JP6051952B2 - 高炉ガス焚きボイラにおける燃料制御方法および燃料制御装置 - Google Patents
高炉ガス焚きボイラにおける燃料制御方法および燃料制御装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6051952B2 JP6051952B2 JP2013041758A JP2013041758A JP6051952B2 JP 6051952 B2 JP6051952 B2 JP 6051952B2 JP 2013041758 A JP2013041758 A JP 2013041758A JP 2013041758 A JP2013041758 A JP 2013041758A JP 6051952 B2 JP6051952 B2 JP 6051952B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- blast furnace
- exhaust gas
- gas
- boiler
- state quantity
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Regulation And Control Of Combustion (AREA)
- Feeding And Controlling Fuel (AREA)
- Combustion Of Fluid Fuel (AREA)
Description
吹き抜けは、高炉内鉱石層の一部が流動化もしくはチャンネリングを起こして、大量のガスが、装入物と熱交換あるいは反応せずに、多量の顕熱とともに炉頂に達する現象である。このような吹き抜けが発生すれば、高炉ガス焚き発電設備のボイラに供給される高炉ガスの熱エネルギ(燃焼時の発熱量)が急激に増大し、そのためボイラ内の圧力や、蒸気温度、蒸気圧力などのプロセス値が急激かつ大幅に変動して、制御不能な状態、すなわちいわゆるトリップ状態に陥ってしまうことがある。そしてトリップ状態となれば、高炉ガス焚き発電設備の運転を停止せざるを得ず、したがってその場合の製鉄所内外に与える悪影響は多大となる。具体的には、製鉄所内の各工場への送電が停止して、各工場の操業を停止せざるを得ない事態が生じたり、発電設備から製鉄所内の各工場に蒸気を送っている場合には、その送気が停止して、各所での操業に支障を来たしてしまう。
この特許文献1の装置では、高炉の吹き抜けによって高炉ガス発熱量が急激に上昇した時にボイラへの供給熱量を抑制するためには、ボイラへの高炉ガス流量調節弁を急激かつ大幅に閉方向に動作させる必要がある。しかしながら大流量の高炉ガスの流れを、大型のバタフライ弁によって急激に閉じたときには、ボイラ内の急激なドラフト変化や伝熱管への伝熱量の急激な変化が発生し、高炉ガス焚き発電設備がトリップするおそれがある。
したがって特許文献1の方法を実操業に適用しても、高炉の吹き抜け時において設備のトリップを確実かつ安定して防止することは困難であった。
しかしながら、製鉄所のガスバランス上、大型高炉ガス焚きボイラで使用する高炉ガス量に匹敵する程度のコークス炉ガスを充分に確保することは、実際上困難である。また、コークス炉ガスは、製鉄所において得られる絶対量が、高炉ガスよりも格段に少ないため、高炉ガスの異常な温度上昇時にコークス炉ガスに切り替えた場合、ボイラへの供給ガス量が急激に減少するのが通常である。そしてその場合、ボイラ内のガス量不足や熱量不足によって、ボイラ内の急激なドラフト変化や伝熱管への伝熱量の急激な変化が発生し、高炉ガス焚き発電設備プラントがトリップするおそれがある。
したがって特許文献2の方法も、製鉄所において実際の操業に適用することは困難であり、しかも、仮に実操業に適用したとしても、高炉の吹き抜け時において設備のトリップを確実かつ安定して防止することは困難であった。
すなわち、高炉ガス焚きボイラからは、必然的に実質的に非可燃性の排ガスが大量に排出されるため、その排ガスを利用すれば、大幅なコスト上昇を招かないことに着目した。しかも高炉吹き抜け発生時におけるボイラ排ガスの高炉ガスへの導入位置(希釈のための混入位置)を適切に定めることによって、ボイラへ供給するガスの流量を安定化し、これによって確実かつ安定して設備のトリップの発生を防止し得ることを見い出し、本発明をなすに至った。
高炉ガスを燃料とする高炉ガス焚きボイラの燃料制御方法において、
燃料供給流路を介して、前記高炉ガスを前記ボイラへ導く燃料供給工程と、
前記燃料供給流路に設けられた流量調整弁を用いて、前記高圧ガスの前記ボイラへの供給量を調整する流量調整工程と、
排ガス排出路を介して、前記ボイラの排ガスを外部へ排出する排ガス排出工程と、
排ガス導入用流路を介して、前記排ガス排出路から前記燃料供給流路における前記流量調整弁よりも上流側の位置へ前記排ガスを導いて、前記燃料供給流路内の前記高炉ガスに混合させる排ガス導入工程と、
前記燃料供給流路への前記排ガス導入用流路の接続位置よりも上流側の位置に設けられた状態量検出手段を用いて、前記高炉ガスの状態量を検出する状態量検出工程と、
前記排ガス導入用流路に設けられた、前記排ガス導入用流路から前記燃料供給流路への前記排ガスの導入を制御する排ガス導入制御工程と、
を有し、
