JP6036312B2 - 高炉ガス着火判定装置 - Google Patents

Description

本発明は、高炉の休風立上げ時において、高炉から排出される高炉ガスの燃焼状態を判定する高炉ガス着火判定装置に関するものである。

従来、高炉の操業時において、高炉の炉頂から排出される高炉ガスは、例えば特許文献１，２に開示されているように、熱風炉燃料ガス、コークス炉燃料ガス、発電用燃料ガスの一部として有効利用されている。
高炉に配設される高炉ガス回収設備の一例を図４および図５に示す。この高炉ガス回収設備１００は、回収された高炉ガスからダストを除去する一次除塵手段１０１及び二次除塵手段１０２と、高炉炉頂圧力調整弁１０３と、水封弁１０４と、を備えている。高炉１の炉頂から排出された高炉ガスは、一次除塵手段１０１及び二次除塵手段１０２によってダストが除去され、高炉炉頂圧力調整弁１０３及び水封弁１０４を介して、直接もしくは一旦、ホルダーに貯蔵した後、他の設備へと送られて再利用される。

高炉１は、メンテナンス等のために休風して操業を一時的に停止するが、例えば、この休風への移行過程において高炉ガスのカロリー（発熱量）が低下する。そして、低カロリーガスの供給遮断を目的として休風の直前に、図４および図５に示す高炉ガス回収設備１００においては、水封弁１０４に水を入れることによってホルダー及び他の設備への高炉ガスの供給を遮断する。そして、高炉１から排出される低カロリーの高炉ガスは、二次除塵手段１０２と高炉炉頂圧力調整弁１０３の間に配設された放出管１０５を介して、外部へと放出される。

そして、高炉１の操業を再開（休風立ち上げ）するときには、羽口から高炉１内に熱風送風が開始され、高炉１の炉頂から高炉ガスが排出される。このとき、操業を開始した直後においては、排出される高炉ガスは、発熱量が低いため燃焼しにくく、他の設備において燃料ガスとして利用することはできない。
そこで、従来は、水封弁１０４の上流側に設けられたサンプリング配管１０６から高炉ガスをポット内にサンプリングして、ポット内の高炉ガスに対して着火テストを実施し、目視によって高炉ガスが燃焼しているのを確認した上で、水封弁１０４を開放して高炉ガスのホルダーへの供給を再開していた。

特開２００４−３０９０６７号公報 特開２００９−１２０８９６号公報

ところで、高炉の休風を早期に立ち上げるためには、高炉への送風流量を早期に増加させることが好ましい。しかしながら、上述の高炉ガス回収設備において、ホルダー及び他の設備への高炉ガスの供給を開始する前に送風流量を増加させると、その圧力によって水封弁が破壊され、発熱量の低いガスがホルダー及び他の設備へ供給されて不具合が生じるおそれがあった。
よって、高炉への送風流量を早期に増加させるためには、高炉ガスの発熱量が十分になった時点で、早期に高炉ガスのホルダー及び他の設備への供給を開始することが求められている。

しかしながら、上述のように、ポット内に高炉ガスをサンプリングして高炉ガスを燃焼して燃焼状態（燃焼可能なガスカロリーであるかの判断）を確認する場合、非常に作業効率が悪く、ホルダー及び他の設備への高炉ガスの供給を早期に行うことができなかった。また、サンプリングのタイミングにより、高炉ガスの燃焼状態をタイミングよく確認することができなかった。さらに、発熱量が低いガスの炎は、非常に色が薄いことから、着火の判定の精度が悪く、ホルダー及び他の設備への供給を開始するまでに要する時間が大きくばらついてしまい、高炉ガスのホルダーへの供給が遅れる原因となっていた。このため、高炉の操業を早期に立ち上げることができなかった。

