JPH0517808A - 高炉内微粉炭燃焼性評価方法 - Google Patents
高炉内微粉炭燃焼性評価方法Info
- Publication number
- JPH0517808A JPH0517808A JP19745491A JP19745491A JPH0517808A JP H0517808 A JPH0517808 A JP H0517808A JP 19745491 A JP19745491 A JP 19745491A JP 19745491 A JP19745491 A JP 19745491A JP H0517808 A JPH0517808 A JP H0517808A
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- Japan
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- pulverized coal
- tuyere
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- combustibility
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- Radiation Pyrometers (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、高炉羽口内微粉炭を吹き込む際
に、完全燃焼する吹き込み量の限界を知ることを目的と
する。 【構成】 高炉羽口に放射温度カメラを設置し、高炉羽
口内の温度分布を画像解析する際に、羽口内温度がある
温度以下の領域の面積から微粉炭の燃焼を推定し、さら
にその立体の体積から微粉炭が完全燃焼するのに必要な
ある温度の等温面立体体積を推定し、それを羽口部レー
スウェイ体積と比較することにより微粉炭の燃焼性を評
価することを特徴とする。
に、完全燃焼する吹き込み量の限界を知ることを目的と
する。 【構成】 高炉羽口に放射温度カメラを設置し、高炉羽
口内の温度分布を画像解析する際に、羽口内温度がある
温度以下の領域の面積から微粉炭の燃焼を推定し、さら
にその立体の体積から微粉炭が完全燃焼するのに必要な
ある温度の等温面立体体積を推定し、それを羽口部レー
スウェイ体積と比較することにより微粉炭の燃焼性を評
価することを特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は高炉羽口内の温度状況を
評価する方法に関する。
評価する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、高炉羽口における微粉炭の燃焼情
報など高炉羽口内の温度状況は放射温度カメラにより得
ている。特に微粉炭の燃焼度合いは高炉内反応を予想す
る上で重要な指標となっており、通常は人による官能検
査で対応している。
報など高炉羽口内の温度状況は放射温度カメラにより得
ている。特に微粉炭の燃焼度合いは高炉内反応を予想す
る上で重要な指標となっており、通常は人による官能検
査で対応している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】炉内の反応状況など微
粉炭の燃焼度合いは、放射温度カメラで燃焼の代表温度
を測定するだけでは、つかむのは難しい。微粉炭の反応
速度をみるためには、炉内の代表温度だけではなく、炉
内の温度分布が定量的にわからないと求められない。さ
らに微粉炭の中には燃焼不十分（生鉱）状態で炉底に落
ちるものもあり、そのことも定量的に把握できない。
粉炭の燃焼度合いは、放射温度カメラで燃焼の代表温度
を測定するだけでは、つかむのは難しい。微粉炭の反応
速度をみるためには、炉内の代表温度だけではなく、炉
内の温度分布が定量的にわからないと求められない。さ
らに微粉炭の中には燃焼不十分（生鉱）状態で炉底に落
