JPH0434610B2

JPH0434610B2 -

Info

Publication number: JPH0434610B2
Application number: JP30012887A
Authority: JP
Inventors: Nobuyasu Sakanashi; Mitsuo Yoneda; Hiroshi Yamane; Katsumi Hachiga; Takao Terada
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd; Nippon Steel Corp
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd; Nippon Steel Corp
Priority date: 1987-11-30
Filing date: 1987-11-30
Publication date: 1992-06-08
Also published as: JPH01142015A

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、
吹錬にともなつ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、未燃焼廃ガス回収方法と
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
（O₂）等の混合比率によつ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つ
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つてい
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。

したがつて、本発明はオペレータの勘と経験に
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100
％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CO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
T₂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。

(7) OGストツプ（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図は本発明の実施例を説明するためのタイ
ムチヤート、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、転炉廃ガス処理装置
（OG）の構成概要から説明する。転炉１の中に
屑鉄と溶けた鉄銑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
酸素ジエツトは溶けた鉄銑のＣと反応し、COに
富む大量の廃ガスを発生する。一方、酸素ジエツ
トの鋼浴の衝突面は非常に高温になり、鋼浴の
Feが気化するため多量の酸化鉄粉も発生する。
従つて、廃ガス処理装置としては大量、高温の廃
ガスを冷却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１４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部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
（T₁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。T₁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CO₂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O₂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O₂を炉口からの吸引空気によつてまかなう。
吸引空気量が不足すると廃ガス中にCOが残り、
吸引空気量が過術であると廃ガス中にO₂が残る。
イナートガスの成分は、次式によつて定義され
る。

X_C0＋（Ｋ×X_H2）12.5％ … かつ X_O25.5％ … ここで、 X_C0：CO％ X_H2：H₂％ X_O2：O₂％Ｋ：定数である。従つて、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からの吸引空気に
よつて燃焼し、CO、H₂、O₂ガス成分が上記、
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。

V_N2 ^E(k)＝F_ex（ｋ−τ／Δt）・X_N2(k) −V^CB _N2(k)−V^PS _N2(k)−V^P _N2 … V_CO ^E(k)＝F_ex（ｋ−τ／Δt）・X_CO(k) ＋42／79・V_N2 ^E(k) … V_CO2 ^E(k)＝F_ex（ｋ−τ／Δt）・X_CO2(k) 42／79・V_N2 ^E(k) … dO_s(k)＝F_O2（ｋ−τ／Δt） −｛１／２V_CO ^E(k)＋V_CO2 ^E(k)｝ … γ(k)＝V_CO2 ^E(k)／｛１／２V_CO ^E(k)｝（１≧γ(k)≧０） … dO_s ^f(k)＝_N 〓ⁱ⁼¹ ai・dO_s（ｋ−ｉ＋１） … γ^f(k)＝_N 〓ⁱ⁼¹ bi・γ（ｋ−ｉ＋１） … F_ex ^G(k)＝｛２−γ^f(k)｝ ×｛F_O2(k)−dO_s ^f(k)｝ … F_ex ^f(k)＝（１＋79／42γ^f(k)）F_ex ^G(k) … 各記号等の意味は次のとおりである。

F_ex（ｋ−τ／Δt）：吸引廃ガス流量実績 X_N2(k)：廃ガス中のN₂濃度 X_CO2(k)：廃ガス中のCO₂濃度 X_CO(k)：廃ガス中のCO濃度 V^CB _N2(k)：底吹N₂流量 V^PS _N2(k)：P.SパージN₂流量 V^P _N2：OGパージN₂流量（const） V_N2 ^E(k)：吸引空気中N₂流量 V_CO2 ^E(k)：炉内発生CO₂流量 V_CO ^E(k)：炉内発生CO流量 F_O2（ｋ−τ／Δt）：酸素流量実績 dO_s(k)：O_s変化値実績 γ(k)：炉内燃焼率実績 dO_s ^f(k)：O_s変化値推定 γ^f(k)：炉内燃焼率推定 F_ex ^G(k)：炉内発生ガス流量推定 F_ex ^f(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_ex（ｋ−τ／Δt）、ランス３を介して得られる酸素流量実績F_O2（ｋ−τ／Δt）、ガス分析計１７を介して得られる廃ガス中のN₂濃度
X_N2(k)、CO₂濃度X_CO2(k)、およびCO濃度X_CO(k)、
底吹N₂流量V^CB _N2(k)、P.SパージN₂流量V^PS _N2(k)、OG
パージN₂流量（const）V^P _N2、予測係数ai、bi、
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、〜式の演算を順次行うとゝも
に、式において燃焼率γ^f(k)を100％にするため
の目標吸引ガス流量F_ex ^f(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、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成
分を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つており、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
T₂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、吹錬終了時に炉口か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ストツ
プ指令が入るまで続き、OGストツプ後は中開度
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
量増大につながら利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施列を説明するためのタ
イムチヤート、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。符号説明、１……転炉、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……ベンチユリ、１
１……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。

Claims

【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。