JP7440717B2 - Blast furnace cooling equipment and blast furnace cooling method - Google Patents

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Description

本発明は高炉冷却装置および高炉冷却方法に関する。 The present invention relates to a blast furnace cooling device and a blast furnace cooling method.

高炉は、外殻である鉄皮の内側に耐火物層が張られるとともに、耐火物層と鉄皮との間にステーブが設置される。
ステーブは、銅または鋳鉄などで形成されたパネル状の部材とされ、鉄皮の内側に沿って配列される。ステーブには、内部に冷却水路が形成され、各ステーブの冷却通路にはそれぞれ鉄皮の外側から冷却水が循環され、所期の冷却能力を確保している。 In a blast furnace, a refractory layer is placed inside an iron shell, which is an outer shell, and a stave is installed between the refractory layer and the iron shell.
The staves are panel-shaped members made of copper or cast iron, and are arranged along the inside of the iron shell. Cooling water channels are formed inside the staves, and cooling water is circulated through the cooling channels of each stave from the outside of the steel shell to ensure the desired cooling capacity.

ステーブの冷却水路は、ステーブの下部に給水管を有し、上部に排水管を有する。これらの給水管および排水管は、それぞれ鉄皮の外側へ引き出され、上下に隣接するものどうしが連結管で連結される。複数段のステーブのうち最下段に設置されたステーブの給水管、および最上段に設置されたステーブの排水管には、冷却水の循環装置が接続される。
循環装置は、貯水用のタンク、放熱用の熱交換器、および圧送用のポンプを有し、タンク内の冷却水を、熱交換器で冷却したのち、ポンプで最下段のステーブに圧送する。供給された冷却水は、各段のステーブを通過しながら吸熱し、最上段のステーブからタンクへ戻される。これらのステーブおよび循環装置により、高炉冷却装置が構成される。 The stave cooling waterway has a water supply pipe at the bottom of the stave and a drain pipe at the top. These water supply pipes and drainage pipes are each drawn out to the outside of the steel shell, and vertically adjacent pipes are connected to each other by connecting pipes. A cooling water circulation device is connected to the water supply pipe of the stave installed at the lowest stage among the staves in the plurality of stages, and the drain pipe of the stave installed at the top stage.
The circulation device includes a water storage tank, a heat exchanger for heat radiation, and a pressure pump. After the cooling water in the tank is cooled by the heat exchanger, the pump pumps the cooling water to the lowest stave. The supplied cooling water absorbs heat while passing through the staves at each stage, and is returned to the tank from the stave at the top stage. These staves and circulation devices constitute a blast furnace cooling device.

前述のようなステーブは、高炉の稼働に伴って損耗し、冷却水路からの冷却水漏れを生じることがある。このような炉内漏水があると、高炉の運転状態が乱れる原因になるほか、冷却性能の低下に伴って鉄皮にまで損傷が生じる可能性もある。
従って、ステーブからの漏水を回避することは重要であり、そのために冷却水路の破損を事前に検知する方法が提案されている（特許文献１参照）。 The stave described above is worn out during operation of the blast furnace, and cooling water may leak from the cooling waterway. If there is water leakage inside the furnace, it will not only cause disturbances in the operating conditions of the blast furnace, but also cause damage to the steel shell due to a decrease in cooling performance.
Therefore, it is important to avoid water leakage from the stave, and for this purpose, a method has been proposed to detect damage to the cooling water channel in advance (see Patent Document 1).

特開平６－３４７３６１号公報Japanese Patent Application Publication No. 6-347361

前述した特許文献１のように、冷却水路における冷却水の圧力を炉内圧力よりも下げた場合、冷却水路が破損しても炉内ガスで押し戻され、漏水しにくい。ただし、冷却水の圧力を低くすると、ステーブへの冷却水の供給が十分でなくなり、冷却能力が低下し、ステーブないし鉄皮の破損に至る可能性がある。
一方、十分な圧力で冷却水を供給する場合、ステーブの一部、特に下段のステーブにおいて、冷却水路の圧力が炉内圧力より高くなり、炉内への漏水の可能性がある。
このように、従来のステーブおよび循環装置では、冷却水の圧力を抑制しつつ冷却能力を十分にすることが難しく、その改善が求められていた。 As in Patent Document 1 mentioned above, when the pressure of the cooling water in the cooling waterway is lower than the pressure inside the furnace, even if the cooling waterway is damaged, it is pushed back by the gas inside the furnace, making it difficult for water to leak. However, if the pressure of the cooling water is lowered, the supply of cooling water to the stave will be insufficient, the cooling capacity will decrease, and there is a possibility that the stave or the iron shell may be damaged.
On the other hand, when cooling water is supplied at sufficient pressure, the pressure in the cooling water channel becomes higher than the pressure inside the furnace in some of the staves, particularly in the lower stave, and there is a possibility that water leaks into the furnace.
As described above, with conventional staves and circulation devices, it is difficult to maintain sufficient cooling capacity while suppressing the pressure of cooling water, and improvements have been sought.

本発明の目的は、冷却水の圧力を抑制しつつ十分な冷却能力が得られる高炉冷却装置および高炉冷却方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a blast furnace cooling device and a blast furnace cooling method that can obtain sufficient cooling capacity while suppressing the pressure of cooling water.

本発明の高炉冷却装置は、高炉の内側に張られた複数のステーブと、前記ステーブに冷却水を循環させる循環装置を有する高炉冷却装置であって、前記ステーブは高さ別に複数段のステーブ群に区分され、前記循環装置は前記ステーブ群に対応した複数系統が設置されていることを特徴とする。 The blast furnace cooling device of the present invention is a blast furnace cooling device having a plurality of staves stretched inside a blast furnace and a circulation device for circulating cooling water to the staves, the staves being arranged in a plurality of stave groups according to height. The circulation system is characterized in that a plurality of systems corresponding to the stave groups are installed.

