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技術 転炉ガス回収装置および転炉ガス回収方法

出願人 JFEスチール株式会社
発明者 岡田浩和
出願日 2015年6月4日 (3年6ヶ月経過) 出願番号 2015-113900
公開日 2017年1月5日 (1年11ヶ月経過) 公開番号 2017-002330
状態 特許登録済
技術分野 炭素鋼又は鋳鋼の製造 炉の廃ガス処理、炉の付属装置(炉一般4)
主要キーワード ガス収容空間 供給開始時刻 ガス回収配管 鋼種別 矩形マーク 定常操業 操業情報 設備停止
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (6)

課題

転炉ガス回収の安定操業を確保でき且つ転炉ガスを効率よく回収できること。

解決手段

転炉から発生する転炉ガスを転炉ガスホルダ内に回収し、転炉ガスブロワによって転炉ガスホルダから転炉ガス燃焼設備に転炉ガスを供給する際、転炉の吹錬実行スケジュールと転炉ガス燃焼設備の操業スケジュールとに基づき、予定ホルダレベルを設定し、転炉の吹錬開始前後の操業実績をもとに吹錬開始実時刻を算出し、この吹錬開始実時刻からの吹錬による転炉ガスのガス回収実行期間予測する。ガス回収実行期間において、実測ホルダレベルおよびその時間変化量が予定ホルダレベルよりも大きい場合、転炉ガス供給量を増やすよう転炉ガスブロワを制御する。非回収期間において、実測ホルダレベルおよびその時間変化量が予定ホルダレベルよりも小さい場合、転炉ガス供給量を減らすよう転炉ガスブロワを制御する。

概要

背景

従来、製鉄所内において鉄や鋼(銑鉄鉄鋼に同じ)を製造する際に発生する高炉ガス転炉ガス等の副生ガスは、同じ製鉄所内に設置されているコークス炉の加熱や鋼材圧延する際の加熱の燃料(すなわち燃焼ガス)として利用されている。このような製鉄所内には、副生ガスの発生量と副生ガスの利用量とが同期しない場合に対応するため、副生ガス毎に所定量をストックする副生ガスホルダが設置されている。例えば、副生ガスホルダとして、転炉の吹錬過程で発生する転炉ガスを回収して貯蔵する転炉ガスホルダが挙げられる。

一般に、転炉ガスホルダは、そのホルダ本体内部に、転炉ガスの貯蔵量に応じて昇降自在なピストンを備え、このピストンの昇降に伴ってホルダ本体内部に形成されるガス収容空間に、転炉ガスを貯蔵する。このような転炉ガスホルダにおいて、床面等の基準面に対するピストンの高さ(以下、ホルダレベルという)は、転炉ガスの貯蔵量に対応して決まる。例えば、吹錬の過程で発生した転炉ガスが転炉から転炉ガスホルダ内に回収され、この結果、転炉ガスホルダ内の転炉ガスの貯蔵量が増加した場合、これに伴ってホルダレベルは増加(上昇)する。一方、転炉ガスホルダから払い出された転炉ガスが、上述したように転炉ガスを燃焼ガスとして利用する製鉄所内の設備(以下、転炉ガス燃焼設備という)に供給され、この結果、転炉ガスホルダ内の転炉ガスの貯蔵量が減少した場合、これに伴ってホルダレベルは減少(低下)する。

仮に、製鉄所内の複数の転炉間で吹錬の実行が予期せず同じ期間内に重なる等して、転炉ガスの発生量すなわち転炉ガスホルダによる転炉ガスの回収量が、転炉ガスホルダから転炉ガス燃焼設備に供給される転炉ガスの供給量に比して過度に多くなった場合、ホルダレベルは、転炉ガスホルダの設備制約の上限値を上回る程に増加する。この場合、転炉ガスホルダは、転炉ガスを貯蔵しきれなくなり、ついには、大気中への転炉ガスの放散を余儀なくされる。これに起因して、転炉ガスの回収効率が悪化する。

また、転炉における吹錬の実行が予期せず遅れる等して、転炉ガスホルダによる転炉ガスの回収量が、転炉ガスホルダから転炉ガス燃焼設備に供給される転炉ガスの供給量に比して過度に少なくなった場合、ホルダレベルは、転炉ガスホルダの設備制約の下限値を下回る程に減少する。この場合、転炉ガスホルダでは、その内部のピストンが過度に下降して着床することにより、設備停止の危険が発生する。

したがって、転炉ガスを効率よく且つ安定して回収する上で、ホルダレベルを転炉ガスホルダの設備制約の上下限値内に制御することは極めて重要である。このようなホルダレベルの制御に関する従来技術として、例えば、ガス発生時定数内における過去の分散実測値から予測ずれによるガス変動量推定し、この推定したガス変動量が転炉ガスホルダ内の転炉ガスの貯蔵量に与える影響を予見し、この予見に基づいてホルダレベルを評価しながら、転炉ガスホルダの上下限値内に収まるようにホルダレベルを修正制御する制御方法がある(特許文献1参照)。

概要

転炉ガス回収の安定操業を確保でき且つ転炉ガスを効率よく回収できること。転炉から発生する転炉ガスを転炉ガスホルダ内に回収し、転炉ガスブロワによって転炉ガスホルダから転炉ガス燃焼設備に転炉ガスを供給する際、転炉の吹錬実行スケジュールと転炉ガス燃焼設備の操業スケジュールとに基づき、予定ホルダレベルを設定し、転炉の吹錬開始前後の操業実績をもとに吹錬開始実時刻を算出し、この吹錬開始実時刻からの吹錬による転炉ガスのガス回収実行期間予測する。ガス回収実行期間において、実測ホルダレベルおよびその時間変化量が予定ホルダレベルよりも大きい場合、転炉ガス供給量を増やすよう転炉ガスブロワを制御する。非回収期間において、実測ホルダレベルおよびその時間変化量が予定ホルダレベルよりも小さい場合、転炉ガス供給量を減らすよう転炉ガスブロワを制御する。

目的

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、転炉ガス回収の安定した操業を確保するとともに、転炉ガスを効率よく回収することができる転炉ガス回収装置および転炉ガス回収方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

転炉の吹錬によって発生する転炉ガス回収して貯蔵する転炉ガスホルダと、前記転炉ガスホルダ内の前記転炉ガスの貯蔵量に応じて増減するホルダレベル計測するレベル計と、前記転炉ガスホルダから転炉ガス燃焼設備に前記転炉ガスを供給する転炉ガスブロワと、前記転炉の吹錬実行スケジュールと前記転炉ガス燃焼設備の操業スケジュールとに基づいて、前記転炉ガスホルダに予定される前記ホルダレベルの予定値を、前記ホルダレベルの上限値と下限値との間に設定するホルダレベル設定部と、前記転炉の吹錬開始前後の操業実績をもとに、前記転炉の吹錬開始実時刻を算出し、前記吹錬開始実時刻に開始される吹錬によって発生する前記転炉ガスのガス回収実行期間予測する予測処理部と、前記ガス回収実行期間において、前記レベル計による前記ホルダレベルの実測値が前記ホルダレベルの予定値に比して大きく、且つ、前記ホルダレベルの実測値の時間変化量が前記ホルダレベルの予定値の時間変化量に比して大きい場合、前記転炉ガス燃焼設備に対する前記転炉ガスの供給量を増やすように前記転炉ガスブロワの出力を制御し、前記ガス回収実行期間以外である非回収期間において、前記ホルダレベルの実測値が前記ホルダレベルの予定値に比して小さく、且つ、前記ホルダレベルの実測値の時間変化量が前記ホルダレベルの予定値の時間変化量に比して小さい場合、前記転炉ガス燃焼設備に対する前記転炉ガスの供給量を減らすように前記転炉ガスブロワの出力を制御する制御部と、を備えたことを特徴とする転炉ガス回収装置

請求項2

前記制御部は、前記非回収期間において、前記ホルダレベルの実測値が前記ホルダレベルの下限値に達した場合、前記ホルダレベルの実測値が前記ホルダレベルの下限値に達した時点から前記ガス回収実行期間の開始時刻までの期間、前記転炉ガス燃焼設備に対する前記転炉ガスの供給を停止するように前記転炉ガスブロワの出力を制御することを特徴とする請求項1に記載の転炉ガス回収装置。

請求項3

前記制御部は、前記ガス回収実行期間の開始時刻が前記吹錬実行スケジュールに比して早まった場合、前記転炉ガス燃焼設備に対する前記転炉ガスの供給量を増やして、前記ガス回収実行期間の開始時刻における前記ホルダレベルの実測値が前記ホルダレベルの予定値未満且つ前記ホルダレベルの下限値以上となるように、前記転炉ガスブロワの出力を制御することを特徴とする請求項1または2に記載の転炉ガス回収装置。

