煉鋼用電弧爐的廢熱回收設備、煉鋼用電弧爐設備、以及煉鋼用電弧爐的廢熱回收方法
2023-05-04 04:16:21
專利名稱：煉鋼用電弧爐的廢熱回收設備、煉鋼用電弧爐設備、以及煉鋼用電弧爐的廢熱回收方法
技術領域：
本發明涉及煉鋼用電弧爐的廢熱回收設備及具有這樣的廢熱回收設備的煉鋼用電弧爐設備、以及煉鋼用電弧爐的廢熱回收方法，所述廢熱回收設備將來自煉鋼用電弧爐的廢氣的廢熱作為飽和蒸汽而回收，並將其一進步加熱為過熱蒸汽。
背景技術：
煉鋼用電弧爐(也稱「電爐」)進行間歇運轉，該間歇運轉以如下的工序為一個周期，即、在將原料的廢鐵、還原鐵(DRI :Direct Reduction Iron)以及對其以高溫進行壓塊(briquette)化而得到熱壓鐵塊(HBI Hot Briquetted Iron)、鐵水、生鐵(鑄鐵塊)等裝入爐內後，對電弧爐內裝入電極並通電，並在將原料熔化後，停止通電，並將熔化的鋼排出。 在作為原料的廢鐵上附著有塗料、機油的情況較多，還存在混入有合成樹脂等的情況，因此會產生白煙 惡臭等。另外，包含於廢鐵、DRI中的碳作為一氧化碳而產生。因此，藉助爐-爐蓋間與二次燃燒塔積極地獲取空氣從而使廢氣完全燃燒。由於該燃燒氣體具有超過1200°C的高溫，並具有大量的能量，所以嘗試過回收該廢熱。例如，在專利文獻I中公開有如下技術，即、通過在電爐廢氣管路上設置廢熱鍋爐來回收煉鋼用電弧爐的廢氣的顯熱·燃燒熱。另外，雖然所回收的蒸汽供基於蒸汽輪機的發電等，但是對於作為蒸汽輪機的驅動源而被供給的蒸汽而言，從使渦輪入口側的焓(enthalpy)增大的觀點出發優選使用過熱蒸汽，在專利文獻2中，公開有如下的情況，S卩、將煉鋼用電弧爐的廢熱作為飽和蒸汽而回收後，將其加熱為過熱蒸汽。專利文獻I :日本特開平8-277412號公報專利文獻2 日本特開2002-286209號公報然而，對於煉鋼用電弧爐而言，在將一個作業周期設為70分鐘的情況下，成為在55分鐘左右的這段時間高溫氣體流動、在15分鐘左右的這段時間冷風流動這樣的、高溫氣體與冷風交互地流動的情況，因此廢氣溫度大幅地發生變動。這樣，若廢氣溫度大幅地發生變動，則蒸汽產生量發生變動，回收蒸汽量也發生變動。若回收蒸汽量發生變動，則在將回收蒸汽供給至蒸汽輪機的情況等情況下，發電量降低，並且蒸汽輪機的穩定運轉變得困難。另外，由廢熱鍋爐回收的蒸汽為飽和蒸汽，因此對其保持原樣的話則利用價值較少，所以希望在供蒸汽輪機等而進行發電的情況下將其加熱為過熱蒸汽，如上所述，在專利文獻2中公開有如下的情況，S卩、在將煉鋼用電弧爐的廢熱作為飽和蒸汽而回收後，將其加熱為過熱蒸汽。然而，在專利文獻2的方法中為了將飽和蒸汽加熱為過熱蒸汽，而需要使用礦物燃料等的其他的熱源，從而能量經濟性變低。
發明內容
本發明的目的在於提供一種煉鋼用電弧爐的廢熱回收設備以及具有這樣的廢熱回收設備的煉鋼用電弧爐設備，該煉鋼用電弧爐的廢熱回收設備在將從煉鋼用電弧爐排出的廢氣的廢熱作為飽和蒸汽而回收、並將其進一步加熱為過熱蒸汽的過程中，能夠抑制廢氣的溫度變動而進行高效的廢熱回收，並且能量經濟性較高。本發明的其他的目的在於提供煉鋼用電弧爐的廢熱回收設備及廢熱回收方法，以及具備那樣的廢熱回收設備的煉鋼用電弧爐設備，在將從煉鋼用電弧爐排出的廢氣的廢熱作為飽和蒸汽回收、並將其進一步加熱為過熱蒸汽的過程中，能夠使廢氣的溫度變動極小從而高效地進行廢熱回收。根據本發明的第一觀點，提供了一種煉鋼用電弧爐的廢熱回收設備，其將從多個煉鋼用電弧爐排出的廢氣的廢熱作為飽和蒸汽而回收，並進一步將飽和蒸汽加熱為過熱蒸汽，該煉鋼用電弧爐的廢熱回收設備的特徵在於，具備第一廢氣流道，其用於從各個煉鋼用電弧爐排出廢氣；廢熱鍋爐，其設置在所述第一廢氣流道上，並將廢氣的廢熱作為飽和蒸汽而回收；蒸汽蓄積器，其使在各個廢熱鍋爐產生的飽和蒸汽合流並將其蓄留起來；蒸汽過熱器，其將蓄留於所述蒸汽蓄積器的蒸汽加熱為過熱蒸汽；第二廢氣流道，其將被所述廢 熱鍋爐回收了廢熱後的廢氣引導至所述蒸汽過熱器以供飽和蒸汽的過熱然後將該廢氣排出；第三廢氣流道，其以不經由所述蒸汽過熱器的方式將被所述廢熱鍋爐回收了廢熱後的廢氣排出；以及切換機構，其在所述第二廢氣流道與所述第三廢氣流道之間切換廢熱被回收後的廢氣的流道。在上述第一觀點的廢熱回收設備中，上述廢氣的廢熱為典型的廢氣的顯熱、或者廢氣的顯熱以及燃燒熱。另外，在上述廢熱回收設備中，上述第一廢氣流道具有廢氣管道、以及使廢氣燃燒的燃燒塔，上述廢熱鍋爐能夠以構成上述廢氣管道及/或上述燃燒塔的方式設置。另外，對於上述廢熱鍋爐而言，其出口的廢氣的溫度優選設定為600°C以上的範圍。另外，優選還具備氣體溫度計，其設置於所述廢熱鍋爐的出口及/或所述蒸汽過熱器的入口，並且，以如下方式操作所述切換機構在所述廢熱鍋爐的出口的廢氣溫度及/或所述蒸汽過熱器的入口的廢氣溫度為預先確定的溫度以上的情況下，使所述廢氣流動至所述第二廢氣流道；在所述廢熱鍋爐的出口的廢氣溫度及/或所述蒸汽過熱器的入口的廢氣溫度比預先確定的溫度低的情況下，使所述廢氣流動至所述第三廢氣流道。上述第三廢氣流道能夠具有通風管道，其用於對上述各煉鋼用電弧爐的周圍及/或設置有上述多個煉鋼用電弧爐的煉鋼工廠內進行通風；連接配管，其連接上述第二流道與上述通風管道；以及通風集合管道，上述通風管道在該通風集合管道集合。在該情況下，上述廢熱回收設備能夠構成為，還具備集塵器，其對來自上述第二廢氣流道的廢氣進行集塵；以及冷卻器，其對到達上述集塵器前的廢氣進行冷卻。另外，上述廢熱回收設備還能夠構成為，還具備集塵器，其對來自上述第二廢氣流道的廢氣進行集塵，來自上述第二廢氣流道的廢氣以混合有上述通風集合管道的冷風的狀態而被引導至上述集塵器。具體而言，上述第二廢氣流道能夠構成為，具有廢氣管道，其位於上述各廢熱鍋爐的下遊側；廢氣集合管道，這些廢氣管道在該廢氣集合管道集合；下遊側廢氣管道，其從上述廢氣集合管道延伸，並與上述蒸汽過熱器連接，上述下遊側廢氣管道連接在上述通風集合管道上，在上述通風集合管道上連接有廢氣集塵管道，其中，在該廢氣集塵管道上連接有上述集塵器，在對來自上述下遊側廢氣管道的廢氣混合上述通風集合管道的冷風的狀態下，該廢氣經由上述廢氣集塵管道而被弓I導上述集塵器。此外，上述廢熱回收設備還能夠構成為，來自上述第二廢氣流道的廢氣在這樣以與上述通風集合管道的冷風混合的狀態被引導至上述集塵器，並且還能夠構成為還具備冷卻器。為了對流入上述過熱器的廢氣的溫度的變動進行抑制，優選還具備蓄熱體，該蓄熱體設置於上述第二廢氣流道的上述蒸汽過熱器的上遊側。優選還具備飽和蒸汽流量控制閥，其對流入所述蒸汽過熱器的飽和蒸汽的流量進行控制；過熱蒸汽溫度計，其對從所述蒸汽過熱器排出的過熱蒸汽的溫度進行檢測；以及控制器，其根據所述過熱蒸汽的溫度對所述飽和蒸汽流量控制閥進行控制從而控制過熱
