JPH01142015A - 転炉廃ガス処理におけるイナートガス生成制御方法 - 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、酸素転炉におけるイナート（不活性）ガス生
成制御方法に関するものである。

〔従来の技術〕

酸素転炉においては良く知られているように、吹錬にと
もなって発生する一酸化炭素などの燃焼性ガスを未燃焼
のまま回収する方法が採用されている。この方法は通常
、未燃焼鳥ガス回収方法と称され、その制御手段として
は炉口圧と大気圧との差圧、つまりフード内圧力を検出
し、該フード内圧力があらかじめ設定された値になるよ
うに制御装置を介して集塵器に設けられたダンパを制御
する方法、即ち炉口圧制御と呼ばれる方法が一般に用い
られている。

ところで、転炉吹錬の操業においては、吹錬中にはＣＯ
濃度の高いガスが発生し、非吹錬中には空気を吹い込む
ために吹錬の初期及び末期にこれらのガスが混在する可
能性がある。そして、同一ガス中における一酸化炭素（
ＣＯ）及び酸素（０□）等の混合比率によっては爆発の
危険があるために、吹錬の初期及び末期には、イナート
（不活性）ガスを規定量生成することが不可欠となって
いる。

その方法として従来は専らオペレータの経験と勘により
、手動にてスカートを操作し、適当に空気を吸入させ、
イナートガスを生成させているのが普通であり、このた
め自動的な操業及びイナートガスの生成量の確認がなさ
れないでいた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

すなわち、吹錬初期および末期にイナートガスを効率良
く作ることが、ガス回収設備の安全運転とガス回収率向
上のための重要な課題となっている。しかるに、従来は
スカート操作をオペレータに委ねているため、正確かつ
安定な操業が出来ない、と云う人手によるもの特有の問
題がある。

したがって、本発明はオペレータの岬と経験にもとづく
手動操作を不用とし、吹錬初期および末期におけるイナ
ートガス生成を自動的に、かつ必要な量だけ生成するこ
とを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

転炉廃ガス処理における吹錬の初期および末期の各々で
イナートガスを生成すべく、廃ガスの流量計測量とその
分析値にもとづき廃ガスの燃焼率と流量目標値とを計算
により求め、燃焼率が１゜０％となるよう廃ガスの流量
制御を行なう。

〔作用〕

１）吹錬直後から着火までは２ＤＣダンパを規定開度１
とする。

２）着火から一定時間Ｔ１は規定開度３とし、廃ガスを
十分燃焼させる。

３）上記の２）の規定開度の３の終了後、廃ガス中のＣ
Ｏガスを全て燃焼させるだけの空気を炉口から吸引でき
るような廃ガス流量制御を行う。この廃ガス流量制御の
目標流量を計算するため、炉内発生ガスの予測計算を行
う。

４）廃ガス分析値を監視しつつ、イナートガスの生成を
確認する。

５）必要十分なイナートガス生成後は炉内圧制御を行い
、廃ガスの炉口燃焼を極力抑え、廃ガスのＣＯ濃度を高
め、早くガス回収に入る。

６）吹錬末期に、スカート上昇開始後の一定時間Ｔ１後
、廃ガスを十分燃焼させ、イナートガスを生成するため
に、流量制御を行う。この廃ガス流量制御の目標流量を
計算するため、炉内発生ガスの予測計算を行う。

’？）ＱＣ；ストップ（吹錬停止）後は、規定開度２と
する。

の如き手順にて操業を行なう。

〔実施例〕

第１図は本発明の詳細な説明するためのタイムチャート
、第２図は本発明が適用される転炉廃ガス処理装置を示
すシステム構成図である。

まず、第２図を参照して、転炉廃がス処理装置（ＱＣ；
）の構成概要から説明する。転炉１の中に屑鉄と溶けた
銑鉄２を入れた後、ランス３を通して高圧酸素を吹きつ
けて精錬（これを吹錬という、）を行い、吹錬終了後、
転炉１を傾けて出鋼する。

