(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧操業を行う高炉にて、高炉排ガス上昇管下部外周に設けた散水ノズル（以下、「排ガス上昇管散水ノズル」という。）から散水して炉頂ガス温度を制御する方法において、高炉排ガス上昇管上部に設置した水分計で上昇管内の炉頂ガス中の水分量を測定し、この測定値と上昇管上部の飽和状態における水分量とを比較し飽和状態になるまでの、前記排ガス上昇管散水ノズルからの散水流量を求め、一方、上昇管上部に設置してある温度計で上昇管内の炉頂ガス温度を測定し、この測定値と上昇管上部の規定温度とを比較し規定温度まで冷却する、前記排ガス上昇管散水ノズルからの散水流量を求め、これら二つの散水流量を比較し小さい方の散水流量を、散水流量を調節する調節弁に散水流量として設定し、さらに前記調節弁の冷却水流れ上流側に設けた流量計で散水流量を測定し、この測定値と散水流量設定値との差に基づいて調節弁の開閉を調節しながら前記排ガス上昇管散水ノズルから冷却水を散水して上昇管外周部を冷却し炉頂ガスを間接冷却することを特徴とする高炉炉頂ガス温度の制御方法。
【請求項２】
請求項１記載の高炉炉頂ガス温度の制御方法において、さらに前記上昇管下部に設置した水分計で上昇管内の炉頂ガス中の水分量を測定し、この測定値と上昇管下部の飽和状態における水分量とを比較し飽和状態になるまでの、高炉内を上昇してきた炉頂ガスに直接散水して炉頂ガスを冷却するために高炉炉頂部に設けた散水ノズル（以下、「炉頂部散水ノズル」という。）からの散水流量を求め、一方、前記炉頂部散水ノズルの上方に設置してある温度計で炉頂ガス温度を測定し、この測定値と高炉排ガス上昇管下部の規定温度とを比較し規定温度まで冷却する、前記炉頂部散水ノズルからの散水流量を求め、これら二つの散水流量を比較し小さい方の散水流量を、散水流量を調節する調節弁に散水流量として設定し、さらに前記調節弁の冷却水流れ上流側に設けた流量計で散水流量を測定し、この測定値と散水流量設定値との差に基づいて調節弁の開閉を調節しながら前記炉頂部散水ノズルから冷却水を散水して高炉内を上昇してきた炉頂ガスを直接冷却することを特徴とする高炉炉頂ガス温度の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高圧操業を行う高炉における高炉炉頂ガス温度の制御技術分野に属し、さらに詳しくは、炉頂ガス中の水分量と炉頂ガスの温度とから散水ノズルの散水流量を調節して炉頂ガスを冷却する高炉炉頂ガス温度の制御技術分野に属するものである。
【０００２】
【従来の技術】
高圧操業を行う高炉において、高炉炉頂ガスは、高炉排ガス上昇管で集められ、下降管を経由してダストキャッチャに導入され、ここで粗粒ダストが除かれ、その後、湿式集塵機または乾式集塵機で微細ダストが除かれる。除塵された炉頂ガスは、炉頂発電タービンに導入され発電した後、熱風炉や、ガスホルダーに導入される。炉頂発電タービンに導入される炉頂ガス温度は、発電量を増すために高い方が好ましい。
【０００３】
炉頂ガスの温度が上昇すると、炉頂に設置してあるベルやクロスゾンデなどの機器の寿命を短くするとともに、乾式集塵機（バッグフィルター）を採用している場合は、バッグフィルターの濾布の熱損傷をひき起こすことになる。したがって、炉頂ガス温度を適切に制御することは重要である。特に、微粉炭吹き込み量が増加すると、炉頂ガス温度は上昇する傾向がある。
【０００４】
炉頂ガス温度を制御する方法として、一般的に炉頂の各部に散水する方法が取られているが、散水が炉頂ガスの冷却に効果的に働いていることを確認することが重要である。従来の炉頂ガス温度制御方法の一例を図３に示す。図３に示すように、高炉炉頂部に設けた散水ノズル９から高炉内を上昇してきた炉頂ガスに直接散水して炉頂ガスを冷却し、さらに高炉排ガス上昇管下部外周に設けた散水ノズル３から高炉排ガス上昇管２の外周に散水して上昇管内を上昇する炉頂ガスを間接冷却する炉頂ガス温度の制御方法がある。
【０００５】
