JP2003344326A - Method of measuring hydrogen gas concentration in exhaust gas - Google Patents
Method of measuring hydrogen gas concentration in exhaust gasInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、転炉等の製・精錬
容器から発生する排ガス中の水素ガス濃度を測定する方
法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for measuring the concentration of hydrogen gas in exhaust gas generated from a manufacturing / refining vessel such as a converter.
【０００２】[0002]
【従来の技術】鉄鋼精錬工程である転炉精錬工程や溶銑
予備処理工程では、溶銑への酸素供給によって生じるＣ
Ｏガスを回収する際には、ガス爆発を防ぐために赤外線
吸収法によりガス成分の分析・測定が行われ、その測定
結果に基づいてガス回収を行うか否かが判断されてい
る。2. Description of the Related Art In a converter refining process and a hot metal pretreatment process, which are steel refining processes, C generated by supplying oxygen to the hot metal.
When recovering the O gas, the gas components are analyzed and measured by the infrared absorption method in order to prevent the gas explosion, and it is determined whether or not to recover the gas based on the measurement result.
【０００３】このような精錬工程で廃棄プラスチック等
のプラスチックを副原料として添加した場合、プラスチ
ックの分解により水素ガスが大量に発生するため、安全
操業を確保するには排ガス組成がガス爆発限界を超えな
いように管理する必要があり、又、回収した排ガスを利
用する際にはガスカロリーを把握することが不可欠であ
る。従って、精錬工程においてプラスチックを添加した
場合には、排ガス中の水素ガス濃度を測定することが必
要である。When plastics such as waste plastics are added as an auxiliary material in such refining process, a large amount of hydrogen gas is generated due to the decomposition of the plastics. Therefore, in order to ensure safe operation, the composition of exhaust gas exceeds the gas explosion limit. It is necessary to manage so that it does not exist, and it is indispensable to grasp the gas calories when using the recovered exhaust gas. Therefore, when plastic is added in the refining process, it is necessary to measure the hydrogen gas concentration in the exhaust gas.
【０００４】従来、ガス中の水素ガス濃度を測定する際
には、一般的に熱伝導式ガス分析装置が用いられてい
る。図１に熱伝導式ガス分析装置の測定原理図を示す。
ホイートストンブリッジを形成している、測定室３１，
３１及び比較室３２，３２に設置された白金線３３は、
電源３４から電流を流すことによって加熱されている。
比較室３２には基準ガスが封印されており、測定室３１
には測定されるガスが主流３６から導かれるようになっ
ている。測定ガスの組成が変化すると、その熱伝導率が
変化し、測定室３１の白金線３３の温度が変化するた
め、白金線３３の抵抗値が変わる。この抵抗値の変化を
ホイートストンブリッジの不平衡電圧の変化として出力
端子３７で検出し、測定ガスの混合比の変化、つまり測
定すべき成分の濃度変化と対応させている。この場合、
測定室３１や比較室３２は、周囲の温度の影響を少なく
するために一定温度に調整されている。図中、符号３５
は指示計である。Conventionally, when measuring the hydrogen gas concentration in a gas, a heat conduction type gas analyzer is generally used. FIG. 1 shows a measurement principle of the heat conduction type gas analyzer.
Measuring chamber 31, forming a Wheatstone bridge,
31 and the platinum wire 33 installed in the comparison chambers 32, 32,
It is heated by passing an electric current from the power source 34.
The reference chamber is sealed in the comparison chamber 32, and the measurement chamber 31
The gas to be measured is introduced from the main stream 36. When the composition of the measurement gas changes, its thermal conductivity changes and the temperature of the platinum wire 33 in the measurement chamber 31 changes, so that the resistance value of the platinum wire 33 changes. This change in resistance value is detected at the output terminal 37 as a change in the unbalanced voltage of the Wheatstone bridge, and is associated with a change in the mixing ratio of the measurement gas, that is, a change in the concentration of the component to be measured. in this case,
The measurement chamber 31 and the comparison chamber 32 are adjusted to a constant temperature in order to reduce the influence of the ambient temperature. In the figure, reference numeral 35
Is an indicator.
【０００５】検出された電圧と測定ガスの熱伝導率との
関係は、例えば下記の（１）式のようにして表すことが
できる。尚、（１）式において、λは測定ガスの熱伝導
率、α及びβは装置固有定数、Ｖは測定電圧である。The relationship between the detected voltage and the thermal conductivity of the measurement gas can be expressed, for example, by the following equation (1). In the equation (1), λ is the thermal conductivity of the measurement gas, α and β are the device specific constants, and V is the measurement voltage.
【０００６】[0006]
【数１】 [Equation 1]
【０００７】検出された電圧から（１）式により測定ガ
スの熱伝導率を求め、予め想定したガス組成における水
素ガス濃度の検量線に基づいて水素ガス濃度を求める。
この検量線の１例を下記の（２）式に示す。但し、
（２）式において、ＸH は水素ガス濃度、ａ及びｂは定
数、λは測定ガスの熱伝導率である。The thermal conductivity of the measurement gas is obtained from the detected voltage by the equation (1), and the hydrogen gas concentration is obtained based on the calibration curve of the hydrogen gas concentration in the gas composition assumed in advance.
An example of this calibration curve is shown in the following equation (2). However,
In the equation (2), X H is the hydrogen gas concentration, a and b are constants, and λ is the thermal conductivity of the measurement gas.
