JPS63207982A

JPS63207982A - 竪型炉の炉内状況検出方法

Info

Publication number: JPS63207982A
Application number: JP4034987A
Authority: JP
Inventors: 桜井　雅昭; 一政脇元; 牧　章
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1987-02-25
Filing date: 1987-02-25
Publication date: 1988-08-29

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、溶鉱炉及びシャフト炉等の竪型炉の操業に
おいて、炉内の状況を把握するための検出方法に関する
ものである。

［従来の技術］従来の炉内状況の検出方法としては、挿入式垂直ゾンデ
や消耗型送り込み式ゾンデなどを利用したガスサンプリ
ング方法がある。

上記のような検出方法は、ゾンデを炉内に挿入すること
により、炉内の各位置におけるガス成分や温度を検出し
、これらの検出結果から原料の溶融帯位置あるいは、還
元状況等の炉内状況を推定している。

［発明が解決しようとする問題点］しかし、上記のような従来技術において、消耗、型送り
込み式ゾンデの場合には１回の測定にしか利用できず、
また挿入式垂直ゾンデの場合にはゾンデは炉頂から挿入
され、荷下りとともに降下しつつ検出を行なうため、検
出が完了するまでに長時間かかることになる。

従って、いずれの場合も一日に数回程度の測定が限度で
あり、長期間連続して炉内状況を検出することは困難で
あった。更に、任意の時間に測定を行なうことが不可能
であり、測定誤差も大きいという問題点があった。

この発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、任
意の時間に長時間連続的に炉内状況を把握できる検出方
法を提供することを目的とするものである。

［問題点を解決するための手段］この発明にかかる竪型炉の炉内状況検出方法は、竪型炉
の高さ方向に複数のガスサンプリング装置及び圧力測定
装置を設置し、前記ガスサンプリング装置から得られた
ガス成分のうちＣ０１Ｃｏ、、Ｎ、成分の組成から炉内
の還元状態を求め、また前記圧力測定装置からの情報に
基いて炉内圧力を求めることによりて、炉内の操業状況
を任意に検出できるようにしたことによって上記問題点
を解決したものである。

［作用］この発明においては、竪型炉の高さ方向に複数の圧力測
定装置及びガスサンプリング装置を設置して、炉内状況
を検出しているため、短時間で検出が行なわれることと
なる。従って、任意の時間に長期間連続して炉内状況を
検出できることとなる。また、炉内から検出されたＣｏ
、ＣＯ２。

Ｎ２成分の組成から還元率を求めるため、誤差の少ない
正確な還元状態を検出できることとなる。

さらに求められた還元率分布から、あらかじめ仮定され
た溶融帯位置における還元率（Ｒｘ　）の位置を求めて
仮想溶融帯位置とすることにより、炉況の管理へ応用す
ることが可能となる。

［実施例コ以下この発明の一実施例を図面を参照しながら説明する
。

第１図はこの発明の一実施例を示す構成図であり、（ｌ
Ｏ）は竪型炉の炉壁である。また、ガスの検出及び成分
の分析を行なう構成要素のうち、（１２）は炉体の高さ
方向に垂直に複数配置されるとともに、炉壁（１０）を
貫通して炉内に挿入するように設置されたガス採取管で
あり、炉頂から２０ｍ近辺までの区間に配置され、還元
率等の変化率が大きなボッシュ部には特に狭い間隔で配
置されている。これは、原料の溶融位置が炉頂から２０
ｍ近辺であり、誤差の少ない検出を行なう上で、測定値
の変化率の大きな部分では密な情報が必要であるためで
ある。

また、最上段の採取管（１２）は、炉頂の原料挿入位置
直下の近傍に配置されている。これは、炉頂のガス成分
が、操業状況を把握するための各データの初期値を算出
するための計算上重要な情報となるからであり、仮に最
上段の採取管（１２）が、炉頂の原料挿入位置から離れ
た位置に設置された場合には、炉頂のガス成分が採取管
（１２）に至るまでに変化し、誤差が大きくなってしま
うためである。

（１２ａ）はガス採取管（１２）に接続されたパージ用
窒素ガス供給管、（１４）は窒素ガスの背圧を測定し、
その測定値に応じて電気信号を出力する圧力゛変換器、
（１６）はガス採取管（１２）に接続され、採取したガ
スを後記分析装置（１８）に送給するためのサンプリン
グ管である。（１８）はフィルタボックスと粗ガス分析
計とを有するガスクロマトグラフィ等の分析装置である
０分析装置（１８）の入力端はサンプリング管（１６）
を介してガス採取管（１２）に接続され、出力側は後記
制御装置（２０）に接続されている。

