JP2006038756A - 高炉用マイクロ波レベル計 - Google Patents

Abstract

【課題】 粉鉱石や粉コークス等の粉塵が導波管内に侵入して測定精度に悪影響を及ぼす損傷やダスト詰まり等が導波管に生じることを防止することのできる高炉用マイクロ波レベル計を提供する。
【解決手段】 高炉の炉頂部にほぼ鉛直に配置されたマイクロ波アンテナ１の中心部に向けてガスを噴出する複数のガス噴出孔７をマイクロ波アンテナ１の上部に設ける。
【選択図】 図１

Description

本発明は、高炉内に装入された原料のレベルを測定する高炉用マイクロ波レベル計の改良に関する。

高炉内に装入された原料のレベルを測定する高炉用マイクロ波レベル計として、従来、図８に示されるような構成のものがある。この高炉用マイクロ波レベル計は、高炉の炉頂部にほぼ鉛直に配置された角錐状のマイクロ波アンテナ１と、このマイクロ波アンテナ１に導波管２を介して接続されたレベル計本体３とからなり、レベル計本体３から導波管２を通ってマイクロ波アンテナ１に送られたマイクロ波を高炉内の原料に放出し、その反射波をマイクロ波アンテナ１で受波することによって原料のレベルを測定している（特許文献１及び２参照）。
実公昭６２−２８０６号公報 実開昭５５−１７９３６４号公報

しかしながら、このような従来の高炉用マイクロ波レベル計にあっては、高炉内で原料の吹き上がりが発生すると、粉鉱石や粉コークス等の粉塵がマイクロ波アンテナを通過して導波管内に侵入し、導波管内に侵入した粉塵によって測定精度に悪影響を及ぼす損傷やダスト詰まりが導波管に生じることがあった。
本発明は、このような問題点に着目してなされたものであり、粉鉱石や粉コークス等の粉塵が導波管内に侵入して測定精度に悪影響を及ぼす損傷やダスト詰まり等が導波管に生じることを防止することのできる高炉用マイクロ波レベル計を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、高炉の炉頂部にほぼ鉛直に配置されたマイクロ波アンテナと、このマイクロ波アンテナの上端に導波管を介して接続されたレベル計本体とを備えてなる高炉用マイクロ波レベル計において、前記マイクロ波アンテナの中心部に向けてガスを噴出する複数のガス噴出孔を、前記マイクロ波アンテナの上部に設けたことを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１記載の高炉用マイクロ波レベル計において、前記導波管に枝管を設け、この枝管から前記導波管にパージ用ガスを供給するように構成したことを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項２記載の高炉用マイクロ波レベル計において、前記枝管の内径が前記導波管を伝播するマイクロ波の周波数が遮断周波数となる内径以下であることを特徴とする。
請求項４の発明は、請求項２または３記載の高炉用マイクロ波レベル計において、前記レベル計本体と前記枝管との間の導波管の途中にマイクロ波透過材からなる導波管シール手段を設けたことを特徴とする。

請求項１の発明では、導波管内に侵入しようとする粉鉱石や粉コークス等の粉塵がガス噴出孔から噴出するガスによって導波管内への侵入を阻止されるので、粉鉱石や粉コークス等の粉塵が導波管内に侵入して測定精度に悪影響を及ぼす損傷やダスト詰まり等が導波管に生じることを防止することができる。
請求項２の発明では、枝管から導波管に供給されたガスによって粉鉱石や粉コークス等の粉塵が導波管内への侵入を阻止されるので、粉鉱石や粉コークス等の粉塵が導波管内に侵入して測定精度に悪影響を及ぼす損傷やダスト詰まり等が導波管に生じることをより確実に防止することができる。

請求項３の発明では、レベル計本体やマイクロ波アンテナからのマイクロ波が枝管から漏れ出ることが抑制されるので、マイクロ波の漏出による測定精度の低下を防止することができる。
請求項４の発明では、枝管から導波管に供給されたガスがレベル計本体のほうへ流れることがないので、枝管からのガスによるレベル計本体の損傷を防止することができる。

