(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数基配置された高炉へ接続された熱風炉の熱風を制御するようにした熱風炉の操業において、各熱風炉(3〜5)の炉内圧力を検出する第１〜３圧力センサー(30〜32)を設けると共に、さらに各熱風炉(3〜5)の弁を制御する開閉信号を用い、前記第１〜３圧力センサー(30〜32)からの第１〜３圧力信号と、各熱風炉(3〜5)の弁を制御する開閉信号とを演算処理装置(34)に取り込み比較演算を行い、その演算結果があらかじめ設定した設定条件と同等であれば熱風炉の炉切替えを行うことを特徴とする熱風炉の操業方法。
【請求項２】
前記高炉(12)に先行して熱風を送っている先行する熱風炉と後行している熱風炉において、次の（１）式で示される条件が成立し、且つ後行する熱風炉が休止から送風へ移行中の時、先行する熱風炉と後行する熱風炉の炉内圧力が等しいと判定して、後行する熱風炉の熱風弁を開くことを特徴とする請求項１記載の熱風炉の操業方法。
Ｃ−Ａ≦１０Ｋｐａ              （１）式
但し
Ａ：後行する熱風炉の炉内圧力値
Ｃ：先行する熱風炉の炉内圧力値
【請求項３】
前記先行する熱風炉(3)の送風弁(2a)と熱風弁(11a)が閉まった状態でなおかつ排風弁(8a)が開いている時に先行する熱風炉の炉内圧力が１０Ｋｐａ以下となった時に排風完了と判断して煙道弁(9a)を開くことを特徴とする請求項１又は２記載の熱風炉の操業方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱風炉の操業方法に関し、特に、熱風炉の炉切り替え時における排圧、充圧時間を迅速化して燃焼時間を増やし、熱風炉の蓄熱量を増加させるための新規な改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、高炉へ熱風を送る熱風炉の操業方法としては図１０および図１１に示す方法が採用されており、熱風炉の構成は図８のように構成されていた。
すなわち、図８において符号１で示されるものは送風機で有り、この送風機１は第１送風弁２ａおよび第１充風弁２ｂを介して第１熱風炉３に接続され、また第２送風弁２ｃおよび第２充風弁２ｄを介して第２熱風炉４に接続されると共に、第３送風弁２ｅおよび第３充風弁２ｆを介して第３熱風炉５にそれぞれ接続されている。
前記第１〜第３熱風炉３〜５には、燃料ガスを導くガス本管６から第１〜第３ガス遮断弁７ａ〜７ｃが接続されるとともに、第１〜第３煙道弁９ａ〜９ｃを介して煙突１０へと接続され、さらには、第１〜第３熱風弁１１ａ〜１１ｃを介し、送風本管１３経由で高炉１２へ接続されている。また、第１〜第３煙道弁９ａ〜９ｃには、第１〜第３排風弁８ａ〜８ｃが並列に接続されている。
この場合、１例として、第１熱風炉３を燃焼炉として使用し蓄熱し、今まで蓄熱していた第２熱風炉４を送風炉として使用し、さらに第３熱風炉５を燃焼炉として使用している場合において、例えば第２熱風炉４の送風炉として熱量が減少し、第１熱風炉３が十分に蓄熱されたと仮定し、第２熱風炉４を送風炉から燃焼炉として切り替え、第１熱風炉３を燃焼炉から送風炉として使用するように切り替え操作を行い、第３熱風炉５は燃焼炉として継続している。現時点においては第１熱風炉３は燃焼炉として操業しているため、第１ガス遮断弁７ａと第１煙道弁９ａは開いた状態で第１熱風炉３はガスを燃焼して蓄熱しているが、炉内蓄熱室の煉瓦が所定温度に達すると蓄熱が終りであるとの信号が演算処理装置３４から出され、切り替わり作動信号が出て切り替わりが開始される。
すなわち、図８に示すように、まず燃焼遮断を行うために第１ガス遮断弁７ａを閉じて続いて第１煙道弁９ａが閉じられる。
熱風炉の操業パターンの基本は送風時間一定とした炉替えサイクルで図９に示すように、例えば１号熱風炉３が現在燃焼工程で２号熱風炉４が高炉へ熱風を送る送風工程にある時、１号熱風炉３が燃焼を終えると、炉替え信号が出されると同時に２号熱風炉４には送風終了の指令が出されるが、１号熱風炉３の炉替えが終わって初めて、２号熱風炉４の炉替え信号が出されこれから炉替えが始まる操業となる。なお、図９の炉切替パターンは従来及び本発明とも同じである。
【０００３】