蒸汽量。優選還具備廢氣流量計，其對流入所述蒸汽過熱器的廢氣的流量進行檢測；廢氣溫度計，其對流入所述蒸汽過熱器的廢氣的溫度進行檢測；飽和蒸汽流量計，其對流入所 述蒸汽過熱器的飽和蒸汽的流量進行檢測；流量調節機構，其對所述廢氣的流量進行調節；以及控制器，其根據所述廢氣的溫度與所述飽和蒸汽的流量對所述流量調節機構進行控制從而控制所述廢氣流量。根據本發明的第二觀點，提供一種煉鋼用電弧爐設備，具備多個煉鋼用電弧爐；以及廢熱回收設備，該廢熱回收設備將從所述多個煉鋼用電弧爐排出的廢氣的廢熱作為飽和蒸汽而回收，並進一步將飽和蒸汽加熱為過熱蒸汽，該煉鋼用電弧爐設備的特徵在於，所述廢熱回收設備具有第一廢氣流道，其用於從各個煉鋼用電弧爐排出廢氣；廢熱鍋爐，其設置在所述第一廢氣流道上，並將廢氣的廢熱作為飽和蒸汽而回收；蒸汽蓄積器，其使由各個廢熱鍋爐產生的飽和蒸汽合流並將其蓄留起來；蒸汽過熱器，其將蓄留於所述蒸汽蓄積器的蒸汽加熱為過熱蒸汽；第二廢氣流道，其將被所述廢熱鍋爐回收了廢熱後的廢氣引導至所述蒸汽過熱器以供飽和蒸汽的過熱然後將該廢氣排出；第三廢氣流道，其以不經由所述蒸汽過熱器的方式將被所述廢熱鍋爐回收了廢熱後的廢氣排出；以及切換機構，其在所述第二廢氣流道與所述第三廢氣流道之間切換廢熱被回收後的廢氣的流道。根據本發明的第三觀點，提供一種煉鋼用電弧爐的廢熱回收設備，其將從多個煉鋼用電弧爐排出的廢氣的廢熱作為飽和蒸汽而回收，並進一步將飽和蒸汽加熱為過熱蒸汽，該煉鋼用電弧爐的廢熱回收設備的特徵在於，具備第一廢氣流道，其用於從各個煉鋼用電弧爐排出廢氣；廢熱鍋爐，其設置在所述第一廢氣流道上，並將廢氣的廢熱作為飽和蒸汽而回收；蒸汽蓄積器，其使在各個廢熱鍋爐產生的飽和蒸汽合流並將其蓄留起來；蒸汽過熱器，其將蓄留於所述蒸汽蓄積器的蒸汽加熱為過熱蒸汽；第二廢氣流道，其將被所述廢熱鍋爐回收了廢熱後的廢氣引導至所述蒸汽過熱器以供飽和蒸汽的過熱；以及操作部，其以使所述多個煉鋼用電弧爐分別錯開規定的錯開時間地依次運轉的方式進行操作，所述操作部以所述多個煉鋼用電弧爐的運轉臺數的時間上的差別最小化的方式設定所述錯開時間。根據本發明的第四觀點，提供一種煉鋼用電弧爐的廢熱回收方法，是煉鋼用電弧爐的廢熱回收設備的廢熱回收方法，該煉鋼用電弧爐的廢熱回收設備具備第一廢氣流道，其用於分別從多個煉鋼用電弧爐排出廢氣；廢熱鍋爐，其設置在所述第一廢氣流道上，並將廢氣的廢熱作為飽和蒸汽而回收；蒸汽蓄積器，其使在各個廢熱鍋爐產生的飽和蒸汽合流並將其蓄留起來；蒸汽過熱器，其將蓄留於所述蒸汽蓄積器的蒸汽加熱為過熱蒸汽；以及第二廢氣流道，其將被所述廢熱鍋爐回收了廢熱後的廢氣引導至所述蒸汽過熱器以供飽和蒸汽的過熱，該煉鋼用電弧爐的廢熱回收方法的特徵在於，使所述多個煉鋼用電弧爐分別錯開規定的錯開時間地依次運轉，並以所述多個煉鋼用電弧爐的運轉臺數的時間上的差別最小化的方式設定所述錯開時間。在上述第三以及第四觀點中，當將最初的煉鋼用電弧爐起動後的任意的時間設為N,將一次的煉鋼時間設為A，將通電時間設為B，將運轉次數設為m，將錯開時間設為T時，對於第η個煉鋼用電弧爐，優選在(N - (n - I) XT) — (AX (m — (η — I))) < B成立的範圍內，設定所述錯開時間。另外，在上述煉鋼用電弧爐的廢熱回收設備及廢熱回收方法中，上述錯開時間優選為一次煉鋼時間的五分之一。 在上述煉鋼用電弧爐的廢熱回收設備中，優選還具備第三廢氣流道，其以不經由所述蒸汽過熱器的方式將被所述廢熱鍋爐回收了廢熱後的廢氣排出；以及切換機構，其在上述第二廢氣流道與上述第三廢氣流道之間切換廢熱被回收後的廢氣的流道。另外，上述廢熱鍋爐中，優選上述第一廢氣流道流動的廢氣的溫度被設定為600°C以上的範圍。在上述煉鋼用電弧爐的廢熱回收方法中，優選將廢熱被回收後的廢氣經由第二廢氣流道而引導至所述蒸汽過熱器，並通過廢氣的熱將所述飽和蒸汽轉換為過熱蒸汽，在從所述煉鋼用電弧爐排出的廢氣的溫度較低的情況下，廢氣流動至不經由所述蒸汽過熱器的第三廢氣流道。根據本發明的第五觀點，提供一種煉鋼用電弧爐設備，具備多個煉鋼用電弧爐；以及廢熱回收設備，該廢熱回收設備將從所述多個煉鋼用電弧爐排出的廢氣的廢熱作為飽和蒸汽而回收，並進一步將飽和蒸汽加熱為過熱蒸汽，該煉鋼用電弧爐設備的特徵在於，所述廢熱回收設備具有第一廢氣流道，其用於從各個煉鋼用電弧爐排出廢氣；廢熱鍋爐，其設置在所述第一廢氣流道上，並將廢氣的廢熱作為飽和蒸汽而回收；蒸汽蓄積器，其使在各個廢熱鍋爐產生的飽和蒸汽合流並將其蓄留起來；蒸汽過熱器，其將蓄留於所述蒸汽蓄積器的蒸汽加熱為過熱蒸汽；第二廢氣流道，其將被所述廢熱鍋爐回收了廢熱後的廢氣引導至所述蒸汽過熱器以供飽和蒸汽的過熱；以及操作部，其以使所述多個煉鋼用電弧爐分別錯開規定的錯開時間地依次運轉的方式進行操作，所述操作部以所述多個煉鋼用電弧爐的運轉臺數的時間上的差別最小化的方式設定所述錯開時間。
圖I是表示具備本發明的第一實施方式所涉及的煉鋼用電弧爐的廢熱回收設備的煉鋼用電弧爐設備的概略結構圖。圖2是對本發明的第一實施方式所涉及的煉鋼用電弧爐的廢熱回收設備中使用的蒸汽過熱器的結構進行表示的剖視圖。圖3A是用於對基於閘板的廢氣流道的切換形態進行說明的圖。圖3B是用於對基於閘板的廢氣流道的切換形態進行說明的圖。圖4表示當一次熱操作為70分鐘時的煉鋼用電弧爐中的燃燒塔入口的溫度變化例的圖。
圖5是用於對蒸汽輪機的輸出降低時的直至輸出恢復的時間進行說明的圖。圖6是用於說明用於將廢氣流道切換為對蒸汽過熱器進行供給的廢氣流道與不經由蒸汽過熱器的廢氣流道的優選的結構的圖。圖7是用於說明用於將廢氣流道切換為對蒸汽過熱器進行供給的廢氣流道與不經由蒸汽過熱器的廢氣流道的優選的結構的其他的例子的圖。圖8是用於說明用於將廢氣流道切換為對蒸汽過熱器進行供給的廢氣流道與不經由蒸汽過熱器的廢氣流道的優選的結構的另一其他的例子的圖。圖9是表示在本發明的第一實施方式所涉及的煉鋼用電弧爐的廢熱回收設備中，在下遊側廢氣管道的蒸汽過熱器的上遊側部分設置蓄熱體的例子的圖。
