JP7230615B2 - Cooling method and refrigerant distribution system - Google Patents

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Description

本発明は、冷却方法および冷媒流通システムに関する。 The present invention relates to a cooling method and refrigerant distribution system.

従来から、下記特許文献1に記載の羽口が知られている。この羽口は前部冷却室および後部冷却室を備えている。
前部冷却室には高圧給水装置が接続されている。これにより、高温に曝される羽口の前側の冷却効率を高めることができる。
後部冷却室には低圧給水装置が接続されている。これにより、前側ほどの高温に曝されない羽口の後側は過度に冷却されないため、羽口を通過する熱風の余分な温度低下を抑制することができる。
Conventionally, a tuyere described in Patent Document 1 below is known. The tuyere has a front cooling chamber and an aft cooling chamber.
A high pressure water supply is connected to the front cooling chamber. Thereby, the cooling efficiency of the front side of the tuyere exposed to high temperatures can be enhanced.
A low pressure water supply is connected to the rear cooling compartment. As a result, the rear side of the tuyere, which is not exposed to as high a temperature as the front side, is not excessively cooled, so that excessive temperature drop of the hot air passing through the tuyere can be suppressed.

特開昭53-73404号公報JP-A-53-73404

しかしながら、前記従来の羽口では、例えば、貫流式羽口を使用している高炉などにこの羽口を新たに適用する場合、給水装置が2系統分、必要になる。そのため、設置の工期が長期になったり、設置の費用が高くなったりする。 However, with the conventional tuyere, for example, when this tuyere is newly applied to a blast furnace using a once-through type tuyere, two systems of water supply devices are required. Therefore, the construction period for installation becomes long, and the cost of installation becomes high.

本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、簡素な構造で部材を冷却することができる方法やシステムを提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a method and system capable of cooling a member with a simple structure.

前記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提案している。
本発明に係る冷却方法は、冷媒の流入口と流出口とが互いに異なる第1流路および第2流路が形成された部材を冷却する方法であって、前記部材は、前記第1流路が前記第2流路よりも高温環境下に配置された状態で金属溶融炉に用いられ、前記冷媒を前記第1流路に供給して流通させた後、前記第1流路から排出される前記冷媒を前記第2流路に供給して流通させる第1モードを備える。
In order to solve the above problems, the present invention proposes the following means.
A cooling method according to the present invention is a method for cooling a member in which a first flow path and a second flow path are formed with different coolant inlets and outlets, wherein the member includes the first flow path is used in a metal melting furnace in a state where it is placed in a higher temperature environment than the second flow path, and after the coolant is supplied to the first flow path and circulated, it is discharged from the first flow path A first mode is provided in which the coolant is supplied to the second flow path and circulated.

第1モードでは、冷媒を第1流路に供給して流通させた後、第1流路から排出される冷媒を第2流路に供給して流通させる。したがって、第1流路および第2流路それぞれに独立して冷媒を供給する必要がなく、第1流路を通して第2流路に冷媒を供給すればよい。これにより、部材に冷媒を流通させるシステムの構造の簡素化を図ることができる。なお、第1モードでは、冷媒が第1流路を流通するときに冷媒に圧力損失が生じ、第1流路から排出された冷媒が第2流路を流通するときには、自ずと低圧になっている。
本発明は、例えば、貫流式羽口(流路が1系統の羽口)が使用されている高炉に、流路分離型羽口(流路が2系統以上の羽口、いわゆる親子羽口等)を新規に導入する際に有効である。例えば、流路が羽口の先端部(第1流路)と胴部(第2流路)とに分かれている羽口を新規に導入する際、通常であれば、ポンプの増強(増設)、配管敷設、排水能力増強などの追加工事を要する。しかし本発明は、先端部から排出された冷媒を、胴部にカスケードして供給するためポンプの増強は不要となり、配管工事も限られた範囲で済ますことができる。このことは、流路が羽口の外側(第1流路)と内側(第2流路)とに分かれている羽口においても同様である。
In the first mode, after the coolant is supplied to the first channel and circulated, the coolant discharged from the first channel is supplied to the second channel and circulated. Therefore, it is not necessary to independently supply the coolant to the first channel and the second channel, and it is sufficient to supply the coolant to the second channel through the first channel. As a result, it is possible to simplify the structure of the system for circulating the coolant through the members. In the first mode, pressure loss occurs in the refrigerant when it flows through the first flow path, and when the refrigerant discharged from the first flow path flows through the second flow path, the pressure is naturally low. .
For example, the present invention can be applied to a blast furnace using a once-through type tuyere (tuyere with one flow path), and a separate flow path type tuyere (tuyere with two or more flow paths, so-called parent-child tuyere, etc.). ) is effective when newly introducing For example, when newly introducing a tuyere in which the flow path is divided into the tip of the tuyere (first flow path) and the body (second flow path), it is usually necessary to increase (increase) the pump. , additional work such as laying pipes and increasing drainage capacity is required. However, in the present invention, since the refrigerant discharged from the tip portion is cascaded and supplied to the body portion, there is no need to reinforce the pump, and the piping work can be completed within a limited range. This also applies to tuyeres in which the flow path is divided into an outer side (first flow path) and an inner side (second flow path) of the tuyere.

本発明に係る冷却方法において、前記第1モードでは、前記第1流路における前記冷媒の平均流速が、前記第2流路における前記冷媒の平均流速よりも高速であってもよい。 In the cooling method according to the present invention, in the first mode, an average flow velocity of the coolant in the first channel may be higher than an average flow velocity of the coolant in the second channel.

高温環境下に配置された第1流路に高速で冷媒を供給することにより、効果的に部材を冷却することができる。 The member can be effectively cooled by supplying the coolant at a high speed to the first flow path arranged in a high-temperature environment.

本発明に係る冷却方法は、前記冷媒を、前記第1流路を通さずに前記第2流路に供給する第2モードを更に備え、前記第1モードでの運転時に前記第1流路が破損したときに、前記第1モードを前記第2モードに切り替えてもよい。 The cooling method according to the present invention further includes a second mode in which the coolant is supplied to the second flow path without passing through the first flow path, and the first flow path is closed during operation in the first mode. The first mode may be switched to the second mode when damaged.

第2モードでは、冷媒を、第1流路を通さずに第2流路に供給し、かつ、第1モードと第2モードとが切り替えられる。したがって、第1モードでの運転時に第1流路が破損したときに、第1モードを第2モードに切り替えることで、破損した第1流路に冷媒が供給されることを防止することができる。これにより、金属溶融炉(例えば高炉)内への冷媒の漏出や、金属溶融炉(例えば高炉)内の温度低下・冷え込みを防ぐことが可能となる。
第2モードでは、冷媒を、第1流路を通さずに第2流路に供給する。したがって、例えば、第1流路が破損して第2モードにより第2流路のみで操業する場合には、冷媒が系全体の圧力損失バランスを取って、第2流路を流れる冷媒の流量が増加するため、第2流路を流通する冷媒を高流速化することができる。また、第2流路を流通する冷媒に、第1流路による圧力損失が生じていない。よって、第2流路を流通する冷媒を高速化、高圧化することができる。これにより、第1流路が破損している状態であっても部材を効果的に冷却し、例えば、部材の寿命を延ばすことができる。
In the second mode, the refrigerant is supplied to the second flow path without passing through the first flow path, and switching between the first mode and the second mode is performed. Therefore, when the first flow path is damaged during operation in the first mode, it is possible to prevent the refrigerant from being supplied to the damaged first flow path by switching the first mode to the second mode. . As a result, it becomes possible to prevent refrigerant from leaking into the metal melting furnace (for example, blast furnace) and temperature drop/cooling inside the metal melting furnace (for example, blast furnace).
In the second mode, coolant is supplied to the second channel without passing through the first channel. Therefore, for example, when the first flow path is damaged and the operation is performed only in the second flow path in the second mode, the refrigerant balances the pressure loss of the entire system, and the flow rate of the refrigerant flowing through the second flow path increases. Therefore, the flow velocity of the coolant flowing through the second flow path can be increased. In addition, pressure loss due to the first flow path does not occur in the refrigerant flowing through the second flow path. Therefore, the speed and pressure of the refrigerant flowing through the second flow path can be increased. As a result, the member can be effectively cooled even when the first flow path is damaged, and the life of the member can be extended, for example.

本発明に係る冷却方法において、前記金属溶融炉が高炉であり、前記部材が羽口であり、前記冷媒は水であり、前記第2モードでは、前記第2流路における前記冷媒の平均流速が5m/s以上であってもよい。 In the cooling method according to the present invention, the metal melting furnace is a blast furnace, the member is a tuyere, the refrigerant is water, and in the second mode, the average flow velocity of the refrigerant in the second flow path is It may be 5 m/s or more.

第2モードでは、第2流路における冷媒の平均流速が5m/s以上である。これにより、バーンアウトの発生を効果的に防止することができる。すなわち、冷媒の平均流速が5m/s未満に低下すると溶銑滴下に対してバーンアウトが発生する可能性が増える。なお、バーンアウトが生じる冷媒の平均流速の下限値は、冷媒の圧力が上昇することにより低下する。そのため、第2モードのように、冷媒が第1流路を通らずに、圧力損失を受けない状態で第2流路に供給され、第2流路を流通する冷媒が高圧化されていることは、バーンアウト防止の観点から都合がよい。なお、バーンアウトとは、冷媒が連続的に沸騰する直前の状態であり、この時の熱流束をバーンアウト熱流束という。バーンアウト熱流束を超えると、冷媒は核沸騰から膜沸騰に遷移し、伝熱面が蒸気膜で覆われるため、冷媒による抜熱効果が著しく低下して羽口が溶損に至る。 In the second mode, the average flow velocity of the coolant in the second flow path is 5 m/s or more. Thereby, the occurrence of burnout can be effectively prevented. That is, when the average flow velocity of the coolant is reduced to less than 5 m/s, the possibility of burnout due to dripping of hot metal increases. Note that the lower limit of the average flow velocity of the refrigerant at which burnout occurs decreases as the pressure of the refrigerant increases. Therefore, as in the second mode, the refrigerant does not pass through the first flow path and is supplied to the second flow path without undergoing pressure loss, and the pressure of the refrigerant flowing through the second flow path is increased. is convenient from the viewpoint of burnout prevention. Note that burnout is a state just before the refrigerant boils continuously, and the heat flux at this time is called burnout heat flux. When the burnout heat flux is exceeded, the refrigerant transitions from nucleate boiling to film boiling, and the heat transfer surface is covered with a vapor film.

本発明に係る冷却方法は、前記第1モードで運転している状態から、前記第1流路を通さずに前記第2流路に供給する前記冷媒の流量を徐々に増加させる移行モードを更に備え、前記第1モードでの運転時に、前記第2流路からの前記冷媒の流出量が前記第1流路への前記冷媒の流入量よりも低くなったときに前記移行モードで運転し、前記移行モードでの運転時における前記流入量および前記流出量に基づいて前記第1流路および前記第2流路のいずれが破損しているかを判断してもよい。 The cooling method according to the present invention further includes a transition mode in which the flow rate of the refrigerant supplied to the second flow path without passing through the first flow path is gradually increased from the state of operation in the first mode. comprising, during operation in the first mode, operating in the transition mode when an outflow amount of the refrigerant from the second flow path becomes lower than an inflow amount of the refrigerant into the first flow path; Which of the first flow path and the second flow path is damaged may be determined based on the inflow amount and the outflow amount during operation in the transition mode.

第1モードでの運転時、通常であれば、第1流路への冷媒の流入量と、第2流路からの冷媒の流出量と、は同等となる。
しかしながら、第1流路または第2流路が破損した場合、破損した流路から冷媒が漏出し、前記流出量が前記流入量よりも低くなる。言い換えると、前記流出量が前記流入量よりも低くなったときには、第1流路または第2流路が破損していると推測される。
この方法では、第1モードでの運転時に、第2流路からの冷媒の流出量が、第1流路への冷媒の流入量よりも低くなったとき、つまり、第1流路または第2流路が破損していると推測されるときに、移行モードで運転する。移行モードでは、第1モードで運転している状態から、第1流路を通さずに第2流路に供給する冷媒の流量を徐々に増加させる。
このとき、第1流路に供給される冷媒の流量が下がるため、仮に第1流路が破損していると、流路全体から漏出する冷媒が少なくなる。そのため、第1モードから移行モードに切り替えると、前記流入量と前記流出量との差分が小さくなる。
一方このとき、第2流路に供給される冷媒の流量は下がらないため、仮に第2流路が破損していても、流路全体から漏出する冷媒の量は低下しない。そのため、第1モードから移行モードに切り替えても、前記流入量と前記流出量との差分が小さくならない。
よって、移行モードでの運転時における前記流入量および前記流出量に基づいて、第1流路および第2流路のいずれが破損しているかを判断することができる。
During operation in the first mode, the amount of refrigerant flowing into the first flow passage and the amount of refrigerant flowing out of the second flow passage are normally equal.
However, when the first flow path or the second flow path is damaged, refrigerant leaks from the damaged flow path, and the outflow rate becomes lower than the inflow rate. In other words, when the outflow rate becomes lower than the inflow rate, it is assumed that the first flow path or the second flow path is damaged.
In this method, when the amount of refrigerant flowing out of the second flow path becomes lower than the amount of refrigerant flowing into the first flow path during operation in the first mode, Operate in transition mode when the flow path is suspected to be broken. In the transition mode, the flow rate of the refrigerant supplied to the second flow path without passing through the first flow path is gradually increased from the state of operation in the first mode.
At this time, the flow rate of the coolant supplied to the first channel decreases, so if the first channel is damaged, the amount of coolant leaking from the entire channel decreases. Therefore, when switching from the first mode to the transition mode, the difference between the inflow amount and the outflow amount becomes smaller.
On the other hand, since the flow rate of the coolant supplied to the second channel does not decrease at this time, even if the second channel is damaged, the amount of coolant leaking from the entire channel does not decrease. Therefore, even if the first mode is switched to the transition mode, the difference between the inflow amount and the outflow amount does not decrease.
Therefore, based on the inflow amount and the outflow amount during operation in the transition mode, it is possible to determine which of the first flow path and the second flow path is damaged.