前記状態量検出手段の検出した前記状態量に基づいて、高炉の吹き抜けが発生したと判定された場合に、前記状態量検出手段の検出した前記状態量に応じて前記排ガス導入制御手段の動作を制御し、前記排ガス導入用流路から前記燃料供給流路に排ガスを導入することを特徴とするものである。
また、高炉吹き抜け時において、高炉ガスをボイラの燃料供給口に導くための燃料供給流路にボイラの排ガスの一部を導入する位置を、流量調整弁よりも上流側の位置に定めているため、高炉吹き抜け発生時においても、流量調整弁の開度を大きく変更する必要がない。すなわち、高炉吹き抜け時においては、高炉ガスの発熱量が急激に増大するが、発熱量が増大した高炉ガスが流量調整弁に到達する以前の段階で、高炉ガスが希釈されるため、流量調整弁における開度の調整(ボイラへの供給ガス量の調整)は、行なわなくても済むか、または行なってもごくわずかで足りる。
前記状態量検出手段が検出する前記状態量が、前記高炉ガスの少なくとも発熱量と流量とを含んでいることを特徴とするものである。
すなわち本発明の第3の態様の高炉ガス焚きボイラにおける燃料制御装置は、
高炉ガスを燃料とする高炉ガス焚きボイラの燃料制御装置において、
前記高炉ガスを前記ボイラに導くための燃料供給流路と、
前記燃料供給路に設けられ、前記高炉ガスの前記ボイラへの供給量を調整する流量調整弁と、
前記ボイラの排ガスを外部へ排出する排ガス排出路と、
前記排ガス排出路から前記燃料供給流路における前記流量調整弁よりも上流側の位置へ前記排ガスを導いて、前記燃料供給流路内の前記高炉ガスに混合させる排ガス導入用流路と、
前記燃料供給流路と前記排ガス導入用流路との接続位置よりも上流側の位置に設けられ、前記高炉ガスの状態量を検出する状態量検出手段と、
前記排ガス導入用流路に設けられ、前記排ガス導入用流路から前記燃料供給流路への前記排ガスの導入を制御する排ガス導入制御手段と、
を有し、
前記状態量検出手段の検出した前記状態量に基づいて、高炉の吹き抜けが発生したと判定された場合に、前記状態量検出手段の検出した前記状態量に応じて前記排ガス導入制御手段の動作を制御し、前記排ガス導入用流路から前記燃料供給流路に排ガスを導入することを特徴とするものである。
また本発明の第4の態様の高炉ガス焚きボイラにおける燃料制御装置は、第3の態様の高炉ガス焚きボイラにおける燃料制御装置において、前記状態検出手段が検出する前記状態量が、前記高炉ガスの少なくとも発熱量と流量とを含んでいることを特徴とするものである。
ボイラ10の具体的構成、特にその内部構成は、従来から高炉ガス発電などに用いられている高炉ガス焚きボイラと同様であれば良く、その詳細は省略する。
なお、発熱量検出器24A、流量検出器24Dが、実ガスの発熱量、実ガスの流量を検出・指示する機能を具備している場合は、温度センサ24Bおよび圧力センサ24Cは省いても良い。
すなわち上記の距離Lは、高炉ガスが状態量検出手段24から排ガス導入点Qに到達するタイミングまでに、排ガス導入点Qにおいて高炉ガスに排ガスを混合できるように定めることが適切である。
そして状態量検出手段24で計測した、高炉ガスの発熱量(kcal/Nm3)・圧力(mmAg.G)・温度(℃)・流量(補正前)に基づいて、演算・判定装置26により、高炉ガスの実ガス発熱量(kcal/m3)、高炉ガスの実ガス流量(m3/h)を演算する。
10,332/(10,332+250−573.2)×(273.15+35)/273.15=1.1646 ・・・・(1)
ここで、(1)式中の10,332の値は、1気圧を水柱高さに換算した値を意味する。
この(1)式から、標準状態を飽和水蒸気状態に換算すれば、1.1646倍、すなわち約16%の体積増加があることが分かる。
すなわち、通常時の高炉ガスの実ガス発熱量は、
750/1.1646=644.0 [kcal/m3−wet] ・・・(2)
となる。
一方、高炉吹き抜け発生時の高炉ガスの実ガス発熱量は、
1,100/1.1646=944.5 [kcal/m3−wet] ・・・(3)
となる。
944.5/(1+X)=644.0 → X=0.4666 ・・・(4)
したがって、ボイラに供給される燃料ガスの体積が、通常時の1.4666倍(約47%増)となれば、高炉吹き抜け時にボイラに供給される燃料ガスの発熱量が通常時と同等となる。
200,000×750=944.5×Q → Q=158,814[m3/h]
・・・(5)
W=158,814×0.4666=74,103[m3/h] ・・・(6)
74,100/3600/{π×(φ/2)2}=20 → φ=1.15[m]
・・・・(7)
そしてガス導入制御手段22の送風機22Bの仕様は、最大許容送風量をQ:[m3/min]、圧力損失をHとすれば、それぞれ20%の余裕を持たせ、また排ガス圧力はゼロと仮定すれば、次の
(8)式、(9)式に示すとおりとなる。
Q=1,480 [m3/min] (20%余裕)・・・・(8)
H=(250+a+b+c)×1.2 (20%余裕)・・・(9)
なお(9)式において、aはダクト圧損、bは吸込みダンパ圧損、cは吐出ダンパ圧損である。
すなわち状態量第2検出手段28は、高炉吹き抜け時に高炉ガスをボイラ排ガスによって希釈した後の混合ガスの状態量を検出する。そしてその混合・希釈結果の混合ガスの発熱量や流量が、何らかの原因によって、本来調整すべき値から外れている場合などにおいて、流量調整弁16の開度を微調整し、ボイラ10に送る込む燃料ガス(高炉ガスおよびボイラ排ガスの混合ガス)の流量を再調整することができる。