圖10是表示在本發明的第一實施方式所涉及的煉鋼用電弧爐的廢熱回收設備中，設置對所供給的飽和蒸汽流量進行控制的控制器的例子的圖。圖11是表示在本發明的第一實施方式的煉鋼用電弧爐的廢熱回收設備中，設置對廢氣流量進行控制的控制器的例子的圖。圖12是用於對本發明的第二實施方式中的、煉鋼用電弧爐的「錯開時間」設定的例子進行說明的圖。圖13是表示在本發明的第二實施方式中，在煉鋼用電弧爐為4臺的情況下，對於一次熱操作，以(a)將煉鋼時間(Tap to tap)設為70分鐘，將通電時間設為55分鐘；(b)將煉鋼時間(Tap to tap)設為60分鐘，將通電時間設為45分鐘；(C)將煉鋼時間(Tap totap)設為50分鐘，將通電時間設為40分鐘的方式使其變化，並使錯開時間T變化為Tap totap的十分之一、七分之一、五分之一、三分之一的情況下的、運轉臺數的時間上的變化的模擬結果的圖。圖14是表示在本發明的第二實施方式中，在煉鋼用電弧爐為兩臺的情況下，對於一次熱操作，以(a)將煉鋼時間(Tap to tap )設為70分鐘，將通電時間設為55分鐘；(b )將煉鋼時間(Tap to tap)設為60分鐘，將通電時間設為45分鐘；(C)將煉鋼時間(Tap totap)設為50分鐘，將通電時間設為40分鐘的方式使其變化，並使錯開時間T變化為Tap totap的十分之一、七分之一、五分之一、三分之一的情況下的、運轉臺數的時間上的變化的模擬結果的圖。圖15是表示在本發明的第二實施方式中，在煉鋼用電弧爐為3臺的情況下，對於一次熱操作，以(a)將煉鋼時間(Tap to tap)設為70分鐘，將通電時間設為55分鐘；(b)將煉鋼時間(Tap to tap)設為60分鐘，將通電時間設為45分鐘；(C)將煉鋼時間(Tap totap)設為50分鐘，將通電時間設為40分鐘的方式使其變化，並使錯開時間T變化為Tap totap的十分之一、七分之一、五分之一、三分之一的情況下的、運轉臺數的時間上的變化的模擬結果的圖。
具體實施例方式以下，參照附圖對本發明的實施方式進行說明。首先，對第一實施方式進行說明。圖I是表示具備本發明一實施方式所涉及的煉鋼用電弧爐的廢熱回收設備的煉鋼用電弧爐設備的概略結構圖。該煉鋼用電弧爐設備100具有4個電弧爐單元10a、10b、IOcUOd0這些電弧爐單元IOa IOd配置於未圖示的煉鋼工廠，均具有煉鋼用電弧爐1，並且在各煉鋼用電弧爐I上連接有排氣管道2。從煉鋼用電弧爐I排出的高溫的廢氣流入排氣管道2。在排氣管道2上連接有前段側的水冷管道4，在前段側的水冷管道4上連接有使廢氣燃燒的燃燒塔3，在燃燒塔3上連接有後段側的水冷管道4，在後段側的水冷管道4上連接有管道5。排氣管道2、水冷管道4、以及管道5作為廢氣管道而發揮功能。前段側及後段側的水冷管道4以及燃燒塔3構成廢熱鍋爐6。此外，廢熱鍋爐6也可以僅由水冷管道4或僅由燃燒塔3構成。另外，在各電弧爐單元的煉鋼用電弧爐I的周圍，設置有通風用罩11，在通風用罩11上連接有通風管道12。在本實施方式中，煉鋼用電弧爐I具有爐體21 ;可開閉的爐蓋22 ;以及從爐蓋22的上方插入爐體21內部的3根電弧電極23，從而構成3相交流型的電弧爐。此外，煉鋼用電弧爐I不限定於電弧電極23的根數為3根的3相交流型的電弧爐，還可以是電弧電極為其他根數的電弧爐。而且，對爐體21內裝入廢鐵、DRI (直接還原鐵)、HBI (熱壓鐵塊)、鐵水、以及生鐵(鑄鐵塊)等的原料，並以利用因對電弧電極23通電而形成的電弧來將原料熔 化的方式熔煉鋼液。雖未圖示，但是還存在如下的情況，即、在煉鋼用電弧爐I上，設置有精煉用的氧氣吹入噴槍(Iance)及/或碳劑添加用的碳材吹入噴槍。各電弧爐單元的燃燒塔3利用從空氣導入口 8導入的空氣使從爐體21排出的高溫的廢氣中的一氧化碳、白煙物質、以及惡臭物質等完全燃燒從而使之無害化，並且廢氣的溫度因此時的燃燒熱而進一步上升。各電弧爐單元的廢熱鍋爐6是將廢氣的廢熱(這裡為廢氣的顯熱及燃燒熱)作為飽和蒸汽而回收的裝置，並設置在從煉鋼用電弧爐I流出的廢氣的流道上。此時，廢熱鍋爐6優選設置於廢氣溫度為規定溫度以上的範圍。構成廢熱鍋爐6的前段側及後段側的水冷管道4以及燃燒塔3具有傳熱管7。另外，各電弧爐單元具有汽包13，並且在汽包13上連接有供給配管14，其對傳熱管7供給冷卻水(純水)；以及返回配管15，其使冷卻水(蒸汽)從傳熱管7返回至汽包13。另外，在供給配管14上設置有循環水泵16。由此，對傳熱管7循環供給冷卻水。收容於汽包13的冷卻水，通過循環水泵16經由供給配管14而被輸送至傳熱管7。然後，被輸送至傳熱管7的冷卻水，因從煉鋼用電弧爐I產生的廢氣的顯熱及廢氣在燃燒塔3發生燃燒而產生的燃燒熱而升溫從而轉換成飽和蒸汽，並經由返回配管15而返回至汽包13,從而在汽包13中成為汽水分離的狀態。在汽包13上連接有飽和蒸汽輸送配管17，汽包13內的飽和蒸汽經由該飽和蒸汽輸送配管17而向蓄積器62被輸送。此外，在汽包13上連接有純水罐(未圖示)，並以在汽包13中蓄留規定量的水的方式，適當地從純水罐對汽包13供給冷卻水(純水)。另外，在附圖中，為了方便而記載有各一條供給配管14及返回配管15，但是實際上供給配管14及返回配管15分別以傳熱管7的數量(根據需要而被分割的鍋爐部分的數量)設置。各電弧爐單元的管道5均連接在廢氣集合管道41上，在廢氣集合管道41上連接有I條下遊側廢氣管道42，來自各電弧爐單元的管道5的廢氣在廢氣集合管道41集合，並被輸送至下遊側廢氣管道42。在下遊側廢氣管道42上連接有蒸汽過熱器43，該蒸汽過熱器43將飽和蒸汽進一步加熱為過熱蒸汽。因此，廢熱被回收後的廢氣通過管道5、廢氣集合管道41、以及下遊側廢氣管道42而供蒸汽過熱器43中的飽和蒸汽的加熱。稍後對蒸汽過熱器43詳細地進行說明。此外，在下遊側廢氣管道42的與蒸汽過熱器43相比上遊側的部分設置有廢氣流量計47。另一方面，各電弧爐單元的通風管道12均連接在通風集合管道51上。而且，經過蒸汽過熱器43後的下遊側廢氣管道42連接在通風集合管道51上，並在通風集合管道51上連接有廢氣集塵管道52。在廢氣集塵管道52上，例如連接有具有袋式過濾器的集塵器54、以及排氣風扇55，並在廢氣集塵管道52的終端連接有煙 56，該煙囪56將被集塵器54除塵後的廢氣排出至大氣中。另外，在集塵器54的上遊的廢氣集塵管道52上,根據需要而設置有廢氣冷卻器53,該廢氣冷卻器53用於使廢氣的溫度成為集塵器54的耐熱溫度以下。各電弧爐單元的飽和蒸汽輸送配管17，連接在蒸汽集合配管61上，在各飽和蒸汽輸送配管17中被輸送而來的飽和蒸汽通過蒸汽集合配管61而集合。在蒸汽集合配管61上連接有蒸汽蓄積器62，由各電弧爐單元的汽包13產生的飽和蒸汽蓄留於蒸汽蓄積器62。而且，在經過蒸汽蓄積器62後的蒸汽集合配管61上連接有蒸汽過熱器43。此外，蒸汽蓄積器62既可以如圖示這樣地為一個，也可以為多個。
