JPH0826384B2 - 転炉ガスの自動配分制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、転炉ガスの自動配分制御方法に関するもの
であり、更に詳しくは、少なくとも高炉で副生される高
炉ガスとコークス炉で副生されるコークス炉ガスと転炉
で副生される転炉ガスとを供給されて混合ガスを製造す
る混合ガス製造設備と、少なくとも前記転炉ガスを吸収
することができる発電設備と、に対して前記転炉におい
て副生された転炉ガスをバッファとしての転炉ガスホル
ダに一旦蓄えた後、配分して払い出す転炉ガスの払い出
し系における転炉ガスの自動配分制御方法に関するもの
である。

〔従来の技術〕

従来、このような転炉ガスの配分調整作業は、オペレ
ータが転炉の作業計画（つまり転炉ガスの発生予測状
況）及び高炉ガス，コークス炉ガス，転炉ガスのバッフ
ァとしての各ガスホルダにおけるガス貯蔵レベルの状
況、混合ガス製造設備で製造される混合ガスの量、発電
設備へ供給される各ガス量などのプロセスデータを、デ
ィスプレイ装置としてのCRTや計器類から目視で判断し
ながら、各ガスの需給バランスを考慮しつつ、各ガスホ
ルダのガス貯蔵レベルを上下限値以内に保つよう、混合
ガス製造設備行き転炉ガス流量と発電設備行き転炉ガス
流量を勘と経験により手動で調整していた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記手動による調整方法によるので
は、転炉ガス発生が転炉吹錬時のみという間欠的なもの
であり、ガスの貯蔵バッファとしてのホルダの容量がコ
ストの関係で小さい場合には、ガス流量がホルダ容量に
比して大きいので、ある程度先を見通してホルダからガ
スを払出す、あるいは需要にそなえて貯めておく、とい
うことをしないと、ホルダ内のガス貯蔵レベルがその上
下限をオーバーすることがある。

更に、操業時に諸般の事情から転炉吹錬の予定変更が
頻繁に行なわれることがあって転炉ガス発生の予測が正
確には立たないこと、また混合ガス製造設備行き転炉ガ
スの流量を変更することは、該設備につながっている高
炉ガス，コークス炉ガスの各ホルダのガス貯蔵レベルに
も影響を及ぼすのでこれも勘案しなければならないこ
と、また、発電所行きの流量はその操業効率低下を防ぐ
ため、出来るだけ一定に保たなければならないこと、な
どの制約があるため、これらと関連ずけて各ガスの需給
バランス調整を行なわなければならない。すなわち、こ
のような転炉ガスの払い出し系においては、非常に多く
の情報（転炉操業計画，吹錬実績，高炉ガス，コークス
炉ガス，転炉ガスの各ホルダのガス貯蔵レベル，及び該
レベルの推移状況、高炉ガス，コークス炉ガス，混合ガ
スの使用状況及びその予測，発電所の負荷状態など）に
依存して瞬時に判断して、転炉ガスの総払出量とその配
分を決定する必要がある上、その決定方法も複雑である
ため以下のような問題点があった。

（イ）判断の基礎とすべき情報量が多い上に、ガス貯蔵
バッファとしてのガスホルダの容量がコストの関係で小
さい場合には、判断に費すことのできる時間が短く、ま
たその頻度も高いのでオペレータにかかる負担が大き
い。

（ロ）オペレータによって判断レベルに差があるので、
その判断内容のばらつきと誤りによる調整不良で、副生
ガスのロス（放散）、あるいは発電所行きの流量の変更
回数増による効率低下、を招くことがある。

本発明の目的は、上述の如き問題点を解決し、オペレ
ータにかける負担が少なく、省力化ができると共に、各
ガスホルダの容量が小さくてもガス貯蔵レベルの上下限
突破がなく、副生ガスの無駄な放散や発電設備の効率低
下等を招くことのない転炉ガスの自動配分制御方法を提
供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的達成のため、本発明では、少なくとも高炉で
副生される高炉ガスとコークス炉で副生されるコークス
炉ガスと転炉で副生される転炉ガスとを供給されて混合
ガスを製造する混合ガス製造設備と、少なくとも転炉ガ
スを吸収することのできる発電設備と、に対して前記転
炉において副生された転炉ガスをバッファとしての転炉
ガスホルダに一旦蓄えた後、配分して払い出す転炉ガス
の払い出し系において、転炉ガスの自動配分制御を実行
するコンピュータを備えた。