ところで、この方法では、第1モードから第2モードに瞬間的に切り替えるのではなく、第1モードから第2モードに移行モードを経て徐々に切り替える。
ここで、第1モードから第2モードに瞬間的に切り替える場合であって、第1流路が破損していなかったときには、第1流路内に冷媒が封じ込められてしまう可能性がある。この場合、第1流路内に封じ込められた冷媒が高温に曝されることで膨張し、第1流路が、(破損していなかったにも関わらず)破損してしまうおそれがある。
これに対して、この方法のように、第1モードから第2モードに移行モードを経て徐々に切り替える場合には、第1モードから第2モードに瞬間的に切り替える場合と比べて、前述のように第1流路が破損するおそれが少ない。
By the way, in this method, the first mode is not instantaneously switched to the second mode, but the first mode is gradually switched to the second mode through the transition mode.
Here, when the mode is instantaneously switched from the first mode to the second mode, and the first flow path is not damaged, there is a possibility that the refrigerant will be confined in the first flow path. In this case, the refrigerant enclosed in the first flow path may expand due to exposure to high temperature, and the first flow path may be damaged (even though it is not damaged).
On the other hand, in the case of gradually switching from the first mode to the second mode via the transition mode, as in this method, compared to the case of instantaneously switching from the first mode to the second mode, the above-described Therefore, there is little possibility that the first flow path will be damaged.

前記第1モードでの運転時に、前記第1流路への前記冷媒の流入量と、前記第1流路から前記第2流路への前記冷媒の流通量と、前記第2流路からの前記冷媒の流出量と、に基づいて、前記第1流路および前記第2流路のいずれが破損しているかを判断してもよい。 During operation in the first mode, the inflow amount of the refrigerant into the first flow path, the flow amount of the refrigerant from the first flow path to the second flow path, and the flow rate of the refrigerant from the second flow path Which of the first channel and the second channel is damaged may be determined based on the outflow amount of the coolant.

第1モードでの運転時、通常であれば、第1流路への冷媒の流入量(以下、単に流入量という)と、第1流路から第2流路への冷媒の流通量(以下、単に流通量という)と、第2流路からの冷媒の流出量(以下、単に流出量という)と、は同等となる。
しかしながら、第1流路または第2流路が破損した場合、破損した流路から冷媒が漏出し、前記流入量、前記流通量および前記流出量の関係が変化する。すなわち、第1流路および第2流路の少なくとも一方が破損している場合、前記流出量が前記流入量よりも低くなる。第1流路のみが破損している場合には、第1流路を通過する前の冷媒の流量である流入量が高く、第1流路を通過した後の冷媒の流量である流通量および流出量が同程度に低くなる。一方、第2流路のみが破損している場合には、第2流路を通過する前の冷媒の流量である流入量および流通量が同程度に高く、第2流路を通過した後の冷媒の流量である流出量が低くなる。
よって、流入量、流通量および流出量に基づいて、これらの流入量、流通量および流出量を比較することで、第1流路および第2流路のいずれが破損しているかを判断することができる。
During operation in the first mode, if normal, the inflow amount of the refrigerant into the first flow path (hereinafter simply referred to as the inflow amount) and the circulation amount of the refrigerant from the first flow path to the second flow path (hereinafter , simply referred to as the flow rate) and the outflow rate of the refrigerant from the second flow path (hereinafter simply referred to as the outflow rate) are equivalent.
However, when the first flow path or the second flow path is damaged, the refrigerant leaks from the damaged flow path, and the relationship between the inflow amount, the circulation amount, and the outflow amount changes. That is, when at least one of the first channel and the second channel is damaged, the outflow is lower than the inflow. When only the first flow path is damaged, the inflow amount, which is the flow rate of the refrigerant before passing through the first flow path, is high, and the circulation amount, which is the flow rate of the refrigerant after passing through the first flow path, is high. Runoff is similarly low. On the other hand, when only the second flow path is damaged, the inflow amount and the circulation amount, which are the flow rates of the refrigerant before passing through the second flow path, are similarly high, and after passing through the second flow path The outflow rate, which is the flow rate of the refrigerant, becomes low.
Therefore, by comparing the inflow, circulation and outflow based on the inflow, circulation and outflow, it is possible to determine which of the first channel and the second channel is damaged. can be done.

本発明に係る冷却方法において、前記冷媒が液体であり、前記冷媒が前記第1流路内で気化したときに、気化した前記冷媒を前記第1流路の流入口から流出させてもよい。 In the cooling method according to the present invention, the coolant may be liquid, and when the coolant is vaporized in the first flow path, the vaporized coolant may flow out from the inlet of the first flow path.

この冷却方法によれば、仮に、第1流路内に冷媒が封じ込められた状態で、冷媒が気化して膨張したとしても、膨張した冷媒が第1流路の外部に逃げることができる。よって、膨張した冷媒は、第1流路に炉外で接続されているフランジなどといった予期せぬ箇所から噴出することなく、予め決められた方向(点検者などがいない方向)に排出されるため、点検等の作業の安全性を高めることができる。 According to this cooling method, even if the refrigerant evaporates and expands in a state where the refrigerant is confined in the first flow path, the expanded refrigerant can escape to the outside of the first flow path. Therefore, the expanded refrigerant is discharged in a predetermined direction (a direction in which there is no inspector) without blowing out from an unexpected location such as a flange connected to the first flow path outside the furnace. , the safety of work such as inspection can be enhanced.

本発明に係る冷媒流通システムは、冷媒の流入口と流出口とが互いに異なる第1流路および第2流路が形成された部材に冷媒を流通させる冷媒流通システムであって、前記部材は、前記第1流路が前記第2流路よりも高温環境下に配置された状態で金属溶融炉に用いられ、前記冷媒流通システムは、前記冷媒を送出するポンプと、前記ポンプと前記第1流路の流入口とを接続する第1配管と、前記第1流路の流出口と前記第2流路の流入口とを接続する第2配管と、前記第1配管と前記第2配管とを接続する第3配管と、前記第1配管において、前記第3配管との接続部分よりも下流側に設けられた第1弁と、前記第2配管において、前記第3配管との接続部分よりも上流側に設けられた第2弁と、前記第3配管に設けられた第3弁と、を備える。 A refrigerant circulation system according to the present invention is a refrigerant circulation system that circulates a refrigerant through a member in which a first flow path and a second flow path having different refrigerant inlets and outlets are formed, wherein the member comprises: The first flow path is used in a metal melting furnace in a higher temperature environment than the second flow path. a first pipe connecting the inlet of the channel, a second pipe connecting the outlet of the first channel and the inlet of the second channel, and the first pipe and the second pipe A third pipe to be connected, a first valve provided on the downstream side of the connection portion with the third pipe in the first pipe, and a connection portion with the third pipe in the second pipe A second valve provided upstream and a third valve provided in the third pipe are provided.

通常時には、冷媒流通システムは第1モードで運転することができる。第1モードでは、冷媒を第1流路に供給して流通させた後、第1流路から排出される冷媒を第2流路に供給して流通させる。このときには、第1弁および第2弁を開き、第3弁を閉じた状態で、ポンプから第1配管に冷媒を供給する。
また、第1モードでの運転時に第1流路が破損したときには、第1モードを第2モードに切り替えることができる。第2モードでは、冷媒を、第1流路を通さずに第2流路に供給する。このときには、第1弁および第2弁を閉じ、第3弁を開いた状態で、ポンプから第1配管に冷媒を供給する。
以上のように、この冷媒流通システムによれば、第1モードおよび第2モードでの運転を実現することができる。
Normally, the refrigerant distribution system can operate in the first mode. In the first mode, after the coolant is supplied to the first channel and circulated, the coolant discharged from the first channel is supplied to the second channel and circulated. At this time, the refrigerant is supplied from the pump to the first pipe with the first valve and the second valve opened and the third valve closed.
Further, when the first flow path is damaged during operation in the first mode, the first mode can be switched to the second mode. In the second mode, coolant is supplied to the second channel without passing through the first channel. At this time, the refrigerant is supplied from the pump to the first pipe with the first and second valves closed and the third valve open.
As described above, according to this refrigerant distribution system, the operation in the first mode and the second mode can be realized.

本発明に係る冷媒流通システムにおいて、前記第1流路の平均断面積は、前記第2流路の平均断面積よりも小さくてもよい。 In the refrigerant distribution system according to the present invention, the average cross-sectional area of the first channel may be smaller than the average cross-sectional area of the second channel.

第1流路の平均断面積を第2流路の平均断面積を小さくすることにより、第1流路を流れる冷媒の平均流速を、第2流路を流れる冷媒の平均流速よりも高速にすることができる。 By reducing the average cross-sectional area of the first channel and the average cross-sectional area of the second channel, the average flow velocity of the coolant flowing through the first channel is made higher than the average flow velocity of the coolant flowing through the second channel. be able to.

本発明に係る冷媒流通システムは、前記第2流路の流出口に接続された第4配管と、前記第1配管を流れる前記冷媒の流量を測定する第1測定器と、前記第2配管を流れる前記冷媒の流量を測定する第2測定器と、前記第4配管を流れる前記冷媒の流量を測定する第3測定器と、を更に備えてもよい。 A refrigerant distribution system according to the present invention includes a fourth pipe connected to an outlet of the second flow path, a first measuring device for measuring the flow rate of the refrigerant flowing through the first pipe, and the second pipe. The apparatus may further include a second measuring device for measuring the flow rate of the refrigerant flowing, and a third measuring device for measuring the flow rate of the refrigerant flowing through the fourth pipe.

第1測定器、第2測定器および第3測定器がそれぞれ、第1配管、第2配管および第4配管を流れる冷媒の流量を測定する。したがって、これらの3つの測定器によって、第1流路への冷媒の流入量、第1流路から第2流路への冷媒の流通量、および第2流路からの冷媒の流出量を測定することができる。これらの流入量、流通量および流出量を比較することで、前述したように第1流路および第2流路のいずれが破損しているかを判断することができる。 A first measuring device, a second measuring device and a third measuring device measure the flow rates of refrigerant flowing through the first pipe, the second pipe and the fourth pipe, respectively. Therefore, these three measuring instruments measure the amount of coolant flowing into the first channel, the amount of coolant flowing from the first channel to the second channel, and the amount of coolant flowing out of the second channel. can do. By comparing these inflow amount, circulation amount, and outflow amount, it is possible to determine which of the first channel and the second channel is damaged as described above.

本発明に係る冷媒流通システムは、前記第1配管に設けられ、前記冷媒が前記第1流路内で気化したときに、気化した前記冷媒を前記第1流路の流入口から流出させる安全弁を更に備えてもよい。 The refrigerant distribution system according to the present invention includes a safety valve provided in the first pipe for causing the vaporized refrigerant to flow out from the inlet of the first flow passage when the refrigerant vaporizes in the first flow passage. You may also prepare.

この発明によれば、仮に、第1流路内に冷媒が封じ込められた状態で、冷媒が気化して膨張したとしても、膨張した冷媒は、第1流路の流入口、第1配管および安全弁を通して、第1流路の外部に逃げることができる。よって、前述したように、点検等の作業の安全性を高めることができる。 According to the present invention, even if the refrigerant is vaporized and expands in a state where the refrigerant is confined in the first flow path, the expanded refrigerant flows through the inlet of the first flow path, the first pipe, and the safety valve. can escape to the outside of the first channel through the Therefore, as described above, the safety of work such as inspection can be enhanced.

本発明に係る冷媒流通システムは、前記ポンプおよび前記第1弁から前記第3弁を制御する制御装置を更に備え、前記制御装置は、前記第1弁および前記第2弁を開き、前記第3弁を閉じた状態で、前記ポンプから前記第1配管に前記冷媒を供給してもよい。 The refrigerant distribution system according to the present invention further includes a control device that controls the pump and the first valve to the third valve, the control device opening the first valve and the second valve, and opening the third valve. The refrigerant may be supplied from the pump to the first pipe with the valve closed.

これにより、冷媒流通システムを第1モードで運転させることができる。したがって、例えばオペレーターが操作することなく、第1モードでの運転を実現させることができる。 Thereby, the refrigerant distribution system can be operated in the first mode. Therefore, for example, the operation in the first mode can be realized without operator's operation.

本発明によれば、簡素な構造で部材を冷却できる。 According to the present invention, members can be cooled with a simple structure.

本発明の一実施形態に係る羽口および冷媒流通システムの概略構成図であって、第1モードでの運転時を示す図である。1 is a schematic configuration diagram of a tuyere and a refrigerant distribution system according to an embodiment of the present invention, showing operation in a first mode; FIG. 図1に示す羽口および冷媒流通システムを高炉の外側から見た図である。2 is a view of the tuyeres and refrigerant distribution system shown in FIG. 1 as viewed from outside the blast furnace; FIG. 図1に示す羽口および冷媒流通システムの断面図である。2 is a cross-sectional view of the tuyere and refrigerant distribution system shown in FIG. 1; FIG. 本発明の一実施形態に係る羽口および冷媒流通システムの概略構成図であって、第2モードでの運転時を示す図である。FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a tuyere and a refrigerant distribution system according to an embodiment of the present invention, showing operation in a second mode; 図4に示す羽口および冷媒流通システムを高炉の外側から見た図である。FIG. 5 is a view of the tuyeres and refrigerant distribution system shown in FIG. 4 as seen from the outside of the blast furnace; 図4に示す羽口および冷媒流通システムの断面図である。5 is a cross-sectional view of the tuyere and refrigerant distribution system shown in FIG. 4; FIG. 図1から図6に示す羽口を冷却する第1の冷却方法を説明するフローチャートである。FIG. 7 is a flow chart illustrating a first cooling method for cooling the tuyeres shown in FIGS. 1 to 6; FIG. 図1から図6に示す羽口を冷却する第2の冷却方法を説明するフローチャートである。FIG. 7 is a flowchart illustrating a second cooling method for cooling the tuyeres shown in FIGS. 1 to 6; FIG. 本発明の一変形例に係る冷却板および冷媒流通システムの断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view of a cooling plate and a coolant distribution system according to one modification of the present invention; 圧力損失の試算に使用した羽口および冷媒流通システムを示すブロック図であって、第1モードでの運転時を示す図である。FIG. 4 is a block diagram showing a tuyere and a refrigerant distribution system used for trial calculation of pressure loss, and showing operation in the first mode. 圧力損失の試算に使用した羽口および冷媒流通システムを示すブロック図であって、第2モードでの運転時を示す図である。FIG. 4 is a block diagram showing a tuyere and a refrigerant distribution system used for trial calculation of pressure loss, and showing operation in the second mode.

以下、図1から図8を参照し、本発明の一実施形態に係る冷媒流通システム20および冷却方法を説明する。冷媒流通システム20および冷却方法は、羽口10(部材)に冷媒である冷却水Wを流通させて羽口10を冷却する。冷媒流通システム20および冷却方法の説明にあたり、まず羽口10を説明する。
図3に示す羽口10は、高炉(金属溶融炉)に用いられる。羽口10は、高炉の外部から内部に気体(熱風)を吹き込む。以下では、羽口10の軸線に沿う高炉の内部側を前側D1といい、高炉の外部側を後側D2という。
A refrigerant distribution system 20 and a cooling method according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 8. FIG. The coolant distribution system 20 and the cooling method cool the tuyeres 10 by circulating cooling water W, which is a coolant, through the tuyeres 10 (members). Before describing the refrigerant distribution system 20 and the cooling method, the tuyere 10 will be described first.
A tuyere 10 shown in FIG. 3 is used in a blast furnace (metal melting furnace). The tuyere 10 blows gas (hot air) into the inside from the outside of the blast furnace. Hereinafter, the inner side of the blast furnace along the axis of the tuyere 10 is referred to as the front side D1, and the outer side of the blast furnace is referred to as the rear side D2.