【０００８】[0008]
【数２】 [Equation 2]
【０００９】しかし、熱伝導式ガス分析装置による測定
方法は、ガスの構成成分が２成分の場合、若しくは共存
ガスの組成変化が少ない場合にのみ適用することが基本
であり、それぞれが変化する複数成分からなるガス中の
水素ガス濃度を測定することは実質的に不可能である。
又、ガス成分が２成分であってもガス組成が大きく変化
する場合においては検量線が合致しなくなり、測定精度
が悪化すると云う問題点もある。However, the measuring method by the heat conduction type gas analyzer is basically applied only when the constituent components of the gas are two components or when the composition change of the coexisting gas is small, and a plurality of them are changed. It is virtually impossible to measure the concentration of hydrogen gas in the component gas.
Further, even if there are two gas components, there is a problem that the calibration curves do not match when the gas composition changes greatly, and the measurement accuracy deteriorates.
【００１０】この問題点を解決するため、熱伝導式ガス
分析装置を用い、複数の成分からなるガス中の各ガス成
分の濃度を求める方法が、特開平８−５０１０９号公報
に開示されている。開示された方法は、比較室及び測定
室の設定温度をガスの構成成分の数だけ変えて測定ガス
の熱伝導率を測定し、各成分の各設定温度における熱伝
導率を組み入れた連立方程式を解くことにより、各成分
の濃度を求めると云う方法である。In order to solve this problem, a method for obtaining the concentration of each gas component in a gas composed of a plurality of components by using a heat conduction type gas analyzer is disclosed in JP-A-8-50109. . The disclosed method measures the thermal conductivity of the measurement gas by changing the set temperatures of the comparison chamber and the measurement chamber by the number of constituent components of the gas, and forms a simultaneous equation incorporating the thermal conductivity of each component at each set temperature. This is a method of finding the concentration of each component by solving.
【００１１】しかし、この方法では、ガスを構成する成
分が多くなった場合には、その数だけ設定温度を変えて
測定しなければならず、例えば、転炉、予備処理炉、焼
却炉から発生する排ガスは少なくとも４成分（ＣＯガ
ス、ＣＯ2 ガス、窒素ガス、水素ガス）であり、４回も
の設定温度の変更を伴う測定には長時間を要し、ガス成
分の変化が激しいガス種での適用は極めて困難であり、
このような場合には結果として排ガス中の水素ガス濃度
を測定することはできない。However, in this method, when the number of constituents of the gas increases, it is necessary to change the set temperature by the number of the constituents, and to measure, for example, a converter, a pretreatment furnace or an incinerator. The exhaust gas to be used is at least 4 components (CO gas, CO 2 gas, nitrogen gas, hydrogen gas), and it takes a long time to measure with 4 changes of the set temperature. Is extremely difficult to apply,
In such a case, as a result, the hydrogen gas concentration in the exhaust gas cannot be measured.
【００１２】一方、質量分析によってガス組成の測定を
行う方法があり、質量分析装置では排ガス中の水素ガス
成分以外の影響を受けることなく、水素ガス濃度を測定
することができる。しかしながら、質量分析装置は極め
て高価であると共に非常に複雑な機器構成であるため、
故障率が高く、日常のメンテナンス負荷も極めて大き
い。On the other hand, there is a method of measuring the gas composition by mass spectrometry, and the mass spectrometer can measure the hydrogen gas concentration without being affected by components other than the hydrogen gas component in the exhaust gas. However, since the mass spectrometer is extremely expensive and has a very complicated equipment configuration,
The failure rate is high and the daily maintenance load is extremely heavy.
【００１３】[0013]
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事情に鑑
みなされたもので、その目的とするところは、構造が単
純で且つ堅牢である熱伝導式ガス分析装置を用い、他の
ガス成分の影響を極力少なくして高い精度で転炉等の排
ガス中の水素ガス濃度を測定する方法を提供することで
ある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to use a heat conduction type gas analyzer having a simple structure and robustness, and An object of the present invention is to provide a method for measuring the hydrogen gas concentration in the exhaust gas of a converter or the like with high accuracy while minimizing the influence.
【００１４】[0014]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の第１の発明に係る排ガス中の水素ガス濃度測定方法
は、ガス分析装置により排ガス中のＣＯガス濃度及びＣ
Ｏ2 ガス濃度を測定すると同時に、熱伝導式ガス分析装
置により排ガスの熱伝導率を測定し、測定したＣＯガス
濃度とＣＯ2 ガス濃度と熱伝導率とに基づき、熱伝導率
とガス組成との関係式を用いて排ガス中の水素ガス濃度
を求めることを特徴とするものである。A method for measuring hydrogen gas concentration in exhaust gas according to a first aspect of the present invention for solving the above-mentioned problems is a CO gas concentration and C in exhaust gas measured by a gas analyzer.
At the same time as measuring the O 2 gas concentration, the thermal conductivity of the exhaust gas was measured by a thermal conductivity gas analyzer, and based on the measured CO gas concentration, CO 2 gas concentration and thermal conductivity, the thermal conductivity and the gas composition were determined. It is characterized in that the hydrogen gas concentration in the exhaust gas is obtained using the relational expression of.