このような本発明では、複数段のステーブ群は、それぞれ所定の高さ範囲の複数のステーブで構成され、各々には対応する循環装置から冷却水が循環される。各系統の循環装置は、それぞれ対応するステーブ群に属するステーブに対して十分な圧力で送水できればよく、各ステーブ群において冷却水の圧力を抑制しつつ十分な冷却能力が得られる。その結果、高炉冷却装置全体として、冷却水の圧力を抑制しつつ十分な冷却能力を得ることができる。 According to the present invention, the multi-stage stave group is composed of a plurality of staves each having a predetermined height range, and cooling water is circulated through each stave from a corresponding circulation device. The circulation device of each system only needs to be able to send water at sufficient pressure to the staves belonging to the corresponding stave group, and sufficient cooling capacity can be obtained while suppressing the pressure of the cooling water in each stave group. As a result, the blast furnace cooling system as a whole can obtain sufficient cooling capacity while suppressing the pressure of the cooling water.

本発明の高炉冷却装置において、複数段の前記ステーブ群は、前記ステーブ群に属する前記ステーブの冷却水路どうしが連結管で連結され、前記ステーブ群の最上段の前記ステーブの排水管と、前記ステーブ群の最下段の前記ステーブの給水管との間に、対応する前記循環装置が接続されている構成とすることができる。
このような本発明では、各々のステーブ群にそれぞれ循環装置が接続され、各ステーブ群に属するステーブに各々の循環装置からの冷却水を循環できる。 In the blast furnace cooling device of the present invention, in the plurality of stave groups, cooling channels of the staves belonging to the stave group are connected to each other by a connecting pipe, and a drain pipe of the stave in the uppermost stage of the stave group and a drain pipe of the stave in the uppermost stage of the stave group The corresponding circulation device may be connected between the water supply pipe of the stave at the lowest stage of the group.
In the present invention, a circulation device is connected to each stave group, and cooling water from each circulation device can be circulated to the staves belonging to each stave group.

本発明の高炉冷却装置において、複数系統の前記循環装置は、それぞれ貯水用のタンク、放熱用の熱交換器、および圧送用のポンプを有し、前記タンクは対応する前記ステーブ群の最上段の前記ステーブの前記排水管の高さ以上に配置されることが好ましい。
このような本発明では、タンクにより冷却水を貯水しておき、熱交換器により冷却水の放熱を行い、ポンプにより冷却水を対応するステーブ群に圧送することができる。ステーブ群から戻る冷却水はタンクに貯水される。
この際、タンクの高さがステーブ群の最上段のステーブの排水管の高さ以上に配置されていることで、タンクにおいて対応するステーブ群を含む循環系統内のガス抜き機能も兼ねることができる。 In the blast furnace cooling device of the present invention, each of the plural systems of circulation devices includes a tank for water storage, a heat exchanger for heat radiation, and a pump for pressure feeding, and the tank is connected to the top stage of the corresponding stave group. It is preferable that the height of the stave is greater than or equal to the height of the drain pipe.
According to the present invention, the cooling water can be stored in the tank, the heat exchanger can radiate heat from the cooling water, and the pump can force-feed the cooling water to the corresponding stave group. Cooling water returning from the stave group is stored in a tank.
In this case, by placing the tank at a height higher than the height of the drain pipe of the topmost stave in the stave group, the tank can also serve as a gas vent in the circulation system that includes the corresponding stave group. .

本発明の高炉冷却装置において、複数系統の前記循環装置の前記ポンプおよび前記熱交換器が同じ高さ領域に配置される構成としてもよい。
このような本発明では、複数系統の循環装置のポンプおよび熱交換器を同じ高さ範囲に集合設置することができ、設置スペースを確保しやすいとともに、保守点検も容易にできる。 In the blast furnace cooling device of the present invention, the pumps and the heat exchangers of the plurality of circulation devices may be arranged in the same height region.
According to the present invention, the pumps and heat exchangers of a plurality of circulation systems can be collectively installed in the same height range, making it easy to secure installation space and also facilitate maintenance and inspection.

本発明の高炉冷却方法は、高炉の内側に張られた複数のステーブを、高さ方向に複数段のステーブ群に区画し、前記ステーブ群ごとに冷却水を循環させることを特徴とする。
このような本発明では、前述した本発明の高炉冷却装置で説明した通りの効果を得ることができる。 The blast furnace cooling method of the present invention is characterized in that a plurality of staves stretched inside the blast furnace are divided into stave groups of multiple stages in the height direction, and cooling water is circulated for each stave group.
According to the present invention, the same effects as described in the above-mentioned blast furnace cooling device of the present invention can be obtained.

本発明によれば、冷却水の圧力を抑制しつつ十分な冷却能力が得られる高炉冷却装置および高炉冷却方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a blast furnace cooling device and a blast furnace cooling method that can obtain sufficient cooling capacity while suppressing the pressure of cooling water.

本発明の第１実施形態の高炉冷却装置を示すブロック図。FIG. 1 is a block diagram showing a blast furnace cooling device according to a first embodiment of the present invention. 第１実施形態における設備高さと圧力の関係を示すグラフ。A graph showing the relationship between equipment height and pressure in the first embodiment. 従来の高炉冷却装置を示すブロック図。FIG. 1 is a block diagram showing a conventional blast furnace cooling device. 従来の高炉冷却装置における設備高さと圧力の関係を示すグラフ。A graph showing the relationship between equipment height and pressure in a conventional blast furnace cooling device. 本発明の第２実施形態の高炉冷却装置を示すブロック図。The block diagram which shows the blast furnace cooling device of 2nd Embodiment of this invention. 第２実施形態における設備高さと圧力の関係を示すグラフ。A graph showing the relationship between equipment height and pressure in the second embodiment.