ちるものもあり、そのことも定量的に把握できない。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は前記の従来技術
の問題点を解決するものである。すなわち、高炉羽口に
放射温度カメラを設置し、前記放射温度カメラから得ら
れた高炉羽口内の温度分布により微粉炭の燃焼性を評価
する方法において、前記放射温度カメラの画像における
羽口内温度がある温度以下の領域の面積から微粉炭の燃
焼形状を推定し、さらにその燃焼形状の立体の体積から
微粉炭が完全に燃焼するのに必要なある温度により囲ま
れた等温面立体体積を推定し、それを羽口内部レースウ
ェイ体積と比較することにより、微粉炭の燃焼性を評価
することを特徴とする高炉内微粉炭燃焼性評価方法であ
る。
の問題点を解決するものである。すなわち、高炉羽口に
放射温度カメラを設置し、前記放射温度カメラから得ら
れた高炉羽口内の温度分布により微粉炭の燃焼性を評価
する方法において、前記放射温度カメラの画像における
羽口内温度がある温度以下の領域の面積から微粉炭の燃
焼形状を推定し、さらにその燃焼形状の立体の体積から
微粉炭が完全に燃焼するのに必要なある温度により囲ま
れた等温面立体体積を推定し、それを羽口内部レースウ
ェイ体積と比較することにより、微粉炭の燃焼性を評価
することを特徴とする高炉内微粉炭燃焼性評価方法であ
る。
【０００５】
【作用】以下、図面に基づいて、本発明を説明する。図
１は、高炉羽口の覗き孔ガラスから羽口内部の温度分布
を観察するシステムを示す。１は羽口内での微粉炭の燃
焼温度分布を計測する放射温度カメラである。２は、放
射温度カメラからの信号を温度に変換する画像処理装置
である。３は画像処理装置２により変換された羽口内で
の各点の温度をいくつかの温度領域に分割し、各温度領
域毎の面積を計算することにより、微粉炭の燃焼性を指
標化する画像解析装置である。４は画像処理装置２、画
像解析装置３からの出力を表示する表示器である。５は
高炉本体、６は微粉炭を吹き込むランス、７は高炉羽口
である。
１は、高炉羽口の覗き孔ガラスから羽口内部の温度分布
を観察するシステムを示す。１は羽口内での微粉炭の燃
焼温度分布を計測する放射温度カメラである。２は、放
射温度カメラからの信号を温度に変換する画像処理装置
である。３は画像処理装置２により変換された羽口内で
の各点の温度をいくつかの温度領域に分割し、各温度領
域毎の面積を計算することにより、微粉炭の燃焼性を指
標化する画像解析装置である。４は画像処理装置２、画
像解析装置３からの出力を表示する表示器である。５は
高炉本体、６は微粉炭を吹き込むランス、７は高炉羽口
である。
【０００６】図２は、画像処理装置により温度変換され
た羽口での温度分布画像である。６はランス、８は黒部
（微粉炭の未燃焼帯）、９は指定温度領域の境い目であ
る。図３は、高炉の羽口部分の断面図である。炉内には
羽口から衝風によってコークスが吹きとばされ、ほとん
ど空間になった領域ができる。この空間領域をレースウ
ェイ１０とよび、コークスの粒度等の性状と衝風の風
速、風量などの条件で大きさ、形状がきまってくる。実
際の大きさ、形状については常温でのモデル実験など多
くの研究がなされており、実験式も発表されている。
た羽口での温度分布画像である。６はランス、８は黒部
（微粉炭の未燃焼帯）、９は指定温度領域の境い目であ
る。図３は、高炉の羽口部分の断面図である。炉内には
羽口から衝風によってコークスが吹きとばされ、ほとん
ど空間になった領域ができる。この空間領域をレースウ
ェイ１０とよび、コークスの粒度等の性状と衝風の風
速、風量などの条件で大きさ、形状がきまってくる。実
際の大きさ、形状については常温でのモデル実験など多
くの研究がなされており、実験式も発表されている。
【０００７】微粉炭はレースウェイ１０で図３のような
温度分布をもって燃焼していると考えられる。この時あ
る温度Ｔ Xすなわち微粉炭が完全にガス化する温度の等
温面によって囲まれた立体（体積Ｖ X）がレースウェイ
体積Ｖ Rよりも小さい場合（Ｖ X＜Ｖ R）微粉炭は完全
