JP2014114469A - Dust removal water quantity control method of shaft furnace effluent gas, and dust removal water quantity control apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、シャフト炉(縦型スクラップ溶解炉)中で鉄系スクラップを主体とする鉄源をコークスの燃焼熱により溶解して溶銑を製造する際に発生してシャフト炉から排出される排ガス中に含まれているダストを除去するために散水する除塵水の散水量の制御方法および制御装置に関するものである。 The present invention relates to an exhaust gas generated when a hot metal is produced by melting an iron source mainly composed of iron-based scrap in a shaft furnace (vertical scrap melting furnace) by the combustion heat of coke and discharged from the shaft furnace. The present invention relates to a control method and a control device for the amount of dust removal water sprinkled to remove dust contained in the water.
鉄系スクラップを主体とする鉄源をコークスの燃焼熱により溶解して溶銑を製造する際にシャフト炉から排出される可燃性の排ガス中には多量のダスト(塵埃)が含まれており、製鉄所ではこの排ガスに排ガス浄化設備で除塵水を散水して排ガス中に含まれているダストを除去し(例えば特許文献1参照)、除塵後の排ガスを燃料ガスとして、ブースタポンプで昇圧して高炉ガス(Bガス)に加えるとともに、シャフト炉用の燃焼空気の加熱にも利用し、除去したダストも資源としてリサイクルしている(例えば特許文献2,3参照)。
A large amount of dust is contained in the combustible exhaust gas discharged from the shaft furnace when the iron source mainly composed of iron scrap is melted by the combustion heat of coke to produce hot metal, and iron making In this place, dust is removed from the exhaust gas by sprinkling dust in the exhaust gas to remove dust contained in the exhaust gas (see, for example, Patent Document 1), and the exhaust gas after dust removal is boosted with a booster pump as fuel gas. In addition to gas (B gas), it is also used for heating combustion air for the shaft furnace, and the removed dust is recycled as resources (see, for example,
しかしながら、従来の排ガス浄化設備では除塵水の散水量がダスト濃度によらず一定とされていたため、ダスト濃度の低下時に散水量が過多となって、除塵水送水ポンプのモータの消費電力が過多になってしまったり、排ガス圧力が低下し過ぎてブースタポンプのモータの消費電力が過多になってしまったりするという問題があった。 However, since the amount of sprinkled water in the conventional exhaust gas purification equipment is constant regardless of the dust concentration, the amount of sprinkled water is excessive when the dust concentration is reduced, and the power consumption of the motor of the dust removal water pump is excessive. There has been a problem that the exhaust gas pressure is too low and the power consumption of the booster pump motor becomes excessive.
それゆえ本発明は、前記従来技術の課題を有利に解決したシャフト炉排ガスの除塵水量の制御方法および制御装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide a control method and a control device for the amount of dust removal water of shaft furnace exhaust gas that advantageously solves the problems of the prior art.
前記目的を達成する本発明のシャフト炉排ガスの除塵水量制御方法は、シャフト炉から排出される排ガスに排ガス浄化設備で散水する除塵水の散水量を制御するに際し、前記排ガス中に含まれているダストの濃度の経時変化をダストモニターで監視し、その監視しているダスト濃度の経時変化に基づいて除塵水の散水量を制御することを特徴としている。 The shaft furnace exhaust gas dust removal water amount control method of the present invention that achieves the above object is included in the exhaust gas when controlling the amount of dust removal water sprayed by the exhaust gas purification equipment to the exhaust gas discharged from the shaft furnace. It is characterized in that a change in dust concentration with time is monitored by a dust monitor, and the amount of sprinkled water is controlled based on the change with time in the monitored dust concentration.
なお、本発明の方法においては、排ガスへの除塵水の散水前および散水後のダスト濃度と散水量との関係を調査し、散水前のダスト濃度と、散水後のダスト濃度を所定量以下とするための散水量との関係を回帰分析して、前記関係に基づき除塵水の散水量を制御することとすると望ましい。 In the method of the present invention, the relationship between the dust concentration before and after sprinkling dust removal water to the exhaust gas and the amount of sprinkling is investigated, and the dust concentration before sprinkling and the dust concentration after sprinkling are set to a predetermined amount or less. It is desirable to perform a regression analysis of the relationship with the amount of water spray to control the amount of dust removed water based on the relationship.
