JP4232424B2 - 転炉炉口圧力制御系の外乱補正方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、密閉型転炉または非密閉型転炉において、誘引送風機の回転数変更に起因する炉口圧力の変動を抑制するための外乱補正方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の転炉炉口圧力制御は、例えば特許文献１に開示された外乱補正方法のようにＰＩＤ制御、最適制御あるいは適応制御などを組み合わせた制御系に対して、副原料投入時や酸素吹き込み量変更時の発生ガス量の変動にのみ起因する外乱を補正する構成となっている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平７−１８８７２５号公報（段落０００９〜段落００１８、図２）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、転炉における発生ガスを回収するための誘引送風機はその発生圧力が誘引送風機の回転数により変化し、これにより転炉の炉口圧力は誘引送風機の回転数変更による影響を受けることになるが、上記した従来の炉口圧力制御系では、誘引送風機の回転数変更に基づく補正を行っていないため、回転数変更時の炉口圧力の変動を抑制することができず、適正な炉口圧力制御を行うことができなかった。また、最近では吹錬において、廃プラスチックや廃タイヤ等の合成樹脂類を含むガス化副原料を投入し、熱源あるいは有価ガスとして回収することによりこれら廃材のリサイクルを図る動きがあり、ガス回収をより効率よく行うためには誘引送風機の回転数変更に起因する炉口圧力変動を積極的に抑制することが重要となっている。
【０００５】
本発明は、上記した問題点に鑑みてされたものであり、転炉炉口圧力制御系において誘引送風機の回転数変更時に回転数変更量に基づく補正を行い、回転数変更に起因する炉口圧力の変動を抑制することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る転炉炉口圧力制御系の外乱補正方法は、吹錬中の転炉発生ガス回収装置の転炉炉口圧力制御系において、誘引送風機の回転数を変更するに際し、設定された補正タイミングで、該誘引送風機の回転数変更量に応じて求めた補正量により、転炉炉口圧力制御系における炉口圧力設定値あるいは２次集塵装置のダンパー出力を補正して、ダンパーの開度を調整することにより炉口圧力の変動を抑制することを特徴とする。
【０００７】
また、誘引送風機の回転数、発生圧力および回転数変更量から回転数変更の前後における発生圧力変更量を計算し、該発生圧力変更量から補正量を計算することを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の実施の形態の一例を示すＯＧ方式による転炉発生ガス回収装置の概略構成図、図２は本発明の制御ブロック図である。
図１において、１は転炉炉体であり、この炉体１に溶銑・鉄屑・副原料を投入し、炉体１の上部に設けられたランス２により炉体１内に酸素を吹き込んで製錬を行う。また、炉体１の上部に設けられたフード３は、炉体１で発生した高温のガスを未燃焼状態で吸引するとともに、この高温のガスから熱を回収するための管（ダクト）である。
フード３の下流側には１次集塵装置４が設けてあり、この１次集塵装置４によって吸引したガスの除塵を行う。さらに、１次集塵装置４の下流側には２次集塵装置５が設けられており、この２次集塵装置５により１次集塵装置４で除塵したガスの更なる除塵を行う。
そしてさらに、２次集塵装置５の下流側には誘引送風機６が設けられており、この誘引送風機６により炉体１内の発生ガスを吸引する。そしてガス流路の終端側には煙突７が設けてあり、この煙突７を通じてＣＯ濃度の低いガスを燃焼させてから大気中に放散する。