に燃焼するが、逆にＶ X＞Ｖ Rとなった場合には不完全
燃焼する。よって微粉炭完全燃焼のための必要十分条件
は、 Ｖ X＜Ｖ R ・・・・・・・（第１式）
温度分布をもって燃焼していると考えられる。この時あ
る温度Ｔ Xすなわち微粉炭が完全にガス化する温度の等
温面によって囲まれた立体（体積Ｖ X）がレースウェイ
体積Ｖ Rよりも小さい場合（Ｖ X＜Ｖ R）微粉炭は完全
に燃焼するが、逆にＶ X＞Ｖ Rとなった場合には不完全
燃焼する。よって微粉炭完全燃焼のための必要十分条件
は、 Ｖ X＜Ｖ R ・・・・・・・（第１式）
【０００８】図４は、図３の内容をグラフで表した微粉
炭吹き込み限界量を示すグラフである。横軸に微粉炭吹
き込み量、縦軸に立体の体積をとったとき、体積Ｖ Xは
微粉炭吹き込み量の増大と共に増加するが、これがレー
スウェイ体積Ｖ Rと等しくなった点の微粉炭吹き込み量
が吹き込み限界量であると言える。
炭吹き込み限界量を示すグラフである。横軸に微粉炭吹
き込み量、縦軸に立体の体積をとったとき、体積Ｖ Xは
微粉炭吹き込み量の増大と共に増加するが、これがレー
スウェイ体積Ｖ Rと等しくなった点の微粉炭吹き込み量
が吹き込み限界量であると言える。
【０００９】ところでＶ Xはレースウェイの奥の方であ
り、直接観測することはできない。そこで羽口覗き孔ガ
ラスの視野から観測できる等温面立体体積ＶｉからＶ X
を推定することを次に考える。まずはじめに、等温面立
体体積を求めることを考える。図５はランスから吹き込
まれた微粉炭が燃焼している火炎の形状を示す図で
（ａ）は全体の側面図、（ｂ）は拡大した正面図、
（ｃ）は拡大した側面図である。この時、燃焼による等
温面立体は回転楕円体であると考えられる。よってこの
立体体積Ｖはこれを正面から見たときの等温面により囲
まれた領域の面積Ｓを用いて、 Ｖ＝ｋ・Ｓ 3 / 2 ・・・・・・・（第２式） と体積と面積の関係から数学的に表現することができ
る。
り、直接観測することはできない。そこで羽口覗き孔ガ
ラスの視野から観測できる等温面立体体積ＶｉからＶ X
を推定することを次に考える。まずはじめに、等温面立
体体積を求めることを考える。図５はランスから吹き込
まれた微粉炭が燃焼している火炎の形状を示す図で
（ａ）は全体の側面図、（ｂ）は拡大した正面図、
（ｃ）は拡大した側面図である。この時、燃焼による等
温面立体は回転楕円体であると考えられる。よってこの
立体体積Ｖはこれを正面から見たときの等温面により囲
まれた領域の面積Ｓを用いて、 Ｖ＝ｋ・Ｓ 3 / 2 ・・・・・・・（第２式） と体積と面積の関係から数学的に表現することができ
る。
【００１０】図６にこの関係を用い、微粉炭吹き込み量
を変化させた場合の解析結果を示す。横軸に微粉炭吹き
込み量、縦軸に等温面によって囲まれた面積Ｓの（３／
２）乗をとった。グラフより等温面立体体積Ｖは微粉炭
吹き込み量Ｍｐｃに比例する事が解る。
を変化させた場合の解析結果を示す。横軸に微粉炭吹き
込み量、縦軸に等温面によって囲まれた面積Ｓの（３／
２）乗をとった。グラフより等温面立体体積Ｖは微粉炭
吹き込み量Ｍｐｃに比例する事が解る。
【００１１】図７は図６の結果（羽口覗き孔ガラスの視
野内部でのもの）が、覗き孔ガラスの視野外に対しても
成り立つと拡張したものである。すなわちＶｘに関して
もＶｘ＝Ｋｘ・Ｍｐｃの関係が成り立つとする。これか
ら図３について述べた温度ＴXによって囲まれた立体体
積Ｖ Xは羽口の覗き孔ガラスの視野内部の温度Ｖｉを用
いて、 Ｖ X＝（Ｋ X／Ｋｉ）・Ｖｉ ・・・・・（第３式） と表現することができる。これに第２式を用いると、 Ｖ X＝（Ｋ X／Ｋｉ）・ｋ・Ｓｉ 3 / 2・・（第４式）
野内部でのもの）が、覗き孔ガラスの視野外に対しても
成り立つと拡張したものである。すなわちＶｘに関して
もＶｘ＝Ｋｘ・Ｍｐｃの関係が成り立つとする。これか
ら図３について述べた温度ＴXによって囲まれた立体体
積Ｖ Xは羽口の覗き孔ガラスの視野内部の温度Ｖｉを用
