JP5298629B2 - Air leakage detection device for sintering machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、焼結機の漏風防止装置に係わり、詳しくは、パレットに原料を載せて当該原料の充填層を形成し、連接したパレットが焼結機筐体上をエンドレスに回転しながら焼結鉱を連続的に製造する焼結機について、パレットに起因する漏風を検知するのに用いて好適な技術である。 The present invention relates to an air leakage prevention device for a sintering machine, and more specifically, a raw material is placed on a pallet to form a packed layer of the raw material, and the connected pallet is sintered while rotating endlessly on the sintering machine casing. For a sintering machine that continuously produces ore, this technique is suitable for detecting air leakage caused by pallets.
高炉鉄鋼業において、焼結機5は、図5に示すように、長手方向に多数個のパレット1が連結して長手方向に移動可能な一連のパレットPと、当該一連のパレットPの下方に並列に固定して設けられた複数個のウインドボックス2からなる吸気手段とを具備する。各パレット1は、図6に示した斜視図のように、底面にグレートバー7を並べ、グレートバー7を挟んで両側面に配置されるサイドウォール8の外側に、車輪11を備えている。図5(b)に示すように、一連のパレットPは先端と後端とが連接されており、エンドレスに焼結機5の筐体19内を回転する構造になっている。なお、図5(a)は焼結機5の平面図、(b)は側面図である。各ウインドボックス2は吸気管16を介してブロアで減圧される。そして、一連のパレットPの回転中に、各パレット1に、原料供給ホッパー3からコークス粉を含む焼結原料層が供給され、積載される。その焼結原料層の表面が点火炉4で着火され、同時にウインドボックス2を介して吸気される。こうして吸気されることにより、焼結原料層20(図7)の表面から下方に燃焼帯を進行させ、焼結鉱を連続的に製造する。図7は、焼結機5の長手方向から見た、パレット1およびウインドボックス2、すなわち焼結機5の断面図を示している。一連のパレットPは、焼結機5の筐体19内の両側に固定して設けられた2本の軌条12上を、各パレット1に備えられた車輪11が転がることにより移動する。
In the blast furnace steel industry, as shown in FIG. 5, the
ところで、この焼結機5は、焼結鉱を連続して生産できるという長所があるが、パレット1底面に装備されたグレートバー7の破損、隣り合うパレット間のサイドウォール8の連接部のずれ、さらにパレットシールバー6(図7参照)の磨耗などにより、密閉構造にするのが難しいという短所がある。つまり、そこには隙間が生じ、焼結原料層20を経由しない、焼結に寄与しない無駄な空気(漏風)が大量にウインドボックス2内に流れ込むことがある。この漏風が多いと焼結鉱の製造にそれだけ無駄な動力が消費されることになり、経済的に大きな損失となる。
By the way, this
そのため、従来から、漏風を検知する種々の方法が考えられてきた。これらは大きく二つの方法に分類され、一つは、排ガス中の酸素濃度を測定する方法であり、もう一つは、排ガスの流量(流速)を測る方法である。 Therefore, conventionally, various methods for detecting the air leakage have been considered. These are roughly classified into two methods, one is a method for measuring the oxygen concentration in the exhaust gas, and the other is a method for measuring the flow rate (flow velocity) of the exhaust gas.