本実施形態では、羽口10は、いわゆる親子羽口(二重羽口)である。羽口10には、2つの流路11、12が形成されている。羽口10は、2つの流路11、12として、第1流路11および第2流路12を備えている。第1流路11および第2流路12では、冷却水W(冷媒、液体)の流入口11a、12aと流出口11b、12bとが互いに異なっている。すなわち、第1流路11の流入口11aと第2流路12の流入口12aとは異なり、第1流路11の流出口11bと第1流路の流出口12bとは異なる。第1流路11および第2流路12は、互いに独立した流路である。言い換えると、第1流路11および第2流路12は、互いに共有する部分を有していない。 In this embodiment, the tuyere 10 is a so-called parent-child tuyere (double tuyere). Two flow paths 11 and 12 are formed in the tuyere 10 . The tuyere 10 comprises two channels 11, 12, a first channel 11 and a second channel 12. As shown in FIG. In the first channel 11 and the second channel 12, inlets 11a, 12a and outlets 11b, 12b for the cooling water W (refrigerant, liquid) are different from each other. That is, the inlet 11a of the first channel 11 is different from the inlet 12a of the second channel 12, and the outlet 11b of the first channel 11 is different from the outlet 12b of the first channel. The first channel 11 and the second channel 12 are channels independent of each other. In other words, the first channel 11 and the second channel 12 have no parts in common with each other.

各流路11、12に冷却水Wが流通することで、羽口10の一部が冷却される。第1流路11は、第2流路12に比べて、羽口10の前側D1に位置する部分を冷却する。第1流路11は、羽口10の先端部に形成されており、羽口10の先端部を冷却する。第2流路12は、羽口10の胴部に形成されており、羽口10の胴部を冷却する。羽口10は、第1流路11(先端部を冷却する流路)が第2流路12(胴部を冷却する流路)よりも高温環境下(前側D1、高炉の内部寄り)に配置された状態で高炉に用いられる。なお、第1流路11の流入口11aから流入された冷却水Wは、第2流路12を流通することなく第1流路11の流出口11bから流出する。第2流路12の流入口12aから流入された冷却水Wは、第1流路11を流通することなく第2流路12の流出口12bから流出する。 A portion of the tuyere 10 is cooled by the cooling water W flowing through the flow paths 11 and 12 . The first flow path 11 cools the portion located on the front side D<b>1 of the tuyere 10 more than the second flow path 12 . The first flow path 11 is formed at the tip of the tuyere 10 and cools the tip of the tuyere 10 . The second flow path 12 is formed in the body of the tuyere 10 and cools the body of the tuyere 10 . In the tuyere 10, the first flow path 11 (the flow path for cooling the tip portion) is arranged in a higher temperature environment (the front side D1, closer to the inside of the blast furnace) than the second flow path 12 (the flow path for cooling the trunk portion). used in the blast furnace The cooling water W that has flowed in from the inlet 11 a of the first flow path 11 flows out from the outlet 11 b of the first flow path 11 without flowing through the second flow path 12 . The cooling water W that has flowed in from the inlet 12 a of the second flow path 12 flows out from the outlet 12 b of the second flow path 12 without flowing through the first flow path 11 .

次に、冷媒流通システム20について説明する。
図1から図3に示すように、冷媒流通システム20は、羽口10に冷却水Wを流通させて羽口10を冷却する。なお冷却水Wの温度は、羽口10を冷却可能な程度の温度であればよく、冷却水Wが、水としては高温であってもよい。冷却水Wは、通常は20~40℃の範囲で流路11、12を流通する。また冷却水Wには、羽口10を冷却し羽口10から一定の熱量を受けた排水も含まれる。
Next, the refrigerant distribution system 20 will be described.
As shown in FIGS. 1 to 3 , the refrigerant distribution system 20 cools the tuyeres 10 by circulating cooling water W through the tuyeres 10 . It should be noted that the temperature of the cooling water W may be a temperature capable of cooling the tuyeres 10, and the cooling water W may be of a high temperature. The cooling water W normally flows through the channels 11 and 12 at a temperature in the range of 20 to 40.degree. The cooling water W also includes waste water that cools the tuyeres 10 and receives a certain amount of heat from the tuyeres 10 .

冷媒流通システム20は、ポンプ30と、複数の配管41、42、43、44と、複数の弁51、52、53、54と、複数の測定器61、62、63と、制御装置70と、を備えている。 The refrigerant distribution system 20 includes a pump 30, a plurality of pipes 41, 42, 43, 44, a plurality of valves 51, 52, 53, 54, a plurality of measuring instruments 61, 62, 63, a control device 70, It has

図1に示すように、ポンプ30は、冷却水Wを送出する。ポンプ30は、図示しない給水源からポンプ30に供給される冷却水Wを羽口10に送出(移送、圧送)する。ポンプ30は、冷却水Wの送出量を調整する。ポンプ30は、電動ポンプである。
なお図示の例では、2台(複数台)のポンプ30が並列に配置されている。これにより、1台のポンプ30の故障時においても、残りの1台のポンプ30に切り替えて運転を継続することができる。ただし、ポンプ30は1台であってもよい。さらに、ポンプ30が3台以上の複数台設けられていてもよい。
As shown in FIG. 1, the pump 30 delivers cooling water W. As shown in FIG. The pump 30 delivers (transfers, pumps) cooling water W supplied to the pump 30 from a water supply source (not shown) to the tuyere 10 . The pump 30 adjusts the amount of cooling water W to be delivered. Pump 30 is an electric pump.
In the illustrated example, two (a plurality of) pumps 30 are arranged in parallel. As a result, even when one pump 30 fails, the operation can be continued by switching to the remaining one pump 30 . However, the number of pumps 30 may be one. Furthermore, three or more pumps 30 may be provided.

冷媒流通システム20は、複数の配管41、42、43、44として、第1配管41と、第2配管42と、第3配管43と、第4配管44と、を備えている。
第1配管41は、ポンプ30と、第1流路11の流入口11aと、を接続する。第1配管41は、ポンプ30から送出された冷却水Wを第1流路11に流入させる。図示の例では、第1配管41は、2台のポンプ30それぞれから延びる2つ(複数)の枝管41aと、2つの枝管41aが合流する主管41bと、を備えている。主管41bは、第1流路11の流入口11aに接続される。なお、ポンプ30と第1配管41との間に、ヘッダー管45(図10、図11参照)があってもよい。
The refrigerant distribution system 20 includes a first pipe 41 , a second pipe 42 , a third pipe 43 , and a fourth pipe 44 as the plurality of pipes 41 , 42 , 43 , 44 .
The first pipe 41 connects the pump 30 and the inlet 11 a of the first flow path 11 . The first pipe 41 allows the cooling water W sent from the pump 30 to flow into the first flow path 11 . In the illustrated example, the first pipe 41 includes two (plurality) branch pipes 41a extending from each of the two pumps 30, and a main pipe 41b where the two branch pipes 41a join. The main pipe 41 b is connected to the inlet 11 a of the first flow path 11 . A header pipe 45 (see FIGS. 10 and 11) may be provided between the pump 30 and the first pipe 41 .

第2配管42は、第1流路11の流出口11bと、第2流路12の流入口12aと、を接続する。第2配管42は、第1流路11から流出した冷却水Wを第2流路12に流入させる。
第3配管43は、第1配管41と第2配管42とを接続する。第3配管43は、第1配管41の主管41bと第2配管42とを接続する。後述する第2モードにおいて、第3配管43は、第1配管41を流通する冷却水Wを、第1流路11を通さずに第2配管42に流通させる。
The second pipe 42 connects the outlet 11 b of the first flow path 11 and the inlet 12 a of the second flow path 12 . The second pipe 42 allows the cooling water W flowing out of the first flow path 11 to flow into the second flow path 12 .
The third pipe 43 connects the first pipe 41 and the second pipe 42 . The third pipe 43 connects the main pipe 41 b of the first pipe 41 and the second pipe 42 . In the second mode described later, the third pipe 43 allows the cooling water W flowing through the first pipe 41 to flow through the second pipe 42 without passing through the first flow path 11 .

第4配管44は、第2流路12の流出口12bに接続されている。第4配管44は、第2流路12から流出された冷却水Wを排出する。第4配管44は、例えば、排水ヘッダー管、排水升、排水タンクなどに冷却水Wを排出する。 The fourth pipe 44 is connected to the outflow port 12b of the second channel 12 . The fourth pipe 44 discharges the cooling water W flowing out from the second flow path 12 . The fourth pipe 44 discharges the cooling water W to, for example, a drainage header pipe, a drainage basin, a drainage tank, or the like.

冷媒流通システム20は、複数の弁51、52、53、54として、第1弁51と、第2弁52と、第3弁53と、安全弁54と、を備えている。第1弁51から第3弁53は、各配管41、42、43、44を流通する冷却水Wの流量を調整する。なお本実施形態では、第1弁51から第3弁53は電動であるが、手動であってもよい。 The refrigerant circulation system 20 includes a first valve 51 , a second valve 52 , a third valve 53 and a safety valve 54 as the plurality of valves 51 , 52 , 53 and 54 . The first to third valves 51 to 53 adjust the flow rate of cooling water W flowing through the pipes 41 , 42 , 43 , 44 . In this embodiment, the first to third valves 51 to 53 are electrically operated, but they may be operated manually.

第1弁51は、第1配管41に設けられている。第1弁51は、第1配管41において、第3配管43との接続部分46よりも下流側に設けられている。なお、第1配管41における下流側とは、第1配管41に対して第1流路11が位置する側をいう。第1配管41における上流側とは、第1配管41に対してポンプ30が位置する側をいう。 The first valve 51 is provided on the first pipe 41 . The first valve 51 is provided downstream of the connecting portion 46 with the third pipe 43 in the first pipe 41 . Note that the downstream side of the first pipe 41 refers to the side of the first pipe 41 where the first flow path 11 is located. The upstream side of the first pipe 41 refers to the side of the first pipe 41 where the pump 30 is located.

第2弁52は、第2配管42に設けられている。第2弁52は、第2配管42において、第3配管43との接続部分47よりも上流側に設けられている。なお、第2配管42における上流側とは、第2配管42に対して第1流路11が位置する側をいう。第2配管42における下流側とは、第2配管42に対して第2流路12が位置する側をいう。
第3弁53は、第3配管43に設けられている。
The second valve 52 is provided on the second pipe 42 . The second valve 52 is provided in the second pipe 42 upstream of the connecting portion 47 with the third pipe 43 . The upstream side of the second pipe 42 refers to the side of the second pipe 42 where the first flow path 11 is located. The downstream side of the second pipe 42 refers to the side of the second pipe 42 on which the second flow path 12 is located.
The third valve 53 is provided on the third pipe 43 .

図2に示すように、安全弁54は、第1配管41に設けられている。安全弁54は、第1配管41において、第1弁51よりも下流側に設けられている。安全弁54は、冷却水Wが第1流路11内で気化したときに、気化した冷却水Wを第1流路11の流入口11aから流出させる(逃がす)。したがって、仮に、第1流路11内に冷却水Wが封じ込められた状態で、冷却水Wが気化して膨張した(沸騰した)としても、膨張した冷却水Wが流入口11aを通して第1流路11の外部に逃げることができる。よって、膨張した冷媒は、第1流路11に炉外で接続されているフランジなどといった予期せぬ箇所から噴出することなく、予め決められた方向(点検者などがいない方向)に排出されるため、点検等の作業の安全性を高めることができる。 As shown in FIG. 2 , the safety valve 54 is provided on the first pipe 41 . The safety valve 54 is provided downstream of the first valve 51 in the first pipe 41 . The safety valve 54 causes the vaporized cooling water W to flow out (release) from the inlet 11 a of the first flow path 11 when the cooling water W vaporizes in the first flow path 11 . Therefore, even if the cooling water W vaporizes and expands (boils) in a state where the cooling water W is confined in the first flow passage 11, the expanded cooling water W flows through the inlet 11a into the first flow. You can escape to the outside of the road 11. Therefore, the expanded refrigerant is discharged in a predetermined direction (a direction in which an inspector does not exist) without blowing out from an unexpected location such as a flange connected to the first flow path 11 outside the furnace. Therefore, the safety of work such as inspection can be enhanced.

図1に示すように、冷媒流通システム20は、複数の測定器61、62、63として、第1測定器61と、第2測定器62と、第3測定器63と、を備えている。第1測定器61から第3測定器63は、各配管41、42、44を流通する冷却水Wの流量を測定する流量計である。
第1測定器61は、第1配管41を流通する冷却水Wの流量を測定する。第1測定器61は、第1配管41において、第3配管43との接続部分46よりも上流側に設けられている。第1測定器61は、主管41bに設けられている。なお第1測定器61は、第1配管41において前記接続部分46よりも下流側に設けられていてもよい。
As shown in FIG. 1 , the refrigerant distribution system 20 includes a first measuring device 61 , a second measuring device 62 and a third measuring device 63 as the plurality of measuring devices 61 , 62 and 63 . The first measuring device 61 to the third measuring device 63 are flowmeters that measure the flow rate of the cooling water W flowing through each of the pipes 41 , 42 , 44 .
The first measuring device 61 measures the flow rate of the cooling water W flowing through the first pipe 41 . The first measuring device 61 is provided on the upstream side of the connecting portion 46 with the third pipe 43 in the first pipe 41 . The first measuring device 61 is provided on the main pipe 41b. Note that the first measuring device 61 may be provided downstream of the connecting portion 46 in the first pipe 41 .

第2測定器62は、第2配管42を流通する冷却水Wの流量を測定する。第2測定器62は、第2配管42に設けられている。第2測定器62は、第2配管42において、第3配管43との接続部分47よりも下流側に設けられている。なお第2測定器62は、第2配管42において前記接続部分47よりも上流側に設けられていてもよい。
第3測定器63は、第4配管44を流通する冷却水Wの流量を測定する。第3測定器63は、第4配管44に設けられている。
The second measuring device 62 measures the flow rate of the cooling water W flowing through the second pipe 42 . A second measuring device 62 is provided on the second pipe 42 . The second measuring device 62 is provided downstream of the connecting portion 47 with the third pipe 43 in the second pipe 42 . The second measuring device 62 may be provided on the upstream side of the connecting portion 47 in the second pipe 42 .
The third measuring device 63 measures the flow rate of the cooling water W flowing through the fourth pipe 44 . The third measuring device 63 is provided on the fourth pipe 44 .

