JPS63226524A - 熱風炉における燃焼制御方法 - 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、高炉の送風羽目から吹き込まれる熱風を供給
するための熱風炉に関し、特に低温送風操業において蓄
熱室内の熱媒体部材を所定の目標温度に制御することに
より、燃焼効率を向上できるようにした燃焼の制御方法
に関する。

〔従来の技術〕

−ａに、熱風炉は、高炉への送風に熱を与えて熱風とす
るための蓄熱式熱交換器であり、通常、高炉１基に対し
て３〜４塔設置されている。このような熱風炉として、
従来から第４図に示すものがあり、これは４塔の熱風炉
を設置した例である。

図において、■は熱風炉であり、これは主として燃焼室
２と蓄熱室３とから構成されている。上記燃焼室２には
、燃料管７．燃焼用空気管６及び熱風管８が接続されて
おり、また蓄熱室３には、排気ガス管５及び冷風管９が
接続されている。また、上記熱風管８の途中には混合冷
風室４が配設されており、該熱風管８の延長端は高炉１
２の送風羽口に接続されている。さらに、上記混合冷風
室４には、混合冷風バタ弁１１を介して混合冷風管１０
が接続されており、該混合冷風管１０の延長端は上記冷
風管９に接続され、該冷風管９の延長端は冷風送風機１
３に接続されている。

上記構成からなる熱風炉設備では、まず燃焼室２内で燃
焼された高温排気ガスを蓄熱室３内に吹き込んで、該蓄
熱室３内に配設された熱媒体部材、例えばチェッカ煉瓦
として採用されるシリカ煉瓦（ケイ石煉瓦）に蓄熱させ
る。そしてしかる後、冷風管９からの冷風を上記蓄熱室
３内のシリカ煉瓦に接触させて奪熱により昇温させ、該
熱風を熱風管８により高炉１２に送風する。またこの場
合、上記混合冷風室４内にて熱風管８からの熱風と、混
合冷風管１０からの混合冷風バタ弁１１の開度に応じた
量の冷風とを所定の送風温度が得られるように混合させ
ている。

また、上記熱風炉設備の操業管理においては、高炉１２
への送風が中断されることのないように、第３図に示す
ような送風サイクルが設定されている。同図に示すよう
に、燃焼期から送風期までを１送風サイクルとし、この
送風サイクルをそれぞれの熱風炉毎にずらして運転する
ことにより連続送風を行っている。そして、上記各送風
サイクルの送風末期において、次回送風サイクルにおけ
る高炉への送風に必要な熱風量及びその温度から次回燃
焼期に必要な熱量を演算するようにしている。

このような燃焼の制御方法として、従来、第２図に示す
方法が採用されている。即ち、次回送風サイクルにおけ
る高炉への必要な送風温度１４゜送風流１ｉ１５．送風
時間１６及び前回送風末期のドーム温度２４から目標フ
レーム温度２５を求める。また、一方、上記送風条件（
温度、流量１時間）から次回の送風期必要熱量１７を求
め、該必要熱量１７から予め設定されている燃焼期の燃
焼時間１８内に必要とする燃焼期必要熱量工９を求める
０次に上記燃焼期必要熱量工９に過不足がないようにす
るために、現在の送風サイクルの送風末期における混合
冷風バタ弁開度２０及びシリカ煉瓦温度２１により上記
必要熱量１９を補正し、補正必要熱！２２を求める。そ
して該補正必要熱量２２と上記求めた目標フレーム温度
２５とから燃料ガス量２３を決定するようにしている。

ところで、上記熱風炉設備においてパラレル操業（低温
送風操業）を行う場合は、混合冷風室４内にて熱風と冷
風とを混合して送風温度を低下させるとともに、蓄熱室
３内での蓄熱量、つまり燃焼室２での熱量もそれに応じ
て削減される。この場合、上記蓄熱室３内のシリカ煉瓦
は低温時、例えば５４０℃以下の領域では損傷し易いと
いう低温脆性があることから、送風末期のシリカ煉瓦温
度が５４０℃以下にならないように管理下限を設定して
いる。そして、上記低温送風操業を行う場合は、上記送
風末期のシリカ煉瓦の目標温度を管理下限を下回らない
ように、例えば５〜１０℃高めに設定し、上記次回の燃
焼期必要熱量を補正するようにしている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記従来の低温送風操業における燃焼制
御方法では、シリカ煉瓦の目標温度を高めに設定する分
だけ熱量が必要以上に増大するという問題点がある。ま
た送風末期のシリカ煉瓦温度を検出して、その検出温度
に応じて次回の熱量を補正する場合、例えばシリカ煉瓦
の蓄熱量の変化が原因となって、補正熱量が上記目標温
度以上に過剰となったり、また逆に補正熱量が不足して
目標温度を下回り、場合によっては管理下限をも下回り
、結局シリカ煉瓦温度が正確に管理されないという問題
点がある。