特許文献1に開示された焼結機の漏風検知方法は、排ガス中の酸素濃度を測定する方法に属し、パレットシールバー6の磨耗による漏風の検知方法である。焼結機の長手方向固定位置におけるパレット1の幅方向中央部の直下部およびパレット1幅方向端部の直下部の排ガス中の酸素濃度を測定し、中央部と端部の排ガス中酸素濃度の比較によってパレット1ごとのシールバー6の磨耗状況を判断するようにしている。
The air leakage detection method for a sintering machine disclosed in
具体的には、焼結機5の長手方向の固定位置において、排ガス吸引用パイプをそれぞれのウインドボックス2内に設けてある案内管の先端にあるフランジを外して挿入し、ウインドボックス2内のパレット幅方向端部に位置させて、ウインドボックス2内の排ガスを吸引してホースでウインドボックス2外部に配置した酸素分析計に導き、排ガスの酸素濃度を測定する。そして、排ガス吸引用パイプをウインドボックス2内でパレット1幅方向に移動させて、パレット1幅方向中央部の酸素濃度を測定し、両測定値を比較することにより漏風状況を判断するものである。
Specifically, at a fixed position in the longitudinal direction of the
特許文献2に開示された焼結機の漏風防止方法は、排ガス中の流量を測定する方法に属し、焼結機の長手方向に固定して設けた複数個のウインドボックス2のうちの、焼結機の長手方向のウインドボックス2の始端側および後端側の壁面上端と、原料を積載し該ウインドボックス2上を走行するパレット1の底面との間に生じる隙間からの漏風を防止するために、パレット1の幅方向に並列に配設した複数の熱線風速計等の風速測定センサにより前記間隙からの漏風量を連続的に測定する。そして、その漏風量が常時目標値以下になるように、前記ウインドボックス2の前面壁および後面壁に沿い、弾性板状帯をパレット1の底面に押し付けるようにしたものである。
The method for preventing air leakage of a sintering machine disclosed in
一方、非特許文献1には、ガス化溶融設備において酸素濃度を検出するのにレーザ式酸素濃度計を適用した技術が記載されている。非特許文献1では、従来から酸素濃度測定装置として一般に使用されてきたジルコニア式に比べて、(1)応答速度が早い(2秒程度)、(2)高温、高ダスト下でも測定可能である、(3)レーザが通過しているダクトの平均濃度であるため、点で吸引する吸引式よりも測定値の信頼性が高い、(4)可動部がなく、試薬も使用しないので、メンテナンス費用がかからない、の各点が指摘されている。
On the other hand, Non-Patent
しかしながら、特許文献1に記載の「焼結機の漏風検知方法」では、排ガス吸引用パイプ及びホースで構成されるガスサンプリング系が本質的に有するガス置換に要する時間による応答遅れ、および分析計本体の酸素濃度測定の応答遅れという欠点を有している。一般にパレットは2.5m/分前後の速度で移動しており、上述の応答遅れは酸素濃度測定値の時間的分解能にも、測定精度的分解能にも大きな問題である。加えて、焼結機の排ガスは高濃度の粉塵、水分を有しており、ガスサンプリング系を粉塵等でつまることなく正常に維持するためのメンテナンスは容易ではない。
However, in the “sintering air leakage detection method” described in
また、特許文献2に記載の「焼結機の漏風防止方法」では、熱線風速計をパレット幅方向に多数設ける必要があるが、大規模な焼結機ではパレット幅方向の長さは5m程度あり、例えば、特許文献2に記載された最小値である6個の風速計を設けた場合、1台の風速計で0.8m程度のパレット幅における漏風を検知することが必要であり、風速計の熱線式検出という測定原理上、当該範囲の測定を十分な精度で測定するのは明らかに不可能である。したがって、パレット幅方向位置分解能を向上させるためには膨大な数の風速計が必要となる。加えて、上述のように焼結機の排ガスは高濃度の粉塵、水分を有しており、推奨している熱線式風速計を用いたとしても多数の風速計を正常に維持するためのメンテナンスは容易ではないという問題があった。
In addition, in the “method for preventing air leakage of a sintering machine” described in
以上の従来の焼結機の漏風検知方法の問題点に鑑みて、本発明は、焼結機筐体上をエンドレスに回転している一連のパレットについて、パレット自体に起因する漏風を、長期安定して精度よく検知することが可能な焼結機の漏風検知装置及び方法を提供することを目的とする。 In view of the above problems of the conventional air leak detection method of a sintering machine, the present invention provides long-term stable air leakage caused by the pallet itself for a series of pallets rotating endlessly on the sintering machine housing. It is an object of the present invention to provide an air leakage detection device and method for a sintering machine that can be accurately detected.
本発明の要旨とするところは、以下に記載する如くである。 The gist of the present invention is as described below.
