JPS6280208A - 熱風炉の操業方法 - 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 この発明は高炉用熱風炉の操業方法に係り、持に熱風炉
蓄熱室の煉瓦の熱“刻れを経済的に防止し得る操業方法
に関する。

従来技術とその問題点 熱風炉は高炉への送風に熱を与えて高温とするための蓄
熱式熱交換器で、通常高炉１基に対し複数基（３〜４基
）設置され、１基あるいは２基が高炉への送風に使われ
、他の熱風炉は燃焼状態にある。そして、通風中の熱風
炉の熱が不足してきたら、他の蓄熱を完了したｆＰ虱炉
に切替えて、高炉への送風は連続して行なわれる。

このように、高炉用熱風炉は互いにその時期をずらして
交互に送風もしくは燃焼を繰り返し、高炉へ絶え間なく
熱風を送風するように制＠される。

ところで、勢風炉客熱室に使われる煉瓦としては、＾温
において安定で、かつ経済的な珪石煉瓦が使われている
が、珪石煉瓦は６００℃以下での容漬変化が著しいため
、この温度以下に煉瓦の温度が下がると低温変態による
損傷（割れ）を招き易い。このため、蓄熱室煉瓦は６０
０℃以下に下がらないことが望ましい。一方、蓄熱室は
高さ方向の温度分布が異なり、送風期の末期には蓄熱室
下部の煉瓦が最も温度が低くなる。従って、熱風炉操業
１こおいては蓄熱室下部の煉瓦を６００℃以下に低下さ
せないことが１まれる。

蓄熱室煉瓦の最低温度を６００℃以下に低下させないた
めには、例えば送風期の時間を短くし温度降下を少なく
するか、蓄熱室下部の温度を高くすることが考えられる
。このうち、Ｊｉｍ室下部の温度を傷くする方法として
は、例えば高カロリーガスを用いて燃焼末期の５熱室下
部の煉瓦の温度を高くする方法が知られている（特開昭
５４−１０７８０７）。

しかしこの方法は、蓄熱煉瓦の熱割れを防止することは
できるも、廣カロリーの燃料を・必要とするためコスト
アップを全潰なくされるという欠点があった。

発　　明　　の　　目　　的 この発明は、従来の前記コストアップの問題を解決する
ためになされたもので、酸素富化燃焼を行ない、かつ蓄
熱室内の伝熱機構から最適なサイクルタイムを決め、熱
風炉の各弁の開閉により前記サイクルタイムを制御する
ことにより、蓄熱室下部煉瓦の熱割れを経済的に防止す
る熱風炉操業方法を提案することを目的とするものであ
る。

発　　明　　の　　構　　戊 この発明ζこ係る熱風炉の操業方法は、復数の熱風炉を
並列的に操業する方法において、酸素富化燃焼を行ない
、かつ各熱風炉の燃焼時間Ａ７、送風時間Ｃをそれぞれ
下記（１）式、（２）式（こより算出し、この燃焼時間
Ａ２および送風時間Ｃを弁の開閉により制御するこ七を
特徴とし、また前記燃焼時間Ａ２は前記（２）式に替え
て下記（３）式により求めることを特徴とするものであ
る。

Ａ２　　＝　　Ａｔ　　Ｘ　　Ｑ　Ｉ　／　　Ｑ？　　
　　　　　　　・・・・・・・・・・・・（１）　式Ａ
、＝Ａ、−（Ｔ、−Ｔ、ＸＱ、／Ｑり　　・・・（３）
式ただし、 Ａ、：、ａ回の燃焼時間（Ｈｒ） Ｑ、：前回の単位時間当りの伝熱量（ｋｃａｌ／Ｈｒ）
Ｑ２：次回の単位時ｎＵ当りの伝熱ｊｉ　（ｋ　Ｃａ　
（１／Ｈｒ　）Ｂ　：充圧時間（Ｈ４） Ｄ　：抑圧時間（Ｈｒ） ｎ　：熱風炉の基数 Ｔ、：＠回の昇熱時間（Ｈｒ） 以下、この発明方法について詳細に説明する。