また、このガス流路の他の終端側にはガスホルダー８が設けられており、このガスホルダー８にＣＯ濃度の高いガスを貯蔵する構成となっている。
【０００９】
この転炉の炉口圧力制御では、炉口圧力制御演算器１０に、フード３の下部あるいは炉体１の炉口部近傍に設けられた炉口圧力検出センサ１１からの圧力信号と、誘引送風機６の回転数検出センサ１２からの回転数信号とを入力して演算し、この演算結果に基づいて２次集塵装置５に設置されたダンパー９の開度を調整することにより、炉口圧力が大気圧と概ね等しくなるように制御を行う。
したがって、炉口圧力制御が適正でないと、転炉発生ガスの噴出および噴出によるガス回収量のロス、さらには大気吸い込みによる回収ガスのカロリー低下を生じ、操業が不安定となり効率的なガス回収が図れなくなる。
なお、非密閉型（ＩＣ方式）の転炉における転炉発生ガス回収装置における炉口圧力制御系も上記と同様の構成とすることができる。
【００１０】
炉口圧力制御の詳細を図２に示すブロック図に基づいて説明する。ここでは一例として炉口圧力設定値に対する補正について説明を行う。
前記炉口圧力の制御系は、主に、補正演算ブロック２１、ＰＩＤ制御、最適制御、適応制御あるいはこれらを組み合わせた炉口圧力制御演算ブロック２２、ダンパー特性ブロック２３、プロセス特性ブロック２４、および、第１から第３の加算点２５ａ〜２５ｃからなり、図１の転炉の炉口圧力設定値ｒに応じて制御するものである。また、図２中の各記号の意味は次のとおりである。
Ｕ ：２次集塵装置のダンパー出力
ｒ ：炉口圧力設定値
Ｐ0 ：炉口圧力
Δｒ：誘引送風機の回転数変更による炉口圧力補正量
ω ：誘引送風機の回転数
Δω：誘引送風機の回転数変化量
ｄ ：外乱
ＫD ：２次集塵装置のダンパーゲイン
ＴD ：２次集塵装置のダンパー時定数
Ｌ ：２次集塵装置のダンパー無駄時間
ＴP ：炉口圧力時定数
Ｓ ：ラプラス演算子
【００１１】
前記制御系の作用を説明する。まずこの制御系に、基準となる炉口圧力設定値ｒを入力する。補正演算ブロック２１は、誘引送風機の回転数ωと回転数変更量Δωと炉口圧力効果係数αとを用いて、誘引送風機の回転数変更による炉口圧力補正量Δｒを求める。なお、この炉口圧力補正量Δｒの算出の詳細は後述する。
第１の加算点２５ａは、前記炉口圧力設定値ｒから前記炉口圧力補正量Δｒを減じて、その演算結果（ｒ−Δｒ）を第２の加算点２５ｂに出力する。
第２の加算点２５ｂには、また、炉口圧力Ｐ0に外乱ｄを和した値がフィードバックされ、前記演算結果（ｒ−Δｒ）から減じられる。この第２の加算点２５ｂの演算結果に炉口圧力制御演算ブロック２２の演算が行われ、２次集塵装置のダンパー出力Ｕが算出される。算出された２次集塵装置のダンパー出力Ｕは、ダンパー特性ブロック２３で次式（数１）のダンパー特性が乗じられ、さらにプロセス特性ブロック２４で（数２）のプロセス特性を乗じて、炉口圧力Ｐ0を出力する。
【００１２】
【数１】
【００１３】
【数２】
【００１４】
図３に誘引送風機の回転数変更時の補正方法の一例として、回転数を上げた場合の補正についてグラフを示す。
このグラフは、縦軸を炉口圧力設定値補正量、横軸を時間としてあり、炉口圧力設定値ｒが誘引送風機の回転数変更に基づく補正量Δｒにより補正される。この例では回転数変更時刻の時間Ｔ１後から炉口圧力設定値の補正が開始され、Ｔ２〜Ｔ４時間の間、補正が継続的に行われる。
【００１５】
次に、誘引送風機の回転数変化量より補正量Δｒを決定する方法を説明する。誘引送風機の発生圧力は誘引送風機の回転数と吸引流量により決定される。
誘引送風機の回転数をωらω＋Δωに変更したときの誘引送風機発生圧力の変動量ΔＰωを、例えば次式（数３）により算出する。
【００１６】
【数３】
【００１７】
上記した誘引送風機の発生圧力の変動量ΔＰωに炉口圧力効果係数α１〜α３を乗算することによって、炉口圧力制御系の炉口圧力設定値の補正量Δｒ１〜ΔＲ３を演算する。
