JP3962151B2

JP3962151B2 - 高炉の炉頂ガス温度制御方法

Info

Publication number: JP3962151B2
Application number: JP06541998A
Authority: JP
Inventors: 和彦松山; 洋一山本; 明信安東; 康浩山田; 博重勝田
Original assignee: Nisshin Steel Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Priority date: 1998-03-16
Filing date: 1998-03-16
Publication date: 2007-08-22
Anticipated expiration: 2018-03-16
Also published as: JPH11264005A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高炉の炉頂ガス温度制御方法に関し、特に、乾式集塵機を備えた高炉において、鉱石装入時とそれ以外の期間に分けてそれぞれの散水開始温度を予め定めることにより、高炉の炉頂部からのきめ細かな散水制御により高炉の炉頂で発生するガス温度の制御を行うための新規な改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、高炉の炉頂で発生したガス（以下、炉頂ガスと略す）は、乾式集塵機で清浄された後、発電装置に送り発電に利用する方法が従来から行われているが、炉頂ガスは、２００℃以上の高温に達するため、乾式集塵機を使用する際には、その濾布の耐熱温度の２００℃以下に制御する必要がある。
そして、炉頂ガスの温度制御方法としては、例えば特開平６−３１６７１４号公報には、高炉通常操業時の排ガス昇温の場合には、高炉炉頂において微粒な水滴が得られる水スプレーノズルで散水することにより排ガス温度を低下させ、また、高炉吹き抜け異常時の排ガス異常昇温の場合には、除塵器内に排ガス温度が予め設定した温度以下になるように散水して排ガス温度を低下させる方法が開示されている。又、特開平８−２９５９１２号公報には、炉頂ガスの熱量と、散布される水の熱量とのバランス（熱バランス）に基づいた物理モデルに従って、高炉炉頂部への理論的な散水量を求め、それに対応した散水調節弁の開度を決定するとともに、その物理モデルに従って決定された開度を、物理モデル及び実績の差を補償するようにファジィ理論に従って構築された演算処理によって補正して、最終的な散水調節弁の開度を決定する制御を実行するようにした方法が開示されている。これらの方法では、鉱石装入時とそれ以外の期間を区別しないで炉頂ガス温度、炉頂ガス熱量が一定値以上の場合には散水を行い、一定値以下の場合には散水を停止するというのが一般的であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、高炉炉頂部分から高炉内部への散水は、炉頂ガスエネルギー低下を招き、発電能力を最大限生かせない恐れがあった。また上述したような散水制御では、鉱石装入時には過剰散水となり、高炉の炉頂ガス温度を必要以上に下げた分、発電装置での発電電力低下を招く可能性や、吹き抜け等により５００℃を越える炉頂ガスが排出されると、乾式集塵機の濾布の耐熱温度である２００℃を越えるためその損傷を招く恐れがあった。
【０００４】
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたもので、特に、鉱石装入時とそれ以外の期間に分けてそれぞれの散水開始温度を予め定めることにより、高炉炉頂からのきめ細かな散水制御により、発電電力低下や乾式集塵機の濾布の焼損等を回避できる炉頂ガス温度制御方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明による高炉の炉頂ガス温度制御方法は、高炉の炉頂ガスの集塵を行う乾式集塵機を用い、且つ高炉の炉頂に炉頂ガス温度計と散水ノズルを用いて炉頂ガスの温度制御を行う高炉の炉頂ガス温度制御方法において、鉱石装入時とそれ以外の期間に分けてそれぞれの散水開始温度を予め定め、前記炉頂ガス温度計の温度が当該散水開始温度に達した段階で散水を開始し、当該散水開始温度以下となった段階で散水を停止する方法であり、さらに、スリップ、吹き抜け、及び減風のいずれかにより、炉頂ガス温度が上昇した場合、炉頂ガス流速計で測定したガス速度から散水量を決定する方法である。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による高炉の炉頂ガス温度制御方法の好適な実施の形態について詳細に説明する。
