(57)【要約】【課題】高炉への送風温度の設定値が低い場合においても、制御性及び熱効率の向上を図ることが可能な熱風炉における熱風温度制御方法を提供する。【解決手段】少なくとも３基以上の蓄熱式熱風炉を備え、そのうちの２基に導入される気体流量を調整することで高炉に吹き込む熱風温度の制御を行なうパラレル送風運転時に、そのうちの１基を他の熱風炉に切り替える際の１基運転を行っている間の熱風温度の調整を、該１基運転を行なっている熱風炉から排出される熱風に、流量調整弁の開度を調整することにより流量調整された冷風を混合することにより行ない、前記冷風流量の調整を行なう流量調整弁の開度が所定の開度まで変位した場合に、該流量調整弁を閉として次の熱風炉に気体を導入することで、順次熱風炉の切り替えを行う場合において、前記流量調整弁を閉とする際の前記所定の開度を高炉に供給する熱風温度に応じて設定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも３基以上の蓄熱式熱風炉を備え、そのうちの２基に導入される気体流量を調整することで高炉に吹き込む熱風温度の制御を行なうパラレル送風運転時に、そのうちの１基を他の熱風炉に切り替える際の１基運転を行っている間の熱風温度の調整を、該１基運転を行なっている熱風炉から排出される熱風に、流量調整弁の開度を調整することにより流量調整された冷風を混合することにより行ない、前記冷風流量の調整を行なう流量調整弁の開度が所定の開度まで変位した場合に、該流量調整弁を閉として次の熱風炉に気体を導入することで、順次熱風炉の切り替えを行う場合において、
前記流量調整弁を閉とする際の前記所定の開度を高炉に供給する熱風温度に応じて設定することを特徴とする熱風炉における熱風温度制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高炉に熱風を吹き込む熱風炉における熱風の温度制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱風炉は、高炉へ送り込む熱風を発生させるための高炉の付帯設備の一つである。このような熱風炉として一般に用いられる蓄熱式熱風炉は、燃焼室と蓄熱室とを備えており、前記熱風炉蓄熱室の内部には蓄熱媒体として煉瓦が積まれている。なお、蓄熱式熱風炉については、鉄鋼便覧II製銑・製鋼（第３版）、日本鉄鋼協会編、丸善、Ｐ．２９
９−３０７（非特許文献１）に記載されている。
【０００３】
このような熱風炉においては、先ず、燃焼室において、燃料ガスを燃焼させ、その高温の燃焼排ガスによって蓄熱室内部の蓄熱煉瓦を加熱する。次いで、加熱によって高温になった蓄熱室内部の蓄熱煉瓦に、供給口から空気を送風する。蓄熱室に送風された空気は蓄熱煉瓦の熱を奪って約１２００〜１２５０℃の温度の熱風となり、高炉内に送り込まれる。
【０００４】
図６に、従来技術に係る熱風炉の送風制御系の概略構成図を示す。図６は、熱風炉が４基並列に設置された場合を示しており、各熱風炉（１ＨＳ，２ＨＳ，３ＨＳ，４ＨＳ）への送風量は、それぞれの熱風炉に接続された空気供給配管（Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４）に設置された送風バタフライ弁（Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４）の開度を調節することによって制御され、それにより高炉に供給される熱風の温度が調整される。さらに、前記各熱風炉の出側の配管には、冷風供給配管（Ｈ５）が接続されており、前記冷風供給配管（Ｈ５）の途中に設けられた混合冷風バタフライ弁（Ｖ５）の開度を調節することによって冷風の混合量を調整し、高炉に供給される熱風の温度が制御される。
【０００５】