また、前記目的を達成する本発明のシャフト炉排ガスの除塵水量制御装置は、シャフト炉から排出される排ガスに排ガス浄化設備で散水する除塵水の散水量を制御する装置において、前記排ガス中に含まれているダストの濃度の経時変化を監視するダストモニターと、そのダストモニターが監視しているダスト濃度の経時変化に基づいて除塵水の散水量を決定する散水量決定手段と、その散水量決定手段が決定した散水量に基づき排ガスへの除塵水の散水量を制御する散水量制御手段とを備えることを特徴としている。 In addition, the shaft furnace exhaust gas dust removal water amount control device of the present invention that achieves the above object is an apparatus that controls the amount of dust removal water sprayed by the exhaust gas purification equipment to the exhaust gas discharged from the shaft furnace, and is included in the exhaust gas. A dust monitor for monitoring the time-dependent change in the concentration of the dust, a sprinkling amount determining means for determining the amount of sprinkled water based on the time-dependent change in the dust concentration monitored by the dust monitor, and determining the amount of water spray And a sprinkling amount control means for controlling the sprinkling amount of the dust removal water to the exhaust gas based on the sprinkling amount determined by the means.
なお、本発明の装置においては、前記散水量決定手段は、排ガスへの除塵水の散水前および散水後のダスト濃度と散水量との関係を調査し、散水前のダスト濃度と、散水後のダスト濃度を所定量以下とするための散水量との関係を回帰分析して、前記関係に基づき除塵水の散水量を決定するものであると望ましい。 In the apparatus of the present invention, the sprinkling amount determination means investigates the relationship between the dust concentration before sprinkling and the sprinkling amount before dusting water to the exhaust gas, and the dust concentration before sprinkling and after sprinkling It is desirable to perform regression analysis on the relationship with the amount of water spray for making the dust concentration equal to or less than a predetermined amount, and to determine the amount of water to be removed based on the relationship.
さらに、本発明の方法および装置において、前記ダストモニターは、排ガスへの除塵水の散水位置の上流側および下流側で、散水前および散水後のダスト濃度をそれぞれ監視することとすると、監視精度が高まるので望ましい。 Furthermore, in the method and apparatus of the present invention, when the dust monitor monitors the dust concentration before and after watering on the upstream side and downstream side of the sprinkling position of the dust removal water to the exhaust gas, the monitoring accuracy is It is desirable because it increases.
さらに、本発明の方法および装置において、前記回帰分析は、一定期間ごとに繰り返し実行することとすると、分析精度が高まるので望ましい。 Furthermore, in the method and apparatus of the present invention, it is desirable that the regression analysis is repeatedly performed at regular intervals because the analysis accuracy is improved.
本発明のシャフト炉排ガスの除塵水量の制御方法および制御装置によれば、シャフト炉から排出される排ガスに排ガス浄化設備で散水する除塵水の散水量を制御するに際し、排ガス中に含まれているダストの濃度の経時変化をダストモニターで監視し、その監視しているダスト濃度の経時変化に基づいて除塵水の散水量を制御することから、ダスト濃度の高低に応じて散水量を増減させてダストの除去に必要な最小限の水量の除塵水を散水することができるので、ダスト濃度の低下時に過剰の散水によって除塵水送水ポンプおよびブースタポンプのモータの消費電力が過多になってしまうのを防止することができる。 According to the control method and the control device for the amount of dust removal water from the shaft furnace exhaust gas of the present invention, the amount of dust removal water sprayed by the exhaust gas purification equipment to the exhaust gas discharged from the shaft furnace is included in the exhaust gas. The change in dust concentration over time is monitored by a dust monitor, and the amount of dust removal water sprayed is controlled based on the time-dependent change in dust concentration monitored, so the amount of water spray can be increased or decreased according to the level of dust concentration. Since the minimum amount of dust removal water necessary for dust removal can be sprinkled, excessive power spraying can reduce the power consumption of the dust removal water pump and booster pump motors when the dust concentration decreases. Can be prevented.
