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JP4781032B2 - Gas replacement method and gas replacement device in piping - Google Patents
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JP4781032B2 - Gas replacement method and gas replacement device in piping - Google Patents

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Description

本発明は、配管内の可燃性ガスを空気に置換する配管内のガス置換方法、及びガス置換装置に関する。   The present invention relates to a gas replacement method and a gas replacement device in a pipe for replacing flammable gas in the pipe with air.

製鉄所で発生する高炉ガスなどの燃料ガスを輸送する燃料ガス輸送配管は、定期点検工事や補修工事を行いながら使用している。この燃料ガス輸送配管を定期点検工事や補修工事で内部点検作業等を行う場合は、ガス中毒、火災及びガス爆発を防止するために、配管内の燃料ガスを不活性ガスである窒素ガスで置換した後、この窒素ガスを空気で置換している。特に重油と高炉ガスなどの製鉄所副生ガスを混焼している発電用ボイラーでは定期点検工事等で発電設備を停止する際、炉内爆発防止のため重油専焼中に燃料ガス輸送管内の燃料ガスを不活性ガスである窒素ガスで置換した後に発電機の解列を行っている。   Fuel gas transport piping for transporting fuel gas such as blast furnace gas generated at steelworks is used while carrying out periodic inspection work and repair work. When carrying out internal inspection work, etc., for periodic inspection work and repair work, replace the fuel gas in the pipe with nitrogen gas, an inert gas, to prevent gas poisoning, fire and gas explosion. After that, the nitrogen gas is replaced with air. In particular, in the case of power generation boilers that co-fire heavy fuel oil and blast furnace gas and other steelworks by-product gases, when the power generation equipment is shut down during periodic inspection work, etc., the fuel gas in the fuel gas transport pipe is used during heavy oil combustion only to prevent explosion in the furnace. Is replaced with nitrogen gas, which is an inert gas, and then the generator is disconnected.

図6は、一般的な高炉ガス輸送配管の概略的な配管系統を示す図である。高炉ガスはU字水封弁1、高炉ガス輸送配管2を介してボイラー3に送られる。高炉ガス輸送配管2の途中には、高炉ガスを緊急遮断することが可能な緊急水封弁4、予熱器5、流量制御ダンパー6が配設されている。高炉ガス輸送配管2に滞留する高炉ガスを空気に置換する場合は、高炉ガス輸送配管2の一端近傍に接続された窒素ガス供給管7を用いて、高炉ガス輸送配管2に窒素ガスを送りながら、高炉ガス輸送配管2に配設されたブリーダ弁8(8a、8b、8c、8d、8e)から高炉ガスを排出する。   FIG. 6 is a diagram showing a schematic piping system of general blast furnace gas transport piping. The blast furnace gas is sent to the boiler 3 via the U-shaped water seal valve 1 and the blast furnace gas transport pipe 2. In the middle of the blast furnace gas transport pipe 2, an emergency water seal valve 4, a preheater 5, and a flow rate control damper 6 capable of urgently shutting off the blast furnace gas are disposed. When replacing the blast furnace gas staying in the blast furnace gas transport pipe 2 with air, the nitrogen gas supply pipe 7 connected in the vicinity of one end of the blast furnace gas transport pipe 2 is used to send nitrogen gas to the blast furnace gas transport pipe 2. The blast furnace gas is discharged from the bleeder valve 8 (8a, 8b, 8c, 8d, 8e) disposed in the blast furnace gas transport pipe 2.

ブリーダ弁8で高炉ガスを排出しながら、ブリーダ弁8に近接して設けられる試料採取弁9(9a、9b、9c、9d、9e)で試料ガスを採取し、高炉ガスの濃度を図示を省略したガス濃度計で測定する。この濃度が、所定の値以下であることを確認した後、窒素ガスの供給を停止して、高炉ガス輸送配管2に接続した空気ブロワ10で空気を供給しながら、ブリーダ弁8で高炉ガス輸送配管2内の窒素ガスを排出し、高炉ガス輸送配管2のガスを空気に置換する。空気への置換の完了は、試料採取弁9で酸素濃度を測定することで行う。   While discharging the blast furnace gas with the bleeder valve 8, the sample gas is sampled with the sampling valve 9 (9a, 9b, 9c, 9d, 9e) provided in the vicinity of the bleeder valve 8, and the concentration of the blast furnace gas is not shown. Measure with a gas concentration meter. After confirming that this concentration is equal to or lower than a predetermined value, the supply of nitrogen gas is stopped, and air is supplied by the air blower 10 connected to the blast furnace gas transport pipe 2, while the bleeder valve 8 transports the blast furnace gas. The nitrogen gas in the pipe 2 is discharged, and the gas in the blast furnace gas transport pipe 2 is replaced with air. Completion of the replacement with air is performed by measuring the oxygen concentration with the sampling valve 9.

