TW201441375A - 從高爐風嘴吹入氧氣之設備、以及高爐作業方法 - Google Patents

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Abstract

在使微粉煤及氧氣通過噴管從高爐風嘴吹入高爐內的設備中，防止高爐爐內氣體混入與噴管連接的氧氣配管中，防止高爐爐內氣體或氧氣混入氮氣配管中。氧氣吹入設備(100)具備：噴管(4)、設置有氧氣截斷閥(22)的氧氣配管(7)、流量調整閥(21)、設置有氮氣截斷閥(28)的氮氣配管(8)、及進行氧氣截斷閥(22)及氮氣截斷閥(28)的開閉控制之控制裝置(30)。氧氣配管(7)連接於噴管(4)，用以將氧氣(40)供應到噴管(4)。氮氣配管(8)係於氧氣流中在比氧氣流量調整閥(21)更上游連接於氧氣配管(7)。氧氣截斷閥(22)係於氧氣流中在比氧氣配管(7)和氮氣配管(8)之連接位置更上游設置於氧氣配管(7)。控制裝置(30)係於氧氣截斷閥22打開時關閉氮氣截斷閥(28)，於氧氣截斷閥(22)關閉時打開氮氣截斷閥(28)。

Description

從高爐風嘴吹入氧氣之設備、以及高爐作業方法
本發明係關於從高爐風嘴吹入氧氣之設備及高爐作業方法，該高爐風嘴具備噴管，該噴管係從高爐風嘴將微粉煤吹入高爐內，並且能從該微粉煤的吹入位置附近吹入氧氣。
近年來，碳酸氣體排出量增加所造成的地球暖化已成為問題，抑制排出的CO2也已經成為製鐵業的重要課題。因此，在最近的高爐作業強力推行從高爐風嘴吹入還原材來進行的低還原材比作業(又稱為低RAR作業，RAR是"Reducing Agent Ratio"的簡稱，意思是降低製造1t銑鐵時的來自高爐風嘴的吹入還原材和從爐頂裝入的焦炭之合計量的作業)。從高爐風嘴吹入的還原材中主要使用微粉煤。為了使從該高爐風嘴吹入高爐內的微粉煤的燃燒性提升、降低還原材比，可考慮從吹入微粉煤的噴管將氧氣吹入該微粉煤的吹入位置附近。
另一方面，在製鐵所，一般在所內產生的高爐氣體、焦炭爐氣體等燃料系氣體、助燃性氣體亦即氧 氣、或氮氣等惰性氣體之類的氣體，係藉由配管設備輸送。於該情形，基本上設計成在1支配管流過1種氣體，而會產生與異種氣體混合之部位係限定於燃燒噴燈或氣體混合設備等設備。其原因是考慮到，由於不同種類氣體的配管彼此一直進行連接，其結果因為氣體種類而在配管內產生異常燃燒、氣體純度降低等問題。因而，應避免在1支配管混入2種以上之氣體。例如，於停止將氧氣供應到供應氧氣給噴管的配管之情形，在氧氣供應停止後，若高爐的爐內氣體流入氧氣配管則有異常燃燒之虞。因而，對氧氣配管的氧氣供應停止後，必須將氧氣配管以氮氣等惰性氣體沖洗(取代成惰性氣體)。
作為取代配管內的氣體之方法，有將氮氣等惰性氣體的配管連接於作為取代對象之配管以供應惰性氣體，且確認配管內的氣體濃度處於不會引起異常燃燒等之範圍，然後為了構築配管內的作業環境而將新種類的氣體例如空氣供應到配管內之方法。在該方法中，若考慮作業效率，則在配管內以安全且短時間進行氣體取代為佳。作為這種氣體取代方法，例如有：如專利文獻1記載般，在配管內局部地形成惰性氣體濃度高的區域，且以不與配管內殘留的氣體接觸之方式供應空氣並取代之方法。又，為了防止配管內的氣體濃度異常燃燒等，如專利文獻2記載般，亦有在朝向氣體利用對象之配管中途設置氣體保持具，緊急時在截斷往氣體利用對象的氣體之前，暫時地以氣體保持具儲留氣體使氣體不流到下游側之方法。
上述任一方法皆進行氣體取代。於該情形，眾知有在連接的配管的最下游側(連接端側)設置截斷閥之形態。該截斷閥的開閉動作係以在流入對象的配管內流通的氣體壓力或流量等狀態資訊為基準而被控制。作為這種截斷閥開閉控制，例如，如專利文獻3或專利文獻4所記載，提案有將沖洗用的氮氣配管連接於燃料系氣體流通的配管，且在該氮氣配管設置截斷閥和流量調整閥並控制該等截斷閥和流量調整閥之方法。