【００１５】第２の発明に係る排ガス中の水素ガス濃度
測定方法は、ガス分析装置により排ガス中のＣＯガス濃
度、ＣＯ2 ガス濃度、及び酸素ガス濃度を測定すると同
時に、熱伝導式ガス分析装置により排ガスの熱伝導率を
測定し、測定したＣＯガス濃度とＣＯ2 ガス濃度と酸素
ガス濃度と熱伝導率とに基づき、熱伝導率とガス組成と
の関係式を用いて排ガス中の水素ガス濃度を求めること
を特徴とするものである。A method for measuring hydrogen gas concentration in exhaust gas according to a second aspect of the present invention measures a CO gas concentration, a CO 2 gas concentration, and an oxygen gas concentration in the exhaust gas by a gas analyzer, and at the same time, a heat conduction type gas analyzer. The thermal conductivity of the exhaust gas is measured by the following method, and based on the measured CO gas concentration, CO 2 gas concentration, oxygen gas concentration and thermal conductivity, the hydrogen gas in the exhaust gas is calculated using the relational expression between the thermal conductivity and the gas composition. The feature is that the density is obtained.
【００１６】第３の発明に係る排ガス中の水素ガス濃度
測定方法は、ガス分析装置により排ガス中のＣＯガス濃
度及びＣＯ2 ガス濃度を測定すると同時に、熱伝導式ガ
ス分析装置により排ガスの熱伝導率を測定し、測定した
ＣＯガス濃度とＣＯ2 ガス濃度と熱伝導率とに基づき、
予め作成した検量線を用いて排ガス中の水素ガス濃度を
求めることを特徴とするものである。In the method for measuring hydrogen gas concentration in exhaust gas according to the third aspect of the present invention, the CO gas concentration and CO 2 gas concentration in the exhaust gas are measured by a gas analyzer and at the same time the heat conduction of the exhaust gas is conducted by a heat conduction type gas analyzer. The rate is measured, and based on the measured CO gas concentration, CO 2 gas concentration and thermal conductivity,
It is characterized in that the hydrogen gas concentration in the exhaust gas is obtained using a calibration curve prepared in advance.
【００１７】第４の発明に係る排ガス中の水素ガス濃度
測定方法は、第１ないし第３の発明の何れかにおいて、
プラスチックが副原料として添加された精錬容器から発
生する排ガス中の水素ガス濃度を測定することを特徴と
するものである。A method for measuring a hydrogen gas concentration in exhaust gas according to a fourth aspect of the present invention is the method according to any one of the first to third aspects,
It is characterized in that the hydrogen gas concentration in the exhaust gas generated from the refining vessel to which plastic is added as an auxiliary material is measured.
【００１８】[0018]
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施の形態を説明する。図２は、本発明の実施の形態
の１例を示す図であって、本発明を実施した転炉排ガス
回収設備及びガス分析設備の概略構成図である。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 2 is a diagram showing an example of an embodiment of the present invention, and is a schematic configuration diagram of a converter exhaust gas recovery facility and a gas analysis facility in which the present invention is implemented.
【００１９】図２において、溶銑９を収容した転炉８の
内部には、上方から上吹きランス１０が挿入され、この
上吹きランス１０から酸素ガスが溶銑９に吹き付けられ
て溶銑９の脱炭吹錬や溶銑９の脱燐処理が行われる。溶
銑９の脱炭吹錬及び脱燐処理により炉内からＣＯガスを
主体とする排ガスが発生する。In FIG. 2, an upper blowing lance 10 is inserted from above into the converter 8 containing the hot metal 9, and oxygen gas is blown from the upper blowing lance 10 to the hot metal 9 to decarburize the hot metal 9. Blowing and dephosphorization treatment of the hot metal 9 are performed. Exhaust gas consisting mainly of CO gas is generated from the inside of the furnace by decarburization blowing and dephosphorization treatment of the hot metal 9.
【００２０】転炉８の上方には煙道１１が設置され、煙
道１１の後段には、一次集塵機１４、エルボーセパレー
ター１５、二次集塵機１６、エルボーセパレーター１
８、排ガス流量計１９、吸引ファンダンパー２０、誘引
送風機２１、誘引送風機２２、サイレンサー２３、三方
弁２４の順に設置されており、排ガスの回収流路を構成
している。三方弁２４以降の排ガス流路は２つに分岐し
ており、１つは煙突２６から大気に放散される流路であ
り、他の１つは回収弁２５を経てガスホルダー２７に至
り、ガスホルダー２７内で回収される流路である。二次
集塵機１６として設置したＰＡベンチュリーにはＰＡダ
ンパー１７が設置されており、ＰＡダンパー１７の開度
調整により転炉８の炉内圧が制御されるようになってい
る。A flue 11 is installed above the converter 8, and a primary dust collector 14, an elbow separator 15, a secondary dust collector 16, and an elbow separator 1 are provided downstream of the flue 11.
8, an exhaust gas flow meter 19, a suction fan damper 20, an induced air blower 21, an induced air blower 22, a silencer 23, and a three-way valve 24 are installed in this order to form an exhaust gas recovery passageway. The exhaust gas flow path after the three-way valve 24 is branched into two, one is a flow path that is diffused into the atmosphere from the chimney 26, and the other one is a recovery valve 25 and a gas holder 27 where It is a flow path that is recovered in the holder 27. A PA damper 17 is installed in the PA venturi installed as the secondary dust collector 16, and the internal pressure of the converter 8 is controlled by adjusting the opening degree of the PA damper 17.
【００２１】煙道１１の転炉８の炉口との接続側はスカ
ート１３と呼ばれており、上下移動が可能な構造となっ
ており、排ガスを回収する場合には、スカート１３と転
炉８の炉口とは原則的には密着した状態になる。又、煙
道１１には生石灰やマンガン鉱石及びプラスチック等の
副原料を転炉８内に投入添加するための副原料投入装置
１２が設置されている。The side of the flue 11 that is connected to the furnace opening of the converter 8 is called a skirt 13, which has a structure that allows it to move up and down. In principle, it is in close contact with the furnace opening of No. 8. Further, the flue 11 is provided with an auxiliary raw material charging device 12 for charging and adding auxiliary raw materials such as quicklime, manganese ore and plastic into the converter 8.