制御装置70は、情報処理装置によって構成される。制御装置70は、例えば、バスで接続されたCPU(Central Processor Unit)、メモリ及び補助記憶装置を備えている。制御装置70は、プログラムを実行することによって動作する。
制御装置70は、ポンプ30、第1弁51から第3弁53、第1測定器61から第3測定器63にそれぞれ接続されている。制御装置70と各種機器は、有線接続されていてもよく、無線接続されていてもよい。制御装置70は、ポンプ30および第1弁51から第3弁53の駆動を制御する。制御装置70は、第1測定器61から第3測定器63の測定結果を取得する。
The control device 70 is configured by an information processing device. The control device 70 includes, for example, a CPU (Central Processor Unit), a memory, and an auxiliary storage device connected by a bus. The control device 70 operates by executing a program.
The control device 70 is connected to the pump 30, the first valve 51 to the third valve 53, and the first measuring device 61 to the third measuring device 63, respectively. The control device 70 and various devices may be wired or wirelessly connected. The control device 70 controls driving of the pump 30 and the first to third valves 51 to 53 . The control device 70 acquires the measurement results of the third measuring device 63 from the first measuring device 61 .

制御装置70は、冷媒流通システム20を2つの運転モード(第1モードおよび第2モード)で運転させる。制御装置70は、第1モードと第2モードとを切り替える。言い換えると、制御装置70は、第1モードと第2モードとを並行して実施はしない。制御装置70は、通常時、冷媒流通システム20を第1モードで運転させる。制御装置70は、第1モードでの運転時に第1流路11が破損したと判断したときには、第1モードを第2モードに切り替える。 The control device 70 operates the refrigerant distribution system 20 in two operation modes (first mode and second mode). The control device 70 switches between the first mode and the second mode. In other words, the controller 70 does not execute the first mode and the second mode in parallel. The controller 70 normally operates the refrigerant distribution system 20 in the first mode. When the control device 70 determines that the first flow path 11 has been damaged during operation in the first mode, it switches the first mode to the second mode.

なお、第1流路11が破損したことは、例えば、第1流路11に連通する破孔が羽口10に生じることを意味する。この場合、羽口10の破孔部から第1流路11を流通する冷却水Wが漏出するおそれがある。同様に、第2流路12が破損したことは、例えば、第2流路12に連通する破孔が羽口10に生じることを意味する。この場合、羽口10の破孔部から第2流路12を流通する冷却水Wが漏出するおそれがある。 It should be noted that the breakage of the first flow path 11 means, for example, that a hole communicating with the first flow path 11 is formed in the tuyere 10 . In this case, the cooling water W flowing through the first flow path 11 may leak from the broken hole portion of the tuyere 10 . Similarly, the breakage of the second flow path 12 means, for example, that a hole communicating with the second flow path 12 is formed in the tuyere 10 . In this case, the cooling water W flowing through the second flow path 12 may leak from the broken hole portion of the tuyere 10 .

図1から図3に示すように、第1モードでは、冷媒流通システム20が、冷却水Wを第1流路11に供給して流通させた後、第1流路11から排出される冷却水Wを第2流路12に供給して流通させる。すなわち、第1モードでは、冷却水Wが第1流路11を流通するときに冷却水Wに圧力損失が生じ、第1流路11から排出された冷却水Wが第2流路12を流通するときには、自ずと圧力が低下している。
このときには、冷媒流通システム20が、第1弁51および第2弁52を開き(図1から図3において両弁51、52が白抜きされている)、第3弁53を閉じた状態(図1から図3において第3弁53が黒塗りされている)で、ポンプ30から第1配管41に冷却水Wを供給する。
As shown in FIGS. 1 to 3 , in the first mode, the coolant circulation system 20 supplies and circulates the cooling water W to the first flow path 11, and then the cooling water discharged from the first flow path 11. W is supplied to and circulated in the second channel 12 . That is, in the first mode, pressure loss occurs in the cooling water W when the cooling water W flows through the first flow path 11, and the cooling water W discharged from the first flow path 11 flows through the second flow path 12. When it does, the pressure naturally drops.
At this time, the refrigerant distribution system 20 opens the first valve 51 and the second valve 52 (both valves 51 and 52 are outlined in FIGS. 1 to 3), and closes the third valve 53 (FIG. 1 to 3 ), the cooling water W is supplied from the pump 30 to the first pipe 41 .

第1モードにおいて、第1流路11における冷却水Wの平均流速は、第2流路12における冷却水Wの平均流速よりも高速であることが好ましい。これにより、高温環境下に配置された(すなわち、破損のリスクが高い)第1流路11に高速で冷媒を供給することができ、羽口10を効果的に冷却することができる。
なお、第1流路11における冷却水Wの平均流速を、第2流路12における冷却水Wの平均流速よりも高速にするには、例えば、以下に示す方法(1)、(2)が考えられる。
(1)第1流路11の平均断面積を、第2流路12の平均断面積よりも小さくする。
(2)第1流路11から排出された冷却水Wの一部を、第2流路12を通さずに羽口10の外部に直接排水することにより、第1流路11を流通する冷却水Wの流量を上げ、第1流路11における冷却水Wの平均流速を高速にする。すなわち、第1流路11からの排水について、第2流路12に供給するルートと、第2流路12に供給せずに排水するルートとを設けて、第1流路11を流通する冷却水Wの流量を増やす(第2流路12を流通する冷却水Wの流量は増やさない)ことにより、第1流路11における冷却水Wの平均流速を高速にする。
In the first mode, it is preferable that the average flow velocity of the cooling water W in the first flow path 11 is higher than the average flow velocity of the cooling water W in the second flow path 12 . As a result, the refrigerant can be supplied at high speed to the first flow path 11 arranged in a high-temperature environment (that is, the risk of breakage is high), and the tuyeres 10 can be effectively cooled.
In order to make the average flow velocity of the cooling water W in the first flow path 11 higher than the average flow velocity of the cooling water W in the second flow path 12, for example, the following methods (1) and (2) are used. Conceivable.
(1) The average cross-sectional area of the first channel 11 is made smaller than the average cross-sectional area of the second channel 12 .
(2) A part of the cooling water W discharged from the first flow path 11 is discharged directly to the outside of the tuyere 10 without passing through the second flow path 12, thereby cooling the first flow path 11. The flow rate of the water W is increased to increase the average flow velocity of the cooling water W in the first flow path 11 . That is, for the drainage from the first flow path 11, a route for supplying the water to the second flow path 12 and a route for draining the water without supplying it to the second flow path 12 are provided, and the cooling water flowing through the first flow path 11 By increasing the flow rate of the water W (not increasing the flow rate of the cooling water W flowing through the second flow path 12), the average flow velocity of the cooling water W in the first flow path 11 is increased.

図4から図6に示すように、第2モードでは、冷媒流通システム20が、冷却水Wを、第1流路11を通さずに第2流路12に供給する。したがって、第2モードで運転して第2流路12のみで操業する場合には、第2流路12を流通する冷却水Wに、第1流路11による圧力損失が生じていない。よって、第2流路12を流通する冷却水Wを高圧化することができる。また、第2モードによれば、圧力損失バランスによって、第2流路12を流通する冷却水Wの流量が第1モードよりも増加するため、第2流路12を流通する冷却水Wを高速化することができる。さらに、このときの速度の増加代は、第1モードにおいて第1流路11における平均流速が第2流路12における平均流速よりも大きいほど、大きい。
このときには、冷媒流通システム20が、第1弁51および第2弁52を閉じ(図4から図6において両弁51、52が黒塗りされている)、第3弁53を開いた状態で(図4から図6において第3弁53が白抜きされている)、ポンプ30から第1配管41に冷却水Wを供給する。
As shown in FIGS. 4 to 6 , in the second mode, the coolant distribution system 20 supplies the cooling water W to the second channel 12 without passing through the first channel 11 . Therefore, when operating in the second mode and operating only in the second flow path 12 , there is no pressure loss due to the first flow path 11 in the cooling water W flowing through the second flow path 12 . Therefore, the cooling water W flowing through the second flow path 12 can be pressurized. Further, according to the second mode, the flow rate of the cooling water W flowing through the second flow path 12 is increased more than in the first mode due to the pressure loss balance, so the cooling water W flowing through the second flow path 12 is caused to flow at a high speed. can be Furthermore, the rate of increase in velocity at this time is greater as the average flow velocity in the first flow path 11 is higher than the average flow velocity in the second flow path 12 in the first mode.
At this time, the refrigerant distribution system 20 closes the first valve 51 and the second valve 52 (both valves 51 and 52 are painted black in FIGS. 4 to 6), and opens the third valve 53 ( The third valve 53 is outlined in FIGS. 4 to 6 ), and cooling water W is supplied from the pump 30 to the first pipe 41 .

なお、本明細書において、冷却水W(冷媒)の流速とは、冷却水W(冷媒)の流量(体積流量、例えばm/s)を流路の断面積(例えばm)で割った線流速(m/s)をいう。第1流路11および第2流路12には同等の流量の冷却水W(冷媒)が流通するところ、第1流路11および第2流路12の断面積(例えば内径)を設計することにより、所望の流速を得ることができる。
第1流路11内においてその位置により断面積が異なってもよく、第2流路12内においてその位置により断面積が異なってもよい。このとき、冷却水W(冷媒)の流速は、第1流路11(第2流路12)内においてその位置により異なる。
第1流路11における冷却水W(冷媒)の平均流速とは、冷却水W(冷媒)の流量を、第1流路11の流入口11aから流出口11bまでの流路の平均断面積で除した流速をいい、第2流路12における冷却水W(冷媒)の平均流速とは、冷却水W(冷媒)の流量を、第2流路12の流入口12aから流出口12bまでの流路の平均断面積で除した流速をいう。
In this specification, the flow velocity of the cooling water W (refrigerant) is obtained by dividing the flow rate (volumetric flow rate, such as m 3 /s) of the cooling water W (coolant) by the cross-sectional area (eg, m 2 ) of the flow path. It refers to the linear flow velocity (m/s). Designing the cross-sectional area (e.g. inner diameter) of the first flow path 11 and the second flow path 12 where the same flow rate of the cooling water W (refrigerant) flows through the first flow path 11 and the second flow path 12 to obtain the desired flow rate.
The cross-sectional area may vary depending on the position within the first flow path 11 , and the cross-sectional area may vary depending on the position within the second flow path 12 . At this time, the flow velocity of the cooling water W (refrigerant) varies depending on the position within the first flow path 11 (second flow path 12).
The average flow velocity of the cooling water W (refrigerant) in the first flow path 11 is the flow rate of the cooling water W (refrigerant) in the average cross-sectional area of the flow path from the inlet 11a to the outlet 11b of the first flow path 11. The average flow velocity of the cooling water W (refrigerant) in the second flow path 12 is the flow rate of the cooling water W (refrigerant) from the flow rate of the second flow path 12 from the inlet 12a to the outlet 12b. Flow velocity divided by the average cross-sectional area of the channel.

なお、第2モードにおいて、第2流路12における平均流速は5m/s以上であることが好ましい。公知の実験式(例えば、鉄と鋼62巻9号(1976年)p.1151-1158、鵜飼ら「羽口溶損に関する実験的研究」)によれば、バーンアウトの発生する冷却水Wの流速は、冷却水Wの水温、水圧、羽口10の材料の融点および羽口10への熱量によって表現される。本発明者らの検討によれば、第2モードにおける第2流路12における冷媒の流速を5m/s以上とすることにより、バーンアウトが発生するおそれを効果的に低減することができる。 In addition, in the second mode, the average flow velocity in the second flow path 12 is preferably 5 m/s or more. According to a known empirical formula (for example, Tetsu to Hagane Vol. 62, No. 9 (1976) pp. 1151-1158, Ukai et al., "Experimental Study on Tuyere Corrosion"), the cooling water W that causes burnout The flow velocity is expressed by the temperature of the cooling water W, the water pressure, the melting point of the material of the tuyere 10 and the amount of heat to the tuyere 10 . According to studies by the present inventors, the possibility of burnout occurring can be effectively reduced by setting the flow velocity of the coolant in the second flow path 12 in the second mode to 5 m/s or more.

次に、羽口10の冷却方法(以下、単に冷却方法という)について説明する。本実施形態では、冷却方法として、第1の冷却方法と、第2の冷却方法と、の2つの冷却方法について説明する。 Next, a method for cooling the tuyere 10 (hereinafter simply referred to as a cooling method) will be described. In this embodiment, two cooling methods, a first cooling method and a second cooling method, will be described as cooling methods.

第1の冷却方法および第2の冷却方法いずれの冷却方法であっても、制御装置70が複数の測定器61、62、63の測定結果に基づいて冷媒流通システム20を制御し、羽口10を冷却する。具体的には、制御装置70は、以下に示すような制御を実行する。
(1)制御装置70が、冷媒流通システム20を第1モードで運転させる。
(2)制御装置70が、複数の測定器61、62、63の測定結果から、第1流路11および第2流路12の少なくとも一方が破損していないかを判断する。
(3)第1流路11および第2流路12の少なくとも一方が破損していると判断された場合、制御装置70が、第1流路11および第2流路12のどちらが破損しているかを判断する。
(4-1)第1流路11が破損していると判断された場合、制御装置70が、冷媒流通システム20を第2モードで運転させる。
(4-2)第2流路12が破損していると判断された場合、制御装置70が、不図示の通知手段(例えばアラーム)によってオペレーターに第2流路12の破損を知らせる。
Regardless of which cooling method is the first cooling method or the second cooling method, the control device 70 controls the refrigerant circulation system 20 based on the measurement results of the plurality of measuring instruments 61, 62, 63, and the tuyeres 10 to cool. Specifically, the control device 70 executes control as described below.
(1) The controller 70 causes the refrigerant distribution system 20 to operate in the first mode.
(2) The control device 70 determines whether at least one of the first channel 11 and the second channel 12 is damaged from the measurement results of the plurality of measuring devices 61, 62, and 63.
(3) When it is determined that at least one of the first flow path 11 and the second flow path 12 is damaged, the control device 70 determines which of the first flow path 11 and the second flow path 12 is damaged. to judge.
(4-1) When it is determined that the first flow path 11 is damaged, the control device 70 operates the refrigerant circulation system 20 in the second mode.
(4-2) When it is determined that the second flow path 12 is broken, the control device 70 notifies the operator of the breakage of the second flow path 12 by means of notification means (for example, an alarm) (not shown).

