JPS6362160A

JPS6362160A - 転炉ガスエネルギ回収発電方法

Info

Publication number: JPS6362160A
Application number: JP61205510A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Yoshida; 敏明吉田
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 1986-09-01
Filing date: 1986-09-01
Publication date: 1988-03-18

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〕この発明は、製鋼用の転炉で生成される転炉ガスのエネ
ルギを回収する発電方法に関し、燃料電池の燃料ガスと
することで効率良く電気エネルギにするものである。

〔従来の技術〕

製鋼用の転炉では、溶けた銑鉄に高圧の空気や酸素ガス
を吹き込み、空気中に含まれる酸素や酸素ガスで溶銑中
の不純物（Ｃ，Ｓｔ、Ｍｎ、Ｐ、Ｓ等）を酸化除去し、
同時に発生する酸化熱を利用して炉内の温度を高め、高
温度の溶鋼を得ている。

このような転炉では、例えば純酸素を吹き込む場合、溶
鋼１　ｔｏｎにつき酸素ガス５３ＮＩＩ３を使用するが
、銑鉄中の炭素の酸化によって高発熱母（２０００ｋｃ
ａｌ／　Ｎｍ３）’　（７）廃ガス５ＯＮｍ３が発生す
６゜この廃ガスは、−Ｍ化炭素を主成分とするものであ
り、ボイラの燃料として使用されてランキンサイクルに
よる発電などでエネルギ回収が行なわれたり、化学原料
として有効利用されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、従来の転炉ガスのエネルギ回収方法では、燃
料として燃焼させて熱エネルギに変え、これを蒸気エネ
ルギとして発電用タービンを回わし、電気として回収す
る場合には、エネルギ回収効率が低く、しかも回収設備
も大がかりになってしまう。

また、転炉ガスを化学原料として使用する場合にも転炉
ガスの処理設備が必要となるとともに、大がかりな化学
プラントが必要になる等の問題がある。

この発明はかかる従来技術の問題点に鑑みてなされたも
ので、転炉ガスを前処理等を行なうことなく直接使用で
き、しかもコクパクトな設備で効率良くエネルギ回収が
できる転炉ガスエネルギ回収発電方法を提供しようとす
るものである。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点を解決するためこの発明の転炉ガスエネルギ
回収発電方法は、製鋼用の転炉で生成される一酸化炭素
を主成分とする転炉ガスを高温燃料電池の燃料ガスとし
て供給し電気エネルギとして回収するようにしたことを
特徴とするものである。

〔作　用〕

３００℃以上の温度で運転される高温燃料電池、例えば
溶融炭酸塩燃料電池では、燃料として水素を使用できる
だけでなり、−酸化炭素やメタン〈天然ガス〉、炭素（
石炭）の使用が可能であり、りん酸燃料電池などの低温
燃料電池より燃料の適用範囲が広い。

そこで、−酸化炭素を主成分とする転炉ガスを高温燃料
電池の燃料として供給するようにし、転炉ガスのエネル
ギを直接電気に変換してエネルギ回収を行なうことで効
率の向上をはかつている。

（実施例）以下この発明の一実施例を図面を参照しながら詳細に説
明する。

第１図は、この発明の転炉ガスエネルギ回収発電方法の
一実施例にかかり、溶融炭酸塩燃料電池に適用した場合
の概略構成図である。

製鋼用の転炉で生成された一酸化炭素を主成分とする転
炉ガスＧは、ガスホルダ１内に貯蔵されるようになって
おり、ガスホルダ１からガス圧送機２でシフトコンバー
タ３に送られるようになっている。

このシフトコンバータ３は、転炉ガスＧの一酸化炭素Ｃ
Ｏが次式（１）によりカーボン析出の原因とならないよ
うにするものであり、カーボンＣの析出が生じない程度
に次式（２）により、−酸化炭素ＣＯを水素Ｈ２に改質
するものである。

２ＣＯ：：Ｃ＋ＧＯ２・・・・・・・・・・・・（１）
ＣＯ＋ＨＯ−＋Ｈ２＋ＣＯ２・・・・・・（２）シフト
コンバータ３を通った転炉ガスＧと改質された水素は、
燃料ガス予熱器４を介して燃料電池５の７ノードに供給
され、燃料電池５の燃料となる。