表１に誘引送風機の回転数を変更した際の炉口圧力設定値補正パラメータαの一例を示す。表１ではΔωが正の範囲、すなわち加速する場合の例を示しているが、負の範囲、すなわち減速する場合においても同様な補正パラメータを設計できる。
【００１８】
【表１】
【００１９】
図４に従来の炉口圧力制御と本発明の炉口圧力制御による誘引送風機回転数変更時の炉口圧力変動の遷移を比較して示す。
本発明では、誘引送風機の回転数変更時に上記のように炉口圧力設定値を補正しているので、誘引送風機の回転数変更に起因する炉口圧力変動が小さく抑えられていることがわかる。
【００２０】
以上説明したように、本実施形態では、誘引送風機の回転数変更量に応じた炉口圧力効果係数を設定し、誘引送風機の回転数変更量を検知し、回転数変更量から誘引送風機の発生圧力変動量を算出し、算出した圧力変動量に炉口圧力効果係数を乗算することで、炉口圧力制御系の炉口圧力設定値の補正量を演算して、回転数変更タイミングに従って炉口圧力設定値から補正量を減じることで炉口圧力設定値を補正している。
したがって、誘引送風機の回転数変更によって生じる炉口圧力制御系への外乱による炉口圧力変動への追従の適正化を図ることで、転炉発生ガスの噴出減少および噴出によるガス回収量のロスと大気吸い込みによる回収ガスのカロリー低下を未然に防止できるとともに、操業の安定化とガス回収量の増量を図ることができる。
また、本実施形態では、炉口圧力効果係数を設定し、炉口圧力設定値の補正量を演算して、炉口圧力設定値の補正を行っているが、同様に２次集塵装置のダンパー出力効果係数を設定して、これを用いてダンパー出力の補正量を演算することによりダンパー出力の補正を行うことも可能である。
【００２１】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、誘引送風機の回転数変更時に、誘引送風機の回転数変更量に基づいて炉口圧力設定値あるいは集塵装置のダンパー出力の補正を行っているので、適正な炉口圧力制御を行うことが可能となり、転炉発生ガスの噴出減少および噴出によるガス回収量のロスと大気吸い込みによる回収ガスのカロリー低下を未然に防止できるとともに、操業の安定化とガス回収量の増量を図ることができる等優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の転炉発生ガス回収装置における炉口圧力制御系の概略構成図である。
【図２】 本発明の炉口圧力制御のブロック図である。
【図３】 誘引送風機の回転数変更による炉口圧力補正方法を示すグラフである。
【図４】 本発明の効果を従来の炉口圧力制御方法の場合と比較して示すグラフである。
【符号の説明】
１ 転炉炉体
２ ランス
３ フード
４ １次集塵装置
５ ２次集塵装置
６ 誘引送風機
７ 煙突
８ ガスホルダー
９ ダンパー
１０ 炉口圧力制御演算器
１１ 炉口圧力検出センサ
１２ 回転数検出センサ
２１ 補正演算ブロック
２２ 炉口圧力制御演算ブロック
２３ ダンパー特性ブロック
２４ プロセス特性ブロック
【発明の属する技術分野】
本発明は、密閉型転炉または非密閉型転炉において、誘引送風機の回転数変更に起因する炉口圧力の変動を抑制するための外乱補正方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の転炉炉口圧力制御は、例えば特許文献１に開示された外乱補正方法のようにＰＩＤ制御、最適制御あるいは適応制御などを組み合わせた制御系に対して、副原料投入時や酸素吹き込み量変更時の発生ガス量の変動にのみ起因する外乱を補正する構成となっている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平７−１８８７２５号公報（段落０００９〜段落００１８、図２）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、転炉における発生ガスを回収するための誘引送風機はその発生圧力が誘引送風機の回転数により変化し、これにより転炉の炉口圧力は誘引送風機の回転数変更による影響を受けることになるが、上記した従来の炉口圧力制御系では、誘引送風機の回転数変更に基づく補正を行っていないため、回転数変更時の炉口圧力の変動を抑制することができず、適正な炉口圧力制御を行うことができなかった。