JP2002180117A - 熱風炉入側における冷風の湿度制御方法 - Google Patents

熱風炉入側における冷風の湿度制御方法

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Abstract

(57)【要約】 【課 題】 高炉に送風する熱風の湿度を調整するにあ
たって、熱風炉の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して、省エネルギーを達
成する方法を提供する。 【解決手段】 冷風の流量,調湿前湿度,調湿後湿度を
用いて水分目標添加量を算出し、冷風の流量,調湿前温
度,調湿後温度を用い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で
水を冷風に添加するように制御する。

Description

【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)、T
1 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C
P (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 21
8.6℃,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14.9×10
3 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

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【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。
  2. 【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)
  3. 【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)
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