以下、この発明の実施の形態を図面に基づく実施例によって詳細に説明する。ここに、図1は、本発明のシャフト炉排ガスの除塵水量の制御方法の一実施例を適用した、本発明のシャフト炉排ガスの除塵水量の制御装置の一実施例の構成を示す略線図であり、図中符号1はシャフト炉を示す。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of an embodiment of the control device for the amount of dust removal water in the shaft furnace exhaust gas of the present invention, to which one embodiment of the method for controlling the amount of dust removal water in the shaft furnace exhaust gas of the present invention is applied. In the figure, reference numeral 1 denotes a shaft furnace.
シャフト炉1から排出された高温の排ガスは、サイクロン式粗除塵機2を通されて、その排ガスに含まれた多量のダストのうちのかなりの部分を除去され、そのダストを集塵槽3に集められた後、排ガス供給路4を経て冷却器5に至り、その冷却器5内で冷却水を散水されて冷却された後、ディスインテグレータ(粉砕機)6内に入る。ディスインテグレータ6内では排ガス中のダストが冷却水を噴霧されつつ粉砕されてスラリー状となり、その排ガスとスラリー状のダストとはミストセパレータ7に送られてミストセパレータ7内で分離され、これによりダストを除去されて浄化された排ガスは、タービンポンプ8でガスホルダ9に送られ、ガスホルダ9からブースタポンプ10で昇圧されてBガス本管へ供給され、余剰分は煙突(放散塔)11の先端部12で燃焼されて大気中に放散される。
The high-temperature exhaust gas discharged from the shaft furnace 1 is passed through a cyclone
タービンポンプ8からガスホルダ9への配管には分岐配管13が設けられ、その分岐配管13から熱風用燃焼炉14に供給された排ガスは、燃焼空気ファン15で燃焼空気を供給されて熱風用燃焼炉14内で燃焼した後、熱交換器16を持つ煙突(放散塔)17から大気中に放散される。送風機18で熱交換器16に供給されて排ガスの燃焼熱で加熱された燃焼空気は、シャフト炉1内に供給されてコークスを燃焼させ、シャフト炉1内にコークスとともに供給された鉄系スクラップを主体とする鉄源が、そのコークスの燃焼熱により溶解して溶銑となって、シャフト炉1の下部から出銑される。なお、シャフト炉1には炉体の保護のために冷却水を循環させる炉体冷却システム19も設けられている。
A
この一方、冷却器5内を通った冷却水と、ミストセパレータ7内で排ガスから分離されたスラリー状のダストとは、集水槽20に一緒に集められ、その集水槽20からポンプ21でガス除塵水処理システム22のシックナー(凝集沈殿槽)23に送られて、そのシックナー23内で冷却水とスラリー状のダストとが分離される。シックナー23内で分離された冷却水はポンプ24で熱交換器25に通されて冷却された後、貯水槽26に戻され、その貯水槽26から除塵水送水ポンプ27で冷却器5とディスインテグレータ6とに供給される。なお、熱交換器25には冷却水を循環させる冷却システム28が設けられている。
On the other hand, the cooling water that has passed through the cooler 5 and the slurry-like dust separated from the exhaust gas in the mist separator 7 are collected together in the
シックナー23内で分離されたスラリー状のダストは、ポンプ29で脱水機30に送られて圧縮脱水され、ケーキ状にされてもう一つの集塵槽31内に集められ、集塵槽3内のダストとともに資源として利用される。貯水槽26から溢れた水は、排水処理設備32を経て排水処理された後に排水路へ放流される。
The slurry-like dust separated in the
かかるシャフト炉排ガスの浄化およびリサイクルシステムにおいて、この実施例の除塵水量の制御方法および制御装置では、排ガスに除塵水を散水するディスインテグレータ6よりも上流側の排ガス供給路4に第1のダストモニター33を配置するとともに、そのディスインテグレータ6よりも下流側のタービンポンプ8への配管に第2のダストモニター34を配置する。これらのダストモニター33,34としては、例えば摩擦静電気検出方式や、光学式、静電誘導式等のダストモニターを用いることができる。そして、それらのダストモニター33,34で散水前および散水後の排ガスのダスト濃度をそれぞれ継続的に監視し、それらのダストモニター33,34が継続的に出力するダスト濃度のデータを、散水量決定手段としての、通常のコンピューターを有する散水量決定部35に入力する。
