JPS61246330A - ２パスクロ−ズド方式の排熱回収装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、排熱回収用気体を熱保有設備の予熱帯に送入
するための第１の送風機と、前記予熱帯により予熱昇温
された排熱回収用気体を、前記予熱帯に隣接して設けら
れた加熱帯に送入するための第２の送風機とを備えた、
２バスクローズド方式の排熱回収装置の制御方法に関す
る。

〔従来の技術〕

一般に焼結工場では、第２図に示すように、焼結機１で
焼結した焼結鉱５を空気で冷却する冷却装置２を前記焼
結機ｌの下流に設けており、この冷却装置２は、矢印方
向にエンドレスに移動するトラフ２ａと、トラフ２ａの
上方に焼結鉱５を被うように設けられたフード３とから
構成されている。この焼結鉱５を冷却してフード３の排
気筒２０から大気放散されている空気の顕熱量は非常に
大きなものであり、このＷＪ熱量を回収する焼結排熱回
収装置が近年、設置されてきた。第３図はこれを示す説
明図で、焼結鉱５の顕熱をガスと熱交換して該ガスを熱
風ガスとし、さらにその熱風ガスをボイラ９に通して熱
交換し、蒸気を発生することによって熱回収する。

このような装置において、冷却装置２のトラフ２ａＪ１
の焼結鉱５が高温状態にあるＬ流側帯域のガスを循環す
る手法の１つとして、いわゆる２バスクローズド方式の
排熱回収装置がある。第３図に示すように、・この方式
において、第１の送風機４にて昇圧されたガスは、まず
ダクト２１および下流側のエアチャンバ２２を通って焼
成後の顕熱を保有する焼結鉱５を運ぶトラフ２ａの下流
側に位置する予熱帯６を通過する。ここを通過すること
によってガスは焼結鉱５と熱交換され、予熱昇温される
。この昇温されたガスは、下流側の予熱帯フード２３で
捕集され、ダクト２４を通って第２の送風機７に送られ
、ここでは再び昇圧されて上流側のエアチャンバ２６を
通ってトラフ２ａの流れの上流側に位置する加熱帯８を
通過する。ここを通過することによってガスはざらに熱
交換されて３５０〜３７０℃まで昇温される。熱風とな
ったガスは上流側の加熱帯フード２７、ダクト２８を通
ってボイラ９に送られ、ここで熱交換により蒸気を発生
すると共に、降温され、再びガスは第１の送風ａ４に戻
る。

以北に記したようなガスフローを示すいわゆる２バスク
ロ一ズド方式の熱回収装置において、効率的な熱回収を
する上で最も肝要なことは、第４図に点線で示すような
、予熱帯６と加熱帯８との間の仕切壁３１を通ってガス
がバイパスして流れることを防止すること、換言すれば
、加熱帯８から予熱帯６への熱風の漏出または予熱帯６
から加熱帯８への温風の取込みを避けることである。特
に加熱帯８から予熱帯６ヘガスがバイパスする場合は、
第２の送風ａ７による無駄なガス循環および循環ガスの
高温化を招く、これを避けるためには、予熱帯６と加熱
帯８との間で極端な圧力落差を作らないように、ガスフ
ロー上直列に繋がれた２台の第１の送風機４と、第２の
送風機７の圧力バランス調整を必要とする。

さて、このような焼結排熱回収装置において、ボイラ９
への入力熱量と発生蒸気量との関係は、第５図に示すよ
うに、発生蒸気量が、入力熱量に比例するという関係に
ある。さらに、この入力熱量の大きな因子となる。加熱
帯８および予熱帯６を通過する焼結鉱５の顕熱量と、発
生蒸気量との関係を２バスクローズド方式の熱回収装置
を通過する循環風量Ｑをパラメーターとして示すと、第
６図のようになる。第６図において、循環風量Ｑ！、Ｑ
２　、ＱａはＱｔ　＜Ｑ２　＜Ｑａである・ここで焼結
鉱顕熱量に及ぼす焼結機１の操業因子としては、焼結機
ｌの生産率、コークス原単位、焼結完了点を示すＢＴＰ
　（焼成点）があり、これらの影響を大きく受ける。上
記より推察できるように、蒸気発生量は焼結操業と、循
環風量Ｑとによって大きく変動することになる。しかし
焼結排熱回収装置における発生蒸気量は単に焼結機側の
享情のみで管理できない面がある。すなわち製鉄所全体
としての蒸気バランスを考慮しての、無駄のない運用が
望まれるため、この見地からの適正発生蒸気量が束縛さ
れることになる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで以上の装置仕様の下で、装置運用を行う場合、
焼結鉱顕熱量が一定していないということに起因して次
のような問題点がある。

