JP2007255956A - 熱風炉レンガ温度測定装置及びこの温度測定装置の取付方法 - Google Patents

Abstract

【課題】熱風炉の蓄熱室温度を測定する際、排圧時に発生する裏風の影響を受けて測定精度の悪化を招くため、測温精度の向上を図る。
【解決手段】蓄熱室の周壁を径方向に沿って貫通し、貫通先端が蓄熱レンガ２４の外周面に当接する保護管２２と、保護管２２内に挿入され、挿入先端が前記蓄熱レンガ２４の外周面に当接する温度センサー２３と、保護管２２の外周を覆う断熱部材２と、保護管２２の先端部内に充填されて温度センサー２３の先端部と接触すると共に、保護管の２２先端開口と対向する蓄熱レンガ２４の外周面と接触し、蓄熱レンガ２４の熱を温度センサー２３に伝達する伝熱部材１とにより熱風炉レンガ測定装置を構成した。
【選択図】図１

Description

本発明は、高炉に熱風を供給する熱風炉の蓄熱レンガの温度を測定する熱風炉レンガ温度測定装置およびこの熱風炉レンガ温度測定装置を熱風炉に取付ける取付方法に関する。

高炉の付帯設備として高炉に熱風を供給する熱風炉が知られている（特許文献１）。

図２は熱風炉の概略構成を示す縦断面図である。図２において、熱風炉１００は、高炉への送風に熱を与える蓄熱室１０１と、蓄熱室１０１を加熱するための燃焼室１０２とにより構成され、燃焼及び送風を１サイクルとして稼動する。

燃焼室１０２では、下部の混合ガス供給口１０３から吹き込まれる高炉ガスとコークス炉ガス（又は他の高カロリーガス）との混合ガスに下部の空気供給口１０４から吹き込まれる空気を混合して燃焼させ、その燃焼ガスをドーム１０９を介して蓄熱室１０１の内部に積まれた蓄熱レンガであるシリカを主成分とする珪石レンガ１０７、ハイアルミナレンガ１０６、耐火粘土レンガ１０５を通過させて熱を蓄える。そして、蓄熱室１０１の下部供給口１０８から冷風空気を導入すると、この冷風空気は蓄熱レンガの熱を奪って９００℃〜１３００℃程度に昇温し、燃焼室１０２の熱風出口１１０を通って高炉へと送風される。また、蓄熱室の多段に積み上げられた珪石レンガ１０７の下端１０７Ａに位置する珪石レンガの外周面を測温面としている。

そして、蓄熱室の珪石レンガは、５００℃以下で収縮率が著しく変化するため、下限管理温度を５５０℃としている。

熱風炉レンガ温度測定装置としては、図３に示す構成のものがある。図３（ａ）は珪石レンガ（測温面をなす珪石レンガを以下チェッカーレンガと称す）の温度を例えば熱電対式の温度センサーにより測定する熱風炉レンガ温度測定装置の縦断面図、（ｂ）は温度センサーとチェッカーレンガとの当接部を示す簡略横断面図である。

図３において、蓄熱室の周壁２０の径方向に沿って形成した温度計挿入孔２１に、圧入材としてモルタルを充填した保護管２２を装着し、熱電対式の温度センサー２３をこの保護管２２内を通してチェッカーレンガ２４に当接するまで挿入し、保護管２２と温度センサー２３の間にモルタル２６を充填している。

耐火レンガの温度を測定する温度測定装置として、保護管内に温度計を差込、
温度計の先端を保護管の先端よりも突出させた構成が知られている(特許文献２)。
特開２００５−３２５４４６号公報 特開平９−２８２３８４号公報

温度センサー２３で測温する珪石レンガ２４の温度は、燃焼時には上昇し、送風時には下降する周期的な変化を繰り返している。蓄熱室にあっては送風から燃焼への切り替えの際に蓄熱室内が排圧となる状態が存在し、この排圧時に温度センサー２３による測定温度が急激に低下する傾向にあった。

排圧時における温度センサー２３による測定温度の急激な低下の原因としては、温度計挿入孔２１と保護管２２との間等に生じた若干の隙間を点線Ａに示すように外気が蓄熱室の内部に向かって入り込む気流(裏風)が挙げられている。そして、この裏風を防止するために種々の対策が試みられているが、いまだ充分ではない。

一方、前記のように、温度センサー２３の先端を測温面であるチェッカーレンガ２４の外周面に当接させているが、チェッカーレンガ２４の外周面は凹凸面を有しているため中途半端な当接状態となることがある。

この中途半端な当接状態にある温度センサー２３の先端とチェッカーレンガ２４の間を点線Ｂに示す様に前記裏風が流通し、実際のチェッカーレンガ２４の温度が下限管理温度である５５０℃を上回っていても測定値が下限管理温度を下回るという測定精度の大幅な悪化を招くおそれがある。