請求項１の発明によれば、導波管内に侵入しようとする粉鉱石や粉コークス等の粉塵がガス噴出孔から噴出するガスによって導波管内への侵入を阻止されるので、粉鉱石や粉コークス等の粉塵が導波管内に侵入して測定精度に悪影響を及ぼす損傷やダスト詰まり等が導波管に生じることを防止することができる。
請求項２の発明によれば、枝管から導波管に供給されたガスによって粉鉱石や粉コークス等の粉塵が導波管内への侵入を阻止されるので、粉鉱石や粉コークス等の粉塵が導波管内に侵入して測定精度に悪影響を及ぼす損傷やダスト詰まり等が導波管に生じることをより確実に防止することができる。

請求項３の発明によれば、レベル計本体やマイクロ波アンテナからのマイクロ波が枝管から漏れ出ることが抑制されるので、上述した効果に加え、マイクロ波の漏出による測定精度の低下を防止することができる。
請求項４の発明によれば、枝管から導波管に供給されたガスがレベル計本体のほうへ流れることがないので、枝管からのガスによるレベル計本体の損傷を防止することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１乃至図５は本発明の第１の実施形態を示す図であり、図１に示すように、第１の実施形態に係る高炉用マイクロ波レベル計は、マイクロ波アンテナ１と、このマイクロ波アンテナ１に導波管２を介して接続されたレベル計本体３とを備えている。
マイクロ波アンテナ１は高炉の炉頂部にほぼ鉛直に配置されており、このマイクロ波アンテナ１の周囲には、マイクロ波アンテナ１を高炉内の塊状飛散物質から保護する円筒状の保護筒４が設けられている。なお、マイクロ波アンテナ１の形状としては、円錐状、角錐状、パラボラあるいはカセグレニ形などがある。本発明の一実施形態では、その一例として示すマイクロ波アンテナ１は円錐状に形成されたものを例示している。このマイクロ波アンテナ１の外面には、マイクロ波アンテナ１を鉛直に支持するための複数のサポートブラケット５が取り付けられている。さらに、マイクロ波アンテナ１は上端部に導波管接続用ソケット６を有しており、この導波管接続用ソケット６には、窒素ガス等のガスをマイクロ波アンテナ１の中心部に向けて噴出する複数のガス噴出孔７（図１及び図４参照）が設けられている。

導波管２はガスパージ用の枝管８を有しており、この枝管８には、窒素ガスボンベ等の窒素ガス供給源と接続された不図示のガスホース又はガス配管（以下、単にガスホースという）がホースジョイント９あるいはガス配管がフランジ接続部（以下、単にホースジョイントという）を介して接続されるようになっており、枝管８とレベル計本体３との間の導波管２は、レベル計本体３側にパージ用ガスが侵入しないように導波管シール部Ａを有している。

保護筒４は上端部に円形状の天板１０を有しており、この天板１０には、図示しないガスホースを介して窒素ガスボンベ等の窒素ガス供給源に接続されるホースジョイント１１〜１４（図２参照）が設けられている。これらのホースジョイント１１〜１４のうちホースジョイント１１，１２は天板１０の外周寄りに位置しており、窒素ガス供給源からホースジョイント１１，１２に供給された窒素ガスは、マイクロ波アンテナ１の外表面を冷却する冷却用ガスとして保護筒４の内部に流入するようになっている。なお、ホースジョイント１１，１２から保護筒４の内部に流入した冷却用ガスとしての窒素ガスは、マイクロ波アンテナ１の下端部と保護筒４との間に形成された環状隙間１５を通って保護筒４の外部に流出するようになっている。

また、ホースジョイント１３，１４から供給される窒素ガスは、窒素ガス流入空間１６に流入するようになっている。そして、窒素ガス流入空間１６内に流入した窒素ガスは、ガス噴出孔７を介して導波管接続ソケット６内に噴出され、噴出するガスによって導波管２内に侵入しようとする粉鉱石や粉コークス等の粉塵が導波管２内に侵入するのを阻止する。