〔第１実施形態〕
図１には、本発明の第１実施形態の高炉冷却装置１が示されている。
図１において、高炉２は鉄皮３を有し、鉄皮３の内側には複数のステーブ４が張られている。ステーブ４の一部の内側には、さらに耐火レンガなどの耐火材５が張られている。 [First embodiment]
FIG. 1 shows a blast furnace cooling device 1 according to a first embodiment of the present invention.
In FIG. 1, a blast furnace 2 has an iron shell 3, and a plurality of staves 4 are stretched inside the iron shell 3. A refractory material 5 such as a refractory brick is further placed inside a part of the stave 4.

複数のステーブ４は、それぞれ銅または鋳鉄の板材であり、内部には冷却水路が形成されている。各ステーブ４において、冷却水路の一端はステーブ４の下部から引き出されて給水管とされ、他端はステーブ４の上部から引き出されて排水管とされている。 Each of the plurality of staves 4 is made of a plate made of copper or cast iron, and cooling channels are formed inside thereof. In each stave 4, one end of the cooling water channel is drawn out from the lower part of the stave 4 to serve as a water supply pipe, and the other end is drawn out from the upper part of the stave 4 to serve as a drain pipe.

複数のステーブ４は、それぞれ高さ別に区分され、高さＨｔ１から高さＨｂ１までの範囲にあるものが第１のステーブ群４１とされ、高さＨｔ２から高さＨｂ２までの範囲にあるものが第２のステーブ群４２とされている。第１のステーブ群４１の最下段の給水管の高さは高さＨｂ１、最上段の排水管の高さは高さＨｔ１とする。第２のステーブ群４２の最下段の給水管の高さは高さＨｂ２、最上段の排水管の高さは高さＨｔ２である。
各ステーブ群４１，４２においては、それぞれステーブ４の冷却水路どうしが連結管１１，２１で連結され、最下段のステーブ４の給水管から最上段のステーブ４の排水管までが一連の水路とされている。 The plurality of staves 4 are divided according to height, and those within the range from height Ht1 to height Hb1 are the first stave group 41, and those within the range from height Ht2 to height Hb2. This is a second stave group 42. The height of the lowest stage water supply pipe of the first stave group 41 is assumed to be a height Hb1, and the height of the highest stage drain pipe is assumed to be a height Ht1. The height of the lowermost water supply pipe of the second stave group 42 is Hb2, and the height of the uppermost drain pipe is Ht2.
In each stave group 41, 42, the cooling channels of the staves 4 are connected to each other by connecting pipes 11, 21, and a series of water channels is formed from the water supply pipe of the lowest stave 4 to the drain pipe of the uppermost stave 4. ing.

高炉冷却装置１は、前述したステーブ群４１，４２を含むとともに、第１のステーブ群４１に対応する第１の循環装置１０と、第２のステーブ群４２に対応する第２の循環装置２０と、の２系統を備えている。 The blast furnace cooling device 1 includes the stave groups 41 and 42 described above, and a first circulation device 10 corresponding to the first stave group 41 and a second circulation device 20 corresponding to the second stave group 42. It has two systems:

第１の循環装置１０は、第１のステーブ群４１の最下段の給水管に接続される給水配管１２と、第１のステーブ群４１の最上段の排水管に接続される排水配管１３とを有する。給水配管１２と排水配管１３との間には、貯水用のタンク１４、放熱用の熱交換器１５、および圧送用のポンプ１６が設置されている。タンク１４は、対応する第１のステーブ群４１の最上段の排水管の高さに配置されている。 The first circulation device 10 includes a water supply pipe 12 connected to the lowest stage water supply pipe of the first stave group 41 and a drainage pipe 13 connected to the highest stage drain pipe of the first stave group 41. have A tank 14 for storing water, a heat exchanger 15 for heat radiation, and a pump 16 for pressure feeding are installed between the water supply pipe 12 and the drainage pipe 13. The tank 14 is arranged at the level of the uppermost drain pipe of the corresponding first stave group 41.

第２の循環装置２０は、第２のステーブ群４２の最下段の給水管に接続される給水配管２２と、第２のステーブ群４２の最上段の排水管に接続される排水配管２３とを有する。給水配管２２と排水配管２３との間には、貯水用のタンク２４、放熱用の熱交換器２５、および圧送用のポンプ２６が設置されている。タンク２４は、対応する第２のステーブ群４２の最上段の排水管の高さに配置されている。 The second circulation device 20 has a water supply pipe 22 connected to the lowest stage water supply pipe of the second stave group 42 and a drainage pipe 23 connected to the highest stage drain pipe of the second stave group 42. have A tank 24 for storing water, a heat exchanger 25 for heat radiation, and a pump 26 for pressure feeding are installed between the water supply pipe 22 and the drainage pipe 23. The tank 24 is arranged at the level of the uppermost drain pipe of the corresponding second stave group 42.

第２の循環装置２０の熱交換器２５およびポンプ２６は、対応するステーブ群４２の最下段の給水管の高さＨｂ２に配置されている。一方、第１の循環装置１０の熱交換器１５およびポンプ１６は、第２の循環装置２０の熱交換器２５およびポンプ２６と略同じ高さＨｐ１に配置されている。
そのために、タンク１４から熱交換器１５に至る配管は、高さＨｂ１より更に下方へ延長されており、ポンプ１６からの給水配管１２には、高さＨｐ１から高さＨｂ１まで上向きに延びる区間が形成されている。 The heat exchanger 25 and pump 26 of the second circulation device 20 are arranged at the height Hb2 of the lowest water supply pipe of the corresponding stave group 42. On the other hand, the heat exchanger 15 and pump 16 of the first circulation device 10 are arranged at approximately the same height Hp1 as the heat exchanger 25 and pump 26 of the second circulation device 20.
For this purpose, the piping from the tank 14 to the heat exchanger 15 is extended further below the height Hb1, and the water supply piping 12 from the pump 16 has a section extending upward from the height Hp1 to the height Hb1. It is formed.