図１及び図２において、高炉１から発生したガスは、乾式集塵機２へ導かれ除塵された後、清浄ガスとして発電装置３に送りこまれて発電に使用される。この乾式集塵機２に設けられている除塵用の濾布４は耐熱温度が炉頂ガス温度の最大値に比べ低い性能しか有していないので高炉１の炉頂８の周囲には炉頂ガス温度計６を設けると共に、高炉１からのガスの流速を計測する炉頂ガス流速計５を設けて濾布４の耐熱温度以下になるように、炉頂８に設けた散水ノズル７からの散水量を制御できるように構成されている。なお、前記炉頂ガス温度計６は周知のＫ熱電対で線径３．２ｍｍのものを用い、Ｋ熱電対の保護管付きからシース熱電対の非接地型まであり、立ち上がり時間は数分から１０秒程度であるため、ガス流速計５の方が応答は速い。
【０００７】
前記炉頂ガス温度計６は高炉１の炉頂部８を通過する発生ガス温度を測定するために、炉頂８から円周方向に９０度間隔で４本設けられ、乾式集塵機２に含まれる除塵用の濾布４の耐熱温度以下に炉頂ガス温度を制御するために、高炉１への鉱石装入時以外は、散水開始温度である炉頂ガス温度２００℃以上で散水ノズル７から散水を開始し、例えば特開平６−３１６７１４号公報には、２００℃の耐熱温度の濾布４は短時間なら３５０℃まで耐えられることが開示されているが、濾布４の長寿命化を考慮し、鉱石装入時は装入により温度が低下するため、２４０℃以上で散水を開始する。さらに炉頂ガス温度が上昇する場合には、図３のフロー図に従って散水を強化するものである。
【０００８】
また、高炉１の吹き抜け等により、濾布４の耐熱温度を越える高温のガスが発生した場合の炉頂ガス温度と炉頂ガス速度の関係を図４に示しており、炉頂ガス温度は、吹き抜け等によりガス速度が増加した高温のガスが通過した後、追随して上昇してくるため、前記炉頂ガス流速計５により得られた炉頂ガス速度の増加割合から散水量を決定する方法を炉頂ガス温度制御と併用することで、吹き抜け等の高炉操業トラブル時の濾布４の焼損等を回避できるように制御している。
前記炉頂ガス速度は、過去８時間の炉頂温度２００℃時の炉頂ガス速度の平均をベースとし、次の計算式から炉頂ガス速度増加割合αを算出している。
α＝（ｖ’／Ｖ’）／（ｖ／Ｖ）
Ｖ，ｖは炉頂温度２００℃時の値
Ｖ’ｖ’は測定時の値
Ｖ，Ｖ’：炉頂ガス流量ｖ，ｖ’：炉頂ガス速度
α：炉頂ガス速度増加割合
【０００９】
また、本発明による炉頂ガス温度の制御は、高炉１内に鉱石とコークスがそれぞれ約３３０秒程度の周期で交互に装入されるうち、鉱石装入時には炉頂ガス温度を下げるのに十分な装入質量が得られるため、炉頂８からの散水を停止することで炉頂ガス温度の下がり過ぎを抑制させ、また高炉吹き抜け等により５００℃を越える炉頂ガスが排出される際には、その炉頂ガス速度増加割合に応じて高炉炉頂部から高炉内部への散水を決定するように炉頂ガス温度制御を行っている。
【００１０】
高炉１内への鉱石・コークス装入時の散水制御の差異は下記計算式より説明できる。
Ｑ＝ｍ×Ｃｐ×ΔＴ
但し、Ｑ：熱量ｍ：質量Ｃｐ：比熱 ΔＴ：装入前後の炉頂温度変化
鉱石はコークスに比べ、比熱は同程度であるが、高炉内装入物質量が４倍以上多い。鉱石装入時には散水しなくても、炉頂ガス温度を十分に下げることができるので、散水量を減らした分、炉頂ガス温度の下がり過ぎを防止できる結果、炉頂ガス温度の下限値のみ上昇させ、その上限値は維持するため、炉頂ガス温度の平均値を上昇させることができる分、発電量が増加できる。
なお、本発明における高炉１への鉱石を装入する鉱石装入時とは、高炉１への鉱石を落とし始めてから次のコークスを落とし始める迄の期間のことである。
【００１１】