本発明は、前述した状況に鑑みてなされたものであって、休風した高炉を立ち上げる際に、高炉から排出される高炉ガスの発熱量が燃焼できる下限近傍の領域であっても、高炉ガスの着火を早期に、かつ、確実に判定することが可能な高炉ガス着火判定装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る高炉ガス着火判定装置は、高炉の休風立上げ時に、前記高炉から排出される高炉ガスの燃焼状態を判定する高炉ガス着火判定装置であって、前記高炉ガスを導入する高炉ガス導入手段と、導入された前記高炉ガスを貯留する装置本体と、前記高炉ガスを前記装置本体の外部へと放散するガス放散部と、前記ガス放散部に隣接するように配設された種火部と、少なくとも前記ガス放散部及び種火部の周囲の一部を囲む囲い部と、を有し、前記装置本体には、液体が貯留されたプールが配設されており、前記装置本体に導入された前記高炉ガスを前記プール内の前記液体中で放出し、前記液体中を通過した前記高炉ガスを前記ガス放散部へと放散する構成とされ、前記ガス放散部周辺における炎の状態を確認することで、高炉ガスの燃焼状態を判定することを特徴としている。

この構成の高炉ガス着火判定装置においては、高炉ガス導入手段によって導入された高炉ガスを装置本体内に貯留し、この装置本体からガス放散部を介して高炉ガスを種火部の近傍に放散させるので、ガス放散部の周辺を観察することで、高炉ガスの燃焼状態を判定することができる。また、ガス導入手段によって連続的に高炉ガスが導入されているので、高炉ガスが燃焼可能となった時点で、即時に高炉ガスの着火を確認できる。よって、ポット内に高炉ガスをサンプリングする必要がなく、高炉ガスの着火確認を効率良く実施することができる。
また、少なくとも前記ガス放散部及び種火部の周囲の一部を囲む囲い部を備えているので、風や外光等の影響を少なくでき、ガス放散部の周辺で発生する炎を比較的簡単に観察することができ、着火確認の判定を簡単に、かつ、確実に行うことができる
これにより、高炉ガスの他の設備への供給を早期に開始することが可能となり、早期に高炉への送風流量を増加させて高炉の操業の安定化を図ることができる。

ここで、本発明の高炉ガス着火判定装置においては、前記装置本体には、液体が貯留されたプールが配設されており、前記装置本体に導入された前記高炉ガスを前記プール内の前記液体中で放出し、前記液体中を通過した前記高炉ガスを前記ガス放散部へと放散する構成とされていることが好ましい。
この場合、導入された高炉ガスをプール内の液体中で放出することにより、高炉ガスに含有されていたダストを確実に除去でき、ダストが除去された高炉ガスが装置本体のプールの上方に貯留され、ガス放散部を介して放散されることになる。よって、高炉ガスの燃焼状態の観察が容易となり、高炉ガスの着火判定をさらに精度良く実施することが可能となる。

また、本発明の高炉ガス着火判定装置においては、前記囲い部には、赤外線透過ガラスからなるレンズ部が配設されていることが好ましい。
この場合、発熱量の少なく色が薄い炎であっても、赤外線透過ガラスからなるレンズ部を通じて観察することによって炎を視認しやすくなり、着火判定を確実に行うことが可能となる。

このように、本発明によれば、本発明は、前述した状況に鑑みてなされたものであって、休風した高炉を立ち上げる際に、高炉から排出される高炉ガスの発熱量が燃焼できる下限近傍の領域であっても、高炉ガスの着火を早期に、かつ、確実に判定することが可能な高炉ガス着火判定装置を提供することができる。

本発明の実施形態である高炉ガス着火判定装置の正面図である。 本発明の実施形態である高炉ガス着火判定装置の裏面図である。 本発明の実施形態である高炉ガス着火判定装置の上面図である。 本発明の実施形態である高炉ガス着火判定装置が配設される高炉ガス回収設備において高炉ガスの供給を実施している状態を示す説明図である。 本発明の実施形態である高炉ガス着火判定装置が配設される高炉ガス回収設備において高炉ガスの供給を停止している状態を示す説明図である。