本発明の焼結機の漏風検知装置は、焼結原料を積載して移動可能な複数のパレットが移動方向に連結され、その先端部と後端部とが接続されたエンドレスの一連のパレットと、筐体に固定して前記一連のパレットの下に配設された複数のウインドボックスと、該複数のウインドボックスそれぞれの下端部に接続され前記ウインドボックス内のガスを排気するための吸気管とからなる焼結機の漏風検知装置において、前記ウインドボックスの焼結機長手方向と直交する向きに対向した壁の上部に、発光器と受光器とがそれぞれ前記パレットの幅方向と平行に対向して配設されており、該発光器からレーザ光を出射して該受光器で受光して光路中の酸素濃度を測定する1又は複数のレーザ式酸素濃度計と、前記レーザ式酸素濃度計で測定したウインドボックス中の酸素濃度の値に基づき、前記一連のパレットそれぞれについて漏風の有無と大きさとを検知するデータ処理装置とを具備し、前記レーザ式酸素濃度計の発光器の出射口及び受光器の受光口には、前記レーザ光が透過可能なシールガラス窓が配設され、さらにその外側に、前記レーザ光の光路に平行して配設され前記光路を覆うとともに内部にパージガスを流すためのパージ管を有することを特徴とする。 The air leakage detection device for a sintering machine according to the present invention includes a series of endless pallets in which a plurality of pallets that can be moved by loading a sintering raw material are connected in the moving direction, and the leading end and the trailing end are connected. A plurality of wind boxes fixed to the housing and disposed under the series of pallets; and an intake pipe connected to the lower end of each of the plurality of wind boxes for exhausting the gas in the wind box; In the air leak detection device for a sintering machine, the light emitter and the light receiver are respectively opposed in parallel to the width direction of the pallet on the upper portion of the wall facing the direction perpendicular to the longitudinal direction of the sintering machine of the window box. One or a plurality of laser oximeters that emit laser light from the light emitter and receive light by the light receiver to measure the oxygen concentration in the optical path, and the laser oximeter Measured wei Based on the value of the oxygen concentration in de box, and a data processing device for detecting the presence and magnitude of the leakage air for each of the series of pallets, the exit opening and the light receiver of the light emitting device of the laser oximeter A sealing glass window through which the laser beam can be transmitted is disposed at the light receiving port, and a purge gas is disposed on the outer side in parallel with the optical path of the laser beam to cover the optical path and allow purge gas to flow inside. characterized in that it have a pipe.
又、上記の焼結機の漏風検知装置において、前記レーザ式酸素濃度計は、前記レーザ式酸素濃度計は、前記発光器側のパージ管の先端及び前記受光器側のパージ管の先端が、前記ウインドボックスの内部に向けて突き出しており、前記ウインドボックス内の幅方向所定範囲の酸素濃度の測定をするようにしても良い。 Further, in the above-described air leak detection device for a sintering machine , the laser oximeter has a tip of a purge pipe on the light emitter side and a tip of a purge pipe on the light receiver side, It may protrude toward the inside of the window box, and the oxygen concentration in a predetermined range in the width direction in the window box may be measured.
以上述べたように、本発明の漏風検知装置によれば、パレットの底面に装備されたグレートバーの破損などからの漏風、隣り合うパレット間のサイドウォールの連接部からの漏風、さらにパレットシールバーの磨耗による漏風を正確に検知することが可能となり、漏風しているパレットを確実に特定することができる。したがって、特定された漏風のあるパレットを交換および補修することにより、従来に比べ大幅に、かつ安定して漏風を低減することが可能となる。その結果、焼結主排風機の電力消費量の削減ばかりでなく、焼結パレットを介して正常に吸引する風量が増えることに起因し、焼結鉱の増産も可能となる。 As described above, according to the air leakage detection device of the present invention, the air leakage from the breakage of the great bar mounted on the bottom surface of the pallet, the air leakage from the connecting portion of the sidewall between adjacent pallets, and the pallet seal bar It is possible to accurately detect the air leak due to the wear of the pallet, and it is possible to reliably identify the pallet that is leaking air. Therefore, by replacing and repairing the specified pallet having air leakage, it is possible to significantly and stably reduce the air leakage as compared with the conventional pallet. As a result, not only the power consumption of the sintered main exhaust fan can be reduced, but also the production of sintered ore can be increased due to the increase in the amount of air normally sucked through the sintering pallet.