−役に、高炉用塵７虱炉のタイムスケジュールはｒ記（
４）式および（５）式ｌこより決まる。

サイクルタイム＝ｃＸｓ’ｉ炉の雀数＝ＡｆＢ十Ｃ十〇
　　　　　・由・・・・・・・・・（５１式ただし、 Ａ：燃焼時間（外温期＋ドーム温変制御期）Ｂ：充圧時
間（燃焼時間と送風時間との間の圧力の調節時間） Ｃ：送風時間（送風期） Ｄ：抑圧時間（送風時間と燃焼時間との間の圧力の調節
時間） この発明は前記（４）式に蓄障室の云謔慢溝を考１する
こ七により、最適な燃焼、時間および送風時間を与える
ものである。

すなわち、前記（１）式および（２）式により、各熱ｌ
炉の最適な燃焼時間Ａ、と送風時間Ｃを算出し、この壇
に基づいて各熱風炉の升を開閉制御する方法をとったの
である。

（１）式において、Ａ、　Ｘ　Ｑ　＋　／　Ｑ　２は次
回の燃焼時間を表わし、次回の伝熱量が大きい程、すな
わち蓄熱室煉瓦の上昇温度が速い程短時間でよい。ここ
で、Ｑ、およびＱ、はいずれら蓄熱室下部の煉瓦に関す
る値を用いろことが望ましく、以下に示す熱風炉の伝熱
機構から与えられる。

Ｑ＋　、Ｑｔ　＝　Ｑｃ　＋　Ｑｒｔ　　　　　　　川
−−・”　＋６）式ただし、Ｑｃ：対流伝熱 ＱＲ：輻射伝熱 対流伝熱Ｑｃ、ｉ射伝熱Ｑｉは下記（７）式、（８）式
で与えられる。

Ｑｃ　＝　ｂｃ　ＸＡＸ　（Ｔｃ　−Ｔｏ　）　　　　
−・”・”・１７）式ただし、ｈｃ：対流伝熱係数（ｋ
ｃａ４／ｍ’　Ｈｈ　・’Ｃ）Ａ　：伝熱面積（−） ＴＧ：ガス温度（’Ｃ）または（’Ｋ）Ｔｏ：煉瓦表面
温度（’Ｃ）または（０Ｋ）ＥＧ：ガスの全熱放射（ｋ
ｃａ６／ｍ’・ｈ　）ＥＢ：煉瓦の全熱放射（ｋｃａＮ
／ｍ’・ｈ）ｈｒ：幅対伝熱係数（ｋｃａｌ／ＴｒＩ−
ｈ　・”Ｃ）−二総括熱吸収率 奪活熱吸収率φは下記（９）式で表わされる。

φ＝εＢ×εＧ　（１−（１−ＥＢ）（１−εａ））　
　・・・・・・（９）式ただ腰 εＢ：煉瓦の熱放射率 ε。：ガスの熱放射率 ガスの熱放射率ε。は下記０１式で表わされる。

ε。＝εＣｏｇ＋ε□０−△ε　　　　　・・・・・・
・・・００式ただし、 εｃ。、　：　ｃｏ、の熱放射率 ε１１．ｏ：　Ｈ，Ｏの熱放射率 △ε　：　Ｃｏ、、　Ｈ２０共存１こよる補正値燃焼期
のＣＯ，の熱放射率εＣＱＩ、Ｈ，Ｏの熱放射率ε□、
０は、それぞれ下記０１Ｊ式、０２式で表４つされる。