このため、温度センサー２３の測定値が前記下限管理温度以下とならないように蓄熱室の蓄熱量を増大させることにより下限管理温度の維持が可能とはなるが、無駄な熱量を蓄熱室内に残すことになり、効率的な操業ができなくなる問題を有するものであった。

本発明の目的は、このような従来の課題を解決するためになされたもので、発生した裏風が測温へ与える影響を最小限に抑えることができ、またチェッカーレンガに対する温度センサーの当接位置に関係なく、チェッカーレンガの温度を高精度に測温できる熱風炉レンガ温度測定装置を提供しようとするものである。

また、本発明の他の目的は、上述した発明の目的を実現する熱風炉レンガ温度測定装置の取り付け方法を提供するものである。

本発明の目的を実現する熱風炉レンガ温度測定装置の第１の構成は、請求項１に記載のように、高炉への送風に熱を与える熱風炉の蓄熱室に配置された蓄熱レンガの温度を測定する熱風炉レンガ温度測定装置において、前記蓄熱室の周壁を径方向に沿って貫通し、貫通先端が蓄熱レンガの外周面に当接する保護管と、前記保護管内に挿入され、挿入先端が前記蓄熱レンガの外周面に当接する温度センサーと、前記保護管の外周を覆う断熱部材と、前記保護管の先端部内に充填されて前記温度センサーの先端部が埋め込まれると共に、該保護管の先端開口と対向する前記蓄熱レンガの外周面と接触し、該蓄熱レンガの熱を該温度センサーに伝達する伝熱部材と、を有することを特徴とする。

本発明の目的を実現する熱風炉レンガ温度測定装置の第２の構成は、請求項２に記載のように、上記した第１の構成において、前記伝熱部材は、接触する蓄熱レンガの熱伝導率と±２０％範囲内であることを特徴とする。

本発明の目的を実現する熱風炉レンガ温度測定装置の取付方法は、請求項３に記載のように、上記した第１または２に構成の熱風炉レンガ温度測定装置を蓄熱室に取付ける熱風炉レンガ温度測定装置の取付方法であって、断熱部材で外周を被覆した保護管の先部に伝熱部材を充填すると共に前記温度センサーを装入し、この保護管の先端が前記蓄熱レンガの外周面に当接するまで前記蓄熱室の温度計挿入孔に挿入した後、前記保護管を前記蓄熱レンガの外周面に押し付け、その後、前記温度センサーを前記保護管に押込んで前記保護管内先部の伝熱部材の一部を保護管先端より前記蓄熱レンガ側に押出すと共に温度センサーの先端が前記伝熱部材に埋め込まれて前記蓄熱レンガの外周面に当接させることを特徴とする。

本発明による熱風炉レンガ温度測定装置によれば、蓄熱室の排圧時に裏風が発生しても、断熱部材により保護管を通して温度センサーの先端部が蓄熱レンガ以上に変化する現象を抑え、保護管の先端部で温度センサーの先端部を取り囲むので、裏風によるガス流れに温度センサーの先端が直接曝されることがなく、しかも伝熱部材により蓄熱レンガとの接触面積を増大させることができる。このため、温度センサーは排圧時においても高精度に蓄熱レンガの温度を測定することができる。

本発明による熱風炉レンガ温度測定装置の取付方法によれば、蓄熱室の外側から伝熱部材を保護管内に充填した状態で蓄熱レンガの外周面に当接させることができる。

以下本発明を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明する。

図１は熱風炉レンガ温度測定装置における温度センサーの先端部を示す横断面図である。

図１において、本実施例における熱風炉レンガ温度測定装置は、図３に示す蓄熱室１０１の周壁２０に設けた温度計挿入孔に対して保護管２２を貫通させ、貫通端をチェッカーレンガ２４の外周端面に当接させている。また、保護管２２内に配置される熱電対温度計である棒状の温度センサー２３は、先端がチェッカーレンガ２４の外周面に当接している。したがって、温度センサー２３の先端は保護管２２に囲まれることとなり、温度センサー２３の先端が図３に示すガス流れＡ，Ｂに直接曝されることが防止される。

また、保護管２２を前記温度計挿入孔２１内に挿入する際、保護管２２の先端部の内部には、熱伝導率がチェッカーレンガ２４と同等レベルの伝熱部材１を予め充填すると共に温度センサー２３の先端が充填している伝熱部材に接触する程度に該温度センサー２３を装入しており、該保護管２２をチェッカーレンガ２４に当接するまで差し込んだ後、温度センサー２３の先端がチェッカーレンガ２４の外周面に当接するまで装入する。これにともなって、伝熱部材１はチェッカーレンガ２４の外周面に向けて押し出され、押し出された伝熱部材１の一部はチェッカーレンガ２４の外周に形成されている凹部２４ａ内まで充填され、他部はチェッカーレンガ２４の外周面に形成されている凸部２４ｂに押し当てられて密着する。