如圖2所示，蒸汽過熱器43具有筐體44 ；以及傳熱管45，其以多處彎曲的方式設置於筐體44內。筐體44連接在下遊側廢氣管道42上，並且在筐體44內流通有高溫的廢氣。另一方面，對傳熱管45供給來自蒸汽蓄積器62的飽和蒸汽，在傳熱管45內流通的飽和蒸汽被廢氣加熱而轉換成過熱蒸汽。在本實施方式中，所轉換成的過熱蒸汽被供給至發電用蒸汽輪機63。在各電弧爐單元中設置有連接配管18，該連接配管18連接廢熱鍋爐6的下遊側的管道5與通風管道12。連接配管18用於使廢熱被回收後的廢氣流入通風管道12。在管道5的連接配管18連接部的下遊側設置有閘板31，在連接配管18的管道5連接部的附近設置有閘板32。操作這些閘板31及32從而能夠對來自煉鋼用電弧爐I的廢氣在蒸汽過熱器43側的廢氣流道、與不通過蒸汽過熱器43的通風管道12側的廢氣流道之間進行切換。換句話說，閘板31及32作為在將廢熱回收後的廢氣對蒸汽過熱器43進行供給的廢氣流道、與不通過蒸汽過熱器43的廢氣流道之間進行切換的切換機構發揮功能。具體而言，在煉鋼用電弧爐I的運轉時的廢氣溫度較高的期間，如圖3A所示，將閘板31開啟、將閘板32關閉，則將來自煉鋼用電弧爐I的廢氣經由管道5、廢氣集合管道41、以及下遊側廢氣管道42而引導至蒸汽過熱器43。另一方面，在停止煉鋼用電弧爐I的運轉時那樣、廢氣溫度較低的期間，如圖3B所示，將閘板31關閉、將閘板32開啟，則將來自煉鋼用電弧爐I的低溫的廢氣經由連接配管18而引導至通風管道12。這樣，在本實施方式中，以來自煉鋼用電弧爐I的低溫的廢氣不被供給至蒸汽過熱器43、從而防止用於對飽和蒸汽進行加熱的廢氣的溫度降低的情況的方式構成各電弧爐單元。此外，從各煉鋼用電弧爐I開始經排氣管道2而直至燃燒塔3及水冷管道4的構成鍋爐6的部分，構成對廢氣的廢熱進行回收的第一廢氣流道。管道5、廢氣集合管道41、以及下遊側廢氣管道42作為第二廢氣流道而發揮功能，即、將廢熱被回收後的廢氣引導至蒸汽過熱器43後將其排出。並且，連接配管18、通風管道12、以及通風集合管道51作為第三廢氣流道而發揮功能，即、以不經由蒸汽過熱器的方式將廢熱被回收後的廢氣排出。這樣的煉鋼用電弧爐設備100具有監視·操作·控制部70，其進行運轉的監視及各部分的操作·控制。該監視·操作·控制部70具有監視單元，其對煉鋼用電弧爐設備100的運轉情況進行掌握；操作面板，其用於供操作人員進行向電弧電極23的通電開始 通電停止等、用於作業的各種操作；以及控制單元，其進行運轉時所需的控制。接下來，對這樣構成的煉鋼用電弧爐設備100的處理動作進行說明。首先，對煉鋼用電弧爐I的爐體21內裝入原料，並對電弧電極23通電從而通過電弧放電使原料開始熔化，並根據需要進行原料的追加裝入以及精煉，該精煉包括基於氧氣吹入的脫碳精煉以及基於碳材等的成分調整等。在精煉結束的時刻，停止向電弧電極23通電，並從爐體21將鋼液出鋼。由此一次熱操作(heat)的作業結束，並反覆進行這樣的作業。另一方面，在本實施方式中，設置有4個電弧爐單元，並在各個煉鋼用電弧爐I中進行與前述相同的作業，不過通常為4個煉鋼用電弧爐I的作業開始時機錯開的狀態。在這樣的作業中，在高溫的廢氣從各煉鋼用電弧爐I被排出、並通過構成第一廢 氣流道的排氣管道2、前段側的水冷管道4、燃燒塔3、以及後段側的水冷管道4的這段時間，通過廢熱鍋爐6回收廢熱(顯熱及燃燒熱)。具體而言，廢氣的廢熱在構成廢熱鍋爐6的傳熱管7中轉換成飽和蒸汽，該飽和蒸汽經由汽包13、飽和蒸汽輸送配管17、以及蒸汽集合配管61而蓄留於蒸汽蓄積器62。然後，蓄留於蒸汽蓄積器的飽和蒸汽被供給至蒸汽過熱器43，並在蒸汽過熱器43被高溫的廢氣加熱而轉換成過熱蒸汽。所轉換成的過熱蒸汽被供給至發電用蒸汽輪機63，以供發電。另一方面，廢熱被回收後的廢氣經由構成第二廢氣流道的管道5、廢氣集合管道41、以及下遊側廢氣管道42而被輸送至蒸汽過熱器43，並在蒸汽過熱器43供飽和蒸汽的加熱。在煉鋼用電弧爐I的周圍及/或未圖示的煉鋼工廠內，經由通風用罩11、通風管道12而進行通風，並且來自通風管道12的冷風被輸送至通風集合管道51。另外，供飽和蒸汽的加熱後的廢氣，經由下遊側廢氣管道42而被輸送至通風集合管道51，並以與從通風管道12被供給的冷風混合的狀態，被供給至集塵管道52，並被集塵器54集塵而從煙 56排出。這樣，下遊側廢氣管道42的高溫的廢氣與通風集合管道51的通風用的冷風進行合流，然後溫度降低的廢氣被供給至廢氣集塵管道52，從而能夠使流動至由袋式過濾器構成的集塵器54的廢氣的溫度降至集塵器54的耐熱溫度以下。另外，如上所述，在集塵器54的上遊的廢氣集塵管道52上設置有冷卻器53，從而使廢氣溫度降至集塵器54的耐熱溫度以下的操作變得更加容易。這裡，在一個煉鋼用電弧爐I中，如上所述，將原料裝入-熔化(_原料追加裝入-熔化-精煉)_出鋼這一系列的工序作為一次熱操作而進行作業，但是在該一次熱操作的期間，廢氣溫度大幅變動。圖4是表示一次熱操作為70分鐘的煉鋼用電弧爐中的燃燒塔入口的溫度變化的圖。如該圖所示，從通電開始後廢氣溫度上升並達到1400°C附近，並因原料追加裝入而暫時降低至400°C左右，但是伴隨著原料的熔化的進行而再度上升至1200°C左右，然後原料經過完全熔化(熔融)，並且直至之後的精煉期間，廢氣溫度高的期間(高溫期)繼續。另一方面，廢氣溫度伴隨著精煉期間結束後的出鋼而降低，並在出鋼結束後降至200°C以下。而且，從出鋼結束後開始經過下一次熱操作的原料裝入而直至下一次熱操作的通電開始，成為200°C以下的廢氣溫度較低的期間(低溫期)。伴隨著這樣的廢氣的溫度變動，利用廢氣的顯熱及燃燒熱而被回收的飽和蒸汽的量發生變動。
但是，在本實施方式中，煉鋼用電弧爐設備100具有4個煉鋼用電弧爐I，這些煉鋼用電弧爐通常成為作業開始時機錯開規定時間的狀態。由此，這4個煉鋼用電弧爐I的高溫期與低溫期成為相互錯開的狀態，並使被這4個煉鋼用電弧爐I回收的飽和蒸汽在蒸汽蓄積器62合流，因此合流後的飽和蒸汽量被均衡化。此時，能夠通過控制各煉鋼用電弧爐I的作業時機，來使合流後的飽和蒸汽量的分布達到所希望的狀態。另外，在本實施方式中，當將飽和蒸汽加熱為過熱蒸汽時，能夠使用廢熱回收後的廢氣來進行對蒸汽過熱器43的加熱能量的供給，因此不需要用於生成過熱蒸汽的其他的燃料，從而能量經濟性較高。
然而，在將廢熱被回收後的廢氣作為用於生成過熱蒸汽的熱源而使用的情況下，需要預先確保用於生成規定的過熱度的過熱蒸汽的熱量，為此需要極力防止被供給至蒸汽過熱器43的廢氣溫度的降低。但是，在煉鋼用電弧爐I中存在低溫的廢氣被排出的情況。例如，在煉鋼用電弧爐I中，在剛剛通電後、剛剛進行原料追加裝入後、以及出鋼後，會排出低溫的廢氣。若該低溫的廢氣被混合到運轉中的其他的煉鋼用電弧爐的高溫的廢氣中，則混合後的氣體溫度降低。若廢氣溫度降低，則產生用於生成規定的過熱度的過熱蒸汽的熱量不足的不良情況。由此，過熱蒸汽流量及/或蒸汽過熱度降低從而蒸汽輪機的輸出降低，之後即使過熱蒸汽流量及/或蒸汽過熱度恢復，在恢復至穩定輸出之前也需要長時間，從而發電量降低。例如，如圖5所示，在輸出為23麗的情況下，即使僅降低6MW大小的過熱蒸汽流量及/或蒸汽過熱度，則為了恢復至穩定狀態仍要耗費15分鐘左右，若在降低20MW大小的情況下，則耗費近40分鐘。因此，在本實施方式中，在廢熱鍋爐6下遊側的管道5上，設置有與通風管道12連接的連接配管18，並且作為切換機構而設置有閘板31及32，該切換機構在將廢熱回收後的廢氣對蒸汽過熱器43側進行供給的廢氣流道、與不通過蒸汽過熱器43的廢氣流道之間進行切換。而且，在從煉鋼用電弧爐I排出高溫的廢氣的期間(高溫期)，如圖3A所示，將閘板31開啟、將閘板32關閉，則廢氣被供給至蒸汽過熱器43。