JP4537953B2 - 高炉への微粉炭吹込み制御方法と、その制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、高炉へ微粉炭を安定的に吹込むための制御方法と、その制御装置に関する。

高炉に装入されるコークスは、鉄鉱石の還元に用いられるとともに炉内の熱源として重要な役割を担っている。しかし、コークスは高価であるために、このコークスに替えて、燃焼性の良い微粉炭を高炉羽口から吹き込むことにより、コークスの使用量を節減し、溶銑製造コストを低減することが行われている。

この微粉炭の高炉への吹込みは目標とする量を安定的に継続して行うことが重要である。このために、種々の方法が提案されているが、例えば、特許文献１に記載のように微粉炭を複数の吹込みタンクから並列に高炉へ吹込む方法がある。

この様な微粉炭の吹込みの一般的な制御方法について図２を参照して説明を行う。
各吹込みタンク２−１〜２−４内の微粉炭は、吹込み弁９−１〜９−４を介設した各供給配管４、ディスパーサー１、分配器６、羽口８を順次介して高炉７に吹込まれている。そして高炉７への目標吹込み量に応じた各吹込みタンク２−１〜２−４内の圧力になる様に、気体供給配管３に設けた加圧用気体流調弁３ａと排圧配管５に設けた排圧弁５ａの両者の開度を吹込み制御演算部２２により調節するものである。
この吹込み制御演算部２２では、吹込みタンク２−１に設けられたロードセル１０で計測した吹込みタンク２−１全体の重量Ｗの時間変化から求めた吹込みタンク２−１からの微粉炭の経時的吹込み量と、吹込みタンク２−１に設けた圧力計１１で計測した吹込みタンク２−１の内部圧力が予め設定した値になる様に加圧用気体流調弁３ａと排圧弁５ａの開度に関して調整指示を行うものである。

特開２００４−４３８４９号公報

しかしながら、前記特許文献１の様に２基以上の複数の吹込みタンクから並列に微粉炭の吹込みを行う際に、一方のタンクからは全く吹込が行われず、もう一方のタンクから全量を吹込む片吹込みという現象が発生する場合がある。これは、固気二層流特有の現象として、吹込みタンク２−１〜２−４から合流部分であるディスパーサー１までの配管４内で微粉炭の密度に濃淡が発生する。微粉炭の濃淡によって配管圧損が変わるため合流部分で圧力差が生まれる。このとき、圧力の高い側は微粉炭の量が多く流れ、圧力の低い側は微粉炭の量が少なくなるため、同一配管内の濃淡の格差及び両配管間における同一時点での濃淡の格差が大きいほど、大きい圧力差が発生し、この発生した大きな圧力差に起因して前記現象が出現すると考えられる。この片吹込みを抑制するためには、合流部で発生した圧力差を速やかに解消することが必要となってくる。しかし、片吹込みの発生スピードに対して従来の吹込み制御方法では、吹込み量の測定や各弁の動作時間など無駄時間が大きいため、調節系のゲインを上げると合流部の圧力差を解消することができたとしても制御が不安定になってしまうため限界があり、片吹込の発生を抑制することが困難となる。

