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公開番号2025083103
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-30
出願番号2023196791
出願日2023-11-20
発明の名称熱風炉の稼働制御方法、熱風炉及び、熱風炉の稼働制御用プログラム
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 9/00 20060101AFI20250523BHJP(鉄冶金)
要約【課題】本発明は、上記問題点を鑑みてなされたものであり、空気よりも酸素の濃度が高い燃焼用空気を用いる場合であっても、熱風炉から排出される燃焼排ガスの窒素酸化物の濃度を適切なものとすることが可能な、熱風炉の稼働制御方法等を提供する。
【解決手段】
熱風炉の稼働制御方法は、高炉から排出された高炉ガス及び、コークス炉から排出されたコークス炉ガスを含む燃料ガスと、空気よりも酸素濃度が高い燃焼用空気と、を含む混合ガスを燃焼させて熱風を生成する。熱風炉の稼働制御方法は、前記混合ガスの火炎の温度域に応じて、前記燃料ガスの前記高炉ガスと前記コークス炉ガスの混合比率を設定する混合比率設定ステップと、設定された前記混合比率の前記混合ガスを燃焼させる燃焼ステップと、を含む。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
高炉から排出された高炉ガス及び、コークス炉から排出されたコークス炉ガスを含む燃料ガスと、空気よりも酸素濃度が高い燃焼用空気と、を含む混合ガスを燃焼させて熱風を生成する熱風炉の稼働制御方法であって、
前記混合ガスの火炎の温度域に応じて、前記燃料ガスの前記高炉ガスと前記コークス炉ガスの混合比率を設定する混合比率設定ステップと、
設定された前記混合比率の前記混合ガスを燃焼させる燃焼ステップと、を含む、熱風炉の稼働制御方法。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記混合ガスの燃焼により生成された燃焼ガスの温度である、断熱火炎温度を算出する火炎温度算出ステップと、
前記断熱火炎温度及び、前記火炎の前記温度域を用いて前記混合比率を算出する混合比率算出ステップと、を有する、請求項１に記載の熱風炉の稼働制御方法。
【請求項３】
前記燃料ガスの燃焼による熱量範囲に応じて、前記混合ガスにおける前記燃料ガスの流量を設定する流量設定ステップ、を含む、請求項１に記載の熱風炉の稼働制御方法。
【請求項４】
前記燃料ガスの燃焼による熱量範囲に応じて、前記混合ガスにおける前記燃料ガスの流量を設定する流量設定ステップ、を含む、請求項２に記載の熱風炉の稼働制御方法。
【請求項５】
前記燃料ガスの理論燃焼熱量を算出する熱量算出ステップを有し、
前記流量設定ステップは、前記熱量算出ステップで算出された前記理論燃焼熱量を前記熱量範囲として用いて前記燃料ガスの流量を設定する、
請求項３に記載の熱風炉の稼働制御方法。
【請求項６】
前記燃料ガスの理論燃焼熱量を算出する熱量算出ステップを有し、
前記流量設定ステップは、前記熱量算出ステップで算出された前記理論燃焼熱量を前記熱量範囲として用いて前記燃料ガスの流量を設定する、
請求項４に記載の熱風炉の稼働制御方法。
【請求項７】
前記流量設定ステップにおいて、前記混合ガスの燃焼ガスが蓄熱体に接触した後の燃焼排ガスの温度域に応じて、前記混合ガスにおける前記燃料ガスの流量を設定する、請求項３に記載の熱風炉の稼働制御方法。
【請求項８】
前記流量設定ステップにおいて、前記混合ガスの燃焼ガスが蓄熱体に接触した後の燃焼排ガスの温度域に応じて、前記混合ガスにおける前記燃料ガスの流量を設定する、請求項４に記載の熱風炉の稼働制御方法。
【請求項９】
