(57)【要約】【課題】酸素高炉における羽口内の逆火の発生を早期に検知できる逆火の検知方法を提供する。【解決手段】酸素または酸素を５０体積％以上含む酸素富化空気と、気体燃料および／または固体燃料とを、羽口から高炉内へ供給して操業する酸素高炉における逆火の検知方法であって、羽口内で発生した逆火によって生じる現象を検出して、羽口内で逆火が発生したことを検知する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸素または酸素を５０体積％以上含む酸素富化空気と、気体燃料および／または固体燃料とを、羽口から高炉内へ供給して操業する酸素高炉における逆火の検知方法であって、
前記羽口内で発生した逆火によって生じる現象を検出して、前記羽口内で逆火が発生したことを検知する、逆火の検知方法。
【請求項２】
前記現象は、前記逆火による温度の上昇であり、
前記羽口内の温度を測定し、前記羽口内の温度が予め定められた閾値以上に上昇した場合に、前記羽口内で逆火が発生したことを検知する、請求項１に記載の逆火の検知方法。
【請求項３】
前記現象は、前記逆火からの光の放射であり、
前記羽口内の光の強度を測定し、測定された光の強度が予め定められた閾値以上になった場合に、前記羽口内で逆火が発生したことを検知する、請求項１に記載の逆火の検知方法。
【請求項４】
請求項１から請求項３の何れか一項に記載の逆火の検知方法で、前記羽口内の逆火が検知された場合に、
前記気体燃料および固体燃料の供給を停止する、酸素高炉の操業方法。
【請求項５】
空気に酸素を供給して酸素を５０体積％以上含む酸素富化空気とする場合には、さらに空気への酸素の供給を停止する、請求項４に記載の酸素高炉の操業方法。
【請求項６】
気体燃料の供給を停止する場合において、停止した気体燃料を供給するラインから窒素を供給する、請求項４または請求項５に記載の酸素高炉の操業方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸素または酸素富化空気と、気体燃料および／または固体燃料とを羽口から高炉内へ供給して操業する酸素高炉における逆火の検知方法および酸素高炉の操業方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球環境問題を背景として、製鉄所においても省エネ、省資源、炭酸ガス（ＣＯ２）発生抑制が強く要求されている。これを受け、最近の高炉操業では低還元材比（低ＲＡＲ）操業が強力に推進されている。従来の高炉では羽口から熱風を吹き込んでいた。熱風を作り出す熱源として、高炉、コークス炉、転炉から発生する副生ガスの混合ガス（Ｍガス）が使用されるが、熱風の持つ熱量分高炉に必要な還元材比は低減されていた。従来の高炉で使用されている還元材は炭素を主成分とする化石燃料で構成されることから、熱風送風はその化石燃料の使用量およびＣＯ２発生量を抑制してきたともいえる。
【０００３】
一方、羽口から熱風を吹き込まず、常温純酸素を吹き込むことで溶銑を製造する酸素高炉が特許文献１に開示されている。酸素高炉は、窒素レスのため高出銑比となり、炉頂から高カロリーの副生ガスが得られるといった利点に加え、高濃度の酸素の使用により微粉炭の燃焼速度が上昇するので羽口から吹き込む微粉炭の量を増やすことができるという利点もある。
【０００４】
しかしながら、酸素富化高炉もしくは酸素高炉では、羽口内における微粉炭の燃焼、いわゆる逆火現象が発生する。これは、高濃度酸素による燃焼性の向上と、通常の熱風高炉と比べて吹き込みガス流量が減少するので、火炎伝搬速度がガス流速より大きくなってしまうことに起因すると考えられる。特許文献２には、その逆火現象の対策として羽口先からの吹き出しガス流速を１０５ｍ／ｓ以上にすることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６０−１５９１０４号公報