熱風炉１基、例えば１ＨＳによるシングル送風の場合には、送風バタフライ弁（Ｖ１）及び混合冷風バタフライ弁（Ｖ５）のそれぞれの開度を調節することによって、高炉に供給される熱風の温度調整を行う。また、熱風炉２基、例えば１ＨＳ及び２ＨＳによるパラレル送風の場合には、熱風炉（１ＨＳ）の送風バタフライ弁（Ｖ１）の開度及び熱風炉（２ＨＳ）の送風バタフライ弁（Ｖ２）の開度をそれぞれ調節することによって高炉に供給される熱風の温度調整を行う。なお、前記熱風炉２基によるパラレル送風の場合には、通常、それぞれの送風サイクルを、少しずらしながら送風を行う制御方法が一般的である。
【０００６】
ここで、例えば、熱風炉（１ＨＳ）と熱風炉（２ＨＳ）で送風している場合、それぞれの熱風炉出口温度をＴ１，Ｔ２、風量をＶ１，Ｖ２とすると、高炉へ供給される熱風温度Ｔは、
熱風温度Ｔ＝（Ｔ１・Ｖ１＋Ｔ２・Ｖ２）／（Ｖ１＋Ｖ２）
で表され、前記Ｖ１とＶ２を制御することにより、熱風温度Ｔは一定に制御できる。
【０００７】
また、熱風炉（１ＨＳ）の蓄熱量が減少し、熱風炉（１ＨＳ）から熱風炉（３ＨＳ）に送風を切り替える際、この切り替え途中は熱風炉（２ＨＳ）による１基送風となる。この熱風炉（２ＨＳ）による１基送風時の熱風温度Ｔは、混合冷風バタフライ弁（Ｖ５）の調整による混合冷風流量の調整により制御される。前記混合冷風バタフライ弁（Ｖ５）に流れる冷風の温度をｔ、冷風流量をｖとすると、高炉へ供給される熱風温度Ｔは、
熱風温度Ｔ＝（ｔ・ｖ＋Ｔ２・Ｖ２）／（ｖ＋Ｖ２）
で表され、前記ｖを制御することにより、熱風温度Ｔは一定に制御できる。このとき、図５において、混冷弁（ＭＶ１，ＭＶ３，ＭＶ４）は閉、混冷弁（ＭＶ２）のみ開となっている。
【０００８】
上記熱風温度制御の時間の経過による変化を図７に概念的に示す。図７に示すように、熱風温度の制御は、送風バタフライ弁の制御及び混合冷風バタフライ弁の制御を交互に行うことによって行っている。このように制御することで、熱風炉の蓄熱熱量を効率よく使うことができ、熱風炉の熱効率を高めることが可能となる。
【非特許文献１】鉄鋼便覧II製銑・製鋼（第３版）、日本鉄鋼協会編、丸善、Ｐ．２９９−３０７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、上記の温度制御方法には以下のような問題がある。
【００１０】
つまり、上記パラレル送風を行った場合、熱風炉の蓄熱量を極限まで効率よく使うことが可能なため、高炉への送風温度の設定値が低い場合、例えば、送風温度の設定値が１０００℃以下となるような残熱量が少ない状態で、混合冷風バタフライ弁（Ｖ５）の開度が切り替え設定値に達し、前記混合冷風バタフライ弁（Ｖ５）が閉じ、次炉（３ＨＳ）の送風バタフライ弁（Ｖ３）が開き、次炉（３ＨＳ）による送風が開始する場合、前記後行炉（２ＨＳ）の残熱量が少ないため、送風温度を維持するため次炉（３ＨＳ）の送風バタフライ弁（Ｖ３）が急激に開くこととなり、高炉への送風温度の制御が間に合わず高炉への送風温度が変動する。図８に、高炉への送風温度の設定値が低い場合の従来技術に係る温度制御の状態を示す。
【００１１】
なお、上述の熱風炉の切り替え時に、次炉（３ＨＳ）の送風バタフライ弁（Ｖ３）が急激に開くのは、熱風炉の燃焼室、ブラストミキサー、配管類の昇熱に炉熱が取られることにも原因があると思われる。
【００１２】
また、通常は、送風中の熱風炉の送風バタフライ弁の開度が５０％以上となった場合に混冷弁（MV）切り替えのためのシーケンスに進むが、上述のように高炉への送風温度の設定値が低い場合、後行炉（２ＨＳ）の残熱量が少なく、次炉（３ＨＳ）に切り替わった時には既に後行炉（２ＨＳ）の送風バタフライ弁の開度が５０％以上となり、切り替えのためのシーケンスが正常に行われなくなるという問題もある。
【００１３】
このため、従来においては、高炉への送風温度の設定値が低い場合、シングル送風を行っており、高炉への熱風温度の制御性及び熱効率が悪いものとなっていた。