前記混合比率設定ステップにおいて、前記燃焼用空気の酸素濃度に応じた前記混合比率が設定される、請求項１～８のいずれかに記載の熱風炉の稼働制御方法。
【請求項１０】
前記混合比率設定ステップにおいて、前記高炉ガス及び、前記コークス炉ガスのうちの少なくとも一方の流量に応じた前記混合比率が設定される、
請求項１～８のいずれかに記載の熱風炉の稼働制御方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、高炉ガス及び、コークス炉ガスを含む燃料ガスと、空気よりも酸素濃度が高い燃焼用空気と、をバーナで燃焼させることによって、熱風を生成する熱風炉の稼働制御方法、熱風炉及び、熱風炉の稼働制御用プログラムに関する。
続きを表示（約 1,300 文字）【背景技術】
【０００２】
高炉では、鉄鋼石を溶融還元して銑鉄が製造される。溶融還元が行われる際には、高炉に設けた羽口から熱風が炉内に吹き込まれる。高炉に吹き込まれる熱風は、熱風炉と呼ばれる蓄熱式熱交換器により発生させている。
【０００３】
熱風炉は、高炉１基に対して３～４基設置されている。熱風炉の稼働は、例えば、１の熱風炉が熱風を供給している間は、他の熱風炉を停止させて、所定時間が経過した後に稼働している熱風炉を停止させ、停止させていた他の熱風炉を再び稼働させることが行われている。このように、熱風炉は、稼働状態と停止状態を順次行いながら、継続して熱風を高炉に供給している。
【０００４】
熱風炉では、燃焼室でガスを燃焼させる燃焼工程と、燃焼により発生した熱を蓄熱体に蓄熱させ、当該蓄熱体に送風する送風工程と、を交互に切替えて操業が行われる。
【０００５】
熱風炉の燃焼工程では、高炉ガス（ＢＦＧ：Blast Furnace Gas）とコークス炉ガス（ＣＯＧ：Coke Oven Gas）とが混合されたガスが燃料ガスとして用いられる。高炉ガス（ＢＦＧ）とコークス炉ガス（ＣＯＧ）とは、燃焼による発熱量が異なる。したがって、燃焼ガスは、高炉ガス（ＢＦＧ）とコークス炉ガス（ＣＯＧ）の混合比率が適正な燃焼を行うために調整される。
【０００６】
また、燃料ガスを燃焼させるために燃焼用空気が用いられる。燃焼用空気には、空気に対して酸素を添加することにより、酸素の濃度が当該空気よりも高い酸素富化空気が用いられる。これにより、酸素富化燃焼が実現され、熱風炉の安定操業や省エネルギー化が図られている。
【０００７】
熱風炉の操業方法として、熱量原単位を向上させるために、燃焼工程におけるガスの流量を制御することが行われている。例えば、特許文献１には、燃料ガス及び、燃焼用空気の供給流量を制御することにより、高炉ガスに対するコークス炉ガスの混合比率を２．３～３．０％の範囲にすると共に、熱風炉の排ガス酸素濃度を０．４～０．６％にすることが開示されている。
【０００８】
また、燃焼室を形成する蓄熱レンガの上面温度を適正範囲に維持することで、熱風炉の劣化を防止することも行われている。例えば、特許文献２には、セラミックバーナを使用する燃焼炉において、燃焼室の容量と、蓄熱式ギッター煉瓦上面までの距離に応じて、燃焼用空気中の酸素を富化して、火炎長さを調整することが開示されている。
【０００９】
さらに、熱風炉の熱膨張率の変動を抑制ことにより、熱風炉の寿命を長くすることが行われている。例えば、特許文献３には、燃料ガスのガス比率（ＢＦＧ／ＣＯＧ）及び燃焼用空気の酸素濃度のうちいずれか一方の変化に応じて、他方を変化させることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
特開平０９－２０９０１５号公報
特開昭５４－１４８１０４号公報
特開２００８－２５５４３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
（【００１１】以降は省略されています）

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