In such a shaft furnace exhaust gas purification and recycling system, in the dust removal water amount control method and control apparatus of this embodiment, the first dust monitor is disposed in the exhaust gas supply path 4 upstream of the disintegrator 6 that sprays the dust removal water into the exhaust gas. 33 and a
この散水量決定部35は、予め与えられたプログラムに基づき、後述の如き方法で、入力されたダスト濃度のデータから散水量を決定して、その散水量を、散水量制御手段としての通常のポンプ制御部36に入力し、ポンプ制御部36は、散水量決定部35が決定した散水量を実現するように除塵水送水ポンプ27のモータを駆動して除塵水の供給量を調節し、ディスインテグレータ6内を流れる排ガスへの除塵水の散水量を制御する。
The sprinkling
すなわち、散水量決定部35は、排ガスへの除塵水の散水前および散水後のダスト濃度の経時変化と散水量との関係を調査し、その調査結果から、散水前のダスト濃度と、散水後のダスト濃度を所定量以下とするための散水量との関係を回帰分析し、その関係を示す回帰式を用いて現在の散水前のダスト濃度から、散水後のダスト濃度を所定量以下とするための必要最小限の除塵水の散水量を決定する。なお、この排ガスへの除塵水の散水前および散水後のダスト濃度と散水量との関係の調査および、散水前のダスト濃度と、散水後のダスト濃度を所定量以下とするための散水量との関係の回帰分析を、一定期間例えば1ヶ月ごとに繰り返し実施して、回帰式を更新してもよく、このようにすれば、除塵水の散水量の決定精度を高めることができる。
That is, the sprinkling
具体的には、
シャフト炉1の炉頂から排出される排ガスについて、
ガス圧力= a [kPa]
ダスト濃度= A [g/Nm3]
とすると、
サイクロン式粗除塵機2での1次除塵後の排ガスは、排ガス圧力の低下量をΔs [kPa]、ダスト濃度の低下量をΔS [g/Nm3]とすると、
ガス圧力= a−Δs [kPa]
ダスト濃度= A−ΔS [g/Nm3]
となり、
ディスインテグレータ6およびミストセパレータ7での2次除塵後の排ガスは、ミストセパレータ7での除塵水量をX[m3/h]、排ガス圧力の低下量をΔm[kPa]、ダスト濃度の低下量をΔM[g/Nm3]とすると、
ガス圧力= a−Δs−Δm [kPa]
ダスト濃度= A−ΔS−ΔM [g/Nm3]≦目標ダスト濃度
となる。
そして熱風用燃焼炉14の燃料分を分離した後の排ガスについては、ブースタポンプ10で昇圧した後にBガス本管へ供給してリサイクルするので、その昇圧分をΔb[kPa]とすると、
ガス圧力= a−Δs−Δm+Δb [kPa]=Bガス本管圧力(一定)
ダスト濃度= A−ΔS−ΔM [g/Nm3]≦目標ダスト濃度
となる。
In particular,
Regarding the exhaust gas discharged from the top of the shaft furnace 1,
Gas pressure = a [kPa]
Dust concentration = A [g / Nm 3 ]
Then,
The exhaust gas after the primary dust removal in the cyclone
Gas pressure = a-Δs [kPa]
Dust concentration = A−ΔS [g / Nm 3 ]
And
The exhaust gas after the secondary dust removal by the disintegrator 6 and the mist separator 7 is X [m 3 / h] for the amount of dust removal water in the mist separator 7, Δm [kPa] for the exhaust gas pressure reduction amount, and the dust concentration reduction amount. Assuming ΔM [g / Nm 3 ],
Gas pressure = a-Δs-Δm [kPa]
Dust concentration = A−ΔS−ΔM [g / Nm 3 ] ≦ target dust concentration.