さらに、ガス噴出孔７は、図５に示すように、マイクロ波アンテナ１の中心線に対して好ましくは７５°〜６０°の角度θ、すなわち水平角度以下の角度で下向きに傾斜して設けられており、これらのガス噴出孔７には、導波管接続用ソケット６の周囲に形成された窒素ガス流入空間１６から窒素ガスが流入するようになっている。また、ガス噴出孔７は直径６．５ｍｍ程度の大径部７ａと直径３ｍｍ程度の小径部７ｂを有しており、窒素ガス流入空間１６から大径部７ａに流入した窒素ガスは小径部７ｂで昇圧され、窒素ガスは加速されて吹き込まれるようになっている。これにより、少量の窒素ガスで前記粉塵の導波管２内への侵入を阻止することができる。

導波管２内をガスパージするガスパージ用の枝管８は、マイクロ波の漏出を防ぐために、前記導波管を伝播するマイクロ波の周波数が遮断周波数となる内径で形成されている。すなわち、遮断周波数に至る内径とすることにより、マイクロ波が枝管８から漏れ出るのを阻止し、マイクロ波の漏出による測定精度の低下を防止している。この枝管８とレベル計本体３との間の導波管２に設けられた導波管シール部Ａ（図１参照）には、枝管８から供給されるパージ用ガスは通さないが、マイクロ波の透過が可能な材料（例えばポリテトラフルオロエチレン又はテフロン（登録商標）等）からなる導波管シール手段としてのシール板１７（図３参照）が設けられている。

窒素ガス流入空間１６は、図４に示すように、天板１０の下面から下方に垂設された内筒１８と、この内筒１８の下端開口を閉塞する底板１９とで形成されており、この窒素ガス流入空間１６には、前述したホースジョイント１３，１４から窒素ガスが流入するようになっている。なお、マイクロ波アンテナ１は天板１０に固定されている。
このような構成において、窒素ガス流入空間１６からガス噴出孔７に窒素ガスが流入すると、ガス噴出孔７に流入した窒素ガスはマイクロ波アンテナ１の中心部に向かってガス噴出孔７から噴出する。このガス噴出孔７から噴出する加速された窒素ガスは、マイクロ波アンテナ１の下方に向かって流出し、これにより、導波管２内に侵入しようとする粉鉱石や粉コークス等の粉塵がガス噴出孔７から噴出するガスによって導波管２内への侵入を阻止されるので、粉鉱石や粉コークス等の粉塵が導波管内に侵入して測定精度に悪影響を及ぼす損傷やダスト詰まり等が導波管に生じることを防止することができる。

また、ガス噴出孔７をマイクロ波アンテナ１の中心線に対して７５°〜６５°の角度で下向き傾斜させる好適例では、ガス噴出孔７から噴出する窒素ガスの噴出方向が斜め下方となるので、マイクロ波アンテナの上端部にガス噴出孔を水平に設けたものと比較して、粉鉱石や粉コークス等の粉塵が導波管内に侵入して測定精度に悪影響を及ぼす損傷やダスト詰まり等が導波管に生じることを確実に防止することができる。
さらに、枝管８から導波管２に供給されたガスによってガスパージされ、粉鉱石や粉コークス等の粉塵が導波管２内への侵入を阻止されるので、粉鉱石や粉コークス等の粉塵が導波管２内に侵入して測定精度に悪影響を及ぼす損傷やダスト詰まり等が導波管に生じることをより確実に防止することができる。

また、枝管８の内径を具体的には３０ｍｍ以下としたことで、レベル計本体３やマイクロ波アンテナ１からのマイクロ波が枝管８では遮断周波数となって枝管８から漏れ出ることを抑制できるので、マイクロ波の漏出による測定精度の低下を防止することができる。また、レベル計本体３と枝管８との間の導波管２にマイクロ波透過材からなるシール板１７を設けたことで、枝管８から導波管２に供給されたガスがレベル計本体３のほうへ流れることがないので、枝管８からのガスによるレベル計本体３の損傷を防止することができる。また、第１の実施形態では保護筒４の内部に窒素ガスを供給してマイクロ波アンテナ１を冷却するように構成したので、マイクロ波アンテナ１の熱的変形を防止することもできる。