上記の方法は、従来から一般的によく用いられている高炉ガスの置換方法であるが、ガス置換の効率が必ずしも高いとは言えず、ガス置換に必要な窒素ガスの量が多いことや、ガスの置換に時間を要するなどの課題が指摘されている。配管、又は容器内のガスを効率的に又は安全に置換する方法の一つとして、地下式貯槽内の空気を窒素ガスに一度置換した後、この窒素ガスをメタンガスに置換する場合に、少ない窒素ガス量で効率的に置換する方法が開示されている(例えば特許文献1参照)。
特開平11−301786号公報
The above method is a blast furnace gas replacement method that has been commonly used in the past, but the efficiency of gas replacement is not necessarily high, the amount of nitrogen gas required for gas replacement is large, Problems such as the time required for gas replacement have been pointed out. As a method of efficiently or safely replacing the gas in the pipe or vessel, if the air in the underground storage tank is replaced with nitrogen gas once, then this nitrogen gas is replaced with methane gas. A method of efficiently replacing with gas amount is disclosed (for example, see Patent Document 1).
Japanese Patent Laid-Open No. 11-301786

製鉄所などで使用される燃料ガス輸送配管は、配管の内径は大きいところでは2〜3mにも及び、長さも100mを超えるなど容量が大きい。また燃料ガス輸送配管は、曲り部、分岐部を有するなど複雑な形状、経路を有する。特許文献1に記載の技術は、地下式貯槽内の空気を窒素ガスに一度置換した後、この窒素ガスをメタンガスに置換する場合に、少ない量で効率的に置換する方法に関するものであるが、この方法は、置換すべき対象物の形状が単純であり、かつ空気、窒素ガス、メタンガスの比重量の違いを利用しガスの置換を行うものであり、この方法を燃料ガス輸送配管内のガスの置換方法として利用することはできない。   Fuel gas transport pipes used in steelworks and the like have a large capacity such that the inner diameter of the pipe is as large as 2 to 3 m and the length exceeds 100 m. Further, the fuel gas transport pipe has a complicated shape and path such as having a bent part and a branch part. The technique described in Patent Document 1 relates to a method of efficiently substituting a small amount when replacing the nitrogen gas with methane gas after replacing the air in the underground storage tank with nitrogen gas once. In this method, the shape of the object to be replaced is simple, and gas replacement is performed by utilizing the difference in specific weight of air, nitrogen gas, and methane gas. This method is used for the gas in the fuel gas transport pipe. It cannot be used as a replacement method.

大容量でかつ、配管の長さが長く、曲り部、分岐部を有するなど複雑な形状を有する配管内の可燃性ガスを、短時間にかつ少ない不活性ガス量で効率的に置換する技術がないのが現状であり、これら配管内のガスを短時間に、かつ少ない窒素ガス量で効率的に置換する方法の開発が待たれている。特に重油と高炉ガスなどの製鉄所副生ガスを混焼している発電用ボイラーでは定期点検工事等で発電設備を停止する際、炉内爆発防止のため重油専焼として燃料ガス輸送管内の高炉ガスなどの製鉄所副生ガスを不活性ガスである窒素ガスで置換した後に発電機の解列を行っているため、ガス置換の時間短縮は切実な問題である。また、配管内の可燃性ガスを、安全にかつ短時間で効率的に空気に置換する技術が開発されれば、燃料ガス輸送配管に限定されることなく、多くの場所で使用されるであろうことは言うに及ばない。   Technology that efficiently replaces flammable gas in pipes with large capacities, long pipe lengths, complicated shapes such as bends and branches, in a short amount of inert gas There is no current situation, and development of a method for efficiently replacing the gas in these pipes in a short time and with a small amount of nitrogen gas is awaited. Especially for power generation boilers that co-fire heavy fuel oil and blast furnace gas and other ironworks by-product gases, when stopping power generation equipment during periodic inspection work, etc., blast furnace gas in fuel gas transport pipes, etc., is used as heavy oil exclusively to prevent explosion in the furnace. Since the generator is disconnected after replacing the by-product gas of the steelworks with nitrogen gas, which is an inert gas, shortening the gas replacement time is a serious problem. In addition, if technology for replacing combustible gas in piping safely and efficiently in a short time is developed, it will be used in many places without being limited to fuel gas transport piping. Not to mention deafness.

本発明の目的は、安全に短時間で、またガス置換するために必要なガス量が少ない配管内の可燃性ガスを空気に置換する配管内のガス置換方法、及びガス置換装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a gas replacement method and a gas replacement device in a pipe that replaces combustible gas in the pipe with air in a safe and short time and with a small amount of gas necessary for gas replacement. It is in.