また、最近では吹錬において、廃プラスチックや廃タイヤ等の合成樹脂類を含むガス化副原料を投入し、熱源あるいは有価ガスとして回収することによりこれら廃材のリサイクルを図る動きがあり、ガス回収をより効率よく行うためには誘引送風機の回転数変更に起因する炉口圧力変動を積極的に抑制することが重要となっている。
【０００５】
本発明は、上記した問題点に鑑みてされたものであり、転炉炉口圧力制御系において誘引送風機の回転数変更時に回転数変更量に基づく補正を行い、回転数変更に起因する炉口圧力の変動を抑制することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る転炉炉口圧力制御系の外乱補正方法は、吹錬中の転炉発生ガス回収装置の転炉炉口圧力制御系において、誘引送風機の回転数を変更するに際し、設定された補正タイミングで、該誘引送風機の回転数変更量に応じて求めた補正量により、転炉炉口圧力制御系における炉口圧力設定値あるいは２次集塵装置のダンパー出力を補正して、ダンパーの開度を調整することにより炉口圧力の変動を抑制することを特徴とする。
【０００７】
また、誘引送風機の回転数、発生圧力および回転数変更量から回転数変更の前後における発生圧力変更量を計算し、該発生圧力変更量から補正量を計算することを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の実施の形態の一例を示すＯＧ方式による転炉発生ガス回収装置の概略構成図、図２は本発明の制御ブロック図である。
図１において、１は転炉炉体であり、この炉体１に溶銑・鉄屑・副原料を投入し、炉体１の上部に設けられたランス２により炉体１内に酸素を吹き込んで製錬を行う。また、炉体１の上部に設けられたフード３は、炉体１で発生した高温のガスを未燃焼状態で吸引するとともに、この高温のガスから熱を回収するための管（ダクト）である。
フード３の下流側には１次集塵装置４が設けてあり、この１次集塵装置４によって吸引したガスの除塵を行う。さらに、１次集塵装置４の下流側には２次集塵装置５が設けられており、この２次集塵装置５により１次集塵装置４で除塵したガスの更なる除塵を行う。
そしてさらに、２次集塵装置５の下流側には誘引送風機６が設けられており、この誘引送風機６により炉体１内の発生ガスを吸引する。そしてガス流路の終端側には煙突７が設けてあり、この煙突７を通じてＣＯ濃度の低いガスを燃焼させてから大気中に放散する。
また、このガス流路の他の終端側にはガスホルダー８が設けられており、このガスホルダー８にＣＯ濃度の高いガスを貯蔵する構成となっている。
【０００９】
この転炉の炉口圧力制御では、炉口圧力制御演算器１０に、フード３の下部あるいは炉体１の炉口部近傍に設けられた炉口圧力検出センサ１１からの圧力信号と、誘引送風機６の回転数検出センサ１２からの回転数信号とを入力して演算し、この演算結果に基づいて２次集塵装置５に設置されたダンパー９の開度を調整することにより、炉口圧力が大気圧と概ね等しくなるように制御を行う。
したがって、炉口圧力制御が適正でないと、転炉発生ガスの噴出および噴出によるガス回収量のロス、さらには大気吸い込みによる回収ガスのカロリー低下を生じ、操業が不安定となり効率的なガス回収が図れなくなる。
なお、非密閉型（ＩＣ方式）の転炉における転炉発生ガス回収装置における炉口圧力制御系も上記と同様の構成とすることができる。
