JPH09176708A - 高炉のブリーダ弁開監視方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ブリーダ弁開が生じるときに、その原因を確
実かつ迅速に調査可能とする。 【解決手段】 高炉３１の炉頂圧ブリーダ弁３２Ａ，３
２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄの開弁に関連して、その要因とな
り得る設備情報をアナログデータおよびデジタルデータ
として、監視装置６０で、常時、監視する。メモリ６２
には、一定時間分のデータが記憶可能であり、開弁検知
手段６３によって開弁が検知されると、タイマ６４を作
動させ、一定時間分のデータを記憶する。監視手段６５
が記憶されたデータを表示手段６６で表示し、ブリーダ
弁の開弁となった要因の調査を迅速かつ確実に可能とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高炉の炉頂に設け
られるブリーダ弁の開弁を監視し、その原因追及を迅速
に行うための高炉のブリーダ弁開監視方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、図８に示すように、高炉１の
操業において、ブリーダ弁２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄが、
高炉１を炉内の急激な圧力上昇から保護するために設け
られている。高炉１の炉内の圧力は、ビショッフスクラ
バー３によって調整される。この圧力は、たとえば２５
０ｋＰａであり、この圧力エネルギを有効に回収するた
め、炉頂圧回収タービン（以下、「ＴＲＴ」と略称す
る）４が設けられている。また、ＴＲＴ４をバイパスす
るためのバイパス弁５も設けられている。ブリーダ弁２
Ａは、ビショッフスクラバー３よりも炉頂ガスの流路に
関して下流側に設けられ、他のブリーダ弁２Ｂ，２Ｃ，
２Ｄは、高炉１の炉頂に設けられている。高炉１とビシ
ョッフスクラバー３との間には、集塵装置６が設けられ
ている。

【０００３】高炉操業において、炉頂圧力制御は、高炉
１の炉頂圧力を一定の圧力に保つように行われる。ビシ
ョッフスクラバー３には、高炉１から発生したガスを導
入し、上部水封槽７および下部水封槽８を用いてガスの
流路をリングスリットエレメント（以下、「ＲＳＥ」と
略称する）９と呼ばれる３本の弁棒を、昇降変位させて
制御している。ビショッフスクラバー３では、ＲＳＥ９
の上方から集塵水を噴霧すると同時に、上部水封槽７お
よび下部水封槽８の水位制御を行っている。

【０００４】炉頂ガスの圧力の制御は、制御装置１０に
よって行われる。制御装置１０には、高炉１の炉頂に設
けられる炉頂圧力計１１，１２およびビショッフスクラ
バー３の入口付近に設けられる炉頂圧力計１３からの検
出信号ＰＶが入力される。制御装置１０は、指令値ＳＶ
を基準に、油圧装置１４への制御信号ＭＶを導出する。
油圧装置１４は、ＲＳＥ９を昇降変位させるためのシリ
ンダ１５を駆動し、その駆動量は開度検出器１６によっ
て検出される。上部水封槽７および下部水封槽８の水位
は、上部水位計１７および下部水位計１８でそれぞれ検
出される。開度検出器１６の出力信号は、ＲＳＥ９の開
度をフィードバック（以下、「Ｆ・Ｂ」と略称する）す
るためのＲＳＥ開度Ｆ・Ｂライン１９を介して油圧装置
１４に帰還される。

【０００５】ＴＲＴ４によるガスの圧力回収は、制御装
置２０によって制御される。制御装置２０は、油圧装置
２１を介してＴＲＴ４の静翼２２を調整するため、シリ
ンダ２３を駆動する。静翼２２の角度は、静翼角度検出
器２４によって検出され、静翼角度Ｆ・Ｂライン２５を
介して油圧装置２１にフィードバックされる。油圧装置
２１には、ＴＲＴ４の上流側に設けられるタービン前圧
力計２６，２７からの検出信号がＰＶとして与えられ、
指令値であるＳＶと比較され、制御信号ＭＶを油圧装置
２１に与える。