本発明は、配管内の可燃性ガスを空気に置換する配管内のガス置換方法であって、
配管内の可燃性ガスの一部を不活性ガスに置換し、該配管内に局所的に不活性ガス濃度の高い不活性ガス領域を形成する不活性ガス置換工程と、
該不活性ガス置換工程により、該配管内に不活性ガス領域を形成した後、該配管内に残留する該可燃性ガスに接触しないように、該配管内に空気を供給し、供給する空気により該不活性ガスを押出し、該配管内の可燃性ガス及び不活性ガスを空気に置換する空気置換工程と、
を含むことを特徴とする配管内のガス置換方法である。
The present invention is a gas replacement method in a pipe for replacing flammable gas in a pipe with air,
An inert gas replacement step in which a part of the combustible gas in the pipe is replaced with an inert gas, and an inert gas region having a high inert gas concentration is locally formed in the pipe;
After forming an inert gas region in the pipe by the inert gas replacement step, air is supplied into the pipe so as not to contact the combustible gas remaining in the pipe, and the supplied air An air replacement step of extruding the inert gas and replacing the combustible gas and the inert gas in the pipe with air;
It is the gas replacement method in piping characterized by including.

また本発明で、前記不活性ガス置換工程での不活性ガス領域の形成は、前記配管の一端から前記不活性ガスを供給しながら、前記配管の中央部及び/又は他端部から前記可燃性ガスを排出することで行い、
前記空気置換工程での空気の供給は、前記不活性ガスを供給した前記配管の端部と同じ端部側から行うことを特徴とする請求項1に記載の配管内のガス置換方法である。
In the present invention, the formation of the inert gas region in the inert gas replacement step may be performed by supplying the inert gas from one end of the pipe while the flammability is generated from the center and / or the other end of the pipe. Done by discharging gas,
2. The gas replacement method in a pipe according to claim 1, wherein the supply of air in the air replacement step is performed from the same end side as the end of the pipe to which the inert gas is supplied.

また本発明は、さらに、前記不活性ガス置換工程により、前記配管内に所定の長さの不活性ガス領域が形成されたことを確認する確認工程と、を含み、
不活性ガス領域の形成の確認は、前記配管の軸方向の可燃性ガス濃度を検出し、予め定める位置の可燃性ガス濃度が、所定の濃度以下であることで確認することを特徴とする請求項1又は2に記載の配管内のガス置換方法である。
The present invention further includes a confirmation step for confirming that an inert gas region having a predetermined length is formed in the pipe by the inert gas replacement step,
The formation of the inert gas region is confirmed by detecting the concentration of the combustible gas in the axial direction of the pipe and confirming that the concentration of the combustible gas at a predetermined position is equal to or lower than a predetermined concentration. Item 3. A gas replacement method in a pipe according to Item 1 or 2.

また本発明で、前記可燃性ガスは、比重量が前記不活性ガスの比重量と近似することを特徴とする請求項1から3のいずれか1に記載の配管内のガス置換方法である。   Further, in the present invention, the combustible gas has a specific weight similar to the specific weight of the inert gas, and is a gas replacement method in a pipe according to any one of claims 1 to 3.

また本発明で、前記可燃性ガスは、製鉄所の高炉ガスであり、前記不活性ガスは、窒素ガスであることを特徴とする請求項1から4のいずれか1に記載の配管内のガス置換方法である。   Further, in the present invention, the combustible gas is a blast furnace gas of a steel mill, and the inert gas is nitrogen gas, The gas in a pipe according to any one of claims 1 to 4, This is a replacement method.

また本発明で、前記不活性ガス及び前記空気の供給は、前記配管の横断面に対し多方向から供給することを特徴とする請求項1から5のいずれか1に記載の配管内のガス置換方法である。   Further, in the present invention, the supply of the inert gas and the air is performed from multiple directions with respect to a cross section of the pipe, and the gas replacement in the pipe according to any one of claims 1 to 5 Is the method.

また本発明で、前記配管に装置、機器が配設されているときは、前記不活性ガス置換工程の置換操作とは別に、該装置、機器内の可燃性ガスを不活性ガスに置換する操作を行い、その後前記空気置換操作を行うことを特徴とする請求項1から6のいずれか1に記載の配管内のガス置換方法である。   Further, in the present invention, when an apparatus or a device is disposed in the pipe, an operation for replacing the combustible gas in the device or the apparatus with an inert gas separately from the replacement operation in the inert gas replacement step. 7. The gas replacement method for pipes according to claim 1, wherein the air replacement operation is performed thereafter.

また本発明で、前記空気置換工程の空気で不活性ガスを押し出す方向とは異なる方向にもガス置換すべき他の管路を有するときは、前記不活性ガス置換工程の置換操作とは別に、該他の管路内の可燃性ガス濃度を十分に低下させる不活性ガス置換操作を行い、その後前記空気置換操作を行うことを特徴とする請求項1から7のいずれか1に記載の配管内のガス置換方法である。   Further, in the present invention, when there is another pipe to be replaced in a direction different from the direction in which the inert gas is pushed out with air in the air replacement step, separately from the replacement operation in the inert gas replacement step, The pipe according to any one of claims 1 to 7, wherein an inert gas replacement operation for sufficiently reducing a combustible gas concentration in the other pipe line is performed, and then the air replacement operation is performed. This is a gas replacement method.