本実施例における伝熱部材１は、プライム材（熱伝導率1.2w/m/k）を使用している。なお、珪石レンガの熱伝導率は1.4w/m/kであり、熱伝導率の差が土２０％の範囲内のものであれば温度測定上の誤差等は問題がない。

温度センサー２３の先端部は、保護管２２の内径部に充填される伝熱部材１と接触し、この伝熱部材１はチェッカーレンガ２４の外周面に密着しているので裏風の流通がなく、しかもチェッカーレンガ２４の外周面に対する温度センサー２３の先端の接触面積が大きくなり、しかも伝熱部材１の熱伝導率がチェッカーレンガ２４と同等レベルであるので、チェッカーレンガ２４の温度を高精度に測温することが可能となる。

なお、図１では、温度センサー２３の先端がチェッカーレンガ２４の凹部２４ａの角に当接した状態を示しているが、このような状態で温度センサー２３の先端が当接するとは限らず、またチェッカーレンガが温度変化等により移動すると当接部が変わるが、伝熱部材１がチェッカーレンガ２４の外周面に接触しているため、温度センサー２３はチェッカーレンガ２４の温度を高精度に測温することができる。

また、保護管２２の外周には断熱材としての断熱ウール２を巻き付けているので、裏風Aが発生しても、図３に示す裏風Ａにより保護管２２を通して温度センサー２３の先端部がレンガ温度以上に変化する現象を抑えることができた。

本発明によれば、排圧時における温度センサーによるチェッカーレンガの温度を高精度に測定できるので、熱風炉の燃焼及び送風の制御を高効率に行うことが可能になった。

本発明の実施例を示す熱風炉レンガ温度測定装置における温度センサーの先端部を示す横断面図。 図１の熱風炉レンガ温度測定装置が取り付けられる熱風炉の概略構成を示す縦断面図。 従来の熱風炉レンガ温度測定装置を示し、（ａ）は装置全体を示す縦断面図、（ｂ）は温度センサーとチェッカーレンガとの当接部を示す横断面図。

符号の説明

１ 伝熱部材
２ 断熱部材
２０ 周壁
２１ 温度計挿入孔
２２ 保護管
２３ 温度センサー
２４ チェッカーレンガ
２５ 封止部材
１００ 熱風炉
１０１ 蓄熱室
１０２ 燃焼室
１０３ 混合ガス供給口
１０４ 空気供給口
１０５ 耐火粘土レンガ
１０６ ハイアルミナレンガ
１０７ 珪石レンガ
１０８ 下部供給口
１０９ ドーム

Claims (3)

1. 高炉への送風に熱を与える熱風炉の蓄熱室に配置された蓄熱レンガの温度を測定する熱風炉レンガ温度測定装置において、
   前記蓄熱室の周壁を径方向に沿って貫通し、貫通先端が蓄熱レンガの外周面に当接する保護管と、前記保護管内に挿入され、挿入先端が前記蓄熱レンガの外周面に当接する温度センサーと、
   前記保護管の外周を覆う断熱部材と、
   前記保護管の先端部内に充填されて前記温度センサーの先端部が埋め込まれると共に、該保護管の先端開口と対向する前記蓄熱レンガの外周面と接触し、該蓄熱レンガの熱を該温度センサーに伝達する伝熱部材と、
   を有することを特徴とする熱風炉レンガ温度測定装置。
2. 前記伝熱部材は、接触する蓄熱レンガの熱伝導率と土２０％範囲内であることを特徴とする請求項１に記載の熱風炉レンガ温度測定装置。
3. 請求項１または２に記載の熱風炉レンガ温度測定装置を蓄熱室に取付ける熱風炉レンガ温度測定装置の取付方法であって、
   断熱部材で外周を被覆した保護管の先部に伝熱部材を充填すると共に前記温度センサーを装入し、この保護管の先端が前記蓄熱レンガの外周面に当接するまで前記蓄熱室の温度計挿入孔に挿入した後、前記保護管を前記蓄熱レンガの外周面に押し付け、その後、前記温度センサーを前記保護管に押込んで前記保護管内先部の伝熱部材の一部を保護管先端より前記蓄熱レンガ側に押出すと共に温度センサーの先端が前記伝熱部材に埋め込まれて前記蓄熱レンガの外周面に当接させることを特徴とする熱風炉レンガ温度測定装置の取付方法。

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