【０００６】以上説明したような高炉１の炉頂ガスに関
連する諸設備は、そのいずれかにトラブルなどの故障が
生じても、ブリーダ弁２Ａ〜２Ｄの作動を招く可能性が
ある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】高炉１は、高温度、か
つ高圧力下で長期間にわたって操業が継続されるので、
ブリーダ弁２Ａ〜２Ｄが開く事態が発生すると、主とし
て次のような不具合がある。

【０００８】高炉１の炉内に装入される原料の分布が
大幅に変わり、炉況のよくない状態が長期にわたって続
く。 一酸化炭素（ＣＯ）などの有毒ガスが炉外に出るの
で、充分な換気を行わないと危険である。 炉内のガスが炉外に出る際に、大きな騒音を伴う。

【０００９】ブリーダ弁が作動しても、高炉１の操業は
できる限り続けなければならないので、ブリーダ弁２Ａ
〜２Ｄが開弁した原因の調査は、高炉１の操業中に併行
して行わなければならない。

【００１０】従来から、ブリーダ弁２Ａ〜２Ｄが作動し
た状況を再検討してみると、高炉１の炉内の急激な異常
反応から起こる急激な圧力上昇によって作動することは
殆どなく、付帯設備の異常、およびオペレータの操作ミ
スから作動するに至った場合が殆どである。そのような
作動原因は、迅速に調査して対策を施す必要がある。調
査に時間がかかると、調査期間中に、再度ブリーダ弁２
Ａ〜２Ｄが作動してしまうことがある。このように、１
つのトラブルで何回もブリーダ弁２Ａ〜２Ｄを作動させ
てしまうことは、周囲の環境に悪影響を与えてしまう。

【００１１】本発明の目的は、ブリーダ弁開弁の原因を
迅速に調査し、原因対策を確実に行うための高炉のブリ
ーダ弁開監視方法を提供することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、高炉の炉頂圧
力が急激に上昇するときに高炉保護のために開弁し、炉
内ガスを大気中に放散させるブリーダ弁の動作を監視す
る方法であって、予めブリーダ弁を開弁させる要因とな
り得る複数の設備情報を選択し、情報としての性質に対
応してアナログデータまたはデジタルデータとして検出
し、検出されたデータによって順次更新しながら、予め
定める時間分のデータを取込んで記憶し、ブリーダ弁の
開弁を検知した時点を基準として、予め定める時間範囲
で記憶されたデータを調査し、開弁の原因を追及するこ
とを特徴とする高炉のブリーダ弁開監視方法である。本
発明に従えば、ブリーダ弁を開弁させる要因となり得る
複数の設備情報を予め選択しておき、情報としての性質
に対応してアナログデータまたはデジタルデータとして
検出し、順次、更新しながら予め定める時間分を記憶し
ておく。ブリーダ弁の開弁を検知した時点から、予め定
める時間範囲で記憶されたデータを調査し、開弁の原因
を追及するので、ブリーダ弁開弁に至った要因を迅速か
つ確実に調査することができ、適切な対策も可能とな
る。

【００１３】また本発明は、前記設備情報を検出する設
備として、炉頂圧力調整用のビショッフスクラバーを含
み、ビショッフスクラバーのリングスリットエレメント
の開度をアナログデータとして検出し、水封用の水位が
下限であるか否かを示す信号をデジタルデータとして検
出することを特徴とする。本発明に従えば、炉頂圧力調
整用のビショッフスクラバーのリングスリットエレメン
トの開度をアナログデータとして検出し、水封用の水位
が下限であるか否かをデジタルデータとして検出するの
で、これらが原因でブリーダ弁が開弁したか否かを迅速
かつ確実に調査することができる。