また本発明で、前記可燃性ガスが混合ガスからなるときは、前記不活性ガス置換工程の配管内の可燃性ガスの排出を配管の上部から行い、前記確認工程での可燃性ガスの検出は、混合ガスのうち比重量の大きいガスを対象とすることを特徴とする請求項3から8のいずれか1に記載の配管内のガス置換方法である。   Also, in the present invention, when the combustible gas is a mixed gas, the combustible gas in the pipe of the inert gas replacement process is discharged from the upper part of the pipe, and the detection of the combustible gas in the confirmation process is The gas replacement method in a pipe according to any one of claims 3 to 8, wherein a gas having a large specific weight among the mixed gas is a target.

また本発明で、前記可燃性ガスが混合ガスからなるときは、前記不活性ガス置換工程の配管内の可燃性ガスの排出を配管の下部から行い、前記確認工程での可燃性ガスの検出は、混合ガスのうち比重量の小さいガスを対象とすることを特徴とする請求項3から8のいずれか1に記載の配管内のガス置換方法である。   Further, in the present invention, when the combustible gas is a mixed gas, the combustible gas is discharged from the lower part of the pipe in the inert gas replacement process, and the detection of the combustible gas in the confirmation process is performed. The gas replacement method in a pipe according to any one of claims 3 to 8, wherein a gas having a small specific weight is a target of the mixed gas.

また本発明は、配管内の可燃性ガスを空気に置換する配管内のガス置換装置であって、
配管に接続し、不活性ガスを供給可能な不活性ガス供給手段と
前記配管に接続し、前記配管内のガスを排出可能なガス排出手段と、
前記配管内のガス濃度を検出可能なガス濃度検出手段と、
前記配管に接続し、前記配管内に空気を供給可能な空気供給手段と、
前記配管内の予め定める位置の可燃性ガス濃度が、所定の値以下であることを前記ガス濃度検出手段が検出すると、前記空気供給手段から前記配管へ空気を供給可能に制御し、前記配管内の予め定める位置の可燃性ガス濃度が、所定の値を超えたことを前記ガス濃度検出手段が検出すると、前記空気供給手段から前記配管へ空気を供給不能に制御する制御手段と、
を含むことを特徴とする請求項1から10のいずれか1に記載の配管内のガス置換方法に用いる配管内のガス置換装置である。
The present invention is also a gas replacement device in the pipe for replacing the combustible gas in the pipe with air,
An inert gas supply means connected to the pipe and capable of supplying an inert gas ;
A gas discharging means connected to the pipe and capable of discharging the gas in the pipe;
A gas concentration detecting means capable of detecting a gas concentration in the pipe;
An air supply means connected to the pipe and capable of supplying air into the pipe;
When the gas concentration detection means detects that the flammable gas concentration at a predetermined position in the pipe is not more than a predetermined value, the air supply means controls the air to be supplied to the pipe, When the gas concentration detection means detects that the flammable gas concentration at a predetermined position exceeds a predetermined value, control means for controlling air supply from the air supply means to the pipe is disabled.
It is a gas replacement apparatus in the piping used for the gas replacement method in piping of any one of Claim 1 to 10 characterized by the above-mentioned.

本発明の配管内のガス置換方法は、配管内に局所的に不活性ガス濃度の高い不活性ガス領域を形成し、その後、配管内に残留する可燃性ガスに直接接触しないように、配管内に空気を供給し、供給する空気で不活性ガスを押出し、配管内の可燃性ガス及び不活性ガスを空気に置換する。従来のガス置換方法では、配管内全体を不活性ガスに置換した後、空気を供給し配管内を空気に置換していたけれども、本発明のガス置換方法は、配管内に局所的に不活性ガス濃度の高い領域を形成した後、この不活性ガスを空気で押出すことでガス置換を行うので、従来のように配管全体を不活性ガスに置換する必要がない。このため不活性ガスに置換する時間が短縮されるとともに、ガス置換に必要な不活性ガスの量も従来法に比較して少なくすることができる。   The gas replacement method in a pipe according to the present invention is such that an inert gas region having a high inert gas concentration is locally formed in the pipe, and thereafter, in order to avoid direct contact with the flammable gas remaining in the pipe. Air is supplied to the air, the inert gas is extruded with the supplied air, and the combustible gas and the inert gas in the pipe are replaced with air. In the conventional gas replacement method, after the entire inside of the pipe is replaced with an inert gas, air is supplied and the inside of the pipe is replaced with air. However, the gas replacement method of the present invention is locally inert in the pipe. Since the gas replacement is performed by extruding this inert gas with air after forming a region having a high gas concentration, it is not necessary to replace the entire pipe with the inert gas as in the conventional case. For this reason, the time to replace with the inert gas is shortened, and the amount of the inert gas necessary for the gas replacement can be reduced as compared with the conventional method.