すなわち、このような熱保有設備に排熱回収用気体を循
環させ、熱交換を行わせる装置においては新しい要請に
よって開発されたものだけに、参考とすべき文献あるい
は実績等が少ないということである。それにも拘らず、
現実には、このように刻々と変化するその時点における
焼結鉱顕熱量と所内蒸気バランスの条件を考慮しながら
最適な稼動をして適正な蒸気量を発生させるための判断
、計算、操作を行わねばならない。

また前述したように２台の第１、第２送風機４と７の圧
力バランス調整をとった側転の要請もされており、この
ような複雑な判断や計算等は、操業者の経験によって制
御できる範囲外の難解なものであり、最適な指標を見い
出し難いと言わざるを得ないものである。

本発明は、このような−問題点に鑑みてなされたもので
あって、２台の送風機を備えた２バスクローズド方式の
焼結排熱回収装置において２台の送風機を効率的に運用
する制御方法を提供することを目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の特徴は、適正な蒸気量を発生するための複雑な
制御と２台の送風機の圧力バランス調整の２つの要請に
対して、２台の送風機に各々回転数制御装置を備えて、
送風機の回転数制御という手段で解決した点にある。こ
の回転数制御による２台の送風機の風量制御によって適
正な蒸気量管理を成し、かつ２台の送風機の圧力制御に
よって圧力バランス調整を成し、よって前述の目的を達
成したものである。

すなわち本発明は、排熱回収用気体を熱保有設備の予熱
帯に送入するための第１の送風機と、前記予熱帯により
予熱昇温された排熱回収用気体を前記予熱帯に隣接して
設けられた加熱帯に送入するための第２の送風機とを備
えた２バスクローズド方式による排熱回収装置の制御方
法において、 ａ）前記２台の送風機の各々に対して回転数制御を適用
すること、 ｂ）予熱帯と加熱帯との間の圧力差を零とするように、
一方の送風機の回転数に基づいて他方の送風機の回転数
を制御すること、 Ｃ）蒸気需要に応じた蒸気発生量設定値と蒸気発生量検
出値との偏差を零にするように、送風機の回転数をフィ
ードバック制御すること、を特徴とする２バスクローズ
ド方式の排熱回収装置の制御方法である。

〔作用〕

以下上記構成によって生ずる本発明の作用を詳細に説明
する。

（１）まず２台の送風機の圧力バランス調整について述
べる。熱効率低下、ガスの無駄循環、ガスの高温化を招
くガスのバイパス流れ（第４図参照）を防止するために
は、予熱帯６と加熱帯８との間で極端な圧力落差を作ら
ないようにすること、すなわち第４図に示したａ、ｂ、
ｃ、ｄの各位置における圧力Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄが
Ｐａ＝Ｐｂ、Ｐｃ＝Ｐｄ　（圧力差零）の関係を満たす
ようにすればよい、ところがトラフ２上の焼結鉱５の層
厚は予熱帯６も加熱帯８も同じであるため、 Ｐａ−Ｐｃ＝Ｐｂ−Ｐｄ となり、よってＰａ＝Ｐｂのみの関係を満たす圧力値と
なるようにすればよい、この関係を満たすための第１の
送風ａ４と第２の送風機７の運転条件について、ガスフ
ロー系の圧力関係を示す第７図の簡易図によって説明す
る。ここでＨｌ、Ｈ２はそれぞれ第１の送風機４、第２
の送風機７の発生圧力を示し、ｒｉ〜ｒ４は、第１の送
風機４、第２の送風ａ１７、予熱帯６、加熱帯８および
ボイラ９の各々を連結するダクトの各圧損を示し、ｒ５
はボイラ９の圧損、Ｒは予熱帯６および加熱帯８におけ
る焼結鉱５の圧損を示し、この系を流れる風量Ｑはこの
系が直列であるためどこにおいても同一風量Ｑである。

またｒ１〜ｒ５、Ｒ，Ｈｌ　、Ｈ２は風ｆｆ１Ｑに比例
して同一割合で比例して変化する。

第７図より、 Ｈｌ　＋Ｈ２＝ｒ１　＋ｒ２　＋ｒ３　＋ｒ４＋ｒ５＋
２Ｒ・・・・・・■ ここで第７図中のｂ点を基準としてａ点のポテンシャル
すなわち圧力Ｐａが左回りと右回りで辿った場合とで同
一となるためには −ｒｌ　＋Ｈ１−ｒ４−　ｒ５−Ｒ ＝　　Ｒｒ２＋Ｈ２ｒ３ 一−−Ｈ２−Ｈｌ　＝　ｒ２　＋　ｒ３−　ｒｌ−ｒ４
−　ｒ５　　　　……■ ■、■式より Ｈ２／Ｈ１ ＝　（ｒ２　＋　ｒ３　＋Ｈ）／　（ｒｌ　　＋　ｒ４
　＋ｒ５＋Ｒ）　　　　　　　　　　・・・・・・■す
なわち各送風機は圧力を同一にしたい点の間（ａ−ｂ、
ｂ−ａ）の圧損分の圧力をそれぞれ分担すればよいこと
になる。■式の右辺の６値は個々でみれば風量の２乗に
比例する変数であるが（ｒ２　”ｒ３＋Ｒ）／　（ｒｔ
　＋ｒ４＋ｒ５　＋Ｈ）の値としては風量が変化しても
一定であり、定数としてみてよく、そこでこれをｋとお
くと上記■式は。