【００１４】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、高炉への送風温度の設定値が低い場合においても、パラレル送風による温度制御を可能とすることにより、制御性及び熱効率の向上を図ることが可能な熱風炉における熱風温度制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明者らは、操業の中であらゆる熱風温度に関して、熱風炉の運転、特に１０００℃以下の低温での送風温度における運転において安定した温度制御ができ、熱風炉を順次切り替えることができる混合冷風バタフライ弁（V５）の開度の条件を求め、熱風温度と混合冷風バタフライ弁との関係を導き出した。
【００１６】
本発明は上記知見に基づきなされたもので、以下のような構成を有する。
［１］少なくとも３基以上の蓄熱式熱風炉を備え、そのうちの２基に導入される気体流量を調整することで高炉に吹き込む熱風温度の制御を行なうパラレル送風運転時に、そのうちの１基を他の熱風炉に切り替える際の１基運転を行っている間の熱風温度の調整を、該１基運転を行なっている熱風炉から排出される熱風に、流量調整弁の開度を調整することにより流量調整された冷風を混合することにより行ない、前記冷風流量の調整を行なう流量調整弁の開度が所定の開度まで変位した場合に、該流量調整弁を閉として次の熱風炉に気体を導入することで、順次熱風炉の切り替えを行う場合において、前記流量調整弁を閉とする際の前記所定の開度を高炉に供給する熱風温度に応じて設定することを特徴とする熱風炉における熱風温度制御方法。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、高炉への送風温度の設定値が低い場合においても、パラレル送風による温度制御を可能とすることにより、制御性及び熱効率の向上を図ることが可能な熱風炉における熱風温度制御方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を実施するための最良の形態の一例を説明する。
【００１９】
図１は、本発明に係る熱風温度制御方法が適用される熱風炉の送風制御系の概略構成図である。図１は、蓄熱式熱風炉が４基並列に設置された場合を示しているが、熱風炉の数は４基に限定されるものではなく、３基以上であれば同様に本発明方法を適用できる。
【００２０】
各熱風炉（１ＨＳ，２ＨＳ，３ＨＳ，４ＨＳ）への送風量は、それぞれの熱風炉に接続された空気供給配管（Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４）に設置された送風バタフライ弁（Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４）の開度を調節することによって制御される。また、前記各熱風炉の出側の配管には、冷風供給配管（Ｈ５）が接続されており、前記冷風供給配管（Ｈ５）の途中に設けられた流量調整弁である混合冷風バタフライ弁（Ｖ５）の開度を調節することによって冷風の混合量が調整される。
【００２１】
高炉１に供給される熱風の温度は、前記高炉１への熱風供給配管の高炉１入口近傍に設けられた温度計２により計測され、その計測結果は温度制御装置３に入力される。前記制御装置３は、前記温度計２による計測値が、予め設定された所定の設定温度となるように、送風バタフライ弁（Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４）及び混合冷風バタフライ弁（Ｖ５）の開度を調整し、送風機４から送風される空気量を調整することで、高炉に供給される熱風の温度を制御する。
【００２２】