また本発明によれば、不活性ガス領域の形成は、配管の一端から不活性ガスを供給しながら、配管の中央部及び/又は他端部から可燃性ガスを排出することで行うので、効率的に、また確実に不活性ガス領域を形成することができる。また空気置換工程での空気の供給は、不活性ガスを供給した配管の端部と同じ端部側から行うので、可燃性ガスと供給する空気との間に不活性ガス領域が存在し、空気が可燃性ガスと直接接触することがなく、安全に配管内を空気に置換することができる。   Further, according to the present invention, the inert gas region is formed by discharging the combustible gas from the central part and / or the other end of the pipe while supplying the inert gas from one end of the pipe. In addition, the inert gas region can be formed reliably. In addition, since the supply of air in the air replacement process is performed from the same end side as the end of the pipe supplied with the inert gas, an inert gas region exists between the combustible gas and the supplied air, and the air Does not come into direct contact with the combustible gas, and the inside of the pipe can be safely replaced with air.

また本発明によれば、さらに、配管の軸方向の可燃性ガス濃度を検出し、予め定める位置の可燃性ガス濃度が、所定の濃度以下であることで不活性ガス領域が形成されたことを確認するので、不活性ガス領域の形成を確実に確認することができる。また可燃性ガス濃度の管理値を、可燃性ガスの燃焼範囲、爆発範囲に基づき決定することで安全に配管内のガス置換を行うことができる。   Further, according to the present invention, the concentration of the combustible gas in the axial direction of the pipe is detected, and the inactive gas region is formed when the combustible gas concentration at the predetermined position is equal to or lower than the predetermined concentration. Since it confirms, formation of an inert gas area | region can be confirmed reliably. In addition, it is possible to safely replace the gas in the pipe by determining the control value of the combustible gas concentration based on the combustion range and the explosion range of the combustible gas.

また本発明によれば、可燃性ガスの比重量が不活性ガスの比重量と近似するので、不活性ガスによる置換操作の際、配管内を不活性ガスが局所的に流れるガスの吹き抜けが発生しにくい。これにより、短時間で効率的に不活性ガス領域を形成させることができる。   Further, according to the present invention, since the specific weight of the combustible gas approximates the specific weight of the inert gas, a blowout of the gas in which the inert gas locally flows in the pipe occurs during the replacement operation with the inert gas. Hard to do. Thereby, an inert gas area | region can be formed efficiently in a short time.

また本発明によれば、可燃性ガスは、製鉄所の高炉ガスであり、不活性ガスは、窒素ガスである。高炉ガスは、一般的に一酸化炭素、水素などの可燃性ガスのほか、窒素ガス、二酸化炭素を含み、ガスの比重量は、1.34(kg/mN)程度である。これに対して窒素ガスの比重量は、1.25(kg/mN)であり、高炉ガスと窒素ガスとは比重量が近似する。よって短時間で効率的に不活性ガス領域を形成させることができる。 Moreover, according to this invention, combustible gas is blast furnace gas of a steel mill, and inert gas is nitrogen gas. The blast furnace gas generally contains nitrogen gas and carbon dioxide in addition to combustible gas such as carbon monoxide and hydrogen, and the specific weight of the gas is about 1.34 (kg / m 3 N). On the other hand, the specific weight of nitrogen gas is 1.25 (kg / m 3 N), and the specific weight of blast furnace gas and nitrogen gas is similar. Therefore, the inert gas region can be formed efficiently in a short time.

また本発明によれば、不活性ガス及び空気の供給は、配管の横断面に対し多方向から供給するので、不活性ガス及び空気の供給を配管の横断面方向に対して略均一になすことができる。この結果、配管径の大きい配管であっても、配管内での局所的なガスの吹き抜け、ガスの混合を抑制することができる。   Further, according to the present invention, the supply of the inert gas and air is performed from multiple directions with respect to the cross section of the pipe, so that the supply of the inert gas and air is made substantially uniform with respect to the cross section direction of the pipe. Can do. As a result, even if the pipe has a large pipe diameter, local gas blow-off and gas mixing in the pipe can be suppressed.

また本発明によれば、配管に装置、機器が配設されているときは、不活性ガス置換工程の置換操作とは別に、装置、機器内の可燃性ガスを不活性ガスに置換する操作を行う。配管に配設された装置、機器は、配管と異なり複雑な形状、構造を有することから、不活性ガス領域を形成する不活性ガス置換操作では、装置、機器内の可燃性ガスが不活性ガスに十分に置換されない可能性もある。しかしながら本発明のガス置換方法では、不活性ガス置換工程の置換操作とは別に、装置、機器内の可燃性ガスを不活性ガスに置換する操作を行うので、これらについても確実に不活性ガスに置換することが可能となり、配管及び装置等のガス置換を安全、確実に行うことができる。   In addition, according to the present invention, when an apparatus or device is provided in the pipe, an operation for replacing the combustible gas in the device or apparatus with an inert gas is performed separately from the replacement operation in the inert gas replacement step. Do. Unlike piping, the devices and equipment arranged in the piping have complicated shapes and structures. Therefore, in the inert gas replacement operation that forms the inert gas region, the combustible gas in the devices and equipment is inert gas. May not be fully substituted. However, in the gas replacement method of the present invention, the operation of replacing the combustible gas in the apparatus and equipment with the inert gas is performed separately from the replacement operation in the inert gas replacement step. It becomes possible to perform replacement, and gas replacement of pipes and devices can be performed safely and reliably.