【００２２】誘引送風機２１及び誘引送風機２２は電動
機（図示せず）により駆動され、これにより転炉８内の
発生ガスが吸引され、煙突２６から放散されるか若しく
はガスホルダー２７内に回収される。このようにして転
炉排ガス回収設備が構成されている。The induction blower 21 and the induction blower 22 are driven by an electric motor (not shown), by which the gas generated in the converter 8 is sucked and diffused from the chimney 26 or collected in the gas holder 27. . In this way, the converter exhaust gas recovery equipment is constructed.
【００２３】このような転炉排ガス回収設備の煙道１１
には、排ガスを採取するためのガス採取プローブ３が設
置され、ガス採取プローブ３で採取された排ガスは、サ
ンプリング装置４にて除塵・除湿された後に熱伝導式ガ
ス分析装置１、ＣＯガス分析装置５、ＣＯ2 ガス分析装
置６、及び酸素ガス分析装置７に送られる。熱伝導式ガ
ス分析装置１では排ガスの熱伝導率が測定され、ＣＯガ
ス分析装置５では排ガス中のＣＯガス濃度が測定され、
ＣＯ2 ガス分析装置６では排ガス中のＣＯ2 ガス濃度が
測定され、酸素ガス分析装置７では排ガス中の酸素ガス
濃度が測定される。Flue 11 of such converter exhaust gas recovery equipment
Is equipped with a gas sampling probe 3 for collecting exhaust gas, and the exhaust gas collected by the gas sampling probe 3 is dedusted and dehumidified by a sampling device 4 and then a heat conduction gas analyzer 1 and CO gas analyzer It is sent to the device 5, the CO 2 gas analyzer 6, and the oxygen gas analyzer 7. The thermal conductivity gas analyzer 1 measures the thermal conductivity of the exhaust gas, and the CO gas analyzer 5 measures the CO gas concentration in the exhaust gas.
The CO 2 gas analyzer 6 measures the CO 2 gas concentration in the exhaust gas, and the oxygen gas analyzer 7 measures the oxygen gas concentration in the exhaust gas.
【００２４】熱伝導式ガス分析装置１は、例えば、前述
した図１に示す構成と同一構成の熱伝導式ガス分析装置
を用いることができる。この場合、熱伝導式ガス分析装
置１では前述した（１）式により測定電圧から熱伝導率
を算出する。又、ＣＯガス分析装置５としては慣用の非
分散赤外線吸収法による分析装置を用い、ＣＯ2 ガス分
析装置６としては慣用の非分散赤外線吸収法による分析
装置を用い、酸素ガス分析装置７としては、酸素の常磁
性を利用した圧力検出形磁気力分析装置やダンベル形磁
気力分析装置、又は、酸素の電気化学的な性質を利用し
たジルコニア式分析装置等を用いることができる。但
し、これら以外の分析装置を用いても何ら差し支えな
い。As the heat conduction type gas analyzer 1, for example, a heat conduction type gas analyzer having the same structure as that shown in FIG. 1 can be used. In this case, the thermal conductivity gas analyzer 1 calculates the thermal conductivity from the measured voltage according to the above-mentioned formula (1). Further, as the CO gas analyzer 5, a conventional non-dispersive infrared absorption analyzer is used, as the CO 2 gas analyzer 6, a conventional non-dispersive infrared absorption analyzer is used, and as the oxygen gas analyzer 7. A pressure detection type magnetic force analyzer or dumbbell type magnetic force analyzer utilizing oxygen paramagnetism, or a zirconia analyzer utilizing oxygen electrochemical properties can be used. However, any analyzer other than these may be used.
【００２５】熱伝導式ガス分析装置１、ＣＯガス分析装
置５、ＣＯ2 ガス分析装置６、及び酸素ガス分析装置７
による測定データは、水素ガス濃度補正装置２に送信さ
れるようになっている。このようにしてガス分析設備が
構成されている。Heat conduction type gas analyzer 1, CO gas analyzer 5, CO 2 gas analyzer 6, and oxygen gas analyzer 7
The measurement data according to is transmitted to the hydrogen gas concentration correction device 2. The gas analysis facility is configured in this way.
【００２６】このような構成の転炉排ガス設備並びにガ
ス分析設備を用いて、転炉８から発生する排ガス中の水
素ガス濃度を測定する方法、並びに、転炉８から発生す
るガスを回収する方法について説明する。A method for measuring the hydrogen gas concentration in the exhaust gas generated from the converter 8 and a method for recovering the gas generated from the converter 8 using the converter exhaust gas equipment and the gas analysis equipment having such a configuration Will be described.
【００２７】先ず、転炉８内に溶銑９を主原料として装
入し、更に必要に応じて、フラックスとしての生石灰、
Ｆｅ−Ｍｎ合金鉄代替のマンガン鉱石、脱燐剤としての
鉄鉱石やミルスケール、並びに、炭素源としてのコーク
スやプラスチックを副原料として添加して、上吹きラン
ス１０から純酸素を溶銑湯面に向かって吹き付け、溶銑
９の脱炭吹錬又は脱燐処理を実施する。図２では示して
いないが、転炉８の炉底から撹拌用ガスを溶銑９中に吹
き込んでも良く、又、上吹きランス１０に替わって転炉
８の炉底から純酸素を吹き込んでも良い。First, molten iron 9 is charged into the converter 8 as a main raw material, and if necessary, quick lime as a flux,
Fe-Mn alloy Manganese ore as an alternative to iron, iron ore and descaling as a dephosphorizer, and coke and plastic as a carbon source are added as auxiliary materials, and pure oxygen is supplied from the top blowing lance 10 to the hot metal surface. Spraying is carried out to carry out decarburization blowing or dephosphorization treatment of the hot metal 9. Although not shown in FIG. 2, a stirring gas may be blown into the hot metal 9 from the bottom of the converter 8, or pure oxygen may be blown from the bottom of the converter 8 instead of the upper blowing lance 10.