この吹錬の際、ランス３から吹き込まれた酸素ジェット
は溶けた銑鉄のＣと反応し、ＣＯに富む大量の廃ガスを
発生する。一方、酸素ジェットの鋼浴の衝突面は非常に
高温になり、鋼浴のＦ８が気化するため多量の酸化鉄粉
も発生する。従って１、廃ガス処理装置としては大量、
高温の廃ガスを冷ｉする設備と集塵する設備とに分けら
れる。このようにして発生した高温、多塵の大量の廃ガ
スは、誘引送風機１１により吸引されて煙道内を流れる
わけであるが、その際、例えば冷却水管群からなるガス
冷却器７において冷却された後、１次集塵、器６におい
て粗いダストの捕集がなされ、続く２次集塵器８におい
て微細なダストの最終集塵がなされ、かくして除塵清浄
化された廃ガスは誘引送風機１１を経て、図示されない
ガスホルダ等に燃料として回収される。ところで、転炉
１においては吹錬の中期には大量の廃ガスを発生するが
、その初期や末期においては発生量は少ない。また、吹
錬中において副原料を投入したり、ランス３から吹きつ
ける酸素の量を変えても廃ガスの発生量は変動する。こ
のような廃ガス発生量の変動により、フード５内のガス
圧も変動する。そこで、フード５内のガス圧が適当な範
囲内に収まるよう、廃ガスの流量制御が行なわれている
。すなわち、フード５内のガス圧（炉内圧、炉圧）を検
出し、炉圧発信器１２から調節計１４へ送る。調節計１
４では、予め設定されている設定値とガス圧を比較し、
その偏差が零になるように操作出力信号をダンパ操作器
１５に送り、２次ダンパ９の開閉動作を制御して廃ガス
流量を調節する。

廃ガス回収量向上のために行なわれる密閉操業では、ス
カート４を炉口に密着するまで降下させ、さらに密閉性
を高めるため外側シール１９を閉める。

次に、本発明の実施例を第１図を参照して説明する。な
お、本発明は２次集塵器ダンパを操作端とした廃ガス流
量制御、炉内圧制御に関するものであるから、２次集塵
器ダンパの動作を中心に説明する。

同図からも明らかなように、非吹錬中でも誘引送風機は
運転中であり、２次集塵器ダンパは比較的小開度の規定
開度１とされている。吹錬開始後、転炉内で着火現象が
起きる。これ以後、２次集塵器ダンパは大開度の規定開
度３で一定時間（１１秒）運転する。規定開度にするの
は、廃ガスの発生量の変化が激しすぎるため制御が難し
いのと、炉口から大気を十分に吸引し、廃ガスを全て燃
焼させるためである。Ｔ、秒後廃ガス流量制御を行う。

この廃ガス流量制御を行う目的は、ＯＧダクトにＮ２と
ＣＯ□を主成分とする不活性なガス（イナートガス）を
必要十分な量だけ生成し、ガス回収に入るための準備を
行う事にある。即ち、ガス回収を行うガスはＣＯ濃度が
高く、ｏ２濃度の低いガスであり、このガスが０２濃度
の高いガスと混合しないようにするため、イナートガス
でＯＧダクトを置換しておく。

この流量制御を効率よく行うには、炉内発生のＣＯガス
を完全燃焼（炉内燃焼率λ−１）するだけの０□を炉口
からの吸引空気によってまかなう。

吸引空気量が不足すると廃ガス中にｃｏが残り、吸引空
気量が過剰であると廃ガス中に０□が残る。

イナートガスの成分は、次式によって定義される。

Ｘ　ｃｏ　＋　（Ｋ　Ｘ　Ｘ　Ｈｚ）５１２．５％　　
　　・・・・・・■かつ Ｘｏｔ＜　５．５％　　　　　　　　　　　　　・・・
・・・■ここで、　ＸＣＯ：　　Ｃｏ％ ＸＨ２：　　Ｈｚ％ Ｘｏｚ　　：　　Ｏ□％ Ｋ　　：　定数 である。従って、廃ガス流量制御の目標流量は、炉内か
ら発生する廃ガスが炉口がらの吸引空気によって燃焼し
、Ｃｏ、Ｈｚ　、０２ガス成分が上記０、■を同時に満
すガス流量となる。このためには炉内発生ガス量の推定
を行い、燃焼結果の廃ガス流量を計算する必要があり、
次にその計算式を示す。