本発明の目的は、上記従来の問題点を解決するためにな
されたもので、補正熱量の過不足を回避して、送風末期
におけるシリカ煉瓦の温度を管理下限で安定させること
により燃焼効率を向上できる熱風炉における燃焼制御方
法を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本件発明者らは、上記従来の補正熱量の過不足を起こす
原因を究明するために、各送風サイクルの送風末期にお
けるシリカ煉瓦の温度変化について検討したところ、こ
の温度変化が補正熱量の過不足を起こしていることを見
出した。即ち、このシリカ煉瓦の各送風サイクルの送風
末期における温度変化が上昇傾向にある場合は、イ叡出
温度による補正熱量が上昇傾向の分だけ過剰となり、逆
に下降傾向にある場合は、補正熱量が下降骨だけ不足す
ることから上記問題点が生じる。このことから、送風末
期のシリカ煉瓦温度の変化傾向を考慮して、次回必要熱
量を補正してやれば正確に管理できることに想到し、本
発明をなしたものである。

そこで本発明は、Ｍ熱させた熱媒体部材内を冷風を通過
させて所定温度に上昇させ、該熱風を高炉に送風する送
風サイクルを繰り返すようにした熱風炉において、次回
送風サイクルの送風末期に熱媒体部材の温度が目標温度
になるように熱量を制御する方法であって、現送風サイ
クルの送風末期の熱媒体部材の温度と次回送風サイクル
の送風期必要熱量とから次回送風サイクルの燃焼期にお
ける必要熱量を求め、現送風サイクルの送風末期の熱媒
体部材の温度と、これより前の送風サイクルにおける送
風末期の熱媒体部材の温度との差から温度変化率を求め
、該温度変化率に応じて上記次回燃焼期の必要熱量を補
正するようにしたことを特徴としている。

〔作用〕

本発明に係る熱風炉における燃焼量制御方法によれば、
現及び前の送風サイクルの送風末期の熱媒体部材の温度
差から変化率を求め、該変化率に応じて次回送風サイク
ルの燃焼期に必要な熱量を補正するようにしたので、熱
媒体部材の温度を、これの蓄熱量の変化に応じて補正し
て目標どおりに管理できる。つまり、本発明の制御方法
では、例えば熱媒体部材の温度変化が上昇傾向にある場
合は、該熱媒体部材の温度を現送風サイクルの送風末期
の検出温度より高く見積もって必要熱量を少なめに補正
することとなり、これにより従来の過剰な投入熱量を回
避できる。また下降傾向にある場合は、熱媒体部材の温
度を検出温度より低く見積もって補正することとなり、
これにより目標温度を下回ることを回避でき、ひいては
管理下限を下回ることも回避できる。その結果管理下限
で安定させることができるとともに、従来の５〜１０℃
高めに設定していた分の熱量も削減できるから燃焼効率
を向上できる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図について説明する。

第１図は本発明の一実施例による熱風炉における燃焼制
御方法を説明するための図である。なお、本実施例の燃
焼制御方法を実現するための熱風炉設備は、第４図に示
した従来の熱風炉設備と同一であることから、その説明
は省略する。

本実施例では、低温送風操業を行う場合を例にとって説
明し、また４塔併設された熱風炉はそれぞれ同一の燃焼
制御方法が採用されているので、うちｌ塔の熱風炉の操
業について説明する。まず、高炉への熱風供給条件とし
ての送風温度３０．送風流量３１．送風時間３２及び予
め設定された燃焼室内での燃焼期燃焼時間３３をプロセ
スデータとして、図示しないＣＰＵ装置に人力する。ま
た、このＣＰＬＩ装置には、シリカ煉瓦温度の管理下限
としての目標温度、例えば５４０℃が格納されており、
さらにシリカ煉瓦に当接された温度検出器からの検出温
度が入力され、また該検出温度から各送風サイクルにお
ける送風末期のシリカ煉瓦温度３６を記憶する記憶装置
が内蔵されている。さらにまた送風終了時の該熱風炉の
混合冷風バタ弁開度３７及び前回送風末期のドーム温度
２４が入力されている。

