JPH09209015A - 熱風炉の高効率燃焼制御方法 - Google Patents

熱風炉の高効率燃焼制御方法

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JPH09209015A
JPH09209015A JP1681696A JP1681696A JPH09209015A JP H09209015 A JPH09209015 A JP H09209015A JP 1681696 A JP1681696 A JP 1681696A JP 1681696 A JP1681696 A JP 1681696A JP H09209015 A JPH09209015 A JP H09209015A
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JP
Japan
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gas
ratio
blast furnace
coke oven
combustion
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Withdrawn
Application number
JP1681696A
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English (en)
Inventor
Bunichi Sato
文一 佐藤
Mitsuo Matsumoto
光雄 松本
Masaharu Muramatsu
正治 村松
Shigeharu Igarashi
重春 五十嵐
Norio Okuhara
典夫 奥原
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 燃焼排ガス酸素濃度管理値の最適値を探索
し、さらに、コークス炉ガス/高炉ガス比率を見直し、
新たにコークス炉ガス/高炉ガス比率を管理を熱風炉操
業に加えれば、熱風炉効率が上昇すると共に熱量単位を
向上させる熱風炉の高効率燃焼制御方法を提供するこ
と。 【解決手段】 燃焼ガスたる混合ガス中の高炉ガスに対
するコークス炉ガスの混合比率を制御する熱風炉の高効
率燃焼制御方法において、熱風炉の排ガス酸素濃度を
0.4〜0.6%、高炉ガスに対するコークス炉ガスの
混合比率を2.3〜3.0%の範囲になるようにコーク
ス炉ガス流量制御弁、高炉ガス流量制御弁及び空気流量
制御弁の開度制御する熱風炉の高効率燃焼制御方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、熱風炉の熱量原単
位を向上させるための高効率燃焼制御方法に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】熱風炉は通常3基以上でパラレル方式に
て運転が行われ、例えば4基操業の例をとって見ると、
そのうちの2基は燃焼期で、他の2基は送風期という振
り分けて稼働させている。このように高炉用熱風炉は、
一般に蓄熱式熱交換炉が採用され、高炉ガス(BFG)
とコークス炉ガス(COG)の混合のごとく発熱量の異
なる燃料を常に一定の比率で混合して燃焼室で燃焼し、
熱量を蓄える蓄熱室を一定温度まで昇温している。この
燃焼は高炉ガスを主に、コークス炉ガスを混合させて燃
焼室にあるバーナーで行っており、適正な空気量(空気
比)で、また、高炉ガスとコークス炉ガスの比率を適正
に保持させることにより熱風温度の制御をしている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の燃焼ガ
スの制御方法、特に燃焼排ガス中の酸素濃度制御におい
ては、他高炉の熱風炉操業管理値を参考に低濃度に設定
管理されている。従って、燃焼排ガス中の酸素濃度管理
が適正レベルより低い基準であると、排ガス中に未燃分
(一酸化炭素)が連続的に発生し、未燃損失による熱風
炉効率が悪く、熱量原単位が悪化する。また、酸素濃度
管理が適正レベルより高すぎると、燃焼温度が下がるた
め、蓄熱量が減り、送風温度も低下するので熱風炉効率
が悪くなり、熱量原単位が悪化する傾向になる。高炉ガ
ス量を一定に保持し、COG/BFG比率を高くする
と、熱量が増加するため、熱風炉の温度が上がる。ま
た、逆に比率を下げると、熱量が減少するため、温度が
下がる。従って、燃焼排ガス酸素濃度管理値の最適値を
探索し、さらに、COG/BFG比率を見直し、新たに
COG/BFG比率管理を熱風炉の操業に加えれば、熱
風炉効率が上昇すると共に熱量原単位が向上することを
見出したものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を有利
に解決するものであって、その発明の要旨とするところ
は、燃焼ガスたる混合ガス中の高炉ガスに対するコーク
ス炉ガスの混合比率を制御する熱風炉の高効率燃焼制御
方法において、熱風炉の排ガス酸素濃度を0.4〜0.