〔作用〕

該コンピュータは、転炉の操業に関する情報を与えら
れて該転炉から副生される転炉ガスの発生状況を予測
し、予測したその発生状況と現在の転炉ガスの払い出し
状況とから転炉ガスホルダのガス貯蔵レベルの変動を予
測し、予測した転炉ガスホルダのガス貯蔵レベルが予め
定めた上下限を突破しない範囲で、しかも払い出される
転炉ガス量がなるべく一定に維持されるように調整し、
前記発電設備へ払い出される転炉ガス量は現状を維持す
るとして、前記混合ガス製造設備へ払い出される転炉ガ
ス量を調整した結果として、該混合ガス製造設備へ高炉
ガスを供給する高炉ガスホルダのガス貯蔵レベルと、前
記混合ガス製造設備へコークス炉ガスを供給するコーク
スガスホルダのガス貯蔵レベルと、がどう変動するかを
予測し、予測した両ガスホルダのガス貯蔵レベルが予め
定めた上下限を突破しない範囲で、しかも前記混合ガス
製造設備へ払い出される転炉ガスの混入上下限値を突破
しないように、前記混合ガス製造設備へ払い出される転
炉ガス量を調整し、前記転炉ガスホルダから払い出され
る転炉ガス総払出量に対して前記混合ガス製造設備へ払
い出される転炉ガス量では対処不可能な量を前記発電設
備へ払い出される転炉ガス量で調整する。

以下、若干具体的に説明する。

まず転炉の吹錬時刻の予測は、転炉の作業計画を基に
現在の吹錬実績情報によって予定修正を実行して実情に
近いものとする。例えば吹錬開始予定時刻の直前になっ
ても吹錬準備信号が入らない場合には、吹錬予定時刻を
後方修正する。また全く予定外の時間に実際に吹錬が開
始された場合、予定外の吹錬を行ったと判断して転炉ガ
スの発生量を追加して考慮する。あるいは吹錬は開始し
たが、なかなかガス回収が始まらない場合は、ガスの発
生しない吹錬と判断し、転炉ガスの発生量を予定してい
た分だけ減らすことを実行する。

次に予測した転炉ガス回収予定時間や現在のホルダの
ガス貯蔵レベル、ガス払出量を基に出来るだけ一定のガ
ス払出量で、転炉ガスホルダのガス貯蔵レベルが許容範
囲内に入るような払出量を算出する。その基本的な考え
方を以下に示す。

Q_inをガス回収量、Q_outをガス払出量、H_iを或る時点
におけるホルダのガス貯蔵レベル、H_i+1を次の時点にお
けるホルダのガス貯蔵レベル、H_Hをホルダの上限レベ
ル、H_Lをホルダの下限レベル、H₀を現在のホルダにおけ
るガス貯蔵レベル、とする。すると、近似的に次の式が
成立する。

現在のホルダのガス貯蔵レベルをH₀を基準にすれば、 となり、ｉの時のホルダ内ガス貯蔵レベルを上下限内に
納めようとしていることから H_L≦H_i≦H_H は既に予測した回収時刻により与えられるので求めるQ
_outは すなわち これでQ_outは一定にして（ は直線）上式をなるべく長時間満足させるようなQ_outを
求める。

このときの上下限値は可変値とし、設備の物理的な上
限，下限に対して、その時の混合ガス使用量及び発電設
備行きの転炉ガス流量によってある値だけ余裕を見込ん
で設定する。例えば発電設備行きの流量がゼロでない場
合、発電設備のボイラ及びタービンの特性上、急激に流
量をゼロとはできないので、その間にレベルが下がる
量、すなわち、次式で示される発電設備行きガスをカッ
トするまでに流れてしまうガス量Q_pscut 但し、q_ps ……現在の発電設備行き流量 t₁ ……変更対応時間 γ ……流量調節弁の開度変化率 だけ余裕を見る（設備の物理的な下限にこれだけ加算
する）。

次に算出されたガス払出量を混合ガス製造設備行き
と、発電設備行きに配分するが、この時まず発電設備行
き転炉ガス流量は現状を維持することを前提に混合ガス
製造設備行きの転炉ガス流量を現状より増加させようと
しているか、減少させようとしているか、ということ、
その時の高炉ガス及びコークス炉ガスのホルダのガス貯
蔵レベルとその推移状況を見て、今調整しようとしてい
る混合ガス製造設備行き転炉ガス流量が、高炉ガス及び
コークス炉ガスのホルダのガス貯蔵レベル状況を悪化さ
せない傾向かどうか判断して、混合ガス製造設備行きの
流量を決定する。

さらに変更後の流量が、その時の混合ガス使用量およ
び混合ガス製造設備行き高炉ガス、コークス炉ガス流量
の上下限値を考慮して混合ガスの熱量指数（ウォッベイ
ンデックス）を一定に保つ様にして求まる混合ガス製造
設備行きの転炉ガス混入上下限以内かどうかを見て、上
下限値をオーバする分については発電設備行きの流量変
更で対応することとする。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例を説明するための製銑製鋼
一貫製鉄所全体の概略構成を示すブロック図である。