εＣＯ，＝　０．７°”Ｊ　Ｐ（０，’　ｅＧＡ　Ｔｃ
／　１００　）０°６ＣＣＯＩ・・・・・・・・・・・
・α９式 ％式％） ・・・・・・・・・・・・＠式 ただし、 Ｐｃｏｔ　：　ＣＯｔの分圧（ａｔｍ）ｐＩＩ、ｏ　：
　Ｈ，Ｏの分圧（ａｔｍ）７？Ｇ：円筒の場合、管径Ｘ
０．９（ｍ）ｃｃＯｆｉ　：εｃｏｔの全圧の補正食（
Δε中Ｏ）ＣＭ！Ｑ　：ε　　の全圧の補正ｆｉ（△ε
キＯ）Ｈ！０ また、燃焼中と送風中のそれぞれの対流伝熱ｈｃ１ｈｃ
′は下記（至）式、α４式が与えられる。

ｈｏ＝ｏ、７７ｓ　ｖ　０・８　Ｔ　、０・２５／Ｄ　
Ｏ・８８ｍ　　　　、、、、、、、、、　ａ式ただし、 ■　＝ガス流速（Ｎ４　ｔ／ｓｅｅ　）ＴＦ：ガス温度
（０Ｆ） Ｄ　：孔径（カナール）（ｉｎ） Ｔｃ：ガス温度（’Ｃ） Ｗｏ：ガス流１ｉ　（Ｎｍ／ｓｅｃ　）ここで、実操業
時に変化する値はＴＧ、Ｔ、、ＰＣＯｌ”ａｔｏ　ｓ　
ｖｓ　ＴＦ　ｓ　Ｔｃ　ｓ　Ｗｏであり、蓄熱煉瓦の温
度を高くし煉瓦の熱割れを防止するためには、燃焼期に
おいてガス温度Ｔｃ、Ｔｙを上昇させるか、もしくはガ
ス流速Ｖ、ＷＯを上昇させればよい。

上記ガス温度、ガス流速を上昇させる方法としては、高
カロリーガスを用いる方法が考えられるが、この発明で
は高カロリ−ガスを用いずに酸素富化燃焼を採用した。

すなわち、酸素富化量と火炎の温度の関係を燃料のカロ
リー毎に示した第２図より明らかなごとく、酸素富化に
より、高カロリーガスを用いることなく火炎温度を上昇
させることができ、ガス温度を上昇できるので煉瓦の低
温割れを防止できる。

なお、この発明において、熱風炉燃焼開始時における燃
焼時間Ａ２、送風時間Ｃは、操業データを解析して決定
してもよく、あるいは経徐により決定してもよい。１回
目の燃焼時間Ａ２、送風時間Ｃが決定すれば、前記（１
）式、（２）式により順次各熱風炉の燃焼時間Ａ７、送
風時間Ｃを決定し操業を行なうことができる。また、全
投入量一定のもとて（１）式のＱｌ、Ｑ２は前記（６）
式〜（８）式により行なえばよいが、変数Ｔ０、Ｔｏ、
ＰＣｏ、Ｐ、１２ｏ、■、”　ｓ　”Ｃｓ　Ｗ（）は各
々、熱風炉に取付けられた温度計、分圧計、流速計で測
定された値を用いればよい。

第１図はこの発明方法を実施するための制御システムを
示すもので、ここでは４基の熱風炉を並列操業する場合
を示した。

図中、（１）は熱風炉、（２）はブロワ−１（３）は高
炉、（４）は煙突を示す。（５）は温度計、（６）は分
圧計、（７〉は流速計、（８）はサイクルタイム演算装
置である。

（Ｖ、）は熱風弁、（ｖ２）は徘虱弁、（Ｖ、）は充圧
弁、（Ｖ、）は冷風弁、（ｖ５）は排ガス弁、（ｖ６）
は燃料ガス（Ｍガス）弁、（Ｖ、）は燃焼用空気弁を示
す。

すなわち、各熱風炉（１）に取付けられた温度計（５）
、分圧計（６）、流速計（７）にて測定された値を用い
、サイクルタイム演算装置（８）にて演算を行ない、各
熱風炉の燃焼時間Ａ７、送風時間Ｃを決定し、その決定
された燃焼時間−および送風時間になるように各熱、風
炉の熱風弁（Ｖ、　）　、徘風弁（Ｖ、）、充圧弁（ｖ
、　）　、冷風弁（”／、　）　、排ガス弁（ｖ、）、
燃料ガス升（Ｖｌり、燃焼用空気弁（Ｖ畳を開閉制御す
る。