【００１０】
炉口圧力制御の詳細を図２に示すブロック図に基づいて説明する。ここでは一例として炉口圧力設定値に対する補正について説明を行う。
前記炉口圧力の制御系は、主に、補正演算ブロック２１、ＰＩＤ制御、最適制御、適応制御あるいはこれらを組み合わせた炉口圧力制御演算ブロック２２、ダンパー特性ブロック２３、プロセス特性ブロック２４、および、第１から第３の加算点２５ａ〜２５ｃからなり、図１の転炉の炉口圧力設定値ｒに応じて制御するものである。また、図２中の各記号の意味は次のとおりである。
Ｕ ：２次集塵装置のダンパー出力
ｒ ：炉口圧力設定値
Ｐ0 ：炉口圧力
Δｒ：誘引送風機の回転数変更による炉口圧力補正量
ω ：誘引送風機の回転数
Δω：誘引送風機の回転数変化量
ｄ ：外乱
ＫD ：２次集塵装置のダンパーゲイン
ＴD ：２次集塵装置のダンパー時定数
Ｌ ：２次集塵装置のダンパー無駄時間
ＴP ：炉口圧力時定数
Ｓ ：ラプラス演算子
【００１１】
前記制御系の作用を説明する。まずこの制御系に、基準となる炉口圧力設定値ｒを入力する。補正演算ブロック２１は、誘引送風機の回転数ωと回転数変更量Δωと炉口圧力効果係数αとを用いて、誘引送風機の回転数変更による炉口圧力補正量Δｒを求める。なお、この炉口圧力補正量Δｒの算出の詳細は後述する。
第１の加算点２５ａは、前記炉口圧力設定値ｒから前記炉口圧力補正量Δｒを減じて、その演算結果（ｒ−Δｒ）を第２の加算点２５ｂに出力する。
第２の加算点２５ｂには、また、炉口圧力Ｐ0に外乱ｄを和した値がフィードバックされ、前記演算結果（ｒ−Δｒ）から減じられる。この第２の加算点２５ｂの演算結果に炉口圧力制御演算ブロック２２の演算が行われ、２次集塵装置のダンパー出力Ｕが算出される。算出された２次集塵装置のダンパー出力Ｕは、ダンパー特性ブロック２３で次式（数１）のダンパー特性が乗じられ、さらにプロセス特性ブロック２４で（数２）のプロセス特性を乗じて、炉口圧力Ｐ0を出力する。
【００１２】
【数１】
【数２】
図３に誘引送風機の回転数変更時の補正方法の一例として、回転数を上げた場合の補正についてグラフを示す。
このグラフは、縦軸を炉口圧力設定値補正量、横軸を時間としてあり、炉口圧力設定値ｒが誘引送風機の回転数変更に基づく補正量Δｒにより補正される。この例では回転数変更時刻の時間Ｔ１後から炉口圧力設定値の補正が開始され、Ｔ２〜Ｔ４時間の間、補正が継続的に行われる。
【００１５】
次に、誘引送風機の回転数変化量より補正量Δｒを決定する方法を説明する。誘引送風機の発生圧力は誘引送風機の回転数と吸引流量により決定される。
誘引送風機の回転数をωらω＋Δωに変更したときの誘引送風機発生圧力の変動量ΔＰωを、例えば次式（数３）により算出する。
【００１６】
【数３】
上記した誘引送風機の発生圧力の変動量ΔＰωに炉口圧力効果係数α１〜α３を乗算することによって、炉口圧力制御系の炉口圧力設定値の補正量Δｒ１〜ΔＲ３を演算する。
表１に誘引送風機の回転数を変更した際の炉口圧力設定値補正パラメータαの一例を示す。表１ではΔωが正の範囲、すなわち加速する場合の例を示しているが、負の範囲、すなわち減速する場合においても同様な補正パラメータを設計できる。
【００１８】
【表１】
図４に従来の炉口圧力制御と本発明の炉口圧力制御による誘引送風機回転数変更時の炉口圧力変動の遷移を比較して示す。
本発明では、誘引送風機の回転数変更時に上記のように炉口圧力設定値を補正しているので、誘引送風機の回転数変更に起因する炉口圧力変動が小さく抑えられていることがわかる。
【００２０】
以上説明したように、本実施形態では、誘引送風機の回転数変更量に応じた炉口圧力効果係数を設定し、誘引送風機の回転数変更量を検知し、回転数変更量から誘引送風機の発生圧力変動量を算出し、算出した圧力変動量に炉口圧力効果係数を乗算することで、炉口圧力制御系の炉口圧力設定値の補正量を演算して、回転数変更タイミングに従って炉口圧力設定値から補正量を減じることで炉口圧力設定値を補正している。