請求項4

転炉の吹錬によって発生する転炉ガスを転炉ガスホルダ内に回収して貯蔵し、転炉ガスブロワによって前記転炉ガスホルダから転炉ガス燃焼設備に前記転炉ガスを供給する転炉ガス回収方法において、前記転炉の吹錬実行スケジュールと前記転炉ガス燃焼設備の操業スケジュールとに基づき、前記転炉ガスホルダ内の前記転炉ガスの貯蔵量に応じて増減するホルダレベルとして前記転炉ガスホルダに予定される前記ホルダレベルの予定値を、前記ホルダレベルの上限値と下限値との間に設定する設定処理テップと、前記転炉の吹錬開始前後の操業実績をもとに、前記転炉の吹錬開始実時刻を算出し、前記吹錬開始実時刻に開始される吹錬によって発生する前記転炉ガスのガス回収実行期間を予測する予測処理ステップと、前記ガス回収実行期間において、レベル計による前記ホルダレベルの実測値が前記ホルダレベルの予定値に比して大きく、且つ、前記ホルダレベルの実測値の時間変化量が前記ホルダレベルの予定値の時間変化量に比して大きい場合、前記転炉ガス燃焼設備に対する前記転炉ガスの供給量を増やすように前記転炉ガスブロワの出力を制御し、前記ガス回収実行期間以外である非回収期間において、前記ホルダレベルの実測値が前記ホルダレベルの予定値に比して小さく、且つ、前記ホルダレベルの実測値の時間変化量が前記ホルダレベルの予定値の時間変化量に比して小さい場合、前記転炉ガス燃焼設備に対する前記転炉ガスの供給量を減らすように前記転炉ガスブロワの出力を制御する制御ステップと、を含むことを特徴とする転炉ガス回収方法。

請求項5

前記制御ステップは、前記非回収期間において、前記ホルダレベルの実測値が前記ホルダレベルの下限値に達した場合、前記ホルダレベルの実測値が前記ホルダレベルの下限値に達した時点から前記ガス回収実行期間の開始時刻までの期間、前記転炉ガス燃焼設備に対する前記転炉ガスの供給を停止するように前記転炉ガスブロワの出力を制御することを特徴とする請求項4に記載の転炉ガス回収方法。

請求項6

前記制御ステップは、前記ガス回収実行期間の開始時刻が前記吹錬実行スケジュールに比して早まった場合、前記転炉ガス燃焼設備に対する前記転炉ガスの供給量を増やして、前記ガス回収実行期間の開始時刻における前記ホルダレベルの実測値が前記ホルダレベルの予定値未満且つ前記ホルダレベルの下限値以上となるように、前記転炉ガスブロワの出力を制御することを特徴とする請求項4または5に記載の転炉ガス回収方法。

技術分野

0001

本発明は、転炉から発生する転炉ガス回収する転炉ガス回収装置および転炉ガス回収方法に関するものである。

背景技術

0002

従来、製鉄所内において鉄や鋼(銑鉄鉄鋼に同じ)を製造する際に発生する高炉ガスや転炉ガス等の副生ガスは、同じ製鉄所内に設置されているコークス炉の加熱や鋼材圧延する際の加熱の燃料(すなわち燃焼ガス)として利用されている。このような製鉄所内には、副生ガスの発生量と副生ガスの利用量とが同期しない場合に対応するため、副生ガス毎に所定量をストックする副生ガスホルダが設置されている。例えば、副生ガスホルダとして、転炉の吹錬過程で発生する転炉ガスを回収して貯蔵する転炉ガスホルダが挙げられる。

0003

一般に、転炉ガスホルダは、そのホルダ本体内部に、転炉ガスの貯蔵量に応じて昇降自在なピストンを備え、このピストンの昇降に伴ってホルダ本体内部に形成されるガス収容空間に、転炉ガスを貯蔵する。このような転炉ガスホルダにおいて、床面等の基準面に対するピストンの高さ(以下、ホルダレベルという)は、転炉ガスの貯蔵量に対応して決まる。例えば、吹錬の過程で発生した転炉ガスが転炉から転炉ガスホルダ内に回収され、この結果、転炉ガスホルダ内の転炉ガスの貯蔵量が増加した場合、これに伴ってホルダレベルは増加(上昇)する。一方、転炉ガスホルダから払い出された転炉ガスが、上述したように転炉ガスを燃焼ガスとして利用する製鉄所内の設備(以下、転炉ガス燃焼設備という)に供給され、この結果、転炉ガスホルダ内の転炉ガスの貯蔵量が減少した場合、これに伴ってホルダレベルは減少(低下)する。

0004

仮に、製鉄所内の複数の転炉間で吹錬の実行が予期せず同じ期間内に重なる等して、転炉ガスの発生量すなわち転炉ガスホルダによる転炉ガスの回収量が、転炉ガスホルダから転炉ガス燃焼設備に供給される転炉ガスの供給量に比して過度に多くなった場合、ホルダレベルは、転炉ガスホルダの設備制約の上限値を上回る程に増加する。この場合、転炉ガスホルダは、転炉ガスを貯蔵しきれなくなり、ついには、大気中への転炉ガスの放散を余儀なくされる。これに起因して、転炉ガスの回収効率が悪化する。

0005

また、転炉における吹錬の実行が予期せず遅れる等して、転炉ガスホルダによる転炉ガスの回収量が、転炉ガスホルダから転炉ガス燃焼設備に供給される転炉ガスの供給量に比して過度に少なくなった場合、ホルダレベルは、転炉ガスホルダの設備制約の下限値を下回る程に減少する。この場合、転炉ガスホルダでは、その内部のピストンが過度に下降して着床することにより、設備停止の危険が発生する。

0006

したがって、転炉ガスを効率よく且つ安定して回収する上で、ホルダレベルを転炉ガスホルダの設備制約の上下限値内に制御することは極めて重要である。このようなホルダレベルの制御に関する従来技術として、例えば、ガス発生時定数内における過去の分散実測値から予測ずれによるガス変動量推定し、この推定したガス変動量が転炉ガスホルダ内の転炉ガスの貯蔵量に与える影響を予見し、この予見に基づいてホルダレベルを評価しながら、転炉ガスホルダの上下限値内に収まるようにホルダレベルを修正制御する制御方法がある(特許文献1参照)。

先行技術

0007

特開昭63−26492号公報

発明が解決しようとする課題

0008

しかしながら、上述した従来技術では、製鉄所内のトラブル等の影響を受けて大きくばらつくことが多い転炉の吹錬実行タイミングを高精度に予測することは困難である。このため、転炉ガスホルダ内に回収される転炉ガスの回収量の予測値が実際の回収量から大きく乖離してしまい、これに起因して、ホルダレベルを適正に制御することができない虞がある。この結果、上述したような転炉ガスの回収量の過多または過少の状態が発生する故に、転炉ガスを効率よく且つ安定して回収することが困難になる。

0009

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、転炉ガス回収の安定した操業を確保するとともに、転炉ガスを効率よく回収することができる転炉ガス回収装置および転炉ガス回収方法を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0010

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる転炉ガス回収装置は、転炉の吹錬によって発生する転炉ガスを回収して貯蔵する転炉ガスホルダと、前記転炉ガスホルダ内の前記転炉ガスの貯蔵量に応じて増減するホルダレベルを計測するレベル計と、前記転炉ガスホルダから転炉ガス燃焼設備に前記転炉ガスを供給する転炉ガスブロワと、前記転炉の吹錬実行スケジュールと前記転炉ガス燃焼設備の操業スケジュールとに基づいて、前記転炉ガスホルダに予定される前記ホルダレベルの予定値を、前記ホルダレベルの上限値と下限値との間に設定するホルダレベル設定部と、前記転炉の吹錬開始前後の操業実績をもとに、前記転炉の吹錬開始実時刻を算出し、前記吹錬開始実時刻に開始される吹錬によって発生する前記転炉ガスのガス回収実行期間を予測する予測処理部と、前記ガス回収実行期間において、前記レベル計による前記ホルダレベルの実測値が前記ホルダレベルの予定値に比して大きく、且つ、前記ホルダレベルの実測値の時間変化量が前記ホルダレベルの予定値の時間変化量に比して大きい場合、前記転炉ガス燃焼設備に対する前記転炉ガスの供給量を増やすように前記転炉ガスブロワの出力を制御し、前記ガス回収実行期間以外である非回収期間において、前記ホルダレベルの実測値が前記ホルダレベルの予定値に比して小さく、且つ、前記ホルダレベルの実測値の時間変化量が前記ホルダレベルの予定値の時間変化量に比して小さい場合、前記転炉ガス燃焼設備に対する前記転炉ガスの供給量を減らすように前記転炉ガスブロワの出力を制御する制御部と、を備えたことを特徴とする。

0011

また、本発明にかかる転炉ガス回収装置は、上記の発明において、前記制御部は、前記非回収期間において、前記ホルダレベルの実測値が前記ホルダレベルの下限値に達した場合、前記ホルダレベルの実測値が前記ホルダレベルの下限値に達した時点から前記ガス回収実行期間の開始時刻までの期間、前記転炉ガス燃焼設備に対する前記転炉ガスの供給を停止するように前記転炉ガスブロワの出力を制御することを特徴とする。

0012

また、本発明にかかる転炉ガス回収装置は、上記の発明において、前記制御部は、前記ガス回収実行期間の開始時刻が前記吹錬実行スケジュールに比して早まった場合、前記転炉ガス燃焼設備に対する前記転炉ガスの供給量を増やして、前記ガス回収実行期間の開始時刻における前記ホルダレベルの実測値が前記ホルダレベルの予定値未満且つ前記ホルダレベルの下限値以上となるように、前記転炉ガスブロワの出力を制御することを特徴とする。