Ｈ２＝に＃Ｈ１−０゜１．。■ どなる。

本発明では風量の制御方式として回転数制御を導入した
。２台の送風機の間の回転数の関係としては、圧力は風
量の２乗に比例し、風量と回転数は比例することより、
第１の送風機４の回転数をＮ１．第２の送風機７の回転
数をＮ２とすれば０式は Ｎ２＝ｌ（１／２　　・Ｎ１　　　　　　　……■と表
わされ、第１の送風機４と第２の送風ａ１７とは第８図
に示すような比例関係の回転数値になるように制御して
おけば予熱、帯６と加熱帯８との間で極端な圧力落差を
生じない０本発明では第８図の関係を第１の送風機４と
第２の送風機７の各回転数が満たすように自動的に制御
できる構成とした。これにより熱効率低下、ガスの無駄
循環、ガスの高温化の防止を図ることができる。

なお０式の関係を満たすだけであれば、各送風機の人口
ダンパの開度制御によって達成することも可能であるが
、頻繁な系の風量制御に対応しての連応性と、省エネル
ギーの見地より、２台の回転数制御による各送風機の圧
力バランス調整が最も有効である。

（２）次に焼結排熱回収装置の発生蒸気量の管理につい
て説明する。前述のように発生蒸気量は、焼結鉱顕熱量
、すなわち焼結生産量あるいはコークス消費量あるいは
ＢＴＰ　（焼成点）の操作によって変更することも可能
ではあるが、これら因子は焼結操業にかかわる重要な因
子であり、発生蒸気量に有効に働かない、かつ連応性の
ないものであり、焼結鉱の生産を優先した操業管理より
決定されるもので、排熱回収装置の事情で操作できるも
のでない。

そこで本発明では、焼結排熱回収装置を循環するＭ量を
制御して発生蒸気量を管理することに着目した。第６図
に示すように横軸の焼結鉱顕熱量の変化に対応してパラ
メータである風量Ｑを蒸気発生量に追従対応操作し、所
内蒸気バランスの条件から定まる適正な蒸気量Ｑ、例え
ばＱ！、Ｑ２’、Ｑ３の何れかに設定してやり、自動的
に制御管理させる。風量Ｑの制御の方式として回転数制
御を用い、前述の圧力バランス調整も含めて、２台の送
風機のそれぞれに回転数制御装置を設置して制御する。

これにより柔軟かっ連応性のある対応が可能となる。

〔実施例〕

以下本発明を、実際の実施例である第１図に基づいて詳
細に説明する。

各時点毎の所内の蒸気の需給状態より、焼結排熱回収装
置に課せられる蒸気発生量が決定され。

この値を演算し、逐一、設定器１０により入力する。た
とえ焼結排熱回収装置がその各時点において、大きな焼
結鉱顕熱量により、課せられた蒸気発生量以上の大きな
蒸気発生能力を有していても過剰な蒸気は所内蒸気バラ
ンスの面で大気放出して捨てられるのであるから、過剰
な送風機動力を費やすのを避け、必要な蒸気発生量に見
合った最低回転数での送風機運転をして効率のよい焼結
排熱回収装置の運転、さらには所内蒸気需給バランス調
整をしようとするものである。

設定器ＩＯより入力された必要蒸気発生量は、蒸気ドラ
ム１１より排気される蒸気流量計１２にて計測される実
際の蒸気発生量値と比較され、両信号の差分が増幅器１
３により増幅され、差分の大きさに応じた回転数の上昇
あるいは下降指令が、第１の送風Ｊａ４の第１の電動機
１４に設置している第１の回転数制御装置１５に与えら
れ、第１の送風機４の回転数を適正に変化させる。

第６図に示すように蒸気発生量は焼結鉱顕熱量が一定な
らば風量Ｑに比例している。しかも風量Ｑと回転数Ｎと
は全く比例関係にあるから、送風機の回転数を調整して
蒸気発生量を操作することは有効なる手段と言える。但
し第６図から自明のように、必要蒸気量が決定されたな
ら画一的に必要風量ひいては必要回転数が決定されるこ
とはない。それは風ｍＱは蒸気発生量のパラメータにす
ぎず、主ファクターは焼結鉱顕熱量であるためである。