先行技術文獻 專利文獻
專利文獻1：日本特許第4781032號公報
專利文獻2：日本特開2011-6576號公報
專利文獻3：日本特公昭50-40085號公報
專利文獻4：日本特許第4744349號公報
但是，專利文獻1或專利文獻2記載的氣體取代方法，係於藉由1個截斷閥停止氣體供應的狀態進行氣體取代，因此在由於停電或大地震等原因使得截斷閥的動力源失陷時，會有阻礙氣體順暢地進行取代作業之虞。例如，如前述般從噴管將微粉煤和氧氣供應給高爐風嘴 時，若停止對該氧氣配管之氧氣供應，首先必須以氮氣等惰性氣體沖洗氧氣配管，但因為閥動力源失陷使得惰性氣體的截斷閥打不開，於無法將惰性氣體送到氧氣配管內時，高爐爐內氣體會混入氧氣配管中，而有產生異常燃燒之虞。特別是在使用噴管將微粉煤和氧氣從高爐風嘴吹入高爐內之高爐作業，即使氧氣的供應停止，仍必須將殘留於氧氣配管內的氧氣迅速地取代成氮氣等惰性氣體以去除氧氣。其原因是，含有CO的高爐氣體逆流到氧氣配管而與殘留的氧氣反應時，會有引起異常燃燒之虞。
專利文獻3或專利文獻4記載的方法，係任一始終連接於燃料系氣體的配管之沖洗用氮氣配管的閥構成是由1個流量調整閥和最下游側(連接端側)的1個截斷閥構成，當因為某種原因使得截斷閥產生關閉不良或破損時，或燃料系氣體的配管內壓力呈現始終比沖洗用氮氣的配管內壓力更高的狀態時，會發生燃料系氣體混入氮氣配管側，於該狀態，例如若為了維修而在氮氣配管側進行空氣取代則會有發生異常燃燒之虞。亦即，在以噴管將微粉煤吹入高爐風嘴部且在其吹入位置附近同樣地從噴管吹入氧氣的設備中，於將沖洗用氮氣的配管始終連接於氧氣配管且以1個截斷閥控制氮氣流的情形，會有發生高爐爐內氣體混入氧氣配管中，或高爐爐內氣體或氧氣混入氮氣配管中這種問題之顧慮。
本發明係著眼於如上述之問題而研發者，其目的在於提供一種從高爐風嘴將氧氣吹入高爐內之設備及 高爐作業方法，係能確實地防止於藉由噴管將微粉煤吹入高爐風嘴部且在其吹入位置附近同樣地從噴管吹入氧氣的作業中，停止氧氣供應時，高爐爐內氣體混入氧氣配管中，或高爐爐內氣體或氧氣混入氮氣配管中。又，本發明之從高爐風嘴將氧氣吹入高爐內之設備及高爐作業方法，係於藉由噴管吹入微粉煤及氧氣的作業中即使閥動力源失陷時，仍能防止氧氣配管中混入高爐爐內氣體。
用以解決上述課題的本發明之要旨如下。
(1)一種從高爐風嘴吹入氧氣之設備，具備：能從高爐風嘴將微粉煤及氧氣吹入高爐內之噴管；連接於前述噴管而用以將氧氣供應給該噴管之氧氣配管；設置於前述氧氣配管之流量調整閥；在比前述流量調整閥更上游連接於前述氧氣配管且設置有氮氣截斷閥之氮氣配管；在比前述氧氣配管和前述氮氣配管的連接位置更上游設置於前述氧氣配管之氧氣截斷閥；及進行前述氧氣截斷閥及前述氮氣截斷閥的開閉控制之控制裝置；前述控制裝置係於前述氧氣截斷閥打開時關閉前述氮氣截斷閥，於前述氧氣截斷閥關閉時打開前述氮氣截斷閥。
(2)一種從高爐風嘴吹入氧氣之設備，具備：能從高爐風嘴將微粉煤及氧氣吹入高爐內之噴管；連接於前述噴管而用以將氧氣供應到該噴管之氧氣配管；設置於前述氧氣配管之流量調整閥；在比前述流量調整閥更上游連接 於前述氧氣配管之氮氣配管；在比前述氧氣配管和前述氮氣配管的連接位置更上游設置於前述氧氣配管之2個氧氣截斷閥；及在前述2個氧氣截斷閥之間設置於前述氧氣配管的氧氣排放閥。
(3)如上述(2)記載之申請專利範圍第2項之從高爐風嘴吹入氧氣之設備，其中，前述氮氣配管具備：止回閥、配置於比前述止回閥更上游之2個氮氣截斷閥、及配置於前述2個氮氣截斷閥之間的氮氣排放閥。
(4)如上述(3)記載之從高爐風嘴吹入氧氣之設備，其中，具備進行前述2個氧氣截斷閥和前述2個氮氣截斷閥的開閉控制之控制裝置，前述控制裝置係於前述2個氧氣截斷閥打開時關閉前述2個氮氣截斷閥，於前述2個氧氣截斷閥關閉時打開前述2個氮氣截斷閥。
