JP7003957B2 - 転炉スカートシール装置の水封部内のダスト堆積検知方法 - Google Patents

Description

本発明は、転炉排ガス回収設備に具備された転炉スカートシール装置の水封部内に堆積するダストの堆積状態が許容範囲を逸脱したことを検知する、転炉スカートシール装置の水封部内のダスト堆積検知方法に関する。

転炉排ガス回収設備は、転炉の上方に配置される固定フードの下端部からの排ガスの漏れおよびフードと転炉との間からの排ガスの漏れを防止する転炉スカートシール装置を備えている。転炉スカートシール装置は、一般に、転炉と固定フードとの間に昇降可能な転炉スカートと、該転炉スカートの外周側に形成される円環状のシールジャケットと、固定フードの外周側に配置される円筒状の仕切筒とを備えている。シールジャケットの内部には仕切筒の内側と外側との間を水封する水を満たした水封部が設けられ、仕切筒の下部は常に水封部の水に浸漬されている。

前記転炉スカートシール装置は、吹錬中は、転炉スカートの昇降範囲であるストロークの下限に位置させた状態（以下、スカート下限ともいう。）として、排ガスの漏れを防止し、出鋼中は、前記ストロークの上限に位置させた状態（以下、スカート上限ともいう。）として、転炉スカートによる転炉の拘束を解除し、転炉の傾転を自由にさせる。

転炉からの排ガスには、微細な鉄粉を含むダストが大量に含まれており、発生したダストの一部は水封部内にも落下するため、水封部の底面には、ダストが堆積する。水封部の底面に堆積するダストの量が増加すると、仕切筒の下端が水封部の底面に堆積したダストと干渉するようになる。通常、転炉の操業オペレータは、転炉スカートの位置を、その最下限位置を基準とした上昇ストローク量で認識し、転炉の傾転が可能な上昇ストローク量が確保できれば操業継続可能と判断する。このため、水封部の底面にダストが堆積し始めていても、仕切筒の下端が堆積ダスト層内に貫入でき、スカートの上昇ストローク量が見かけ上確保されている間は、ダストの堆積が認知できない。この状態で操業を継続するうち、水封部底面のダスト堆積量がさらに増加し、転炉の傾転が可能な位置まで転炉スカートが上昇できなくなり、転炉の操業を停止せざるを得ない事態が生じる。

上述の事態が生じるのを回避するために、従来の技術には、水封部内のダストの洗浄・除去方法として、特許文献１～３には、ノズルにより洗浄・除去する技術が、また、ダストが入りにくいシールジャケット形状として、特許文献４には、転炉の炉口縁から転炉スカートの水管壁のピッチ円までの距離を通常の２６０ｍｍ程度から４００～５００ｍｍに変更する技術が開示されている。

また、転炉スカート位置の異常検知方法およびそのスカート位置修正制御方法として、特許文献５には、スカート位置の検出器を４個以上で偶数個対称位置に具備する装置において、各対の検出器の平均値と別の対の平均値との差が閾値を超えた場合に検出器の異常を検知すること、また異常検知した後にスカート位置の３次元画像を確認して異常検出器を特定し、特定した検出器を除外して位置修正演算した上でスカート操作器に操作信号を出す技術が開示されている。
さらに、転炉スカートの昇降用の油圧シリンダの異常を検知する方法として、特許文献６には、複数の油圧シリンダ相互間の油圧差がしきい値を超えたら異常と判定する技術が開示されている。

特開２０１２－２４１２１２号公報 特開２０１４－４３６０８号公報 特開２０１５－１５７９７８号公報 特開２０１４－７７１５３号公報 特開２００７－１７１０９６号公報 特開２０１２－２４６５６２号公報