次に、炉頂ガス温度の制御を行う場合について述べる。まず、前述の鉱石装入時以外は、炉頂ガス温度が２００℃に達した後、炉頂８に設けられた散水ノズル７の４本のうち最初に２００℃に達した炉頂ガス温度計６の両側の２本が５０％の散水量となるよう流量制御弁にて散水を制御する。さらに炉頂ガス温度が上昇する場合は、散水ノズルの流量調整及び散水の本数を４本まで増加することで１００％の散水で炉頂ガス温度を制御する。鉱石装入時は、炉頂ガス温度が２４０℃に達した後、散水している２本の散水ノズルが１００％の開度で散水するようにし、さらに炉頂ガス温度が上昇する場合は、散水の本数を４本まで増加することで炉頂ガス温度を制御する。また、吹き抜け等により炉頂ガス速度が増加した場合には、その増加割合に応じて散水量を制御する。図５は、鉱石装入時とそれ以外の期間に分けて、それぞれの散水開始温度を予め決めた場合、本散水制御実施前後の炉頂ガス温度と、非散水時の炉頂ガス温度を併せたグラフである。これによれば、鉱石装入時の散水を停止する本実施例の散水制御の結果、炉頂ガス温度の最低温度が上昇でき、最高温度は濾布の耐熱温度領域内に維持できていることから、平均の炉頂ガス温度を上昇させる分、発電装置による発電電力のアップがはかれた。さらに散水量不足による乾式集塵機２の濾布４の焼損等に至らないため、濾布４の寿命の維持がはかれた。
【００１２】
従って、前述の制御をまとめると、図３で示すように、第１ステップ１００で予め定められた散水開始温度である炉頂ガス温度２００℃以上かを判断し、第２ステップ１０１で鉱石装入時でなければ第３ステップ１０２へ進んで散水ノズル２本が５０％の散水を行う。一方、鉱石装入時であれば第４ステップ１０３で判定を行い、炉頂ガス温度２４０℃以上又は炉頂ガス速度増加割合０．１以上の条件を満足する場合のみ第５ステップ１０４へ進んで散水ノズル２本が１００％の散水を行う。さらに、第６ステップ１０５で炉頂ガス温度３１５℃以上又は炉頂ガス速度増加割合０．２以上かを判断し、Ｙｅｓの場合は第７ステップ１０６へ進んで散水ノズル３本より１００％散水を行う。最後に、第８ステップ１０７で炉頂ガス温度３８５℃以上又は炉頂ガス速度増加割合０．４以上かを判断し、Ｙｅｓの場合は第９ステップ１０８へ進んでノズル４本の１００％散水を行い、予め定められた散水開始温度以下となった段階で散水は停止される。なお、前述の図３の散水制御において、第１ステップ１００がＮｏの場合は、第１ａステップ１００ａとして全ノズル散水停止となり、第４ステップ１０３がＮｏの場合は、第４ａステップ１０３ａとして鉱石装入時散水停止それ以外は、Ｎｏ．１．３散水ノズル５０％散水となる。また、第６ステップ１０５がＮｏの場合は、第６ａステップ１０５ａとしてＮｏ．２散水ノズルが停止となり、第８ステップ１０７がＮｏの場合は、第８ａステップ１０７ａとしてＮｏ．４散水ノズルが停止となる。
【００１３】
【発明の効果】
請求項１を実施することによって、鉱石装入時とそれ以外の期間に分けて散水量を制御しているため、高炉の炉頂ガス温度の変動幅の低減とその平均ガス温度を上げることにより、従来よりも発電量が増加できる。
請求項２を実施することによって、吹き抜け等の高炉操業トラブル時の濾布の焼損等を回避できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による乾式集塵機を備えた高炉の構成図である。
【図２】図１の高炉の平面配置図である。
【図３】本発明による乾式集塵機を備えた高炉の炉頂散水制御のフロー図である。
【図４】本発明による炉頂ガスと温度の特性を示す波形図である。
【図５】本発明による炉頂ガス温度の制御の実際を示す特性図である。
【符号の説明】
１高炉２乾式集塵機３発電装置４濾布
５炉頂ガス流速計６炉頂ガス温度計７散水ノズル
８炉頂

Claims

高炉(1)の炉頂ガスの集塵を行う乾式集塵機(2)を用い、且つ高炉(1)の炉頂(8)に炉頂ガス温度計(6)と散水ノズル(7)を用いて炉頂ガスの温度制御を行う高炉の炉頂ガス温度制御方法において、鉱石装入時とそれ以外の期間に分けてそれぞれの散水開始温度を予め定め、前記炉頂ガス温度計(6)の温度が当該散水開始温度に達した段階で散水を開始し、当該散水開始温度以下となった段階で散水を停止することを特徴とする高炉の炉頂ガス温度制御方法。
スリップ、吹き抜け、及び減風のいずれかにより、炉頂ガス温度が上昇した場合、炉頂ガス流速計(5)で測定したガス速度から散水量を決定することを特徴とする請求項１記載の高炉の炉頂ガス温度制御方法。