JPH0642184Y2

JPH0642184Y2 - ガス温度測定装置

Info

Publication number: JPH0642184Y2
Application number: JP1613189U
Authority: JP
Inventors: 充晴岸本; 勝良正亀
Original assignee: Kawasaki Jukogyo KK
Current assignee: Kawasaki Motors Ltd
Priority date: 1989-02-14
Filing date: 1989-02-14
Publication date: 1994-11-02
Anticipated expiration: 2004-02-14
Also published as: JPH02107047U

Description

【考案の詳細な説明】産業上の利用分野本考案は、金属の精錬を行う冶金炉などの排ガスなどの
ガス温度を測定するための装置に関する。

従来の技術金属精錬炉、たとえば転炉からの排ガス温度は、たとえ
ば1500〜1800℃であり、このような高い温度範囲では、
在来の熱電対によつて連続的に測定を行うことは不可能
である。

従来では、このような高温度を間歇的に測温するために
サブランス設備が設けられる。すなわち、昇降変位され
るサブランスの先端に、熱電対を備えるプローブが着脱
自在に設けられ、転炉からの高温度の排ガスの温度を測
定する。

また他の先行技術として、実開昭52−156707号がある。

考案が解決すべき課題このようなサブランス設備では、プローブが排ガスの高
温度によつて直ちに焼損してしまい、温度の連続的な測
定は不可能である。

プローブを頻繁に取替えて排ガスの温度を連続測定に近
い頻度とすることは可能であるが、その場合は多数のプ
ローブが消耗されるので、ランニングコストが大きくな
る。またプローブの昇降のためのサブランス設備の構造
が複雑であり、保守点検整備に手間がかかる。またこの
プローブを自動的に着脱するための手段が必要となり、
このことによつてもさらに構成が複雑になる。

さらにまた転炉からの排ガスの圧力が大気圧よりも高圧
力であるときには、サブランスを装入する煙道壁貫通部
のシール構造が複雑になるだけでなく、そのシール用の
不活性ガスが必要となり、運転費が大きくなる。またこ
のようなシール構造が故障を生じると、煙道内の高温か
つ有毒な排ガスが大気中に漏洩し、危険である。

本考案の目的は、構成が簡単であり、保守点検整備が容
易であり、しかも高精度で高温度のガスを連続的に測定
することができるようにしたガス温度測定装置を提供す
ることである。

課題を解決するための手段本考案は、温度が測定されるべきガスの流路に臨んで設
けられる放射温度計と、前記ガス中に含まれるダスト量またはそのガスの組成を
検出する手段と、放射温度計と検出手段との出力に応答し、放射温度計の
出力を検出手段の出力に基づいて補正する手段とを含む
ことを特徴とするガス温度測定装置である。

また本考案は、前記ガス中に挿入可能とした間歇的温度
検出手段と、前記放射温度計測値を、上記間歇的温度検
出手段によつて得られるガス温度計測値によつて補正す
る手段とを有することを特徴とする。

作用本考案に従えば、たとえば金属精錬炉からの高温度の排
ガスの流路に臨んで放射温度計を設ける。この放射温度
計の出力は、そのガス中のダスト量またはそのガスの組
成に依存して誤差を含む。そこで本考案に従えば、この
ダスト量またはガス組成を検出手段によつて検出し、そ
の検出結果に基づいて、放射温度計の出力を補正する。
このようにして排ガスの温度を高精度に測定することが
可能になる。

このような構成によれば、ガス温度を連続的に測定する
ことができ、しかも構成が簡単であり、保守点検整備が
容易である。

実施例第１図は、本考案の一実施例の全体の系統図である。精
錬炉１には、管路２から酸素および窒素などのガスが供
給され、排出口３から溶銑およびスラグなどを排出する
ことができる。この精錬炉１上方には、排出口を導くフ
ード４が設けられ、装入口５からは、鉱石および副原料
が装入される。排ガスは、フード４から煙道６を経てサ
イクロン７に導かれて排ガス中のダストが分離される。
清浄化されたガスは、煙道８から矢符９の方向に導かれ
る。煙道８の途中には、冷却ガス導入管10が設けられ
る。精錬炉１の近傍における排ガスの温度はたとえば17
00℃であり、このような高温度の排ガスは、冷却ガス導
入管10からの常温ガスの混入によつて温度が低下され、
たとえば1200℃程度となる。

本考案によれば、フード４の近傍で煙道６の排ガス流路
に臨んで放射温度計11が設けられる。この放射温度計11
は、CO₂の強い吸収帯である4.3μｍの波長の強度を測定
する。一般的に、ガス中にはCO₂を含み、このCO₂の温度
は、CO₂を含むガスの温度とほぼ同一と見なすことがで
きる。放射温度計11の出力Ｘは、ライン12を介して演算
回路13に入力される。