しかもこの焼結鉱顕熱量は焼結機１の操業によって大き
く変動する。従って本発明では上述したように実際の蒸
気発生量の計押値に基づいて送風機の回転数を変化させ
るというフィードバック制御方式を採用している。

すなわち、もし、設定蒸気発生量値に対して、今、実際
の蒸気発生量値が小さい場合はその差分に比例した大き
さの回転数上昇値が第１の回転数制御装置１５に与えら
れ、第１の送風機４の回転数は徐々に上昇して行き、ま
た第６図の関係により実際の蒸気発生量値も上昇して行
き設定蒸気発生量値に近づいて行く、と同時に差分値も
小さくなり回転数上昇値も小さくなって行き、設定蒸気
発生量値と実際の蒸気発生量値とが一致した時点にて零
に収束し、回転数指令値はその時点での上昇後の値にて
停止し安定となる。逆に設定蒸気発生ｌ値に対して、実
際の蒸気発生量値が大きい場合は自動的に上記と逆の動
作が行われる。

上記の説明から解るように本制御では画一的に回転数値
を指定するのでなく、実際の蒸気発生量値を逐一監視し
ながら所定値に収束させるべく回転数の上昇あるいは下
降により制御する。従って焼結鉱顕熱量の変化による上
記発生量値の変動に対しても常時有効に動作して設定蒸
気発生量値となるように精度のよい制御がなされる。

なお、回転数の変化に対する風量の反応は早いが蒸気発
生量の反応は遅いため、本フィードバック制御では非常
に遅い制御応答となるように調整して制御系の安定を図
っている。

次にこの第１の電動機１４の実際回転数は速度発電ａ１
６により検出され、この速度信号は、第８図に示す第１
の送風機４と第２の送風機７の圧力バランス上、最適な
回転数関係の関数を満足するようにゲイン調整した増幅
機１７を経て、回転数指令として第２の送風機７の第２
の電動機１８に設置している第２の回転数制御装置１９
に午えられる。この制御により第１の送風機４と第２の
送風機７とは適正な回転数関係を維持した状態にて運転
され、この２台の送風機の回転数で決まる風量が２パス
クローズドの熱回収装置内を流れることになる。さらに
この風量で決まる蒸気発生量に基づいて、設定器１０よ
り与えられる設定蒸気発生量のフィードバック制御がな
される。

以上の結果、焼結機側の細かい操業変化に対しても十分
自動追従制御ができ、安定した蒸気発生が可渣となる。

なお、本発明は多パスクローズド方式にも拡張して応用
することができる。

〔発明の効果〕

以上詳細に説明したように、本発明によれば、排熱回収
装置における２台の送風機を回転数制御により、熱効率
を低下させることなく、所内蒸気バランスをとって、ま
た操業者の経験等によった裁量によらずに、常に最適操
業を行うことができ、その結果、装置の高効率稼動が可
能になるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の実施例の制御系統を示す全体ブロ
ック図、第２図は焼結機と冷却機の概略構成図、第３図
は２バスクローズド方式の焼結排熱回収装置のプロセス
図、第４図は第３図の装置における予、８帯および加熱
帯でのガスの流れを示す断面図、第５図はボイラへの入
力熱量と蒸気発生量との関係線図、第６図は焼結鉱顕熱
量と蒸気発生量との関係線図、第７図は２バスクローズ
ド方式におけるガスフロー系の圧力関係を示す等価回路
図、第８図は２台の送風機の回転数の関係を示す線図で
ある。 ｌ・・・焼結機　　　　　２・・・冷却装置２ａ・・・
トラフ　　　　３・・・フード４・・・第１の送風Ｊａ
　　５・・・焼結鉱６・・・予熱帯のフード　７・・・
第２の送風機８・・・加熱帯　　　　　９・・・ボイラ
ｌＯ・・・設定器　　　　１１・・・蒸気ドラム１２・
・・蒸気流量計　　１３・・・増幅器１４・・・第１の
電動機 １５・・・第１の回転数制御装置 １６・・・速度発電機　　１７・・・増幅器１８・・・
第２の電動機

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　排熱回収用気体を熱保有設備の予熱帯に送入するた
   めの第１の送風機と前記予熱帯により予熱昇温された排
   熱回収用気体を前記予熱帯に隣接して設けられた加熱帯
   に送入するための第２の送風機とを備えた２バスクロー
   ズド方式の排熱回収装置の制御方法において、前記２台
   の送風機の各々に対して回転数制御を適用し、一方の送
   風機の回転数に基づい て、他方の送風機の回転数を前記予熱帯と加熱帯との間
   の圧力差を零とするように制御すると共に、蒸気需要に
   応じた蒸気発生量設定値と蒸気発生量検出値との偏差を
   零にするように送風機の回転数をフィードバック制御す
   ることを特徴とする２バスクローズド方式の排熱回収装
   置の制御方法。