另一方面，在停止煉鋼用電弧爐I的運轉時等的排出低溫的廢氣的期間(低溫期)，如圖3B所示，將閘板31關閉，將閘板32開啟，則將來自煉鋼用電弧爐I的廢氣導入通風管道12，從而來自煉鋼用電弧爐I的廢氣不被供給至蒸汽過熱器43。由此，能夠防止用於產生過熱蒸汽的廢氣的溫度降低的情況，從而能夠生成穩定且具有規定的過熱度的過熱蒸汽。在該情況下，預先對一次熱操作的廢氣溫度曲線進行掌握，從而能夠在廢氣溫度與預定的溫度相比成為低溫的情況下，不向蒸汽過熱器43供給廢氣。從更穩定地生成過熱蒸汽的觀點來看，如圖6所示，也可以在各電弧爐單元的廢熱鍋爐6的出口設置溫度計81，並在溫度計81的溫度與預定的溫度相比成為低溫的時刻，對該煉鋼用電弧爐I的閘板31及32進行操作從而使廢氣不向蒸汽過熱器43供給。在該情況下，優選如圖6所示，設置控制器82，並將溫度計81的信號輸出至控制器82，並使控制器82根據該信號自動地對閘板31及32進行操作。另外，如圖7所示，除溫度計81之外還可以在蒸汽過熱器43的入口設置溫度計83。在該情況下，在溫度計83比規定溫度低的時亥IJ，即各電弧爐單元中的溫度計81的溫度比被預定的溫度低的情況下，以使廢氣不流動至蒸汽過熱器43的方式對閘板31及32進行操作。此時，優選為通過控制器82的控制來進行操作。此外，如圖8所示，也可以僅設置溫度計83，並在該溫度比被預定的溫度低的時刻，對4個煉鋼用電弧爐I的作業狀態進行掌握，並對於與處於低溫期的煉鋼用電弧爐I對應的電弧爐單元，以使廢氣不流動至蒸汽過熱器43的方式對閘板31及32進行操作。此時，優選為控制器82根據來自監視·操作·控制部70的信息來對與處於低溫期的煉鋼用電弧爐I對應的電弧爐單元施加對閘板31及32進行操作的指令。接下來，對廢熱鍋爐6的範圍進行說明。在將顯熱及燃燒熱被回收後的廢氣作為用於生成過熱蒸汽的熱源而使用的情況下，該熱量由產生飽和蒸汽量、過熱度、以及廢熱鍋爐6以後直至蒸汽過熱器43的管路的熱擴散所決定。現在，當欲從215°C的飽和蒸汽中獲得350°C的過熱蒸汽時，若廢熱鍋爐6的入口的熱量為100%，則為了對當在廢熱鍋爐6處的吸熱量為50 55%時的產生蒸汽進行過熱而需要的熱量為5 10%。此外，若再加上來自管路等的放熱，則廢熱鍋爐6的範圍成為如下的範圍，即、廢熱鍋爐6的出口的廢氣溫度成為500°C以上的範圍。另一方面，煉鋼用電弧爐的廢熱鍋爐6主要進行基於輻射傳熱的熱交換，基於輻 射傳熱的熱交換量大概能夠通過以下的(I)式而求出。Q = CA ((Tg / IOO)4 - (Tw / 100) 4〕...... (I)Q :輻射傳熱量Tg :氣體溫度Tw :水冷壁管表面溫度A :有效輻射傳熱面積C :有效輻射係數雖然實際上的輻射傳熱為複雜的現象，但是在假設有效輻射係數不發生變化，並欲獲得與當氣體溫度為1000°c時所吸收的熱量相同的吸收熱量的情況下，當廢氣溫度為800°C則需要約2. 5倍的有效輻射傳熱面積、當廢氣溫度為600°C則需要約8倍的有效輻射傳熱面積，若擴大廢熱鍋爐6的範圍直至廢氣溫度比600°C低的位置，則與傳熱面積的增加比例相比，回收蒸汽量較小，因而不經濟。從這一因素以及上述熱平衡的角度出發，對於設置廢熱鍋爐6的範圍而言，優選為廢氣溫度為600°C以上的範圍，進一步優選為700°C以上的範圍。除上述圖I的設備之外，如圖9所示，還可以進一步在下遊側廢氣管道42的蒸汽過熱器43的上遊側部分設置蓄熱體75，從而廢氣通過蓄熱體75而流動。作為蓄熱體75而能夠使用格子磚等的熱容量大的塊體。更優選使用傳熱面積較大且在相同容量的蓄熱室中能夠進行更多的蓄熱的特殊形狀的格子。如上所述，通過對閘板31及32進行操作從而使低溫的廢氣不被供給至蒸汽過熱器43，由此能夠極力防止被供給至蒸汽過熱器43的廢氣溫度的降低，但是依然多少會產生廢氣溫度變動。然而，該蓄熱體75能夠通過高溫的廢氣來積蓄大量的熱量，從而即使存在廢氣的溫度變動也會在廢氣通過蓄熱體75時，從蓄熱體75對廢氣進行熱供給，從而能夠緩和被供給至蒸汽過熱器43的廢氣溫度的變動。由此能夠進一步減小廢氣的溫度變動，從而能夠使蒸汽過熱器43的蒸汽的溫度更加均勻。另外，如圖10所示，還可以在蒸汽過熱器43的入口設置飽和蒸汽流量控制閥91，在蒸汽過熱器43的出口設置過熱蒸汽溫度計92與過熱蒸汽流量計93，並設置控制器94，該控制器94根據過熱蒸汽溫度計92的信號來控制飽和蒸汽流量控制閥91從而控制所供給的飽和蒸汽流量。由此，能夠通過控制飽和蒸汽流量控制閥91來控制飽和蒸汽流量，使飽和蒸汽流量成為基於過熱蒸汽溫度的過熱蒸汽量，因此能夠使過熱蒸汽的過熱度一定。此外，還可以取代設置過熱蒸汽流量計93的方式，而在控制器94對預先求出的飽和蒸汽流量控制閥91的開度與飽和蒸汽量之間的關係預先設定，從而通過控制飽和蒸汽流量控制閥91的開度，使飽和蒸汽流量成為基於過熱蒸汽溫度的飽和蒸汽流量。此外，如圖11所示，還可以在蒸汽過熱器43的入口設置廢氣溫度計83，在蒸汽過熱器43的入口設置飽和蒸汽流量計97，並設置對廢氣流量進行控制的控制器98，對控制器98輸入來自廢氣溫度計83及飽和蒸汽流量計97的信號、以及來自設置在下遊側廢氣管道上的廢氣流量計47的信號，從而控制器98根據來自廢氣溫度計83及飽和蒸汽流量計97的信號來控制閘板31及32的開度。由此，能夠根據飽和蒸汽流量對流入蒸汽過熱器43的廢氣流量進行控制。 煉鋼用電弧爐的廢氣以氮氣、氧氣、以及二氧化碳為主要成分，所以基於作業的變動較少，基於氣體成分的變動的比熱的變動也較少，因此若預先測定氣體溫度與比熱之間的關係則能夠僅通過廢氣流量與廢氣溫度的測定來掌握廢氣所具有熱能的量。因此，能夠通過測定廢氣流量與廢氣溫度，以流入蒸汽過熱器43的廢氣量來對被通氣至蒸汽過熱器43的飽和蒸汽量和從所要求的過熱度的角度出發而確定的用於生成過熱蒸汽所需要的熱能進行控制。因此，能夠生成具有大致一定的過熱度的過熱蒸汽，從而能夠以極高效率來驅動蒸汽輪機式的發電用渦輪63。此時，在各電弧爐單元的廢熱鍋爐6的出口設置溫度計，從而能夠準確地掌握進行流量控制的廢氣的溫度，因此能夠進一步提高精度。另外，以這種方式來控制用於對飽和蒸汽進行過熱的廢氣的熱能，從而能夠防止過熱蒸汽的過度的過熱、廢氣變得過於高溫因而在通過蒸汽過熱器43後將集塵器燒損等的不良情況。以上，根據本實施方式，使由分別設置於多個煉鋼用電弧爐的廢熱鍋爐生成的飽和蒸汽合流，因此即使在一個煉鋼用電弧爐的作業中在蒸汽產生量方面存在差別，合流後的蒸汽量也將被均衡化。另外，由於使用廢熱回收後的廢氣來進行當將飽和蒸汽加熱成過熱蒸汽時加熱能的供給，所以不需要用於生成過熱蒸汽的其他的燃料，因此能量經濟性較高。並且，當生成過熱蒸汽時，對於煉鋼用電弧爐排出低溫的廢氣的期間而言，由於切換為使廢氣不經由蒸汽過熱器而流動至廢氣流道，所以能夠抑制用於對飽和蒸汽進行加熱的廢氣的溫度降低的情況，從而能夠穩定地生成具有規定的過熱度的過熱蒸汽。