6%、高炉ガスに対するコークス炉ガスの混合比率を
2.3〜3.0%の範囲になるようにコークス炉ガス流
量制御弁、高炉ガス流量制御弁及び空気流量制御弁の開
度制御することを特徴とする熱風炉の高効率燃焼制御方
法にある。
【0005】
【作用】本発明において、現状の燃焼条件を見直し、燃
焼排ガス酸素濃度制御することにより、未燃分発生を防
止し、かつ、COGを減らして、BFGを高めることに
よって、火炎の長さを増加させ、その結果火炎長さ増加
による伝熱の促進と排ガス増による有効伝熱面積の拡大
によって熱効率の向上を狙ったものである。すなわち、
熱風炉での燃焼火炎長さについての種々に実験及び理論
的に解明した結果、火炎長さ実験式にCOG及びBFG
の燃焼式を代入して計算するとBFGはCOGに比較し
て約20%火炎が長くなることが判った。このことは、
COG及びBFGが十分混合された場合に比較して混合
不十分な場合は、BFG比の高い部分の火炎が伸長す
る。COG比が高いと火炎は短くなる。従って、この火
炎長さが増加すれば流速と伝面積の拡大につながり、そ
れによる熱効率の向上を図ることが出来ることが判明し
た。これによって、排ガス酸素濃度の管理と高炉ガスに
対するコークス炉ガスの混合比率をある一定の値に設定
することで最適な熱効率を得ることが出来る。
【0006】以下、本発明について図面に従って詳細に
説明する。図1は本発明に係る実施のための設備の全体
概略図である。図1に示すように熱風炉の燃焼工程は、
燃焼室バーナーで空気と燃焼用ガスが混合(COG+B
FG)しており、燃焼排ガス1は熱風炉2上部のドーム
部3を通過、蓄熱室4内のレンガを昇温させた後、煙道
5を通り廃熱回収設備6を経て煙突7より排出される。
廃熱回収設備6は熱媒を用いて排ガスから廃熱回収を行
い、常温の空気とBFGを予熱する装置である。煙突7
は炉内で発生した排ガスをドラフト効果により大気へ放
散する役目である。一方、送風工程は常温空気を送風機
8にて、送風弁9を介して蓄熱室4内を通過させる際に
熱回収を行い熱風炉2上部のドーム部3から燃焼室10
を経て熱風を高炉11の炉内へ送風する工程である。な
お、符号12は空気予熱器、13はBFG予熱器、14
は熱媒循環ポンプである。
【0007】
【発明の実施の形態】図2は本発明に係る制御方法の説
明図である。燃焼ガスの制御方法としては、図2に示す
ようにBFG流量計15からのBFG流量出力を混合ガ
ス比率調節器16に入力し、COG流量計17からのC
OG流量出力をCOG流量調節器18に入れ、混合ガス
のカロリーをカロリー計19で測定した上で、その測定
結果をカロリー調節器20に入力する。このカロリー調
節器20ではカロリー計19の測定結果と予め設定され
ている設定値とを比較判別し、BFGに対するCOGの
混合比率を算出し、その算出値たるカロリー調節器20
からの出力を混合ガス比率調節器16に入力する。混合
ガス比率調節器16ではBFG流量計15からのBFG
流量の出力とカロリー調節器20からのCOGの混合比
率とによって、COGの必要量を算出し、このCOGの
必要量たる算出値に基づき、COG流量制御弁21を調
節して混合ガスのカロリーを制御すると共に、排ガス酸
素濃度計22にて排ガス酸素濃度を測定し、未燃分発生
を極力抑えるために、排ガス酸素濃度を0.4〜0.6
%の範囲で、高炉ガスに対するコークス炉ガスの混合比
率を2.3〜3.0%の範囲になるように、空気流量計
23からの空気流量制御弁24及びCOG流量制御弁2
1、BFG流量制御弁25の開度制御を行う。
【0008】図3は熱風炉効率指標と排ガス酸素濃度制
御及びCOG+BFG比率の相関関係について、それぞ
れ試験を行った結果であり、図3(a)は熱風炉効率指
標と排ガス酸素濃度制御の関係であり、排ガス酸素濃度
を0.2〜0.6%の範囲まで変化させたグラフであ
る。この図中A領域は排ガス酸素濃度0.2%時であ
る。この領域においては、排ガス中にCOが発生してい
るため、未燃損失による熱風炉効率指標は低値を示して
いる。これに対して、図中B領域の排ガス酸素濃度0.