第１煙道弁９ａが閉じられた時点で第１熱風炉３の炉内圧力は大気圧と等しくなり、図１１に示す送風準備として第１充風弁２ｂの開閉を監視するＬｓ（リミットスイッチ）を閉から開くために第１充風弁２ｂを開く信号が演算処理装置３４から出され第１充風弁２ｂを開きＬｓが開きの信号を発してから送風圧力と炉内圧力が等しくなり、且つ安全を見越し時間Ｔ６時間が経過した後に送風圧力と炉内圧力が等しくなったと判断して第１熱風弁１１ａを開く指令信号を出して所定時間を経過して第１熱風弁１１ａのリミットスイッチＬｓがＯＮとなることにより第１熱風弁１１ａの全開を確認し、さらに第１送風弁２ａを開かせて送風機１から冷たい空気が第１送風弁２ａを通り第１熱風炉３の煉瓦に蓄えられた熱と熱交換し第１熱風弁１１ａを経由して高炉１２へ熱風が供給される。
【０００４】
他方、図１０，１１に示すように、第２熱風炉４は第１熱風炉３が燃焼から送風に切り替えが完了した信号が出された時点から第２熱風弁１１ｂと第２送風弁２ｃを閉じて蓄熱のための準備に入る。
すなわち、図１０に示すように第２排風弁８ｂを開く信号を出して弁の動作に要する時間をかせぎ、弁を一気に開くと、熱風炉に張られている蓄熱用の煉瓦が剥離するのを防止することから、小タイマーＴ２、Ｔ３のタイマー時間を取って送風完了して弁を閉めるように小さい弁開度の制御を行っている。
また、排風弁小タイマーＴ１のタイマー時間から排圧保持タイマーＴ２のタイマー時間の所定時間をかけて第２排風弁８ｂを開く。タイマーＴ１から弁を開くに要する時間としてタイマーＴ２の時間経過した後に、排風弁の開閉確認リミットスイッチＬｓが開の信号を出し、タイマーＴ３のタイマー時間経過してから排風が完了して大気圧となったと判断して第２煙道弁９ｂと第２ガ遮断弁７ｂを開き第２熱風炉４に燃焼ガスが供給されて燃焼が始まる。このように複数基配された熱風炉３〜５は順次蓄熱のための燃焼と送風の工程を繰り返すことにより高炉１２へ連続して熱風を供給する。なお、前述の各制御系の信号の取り出し及び処理は前記演算処理装置３４で行われる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の熱風炉の操業方法は、以上のように構成されていたため、次のような課題が存在していた。
すなわち、熱風炉の切り替え時の送風準備（充風）と燃焼準備（排風）共に予め設定した時間をタイマー作動に基づいて行っていた。
本来送風準備完了とは先行送風している熱風炉と後行送風しようとする熱風炉の炉内圧力が一致した時である。
さらに、燃焼準備完了とは送風を行っている熱風炉の炉内圧力が大気圧と等しくなった時であるが、前記したように時間設定をしたタイマーで操業を行うと、炉内圧力で操業管理が行われないので、トラブルの少ない安全な操業を行う必要からどうしても長めの時間設定管理を行っている。
このために熱風炉の切替え時の充風と排風に時間が掛かり炉替え時間が長くなってしまう。この事により蓄熱のための燃焼時間も炉替え時間が長くなるほど短くなっていた。
【０００６】
本発明は以上のような課題を解決するためになされたもので、特に熱風炉の炉替え時の炉替え終了を設定した時間から炉内圧力管理方法に変えて炉替え時間の短縮を図り燃焼時間を延長して熱風炉の蓄熱量を増やす熱風炉の操業方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明による熱風炉の操業方法は、複数基配置された高炉へ接続された熱風炉の熱風を制御するようにした熱風炉の操業において、各熱風炉の炉内圧力を検出する第１〜３圧力センサーを設けると共に、さらに各熱風炉の弁を制御する開閉信号を用い、前記第１〜３圧力センサーからの第１〜３圧力信号と、各熱風炉の弁を制御する開閉信号とを演算処理装置に取り込み比較演算を行い、その演算結果があらかじめ設定した設定条件と同等であれば熱風炉の炉切替えを行う方法であり、また、前記高炉に先行して熱風を送っている先行する熱風炉と後行している熱風炉において、次の（１）式で示される条件が成立し、且つ後行する熱風炉が休止から送風へ移行中の時、先行する熱風炉と後行する熱風炉の炉内圧力が等しいと判定して、後行する熱風炉の熱風弁を開く方法であり、また、
Ｃ−Ａ≦１０Ｋｐａ              （１）式
但し
Ａ：後行する熱風炉の炉内圧力値
Ｃ：先行する熱風炉の炉内圧力値