(5)一種從高爐風嘴吹入氧氣之設備，具備：能從高爐風嘴將微粉煤及氧氣吹入高爐內之噴管；連接於前述噴管而用以將氧氣供應到該噴管之氧氣配管；設置於前述氧氣配管之流量調整閥；在比前述流量調整閥更上游連接於前述氧氣配管之氮氣配管；氧氣流截斷機構，係在比前述氧氣配管和前述氮氣配管的連接位置更上游設置於前述氧氣配管，於動力源失陷時截斷前述氧氣配管的氧氣流。
(6)如上述(5)記載之從高爐風嘴吹入氧氣之設備，其中，前述氮氣配管具備：止回閥；及氮氣流開閉機構，係配置於比前述止回閥更上游，於動力源失陷時使氮氣流到前述氮氣配管。
(7)如上述(6)記載之從高爐風嘴吹入氧氣之設備，其中，前述氮氣流開閉機構具備：動力源失陷時進行打開動作的2個氮氣截斷閥；及配置於前述2個氮氣截斷閥之間而於動力源失陷時進行關閉動作的氮氣排放閥。
(8)如上述(5)~(7)中任一者記載之從高爐風嘴吹入氧氣之設備，其中，前述氧氣流截斷機構具有：於動力源失陷時進行關閉動作的2個氧氣截斷閥；及設置於前述氧氣配管的前述2個氧氣截斷閥之間而於動力源失陷時進行打開動作的氧氣排放閥。
(9)如申請專利範圍第1、3、4、及6至8項中任一項之從高爐風嘴吹入氧氣之設備，係具備：接收槽，係於比前述氮氣截斷閥或前述氮氣流開閉機構更上游連接於前述氮氣配管，且具有從該接收槽到前述高爐風嘴的配管容積之3~5倍的容積；及氮氣主管截斷閥，係配置於該接收槽的上游側，於動力源失陷時進行關閉動作。
(10)一種高爐作業方法，係使用如上述(1)至(9)中任一項之從高爐風嘴吹入氧氣之設備，將微粉煤及氧氣吹入高爐內。
根據本發明之從高爐風嘴吹入氧氣之設備及高爐作業方法，在比氮氣配管和氧氣配管的連接位置更下游僅供應氮氣，能以氮氣沖洗氧氣配管，即使停止氧氣的供應時或閥動力源失陷時，仍能確實地防止高爐爐內氣體 混入氧氣配管中。
1‧‧‧高爐
2‧‧‧吹管
3‧‧‧高爐風嘴
4‧‧‧噴管
5‧‧‧風徑
6‧‧‧微粉煤流量調整閥
7‧‧‧氧氣配管
8‧‧‧氮氣配管
11‧‧‧氧氣主管
12‧‧‧氧氣集合頭
13、14‧‧‧氧氣支管
15‧‧‧撓性管
16‧‧‧氧氣連接管
17‧‧‧連接管截斷閥
18‧‧‧連接管止回閥
19‧‧‧連接管排放閥
20‧‧‧支管截斷閥
21‧‧‧氧氣流量調整閥
22‧‧‧氧氣截斷閥
23‧‧‧氧氣排放閥
24‧‧‧氮氣主管
25‧‧‧氮氣集合頭
26‧‧‧氮氣支管
27‧‧‧氮氣止回閥
28‧‧‧氮氣截斷閥
29‧‧‧氮氣排放閥
30‧‧‧控制裝置
31‧‧‧接收槽
32‧‧‧氮氣主管截斷閥
33‧‧‧安全閥
34‧‧‧排洩件
40‧‧‧氧氣
50‧‧‧氮氣
70‧‧‧氧氣流截斷機構
80‧‧‧氮氣流開閉機構
100‧‧‧氧氣吹入設備
第1圖係顯示適用本發明之高爐作業方法的高爐之一實施形態的縱剖視圖。
第2圖係顯示從第1圖的高爐風嘴將氧氣吹入高爐內的設備之示意圖。
第3圖係第2圖的控制裝置之程序的說明圖。
第4圖係第2圖的氧氣吹入設備之動力源失陷時的閥作動狀態之說明圖。
第5圖係第2圖的氧氣吹入設備之動力源失陷時的程序之說明圖。
接著，邊參照圖式邊說明本發明的高爐作業方法之一實施形態。第1圖係應用本實施形態的高爐作業方法之高爐的全體圖。在高爐1的側壁之周方向裝設有複數個高爐風嘴3，在各高爐風嘴3連接有熱風送風用的吹管2，貫通該吹管2設置有噴管4。在高爐風嘴3的熱風送風方向側，藉由來自吹管2供應的熱風形成的被稱為風徑5的空間，主要在此空間進行碳材燃燒。從噴管4通過高爐風嘴3吹入風徑5內的微粉煤與焦炭一起，其揮發分和固定碳燃燒，未燃燒而剩下的一般稱為煤粉(char)的 碳和灰分之集合體係從風徑作為未燃煤排出。
從高爐風嘴3吹入風徑5內的微粉煤係藉由來自風徑5內的火焰之輻射傳熱而將粒子加熱，進一步藉由輻射傳熱、傳導傳熱使粒子急劇地升溫，從升溫至300℃以上之時點開始熱分解，在揮發分點火形成火焰，燃燒溫度達到1400~1700℃。從噴管4同時地吹入微粉煤和氧氣時，微粉煤與O2接觸而燃燒，藉由其燃燒熱使微粉煤加熱、升溫。藉此在接近噴管的位置使微粉煤開始燃燒，燃燒率也上升。
