JPH0360882B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、高炉のようなたて型充填反応層の温
度、ガス組成、ガス圧力、等の少なくとも１つを
測定して反応層内の状態を検出する方法に関する
ものである。

〔従来の技術〕

従来、高炉における物理的、化学的な動的挙動
を検出し高炉内の状況を把握するために、種々の
ゾンデが提案されている。

これらの従来技術の例として次のような技術が
ある。

特開昭49−4591号公報に示されているよう
に、高炉の半径方向に変位自在に設けた、所
謂、水平ゾンデ。

特開昭54−114402号公報に示すような測定プ
ローブに、重錘をつけ高炉内に送り込み重錘の
着床点で測定を行い、荷下りに応じて順次測定
をつづける。所謂、可撓型炉頂装入垂直ゾン
デ。

特公昭47−43721号公報に示すような剛体ゾ
ンデを炉頂より垂直に挿入し、荷下りに応じて
降下する、所謂、剛体型垂直ゾンデ。

特公昭57−48621号公報のように、炉頂部よ
り複数個の測定素子を取りつけた剛体支持器を
炉頂傾斜にそつて着床させ、装入原料の荷下り
に応じて順次、測定素子を降下させる、所謂、
炉頂埋設型垂直ゾンデ。

ところがこれらの従来技術は次のような問題点
がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

の水平ゾンデの測定場所は正確であるが、炉
内荷下りに対抗する曲げ応力が加わり設備が大が
かりで高価となる。又垂直方向の温度分布を正確
に知りたい場合は、垂直方向に複数本必要とな
り、炉下方に設置するゾンデは巨大となり荷下り
の障害にもなり設備費が大になる。

の可撓型炉頂装入垂直ゾンデは、特開昭59−
16917号公報に指摘してあるように、着床点が不
正確であり、更に炉高方向での荷下り速度がちが
うためプローブの消耗長さと、測定素子の降下長
さがばらばらであり不正確であるため降下位置が
不正確である。

の剛体型垂直ゾンデも特開昭57−16917号公
報に指摘してある様に、原料装入装置との関係か
ら測定可能範囲が炉壁近傍にかぎられ装置も大が
かりで高価になる。

の炉頂埋設型垂直ゾンデは、上記〜の欠
点を解消する点では優れた発明である。

しかし、この場合にも次のような問題がある。

ａ 炉頂傾斜にそつて着床させるために、原料を
装入すると炉中心方向にすべり移動するため正
確な位置決めが困難である。このすべりを防止
するためには、剛体支持器は、必ず炉頂半径と
ほぼ同一でなければならない。従つてこの従来
技術の明細書中にも説明されている様に、休風
後の測定ではプローブの挿入方法は比較的簡単
であるが、定常的に測定する装置とするために
は炉頂部にかなり大がかりなプローブ装入装置
を設置する必要がある。

ｂ 又ベル式の場合も原料のダンプから次のダン
プまで２分程度であり、これにプローブを決め
られた様に水平におくことは極めて大がかりな
装置を必要とする。

ｃ 又この従来技術の可撓性リード部（ワイヤや
熱電対リード線、及びフレキシブルチユーブ）
は原料装入装置との関係よりその第２図に示さ
れているように炉壁部を降下することになり、
炉壁では炉内の平均的荷下り速度より一般的に
異つているため、フレキシブル部と剛体部に相
対的な速度差を生じてフレキシブル管部切断の
原因になる。

ｄ 更に炉下部を測定したい場合でも、必ず上部
からプローブを降下させる必要がありプローブ
消耗長さに無駄がある。

ｅ 又この従来技術では、可撓性リード部の消耗
長さと降下速度を利用して測定素子の降下位置
を推定することになるが、この場合には炉下部
になる程、降下長さが長くなり推定誤差が大き
くなるため、炉内プローブ位置を正確に把握す
ることが難しい。

例えばプローブを装入原料の荷下りに従つて降
下させる場合には、炉内の上部と下部の荷下りの
速度が異るため本明細書に添付した図面の第５図
に示すように、プローブにたわみが生じプローブ
の炉内での降下長さが長くなるほど誤差が大きく
なり、プローブ位置を正確に把握するのは困難に
なる。