【００１４】また本発明は、前記設備情報を検出する設
備として、炉頂圧回収発電設備を含み、炉頂発電前圧力
と炉頂圧回収タービンの静翼角度とを含むアナログデー
タを検出し、炉頂圧回収タービンをバイパスするバイパ
ス弁の急開信号をデジタルデータとして検出することを
特徴とする。本発明に従えば、炉頂圧回収発電設備の炉
頂圧発電前圧力と、炉頂圧回収タービンの静翼角度とを
含むアナログデータを検出し、バイパス弁の急開信号を
デジタルデータとして検出するので、炉頂圧回収タービ
ンに関連するブリーダ弁開の要因を迅速かつ確実に把握
することができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の一形態に
よる高炉のブリーダ弁開監視のための構成を示す。図１
（ａ）は設備構成を示し、図１（ｂ）はデジタルコント
ロールシステム（略称「ＤＣＳ」）を利用する場合の電
気的構成を示す。図８と同様に、図１（ａ）に示す高炉
３１には、炉頂圧急上昇時に開弁するブリーダ弁３２
Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄが設けられている。ブリー
ダ弁３２Ａは、炉頂圧調整のためのビショッフスクラバ
ー３３と、炉頂圧回収のためのＴＲＴ３４およびバイパ
ス弁３５との間に設けられている。ビショッフスクラバ
ー３３には、高炉３１から炉頂ガスが集塵装置３６を介
して導入される。ビショッフスクラバー３３内は、上部
水封槽３７および下部水封槽３８によって水封される。
圧力調整のためのＲＳＥ３９ａ，３９ｂ，３９ｃは、制
御装置４０が高炉３１の炉頂に設けられる炉頂圧力計４
１，４２やビショッフスクラバー３３の入口付近に設け
られる炉頂圧力計４３からの検出信号ＰＶに基づいて、
油圧装置４４を制御し、シリンダ４５ａ，４５ｂ，４５
ｃを駆動することによって制御される。ＲＳＥ３９ａ，
３９ｂ，３９ｃの開度は、開度検出器４６ａ，４６ｂ，
４６ｃによって検出される。上部水封槽３７および下部
水封槽３８の水位は、上部水位計４７および下部水位計
４８によってそれぞれ検出される。開度検出器４６ａ，
４６ｂ，４６ｃからの信号は、ＲＳＥ開度Ｆ・Ｂライン
４９ａ，４９ｂ，４９ｃを介して油圧装置４４に帰還さ
れる。

【００１６】炉頂圧回収発電設備に関しては、制御装置
５０が油圧装置５１を介してＴＲＴ３４の静翼５２の開
度をシリンダ５３を駆動して制御する。静翼５２の角度
は、静翼角度検出器５４によって検出され、油圧装置５
１に帰還される。制御装置５０は、タービン前圧力計５
６からの検出信号に応答し、この圧力が一定となるよう
に静翼５２の角度を制御する。ＴＲＴ３４の出力軸に
は、発電機５８が接続され、炉頂圧を回収して電力エネ
ルギを発生させる。

【００１７】図１（ｂ）には、図１（ａ）の制御装置４
０，５０からの信号が与えられ、各部を駆動するための
デジタルコントロールシステム内に設けられる監視装置
６０の構成を示す。アナログデータは、アナログ／デジ
タル変換器（以下、「Ａ／Ｄ」と略称する）６１に入力
され、デジタル変換されてメモリ６２に取込まれる。デ
ジタルデータは、メモリ６２に直接取込まれる。メモリ
６２に取込まれたデジタルデータのうちのブリーダ弁の
開弁を表すデジタルデータから、開弁検知手段６３は、
ブリーダ弁が開弁しているか否かを判断する。メモリ６
２には、一定の記憶容量があり、一定時間分のアナログ
データおよびデジタルデータを記憶することができる。
通常の監視時には、古いデータを新しいデータに置き換
えながら、一定時間分のデータを記憶する。開弁検知手
段６３がブリーダ弁の開弁を検知すると、タイマ６４に
よって予め設定される時間だけメモリ６２内のデータ更
新が行われた後、メモリ６２へのデータ更新は禁止さ
れ、ブリーダ弁開弁時点を基準とする一定時間内のアナ
ログデータおよびデジタルデータがメモリ６２に記憶さ
れた状態となる。監視手段６５は、開弁検知手段６３に
よってブリーダ弁の開弁が検知された後、オペレータが
原因調査を容易に行えるようにするため、メモリ６２の
記憶内容を読出し、表示手段６６にタイムチャートなど
の形でブリーダ弁開弁前後の設備情報を表示する。