0013

また、本発明にかかる転炉ガス回収方法は、転炉の吹錬によって発生する転炉ガスを転炉ガスホルダ内に回収して貯蔵し、転炉ガスブロワによって前記転炉ガスホルダから転炉ガス燃焼設備に前記転炉ガスを供給する転炉ガス回収方法において、前記転炉の吹錬実行スケジュールと前記転炉ガス燃焼設備の操業スケジュールとに基づき、前記転炉ガスホルダ内の前記転炉ガスの貯蔵量に応じて増減するホルダレベルとして前記転炉ガスホルダに予定される前記ホルダレベルの予定値を、前記ホルダレベルの上限値と下限値との間に設定する設定処理テップと、前記転炉の吹錬開始前後の操業実績をもとに、前記転炉の吹錬開始実時刻を算出し、前記吹錬開始実時刻に開始される吹錬によって発生する前記転炉ガスのガス回収実行期間を予測する予測処理ステップと、前記ガス回収実行期間において、レベル計による前記ホルダレベルの実測値が前記ホルダレベルの予定値に比して大きく、且つ、前記ホルダレベルの実測値の時間変化量が前記ホルダレベルの予定値の時間変化量に比して大きい場合、前記転炉ガス燃焼設備に対する前記転炉ガスの供給量を増やすように前記転炉ガスブロワの出力を制御し、前記ガス回収実行期間以外である非回収期間において、前記ホルダレベルの実測値が前記ホルダレベルの予定値に比して小さく、且つ、前記ホルダレベルの実測値の時間変化量が前記ホルダレベルの予定値の時間変化量に比して小さい場合、前記転炉ガス燃焼設備に対する前記転炉ガスの供給量を減らすように前記転炉ガスブロワの出力を制御する制御ステップと、を含むことを特徴とする。

0014

また、本発明にかかる転炉ガス回収方法は、上記の発明において、前記制御ステップは、前記非回収期間において、前記ホルダレベルの実測値が前記ホルダレベルの下限値に達した場合、前記ホルダレベルの実測値が前記ホルダレベルの下限値に達した時点から前記ガス回収実行期間の開始時刻までの期間、前記転炉ガス燃焼設備に対する前記転炉ガスの供給を停止するように前記転炉ガスブロワの出力を制御することを特徴とする。

0015

また、本発明にかかる転炉ガス回収方法は、上記の発明において、前記制御ステップは、前記ガス回収実行期間の開始時刻が前記吹錬実行スケジュールに比して早まった場合、前記転炉ガス燃焼設備に対する前記転炉ガスの供給量を増やして、前記ガス回収実行期間の開始時刻における前記ホルダレベルの実測値が前記ホルダレベルの予定値未満且つ前記ホルダレベルの下限値以上となるように、前記転炉ガスブロワの出力を制御することを特徴とする。

発明の効果

0016

本発明によれば、転炉ガス回収の安定した操業を確保するとともに、転炉ガスを効率よく回収することができるという効果を奏する。

図面の簡単な説明

0017

図1は、本発明の実施の形態にかかる転炉ガス回収装置の一構成例を示す図である。
図2は、本発明の実施の形態における転炉の吹錬実行スケジュールの一例を示す図である。
図3は、各転炉の実操業時のトラブル等に起因して予期せず変更された吹錬実行スケジュールの一例を示す図である。
図4は、本発明の実施の形態にかかる転炉ガス回収方法の一例を示すフローチャートである。
図5は、本発明の実施の形態にかかる転炉ガス回収方法の各処理を具体的に説明するための図である。

実施例

0018

以下に、添付図面を参照して、本発明にかかる転炉ガス回収装置および転炉ガス回収方法の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本実施の形態により、本発明が限定されるものではない。また、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係、各要素の比率等は、現実のものとは異なる場合があることに留意する必要がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。また、各図面において、同一構成部分には同一符号が付されている。

0019

(転炉ガス回収装置)
まず、本発明の実施の形態にかかる転炉ガス回収装置の構成について説明する。図1は、本発明の実施の形態にかかる転炉ガス回収装置の一構成例を示す図である。図1に示すように、本発明の実施の形態にかかる転炉ガス回収装置1は、転炉ガスを回収して貯蔵する転炉ガスホルダ2と、転炉ガスホルダ2のホルダレベルを計測するレベル計3と、転炉ガスホルダ2内に回収しきれない過剰分の転炉ガスを放散する燃焼放散塔4と、転炉ガスホルダ2内の転炉ガスを転炉ガス燃焼設備30に供給する転炉ガスブロワ5と、転炉ガス回収のためのガス回収配管6と、転炉ガス供給のためのガス供給配管7とを備える。また、転炉ガス回収装置1は、各種情報を入力する入力部8と、ホルダレベルを制御するための各種処理を行う計算機9と、ホルダレベルを適正に制御すべく転炉ガスブロワ5の出力制御を行う制御部10とを備える。

0020

転炉ガスホルダ2は、転炉の吹錬によって発生する転炉ガスを回収して貯蔵する設備である。具体的には、転炉ガスホルダ2は、円筒状のホルダ本体(図示せず)と、このホルダ本体の内部に流入する転炉ガスの量に応じて昇降自在なピストン(図示せず)とを備える。転炉ガスホルダ2は、このピストンの昇降に伴ってホルダ本体内部に形成されるガス収容空間に、転炉ガスを回収して貯蔵する。本実施の形態において、転炉ガスホルダ2は、複数の転炉20(例えば第1転炉21、第2転炉22、第3転炉23、および第4転炉24)の各々から、吹錬による転炉ガス15を回収し、回収した転炉ガス15を貯蔵する。このような転炉ガスホルダ2のホルダレベルは、転炉ガスホルダ2内に回収された転炉ガス15の貯蔵量の増加に伴い上昇(増加)し、この転炉ガス15の貯蔵量の減少に伴い低下(減少)する。

0021

ここで、上述したホルダレベルは、転炉ガスホルダ2における床面等の基準面に対するピストンの高さを示す値である。このようなホルダレベルには、転炉ガスホルダ2の設備制約による上限値Lmaxと、下限値Lminとがある。ホルダレベルが上限値Lmaxを上回る状況において、転炉ガスホルダ2には、その内部のピストンがホルダ本体の天井衝突する等して設備破壊が発生する虞がある。故に、転炉ガスホルダ2は、転炉ガス15を回収、貯蔵しきれなくなる。また、ホルダレベルが下限値Lminを下回る状況において、転炉ガスホルダ2には、その内部のピストンが着床する等して設備破壊が発生し、この結果、転炉ガスホルダ2の設備停止に至る虞がある。

0022

レベル計3は、転炉ガスホルダ2内の転炉ガス15の貯蔵量に応じて増減するホルダレベルを計測する設備であり、転炉ガスホルダ2に設けられる。レベル計3は、転炉ガスホルダ2のホルダレベルを時系列に沿って連続的に計測し、その都度、計測したホルダレベルの実測値(以下、実測ホルダレベルと適宜いう)を制御部10に送信する。

0023

燃焼放散塔4は、転炉ガス15の回収過多(すなわち貯蔵量過多)に起因する転炉ガスホルダ2の設備破壊を防止するためのものである。具体的には、燃焼放散塔4は、複数の転炉20から転炉ガスホルダ2に回収される転炉ガス15のうち、転炉ガスホルダ2のガス収容可能量(例えば7万[Nm3(ノルマルリューベ)])を超過する過剰分を燃焼放散する。この際、燃焼放散塔4は、過剰分の転炉ガス15を、燃焼した後、大気中へ放散する。これにより、燃焼放散塔4は、転炉ガスホルダ2内のピストンがホルダ本体の天井に衝突して転炉ガスホルダ2の設備破壊に至る事態を未然に防止する。

0024

転炉ガスブロワ5は、転炉ガスホルダ2から転炉ガス燃焼設備30に転炉ガス15を供給する設備である。転炉ガスブロワ5は、制御部10の制御に基づいて動作し、転炉ガスホルダ2内に貯蔵されている転炉ガス15を転炉ガス燃焼設備30に供給する。この際、転炉ガスブロワ5によって転炉ガスホルダ2から転炉ガス燃焼設備30に供給される転炉ガス15の供給量は、制御部10によって制御される。

0025

ガス回収配管6は、複数の転炉20から転炉ガスホルダ2に転炉ガス15を回収するための配管である。本実施の形態において、ガス回収配管6は、図1に示すように、第1転炉21、第2転炉22、第3転炉23、および第4転炉24の各々と転炉ガスホルダ2とを連通する。この状態において、ガス回収配管6は、第1転炉21、第2転炉22、第3転炉23、および第4転炉24の各々から発生した転炉ガス15を転炉ガスホルダ2の内部へ流通させる。一方、ガス回収配管6は、燃焼放散塔4の開閉弁(図示せず)が開放された場合、複数の転炉20および転炉ガスホルダ2と燃焼放散塔4とを連通する。この状態において、ガス回収配管6は、複数の転炉20および転炉ガスホルダ2の少なくとも一方からの転炉ガス15を燃焼放散塔4内へ流通させる。