The exhaust gas after separating the fuel in the hot
Gas pressure = a-Δs-Δm + Δb [kPa] = B gas main pipe pressure (constant)
Dust concentration = A−ΔS−ΔM [g / Nm 3 ] ≦ target dust concentration.
このフローにおいて、2次除塵後のダスト濃度が目標ダスト濃度以下となるという条件下で除塵水量X[m3/h]を最少化し、これにより排ガス圧力の低下量Δmを最少化して、ブースタポンプ10で昇圧する圧力(+Δb[kPa])を最小化することにより、ブースタポンプ10と除塵水送水ポンプ27とのモータの消費電力を抑制する。また、除塵水量X[m3/h]に応じてミストセパレータ7での除塵量 ΔM [g/Nm3]が変化するので、この実績を繰返し分析して除塵精度を高め、除塵水量X[m3/h]の最少化を図る。 In this flow, the amount of dust removal water X [m 3 / h] is minimized under the condition that the dust concentration after secondary dust removal is below the target dust concentration, thereby minimizing the decrease Δm in exhaust gas pressure, and booster pump By minimizing the pressure increased at 10 (+ Δb [kPa]), the power consumption of the motors of the booster pump 10 and the dust removal water feed pump 27 is suppressed. In addition, since the dust removal amount ΔM [g / Nm 3 ] at the mist separator 7 changes according to the dust removal water amount X [m 3 / h], this result is repeatedly analyzed to improve the dust removal accuracy and the dust removal water amount X [m 3 / h].
上述した本実施例の制御方法を実施する本実施例の制御装置によれば、ダスト濃度の高低に応じて散水量を増減させて、排ガスからのダストの除去に必要な最小限の水量の除塵水を散水することができるので、ダスト濃度の低下時に過剰な量の散水によって除塵水送水ポンプ27およびブースタポンプ10のモータの消費電力が過大になるのを防止することができる。 According to the control apparatus of the present embodiment that implements the control method of the present embodiment described above, the amount of water spray is increased or decreased according to the level of dust concentration, and the dust removal of the minimum amount of water necessary for removing dust from the exhaust gas is performed. Since water can be sprinkled, it is possible to prevent excessive power consumption of the motors of the dust removal water feed pump 27 and the booster pump 10 due to an excessive amount of sprinkling when the dust concentration decreases.
以上、図示例に基づき説明したが、この発明は上述の例に限られるものでなく、所要に応じて特許請求の範囲の記載範囲内で適宜変更し得るものであり、例えば、一旦回帰式が定められた後は、ダストモニター33,34のうち下流側のダストモニター34を除いて、散水前のダスト濃度から、散水後のダスト濃度を所定量以下とするための必要最小限の除塵水の散水量を決定するようにしても良く、次回の回帰式の更新時に再度下流側のダストモニター34を設置しても良い。そしてダストモニターの設置位置も、所要に応じて適宜変更することができる。 Although the present invention has been described above based on the illustrated examples, the present invention is not limited to the above-described examples, and can be appropriately changed within the scope of the claims as needed. After being determined, except for the dust monitor 34 on the downstream side of the dust monitors 33, 34, the minimum necessary amount of dust-removed water for reducing the dust concentration after watering to a predetermined amount or less from the dust concentration before watering The amount of water spray may be determined, and the downstream dust monitor 34 may be installed again at the next update of the regression equation. The installation position of the dust monitor can also be changed as necessary.