本発明は前述した従来技術の問題点を解決する
ことを目的としてなされたもので、たて型充填反
応層内の高さ方向にも半径方向にも、任意に反応
層の状況を把握できる方法を提供することを目的
とする。

さらに本発明の他の目的は、大がかりなプロー
ブ装入装置を設けることなしに簡単な装入装置を
用いて炉内状況を把握する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〕

前記の目的を達成するために本発明では、炉内
に先端が500mm以上突き出た剛性案内管を介して、
計測予定位置の上部近傍の原料層内に、可撓性プ
ローブの先端部を、プツシヤーにより炉壁部の荷
下がり不揃部を避けた炉壁より500mm以上の位置
に、水平方向に挿入したのち、プツシヤーを後退
させたプローブ先端部を原料層内に置き去りに
し、プローブ先端部の降下に対応して前記剛性案
内管を介して、プローブ先端部に後続するフレキ
シブルチユーブを降下させる。

以下本発明を詳細に説明する。

まず本発明を実施するための装置について説明
する。

第１ａ図に示すように、本発明で使用する垂直
ゾンデは測定毎に消耗する部分（以下プローブと
言う）１と、プローブ１を炉FSの内部に挿入す
る部分（以下プツシヤーと言う）２と、プローブ
１とプツシヤー２の一部を炉内へ案内する導管及
びその付属品である案内装置３より構成されてい
る。

更にプローブ１は、炉内にプローブ１が押し込
まれるときにプローブ１先端を保護するためと、
プツシヤー２よりの応力をうけるためのプローブ
先端部（このプローブ先端部にはガス吸引のため
のガス吸引孔１３がもうけてある。）１１と、特
開昭59−050324号公報に記載しているような、熱
電対１４等を装備したフレキシブルチユーブ１２
より構成されている。

プローブ先端部１１の頭部拡大断面を第１ｂ図
に、また、プローブ先端部１１の尾部拡大断面を
第１ｃ図に示す。この第１ｃ図は、第１ａ図で２
点鎖線の丸１Ｃで囲んだ部分の拡大断面図であ
る。

プツシヤー２は、プローブ先端部１１を炉内に
送り込むための力を伝達するプツシヤーパイプ２
１と、油圧シリンダーもしくは回転ローラーより
作られた押込力発生装置２２と、プローブ１のフ
レキシブルチユーブ１２部をシールするためのシ
ール２３からなる。シール２３は、例えば特開昭
59−050337号公報に記載してある様に、シール性
が充分で水平応力のあまりかからない構造のもの
が良い。

案内装置３部は、炉壁部での荷下り不揃部をさ
ける長さ、多くの場合約500mm程度、炉内に突き
出し、中空のプローブ先端部１１及びプツシヤー
パイプ２１を炉内に案内する、いわゆる埋込型導
管３１部と一次遮断弁３２、カツター３３、二次
遮断弁３４及びプツシヤーパイプ２１と導管３１
部をシールするシール装置３６より構成されてい
る。

埋込型導管３１部は、本装置の様に炉内に少々
突き出している程度ならば、簡単な冷却で半永久
的に炉内に取り付けても良いし、既知のシヤフト
水平ゾンデの様に、使用時のみ炉内へ突込んで利
用できる様にしても良い。

導管３１部は、第１ａ図の様に、プローブ先端
部１１が相対的にずれながら降下するので、急激
な曲げ応力を受けないよう先端に適当なまるみを
つけるのが望ましい。

非測定中に、高炉と外気との通気を遮断するた
めの一次遮断弁３２部でフレキシブルチユーブ１
２を、又、押し込み中に何らかのトラブルでプツ
シヤパイプの進退がままならぬ場合にプツシヤー
パイプ２１とプローブ１のフレキシブルチユーブ
１２を切断するための、パイプカツター３３及び
その場合に高炉と外気を遮断する二次遮断弁３４
を設けている。この二次遮断弁３４は、高炉より
少々のガスもれを覚悟すれば、必要ではない。