以下に、本発明の実施形態である高炉ガス着火判定装置について、添付した図を参照して説明する。
本実施形態である高炉ガス着火判定装置１０は、例えば図４および図５に示す高炉ガス回収設備１００に連結されて使用されるものである。

この高炉ガス着火判定装置１０は、図１から図３に示すように、高炉ガスを導入する高炉ガス導入手段２０と、導入された高炉ガスを貯留する装置本体３０と、高炉ガスを装置本体３０の外部へと放散するガス放散部４０と、ガス放散部４０に隣接するように配設された種火部５０と、少なくともガス放散部４０及び種火部５０の周囲の一部を囲む囲い部６０と、を備えている。

高炉ガス導入手段２０は、高炉ガス回収設備１００のサンプリング配管１０６に連結された導入配管２１と、高炉ガスを吸引するガス吸引機２２と、を有している。ガス吸引機２２、および、導入配管２１には、それぞれ開閉バルブ２３、２４が配設されている。

装置本体３０は、水が貯留されるプール３１と、このプール３１に水を供給する給水配管３２と、プール３１の水位を確認する水位計３４と、を有している。本実施形態では、装置本体３０は、架台１２の上に載置されている。また、給水配管３２には、開閉バルブ３３が配設されており、図示しない給水手段に連結されている。
ここで、導入配管２１の一端は、プール３１内に貯留された水中に浸漬されており、導入された高炉ガスがプール３１内において放出されるように構成されている。

ガス放散部４０は、一端が装置本体３０に接続されたガス放出配管４１と、このガス放出配管４１の他端に設けられたガス放散管４２と、を有している。
ガス放出配管４１の一端は、装置本体３０のうちプール３１の上方空間に連結されており、プール３１内の水に浸漬しないように構成されている。また、ガス放散管４２は、その側壁に複数の放散孔４３が設けられている。

種火部５０は、給水配管３２に支持され、ガス放散部４０のガス放散管４２に向けて種火を向けるように配設されており、ガス放散部４０から放散される高炉ガスに対して着火を行うように構成されている。なお、この種火部５０へ供給するガスは、別途設けた貯蔵施設（図示せず）から供給されている。

囲い部６０は、ガス放散部４０および種火部５０の炎Ｆに対する風等の影響を防止するものであり、本実施形態では、図１及び図３に示すように、架台１２に載置された装置本体３０を含めて、正面及び側面の３方向に配設されている。この囲い部６０は、ガス放散部４０および種火部５０の炎Ｆによって炎上しないように、防火性のある材質で構成されている。
この囲い部６０には、赤外線透過ガラスからなるレンズ部６１が配設されており、このレンズ部６１を介して、ガス放散部４０周辺の炎Ｆの状況を確認できるように構成されている。

次に、本実施形態である高炉ガス着火判定装置１０を用いた高炉ガスの着火判定方法、および、この高炉ガスの着火判定方法を利用して、高炉１の立ち上げ操業を行う際の作業手順について説明する。

高炉１の操業を休風（停止）している場合、図５に示すように、高炉ガス回収設備１００の水封弁１０４に水が注入され、高炉１内のガスがホルダー及び他の設備へと供給されず、放出管１０５を介して外部へと放出されている。
ここで、高炉１の立ち上げ（操業）を再開し、高炉１の羽口から送風を開始する。すると、高炉１の炉頂から高炉ガスが放出され、高炉ガス回収設備１００へと導入される。このとき、本実施形態である高炉ガス着火判定装置１０の導入配管２１を、高炉ガス回収設備１００のサンプリング配管１０６に接続しておく。