本実施形態においては、高さが異なる２段のステーブ群４１，４２と、各々に対応する循環装置１０，２０とにより、高炉２の冷却が行われる。
高炉２のうち、高さＨｔ１～Ｈｂ１の範囲については、ステーブ群４１および対応する循環装置１０により、冷却が行われる。
すなわち、タンク１４から送出された冷却水は、熱交換器１５で冷却されたうえ、ポンプ１６で圧送されて給水配管１２から第１のステーブ群４１に入り、連結管１１で連結された各ステーブ４を通る間に、高さＨｔ１から高さＨｂ１の区間の炉内を冷却し、排水配管１３からタンク１４へと戻される。 In this embodiment, the blast furnace 2 is cooled by two stages of stave groups 41 and 42 having different heights and respective circulation devices 10 and 20.
In the blast furnace 2, the range of heights Ht1 to Hb1 is cooled by the stave group 41 and the corresponding circulation device 10.
That is, the cooling water sent out from the tank 14 is cooled by the heat exchanger 15, and is then pressure-fed by the pump 16, enters the first stave group 41 from the water supply pipe 12, and flows into each stave group connected by the connecting pipe 11. 4, the inside of the furnace in the section from the height Ht1 to the height Hb1 is cooled, and the water is returned to the tank 14 from the drainage pipe 13.

高炉２のうち、高さＨｔ２～Ｈｂ２の範囲については、ステーブ群４２および対応する循環装置２０により、冷却が行われる。
すなわち、タンク２４から送出された冷却水は、熱交換器２５で冷却されたうえ、ポンプ２６で圧送されて給水配管２２から第２のステーブ群４２に入り、連結管２１で連結された各ステーブ４を通る間に、高さＨｔ２から高さＨｂ２の区間の炉内を冷却し、排水配管２３からタンク２４へと戻される。 In the blast furnace 2, the range of heights Ht2 to Hb2 is cooled by the stave group 42 and the corresponding circulation device 20.
That is, the cooling water sent out from the tank 24 is cooled by the heat exchanger 25, and is then pressure-fed by the pump 26, enters the second stave group 42 from the water supply pipe 22, and flows into each stave group connected by the connecting pipe 21. 4, the inside of the furnace in the section from the height Ht2 to the height Hb2 is cooled, and the water is returned to the tank 24 from the drainage pipe 23.

このように、高さが異なる２段のステーブ群４１，４２と、各々に対応する循環装置１０，２０とにより、高炉２の冷却部分を２つの高さ区画に分割して個々に冷却することで、各区画における冷却水の圧力が抑制される。
図２には、本実施形態のステーブ群４１，４２および循環装置１０，２０における冷却水および炉内の圧力分布が示されている。 In this way, the cooling portion of the blast furnace 2 can be divided into two height sections and individually cooled by the two-stage stave groups 41 and 42 with different heights and the corresponding circulation devices 10 and 20. Therefore, the pressure of the cooling water in each section is suppressed.
FIG. 2 shows the pressure distribution in the stave groups 41, 42 and circulation devices 10, 20 and the cooling water in the furnace.

ステーブ群４１は、高炉２の高さＨｔ１～Ｈｂ１の範囲に配置されており、ステーブ群４１を通る冷却水の水圧Ｐ１は、最下段の高さＨｂ１で例えば２．０ｋｇ／ｃｍ２であり、最上段の高さＨｔ１で０ｋｇ／ｃｍ２となる。水圧Ｐ１において、最下段の高さＨｂ１での水圧はポンプ１６による冷却水の送水圧に相当し、最上段の高さＨｔ１での水圧は冷却水がタンク１４に戻る圧力である。
ステーブ群４１の内部の冷却水路にかかる圧力は、実際には水圧Ｐ１から圧損分を減じた水圧Ｐ１ａとなり、水圧Ｐ１の最大値である２．０ｋｇ／ｃｍ２を超えることはない。 The stave group 41 is arranged in a range of heights Ht1 to Hb1 of the blast furnace 2, and the water pressure P1 of the cooling water passing through the stave group 41 is, for example, 2.0 kg/cm 2 at the height Hb1 of the lowest stage. The height of the top layer Ht1 is 0 kg/cm 2 . In the water pressure P1, the water pressure at the height Hb1 of the lowest stage corresponds to the water supply pressure of cooling water by the pump 16, and the water pressure at the height Ht1 of the highest stage is the pressure at which the cooling water returns to the tank 14.
The pressure applied to the cooling water channel inside the stave group 41 is actually the water pressure P1a obtained by subtracting the pressure loss from the water pressure P1, and does not exceed 2.0 kg/cm 2 which is the maximum value of the water pressure P1.

同様に、ステーブ群４２は、高炉２の高さＨｔ２～Ｈｂ２の範囲に配置されており、ステーブ群４２を通る冷却水の水圧Ｐ２は、最下段の高さＨｂ２で２．０ｋｇ／ｃｍ２、最上段の高さＨｔ１で０ｋｇ／ｃｍ２となる。水圧Ｐ２において、最下段の高さＨｂ２での水圧は、ポンプ２６による冷却水の送水圧に相当し、最上段の高さＨｔ２での水圧は冷却水がタンク２４に戻る圧力である。
ステーブ群４２の内部の冷却水路にかかる圧力は、実際には水圧Ｐ２から圧損分を減じた水圧Ｐ２ａとなり、水圧Ｐ２の最大値である２．０ｋｇ／ｃｍ２を超えることはない。 Similarly, the stave group 42 is arranged in a range of heights Ht2 to Hb2 of the blast furnace 2, and the water pressure P2 of the cooling water passing through the stave group 42 is 2.0 kg/cm 2 at the height Hb2 of the lowest stage, The height of the top layer Ht1 is 0 kg/cm 2 . In the water pressure P2, the water pressure at the lowest stage height Hb2 corresponds to the water supply pressure of cooling water by the pump 26, and the water pressure at the highest stage height Ht2 is the pressure at which the cooling water returns to the tank 24.
The pressure applied to the cooling water channel inside the stave group 42 is actually the water pressure P2a obtained by subtracting the pressure loss from the water pressure P2, and does not exceed 2.0 kg/cm 2 which is the maximum value of the water pressure P2.