12 燃料供給流路
20 排ガス導入用流路
22 排ガス導入制御手段
24 状態量検出手段
26 演算・判定装置
Claims (4)
- 高炉ガスを燃料とする高炉ガス焚きボイラの燃料制御方法において、
燃料供給流路を介して、前記高炉ガスを前記ボイラへ導く燃料供給工程と、
前記燃料供給流路に設けられた流量調整弁を用いて、前記高圧ガスの前記ボイラへの供給量を調整する流量調整工程と、
排ガス排出路を介して、前記ボイラの排ガスを外部へ排出する排ガス排出工程と、
排ガス導入用流路を介して、前記排ガス排出路から前記燃料供給流路における前記流量調整弁よりも上流側の位置へ前記排ガスを導いて、前記燃料供給流路内の前記高炉ガスに混合させる排ガス導入工程と、
前記燃料供給流路への前記排ガス導入用流路の接続位置よりも上流側の位置に設けられた状態量検出手段を用いて、前記高炉ガスの状態量を検出する状態量検出工程と、
前記排ガス導入用流路に設けられた、前記排ガス導入用流路から前記燃料供給流路への前記排ガスの導入を制御する排ガス導入制御工程と、
を有し、
前記状態量検出手段の検出した前記状態量に基づいて、高炉の吹き抜けが発生したと判定された場合に、前記状態量検出手段の検出した前記状態量に応じて前記排ガス導入制御手段の動作を制御し、前記排ガス導入用流路から前記燃料供給流路に排ガスを導入することを特徴とする高炉ガス焚きボイラにおける燃料制御方法。 - 前記状態量検出手段が検出する前記状態量が、前記高炉ガスの少なくとも発熱量と流量とを含んでいることを特徴とする請求項1に記載の高炉ガス焚きボイラにおける燃料制御方法。
- 高炉ガスを燃料とする高炉ガス焚きボイラの燃料制御装置において、
前記高炉ガスを前記ボイラに導くための燃料供給流路と、
前記燃料供給路に設けられ、前記高炉ガスの前記ボイラへの供給量を調整する流量調整弁と、
前記ボイラの排ガスを外部へ排出する排ガス排出路と、
前記排ガス排出路から前記燃料供給流路における前記流量調整弁よりも上流側の位置へ前記排ガスを導いて、前記燃料供給流路内の前記高炉ガスに混合させる排ガス導入用流路と、
前記燃料供給流路と前記排ガス導入用流路との接続位置よりも上流側の位置に設けられ、前記高炉ガスの状態量を検出する状態量検出手段と、
前記排ガス導入用流路に設けられ、前記排ガス導入用流路から前記燃料供給流路への前記排ガスの導入を制御する排ガス導入制御手段と、
を有し、
前記状態量検出手段の検出した前記状態量に基づいて、高炉の吹き抜けが発生したと判定された場合に、前記状態量検出手段の検出した前記状態量に応じて前記排ガス導入制御手段の動作を制御し、前記排ガス導入用流路から前記燃料供給流路に排ガスを導入することを特徴とする高炉ガス焚きボイラにおける燃料制御装置。 - 前記状態検出手段が検出する前記状態量が、前記高炉ガスの少なくとも発熱量と流量とを含んでいることを特徴とする請求項3に記載の高炉ガス焚きボイラにおける燃料制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013041758A JP6051952B2 (ja) | 2013-03-04 | 2013-03-04 | 高炉ガス焚きボイラにおける燃料制御方法および燃料制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013041758A JP6051952B2 (ja) | 2013-03-04 | 2013-03-04 | 高炉ガス焚きボイラにおける燃料制御方法および燃料制御装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2014169825A JP2014169825A (ja) | 2014-09-18 |
JP6051952B2 true JP6051952B2 (ja) | 2016-12-27 |
Family
ID=51692328
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013041758A Active JP6051952B2 (ja) | 2013-03-04 | 2013-03-04 | 高炉ガス焚きボイラにおける燃料制御方法および燃料制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6051952B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6087326B2 (ja) | 2014-08-22 | 2017-03-01 | 大陽日酸株式会社 | 多段液溜式凝縮蒸発器 |
JP6520317B2 (ja) * | 2015-04-01 | 2019-05-29 | 日本製鉄株式会社 | 高炉ガス焚き発電設備における高炉吹き抜け時の制御方法 |
JP7229796B2 (ja) * | 2019-02-01 | 2023-02-28 | 三菱重工業株式会社 | Bfgバーナ装置、これを備えたボイラ、及びbfgバーナ装置の運転方法 |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS587123B2 (ja) * | 1976-09-20 | 1983-02-08 | 三菱重工業株式会社 | 多種ガスの混焼方法 |