在本實施方式中，使用與上述第一實施方式相同的圖I所示的煉鋼用電弧爐設備100，並以更高精度對多個煉鋼用電弧爐的運轉的時機進行控制。在本實施方式中，通過煉鋼用電弧爐設備100的監視·操作·控制部70，例如，根據廢熱鍋爐6的出口溫度來切換廢氣流道。另外，通過監視·操作·控制部70進行操作，使4個煉鋼用電弧爐I分別錯開規定的「錯開時間」地依次運轉。此時的「錯開時間」以使4個煉鋼用電弧爐I的運轉臺數的時間上的差別最小化的方式設定，從而對煉鋼用電弧爐I中的運轉中的運轉臺數的變化進行時間積分而求得的值被最大化。具體而言，如圖12所示，在對橫軸取經過時間，對縱軸取運轉中的煉鋼用電弧爐I的臺數的情況下，以運轉中的煉鋼用電弧爐I的臺數的變動最小化的方式，並且，以附圖的斜線部分的面積的值最大化的方式設定上述「錯開時間」。對於這樣的「錯開時間」，既可以根據作業條件由監視 操作 控制部70的控制單元預先求出，並且操作人員在操作部根據該值以依次進行4個煉鋼用電弧爐I的運轉的方式進行操作；也可以是監視·操作·控制部70的控制單元根據所求出的「錯開時間」，並根據該值而自動地以使4個煉鋼用電弧爐I依次運轉的方式進行控制。接下來，對本實施方式中的煉鋼用電弧爐設備100的處理動作進行說明。首先，基本上與第一實施方式相同，對煉鋼用電弧爐I的爐體21內裝入原料，並對電弧電極23通電從而通過電弧放電使原料開始熔化。根據需要進行原料的追加裝入、以及精煉，該精煉包括基於氧氣吹入的脫碳精煉以及基於碳材等的成分調整等，在精煉結束的時刻，停止向電弧電極23通電，並從爐體21將鋼液出鋼。由此，一次熱操作的作業結束，並反覆進行這樣的作業。 而且，雖然在4個電弧爐單元的煉鋼用電弧爐I中進行與前述相同的作業，但是在本實施方式中，使4個煉鋼用電弧爐I分別錯開規定的「錯開時間」地依次運轉。對於此時的「錯開時間」而言，以4個煉鋼用電弧爐I中的運轉中的臺數(運轉臺數)的時間上的差別最小化的方式設定，以對煉鋼用電弧爐的運轉臺數的變化進行時間積分而求得的值最大化的方式設定。詳細情況後述。在這樣的作業中，從各煉鋼用電弧爐I中排出高溫的廢氣，並在該高溫的廢氣通過構成第一廢氣流道的排氣管道2、前段側的水冷管道4、燃燒塔3、以及後段側的水冷管道4的這段時間，與第一實施方式相同地利用廢熱鍋爐6來回收廢熱(顯熱及燃燒熱)。另一方面，與第一實施方式相同，廢熱被回收後的廢氣經由構成第二廢氣流道的管道5、廢氣集合管道41、以及下遊側廢氣管道42而被輸送至蒸汽過熱器43，並在蒸汽過熱器43中供飽和蒸汽的加熱。另外，與第一實施方式相同，在煉鋼用電弧爐I的周圍及/或未圖示的煉鋼工廠內，經由通風用罩11、通風用管道12而進行通風，並且來自通風用管道12的冷風被輸送至通風集合管道51。另外，供飽和蒸汽的加熱後的廢氣經由下遊側廢氣管道42而被輸送至通風集合管道51，並以與從通風管道12被供給的冷風混合的狀態被供給至廢氣集塵管道52，並被集塵器54集塵從而從煙 56排出。這裡，在一個煉鋼用電弧爐I中，如上所述，將原料裝入-熔化(_原料追加裝入-熔化-精煉)_出鋼這一系列的工序作為一次熱操作而進行作業，但是在該一次熱操作的期間，廢氣溫度如上述圖4所示地大幅變動。與此相對，在本實施方式中，與第一實施方式相同，具有多個(這裡為4個)煉鋼用電弧爐1，這些煉鋼用電弧爐I通常成為如下狀態，即、作業開始時機以規定時間錯開，因此這4個煉鋼用電弧爐I的高溫期與低溫期成為相互錯開的狀態。因此，即使不進行特別的運轉時機調整，通過使由這4個煉鋼用電弧爐I回收的飽和蒸汽在蒸汽蓄積器62進行合流，由此，合流後的飽和蒸汽量在某種程度上被均衡化。另外，與第一實施方式相同，能夠使用廢熱回收後的廢氣來進行當將飽和蒸汽加熱為過熱蒸汽時對蒸汽過熱器43的加熱能的供給，因此不需要用於生成過熱蒸汽的其他的燃料，從而能量經濟性較高。然而，即使具有多個煉鋼用電弧爐1，也將存在以下的情況，即、若煉鋼用電弧爐I如上所述地使多個電弧爐的運轉開始時期與相互的爐的運轉時期無關地進行間歇運轉，則運轉中的電弧爐的臺數因時期而各不相同，從而產生全部的爐同時運轉或者完全不運轉的時間段，所以廢熱鍋爐6中的回收蒸汽量與過熱器43的入口氣體溫度的變動變得不可忽視，上述均衡化的效果也被限定。因此，在本實施方式中，使4個煉鋼用電弧爐I分別錯開規定的「錯開時間」地依次運轉，並對該「錯開時間」以4個煉鋼用電弧爐I中的運轉中的臺數(運轉臺數)的差別最小化的方式進行設定。由此，能夠使合流於蒸汽蓄積器62的蒸汽量的變動最小化，從而能夠使所生成的過熱蒸汽量均勻化。此時，對煉鋼用電弧爐I中的運轉中的臺數(運轉臺數)的時間上的變化進行時間積分而求得的值(即圖12的斜線部分的面積)最大化，因此蒸汽量本身也最大化。具體而言，將最初(第一臺)的煉鋼用電弧爐I起動後的任意的時間設為N，將一次的煉鋼時間(Tap to tap)設為A，將通電時間設為B，將運轉次數設為m，將錯開時間設為T，此時,在 第一臺電弧爐N— AXm < B ...... (2)第二臺電弧爐(N— T) — (AX (m — I)) < B ...... (3)第三臺電弧爐(N— 2XT) — (AX (m — 2)) < B ...... (4)第四臺電弧爐(N—3XT) —(AX (m—3))<B ……(5)的(2) (5)式成立的範圍內，通過使錯開時間T最佳化，從而4個煉鋼用電弧爐I中的運轉中的電弧爐I的臺數(運轉臺數)的差別最小化，從而能夠獲得最穩定的運轉曲線，且成為使最多的煉鋼用電弧爐運轉的曲線。若使上述(2) (5)式通用化，則對於第η臺的電弧爐，成為以下的(6)式。該式不限定於如該實施例這樣的煉鋼用電弧爐I為4臺的情況，而成立。(N — (η — I) XT) — (AX (m — (η — I))) < B ...(6)在各種的運轉條件中，若使上述錯開時間T變化，則能夠獲得圖13那樣的運轉曲線。圖13是表示在下述情況下的運轉臺數的時間上的變化的模擬結果的圖，即、對於一次熱操作，以(a)將煉鋼時間(Tap to tap )設為70分鐘，將通電時間設為55分鐘；(b )將煉鋼時間(Tap to tap)設為60分鐘，將通電時間設為45分鐘；(C)將煉鋼時間(Tap totap)設為50分鐘，通電時間設為40分鐘的方式變化，並使錯開時間T變化為Tap to tap的十分之一((a)的情況下為7分鐘)、七分之一、五分之一、三分之一的情況，在錯開時間T為五分之一的情況下，確認到運轉臺數的差別最小化、且運轉臺數最大化，即對運轉臺數的時間上的變化進行時間積分而求得的值(圖13的斜線部分的面積)最大化的情況。這樣，在上述的(5)式成立的範圍內使錯開量T最佳化,從而即使運轉臺數、煉鋼時間(Tap to tap)、通電時間發生變化也能夠獲得最佳的運轉曲線。此外，在煉鋼用電弧爐為兩臺的情況及3臺的情況下，能夠以相同的條件分別獲得圖14及圖15那樣的運轉曲線，並依然可確認到在將錯開時間T設為Tap to tap的五分之一的情況下,能夠獲得最佳的運轉曲線。同樣在本實施方式中，與第一實施方式相同，在將廢熱被回收後的廢氣作為用於生成過熱蒸汽的熱源而使用的情況下，需要預先確保用於生成具有規定的過熱度的過熱蒸汽的熱量，因此需要極力防止被供給至蒸汽過熱器43的廢氣溫度的降低。