いて、 Ｖ X＝（Ｋ X／Ｋｉ）・Ｖｉ ・・・・・（第３式） と表現することができる。これに第２式を用いると、 Ｖ X＝（Ｋ X／Ｋｉ）・ｋ・Ｓｉ 3 / 2・・（第４式）
【００１２】これを第１式に代入し、Ｓに関し整理する
と、 Ｓｉ＜｛（Ｖ R・Ｋｉ）／（Ｋ X・ｋ）｝ 2 / 3・・（第５式） 第５式が意味しているのは、面積Ｓｉを右辺の式の値以
下に管理すれば微粉炭は完全燃焼するというものであ
る。
と、 Ｓｉ＜｛（Ｖ R・Ｋｉ）／（Ｋ X・ｋ）｝ 2 / 3・・（第５式） 第５式が意味しているのは、面積Ｓｉを右辺の式の値以
下に管理すれば微粉炭は完全燃焼するというものであ
る。
【００１３】図８に微粉炭燃焼性の判断フローを示す。
１０１で羽口からの送風量（Ｍ B）、送風温度（Ｔ
B）、空気比（μ）を情報としてレースウェイ体積（Ｖ
R）、傾きの比（Ｋ X／Ｋｉ）（ｉ＝１，２，３，・・
・）を計算する。１０２で放射温度計によって得られた
羽口内の温度分布から各温度以下の面積Ｓｉ（ｉ＝１，
２，３，・・・）を取り込む。１０３では、１０２で得
られたＳｉを第４式を用いてＶｉに変換する。１０４で
は、１０３で得られたＶｉ（ｉ＝１，２，３，・・・）
からＶ Xを次式によって計算する
１０１で羽口からの送風量（Ｍ B）、送風温度（Ｔ
B）、空気比（μ）を情報としてレースウェイ体積（Ｖ
R）、傾きの比（Ｋ X／Ｋｉ）（ｉ＝１，２，３，・・
・）を計算する。１０２で放射温度計によって得られた
羽口内の温度分布から各温度以下の面積Ｓｉ（ｉ＝１，
２，３，・・・）を取り込む。１０３では、１０２で得
られたＳｉを第４式を用いてＶｉに変換する。１０４で
は、１０３で得られたＶｉ（ｉ＝１，２，３，・・・）
からＶ Xを次式によって計算する
【００１４】
【数１】 １０５では、１０４で得られたＶ XとＶ Rとを比較しＶ
X＜Ｖ Rなら「微粉炭は完全燃焼」、Ｖ X＞Ｖ Rなら
「不完全燃焼」として評価している。なお、実際には、
第５式を用いてこれを行う。
X＜Ｖ Rなら「微粉炭は完全燃焼」、Ｖ X＞Ｖ Rなら
「不完全燃焼」として評価している。なお、実際には、
第５式を用いてこれを行う。
【００１５】
【実施例】実際の高炉において、送風量Ｍ B＝７９００
（Ｎｍ 3／ｍｉｎ）、送風温度ＴB＝１２２０（℃）、
送風Ｏ 2量Ｍ O＝７７００（Ｎｍ 3／ｈ）の条件で試験
を行った。上記の条件より、モデル実験からレースウェ
イ体積Ｖ R＝０．６０（ｍ 3）、設定パラメータＫｉ／
（Ｋ X・ｋ）＝０．０７７（ｍ - 1）を求めた。なお、
Ｋｉは１６５０℃の値のみとした。すなわち図８の１０
４において、ｎ＝１とした。
（Ｎｍ 3／ｍｉｎ）、送風温度ＴB＝１２２０（℃）、
送風Ｏ 2量Ｍ O＝７７００（Ｎｍ 3／ｈ）の条件で試験
を行った。上記の条件より、モデル実験からレースウェ
イ体積Ｖ R＝０．６０（ｍ 3）、設定パラメータＫｉ／
（Ｋ X・ｋ）＝０．０７７（ｍ - 1）を求めた。なお、
Ｋｉは１６５０℃の値のみとした。すなわち図８の１０
４において、ｎ＝１とした。
【００１６】これを第５式に代入すると、 Ｓｉ＜｛０．６０×０．０７７｝ 3 / 2＝０．００９９・・・ ≒０．０１（ｍ 2） よって、微粉炭を完全燃焼させる為には、１６５０℃以
下の面積Ｓｉを０．０１（ｍ 2）以下に管理すればよい
ことがわかる。
下の面積Ｓｉを０．０１（ｍ 2）以下に管理すればよい
ことがわかる。
【００１７】図９に、上記結論を検証するための実験結
果を示す。横軸に１６５０℃以下の面積Ｓｉ、縦軸に炉
内から採集した粒径１ｍｍ以下の粉内に占める未燃焼微
粉炭の比率を示す。結果は、上述の結論とほぼ一致して
いることがわかる。
果を示す。横軸に１６５０℃以下の面積Ｓｉ、縦軸に炉
内から採集した粒径１ｍｍ以下の粉内に占める未燃焼微
粉炭の比率を示す。結果は、上述の結論とほぼ一致して
いることがわかる。
【００１８】
【発明の効果】本発明によれば、微粉炭の吹き込み限度
が定量的に把握でき、熱源として高価な塊コークスに代
え、微粉炭を最大限に使用し得る。したがって高炉操業
コスト低減に寄与すること大である。