すなわち、高炉内を上昇してきた炉頂ガス温度は 650℃程度あり、これを下げるために、散水ノズル９の上方に設置した温度計７で上昇してきた炉頂ガス温度を測定し、この測定値に基づいて温度調節計８で規定温度、例えば、上昇管下部で 350℃になるようにＰＩＤ演算して散水流量を求め、この散水流量に基づいて調節弁10の開閉を調節して散水ノズル９から冷却水を散水して炉頂ガスを直接冷却している。さらに炉頂ガス温度を下げるために、上昇管上部に設置した温度計４で上昇してきた炉頂ガス温度を測定し、この測定値に基づいて温度調節計５で規定温度、例えば、上昇管上部で 180℃になるようにＰＩＤ演算して散水流量を求め、この散水流量に基づいて調節弁６の開閉を調節して散水ノズル３から高炉排ガス上昇管２の外周に散水して炉頂ガスを間接冷却している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のように炉頂ガスを冷却することに重点をおき、散水ノズルからの散水流量を調節した場合は、散水量が多過ぎると、すなわち、炉頂ガス中の水分が飽和状態以上になると、散水した水分は蒸発しきれず水の状態で残存する。残存した水分は、炉内で発生する亜硫酸ガスや塩素ガスなどを溶かし込み、高炉炉頂部や上昇管の内張耐火物を濡らし、あるいは染み込んで耐火物と反応して耐火物の劣化を促進する。さらに耐火物の亀裂から浸入した亜硫酸ガスや塩素ガスなどを溶かし込んだ水分が鉄皮を腐食させることにもなる。高炉炉頂部や上昇管の内張耐火物の補修は高炉巻きかえ時まで行うことができず、内張耐火物の損傷を防止することは高炉操業上、重要なことである。
【０００７】
こうした状態は散水ノズルの性能、炉頂ガスの流れに対する散水ノズルの設置位置、炉頂ガス流量に対する散水流量などの不適合があったときに発生する。これらの不適合を防止するためには、多くのセンサを設置することで可能かも知れないが、多くのセンサからの情報を正確に把握することは困難である。したがって、数少ないセンサで散水ノズルからの散水流量を調節し、散水した水分が全て蒸発し水の状態で残存しない炉頂ガス温度の制御方法が望まれている。
【０００８】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、高圧操業を行う高炉にて、散水ノズルから散水して炉頂ガス温度を制御する方法において、炉頂ガス温度と炉頂ガス中の水分量を測定することによって、散水ノズルからの散水流量を精度よく調節し、かつ散水した水分が全て蒸発し水の状態で残存せず、炉頂部で炉頂ガスの水分が飽和状態以上にならないように、高炉炉頂ガス温度を制御する方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
その要旨は、高圧操業を行う高炉にて、高炉排ガス上昇管下部外周に設けた散水ノズル（以下、「排ガス上昇管散水ノズル」という。）から散水して炉頂ガス温度を制御する方法において、高炉排ガス上昇管上部に設置した水分計で上昇管内の炉頂ガス中の水分量を測定し、この測定値と上昇管上部の飽和状態における水分量とを比較し飽和状態になるまでの、前記排ガス上昇管散水ノズルからの散水流量を求め、一方、上昇管上部に設置してある温度計で上昇管内の炉頂ガス温度を測定し、この測定値と上昇管上部の規定温度とを比較し規定温度まで冷却する、前記排ガス上昇管散水ノズルからの散水流量を求め、これら二つの散水流量を比較し小さい方の散水流量を、散水流量を調節する調節弁に散水流量として設定し、さらに前記調節弁の冷却水流れ上流側に設けた流量計で散水流量を測定し、この測定値と散水流量設定値との差に基づいて調節弁の開閉を調節しながら前記排ガス上昇管散水ノズルから冷却水を散水して上昇管外周部を冷却し炉頂ガスを間接冷却することを特徴とする高炉炉頂ガス温度の制御方法である。
【００１０】