また本発明によれば、空気置換工程の空気で不活性ガスを押し出す方向とは異なる方向にもガス置換すべき他の管路を有するときは、不活性ガス置換工程の置換操作とは別に、他の管路内の可燃性ガス濃度を十分に低下させる不活性ガス置換操作を行い、その後空気置換操作を行うので、安全、確実にガス置換を行うことができる。   Further, according to the present invention, when there is another pipe to be replaced in a direction different from the direction in which the inert gas is pushed out with air in the air replacement step, separately from the replacement operation in the inert gas replacement step, Since the inert gas replacement operation for sufficiently reducing the concentration of the combustible gas in the other pipe line is performed, and then the air replacement operation is performed, the gas replacement can be performed safely and reliably.

また本発明によれば、可燃性ガスが混合ガスからなるときは、不活性ガス置換工程の配管内の可燃性ガスの排出を配管の上部から行い、確認工程での可燃性ガスの検出は、混合ガスのうち比重量の大きいガスを対象とするので、不活性ガス領域の形成を確実に検出することができる。比重量の大きいガスは、配管の下部に滞留しやすい。よって可燃性ガスの排出を配管の上部から行い、比重量の大きいガスが検出された時点では、比重量の小さいガスは既に排出された可能性が高い。これにより可燃性ガスが混合ガスであっても、不活性ガス領域の形成を確実に検出することができる。   Further, according to the present invention, when the combustible gas is a mixed gas, the combustible gas in the pipe of the inert gas replacement process is discharged from the upper part of the pipe, and the detection of the combustible gas in the confirmation process is performed as follows: Since the gas having a large specific weight is the target among the mixed gas, the formation of the inert gas region can be reliably detected. A gas having a large specific weight tends to stay in the lower part of the pipe. Therefore, when the combustible gas is discharged from the upper part of the pipe and a gas having a large specific weight is detected, it is highly likely that the gas having a small specific weight has already been discharged. Thereby, even if combustible gas is a mixed gas, formation of an inert gas area | region can be detected reliably.

また本発明によれば、可燃性ガスが混合ガスからなるときは、不活性ガス置換工程の配管内の可燃性ガスの排出を配管の下部から行い、確認工程での可燃性ガスの検出は、混合ガスのうち比重量の小さいガスを対象とするので、不活性ガス領域の形成を確実に検出することができる。比重量の小さいガスは、配管の上部に滞留しやすい。よって可燃性ガスの排出を配管の下部から行い、比重量の小さいガスが検出された時点では、比重量の大きいガスは既に排出された可能性が高い。これにより可燃性ガスが混合ガスであっても、不活性ガス領域の形成を確実に検出することができる。   Further, according to the present invention, when the combustible gas is a mixed gas, the combustible gas in the pipe of the inert gas replacement process is discharged from the lower part of the pipe, and the detection of the combustible gas in the confirmation process is performed as follows: Since the gas having a small specific weight is the target among the mixed gas, the formation of the inert gas region can be reliably detected. Gas with a small specific weight tends to stay in the upper part of the pipe. Therefore, when the combustible gas is discharged from the lower part of the pipe and a gas with a small specific weight is detected, there is a high possibility that the gas with a large specific weight has already been discharged. Thereby, even if combustible gas is a mixed gas, formation of an inert gas area | region can be detected reliably.

本発明の配管内のガス置換装置を用いることで、安全に短時間で、また少ないガス量で配管内の可燃性ガスを空気に置換することができる。 In Rukoto using a gas replacement device in the pipe of the present invention, the combustible gas in the pipe can be replaced with air safely in a short time, also small amount of gas.

図1は本発明の実施の一形態としての配管内のガス置換装置20の概略的構成を示す図である。ここに示した燃料ガス輸送配管21は、高炉ガスをボイラー22に供給するための管路で、配管途中に緊急水封弁28、流量制御ダンパー29、燃料ガスを予熱する予熱器23、バーナへの燃料を遮断するバーナ弁24a、24bを有する。また燃料ガス輸送配管21には、配管内の燃料ガスを最終的に空気に置換するためのガス置換装置20が装着されている。   FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a gas replacement device 20 in a pipe as one embodiment of the present invention. The fuel gas transport pipe 21 shown here is a pipe for supplying blast furnace gas to the boiler 22. An emergency water seal valve 28, a flow control damper 29, a preheater 23 for preheating fuel gas, and a burner are provided in the middle of the pipe. Burner valves 24a and 24b for shutting off the fuel. The fuel gas transport pipe 21 is equipped with a gas replacement device 20 for finally replacing the fuel gas in the pipe with air.