しかし、上記従来の技術では、以下のような問題があった。
１） 特許文献１～４の技術では、設備改造費と改造期間が莫大になる設備改造が必要である。
２） また、特許文献１～４の技術では、ダストが完全には除去できないため、操業を停止して清掃することが不可欠だが、操業停止のタイミングが見極められない。
３） また、特許文献１～３の技術では、シールジャケットの水封部内でダストがノズルに固着し、所望の水流が得られなくなる。このため、さらにダストの堆積が加速する。
４） 特許文献５の技術は、スカートを下降した際に、炉口地金とスカートが干渉し、スカートが傾いた状態となることを検知・修正することを目的とした技術であり、水封部内のダスト堆積によるスカート上昇時の異常は考慮されていない。また、スカートの位置のみを検出する限り、従来と同様、ダスト堆積量が増加して転炉が傾動困難になるまで、その異常を検知できずに操業が継続されてしまい、突発補修が必要となる場合がある。この状態になる前に計画的なダスト除去が望まれる。
５） 特許文献６の技術では、水封部内のダスト堆積が円周方向に均一な場合、油圧差が小さいため、ダスト堆積が生じている状態を認識できない。その結果、転炉スカートの上昇ストロークが、転炉の傾動が困難なレベルまで低下するまで、その異常を検知できずに操業が継続されてしまい、突発補修が必要となる場合がある。この状態になる前に計画的なダスト除去が望まれる。

本発明は、上述の事情に鑑み、転炉スカートが上昇できなくなる前に、シールジャケットの水封部内のダストの異常堆積を検知するという課題を解決し、計画的なダスト除去を可能とする、転炉スカートシール装置の水封部内のダスト堆積検知方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討し、その結果、転炉スカートの上昇開始時点から油圧の上限圧力到達時点までの所要時間が、シールジャケットの水封部内のダストの異常堆積を検知するための好適な指標となることを知見し、以下の要旨構成になる本発明をなした。
（１） 転炉と該転炉の上方の固定フードとの間を複数の油圧シリンダで昇降される転炉スカートと、該転炉スカートの外周側に固定され、該転炉スカートと共に昇降する円環状のシールジャケットと、前記固定フードの外周側に配置された円筒状の仕切筒とを備え、前記シールジャケットは前記仕切筒の内側と外側との間を水封する水封部を有する転炉スカートシール装置の水封部内のダスト堆積検知方法であって、
前記転炉スカートの上昇開始時点から上昇完了時点までのスカート上昇時間を測定する工程を有することを特徴とする転炉スカートシール装置の水封部内のダスト堆積検知方法。
（２） （１）において、さらに、前記スカート上昇時間が、予め定めたスカート上昇時間のしきい値を超えた時点で、前記シールジャケットの水封部内のダスト堆積状態が許容範囲を逸脱したと判定する工程を有することを特徴とする転炉スカートシール装置の水封部内のダスト堆積検知方法。
（３） （１）または（２）において、前記スカート上昇時間が、前記転炉スカートの上昇開始時点から、前記複数の油圧シリンダの圧力のうち少なくとも一つが上限圧力に達した時点までの圧力上昇時間であることを特徴とする転炉スカートシール装置の水封部内のダスト堆積検知方法。
（４） （１）～（３）のいずれか一つにおいて、前記スカート上昇時間が、前記転炉スカートの上昇開始時点から、前記複数の油圧シリンダの圧力のうち上限圧力に達した時点までの圧力上昇時間が最も長い圧力の圧力上昇時間であることを特徴とする転炉スカートシール装置の水封部内のダスト堆積検知方法。

本発明によれば、設備の大改造をせずともスカート上昇時間に相当するデータ、例えば油圧の経時変化のデータを処理するだけで経済的に、転炉スカートシールジャケットの水封部内のダスト堆積を、初期段階で検知し、操業を調整して停止時間を確保するなどの計画修理が可能となる。また、前記ダスト堆積の傾向を監視することもでき、次の計画停止時期まで操業を継続できるかの判断も可能である。

上記のようにダスト堆積の異常を速やかに検知することで、突発修理や無駄な停止を省き効率的な操業を達成することが可能である。

本発明の実施に用いる転炉排ガス設備の例を示す概略図である。 本発明の実施に用いる圧力発信器の設置形態を示す模式図である。 ダスト堆積時の転炉スカート上昇中の油圧シリンダの圧力の経時変化の例を示す線図である。 正常時の転炉スカート上昇中の油圧シリンダの圧力の経時変化の例を示す線図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施に用いる転炉排ガス設備の例を示す概略図であり、（ａ）は全体概要図、（ｂ）は（ａ）のＡ部拡大図、（ｃ）は（ｂ）のＢ部拡大図である。

本発明の実施に用いる転炉排ガス設備は、図１（ａ）に示されるように、ランスからの送酸により吹錬中の転炉１から発生した排ガス（転炉排ガスともいう。）を、送風機で、回収切替弁経由で最下流側の排ガス処理部（図示せず）に輸送するが、転炉から送風機までの途上で、排ガスから、まずボイラ（フードボイラ）で熱回収し、次いで集塵機でダストを除去するよう構成されている。