ＶＨ２”（ｋ）＝ＦａＸ（ｋ−Ｊ−＞・ｘＮｚ＜ｋ＞Δ
ｔ ＶｌｉＨｋ）　　ＶＨ（ｋ）　　ＶＬ ・・・・・・■ Ｖｃｏ”＜ｋ）＝　Ｆ、Ｘ（ｋ　　　　”　　）　・Ｘ
ｃｏ（ｋ）ΔＬ 十−ｎ−・■Ｎ２Ｅ（ｋ）　　　　　　　・旧・・■Ｖ
ｃｏｚＥ（ｋ）−Ｆａｘ（ｋ　　　、　「）　・Ｘｃｏ
ｚ（ｋ　）十−・■８□Ｅ（ｋ）　　　　　・旧・・■
ｄＯｓ（ｋ）＝Ｆ。ｚ（ｋ　　　　　　）Δ　ｔ （１≧ｒ　（ｋ）≧０）　　　　　　　　　・・・・・
・■Ｆ、、’（ｋ）＝　（２−Ｔ’（ｋ）ＩＸ（Ｆｏｇ
（ｋ）−ｄｏｓｆ（ｋ））　　・−・・・■各記号等の
意味は次のとおりである。

Ｆａｘ（ｋ　　　　”　　）：吸引廃ガス流量実績Δｔ χＮ□（ｋ）：廃ガス中のＮ、ｆｉ７４度Ｘ、。ｚ（ｋ
）：廃ガス中のＣＯ□濃度ＸｃＯ（ｋ）　：廃ガス中の
ＣＯ＠度 ｖ５ダ（ｋ）：底吹Ｎ２流量 ＶＨ（ｋ）：　Ｐ、ＳバージＮ２流量 ■ＰＨ２：ＯＧパージＮ２流量（ｃｏｎｓｔ）■８□’
（ｋ）　：吸引空気中Ｎ２流量ＶｃｏｚＥ（ｋ）　：炉
内発生ＣＯ□流量ＶｃｏＥ（ｋ）　：炉内発生ＣＯ流量 Ｆｏ　ｚ　（ｋａ　ｔ　）　　’酸素流量実績ｄ　０ｓ
（ｋ）　：　Ｏｓ変化値実績 γ（ｋ）：炉内燃焼率実績 ｄ　Ｏ３’（ｋ）　：　ｏｓ変化値推定ｒ’（ｋ）：炉
内燃焼率推定 ＦｅＸ’（ｋ）：炉内発生ガス流量推定Ｆａｘ’（ｋ）
　：目標吸引ガス流量 ａｉ　、　　ｂｉ　　：予測係数 Ｎ　：予測処理指数 τ　：分析の遅れ時間 Δｔ：演算周期 すなわち、第２図の流量計１８を介して得られる廃ガス
流量実績Ｆ、、＜ｋ−−Ｅ−）　、ランス３Δｔ を介して得られる酸素流量実績Ｆ。ｚ（ｋ　　　　”　
　）、Δｔ ガス分析計１７を介して得られる廃ガス中のＮ２濃度Ｘ
、（ｋ）、Ｃｏ□濃度ＸｃｏｚＣｋ＞、およびＣＯ濃度
Ｘｃｏ（ｋ）、底吹Ｎ２流量Ｖ５Ｗ（ｋ）、Ｐ、Ｓパー
ジＮ２流量Ｖ　ｔｉ　ｉ　（ｋ　）、ＯＧバージＮ２流
量（ｃｏｎｓｔ）ＶＣ２、予測係数”Ｉ＋ｔｌｉ、予測
処理指数Ｎ、分析の遅れ時間τ、および演算周期Δｔか
ら、０〜０式の演算を順次行うと＼もに、■式において
燃焼率７　’（ｋ）を１００％にするための目標吸引ガ
ス流量Ｆｅ、’（ｋ）を求め、これを設定値とする廃ガ
ス流量制御を行いつつ、廃ガスの濃度を監視しつづける
。そして、式０．■で示される廃ガス濃度が一定時間以
上続けば、イナートガス生成は十分であると判断し、イ
ナートガス生成のための廃ガス流量制御を終了し、廃ガ
スのＣＯ酸成分高めるための炉圧制御に入る。この炉圧
制御は、炉口付近での炉内圧を大気圧にほぼ等しくなる
ように制御するものであり、極力大気を吸引せず、廃ガ
スを燃焼させない方法をとる。スカートを下限まで下げ
るには３０秒程度必要とするため、イナートガス生成制
御の途中から下げ始める。ガス回収条件に廃ガス濃度が
入っており、例えばＣＯ％≧４０％かつＯ２％≦１％と
なると、回収指令を発生するようにしている。