【特許文献２】特開平２−１５１０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、高炉内部の圧力変動、ガスの供給圧力の変動、微粉炭搬送のトラブル等で、ガス流速が１０５ｍ／ｓより遅くなり、逆火が発生する場合がある。また、羽口から気体燃料を供給する場合には固体燃料よりも燃焼性が向上するので、羽口先からの吹き出しガス流速を１０５ｍ／ｓ以上にしても逆火が発生する場合がある。羽口内における逆火が頻発あるいは継続すると羽口内における圧力変動等により機械的な衝撃が生じ、羽口設備が破損する、という課題があった。本発明は、このような従来技術を鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、酸素高炉における羽口内の逆火の発生を早期に検知できる逆火の検知方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このような課題を解決するための本発明の特徴は、以下の通りである。
（１）酸素または酸素を５０体積％以上含む酸素富化空気と、気体燃料および／または固体燃料とを、羽口から高炉内へ供給して操業する酸素高炉における逆火の検知方法であって、前記羽口内で発生した逆火によって生じる現象を検出して、前記羽口内で逆火が発生したことを検知する、逆火の検知方法。
（２）前記現象は、前記逆火による温度の上昇であり、前記羽口内の温度を測定し、前記羽口内の温度が予め定められた閾値以上に上昇した場合に、前記羽口内で逆火が発生したことを検知する、（１）に記載の逆火の検知方法。
（３）前記現象は、前記逆火からの光の放射であり、前記羽口内の光の強度を測定し、測定された光の強度が予め定められた閾値以上になった場合に、前記羽口内で逆火が発生したことを検知する、（１）に記載の逆火の検知方法。
（４）（１）から（３）の何れか１つに記載の逆火の検知方法で、前記羽口内の逆火が検知された場合に、前記気体燃料および固体燃料の供給を停止する、酸素高炉の操業方法。
（５）空気に酸素を供給して酸素を５０体積％以上含む酸素富化空気とする場合には、
さらに空気への酸素の供給を停止する、（４）に記載の酸素高炉の操業方法。
（６）気体燃料の供給を停止する場合において、停止した気体燃料を供給するラインから窒素を供給する、（４）または（５）に記載の酸素高炉の操業方法。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る逆火の検知方法により、羽口内における逆火の発生を早期に検知できる。これにより、羽口内の逆火が継続しないように対策をとることができるので、逆火発生による羽口設備への影響を少なくできる。そのため、たとえば羽口へ酸素や燃料を供給するバーナーを水冷する必要がなくなり、羽口周辺の設備の複雑化を回避できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態に係る逆火の検知方法に用いられる逆火検知装置を備える羽口設備の部分断面模式図である。
【図２】本実施形態に係る別の逆火の検知方法に用いられる別の逆火検知装置を備える羽口設備の部分断面模式図である。
【図３】発明例１〜発明例３の羽口内温度および炉体内温度の時間変化を示すグラフである。
【図４】発明例４の羽口内温度および炉体内温度の時間変化を示すグラフである。
【図５】発明例１１〜発明例１３のＵＶセンサの出力値および炉体内温度の時間変化を示すグラフである。
【図６】発明例１４のＵＶセンサの出力値および炉体内温度の時間変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の実施形態を通じて本発明を説明する。図１は、本実施形態に係る逆火の検知方法に用いられる逆火検知装置を備える羽口設備の部分断面模式図である。羽口設備１０は、バーナー１２と、羽口１４と、制御弁１６と、逆火検知装置１８と、を備える。
【００１１】