上記の高炉炉頂ガス温度の制御方法において、さらに前記上昇管下部に設置した水分計で上昇管内の炉頂ガス中の水分量を測定し、この測定値と上昇管下部の飽和状態における水分量とを比較し飽和状態になるまでの、高炉内を上昇してきた炉頂ガスに直接散水して炉頂ガスを冷却するために高炉炉頂部に設けた散水ノズル（以下、「炉頂部散水ノズル」という。）からの散水流量を求め、一方、前記炉頂部散水ノズルの上方に設置してある温度計で炉頂ガス温度を測定し、この測定値と高炉排ガス上昇管下部の規定温度とを比較し規定温度まで冷却する、前記炉頂部散水ノズルからの散水流量を求め、これら二つの散水流量を比較し小さい方の散水流量を、散水流量を調節する調節弁に散水流量として設定し、さらに前記調節弁の冷却水流れ上流側に設けた流量計で散水流量を測定し、この測定値と散水流量設定値との差に基づいて調節弁の開閉を調節しながら前記炉頂部散水ノズルから冷却水を散水して高炉内を上昇してきた炉頂ガスを直接冷却することを特徴とする高炉炉頂ガス温度の制御方法である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明では、測温部位での炉頂ガス中の水分が飽和状態になるまでの散水流量と同じ測温部位での温度が規定温度に冷却するまでの散水流量とを比較して、小さい方の散水流量をもとにして散水ノズルから散水して炉頂ガス温度を制御する。すなわち、測温部位での炉頂ガス中の水分が飽和状態になるまでの散水流量の方が小さいときは、飽和状態になるまでの散水流量の余裕が少ないことであり、この時、散水流量の大きい同じ測温部位での温度が規定温度に冷却するまでの散水流量で炉頂ガス温度を制御すれば、過剰の散水となり蒸発しきれない水分は水の状態で残存することになる。
【００１２】
また、測温部位での温度が規定温度に冷却するまでの散水流量の方が小さいときは、規定温度に冷却するまでの散水流量の余裕が少ないことであり、この時、散水流量の大きい同じ測温部位での炉頂ガス中の水分が飽和状態になるまでの散水流量で炉頂ガス温度を制御すれば、過剰の散水となり炉頂ガス温度が下がり過ぎることになる。したがって、炉頂ガス温度の制御は、測温部位での飽和状態になるまでの散水流量と同じ測温部位での規定温度に冷却するまでの散水流量とを比較して、小さい方の散水流量で行う。ただし、炉頂ガス中の水分が飽和状態以上、あるいは炉頂ガス温度が規定温度未満であれば、これ以上散水して炉頂ガスを冷却することはできない。
【００１３】
以上のように、二つの散水流量を比較して、小さい方の散水流量をもとに炉頂ガス温度を制御することによって、水の状態で残存する水分がなくなり、高炉炉頂部や上昇管の内張耐火物を劣化させることがなくなり、さらに耐火物の亀裂から浸入した亜硫酸ガスや塩素ガスなどを溶かし込んだ水分が鉄皮を腐食することもなくなる。また、炉頂ガス温度を規定温度に維持できるため、炉頂発電量も安定し、乾式集塵機の濾布の熱損傷を回避することができる。
【００１４】
【実施例１】
以下に、本発明の実施例を図に基づいて説明する。図１は高炉排ガス上昇管２の外周に散水して上昇管内を上昇する炉頂ガス温度を制御する例で、高炉頂部から上方に伸びる２本の高炉排ガス上昇管２が１本の上昇管となる結合点Ａに水分計11を設置している。その理由は、炉況が不安定となり炉頂ガス温度が急激に上昇した時など、急激に炉頂ガスに散水することになり、こうしたとき、一時的に過剰散水が発生する。過剰水分を含んだ炉頂ガスは、流れが曲げられる部分などで側壁に衝突し、その部分を濡らすことになるからである。したがって、炉頂ガスの流れが曲げられる結合点Ａに水分計11を設置している。水分計11には中性子水分計を用いることができる。
【００１５】
水分計11で上昇管内の炉頂ガス中の水分量を測定し、この測定値に基づき水分調節計12でＰＩＤ演算して飽和状態になるまでの散水流量を求める。一方、上昇管上部に設置してある温度計４で上昇管内の炉頂ガス温度を測定し、この測定値に基づき温度調節計５でＰＩＤ演算して規定温度に冷却するまでの散水流量を求める。そして上記、二つの散水流量の信号が演算器15に送られる。
【００１６】
水分調節計12からと温度調節計５から送られてきた二つの散水流量信号を演算器15で比較し、小さい方の散水流量信号についてＰＩＤ演算して求めた散水流量を流量調節計14に設定散水流量として設定する。流量調節計14は前記設定散水流量に基づき調節弁６の開閉を調節する。さらに前記調節弁６の前方に設けた流量計13で散水流量を測定し、この測定値と散水流量設定値との差に基づいて、流量調節計14は調節弁６の開閉を調節することによって、散水ノズル（排ガス上昇管散水ノズル）３からの散水流量の精度を高めることができる。このように調節弁６の開閉を調節しながら高炉排ガス上昇管下部に設けた散水ノズル３から冷却水を散水して上昇管外周部を冷却して炉頂ガスを間接冷却することによって、炉頂ガス温度を制御する。
