JP2677119B2 - 高炉ステーブパイプの破損検知方法 - Google Patents

高炉ステーブパイプの破損検知方法

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  • Furnace Housings, Linings, Walls, And Ceilings (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、高炉の炉体側壁煉瓦
の寿命延長と鉄皮保護のため、鉄皮と側壁煉瓦間に挿入
したステーブクーラーのパイプの破損検知方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】高炉のステーブクーラーは、ステーブと
呼ばれる水冷パイプを鋳込んだ鋳物を鉄皮と側壁煉瓦間
に挿入したもので、通常水冷パイプ中に水(純水)を自
然循環または強制循環して冷却する。ステーブクーラー
は、長期間使用すると炉内側の高熱に晒される部分が高
温酸化により欠落したり、炉内の原料との接触によって
徐々に損耗してゆき、鋳込んだ水冷パイプが露出して破
損に至る。また、炉内の熱負荷によるステーブの繰返し
変形により水冷パイプが疲労破壊を生ずる場合もある。
【0003】ステーブの水冷パイプが破損すると、通常
水圧が炉内圧力より大きいため、炉内へ水が漏洩し、冷
え込みにより炉況不調が発生する。また、冷却水の炉内
への漏洩によって、ステーブの冷却ができなくなり、ス
テーブの損耗が激しくなってステーブ自体が消失し、直
接鉄皮に熱負荷がかかり、鉄皮の局部過熱による亀裂発
生(ホットスポット)に至る場合がある。このため、高
炉操業中は、発生ガス中のH2(水がH2と02に分解す
る)の変化に注意し、H2が増加傾向にあればステーブ
の破損検知作業を作業員が行っている。
【0004】ステーブの水冷パイプの破損検知方法とし
ては、冷却水の水圧を下げて冷却水中に炉内ガスを混入
させ、混入した炉内ガスを冷却水系統の検知パイプに収
集し、これを回収してCO濃度の検知を作業員が行う方
法が知られている。また、通常の冷却系統の底部給水管
に同冷却系の大気開放弁の位置より高い位置検出機能を
有する破損位置検出用の水路を設けた装置(特開昭49
−65305号公報)、ステーブ冷却循環水路系中にガ
ス捕集器を有するバイパ流路を並列に挿入し、かつガス
捕集器の上部に設けたガス検出手段によりステーブ破損
を検出する方法(特開昭57−125337号公報)、
高炉炉体冷却体の炉外側に位置する排水管に、この排水
管に連通するガス捕集器を設け、このガス捕集器内の電
気的導通、不通を検出し、電気的不通時に冷却体の破損
として警報を発する方法(特開平1−222005号公
報)等が提案されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】前記CO濃度の検知を
作業員が行う方法は、COガス雰囲気および高温多湿下
で、空気ボンベを着用しての大変な重筋作業であり、作
業員に敬遠されている。また、特開昭49−65305
号公報に開示の装置は、他の方法で検出した破損ステー
ブの破損位置を検出するものであって、ステーブの破損
を検出するものではない。さらに特開昭57−1253
37号公報、特開平1−222005号公報に開示の方
法は、ガス捕集器内の電気的導通、不通を検出し、ステ
ーブの破損を検知するもので、少量のガスの混入では検
知できず、検知精度に問題を有している。
【0006】この発明の目的は、ステーブパイプへの少
量のガスの混入をも確実に感度良く検出でき、また、複
数検知の場合における相互の干渉を排除して正確にステ
ーブの破損を検知できる検知方法を提供することにあ
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成すべく鋭意試験検討を行った。その結果、ステー
ブ冷却水循環経路中に設けたCO検知器と連通するサン
プリングラインを有するガス捕集器にキャリヤガスおよ
びパージガスラインを配設し、ガスサンプリング前に予
めガス捕集器にキャリヤガスを送込んだのち、ガスサン
プリングを行い、サンプリング終了時にパージガスを送
込み、サンプリングラインのパージを行うことによっ
て、検知精度ならびに検知機能を大幅に向上できること
を究明し、この発明に到達した。
【0008】すなわちこの発明は、高炉冷却用ステーブ
クーラーの冷却水循環経路中に設けたガス捕集器にサン
プリングラインを介してCOガス検知器を接続し、冷却
水中に混入した炉内ガス中のCO濃度を測定してステー
ブパイプの破損検知を行う方法において、前記ガス捕集
器にキャリヤガスおよびパージガスラインを接続し、ガ
スサンプリング前に予めガス捕集器にキャリヤガスを一
定量混入させたのち、CO検知を行い、CO検知終了時
にパージガスを送込み、サンプリングラインのパージを
行うのである。
【0009】
【作用】この発明においては、ステーブクーラーの冷却
水循環経路中に設けたガス捕集器にキャリヤガスおよび
パージガスラインを接続し、ガスサンプリング前に予め