次に、吹錬末期のイナートガス生成制御について説明す
る。吹錬が終了する時期は計算機による自動判定または
オペレータによる手動判定が行われており、それより少
し前にスカート上昇指令が入る。スカートが上昇を開始
してから一定時間以上後に、廃ガスを炉口からの吸引空
気により完全燃焼し、イナートガスを生成する。この目
的は吹錬終了前にＯＧダクトをイナートガスで置換し、
吹錬終了時に炉口がら空気を吸収してもＯＧダクト内で
爆発させないためである。つまり、吹錬末期のイナート
ガス生成制御においても必要な・事は吹錬初期のイナー
トガス生成制御と同じであり、廃ガス流量の設定値には
■式で得られる計算結果を用いる。この廃ガス流量制御
はＯＧストップ指°令が入るまで続き、ＯＧスストップ
後中開度の規定開度２に入る。スカート上昇指令は、吹
錬終了までに十分なイナートガス生成が可能なタイミン
グにて与えられる事は勿論である。

〔発明の効果〕

この発明によれば、ＯＧ設備におけるガス回収の安全性
確立のために必要なイナートガス生成制御を自動的に行
うことができ、必要十分なイナートガス生成を極力短時
間で行えるので、ガス回収量増大につながる利点がある
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を説明するためのタイムチャ
ート、第２図は本発明が通用される転炉廃ガス処理装置
を示すシステム構成図である。 符号説明 １・・・転炉ミ２・・・溶銑、３・・・ランス、４・・
・スカート、５・・・フード、６・・・１次集塵器、７
・・・ガス冷却器、８・・・２次集塵器、９・・・２次
ダンパ、１０・・・ベンチュリ、１１・・・誘引送風機
、１２・・・炉圧発信器、１３・・・スカート位置計、
１４・・・調節計、１５・・・ダンパ操作器、１６・・
・演算器、１７・・・ガス分析計、１８・・・廃ガス流
量計。 代理人　弁理士　並　木　昭　夫 代理人　弁理士　松　崎　　　清 、第１頁の続き ＠発明者　大賀　勝己　神奈川 社内 ＠発明者　寺１）隆夫　神奈川 社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　転炉廃ガス処理における吹錬の初期および末期の夫々
   でイナートガスを生成すべく、廃ガスの流量計測値とそ
   の分析値とにもとづき廃ガスの燃焼率と流量目標値とを
   演算により求め、燃焼率が１００％となるよう廃ガス流
   量制御を行うことを特徴とする転炉廃ガス処理における
   イナートガス生成制御方法。