本實施形態中，如此地為了提升微粉煤的燃燒性，而使用噴管將氧氣吹入微粉煤的吹入位置附近。噴管4係構成為能將微粉煤及氧氣吹入高爐風嘴3。例如，於噴管4為所謂單管噴管之情形，以吹入微粉煤的噴管和吹入氧氣的噴管之2支組件，將微粉煤及氧氣吹入高爐風嘴3內。又，於噴管4為將小徑的吹入管插入大徑的吹入管之內側的所謂二重管噴管之情形，例如從內側吹入管吹入微粉煤，從內側吹入管和外側吹入管的間隙吹入氧氣。二重管噴管的微粉煤和氧氣之吹入也可以相反，使氧氣和微粉煤接近而形成更容易燃燒的狀態為佳。
所謂能吹入微粉煤及氧氣的噴管，意思是在噴管管內，微粉煤和氧氣較佳為分別在不同的流路流動，從噴管出口部將微粉煤和氧氣供應給高爐風嘴部而能將微粉煤和氧氣吹入高爐內之噴管。本實施形態係使用2支二重管噴管分別將氧氣吹入微粉煤的吹入位置附近。此外， 本實施形態中，為了使微粉煤和氧氣接近而只從噴管吹入氧氣，送風時不使氧氣濃化(enriched)。但是，因應必要在送風時亦可使氧氣濃化。
高爐的通常作業時，從噴管4吹入微粉煤和氧氣。於作業中斷時或微粉煤吹入設備的動力供應因為事故等而停止時，會有微粉煤的吹入停止之情形。於該情形，必須也停止氧氣的供應，從供應氧氣給噴管4的氧氣配管迅速地去除殘留的氧氣，取代(沖洗)成氮氣等惰性氣體。其原因是，僅只是停止氧氣供應給，由於含有CO的高爐氣體會逆流到氧氣配管，與殘留在氧氣配管內的氧氣進行反應而有引起異常燃燒之虞。假設，為了防止高爐氣體逆流而使氧氣一直流到噴管4，則在高溫下會有金屬氧化之可能性，因此對設備保全不佳。這種狀況不僅在通常的微粉煤吹入停止操作時，而且在因為設備有問題使得微粉煤吹入或氧氣吹入停止時也會發生。特別是在同時將微粉煤和氧氣供應給噴管4的情形，必須迅速且安全、確實地將氧氣配管內以氮氣等惰性氣體取代。本實施形態中，例如可藉由以下構成進行該取代。
第2圖係從第1圖的高爐風嘴將微粉煤及氧氣吹入高爐內的設備之示意圖。氧氣吹入設備(從高爐風嘴吹入氧氣之設備)100具備：噴管4、讓供應給該噴管4的氧氣流動之氧氣配管7、連接於該氧氣配管7之氮氣配管8、設置於氧氣配管7的氧氣流截斷機構70(各種閥)及設置於氮氣配管8的氮氣流開閉機構80(各種 閥)、以及控制各種閥之控制裝置30。在本實施形態中，氧氣配管7的意思是氧氣流動的配管，具有：氧氣主管11、氧氣集合頭12、氧氣支管13、氧氣支管14、撓性管15、以及氧氣連接管16。氮氣配管8的意思是氮氣流動的配管，具有：氮氣主管24、氮氣集合頭25、以及氮氣支管26。
在通常作業中，將氧氣40供應給氧氣主管11，氧氣朝向高爐風嘴3在氧氣配管7流動。本實施形態中，在氧氣配管7，將朝向高爐風嘴3的氧氣流之方向作為下游方向，將其反向作為上游方向。又，於氧氣供應停止之情形，將氮氣50供應給氮氣主管24且朝向氧氣配管7在氮氣配管8流動。本實施形態中，在氮氣配管8，將朝向氧氣配管7的氮氣流之方向作為下游方向，將其反向作為上游方向。
微粉煤PC係從不圖示之微粉煤儲留斗，與高壓氣體(高壓N2)一起供應給噴管4，藉由微粉煤流量調整閥6調整吹入量。對吹管2(參照第1圖)，係從不圖示的鼓風爐將空氣送到熱風爐，從該處供應熱風。因應必要，於對熱風添加氧氣之情形，係於空氣流中比熱風爐更上游進行。
配置於氧氣配管7的最上游之高壓氧氣供應給配管(氧氣主管11)，係藉由高爐風嘴3的個數量氧氣集合頭12分支而連接於氧氣支管13，氧氣40係從氧氣主管11供應，分配到各噴管4(各高爐風嘴3)。例 如，高爐風嘴3之數為40時，氧氣支管13共計40支。本實施形態係使用2支噴管4，因此將各氧氣支管13分支成2支氧氣支管14，各氧氣支管14係透過撓性管15連接於氧氣連接管16，從各氧氣連接管16將氧氣供應給各二重管噴管4。氧氣吹入設備100具備：對應於高爐風嘴3的複數支噴管4；複數支氧氣支管13，係為了將氧氣供應給該噴管4而使氧氣供應給配管(氧氣主管11)藉由集合頭12分支於各高爐風嘴3而形成；設置於該複數支氧氣支管13的各個氧氣流量調整閥21；氮氣配管8，係於氧氣流量調整閥21的上游側連接在各氧氣支管13。