前記先行する熱風炉の送風弁と熱風弁が閉まった状態でなおかつ排風弁が開いている時に先行する熱風炉の炉内圧力が１０Ｋｐａ以下となった時に排風完了と判断して煙道弁を開く方法である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面と共に本発明による熱風炉の操業方法の好適な実施の形態について詳細に説明する。
なお、送風機１、各送風弁２ａ，２ｃ，２ｅ、各充風弁２ｂ，２ｄ，２ｆ、各熱風炉３，４，５、各遮断弁７ａ，７ｂ，７ｃ、各排風弁８ａ，８ｂ，８ｃ、各煙道弁９ａ，９ｂ，９ｃ、各熱風弁１１ａ，１１ｂ，１１ｃ、ガス本管６、煙突１０、高炉１２、送風本管１３の構成は図８で示した従来構成と同一で一部にセンサーが追加（図８に点線で示している）されたのみであるため、図８の構成をそのまま本発明の実施の形態に適用し、その説明は省略する。
【０００９】
すなわち、前記複数基の熱風炉の炉内圧力を検出する圧力センサーとして第１熱風炉３には第１圧力センサー３０、第２熱風炉４には第２圧力センサー３１、第３熱風炉５には第３圧力センサー３２がそれぞれ設けられ、各圧力センサー３０，３１，３２からの炉内圧力信号である圧力値が演算処理装置３４に取り込まれる。さらに、高炉へ熱風を送る送風本管１３にも送風圧力を検出する第４圧力センサー３３が設けられ第４圧力センサー３３の圧力信号も演算処理装置３４に取り込まれる。複数基の熱風炉３，４，５に設けられている送風弁２ａ，２ｃ，２ｅ、充風弁２ｂ，２ｄ，２ｆ、遮断弁７ａ，７ｂ，７ｃ、排風弁８ａ，８ｂ，８ｃ、煙道弁９ａ，９ｂ，９ｃ、熱風弁１１ａ，１１ｂ，１１ｃの開閉状態を監視する図示しない周知のＬｓ（リミットスイッチ）の開閉信号も前記演算処理装置３４に取り込まれている。
【００１０】
図１には本発明による前述の各信号を演算処理装置３４に取り込む構成を示しているが、第１〜第３熱風弁１１ａ〜１１ｃの開閉を監視するために設けた図示しない開閉Ｌｓ（リミットスイッチ）からの開閉信号を演算処理装置３４に取り込み、さらに前記第１〜第３熱風炉３〜５の炉内圧力値と高炉へ送風を送る送風圧力値を取り込む。
【００１１】
前記演算処理装置３４では、燃焼を休止して高炉１２へ熱風を送る炉替え作業を行うための演算が行われる状況を図２で示している。
先行する熱風炉の炉内圧力値から後行する熱風炉の炉内圧力値を差引いた値が１０Ｋｐａ以下で、後行する熱風炉の熱風送風を休止して送風に移行中であれば、充風が完了したと判断をし、各熱風炉の弁の開閉作動時間を取り込み、後行する熱風炉の熱風弁を開く信号を出す。
このとき、圧力のしきい値を１０Ｋｐａに設定した理由は高炉１２への送風圧力が約４００Ｋｐａで送風を行い、熱風炉に設けられた制御弁はバタフライ弁で開閉作動させるには差圧が大きければ負荷が大きくて機械的に開閉動作ができないことと、送風圧力のおよそ３％以下であれば操業に支障を来たさないためである。
なお、充風完了後、所定の時間（タイマーによる）が経過した後に後行する熱風炉の熱風弁を開く指令を出すようにしているのは、前述した充風時の圧力△Ｐを１０Ｋｐａとしていることから安全を見越して圧力が下がる時間を確保してタイマーを入れている。
【００１２】
次に、送風を休止して燃焼に移る工程の制御を図３に示す。
先行する熱風炉の送風弁が閉まり、さらに先行する熱風炉の熱風弁が閉まり、排風弁が開き、先行する熱風炉の炉内圧力が１０Ｋｐａ以下となると排風完了の信号を出すが、ここでも安全を見越してタイマーによりある程度の待ち時間を設定し、予め設定した時間が経過した後に先行する熱風炉の煙道弁を開いて燃焼を始めて蓄熱を行う。
【００１３】
次に、図２で示した制御信号の判断を図６のフローチャート（演算処理装置３４で行う）で説明する。
先行する第１熱風炉３が現在送風末期で後行する第２熱風炉４は蓄熱末期で第１熱風炉３から第２熱風炉４へ切替え第２熱風炉４を送風炉とする際に、第１ステップ１００で炉の切替え予告信号がオフからオンになった事を確認してオンであれば、第２ステップ１０１で第２熱風炉４の第２充風弁２ｄ開の指令信号を出す。第３ステップ１０２では第２充風弁２ｄが開いたかどうかを確認する。第２充風弁２ｄが完全に開くと、第４ステップ１０３で、図２で示した演算が演算処理装置３４で先行する第１熱風炉３の炉内圧力と後行する熱風炉４の炉内圧力の差が同じか又は１０Ｋｐａ以下かを演算し、前記条件が成立すると充風完了と判断をして後行する熱風炉４の第２熱風弁１１ｂを開いて高炉１２へ熱風を送る送風炉となる。