以下、本発明の実施の形態を、図を参照して説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the present specification and drawings, elements having substantially the same functional configuration are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
<第1の実施の形態>
本発明の実施の形態を、図1〜図3を参照して詳細に説明する。
<First Embodiment>
Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
図1は、本発明にかかる漏風検知装置が用いられる焼結機5を示し、(a)は平面図、(b)は側面図である。焼結機5は、図1に示すように、長手方向に多数個のパレット1が連結され、長手方向に移動可能な一連のパレットPと、一連のパレットPの下方に固定して設けられた複数個のウインドボックス2からなる吸気手段とを具備する。各パレット1は、図6に示すように、底面にグレートバー7を並べ、グレートバー7を挟んで両側面に配置されるサイドウォール8の外側に、車輪11を備えている。図1(b)に示すように、一連のパレットPは先端と後端とが連接されており、エンドレスに焼結機5の筐体19内を回転する。各ウインドボックス2は、吸気管16を介してブロア(図示省略)で減圧される。一連のパレットPの回転中に、各パレット1に、原料供給ホッパー3からコークス粉を含む焼結原料層20が供給され、積載される。その焼結原料層20の表面が点火炉4で着火され、ウインドボックス2を介して吸気される。図2は、焼結機5の長手方向から見た断面図を示している。一連のパレットPは、焼結機5の筐体19内の両側に固定して設けられた2本の軌条12上を、各パレット1に備えられた車輪11が転がることにより移動する。
FIG. 1 shows a
本発明では、図2に示すように、焼結機5のライン長手方向(パレット1の移動方向)の、パレット1の直下に位置するウインドボックス2の側壁の最上部に、パレット1の幅方向に対向して、レーザ式酸素濃度計17の、レーザ光を発射する発光器9とレーザ光を検知する受光器10とを設置する。ウインドボックス2の側壁の上部に設置する理由は、パレット1からウインドボックス2に流入した漏風は、吸気管16に向かって下方に引きこまれていくにつれて拡散していくので、漏風箇所を特定するためには、できるだけパレット1に近い方が好ましいためである。この際、パレット1の幅方向での漏風検知感度を揃えるため、発光器9と受光器10を結ぶ方向に平行なレーザ光の光軸が、地上に対し水平で且つパレット1の底面に平行になるようにする。また、漏風しているパレット1の特定を容易とするため、光軸が焼結機5のライン長手方向に対して直角になるように、発光器9および受光器10を設置する。さらに、このレーザ式酸素濃度計17には、例えばパーソナルコンピュータ等からなるデータ処理装置18が接続される(図1(a))。
In the present invention, as shown in FIG. 2, the width direction of the
本実施の形態では図2、図3(部分拡大図)に示すように、パレット1の車輪11が転がる両側の軌条12の架台12aとウインドボックス2の側壁2aの対向位置に貫通穴を設け、当該貫通穴それぞれにパージ管13を通し、一方のパージ管13の端部に発光器9、他方のパージ管13の端部に受光器10を、それぞれフランジ14を介して接続する。発光器9の出射口と受光器10の受光口には、それぞれの光路に、保護用のシールガラス窓15が設けられている。当該シールガラス窓15の汚れ防止や、排ガス中の粉塵などによるパージ管13の詰まり防止を目的として、パージ管13内には、発光器9と受光器10のシールガラス窓15からウインドボックス2内部に向けて、パージガスとして窒素ガスの吹き込みを行う。ただし、窒素ガスの吹き込み流量は、吹き込まれた窒素ガスにより排ガスの組成が大きく影響されない程度とする。なお、パージガスとして、窒素ガス以外の、酸素濃度測定を妨げない気体であっても良い。
In this embodiment, as shown in FIG. 2 and FIG. 3 (partially enlarged view), through holes are provided at opposing positions of the base 12a of the