一次遮断弁３２と二次遮断弁３４の間に安全の
ため炉内圧より高圧の窒素供給弁を備えると良
い。即ちプツシヤーパイプ２１と炉外とをシール
する装置、例えば特開昭59−050337号公報に記載
されたシールである。

以上が本発明で使用する垂直ゾンデの構成の概
略である。

次にこれ等を利用して高炉内の測温、ガスサン
プリング、炉内圧力等を測定する本発明の手順に
ついて説明する。

先づ測定用プローブ１のフレキシブルチユーブ
１２をプツシヤーシール２３及びプツシヤーパイ
プ２１に通した後、プローブ先端（フレキシブル
チユーブ１２の先端）にプローブ先端部１１を固
定する（固定法は図示せず）。次いでプローブ先
端部１１からゾンデシール３６部にプローブ１及
びプツシヤーパイプ２１を挿入する。この場合、
カツター３３部に、炉内圧より少々高圧の窒素を
供給するためのバルブを開け、プローブと案内装
置３部、ならびにプローブ先端部１１とプツシヤ
ーパイプ２１のシール性をテストする。シールが
確認されるとプローブ先端部１１が導管３１の先
端に達するまでガイドパイプ２１を押し込む。先
端到達は、先端部１１が装入装置にあたるので容
易に確認できる。

そこで水平方向への所要装入深さを決めて、プ
ツシヤー固定部をその長さだけ後退させ、そこで
プツシヤー駆動部とプツシヤーパイプ２１を固定
して、炉内へプローブを突き込み所定の長さで停
止して、ただちにプツシヤーとプツシヤーパイプ
２１を初期設定位置より、ガイド部先端まるみを
考えて、約300mm程度後退させ、プローブ１（プ
ローブ先端部１１およびフレキシブルチユーブ１
２）を置き去りにする。

この場合、プローブ先端部１１がプツシヤーパ
イプ２１と一緒に後退しない様な工夫が必要であ
る。

置き去りになつたプローブは、ただちに原料と
共に降下を始める。この場合、プローブガイド
（導管３１等）の中でのプローブ（フレキシブル
チユーブ１２）のたるみ長さがあるので数秒たつ
とプローブ引き込みが確認される。

プローブを置き去りにすると同時に、もしくは
一定時間経過後に温度、ガスサンプリング、圧力
測定など計測を開始し、プローブが所定の位置に
きたら（多くの場合、温度で1100℃程度に達した
ら）、プツシヤーパイプ２１の炉内側を二次遮断
弁３４近くまで後退させ、プローブをカツター３
３で切断し、炉内へ切り落し、一次遮断弁３２、
及び窒素供給弁を閉じ、プツシヤーパイプ２１を
ゾンデシール３６部まで後退させ、二次遮断弁３
４を閉じて測定が終了となる。

なお、プローブが所定の位置に到達した場合、
ガスサンプリング用のプローブパイプ（フレキシ
ブルチユーブ）を閉じて、その後方から切り離
し、プツシヤーパイプ２１を通過する前にキヤツ
プをかぶせて、測定を完了させ、その後プツシヤ
ーパイプ２１を抜く方法もある。

〔実施例〕

一本のプローブの先端にガスサンプリング孔を
設けるとともに熱電対を設け、さらに先端部より
後方の500mmと1000mmにも熱電対を設けたプロー
ブを高炉のストツクラインの下方3600mmの炉壁に
設けた炉内へ、その先端が600mm突き出た導管３
１部先端よりプツシヤー装入長さを2000mmにして
炉内へ挿入した後、プツシヤーパイプ２１を導管
３１部内へ後退させてプローブを炉内に置き去り
にし、原料の荷下りに従つて降下させながら温
度、ガス組成、及び圧力を測定した結果を第２図
〜第４図に示す。