0026

ガス供給配管7は、転炉ガスホルダ2から転炉ガス燃焼設備30に転炉ガス15を供給するための配管である。本実施の形態において、ガス供給配管7は、図1に示すように、転炉ガスホルダ2と転炉ガスブロワ5の入側とを連通し、また、転炉ガスブロワ5の出側と転炉ガス燃焼設備30とを連通する。ガス供給配管7は、転炉ガスブロワ5の吸引作用によって転炉ガスホルダ2から払い出された転炉ガス15を転炉ガスブロワ5内へ流通させる。また、ガス供給配管7は、転炉ガスブロワ5の送風作用によって転炉ガスブロワ5から送出された転炉ガス15を転炉ガス燃焼設備30内へ流通させる。

0027

入力部8は、入力キーおよびマウス等の入力デバイスを用いて構成される。入力部8は、作業者の操作に対応して、制御部10に各種情報を入力する。例えば、入力部8によって制御部10に入力される情報として、転炉ガスブロワ5の出力制御の開始または終了を指示する指示情報等が挙げられる。

0028

計算機9は、転炉ガス15を回収貯蔵する転炉ガスホルダ2のホルダレベルを制御するための計算等の処理を行うものである。本実施の形態において、計算機9は、図1に示すように、転炉ガスホルダ2の操業時における予定のホルダレベルを設定するホルダレベル設定部9aと、複数の転炉ガス20から転炉ガス15を回収する実際の期間を予測する予測処理部9bとを備える。

0029

ホルダレベル設定部9aは、転炉ガスホルダ2が転炉ガス15を受け入れて払い出す際に予定されるホルダレベルを設定する。具体的には、ホルダレベル設定部9aは、複数の転炉20の吹錬実行スケジュールを製鋼工場プロセスコンピュータ25から取得し、転炉ガス燃焼設備30の操業スケジュール(以下、燃焼設備操業スケジュールという)を製鉄所内のプロセスコンピュータ35から取得する。ホルダレベル設定部9aは、これらの取得した吹錬実行スケジュールと燃焼設備操業スケジュールとに基づいて、転炉ガスホルダ2に予定されるホルダレベルの予定値(以下、予定ホルダレベルと適宜いう)を、上述したホルダレベルの上限値Lmaxと下限値Lminとの間に設定する。

0030

本実施の形態において、吹錬実行スケジュールは、第1転炉21、第2転炉22、第3転炉23、および第4転炉24の各吹錬の実行予定を示す情報である。このような吹錬実行スケジュールには、複数の転炉20の各々における吹錬開始予定時刻、吹錬終了予定時刻、および吹錬実行予定期間等が含まれる。一方、燃焼設備操業スケジュールは、転炉ガス燃焼設備30が転炉ガス15を燃焼して行う加熱等の操業の予定を示す情報である。このような燃焼設備操業スケジュールには、転炉ガス燃焼設備30によって燃焼される転炉ガス15の燃焼予定期間および燃焼予定量等、転炉ガス燃焼設備30に対する転炉ガス15の供給期間および供給量に関係する情報が含まれる。

0031

予測処理部9bは、複数の転炉20から転炉ガス15を転炉ガスホルダ2内に回収する実際の期間を予測するものである。具体的には、予測処理部9bは、複数の転炉20の各々における吹錬開始前後の操業実績を示す転炉実操業情報を、製鋼工場のプロセスコンピュータ25から取得する。予測処理部9bは、複数の転炉20のうちの転炉実操業情報に示される転炉の吹錬開始前後の操業実績をもとに、この転炉において吹錬が実行開始された実際の時刻、すなわち、転炉の吹錬開始実時刻を算出する。ついで、予測処理部9bは、算出した吹錬開始実時刻に開始される吹錬によって発生する転炉ガス15を転炉ガスホルダ2内に回収する実際の実行期間、すなわち、転炉ガス15のガス回収実行期間を予測する。

0032

本実施の形態において、転炉実操業情報は、第1転炉21、第2転炉22、第3転炉23、および第4転炉24の各々において現時点から直近に実行される吹錬の開始前後の操業実績を示す。このような吹錬の開始前後の操業実績のうち、吹錬開始前の操業実績として、転炉内ランスを挿入した時刻、この挿入したランスを通じて転炉内に酸素供給開始した時刻等が含まれる。また、吹錬開始後の操業実績、詳細には、吹錬開始後から転炉ガス回収開始前までの操業実績として、ガス回収配管6内のガス圧力変動時刻、ガス回収配管6内の一酸化炭素(CO)濃度の変動時刻等が含まれる。

0033

制御部10は、ホルダレベルが転炉ガスホルダ2の上限値Lmaxと下限値Lminとの間に収まるように、転炉ガスブロワ5の出力を制御する。本実施の形態において、制御部10は、レベル計3による転炉ガスホルダ2のホルダレベルの実測値、すなわち、実測ホルダレベルをレベル計3から取得する。また、制御部10は、ホルダレベル設定部9aによって設定された転炉ガスホルダ2の予定ホルダレベルと、予測処理部9bによって予測された転炉ガス15のガス回収実行期間とを計算機9から取得する。さらに、制御部10は、転炉ガスブロワ5の現在の出力実績を示す駆動情報を、転炉ガスブロワ5から取得する。制御部10は、現在が転炉ガス15のガス回収実行期間または非回収期間のいずれであるかということと、転炉ガスホルダ2の予定ホルダレベルと実測ホルダレベルとの大小関係とに基づいて、転炉ガスブロワ5の出力を制御する。

0034

詳細には、制御部10は、取得したガス回収実行期間の予測結果と現在の時刻とに基づいて、現在が転炉ガス15のガス回収実行期間であるか否かを判断する。また、制御部10は、実測ホルダレベルと予定ホルダレベルとを比較し、且つ、実測ホルダレベルの時間変化量と予定ホルダレベルの時間変化量とを比較する。

0035

制御部10は、現在が転炉ガス15のガス回収実行期間であると判断した場合、このガス回収実行期間を加味して、上述した実測ホルダレベルと予定ホルダレベルとの各比較処理の結果に基づき、転炉ガスブロワ5の出力を制御する。すなわち、制御部10は、ガス回収実行期間において、実測ホルダレベルが予定ホルダレベルに比して大きく、且つ、実測ホルダレベルの時間変化量が予定ホルダレベルの時間変化量に比して大きい場合、転炉ガス燃焼設備30に対する転炉ガス15の供給量を増やすように、転炉ガスブロワ5の出力を制御する。この際、制御部10は、転炉ガスブロワ5の出力が現在の出力実績に比して大きくなるように、転炉ガスブロワ5へ出力指令を送信する。

0036

一方、制御部10は、現在が転炉ガス15のガス回収実行期間以外の期間すなわち非回収期間であると判断した場合、この非回収期間を加味して、上述した実測ホルダレベルと予定ホルダレベルとの各比較処理の結果に基づき、転炉ガスブロワ5の出力を制御する。すなわち、制御部10は、非回収期間において、実測ホルダレベルが予定ホルダレベルに比して小さく、且つ、実測ホルダレベルの時間変化量が予定ホルダレベルの時間変化量に比して小さい場合、転炉ガス燃焼設備30に対する転炉ガス15の供給量を減らすように、転炉ガスブロワ5の出力を制御する。この際、制御部10は、転炉ガスブロワ5の出力が現在の出力実績に比して小さくなるように、転炉ガスブロワ5へ出力指令を送信する。

0037

また、制御部10は、非回収期間において、実測ホルダレベルがホルダレベルの下限値Lminに達した場合、この実測ホルダレベルが下限値Lminに達した時点からガス回収実行期間の開始時刻までの期間、転炉ガス燃焼設備30に対する転炉ガス15の供給を停止するように転炉ガスブロワ5の出力を制御する。

0038

一方、制御部10は、転炉ガス15のガス回収実行期間の開始時刻が上述の吹錬実行スケジュールに比して早まった場合、転炉ガス燃焼設備30に対する転炉ガス15の供給量を増やすように、転炉ガスブロワ5の出力を制御する。この際、制御部10は、ガス回収実行期間の開始時刻における実測ホルダレベルが予定ホルダレベル未満且つ下限値Lmin以上となるように、転炉ガスブロワ5の出力を制御する。

0039

他方、制御部10は、ガス回収実行期間において、実測ホルダレベルが予定ホルダレベル以下である場合、転炉ガス燃焼設備30に対する転炉ガス15の供給量を現状維持するように転炉ガスブロワ5の出力を制御する。また、制御部10は、非回収期間において、実測ホルダレベルが予定ホルダレベル以上である場合、転炉ガス燃焼設備30に対する転炉ガス15の供給量を現状維持するように転炉ガスブロワ5の出力を制御する。

0040

なお、本実施の形態では、上述した転炉ガスホルダ2内に回収される転炉ガス15を発生させる複数の転炉20が製鋼工場に設置されている。複数の転炉20は、例えば図1に示すように、第1転炉21、第2転炉22、第3転炉23、および第4転炉24からなる。これらの第1転炉21、第2転炉22、第3転炉23、および第4転炉24は、各々、1チャージの吹錬により、所定のガス流量(例えば、約12万[Nm3/h]のガス流量)で転炉ガス15をバッチ的に発生させる。プロセスコンピュータ25は、これら複数の転炉20の操業を管理する設備であり、この製鋼工場内に設置される。プロセスコンピュータ25は、転炉ガス回収装置1の計算機9に対し、第1転炉21、第2転炉22、第3転炉23、および第4転炉24の吹錬実行スケジュールおよび転炉実操業情報を送信する。