一方、燃料電池５の７ノードで反応を終った燃料ガスは
、燃料ガス予熱器４に送られて熱回収が行なわれ、さら
に再生熱交換器６を経て冷却鼎７で冷却され、気水分離
器８で水分が分離されたのち、気体弁がアノードガス循
環機９で加圧され、再生熱交換器６に再び送られ、触媒
燃焼器１０でアノードガス中の可燃分を燃焼させ、燃料
電池５のカソードに酸化剤ガス（空気Ａ）とともに電解
質中の炭酸イオンの減少を補うために二酸化炭素ＣＯ２
が供給される。

次に、燃料電池５のカソードに供給される酸化剤ガスで
ある空気Ａは、空気圧縮機１１で圧送されて空気予熱器
１２に送られたのち、触媒燃焼器１０を経て燃料電池５
のカソードに供給される。

燃料電池５のカソードで反応を終えた排ガスは、一部が
分流されてカソードガス循環１１３でカソードに循環さ
れ、酸化剤ガスの入口温度の上昇と燃料電池５内の冷却
に必要な流量を確保するようになっており、残りの排ガ
スは排ガスタービン１４でエネルギ回収が行なわれ、同
軸上の空気圧ｌｉｔ橢１１を駆動し余剰の電気は発電機
１５から取り出される。

そして、排ガスタービン１４を出た排ガスは空気予熱器
１２で熱回収され、さらに蒸発器１６を通って排出され
る。

また、気水弁１１１３８で分離された水分はポンプ１７
で圧送され、給水ポンプ１８で供給される補給用の給水
Ｗとともに蒸発器１６で加熱されて蒸気となり、圧力調
整弁１９で調整されてシフトコンバータ３に供給される
。

かように構成した溶融炭酸塩燃料電池によって転炉ガス
を燃料として、転炉ガスＧの化学エネルギを直接電気エ
ネルギに変換することができ、しかも従来の蒸気タービ
ン等による発電に比べ効率良く発電を行なうことができ
る。

例えば、この溶融炭酸塩燃料電池による発電効率を試算
したところ、３００　ｔｏｎの転炉ガスから２２８Ｈの
電気が取り出され、通常はこの転炉ガスが２基設置され
ているので製鉄所で必要とする電力の２０％程度を賄う
ことができるとともに、この時の送電端発電効率は４６
％にも達し、高効率なことが確認された。

なお、上記実施例では、転炉ガスをシフトコンバータを
介して燃料電池に供給するようにしたが、直接燃料電池
に供給するようにしても良い。

〔発明の効果〕

以上一実施例とともに具体的に説明したようにこの発明
によれば、−Ｓ化炭素を主成分とする転炉ガスを高温燃
料電池の燃料として供給するようにしたので、転炉ガス
の化学エネルギを直接電気に変換して回収することがで
き、従来の熱エネルギに変化した優、タービンで発電し
てエネルギを回収する場合に比べ、効率高く、しかも設
備もコンパクトとなる。

そして、（りられた電気を製鉄所で利用すれば、大幅な
省エネルギとなり、ｔ１Ｍコストの低減をはかることも
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の転炉ガスエネルギ回収発電方法を溶
融炭ｌＳ！２塩燃料電池に適用した一実施例の概略構成
図である。１・・・ガスホルダ、２・・・ガス圧送機、３・・・シ
フトコンバータ、４・・・燃料ガス予熱器、５・・・燃
料電池、６・・・再生熱交換器、７・・・冷却器、８・
・・気水力ｌｉ！を器、９・・・アノードガス循ｒＡ機
、１０・・・触媒燃焼器、１１・・・空気圧縮様、１２
・・・空気予熱器、１３・・・カソードガス循環機、１
４・・・排ガスタービン、１５・・・発電機、１６・・
・蒸発器、１７・・・ポンプ、１８・・・給水ポンプ、
１９・・・圧力調整弁、Ｇ・・・転炉ガス、Ａ・・・空
気、Ｗ・・・給水。

Claims

【特許請求の範囲】

製鋼用の転炉で生成される一酸化炭素を主成分とする転
炉ガスを高温燃料電池の燃料ガスとして供給し電気エネ
ルギとして回収するようにしたことを特徴とする転炉ガ
スエネルギ回収発電方法。