氧氣連接管16係於噴管4側亦即氧氣連接管16的下游側端部具備2個連接管截斷閥17，在該等連接管截斷閥17的上游側中介裝設有連接管止回閥18，在2個連接管截斷閥17之間連接有連接管排放閥19。又，在氧氣支管14，於撓性管15側亦即上游側端部中介裝設有支管截斷閥20。在氧氣支管13設置有氧氣流截斷機構70，氧氣流截斷機構70係於動力源失陷之情形，發揮截斷前述氧氣配管中的前述氧氣流之功能者。如第2圖所示，氧氣支管13係於氧氣支管14側亦即下游側端部具備氧氣流量調整閥21，在氧氣流量調整閥21的上游側中介裝設有2個氧氣截斷閥22，在2個氧氣截斷閥22之間連接有氧氣排放閥23。氧氣流截斷機構70包含2個氧氣截斷閥22、氧氣排放閥23以及控制裝置30，該2個氧氣截斷閥22及氧氣排放閥23係藉由動力源進行開閉動作之開 閉閥，於動力源失陷時，2個氧氣截斷閥22變成關閉，氧氣排放閥23變成打開。是藉由動力源進行打開動作的始終關閉之開閉閥，氧氣排放閥23係藉由動力源進行關閉動作的始終打開的開閉閥。
在氧氣吹入設備100，例如在氧氣支管14及氧氣連接管16內，為了藉由惰性氣體之氮氣進行沖洗而連接有氮氣配管8。在該氮氣配管8，氮氣係從高壓的氮氣主管24經過氮氣集合頭25、氮氣支管26分配於氧氣支管13。例如，於高爐風嘴3之數為40個、氧氣支管13為40支的情形，氮氣支管26也是40支。該40支氮氣支管26之各個係經過氮氣止回閥27，在前述氧氣流量調整閥21和下游側的氧氣截斷閥22之間，連接在對應於氮氣支管26之各個的氧氣支管13。藉由氮氣止回閥27防止氧氣從氧氣支管13流入氮氣支管26。
在氮氣支管26設置有氮氣流開閉機構80，氮氣流開閉機構80係於動力源失陷時，發揮使氮氣流到氮氣配管8中之功能者。如第2圖所示，在氮氣支管26，於氮氣止回閥27側亦即對氧氣支管13的連接側端部中介裝設有2個氮氣截斷閥28，在2個氮氣截斷閥28之間連接有氮氣排放閥29。氮氣流開閉機構80包含2個氮氣截斷閥28、氮氣排放閥29以及控制裝置30，2個氮氣截斷閥28及氮氣排放閥29係藉由動力源進行開閉動作之開閉閥，於動力源失陷時，2個氮氣截斷閥28變成打開，氮氣排放閥29變成關閉。
氧氣吹入設備100較佳為進一步具備：在比氮氣截斷閥28更上游連接於氮氣配管8之接收槽31、及配置於該接收槽31的上游之氮氣主管截斷閥32。於第2圖所示之形態中，接收槽31連接於氮氣主管24，氮氣主管24配置有氮氣主管截斷閥32。氮氣主管截斷閥32係藉由動力源進行開閉動作之閥，於動力源失陷時變成關閉。接收槽31充滿氮氣，接收槽31的容積係比從其更下游到全高爐風嘴3的配管容積之3~5倍。
藉由上述構成，於動力源失陷時，將氮氣供應給從接收槽31到高爐風嘴3的全部配管。此外，從接收槽31到高爐風嘴3的配管，相當於從接收槽31到高爐風嘴3的噴管4和氧氣配管7和氮氣配管8之配管。又，接收槽31除了壓力計PT以外，還具備壓力規PG，進一步具有安全閥33、排洩件34這種設備為佳。
也可以不是第2圖所示之形態，在氮氣集合頭25的下游，於較氮氣截斷閥28更上游的氮氣支管26配置接收槽31亦可。於該情形，接收槽31的容積係比從其更下游到1個全高爐風嘴3的配管容積之3~5倍為佳，但必須有相當於高爐風嘴3的個數之基數的接收槽31。在第2圖所示之形態中，接收槽31的容積變大但1台就足夠。