因此，同樣在本實施方式中，在從煉鋼用電弧爐I排出高溫的廢氣的期間(高溫期)，如圖3A所示，將閘板31開啟，將閘板32關閉，則廢氣被供給至蒸汽過熱器43。另一方面，在將當停止煉鋼用電弧爐I的運轉時等的低溫的廢氣排出的期間(低溫期)，如圖3B所示，將閘板31關閉，將閘板32開啟，則將來自煉鋼用電弧爐I的廢氣引導至通風管道12，從而不將來自煉鋼用電弧爐I的廢氣供給至蒸汽過熱器43。由此，能夠防止用於產生過熱蒸汽的廢氣的溫度降低的情況，從而能夠穩定地生成具有規定的過熱度的過熱蒸汽。如上所述，根據第二實施方式，在使由分別設置於多個煉鋼用電弧爐的廢熱鍋爐生成的飽和蒸汽合流，並將該飽和蒸汽加熱為過熱蒸汽的煉鋼用電弧爐的廢熱回收設備中，使多個煉鋼用電弧爐分別錯開規定的時間地依次運轉，並使多個煉鋼用電弧爐的運轉臺數的時間上的差別最小化，因此對多個電弧爐的運轉臺數的變動進行時間積分而求得的值最大化，從而能夠使所生成的過熱蒸汽量均勻化。此外，本發明不限定於上述實施方式，而能夠進行各種的變形。例如，雖然在上述例子中對使用有4個煉鋼用電弧爐的例子進行了表示，但是煉鋼用電弧爐的數量若為2以上則可以為任意個。另外，雖然對將飽和蒸汽利用於發電的情況進行了表示，但是不限定於 此。此外，在上述實施方式中，雖然對使廢氣在燃燒塔燃燒，並將廢氣的顯熱及燃燒熱作為廢熱而回收的情況進行了表示，但是燃燒塔不是必須的，還可以使廢氣在省略燃燒塔的廢熱鍋爐內燃燒。另外，若僅對在煉鐵所內產生的鋼渣進行熔化等，則不產生白煙·惡臭等，並且一氧化碳的產生量也較少，因此不需要積極地對燃燒用空氣進行吸引，從而能夠進行來自更高溫的廢氣的熱回收。此時從廢氣中回收的廢熱實際上僅為顯熱。另外，本發明也可以以適當地對上述第一實施方式所示的事項與第二實施方式所示的事項進行組合的方式實施。附圖標記說明L···煉鋼用電弧爐；2…排氣管道；3…燃燒塔；4…水冷管道；5…管道；6…廢熱鍋爐;7…傳熱管;8…空氣導入口 ; 10a、10b、10c、IOd…電弧爐單兀;11…通風用罩;12…通風管道；13···汽包；17…飽和蒸汽輸送配管；18…連接配管；21···爐體；23···電弧電極；31、32…閘板；41…廢氣集合管道；42…下遊側廢氣管道；43…蒸汽過熱器；51…通風集合管道；52…廢氣集塵管道；54…集塵器；61…蒸汽集合配管；62…蒸汽蓄積器；63…發電用渦輪;70…監視·操作·控制部;75…蓄熱體;81、83…溫度計;82…控制器;91…飽和蒸汽流量控制閥；92…加熱蒸汽溫度計；93…加熱蒸汽流量計；94…控制器；95…廢氣流量計；96…廢氣溫度計；97···飽和蒸汽流量計；98···控制器；100···煉鋼用電弧爐設備。
權利要求
1.一種煉鋼用電弧爐的廢熱回收設備，其將從多個煉鋼用電弧爐排出的廢氣的廢熱作為飽和蒸汽而回收，並進一步將飽和蒸汽加熱為過熱蒸汽，該煉鋼用電弧爐的廢熱回收設備的特徵在於，具備 第一廢氣流道，其用於從各個煉鋼用電弧爐排出廢氣； 廢熱鍋爐，其設置在所述第一廢氣流道上，並將廢氣的廢熱作為飽和蒸汽而回收； 蒸汽蓄積器，其使在各個廢熱鍋爐產生的飽和蒸汽合流並將其蓄留起來； 蒸汽過熱器，其將蓄留於所述蒸汽蓄積器的蒸汽加熱為過熱蒸汽； 第二廢氣流道，其將被所述廢熱鍋爐回收了廢熱後的廢氣引導至所述蒸汽過熱器以供飽和蒸汽的過熱然後將該廢氣排出； 第三廢氣流道，其以不經由所述蒸汽過熱器的方式將被所述廢熱鍋爐回收了廢熱後的 廢氣排出；以及 切換機構，其在所述第二廢氣流道與所述第三廢氣流道之間切換廢熱被回收後的廢氣的流道。
2.根據權利要求I所述的煉鋼用電弧爐的廢熱回收設備，其特徵在於， 所述廢氣的廢熱為廢氣的顯熱、或者為廢氣的顯熱及燃燒熱。
3.根據權利要求I所述的煉鋼用電弧爐的廢熱回收設備，其特徵在於， 所述第一廢氣流道具有廢氣管道、以及使廢氣燃燒的燃燒塔，所述廢熱鍋爐以構成所述廢氣管道及/或所述燃燒塔的方式設置。
4.根據權利要求I所述的煉鋼用電弧爐的廢熱回收設備，其特徵在於， 對於所述廢熱鍋爐而言，其出口的廢氣的溫度被設定為600°C以上的範圍。
5.根據權利要求I所述的煉鋼用電弧爐的廢熱回收設備，其特徵在於，還具備氣體溫度計，其設置於所述廢熱鍋爐的出口及/或所述蒸汽過熱器的入口，並且，以如下方式操作所述切換機構在所述廢熱鍋爐的出口的廢氣溫度及/或所述蒸汽過熱器的入口的廢氣溫度為預先確定的溫度以上的情況下，使所述廢氣流動至所述第二廢氣流道；在所述廢熱鍋爐的出口的廢氣溫度及/或所述蒸汽過熱器的入口的廢氣溫度比預先確定的溫度低的情況下，使所述廢氣流動至所述第三廢氣流道。
6.根據權利要求I所述的煉鋼用電弧爐的廢熱回收設備，其特徵在於，所述第三廢氣流道具有通風管道，其用於對所述各煉鋼用電弧爐的周圍及/或設置有所述多個煉鋼用電弧爐的煉鋼工廠內進行通風；連接配管，其連接所述第二流道與所述通風管道；以及通風集合管道，其由所述通風管道在該通風集合管道集合。
7.根據權利要求6所述的煉鋼用電弧爐的廢熱回收設備，其特徵在於，還具備集塵器，其對來自所述第二廢氣流道的廢氣進行集塵；以及冷卻器，其對到達所述集塵器前的廢氣進行冷卻。
8.根據權利要求6所述的煉鋼用電弧爐的廢熱回收設備，其特徵在於，還具備集塵器，其對來自所述第二廢氣流道的廢氣進行集塵，來自所述第二廢氣流道的廢氣以混合有所述通風集合管道的冷風的狀態而被引導至所述集塵器。
9.根據權利要求8所述的煉鋼用電弧爐的廢熱回收設備，其特徵在於，所述第二廢氣流道具有廢氣管道，其位於所述各廢熱鍋爐的下遊側；廢氣集合管道，這些廢氣管道在該廢氣集合管道集合；下遊側廢氣管道，其從所述廢氣集合管道延伸，所述蒸汽過熱器連接於該下遊側廢氣管道，所述下遊側廢氣管道連接在所述通風集合管道上，在所述通風集合管道上連接有廢氣集塵管道，其中，在該廢氣集塵管道上連接有所述集塵器，在來自所述下遊側廢氣管道的廢氣中混合有所述通風集合管道的冷風的狀態下，該廢氣經由所述廢氣集塵管道而被弓I導至所述集塵器。
10.根據權利要求8所述的煉鋼用電弧爐的廢熱回收設備，其特徵在於，還具備冷卻器，其對到達所述集塵器前的廢氣進行冷卻。
11.根據權利要求I所述的煉鋼用電弧爐的廢熱回收設備，其特徵在於，還具備蓄熱體，其設置於所述第二廢氣流道的所述蒸汽過熱器的上遊側。
12.根據權利要求I所述的煉鋼用電弧爐的廢熱回收設備，其特徵在於，還具備飽和蒸汽流量控制閥，其對流入所述蒸汽過熱器的飽和蒸汽的流量進行控制；過熱蒸汽溫度計，其對從所述蒸汽過熱器排出的過熱蒸汽的溫度進行檢測；以及控制器，其根據所述過熱蒸汽的溫度對所述飽和蒸汽流量控制閥進行控制從而控制過熱蒸汽量。
