JP2006266650A - 転炉排ガス冷却装置の温度制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】転炉への燃焼ガス投入初期段階において、冷却水流量調節弁のハンチングにより冷却水噴霧量が過剰／過少にならないようにして、安定制御領域に到達するまで、急激な温度変化を抑制するための転炉排ガス冷却装置の温度制御方法を提供する。
【解決手段】転炉排ガスに冷却水を噴霧して冷却する転炉排ガス冷却装置の出側の排ガス温度に応じて冷却水噴霧量の設定値をフィードバック制御して決めて冷却水噴霧量設定値になるように冷却水噴霧量をＰＩＤ制御し調整する転炉排ガス冷却装置の温度制御方法において、冷却水噴霧制御開始時の転炉への燃料投入量を所定量以下に抑える。冷却水噴霧制御の制御開始時の転炉への燃料投入量は冷却水噴霧量制御の過渡応答による冷却水噴霧量過不足がでない燃料投入量とし、冷却水噴霧制御の制御開始時の転炉への燃料投入量を所定量に抑え、制御装置から冷却水噴霧量設定値と冷却水噴霧量実績値とが等しくなった安定領域に達した後、燃料投入量制限を解除する。
【選択図】図２

Description

本発明は、転炉排ガスを集じん装置に導入する前に冷却する転炉排ガス冷却装置における排ガスの冷却温度を制御する温度制御方法に関する。

転炉や焼却炉などの燃焼炉から発生する高温の排ガスは、排ガス処理系の集じん装置に導入される前に、排ガス冷却装置により集じん装置の許容温度範囲まで冷却される。

特許文献１には、燃焼炉の排ガスを集じん装置入口において常に適正範囲に保つ温度制御方法が開示されている。この温度制御方法は、排ガス冷却装置及び集じん装置で順次処理する燃焼炉排ガスの冷却方法において、集じん装置入口の排ガス温度を制御する際、排ガス冷却装置の冷却水量を集じん装置入口の排ガス温度を用いてフィードバック制御するとともに、焼却炉への吹き込み燃料空気量を用いてフィードフォワード制御するものである。

図３は従来の転炉排ガス処理のブロック図である。転炉１内へランス２により燃焼ガス（酸素）が吹き込まれる。ランス２に接続される燃焼ガス供給配管３には流量計４及び燃焼ガス流量調節弁５が設置され、流量計４の検出信号は制御装置６へ入力され、燃焼ガス流量調節弁５は制御装置６の制御信号により供給する燃焼ガス流量を調節する。

吹き込みにより発生した転炉排ガスは排ガス冷却装置７内で冷却水の噴霧により冷却される。排ガス冷却装置７の出側及び入り側には転炉排ガスの温度を測定するために温度計９ａ，９ｂが設置されている。冷却水供給配管８には流量計１０及び冷却水流量調節弁１１が設置され、温度計９ａ，９ｂ及び流量計１０の検出信号は制御装置６へ入力され、冷却水流量調節弁１１は制御装置６の制御信号により供給する冷却水流量を調節する。

排ガス冷却装置７で冷却された転炉排ガスは集じん装置１２に導入されて集じんされ、集じん後の排ガスは吸引ブロワ１３により吸引されて煙突１４から放散される。排ガス冷却装置７の出側の温度計で測定された温度により冷却水流量調節弁８で冷却水の噴霧量が調整される。

集じん装置の入口には、排ガス冷却装置の出側の排ガス温度が高い場合に空気を吸い込で希釈する希釈用弁１５が配置されている。
特開２００１−３３０２８号公報

図２は制御開始直後の冷却装置入口及び出口の排ガス温度、燃焼ガス量、冷却水量の関係について、従来例と本発明について示す図である。

図２において、点線で示す従来の冷却方法では、燃焼ガス（ここでは酸素を例に取り説明）を投入していくと（図２（ｃ）参照）、排ガス冷却装置の入り側温度Ｔ_ＩＮの上昇（図２（ａ）参照）にともなって、冷却水が供給される（図１（ｄ）参照）。しかしながら、排ガス冷却装置の出側温度Ｔ_ＯＵＴは燃焼ガスを投入開始した制御開始直後は冷却水流量調節弁の制御不能領域（調節弁は閉状態）であるため、冷却水流量調節弁のハンチングにより、瞬間的に水噴霧量が過剰あるいは過少になる（図２（ｄ）参照）。