この片吹込みが発生すると吹込み用タンクの切り替えサイクルが乱れ、連続した吹込みが維持できなくなるおそれがある。
また、吹込タンク毎に個別に制御しているために、吹込みタンク間の吹込み量に差が生じ易く、吹込みタンクの切り替えサイクルにずれが生じ易くなる問題を有する。
本発明は複数の吹込みタンクから並列的に吹込みを行う際に、上記問題を有することなく、片吹込み現象を抑制し安定的な吹込みを維持することを課題とするものである。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その手段（１）は、高炉吹込用の微粉炭を貯留する３個以上の吹込みタンクと、該各吹込みタンクと分配器を途中で１つに連通接続した供給配管で結び、２個以上の前記吹込みタンクに気体を供給して加圧しながら該各吹込みタンク内の前記微粉炭を、前記気体と共に前記供給配管を通して前記分配器に供給し、該分配器からこの供給された前記微粉炭を高炉内に吹き込む高炉への微粉炭吹込み方法において、前記２個以上の吹込みタンクから前記分配器に供給する微粉炭の吹込み合計量が予め設定した設定吹込み量に向かうように、前記各吹込みタンクに対する加圧用の気体供給量を制御し、前記加圧用の気体供給量を、前記２個以上の吹込みタンクにおいて同等とすることを特徴とする高炉への微粉炭吹込み制御方法である。
手段（２）は、前記吹込み合計量と前記設定吹込み量の差を求め、この差と前記設定吹込み量とを加算した加算流量に対して、前記２個以上の吹込みタンクの数の逆数倍することによって得られた値を、前記各吹込みタンクにおける微粉炭の供給量としたときに、この微粉炭の供給量を基にして前記加圧用の気体供給量が得られることを特徴とする手段（１）記載の高炉への微粉炭吹込み制御方法である。
手段（３）は、高炉吹込用の微粉炭を貯留する３個以上の吹込みタンクと、該各吹込みタンクと分配器を途中で１つに連通接続した供給配管で結び、２個以上の前記吹込みタンクに気体を供給して加圧しながら該各吹込みタンク内の前記微粉炭を、前記気体と共に前記供給配管を通して前記分配器に供給し、該分配器からこの供給された前記微粉炭を前記高炉内に吹込む高炉への微粉炭吹込み制御装置において、前記各吹込みタンクに設けた重量測定器により測定した経時的重量変化を基にして前記２個以上の吹込みタンクから前記分配器に供給する微粉炭の吹込み合計量を演算し、前記微粉炭吹込み合計量と予め設定した設定吹込み量の差を微粉炭吹込み量の補正流量として求め、前記補正流量および前記設定吹込み量を加算した加算流量に対して、前記２個以上の吹込みタンクの数の逆数倍することによって得られた値を、前記各吹込みタンクにおける微粉炭の供給量とする吹込み量制御部と、該吹込み量制御部で演算した前記各吹込みタンクの微粉炭の供給量を基にして該各吹込みタンクに供給する加圧用気体流量を演算する吹込み量制御演算部を有し、前記２個以上の吹込みタンクに対して、同等の前記加圧用気体流量を供給することを特徴とする高炉への微粉炭吹込み制御装置である。

本発明により、並列で吹き込み中の吹込みタンクのそれぞれから微粉炭を分配器に確実に供給する事が可能となるので、片吹込み現象がなくなって、各吹込みタンクの切り替えサイクルが大幅に変動することなく微粉炭の吹込み制御ができるので、安定した高炉操業の継続が可能となる。
また、吹込み中のタンクの加圧用気体の制御量を均等とすることにより、各吹込みタンクから分配器への微粉炭供給量も均等となって、各吹込みタンクの切り替えサイクルがさらに安定することができるので好ましい。

本発明者等は、前記片吹込みを抑制するために種々検討した結果、複数の吹込みタンクへの加圧用気体の供給量を同等としたもとでは、吹込みを行っている吹込み用タンクの排圧配管５に設けた排圧弁５ａを調整せずに、例えば、閉鎖したままにしておくと、２基のタンク間で微粉炭の吹込み量に差ができたときには、その差を補正するように両吹込み用タンクの圧力が変化する。即ち、微粉炭の吹込み量が多くなった側の吹込み用タンクにおいては、供給配管４を介して流出する該タンク内の気体量も多くなって内圧が順次下がり、これに伴って微粉炭の吹込み量も順次低減し、逆に、吹込み量の割合が少なくなった側の吹込み用タンクにおいては、供給配管４を介して流出する該タンク内の気体が少なくなって内圧が順次上がり、これに伴って微分炭の吹込み量も順次増加する現象が働くことを見出した。