【００２８】副原料としてプラスチックを使用した場
合、プラスチックはコークスや黒鉛等の炭素源に比較し
て硫黄及び燐の含有量が少ないので、その燃焼熱により
溶銑９を汚染することなく加熱することができ、この加
熱により鉄スクラップやマンガン鉱石の配合比率を高め
ることが可能となる。又、プラスチックの燃焼によりＣ
Ｏガスが生成されると共に、ＣＯ2 ガスはプラスチック
中の炭素によりＣＯガスに改質され、更に、プラスチッ
クの分解により水素ガスが発生するので、排ガス中の未
燃焼ガスの濃度及び排ガス流量が増加し、未燃焼ガスの
回収量を増加させることが可能となる。従来、プラスチ
ックの廃棄物は、その大部分がゴミ埋立地等に投棄され
ていたが、転炉８内へ供給することにより有効にリサイ
クル活用することができる。従って、溶銑９の脱炭吹錬
及び脱燐処理共に、その精錬中に転炉８内若しくは煙道
１１内にプラスチック、望ましくはプラスチックの廃棄
物を投入・添加することが好ましい。When plastic is used as an auxiliary material, the content of sulfur and phosphorus in the plastic is smaller than that of carbon sources such as coke and graphite, so that the hot metal can be heated without contaminating the hot metal 9. It is possible to increase the mixing ratio of iron scrap and manganese ore by this heating. Also, due to combustion of plastic C
At the same time as O gas is generated, CO 2 gas is reformed into CO gas by carbon in the plastic, and further hydrogen gas is generated by the decomposition of the plastic, so the concentration of unburned gas in the exhaust gas and the exhaust gas flow rate increase. However, the amount of unburned gas recovered can be increased. Conventionally, most of plastic waste has been dumped in a garbage landfill or the like, but by supplying it into the converter 8, it can be effectively recycled. Therefore, during both decarburization blowing and dephosphorization of the hot metal 9, it is preferable to add and add plastic, preferably plastic waste, into the converter 8 or the flue 11 during refining.
【００２９】脱炭吹錬の場合には、溶銑９中の炭素濃度
に応じた最適な送酸速度で酸素ガスを吹き込み、脱燐処
理の場合には、脱燐処理に最適な送酸速度で酸素ガスを
吹き込んで精錬する。この精錬により発生するガスは誘
引送風機２１，２２により吸引される。この場合、前述
したように、転炉８の炉内圧はＰＡダンパー１７の開度
調整により所定の範囲に制御される。In the case of decarburization blowing, oxygen gas is blown at an optimum oxygen transfer rate according to the carbon concentration in the hot metal 9, and in the case of dephosphorization treatment, the oxygen transfer rate is optimum for the dephosphorization treatment. Blow oxygen gas to refine. The gas generated by this refining is sucked by the induced blowers 21 and 22. In this case, as described above, the internal pressure of the converter 8 is controlled within a predetermined range by adjusting the opening degree of the PA damper 17.
【００３０】この精錬中に、ガス採取プローブ３により
排ガスを採取し、熱伝導式ガス分析装置１では排ガスの
熱伝導率を測定し、ＣＯガス分析装置５では排ガス中の
ＣＯガス濃度を測定し、ＣＯ2 ガス分析装置６では排ガ
ス中のＣＯ2 ガス濃度を測定し、酸素ガス分析装置７で
は排ガス中の酸素ガス濃度を測定する。この場合、測定
応答性は短いほど、安全性が確保され且つガス回収率を
向上させることができるので、少なくとも６０秒以内、
望ましくは３０秒以内でこれらを測定することが好まし
い。During this refining, the exhaust gas is sampled by the gas sampling probe 3, the thermal conductivity type gas analyzer 1 measures the thermal conductivity of the exhaust gas, and the CO gas analyzer 5 measures the CO gas concentration in the exhaust gas. The CO 2 gas analyzer 6 measures the CO 2 gas concentration in the exhaust gas, and the oxygen gas analyzer 7 measures the oxygen gas concentration in the exhaust gas. In this case, the shorter the measurement response is, the more the safety is secured and the gas recovery rate can be improved.
It is preferable to measure these within 30 seconds.
【００３１】そして、熱伝導率、ＣＯガス濃度、ＣＯ2
ガス濃度、及び酸素ガス濃度の各測定データは水素ガス
濃度補正装置２に送信される。水素ガス濃度補正装置２
では送信された測定データに基づき、排ガス中の水素ガ
ス濃度を算出する。The thermal conductivity, CO gas concentration, CO 2
Each measurement data of the gas concentration and the oxygen gas concentration is transmitted to the hydrogen gas concentration correction device 2. Hydrogen gas concentration correction device 2
Then, the hydrogen gas concentration in the exhaust gas is calculated based on the transmitted measurement data.