以下、熱風炉２基に導入される気体流量を調整することで高炉に吹き込む熱風温度の制御を行なうパラレル送風運転の場合の熱風温度制御方法について説明する。
【００２３】
図２は、熱風炉４基（１ＨＳ，２ＨＳ，３ＨＳ，４ＨＳ）を用いた場合の各熱風炉の切り替えスケジュールの一例を示した図である。また、図３は、各送風炉（１ＨＳ，２ＨＳ，３ＨＳ，４ＨＳ）の状態遷移の一例を示した図である。
【００２４】
図２に示すように、各熱風炉は、例えば、１／２ずつ送風時間をずらすようにスケジューリングされる。図３において、熱風炉（１ＨＳ）及び熱風炉（２ＨＳ）の同時送風から、熱風炉（１ＨＳ）を停止し、熱風炉（３ＨＳ）の送風を開始するまでの温度制御方法について説明する。
【００２５】
熱風炉（１ＨＳ）及び熱風炉（２ＨＳ）の同時送風時においては、熱風炉（１ＨＳ）の送風バタフライ弁（Ｖ１）の開度及び熱風炉（２ＨＳ）の送風バタフライ弁（Ｖ２）の開度をそれぞれ調節し、それぞれの熱風炉に流れる空気流量を調整することによって高炉に供給される熱風の温度制御を行う。ここで、例えば、熱風炉（１ＨＳ）と熱風炉（２ＨＳ）のそれぞれの熱風炉出口温度をＴ１，Ｔ２、風量をＶ１，Ｖ２とすると、高炉へ供給される熱風温度Ｔは、
熱風温度Ｔ＝（Ｔ１・Ｖ１＋Ｔ２・Ｖ２）／（Ｖ１＋Ｖ２）
となり、前記風量Ｖ１とＶ２を調整することにより、熱風温度Ｔは一定に制御できる。
【００２６】
熱風炉（１ＨＳ）の蓄熱量が減少し、熱風炉（１ＨＳ）から熱風炉（３ＨＳ）に送風を切り替える際、熱風炉（１ＨＳ）による送風を停止してから熱風炉（３ＨＳ）による送風を開始するまでの間は、熱風炉（２ＨＳ）１基による送風となる。この熱風炉（２ＨＳ）による１基送風時の熱風温度Ｔの調整は、混合冷風バタフライ弁（Ｖ５）の開度調整による冷風の混合流量の調整により制御される。前記混合冷風バタフライ弁（Ｖ５）に流れる冷風の温度をｔ、冷風流量をｖとすると、高炉へ供給される熱風温度Ｔは、
熱風温度Ｔ＝（ｔ・ｖ＋Ｔ２・Ｖ２）／（ｖ＋Ｖ２）
となり、前記冷風流量ｖを調整することにより、熱風温度Ｔは一定に制御できる。
【００２７】
前記熱風炉（２ＨＳ）１基による送風時において、前記混合冷風バタフライ弁（Ｖ５）の開度が所定の開度になった場合に、この混合冷風バタフライ弁（Ｖ５）を閉として、次の熱風炉（３ＨＳ）に送風し、熱風炉（２ＨＳ）及び熱風炉（３ＨＳ）による同時送風状態に遷移する。ここで、本発明方法は、前記混合冷風バタフライ弁（Ｖ５）を閉とする際の前記所定の開度を、高炉に供給する熱風温度に応じて設定するものである。
【００２８】
図４は、前記混合冷風バタフライ弁（Ｖ５）を閉とする所定の開度（Ｚ）と高炉に供給される熱風温度Ｔとの関係の一例を示した図である。また、図５は、本発明における制御方法を実現するための詳細な構成例を示した図である。従来は温度制御装置に、送風温度設定値、または送風温度実績値と、混合冷風バタフライ弁と送風バタフライ弁の開度を入力して制御するようにしていたが、最適値を決定できず、手動設定としていた。これに対して、図５に示すように、本発明では、温度と混合冷風バタフライ弁開度の最適値を決定する温度−混合冷風バタフライ弁開度演算装置５を新たに追加して、安定した操業を実現するものである。従来の手動設定していた送風温度と混合冷風バタフライ弁の開度の関係を操業データから抜き出して、データベースとして蓄積し、図５に示す温度−混合冷風バタフライ弁開度演算装置５に入力して、図４の関係式を算出した。図４の関係式は、この操業データを最小自乗法により一次関数（必ずしも１次関数である必要はなく、より精度を上げるために２次、３次関数等を当てはめても良い）を当てはめ、関係式を決定した。
【００２９】
図４に示すように、高炉に供給される熱風温度Ｔが低い場合、例えば、前記熱風温度Ｔが１０００℃以下となる場合には、混合冷風バタフライ弁（Ｖ５）を閉とする所定の開度（Ｚ）を、熱風温度Ｔの１次関数として、Ｚ＝ｆ（Ｔ）により変化させる。これは、熱風温度Ｔの値が小さくなるほど混合冷風バタフライ弁（Ｖ５）を閉とする開度（Ｚ）を大きくすることで、上記例の場合では熱風炉（２ＨＳ）１基による送風時間を短くするものである。
