(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱風炉の入側の冷風管に配設された調湿装置を用いて前記冷風管内を流れる冷風の湿度を制御する湿度制御方法において、前記調湿装置の入側の前記冷風管に配設された流量計、温度計および湿度計を用いて前記冷風の流量、調湿前温度および調湿前湿度を測定し、前記調湿装置の出側の前記冷風管に配設された温度計を用いて前記冷風の調湿後温度を測定し、前記流量の測定値、前記調湿前温度の測定値、前記調湿前湿度の測定値および前記調湿後温度の測定値を演算装置に伝送し、前記流量の測定値および前記調湿前湿度の測定値を入力信号として演算処理して水分目標添加量を算出し、さらに前記演算装置で前記流量の測定値、前記調湿前温度の測定値および前記調湿後温度の測定値を入力信号として演算処理して水分蒸発量を算出し、次いで前記水分目標添加量と前記水分蒸発量とを比較して小さい方の値を出力信号として前記調湿装置に伝送して前記冷風の湿度を制御することを特徴とする湿度制御方法。
【請求項２】
前記水分目標添加量Ｖ（kg／hr）を下記の (1)式で算出することを特徴とする請求項１に記載の湿度制御方法。
Ｖ＝｛（ＭT −ＭM ）×Ｑ｝／103             ・・・ (1)
Ｖ  ：水分目標添加量（kg／hr）
ＭT ：冷風の調湿後湿度の目標値（ｇ／ｍ3 （標準状態））
ＭM ：冷風の調湿前湿度の測定値（ｇ／ｍ3 （標準状態））
Ｑ  ：冷風の流量の測定値（ｍ3 （標準状態）／hr）
【請求項３】
前記水分蒸発量Ｗ（kg／hr）を下記の (2)式で算出することを特徴とする請求項１または２に記載の湿度制御方法。
Ｗ＝Ｑ×γ×ＣP ×（Ｔ1 −Ｔ2 ）／ΔＨ      ・・・ (2)
Ｗ  ：水分蒸発量（kg／hr）
Ｑ  ：冷風の流量の測定値（ｍ3 （標準状態）／hr）
γ  ：冷風の比重（kg／ｍ3 （標準状態））
ＣP ：冷風の比熱（Ｊ／kg）
Ｔ1 ：冷風の調湿前温度の測定値（℃）
Ｔ2 ：冷風の調湿後温度の測定値（℃）
ΔＨ：Ｔ1 とＴ2 とのエンタルピー差（Ｊ×℃／kg）
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高炉に送風する熱風の湿度を制御するにあたって、熱風炉の入側の冷風管内を流れる冷風の湿度を制御する湿度制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に高炉の操業においては、高炉の炉頂から鉱石等の鉄源およびコークス等の炭材を交互に装入する。一方、高炉の下部から熱風を吹き込んでコークスを燃焼させて、高温の還元性ガスを発生させる。その還元性ガスが高炉内に堆積された原料の間隙を上昇しながら、原料の昇温や還元を行なうことによって銑鉄を製造する。高炉の操業においては、コークスの燃焼を調整して炉内温度を一定範囲に維持するために、高炉に送風する熱風の湿度を制御する必要がある。
【０００３】
熱風を高炉に送風するにあたって、送風機を用いて大気を熱風炉に送給して、熱風炉で加熱する。熱風炉で加熱されて高炉に送風される熱風の湿度を制御するためには、熱風炉の入側で比較的低温の大気（以下、冷風という）の湿度を制御するのが効果的である。そこで冷風の湿度を制御する種々の技術が提案されている。
【０００４】
たとえば特開昭62-112715 号公報には、高炉送風の調湿方法が開示されている。この方法は、送風機から熱風炉に至る間の冷風管に複数組のノズル群を設けて、水をミスト化して冷風管に吹き込むことによって高炉に送風する熱風の湿度を調整しようとするものである。しかしこの方法では、水を過剰に吹き込むのを防止する機能が備えられていない。したがって冷風管内に水を過剰に吹き込んだ場合に、余剰の水がドレン化するので、送風機や熱風炉のエネルギー消費量が増大するという問題があった。
【０００５】
特公昭57-22966号公報には、熱風調湿制御法が開示されている。この方法は、送風機から熱風炉までの間の冷風管にクーリングタワーと冷凍機を設けて、冷風の温度を制御することによって冷風の湿度を調整し、その結果、高炉に送風する熱風の湿度を調整しようとするものである。しかしこの方法では、冷風の温度を制御するために大規模な設備が必要であるのみならず、冷風の温度制御の精度が低いので、湿度のばらつきも大きいという問題があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記のような問題を解消し、高炉に送風する熱風の湿度を調整するにあたって、熱風炉入側の冷風管内を流れる冷風の湿度を、安価でしかも高精度で制御する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】