【００３２】水素ガス濃度を算出する方法には、（１）
熱伝導率とガス組成との関係式を用いる方法と、（２）
検量線を用いる方法の２種類があり、ここでは、先ず最
初に熱伝導率とガス組成との関係式を用いて水素ガス濃
度を求める方法を説明する。The method for calculating the hydrogen gas concentration is (1)
A method using a relational expression between thermal conductivity and gas composition, and (2)
There are two types of methods using a calibration curve, and here, first, a method of obtaining the hydrogen gas concentration using a relational expression between thermal conductivity and gas composition will be described.
【００３３】ガスの熱伝導率（λ）は、温度及び圧力が
一定の場合、ガス組成に対して下記の（３）式で表され
る。但し、（３）式において、λはガスの熱伝導率、Ｘ
i 及びＸj はガス中の各成分の濃度、λi はガス中の各
成分の熱伝導係数、Ｍi 及びＭj はガス中の各成分の分
子量、μi 及びμj はガス中の各成分の粘性係数であ
る。The thermal conductivity (λ) of gas is expressed by the following equation (3) with respect to the gas composition when the temperature and pressure are constant. However, in equation (3), λ is the thermal conductivity of the gas, X
i and Xj are the concentrations of each component in the gas, λi is the thermal conductivity coefficient of each component in the gas, Mi and Mj are the molecular weights of each component in the gas, and μi and μj are the viscosity coefficients of each component in the gas. .
【００３４】[0034]
【数３】 [Equation 3]
【００３５】通常、転炉８で発生する排ガスは、ＣＯガ
ス、ＣＯ2 ガス、水素ガス、酸素ガス、及び、窒素ガス
が主体であるので、測定した熱伝導率、ＣＯガス濃度、
ＣＯ 2 ガス濃度、及び、酸素ガス濃度を（３）式に代入
すると共に、予め経験上から定めた窒素ガス濃度の平均
値を（３）式に代入し、（３）式を満足する水素ガス濃
度を求めることにより、他の成分の影響を受けることな
く排ガス中の水素ガス濃度を高い測定精度で測定するこ
とができる。Usually, the exhaust gas generated in the converter 8 is CO gas.
Su, CO2 Gas, hydrogen gas, oxygen gas, and nitrogen gas
Since the main component is, the measured thermal conductivity, CO gas concentration,
CO 2 Substitute gas concentration and oxygen gas concentration into equation (3)
And the average nitrogen gas concentration determined from experience in advance.
Substituting the value into equation (3), hydrogen gas concentration that satisfies equation (3)
Determining the degree does not affect other ingredients.
The hydrogen gas concentration in exhaust gas can be measured with high measurement accuracy.
You can
【００３６】この場合、排ガス中の窒素ガス濃度を実測
せずに、経験上の平均値を使用する理由は、排ガス中の
窒素ガスは大気中の窒素ガスが排ガス中に混入したもの
で、純酸素を上吹きする転炉精錬の精錬最盛期では大気
の混入量は極めて少なく、実測しても平均値と大差がな
いためである。排ガス中への大気の混入が多く且つ変動
する場合には、窒素ガス濃度を測定するための分析装置
を設置することが好ましい。In this case, the reason why the empirical average value is used without actually measuring the nitrogen gas concentration in the exhaust gas is that the nitrogen gas in the exhaust gas is a mixture of nitrogen gas in the atmosphere with the exhaust gas. This is because the amount of air mixed in is extremely small at the peak of refining of converter refining in which oxygen is blown upward, and there is no great difference from the average value even when actually measured. When the amount of atmospheric air mixed in the exhaust gas is large and fluctuates, it is preferable to install an analyzer for measuring the nitrogen gas concentration.
【００３７】又、脱炭精錬の最盛期には、酸素効率が良
く、排ガス中に酸素ガスがほとんど存在しないので、酸
素ガス濃度を考慮することなく、熱伝導率、ＣＯガス濃
度、及びＣＯ2 ガス濃度の測定値から水素ガス濃度を算
出することができる。尚、水素ガス濃度を補正する関係
式は（３）式に限るわけではなく、別の式であっても熱
伝導率とガス組成との関係を示す式であれば良い。At the peak of decarburizing and refining, oxygen efficiency is good, and almost no oxygen gas is present in the exhaust gas. Therefore, thermal conductivity, CO gas concentration, and CO 2 concentration are not taken into consideration without considering oxygen gas concentration. The hydrogen gas concentration can be calculated from the measured gas concentration value. The relational expression for correcting the hydrogen gas concentration is not limited to the equation (3), and another equation may be used as long as it is an equation showing the relation between the thermal conductivity and the gas composition.
【００３８】次に、検量線を用いて水素ガス濃度を求め
る方法を説明する。この場合には、排ガス中のＣＯガス
濃度及びＣＯ2 ガス濃度に応じて熱伝導率（λ）と水素
ガス濃度（ＸH ）との関係を示す検量線を予め作成し、
水素ガス濃度補正装置２に検量線を記憶させておく。下
記の（４）式に検量線の例を示す。但し、（４）式にお
いて、Ｘ′H は水素ガス濃度（％）、ａ* 、ｂ* 及びｃ
* は定数、λは測定ガスの熱伝導率、Ｘcoは測定ガスの
ＣＯガス濃度（％）、Ｘco2 は測定ガスのＣＯ 2 ガス濃
度（％）である。Next, the hydrogen gas concentration was determined using a calibration curve.