かくして本発明のシャフト炉排ガスの除塵水量の制御方法および制御装置によれば、シャフト炉から排出される排ガスに排ガス浄化設備で散水する除塵水の散水量を制御するに際し、排ガス中に含まれているダストの濃度の経時変化をダストモニターで監視し、その監視しているダスト濃度の経時変化に基づいて除塵水の散水量を制御することから、ダスト濃度の高低に応じて散水量を増減させてダストの除去に必要な最小限の水量の除塵水を散水することができるので、ダスト濃度の低下時に過剰の散水によって除塵水送水ポンプおよびブースタポンプのモータの消費電力が過多になってしまうのを防止することができる。 Thus, according to the control method and control device for the amount of dust removal water from the shaft furnace exhaust gas of the present invention, the amount of dust removal water sprayed by the exhaust gas purification equipment to the exhaust gas discharged from the shaft furnace is included in the exhaust gas. The dust monitor monitors the time-dependent change in the concentration of dust and controls the amount of dust removal water sprayed based on the time-dependent change in the dust concentration monitored, so the water spray amount can be increased or decreased according to the dust concentration level. Therefore, it is possible to sprinkle the minimum amount of dust removal water necessary for dust removal, so that excessive water spraying causes excessive power consumption of the dust removal water pump and booster pump motor when the dust concentration decreases. Can be prevented.
1 シャフト炉
2 サイクロン式粗除塵機
3,31 集塵槽
4 排ガス供給路
5 冷却器
6 ディスインテグレータ(粉砕機)
7 ミストセパレータ
8 タービンポンプ
9 ガスホルダ
10 ブースタポンプ
11 煙突(放散塔)
12 先端部
13 分岐配管
14 熱風用燃焼炉
15 燃焼空気ファン
16 熱交換器
17 煙突(放散塔)
18 送風機
19 炉体冷却システム
20 集水槽
21,24,29 ポンプ
22 ガス除塵水処理システム
23 シックナー(凝集沈殿槽)
25 熱交換器
26 貯水槽
27 除塵水送水ポンプ
28 冷却システム
30 脱水機
32 排水処理設備
33 第1のダストモニター
34 第2のダストモニター
35 散水量決定部
36 ポンプ制御部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
12
18
25
Claims (8)
前記排ガス中に含まれているダストの濃度の経時変化をダストモニターで監視し、
その監視しているダスト濃度の経時変化に基づいて除塵水の散水量を制御することを特徴とするシャフト炉排ガスの除塵水量制御方法。 When controlling the amount of dust removal water sprayed by the exhaust gas purification equipment to the exhaust gas discharged from the shaft furnace,
Monitor the time-dependent change in the concentration of dust contained in the exhaust gas with a dust monitor,
A method for controlling the amount of dust removal water in a shaft furnace exhaust gas, comprising controlling the amount of dust removal water sprinkled based on a change with time in the monitored dust concentration.
散水前のダスト濃度と、散水後のダスト濃度を所定量以下とするための散水量との関係を回帰分析して、前記関係に基づき除塵水の散水量を制御することを特徴とする、請求項1記載のシャフト炉排ガスの除塵水量制御方法。 Investigate the relationship between the dust concentration before and after sprinkling dust removal water and the amount of sprinkling to the exhaust gas,
Regression analysis is performed on the relationship between the dust concentration before watering and the amount of water spraying to reduce the dust concentration after watering to a predetermined amount or less, and the watering amount of the dust removal water is controlled based on the relationship. Item 2. A method for controlling the amount of dust removal water of shaft furnace exhaust gas according to Item 1.
前記排ガス中に含まれているダストの濃度の経時変化を監視するダストモニターと、
そのダストモニターが監視しているダスト濃度の経時変化に基づいて除塵水の散水量を決定する散水量決定手段と、
その散水量決定手段が決定した散水量に基づき排ガスへの除塵水の散水量を制御する散水量制御手段と、
を備えることを特徴とするシャフト炉排ガスの除塵水量制御装置。 In the device that controls the amount of dust removal water sprayed from the shaft furnace to the exhaust gas discharged from the shaft furnace,
A dust monitor for monitoring the change over time in the concentration of dust contained in the exhaust gas;
A sprinkling amount determining means for determining a sprinkling amount of the dust removal water based on a change over time in the dust concentration monitored by the dust monitor;
A sprinkling amount control means for controlling the sprinkling amount of the dust removal water to the exhaust gas based on the sprinkling amount determined by the sprinkling amount determination means,
An apparatus for controlling the amount of dust removed from shaft furnace exhaust gas.
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