本ガス置換装置20は、ガス置換を行う燃料ガス輸送配管21に接続し、配管内のガスを排出するガス排出管30(30a、30b、30c、30d、30e)、ガス排出管に接続する試料採取管32(32a、32b、32c、32d、32e)、窒素ガスを供給する窒素ガス供給管40、予熱器窒素ガス供給管42、及び管路に配設されるブリーダ弁31(31a、31b、31c、31d、31e)、試料採取弁33(33a、33b、33c、33d、33e)、窒素ガス供給弁41、予熱器窒素ガス供給弁43、空気を供給する空気供給手段50、ガス濃度を測定するためのガス濃度計60、各種自動弁などを制御する制御装置70などを含み構成される。   The gas replacement device 20 is connected to a fuel gas transport pipe 21 for gas replacement, a gas discharge pipe 30 (30a, 30b, 30c, 30d, 30e) for discharging the gas in the pipe, and a sample connected to the gas discharge pipe. Sampling pipe 32 (32a, 32b, 32c, 32d, 32e), nitrogen gas supply pipe 40 for supplying nitrogen gas, preheater nitrogen gas supply pipe 42, and bleeder valve 31 (31a, 31b, 31c, 31d, 31e), sampling valve 33 (33a, 33b, 33c, 33d, 33e), nitrogen gas supply valve 41, preheater nitrogen gas supply valve 43, air supply means 50 for supplying air, gas concentration is measured And a control device 70 for controlling various automatic valves and the like.

燃料ガス輸送配管21には、燃料ガス輸送配管21内のガスを排出するためのガス排出管30a、30bが、燃料ガス輸送配管21の両端25、26近傍に設けられている。また燃料ガス輸送配管21の中央部に2ヶ所、ガス排出管30c、30dが配設されている。また、予熱器23内のガスを排出するために、予熱器23の上部にもガス排出管30eが設けられている。各ガス排出管30は、管路の途中にガスを排出するブリーダ弁31を備える。ブリーダ弁31は、後述の制御装置70からの制御信号を受けて開閉する自動弁である。   In the fuel gas transport pipe 21, gas discharge pipes 30 a and 30 b for discharging the gas in the fuel gas transport pipe 21 are provided in the vicinity of both ends 25 and 26 of the fuel gas transport pipe 21. Two gas discharge pipes 30c and 30d are disposed at the center of the fuel gas transport pipe 21. In addition, in order to discharge the gas in the preheater 23, a gas discharge pipe 30e is also provided on the top of the preheater 23. Each gas discharge pipe 30 includes a bleeder valve 31 that discharges gas in the middle of the pipe line. The bleeder valve 31 is an automatic valve that opens and closes in response to a control signal from a control device 70 described later.

また各ガス排出管30は、ブリーダ弁31と燃料ガス輸送配管21とを接続する管路に分岐部を有し、分岐部には、燃料ガス輸送配管21内のガス濃度を検出するための試料採取管32が接続されている。試料採取管32は、管路途中にガスを採取するための試料採取弁33を有する。試料採取弁33は、後述の制御装置70からの制御信号を受けて開閉する自動弁である。   Each gas discharge pipe 30 has a branch portion in a pipe line connecting the bleeder valve 31 and the fuel gas transport pipe 21, and a sample for detecting the gas concentration in the fuel gas transport pipe 21 is provided at the branch section. A sampling tube 32 is connected. The sample collection pipe 32 has a sample collection valve 33 for collecting gas in the middle of the pipeline. The sampling valve 33 is an automatic valve that opens and closes in response to a control signal from a control device 70 described later.

窒素ガス供給管40は、燃料ガス輸送配管21に窒素ガスを供給するための管路であり、制御装置70からの制御信号を受けて開閉する窒素ガス供給弁41を管路途中に有する。窒素ガス供給管40は、燃料ガス輸送配管21内の可燃性ガスを窒素ガスに置換するためのものであるから、燃料ガス輸送配管21の一端25近傍に接続されている。また、燃料ガス輸送配管21の途中に設置された予熱器23内の高炉ガスを窒素ガスに置換するために、予熱器窒素ガス供給管42も設けられている。   The nitrogen gas supply pipe 40 is a pipe for supplying nitrogen gas to the fuel gas transport pipe 21, and has a nitrogen gas supply valve 41 that opens and closes in response to a control signal from the control device 70. Since the nitrogen gas supply pipe 40 is for replacing the combustible gas in the fuel gas transport pipe 21 with nitrogen gas, it is connected to the vicinity of one end 25 of the fuel gas transport pipe 21. A preheater nitrogen gas supply pipe 42 is also provided to replace the blast furnace gas in the preheater 23 installed in the middle of the fuel gas transport pipe 21 with nitrogen gas.