バーナー１２は、羽口１４に内包されるように接続される。バーナー１２から羽口１４に、酸素富化空気２０、気体燃料２２、固体燃料２４が供給される。気体燃料としては、例えば、都市ガス、プロパンガス、製鉄所内で発生した副生ガスが利用できる。これらガスを適宜混合して使用することも可能である。固体燃料としては、例えば、微粉炭、廃プラスチックである。また、酸素富化空気とは、酸素を５０体積％以上含むように酸素富化された空気である。あるいは純酸素を吹込むこともある。バーナー１２から純酸素もしくは酸素富化空気を羽口から吹込むことで、酸素高炉もしくは酸素富化高炉の操業が実現できる。なお、以後の説明において、純酸素を吹込む酸素高炉および酸素富化空気を吹込む酸素富化高炉ともに酸素高炉と記載する。
【００１２】
バーナー１２から供給された酸素富化空気２０の酸素、気体燃料２２および固体燃料２４は、羽口１４を通過した後の炉内で燃焼する。このように、羽口１４で燃焼せずに、炉内で燃焼する状態を正常状態と定義する。一方、バーナー１２から供給された酸素富化空気２０の酸素、気体燃料２２および固体燃料２４が、羽口１４内で燃焼する場合がある。この羽口１４内の燃焼を逆火と定義する。逆火が発生し、当該逆火が５秒以上継続すると、微粉炭による摩耗防止のために羽口１４の内面に取り付けたライナー等が破損し、さらに、逆火が継続すると、羽口設備１０が破損するおそれが生じる。このため、羽口１４内の逆火の発生を早期に検知して、羽口１４内の逆火を鎮火させることが好ましい。
【００１３】
制御弁１６は、バーナー１２への酸素富化空気２０、気体燃料２２および固体燃料２４の供給を制御する。また、制御弁１６は、酸素富化空気２０を生成するための空気への酸素の供給を制御する。さらに、制御弁１６は、気体燃料２２の供給ラインへの窒素の供給を制御する。
【００１４】
逆火検知装置１８は、羽口１４内における逆火の発生によって生じる現象を検出して羽口内で逆火が発生したことを検知する。本実施形態において、逆火検知装置１８は、逆火の発生によって生じる現象の一つである羽口１４内の温度の上昇から羽口１４内の逆火の発生を検知する。
【００１５】
逆火検知装置１８は、熱電対３０と、制御装置３２とを有する。熱電対３０の測温接点は、例えば、羽口１４とバーナー１２の接続部から羽口１４側に３０ｍｍとなる位置に設けられる。測温接点の位置を羽口１４の先端の近くにすると、炉内の高温による影響を受けやすく誤検知が多くなり、また熱電対３０の羽口１４内での施工長さが長くなり、羽口１４の加工が難しくなるので好ましくない。羽口１４の大きさにもよるが、測温接点の位置は、羽口１４とバーナーの接続部から羽口側に１５０ｍｍ以下の位置に設置することが好ましい。また熱電対３０の測温接点は、炉内からの輻射が直接当たらないような位置に設置することが好ましい。熱電対３０は、羽口１４内の温度を測定して、測定した温度を制御装置３２に出力する。
【００１６】
制御装置３２は、例えば、制御部３４と格納部３６とを有するワークステーションやパソコン等の汎用コンピュータである。制御部３４は、例えば、ＣＰＵ等であって、格納部３６に保存されたプログラムやデータを用いて、熱電対３０や制御弁１６の動作を制御する。格納部３６には、熱電対３０および制御弁１６が有する機能を実現するためのプログラムや、当該プログラム実行中に使用するデータ等が予め格納されている。また、格納部３６には、逆火の発生を検出するために用いる閾値も格納されている。
【００１７】
熱電対３０は、制御部３４の制御により、例えば、２秒ごとに羽口１４内の温度を測定し、測定した温度を制御部３４に出力する。制御部３４は、熱電対３０から温度を取得すると、格納部３６に格納された閾値を読み出す。制御部３４は、熱電対３０から出力された温度と閾値とを比較し、熱電対３０から出力された温度が、当該閾値以上であるか否かを判断する。制御部３４は、熱電対３０から出力された温度が閾値以上であることを検出した場合に羽口１４内で逆火が発生したと判断する。一方、制御部３４は、熱電対３０から出力された温度が閾値以上であることを検出しない、すなわち、熱電対３０から出力された温度が閾値より低い場合には、羽口１４内で逆火が発生していないと判断する。