サイクロン７によつて集塵されたダストは、ダストホツ
パ14に収納される。ダストホツパ14と、それに収納され
たダスト15の重量は、秤量手段16によつて測定すること
ができる。秤量手段16によつて測定されたダスト量を表
す電気信号は、ライン17を経て演算回路18に与えられ
る。

第２図は、本件考案者の実験結果の一例を示すグラフで
ある。放射温度計11によつて測定される見掛け上の温度
指示値Ｘと、実際の正確なガス温度値Ｔとの比X/Tは、
ガスに含有されているダスト量（単位:g/Nm³）に依存す
る。X/T＝100％は、放射温度計11の出力値Ｘの温度が誤
差なしに正確な温度Ｔであることを意味する。ガス中の
ダスト含有量が増大するにつれて、放射温度計11の出力
が表す指示値は高くなる。

そこで演算回路18は、ガス中の単位時間当たりのダスト
量（単位:kg/H）を演算して求める。たとえば第３図に
示されるように、時間経過の伴つて秤量手段16によつて
検出されるダスト15の値がライン１で示されるように
変化しているとき、演算回路18は時間Δｔのダスト秤量
値W1,W2に基づき、ダスト流量Ｗを求める。

ここでΔｔは、たとえば20秒程度であつてもよい。

演算回路13は、放射温度計11の出力Ｘと演算回路18によ
つて求められた単位時間当たりのダスト量Ｗとに基づ
き、正確なガスの温度Ｔを第２式に基づいて演算して求
める。

Ｔ＝Ｘ（aW＋ｂ） …（２）ここでa,bは定数である。

こうして精錬炉１から排出されるガスの温度を高精度で
連続して測定することが可能になる。またこのような構
成は、前述のサブランス設備に比べて小形であり、構成
が簡単であり、保守点検整備がわずかですみ、かつ温度
の連続測定を可能ならしめる。

こうして得られる正確なガス温度Ｔに基づき、炉１から
煙道８までの間に存在する設備の内面の耐火物の温度が
高温度によつて損傷することを防ぐことができ、また冶
金反応状況を観察して冶金反応を希望するように円滑に
進め、また突沸現象を防ぐことが可能になる。

第４図は、本考案の他の実施例の全体の系統図である。
前述の実施例に対応する部分には、同一の参照符を付
す。注目すべきは、この実施例では、煙道８に流れるガ
スの組成を分析するガス組成分析手段20が備えられる。
このガス組成分析手段20は、（ａ）ガス中のCO₂の体積
％、あるいは（ｂ）CO₂およびH₂Oの体積％などを測定す
る。ガス組成分析手段20からの出力Ｋは、ライン21を介
して演算回路22に与えられる。

演算回路22では、c,d,e,fを定数とするとき、第３式の
演算を行つて補正値Ｙを求める。

Ｙ＝（cW＋ｄ）（eK＋ｆ） …（３）第５図は、放射温度計11によつて測定される見掛け上の
温度の指示値Ｘと実際の正確な温度値Ｔとの関係を示す
グラフである。ガス中のCO₂の体積％が増大するにつれ
て、比X/Tが増大する。X/Tが100％であるとき、放射温
度計11によつて測定される見掛け上の温度指示値Ｘはガ
スの正確な温度Ｔを表すことを意味する。

こうしてガス組成分析手段20によつてガス中のCO₂の体
積％を求めて演算手段22においては、ダスト量によつて
もまた依存する補正値Ｙを求めることによつて、演算回
路13では第４式の演算を行い、ガス中の正確な温度Ｔを
求めることができる。

Ｔ＝Ｘ（a1・Ｙ＋b1） …（４）ここでa1,b1は定数である。

ガス組成分析手段20は、前述のようにCO₂だけでなく、C
O₂とH₂Oの各体積％およびその他の種類のガスの体積％
などを測定して補正を行うようにしてもよい。

第６図は、本考案のさらに他の実施例の全体の系統図で
ある。前述の実施例の対応する部分には、同一の参照符
を付す。この実施例では、煙道６にサブランス設備24が
備えられる。このサブランス設備24は、サブランス25
と、このサブランス25を昇降するウインチ26とを備え
る。サブランス25の先端部には、プローブ27が着脱自在
に設けられ、このプローブ27には熱電対などの温度検出
手段28が設けられる。温度検出手段28の出力は、可撓性
を有するケーブル29を介して、その電気信号が導かれ
る。変換器30は、温度検出手段27からの出力を、後続の
処理がしやすいように変換し、ライン31を介して、その
温度Ｕを表す信号を導出する。減算回路32は、演算回路
13からの温度補正値Ｚと、ライン31を介する変換器30か
らの温度検出手段28による温度Ｕとの差Ｖを求める。