0041

一方、転炉ガス燃焼設備30は、転炉ガス回収装置1によって複数の転炉20から回収した転炉ガス15を燃焼ガスとして利用する製鉄所内の設備である。本実施の形態では、転炉ガス燃焼設備30として、圧延される鋼材を加熱する加熱炉31と、コークス炉32とが例示される。プロセスコンピュータ35は、転炉ガス燃焼設備30の操業を管理する設備である。プロセスコンピュータ35は、転炉ガス回収装置1の計算機9に対し、転炉ガス燃焼設備30(本実施の形態では加熱炉31およびコークス炉32)の燃焼設備操業スケジュールを送信する。

0042

(吹錬実行スケジュール)
つぎに、本発明の実施の形態における転炉の吹錬実行スケジュールについて説明する。図2は、本発明の実施の形態における転炉の吹錬実行スケジュールの一例を示す図である。図2において、矩形マークは、1チャージ毎の吹錬実行予定期間を示す。

0043

本実施の形態では、第1転炉21、第2転炉22、第3転炉23、および第4転炉24に対し、操業当初、所定の時間間隔で吹錬を実行する規則正しい吹錬実行スケジュールが設定される。例えば図2に示すように、この吹錬実行スケジュールにおいて、第1転炉21には、所定の時間間隔で吹錬実行予定期間が時系列(時刻tの時間軸)に沿って設定されている。第2転炉22には、第1転炉21の吹錬実行の合間に吹錬が実行されるように、所定の時間間隔で吹錬実行予定期間が時系列に沿って設定されている。第3転炉23には、第2転炉22の吹錬実行の合間に吹錬が実行されるように、所定の時間間隔で吹錬実行予定期間が時系列に沿って設定されている。第4転炉24には、第3転炉23の吹錬実行の合間に吹錬が実行されるように、所定の時間間隔で吹錬実行予定期間が時系列に沿って設定されている。

0044

図2に示すような規則正しい吹錬実行スケジュールに則して、吹錬が、第1転炉21、第2転炉22、第3転炉23、および第4転炉24の各々(以下、各転炉と適宜略す)で順次実行された場合、各転炉から所定の時間間隔で転炉ガス15が発生する。例えば、各転炉における1回の吹錬の実行時間は約20分であり、そのうち、転炉ガス15の発生時間(すなわち転炉ガス15が転炉ガスホルダ2内に回収される時間)は約15分である。この場合、図2に示すように、時刻taから約20分の期間、第1転炉21および第3転炉23において吹錬が実行される。ついで、この期間のうち約15分の期間、第1転炉21および第3転炉23から転炉ガス15が発生し、発生した転炉ガス15が転炉ガスホルダ2内に回収される。その後、時刻tbから約20分の期間、第2転炉22および第4転炉24において吹錬が実行される。ついで、この期間のうち約15分の期間、第2転炉22および第4転炉24から転炉ガス15が発生し、発生した転炉ガス15が転炉ガスホルダ2内に回収される。

0045

このように規則正しい吹錬実行スケジュールに則して吹錬が所定の時間間隔で実行される各転炉の操業は、本実施の形態において、定常操業と定義される。各転炉の操業が定常操業である場合、複数の転炉20(第1転炉21、第2転炉22、第3転炉23、および第4転炉24)からの転炉ガス15の発生量は、この定常操業時の吹錬実行スケジュール(図2参照)に基づいて容易に予期可能である。また、この転炉ガス15の発生量は、図1に示した燃焼放散塔4から転炉ガス15が燃焼放散されない限り、複数の転炉20から発生して転炉ガスホルダ2内に回収される転炉ガス15の回収量に相等する。

0046

なお、各転炉の吹錬では、鋼種に応じて吹錬パターンが異なる。このため、各転炉における吹錬の実行時間および転炉ガス15の発生時間(すなわち転炉15の回収時間)は、鋼種別に異なったものとなる。図2に示すような吹錬実行スケジュールには、これらの情報も反映されている。

0047

一方、図2に示したように規則正しく設定された各転炉の定常操業時の吹錬実行スケジュールは、製鋼工場における各転炉の実操業時において、転炉設備のトラブル等により、予期せず変更されてしまう。図3は、各転炉の実操業時のトラブル等に起因して予期せず変更された吹錬実行スケジュールの一例を示す図である。図3において、矩形マークは、上述した図2と同様に、1チャージ毎の吹錬実行予定期間を示す。

0048

第1転炉21、第2転炉22、第3転炉23、および第4転炉24の規則正しい吹錬実行スケジュール(図2参照)には、各転炉の実操業時のトラブル等の影響に起因して、吹錬の過剰な実行遅れや実行早まり、吹錬の実行中止等の予定変更が発生する虞がある。例えば、トラブル等の影響に起因して予期せず変更された吹錬実行スケジュールでは、図3に示すように、第2転炉22の吹錬実行予定期間の合間が当初に比して過剰に短くなり、第4転炉24の吹錬実行予定期間の合間が当初に比して過剰に長くなっている。また、第3転炉23の吹錬が実行中止になり、第3転炉23の吹錬実行予定期間が無くなっている。この場合、各転炉の吹錬実行が、当初の吹錬実行スケジュールと異なり不規則になってしまう。特に、図3に示す時刻tcから時刻tdまでの期間では、第1転炉21、第2転炉22、第3転炉23、および第4転炉24のいずれにおいても、吹錬が実行されない。それ故、この期間では、いずれの転炉からも転炉ガス15が発生しない。

0049

上述したように吹錬実行スケジュールが不規則に変更された結果、複数の転炉20(第1転炉21、第2転炉22、第3転炉23、および第4転炉24)からの転炉ガス15の発生量は、吹錬実行スケジュールから予期できない程度に不安定となる。このような不規則に変更された吹錬実行スケジュールに則して吹錬が実行される各転炉の操業は、本実施の形態において、非定常操業と定義される。

0050

(転炉ガス回収方法)
つぎに、本発明の実施の形態にかかる転炉ガス回収方法について説明する。図4は、本発明の実施の形態にかかる転炉ガス回収方法の一例を示すフローチャートである。本発明の実施の形態にかかる転炉ガス回収方法は、複数の転炉20の吹錬によって発生する転炉ガス15を転炉ガスホルダ2内に回収して貯蔵し、転炉ガスブロワ5によって転炉ガスホルダ2から転炉ガス燃焼設備30に転炉ガス15を供給するものである。この転炉ガス回収方法において、図1に示した転炉ガス回収装置1は、転炉ガスホルダ2による転炉ガス15の回収貯蔵および転炉ガスブロワ5による転炉ガス燃焼設備30への転炉ガス15の供給と並行して、図4に示すステップS101〜S104の各処理を実行する。

0051

詳細には、図1に示すように、転炉ガス回収装置1は、まず、複数の転炉20から転炉ガスホルダ2内に転炉ガス15を回収して貯蔵し且つ転炉ガスホルダ2内の転炉ガス15を転炉ガス燃焼設備30へ供給する際における転炉ガスホルダ2の予定ホルダレベルを設定する(ステップS101)。

0052

ステップS101において、ホルダレベル設定部9aは、複数の転炉20の吹錬実行スケジュールをプロセスコンピュータ25から取得し、転炉ガス燃焼設備30の燃焼設備操業スケジュールをプロセスコンピュータ35から取得する。ついで、ホルダレベル設定部9aは、これらの取得した吹錬実行スケジュールと燃焼設備操業スケジュールとに基づき、転炉ガスホルダ2の予定ホルダレベルを設定する。

0053

この際、ホルダレベル設定部9aは、吹錬実行スケジュールに含まれる第1転炉21、第2転炉22、第3転炉23、および第4転炉24の吹錬開始予定時刻、吹錬終了予定時刻、および吹錬実行予定期間等の情報をもとに、複数の転炉20から発生予定の転炉ガス15の発生量の時系列データを算出する。また、ホルダレベル設定部9aは、燃焼設備操業スケジュールに含まれる転炉ガス燃焼設備30(例えば、加熱炉31およびコークス炉32)の転炉ガス15の燃焼予定期間および燃焼予定量をもとに、転炉ガス燃焼設備30に対して供給予定の転炉ガス15の供給量の時系列データを算出する。

0054

ついで、ホルダレベル設定部9aは、これらの算出した転炉ガス15の発生量の時系列データと供給量の時系列データとの差を、時系列に沿って予定される転炉ガスホルダ2内の転炉ガス15の貯蔵量として算出する。この算出結果をもとに、ホルダレベル設定部9aは、このような転炉ガス15の貯蔵量に応じて増減するホルダレベルとして転炉ガスホルダ2に予定されるホルダレベルの予定値、すなわち予定ホルダレベルを算出する。ホルダレベル設定部9aは、このように算出した予定ホルダレベルを、転炉ガスホルダ2のホルダレベルの上限値Lmaxと下限値Lminとの間に設定する。