第２図は、炉内の温度測定結果を示し、図中の
Ａは炉壁より2600mmの位置の、またＢ，Ｃはそれ
ぞれ2100mmと1600mmの位置の温度を示す。

第３図は、CO％とCO₂％の測定結果を示すグ
ラフ、第４図は、炉内圧力の測定結果を示すグラ
フである。

第２図と第３図において、温度をy₁、ガス分析
値をy₂とするとともに、ストツクラインからの垂
直降下距離（ｘ）の関係をみると、 yi＝aix⁴＋bix³＋cix²＋dix＋eiの４次以上の曲
線となつている。従つて測定点は同一のプローブ
の垂直降下線に沿つて少くとも５点以上の決定値
が必要である。この場合測定点は特に変化の大き
い所での測定値が得られる方がより正しい推定値
が得られるので、高炉の場合にはストツクライン
より下方3.000m〜8000mのゾーンとストツクラ
インより下方11.000m〜16.000mのゾーンの２ケ
所の連続値があればその間のデータより、曲線に
適合する特に４次以上の値を決めれば、炉内全域
を測定することなしに温度とガス組成を非常に正
確に推定することが可能となる。

本発明では前述したように炉内でのプローブの
降下距離が長くなるほどプローブ位置を正確に把
握することが難しいことを知見したことにより、
炉内の測定箇所を予め決め、その測定ゾーンの上
部近傍にプローブを挿入することによりプローブ
の位置を正確に推定でき、より正確なデータが得
られる。

この場合プローブは、測定予定ゾーンの上部よ
り1000mm以内の上方に挿入するのが好ましく、最
も好ましくは400mm以内の上方に挿入するのが良
い。

さらに本発明方法ではプローブを剛性案内管を
用いて炉内に挿入するので、炉径方向の任意の位
置に挿入できるので、炉壁に一ケ所のプローブ挿
入装置を設けて、これよりプローブを必要回数挿
入することにより炉内の任意の場所の温度、ガス
組成、圧力等を測定することができる。一方、測
定効率を良くするためには炉高方向に複数のプロ
ーブ挿入装置を設けて複数のプローブを挿入して
同時に測定することが望ましい。

〔発明の効果〕

本発明によつて以下の効果が得られる。

計測箇所の近傍上部にプローブを挿入するの
でプローブの位置が正確に推定でき、精度の良
い測定結果が得られる。

プローブは炉壁部を通して設けた剛性案内管
を介して挿入するので装入装置を大がかりにす
る必要がない。

１箇所の装入口より複数のプローブを挿入す
ることにより炉内の任意の箇所を計測できる。

【図面の簡単な説明】

第１ａ図は、本発明によりプローブを高炉内に
置き去りにした状態とプローブを挿入するための
装置を示す側面図、第１ｂ図はプローブ先端部１
１の頭部の拡大断面項、第１ｃ図は第１ａ図に示
す２点鎖線の丸ICで囲んだ箇所の拡大断面図で
ある。第２図は、本発明により測定した炉内の温
度測定結果を示すグラフ、第３図は本発明により
測定した採取ガス組成の測定結果を示すグラフ、
第４図は本発明により測定した圧力の測定結果を
示すグラフである。第５図は、従来法により高炉
内にプローブを挿入して置き去りにした場合の、
プローブの降下状況を示す断面図である。 １：プローブ、２：プツシヤー、３：案内装
置、１１：プローブ先端部、１２：フレキシブル
チユーブ、１３：ガス吸引孔、１４：熱電対、２
１：プツシヤーパイプ（剛性案内管）、２２：押
込力発生装置、２３：シール、３１：埋込型導
管、３２：一次遮断弁、３３：カツター、３４：
二次遮断弁、３６：シール装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ たて型充填反応層内に測温素子、ガスサンプ
   リング孔、圧力センサーのうち少くとも１つを具
   備した可撓性プローブを装入し、原料の荷下がり
   に従つて降下させながら炉内状況を計測する充填
   反応層内状態検出方法において、炉内に先端が
   500mm以上突き出た剛性案内管を介して計測予定
   位置の上部近傍の原料層内に可撓性プローブの先
   端部をプツシヤーにより炉壁部の荷下がり不揃部
   を避けた炉壁より500mm以上の位置に水平方向に
   挿入したのち、プツシヤーを後退させてプローブ
   先端部を原料層内に置き去りにし、プローブ先端
   部の降下に対応して前記剛性案内管を介して、プ
   ローブ先端部に後続するフレキシブルチユーブを
   降下させながら計測を行なうことを特徴とする置
   き去り型ゾンデを用いたたて型充填反応層内状態
   検出方法。