なお制御装置70は、第1の冷却方法を実施するプログラム、第2の冷却方法を実施するプログラムのうち、少なくとも1つを記憶して実行する。言い換えると、制御装置70は、必ずしも両方のプログラムを実行できなくてもよい。 Note that the control device 70 stores and executes at least one of a program for implementing the first cooling method and a program for implementing the second cooling method. In other words, the control device 70 does not necessarily have to be able to execute both programs.

(第1の冷却方法)
第1の冷却方法では、制御装置70が、第1測定器61から第3測定器63の測定結果に基づいて冷媒流通システム20を運転させる。第1の冷却方法では、制御装置70が、第1測定器61から第3測定器63の測定結果に基づいて、第1流路11および第2流路12のいずれが破損しているかについて判断する。制御装置70は、その判断に基づいて、冷媒流通システム20の運転モードを切り替えたり、オペレーターに判断結果を知らせたりする。
(First cooling method)
In the first cooling method, the control device 70 operates the refrigerant circulation system 20 based on the measurement results of the first measuring device 61 to the third measuring device 63 . In the first cooling method, the control device 70 determines which of the first channel 11 and the second channel 12 is damaged based on the measurement results of the first measuring device 61 to the third measuring device 63. do. Based on the determination, the control device 70 switches the operation mode of the refrigerant distribution system 20 and notifies the operator of the determination result.

第1の冷却方法では、第1モードでの運転時に、制御装置70が、第1流路11への冷却水Wの流入量Q1(すなわち、第1測定器61の測定結果)と、第1流路11から第2流路12への冷却水Wの流通量Q2(すなわち、第2測定器62の測定結果)と、第2流路12からの冷却水Wの流出量Q3(すなわち、第3測定器63の測定結果)と、に基づいて、第1流路11および第2流路12のいずれが破損しているかを判断する。
以下では、まず、制御装置70が、第1測定器61から第3測定器63の測定結果に基づいて、第1流路11および第2流路12のいずれが破損しているかについて判断することができる理由について説明する。
In the first cooling method, during operation in the first mode, the control device 70 controls the inflow amount Q1 of the cooling water W into the first flow path 11 (that is, the measurement result of the first measuring device 61) and the first A flow rate Q2 of the cooling water W from the flow path 11 to the second flow path 12 (that is, the measurement result of the second measuring device 62) and an outflow amount Q3 of the cooling water W from the second flow path 12 (that is, the second 3 measurement result of the measuring device 63), and which of the first channel 11 and the second channel 12 is damaged is determined.
In the following, first, the control device 70 determines which of the first channel 11 and the second channel 12 is damaged based on the measurement results of the first measuring device 61 to the third measuring device 63. I will explain why it is possible.

図1から図3に示すような第1モードでの運転時、通常であれば、第1流路11への冷却水Wの流入量Q1と、第1流路11から第2流路12への冷却水Wの流通量Q2と、第2流路12からの冷却水Wの流出量Q3と、は同等となる。
しかしながら、第1流路11または第2流路12が破損した場合、破損した流路から冷却水Wが漏出し、前記流入量Q1、前記流通量Q2および前記流出量Q3の関係が変化する。すなわち、第1流路11および第2流路12の少なくとも一方が破損している場合、前記流出量Q3が前記流入量Q1よりも低くなる。第1流路11のみが破損している場合には、第1流路11を通過する前の冷却水Wの流量である流入量Q1が高く、第1流路11を通過した後の冷却水Wの流量である流通量Q2および流出量Q3が同程度に低くなる。一方、第2流路12のみが破損している場合には、第2流路12を通過する前の冷却水Wの流量である流入量Q1および流通量Q2が同程度に高く、第2流路12を通過した後の冷却水Wの流量である流出量Q3が低くなる。
よって、流入量Q1、流通量Q2および流出量Q3に基づいて、これらの流入量Q1、流通量Q2および流出量Q3を比較することで、第1流路11および第2流路12のいずれが破損しているかを判断することができる。
During operation in the first mode as shown in FIGS. The circulation amount Q2 of the cooling water W in the second passage 12 and the outflow amount Q3 of the cooling water W from the second flow path 12 are equivalent.
However, when the first flow path 11 or the second flow path 12 is damaged, the cooling water W leaks from the damaged flow path, changing the relationship between the inflow amount Q1, the circulation amount Q2, and the outflow amount Q3. That is, when at least one of the first channel 11 and the second channel 12 is damaged, the outflow Q3 is lower than the inflow Q1. When only the first flow path 11 is damaged, the inflow amount Q1, which is the flow rate of the cooling water W before passing through the first flow path 11, is high, and the cooling water after passing through the first flow path 11 The flow rate Q2 and the outflow rate Q3, which are the flow rates of W, are reduced to the same extent. On the other hand, when only the second flow path 12 is damaged, the inflow amount Q1 and the circulation amount Q2, which are the flow rates of the cooling water W before passing through the second flow path 12, are similarly high. The outflow Q3, which is the flow rate of the cooling water W after passing through the passage 12, becomes low.
Therefore, by comparing the inflow amount Q1, the circulation amount Q2 and the outflow amount Q3 based on the inflow amount Q1, the circulation amount Q2 and the outflow amount Q3, which of the first flow path 11 and the second flow path 12 You can determine if it is damaged.

次に、第1の冷却方法の流れを図7に示すフローチャートに基づいて説明する。 Next, the flow of the first cooling method will be described based on the flowchart shown in FIG.

まず通常運転時には、制御装置70が、冷媒流通システム20を第1モードで運転させる(S1)。このとき制御装置70が、ポンプ30および第1弁51から第3弁53を制御し、冷媒流通システム20を第1モードで運転させる。
制御装置70は、冷媒流通システム20を第1モードで運転させながら、第1流路11および第2流路12が破損しているかについて定期的に判断する(S2)。制御装置70は、例えば1分間隔で、第1流路11および第2流路12が破損しているかについて判断する。
First, during normal operation, the control device 70 causes the refrigerant circulation system 20 to operate in the first mode (S1). At this time, the control device 70 controls the pump 30 and the first valve 51 to the third valve 53 to operate the refrigerant circulation system 20 in the first mode.
While operating the refrigerant distribution system 20 in the first mode, the control device 70 periodically determines whether the first flow path 11 and the second flow path 12 are damaged (S2). The control device 70 determines whether the first channel 11 and the second channel 12 are broken, for example, at intervals of one minute.

この判断に際して、具体的にはまず、制御装置70は、第1測定器61から第3測定器63までの測定結果を受け取る(S21)。
測定結果を受け取った制御装置70は、第1判断を実施する(S22)。第1判断では、第1流路11および第2流路12の少なくとも一方が破損しているか否かについて判断する。具体的には、第1判断において制御装置70は、流出量Q3が流入量Q1より一定量、低いか否かを判断する。制御装置70は、流出量Q3が流入量Q1より低いか否かを判断することで、前述したように、第1流路11および第2流路12の少なくとも一方が破損しているか否かについて判断することができる。
Specifically, when making this determination, the control device 70 first receives the measurement results from the first measuring device 61 to the third measuring device 63 (S21).
Upon receiving the measurement result, the control device 70 makes a first judgment (S22). In the first determination, it is determined whether or not at least one of the first flow path 11 and the second flow path 12 is broken. Specifically, in the first determination, the control device 70 determines whether or not the outflow Q3 is lower than the inflow Q1 by a certain amount. By determining whether or not the outflow amount Q3 is lower than the inflow amount Q1, the control device 70 determines whether or not at least one of the first flow path 11 and the second flow path 12 is damaged, as described above. can judge.

なお第1判断において、単に流出量Q3が流入量Q1より低いか否かを判断するのではなく、流出量Q3が流入量Q1より「一定量」低いか否かを判断することは、例えば測定誤差などの影響を排除することを目的としている。なお一定量としては、例えば、流入量Q1の1%の値を採用することができる。すなわち、流入量Q1と流出量Q3との差を流入量Q1で割った値((Q1-Q3)/Q1)が1%より大きいか否かを、第1判断の基準とすることができる。もっとも第1判断において、単に流出量Q3が流入量Q1より低いか否かを判断してもよい。 In the first determination, it is not simply determined whether the outflow Q3 is lower than the inflow Q1, but determining whether the outflow Q3 is lower than the inflow Q1 by a "fixed amount" can be performed, for example, by measuring The purpose is to eliminate the effects of errors and the like. As the constant amount, for example, a value of 1% of the inflow amount Q1 can be adopted. That is, whether or not the value obtained by dividing the difference between the inflow Q1 and the outflow Q3 by the inflow Q1 ((Q1-Q3)/Q1) is greater than 1% can be used as the first determination criterion. However, in the first determination, it may simply be determined whether or not the outflow Q3 is lower than the inflow Q1.

流出量Q3が流入量Q1より低い場合(S22-YES)、制御装置70は、前述したように第1流路11または第2流路12が破損していると判断できる。そこで制御装置70は、第2判断(S23)に進む。なお、流出量Q3が流入量Q1より低くない場合(S22-NO)、制御装置70は、第1流路11および第2流路12のいずれもが破損していないと判断できるため、第1モードの運転を継続する(S1)。 If the outflow Q3 is lower than the inflow Q1 (S22-YES), the control device 70 can determine that the first flow path 11 or the second flow path 12 is damaged as described above. Therefore, the control device 70 proceeds to the second judgment (S23). If the outflow amount Q3 is not lower than the inflow amount Q1 (S22-NO), the control device 70 can determine that neither the first flow path 11 nor the second flow path 12 is damaged. Mode operation is continued (S1).

第2判断(S23)では、制御装置70は、第1流路11のみが破損しているか否かについて判断する。具体的には、第2判断では、制御装置70が、流通量Q2および流出量Q3が同等であるか否かを判断する。第1流路11のみが破損している場合には、前述したように、第1流路11を通過した後の冷却水Wの流量である流通量Q2および流出量Q3が、第1流路11を通過する前の冷却水Wの流量である流入量Q1に比べて同程度に低くなる。よって、制御装置70は、流通量Q2および流出量Q3が同等であるか否かを判断することで、前述したように、第1流路11のみが破損しているか否かについて判断することができる。 In the second judgment (S23), the control device 70 judges whether or not only the first flow path 11 is broken. Specifically, in the second determination, the control device 70 determines whether or not the flow rate Q2 and the outflow rate Q3 are equal. When only the first flow path 11 is damaged, as described above, the circulation amount Q2 and the outflow amount Q3, which are the flow rates of the cooling water W after passing through the first flow path 11, 11, which is the same level as the inflow amount Q1, which is the flow amount of the cooling water W before passing through 11. Therefore, by determining whether or not the flow rate Q2 and the outflow rate Q3 are equal, the control device 70 can determine whether or not only the first flow path 11 is damaged, as described above. can.

なお、流通量Q2および流出量Q3が同等である場合には、流通量Q2および流出量Q3が完全に等しい場合だけでなく、流通量Q2および流出量Q3の間に僅かな差分がある場合も含まれることとしてもよい。この場合、前記僅かな差分としては、例えば、流入量Q1の1%の値を採用することができる。前記僅かな差分を認めることは、例えば測定誤差などの影響を排除することを目的としている。 When the distribution amount Q2 and the outflow amount Q3 are equal, not only when the distribution amount Q2 and the outflow amount Q3 are completely equal, but also when there is a slight difference between the distribution amount Q2 and the outflow amount Q3. may be included. In this case, for example, a value of 1% of the inflow amount Q1 can be used as the slight difference. Accepting the slight difference is intended to eliminate the effects of, for example, measurement errors.

流通量Q2および流出量Q3が同等である場合(S23-YES)、制御装置70は、前述したように第1流路11のみが破損していると判断できる。そこで制御装置70は、冷媒流通システム20の運転モードを第1モードから第2モードに切り替えて、冷媒流通システム20を第2モードで運転させる(S3)。このとき制御装置70が、ポンプ30および第1弁51から第3弁53を制御し、冷媒流通システム20を第2モードで運転させる。 If the flow rate Q2 and the outflow rate Q3 are equal (S23-YES), the control device 70 can determine that only the first flow path 11 is damaged as described above. Therefore, the control device 70 switches the operation mode of the refrigerant circulation system 20 from the first mode to the second mode to operate the refrigerant circulation system 20 in the second mode (S3). At this time, the controller 70 controls the pump 30 and the first to third valves 51 to 53 to operate the refrigerant circulation system 20 in the second mode.

流通量Q2および流出量Q3が同等でない場合(S23-NO)、制御装置70は、第1流路11のみが破損しているわけではなく、第2流路12のみが破損しているか、または、第1流路11と第2流路12の両方が破損していると判断できる。そこで制御装置70は、アラームを出してオペレーターに第2流路12の破損を知らせ、高炉の臨時休止および羽口10取り替えの判断を求める(S4)。この場合、例えば、高炉全体の運転を停止し、羽口10を交換する等する。 If the flow rate Q2 and the outflow rate Q3 are not equal (S23-NO), the control device 70 determines whether only the second flow path 12 is damaged, not only the first flow path 11, or , it can be determined that both the first channel 11 and the second channel 12 are damaged. Therefore, the control device 70 issues an alarm to inform the operator of the breakage of the second flow path 12, and asks the operator to temporarily stop the blast furnace and replace the tuyeres 10 (S4). In this case, for example, the operation of the entire blast furnace is stopped and the tuyeres 10 are replaced.

第2モードで運転する場合(S3)、制御装置70は、冷媒流通システム20を第2モードで運転させながら、第2流路12が破損しているかについて定期的に判断する(S5)。制御装置70は、例えば1分間隔で、第2流路12が破損しているかについて判断する。
この判断に際して、制御装置70は、第1測定器61(または第2測定器62)および第3測定器63の測定結果を定期的に受け取る(S51)。次に制御装置70は、流出量Q3が流入量Q1より一定量、低いか否かを判断する(S52)。前記一定量としては、例えば、流入量Q1の1%の値を採用することができる。
When operating in the second mode (S3), the controller 70 periodically determines whether the second flow path 12 is damaged while operating the refrigerant circulation system 20 in the second mode (S5). The control device 70 determines whether the second channel 12 is broken, for example, at intervals of one minute.
Upon this determination, the control device 70 periodically receives the measurement results of the first measuring device 61 (or the second measuring device 62) and the third measuring device 63 (S51). Next, the controller 70 determines whether or not the outflow Q3 is lower than the inflow Q1 by a certain amount (S52). As the constant amount, for example, a value of 1% of the inflow amount Q1 can be adopted.