13.根據權利要求I所述的煉鋼用電弧爐的廢熱回收設備，其特徵在於，還具備廢氣流量計，其對流入所述蒸汽過熱器的廢氣的流量進行檢測；廢氣溫度計，其對流入所述蒸汽過熱器的廢氣的溫度進行檢測；飽和蒸汽流量計，其對流入所述蒸汽過熱器的飽和蒸汽的流量進行檢測；流量調節機構，其對所述廢氣的流量進行調節；以及控制器，其根據所述廢氣的溫度與所述飽和蒸汽的流量對所述流量調節機構進行控制從而控制所述廢氣流量。
14.一種煉鋼用電弧爐設備，具備多個煉鋼用電弧爐；以及廢熱回收設備，該廢熱回收設備將從所述多個煉鋼用電弧爐排出的廢氣的廢熱作為飽和蒸汽而回收，並進一步將飽和蒸汽加熱為過熱蒸汽，該煉鋼用電弧爐設備的特徵在於， 所述廢熱回收設備具有 第一廢氣流道，其用於從各個煉鋼用電弧爐排出廢氣； 廢熱鍋爐，其設置在所述第一廢氣流道上，並將廢氣的廢熱作為飽和蒸汽而回收； 蒸汽蓄積器，其使由各個廢熱鍋爐產生的飽和蒸汽合流並將其蓄留起來； 蒸汽過熱器，其將蓄留於所述蒸汽蓄積器的蒸汽加熱為過熱蒸汽； 第二廢氣流道，其將被所述廢熱鍋爐回收了廢熱後的廢氣引導至所述蒸汽過熱器以供飽和蒸汽的過熱然後將該廢氣排出； 第三廢氣流道，其以不經由所述蒸汽過熱器的方式將被所述廢熱鍋爐回收了廢熱後的廢氣排出；以及 切換機構，其在所述第二廢氣流道與所述第三廢氣流道之間切換廢熱被回收後的廢氣的流道。
15.一種煉鋼用電弧爐的廢熱回收設備，其將從多個煉鋼用電弧爐排出的廢氣的廢熱作為飽和蒸汽而回收，並進一步將飽和蒸汽加熱為過熱蒸汽，該煉鋼用電弧爐的廢熱回收設備的特徵在於， 具備 第一廢氣流道，其用於從各個煉鋼用電弧爐排出廢氣； 廢熱鍋爐，其設置在所述第一廢氣流道上，並將廢氣的廢熱作為飽和蒸汽而回收； 蒸汽蓄積器，其使在各個廢熱鍋爐產生的飽和蒸汽合流並將其蓄留起來； 蒸汽過熱器，其將蓄留於所述蒸汽蓄積器的蒸汽加熱為過熱蒸汽；第二廢氣流道，其將被所述廢熱鍋爐回收了廢熱後的廢氣引導至所述蒸汽過熱器以供飽和蒸汽的過熱；以及 操作部，其以使所述多個煉鋼用電弧爐分別錯開規定的錯開時間地依次運轉的方式進行操作， 所述操作部以所述多個煉鋼用電弧爐的運轉臺數的時間上的差別最小化的方式設定所述錯開時間。
16.根據權利要求15所述的煉鋼用電弧爐的廢熱回收設備，其特徵在於，對於所述操作部而言，當將最初的煉鋼用電弧爐起動後的任意的時間設為N，將一次的煉鋼時間設為A，將通電時間設為B，將運轉次數設為m，將錯開時間設為T時，對於第η個煉鋼用電弧爐，在(N - (n - I) XT) - (AX (m - (η - I))) < B 成立的範圍內，設定所述錯開時間。
17.根據權利要求15所述的煉鋼用電弧爐的廢熱回收設備，其特徵在於，所述錯開時間為一次煉鋼時間的五分之一。
18.根據權利要求15所述的煉鋼用電弧爐的廢熱回收設備，其特徵在於，還具備 第三廢氣流道，其以不經由所述蒸汽過熱器的方式將被所述廢熱鍋爐回收了廢熱後的廢氣排出；以及切換機構，其在所述第二廢氣流道與所述第三廢氣流道之間切換廢熱被回收後的廢氣的流道。
19.根據權利要求15所述的煉鋼用電弧爐的廢熱回收設備，其特徵在於，對於所述廢熱鍋爐而言，在所述第一廢氣流道流動的廢氣的溫度被設定為600°C以上的範圍。
20.一種煉鋼用電弧爐的廢熱回收方法，是煉鋼用電弧爐的廢熱回收設備的廢熱回收方法，該煉鋼用電弧爐的廢熱回收設備具備第一廢氣流道，其用於分別從多個煉鋼用電弧爐排出廢氣；廢熱鍋爐，其設置在所述第一廢氣流道上，並將廢氣的廢熱作為飽和蒸汽而回收；蒸汽蓄積器，其使在各個廢熱鍋爐產生的飽和蒸汽合流並將其蓄留起來；蒸汽過熱器，其將蓄留於所述蒸汽蓄積器的蒸汽加熱為過熱蒸汽；以及第二廢氣流道，其將被所述廢熱鍋爐回收了廢熱後的廢氣引導至所述蒸汽過熱器以供飽和蒸汽的過熱，該煉鋼用電弧爐的廢熱回收方法的特徵在於， 使所述多個煉鋼用電弧爐分別錯開規定的錯開時間地依次運轉，並以所述多個煉鋼用電弧爐的運轉臺數的時間上的差別最小化的方式設定所述錯開時間。
21.根據權利要求20所述的煉鋼用電弧爐的廢熱回收方法，其特徵在於，當將最初的煉鋼用電弧爐起動後的任意的時間設為N，將一次煉鋼時間設為A，將通電時間設為B，將運轉次數設為m，將錯開時間設為T時，對於第η臺的煉鋼用電弧爐，在(N - (n - I) XT) - (AX (m - (η - I))) < B 成立的範圍內，設定所述錯開時間。
22.根據權利要求20所述的煉鋼用電弧爐的廢熱回收方法，其特徵在於，所述錯開時間為一次煉鋼時間的五分之一。
23.根據權利要求20所述的煉鋼用電弧爐的廢熱回收方法，其特徵在於，將廢熱被回收後的廢氣經由第二廢氣流道而引導至所述蒸汽過熱器，並通過廢氣的熱將所述飽和蒸汽轉換為過熱蒸汽，在從所述煉鋼用電弧爐排出的廢氣的溫度較低的情況下，廢氣流動至不經由所述蒸汽過熱器的第三廢氣流道。
24. 一種煉鋼用電弧爐設備，具備多個煉鋼用電弧爐；以及廢熱回收設備，該廢熱回收設備將從所述多個煉鋼用電弧爐排出的廢氣的廢熱作為飽和蒸汽而回收，並進一步將飽和蒸汽加熱為過熱蒸汽，該煉鋼用電弧爐設備的特徵在於， 所述廢熱回收設備具有 第一廢氣流道，其用於從各個煉鋼用電弧爐排出廢氣； 廢熱鍋爐，其設置在所述第一廢氣流道上，並將廢氣的廢熱作為飽和蒸汽而回收； 蒸汽蓄積器，其使在各個廢熱鍋爐產生的飽和蒸汽合流並將其蓄留起來； 蒸汽過熱器，其將蓄留於所述蒸汽蓄積器的蒸汽加熱為過熱蒸汽； 第二廢氣流道，其將被所述廢熱鍋爐回收了廢熱後的廢氣引導至所述蒸汽過熱器以供飽和蒸汽的過熱；以及 操作部，其以使所述多個煉鋼用電弧爐分別錯開規定的錯開時間地依次運轉的方式進行操作， 所述操作部以所述多個煉鋼用電弧爐的運轉臺數的時間上的差別最小化的方式設定所述錯開時間。
全文摘要
一種煉鋼用電弧爐的廢熱回收設備，具備第一廢氣流道，其用於分別從多個煉鋼用電弧爐(1)排出廢氣；廢熱鍋爐(6)，其設置在第一廢氣流道(2、3、4)上，並將廢氣的廢熱作為飽和蒸汽而回收；蒸汽蓄積器(62)，其使在各個廢熱鍋爐(6)產生的飽和蒸汽合流並將其蓄留起來；蒸汽過熱器(43)，其將蓄留於蒸汽蓄積器(62)的蒸汽加熱為過熱蒸汽；第二廢氣流道(5、41、42)，其將被廢熱鍋爐(6)回收了廢熱後的廢氣引導至蒸汽過熱器(43)以供飽和蒸汽的加熱，然後將該廢氣排出；第三廢氣流道，其以不經由蒸汽過熱器(43)的方式將被廢熱鍋爐(6)回收了廢熱後的廢氣排出；以及切換機構(31、32)，其在第二廢氣流道與第三廢氣流道(18、12、51)之間切換廢熱被回收後的廢氣的流道。
文檔編號F22B3/04GK102859008SQ201180019548
公開日2013年1月2日 申請日期2011年4月19日 優先權日2010年4月20日
發明者若原啟司, 藤倉信幸, 山崎政成, 渡部雅之, 奧山芳宜 申請人:鋼鐵普藍特克股份有限公司