そして、高炉ガスの酸素濃度が基準値以下（例えば１ｖｏｌ％以下）となった時点で、導入配管２１に配設された開閉バルブ２３およびガス吸引機２２に配設された開閉バルブ２４を開放し、ガス吸引機２２によって高炉ガスを吸引し、導入配管２１を介して装置本体３０へと導入する。
導入された高炉ガスは、装置本体３０のプール３１内（水中）で放出される。これにより、高炉ガスに含有されていたダストが除去されることになる。なお、プール３１内の水位は、水位計３４によって監視されており、必要に応じて給水配管３２から水を供給することによって、導入配管２１の一端が水中に浸漬された状態となるように、調整されている。

プール３１内で放出されてダストが除去された高炉ガスは、装置本体３０におけるプール３１の上方空間に貯留される。
この高炉ガスが、ガス放散部４０を介して装置本体３０の外部へと放散される。ガス放散管４２から放出された高炉ガスは、隣接する種火部５０と接触する。ここで、高炉ガスが燃焼可能な組成となっている場合には、ガス放散管４２の周囲に炎Ｆが発生することになる。
そして、このガス放散管４２の周辺をレンズ部６１を介して観察することで、炎Ｆの有無を確認し、高炉ガスの着火を判定する。そして、着火が確認できた時点でホルダーへの供給が可能であると判断する。

ホルダーへの供給（回収）が可能と判断した時点で、高炉ガス回収設備１００の水封弁１０４の水を抜くとともに放出管１０５への高炉ガスの供給を停止し、ホルダー及び他の設備への高炉ガスの供給を再開する。そして、高炉１への送風流量を増加して、高炉１の定常操業へと移行する。

以上のような構成とされた本実施形態である高炉ガス着火判定装置１０によれば、高炉ガス導入手段２０によって導入された高炉ガスを装置本体３０内に貯留し、この装置本体３０からガス放散部４０を介して高炉ガスを種火部５０の近傍に放散させるので、ガス放散部４０の周辺を観察することで、高炉ガスの燃焼状態を確認することができる。また、ガス導入手段２０によって連続的に高炉ガスが導入されているので、高炉ガスが燃焼可能となった時点で、即時に高炉ガスの着火を確認できる。よって、高炉ガスの着火判定を効率良く実施することができる。

また、少なくともガス放散部４０及び種火部５０の周囲の一部を囲む囲い部６０を備えているので、風や外光等の影響を少なくして、ガス放散部４０の周辺で発生する炎Ｆを比較的簡単に観察することができ、着火の判定を簡単に、かつ、確実に行うことができる。特に、本実施形態では、装置本体３０が載置された架台１２の上において正面と側面の三方を囲むように、囲い部６０が設けられているので、この高炉ガス着火判定装置１０の操作性を阻害することなく、炎Ｆへの風や外光等の影響を抑制することができる。

また、装置本体３０に、水が貯留されるプール３１が配設され、導入配管２１の一端がプール３１内の水中に浸漬されており、装置本体３０に導入された高炉ガスを水中で放出する構成とされているので、高炉ガスに含まれるダストを確実に除去することができる。そして、ダストが除去された高炉ガスが、ガス放散部４０を介して放散されることから、ダストの影響を受けることなくなり、高炉ガスの着火判定を精度良く実施することができる。

また、本実施形態である高炉ガス着火判定装置１０においては、囲い部６０に、赤外線透過ガラスからなるレンズ部６１が配設されているので、発熱量の少なく色が薄い炎Ｆであっても、赤外線透過ガラスからなるレンズ部６１を介することで、炎Ｆを視認しやすくなり、着火判定を確実に行うことが可能となる。すなわち、高炉ガスが燃焼可能となったことを、早期に判断でき、高炉ガスのホルダー及び他の設備への供給を早期に開始することが可能となるのである。

以上のように、本実施形態である高炉ガス着火判定装置１０によれば、高炉１内のガス成分の切り替えを実施した際に、高炉１から排出される高炉ガスの発熱量が低い場合であっても、高炉ガスの着火を早期に、かつ、確実に判定することが可能となる。よって、高炉ガスのホルダー及び他の設備への供給を早期に開始することが可能となり、早期に高炉１への送風流量を増加させて高炉の立ち上げを行うことができる。