0055

上述したステップS101を実行後、転炉ガス回収装置1は、複数の転炉20から転炉ガスホルダ2内に回収する転炉ガス15のガス回収実行期間を予測する(ステップS102)。ステップS102において、予測処理部9bは、複数の転炉20の転炉実操業情報をプロセスコンピュータ25から取得する。ついで、予測処理部9bは、この取得した転炉実操業情報に示される転炉(以下、対象転炉と適宜いう)の吹錬開始前後の操業実績をもとに、この対象転炉の吹錬開始実時刻を算出し、この算出した吹錬開始実時刻に開始される吹錬によって発生する転炉ガス15のガス回収実行期間を予測する。

0056

詳細には、ステップS102において、予測処理部9bは、取得した転炉実操業情報をもとに、複数の転炉20のうち直近に吹錬が実行される対象転炉(例えば第1転炉21、第2転炉22、第3転炉23、および第4転炉24のうち少なくとも1つ)の吹錬開始前後の操業実績を把握する。この際、予測処理部9bは、対象転炉の吹錬開始前後の操業実績のうち、吹錬開始前の操業実績として、対象転炉のランス挿入時刻と、挿入したランスを通じての対象転炉に対する酸素の供給開始時刻とを把握する。また、予測処理部9bは、対象転炉の吹錬開始後から転炉ガス回収開始前までの操業実績として、ガス回収配管6内のガス圧力の変動時刻と、ガス回収配管6内のCO濃度の変動時刻とを把握する。なお、ガス圧力の変動時刻は、ガス回収配管6内のガス圧力が所定の圧力閾値以上に変動した時点の時刻である。CO濃度の変動時刻は、ガス回収配管6内のガスのCO濃度が所定の濃度閾値以上に変動した時点の時刻である。

0057

ついで、予測処理部9bは、把握したランス挿入時刻と酸素の供給開始時刻とに基づき、対象転炉の吹錬が実行開始したことを確認する。また、予測処理部9bは、上述したガス圧力の変動時刻とCO濃度の変動時刻とに基づき、対象転炉の吹錬によって転炉ガス15が発生したこと、すなわち、対象転炉から転炉ガスホルダ2内への転炉ガス15の回収が開始したことを確認する。続いて、予測処理部9bは、上述したランス挿入時刻および酸素の供給開始時刻のうち吹錬の開始時刻により近い酸素の供給開始時刻と、上述したガス圧力の変動時刻およびCO濃度の変動時刻のうち吹錬の開始時刻により近いガス圧力の変動時刻とをもとに、対象転炉の吹錬開始実時刻を算出する。すなわち、予測処理部9bは、上述した酸素の供給開始時刻とガス圧力の変動時刻との中間の時刻を、対象転炉の吹錬開始実時刻として算出する。

0058

その後、予測処理部9bは、このように算出した吹錬開始実時刻に開始される吹錬の実行期間を、上述した吹錬実行スケジュールに示される対象転炉の直近の吹錬実行予定期間と同じ時間幅の期間とする。ついで、予測処理部9bは、この吹錬の実行期間のうち、上述したCO濃度の変動時刻以降の期間を、対象転炉の吹錬によって発生する転炉ガス15のガス回収実行期間として予測する。

0059

上述したステップS102を実行後、転炉ガス回収装置1は、ステップS102によって予測したガス回収実行期間または非回収期間における転炉ガスホルダ2の実測ホルダレベルと予定ホルダレベルとの大小関係に基づき、転炉ガスブロワ5を制御する(ステップS103)。なお、非回収期間は、ガス回収実行期間以外の期間、すなわち、転炉ガスホルダ2内への転炉ガス15の回収が実行されない期間である。

0060

ステップS103において、制御部10は、レベル計3による転炉ガスホルダ2のホルダレベルの実測値、すなわち、実測ホルダレベルをレベル計3から取得する。また、制御部10は、ホルダレベル設定部9aによって設定された転炉ガスホルダ2の予定ホルダレベルと、予測処理部9bによって予測された転炉ガス15のガス回収実行期間とを計算機9から取得する。さらに、制御部10は、転炉ガスブロワ5の現在の出力実績を示す駆動情報を、転炉ガスブロワ5から取得する。制御部10は、現在が転炉ガス15のガス回収実行期間または非回収期間のいずれであるかということと、転炉ガスホルダ2の実測ホルダレベルと予定ホルダレベルとの大小関係とに基づいて、転炉ガスブロワ5の出力を制御する。

0061

詳細には、ステップS103において、制御部10は、現在が転炉ガス15のガス回収実行期間であるか否かを判断する。この際、制御部10は、現在の時刻が上述したステップS102によるガス回収実行期間内の時刻であれば、現在が転炉ガス15のガス回収実行期間であると判断する。この場合、制御部10は、取得した実測ホルダレベルと予定ホルダレベルとを比較して、現時点における実測ホルダレベルと予定ホルダレベルとの大小関係を判断する。この比較処理の結果、実測ホルダレベルが予定ホルダレベルに比して大きい場合、制御部10は、これら実測ホルダレベルおよび予定ホルダレベルの各時間変化量を算出し、算出した各時間変化量の大小を判断する。

0062

上述した比較処理の結果、ガス回収実行期間において、実測ホルダレベルが予定ホルダレベルに比して大きく、且つ、実測ホルダレベルの時間変化量が予定ホルダレベルの時間変化量に比して大きい場合、制御部10は、転炉ガス燃焼設備30に対する転炉ガス15の供給量を増やすように、転炉ガスブロワ5の出力を制御する。この転炉ガスブロワ5の出力制御を通して、制御部10は、ガス回収実行期間、すなわち、転炉ガスホルダ2のホルダレベルが転炉ガス15の回収に伴い上昇する期間、実測ホルダレベルが上限値Lmaxを超過しないように、転炉ガスホルダ2のホルダレベルを下げる制御を行う。この際、制御部10は、実測ホルダレベルが予定ホルダレベルに近づくように、転炉ガスホルダ2のホルダレベル(すなわち転炉ガスホルダ2内の転炉ガス15の貯蔵量)を制御する。

0063

このような制御部10の制御に基づき、転炉ガスブロワ5は、出力を上げて、転炉ガス燃焼設備30に対する転炉ガス15の供給量を増やす。この際、転炉ガス15は、加熱炉31の転炉ガス燃焼可能量を上限にして加熱炉31に供給されてもよいし、コークス炉32の転炉ガス燃焼可能量を上限にしてコークス炉32に供給されてもよいし、加熱炉31およびコークス炉32に振り分けて供給されてもよい。

0064

一方、ステップS103において、制御部10は、現在の時刻が上述したステップS102によるガス回収実行期間外の時刻であれば、現在がガス回収実行期間以外の期間、すなわち、非回収期間であると判断する。この場合、制御部10は、取得した実測ホルダレベルと予定ホルダレベルとを比較して、現時点における実測ホルダレベルと予定ホルダレベルとの大小関係を判断する。この比較処理の結果、実測ホルダレベルが予定ホルダレベルに比して小さい場合、制御部10は、これら実測ホルダレベルおよび予定ホルダレベルの各時間変化量を算出し、算出した各時間変化量の大小を判断する。

0065

上述した比較処理の結果、非回収期間において、実測ホルダレベルが予定ホルダレベルに比して小さく、且つ、実測ホルダレベルの時間変化量が予定ホルダレベルの時間変化量に比して小さい場合、制御部10は、転炉ガス燃焼設備30に対する転炉ガス15の供給量を減らすように、転炉ガスブロワ5の出力を制御する。この転炉ガスブロワ5の出力制御を通して、制御部10は、非回収期間、すなわち、転炉ガスホルダ2のホルダレベルが転炉ガス15の払い出しに伴い低下する期間、実測ホルダレベルが下限値Lmin未満にならないように、転炉ガスホルダ2のホルダレベルを上げる制御を行う。この際、制御部10は、実測ホルダレベルが予定ホルダレベルに近づくように、転炉ガスホルダ2のホルダレベル(すなわち転炉ガスホルダ2内の転炉ガス15の貯蔵量)を制御する。

0066

このような制御部10の制御に基づき、転炉ガスブロワ5は、出力を下げて、転炉ガス燃焼設備30に対する転炉ガス15の供給量を減らす。この際、転炉ガス15は、転炉ガス燃焼設備30の稼働状況に応じて、加熱炉31に供給されてもよいし、コークス炉32に供給されてもよいし、加熱炉31およびコークス炉32に適宜振り分けて供給されてもよい。

0067

また、制御部10は、非回収期間において、実測ホルダレベルがホルダレベルの下限値Lminに達した場合、この実測ホルダレベルが下限値Lminに達した時点から、この非回収期間の直後に開始するガス回収実行期間の開始時刻までの期間、転炉ガス燃焼設備30に対する転炉ガス15の供給を停止するように転炉ガスブロワ5の出力を制御する。この際、転炉ガスブロワ5は、制御部10の制御に基づいて出力を停止し、これにより、転炉ガス燃焼設備30に対する転炉ガス15の供給を停止する。