流出量Q3が流入量Q1より低い場合(S52-YES)、制御装置70は、第2流路12が破損していると判断できるため、アラームを出してオペレーターに第2流路12の破損を知らせ、高炉の臨時休止および羽口10取り替えの判断を求める(S4)。流出量Q3が流入量Q1より低くない場合(S52-NO)、制御装置70は、第2流路12が破損していないと判断できるため、第2モードの運転を継続する(S3)。 If the outflow Q3 is lower than the inflow Q1 (S52-YES), the control device 70 can determine that the second flow path 12 is damaged, and issues an alarm to notify the operator of the damage of the second flow path 12. A decision is made to temporarily suspend the blast furnace and replace the tuyeres 10 (S4). If the outflow amount Q3 is not lower than the inflow amount Q1 (S52-NO), the control device 70 can determine that the second flow path 12 is not damaged, and therefore continues the operation in the second mode (S3).

以上のような第1の冷却方法によって羽口10を冷却することができる。
ところで、第2モードでの運転時、破損していた第1流路11の破損部分(破孔部)に例えば高炉内の溶鉄が付着し、破損部分が塞がれる場合がある。この場合、第1流路11内に冷却水Wが封じ込まれる。この状態では、第1流路11内の冷却水Wが気化して第1流路11内で高圧となり、第1流路11から水蒸気が噴き出すおそれがある。これに対して、この冷媒流通システム20では、第1流路11に安全弁54が設けられており、点検等の作業の安全性を高めることができる。
The tuyere 10 can be cooled by the first cooling method as described above.
By the way, during the operation in the second mode, for example, molten iron in the blast furnace may adhere to the damaged portion (broken hole portion) of the first flow path 11 and block the damaged portion. In this case, the cooling water W is sealed inside the first flow path 11 . In this state, the cooling water W in the first flow path 11 is vaporized, the pressure inside the first flow path 11 becomes high, and there is a risk that water vapor will blow out from the first flow path 11 . On the other hand, in this refrigerant distribution system 20, the safety valve 54 is provided in the first flow path 11, and the safety of work such as inspection can be improved.

(第2の冷却方法)
第2の冷却方法では、制御装置70が、第1測定器61および第3測定器63の測定結果に基づいて冷媒流通システム20を運転させる。第2の冷却方法では、制御装置70が、第1測定器61および第3測定器63の測定結果に基づいて、第1流路11および第2流路12のいずれが破損しているかについて判断する。制御装置70は、その判断に基づいて、冷媒流通システム20の運転モードを切り替えたり、オペレーターに判断結果を知らせたりする。なお、第2の冷却方法のみを採用する場合、冷媒流通システム20に第2測定器62がなくてもよい。
(Second cooling method)
In the second cooling method, the control device 70 operates the refrigerant circulation system 20 based on the measurement results of the first measuring device 61 and the third measuring device 63 . In the second cooling method, the control device 70 determines which of the first flow path 11 and the second flow path 12 is damaged based on the measurement results of the first measuring device 61 and the third measuring device 63. do. Based on the determination, the control device 70 switches the operation mode of the refrigerant distribution system 20 and notifies the operator of the determination result. In addition, when only the second cooling method is employed, the refrigerant circulation system 20 does not need to have the second measuring device 62 .

第2の冷却方法では、第1モードでの運転時に、第2流路12からの冷却水Wの流出量Q3(すなわち、第3測定器63の測定結果)が第1流路11への冷却水Wの流入量Q1(すなわち、第1測定器61の測定結果)よりも低くなったときに、制御装置70が、冷媒流通システム20を移行モードで運転する。制御装置70は、移行モードでは、第1モードで運転している状態から、第1流路11を通さずに第2流路12に供給する冷却水Wの流量を徐々に増加させる。制御装置70は、移行モードでの運転時における流入量Q1と流出量Q3に基づいて第1流路11および第2流路12のいずれが破損しているかを判断する。
以下では、まず、制御装置70が、第1測定器61および第3測定器63の測定結果に基づいて、第1流路11および第2流路12のいずれが破損しているかについて判断することができる理由について説明する。
In the second cooling method, during operation in the first mode, the outflow amount Q3 of the cooling water W from the second flow path 12 (that is, the measurement result of the third measuring device 63) is cooled to the first flow path 11. When the inflow amount of water W becomes lower than Q1 (that is, the measurement result of the first measuring device 61), the control device 70 operates the refrigerant circulation system 20 in the transition mode. In the transition mode, the control device 70 gradually increases the flow rate of the cooling water W supplied to the second flow path 12 without passing through the first flow path 11 from the state of operation in the first mode. The control device 70 determines which of the first flow path 11 and the second flow path 12 is broken based on the inflow amount Q1 and the outflow amount Q3 during operation in the transition mode.
In the following, first, the control device 70 determines which of the first channel 11 and the second channel 12 is damaged based on the measurement results of the first measuring device 61 and the third measuring device 63. I will explain why it is possible.

第1モードでの運転時、通常であれば、第1流路11への冷却水Wの流入量Q1と、第2流路12からの冷却水Wの流出量Q3と、は同等となる。
しかしながら、第1流路11または第2流路12が破損した場合、破損した流路から冷却水Wが漏出し、前記流出量Q3が前記流入量Q1よりも低くなる。言い換えると、前記流出量Q3が前記流入量Q1よりも低くなったときには、第1流路11または第2流路12が破損していると推測される。
この方法では、第1モードでの運転時に、第2流路12からの冷却水Wの流出量Q3が、第1流路11への冷却水Wの流入量Q1よりも低くなったとき、つまり、第1流路11または第2流路12が破損していると推測されるときに、移行モードで運転する。移行モードでは、第1モードで運転している状態から、第1流路11を通さずに第2流路12に供給する冷却水Wの流量を徐々に増加させる。
このとき、第1流路11に供給される冷却水Wの流量が下がるため、仮に第1流路11が破損していると、流路全体から漏出する冷却水Wが少なくなる。そのため、第1モードから移行モードに切り替えると、前記流入量Q1と前記流出量Q3との差分が小さくなる。
一方このとき、第2流路12に供給される冷却水Wの流量は下がらないため、仮に第2流路12が破損していても、流路全体から漏出する冷却水Wの量は低下しない。そのため、第1モードから移行モードに切り替えても、前記流入量Q1と前記流出量Q3との差分が小さくならない。
よって、移行モードでの運転時における前記流入量Q1および前記流出量Q3に基づいて、第1流路11および第2流路12のいずれが破損しているかを判断することができる。
During operation in the first mode, the inflow amount Q1 of the cooling water W into the first flow path 11 and the outflow amount Q3 of the cooling water W from the second flow path 12 are normally equal.
However, when the first flow path 11 or the second flow path 12 is damaged, the cooling water W leaks from the damaged flow path, and the outflow amount Q3 becomes lower than the inflow amount Q1. In other words, when the outflow Q3 is lower than the inflow Q1, it is assumed that the first flow path 11 or the second flow path 12 is damaged.
In this method, when the outflow amount Q3 of the cooling water W from the second flow path 12 becomes lower than the inflow amount Q1 of the cooling water W into the first flow path 11 during operation in the first mode, that is, , when it is presumed that the first channel 11 or the second channel 12 is broken, it operates in the transition mode. In the transition mode, the flow rate of the cooling water W supplied to the second flow path 12 without passing through the first flow path 11 is gradually increased from the state of operation in the first mode.
At this time, the flow rate of the cooling water W supplied to the first flow path 11 decreases. Therefore, if the first flow path 11 is damaged, the amount of the cooling water W leaking from the entire flow path decreases. Therefore, when the first mode is switched to the transition mode, the difference between the inflow amount Q1 and the outflow amount Q3 becomes smaller.
On the other hand, at this time, since the flow rate of the cooling water W supplied to the second flow path 12 does not decrease, even if the second flow path 12 is damaged, the amount of the cooling water W leaking from the entire flow path does not decrease. . Therefore, even when the first mode is switched to the transition mode, the difference between the inflow amount Q1 and the outflow amount Q3 does not decrease.
Therefore, it is possible to determine which of the first flow path 11 and the second flow path 12 is damaged based on the inflow amount Q1 and the outflow amount Q3 during operation in the transition mode.

次に、第2の冷却方法の流れを図8に示すフローチャートに基づいて説明する。なお、第1の冷却方法と同様の方法を実施する場合には、同一の番号を付し、説明を省略する。 Next, the flow of the second cooling method will be described based on the flowchart shown in FIG. In addition, when carrying out the same method as the first cooling method, the same number is attached and the explanation is omitted.

まず通常運転時には、制御装置70は、冷媒流通システム20を第1モードで運転させながら(S1)、第1流路11および第2流路12のいずれが破損しているかについて定期的に判断する(S6)。制御装置70は、例えば1分間隔で、第1流路11および第2流路12のいずれが破損しているかについて判断する。 First, during normal operation, the control device 70 periodically determines which of the first channel 11 and the second channel 12 is damaged while operating the refrigerant circulation system 20 in the first mode (S1). (S6). The control device 70 determines which of the first channel 11 and the second channel 12 is broken, for example, at intervals of one minute.

この判断に際して、具体的にはまず、制御装置70は、第1測定器61および第3測定器63の測定結果を受け取る(S61)。
測定結果を受け取った制御装置70は、第1判断を実施する(S62)。第1判断では、第1流路11および第2流路12の少なくとも一方が破損しているか否かについて判断する。この第1判断は、第1の冷却方法における第1判断(S22)と同様であり、詳細の説明を省略する。第1判断では、制御装置70が、流出量Q3が流入量Q1より一定量、低いか否かを判断する。
Specifically, when making this determination, the control device 70 first receives the measurement results of the first measuring device 61 and the third measuring device 63 (S61).
Upon receiving the measurement result, the control device 70 makes a first judgment (S62). In the first determination, it is determined whether or not at least one of the first flow path 11 and the second flow path 12 is broken. This first determination is the same as the first determination (S22) in the first cooling method, and detailed description thereof will be omitted. In the first determination, the control device 70 determines whether or not the outflow Q3 is lower than the inflow Q1 by a certain amount.

流出量Q3が流入量Q1より低い場合(S62-YES)、制御装置70は、前述したように第1流路11または第2流路12が破損していると判断できる。そこで制御装置70は、流入量Q1と流出量Q3との差分を第1差分△1として記憶した後(S63)、第2判断(S64)に進む。なお、流出量Q3が流入量Q1より低くない場合(S62-NO)、制御装置70は、第1流路11および第2流路12のいずれもが破損していないと判断できるため、第1モードの運転を継続する(S1)。 If the outflow Q3 is lower than the inflow Q1 (S62-YES), the control device 70 can determine that the first flow path 11 or the second flow path 12 is damaged as described above. Therefore, after storing the difference between the inflow amount Q1 and the outflow amount Q3 as the first difference Δ1 (S63), the control device 70 proceeds to the second determination (S64). If the outflow amount Q3 is not lower than the inflow amount Q1 (S62-NO), the control device 70 can determine that neither the first flow path 11 nor the second flow path 12 is damaged. Mode operation is continued (S1).

第2判断(S64)では、制御装置70は、第1流路11および第2流路12のどちらが破損しているか(第1流路11が破損しているか否か、第2流路12が破損しているか否か)について判断する。具体的には、第2判断では、制御装置70が、弁51、52、53の開度を一定量変更し、冷媒流通システム20の運転モードを第1モードから移行モードに切り替える。そして制御装置70が、前記第1差分△1と、移行モードでの運転時における流入量Q1と流出量Q3との差分である第2差分△2と、を比較する。第2差分△2が第1差分△1よりも小さい場合、制御装置70は、前述したように第1流路11が破損していると判断することができる。 In the second determination (S64), the control device 70 determines which of the first flow path 11 and the second flow path 12 is damaged (whether the first flow path 11 is damaged, whether the second flow path 12 is damaged). damaged or not). Specifically, in the second judgment, the controller 70 changes the opening degrees of the valves 51, 52, and 53 by a certain amount to switch the operation mode of the refrigerant circulation system 20 from the first mode to the transition mode. Then, the control device 70 compares the first difference Δ1 with the second difference Δ2, which is the difference between the inflow amount Q1 and the outflow amount Q3 during operation in the transition mode. When the second difference Δ2 is smaller than the first difference Δ1, the control device 70 can determine that the first flow path 11 is damaged as described above.

第2判断では、まず制御装置70は、第1弁51から第3弁53の開度を変更し、冷媒流通システム20を移行モードで運転させる(S641)。このとき制御装置70は、例えば、第1弁51および第2弁52を一定量、閉じ、第3弁53を一定量、開く。そして制御装置70は、第1測定器61および第3測定器63から測定結果(流入量Q1および流出量Q3)を受け取る(S642)。その後、制御装置70は、流入量Q1から流出量Q3を減算して第2差分△2を求め(S643)、第2差分△2が第1差分△1よりも一定量小さいか否かを判断する(S644)。 In the second judgment, the controller 70 first changes the opening degrees of the first valve 51 to the third valve 53 to operate the refrigerant circulation system 20 in the transition mode (S641). At this time, for example, the control device 70 closes the first valve 51 and the second valve 52 by a certain amount and opens the third valve 53 by a certain amount. The control device 70 then receives the measurement results (inflow Q1 and outflow Q3) from the first measuring device 61 and the third measuring device 63 (S642). Thereafter, the control device 70 subtracts the outflow Q3 from the inflow Q1 to obtain a second difference Δ2 (S643), and determines whether the second difference Δ2 is smaller than the first difference Δ1 by a certain amount. (S644).

なお第2判断において、単に第2差分△2が第1差分△1より小さいか否かを判断するのではなく、第2差分△2が第1差分△1より「一定量」、小さいか否かを判断するのは、例えば測定誤差の影響を排除することを目的としている。なお一定量としては、例えば、流入量Q1の1%の値を採用することができる。もっとも第2判断において、単に第2差分△2が第1差分△1より小さいか否かを判断してもよい。 In the second determination, it is not simply determined whether the second difference Δ2 is smaller than the first difference Δ1, but whether the second difference Δ2 is smaller than the first difference Δ1 by a certain amount. The purpose of judging is to eliminate the influence of measurement errors, for example. As the constant amount, for example, a value of 1% of the inflow amount Q1 can be adopted. However, in the second determination, it may simply be determined whether the second difference Δ2 is smaller than the first difference Δ1.