Ｚ＝Ｘ（aY＋ｂ） …（５）Ｖ＝Ｕ−Ｚ …（６）この減算回路32からの出力は、ライン33を介してメモリ
34に与えられる。メモリ34は、スイツチ35を介してメモ
リ指令信号発生手段36からメモリ指令信号が与えられた
とき、減算回路32の出力Ｖをストアし、そのときの値を
Ｑとする。メモリ34にストアされた値は、ライン37を介
して加算回路38に与えられる。加算回路38には、演算回
路13の出力Ｚもまた与えられる。加算回路38は、温度の
補正値Ｔを表す信号を導出する。

Ｔ＝Ｑ＋Ｚ …（７）このようにしてサブランス25を間歇的に煙道６内に装入
し、その熱電対である温度検出手段28によつて高精度の
温度を測定し、これによつて放射温度計11によつて検出
される温度Ｘを自動的に補正する。

第７図は、変換器30からライン31を介して導出される信
号が表す温度Ｕを示す。サブランス25が下降されて煙道
６に時刻t1において装入されると、温度検出手段28によ
つて検出される温度が上昇し、時刻t2〜t3においてほぼ
一定値となる。この一定である温度測定値Ｕを減算回路
32に与えて、前述の第６式の演算を行う。時刻t2〜t3の
温度は、たとえば前述のように1700℃である。時刻t3以
降では、温度検出手段28は高温度のガスによつて焼損さ
れてしまう。

本考案の他の実施例として、ダストの組成に依存して放
射温度計11の出力を補正するようにしてもよい。たとえ
ば排ガス中のダストとして含まれるカーボンは、輝きが
大きく、したがつて放射温度計11によつて検出される温
度が見掛け上、大きい。そこでダストとして含まれるカ
ーボンの単位時間当たりの量を検出し、放射温度計11に
よつて検出される温度Ｘを小さく補正することができ
る。またダストとして鉄粉、酸化鉄の粉およびSIO₂、Ca
OおよびMgOなどの脈石などの単位時間当たりの量を測定
して、放射温度計11の出力を補正するようにしてもよ
い。

さらにまた本考案の他の実施例として、ガス流量を計測
して放射温度計11の出力を補正するようにしてもよい。

さらにまたこれらに関連する補正演算は、前述のような
独立の演算器ではなく、コンピユータなどによつて演算
を行うようにしてもよい。さらにまた上述の各種の計測
値を直接に使用するのではなく、フイルタを経由させる
とか、或る短時間内での平均値を求めて、その平均値を
使用するようにしてもよく、これらの演算はマイクロコ
ンピユータで容易に処理を行うことができる。

さらにまた、安定した操業下ではダスト流量Ｗやガス組
成信号Ｋを一定値としてもよい。

本考案は、金属精錬炉に関連して実施することができる
だけでなく、その他の技術分野において広範囲に実施す
ることができる。

考案の効果以上のように本考案によれば、ガス温度を簡単な構成
で、しかも高精度で連続的に測定することが可能とな
り、しかも保守点検整備が容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例の全体の系統図、第２図は本
件考案者の実験結果の一例を示すグラフ、第３図は演算
手段18による単位時間当たりのダスト量を演算する動作
を説明するためのグラフ、第４図は本考案の他の実施例
の全体の系統図、第５図は放射温度計11によつて測定さ
れる見掛け上の温度の指示値Ｘと実際の正確な温度値Ｔ
との関係を示すグラフ、第６図は本考案の他の実施例の
全体の系統図、第７図は変換器30からライン31を介して
導出される信号が表す温度Ｕの時間経過を示すグラフで
ある。１……精錬炉、6,8……煙道、７……サイクロン、11…
…放射温度計、13,18,22,23,38……演算回路、14……ダ
ストホツパ、16……秤量手段、20……ガス組成分析手
段、24……サブランス設備、25……サブランス、27……
温度検出手段、32……減算回路、34……メモリ、38……
加算回路

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】温度が測定されるべきガスの流路に臨んで
設けられる放射温度計と、前記ガス中に含まれるダスト量またはそのガスの組成を
検出する手段と、放射温度計と検出手段との出力に応答し、放射温度計の
出力を検出手段の出力に基づいて補正する手段とを含む
ことを特徴とするガス温度測定装置。
【請求項２】前記ガス中に挿入可能とした間歇的温度検
出手段と、前記放射温度計測値を、上記間歇的温度検出
手段によつて得られるガス温度計測値によつて補正する
手段とを有することを特徴とする請求項第１項に記載の
ガス温度測定装置。