0068

一方、ステップS103において、制御部10は、上述したステップS102によるガス回収実行期間の開始時刻と、吹錬実行スケジュールによって対象転炉に予定される直近の吹錬による転炉ガス15の回収開始予定時刻とを比較する。この比較処理の結果、ガス回収実行期間の開始時刻が回収開始予定時刻に比して前である場合、制御部10は、ガス回収実行期間の開始時刻が上述の吹錬実行スケジュールに比して早まったと判断する。この場合、制御部10は、転炉ガス燃焼設備30に対する転炉ガス15の供給量を増やすとともに、ガス回収実行期間の開始時刻における実測ホルダレベルが予定ホルダレベル未満且つ下限値Lmin以上となるように、転炉ガスブロワ5の出力を制御する。

0069

このような制御部10の制御に基づき、転炉ガスブロワ5は、出力を上げて、転炉ガス燃焼設備30に対する転炉ガス15の供給量を増やす。この際、転炉ガス15は、転炉ガス燃焼設備30のうち転炉ガス15を必要としている設備(例えば、加熱炉31およびコークス炉32の少なくとも一方)に振り分けて供給される。

0070

他方、ステップS103の際、制御部10は、ガス回収実行期間において、実測ホルダレベルが予定ホルダレベル以下である場合、転炉ガス燃焼設備30に対する転炉ガス15の供給量を現状維持するように転炉ガスブロワ5の出力を制御する。また、制御部10は、非回収期間において、実測ホルダレベルが予定ホルダレベル以上である場合、転炉ガス燃焼設備30に対する転炉ガス15の供給量を現状維持するように転炉ガスブロワ5の出力を制御する。

0071

上述したステップS103を実行後、転炉ガス回収装置1は、処理終了するか否かを判断する(ステップS104)。ステップS104において、制御部10は、処理終了を指示する指示情報が入力部8によって入力された場合、処理終了と判断し(ステップS104,Yes)、本処理を終了する。

0072

一方、制御部10は、処理終了の指示情報が入力部8から入力されない限り、処理終了ではない、すなわち処理続行と判断する(ステップS104,No)。この場合、転炉ガス回収装置1は、上述したステップS102に戻り、このステップS102以降の処理を繰り返す。また、転炉ガス回収装置1は、吹錬実行スケジュールが計算機9に入力された場合、その都度、上述したステップS101〜S104の各処理を繰り返す。

0073

つぎに、上述した転炉ガス回収方法の各処理を具体的に説明する。図5は、本発明の実施の形態にかかる転炉ガス回収方法の各処理を具体的に説明するための図である。図5には、転炉ガスホルダ2のホルダレベルの時間推移と、複数の転炉20の転炉操業実績の時間推移とが図示されている。図5において、転炉ガスホルダ2のホルダレベルの時間推移のうち、実線は実測ホルダレベルの時間推移を示し、破線は予定ホルダレベルの時間推移を示す。また、転炉操業実績のうち、「ランス挿入」は、転炉にランスを挿入する操業を意味し、「酸素供給の開始」は、挿入したランスを通じて転炉内に酸素を供給開始する操業を意味する。「ガス回収配管圧力の変動」は、ガス回収配管6内のガス圧力の変動を検出する操業を意味し、「CO濃度の変動」は、ガス回収配管6内のCO濃度の変動を検出する操業を意味する。

0074

図5に示すように、時刻t1以前の期間において、複数の転炉20(図1参照)のうちの対象転炉では、ランスの挿入が行われ、ついで、このランスを通じた酸素供給が開始された。これらの操業は、通常、一定の時間間隔で順次行われる。その後、対象転炉に通じるガス回収配管6内のガス圧力の変動が検出され、ついで、このガス回収配管6内のCO濃度の変動が検出された。

0075

上述した操業状況において、転炉ガス回収装置1の予測処理部9bは、対象転炉のランス挿入および酸素供給開始の各操業実績(すなわち吹錬開始前の操業実績)をプロセスコンピュータ25から取得する。予測処理部9bは、取得した各操業実績をもとに、ランス挿入時刻と酸素の供給開始時刻とを把握し、把握した各時刻情報に基づいて、対象転炉の吹錬が実行開始したことを確認する。その後、予測処理部9bは、ガス回収配管6内のガス圧力の変動検出およびCO濃度の変動検出の各操業実績(すなわち吹錬開始後の操業実績)をプロセスコンピュータ25から取得する。予測処理部9bは、取得した各操業実績をもとに、ガス回収配管6内のガス圧力の変動時刻およびCO濃度の変動時刻を把握し、把握した各時刻情報に基づいて、対象転炉から転炉ガス15が発生したことを確認する。

0076

対象転炉の吹錬実行開始および対象転炉からの転炉ガス15の発生開始が確認された場合、予測処理部9bは、対象転炉について把握した酸素の供給開始時刻とガス圧力の変動時刻との中間の時刻t1を、対象転炉の吹錬開始実時刻として算出する。ついで、予測処理部9bは、この時刻t1に開始される吹錬実行期間のうち、CO濃度の変動時刻以降の期間を、転炉ガス15のガス回収実行期間として予測する。この結果、図5に示すように、対象転炉の吹錬実行期間は、吹錬開始実時刻が時刻t1であり且つ吹錬終了実時刻が時刻t5である期間と予測された。また、この吹錬実行期間のうちのガス回収実行期間は、CO濃度の変動時刻以降の時刻t2から時刻t5までの期間と予測された。

0077

上述したように予測された吹錬実行期間およびガス回収実行期間の各時間幅は、吹錬実行スケジュールに基づいて対象転炉に予定されていた吹錬予定期間およびガス回収予定期間の各時間幅と各々同じである。また、これら吹錬実行期間およびガス回収実行期間の予測結果は、対象転炉の実操業と一致していた。

0078

ここで、転炉ガス回収装置1の制御部10は、このガス回収実行期間の開始時刻(時刻t2)と、吹錬実行スケジュールに基づくガス回収予定期間の開始予定時刻(時刻t4)とを比較する。この比較処理の結果、ガス回収実行期間の開始時刻がガス回収予定期間の開始予定時刻に比して前であることから、制御部10は、ガス回収実行期間の開始時刻が吹錬実行スケジュールに比して早まったと判断する。具体的には、図5に示すように、吹錬開始実時刻は、時刻t3から時刻t1に早まり、これに伴い、ガス回収実行期間の開始時刻は、時刻t4から時刻t2に早まり、ガス回収実行期間の終了時刻は、時刻t6から時刻t5に早まった。

0079

この場合、制御部10は、現時点から時刻t2までの期間、転炉ガス燃焼設備30に対する転炉ガス15の供給量を増やすとともに、ガス回収実行期間の開始時刻(時刻t2)における実測ホルダレベルが予定ホルダレベル未満且つ下限値Lmin以上となるように、転炉ガスブロワ5の出力を制御する。また、図5に示すように、時刻t2から時刻t5までのガス回収実行期間において、実測ホルダレベルは予定ホルダレベル以下であり、あるいは、実測ホルダレベルの時間変化量は予定ホルダレベルの時間変化量以下である。このような状況において、制御部10は、転炉ガス燃焼設備30に対する転炉ガス15の供給量を現状維持するように、転炉ガスブロワ5の出力を制御する。

0080

上述したガス回収実行期間の終了時刻(時刻t5)以降、予測処理部9bは、時刻t5以前の場合と同様に、ガス回収実行期間の予測処理を繰り返し実行する。この結果、予測処理部9bは、図5に示すように、時刻t7から時刻t10までの期間を対象転炉の吹錬実行期間として予測し、この吹錬実行期間のうち、時刻t8から時刻t10までの期間をガス回収実行期間として予測した。この場合、予測された吹錬実行期間およびガス回収実行期間は、吹錬実行スケジュールに基づく吹錬予定期間およびガス回収予定期間と各々同じであり、対象転炉の実操業と一致していた。

0081

制御部10は、前回のガス回収実行期間の終了時刻(時刻t5)から今回のガス回収実行期間の開始時刻(時刻t7)までの期間を、転炉ガス15の回収が実行されていない非回収期間であると判断する。この非回収期間において、実測ホルダレベルの時間変化量は、図5に示すように、予定ホルダレベルの時間変化量以上である。故に、制御部10は、この非回収期間において、転炉ガス燃焼設備30に対する転炉ガス15の供給量を現状維持するように、転炉ガスブロワ5の出力を制御する。

0082

一方、時刻t8から時刻t10までのガス回収実行期間では、図5に示すように、実測ホルダレベルは予定ホルダレベルに比して大きく、且つ、実測ホルダレベルの時間変化量は予定ホルダレベルの時間変化量に比して大きい。すなわち、この状態が維持されれば、実測ホルダレベルは、時刻t9において、転炉ガスホルダ2のホルダレベルの上限値Lmaxに達し、ついには、上限値Lmaxを上回ってしまう。

0083

この状況を回避すべく、制御部10は、このガス回収実行期間において、転炉ガス燃焼設備30に対する転炉ガス15の供給量を増やすように、転炉ガスブロワ5の出力を制御する。この転炉ガスブロワ5の出力制御により、制御部10は、転炉ガスホルダ2内の転炉ガス15の貯蔵量を調整して、転炉ガスホルダ2のホルダレベルを上限値Lmax以下に修正制御する。この結果、実測ホルダレベルは、図5に示すように、上限値Lmaxを上回ることなく、予定ホルダレベルと同程度まで低下した。