ガス捕集器にキャリヤガスを一定量混入させたのち、C
O検知を行うから、ガス捕集器内の全体のガスボリュー
ムが増加し、冷却水中に混入してガス捕集器で捕集され
た少量のCOガスも、キャリヤガスと共にCOガス検知
器まで搬送され、正確にCO濃度を検出することができ
る。また、CO検知終了時にパージガスを送込み、サン
プリングラインのパージを行うから、次工程へのサンプ
リングラインに残留するガスの影響が取除かれ、高精度
でガス検知が可能となり、検知精度を向上せしめること
ができる。
【0010】この発明においてガス捕集器に吹込むキャ
リヤガスおよびパージガスとしては、CO検出器でのC
O検出に支障が生じなければ如何なるガスでもよいが、
経済性の点から窒素ガスが適している。キャリヤガスお
よびパージガスをガス捕集器に吹込むラインは、キャリ
ヤガスおよびパージガスとして窒素ガスを使用すれば共
用することができ1系統でよい。ガスサンプリングに先
立ち、ガス捕集器に所定量のキャリヤガスを吹込むこと
によって、ガス捕集器内のガスボリュームが増加し、ガ
スサンプリングを行えばCO検知器の検知出力のピーク
値が、キャリヤガスを吹込まずにそのままガスサンプリ
ングした場合に比較して増加する。これはサンプリング
ガス量が少ないと、サンプリングラインの途中の管内に
ガスが泡状にひっかかり、CO検出器まで到達するガス
量が少なくなるためと考えられる。また、一定の希釈倍
率を超えてキャリヤガスを吹込むと検知出力が低下する
のは、希釈倍率が高過ぎるためにCO検知器に到達する
ガス中のCO濃度が低下するためである。
【0011】
【実施例】以下にこの発明の詳細を実施の一例を示す図
1ないし図5に基いて説明する。図1はこの発明方法を
実施するステーブパイプの破損検知装置の系統図、図2
はCO検出器によるCO検知出力と時間とガスサンプリ
ング方法との関係を示すグラフ、図3はガス捕集器にお
けるキャリヤガスによる希釈倍率とCO検知出力比との
関係を示すグラフ、図4はガス捕集器以降のCO検出部
の詳細系統図、図5はCO検出装置の開閉弁、吸引ポン
プの動作を示すタイムチャートである。図1において、
高炉の鉄皮1の内側に設けたステーブ2の冷却水は、専
用の循環タンク3から循環ポンプ4によって下段のステ
ーブ2から順次上段のステーブ2に供給され、ステーブ
2を冷却したのち、クーラー5を経由して再び循環タン
ク3へ戻る。このステーブ2の冷却系統には、ステーブ
パイプ6の破損の有無をチェックするため、各ステーブ
2の出側にガス検知管7が設けられ、かつ最上段ステー
ブ2の排水側に設けたガス捕集器8からサンプリングお
よびCO検知部9にガスサンプリングしてCO検出器に
より確認する。なお、10は入口ヘッダー、11は出口
ヘッダーである。
【0012】前記図1のCO検知部9は、図4に示すと
おり、ガス捕集器8に開閉弁12を有するキャリヤガス
およびパージガス用の窒素ガス供給管13が配設され、
かつガス捕集器8の頂部にはガスサンプリングラインが
接続され、開閉弁14、吸引ポンプ15、ミキシングチ
ャンバー16を介してガス捕集器8に捕集されたガスが
CO検出器17に導入されるように構成されている。な
お、ミキシングチャンバー16は、回収したガスの気、
水分離を行うと同時に、CO検出器17のスパンレベル
まで希釈空気供給管18から空気を供給し、分離したド
レンは排水管19から排出する。
【0013】ステーブパイプ6の破損の疑いがある場合
は、冷却水の水圧を下げて炉内ガスを冷却水中に混入さ
せてガス検知管7に混入したガスを捕集してこれを検知
する。通常この上下一連の系統が高炉では百数十あり、
どの系統のステーブパイプ6の破損であるかを最上段ス
テーブ2の排水側にあるガス捕集器8に連結したガスサ
ンプリングラインのCO検出器17で確認する。この場
合、ガス捕集器8で捕集したガスをそのまま開閉弁14
を開放し、ポンプ15を起動して吸引し、ミキシングチ
ャンバー16で回収したガスの気、水分離を行うと同時
に、CO検出器17のスパンレベルまで希釈空気供給管
18から空気を供給したのち、CO検出器17に導入し
てCO検知を行うと、図2にAとして示すとおり、サン
プリング開始からある一定時間おくれ(時定数)後に検
知部でCOガスを検知し、チャート上にCO検知出力と
して細い山形の形状を呈する。ただし、ガス量が少な過
ぎると検知できず、チャート上にCO検知出力がでな
い。また、ガスサンプリングラインの途中に前回サンプ
リング時のガスが残留している場合は、図2にCとして
示すとおり、サンプリング開始から時定数前にチャート
上にCO検知出力が出てピークが2回、3回の形状とな
り、正確なCO検知ができない。
【0014】この発明においては、ガス捕集器8からの
ガスサンプリングに先立ち、開閉弁12を開放して窒素
ガス供給管13からキャリヤガスとして窒素ガスを強制
的にガス捕集器8に供給して混入させ、全体のガス容量
を増加させたのち、開閉弁14を開放して吸引ポンプ1
5を起動し、ガスサンプリングを行ってCO検出器17
に導入するから、図2にBとして示すとおり、CO検知