第2差分△2が第1差分△1よりも小さい場合(S644-YES)、制御装置70は、前述したように第1流路11が破損していると判断できる。そこで制御装置70は、冷媒流通システム20の運転モードを第1モードから第2モードに切り替えて、冷媒流通システム20を第2モードで運転する(S3)。なお、第2モードでの運転後の制御は、第1の冷却方法と同様なので説明を省略する。
第2差分△2が第1差分△1よりも小さくない場合(S644-NO)、第2流路12が破損していると判断できるため、制御装置70は、アラームを出してオペレーターに第2流路12の破損を知らせ、高炉の臨時休止および羽口10取り替えの判断を求める(S4)。
If the second difference Δ2 is smaller than the first difference Δ1 (S644-YES), the control device 70 can determine that the first flow path 11 is damaged as described above. Therefore, the control device 70 switches the operation mode of the refrigerant circulation system 20 from the first mode to the second mode, and operates the refrigerant circulation system 20 in the second mode (S3). Note that the control after the operation in the second mode is the same as the first cooling method, so the explanation is omitted.
If the second difference Δ2 is not smaller than the first difference Δ1 (S644-NO), it can be determined that the second flow path 12 is broken. The breakage of the flow path 12 is notified, and a decision to suspend the blast furnace temporarily and replace the tuyeres 10 is requested (S4).

以上のような第2の冷却方法によって羽口10を冷却することができる。
ところで、この方法では、第1モードから第2モードに瞬間的に切り替えるのではなく、第1モードから第2モードに移行モードを経て徐々に切り替える。
ここで、第1モードから第2モードに瞬間的に切り替える場合であって、第1流路11が破損していなかったときには、第1流路11内に冷却水Wが封じ込められてしまう可能性がある。この場合、第1流路11内に封じ込められた冷却水Wが高温に曝されることで膨張し、第1流路11が、(破損していなかったにも関わらず)破損してしまうおそれがある。
これに対して、この方法のように、第1モードから第2モードに移行モードを経て徐々に切り替える場合には、第1モードから第2モードに瞬間的に切り替える場合と比べて、前述のように第1流路11が破損するおそれが少ない。
The tuyere 10 can be cooled by the second cooling method as described above.
By the way, in this method, the first mode is not instantaneously switched to the second mode, but the first mode is gradually switched to the second mode through the transition mode.
Here, when the first mode is instantaneously switched to the second mode and the first flow path 11 is not damaged, there is a possibility that the cooling water W will be confined in the first flow path 11. There is In this case, the cooling water W confined in the first flow path 11 may expand due to exposure to high temperature, and the first flow path 11 may be damaged (even though it was not damaged). There is
On the other hand, in the case of gradually switching from the first mode to the second mode via the transition mode, as in this method, compared to the case of instantaneously switching from the first mode to the second mode, the above-described Therefore, there is little possibility that the first flow path 11 will be damaged.

なお、第2の冷却方法では、制御装置70が、第1判断において流出量Q3が流入量Q1より一定量、低いか否かを判断し(S62)、その後、流入量Q1と流出量Q3との差分を第1差分△1として記憶した(S63)。しかしながら、制御装置70が、第1判断に先行してまず第1差分△1を求め、第1判断に際し、第1差分△1が、所定の閾値(例えば0や、測定誤差を考慮した0より大きい値など)以上であるか否かを判断してもよい。
また、第2の冷却方法では、制御装置70が、第2判断において、流入量Q1と流出量Q3との差分(すなわち、Q1-Q3(言い換えると△1や△2))に基づいて判断しているが、これに限られない。例えば制御装置70が、第2判断において、流入量Q1と流出量Q3との比(すなわち、Q1/Q3)に基づいて判断することも可能である。
In the second cooling method, the controller 70 determines in the first determination whether the outflow Q3 is lower than the inflow Q1 by a certain amount (S62). is stored as the first difference Δ1 (S63). However, the control device 70 first obtains the first difference Δ1 prior to the first determination, and in the first determination, the first difference Δ1 is less than a predetermined threshold value (for example, 0 or 0 in consideration of the measurement error). a large value).
In the second cooling method, the control device 70 makes the second determination based on the difference between the inflow Q1 and the outflow Q3 (that is, Q1-Q3 (in other words, Δ1 or Δ2)). but not limited to this. For example, the control device 70 can make the second judgment based on the ratio of the inflow Q1 and the outflow Q3 (that is, Q1/Q3).

以上説明したように、本実施形態に係る冷媒流通システム20および冷却方法によれば、第1モードでは、冷却水Wを第1流路11に供給して流通させた後、第1流路11から排出される冷却水Wを第2流路12に供給して流通させる。したがって、第1流路11および第2流路12それぞれに独立して冷却水Wを供給する必要がなく、第1流路11を通して第2流路12に冷却水Wを供給すればよい。これにより、羽口10に冷却水Wを流通させるシステムの構造の簡素化を図ることができる。 As described above, according to the refrigerant circulation system 20 and the cooling method according to the present embodiment, in the first mode, after the cooling water W is supplied to the first flow path 11 and circulated, the first flow path 11 The cooling water W discharged from is supplied to the second flow path 12 and circulated. Therefore, it is not necessary to independently supply the cooling water W to the first flow path 11 and the second flow path 12 , and the cooling water W can be supplied to the second flow path 12 through the first flow path 11 . As a result, the structure of the system for circulating the cooling water W through the tuyeres 10 can be simplified.

本実施形態に係る冷媒流通システム20および冷却方法は、例えば、貫流式羽口(流路が1系統の羽口)が使用されている高炉に、流路分離型羽口(流路が2系統以上の羽口、いわゆる親子羽口等)を新規に導入する際に有効である。例えば、流路が羽口10の先端部(第1流路11)と胴部(第2流路12)とに分かれている羽口10を新規に導入する際、通常であれば、ポンプ30の増強(増設)、配管敷設、排水能力増強などの追加工事を要する。しかし本実施形態に係る冷媒流通システム20および冷却方法は、先端部から排出された冷却水Wを、胴部にカスケードして供給するためポンプ30の増強は不要となり、配管工事も限られた範囲で済ますことができる。このことは、流路が羽口の外側(第1流路11)と内側(第2流路12)とに分かれている羽口においても同様である。 The refrigerant distribution system 20 and the cooling method according to the present embodiment can be applied, for example, to a blast furnace in which once-through tuyeres (tuyeres with one flow path) are used. It is effective when newly introducing the above tuyeres (so-called parent-child tuyeres, etc.). For example, when newly introducing a tuyere 10 whose flow path is divided into a tip portion (first flow path 11) and a body portion (second flow path 12) of the tuyere 10, normally, the pump 30 Additional construction work such as reinforcement (expansion) of pipes, installation of pipes, and enhancement of drainage capacity will be required. However, in the refrigerant distribution system 20 and the cooling method according to the present embodiment, since the cooling water W discharged from the tip is cascaded and supplied to the body, there is no need to reinforce the pump 30, and the piping work is also limited. can be done with This is the same for tuyeres in which the flow path is divided into the outer side (first flow path 11) and the inner side (second flow path 12) of the tuyere.

第2モードでは、冷却水Wを、第1流路11を通さずに第2流路12に供給し、かつ、第1モードと第2モードとが切り替えられる。したがって、第1モードでの運転時に第1流路11が破損したときに、第1モードを第2モードに切り替えることで、破損した第1流路11に冷却水Wが供給されることを防止することができる。これにより、高炉内への冷媒の漏出や、高炉内の温度低下・冷え込みを防ぐことが可能となる。 In the second mode, the cooling water W is supplied to the second flow path 12 without passing through the first flow path 11, and switching between the first mode and the second mode is performed. Therefore, when the first flow path 11 is damaged during operation in the first mode, the cooling water W is prevented from being supplied to the damaged first flow path 11 by switching the first mode to the second mode. can do. As a result, it becomes possible to prevent leakage of the coolant into the blast furnace and temperature drop/cooling in the blast furnace.

第2モードでは、冷却水Wを、第1流路11を通さずに第2流路12に供給する。したがって、例えば、第1流路11が破損して第2モードにより第2流路12のみで操業する場合には、冷却水Wが系全体の圧力損失バランスを取って、第2流路12を流れる冷却水Wの流量が増加するため、第2流路12を流通する冷却水Wを高流速化することができる。また、第2流路12を流通する冷却水Wに第1流路11による圧力損失が生じていない。よって、第2流路12を流通する冷却水Wを高速化、高圧化することができる。これにより、第1流路11が破損している状態であっても羽口10を効果的に冷却し、例えば、羽口10の寿命を延ばすことができる。 In the second mode, the cooling water W is supplied to the second channel 12 without passing through the first channel 11 . Therefore, for example, when the first flow path 11 is damaged and the operation is performed only in the second flow path 12 in the second mode, the cooling water W balances the pressure loss of the entire system, and the second flow path 12 is used. Since the flow rate of the flowing cooling water W increases, the flow velocity of the cooling water W flowing through the second flow path 12 can be increased. Also, the cooling water W flowing through the second flow path 12 does not experience pressure loss due to the first flow path 11 . Therefore, the speed and pressure of the cooling water W flowing through the second flow path 12 can be increased. As a result, the tuyere 10 can be effectively cooled even when the first flow path 11 is broken, and the life of the tuyere 10 can be extended, for example.

第2モードでは、第2流路12における冷却水Wの平均流速が5m/s以上である。これにより、バーンアウトの発生を効果的に防止することができる。すなわち、冷却水Wの平均流速が5m/s未満に低下すると溶銑滴下に対してバーンアウトが発生する可能性が増える。なお、バーンアウトが生じる平均流速の下限値は、冷却水Wの圧力が上昇することにより低下する。そのため、第2モードのように、冷却水Wが第1流路11を通らずに、圧力損失を受けない状態で第2流路12に供給され、第2流路12を流通する冷却水Wが高圧化されていることは、バーンアウト防止の観点から都合がよい。なおバーンアウトとは、冷却水Wが連続的に沸騰する直前の状態であり、この時の熱流束をバーンアウト熱流束という。バーンアウト熱流束を超えると、冷却水Wは核沸騰から膜沸騰に遷移し、伝熱面が蒸気膜で覆われるため、冷却水Wによる抜熱効果が著しく低下して羽口10が溶損に至る。 In the second mode, the average flow velocity of the cooling water W in the second flow path 12 is 5 m/s or more. Thereby, the occurrence of burnout can be effectively prevented. That is, when the average flow velocity of the cooling water W decreases to less than 5 m/s, the possibility of burnout occurring due to dripping of hot metal increases. Note that the lower limit of the average flow velocity at which burnout occurs decreases as the pressure of the cooling water W increases. Therefore, as in the second mode, the cooling water W does not pass through the first flow path 11 and is supplied to the second flow path 12 without undergoing pressure loss. Higher pressure is convenient from the viewpoint of burnout prevention. Burnout is a state immediately before the cooling water W boils continuously, and the heat flux at this time is called burnout heat flux. When the burnout heat flux is exceeded, the cooling water W transitions from nucleate boiling to film boiling, and the heat transfer surface is covered with a steam film. up to.

なお、本発明の技術的範囲は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。 The technical scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.

冷媒流通システム20および冷却方法が適用される部材は、羽口10に限られない。例えば、図9に示すように、冷媒流通システム20および冷却方法を、冷却板10A(部材)に適用することも可能である。
冷媒流通システム20および冷却方法が適用される部材は、高炉に用いられる部材に限られない。例えば、キュポラ炉など、高炉以外の金属溶融炉に適用することも可能である。
A member to which the refrigerant distribution system 20 and the cooling method are applied is not limited to the tuyere 10 . For example, as shown in FIG. 9, it is also possible to apply the refrigerant distribution system 20 and the cooling method to the cooling plate 10A (member).
The members to which the refrigerant distribution system 20 and the cooling method are applied are not limited to those used in blast furnaces. For example, it can be applied to metal melting furnaces other than blast furnaces, such as cupola furnaces.

上述した制御装置70が備える各機能の全て又は一部は、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)やPLD(Progammable Logic Device)やFPGA(Field Programmable Gate Array)等のハードウェアを用いて実現されてもよい。
上述した制御装置70が実行するプログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD-ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置である。各プログラムは、電気通信回線を介して送信されてもよい。
All or part of the functions of the control device 70 described above may be implemented using hardware such as ASIC (Application Specific Integrated Circuit), PLD (Programmable Logic Device), and FPGA (Field Programmable Gate Array). .
The program executed by the control device 70 described above may be recorded on a computer-readable recording medium. Computer-readable recording media include portable media such as flexible disks, magneto-optical disks, ROMs and CD-ROMs, and storage devices such as hard disks incorporated in computer systems. Each program may be transmitted via an electric communication line.

前記実施形態では、制御装置70が、冷媒流通システム20を制御するが、本発明はこれに限られない。例えば、オペレーター(人)が冷媒流通システム20を制御してもよい。この場合、例えば、オペレーターが各測定器61、62、63の測定結果を目視して取得すること等により、第1流路11および第2流路12が破損しているかを判断することができる。
制御装置70やオペレーターが、各測定器61、62、63の測定結果に基づかずに、冷媒流通システム20を制御してもよい。
Although the control device 70 controls the refrigerant distribution system 20 in the above embodiment, the present invention is not limited to this. For example, an operator (person) may control the refrigerant distribution system 20 . In this case, for example, the operator can visually acquire the measurement results of the measuring devices 61, 62, and 63 to determine whether the first channel 11 and the second channel 12 are damaged. .
The control device 70 or an operator may control the refrigerant distribution system 20 independently of the measurement results of the measuring devices 61 , 62 and 63 .

その他、本発明の趣旨に逸脱しない範囲で、前記実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、前記した変形例を適宜組み合わせてもよい。 In addition, it is possible to appropriately replace the constituent elements in the above-described embodiment with well-known constituent elements without departing from the spirit of the present invention, and the modifications described above may be combined as appropriate.

次に、上記作用効果において記載した圧力損失について試算した。 Next, a trial calculation was made for the pressure loss described in the above effects.

圧力損失を求める基本式は、下記(1)式である。 The basic formula for obtaining the pressure loss is the following formula (1).

Figure 0007230615000001
Figure 0007230615000001

上記(1)式において、△Pは圧力損失(MPa)、ρは流体の密度(水の場合は1000kg/m)、Vは流速(m/s)、ζは流路固有の圧力損失係数(固定値)を示す。 In the above equation (1), ΔP is the pressure loss (MPa), ρ is the density of the fluid (1000 kg/m 3 for water), V is the flow velocity (m/s), and ζ is the pressure loss coefficient unique to the channel. (fixed value).

上記(1)式を簡易な式に変換する。流路径が変化しないとき、流速Vは流量Qに比例することから、上記(1)式は、流量Q(m/min)を用いて下記(2)式に変換できる。 The above formula (1) is converted into a simple formula. Since the flow velocity V is proportional to the flow rate Q when the flow path diameter does not change, the above formula (1) can be converted into the following formula (2) using the flow rate Q (m 3 /min).

Figure 0007230615000002
Figure 0007230615000002

上記(2)式において、ζ、ρ、2は定数として扱うことができるため、上記(2)式は、定数Cを用いて下記(3)式に変換できる。 Since ζ, ρ, and 2 in the above equation (2) can be treated as constants, the above equation (2) can be converted into the following equation (3) using the constant C.