これらのステーブ群４１，４２における水圧Ｐ１，Ｐ２に対し、従来の高炉冷却装置におけるステーブ内の水圧は次のようになる。
図３において、高炉冷却装置９では、ステーブ４は、最上段の高さＨｔ１から最下段の高さＨｂ２までの間の各々が、連結管５１で相互に連結されているが、複数段に区画されてはいない。そして、高さＨｔ１から最下段の高さＨｂ２までの各ステーブ４には、一系統の循環装置５０だけが設置されている。なお、循環装置５０を構成する給水配管５２、排水配管５３、ポンプ５４、熱交換器５５、ポンプ５６は、それぞれ循環装置１０，２０と同様である。 In contrast to the water pressures P1 and P2 in these stave groups 41 and 42, the water pressure in the staves in the conventional blast furnace cooling system is as follows.
In FIG. 3, in the blast furnace cooling device 9, the staves 4 are connected to each other by connecting pipes 51 from the height Ht1 of the highest stage to the height Hb2 of the lowest stage, but are divided into multiple stages. It has not been done. Only one system of circulation device 50 is installed in each stave 4 from the height Ht1 to the lowest height Hb2. Note that the water supply pipe 52, drainage pipe 53, pump 54, heat exchanger 55, and pump 56 that constitute the circulation device 50 are the same as those in the circulation devices 10 and 20, respectively.

図４には、図３に示す従来の高炉冷却装置９におけるステーブ４および循環装置５０の冷却水の圧力分布が示されている。
ステーブ４は、高炉２の高さＨｔ１～Ｈｂ２の範囲に配置されており、ステーブ４を通る冷却水の水圧Ｐ０は、最下段の高さＨｂ２で例えば４．５ｋｇ／ｃｍ２であり、最上段の高さＨｔ１で０ｋｇ／ｃｍ２となる。
ステーブ４の内部の冷却水路にかかる圧力は、実際には水圧Ｐ０から圧損分を減じた水圧Ｐ０ａであるが、流速などに応じて水圧Ｐ０に近づく。水圧Ｐ０は、最下段の高さＨｂ２の近傍で、高炉２の炉内圧力Ｐｆを超えており、ステーブ４の冷却水路の水圧Ｐ０が、炉内圧力Ｐｆを超えた状態では、冷却水の炉内への漏水の可能性がある。 FIG. 4 shows the pressure distribution of cooling water in the stave 4 and circulation device 50 in the conventional blast furnace cooling device 9 shown in FIG. 3.
The stave 4 is arranged in a range of heights Ht1 to Hb2 of the blast furnace 2, and the water pressure P0 of the cooling water passing through the stave 4 is, for example, 4.5 kg/cm 2 at the height Hb2 of the lowest stage, and The height Ht1 is 0 kg/ cm2 .
The pressure applied to the cooling water channel inside the stave 4 is actually the water pressure P0a obtained by subtracting the pressure loss from the water pressure P0, but approaches the water pressure P0 depending on the flow rate and the like. The water pressure P0 exceeds the furnace pressure Pf of the blast furnace 2 near the height Hb2 of the lowest stage, and when the water pressure P0 of the cooling channel of the stave 4 exceeds the furnace pressure Pf, the cooling water There is a possibility of water leaking inside.

図２に戻って、本実施形態では、２段のステーブ群４１，４２に分割することで、冷却水路の最大圧力が大幅に低減されており，図４のような炉内圧力Ｐｆを超える状況を確実に防止することができる。
なお、循環装置１０においては、熱交換器１５およびポンプ１６を高さＨｐ１まで下げているため、該当部分での配管内圧力Ｐｐが炉内圧力Ｐｆを超える状況もありうる。しかし、配管内圧力Ｐｐは循環装置１０における配管の圧力であって、ステーブ群４１の内部での圧力ではないため、冷却水の炉内への漏水の原因にはならない。 Returning to FIG. 2, in this embodiment, by dividing into two stages of stave groups 41 and 42, the maximum pressure of the cooling water channel is significantly reduced, and the situation in which the pressure in the furnace exceeds Pf as shown in FIG. can be reliably prevented.
In addition, in the circulation device 10, since the heat exchanger 15 and the pump 16 are lowered to the height Hp1, there may be a situation where the internal pressure Pp of the piping at the relevant portion exceeds the internal pressure Pf of the furnace. However, since the pipe internal pressure Pp is the pressure in the pipes in the circulation system 10 and not the pressure inside the stave group 41, it does not cause cooling water to leak into the furnace.

このような本実施形態によれば、以下のような効果が得られる。
本実施形態では、所定の高さＨｔ１～Ｈｂ１の範囲，Ｈｔ２～Ｈｂ２にある複数のステーブ４により２段のステーブ群４１，４２が構成され、各々には対応する循環装置１０，２０から冷却水が循環される。各系統の循環装置１０，２０は、それぞれ対応するステーブ群４１，４２に属するステーブ４に対して十分な圧力で送水できればよく、各ステーブ群４１，４２において冷却水の圧力を抑制しつつ十分な冷却能力が得られる。その結果、高炉冷却装置１全体として、冷却水の圧力を抑制しつつ十分な冷却能力が得られる。 According to this embodiment, the following effects can be obtained.
In the present embodiment, two-stage stave groups 41 and 42 are constituted by a plurality of staves 4 located in a predetermined height range of Ht1 to Hb1 and Ht2 to Hb2, each of which receives cooling water from a corresponding circulation device 10 or 20. is circulated. The circulation devices 10, 20 of each system only need to be able to supply water at sufficient pressure to the staves 4 belonging to the corresponding stave groups 41, 42, and can suppress the pressure of cooling water in each stave group 41, 42 while supplying sufficient water. Provides cooling capacity. As a result, the blast furnace cooling device 1 as a whole can obtain sufficient cooling capacity while suppressing the pressure of the cooling water.