出力のピーク値は、そのまま吸引したAの場合に比較し
て増加するのである。この窒素ガス混入による希釈倍率
とCO検知出力比との関係は、ガス捕集器8で捕集した
炉内ガスに対してキャリア用の窒素ガスを混入するの
で、一見希釈されるような状態とるが、調査したところ
図3に示す通りであった。これはサンプリングガス量が
少ないと、サンプリングラインの途中の管内に泡状とな
って付着し、実際にCO検出器17まで到着する炉内ガ
ス量が少なくなるためと考えられる。また、キャリア用
の窒素ガスによる希釈倍率が5倍を超えるとCO検知出
力が低下するのは、希釈倍率が高過ぎるために、CO検
出器17に到達するガス中のCO濃度が低下するためで
ある。図3で希釈倍率とCO検知出力比の変化比率が異
なるのは、理論的には希釈倍率が2倍になると、CO検
知出力比は1/2になる筈であるが、ミキシングチャン
バー16で気、水分離を行うと同時に、CO検出器17
のスパンレベルまで希釈空気供給管18から空気を入れ
て薄めているためである。
【0015】また、この発明においては、CO検知が完
了すれば、サンプリングラインの管内に残留するガスの
影響を次工程で除去するため、サンプリングの最後に開
閉弁12を開放して一定量の窒素ガスを流し、サンプリ
ングラインの管内に残留するガスを系外にパージするの
である。この一連のガスサンプリングにおいて、開閉弁
12、14の開閉および吸引ポンプ15の起動、停止
は、図5のタイムチャートに示すとおりである。すなわ
ち、ガスサンプリング開始信号で吸引ポンプ15が起動
し、開閉弁12がT1時間だけ開いてキャリヤガス(窒
素ガス)をガス捕集器8に送込み、T1時間経過して開
閉弁12が閉止すると同時に、開閉弁14が開放して気
液混合状態でガス捕集器8内の混合ガスが吸引され、ミ
キシングチャンバー16で気水分離、CO検出器17の
スパンレベルまで希釈空気供給管18から空気を供給し
て希釈したのち、CO検出器17に導入されCO検知が
行われる。CO検知が完了すると、T2時間だけ開閉弁
12が開放してパージ用窒素ガスがガス捕集器8を経由
してガスサンプリングラインを通り、ガス捕集器8およ
びサンプリングライン内の炉内ガスを含んだ残留ガスが
排出される。T2時間経過後、すなわちガスサンプリン
グ開始からT0時間経過後、開閉弁12、14を閉止し
て吸引ポンプ15を停止し、次のサンプリング動作に移
るのである。
【0016】この発明においては、上記のとおりガス捕
集器8からのガスサンプリング開始に先立ち、ガス捕集
器8内に所定量のキャリヤガスを供給してガス容量を増
加させてガスサンプリングを行うから、CO検出器17
へ炉内ガスを含んだガスを導入できると共に、CO検知
出力のピーク値が増大し、ステーブパイプ6への少量の
炉内ガスの混入を確実に感度良く検知でき、ステーブパ
イプ6の破損を初期段階で検出できる。また、検知終了
後は、ガス捕集器8およびガスサンプリングラインの残
留ガスをパージガスにより排出するから、複数検知の場
合における相互干渉を排除することができる。
【0017】
【発明の効果】以上述べたとおり、この発明方法によれ
ば、高炉ステーブパイプの破損を早期に正確に感度良く
検知することができ、高炉操業の安定に大きく寄与する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明方法を実施するステーブパイプの破損
検知装置の系統図である。
【図2】CO検出器によるCO検知出力と時間とガスサ
ンプリング方法との関係を示すグラフである。
【図3】ガス捕集器でのキャリヤガスによる希釈倍率と
CO検知出力比との関係を示すグラフである。
【図4】ガス捕集器以降のCO検出装置の詳細系統図で
ある。
【図5】CO検出部の開閉弁、吸引ポンプの動作を示す
タイムチャートである。
【符号の説明】
1 鉄皮 2 ステーブ 3 循環タンク 4 循環ポンプ 5 クーラー 6 ステーブパイプ 7 ガス検知器 8 ガス捕集器 9 CO検知部 10 入口ヘッダ 11 出口ヘッダー 12,14 開閉弁 13 窒素ガス供給管 15 吸引ポンプ 16 ミキシングチャンバー 17 CO検知器 18 希釈空気供給管 19 排水管

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 高炉冷却用ステーブクーラーの冷却水循
    環経路中に設けたガス捕集器にサンプリングラインを介
    してCOガス検知器を接続し、冷却水中に混入した炉内
    ガス中のCO濃度を測定してステーブパイプの破損検知
    を行う方法において、前記ガス捕集器にキャリヤガスお
    よびパージガスラインを接続し、ガスサンプリング前に
    予めガス捕集器にキャリヤガスを一定量混入させたの
    ち、CO検知を行い、CO検知終了時にパージガスを送
    込み、サンプリングラインのパージを行うことを特徴と
    する高炉ステーブパイプの破損検知方法。
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