在供應動力之期間的通常作業，氧氣吹入設備100的各種閥可藉由控制裝置30控制，特別是氧氣流量調整閥21、氧氣截斷閥22、氧氣排放閥23、氮氣截斷 閥28、氮氣排放閥29、氮氣主管截斷閥32，係藉由控制裝置30進行開閉控制或打開度控制。在高爐1的通常作業亦即製銑作業，由於必須與微粉煤一起從噴管4吹入氧氣，因此必須在比氧氣支管14更下游側供應氧氣。因此，如第3圖所示，設定成打開2個氧氣截斷閥22，關閉氧氣排放閥23，並且設定成關閉2個氮氣截斷閥28，打開氮氣排放閥29，因應必要進行氧氣流量調整閥21的打開度控制。於該狀態，不從氮氣支管26將氮氣供應給氧氣支管14，而從氧氣支管13僅供應氧氣給氧氣支管14。
從該狀態因為高爐作業停止等理由，於停止朝比氧氣支管14更下游側供應氧氣時，如第3圖所示，設定成關閉2個氧氣截斷閥22，打開氧氣排放閥23，並且設定成打開2個氮氣截斷閥28，關閉氮氣排放閥29。於該狀態，不從氧氣支管13供應氧氣給氧氣支管14，從氮氣支管26供應氮氣給氧氣支管14，藉由氮氣沖洗比氧氣配管7和氮氣配管8的連接位置更下游側。此時，例如，即使下游側的氧氣截斷閥22完全不進行關閉動作，仍會從氧氣排放閥23排放氧氣而藉由氮氣取代，截斷朝下游側的氧氣供應。又，於該狀態，即使氧氣排放閥23完全不進行打開動作，仍會藉由上游側的氧氣截斷閥23截斷朝下游側的氧氣供應。亦即，若在氧氣吹入設備100設置有2個氧氣截斷閥22、及在該2個氧氣截斷閥22之間設置於氧氣配管7的氧氣排放閥23，即可確實地截斷 朝下游側的氧氣供應。其結果，能防止在氮氣支管26側混入氧氣等，亦能減少閥動作的不良狀況造成問題產生之可能性。
從停止朝比氧氣支管14更下游側的氧氣供應之狀態，再度將氧氣供應到比氧氣支管14更下游側時，如第3圖所示，再度設定成打開2個氧氣截斷閥22，關閉氧氣排放閥23，並且設定成關閉2個氮氣截斷閥28，打開氮氣排放閥29，因應必要進行氧氣流量調整閥21的打開度控制。藉此，對比氧氣支管14更下游側沖洗的氮氣，係藉由所供應的氧氣而被吹入高爐風嘴3內，接著將氧氣從噴管4吹入。
如此地，本實施形態的氧氣吹入設備100係連接於噴管4，在供應給該噴管4的氧氣所流動的氧氣配管7設置流量調整閥21，在流量調整閥21的上游側將氮氣配管8連接於氧氣配管7，在該氧氣配管7和氮氣配管8的連接位置的上游設置2個氧氣截斷閥22，並且在氧氣配管7的2個氧氣截斷閥22之間設置有氧氣排放閥23。因此，於藉由氮氣沖洗比連接位置更下游的氧氣配管7的氧氣時，例如設定成關閉2個氧氣截斷閥22並且設定成打開氧氣排放閥23，則能僅供應氮氣到比氧氣配管7和氮氣配管8的連接位置更下游側進行沖洗，而能防止高爐爐內氣體混入氧氣配管7中。
又，氮氣配管8具備：氮氣止回閥27、配置於氮氣止回閥27的上游側之2個氮氣截斷閥28、以及配 置於2個氮氣截斷閥28之間的氮氣排放閥29。因此，例如，於藉由氮氣沖洗比連接位置更下游側的氧氣配管7的氧氣時，若設定成關閉2個氧氣截斷閥22並且設定成打開氧氣排放閥23，設定成打開2個氮氣截斷閥28並且設定成關閉氮氣排放閥29，則能僅將氮氣供應到比氮氣配管的連接位置更下游側進行沖洗，而能防止高爐爐內氣體混入氧氣配管7中，或高爐爐內氣體或氧氣混入氮氣配管8中。此外，例如，在從藉由氮氣沖洗比連接位置更下游之狀態，將氧氣供應到比氮氣配管8的連接位置更下游的情形，若設定成關閉2個氮氣截斷閥28並且設定成打開氮氣排放閥29，設定成打開2個氧氣截斷閥22並且設定成關閉氧氣排放閥23，則能僅供應氧氣到比氮氣配管8的連接位置更下游，而能防止氧氣混入氮氣配管8中。
控制裝置30係藉由在2個氧氣截斷閥22打開時設定為關閉2個氮氣截斷閥28，在2個氧氣截斷閥22關閉時設定為打開2個氮氣截斷閥28，而能將氧氣供應到比氧氣配管7和氮氣配管8的連接位置更下游側，或藉由氮氣進行沖洗，此時，能防止高爐爐內氣體混入氧氣配管7中，或高爐爐內氣體或氧氣混入氮氣配管8中。亦即，若控制裝置30於氧氣截斷閥22全部(2個)打開時設定為至少關閉1個氮氣截斷閥28，至少1個氧氣截斷閥22關閉時設定為打開氮氣截斷閥28全部(2個)，則能將氧氣供應到比連接位置更下游側，或藉由氮氣進行沖洗。