本実施形態では、２段のステーブ群４１，４２において、各々に属するステーブ４の冷却水路どうしが連結管１１，２１で連結され、ステーブ群４１，４２の最上段のステーブ４の排水管と、ステーブ群４１，４２の最下段のステーブ４の給水管との間に、対応する循環装置１０，２０が接続されるようにした。このため、各々のステーブ群４１，４２にそれぞれ循環装置１０，２０を接続することができ、各ステーブ群４１，４２に属するステーブ４に各々の循環装置１０，２０からの冷却水を循環できる。 In this embodiment, in the two stave groups 41 and 42, the cooling channels of the staves 4 belonging to each are connected to each other by the connecting pipes 11 and 21, and the drain pipe of the stave 4 at the top of the stave groups 41 and 42, Corresponding circulation devices 10 and 20 are connected between the lowermost stave 4 of the stave groups 41 and 42 and the water supply pipe. Therefore, the circulation devices 10 and 20 can be connected to each of the stave groups 41 and 42, respectively, and the cooling water from each of the circulation devices 10 and 20 can be circulated to the staves 4 belonging to each of the stave groups 41 and 42.

本実施形態では、２系統の循環装置１０，２０は、それぞれ貯水用のタンク１４，２４、放熱用の熱交換器１５，２５、および圧送用のポンプ１６，２６を有する構成としたので、タンク１４，２４により冷却水を貯水しておき、熱交換器１５，２５により冷却水の放熱を行い、ポンプ１６，２６により冷却水を対応するステーブ群４１，４２に圧送することができる。
とくに、タンク１４，２４は、対応するステーブ群４１，４２の最上段のステーブ４の排水管の高さＨｔ１，Ｈｔ２に配置したので、タンク１４，２４において、対応するステーブ群４１，４２を含む循環装置１０，２０内のガス抜き機能も兼ねることができる。 In this embodiment, the two systems of circulation devices 10 and 20 are configured to have tanks 14 and 24 for water storage, heat exchangers 15 and 25 for heat radiation, and pumps 16 and 26 for pressure feeding, respectively. 14 and 24 can store cooling water, heat exchangers 15 and 25 can radiate heat from the cooling water, and pumps 16 and 26 can pump the cooling water to corresponding stave groups 41 and 42.
In particular, since the tanks 14 and 24 are arranged at the heights Ht1 and Ht2 of the drain pipes of the uppermost stave 4 of the corresponding stave groups 41 and 42, the tanks 14 and 24 contain the corresponding stave groups 41 and 42. It can also serve as a gas venting function in the circulation devices 10 and 20.

本実施形態の循環装置２０では、ポンプ２６が、対応するステーブ群４２の最下段のステーブ４の給水管の高さＨｂ２に配置されるようにしたので、対応するステーブ群４２と対応する循環装置２０とが、互いに同じ高さＨｔ２～Ｈｂ２の範囲に設置され、循環装置２０の系統内配管水圧および対応するステーブ群４２の水圧をともに所定範囲内に収めることができ、漏水の可能性を低減できるとともに、送水時の損失も低減できる。 In the circulation device 20 of the present embodiment, the pump 26 is arranged at the height Hb2 of the water supply pipe of the lowest stave 4 of the corresponding stave group 42, so that the circulation device corresponding to the corresponding stave group 42 20 are installed within the same height range Ht2 to Hb2, and both the system pipe water pressure of the circulation device 20 and the water pressure of the corresponding stave group 42 can be kept within a predetermined range, reducing the possibility of water leakage. At the same time, losses during water supply can be reduced.

本実施形態では、２系統の循環装置１０，２０のポンプ１６，２６および熱交換器１５，２５が同じ高さＨｂ２の近傍領域に集合配置されるようにしたので、設置スペースを確保しやすいとともに、保守点検も容易にできる。 In this embodiment, the pumps 16, 26 and the heat exchangers 15, 25 of the two systems of circulation devices 10, 20 are arranged in the vicinity of the same height Hb2, making it easy to secure installation space and , maintenance and inspection can be done easily.

〔第２実施形態〕
図５には、本発明の第２実施形態の高炉冷却装置１Ａが示されている。
高炉冷却装置１Ａは、基本的に前述した第１実施形態と同様な構成を備え、高炉２の内側のステーブ４は、２段のステーブ群４１，４２に区分されている。このうち、下段のステーブ群４２に対応する循環装置２０は、前述した第１実施形態と同一であるが、上段のステーブ群４１に対応する循環装置１０Ａは、熱交換器１５およびポンプ１６の設置高さが異なる。 [Second embodiment]
FIG. 5 shows a blast furnace cooling device 1A according to a second embodiment of the present invention.
The blast furnace cooling device 1A basically has the same configuration as the first embodiment described above, and the stave 4 inside the blast furnace 2 is divided into two stages of stave groups 41 and 42. Of these, the circulation device 20 corresponding to the lower stave group 42 is the same as the first embodiment described above, but the circulation device 10A corresponding to the upper stave group 41 is equipped with a heat exchanger 15 and a pump 16. Different heights.