【００１８】図２は、図１（ｂ）の制御装置６０を用い
るブリーダ弁開監視方法の動作を示す。ステップａ１か
ら動作を開始し、ステップａ２ではアナログデータおよ
びデジタルデータの検出を行う。ステップａ３では、メ
モリ６２へのデータ取込みを行い、ステップａ４では開
弁検知手段６３がブリーダ弁開を検知したか否かを判断
する。ブリーダ弁開を検知していないときにはステップ
ａ２に戻り、データ検知およびステップａ３のデータ取
込みを繰り返す。この繰り返し周期は、デジタルコント
ロールシステムの処理周期がたとえば２００ｍ秒である
ときに、５０ｍ秒となり、１回の処理周期の間に４回の
データ検出および取込みを行う。

【００１９】ステップａ４でブリーダ弁開を検知する
と、ステップａ５でタイマ６４による計時動作を開始す
る。ステップａ６およびステップａ７では、ステップａ
２およびステップａ３と同様に、データ検出およびデー
タ取込みを行い、ステップａ８ではタイマスタートから
一定時間が経過しているか否かを判断する。一定時間経
過と判断されないときには、ステップａ６およびステッ
プａ７を繰り返す。ステップａ８で一定時間経過と判断
されるときには、ステップａ９でデータ表示を行い、ス
テップａ１０で動作を終了する。

【００２０】図３は、図１（ｂ）のメモリ６２に記憶さ
れるデータの範囲を示す。時刻ｔ０にブリーダ弁開が検
出されると、時刻ｔ０を基準として時刻ｔ１まで継続す
るＷ１秒間でＮ１のデータ、および時刻ｔ２まで先行の
Ｗ２秒間でＮ２のデータがメモリ６２に記憶される。す
なわち、タイマ６４には、Ｗ１秒の時間が設定され、メ
モリ６２にはＷ１＋Ｗ２秒間のデータが記憶可能なよう
に設定されている。

【００２１】次の表１および表２は、図１（ｂ）のメモ
リ６２に取込まれるアナログデータおよびデジタルデー
タを示す。

【００２２】

【表１】

【００２３】

【表２】

【００２４】表１の炉頂圧力ＰＶ値−１，２，３は、炉
頂圧力計４１〜４３からの検出値であり、炉頂圧力制御
ＳＶ値および炉頂圧力制御ＭＶ値は、図１（ａ）の制御
装置５０に与える制御指令および制御装置５０から油圧
装置５１に与える制御信号の表す値である。ＲＳＥ開度
ＰＶ値−１，２，３は、開度検出器４６ａ〜４６ｃの検
出値である。下部ホッパ圧力ＰＶ値は、高炉３１の炉頂
に設けられる下部ホッパ内の圧力検出値である。上部水
位ＰＶ値は、上部水位計４７の検出値である。上部水位
調節弁開度ＰＶ値は、上部水封槽３７の水位調節用の弁
の開度検出値である。下部水位ＰＶ値は、下部水位計４
８の検出値である。下部水位調節弁開度ＰＶ値は、下部
水封槽３８の水位調節用の弁の開度検出値である。送風
流量ＰＶ値および送風圧力ＰＶ値は、高炉３１に吹き込
む熱風の流量および圧力の検出値である。タービン前圧
力制御ＰＶ値、タービン前圧力制御ＳＶ値およびタービ
ン前圧力制御ＭＶ値は、タービン前圧力計５６の検出
値、制御装置５０への指令値、および油圧装置５１へ制
御装置５０から与える制御値をそれぞれ示す。静翼角度
ＰＶ値は、静翼角度検出器５４の検出値である。バイパ
ス弁開度ＰＶ値は、バイパス弁３５の開度検出値であ
る。