漏風が無い正常時における、焼結機5の各ウインドボックス2内の排ガス中酸素濃度は、図1に示す焼結機5長手方向の給鉱側Aでは17〜20%近くあり、長手方向の中間部になるにつれて10%以下にまで徐々に減少し、排鉱側Bでは再度上昇し、21%近くになる。これは、給鉱側Aではまだ焼成反応が燃焼原料層20の表面付近(上側)のみのため、未反応の酸素がそのままウインドボックス2に到達するためであり、中間部分では焼成反応が本格化し、未反応の酸素が減少し、排鉱側Bでは焼成反応そのものが終了するため酸素濃度が再び上昇するものと考えられる。
At normal time without air leakage, the oxygen concentration in the exhaust gas in each
したがって、漏風は空気であり酸素濃度21%であることから、パレット1の劣化等による漏風が無い正常状態と、漏風がある異常状態との差が出やすい位置、すなわち、酸素濃度が低位で安定している焼結機5長手方向の中間部分に、レーザ式酸素濃度計を設置するのが好ましい。ただし、設置スペース上、どうしても中間部に設置が不可能な場合には、酸素濃度が高位でも極力安定している箇所を選んで設置すれば、漏風を検知することが可能である。
Therefore, since the air leakage is air and the oxygen concentration is 21%, the position where the difference between the normal state where there is no air leakage due to deterioration of the
さらに、ウインドボックス2の周辺温度は排鉱側Bに近いほど上昇するため、レーザ式酸素濃度計の発光器9と受光器10の耐熱性およびメンテナンス性から、中間部のなかでも給鉱側Aに近い方に設置するのが良い。また、ウインドボックス2内の排ガス中の粉塵も給鉱側Aの方が少なく、粉塵によるレーザ光の減衰による影響やパージ管13の詰まりも少なく有利である。
Furthermore, since the ambient temperature of the
一例として、上記の実施形態において、全26個のウインドボックス2中、給鉱側Aから7番目のウインドボックス2にレーザ式酸素濃度計を設置した。この設置位置での通常操業状態における酸素濃度は7%前後であるが、漏風のあるパレット1通過時には、この値が8〜9%に上昇した。したがって、この場合、酸素濃度が8%以上で警報を出力するようにし、操業オペレータへ漏風を通知する。
As an example, in the above embodiment, a laser oximeter is installed in the
ここで用いたレーザ式酸素濃度計のレーザ光の径は約20mmΦと十分小さく、かつ3秒程度の応答性を有する。焼結機5にパレット1それぞれのライン長手方向の位置測定装置を取り付けてパレット1それぞれの位置を測定し、レーザ式酸素濃度計で得た酸素濃度測定値を用いることにより、一連のパレットのうちの漏風しているパレット1の特定のみならず、特定したパレット1内の進行方向の漏風位置まで特定できる。その際には、パレット位置のデータ、及び酸素濃度データを、パーソナルコンピュータ等を用いて構成するデータ処理装置18に、I/Oボードを介して取り込んで、酸素濃度の異常から漏風を検知し、漏風が発生しているパレット名とともに、コンピュータディスプレー上に表示するようにしても良い。
The diameter of the laser beam of the laser oximeter used here is sufficiently small, about 20 mmΦ, and has a response of about 3 seconds. By attaching a position measuring device in the line longitudinal direction of each
なお、上記では、レーザ式酸素濃度計1台を用いた構成を説明したが、複数台を用いて漏風検出装置を構成してもよいことは明らかである。 In the above description, the configuration using one laser-type oximeter has been described. However, it is obvious that the air leakage detection device may be configured using a plurality of units.
