２０１…保護筒 ２０２…環状板 ２０３…リブ ２０４…流入口 ２０５…挿入口 ３００…制御装置 ３０１…流量計 ３０２…温度計 ３０３…流量制御弁 ３０４…流量計 ４００…流量上限値設定手段 ４０１…流量値設定手段 ４０２…目標値設定手段 ４０３…指令値設定手段 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Blast furnace (by-product gas generating furnace) 2 ... Turbine 3a, 3b ... By-product gas distribution pipe 4 ... Dry dust collector 5 ... Wet dust collector 6 ... Dust catcher 7 ... Preheating device 8 ... Combustion chamber 9 ... Combustion Air blowing pipe 10 ... Bypass pipe 11 ... Torch 12 ... By-product gas flow control device 13 ... Combustion air flow control device 14 ... Thermometer 101 ... Combustion air blowing pipe 102 ... Torch 103 ... Pipe body 104 ... Burner section 105 ... Tapered slope 106 ... Blow-in port 107 ... Burner section 108 ... High calorie gas supply port 109 ... Pilot combustion air supply port 200 ... Preheating device 201 ... Protective cylinder 202 ... Circular plate 203 ... Rib 204 ... Inlet 205 ... Inlet 300 ... Control device 301 ... Flow meter 302 ... Temperature meter 303 ... Flow control valve 304 ... Flow meter 400 ... Flow upper limit value setting means 401 ... Flow value setting means 02 ... the target value setting means 403 ... command value setting means
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 邦昭 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎製 鉄株式会社千葉製鉄所内 (72)発明者 田玉 智明 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎製 鉄株式会社千葉製鉄所内 Ｆターム(参考） 3G081 BA11 DA21 3K003 SA08 SB09 SC08 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Kuniaki Sato, Inventor 1 at Kawasaki-cho, Chuo-ku, Chiba City, Chiba Prefecture Inside the Chiba Works of Kawasaki Steel Corp. 3G081 BA11 DA21 3K003 SA08 SB09 SC08 Kawasaki Steel Corporation Chiba Works F-term (reference)
Claims (4)
洗浄した後、洗浄後の副生ガスを予熱装置で加熱してか
らタービンに送出し、これにより、副生ガスの圧力エネ
ルギーをタービン電力として回収するようにした炉頂圧
発電設備の前記予熱装置の運転方法であって、 前記予熱装置による副生ガスの加熱を、副生ガスの流通
路内に吹き込んだ燃焼用空気と副生ガスとの混合ガスを
燃焼させることにより行い、更に、前記燃焼用空気の流
量に対する失火危険域を予め定めておき、運転中に予熱
装置の入側の副生ガスの流量を検知して、前記燃焼用空
気の流量が前記失火危険域外になるように該燃焼用空気
の流量を制御することを特徴とする炉頂圧発電設備の予
熱装置の運転方法。After the by-product gas discharged from the by-product gas generating furnace is wet-cleaned, the cleaned by-product gas is heated by a preheating device and then sent to a turbine, whereby the pressure energy of the by-product gas is reduced. A method of operating the preheating device of a furnace top pressure power generation facility configured to recover as turbine power, comprising: heating the by-product gas by the preheating device with the combustion air blown into a flow path of the by-product gas and the auxiliary air. It is performed by burning the mixed gas with the raw gas, and further, a misfire danger zone for the flow rate of the combustion air is predetermined, and the flow rate of the by-product gas on the inlet side of the preheating device is detected during operation, A method of operating a preheating apparatus for a furnace top pressure power generation facility, wherein the flow rate of the combustion air is controlled so that the flow rate of the combustion air is outside the risk of misfire.
バーナ容量の範囲内で且つ逆火防止の最低流量以上とな
るように前記燃焼用空気の流量を制御することを特徴と
する請求項１記載の炉頂圧発電設備の予熱装置の運転方
法。2. The flow rate of the combustion air is controlled such that the flow rate of the combustion air is within a range of a burner capacity of the combustion air and is equal to or more than a minimum flow rate for preventing flashback. Item 4. An operation method of the preheating device of the furnace top pressure power generation equipment according to Item 1.
接吹き込むようにしたことを特徴とする請求項１又は２
記載の炉頂圧発電設備の予熱装置の運転方法。3. The apparatus according to claim 1, wherein the combustion air is directly blown into a flow path of the by-product gas.
An operation method of the preheating device of the furnace top pressure power generation equipment described in the above.
うと共に、該保護筒に副生ガスの流入口を設けたことを
特徴とする請求項３記載の炉頂圧発電設備の予熱装置の
運転方法。4. A preheating apparatus for a furnace top pressure power generation facility according to claim 3, wherein a burner portion of the combustion air is surrounded by a protective cylinder, and an inlet for by-product gas is provided in the protective cylinder. Driving method.
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|---|---|---|---|
| JP29691998A JP3680240B2 (en) | 1998-10-19 | 1998-10-19 | Operation method of preheating device for furnace top pressure power generation equipment |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013157218A (en) * | 2012-01-30 | 2013-08-15 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Starting method of solid oxide fuel cell |
| CN110145760A (en) * | 2019-05-21 | 2019-08-20 | 江苏方天电力技术有限公司 | A kind of BFG boiler air-supply optimal control method |
-
1998
- 1998-10-19 JP JP29691998A patent/JP3680240B2/en not_active Expired - Fee Related
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| CN110145760A (en) * | 2019-05-21 | 2019-08-20 | 江苏方天电力技术有限公司 | A kind of BFG boiler air-supply optimal control method |
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