噴霧量が過剰となると、排ガス冷却装置内でダスト付着が発生するという問題がある。

逆に噴霧量が過少になると、排ガス温度が高くなって集じん装置設備の許容温度範囲を越え（図２（ｂ）参照）、設備上のトラブルが発生してしまうため、集じん装置入口に希釈空気を吸い込む装置（弁）を配置し、異常時に備えるための安全設備が必要となる。

そこで、本発明は、転炉への燃焼ガス投入初期段階において、常温から高温へ至る急激な排ガス温度変化に対し、冷却水流量調節弁のハンチングにより冷却水噴霧量が過剰／過少にならないようにして、調整弁自体の安定制御領域に到達するまで、急激な温度変化を抑制するための転炉排ガス冷却装置の温度制御方法を提供するものである。

本発明は、転炉排ガスに冷却水を噴霧して冷却する転炉排ガス冷却装置の出側の排ガス温度に応じて冷却水噴霧量の設定値をフィードバック制御して決めて冷却水噴霧量設定値になるように冷却水噴霧量をＰＩＤ制御し調整する転炉排ガス冷却装置の温度制御方法において、冷却水噴霧制御開始時の転炉への燃料投入量を所定量以下に抑えることを特徴とする。

前記構成において、冷却水噴霧制御の制御開始時の転炉への燃料投入量を冷却水噴霧量制御の過渡応答による冷却水噴霧量過不足がでない燃料投入量とし、冷却水噴霧制御の制御開始時の転炉への燃料投入量を所定量に抑え、制御装置から冷却水噴霧量設定値と冷却水噴霧量実績値とが等しくなった安定領域に達した後、燃料投入量制限を解除する。

本発明は、燃料投入初期段階において、排ガス冷却装置の急激な排ガス温度変化（常温→高温）に対し、冷却水流量調節弁のハンチングによる冷却水噴霧量が過剰／過少にならないように、初期段階では、排ガス温度変化を抑制すべく転炉への投入燃焼ガスを低く抑えるため、燃料調節弁の安定制御領域における最低流量制御状態を、排ガス冷却装置出側の排ガス温度と冷却水流量調節弁の制御領域を考慮して予め把握した流量値を設定し、段階的に流量設定値を変更していく。

投入初期抑制時において、冷却水流量調節弁を予め把握した安定制御領域である最低弁開度設定を行い、噴霧水量調節弁が安定制御領域に到達後、投入燃料設定値を定常操業時の所定流量に変更及び噴霧調節計モードも自動にし、集じん装置入口温度からフィードバック制御に移行して冷却水噴霧量をＰＩＤ制御して調節する。

本発明は、燃焼ガス投入初期段階において、投入燃料を調節弁の安定制御領域における最低流量制御状態を予め把握した流量値で設定することにより、不安定且つ急激な集じん機入口温度変化を抑制することができる。その結果、制御開始直後の水噴霧量が過剰／過少になることが防止でき、過剰による排ガス冷却装置内でのダスト付着発生を防止できるとともに、過少による排ガス温度高による集じん装置設備の許容温度範囲を越えることもなくなり、設備上のトラブル要因をゼロにすることができる。

本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。

図１は本発明の転炉排ガス処理のブロック図である。図３と同様に、転炉１へランス２により燃焼ガス（酸素）が吹き込まれる。ランス２に接続される燃焼ガス供給配管３には流量計４及び燃焼ガス流量調節弁５が設置され、流量計４の検出信号は制御装置６へ入力され、燃焼ガス流量調節弁５は制御装置６の制御信号により供給する燃焼ガス流量を調節する。

転炉１で発生した転炉排ガスは排ガス冷却装置７へ導入されて冷却水供給配管８から供給される冷却水の噴霧により冷却される。排ガス冷却装置７の出側及び入り側には転炉排ガスの温度を測定するために温度計９ａ，９ｂが設置されている。冷却水供給配管８には流量計１０及び冷却水流量調節弁１１が設置され、温度計９ａ，９ｂ及び流量計１０の検出信号は制御装置６へ入力され、冷却水流量調節弁１１は制御装置６の制御信号により供給する冷却水流量を調節する。

排ガス冷却装置７で冷却された転炉排ガスは集じん装置１２に導入されて集じんされる。集じん装置１２で集じん後の排ガスは吸引ブロワ１３により吸引されて煙突１４から放散される。