他方、操業管理を行なう構成要素のうち、制御装置（２
０）は例えばＴＤＣ３とプロコンなどによって構成され
、分析装置（１８）及び後記出力装置（２２）に接続さ
れている。（２２）は制御装置（２０）に接続されると
ともに、炉内状況の測定データを出力表示するＣＲＴ等
の出力装置である。

次に、上記のように構成された実施例の全体的な動作に
ついて説明する。

まず、炉Ｍ　（１０）の高さ方向に多段に設けるととも
に、炉内に挿入したガス採取管（１２）により炉内のガ
スを採取し、サンプリング管（１６）によって分析装置
（１８）に送給する。各段のガス採取管（１２）には、
窒素ガス供給管（１２ａ）及び圧力変換器（１４）が各
々接続されており、窒素ガス供給管（１２ａ）からＮ２
ガスを供給し、圧力変換器（１４）によりＮ２ガスの背
圧を測定して、その測定′値に応じた信号をも分析装置
（１８）に入力する。

分析装置（１８）では送給された情報に基いてガス組成
を分析し、炉内の原料の溶融帯位置、ガス還元率、更に
ガス背圧から炉内圧の圧損等の炉内状況を検出する。こ
こで、炉内の溶融帯位置は、鉱石還元率を計算し、Ｒ×
の位置を溶融帯位置とすることで求められる。

また、Ｒ８の位置が本装置測定範囲外の場合は統計的手
法により還元率曲線を外挿して求めることができる。

このような検出結果を制御装置（２０）に入力し、制御
装置（２０）によって炉の操業を制御するとともに、Ｃ
ＲＴ　（２２）に操業指標を表示する。

次に、本発明の検出結果の測定方法を第２図。

第３図及び第４図を参照しながら説明する。

第２図には１段目のサンプリング位置に招けるΔＺ間隔
のガス流量の動作が示されている。また、第３図（Ａ）
、第４図（Ａ）には炉壁とそのストックラインが示され
、第３１１（Ｂ）には（Ａ）のストックラインに対応す
る炉内の鉱石の還元率Ｒ０及びガス利用率η、。が示さ
れ、第４図（Ｃ）には同様なストックラインに対応する
圧損が示されている。

まず、炉内のガスを炉内に挿入されたガス採取管（１２
）により採取し、採取したガスをサンプリング管（１６
）によって分析装置（１８）に送給する。

該分析装置（１８）ではサンプリングしたガスのＣｏ、
ＣＯ２，Ｎ２成分の濃度組成、ガス利用率（ＧＯ２／Ｃ
Ｏ＋ＧＯ）及び背圧等を分析し、その分析結果に基いて
炉内の操業状況を把握するためのデータを得る。

求めるデータのうち、還元率Ｒ６とソリューションロス
反応率ＲＩＩＯＩは以下のような算出方法で求められる
。

なお、以下の式中に示される記号は次のものを表わして
いる。

Ｗｇ：ガス流量（Ｎｍ”７ｍ２ｍ１ｎ）■ｂ＝送風量　
　（Ｎｍ’／ｍ２ｍ１ｎ）Δ０：酸素穆動量（ｋｇ／ｍ
’ｍ１ｎ）ΔＣ：Ｃ：炭素出勤量ｇ／ｍ２、ｍ１ｎ）Ｃ
Ｏ：ガス中ＣＯ濃度（％）Ｃ０２：ガス中ＣＯ２濃度（％）Ｎ２；ガス中Ｎ２濃度（％）（添字）ｉ　　：１段目ｎ　：炉頂　　　　　　１　：ボツシュｉｎ；入側ｏｕｔ：出側初めに、１段目のガス採取管（１２）におけるΔＺの間
隔の酸素バ°ランスΔ０１．炭素バランスΔＣ１を求め
ると次式のようになる。

Δ０．　＝＋＝　　１８　　（Ｗｇ？ｕｔ（ｃｏ？、ｕ
ｔ　＋２Ｃ０２？ｕｔ　）２２．４ −Ｗｇｒ　　（ＣＯＩ　　＋２０Ｏ２１）　）　”’（
１）ΔＣ１＝□（Ｗｇ？１゛（ＣＯ？ｕｔ＋Ｃ０２？ｕ
ｔ）２２．４ −Ｗｇ＋　　（ｃｏ、　　＋ＣＯｚ＋　　）　）・・・
（りここでＷｇ＋はＮ２バランスより次式で表わされる
。