【００２５】表２のブリーダＡ弁開指令、ブリーダＢ弁
開指令、ブリーダＣ弁開指令、およびブリーダＤ弁開指
令は、ブリーダ弁３２Ａ〜３２Ｄの開指令信号値を示
す。上部水位最下限信号は、上部水位計４７とは別に設
けられる水位監視用の検出器から、上部水封槽３７の水
位が予め設定されている水封動作を正常に行う下限水位
に達したことを示す信号である。バイパス弁急開指令
は、バイパス弁３５に対して急に開かせようとする指令
信号である。

【００２６】図４は、ＲＳＥ３９の開度が不良となって
ブリーダ弁開となった場合の各信号の変化状態を示す。
図４（ａ）は、制御装置４０に与えられる指令値である
炉頂圧力制御ＳＶ値、炉頂圧力の検出値である炉頂圧力
ＰＶ値および油圧装置４４への制御信号値である炉頂圧
力制御ＭＶ値の変化をそれぞれ示す。図４（ｂ）は第１
のＲＳＥ開度の変化を示し、図４（ｃ）は第２のＲＳＥ
開度の変化を示し、図４（ｄ）は第３のＲＳＥ開度の変
化を示す。図４（ｅ）は、開弁に至ったブリーダ弁の動
作を示す。制御装置４０に入力される炉頂圧力計４１〜
４３からの検出信号や、油圧装置４４に与える制御信号
は正常に出力されているけれども、３本あるＲＳＥ３９
のうちの１本だけが全閉となって動作しないことが判
る。

【００２７】図５は、図４のような記憶データから、ブ
リーダ弁開に至る過程を示す。ステップｂ１では、２本
のＲＳＥ３９は制御装置４０からの図４（ａ）に示す制
御指令ＭＶに従って、図４（ｃ）および図４（ｄ）に示
すように動作していることが確認される。ステップｂ２
では、炉頂圧力は、２本のＲＳＥ３９しか動作していな
いので、ガスの流れが減少し、急激に上昇すると推論す
る。この結果、ステップｂ３で、炉頂圧力が規定値より
上昇したため、ブリーダ弁開指令が図４（ｅ）に示すよ
うに出てブリーダ弁が開となったと判断する。

【００２８】図６は、ＴＲＴ３４関連の設備のうち、静
翼５２が作動不良となってブリーダ弁開の原因となる場
合を示す。図６（ａ）は制御装置４０の入力および出力
信号を示し、図６（ｂ）は３つのＲＳＥ３９の開度を示
し、図６（ｃ）は制御装置５０による静翼５２に対する
制御に関連する入力および出力の変化を示し、図６
（ｄ）は静翼角度検出器５４からの静翼角度を示し、図
６（ｅ）はブリーダ弁の動作を示す。

【００２９】図７は、図６のデータに基づいて、ブリー
ダ弁開の原因調査を行う過程を示す。ステップｃ１で
は、図６（ａ）から、炉頂圧力調整の制御装置４０関係
は正常に動作していると判断する。ステップｃ２で、図
６（ｂ）から、ＲＳＥ３９は３本とも正常に動作してい
ると判断する。ステップｃ３では、図６（ｃ）および図
６（ｄ）から、ＴＲＴ３４関連の炉頂圧回収発電設備の
静翼５２がある角度で動かなくなっていると判断する。
ステップｃ４では、静翼５２が動かなくなるため、下流
側で弁が絞られ、ガスの流れが減少し、炉頂圧力は急激
に上昇すると判断する。その結果、ステップｃ５で、炉
頂圧力が規定値より上昇したため、ブリーダ弁開指令が
出て、ブリーダ弁が開となると判断する。

【００３０】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、ブリーダ
弁開弁の要因となり得る設備情報が、予め選択されてア
ナログデータまたはデジタルデータとして、ブリーダ弁
開弁の時点を基準として予め定める時間範囲で記憶され
るので、ブリーダ弁開弁の原因を迅速かつ確実に調査す
ることができる。