同図において、１は高炉ガスを副生する高炉、２はコ
ークスガスを副生するコークス炉、３は転炉ガスを副生
する転炉、4aは高炉ガスを貯蔵するバッファとしてのガ
スホルダ、4bはコークス炉ガスを貯蔵するバッファとし
てのガスホルダ、4cは転炉ガスを貯蔵するバッファとし
てのガスホルダ、５は高炉ガス、コークス炉ガス、転炉
ガスを供給されて電力を発電する自家用発電設備、６は
高炉ガス、コークス炉ガス、転炉ガスを供給されてその
混合ガスを製造する混合ガス製造設備、７は高炉ガスや
コークス炉ガスを単味で（つまり単味ガスとして）供給
されて使用する工場、８は混合ガスを供給されて使用す
る工場、９は制御システム（コンピュータ）、12は他シ
ステム、10a〜10cはそれぞれ自家用発電設備へ供給され
る副生ガスの流量調節弁、11a〜11cはそれぞれ混合ガス
製造設備へ供給される副生ガスの流量調節弁、である。

第１図に見られるように、製銑製鋼一貫製鉄所では、
高炉１、コークス炉２、転炉３により各々副性ガス（高
炉ガス，コークス炉ガス，転炉ガス）が発生され、その
各々は副生ガス貯蔵及び変動吸収用のバッファとしての
ガスホルダ4a,4b,4cを経由し、工場7,自家用発電設備５
及び混合ガス製造設備６へ供給される。また混合ガス製
造設備６において混合されたガス（必要に応じて窒素ガ
スも混合される）は混合ガス使用工場８へ供給される。
混合ガス製造設備６では、ある指数（ウォッベインデッ
クス）及び圧力が一定となる様、混合制御を行ってお
り、混合ガスの使用量及び転炉ガスの供給量により高炉
ガス及びコークス炉ガスの混合される量が制御されてい
る。

ここで、転炉３において、発生される転炉ガスは、他
システム12からの情報、つまり転炉３における操業計
画，吹錬準備信号，吹錬開始信号等の情報及び転炉ガ
ス，高炉ガス，コークス炉ガスの各ホルダ4a〜4cのガス
貯蔵レベル、混合ガスの工場８における使用量、混合ガ
ス製造設備６行きの各ガス量、自家用発電設備５行きの
各ガス量等の情報をもとに、制御システム９にて演算が
行なわれ、自家用発電設備５及び混合ガス製造設備６へ
配分する転炉ガスの流量が決定され、自動配分される。

即ち他システム12というのは、転炉３における操業予
定情報を記憶している上位コンピュータや、転炉３の至
近操業情報や実績情報等を収集している更に別のコンピ
ュータ等の全体を含むもので、これらを一括して示した
ものである。

第２図は第１図における制御システム（コンピュー
タ）９の具体例を示す説明図である。

第２図において、→は情報の流れ、は計算手順の流
れを示している。

まず、他システム12より、各種信号情報F1（転炉３に
おける吹錬の実績情報等）、各種フィールドデータF3
（混合ガス製造設備６や自家用発電設備５へ供給されて
いる各ガスの流量現在値、各ガスホルダのガス貯蔵レベ
ルの現在値等）や転炉操業計画情報F2（転炉の操業予定
を示す情報等）を貰う。また転炉操業計画情報F2は、操
業を行っていくうえで変更となることが多いので（例え
ば操業実績は計画に対して遅れているとか、実際的な実
務情報）、オペレータが変更になった計画を至近操業情
報F4として入力する。

次に、ステップS1において、各種信号情報F1や転炉操
業計画情報F2および至近操業情報F4を基に、転炉３にお
ける吹錬スケジュールの予測を行う。

次にステップS2において、転炉ガスホルダ4cにおける
ガス貯蔵レベルの変動を考慮して、このガス貯蔵レベル
がなるべく長時間にわたって転炉ガスホルダ4cにおける
レベルの上下限値を突破しないようにするためには転炉
ガスホルダ4cからのガス払出量をどのようにすればよい
かを計算する。

次にステップS3において、ステップS2の計算結果に基
づき混合ガス製造設備６へ供給する転炉ガスLDGの量を
算出する。ここでは、まず自家用発電設備５へ払い出さ
れる転炉ガス量は現状を維持するとして、混合ガス製造
設備６へ払い出される転炉ガス量を算出する。次に、そ
の時の混合ガス使用量に対して混合ガス製造設備へ供給
される転炉ガスLDGの量を決めると、それによって高炉
１からガスホルダ4aを介して供給される高炉ガスBFG
と、コークス炉２からガスホルダ4bを介して供給される
コークス炉ガスCOGとの各量が決まるので、その結果両
ガスホルダのガス貯蔵レベルが予め決めた上下限を突破
しないように混合ガス製造設備６へ払い出す転炉ガス量
を求める。更に、混合ガス使用量などによって求まる混
合ガス製造設備６へ払い出すことのできる転炉ガス混入
量の上下限値を突破しないように調整する。