【００１４】
次に、図３で示した送風休止から燃焼蓄熱への炉替工程を図７で示す。
第１ステップ２００で炉の切替え予告信号がオンからオフになったかを確認し、オフであれば、第２ステップ２０１で排風弁を開く指令をオンさせるが、排風弁を一気に開くと、熱風炉の蓄熱のために構築している煉瓦が剥離する恐れがあるため、一定の時間を設けて開けるタイマーＴ１をスタートさせる。
タイマーＴ１がスタートして設定したタイマー時間が経過したかを第３ステップ２０２で確認して、このタイマー時間が経過したら第４ステップ２０３で排風弁の駆動を停止する停止信号を出すと共に、排圧を保持する時間を確保するためにタイマーＴ２をスタートさせる。タイマーＴ２がこのタイマー時間経過したタイムアップを第５ステップ２０４で確認すると第６ステップ２０５で排風弁を開く指令を出して排風弁を開く。この排風弁を開き炉内の圧力が１０Ｋｐａ以下になったかどうかを第７ステップ２０６で演算処理装置３４で演算して１０Ｋｐａ以下であれば第８ステップ２０７で排風完了したと判断をするが、確実な操業をするために数秒間保持時間を設定してその後先行する熱風炉の煙道弁を開く。
図４及び図５には従来の操業方法と本発明による操業方法の違いを示すが充風及び排風準備に要する時間が両者ともに短縮できた。
【００１５】
【発明の効果】
本発明による熱風炉の操業方法は、以上のように構成されているため、次のような効果を奏する。
各熱風炉に設けた各圧力センサーの圧力値から得られた炉内圧力のプロセスデータで充風完了及び排風完了の信号を取出して用い、演算処理によって得た判定データに基づいて炉切替えを行うことができるため、従来のタイマーによる時間設定管理による操業時間を最小限に抑え、炉替えに掛かる時間を短縮でき、蓄熱燃焼時間を延長することが可能となり大幅に蓄熱量を増やす事が出来た。また、蓄熱量一定とするならば、時間延長しただけ投入する燃料のガスカロリーを低下させることにより、燃料原単位の低減が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による熱風炉の操業方法を説明する説明図である。
【図２】本発明の充風信号処理を説明する説明図である。
【図３】本発明の排風信号処理を説明する説明図である。
【図４】本発明と従来の充風に関する時間と圧力の関係を比較した特性図である。
【図５】本発明と従来の排風に関する時間と圧力の関係を比較した特性図である。
【図６】本発明の休止から送風（充風）を説明するフロー図である。
【図７】本発明の休止から燃焼（排風）を説明するフロー図である。
【図８】本発明と従来の熱風炉の構成を説明する構成図である。
【図９】本発明及び従来の炉切替え状態の概略を示す説明図である。
【図１０】従来の時間設定をした操業を示す排風弁の特性図である。
【図１１】従来の時間設定をした操業を示す充風弁の特性図である。
【符号の説明】
１    送風機
２ａ，２ｃ，２ｅ    送風弁
２ｂ，２ｄ，２ｆ    充風弁
３    第１熱風炉
４    第２熱風炉
５    第３熱風炉
６    ガス本管
７ａ，７ｂ，７ｃ    ガス遮断弁
８ａ，８ｂ，８ｃ    排風弁
９ａ，９ｂ，９ｃ    煙道弁
１０    煙突
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ    熱風弁
１２    高炉
１３    送風本管
３０，３１，３２    第１〜第３圧力センサー
３３    第４圧力センサー
３４    演算処理装置
【図１】
0003962140.tif 000002
【図２】
0003962140.tif 000003
【図３】
0003962140.tif 000004
【図４】
0003962140.tif 000005
【図５】
0003962140.tif 000006
【図６】
0003962140.tif 000007
【図７】
0003962140.tif 000008
【図８】
0003962140.tif 000009
【図９】
0003962140.tif 000010
【図１０】
0003962140.tif 000011
【図１１】
0003962140.tif 000012