【００１７】
【実施例２】
図２は、図１に示す炉頂ガス温度の制御方法に、さらに、高炉排ガス上昇管２の下部Ｂ点に水分計16を設置し散水ノズル（炉頂部散水ノズル）９からの散水流量の精度を高めたものである。すなわち、炉況が不安定となり炉頂ガス温度が急激に上昇した時など、急激に炉頂ガスに散水することになり、こうしたとき、一時的に過剰散水（水分が飽和状態以上）となることがあるため、ここに水分計16を設置して炉頂ガス中の水分量を測定することは高炉炉頂部や上昇管の内張耐火物の損傷を回避する上から重要なことである。水分計11には中性子水分計を用いることができる。
【００１８】
水分計16で上昇管内の炉頂ガス中の水分量を測定し、この測定値に基づき水分水分調節計17でＰＩＤ演算して飽和状態になるまでの散水流量を求める。一方、散水ノズル９の上方に設置してある温度計７で高炉炉頂部の炉頂ガス温度を測定し、この測定値に基づき温度調節計８でＰＩＤ演算して規定温度に冷却するまでの散水流量を求める。そして上記、二つの散水流量の信号が演算器20に送られる。
【００１９】
水分調節計16からと温度調節計８から送られてきた二つの散水流量信号を演算器20で比較し、小さい方の散水流量信号についてＰＩＤ演算して求めた散水流量を流量調節計19に設定散水流量として設定する。流量調節計19は前記設定散水流量に基づき調節弁10の開閉を調節する。さらに前記調節弁10の前方に設けた流量計18で散水流量を測定し、この測定値と散水流量設定値との差に基づいて、流量調節計19は調節弁10の開閉を調節することによって、散水ノズル９からの散水流量の精度を高めることができる。このように調節弁10の開閉を調節しながら高炉炉頂部に設けてある散水ノズル９から冷却水を散水して炉頂ガスを直接冷却することによって炉頂ガス温度を制御する。
【００２０】
以上述べたように、水分計11および16を設けることによって、炉頂ガス中の水分量が測定でき、これに基づいて炉頂ガス中の水分が飽和状態になるまでの散水流量を求めることができる。一方、温度計４および７で測定した温度に基づいて測温部位の温度を規定温度まで冷却するまでの散水流量を求めることができる。上記、二つの散水流量を比較して小さい方の散水流量で炉頂ガス温度を制御すれば、炉頂ガス温度は規定温度を超えることなく、かつ炉頂ガス中の水分は飽和状態以上になることもない。したがって、高炉炉頂部や上昇管の内張耐火物の損傷を防止することができる。
【００２１】
【発明の効果】
以上述べたところから明らかなように、本発明によれば、炉頂ガス中の水分が飽和状態以上にならないように炉頂ガス温度を制御することができるため、高炉炉頂部で炉頂ガスに直接散水した水分が蒸発しきれずに水の状態で残存することはない。したがって、亜硫酸ガスや塩素ガスなどを溶かし込んだ水分が高炉炉頂部や上昇管の内張耐火物を濡らし、あるいは染み込むこともなくなり、その結果、耐火物の損傷や鉄皮の腐食を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１の高炉炉頂ガス温度の制御方法を説明する図である。
【図２】請求項２の高炉炉頂ガス温度の制御方法を説明する図である。
【図３】従来の高炉炉頂ガス温度の制御方法を説明する図である。
【符号の説明】
１…高炉、２…高炉排ガス上昇管、３…散水ノズル（排ガス上昇管散水ノズル）、４…温度計、５…温度調節計、６…調節弁、７…温度計、８…温度調節計、９…散水ノズル（炉頂部散水ノズル）、10…調節弁、11…水分計、12…水分調節計、13…流量計、14…流量調節計、15…演算器、16…水分計、17…水分調節計、18…流量計、19…流量調節計、20…演算器。
【図１】
0004045047.tif 000002
【図２】
0004045047.tif 000003
【図３】
0004045047.tif 000004