JPS5938403B2 (ja) * | 1981-07-30 | 1984-09-17 | 三菱重工業株式会社 | 高炉ガス焚き発電プラント |
JPH0216040Y2 (ja) * | 1986-07-10 | 1990-05-01 | ||
JPS6370022A (ja) * | 1986-09-11 | 1988-03-30 | Hitachi Zosen Corp | 高炉ガス焚ボイラにおける高炉ガス発熱量補正装置 |
JP4546482B2 (ja) * | 2004-09-29 | 2010-09-15 | 川崎重工業株式会社 | ガスタービン設備、低カロリガス供給設備および当該ガスのカロリ上昇抑制方法 |
-
2013
- 2013-03-04 JP JP2013041758A patent/JP6051952B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2014169825A (ja) | 2014-09-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20110011315A1 (en) | Oxyfuel Boiler and Control Method for Oxyfuel Boiler | |
JP5523810B2 (ja) | コンバインドサイクル発電設備及びその給水加熱方法 | |
CN106861407B (zh) | 一种用于避免并列运行的风机发生抢风现象的控制方法 | |
JP6051952B2 (ja) | 高炉ガス焚きボイラにおける燃料制御方法および燃料制御装置 | |
JP3230530U (ja) | 高温受熱面金属壁の温度調節システム | |
JP5665621B2 (ja) | 排熱回収ボイラおよび発電プラント | |
WO2015016327A1 (ja) | コークス乾式消火装置及びコークス乾式消火方法 | |
JP2012052785A (ja) | 蒸気供給システム及びその制御方法並びに蒸気供給方法 | |
US10914467B2 (en) | Method and apparatus for reheat steam temperature control of oxy-fired boilers | |
JP2015206559A (ja) | 高炉ガス焚きボイラにおける燃料制御方法及び燃料制御装置。 | |
JP4892539B2 (ja) | 複合発電プラント及び排熱回収ボイラ | |
JP4117517B2 (ja) | 石炭ガス化複合発電プラントとその運転制御装置。 | |
RU2738154C2 (ru) | Способ предварительного нагревания текучей среды выше по потоку относительно печи | |
WO2006035522A1 (ja) | ガスタービン設備、低カロリガス供給設備および当該ガスのカロリ上昇抑制方法 | |
JP5100338B2 (ja) | 再熱蒸気制御方法及び再熱蒸気温度管理システム | |
JP6520317B2 (ja) | 高炉ガス焚き発電設備における高炉吹き抜け時の制御方法 | |
JP4065824B2 (ja) | ガスタービン装置、及びその抽気運転方法 | |
KR102260259B1 (ko) | 열풍로 연소효율 증대장치 | |
JP2007101128A (ja) | 蓄熱式バーナ装置とその運転方法 | |
JP2007285553A (ja) | 燃焼ボイラの制御方法 | |
JP5838118B2 (ja) | コークス乾式消火設備における燃焼用空気の導入制御方法 | |
JP2015175592A (ja) | 高炉ガス焚きボイラにおける高炉吹き抜け時の燃料制御方法及び燃料制御装置。 | |
JP2020180719A (ja) | ヒートパイプ式排熱回収設備及び該ヒートパイプ式排熱回収設備を備えた熱風炉設備 | |
JP2007170245A (ja) | ガスタービン設備、低カロリガス供給設備および当該ガスのカロリ上昇抑制方法 | |
JP7210125B2 (ja) | 燃焼設備 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20151106 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20160809 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20160816 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20161014 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20161101 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20161114 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 6051952 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |