JP3277126B2

JP3277126B2 - ベルレス式高炉の炉頂バンカ均排圧装置

Info

Publication number: JP3277126B2
Application number: JP22980096A
Authority: JP
Inventors: 泰光古川
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1996-08-30
Filing date: 1996-08-30
Publication date: 2002-04-22
Anticipated expiration: 2016-08-30
Also published as: JPH1072608A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、並設された複数の
炉頂バンカに対する均圧操作を、１次均圧管から供給さ
れる１次均圧用ガスと２次均圧管から供給される２次均
圧用ガスとにより行う一方、排圧操作を、ガス回収管か
ら排出される回収ガスとガス放出管から排出される放出
ガスとにより行い、前記各炉頂バンカの原料払出しおよ
び原料受入れを順次行うようにしたベルレス式高炉の炉
頂バンカ均排圧装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】通常、図６に示すように、高圧操業を行
う高炉１から排出した排ガスは、ダストキャッチャ35で
重力沈降により集塵された後、バグフィルタ集塵機36に
導いて集塵する。この集塵した多量の排ガスは、高温
（200 ℃かつ高圧（２〜３kg/cm²）であるため、炉頂タ
ービン37に供給してエネルギーの回収を図っている。一
方、ベンチュリスクラッバ38を経由して集塵した半清浄
ガスは、主としてセプタム弁39の上流側で分岐した１次
均圧管24を介して炉頂バンカ10に導かれ、１次均圧に利
用する。また、セプタム弁39の下流側で分岐したガス回
収管26は、炉頂バンカ10に接続してあり、炉頂バンカ10
の１次排圧操作は、セプタム弁39の下流側に位置する排
ガス管に接続することで可能となる。（ここで述べる１
次均圧とは、大気圧と高炉の炉頂バンカとの均圧操作を
示す。）ベルレス式高炉の炉頂に並設されている複数基の炉頂バ
ンカ10は、高炉１の炉内に装入する異なった性状の原料
を貯蔵するためのものである。高炉１の炉内は、通常２
〜３kg/cm²の圧力があるので、炉頂バンカ10から原料を
炉内に装入するためには、各炉頂バンカ10を単独で、炉
内への原料装入スケジュールに従って均・排圧する必要
がある。このため炉内への原料装入スケジュールに合わ
せ、一連の切替えバルブをバルブ制御装置からの指令に
より、開閉操作を行って炉頂バンカ10を均排圧するよう
になっている。15、17はそれぞれ切替えバルブを示す。

【０００３】ベルレス式高炉の炉頂装入装置には、図５
に示すように並設された複数の炉頂バンカ10の入側およ
び出側にそれぞれ上部シール弁11および下部シール弁７
が配設してあり、炉頂バンカ10を密閉するようになって
いる( 実開昭57-116756 号公報参照) 。複数の炉頂バン
カ10にそれぞれ均排圧管23が接続してあり、この均排圧
管23には、切替えバルブ15を備えた１次均圧管24、切替
えバルブ16を備えた２次均圧管25、切替えバルブ17を備
えた回収ガス管26および切替えバルブ18を備えたガス放
出管27が接続されている。

【０００４】炉頂バンカ10を減圧により大気圧状態にし
た後、装入コンベヤ14より搬送される原料が、切替えシ
ュート13の切替えにより、左右いずれかのヘッドシュー
ト12を介し開放した上部シール弁11を通過し、下部シー
ル弁７および流調ゲート９を閉じてある炉頂バンカ10内
に装入される。炉頂バンカ10内に所定量の原料22が溜ま
ったら上部シール弁11を閉じた後、まず、切替えバルブ
15を開いて１次均圧管24から１次均圧用ガスとして、セ
プタム弁39（図６参照）の上流側から取り込んだ高圧の
半清浄ガスを導いて炉頂バンカ10内を１次均圧する。１
次均圧が終わったら、切替えバルブ15を閉じる。

【０００５】引き続き、切替えバルブ16を開いて２次均
圧管25から炉頂バンカ10内に２次均圧用ガスとして高圧
の窒素ガスを補充し、高炉１の炉内圧とほぼ同等の圧力
に２次均圧する。２次均圧が終了したら切替えバルブ16
を閉じる。高炉１の炉内原料２が補給すべきストックラ
インに下がった段階で、下部シール弁７および流調ゲー
ト９を開いて炉頂バンカ10内の原料22を切り出し、集合
ホッパ８および垂直シュート４を介して旋回シュート３
に供給し、この旋回シュート３をシュート駆動装置５を
用いて旋回速度および旋回角度を調整し、原料22を旋回
シュート３から炉内に分配装入する。

【０００６】炉内への原料装入が終了したら、高圧状態
にある炉頂バンカ10を減圧するため、まず切替えバルブ
17を開いて炉頂バンカ10内の高圧かつ可燃性のガスを、
ガス回収管26からセプタム弁39の下流側の排ガス管に導
き、回収限度まで回収した後、切替えバルブ17を閉じ
る。次に、切替えバルブ18を開き、炉頂バンカ10内に残
留しているガスをガス放出管27から大気中に放出し、排
圧作業を終了する。このような複数の炉頂バンカ10に対
する均圧および排圧作業を、順次繰り返すことにより、
複数の炉頂バンカ10から性状の異なった原料を、炉内に
装入するのを可能とする。

【０００７】高圧操業を行う高炉において、図４に従来
の他の具体例を示すように、１次均圧管24の下流側に４
基の炉頂バンカ10に連通する４本の均圧管19が接続して
あり、各均圧管19に切替えバルブ28が１個ずつ配設して
ある。また、２次均圧管25の下流側に４基の炉頂バンカ
10に連通する４本の均圧管20が接続してあり、各均圧管
20に切替えバルブ29が配設してある。そして、各々の均
圧管19と均圧管20とは合流点Ａで合流し、均排圧管23を
介して各炉頂バンカ10に至っている。各均排圧管23に
は、ガス回収管26およびガス放出管27が並列に接続して
あり、ガス回収管26には、切替えバルブ30が直列に２個
ずつ配設してあり、またガス放出管27には、切替えバル
ブ31が直列に２個ずつ配設してある。

【０００８】No.1炉頂バンカ10を均圧する場合には、N
o.1炉頂バンカ10に対応する切替えバルブ28を開き、１
次均圧管24、均圧管19および均排圧管23を経由して半清
浄ガスをNo.1炉頂バンカ10に供給して１次均圧を行った
後、切替えバルブ28を閉じる。同時に２次均圧管25に配
設した切替えバルブ29を開き、２次均圧用ガスとして高
圧の窒素ガスを２次均圧管25、均圧管20および均排圧管
23を経由して炉頂バンカ10に供給することによって、N
o.1炉頂バンカ10を炉内圧力と同等に均圧化する。

【０００９】一方、No.1炉頂バンカ10を排圧する場合に
は、No.1に対応する直列２個の切替えバルブ30を開き、
炉頂バンカ10内の可燃性ガスを均排圧管23およびガス回
収管26を経由して１次減圧し、セプタム弁39の下流側の
排ガス管に回収する。１次減圧を終了したら２個の切替
えバルブ30を閉じると同時に、ガス放出管27に直列に２
個配設した切替えバルブ31を開いて２次減圧し、No.1炉
頂バンカ10内に残留しているガスを大気中に放出した
後、２個の切替えバルブ31を閉じる。

【００１０】前述のようにガス回収管26およびガス放出
管27には、それぞれ切替えバルブ30および切替えバルブ
31が直列に２個ずつ配設してある。その理由は、炉頂バ
ンカ10中から排出される排ガスに存在する粉塵が、高速
で切替えバルブ30、31に衝突する際に、磨耗してシール
性が悪くなるので２個直列にダブル配設することにより
シール性を確保し、高炉操業をできる限り継続するため
である。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】前述のように炉頂バン
カ均排圧装置における排圧系に、切替えバルブを２個直
列にダブルで配設すると、切替えバルブ数が多くなる。
特に、近年、溶銑コストを下げるため、安価な原料を多
量に使用するため、性状の異なる多種類の原料をきめ細
かく使い分けることにより高炉操業を行っている。その
結果、炉頂バンカの設置基数を、従来の２基から４基ま
たは５基に増やすことが必要になっている。たとえば、
図４に示すように炉頂バンカを４基設置する場合には、
均排圧するために使用する切替えバルブは、24個が必要
となる。切替えバルブの単体重量は、約３トン（口径30
0mm φ程度) であるため、合計重量は72トンに達するの
で高炉炉頂の支持架構を補強する必要があり、設備コス
トが掛かるばかりでなく、切替えバルブの費用も嵩み、
さらには切替えバルブのメンテナンススペースを十分に
確保できない等の問題点が生じる。

【００１２】本発明は、前記従来技術の問題点を解消
し、均排圧管に配設する切替えバルブの数を減らすこと
ができるベルレス高炉の炉頂バンカ均排圧装置を提供す
ることを目的とするものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の請求項１記載の本発明は、並設された複数の炉頂バン
カに対する均圧操作を、１次均圧管から供給される１次
均圧用ガスと２次均圧管から供給される２次均圧用ガス
とにより行う一方、排圧操作を、ガス回収管から排出さ
れる回収ガスとガス放出管から排出される放出ガスとに
より行い、前記各炉頂バンカの原料払出しおよび原料受
入れを順次行うようにしたベルレス式高炉の炉頂バンカ
均排圧装置において、前記１次均圧管および２次均圧管
にそれぞれ１個ずつ配設した切替えバルブと、前記１次
均圧管および２次均圧管の下流側に接続され、各々の炉
頂バンカに至る複数の均圧管にそれぞれ１個ずつ配設し
た切替えバルブと、前記各々の炉頂バンカから取り出さ
れた複数の排圧管にそれぞれ１個ずつ配設した切替えバ
ルブと、前記複数の排圧管の下流側に接続されたガス回
収管およびガス放出管にそれぞれ１個ずつ配設した切替
えバルブとを具備したことを特徴とするベルレス式高炉
の炉頂バンカ均排圧装置である。

【００１４】請求項２記載の本発明は、前記切替えバル
ブの内、破損の多い切替えバルブの前後に手動弁を配設
したことを特徴とする請求項１記載のベルレス式高炉の
炉頂バンカ均排圧装置である。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に基づ
いて詳細に説明する。図１は、本発明のベルレス式高炉
の炉頂バンカ均排圧装置における均排圧配管の配置を示
す説明図である。図１に示すように、高圧操業を行う高
炉において、４基の炉頂バンカ10に対応して１個の切替
えバルブ28を備えた１次均圧管24および１個の切替えバ
ルブ29を備えた２次均圧管25の下流側における４ヶ所の
分岐点Ａから分岐し、各炉頂バンカ10に連通する４本の
均圧管19が接続してある。各均圧管19に切替えバルブ32
が配設してあり、各均圧管19は、それぞれの均排圧管23
を介して４基の炉頂バンカ10に至っている。これによ
り、均圧系に配設する切替えバルブの個数を均圧用ガス
の切替えに必要な最少限となる。

【００１６】また、各均排圧管23には、それぞれ排圧管
34が並列に接続してあり、さらに、その下流側にガス回
収管26およびガス放出管27が並列に接続してある。そし
て、各排圧管34にはそれぞれ１個ずつ切替えバルブ33が
配設してあり、その下流側におけるガス回収管26には、
切替えバルブ30が１個配設され、またガス放出管27に
は、切替えバルブ31が１個配設してある。これにより、
排圧系に配設する切替えバルブの個数をガス回収とガス
放出の切替えに必要な最少限となる。なお、前記切替え
バルブは、制御装置からの指令により自動制御できるよ
うに、いずれも自動バルブを使用する。

【００１７】No.1炉頂バンカ10を均圧する場合には、１
次均圧管24に配設した１個の切替えバルブ28を開くと共
に、No.1炉頂バンカ10に対応する切替えバルブ32を開
き、１次均圧管24、均圧管19および均排圧管23を経由し
て１次均圧用ガスとして半清浄ガスを、No.1炉頂バンカ
10に供給して１次均圧を行った後、切替えバルブ28を閉
じる。次に、２次均圧管25に配設した切替えバルブ29を
開き、２次均圧用ガスとして高圧の窒素ガスを、２次均
圧管25、均圧管19および均排圧管23を経由して炉頂バン
カ10に供給し、No.1炉頂バンカ10を炉内圧力とほぼ同等
に２次均圧する。

【００１８】一方、No.1炉頂バンカ10を排圧する場合に
は、No.1炉頂バンカ10に対応する排圧管34に配設した切
替えバルブ33およびガス回収管26に配設した切替えバル
ブ30を開き、炉頂バンカ10内の可燃性ガスを均排圧管23
およびガス回収管26を経由して１次減圧し、セプタム弁
39の下流側の排ガス管に回収する。１次減圧を終了した
ら切替えバルブ30を閉じると同時に、ガス放出管27に配
設した切替えバルブ31を開いて２次減圧し、No.1炉頂バ
ンカ10内に残留したガスを大気中に放出する。本発明に
よれば、均排圧に必要な切替えバルブは、12個必要とす
るだけであり、図４に示す従来の場合に比較して切替え
バルブを半減することができる。

【００１９】このような炉頂バンカ10の均排圧操作が成
り立つのは、並設した４基の炉頂バンカ10に対する１次
均圧と２次均圧とがラップすることがなく、また図３に
示すように均圧と排圧操作並びに原料の受入れおよび払
出しがラップすることのないタイムスケジュールにして
あるからである。すなわち、装入コンベヤから４基の炉
頂バンカへの原料受入れ、均圧操作、炉内への原料装入
および排圧操作の時間推移を示す図３のように、経過時
間ゼロの時点Ｔ₀ で、装入コンベヤにより搬送を開始し
たコークスＣが、炉頂に達した後、時間Ｔ₁で大気圧状
態のNo.3炉頂バンカに受入れを開始する。No.3炉頂バン
カへのコークスＣの受入れを時間Ｔ₁からＴ₂までの12
0 秒間行い、所定量のコークスＣを受け入れる。その
後、１次均圧、２次均圧操作を40秒間行い、No.3炉頂バ
ンカ内を炉内圧と同等に均圧化する。引き続きNo.3炉頂
バンカから１バッチ目のコークスＣを、旋回シュートを
用いて炉内中心部から壁面までの炉内装入物全面への装
入を130 秒間掛けて行った後、１次減圧、２次減圧する
排圧操作を30秒間行う。

【００２０】以下、同様にして、時間Ｔ₃で２バッチ目
のNo.2炉頂バンカに対し、炉内装入物の炉中心部におけ
る通気性を向上するため、炉中心部に集中して装入する
コークスＣ₀ の受入れを開始、また、時間Ｔ₄で３バッ
チ目のNo.1炉頂バンカに対し、大粒度鉱石Ｏ_Lの受入れ
を開始、時間Ｔ₅で４バッチ目のNo.3炉頂バンカに対
し、中粒度鉱石Ｏ_Mの受入れを開始、さらに、時間Ｔ₆
で５バッチ目のNo.4炉頂バンカに対し、小粒度鉱石Ｏ_S
の受入れを開始するという具合に、均圧と排圧操作並び
に原料受入れ、払出しを順次繰り返すことにより、炉内
への多種性状の原料装入が、ラップのないタイムスケジ
ュールにより達成できる。

【００２１】ところで、前述の通り炉頂バンカの排圧操
作時に排ガスに存在する粉塵により、たとえば切替えバ
ルブ33が破損した場合、その炉頂バンカは、使用不能に
なるため、残りの３基の炉頂バンカを使用して高炉操業
を継続し、No.1〜No.3炉頂バンカにて高炉操業を維持す
る。使用しないNo.4炉頂バンカに対応して、制御装置に
予め制御系のソフトをインプットして置くと、炉頂バン
カの使用基数変更を容易に行うことができる。

【００２２】図２は、炉頂バンカの排圧系で粉塵による
磨耗が発生しやすい箇所に配置する切替えバルブが破損
した場合に、その取り替えを容易にするのに好適な切替
えバルブの使用例を示している。ここで図２に示す切替
えバルブの配置は、図１の場合と同じであるが、切替え
バルブとして取り替え作業を行うのに便利なトリプルバ
ルブを使用する場合を示している。すなわち、４本の排
圧管34にそれぞれ配設する切替えバルブ33および１本の
ガス回収管26に配設する切替えバルブ30は破損が多いの
で、トリプルバルブを使用する。

【００２３】トリプルバルブは、高価な自動式の切替え
バルブ33の前後（上流側と下流側）に手動バルブ33A 、
切替えバルブ30の前後に手動バルブ30A をそれぞれ１個
ずつ組み込んだ構造になっている。手動バルブ33A 、30
A を組み込むのでバルブ数は増加するが、手動バルブ33
A 、30A は安価で、軽量であるため、コスト増の影響は
少ない。なお、ガス放出管27は、先端が大気中に開放し
ているので、上流側にのみ手動バルブ31A を組み込んだ
ダブルバルブを使用する。ここで、４個の切替えバルブ
33の下流側にヘッダ６が設置してあり、ヘッダ６の下流
側にガス回収管26およびガス放出管27が並列に接続して
ある。一方、均圧系に配設する切替えバルブ28、32は、
いずれも粉塵による破損が少ないので手動バルブを組み
込まないシングルバルブを用いてある。２次均圧管25か
ら供給する窒素ガスは、コントロールバルブ40により制
御するようになっている。また、４基の炉頂バンカ10お
よびガス回収管26には、それぞれ圧力の異常上昇時に開
放して圧力の異常上昇を防止するブリーダ21が設置して
ある。

【００２４】切替えバルブ33が破損した場合には、これ
に対応する炉頂バンカ10は使用不能になるので、残りの
３基の炉頂バンカを使用して高炉操業を行う。そして、
破損した切替えバルブ33の上流側、下流側に配設した手
動バルブ33A を閉とし、他の炉頂バンカ10に均圧用ガス
や排出ガスが混入するのを防ぎながら、切替えバルブ33
を単体で取り替えが可能で、安全に補修ができる。また
切替えバルブ30も同様にして取り替え補修が可能であ
る。なお、ガス放出管27に配設した切替えバルブ31が破
損した場合には、上流側の手動バルブ31A を閉じれば切
替えバルブ31を単体で取り替えることができる。

【００２５】切替えバルブ31は、１次減圧後に使用する
ことになるため、圧力は0.2kg/cm²→０kg/cm²に低下す
るだけで、余り破損しないので手動バルブ31A を組み込
まないシングルバルブとすることも可能であり、多少の
ガスリークがあったとしても高炉操業に支障なく使用で
きる。ただし、ガス回収管26に配設した切替えバルブ30
が破損した場合には、ガス回収管26が使用できないの
で、その取替え補修期間中は、切替えバルブ31を開と
し、炉頂バンカ10内からの排出ガスの全量をガス放出管
27から放出する。ヘッダ６は、各炉頂バンカ10に共通し
て使用するため、内部にアルミナセラミック等のコーテ
ィングを施し、また排圧管の曲率半径を10ｍ以上とする
ことにより磨耗を軽減する等の磨耗対策が必要となる。
均圧管に配設する切替えバルブ29、32は、粉塵による磨
耗がほとんどないので、手動バルブを組み込まない切替
えバルブのみのシングルバルブで十分である。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、複
数基の炉頂バンカに均圧用ガスを供給する１次均圧管お
よび２次均圧管にそれぞれ１個ずつ切替えバルブを設け
ると共に、前記１次均圧管および２次均圧管の下流側に
各炉頂バンカに至る複数の均圧系配管にそれぞれ１個ず
つ設けた切替えバルブを接続する。一方、前記各々の炉
頂バンカから取り出された複数の排圧系配管に１個ずつ
切替えバルブを配設すると共に、前記各排圧系配管の下
流側に接続されたガス回収管およびガス放出管にそれぞ
れ１個ずつ切替えバルブを設けるようにする。その結
果、切替えバルブの配設個数を従来に比較して半減する
ことが可能になり、設備費を大幅に節約することができ
る。

【００２７】切替えバルブの半減により、バルブコスト
およびメインテナンス費が節減できるばかりでなく、切
替えバルブ重量減により高炉炉頂部の架構を補強する必
要性が少なくなり、架構増強費も削減でき、そのコスト
減少効果は多大である。また、好ましくは、切替えバル
ブの前後に手動バルブを配設し、破損した切替えバルブ
を補修する場合には、前後の手動バルブを閉じた状態と
することにより、他の炉頂バンカの操業に影響を及ぼす
ことなく取り替え補修を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るベルレス式高炉の炉頂バンカ均排
圧装置における切替えバルブの配置図である。

【図２】本発明に係るベルレス式高炉の炉頂バンカ均排
圧装置における切替えバルブの配置を、使用するバルブ
の種類と共に示す説明図である。

【図３】本発明の装入コンベヤによる原料搬送および炉
頂バンカの原料受入れ、払い出し並びに均排圧操作の時
間スケジュールを示すグラフである。

【図４】従来に係るベルレス式高炉の炉頂バンカ均排圧
装置における切替えバルブの配置を示す説明図である。

【図５】従来に係るベルレス式高炉の炉頂装入装置を示
す概略説明図である。

【図６】従来に係るベルレス式高炉の排ガス系統を示す
配置図である。

【符号の説明】

１高炉２炉内原料３旋回シュート４垂直シュート５シュート駆動装置６ヘッダ７下部シール弁８集合ホッパ９流調ゲート 10 炉頂バンカ 11 上部シール弁 12 ヘッドシュート 13 切替えシュート 14 装入コンベヤ 15〜18、28〜33 切替えバルブ 19、20 均圧ガス管 21 ブリーダ 22 原料 23 均排圧管 24 １次均圧管 25 ２次均圧管 26 ガス回収管 27 ガス放出管 34 排圧管 35 ダストキャッチャ 36 バグフィルタ集塵機 37 炉頂タービン 38 ベンチュリスクラッバ 39 セプタム弁 40 コントロールバルブ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】並設された複数の炉頂バンカに対する均
圧操作を、１次均圧管から供給される１次均圧用ガスと
２次均圧管から供給される２次均圧用ガスとにより行う
一方、排圧操作を、ガス回収管から排出される回収ガス
とガス放出管から排出される放出ガスとにより行い、前
記各炉頂バンカの原料払出しおよび原料受入れを順次行
うようにしたベルレス式高炉の炉頂バンカ均排圧装置に
おいて、前記１次均圧管および２次均圧管にそれぞれ１
個ずつ配設した切替えバルブと、前記１次均圧管および
２次均圧管の下流側に接続され、各々の炉頂バンカに至
る複数の均圧管にそれぞれ１個ずつ配設した切替えバル
ブと、前記各々の炉頂バンカから取り出された複数の排
圧管にそれぞれ１個ずつ配設した切替えバルブと、前記
複数の排圧管の下流側に接続されたガス回収管およびガ
ス放出管にそれぞれ１個ずつ配設した切替えバルブとを
具備したことを特徴とするベルレス式高炉の炉頂バンカ
均排圧装置。
【請求項２】前記切替えバルブの内、破損の多い切替
えバルブの前後に手動弁を配設したことを特徴とする請
求項１記載のベルレス式高炉の炉頂バンカ均排圧装置。