I will explain how to do. In this case, the CO gas in the exhaust gas
Concentration and CO2 Thermal conductivity (λ) and hydrogen depending on gas concentration
Gas concentration (XH ), Create a calibration curve that shows the relationship with
The calibration curve is stored in the hydrogen gas concentration correction device 2. under
An example of the calibration curve is shown in the equation (4). However, in equation (4)
X 'H Is hydrogen gas concentration (%), a *, b * and c
* Is a constant, λ is the thermal conductivity of the measurement gas, Xco is the measurement gas
CO gas concentration (%), Xco2 Is the measurement gas CO 2 Gas concentration
Degree (%).
【００３９】[0039]
【数４】 [Equation 4]
【００４０】そして、この検量線に、ＣＯガス分析装置
５で測定されたＣＯガス濃度と、ＣＯ2 ガス分析装置６
で測定されたＣＯ2 ガス濃度と、熱伝導式ガス分析装置
１で測定された熱伝導率とを代入して排ガス中の水素ガ
ス濃度を求める。ここで、熱伝導式ガス分析装置１で測
定された熱伝導率から前述の（２）式を用いて求めた水
素濃度を（４）式の熱伝導率の替わりに代入した、下記
の（５）式によっても排ガス中の水素濃度を求めること
ができる。但し、（５）式において、Ｘ′H は水素ガス
濃度（％）、ｄ* 、ｂ* 及びｃ* は定数、λは測定ガス
の熱伝導率、Ｘcoは測定ガスのＣＯガス濃度（％）、Ｘ
co2 は測定ガスのＣＯ2 ガス濃度（％）である。Then, on this calibration curve, the CO gas concentration measured by the CO gas analyzer 5 and the CO 2 gas analyzer 6
The hydrogen gas concentration in the exhaust gas is obtained by substituting the CO 2 gas concentration measured in 1 above and the thermal conductivity measured in the heat conduction type gas analyzer 1. Here, the hydrogen concentration obtained by using the above equation (2) from the thermal conductivity measured by the thermal conductivity type gas analyzer 1 is substituted for the thermal conductivity of the equation (4), and the following (5 The hydrogen concentration in the exhaust gas can also be calculated by the equation). However, in (5), X 'H is a hydrogen gas concentration (%), d *, b * and c * are constants, the thermal conductivity of λ measurement gas, Xco is CO gas concentration measurement gas (%) , X
co 2 is the CO 2 gas concentration (%) of the measurement gas.
【００４１】[0041]
【数５】 [Equation 5]
【００４２】この検量線を用いた方法においても他の成
分の影響を受けることなく、排ガス中の水素ガス濃度を
高い測定精度で測定することができる。Even in the method using this calibration curve, the hydrogen gas concentration in the exhaust gas can be measured with high measurement accuracy without being affected by other components.
【００４３】尚、（４）式ではＣＯガス濃度とＣＯ2 ガ
ス濃度により検量線を作成しているが、酸素ガス濃度を
加えた検量線を作成することもできる。ＣＯガス濃度と
ＣＯ 2 ガス濃度と酸素ガス濃度とを考慮した検量線を使
用することで、排ガス中に大気が混入する時期の排ガス
でも水素ガス濃度を精度良く測定することができる。In the equation (4), CO gas concentration and CO2 Moth
The calibration curve is created based on the concentration of oxygen
It is also possible to create an added calibration curve. CO gas concentration and
CO 2 Use a calibration curve that considers gas concentration and oxygen gas concentration.
Exhaust gas at the time when the atmosphere is mixed into the exhaust gas
However, the hydrogen gas concentration can be measured accurately.
【００４４】このようにして排ガスの組成を測定し、排
ガス組成が爆発限界に入らない条件下でガスホルダー２
７によりガスを回収する。又、転炉精錬の初期及び末期
のように大気の混入が多く、未燃焼のガスが少ない場合
には、煙突２６の先端で未燃焼分を燃焼させて煙突２６
から大気に放散する。又、排ガス組成が爆発限界に入る
可能性のある場合には、プラスチックの添加量を抑制す
る等の対策を講じる。The composition of the exhaust gas was measured in this way, and the gas holder 2 was operated under the condition that the composition of the exhaust gas did not reach the explosion limit.
The gas is recovered according to 7. Further, when there is a large amount of air mixed in and there is a small amount of unburned gas as in the initial and final stages of converter refining, the unburned portion is burned at the tip of the chimney 26 and the chimney 26
To the atmosphere. If the exhaust gas composition may reach the explosion limit, measures such as suppressing the amount of plastic added will be taken.
【００４５】尚、上記説明では、熱伝導式ガス分析装置
１と水素ガス濃度補正装置２とが独立した装置である
が、１つの装置にまとめることもできる。In the above description, the heat conduction type gas analyzer 1 and the hydrogen gas concentration correction device 2 are independent devices, but they can be combined into one device.
【００４６】[0046]
【発明の効果】本発明によれば、構造が単純で且つ堅牢
である熱伝導式ガス分析装置を用いて他の成分の影響を
受けることなく高い測定精度で排ガス中の水素ガス濃度
を測定することが可能となり、ガス爆発の危険性の回避
や回収ガスのカロリーを把握することができ、工業上有
益な効果がもたらされる。According to the present invention, the hydrogen gas concentration in exhaust gas is measured with high measurement accuracy without being affected by other components by using a heat conduction type gas analyzer having a simple and robust structure. It is possible to avoid the risk of gas explosion and to grasp the calorie of the recovered gas, which has an industrially beneficial effect.
【図１】熱伝導式ガス分析装置の測定原理図を示す図で
ある。FIG. 1 is a diagram showing a measurement principle of a heat conduction type gas analyzer.
