JPS6144112A - 高炉調湿送風における水吹込み量制御方法 - 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） 本発明は高炉用送風の調湿に関し、この明細書で述べる
技術は、高炉送風を加湿するときの水吹込み量制御方法
について提案する。

（従来の技術〉 一般に高炉の操業では、炉内羽口レベルの温度を一定に
保つために送風の加湿を紬す、いわゆる１ｊ７Ｊ湿操業
を行っている。例えば、炉内の熱レベルが低下（上１）
ｔ、たときは、送風中の湿分を下げ（上げ）で炉熱の上
昇（低下）が達せられるように制御するのである。

従来の調湿操柴としては、特公昭３６−１８３０３号で
開示するような水蒸気の形態で吹込む方法、あるいは特
開昭６６−１１９７１２号、特開昭５７−１４３４１２
号、特開昭５７−８５９０９号として開示の水吹込み方
法があり、大体送風機によってａｍ炉へ供給する送風中
に対して水分子−添加することにより、熱風炉から高炉
へ供給する送風を加湿することで共通している。

（発明が解決しようとする問題点） 一般に水熱気添加は種々の不都合があって最近では水添
加が主流である。しかし、この水を送風中に添加（吹込
む）する技術の場合、添加した水が冷風管内で蒸発せず
、熱風炉蓄熱室れんが積み部分にまで持込まれ、その結
果、れんがのスポーリング、粉化さらにはれんが材質の
変成等の問題点を惹起していた。

水添加時に蒸気化しない理由としては、冷風温度と冷風
圧力で定まる沸点に大きく依存しており、たとえば２０
０〜ｓｏｏ’ｃの高温ガス体へ水を霧化すれば一瞬に蒸
気化することが明らかである。

１例として鉄と鋼８４−３３７に冷風温度が２１０゛Ｃ
のときに１６　、６ｇｌＮｍ＆吹込んだことが報告され
ている。しかし、高炉送風用の冷風温度は、常に２００
℃以上ある場合は少なく、通常２００〜１５０℃程度で
、送風圧力から定まる沸点は１５０℃ｆｆｔＪ後の状態
が多い。又、冷風温度が日々変動するものであり、冷風
温度に応じた管理が必要であるが、従来技術では、その
管理方法が不明であり、ドレンが生じたら水添加を減少
させるというトライアンードエラー法に頼ることが多か
った。これでは、上記熱風炉レンガ損傷等の問題を根本
的に解決したことにならｒｌい。

このように従来の技術には、冷風温度が２００℃以下の
ときに冷風管への水添加時に気化が完了しないでドレン
を発生するという無視できない問題点を有するが、ｌに
ドレントラップを沢山設：して実際にドレンの発生をみ
てから作動させるという手段しかなく、ドレンの発生し
ないような条絆の水吹込み制御は実施されていないのが
実情である。

（問題点を解決するための手段） 本発明者らは従来不明であったドレンの発生機Ｌ’Ｇに
ついて研究し、非常に小さい液滴球の熱伝達ｆ＋数が既
知のランッ晦マーシャルの式（Ｒａｎｇ　ｂＭａｒｓｈ
ａｌｌ　）　＜機械学会用、伝熱工学資料Ｐ４３＞にも
とづく係数の０．０５〜０．１０％に相当することをつ
きとめ、これにより吹込前の冷風温度が２００℃以下で
もドレン化しない吹込み凋の限界を推定することが可能
になり、安全な冷風管水吹込みを可能にしたのである。

すなわち、本発明は、送Ｘ機と熱風炉の間における送風
中に水を添加して搗炉送風を加湿するに当り吹込ｒＩＩ
」の冷ＦＭ、湿度カ２００”Ｃ以下（１）ｊａ＆ニ水吹
込ミｊｌｌ’ｆ　（ｇ／Ｈｍ”）を、吹込み前冷風温度
（℃）との１１１１連のもとで、次式； ％式％ にもとづき制御することにつき、上記課題解決手段とし
てｍ案する。

（作用） 第１図は上記式：Ｙ　＜　”／８Ｘ　−４８，８の根拠
を示す冷風温度（℃）と吹込み水分（ｇ／Ｎｍ）との関
係を示す図であり、以下にその算出の根拠を説明する。

冷風管１内の微小区間ＩＺＨの入側の冷風湿度Ｔ、　（
℃）　、ａｉ１′１度ＴＷ（℃）、液滴半径Ｒ（ｍ）、
ｌ１１：滴速度ｖ（ｍ／、）とし、微小空間Δ２内を単
位時間当り旬過する液ｆｔ　２　（ｋｉ数は不変でＮで
あるとした倶弐図を第２図で示す。

冷風ｔａＢ　Ｖ　（Ｎｍ’／　ｈ　）、冷ＪｉｉＬｉ４
ｉ［Ｖ　（”／ｈ）、吹込みｍＷ　（ｋｇ／ｈ　）とし
、これらのパラメータを用いて、微小区間Δ２の前後で
の各バランスを求めると次の■〜■を導くことができる
。

（１１冷風の顕熱変化は、１］個の液滴表面が受ける受
熱量に等しいから次式■が成立する。

ａｖｘｃｐｇｘΔＴ、−ＮＸ４ｇｕ”ｘＨｘ　（Ｔｇ−
ＴＶ）ＸＴ’　　　、、、■○ｐｇ：ガスの比熱 （２］　　液滴は顕熱変化ｆｉｌｌＫ度上昇）と潜熱変
化（蒸発）を受けるが、その顕熱変化における熱Ａラン
スは次のようになる。