が定量的に把握でき、熱源として高価な塊コークスに代
え、微粉炭を最大限に使用し得る。したがって高炉操業
コスト低減に寄与すること大である。
【図１】高炉羽口内温度分布観察システムの略図
【図２】温度分布画像を示す図
【図３】高炉の羽口部分の断面図
【図４】微粉炭吹き込み限界量を示すグラフ
【図５】微粉炭燃焼火炎の形状を示す図
【図６】微粉炭吹き込み量と等温面立体体積の関係を示
すグラフ
すグラフ
【図７】図６の関係を拡張した関係を示すグラフ
【図８】微粉炭燃焼性の判断フローを示す図
【図９】温度領域面積Ｓと未燃焼微粉炭の実測値との関
係を示すグラフ
係を示すグラフ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 高炉羽口に放射温度カメラを設置し、前
記放射温度カメラから得られた高炉羽口内の温度分布に
より微粉炭の燃焼性を評価する方法において、前記放射
温度カメラの画像における羽口内温度がある温度以下の
領域の面積から微粉炭の燃焼形状を推定し、さらにその
燃焼形状の立体の体積から微粉炭が完全に燃焼するのに
必要なある温度により囲まれた等温面立体体積を推定
し、それを羽口内部レースウェイ体積と比較することに
より、微粉炭の燃焼性を評価することを特徴とする高炉
内微粉炭燃焼性評価方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19745491A JPH0517808A (ja) | 1991-07-12 | 1991-07-12 | 高炉内微粉炭燃焼性評価方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19745491A JPH0517808A (ja) | 1991-07-12 | 1991-07-12 | 高炉内微粉炭燃焼性評価方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0517808A true JPH0517808A (ja) | 1993-01-26 |
Family
ID=16374782
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19745491A Withdrawn JPH0517808A (ja) | 1991-07-12 | 1991-07-12 | 高炉内微粉炭燃焼性評価方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0517808A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017110259A (ja) * | 2015-12-16 | 2017-06-22 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 燃焼状況測定方法および燃焼状況測定システム |
| CN112921137A (zh) * | 2019-12-05 | 2021-06-08 | 上海梅山钢铁股份有限公司 | 一种炼铁高炉风口回旋区内煤粉燃烧率的检测方法 |
-
1991
- 1991-07-12 JP JP19745491A patent/JPH0517808A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017110259A (ja) * | 2015-12-16 | 2017-06-22 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 燃焼状況測定方法および燃焼状況測定システム |
| CN112921137A (zh) * | 2019-12-05 | 2021-06-08 | 上海梅山钢铁股份有限公司 | 一种炼铁高炉风口回旋区内煤粉燃烧率的检测方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19981008 |