したがって、誘引送風機の回転数変更によって生じる炉口圧力制御系への外乱による炉口圧力変動への追従の適正化を図ることで、転炉発生ガスの噴出減少および噴出によるガス回収量のロスと大気吸い込みによる回収ガスのカロリー低下を未然に防止できるとともに、操業の安定化とガス回収量の増量を図ることができる。
また、本実施形態では、炉口圧力効果係数を設定し、炉口圧力設定値の補正量を演算して、炉口圧力設定値の補正を行っているが、同様に２次集塵装置のダンパー出力効果係数を設定して、これを用いてダンパー出力の補正量を演算することによりダンパー出力の補正を行うことも可能である。
【００２１】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、誘引送風機の回転数変更時に、誘引送風機の回転数変更量に基づいて炉口圧力設定値あるいは集塵装置のダンパー出力の補正を行っているので、適正な炉口圧力制御を行うことが可能となり、転炉発生ガスの噴出減少および噴出によるガス回収量のロスと大気吸い込みによる回収ガスのカロリー低下を未然に防止できるとともに、操業の安定化とガス回収量の増量を図ることができる等優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の転炉発生ガス回収装置における炉口圧力制御系の概略構成図である。
【図２】 本発明の炉口圧力制御のブロック図である。
【図３】 誘引送風機の回転数変更による炉口圧力補正方法を示すグラフである。
【図４】 本発明の効果を従来の炉口圧力制御方法の場合と比較して示すグラフである。
【符号の説明】
１ 転炉炉体
２ ランス
３ フード
４ １次集塵装置
５ ２次集塵装置
６ 誘引送風機
７ 煙突
８ ガスホルダー
９ ダンパー
１０ 炉口圧力制御演算器
１１ 炉口圧力検出センサ
１２ 回転数検出センサ
２１ 補正演算ブロック
２２ 炉口圧力制御演算ブロック
２３ ダンパー特性ブロック
２４ プロセス特性ブロック
Claims (2)
- 吹錬中の転炉発生ガス回収装置の転炉炉口圧力制御系において、誘引送風機の回転数を変更するに際し、設定された補正タイミングで、該誘引送風機の回転数変更量に応じて求めた補正量により、転炉炉口圧力制御系における炉口圧力設定値あるいは２次集塵装置のダンパー出力を補正して、ダンパーの開度を調整することにより炉口圧力の変動を抑制することを特徴とする転炉炉口圧力制御系の外乱補正方法。
- 誘引送風機の回転数、発生圧力および回転数変更量から回転数変更の前後における発生圧力変更量を計算し、該発生圧力変更量から補正量を計算することを特徴とする請求項１記載の転炉炉口圧力制御系の外乱補正方法。
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| JP2002283632A JP4232424B2 (ja) | 2002-09-27 | 2002-09-27 | 転炉炉口圧力制御系の外乱補正方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP2002283632A JP4232424B2 (ja) | 2002-09-27 | 2002-09-27 | 転炉炉口圧力制御系の外乱補正方法 |
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2002
- 2002-09-27 JP JP2002283632A patent/JP4232424B2/ja not_active Expired - Fee Related
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