【００３１】また本発明によれば、高炉の炉頂圧力調整
用のビショッフスクラバーのリングスリットエレメント
の開度と、水封用の水位が下限であるか否かを表す信号
とを、アナログデータおよびデジタルデータとしてそれ
ぞれ検出し記憶するので、ビショッフスクラバーに由来
するブリーダ弁開作動の要因を確実に調査することがで
きる。

【００３２】また本発明によれば、炉頂圧回収発電設備
内の炉頂圧回収タービンなどに関連してブリーダ弁開に
至る要因が発生しているときに、容易に原因調査を行う
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の１形態の対象となる高炉設備の
構成および監視装置の概略的な電気的構成を示すブロッ
ク図である。

【図２】図１（ｂ）の監視装置６０の動作を示すフロー
チャトである。

【図３】図１（ｂ）のメモリ６２に記憶されるデータを
示すタイムチャートである。

【図４】図２の監視装置６０によってブリーダ弁開検知
が行われる場合の一例を示すタイムチャートである。

【図５】図４のブリーダ弁開の原因調査の過程を示すフ
ローチャートである。

【図６】図２の監視装置６０によってブリーダ弁開検知
が行われる場合の一例を示すタイムチャートである。

【図７】図６のデータに基づく原因調査の過程を示すフ
ローチャートである。

【図８】従来からの高炉およびブリーダ弁に関連する構
成を示すブロック図である。

【符号の説明】

３１ 高炉 ３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄ ブリーダ弁 ３３ ビショッフスクラバー ３４ ＴＲＴ ３５ バイパス弁 ３７ 上部水封槽 ３９ａ，３９ｂ，３９ｃ， ＲＳＥ ４０，５０ 制御装置 ４１，４２，４３ 炉頂圧力計 ４４，５１ 油圧装置 ４５ａ，４５ｂ，４５ｃ，５３ シリンダ ４６ａ，４６ｂ，４６ｃ 開度検出器 ４７ 上部水位計 ５２ 静翼 ５４ 静翼角度検出器 ５６ タービン前圧力計 ６０ 監視装置 ６２ メモリ ６３ 開度検知手段 ６５ 監視手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 古城 丈夫 広島県呉市昭和町11番１号 日新製鋼株式 会社呉製鉄所内 (72)発明者 森 信二 広島県呉市昭和町11番１号 日新製鋼株式 会社呉製鉄所内 (72)発明者 松山 孝幸 福岡県北九州市八幡西区黒崎城石２番１号 株式会社安川電機内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高炉の炉頂圧力が急激に上昇するときに
   高炉保護のために開弁し、炉内ガスを大気中に放散させ
   るブリーダ弁の動作を監視する方法であって、予めブリ
   ーダ弁を開弁させる要因となり得る複数の設備情報を選
   択し、情報としての性質に対応してアナログデータまた
   はデジタルデータとして検出し、 検出されたデータによって順次更新しながら、予め定め
   る時間分のデータを取込んで記憶し、 ブリーダ弁の開弁を検知した時点を基準として、予め定
   める時間範囲で記憶されたデータを調査し、開弁の原因
   を追及することを特徴とする高炉のブリーダ弁開監視方
   法。
2. 【請求項２】 前記設備情報を検出する設備として、炉
   頂圧力調整用のビショッフスクラバーを含み、 ビショッフスクラバーのリングスリットエレメントの開
   度をアナログデータとして検出し、 水封用の水位が下限であるか否かを示す信号をデジタル
   データとして検出することを特徴とする請求項１記載の
   高炉のブリーダ弁開監視方法。
3. 【請求項３】 前記設備情報を検出する設備として、炉
   頂圧回収発電設備を含み、 炉頂発電前圧力と炉頂圧回収タービンの静翼角度とを含
   むアナログデータを検出し、 炉頂圧回収タービンをバイパスするバイパス弁の急開信
   号をデジタルデータとして検出することを特徴とする請
   求項１記載の高炉のブリーダ弁開監視方法。