ｗｇｉ　＝　０．７９Ｘ　Ｖｂ　／Ｎａ＋ボッシュ〜炉
頂間では、（１）、（２）式は、Ｎ２ご従ってｉ＝ｉにおける還元率ＲＯ，ソリューションロス
反応率Ｒ８゜ｌは、各々次のように示される。

Ｒｏ　　”　　１−（Ｔ、　　Ａ　　ＯＩ／　　Σ”　
Ａ　　Ｏ１）１冨１　　　　　１１１１Ｒｓａｔ　　　＝　　１−（Σ　Ａ　　Ｉ＋／　　Σ’
　Δ　Ｇ＋）１冒１ −１−（（Σ　Ａ　　ｃ＋／　　ｖｂ）／　（Σ　Ａ　
　（＋／　　Ｖｂ））　・・・（７）皿ｍ１１ｍ１以上より、ボッシュガス中ＧＯ，Ｃ（ｈ　、　Ｎｘ８度
を計算より求め、ｉ　＝　ｉ；におけるＣＤ、　ＣＤ２
　、　Ｎ２を測定することにより、その部分における還
元率Ｒｏ、ソリューション反応率Ｒ８゜１を求めること
ができる。還元率Ｒ０については第３図（Ｂ）に示すよ
うなデータが得られる。

また、制御装置（２０）において計算された鉱石還元率
と、その測定位置の関係から同（Ｂ）図のＲｏで示され
た鉱石還元率分布曲線が得られる。

そして、この曲線から仮定された還元率（Ｒ×）となる
位置を近似的に求めて、炉内原料の溶融帯位置として検
出する。

次に、各段のガス採取管（１２）に各々接続された窒素
ガス供給管（１２ａ　）及び圧力変換器（１４）の各作
用により測定された各サンプリング位置の背圧に基いて
、各位置での炉内圧を求める。そして、最上段のガス採
取管（１２）が配置されている炉頂近傍位置の炉内圧力
を基準とし、各サンプリング位置における圧損を第４図
（Ｃ）のように検出する。

このようにガス採取管（１２）、窒素ガス供給管Ｎ２ａ
）及び圧力変換器（１４）を竪型炉の高さ方向に各々複
数設置して、炉内の操業状況を検出しているので、任意
の時間に連続的に炉内状況を長期的に把握することがで
きる。

また、ガス採取管（１２）を炉頂から２０ｍ近辺までの
区間に、最上段の採取管（１２）は炉頂の原料挿入位置
直下の近傍に、還元率等の変化率が大きなボッシュ部に
は特に狭い間隔で配置してガスのサンプリングを行なう
ため、誤差の少ない検出を行なうことが可能となる。

更に、炉内から検出されたＣｏ、ＣＯ２、Ｎ２成分の組
成から還元率を求めるため、誤差の少ない正確な還元状
態を検出できることとなるなお、本発明は何ら上記実施
例に限定されるものではなく、同様の機能を奏するよう
に種々設計変更可能であり、種々の態様を含むものであ
る。

また、上記実施例ではガス採取管（１２）を竪型炉の高
さ方向垂直に配置して炉内のガスを採取しているが、ガ
ス採取管（１２）を炉の外周部に螺旋状に配置しても同
様な効果を期待できる。

［発明の効果］以上説明したように、本発明によれば、竪型炉の高さ方
向に圧力測定装置及びガスサンプリング装置を複数設置
して、炉内の操業状況を検出するようにしたので、任意
の時間に連続的に炉内状況を長期的に把握することがで
きるという効果がある。また、Ｃｏ、ＣＯ２、Ｎ２成分
の組成から還元率を求めるため、誤差の少ない正確な還
元状態を検出できるという効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す概略構成図、第２図
はデータの算出方法を説明するための説明図、第３図及
び第４図はデータの算出方法を説明するためのグラフで
ある。図において、（ｌＯ）は炉壁、（１２）はガス採取管、
（１２ａ）は窒素ガス供給管、（１４）は圧力変換器、
（１６）はサンプリング管である。なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）竪型炉の高さ方向に複数のガスサンプリング装置
及び圧力測定装置を設置し、前記ガスサンプリング装置
から得られたガス成分のうちＣＯ、ＣＯ＿２、Ｎ＿２成
分の組成から炉内の還元状態を求め、また前記圧力測定
装置からの情報に基いて炉内圧力を求めることによって
、炉内の操業状況を検出することを特徴とする竪型炉の
炉内状況検出方法。
（２）前記ガスサンプリング装置からの情報によって、
炉内の原料の溶融帯位置を検出することを特徴とする特
許請求の範囲第１項記載の竪型炉の炉内状況検出方法。