制御装置６は、定常運転時の安定制御領域において、排ガス冷却装置の出側の排ガス温度に応じて冷却水噴霧量の設定値をフィードバック制御して決めて冷却水噴霧量設定値になるように冷却水噴霧量をＰＩＤ制御するシーケンスを備える。

本発明では、前述の安定制御領域前の燃焼ガス投入後の初期段階において、制御開始直後の冷却水噴霧量が過剰／過少になることを防止するため、燃焼ガス流量を制御する燃焼ガス初期投入制御シーケンス及び冷却水流量を制御する冷却水初期投入シーケンスが組み込まれている。

図２の実線で示すように、転炉に燃焼ガスとして酸素の投入を開始する（図２（ｃ）参照）。燃焼ガスの投入量は、投入開始後の初期抑制の間は冷却水噴霧量制御の過渡応答による冷却水噴霧量の過不足がでない燃料投入量とするため、燃焼ガス流量調節弁の安定制御領域における最低流量制御状態を予め把握した流量値で設定する。本実施例では制御可能範囲下限の流量値である約２０％に設定して投入を行う。

燃焼ガスの投入に伴って、排ガス冷却装置の入り側温度Ｔ_ＩＮは上昇するが（図２（ａ）参照）、燃焼ガスが制御可能範囲下限の流量値である約２０％の一定流量で投入されているので、入り側温度Ｔ_ＩＮは排ガス温度制御時温度設定に等しくなり一定温度に維持される。

燃焼ガスの投入開始にともなって、排ガス冷却装置では冷却水が噴霧され、排ガスの冷却が開始される（図２（ｄ）参照）。冷却水流量調節弁は、予め把握した安定制御領域である最低弁開度設定を行う。本実施例では、制御範囲可能範囲下限の流量値約２０％の一定流量で噴霧する。約２０％の一定流量で噴霧することにより、冷却水流量調節弁のハンチングが防止され、瞬間的に水噴霧量が過剰あるいは過少することがなく、一定噴霧量が確保される（図２（ｄ）参照）。一定流量の噴霧により、噴霧量が過少になることがないので、集じん装置設備の許容温度範囲下限値未満の低い温度で徐々に推移し前記下限値を越えることもないため、希釈弁を設ける必要もない（図２（ｃ）参照）。

噴霧水量調節弁が安定制御領域に到達後、投入燃料設定値を定常操業時の所定流量に変更及び噴霧調節計モードも自動にし、集じん装置入口温度からフィードバック制御に移行して冷却水噴霧量をＰＩＤ制御して調節する。

本発明の転炉排ガス処理のブロック図である。 制御開始直後の冷却装置入口及び出口の排ガス温度、燃焼ガス量、冷却水量の関係について、従来例と本発明について示す図である。 従来の転炉排ガス処理のブロック図である。

符号の説明

１：転炉
２：ランス
３：燃焼ガス供給配管
４：流量計
５：燃焼ガス流量調節弁
６：制御装置
７：排ガス冷却装置
８：冷却水供給配管
９ａ，９ｂ：温度計
１０：流量計
１１：冷却水流量調節弁
１２：集じん装置
１３：吸引ブロワ
１４：煙突
１５：希釈用弁

Claims (3)

1. 転炉排ガスに冷却水を噴霧して冷却する転炉排ガス冷却装置の出側の排ガス温度に応じて冷却水噴霧量の設定値をフィードバック制御して決めて冷却水噴霧量設定値になるように冷却水噴霧量をＰＩＤ制御し調整する転炉排ガス冷却装置の温度制御方法において、
   冷却水噴霧制御開始時の転炉への燃料投入量を所定量以下に抑えることを特徴とする転炉排ガス冷却装置の温度制御方法。
2. 冷却水噴霧制御の制御開始時の転炉への燃料投入量を冷却水噴霧量制御の過渡応答による冷却水噴霧量過不足がでない燃料投入量とすることを特徴とする請求項１記載の転炉排ガス冷却装置の温度制御方法。
3. 冷却水噴霧制御の制御開始時の転炉への燃料投入量を所定量に抑え、制御装置から冷却水噴霧量設定値と冷却水噴霧量実績値とが等しくなった安定領域に達した後、燃料投入量制限を解除することを特徴とする請求項１又は２記載の転炉排ガス冷却装置の温度制御方法。

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