以上、本発明の実施形態である高炉ガス着火判定装置について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、ガス導入手段が、ガス吸引機を有するものとして説明したが、これに限定されることはなく、高炉ガス回収設備側の圧力が十分に高く高炉ガスが装置本体に導入される場合には、ガス吸引機を有していなくてもよい。

また、本実施形態では、囲い部が、正面、側面の三方を囲むものとして説明したが、これに限定されることはなく、風や外光等の影響を少なくして、ガス放散部の炎を観察できるように配設されていればよい。ここで、囲い部は、囲い部の内部に高炉ガスが充満しないように、その一部が開放されていることが好ましい。
さらに、囲い部に、赤外線透過ガラスからなるレンズ部を設けたもので説明したが、これに限定されることはなく、レンズ部がなくてもよい。

以下に、本発明の高炉ガス着火判定装置の効果を確認すべく実施した確認実験の結果について説明する。
従来例１，２にとして、図４および図５に示す高炉ガス回収設備のサンプリング配管から、ポット内に高炉ガスをサンプリングし、高炉ガスの着火を確認した。
また、本発明例１−３として、図１から図３に示す高炉ガス着火判定装置を用いて、図４および図５に示す高炉ガス回収設備のサンプリング配管から連続的に高炉ガスを導入し、高炉ガスの着火を確認した。

このとき、表１に示すように、高炉の羽口からの送風流量および送風圧力を設定した。そして、高炉への送風開始時点から高炉ガスのホルダー及び他の設備への供給の再開までに要した時間を測定した。測定結果を表１に示す。

従来例１，２においては、高炉への送風開始時点から高炉ガスのホルダー及び他の設備への供給の再開までに平均で３１分掛かっており、高炉の立ち上げを行って通常操業に移行するまでに多くの時間を要していた。また、従来例１と従来例２とで、６分の差が生じており、ばらつきが大きいことも確認される。
これに対して、本発明例１〜３においては、高炉への送風開始時点から高炉ガスのホルダー及び他の設備への供給の再開までに平均で１５．７分と、従来例１，２の約半分にまで短縮できており、早期に高炉の通常操業に移行できることが確認された。また、本発明例１〜３では、２分程度の差のみであり、ばらつきが小さくなっており、安定して着火の判定が行われていることが確認される。
以上のことから、本発明の高炉ガス着火判定装置を用いることで、高炉ガスの着火確認の判定を簡単に、かつ、確実に行うことができ、早期に高炉への送風流量を増加させて高炉の立ち上げを行うことが可能であることが確認された。

１ 高炉
１０ 高炉ガス着火判定装置
２０ ガス導入手段
３０ 装置本体
３１ プール
４０ ガス放散部
５０ 種火部
６０ 囲い部
６１ レンズ部
１００ 高炉ガス回収設備

Claims (2)

1. 高炉の休風立上げ時に、前記高炉から排出される高炉ガスの燃焼状態を判定する高炉ガス着火判定装置であって、
   前記高炉ガスを導入する高炉ガス導入手段と、導入された前記高炉ガスを貯留する装置本体と、前記高炉ガスを前記装置本体の外部へと放散するガス放散部と、前記ガス放散部に隣接するように配設された種火部と、少なくとも前記ガス放散部及び種火部の周囲の一部を囲む囲い部と、を有し、
   前記装置本体には、液体が貯留されたプールが配設されており、前記装置本体に導入された前記高炉ガスを前記プール内の前記液体中で放出し、前記液体中を通過した前記高炉ガスを前記ガス放散部へと放散する構成とされ、
   前記ガス放散部周辺における炎の状態を確認することで、高炉ガスの燃焼状態を判定することを特徴とする高炉ガス着火判定装置。
2. 前記囲い部には、赤外線透過ガラスからなるレンズ部が配設されていることを特徴とする請求項１に記載の高炉ガス着火判定装置。

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