0084

一方、上述したガス回収実行期間の終了時刻(時刻t10)以降、製鋼工場においてトラブルが発生し、このトラブルの影響を受けて、対象転炉における酸素供給の開始が、図5に示すように、ランス挿入から予期せず遅れてしまった。予測処理部9bは、このような実操業上のトラブルに対応して、ガス回収実行期間の予測処理を実行する。

0085

すなわち、予測処理部9bは、ランス挿入の操業実績をもとにランス挿入時刻を把握する。その後、予測処理部9bは、ランス挿入後から通常に比して極めて遅くに開始された酸素供給の操業実績を取得し、取得した操業実績をもとに、この開始が遅れた酸素の供給開始時刻を把握する。ついで、予測処理部9bは、ガス回収配管6内のガス圧力の変動時刻およびCO濃度の変動時刻を把握し、これらの把握した酸素の供給開始時刻とガス圧力の変動時刻との中間の時刻t13を、対象転炉の吹錬開始実時刻として算出した。続いて、予測処理部9bは、この時刻t13に開始される吹錬実行期間のうち、CO濃度の変動時刻以降の期間をガス回収実行期間として予測した。この結果、図5に示すように、対象転炉の吹錬開始実時刻は、時刻t13と予測され、ガス回収実行期間の開始時刻は、CO濃度の変動時刻以降の時刻t14と予測された。

0086

上述したように予測された吹錬実行期間およびガス回収実行期間の各時間幅は、吹錬実行スケジュールに基づく対象転炉の吹錬予定期間およびガス回収予定期間の各時間幅と各々同じである。また、これら吹錬実行期間およびガス回収実行期間の予測結果は、対象転炉の実操業と一致していた。

0087

ここで、制御部10は、このガス回収実行期間の開始時刻(時刻t14)と、吹錬実行スケジュールに基づくガス回収予定期間の開始予定時刻(時刻t12)とを比較する。この比較処理の結果、ガス回収実行期間の開始時刻がガス回収予定期間の開始予定時刻に比して後であることから、制御部10は、ガス回収実行期間の開始時刻が吹錬実行スケジュールに比して遅くなったと判断する。

0088

ついで、制御部10は、前回のガス回収実行期間の終了時刻(時刻t10)から今回のガス回収実行期間の開始時刻(時刻t14)までの期間を、非回収期間であると判断する。この非回収期間において、図5に示すように、実測ホルダレベルは予定ホルダレベルに比して小さく、且つ、実測ホルダレベルの時間変化量は予定ホルダレベルの時間変化量に比して小さい。すなわち、この状態が維持されれば、実測ホルダレベルは、時刻t11において、転炉ガスホルダ2のホルダレベルの下限値Lminに達し、ついには、下限値Lminを下回ってしまう。

0089

このような非回収期間において、制御部10は、転炉ガス燃焼設備30に対する転炉ガス15の供給量を減らすように、転炉ガスブロワ5の出力を制御する。この転炉ガスブロワ5の出力制御により、制御部10は、転炉ガスホルダ2内の転炉ガス15の貯蔵量を調整して、転炉ガスホルダ2のホルダレベルを、図5に示すように実測ホルダレベルが予定ホルダレベルに近づくよう修正制御する。

0090

上述したようにホルダレベルの制御を行ったにもかかわらず、実測ホルダレベルは、図5に示すように、時刻t13において下限値Lminに到達した。この場合、制御部10は、実測ホルダレベルが下限値Lminに達した時点(時刻t13)から、この時点の直近に開始するガス回収実行期間の開始時刻(時刻t14)までの期間、転炉ガス燃焼設備30に対する転炉ガス15の供給を停止するように転炉ガスブロワ5の出力を制御する。

0091

その後、制御部10は、時刻t14から開始されたガス回収実行期間において、実測ホルダレベルと予定ホルダレベルとを比較する。この比較処理の結果、図5に示すように、実測ホルダレベルが予定ホルダレベル以下であるため、制御部10は、転炉ガス燃焼設備30に対する転炉ガス15の供給を再開するとともに、実測ホルダレベルが予定ホルダレベルに向けて上昇するように、転炉ガスブロワ5の出力を制御する。

0092

以上、説明したように、本発明の実施の形態では、転炉の吹錬によって発生する転炉ガスを転炉ガスホルダ内に回収して貯蔵し、転炉ガスブロワにより、この転炉ガスホルダから転炉ガス燃焼設備に転炉ガスを供給する際、転炉の吹錬実行スケジュールと転炉ガス燃焼設備の操業スケジュールとに基づき、転炉ガスホルダの予定ホルダレベルをホルダレベルの上限値と下限値との間に設定し、転炉の吹錬開始前後の操業実績をもとに、転炉の吹錬開始実時刻を算出し、算出した吹錬開始実時刻に開始される吹錬によって発生する転炉ガスのガス回収実行期間を予測し、現在がガス回収実行期間であるか否かを加味して、転炉ガスホルダの実測ホルダレベルと予定ホルダレベルとの大小関係に基づき、転炉ガスブロワを制御している。

0093

すなわち、ガス回収実行期間において、レベル計による実測ホルダレベルが予定ホルダレベルに比して大きく、且つ、実測ホルダレベルの時間変化量が予定ホルダレベルの時間変化量に比して大きい場合、転炉ガス燃焼設備への転炉ガスの供給量を増やすように転炉ガスブロワの出力を制御している。また、非回収期間において、実測ホルダレベルが予定ホルダレベルに比して小さく、且つ、実測ホルダレベルの時間変化量が予定ホルダレベルの時間変化量に比して小さい場合、転炉ガス燃焼設備への転炉ガスの供給量を減らすように転炉ガスブロワの出力を制御している。

0094

このため、吹錬過程で転炉から発生した転炉ガスを転炉ガスホルダ内に回収する実際の期間、すなわちガス回収実行期間を高精度に予測することができ、たとえ製鉄所内のトラブル等の影響によって転炉の吹錬実行タイミングに大きなばらつきが生じたとしても、予測したガス回収実行期間と、転炉の実操業における転炉ガスの回収開始時刻から回収終了時刻までの期間とを正確に合わせることができる。これにより、転炉ガスホルダ内への転炉ガスの回収量を時系列に沿って正確に把握できることから、上述した転炉ガスの回収量および供給量を加味して、転炉ガスホルダ内の転炉ガスの貯蔵量、すなわち、転炉ガスホルダのホルダレベルを適正に制御することができる。故に、転炉ガス燃焼設備への転炉ガス供給量に対して転炉ガスホルダ内への転炉ガスの回収量が過多または過少となる事態を可能な限り回避することができ、この結果、転炉ガス回収の安定した操業を確保するとともに、転炉ガスの放散を可能な限り抑制して効率よく転炉ガスを回収することができる。

0095

また、本発明の実施の形態では、非回収期間において実測ホルダレベルがホルダレベルの下限値に達した場合、この下限値到達の時点から直近のガス回収実行期間の開始時刻までの期間、転炉ガス燃焼設備への転炉ガスの供給を停止するように転炉ガスブロワの出力を制御している。このため、転炉ガスホルダ内のピストンが過度に下降して着床する前に、転炉ガスブロワの駆動を緊急停止することができる。これにより、このピストンの着床による転炉ガスホルダの設備破壊を未然に防ぐことができる。

0096

なお、上述した実施の形態では、転炉ガスホルダ2に回収される転炉ガス15を発生させる転炉として、第1転炉21、第2転炉22、第3転炉23、および第4転炉24の4つの転炉を例示したが、本発明は、これに限定されるものではない。回収対象の転炉ガス15を発生させる転炉の数(設置数)は、4つに限らず、1つであってもよいし、2つ以上であってもよい。すなわち、本発明において、転炉の設置数は特に問われない。

0097

また、上述した実施の形態では、転炉ガス15を燃料に用いて稼働する転炉ガス燃焼設備30として、被圧延材を加熱する加熱炉31と、コークス炉32とを例示したが、本発明は、これに限定されるものではない。転炉ガス燃焼設備30は、例えば、加熱炉31またはコークス炉32のいずれか一方であってもよいし、転炉ガス15を利用して発電する発電設備等、加熱炉31およびコークス炉32以外の設備であってもよいし、これらの組み合わせであってもよい。すなわち、本発明において、転炉ガス燃焼設備30の種類および数は特に問われない。

0098

さらに、上述した実施の形態では、転炉における吹錬開始前後の操業として、ランス挿入、酸素の供給開始、ガス回収配管内のガス圧力の変動検出およびCO濃度の変動検出を例示したが、本発明は、これに限定されるものではない。本発明において、転炉における吹錬開始前後の操業は、上述したものに限らず、転炉において吹錬の開始前後に実行される操業であればよい。

0099

また、上述した実施の形態により本発明が限定されるものではなく、上述した各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。その他、上述した実施の形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例および運用技術等は全て本発明に含まれる。

0100

1転炉ガス回収装置
2転炉ガスホルダ
3レベル計
4燃焼放散塔
5 転炉ガスブロワ
6ガス回収配管
7ガス供給配管
8 入力部
9計算機
9aホルダレベル設定部
9b予測処理部
10 制御部
15 転炉ガス
20 複数の転炉
21 第1転炉
22 第2転炉
23 第3転炉
24 第4転炉
25,35プロセスコンピュータ
30 転炉ガス燃焼設備
31加熱炉
32 コークス炉

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