Ｃｐ’ｘρ、ｘΔＴＷＸ÷ＰｃＲ’−４ｇＲ”ｘｈｘ（
Ｔｇ−ＴＶ）ｘ　Ｖ　　−・・■ｃｐＷ　、水の比熱 ρＷ、；水の密度 α　；補正係数 ｈ：液層−・冷風間の全熱伝達係数■のうちの顕然変化
分の熱伝熱係数 ｈ　−２１（０＜２＜１１ （８）　　液滴の蒸発は、昇温過程で表面から蒸発が起
り、その潜熱は液滴が受けた受熱量から昇温に使用され
る熱量の残りであるから次式■が成立する。

上π・３ルＲ”Ｘ４．ＸＬＸＮ−ＮＸ４ｒＲ”Ｘ（Ｔｇ
−ＴＶ）Ｘ’７”Ｘ（Ｈ−ｈ）　・・・■δ Ｌ：蒸発潜熱 （４）　　液滴はｖＪ連Ｖで吹込まれ、抵抗指数０．６
３を受けながら冷風速度Ｕに近づく。その運動方程式は
、 （÷πＲ８ｐＷ）Ｈ＝−０，６３”ｐｇＲ”ｔ　（Ｖ−
Ｕ）シ２・・・■ρｇ：ガスの比熱 以上の０〜０式をまとめるさ となり、次式■）が成立する。

λ：熱伝導率 １　　　　　　　　　　　ｖ；動粘性係数ここで、上、
尼Ｈがランフ・マーシャル式にもとづく熱伝達係数であ
る。

ことにより、冷風管長手方向における液滴径の変化をシ
ミュレーションすることができる。

第３図には、補正係数αを変化させたときのシミュレー
ション結果を示す。これは水吹込みの位置から熱風炉ま
で約１００ｍの冷風管長さに対応させて、（１）式にも
とづく冷風温度、（Ｉ）式にもとすく液適温度、（Ｉ）
式にもとづく液滴径の変化を表わしたものであるが、液
滴径１０μを気化状態とした場合αが０．１０の場合を
例にとると、冷風管長さが１００ｍのところで１０Ｐ以
下の気化状態にあることがわかる。例えばαが０．０５
の場合は、配管長８５ｍのところで１０μ以下の気化状
態になる。

上述した結果から望ましいαの範囲は０．０５〜０．１
０ということになる。

このαのｖｌに対応させて冷風温度が２００℃以下の冷
風温度と水吹込みｆ（ｋとの関係を示したのが第１図で
ある。これを実操業で確認したところ、若干の差はあっ
たものの実績値とシミュレーション結果とがよく一致し
ていることが確められた。

要するに、冷風温度が２００℃以下においてドレン化を
起さない水吹込みの安全領域が、図よりｙぐ／、χ−４
８，３ ｙ：水吹込みｍ　（ｇ／Ｎｍ　） Ｘ：冷風温度（℃） である。

（実施例） 冷風管の配管径：１０００ｗφ、吹込み位看から熱風炉
入口までの配管是：ｌＱＱｍ、の設備を用い、水吹込み
量をノズル本数で制υνするｒ９Ｒ制闘を行った例につ
いて述べる。

ノズル１本当りのノズルの吹込み量：０．４／ｈ１圧力
’　４．５１　ｋｄｒｌ、送風Ｑ　：　４０００　Ｎｍ
’／、、、ｎ。

冷に温度：１９５℃″′Ｃ操業する場合について見ると
、第５図かられかるように、安全吹込み限界量は１６．
７　ｇ／Ｎｒｎ３（１０本）　ＴＪル。ｔ　タｚ　送Ｘ
　Ｑが３°”　”　／ｍｉｎ　％　１２７　Ｘ　温ｕ　
カ１８０℃のときの同吹込み限界ｆｒ１１１．７Ｕ′Ｎ
ｍ’　ニなる。ＣＭ　（１１，７）＝”／ａ　ｘ（１８
０）−４８，３〕（発 明の効果） 以上ＨＱ　＋９Ｊ　したように本発明によれは、冷風温
度が低い状態でも、送風中の水分を熱風炉に送り込む前
に完全に気化させることができるからドレンの発生がな
く、従って熱風炉蓄熱室のれんがを損傷させて寿命を短
縮するようなことがなく、モしてドレンの発生がないの
でドレントラップ等の諸設備配設が軽減される。

李９図面のｊｌむ単な説明 第１図は、冷風温度と水吹込み丘（との関係を示すグラ
フ、 第２図は、ドレンの発生１１！ｌｌ構を説明するための
シミュレーションモデルの概念図、 第８図は、ランフ・マーシャルの熱伝達係数の補正係数
Ｉａ）の限定を明らかにするグラフ、第４図は、吹込み
抛業列について示す操某グラフである。

１・・・冷風管　　　　　　２・・・数滴。

同　　弁理士　　　杉　　村　　興 第１図 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、高炉送風への加湿のために送風機と熱風炉の間にお
   ける送風に対し水を添加する方法において、吹込み前の
   冷風温度が２００℃以下の場合にその添加に当り水吹込
   み量ｙ（ｇ／Ｎｍ＾３）を、吹込み前冷風温度（℃）と
   の関連のもとで、次式； ｙ≦１／８ｘ−４８．８ にもとづき制御することを特徴とする高炉調湿送風にお
   ける水吹込み量制御方法。