次に、図６を参照して本発明の第２の実施形態について説明するが、図１と同一の部分には同一符号を付し、その部分の詳細な説明は省略する。
図６は本発明の第２の実施形態に係る高炉用マイクロ波レベル計の要部を示す図であり、この第２の実施形態が上述した第１の実施形態と異なる点は、マイクロ波アンテナ１とシール板１７との間の導波管２にボール弁２０を設けた点である。
このように、マイクロ波アンテナ１とシール板１７との間の導波管２にボール弁２０を設けると、ボール弁２０によってレベル計本体３と高炉内とを遮断できるので、シール板１７が破損しても高炉内の高温ガスが導波管２を通ってレベル計本体３に入り込むことを防止できる。

なお、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではない。たとえば、前記した実施形態ではマイクロ波アンテナ１を円錐状に形成した例を示したが、図７に示すようにパラボラ形であっても良い。図７において、符号３０はパラボラ形マイクロ波アンテナ、４ａは保護筒、１６ａは窒素ガス流入空間、１１ａ，１２ａは窒素ガス流入空間１６ａ内へのパージ用ガスとして窒素ガスを供給するホースジョイントを示す。また、パラボラ形マイクロ波アンテナ３０のパラボラ部分にはガス噴出孔３４が設けてあり、パラボラ部分への粉塵の付着をガス噴出孔３４から噴出するガスによって防止する構成となっている。さらに、図７に示すパラボラ形マイクロ波アンテナ３０はパラボラ部分の前面に一次反射器３５を有しており、この一次反射器３５にも矢印３３で示すパージ用ガスとしての窒素ガスが導波管２ａを通じて供給される。図７において、矢印３１，３２は窒素ガス流入空間１６ａに供給される窒素ガスの流れを示している。なお、導波管２ａの略した上方部分は、円錐形のマイクロ波アンテナ１で説明した構成と同様である。
また、マイクロ波アンテナは、この他、角錐状であっても良いことは勿論である。さらに、ガス噴出孔７から噴出するガスとして窒素ガスを使用したが、これに限定されるものではなく、たとえばアルゴンガス等の不活性ガスなどを用いてもよい。

本発明の第１の実施形態に係る高炉用マイクロ波レベル計の側面図である。 図１に示す高炉用マイクロ波レベル計の平面図である。 図１に示す導波管シール部の断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る高炉用マイクロ波レベル計の要部を示す断面図である。 図４に示すＢ部の断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る高炉用マイクロ波レベル計の側面図である。 本発明の第３の実施形態に係る高炉用マイクロ波レベル計を示す図である。 従来の高炉用マイクロ波レベル計の側面図である。

符号の説明

１，３０ マイクロ波アンテナ
２，２ａ 導波管
３ レベル計本体
４，４ａ 保護筒
５ サポートブラケット
６ 導波管接続ソケット
７ ガス噴出孔
７ａ 大径部
７ｂ 小径部
８ 枝管
１０ 天板
９，１１〜１４ ホースジョイント
１５ 環状空間
１６，１６ａ 窒素ガス流入空間
１７ シール板
１８ 内筒
１９ 底板
２０ ボール弁
３５ 一次反射器

Claims (4)

1. 高炉の炉頂部にほぼ鉛直に配置されたマイクロ波アンテナと、このマイクロ波アンテナに導波管を介して接続されたレベル計本体とを備えてなる高炉用マイクロ波レベル計において、
   前記マイクロ波アンテナの中心部に向けてガスを噴出する複数のガス噴出孔を、前記マイクロ波アンテナの上部に設けたことを特徴とする高炉用マイクロ波レベル計。
2. 前記導波管に枝管を設け、この枝管から前記導波管にパージ用ガスを供給するように構成したことを特徴とする請求項１記載の高炉用マイクロ波レベル計。
3. 前記枝管の内径は、前記導波管を伝播するマイクロ波の周波数が遮断周波数となる内径以下であることを特徴とする請求項２記載の高炉用マイクロ波レベル計。
4. 前記レベル計本体と前記枝管との間の導波管にマイクロ波透過材からなる導波管シール手段を設けたことを特徴とする請求項２または３記載の高炉用マイクロ波レベル計。

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