4〜0.6%時においては、CO発生に伴う未燃損失が
ないため、熱風炉効率指標は高く推移していることが判
る。
【0009】図3(b)は熱風炉効率指標とCOG+B
FG比率の相関関係を示すもので、排ガス酸素濃度管理
値を0.5%に設定し、BFG量を一定に保持しなが
ら、COG量を徐々に4.0%から2.0%まで低減さ
せたグラフである。この図3(b)中A領域は、COG
+BFG比率が高い範囲である3.5〜4.0%で合計
カロリーが高くなり、実際には熱風炉効率指標値は高く
なりがちであるが、しかし、その現象とは逆にバーナー
の火炎が短くなることが実験の結果判明し、バーナーの
火炎が短かいことから、そのために蓄熱室の加熱される
面積が狭くなり、従って、蓄熱室内のレンガ伝熱が減る
ことが解明された。そのために熱風炉効率指標値はB領
域範囲である2.3〜3.0%の範囲より低いことが判
る。また、0.6%を超えるとCO発生は全く見られな
いが、燃焼空気中の窒素が増加し、排ガス顕熱量が増
し、燃焼効率が低下することになる。その結果排ガス酸
素濃度0.4〜0.6%に保持することにより熱風炉の
蓄熱量が最大に蓄熱され、長時間の熱風送風時間をえる
ことが出来る。
【0010】図4は熱風炉の熱量原単位指標と排ガス酸
素濃度制御及びCOG+BFG比率範囲の相関関係を示
したグラフである。横軸には排ガス酸素濃度を0〜1.
0%まで示し、縦軸は熱量原単位指標を0.956〜
1.067まで0.022ピッチに取り、グラフ記号は
設定COG+BFG比率値である。排ガス酸素濃度が
0.2%(従来基準値)では、COG+BFG比率が高
く、熱量原単位指標が高く推移している。しかし、本発
明である排ガス酸素濃度が0.4〜0.6%では、CO
G+BFG比率の低下と共に熱量原単位指標が良好かつ
安定しており、その最適範囲は2.3〜3.0%であ
る。
【0011】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によって、従
来、工場オペレーターによる経験的操炉から最適排ガス
酸素濃度及び最適COG+BFG比率設定により操炉精
度が向上し、熱風炉の効率及び熱量原単位が大幅に向上
したことは工業上極めて優れた効果を奏するものであ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る実施のための設備の全体概略図、
【図2】本発明に係る制御方法の説明図、
【図3】熱風炉効率指標と排ガス酸素濃度制御及びCO
G+BFG比率の相関関係を示す図、
【図4】熱風炉の熱量原単位指標と排ガス酸素濃度制御
及びCOG+BFG比率範囲の相関関係を示したグラフ
である。
【符号の説明】
1 燃焼排ガス 2 熱風炉 3 ドーム部 4 蓄熱室 5 煙道 6 廃熱回収設備 7 煙突 8 送風機 9 送風弁 10 燃焼室 11 高炉 12 空気予熱器 13 BFG予熱器 14 熱媒循環ポンプ 15 BFG流量計 16 混合ガス比率調節器 17 COG流量計 18 COG流量調節器 19 カロリー計 20 カロリー調節器 21 COG流量制御弁 22 排ガス酸素濃度計 23 空気流量計 24 空気流量制御弁 25 BFG流量制御弁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 五十嵐 重春 千葉県君津市君津1番地 新日本製鐵株式 会社君津製鐵所内 (72)発明者 奥原 典夫 千葉県君津市君津1番地 新日本製鐵株式 会社君津製鐵所内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 燃焼ガスたる混合ガス中の高炉ガスに対
    するコークス炉ガスの混合比率を制御する熱風炉の高効
    率燃焼制御方法において、熱風炉の排ガス酸素濃度を
    0.4〜0.6%、高炉ガスに対するコークス炉ガスの
    混合比率を2.3〜3.0%の範囲になるようにコーク
    ス炉ガス流量制御弁、高炉ガス流量制御弁及び空気流量
    制御弁の開度制御することを特徴とする熱風炉の高効率
    燃焼制御方法。
JP1681696A 1996-02-01 1996-02-01 熱風炉の高効率燃焼制御方法 Withdrawn JPH09209015A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012083025A (ja) * 2010-10-12 2012-04-26 Jfe Steel Corp 炉設備の操業方法
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Effective date: 20030401