本発明は、熱風炉の入側の冷風管に配設された調湿装置を用いて冷風管内を流れる冷風の湿度を制御する湿度制御方法において、調湿装置の入側の冷風管に配設された流量計、温度計および湿度計を用いて冷風の流量、調湿前温度および調湿前湿度を測定し、調湿装置の出側の冷風管に配設された温度計を用いて冷風の調湿後温度を測定し、流量の測定値、調湿前温度の測定値、調湿前湿度の測定値および調湿後温度の測定値を演算装置に伝送し、調湿前湿度の測定値および調湿後湿度の目標値とを入力信号として演算処理して水分目標添加量を算出し、さらに演算装置で流量の測定値、調湿前温度の測定値および調湿後温度の測定値を入力信号として演算処理して水分蒸発量を算出し、次いで水分目標添加量と水分蒸発量とを比較して小さい方の値を出力信号として調湿装置に伝送して冷風の湿度を制御する湿度制御方法である。
【０００８】
前記した発明においては、第１の好適態様として、冷風の流量の測定値をＱ（ｍ3 （標準状態）／hr）、調湿前湿度の測定値をＭM （ｇ／ｍ3 （標準状態））、調湿後湿度の目標値をＭT （ｇ／ｍ3 （標準状態））として、水分目標添加量Ｖ（kg／hr）を下記の (1)式で算出することが好ましい。
Ｖ＝｛（ＭT −ＭM ）×Ｑ｝／103             ・・・ (1)
Ｖ  ：水分目標添加量（kg／hr）
ＭT ：冷風の調湿後湿度の目標値（ｇ／ｍ3 （標準状態））
ＭM ：冷風の調湿前湿度の測定値（ｇ／ｍ3 （標準状態））
Ｑ  ：冷風の流量の測定値（ｍ3 （標準状態）／hr）
また第２の好適態様として、冷風の流量の測定値をＱ（ｍ3 （標準状態）／hr）、調湿前温度の測定値をＴ1 （℃）、調湿後温度の測定値をＴ2 （℃）、比重をγ（kg／ｍ3 （標準状態））、比熱をＣP （Ｊ／kg）、Ｔ1 とＴ2 とのエンタルピー差をΔＨ（Ｊ×℃／kg）として、水分蒸発量Ｗ（kg／hr）を下記の (2)式で算出することが好ましい。
【０００９】
Ｗ＝Ｑ×γ×ＣP ×（Ｔ1 −Ｔ2 ）／ΔＨ      ・・・ (2)
Ｗ  ：水分蒸発量（kg／hr）
Ｑ  ：冷風の流量の測定値（ｍ3 （標準状態）／hr）
γ  ：冷風の比重（kg／ｍ3 （標準状態））
ＣP ：冷風の比熱（Ｊ／kg）
Ｔ1 ：冷風の調湿前温度の測定値（℃）
Ｔ2 ：冷風の調湿後温度の測定値（℃）
ΔＨ：Ｔ1 とＴ2 とのエンタルピー差（Ｊ×℃／kg）
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明を適用する装置の例を示す配置図であり、湿度の制御系統のブロック図とともに示す。冷風管１に調湿装置２が配設され、冷風管１内を流れる冷風に水槽７内の水８を添加（以下、調湿という）する。図１中の矢印ａは冷風の流れる方向を示し、上流側に送風機（図示せず）が配設され、下流側に熱風炉（図示せず）が配設される。
【００１１】
冷風管１に配設された調湿装置２の入側には、流量計３，温度計４および湿度計５が配設され、冷風の流量，調湿する前の温度（以下、調湿前温度という）および調湿する前の湿度（以下、調湿前湿度という）をそれぞれ測定する。こうして測定された冷風の流量の測定値Ｑ（ｍ3 （標準状態）／hr），調湿前温度の測定値Ｔ1 （℃）および調湿前湿度の測定値ＭM （ｍ3 （標準状態）／hr）は、演算装置９に伝送される。また調湿装置２の出側には、温度計６が配設され、冷風を調湿した後の温度（以下、調湿後温度という）を測定する。こうして測定された調湿後温度の測定値Ｔ2 （℃）は、演算装置９に伝送される。
【００１２】
演算装置９は、冷風の流量の測定値Ｑ，調湿前湿度の測定値ＭM を入力信号として演算処理し、冷風を調湿した後の湿度（以下、調湿後湿度という）を、その目標値ＭT （ｇ／ｍ3 （標準状態））に一致させるために必要な水８の添加量（以下、水分目標添加量という）を算出する。水分目標添加量Ｖ（kg／hr）の算出方法は、計算式を用いて算出する方法でも良いし、あらかじめ過去の操業実績や実験データを用いて表を作成しておき、その表を読み取る方法でも良い。計算式を用いる場合は、計算式の一例として下記の (1)式を用いるのが好ましい。
【００１３】
Ｖ＝｛（ＭT −ＭM ）×Ｑ｝／103             ・・・ (1)
Ｖ  ：水分目標添加量（kg／hr）
ＭT ：冷風の調湿後湿度の目標値（ｇ／ｍ3 （標準状態））
ＭM ：冷風の調湿前湿度の測定値（ｇ／ｍ3 （標準状態））