Figure 0007230615000003
Figure 0007230615000003

上記(3)式を用いて圧力損失の試算をする。試算の対象として、図10および図11に示す羽口10および冷媒流通システム20Aを採用した。図10および図11に示す羽口10および冷媒流通システム20Aでは、図1から図6に示す羽口10および冷媒流通システム20と同一の構成については、同一の符号を付し、説明を省略する。 A trial calculation of the pressure loss is made using the above equation (3). The tuyeres 10 and the refrigerant distribution system 20A shown in FIGS. 10 and 11 were used for the trial calculation. In the tuyeres 10 and the refrigerant distribution system 20A shown in FIGS. 10 and 11, the same components as those of the tuyeres 10 and the refrigerant distribution system 20 shown in FIGS. .

図10および図11に簡略化して示す冷媒流通システム20Aは、図1から図6に示す冷媒流通システム20と基本的に同様の構成であるが、ポンプ30と第1配管41との間にヘッダー管45が設けられている点で異なっている。 A refrigerant distribution system 20A shown in simplified form in FIGS. 10 and 11 has basically the same configuration as the refrigerant distribution system 20 shown in FIGS. It differs in that a tube 45 is provided.

図10および図11に示す羽口10および冷媒流通システム20Aにおいて、図10に示すような第1モードでの運転時と、第1モードから第2モードへの切り替え時と、図11に示すような第2モードでの運転時と、それぞれの流量および圧力損失について試算した。試算の前提として、ヘッダー管45の圧力であるヘッダー圧を一定にした。 In the tuyere 10 and the refrigerant distribution system 20A shown in FIGS. 10 and 11, when operating in the first mode as shown in FIG. 10, when switching from the first mode to the second mode, A trial calculation was made for each flow rate and pressure loss during operation in the second mode. As a premise of the trial calculation, the header pressure, which is the pressure of the header pipe 45, was fixed.

結果を、下記の表1に示す。 The results are shown in Table 1 below.

Figure 0007230615000004
Figure 0007230615000004

なお、第1モードから第2モードへの切り替え時についての試算結果は、第1モードから第2モードへ切り替えた瞬間の理論的な試算結果である。実際に切り替えた場合には、極めて短期間で第2モードの試算結果に落ち着くことになる。 It should be noted that the results of trial calculations at the time of switching from the first mode to the second mode are theoretical trial calculation results at the moment of switching from the first mode to the second mode. When the mode is actually switched, the trial calculation result of the second mode is settled in an extremely short period of time.

上記表1のうち、第2流路12の流入口12aの水圧(MPa)に着目すると、第1モードでの運転時の値(0.35MPa)に比べて、第2モードでの運転時の値(0.58MPa)が高くなっていることがわかる。よって、第2モードでの運転時は、第1モードでの運転時に比べて、第2流路12を流通する冷却水Wを高圧化できることが確認された。 Focusing on the water pressure (MPa) at the inflow port 12a of the second flow path 12 in Table 1 above, compared to the value (0.35 MPa) during operation in the first mode, during operation in the second mode It can be seen that the value (0.58 MPa) is high. Therefore, it was confirmed that the cooling water W flowing through the second flow path 12 can be pressurized during the operation in the second mode as compared with the operation in the first mode.

上記表1の試算結果とは別に、第1モードでの運転時における第1流路11の流入口11aおよび第2流路12の流入口12aそれぞれの流速と、第2モードでの運転時における第2流路12の流入口12aの流速と、を試算した。第1モードでの運転時における第1流路11の流入口11aの流速は14.1m/s、第2流路12の流入口12aの流速は5.4m/sであったのに対し、第2モードでの運転時における第2流路12の流入口12aの流速は8.3m/sであった。よって、第2モードでの運転時は、第1モードでの運転時に比べて、第2流路12を流通する冷却水Wを高速化できることが確認された。 Apart from the trial calculation results in Table 1 above, the flow velocity at the inlet 11a of the first flow path 11 and the inlet 12a of the second flow path 12 during operation in the first mode, and the flow rate at the time of operation in the second mode and the flow velocity of the inlet 12a of the second channel 12 were calculated. While the flow velocity at the inlet 11a of the first flow path 11 was 14.1 m/s and the flow velocity at the inlet 12a of the second flow path 12 was 5.4 m/s during operation in the first mode, The flow velocity at the inlet 12a of the second flow path 12 during operation in the second mode was 8.3 m/s. Therefore, it was confirmed that the speed of the cooling water W flowing through the second flow path 12 can be increased during operation in the second mode as compared with operation in the first mode.

本試算結果によれば、第1流路11や第2流路12における流速が5.4m/s、8.3m/s、14.1m/sであった。いずれの場合においても、各流路11、12においてバーンアウトが生じる可能性は低いこともあわせて確認された。 According to the results of this trial calculation, the flow velocities in the first channel 11 and the second channel 12 were 5.4 m/s, 8.3 m/s, and 14.1 m/s. It was also confirmed that the possibility of burnout occurring in each of the channels 11 and 12 is low in any case.

10 羽口(部材)
10A 冷却板(部材)
11 第1流路
11a 流入口
11b 流出口
12 第2流路
12a 流入口
12b 流出口
20 冷媒流通システム
30 ポンプ
41 第1配管
42 第2配管
43 第3配管
44 第4配管
51 第1弁
52 第2弁
53 第3弁
54 安全弁
61 第1測定器
62 第2測定器
63 第3測定器
W 冷却水(冷媒)
10 tuyere (member)
10A Cooling plate (member)
11 First channel 11a Inlet 11b Outlet 12 Second channel 12a Inlet 12b Outlet 20 Refrigerant distribution system 30 Pump 41 First pipe 42 Second pipe 43 Third pipe 44 Fourth pipe 51 First valve 52 Second 2nd valve 53 3rd valve 54 Safety valve 61 First measuring device 62 Second measuring device 63 Third measuring device W Cooling water (refrigerant)

Claims (10)

冷媒の流入口と流出口とが互いに異なる第1流路および第2流路が形成された部材を冷却する方法であって、
前記部材は、前記第1流路が前記第2流路よりも高温環境下に配置された状態で金属溶融炉に用いられ、
前記冷媒を前記第1流路に供給して流通させた後、前記第1流路から排出される前記冷媒を前記第2流路に供給して流通させる第1モードと、
前記冷媒を、前記第1流路を通さずに前記第2流路に供給する第2モードと、
を備え、
前記第1モードでの運転時に、前記第1流路に供給される前記冷媒の量と、前記第1流路から排出される前記冷媒の量と、を比較して、前記第1流路に破損が生じているか否かを判断し、
前記第1モードでの運転時に前記第1流路が破損したときに、前記第1モードを前記第2モードに切り替える、
冷却方法。
A method for cooling a member having a first flow path and a second flow path with different coolant inlets and outlets, comprising:
The member is used in a metal melting furnace in a state where the first flow path is arranged in a higher temperature environment than the second flow path,
a first mode in which the coolant discharged from the first channel is supplied to the second channel and circulated after the coolant is supplied to the first channel and circulated ;
a second mode in which the coolant is supplied to the second flow path without passing through the first flow path;
with
During operation in the first mode, the amount of the refrigerant supplied to the first flow path is compared with the amount of the refrigerant discharged from the first flow path, and the amount of the refrigerant discharged from the first flow path is compared. determine whether damage has occurred,
switching the first mode to the second mode when the first flow path breaks during operation in the first mode;
cooling method.
前記第1モードでは、前記第1流路における前記冷媒の平均流速が、前記第2流路における前記冷媒の平均流速よりも高速であることを特徴とする請求項1に記載の冷却方法。 2. The cooling method according to claim 1, wherein in said first mode, the average flow velocity of said coolant in said first flow path is higher than the average flow velocity of said coolant in said second flow path. 前記金属溶融炉が高炉であり、前記部材が羽口であり、前記冷媒は水であり、
前記第2モードでは、前記第2流路における前記冷媒の平均流速が5m/s以上である請求項1または2に記載の冷却方法。
the metal melting furnace is a blast furnace, the member is a tuyere, the coolant is water,
3. The cooling method according to claim 1 , wherein in the second mode, the average flow velocity of the coolant in the second flow path is 5 m/s or more.
前記第1モードで運転している状態から、前記第1流路を通さずに前記第2流路に供給する前記冷媒の流量を徐々に増加させる移行モードを更に備え、
前記第1モードでの運転時に、前記第2流路からの前記冷媒の流出量が前記第1流路への前記冷媒の流入量よりも低くなったときに前記移行モードで運転し、前記移行モードでの運転時における前記流入量および前記流出量に基づいて前記第1流路および前記第2流路のいずれが破損しているかを判断する請求項1から3のいずれか1項に記載の冷却方法。
Further comprising a transition mode in which the flow rate of the refrigerant supplied to the second flow path without passing through the first flow path is gradually increased from the state of operation in the first mode,
During the operation in the first mode, when the outflow amount of the refrigerant from the second flow path becomes lower than the inflow amount of the refrigerant to the first flow path, the transition mode is operated, and the transition mode is performed. 4. The method according to any one of claims 1 to 3, wherein it is determined which of the first flow path and the second flow path is damaged based on the inflow amount and the outflow amount during operation in mode. cooling method.
前記第1モードでの運転時に、前記第1流路への前記冷媒の流入量と、前記第1流路から前記第2流路への前記冷媒の流通量と、前記第2流路からの前記冷媒の流出量と、に基づいて、前記第1流路および前記第2流路のいずれが破損しているかを判断する請求項1からのいずれか1項に記載の冷却方法。 During operation in the first mode, the inflow amount of the refrigerant into the first flow path, the flow amount of the refrigerant from the first flow path to the second flow path, and the flow rate of the refrigerant from the second flow path 5. The cooling method according to any one of claims 1 to 4 , wherein which of the first channel and the second channel is damaged is determined based on the outflow amount of the coolant. 前記冷媒が液体であり、
前記冷媒が前記第1流路内で気化したときに、気化した前記冷媒を前記第1流路の流入口から流出させる請求項1からのいずれか1項に記載の冷却方法。
the refrigerant is a liquid,
6. The cooling method according to any one of claims 1 to 5 , wherein when the coolant vaporizes in the first flow path, the vaporized coolant flows out from an inlet of the first flow path.
冷媒の流入口と流出口とが互いに異なる第1流路および第2流路が形成された部材に冷媒を流通させる冷媒流通システムであって、
前記部材は、前記第1流路が前記第2流路よりも高温環境下に配置された状態で金属溶融炉に用いられ、
前記冷媒流通システムは、
前記冷媒を送出するポンプと、
前記ポンプと前記第1流路の流入口とを接続する第1配管と、
前記第1流路の流出口と前記第2流路の流入口とを接続する第2配管と、
前記第1配管と前記第2配管とを接続する第3配管と、
前記第1配管において、前記第3配管との接続部分よりも下流側に設けられた第1弁と、
前記第2配管において、前記第3配管との接続部分よりも上流側に設けられた第2弁と、
前記第3配管に設けられた第3弁と
前記ポンプおよび前記第1弁から前記第3弁を制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、
前記第1弁および前記第2弁を開き、前記第3弁を閉じた状態で、前記ポンプから前記第1配管に前記冷媒を供給する第1モードでの運転時に、前記第1流路に供給される前記冷媒の量と、前記第1流路から排出される前記冷媒の量と、を比較して、前記第1流路に破損が生じているか否かを判断し、
前記第1流路に破損が生じていないと判断した場合、前記第1弁および前記第2弁を開き、前記第3弁を閉じた状態で、前記ポンプから前記第1配管に前記冷媒を供給し、
前記第1流路に破損が生じていると判断した場合、前記第1弁および前記第2弁を閉じ、前記第3弁を開いた状態で、前記ポンプから前記第1配管に前記冷媒を供給する、
冷媒流通システム。
A refrigerant flow system for circulating a refrigerant through a member having a first flow path and a second flow path having different refrigerant inlets and outlets,
The member is used in a metal melting furnace in a state where the first flow path is arranged in a higher temperature environment than the second flow path,
The refrigerant distribution system is
a pump for delivering the refrigerant;
a first pipe connecting the pump and an inlet of the first channel;
a second pipe connecting the outlet of the first channel and the inlet of the second channel;
a third pipe connecting the first pipe and the second pipe;
A first valve provided in the first pipe downstream of a connection portion with the third pipe;
a second valve provided on the upstream side of the connection portion with the third pipe in the second pipe;
a third valve provided in the third pipe ;
a controller that controls the third valve through the pump and the first valve;
with
The control device is
Supply to the first flow path during operation in the first mode for supplying the refrigerant from the pump to the first pipe with the first valve and the second valve opened and the third valve closed comparing the amount of the refrigerant discharged and the amount of the refrigerant discharged from the first flow path to determine whether damage has occurred in the first flow path;
When it is determined that the first flow path is not damaged, the first valve and the second valve are opened, and the third valve is closed, and the refrigerant is supplied from the pump to the first pipe. death,
When it is determined that the first flow path is damaged, the first valve and the second valve are closed, and the third valve is opened, and the refrigerant is supplied from the pump to the first pipe. do,
Refrigerant distribution system.
前記第1流路の平均断面積が、前記第2流路の平均断面積よりも小さいことを特徴とする請求項に記載の冷媒流通システム。 8. The refrigerant distribution system according to claim 7, wherein the average cross-sectional area of the first flow path is smaller than the average cross-sectional area of the second flow path. 前記第2流路の流出口に接続された第4配管と、
前記第1配管を流れる前記冷媒の流量を測定する第1測定器と、
前記第2配管を流れる前記冷媒の流量を測定する第2測定器と、
前記第4配管を流れる前記冷媒の流量を測定する第3測定器と、を更に備える請求項またはに記載の冷媒流通システム。
a fourth pipe connected to the outlet of the second flow path;
a first measuring device for measuring the flow rate of the refrigerant flowing through the first pipe;
a second measuring device for measuring the flow rate of the refrigerant flowing through the second pipe;
9. The refrigerant distribution system according to claim 7 , further comprising a third measuring device for measuring the flow rate of said refrigerant flowing through said fourth pipe.
前記第1配管に設けられ、前記冷媒が前記第1流路内で気化したときに、気化した前記冷媒を前記第1流路の流入口から流出させる安全弁を更に備える請求項からのいずれか1項に記載の冷媒流通システム。 10. The safety valve according to any one of claims 7 to 9 , further comprising a safety valve provided in the first pipe for causing the vaporized refrigerant to flow out from the inlet of the first flow path when the refrigerant vaporizes in the first flow path. 1. The refrigerant circulation system according to 1.
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