第１表は上記各弁の開閉制御の一例を示したものである
。なお、充圧時間Ｂと排圧時間Ｄ！′！装置、操業条件
により一定に保たれる。

第１表 （Ｄ：開 ×：閉 実施例 炉容積２２００−の高炉に４基の熱風炉を並列操業する
場合にこの発明方法を適用した。その際、昇熱期のみの
酸素富化量を２．４，６，８．１０％の５条件とし、ま
た前回の昇熱時間（初期設定這）は５．１０．　１５．
２０分の４条件として実施した。

本実施例の操業諸元を第２表に、結果を第３表にそれぞ
れ示す。

なお、第３表には比較のため、従来の燃焼時間８４分／
サイクル、送風時間３４分／サイクル、充徘王時間１８
分／サイクル、サイクルタイム合計１３６分の一定に保
った場合を併せて示した。

第３表に示す結果より、この発明方法の実施により送風
時間が短くなり、送風期における煉瓦の温度が小さくな
り、煉瓦の熱割れが防止できることが判明した。さら１
こ、本発明による熱効率の上昇による便益も大きいこと
がわかる。

第　　　　２　　　　表 （以下余白） 発　　明　　の　　効　　果 以上説明したごとく、この発明方法は複数の熱風炉を並
列的に操業する場合に、酸素富化燃焼を行ない、かつ蓄
熱室内の伝熱機構から最適なサイクルタイムを決め、熱
風炉の各弁の開閉により前記サイクルタイムを制御する
方法であるから、高カロリーガスを用いなくても蓄熱室
の下部煉瓦の温度を６００℃以上に保つことができ、経
済的に珪石煉瓦の低温割れを防止し得る効果を有し、熱
風炉操業の安定化とコスト低減に大なる効果を奏するも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明方法を実施するための制御システムの
一例を示す概略図、第２図は熱風炉昇熱期における酸素
富化量と火炎温度の関係を燃料のカロリー毎に示す図で
ある。 １・・・熱風炉、２・・・プロワ−１３・・・高炉、４
・・・煙突、５・・・温度計、６・・・分圧計、７・・
・流速計、８・・・サイクルタイム演算装置、■、・・
・熱風弁、Ｖ、・・・徘虱弁、ｖ３・・・充圧弁、■４
・・・冷風弁、■、・・・排ガス弁、ｖ６・・・燃料ガ
ス弁、■、・・・燃焼用空気弁。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　複数の熱風炉を並列的に送風する方法において、酸
   素富化燃焼を行ない、かつ各熱風炉の燃焼時間Ａ＿２、
   送風時間Ｃをそれぞれ下記（１）式、（２）式により算
   出し、該燃焼時間Ａ＿２および送風時間Ｃを弁の開閉に
   より制御することを特徴とする熱風炉の操業方法。 ２　各熱風炉の燃焼時間Ａ＿２は下記（３）式により算
   出することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の熱
   風炉の操業方法。 Ａ＿２＝Ａ＿１×Ｑ＿１／Ｑ＿２・・・（１）式Ｃ＝（
   Ａ＿２＋Ｂ＋Ｄ）／（ｎ−１）・・・（２）式Ａ＿２＝
   Ａ＿１−（Ｔ＿１−Ｔ＿１×Ｑ＿１／Ｑ＿２）・・・（
   ３）式ただし、 Ａ＿１：前回の燃焼時間（分） Ｑ＿１：前回の単位時間当りの伝熱量（ｋｃａｌ／Ｈｒ
   ） Ｑ＿２：次回の単位時間当りの伝熱量（ｋｃａｌ／Ｈｒ
   ） Ｂ：充圧時間（分） Ｄ：排圧時間（分） ｎ：熱風炉の基数 Ｔ＿１：前回の昇熱時間（分）