前述した第１実施形態では、循環装置１０の熱交換器１５およびポンプ１６は高さＨｐ１に設置され、高さＨｂ１にある循環装置２０の熱交換器２５およびポンプ２６と集合設置されていた。
これに対し、本実施形態では、循環装置１０Ａの熱交換器１５およびポンプ１６は、高さＨｂ１つまり対応するステーブ群４１の最下段の給水管の高さに設置されている。 In the first embodiment described above, the heat exchanger 15 and pump 16 of the circulation device 10 were installed at the height Hp1, and were installed together with the heat exchanger 25 and the pump 26 of the circulation device 20 at the height Hb1.
On the other hand, in this embodiment, the heat exchanger 15 and the pump 16 of the circulation device 10A are installed at the height Hb1, that is, at the height of the lowest water supply pipe of the corresponding stave group 41.

その結果、本実施形態では、循環装置１０Ａ，２０のいずれにおいても、熱交換器１５，２５およびポンプ１６，２６が、対応するステーブ群４１，４２の最下段の給水管の高さＨｂ１，Ｈｂ２に設置され、それ以上の水圧となる箇所が解消されている。
図６に示すように、循環装置１０Ａ，２０に対応するステーブ群４１，４２では、各々の冷却水路の水圧Ｐ１，Ｐ２が、それぞれ炉内圧力Ｐｆを超えることがない。
従って、循環装置１０Ａ，２０のいずれにおいても、漏水の可能性を低減できるとともに、送水時の損失も低減できる。
さらに、循環装置１０Ａの熱交換器１５およびポンプ１６は、対応するステーブ群４１の最下段の給水管に最寄りの配置にでき、前述した第１実施形態よりも配管を短縮し、簡素化することができる。 As a result, in this embodiment, in both the circulation devices 10A and 20, the heat exchangers 15 and 25 and the pumps 16 and 26 are installed at heights Hb1 and Hb2 of the lowest water supply pipes of the corresponding stave groups 41 and 42, respectively. The system was installed in the area, eliminating areas where water pressure would be higher than that.
As shown in FIG. 6, in the stave groups 41 and 42 corresponding to the circulation devices 10A and 20, the water pressures P1 and P2 of the respective cooling channels do not exceed the in-furnace pressure Pf, respectively.
Therefore, in both the circulation devices 10A and 20, the possibility of water leakage can be reduced, and losses during water supply can also be reduced.
Furthermore, the heat exchanger 15 and pump 16 of the circulation device 10A can be placed closest to the lowest water supply pipe of the corresponding stave group 41, which shortens and simplifies the piping compared to the first embodiment described above. I can do it.

〔他の実施形態〕
なお、本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形などは本発明に含まれる。
前記実施形態では、ステーブ４を２段に区分してステーブ群４１，４２としたが、３段以上に区分してもよい。
前記実施形態では、各ステーブ群４１，４２に属するステーブ４の数を６枚および５枚として近い数としたが、例えば４枚と７枚のように差をつけてもよい。この場合でも、各ステーブ群における最大水圧を抑制することが好ましいため、各ステーブ群に区画される高さ範囲をなるべく均等に揃えること、つまり高さが他より大きいステーブ群がないほうが望ましい。 [Other embodiments]
Note that the present invention is not limited to the embodiments described above, and the present invention includes modifications within the scope that can achieve the purpose of the present invention.
In the embodiment, the stave 4 is divided into two stages to form the stave groups 41 and 42, but it may be divided into three or more stages.
In the embodiment described above, the numbers of staves 4 belonging to each stave group 41 and 42 were set to be 6 and 5, which are close numbers, but they may be different, such as 4 and 7, for example. Even in this case, it is preferable to suppress the maximum water pressure in each stave group, so it is preferable that the height ranges divided into each stave group are made as equal as possible, that is, there is no stave group whose height is larger than the other stave groups.

前記実施形態では、循環装置１０，１０Ａ，２０として、同様なタンク１４，２４、熱交換器１５，２５、およびポンプ１６，２６を設置したが、各々は異なる機器を用いてもよい。ポンプ１６，２６がタンク１４，２４より下流側つまり給水配管１２，２２の側とすることは必須であるが、熱交換器１５，２５の設置位置は適宜変更してもよい。例えば、ポンプ１６，２６よりも下流側、あるいはタンク１４，２４よりも上流側つまり排水配管１３，２３に続く位置としてもよい。 In the embodiment, similar tanks 14, 24, heat exchangers 15, 25, and pumps 16, 26 were installed as the circulation devices 10, 10A, 20, but different devices may be used for each. Although it is essential that the pumps 16, 26 be located downstream of the tanks 14, 24, that is, on the side of the water supply pipes 12, 22, the installation positions of the heat exchangers 15, 25 may be changed as appropriate. For example, it may be located downstream of the pumps 16, 26, or upstream of the tanks 14, 24, that is, a position following the drainage pipes 13, 23.

循環装置１０，１０Ａ，２０のタンク１４，２４は、対応するステーブ群４１，４２のうち最上段のステーブの排水管の高さＨｔ１，Ｈｔ２に限らず、それぞれ同高さＨｔ１，Ｈｔ２より上方に設置してもよい。このような配置により、タンク１４，２４において対応する循環装置１０，２０内のガス抜き機能も兼ねることができる。
循環装置１０，１０Ａ，２０のポンプ１６，２６は、その両方をステーブ群４１，４２の最下段のステーブの給水管の高さＨｂ１，Ｈｂ２より下方に設置してもよい。ただし、漏水の可能性を低減できるとともに、送水時の損失も低減できるように、系統内の圧力を配慮した高さとすることが好ましい。 The tanks 14, 24 of the circulation devices 10, 10A, 20 are not limited to the heights Ht1, Ht2 of the drain pipes of the uppermost stave among the corresponding stave groups 41, 42, but are placed above the same heights Ht1, Ht2, respectively. It may be installed. With this arrangement, the tanks 14 and 24 can also serve as a gas venting function in the corresponding circulation devices 10 and 20.
Both pumps 16, 26 of the circulation devices 10, 10A, 20 may be installed below the heights Hb1, Hb2 of the water supply pipes of the lowest staves of the stave groups 41, 42. However, it is preferable to set the pressure within the system to a height that reduces the possibility of water leakage and also reduces loss during water supply.