【００１８】
逆火が発生していない羽口１４内の温度は、常温の酸素富化空気２０が供給されることによって冷却され、３０℃以下になる。一方、羽口１４内で逆火が発生すると羽口１４内の温度は数秒で５００℃以上に上昇する。したがって、閾値を、例えば、２００〜４００℃の範囲内の温度とし、熱電対３０を用いて２秒ごとに羽口１４の温度を測定し、羽口１４内の温度が当該閾値以上になったことを制御部３４で検出することで、羽口１４内における逆火の発生を早期に検知できる。検出速度を上げるためには羽口１４内の温度のサンプリング周期を２秒よりも短くすることが好ましいが、例えば、サンプリング周期を０．５秒とした場合にはデータ量は４倍となり、制御装置３２への負荷が大きくなるというデメリットも発生する。高炉の実操業は２４時間操業であり、更に大型高炉における羽口数は４０本程度が主流であるので、全操業時間における全羽口のサンプリングデータは膨大な量になる。
【００１９】
サンプリング周期は、制御装置３２のデータ処理能力により決定されるが、サンプリング周期が長くなりすぎると、例えば、ライナー破損となる５秒以上の逆火継続を判定することが困難になる。誤検知を防ぐためには、連続する２点以上の温度が閾値以上になったことを条件に逆火の発生を検知することが好ましいことから、羽口１４内の温度のサンプリング周期は、２秒程度とすることが好ましい。
【００２０】
また、逆火が発生したことを検知すると、制御部３４は、制御弁１６に気体燃料２２および固体燃料２４の供給を停止させる。これにより、羽口１４内への燃料の供給が停止されるので羽口１４内の逆火を鎮火でき、この結果、羽口設備１０の破損を防止できる。
【００２１】
また、制御部３４は、制御弁１６に気体燃料２２および固体燃料２４の供給を停止させるとともに、空気への酸素の供給を停止させてもよい。これにより、酸素富化空気の酸素濃度が低下するので、羽口１４内の逆火をより早く鎮火できる。
【００２２】
さらに、制御部３４は、制御弁１６に気体燃料２２および固体燃料２４の供給を停止させるとともに、気体燃料２２の供給ラインから窒素を羽口１４内に供給してもよい。これにより、酸素富化空気の酸素濃度はさらに低下するので、羽口１４内の逆火をさらに早く鎮火できる。
【００２３】
このように、本実施形態に係る逆火の検知方法を実施することで、羽口１４内の逆火の発生を早期に検知できる。そして、羽口１４内の逆火が継続しないように上記対策をとることで、酸素高炉の操業で逆火が発生したとしても羽口設備１０への影響を少なくできる。
【００２４】
なお、本実施形態においては、熱電対３０を用いて羽口１４内の温度を測定する例を示したがこれに限らない。熱電対３０に代えて、放射温度計を用いて羽口１４内の温度を測定してもよい。放射温度計を使用する場合は、羽口内に光ファイバーを設置し、炉体の外部に設置した放射温度計が、この光ファイバーを通して羽口内の温度を測定するように構成することもできる。放射温度計を用いて羽口内の温度を測定する場合は、放射温度計の測温視野に羽口前の炉内が入らないように設置することが好ましい。
【００２５】
また、本実施形態では、逆火の発生によって生じる現象の一つとして、逆火による温度の上昇を検出することで逆火を検知する例を示したが、これに限らない。逆火の発生によって生じる現象として、例えば、逆火からの光の放射を検出してもよい。図２は、本実施形態に係る別の逆火の検知方法に用いられる別の逆火検知装置を備える羽口設備の部分断面模式図である。なお、図２において、図１と同じ構成には同じ参照番号を付して重複する説明を省略する。図２に示した羽口設備４０は、ＵＶセンサ４４を有する逆火検知装置４２を備える点において、図１に示した羽口設備１０と異なる。
【００２６】