【図２】本発明の実施の形態の１例を示す図であって、
本発明を実施した転炉排ガス回収設備及びガス分析設備
の概略構成図である。FIG. 2 is a diagram showing an example of an embodiment of the present invention,
1 is a schematic configuration diagram of a converter exhaust gas recovery facility and a gas analysis facility in which the present invention is implemented.
１ 熱伝導式ガス分析装置 ２ 水素ガス濃度補正装置 ３ ガス採取プローブ ４ サンプリング装置 ５ ＣＯガス分析装置 ６ ＣＯ2 ガス分析装置 ７ 酸素ガス分析装置 ８ 転炉 ９ 溶銑 １０ 上吹きランス １１ 煙道 １２ 副原料投入装置 １３ スカート ２１ 誘引送風機 ２２ 誘引送風機 ２４ 三方弁 ２５ 回収弁 ２６ 煙突 ２７ ガスホルダー1 Thermal Conduction Gas Analyzer 2 Hydrogen Gas Concentration Corrector 3 Gas Sampling Probe 4 Sampling Device 5 CO Gas Analyzer 6 CO 2 Gas Analyzer 7 Oxygen Gas Analyzer 8 Converter 9 Hot Metal 10 Top Blown Lance 11 Flue 12 Vice Raw material charging device 13 Skirt 21 Induction blower 22 Induction blower 24 Three-way valve 25 Recovery valve 26 Chimney 27 Gas holder
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井澤 智生 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 島田 達哉 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 Ｆターム(参考） 2G040 AA03 AB08 AB09 AB12 BA23 CB02 CB04 DA02 DA12 EA02 EB02 GA05 GA07 HA16 HA18 ZA01 ZA05 2G059 AA01 BB01 CC04 EE01 HH01 2G060 AA03 AB03 AB08 AB09 AE19 AF07 BA05 HC10 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page (72) Inventor Tomoo Izawa 1-2-1, Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Main Steel Pipe Co., Ltd. (72) Inventor Tatsuya Shimada 1-2-1, Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Main Steel Pipe Co., Ltd. F-term (reference) 2G040 AA03 AB08 AB09 AB12 BA23 CB02 CB04 DA02 DA12 EA02 EB02 GA05 GA07 HA16 HA18 ZA01 ZA05 2G059 AA01 BB01 CC04 EE01 HH01 2G060 AA03 AB03 AB08 AB09 AE19 AF07 BA05 HC10
Claims (4)
濃度及びＣＯ2 ガス濃度を測定すると同時に、熱伝導式
ガス分析装置により排ガスの熱伝導率を測定し、測定し
たＣＯガス濃度とＣＯ2 ガス濃度と熱伝導率とに基づ
き、熱伝導率とガス組成との関係式を用いて排ガス中の
水素ガス濃度を求めることを特徴とする、排ガス中の水
素ガス濃度測定方法。1. A simultaneously measuring the CO gas concentration and CO 2 gas concentration in the exhaust gas by the gas analyzer to measure the thermal conductivity of the exhaust gas by the heat conduction gas analyzer, the measured CO gas concentration and CO 2 gas A method for measuring the concentration of hydrogen gas in exhaust gas, comprising determining the concentration of hydrogen gas in exhaust gas using a relational expression between thermal conductivity and gas composition based on the concentration and the thermal conductivity.
濃度、ＣＯ2 ガス濃度、及び酸素ガス濃度を測定すると
同時に、熱伝導式ガス分析装置により排ガスの熱伝導率
を測定し、測定したＣＯガス濃度とＣＯ2 ガス濃度と酸
素ガス濃度と熱伝導率とに基づき、熱伝導率とガス組成
との関係式を用いて排ガス中の水素ガス濃度を求めるこ
とを特徴とする、排ガス中の水素ガス濃度測定方法。2. The CO gas measured by measuring the CO gas concentration, CO 2 gas concentration, and oxygen gas concentration in the exhaust gas with a gas analyzer and at the same time measuring the thermal conductivity of the exhaust gas with a heat-conducting gas analyzer. Hydrogen gas in exhaust gas, characterized in that the hydrogen gas concentration in the exhaust gas is obtained by using a relational expression between the thermal conductivity and the gas composition based on the concentration, the CO 2 gas concentration, the oxygen gas concentration, and the thermal conductivity. Concentration measurement method.
濃度及びＣＯ2 ガス濃度を測定すると同時に、熱伝導式
ガス分析装置により排ガスの熱伝導率を測定し、測定し
たＣＯガス濃度とＣＯ2 ガス濃度と熱伝導率とに基づ
き、予め作成した検量線を用いて排ガス中の水素ガス濃
度を求めることを特徴とする、排ガス中の水素ガス濃度
測定方法。Wherein simultaneously with the measurement of CO gas concentration and CO 2 gas concentration in the exhaust gas by the gas analyzer to measure the thermal conductivity of the exhaust gas by the heat conduction gas analyzer, the measured CO gas concentration and CO 2 gas A method for measuring hydrogen gas concentration in exhaust gas, which comprises obtaining a hydrogen gas concentration in exhaust gas using a calibration curve prepared in advance based on the concentration and the thermal conductivity.
精錬容器から発生する排ガス中の水素ガス濃度を測定す
ることを特徴とする、請求項１ないし請求項３の何れか
１つに記載の排ガス中の水素ガス濃度測定方法。4. The exhaust gas according to claim 1, wherein the concentration of hydrogen gas in the exhaust gas generated from the refining container to which plastic is added as an auxiliary material is measured. Method for measuring hydrogen gas concentration.
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