【００３０】
この関係式にもとづき、図５の温度−混合冷風バタフライ弁開度演算装置５は、熱風炉の温度設定値、あるいは、現在の熱風炉の実績温度を入力し、熱風炉切り替えのタイミングを決定する混合冷風バタフライ弁（Ｖ５）の開度最適値を決定する。そして、算出された混合冷風バタフライ弁の開度と現在の混合冷風バタフライ弁の開度、たとえば、開度計の測定値、とを比較する。そして、混合冷風バタフライ弁（Ｖ５）の開度が設定値と一致、あるいは、ほぼその値を含む許容範囲に達した場合には、温度制御装置３に対して、混合冷風バタフライ弁（Ｖ５）を閉とするとともに、次の熱風炉の送風バタフライ弁を開とするように指令を出して、２基でのパラレル送風運転を行うようにする。
【００３１】
これにより、前記熱風炉（２ＨＳ）の残熱量の極限までの減少を防止し、炉熱量をある程度残した状態で次の熱風炉（３ＨＳ）へ送風を開始することで、送風バタフライ弁（Ｖ３）が急激に開くのを防ぐことができ、熱風炉（３ＨＳ）への送風開始時における温度制御の乱れを防止することが可能となる。また、熱風炉の切り替え時におけるシーケンスの異常を防止することもできる。
【００３２】
ここで、前記熱風温度Ｔの値としては、温度計２による計測値を用いてもよく、また、高炉に供給される熱風温度の設定値を用いてもよい。
【００３３】
以上、熱風炉（１ＨＳ）及び熱風炉（２ＨＳ）の同時送風から、熱風炉（１ＨＳ）を停止し、熱風炉（３ＨＳ）の送風を開始するまでの温度制御方法について説明したが、熱風炉（２ＨＳ）及び熱風炉（３ＨＳ）の同時送風から、熱風炉（２ＨＳ）を停止し、熱風炉（４ＨＳ）の送風を開始する場合、或いは、それ以降の切り替えの場合においても、上述した方法と同様の温度制御が行われる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明に係る熱風温度制御方法が適用される熱風炉の送風制御系の概略構成図である。
【図２】本発明に係る、熱風炉４基（１ＨＳ，２ＨＳ，３ＨＳ，４ＨＳ）を用いた場合の各熱風炉の切り替えスケジュールの一例を示した図である。
【図３】本発明に係る、各送風炉（１ＨＳ，２ＨＳ，３ＨＳ，４ＨＳ）の状態遷移の一例を示した図である。
【図４】本発明に係る、混合冷風バタフライ弁（Ｖ５）を閉とする所定の開度（Ｚ）と高炉に供給される熱風温度Ｔとの関係の一例を示した図である。
【図５】本発明に係る熱風温度制御方法が適用される熱風炉の送風制御系の詳細構成例を示した図である。
【図６】従来技術に係る熱風炉の送風制御系の概略構成を示す図である。
【図７】従来技術に係る熱風温度制御の時間の経過による変化を概念的に示す図である。
【図８】従来技術に係る高炉への送風温度の設定値が低い場合の温度制御の状態を示す図である。
【符号の説明】
【００３５】
１  高炉
２  温度計
３  温度制御装置
４  送風機
５  温度−混合冷風バタフライ弁開度演算装置
１ＨＳ，２ＨＳ，３ＨＳ，４ＨＳ  熱風炉
Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４  送風バタフライ弁
Ｖ５  混合冷風バタフライ弁
【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】
2005146347.tif 000007
【図６】
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【図７】
2005146347.tif 000009
【図８】
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