前記実施形態では、循環装置１０，１０Ａ，２０を構成するタンク１４，２４、熱交換器１５，２５、およびポンプ１６，２６を独立させたが、一部の要素を循環装置１０，１０Ａ，２０で共用してもよい。例えば、循環装置１０，１０Ａ，２０でタンク２４および熱交換器２５を共用し、個別のポンプ１６，２６で各ステーブ群４１，４２に圧送してもよい。あるいは、ポンプ２６を共用し、上段のステーブ群４１には直接供給し、下段のステーブ群４２には減圧弁を介して供給するようにしてもよい。 In the embodiment, the tanks 14, 24, the heat exchangers 15, 25, and the pumps 16, 26 constituting the circulation devices 10, 10A, 20 were made independent; May be shared. For example, the tank 24 and heat exchanger 25 may be shared by the circulation devices 10, 10A, and 20, and the heat may be pumped to each stave group 41, 42 using individual pumps 16, 26. Alternatively, the pump 26 may be shared, and the upper stave group 41 is directly supplied, and the lower stave group 42 is supplied via a pressure reducing valve.

本発明は高炉冷却装置および高炉冷却方法に利用できる。 INDUSTRIAL APPLICATION This invention can be utilized for a blast furnace cooling device and a blast furnace cooling method.

１，１Ａ…高炉冷却装置、２…高炉、３…鉄皮、４…ステーブ、５…耐火材、１０，１０Ａ，２０…循環装置、１１，２１…連結管、１２，２２…給水配管、１３，２３…排水配管、１４，２４…タンク、１５，２５…熱交換器、１６，２６…ポンプ、４１，４２…ステーブ群。 1, 1A... Blast furnace cooling device, 2... Blast furnace, 3... Steel skin, 4... Stave, 5... Refractory material, 10, 10A, 20... Circulation device, 11, 21... Connecting pipe, 12, 22... Water supply piping, 13 , 23... Drainage piping, 14, 24... Tank, 15, 25... Heat exchanger, 16, 26... Pump, 41, 42... Stave group.

Claims (5)

高炉の内側に張られた複数のステーブと、前記ステーブに冷却水を循環させる循環装置を有する高炉冷却装置であって、前記ステーブは高さ別に複数段のステーブ群に区分され、前記循環装置は前記ステーブ群に対応した複数系統が設置され、前記複数段のステーブ群のうち最下段の前記ステーブ群の冷却水圧が、前記ステーブ群に対応する高さにおける前記高炉の炉内圧力よりも低いことを特徴とする高炉冷却装置。 A blast furnace cooling device comprising a plurality of staves stretched inside a blast furnace and a circulation device for circulating cooling water to the staves, the staves being divided into stave groups of multiple stages according to height, and the circulation device A plurality of systems corresponding to the stave groups are installed, and the cooling water pressure of the lowest stave group among the plurality of stages of stave groups is lower than the in-furnace pressure of the blast furnace at the height corresponding to the stave group. A blast furnace cooling device characterized by: 請求項１に記載した高炉冷却装置において、複数段の前記ステーブ群は、前記ステーブ群に属する前記ステーブの冷却水路どうしが連結管で連結され、前記ステーブ群の最上段の前記ステーブの排水管と、前記ステーブ群の最下段の前記ステーブの給水管との間に、対応する前記循環装置が接続されている構成とすることを特徴とする高炉冷却装置。 In the blast furnace cooling device according to claim 1, in the plurality of stave groups, the cooling channels of the staves belonging to the stave group are connected to each other by a connecting pipe, and the cooling channels of the stave in the uppermost stage of the stave group are connected to each other by a connecting pipe. , A blast furnace cooling device characterized in that the corresponding circulating device is connected between a water supply pipe of the lowest stave of the stave group. 請求項２に記載した高炉冷却装置において、複数系統の前記循環装置は、それぞれ貯水用のタンク、放熱用の熱交換器、および圧送用のポンプを有し、前記タンクは対応する前記ステーブ群の最上段の前記ステーブの前記排水管の高さ以上に配置されることを特徴とする高炉冷却装置。 In the blast furnace cooling system according to claim 2, each of the plurality of circulation systems includes a water storage tank, a heat exchanger for heat radiation, and a pump for pressure feeding, and each of the tanks has a plurality of systems, each of which has a water storage tank, a heat exchanger for heat radiation, and a pressure pump. A blast furnace cooling device characterized in that the blast furnace cooling device is disposed at a height higher than the height of the drain pipe of the stave in the uppermost stage. 請求項３に記載した高炉冷却装置において、複数系統の前記循環装置の前記ポンプおよび前記熱交換器が同じ高さ領域に配置されることを特徴とする高炉冷却装置。 4. The blast furnace cooling device according to claim 3, wherein the pumps and the heat exchangers of the plurality of systems of the circulation devices are arranged in the same height area. 高炉の内側に張られた複数のステーブを、高さ方向に複数段のステーブ群に区画し、前記ステーブ群ごとに冷却水を循環させ、前記複数段のステーブ群のうち最下段の前記ステーブ群の冷却水圧を、前記ステーブ群に対応する高さにおける前記高炉の炉内圧力よりも低くすることを特徴とする高炉冷却方法。 A plurality of staves stretched inside the blast furnace are divided into stave groups of multiple stages in the height direction, cooling water is circulated for each stave group, and the stave group of the lowest stage among the multiple stages of stave groups A blast furnace cooling method characterized in that the cooling water pressure of the blast furnace is lower than the pressure inside the blast furnace at a height corresponding to the stave group.
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