<第2の実施の形態>
第1の実施の形態では、レーザ式酸素濃度計のレーザ光はパレット1の幅方向全体の排ガス中を伝播して平均濃度を測定しているため、パレット1の幅方向の漏風位置は特定できない。したがって、パレットシールバー6の磨耗による漏風か、グレートバー7の破損による漏風かを区別することはできない。しかし、漏風しているパレット1を補修するためには、一般的には焼結機5のオフラインで実施しなければできないため、最低限どのパレット1が漏風しているかを判別できれば良いときには、第1の実施の形態の漏風検知方法で十分である。
<Second Embodiment>
In the first embodiment, since the laser light from the laser oximeter propagates through the exhaust gas in the entire width direction of the
一方、パレット1の幅方向の漏風位置を特定する必要がある場合には、図4に示すように、パージ管13の先端をウインドボックス2内に拡張して突き出すように伸ばす。これにより、パージ管13が配置されている範囲はマスクされるので、パージ管13でマスクされていない範囲のみ、すなわち所定の範囲の酸素濃度の測定が可能となる。例えば、レーザ式酸素濃度計17の発光器9と受光器10のそれぞれのパージ管13の先端をウインドボックス2内に1mずつ伸ばせば、例えばパレット1の幅が5mの場合には、中央部3mの漏風を検知することができる。
On the other hand, when it is necessary to specify the position of the air leakage in the width direction of the
この方式は、測定できるパレット1の幅方向の範囲が小さくなることから測定感度が向上するため、より少ない漏風でも早期に検知できるメリットがある。また、粉塵などが多くレーザ光の減衰が多い場所での測定には有利である。この場合には、パレット1の幅方向を複数の区間に分割して、それぞれの区間を複数のレーザ式酸素濃度計で分担して濃度を検出するようにしても良い。
This method has a merit that the measurement sensitivity is improved because the range in the width direction of the
以上では、鉄鋼業の上工程である焼結プロセスにおけるパレットに起因する漏風を検知する例として、本発明の漏風検知装置を詳細に説明したが、本発明の漏風検知装置は、鉄鋼業の他プロセスや、他産業の同様なプロセスにおいても適用可能であることは明らかである。 In the above, the air leakage detection device of the present invention has been described in detail as an example of detecting the air leakage caused by the pallet in the sintering process, which is the upper process of the steel industry, but the air leakage detection device of the present invention is not limited to the steel industry. Obviously, it can be applied to processes and similar processes in other industries.
1 パレット
2 ウインドボックス
3 原料供給ホッパー
4 点火炉
5 焼結機
6 パレットシールバー
7 グレートバー
8 サイドウォール
9 発光器
10 受光器
11 車輪
12 軌条
13 パージ管
14 フランジ
15 シールガラス窓
16 吸気管
17 レーザ式酸素濃度計
18 データ処理装置
19 筐体
20 焼結原料層
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記ウインドボックスの焼結機長手方向と直交する向きに対向した壁の上部に、発光器と受光器とがそれぞれ前記パレットの幅方向と平行に対向して配設されており、該発光器からレーザ光を出射して該受光器で受光して光路中の酸素濃度を測定する1又は複数のレーザ式酸素濃度計と、
前記レーザ式酸素濃度計で測定したウインドボックス中の酸素濃度の値に基づき、前記一連のパレットそれぞれについて漏風の有無と大きさとを検知するデータ処理装置とを具備し、
前記レーザ式酸素濃度計の発光器の出射口及び受光器の受光口には、前記レーザ光が透過可能なシールガラス窓が配設され、さらにその外側に、前記レーザ光の光路に平行して配設され前記光路を覆うとともに内部にパージガスを流すためのパージ管を有することを特徴とする焼結機の漏風検知装置。 A plurality of movable pallets loaded with sintering raw materials are connected in the moving direction, a series of endless pallets in which the front end and rear end are connected, and the series of pallets fixed to the housing In the air leakage detection device for a sintering machine, comprising a plurality of window boxes disposed below, and an intake pipe connected to the lower ends of each of the plurality of window boxes to exhaust the gas in the window box,
A light emitter and a light receiver are respectively disposed in parallel with the width direction of the pallet on the upper portion of the wall facing the direction perpendicular to the longitudinal direction of the sintering machine of the wind box, and from the light emitter One or more laser-type oximeters that emit laser light, receive the light with the light receiver, and measure the oxygen concentration in the optical path;
Based on the value of the oxygen concentration in the wind box measured with the laser oximeter, the data processing device for detecting the presence and size of air leakage for each of the series of pallets ,
A sealing glass window through which the laser beam can be transmitted is disposed at the light emission port of the laser oximeter and the light receiving port of the light receiver, and further on the outer side in parallel with the optical path of the laser light. Mokaze detecting apparatus of the sintering machine, characterized by have a purge pipe for flowing a purge gas therein with arranged to cover the optical path.
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