この現象を最大限生かすための制御方法について、本発明者等は更に検討した。
これには、気体供給配管３から両吹込み用タンクに供給する気体量の調整動作を高炉の操業に悪影響が発生しない範囲で極力行わない事が必要となる。
この方法としては、各吹込み用タンクからの微粉炭の流出量は異なっていても、両吹込み用タンクからの合計流出微粉炭量が高炉の要求する目標値を維持する形態にすれば、高炉の操業に悪影響を与えることなく、前記両吹込み用タンクに供給する気体量の調整動作を従来に比較して大幅に低減できることが判明した。
これにより、両吹込み用タンクからの微粉炭が合流する合流部分での圧力バランスが安定することが可能であり、しかも、微粉炭の吹込み量の計測や弁動作等の無駄時間によるオーバーシュートの発生が少なくなり、前記片吹込みの原因となるような大きな吹込み量の差が両吹込み用タンク間で発生するのを大幅に抑制することが可能となる。

この制御方法の一実施形態を図１を参照して具体的に説明する。
各吹込みタンク２−１〜２−４内の微粉炭は従来と同様に、吹込み弁９−１〜９−４を
介設した各供給配管４ を通ってディスパーサー１に供給され、そして、このディスパーサー１において圧縮空気が加えられて、分配器６及び高炉７の各羽口８を順次介して高炉７内に吹き込まれている。
そして、各吹込みタンク２−１〜２−４の制御は、共通の吹込み量制御部１５と各吹込
みタンク２−１〜２−４別に設けた吹込み量制御演算部１２で行うものである。吹込みタ
ンク２−１〜２−４に対して１つの吹込み量制御演算部を設けることもできるが、この吹
込み量制御演算部１２を各吹込みタンク２−１〜２−４別に設けることにより、各吹込みタンク２−１〜２−４の系統において検量線（微粉炭流量から加圧用気体流量に変換する式またはテーブル）が若干異なるために、精度よい制御を可能とする為である。
以下、吹込みタンク２−１と２−２から高炉７に微粉炭を吹き込んでいる場合の吹込み量制御演算部１２と共通の吹込み量制御部１５について説明する。

共通の吹込み量制御部１５中、１７は吹込み量演算部であり、各吹込みタンク２−１〜２−４別に設けたロードセル１０−１〜１０−４で測定した重量（微粉炭の残量に関する情報）を入力し、この入力した重量Ｗの時間変化から各吹込みタンク２−１〜２−４からの微粉炭の吹込み量（排出量）Ｑ１〜Ｑ４を算出するものである。
吹込量加算部１８は、吹込み量演算部１７で演算した微粉炭の吹込み量Ｑ１〜Ｑ４を入力して和を求めることで、実際に高炉７に供給されている微粉炭量の実績値を求める演算部であり、例えば、吹込みタンク２−１と２−２から微粉炭を高炉７に供給している場合には、吹込み量演算部１７で求めた吹込みタンク２−１と２−２の微粉炭吹込み量Ｑ１、Ｑ２の和Ｑtotal（＝Ｑ１＋Ｑ２）を求める。
補正流量演算部１６では、吹込み量設定部１３からの微粉炭設定吹込み量Ｑ０と前記吹込み量加算部１８で求めた前記微粉炭吹込み量の和Ｑtotal（＝Ｑ１＋Ｑ２）を比較してその差ΔＱを求める。そして、微粉炭の供給量演算部２２では、前記差ΔＱと前記吹込み量設定部１３からの微粉炭設定吹込み量Ｑ０を加算（Ｑ０＋ΔＱ）して加算流量を求め、吹込タンク１台分の吹込量にするために１／２倍（２つの吹込みタンクを用いている場合）して各吹込みタンク２−１と２−２の微粉炭吹込み量を演算し、この演算値を前記吹込みタンク２−１と２−２の各々に設けた吹込み制御演算部１２（吹込みタンク２−１の吹込み量制御演算部のみを図示する）に出力する。なお、Ｎ個の吹込みタンクを用いている場合には、加算流量に対して、１／Ｎ倍することになる。

