特許ウォッチ

公開番号2025006428
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-17
出願番号2023107218
出願日2023-06-29
発明の名称高炉のガス流速分布計算装置、ガス流速計算方法及び操業方法
出願人JFEスチール株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類C21B 5/00 20060101AFI20250109BHJP(鉄冶金)
要約【課題】高炉に装入された原料の装入面直上のガス流速分布を精度よく求めることができる、高炉のガス流速分布計算装置、ガス流速計算方法及び操業方法を提供すること。
【解決手段】高炉に間欠的に装入される原料の装入面の直上のガス温度分布を計測する温度計測部10と、原料の装入高さを装入面で計測する高さ計測部11と、ガス温度分布と装入高さとに基づいて、原料の装入面直上のガス流速分布を計算する計算部13と、を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
高炉に間欠的に装入される原料の装入面の直上のガス温度分布を計測する温度計測部と、
前記原料の装入高さを前記装入面で計測する高さ計測部と、
前記ガス温度分布と前記装入高さとに基づいて、前記原料の装入面直上のガス流速分布を計算する計算部と、
を備える、高炉のガス流速分布計算装置。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記温度計測部及び前記高さ計測部は、炉口ゾンデを用いない、請求項１に記載の高炉のガス流速分布計算装置。
【請求項３】
前記温度計測部は、音波式温度計であり、
前記高さ計測部は、マイクロ波又はミリ波を用いた走査型の距離計である、請求項２に記載の高炉のガス流速分布計算装置。
【請求項４】
前記計算部は、
前記装入面の各部のガス温度の時系列データと、前記装入面の各部の前記ガス温度の外挿値と、前記装入面の各部の前記装入高さの変化から計算される装入厚みとに基づいて、前記原料の装入面の各部のガス流速を計算し、
前記外挿値として、前記装入面の各部において、過去の前記原料の装入間の温度上昇データに対して、時定数が一次の増加関数をフィットさせた温度上昇曲線を用いる、請求項１～３のいずれか１項に記載の高炉のガス流速分布計算装置。
【請求項５】
高炉に間欠的に装入される原料の装入面の直上のガス温度分布を計測し、
前記原料の装入高さを前記装入面で計測し、
前記ガス温度分布と前記装入高さとに基づいて、前記原料の装入面直上のガス流速分布を計算する、高炉のガス流速分布計算方法。
【請求項６】
前記ガス温度分布を計測する際、及び前記装入高さを計測する際に、炉口ゾンデを用いない、請求項５に記載の高炉のガス流速分布計算方法。
【請求項７】
前記ガス温度分布を計測する際に、音波式温度計を用い、
前記装入高さを計測する際に、マイクロ波又はミリ波を用いた走査型の距離計を用いる、請求項６に記載の高炉のガス流速分布計算方法。
【請求項８】
ガス流速分布を計算する際に、
前記装入面の各部のガス温度の時系列データと、前記装入面の各部の前記ガス温度の外挿値と、前記装入面の各部の前記装入高さの変化から計算される装入厚みとに基づいて、前記原料の装入面の各部のガス流速を計算し、
前記外挿値として、前記装入面の各部において、過去の前記原料の装入間の温度上昇データに対して、時定数が一次の増加関数をフィットさせた温度上昇曲線を用いる、請求項５～７のいずれか１項に記載の高炉のガス流速分布計算方法。
【請求項９】
高炉の操業時において、請求項５～７のいずれか１項に記載の高炉のガス流速分布計算方法を用いて、前記高炉に装入された原料の装入面直上のガス流速分布を計算する、高炉の操業方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、高炉のガス流速分布計算装置、ガス流速計算方法及び操業方法に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
高炉操業ではトラブルのない安定操業を前提に、低還元材比操業、高出銑比操業という大きな目標がある。これらを実現するためには、上部から装入する原料の円周方向及び半径方向の分布状態の適正化という課題が存在する。
【０００３】
高炉操業では鉄鉱石、コークスなどの原料は、高炉の上部から装入され、高炉の炉下部に設置された羽口から吹き込まれた高温ガスによって昇温及び還元される。装入後の炉上部付近の原料の分布（装入物分布）が適正でない場合、下降していく原料の適正な昇温及び還元が阻害され、低還元材比での操業が維持困難な状態になる。また、装入物分布が適正でない場合、炉熱低下や吹抜けなどのトラブルを招くリスクが大きくなる。さらに、装入物分布が適正でない場合、炉壁近傍の高炉ガス流である周辺流が多くなり過ぎることにより、ヒートロスも多くなる。このため、高炉の炉内ガス流速分布を適正にすることで、装入原料の昇温や還元を適切に行うことができ、炉壁からのヒートロスの低減や吹き抜けなどのトラブルの発生を抑制することができる。また、高炉の炉内ガス流速分布を適正にすることで、結果として、使用コークス比率が低減することができ、操業コストを低減することができる。
【０００４】
高炉原料の装入面におけるガス流速の分布状態の把握は、装入した原料の分布状態や昇温が適切に行われるかの判断材料として重要である。しかし、高炉の炉内は、ダストが多く、吹き抜けなどによって５００℃以上の高温になる時があるなど、悪環境である。このため、現時点では、特許文献１に示すようなセンサによる、高炉の炉内ガス流速分布の計測は、オンラインでの常時計測が難しく、またテンポラリでの計測も困難とされている。一方、高炉の炉内ガス流速分布を推定する手法として、特許文献２には、複数の測定点で測定されたガス温度及び原料高さ並びに炉内ガスの総ガス流量に基づいて、炉内ガス流分布を測定する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０１３－１１５８２号公報
特開２０１０－２０９４０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献２の方法は、高炉の炉口部の外周から突き出し設置されている炉口ゾンデで計測した値の使用を前提としており、炉口ゾンデの半径方向に設置される数点の熱電対で温度計測を行っている。しかしながら、より多点の測温を行おうとすると、炉口ゾンデが原料装入に干渉して適正な装入ができなくなる。このため、特許文献２の方法では、半径方向の測温については多くとも４方向からの測温に留まっており、測定点数が少ないことから未測温の領域については測温値を内挿して推定している。しかしながら、このような方法では、局所的な流速の変化を測定することが難しく、未測温部の領域が多いことによって測定精度が低くなることが課題であった。
【０００７】
そこで、本発明は、上記の課題に着目してなされたものであり、高炉に装入された原料の装入面直上のガス流速分布を精度よく求めることができる、高炉のガス流速分布計算装置、ガス流速計算方法及び操業方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）本発明の一態様によれば、高炉に間欠的に装入される原料の装入面の直上のガス温度分布を計測する温度計測部と、上記原料の装入高さを上記装入面で計測する高さ計測部と、上記ガス温度分布と上記装入高さとに基づいて、上記原料の装入面直上のガス流速分布を計算する計算部と、を備える、高炉のガス流速分布計算装置が提供される。
【０００９】
（２）上記（１）の高炉のガス流速分布計算装置において、上記温度計測部及び上記高さ計測部は、炉口ゾンデを用いない。
【００１０】
（３）上記（１）又は（２）の高炉のガス流速分布計算装置において、上記温度計測部は、音波式温度計であり、上記高さ計測部は、マイクロ波又はミリ波を用いた走査型の距離計である。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許