次にステップS4で、ステップS2で求めた転炉ガスホル
ダ4cからの払出量に対してステップS3で求めた混合ガス
製造設備６へ払い出す転炉ガス量だけでは対処できない
量がある場合は自家用発電設備５へ払い出す転炉ガス量
を変更して対応するように調整する。

その後、制御及びガイダンスのステップS5において、
そのような流量調整量をディスプレイDISP2において画
面表示してオペレータの参考に供する。

また混合ガス製造設備６へ供給する転炉ガスLDGの流
量調整量に従って流量調整信号を調節弁11cに送り、そ
の通りに混合ガス製造設備６へ供給される転炉ガスLGの
流量を調節する。同様に、自家用発電設備５へ供給する
転炉ガスLDGの流量調整量に従って流量調整信号を調節
弁10cに送り、その通りに自家用発電設備５へ供給され
る転炉ガスLDGの流量を調節する。

〔発明の効果〕

この発明によれば以下の如き効果を期待することがで
きる。

（イ）自動化により作業（操作）が一元化され、調整不
良による副生ガスのロス（放散）や、発電設備行き流量
の変更頻度大による効率低下の防止が可能である。

（ロ）ガス貯蔵設備としてのガスホルダの小型化による
低コスト化が可能となる（ホルダ容量を小さくして、要
するコストを低減することができる）。

（ハ）自動化による省力化が可能である。すなわち、従
来オペレータが行っていた出鋼順予定の監視、高炉ガ
ス、コークス炉ガス、転炉ガス各ホルダの状況監視、混
合ガス使用量監視、発電設備行き各ガス量の監視と操
作、混合ガス製造設備行き転炉ガス流量の監視と操作、
などが自動化されるため、省力化が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を説明するための製銑製鋼一
貫製鉄所全体の概略構成を示すブロック図、第２図は第
１図における制御システム（コンピュータ）９の具体例
を示す説明図、である。 符号の説明 １……高炉、２……コークス炉、２……転炉、4a,4b,4c
……ガスホルダ、５……自家用発電設備、６……混合ガ
ス製造設備、７……単味ガス使用工場、８……混合ガス
使用工場、９……制御システム（コンピュータ）、10a
〜10c……流量調節弁、11a〜11c……流量調節弁、12…
…他システム。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中村 信夫 東京都千代田区丸の内１丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 山田 俊郎 東京都千代田区丸の内１丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 寺崎 富雄 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電機株式会社内 (72)発明者 鈴木 孝通 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電機株式会社内 (72)発明者 小出 哲也 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電機株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも高炉で副生される高炉ガスとコ
   ークス炉で副生されるコークス炉ガスと転炉で副生され
   る転炉ガスとを供給されて混合ガスを製造する混合ガス
   製造設備と、少なくとも前記転炉ガスを吸収することが
   できる発電設備と、に対して前記転炉において副生され
   た転炉ガスをバッファとしての転炉ガスホルダに一旦蓄
   えた後、配分して払い出す転炉ガスの払い出し系におい
   て、 転炉の操業に関する情報を与えられて該転炉から副生さ
   れる転炉ガスの発生状況を予測する段階と、予測したそ
   の発生状況と現在の転炉ガス払い出し状況とから転炉ガ
   スホルダのガス貯蔵レベルの変動を予測する段階と、予
   測した転炉ガスホルダのガス貯蔵レベルが予め定めた上
   下限を突破しない範囲で、しかも払い出される転炉ガス
   量がなるべく一定に維持されるように調整する段階と、
   前記発電設備へ払い出される転炉ガス量は現状を維持す
   るとして、前記混合ガス製造設備へ払い出される転炉ガ
   ス量を調整した結果として、該混合ガス製造設備へ高炉
   ガスを供給する高炉ガスホルダのガス貯蔵レベルと、前
   記混合ガス製造設備へコークス炉ガスを供給するコーク
   スガスホルダのガス貯蔵レベルと、がどう変動するかを
   予測する段階と、予測した両ガスホルダのガス貯蔵レベ
   ルが予め定めた上下限を突破しない範囲で、しかも前記
   混合ガス製造設備へ払い出される転炉ガスの混入上下限
   値を突破しないように、前記混合ガス製造設備へ払い出
   される転炉ガス量を調整する段階と、前記転炉ガスホル
   ダから払い出される転炉ガス総払出量に対して前記混合
   ガス製造設備へ払い出される転炉ガス量では対処不可能
   な量を前記発電設備へ払い出される転炉ガス量で調整す
   る段階と、から成ることを特徴とする転炉ガスの自動配
   分制御方法。