逆火検知装置４２は、ＵＶセンサ４４と、制御装置３２とを備える。ＵＶセンサ４４は、例えば、羽口１４と、バーナー１２の接続部から羽口１４側に３０ｍｍとなる位置に設けられる。このＵＶセンサ４４の設置位置も、温度測定の場合と同様に考えることができる。ＵＶセンサ４４は、羽口１４内で発生した逆火から放射される紫外光を検知し、紫外光の発光強度に対応した大きさの電気信号（Ｖ）を制御部３４に出力する。
【００２７】
制御部３４は、例えば、２秒ごとにＵＶセンサ４４の電気信号を取得する。制御部３４は、電気信号を取得すると、予め格納部３６に格納された電気信号の閾値を読み出す。制御部３４は、ＵＶセンサ４４から出力された電気信号と閾値とを比較し、ＵＶセンサ４４から出力された電気信号が、当該閾値以上であるか否かを判断する。制御部３４は、ＵＶセンサ４４から出力された電気信号が閾値以上であることを検出した場合に羽口１４内で逆火が発生したと判断する。一方、制御部３４は、ＵＶセンサ４４から出力された電気信号が閾値以上であることを検出しない、すなわち、ＵＶセンサ４４から出力された電気信号が閾値より低い場合には、羽口１４内で逆火が発生していないと判断する。
【００２８】
逆火が発生していない羽口１４内の紫外光の放射強さは、ＵＶセンサ４４の出力値で、０．３Ｖ以下になる。一方、羽口１４内で逆火が発生すると羽口１４内の紫外光の放射強さは、ＵＶセンサの出力値で０.７〜１．５Ｖの範囲内の値になる。したがって、閾値を、例えば、０.４〜０．６Ｖの範囲内の値にし、ＵＶセンサ４４から２秒ごとに電気信号を取得し、羽口１４内の紫外光の発光強度に対応した電気信号が閾値以上になったことを制御部３４で検出することで、羽口１４内における逆火の発生を早期に検知できる。
【００２９】
このように、逆火の発生によって生じる現象の一つである光の放射から逆火の発生を検知してもよく、これにより、羽口１４内の逆火の発生を早期に検知できる。そして、羽口１４内で発生した逆火が継続しないように上記対策をとることで、逆火発生による羽口設備４０への影響を少なくできる。なお、逆火からは紫外光だけでなく、可視光および赤外光も放射されるので、逆火の発生により紫外光の発光強度とともに可視光および赤外光の発光強度も高くなる。したがって、逆火検知装置４２に設けられるセンサとしては、ＵＶセンサ４４に限らず、可視光および赤外光の発光強度を検知できる光学センサであればよい。
【実施例】
【００３０】
高炉の羽口部を模したオフライン試験設備を用いて本実施形態に係る逆火の検知方法の検証実験を行った。実施例１の試験条件と試験結果を表１に示す。実施例１で用いたオフライン試験設備は、図１に示した羽口設備１０と同じ設備が、炉口２０００ｍｍの燃焼炉体（以後、炉体と記載する）に設けられた設備である。オフライン試験設備において、図１に示した羽口内の位置と炉体内とに熱電対を設けた。これら熱電対を用いて、２秒ごとに羽口内および炉体内の温度を測定した。
【００３１】
【表１】
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【００３２】
実施例１で用いた羽口設備では、逆火を検知する羽口内の温度の閾値を３００℃とした。なお、実施例１は、逆火を検知できるか否かを検証する実験であるので、制御部は、仮に逆火を検知しても都市ガスおよび微粉炭のバーナーへの供給を停止しない。
【００３３】
また、実施例１では２種類のバーナーを用いた。形状Ａのバーナーおよび形状Ｂのバーナーともに、外側から中心に向かって酸素供給管、都市ガス供給管、微粉炭供給管の順に環状に設けられている点は共通するが、形状Ａのバーナーは、都市ガスを供給する直径２ｍｍの管が８個設けられているのに対し、形状Ｂのバーナーは、都市ガスを供給する直径３ｍｍの管が１６個設けられている。形状Ａのバーナーにおける都市ガスの吹き出し口の断面積は、形状Ｂの吹き出し口の断面積の１／４．５となっている。このため、仮に都市ガス流量が同じであってとしても形状Ａのバーナーの都市ガス流速は、形状Ｂのバーナーの都市ガス流速より４．５倍速くなる。