Ｑ  ：冷風の流量の測定値（ｍ3 （標準状態）／hr）
調湿後湿度の測定値ＭM を、その目標値ＭT に一致させるためには、水８を、算出された水分目標添加量Ｖで冷風に添加する必要がある。しかし、水分目標添加量Ｖが過大である場合は、余剰の水８がドレン化して送風機や熱風炉のエネルギー消費量が増大する。
【００１４】
そこで冷風の流量の測定値Ｑ（ｍ3 （標準状態）／hr），調湿前温度の測定値Ｔ1 （℃）および調湿後温度の測定値Ｔ2 （℃）を入力信号として演算処理し、冷風管１内を流れる冷風に吹き込まれた水８が蒸発する量（以下、水分蒸発量という）を算出する。水分蒸発量Ｗ（kg／hr）の算出方法は、計算式を用いて算出する方法でも良いし、あらかじめ過去の操業実績や実験データを用いて表を作成しておき、その表を読み取る方法でも良い。計算式を用いる場合には、計算式の一例として下記の (2)式を用いるのが好ましい。
【００１５】
Ｗ＝Ｑ×γ×ＣP ×（Ｔ1 −Ｔ2 ）／ΔＨ      ・・・ (2)
Ｗ  ：水分蒸発量（kg／hr）
Ｑ  ：冷風の流量の測定値（ｍ3 （標準状態）／hr）
γ  ：冷風の比重（kg／ｍ3 （標準状態））
ＣP ：冷風の比熱（Ｊ／kg）
Ｔ1 ：冷風の調湿前温度の測定値（℃）
Ｔ2 ：冷風の調湿後温度の測定値（℃）
ΔＨ：Ｔ1 とＴ2 とのエンタルピー差（Ｊ×℃／kg）
なお、冷風の比重γ（kg／ｍ3 （標準状態）），比熱ＣP （Ｊ／kg），エンタルピー差ΔＨ（Ｊ×℃／kg）は、それぞれ大気の比重，比熱，エンタルピー差として従来から知られている値を使用すれば良い。
【００１６】
冷風管１内を流れる冷風に添加される水８の量が、算出された水分蒸発量Ｗの値以下である場合は、水８は冷風管１内ですべて蒸発する。冷風に添加される水８の量が、算出された水分蒸発量Ｗの値を超える場合は、余剰の水８がドレン化する。したがって、冷風管１内を流れる冷風に添加される水８の量は、水分蒸発量Ｗの値以下とする必要がある。
【００１７】
そこで、水分目標添加量Ｖと水分蒸発量Ｗとを比較して、小さい方の値に基づいて調湿装置２を介して冷風に添加される水８の量を制御することによって、冷風管１内の冷風に水８を添加する際に余剰の水８のドレン化を防止できる。こうして簡便な方法で省エネルギーを達成でき、しかも熱風炉入側の冷風の湿度を高い精度で制御できる。
【００１８】
【実施例】
図１に示す装置を用いて、冷風管１内を流れる冷風に水８を添加して熱風炉の操業を行なった。冷風の流量Ｑは372000ｍ3 （標準状態）／hr，調湿後湿度の目標値ＭT は50ｇ／ｍ3 （標準状態），調湿前湿度の測定値ＭM は10ｇ／ｍ3 （標準状態）であった。したがって、前記した (1)式から水分目標添加量Ｖは14.9×103 kg／hrとなる。また、冷風の比重γは1.25kg／ｍ3 （標準状態），比熱ＣP は1029Ｊ／kg，調湿前温度Ｔ1 は 218.6℃，調湿後温度Ｔ2 は 160℃，エンタルピー差ΔＨは2297.4×103 Ｊ×℃／kgであった。したがって前記した (2)式から水分蒸発量Ｗは12.2×103 kg／hrとなる。
【００１９】
こうして算出された水分目標添加量（Ｖ＝14.9×103 kg／hr）と水分蒸発量（Ｗ＝12.2×103 kg／hr）とを比較して小さい方の値、すなわち12.2×103 kg／hrで水８を冷風に添加するように調湿装置２を制御しながら熱風炉を操業した。これを発明例とする。
一方、比較例として、水分蒸発量Ｗを考慮せず、前記した (2)式で算出した水分目標添加量Ｖの値、すなわち14.9×103 kg／hrで水８を冷風に添加するように調湿装置２を制御しながら熱風炉を操業した。その他の条件は発明例と同じである。
【００２０】
発明例では添加された水８はすべて冷風管１内で蒸発したのに対して、比較例では余剰の水８はドレン化した。その結果、熱風炉のエネルギー消費量は、発明例の方が２％削減された。
【００２１】
【発明の効果】
本発明では、高炉に送風する熱風の湿度を調整するにあたって、熱風炉入側の冷風管内を流れる冷風の湿度を、安価でしかも高精度で制御でき、しかもエネルギー消費量を削減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用する装置の例を示す配置図であり、湿度の制御系統のブロック図とともに示す。
【符号の説明】
１  冷風管
２  調湿装置
３  流量計
４  温度計
５  湿度計
６  温度計
７  水槽
８  水
９  演算装置
【図１】
0003846188.tif 000002