転炉スカートシール装置は、図１（ａ）のＡ部を拡大した図１（ｂ）、および図１（ｂ）のＢ部を拡大した図１（ｃ）に示すように、転炉１と該転炉の上方の固定フード２との間を複数の油圧シリンダ３で昇降される転炉スカート４と、該転炉スカート４の外周側に固定され、該転炉スカート４と共に昇降する円環状のシールジャケット５と、前記固定フード２の外周側に配置された円筒状の仕切筒６とを備えており、前記シールジャケット５は前記仕切筒６の内側と外側との間を水封する水封部７を有する。

転炉スカート４は操業に合わせて、複数（この例では４個）の油圧シリンダ３で、スカート上限とスカート下限の間を昇降される。この例では、昇降のストロークは９００ｍｍである。また、スカート上限では水封部７の底面と仕切筒６の下端との間に適宜のギャップ（この例では１００ｍｍ）が設けられている。

シールジャケット５の水封部７は、仕切筒６を浸漬させる水を常時給水しオーバーフローさせている。

転炉排ガスはＣＯを約６０％含む有毒ガスのため、系外に排出されないようシールする必要があるが、転炉１の直上の固定フード２の外周面と転炉スカート４および仕切筒７の各内周面とで囲まれた領域内は、水封部７の存在により、転炉スカート４の昇降時、常にシール可能な構造となっている。

本発明は、このような転炉スカートシール装置において、転炉スカート４上昇時、水封部７内に堆積したダスト（図示せず）が仕切筒７の下端と干渉し、転炉スカート４がスカート上限に到達できなくなって、転炉１を傾転した際に、転炉１の炉口が転炉スカート４の下端に接触する懸念が生じるまで操業が継続され、突発補修が必要となる場合が生じるのを防止するために、本発明の実施形態を有する。

本発明の実施形態は、転炉スカート４の上昇開始時点から、上昇完了時点までの時間であるスカート上昇時間を測定する工程を有する。以下ではスカート上昇時間の測定に、転炉スカート４を昇降駆動させる複数の油圧シリンダ３の圧力の経時変化を利用した場合を例に説明する。すなわちこの例では、圧力上昇時間として、転炉スカート４の上昇開始時点から、油圧シリンダ３の圧力が転炉スカート上昇完了位置の圧力に達した時点までの時間を採用する。

ここで、油圧シリンダ３の圧力は、図２に示すように、各油圧シリンダ３への油圧配管８に圧力発信器９を設置し、それらの出力値（圧力信号）を監視することで、逐次測定できる。また、転炉スカート４の上昇開始時点は、転炉用のプロセスコンピュータに常設のタイマー（図示せず）がスカート上昇指令に応じて記録した時刻（時刻ｔ０とする）で特定でき、また、複数の油圧シリンダ３の圧力がそれぞれ上限圧力に達した時点は、前記プロセスコンピュータによる前記圧力信号のピーク検出に応じて前記タイマーが記録した時刻（時刻ｔ１とする）で特定でき、圧力上昇時間は、各油圧シリンダ３につき、時刻ｔ１－時刻ｔ０で算出できる。

図３は、ダスト堆積時の、図４は正常時（ダスト堆積が無視できる程度に少量である時）の、それぞれについて、転炉スカート上昇中の複数の油圧シリンダの圧力の経時変化の例を線図で示した。これらは、図２に示した圧力発信器９の出力値から得た。

複数の油圧シリンダ３の圧力上昇時間は、転炉スカートの上昇開始時点から前記複数の油圧シリンダの圧力がそれぞれ上限圧力に達した時点までの時間のことである。圧力上昇時間は。正常時（図４）では、約１０秒であるのに対し、ダスト堆積時（図３）では、約１５０秒である。

これらの例から、圧力上昇時間を指標として、シールジャケット５の水封部７内のダスト堆積状態の検知が可能であることがわかる。

そこで、本発明の実施形態では、圧力上昇時間のしきい値（しきい値Ｔ１ともいう。）を予め設定し、複数の油圧シリンダ３の圧力上昇時間のうちの少なくとも１つが、しきい値Ｔ１を超えた時点で、水封部７内のダスト堆積状態が許容範囲を逸脱したと判定する工程を有するものとした。