接著，第4圖顯示動力源失陷(圖中的往下)時的氧氣截斷閥22、氧氣排放閥23、氮氣截斷閥28、氮氣排放閥29、氮氣主管截斷閥32的閥動作。例如，該等閥的動力源為壓縮空氣般時，控制裝置30檢測出閥動力源亦即壓縮空氣失陷，於動力源失陷檢測出時，關閉氧氣截斷閥22，打開氧氣排放閥23，打開氮氣截斷閥28，關閉氮氣排放閥29，使氮氣主管截斷閥32進行關閉動作。相對於此，於閥的動力源為如電力般之情形，視情況，亦有控制裝置30也變成不能動作之情形。即使於這種情形，由於氧氣截斷閥22在沒有動力源時關閉，氧氣排放閥23在沒有動力源時打開，氮氣截斷閥28在沒有動力源時打開，氮氣排放閥29在沒有動力源時關閉，氮氣主管截斷閥32在沒有動力源時關閉，因此於閥動力源失陷時，各閥如第4圖般進行開閉動作。
於動力源失陷時，氧氣流截斷機構70發揮功能，氧氣截斷閥22當中的上游側的1個變成關閉，並且氧氣流截斷時，能防止高爐爐內氣體朝氧氣截斷閥22上游側的配管內逆流過來。當2個氧氣截斷閥22變成關閉並且氧氣排放閥23變成打開時，除了能確實地防止高爐爐內氣體朝氧氣截斷閥22上游側的配管內逆流，還能防止氧氣混入氮氣配管8中。
又，氮氣流開閉機構80發揮功能，2個氮氣截斷閥28變成打開並且氮氣排放閥29變成關閉，同時使2個氧氣截斷閥22變成關閉並且氧氣排放閥23變成打開 後，藉由氮氣沖洗比氮氣配管8的連接位置更下游側，能防止高爐爐內氣體混入氧氣配管7中。若在氧氣配管7及氮氣配管8之各個設置各2個截斷閥22、28，並且在其之間設置排放閥23、29，則即使在由於某種原因使得從1支配管的截斷閥的1個產生洩漏時，由於藉由另1個截斷閥防止氣體混合，且一起排放從排放閥23、29洩漏之氣體，因此防止洩漏的氣體充滿在2個截斷閥間而被加壓至源壓，能進一步減少不同的氣體彼此混合之虞。
第5圖係顯示閥的動力源失陷時的各閥之動作和接收槽31內的壓力之經時變化。例如，如前述從由噴管4吹入微粉煤和氧氣的通常作業之狀態，當動力源產生失陷時，進行動作成為氧氣截斷閥22關閉，氧氣排放閥23打開，氮氣截斷閥28打開，氮氣排放閥29關閉，氮氣主管截斷閥32關閉。因此，在動力源失陷時，停止從氧氣支管13對氧氣支管14的氧氣供應，並且能從氮氣支管26對氧氣支管14供應氮氣。此時，由於氮氣主管截斷閥32關閉，無法期待對氮氣主管24供應新的氮氣，但儲留在接收槽31內的氮氣經過氮氣主管24、氮氣集合頭25、氮氣支管26而供應給氧氣支管14。隨著該供應使接收槽31內的壓力逐漸降低。
高爐1內只要是如通常作業般為高壓狀態，則接收槽31內的容量為與接收槽31到下游側的高爐風嘴3的噴管4的配管體積同等，或較其略多的程度即可。但是，於閥動力源為如電力般的情形，亦預估隨著閥動力源 失陷使得高爐本身變成停止(停止對高爐內送風)狀態的情形。於高爐變成停止(停止對高爐內送風)狀態的情形，高爐內的壓力有可能變成零(大氣壓)。於這種情形，來自接收槽31的氮氣係通過氧氣支管13或氧氣支管14而被吹入高爐1內，因此將槽容量設定成取代對象的配管容積的3~5倍為佳。由於該容量係由氣體產生積存的容易性等配管形狀等來決定，因此實際上使氮氣從接收槽31流到全高爐風嘴3的噴管4，根據配管內的氮氣濃度和累計流量之關係來設定亦可。而且，藉由這種方式，即使閥動力源失陷時，亦可從氧氣配管7和氮氣配管8的連接位置藉由氮氣迅速地沖洗下游側，藉此除了能防止高爐爐內氣體混入氧氣配管7，由於不會讓必要以上的氮氣流過，因此亦能防止過剩的高爐風嘴3之冷卻。
2‧‧‧吹管
3‧‧‧高爐風嘴
4‧‧‧噴管
6‧‧‧微粉煤流量調整閥
7‧‧‧氧氣配管
8‧‧‧氮氣配管
11‧‧‧氧氣主管
12‧‧‧氧氣集合頭
13、14‧‧‧氧氣支管
15‧‧‧撓性管
16‧‧‧氧氣連接管