１４は、吹込みタンク２−１用の各吹込み量制御演算部１２に設けた加圧用気体制御演算部であり、前記入力した加算流量（Ｑ０＋ΔＱ）／２と予め記憶した「固体流量―気体流量」検量線（微粉炭流量から加圧用気体流量に変換するもの）により加圧用気体流量Ｖを求め、調整器１９に出力する。
そして、この調整器１９で加圧用気体供給配管３に設けた加圧流調弁３ａの開度を調整して加圧用気体（加圧ガス）を供給制御する。
尚、この際、排圧配管５に設けた排圧弁５ａは閉止状態や、除去しておく。
本発明では、気体が供給された吹込みタンクにおける微粉炭の総排出量に基づいて、各吹込みタンクに対する気体の供給量を制御することで、気体の供給量の制御を簡単に行うことができるようにしている。例えば、複数の吹込みタンクに対する気体の供給量を同等にして、気体の供給量の制御を容易に行うことができる。
そして、各吹込みタンクに対する気体の供給量を制御する場合に比べて、複数の吹込みタンクに対してまとめて気体の供給量を制御することで、各吹込みタンクでの微粉炭の排出制御を行う必要がなくなるとともに、上述したように高炉の操業に悪影響を与えることもなくなる。

_{本発明における吹込みタンクからの吹込み量制御方法を示す説明図} 従来の吹込みタンクからの吹込み量制御方法を示す説明図

符号の説明

１：ディスパーサー
２−１〜２−４：吹込みタンク
３：気体供給配管
４：供給配管
５：排圧配管
６：分配器
７：高炉
１０−１〜１０−４：ロードセル
１２：吹込み量制御演算部
１５：吹込み量制御部
２２：供給量演算部

Claims (3)

1. 高炉吹込用の微粉炭を貯留する３個以上の吹込みタンクと、該各吹込みタンクと分配器を途中で１つに連通接続した供給配管で結び、２個以上の前記吹込みタンクに気体を供給して加圧しながら該各吹込みタンク内の前記微粉炭を、前記気体と共に前記供給配管を通して前記分配器に供給し、該分配器からこの供給された前記微粉炭を高炉内に吹き込む高炉への微粉炭吹込み方法において、
   前記２個以上の吹込みタンクから前記分配器に供給する微粉炭の吹込み合計量が予め設定した設定吹込み量に向かうように、前記各吹込みタンクに対する加圧用の気体供給量を制御し、
   前記加圧用の気体供給量を、前記２個以上の吹込みタンクにおいて同等とすることを特徴とする高炉への微粉炭吹込み制御方法。
2. 前記吹込み合計量と前記設定吹込み量の差を求め、この差と前記設定吹込み量とを加算した加算流量に対して、前記２個以上の吹込みタンクの数の逆数倍することによって得られた値を、前記各吹込みタンクにおける微粉炭の供給量としたときに、この微粉炭の供給量を基にして前記加圧用の気体供給量が得られることを特徴とする請求項１記載の高炉への微粉炭吹込み制御方法。
3. 高炉吹込用の微粉炭を貯留する３個以上の吹込みタンクと、該各吹込みタンクと分配器を途中で１つに連通接続した供給配管で結び、２個以上の前記吹込みタンクに気体を供給して加圧しながら該各吹込みタンク内の前記微粉炭を、前記気体と共に前記供給配管を通して前記分配器に供給し、該分配器からこの供給された前記微粉炭を前記高炉内に吹込む高炉への微粉炭吹込み制御装置において、
   前記各吹込みタンクに設けた重量測定器により測定した経時的重量変化を基にして前記２個以上の吹込みタンクから前記分配器に供給する微粉炭の吹込み合計量を演算し、前記吹込み合計量と予め設定した設定吹込み量の差を微粉炭吹込み量の補正流量として求め、前記補正流量および前記設定吹込み量を加算した加算流量に対して、前記２個以上の吹込みタンクの数の逆数倍することによって得られた値を、前記各吹込みタンクにおける微粉炭の供給量とする吹込み量制御部と、
   該吹込み量制御部で演算した前記各吹込みタンクの微粉炭の供給量を基にして該各吹込みタンクに供給する加圧用気体流量を演算する吹込み量制御演算部を有し、
   前記２個以上の吹込みタンクに対して、同等の前記加圧用気体流量を供給することを特徴とする高炉への微粉炭吹込み制御装置。

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