【００３４】
発明例１〜発明例３では、形状Ａのバーナーを用い、表１に示した条件で燃焼試験を実施した。羽口内で逆火が発生すると破裂音が発生する。このため、当該破裂音の発生の有無によって羽口内の逆火発生の有無が判断できるところ、発明例１〜発明例３では、羽口吹き出し部のガス吹出し速度の計算値が１０５ｍ／ｓ以下の燃焼条件であっても破裂音は発生せず、羽口内で逆火は発生しなかった。
【００３５】
図３は、発明例１〜発明例３の羽口内温度および炉体内温度の時間変化を示すグラフである。図３において、横軸は時間（分）であり、縦軸は羽口内および炉体内の温度（℃）である。微粉炭および都市ガスの吹込みによって、炉体内の温度は１５００℃付近まで上昇した。また、羽口内の温度は、常温の酸素の吹込みによって冷却されるので３０℃以下であった。このように、発明例１〜発明例３では逆火が発生せず羽口内の温度が閾値である３００℃以上になっていないので、制御部は、羽口内で逆火が発生したことを検知しなかった。
【００３６】
発明例４では、形状Ｂのバーナーを用い、表１に示した条件で燃焼試験を実施した。発明例４では破裂音が発生し、羽口内で逆火が発生した。図４は、発明例４の羽口内温度および炉体内温度の時間変化を示すグラフである。図４において、横軸は時間（分）であり、縦軸は羽口内および炉体内の温度（℃）である。微粉炭および都市ガスの吹込みによって、炉体内の温度は１５００℃付近まで上昇した。また、羽口内の温度は、常温の酸素の吹込みによって冷却され３０℃以下であるものの、羽口内で逆火が発生すると羽口内の温度は閾値の３００℃を超える５００℃以上に上昇した。羽口内の温度が閾値の３００℃を超える５００℃以上に上昇したので、制御部は羽口内で逆火が発生したことを検知した。
【００３７】
比較例１では、形状Ｂのバーナーを用い、表１に示した条件で燃焼試験を実施した。但し、比較例１の羽口設備には、羽口内の温度を測定する熱電対が設けられていない。
【００３８】
比較例１においても破裂音が発生し、羽口内で逆火が発生した。しかしながら、比較例１の羽口設備には熱電対が設けられていないので、羽口内の温度を測定できず、このため、羽口内で逆火が発生したことを検知できなかった。
【００３９】
このように、逆火が発生していない羽口内の温度は３０℃以下であって、閾値である３００℃を超えることがない。一方、羽口内で逆火が発生すると羽口内の温度は、閾値である３００℃を超える５００℃以上に上昇する。このため、２秒ごとに熱電対を用いて羽口内の温度を測定し、羽口内の温度が予め定められた閾値以上に上昇した場合に、羽口内で逆火が発生したことを検知することで、酸素高炉における羽口内の逆火の発生を早期に検知できることがわかる。そして、羽口内の逆火の発生を検知した場合に、バーナーへの気体燃料および個体燃料の供給を停止させることで、羽口内の逆火を早期に鎮火でき、これにより、酸素高炉の操業で逆火が発生したとしても羽口設備１０への影響を少なくできる。
【００４０】
同様に、高炉の羽口部を模したオフライン試験設備を用いて本実施形態に係る逆火の検知方法の検証実験を行った。実施例２の試験条件と試験結果を表２に示す。実施例２で用いたオフライン試験設備は、図２に示した羽口設備４０と同じ設備が、炉口２０００ｍｍの炉体に設けられた設備である。オフライン試験設備において、ＵＶセンサは、図２に示した羽口内の位置に設けた。また、炉体内には熱電対を設けた。ＵＶセンサおよび熱電対を用いて、２秒ごとに羽口内の紫外光の発光強度と、炉体内の温度とを測定した。
【００４１】
【表２】
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【００４２】
実施例２で用いた羽口設備では、逆火を検知する紫外光の発光強度の閾値をＵＶセンサからの電気信号の出力値で０．５Ｖとした。なお、実施例２においても、制御部は、仮に逆火を検知しても都市ガスおよび微粉炭のバーナーへの供給を停止しない。