次に上記ＣＰＵ装置による燃焼制御動作を説明する。

上記ＣＰＵ装置は、上記送風温度３０．送風流量３１．
送風時間３２の熱風供給条件及び前回送風末期のドーム
温度２４から次回目標フレーム温度２５を求める。一方
、上記熱風供給条件の各データから、まず送風期必要熱
１３４を求め、該送風期必要熱量３４から上記燃焼時間
３３内に必要とする燃焼期必要熱量３５を求める０次に
上記数サイクル前の送風サイクルにおける送風末期のシ
リカ煉瓦温度３６と現在のシリカ煉瓦温度３８との差か
ら温度変化率を求め、該変化率と上記混合冷風バタ弁開
度３７から上記燃焼期必要熱量３５を補正した燃焼期補
正必要熱Ｊ１１３９を求める。ここで、この燃焼期補正
必要熱量３９は、以下の演算式から求められる。

ＨＳ　Ｈ（にｃａｂ／Ｈｒ）−（α・ＳＴ＋β・ΔＳＴ
＋丁・ＭＢＶ＋６）＊Ｈ３ＨＲ ここでＨ３Ｈ：燃焼期補正必要熱量、ＳＴニジリカ煉瓦
温度、ΔＳＴ：数サイクル前のシリカ煉瓦温度とシリカ
煉瓦温度との差、ＭＢＶ：？Ｊｉ合冷風バタ弁開度、Ｈ
３ＨＲ二燃焼期必要熱量、α。

β、γ、δ：重回帰により求めた係数である。

そして、上記燃焼期補正必要熱量３９と上記目標フレー
ム温度２５とから燃料ガス量４０を演算決定する。

このように本実施例の熱風炉における燃焼制御方法によ
れば、上記ＣＰＵ装置により求められた燃焼期必要熱量
３５を、現在のシリカ煉瓦温度３８と数サイクル前の送
風サイクルの送風末期のシリカ煉瓦温度３６との差に応
じて補正するようにしたので１．シリカ煉瓦温度を、咳
温度の変化率が上昇傾向にある場合は現在のシリカ煉瓦
温度３８より高く見積り、下降傾向にある場合は現在の
シリカ煉瓦温度３８より低（見積もって燃焼期補正必要
熱量３９を求めたこととなり、シリカ煉瓦の蓄熱量の変
化を考慮に入れてシリカ煉瓦の温度を目標温度どおりに
管理でき、ひいては管理下限で安定させることができる
。その結果、従来の問題点であった熱量の過不足が回避
できる点と、目標温度を高めに設定することによる熱量
の上昇分が削減できる点とから燃焼効率を向上できる。

　なお、本実施例による燃焼制御方法によれば、従来の
制御方法に比ベシリカ煉瓦温度の変動率は３．３％から
１．５％と低減でき、また投入熱量においても０．３％
削減できた。

〔発明の効果〕

以上のように本発明に係る熱風炉における燃焼制御方法
によれば、現送風サイクルの送風末期の熱媒体部材の温
度とこれより前の送風サイクルの送風末期の熱媒体部材
の温度との差から温度変化率を求め、該変化率に応して
次回送風サイクルの燃焼期必要熱量を補正するようにし
たので、熱量の過不足を回避できるとともに、余分な熱
量を削減できるから、送風末期における熱媒体部材の温
度を管理下限で安定させることができ、かつ燃焼効率を
向上できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による熱風炉における燃焼制
御方法を説明するためのフローチャート図、第２図は従
来の燃焼制御方法を説明するためのフローチャート図、
第３図は熱風炉における送風サイクルを説明するための
図、第４図は一般的な熱風炉設備を示す概略構成図であ
る。 図において、１は熱風炉、２は燃焼室、３は蓄熱室、１
２は高炉、３５は燃焼期必要熱量、３６は数サイクル前
の送風サイクルの送風末期のシリカ煉瓦温度（前の送風
サイクルの送風末期の熱媒体部材温度）、３８は現在の
シリカ煉瓦温度（現送風サイクルの送風末期の熱媒体部
材温度）である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）燃焼室からの高温燃焼排気ガスを熱媒体部材を配
   設してなる蓄熱室内に吹き込んで蓄熱させ、しかる後上
   記蓄熱室内に冷風を通過させて所定温度に昇温させ、該
   熱風を高炉に送風する送風サイクルを繰り返すようにし
   た熱風炉において、次回送風サイクルの送風末期に蓄熱
   室内の熱媒体部材の温度が目標温度になるように次回送
   風サイクルでの燃焼期必要熱量を制御する方法であって
   、現送風サイクルの送風末期の熱媒体部材の温度と次回
   送風サイクルの送風期必要熱量とから次回送風サイクル
   における燃焼期必要熱量を求め、上記現送風サイクルの
   送風末期の熱媒体部材の温度とこれより前の送風サイク
   ルの送風末期の熱媒体部材の温度との差から温度変化率
   を求め、該変化率に応じて上記求められた次回送風サイ
   クルの燃焼期必要熱量を補正するようにしたことを特徴
   とする熱風炉における燃焼制御方法。