17‧‧‧連接管截斷閥
18‧‧‧連接管止回閥
19‧‧‧連接管排放閥
20‧‧‧支管截斷閥
21‧‧‧氧氣流量調整閥
22‧‧‧氧氣截斷閥
23‧‧‧氧氣排放閥
24‧‧‧氮氣主管
25‧‧‧氮氣集合頭
26‧‧‧氮氣支管
27‧‧‧氮氣止回閥
28‧‧‧氮氣截斷閥
29‧‧‧氮氣排放閥
30‧‧‧控制裝置
32‧‧‧氮氣主管截斷閥
34‧‧‧排洩件
40‧‧‧氧氣
50‧‧‧氮氣
70‧‧‧氧氣流截斷機構
80‧‧‧氮氣流開閉機構
100‧‧‧氧氣吹入設備
PT‧‧‧壓力計
PG‧‧‧壓力規

Claims (10)

  1. 一種從高爐風嘴吹入氧氣之設備，具備：能從高爐風嘴將微粉煤及氧氣吹入高爐內之噴管；連接於前述噴管而用以將氧氣供應給該噴管之氧氣配管；設置於前述氧氣配管之流量調整閥；在比前述流量調整閥更上游連接於前述氧氣配管且設置有氮氣截斷閥之氮氣配管；在比前述氧氣配管和前述氮氣配管的連接位置更上游設置於前述氧氣配管之氧氣截斷閥；及進行前述氧氣截斷閥及前述氮氣截斷閥的開閉控制之控制裝置；前述控制裝置係於前述氧氣截斷閥打開時關閉前述氮氣截斷閥，於前述氧氣截斷閥關閉時打開前述氮氣截斷閥。
  2. 一種從高爐風嘴吹入氧氣之設備，具備：能從高爐風嘴將微粉煤及氧氣吹入高爐內之噴管；連接於前述噴管而用以將氧氣供應到該噴管之氧氣配管；設置於前述氧氣配管之流量調整閥；在比前述流量調整閥更上游連接於前述氧氣配管之氮氣配管；在比前述氧氣配管和前述氮氣配管的連接位置更上游設置於前述氧氣配管之2個氧氣截斷閥；及 在前述2個氧氣截斷閥之間設置於前述氧氣配管的氧氣排放閥。
  3. 如申請專利範圍第2項之從高爐風嘴吹入氧氣之設備，其中，前述氮氣配管具備：止回閥、配置於比前述止回閥更上游之2個氮氣截斷閥、及配置於前述2個氮氣截斷閥之間的氮氣排放閥。
  4. 如申請專利範圍第3項之從高爐風嘴吹入氧氣之設備，其中，具備進行前述2個氧氣截斷閥和前述2個氮氣截斷閥的開閉控制之控制裝置，前述控制裝置係於前述2個氧氣截斷閥打開時關閉前述2個氮氣截斷閥，於前述2個氧氣截斷閥關閉時打開前述2個氮氣截斷閥。
  5. 一種從高爐風嘴吹入氧氣之設備，具備：能從高爐風嘴將微粉煤及氧氣吹入高爐內之噴管；連接於前述噴管而用以將氧氣供應到該噴管之氧氣配管；設置於前述氧氣配管之流量調整閥；在比前述流量調整閥更上游連接於前述氧氣配管之氮氣配管；氧氣流截斷機構，係在比前述氧氣配管和前述氮氣配管的連接位置更上游設置於前述氧氣配管，於動力源失陷時截斷前述氧氣配管的氧氣流。
  6. 如申請專利範圍第5項之從高爐風嘴吹入氧氣之 設備，其中，前述氮氣配管具備：止回閥；及氮氣流開閉機構，係配置於比前述止回閥更上游，於動力源失陷時使氮氣流到前述氮氣配管。
  7. 如申請專利範圍第6項之從高爐風嘴吹入氧氣之設備，其中，前述氮氣流開閉機構具備：動力源失陷時進行打開動作的2個氮氣截斷閥；及配置於前述2個氮氣截斷閥之間而於動力源失陷時進行關閉動作的氮氣排放閥。
  8. 如申請專利範圍第5至7項中任一項之從高爐風嘴吹入氧氣之設備，其中，前述氧氣流截斷機構具有：於動力源失陷時進行關閉動作的2個氧氣截斷閥；及設置於前述氧氣配管的前述2個氧氣截斷閥之間而於動力源失陷時進行打開動作的氧氣排放閥。
  9. 如申請專利範圍第1、3、4、及6至8項中任一項之從高爐風嘴吹入氧氣之設備，係具備：接收槽，係於比前述氮氣截斷閥或前述氮氣流開閉機構更上游連接於前述氮氣配管，且具有從該接收槽到前述高爐風嘴的配管容積之3~5倍的容積；及氮氣主管截斷閥，係配置於該接收槽的上游側，於動力源失陷時進行關閉動作。
  10. 一種高爐作業方法，係使用如申請專利範圍第1至9項中任一項之從高爐風嘴吹入氧氣之設備，將微粉煤及氧氣吹入高爐內。
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