【００４３】
発明例１１〜発明例１３では、形状Ａのバーナーを用い、表２に示した条件で燃焼試験を実施した。羽口内で逆火が発生すると破裂音が発生する。このため、当該破裂音の発生の有無によって羽口内の逆火発生の有無が判断できるところ、発明例１１〜発明例１３では、羽口吹き出し部のガス吹出し速度の計算値が１０５ｍ／ｓ以下の燃焼条件であっても破裂音は発生せず、羽口内で逆火は発生しなかった。
【００４４】
図５は、発明例１１〜発明例１３のＵＶセンサの出力値および炉体内温度の時間変化を示すグラフである。図５において、横軸は時間（分）であり、縦軸はＵＶセンサの出力値（Ｖ）および炉体内の温度（℃）である。微粉炭および都市ガスの吹込みによって、炉体内の温度は１５００℃付近まで上昇した。また、羽口内は、羽口およびバーナーによって外光が遮断されているので、紫外光の発光強度はＵＶセンサの出力値で０．３Ｖ以下であった。このように、発明例１１〜発明例１３では逆火が発生せずＵＶセンサの出力値が閾値である０．５Ｖ以上になっていないので、制御部は、羽口内で逆火が発生したことを検知しなかった。
【００４５】
発明例１４では、形状Ｂのバーナーを用い、表２に示した条件で燃焼試験を実施した。発明例１４では破裂音が発生し、羽口内で逆火が発生した。図６は、発明例１４のＵＶセンサの出力値および炉体内温度の時間変化を示すグラフである。図６において、横軸は時間（分）であり、縦軸はＵＶセンサの出力値（Ｖ）および炉体内の温度（℃）である。微粉炭および都市ガスの吹込みによって、炉体内の温度は１５００℃付近まで上昇した。また、羽口内の紫外光の発光強度は、逆火が発生していない状態ではＵＶセンサの出力値で０．３Ｖ以下であるものの、羽口内で逆火が発生すると羽口内の紫外光の発光強度は、ＵＶセンサの出力値で、閾値の０．５Ｖを超える１．０Ｖ以上に上昇した。ＵＶセンサの出力値が閾値の０．５Ｖを超える１．０Ｖに上昇したので、制御部は、羽口内で逆火が発生したことを検知した。
【００４６】
比較例１１では、形状Ｂのバーナーを用い、表１に示した条件で燃焼試験を実施した。但し、比較例１の羽口設備には、羽口内の紫外光の発光強度を測定するＵＶセンサが設けられていない。
【００４７】
比較例１においても破裂音が発生し、羽口内で逆火が発生した。しかしながら、比較例１の羽口設備にはＵＶセンサが設けられていないので、羽口内の紫外光の発光強度を測定できず、このため、羽口内で逆火が発生したことを検知できなかった。
【００４８】
このように、逆火が発生していない羽口内の紫外光の発光強度はＵＶセンサの出力値で０．３Ｖ以下であって、閾値である０．５Ｖを超えることがない。一方、羽口内で逆火が発生すると羽口内の紫外光の発光強度は、ＵＶセンサの出力値で閾値である０．５Ｖを超える１Ｖ以上に上昇する。このため、２秒ごとにＵＶセンサを用いて羽口内の紫外光の発光強度を測定し、羽口内の紫外光の発光強度が予め定められた閾値以上に上昇した場合に、羽口内で逆火が発生したことを検知することで、酸素高炉における羽口内の逆火の発生を早期に検知できることがわかる。そして、羽口内の逆火の発生を検知した場合に、バーナーへの気体燃料および個体燃料の供給を停止させることで、羽口内の逆火を早期に鎮火でき、これにより、酸素高炉の操業で逆火が発生したとしても羽口設備１０への影響を少なくできる。
【符号の説明】
【００４９】
１０  羽口設備
１２  バーナー
１４  制御弁
１６  制御弁
１８  逆火検知装置
２０  酸素富化空気
２２  気体燃料
２４  固体燃料
３０  熱電対
３２  制御装置
３４  制御部
３６  格納部
４０  羽口設備
４２  逆火検知装置
４４  ＵＶセンサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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