しきい値Ｔ１としては、例えば、水封部の清掃直後など、水封部の底面にダストが堆積していない状態でスカート上昇時間を測定してスカート上昇時間の正常値を定め、正常値の何倍かをＴ１として決めればよい。正常値の何倍を異常とするかは、各設備の実態に合わせて決定すればよいが、小さすぎると異常判定の頻度が多くなり過ぎて操業に支障を来たし、大きすぎるとダスト堆積の異常を事前に検知するという本発明の目的を果たさない。

これにより、転炉スカート４が急にスカート上限まで到達できなくなって突発補修を要する事態となるまでの間合いの期間を、長くなり過ぎない程度に確保し、水封部７の計画的な清掃を実施することができるようになる。

なお上記では、スカート上昇時間の測定に、転炉スカート４を昇降駆動させる複数の油圧シリンダ３の圧力の経時変化を利用した場合を例に説明したが、スカート上昇時間の測定方法はこれに限るものではなく、実質的にスカート位置の経時変化を表わすデータが収集できればよい。例えば、スカート昇降ストロークを計測する回転計の出力からスカート上昇時間を算出できるようにしても良いし、スカートの映像を撮影し、撮影されたスカートの位置変化からスカート上昇時間を算出できるようにしても良い。

図１に示した転炉排ガス設備の転炉スカートシール装置では、従来、転炉スカート４のストローク下端からの上昇高さであるスカート高さのしきい値（しきい値Ｔ３ともいう。）としてストローク長の９０％を設定し、回転計で実測されるスカート高さが、しきい値Ｔ３を超えない事態が生じない限り、水封部７内のダスト堆積状態は正常であると判定していた。しかし、この判定方法では、年に数回の頻度で、転炉スカートが上昇中に急に上昇を停止し、突発補修を要する事態が発生していた。

そこで、実施例として、図１の転炉排ガス設備の転炉スカートシール装置に対し、前述の実施形態に則り、本発明を実施した。このとき、しきい値Ｔ１としては、水封部の清掃直後に測定したスカート上昇時間の２倍を採用した。すなわち、複数の油圧シリンダの圧力上昇時間のうちの少なくとも１つが、しきい値Ｔ１を超えた時点で、ダスト堆積状態が許容範囲を逸脱したと判定し、判定後、最も間近に予定されていた操業停止期間で計画的な補修を行なうようにした。その結果、従来のような突発補修を要する事態は発生しなくなった。

１ 転炉
２ 固定フード
３ 油圧シリンダ
４ 転炉スカート
５ シールジャケット
６ 仕切筒
７ 水封部
８ 油圧配管
９ 圧力発信器

Claims (4)

1. 転炉と該転炉の上方の固定フードとの間を複数の油圧シリンダで昇降される転炉スカートと、該転炉スカートの外周側に固定され、該転炉スカートと共に昇降する円環状のシールジャケットと、前記固定フードの外周側に配置された円筒状の仕切筒とを備え、前記シールジャケットは前記仕切筒の内側と外側との間を水封する水封部を有する転炉スカートシール装置の水封部内のダスト堆積検知方法であって、
   前記転炉スカートの上昇開始時点から上昇完了時点までのスカート上昇時間を測定する工程を有することを特徴とする転炉スカートシール装置の水封部内のダスト堆積検知方法。
2. さらに、前記スカート上昇時間が、予め定めたスカート上昇時間のしきい値を超えた時点で、前記シールジャケットの水封部内のダスト堆積状態が許容範囲を逸脱したと判定する工程を有することを特徴とする請求項１に記載の転炉スカートシール装置の水封部内のダスト堆積検知方法。
3. 前記スカート上昇時間が、前記転炉スカートの上昇開始時点から、前記複数の油圧シリンダの圧力のうち少なくとも一つが上限圧力に達した時点までの圧力上昇時間であることを特徴とする請求項１または２に記載の転炉スカートシール装置の水封部内のダスト堆積検知方法。
4. 前記スカート上昇時間が、前記転炉スカートの上昇開始時点から、前記複数の油圧シリンダの圧力のうち上限圧力に達した時点までの圧力上昇時間が最も長い圧力の圧力上昇時間であることを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の転炉スカートシール装置の水封部内のダスト堆積検知方法。

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