これは、予熱器23は燃料ガス輸送配管21と大きさも異なり、複雑な形状を有するので、燃料ガス輸送配管21の窒素ガス置換操作のみでは、予熱器23内のガスを窒素ガスに十分に置換できない恐れがあることによる。また、大口径の燃料ガス輸送配管に窒素ガスを供給するときは、配管の横断面に比重量差によるガスの偏りが生じることを抑制する点から、図2に示すように多方向から窒素ガスを供給すことが望ましい。   This is because the preheater 23 is different in size from the fuel gas transport pipe 21 and has a complicated shape, so that the gas in the preheater 23 is sufficiently replaced with nitrogen gas only by the nitrogen gas replacement operation of the fuel gas transport pipe 21. Because there is a fear of not being able to. Further, when supplying nitrogen gas to a large-diameter fuel gas transport pipe, nitrogen gas is viewed from multiple directions as shown in FIG. 2 in order to suppress the occurrence of gas bias due to a specific weight difference in the cross section of the pipe. It is desirable to supply

空気供給手段50は、空気ブロワ51と、空気ブロワ51からの空気を燃料ガス輸送配管21に送る空気供給管52とを含み構成される。空気ブロワ51は、燃料ガス輸送配管21に空気を送るもので、制御装置70からの制御信号を受けて開閉する空気供給弁53を備える空気供給管52を通じて、燃料ガス輸送配管21へ空気を供給する。この空気供給管52は、燃料ガス輸送配管21の窒素ガスを空気に置換するためのものであるから、燃料ガス輸送配管21の一端25近傍に接続されている。窒素ガスと空気との比重量差は小さいものの、配管径が大きい場合は、空気の供給の偏りが懸念されるため、図3に示すように、多方向から空気を導入することが好ましい。   The air supply means 50 includes an air blower 51 and an air supply pipe 52 that sends air from the air blower 51 to the fuel gas transport pipe 21. The air blower 51 sends air to the fuel gas transport pipe 21 and supplies air to the fuel gas transport pipe 21 through an air supply pipe 52 having an air supply valve 53 that opens and closes in response to a control signal from the control device 70. To do. Since the air supply pipe 52 is for replacing the nitrogen gas in the fuel gas transport pipe 21 with air, it is connected to the vicinity of one end 25 of the fuel gas transport pipe 21. Although the specific weight difference between nitrogen gas and air is small, there is a concern about uneven supply of air when the pipe diameter is large. Therefore, it is preferable to introduce air from multiple directions as shown in FIG.

ガス濃度を測定するためのガス濃度計60は、試料採取管32から試料ガスを採取して、可燃性ガス濃度、及び酸素濃度を測定する。本実施形態に示す高炉ガスは、後述のように多種のガスの混合物である。このような混合ガスからなる可燃性ガス濃度の検出には、燃料ガスに含まれる特定のガスを代表ガスとし、このガスの濃度を検出する方法であってもよい。ガス濃度計60の濃度測定範囲及び精度は、燃料ガスを窒素ガスで置換するときの管理値、窒素ガスを空気で置換するときの管理値から決定すればよい。またガス濃度計60の測定原理等は特に限定されないけれども、オンラインで測定可能なガス濃度計であることが望ましい。   The gas concentration meter 60 for measuring the gas concentration collects the sample gas from the sample collection pipe 32 and measures the combustible gas concentration and the oxygen concentration. The blast furnace gas shown in this embodiment is a mixture of various gases as will be described later. The detection of the concentration of the combustible gas composed of such a mixed gas may be a method in which a specific gas contained in the fuel gas is used as a representative gas and the concentration of this gas is detected. The concentration measurement range and accuracy of the gas concentration meter 60 may be determined from a management value when the fuel gas is replaced with nitrogen gas and a management value when the nitrogen gas is replaced with air. Moreover, although the measurement principle of the gas concentration meter 60 is not particularly limited, a gas concentration meter that can be measured online is desirable.

制御装置70は、ガス濃度計60からのガス濃度信号に基づき、空気ブロワ51の起動停止、ブリーダ弁31、試料採取弁33、窒素ガス供給弁41、空気供給弁53などの弁の開閉を制御する。制御装置70は、ガス濃度計60からのガス濃度信号を入力する入力部、入力部を介して入力されるデータを記憶する記憶部、データを予め定める手順で演算する演算部、演算部が算出するデータを出力する出力部を備える。空気ブロワ51は、制御装置70の制御信号を受けて起動停止し、ブリーダ弁31、試料採取弁33、窒素ガス供給弁41、空気供給弁53などは、制御装置70の制御信号を受けて開閉をする。制御装置70は、コンピュータを用いて実現することが可能であり、データ処理手順は、プログラムとしてコンピュータに入力することができる。なお、制御装置70には、バーナ弁24が全て閉止などの条件で作動するインターロック機能が設けられている。   Based on the gas concentration signal from the gas concentration meter 60, the control device 70 controls the start / stop of the air blower 51 and the opening / closing of valves such as the bleeder valve 31, the sampling valve 33, the nitrogen gas supply valve 41, and the air supply valve 53. To do. The control device 70 is calculated by an input unit that inputs a gas concentration signal from the gas concentration meter 60, a storage unit that stores data input via the input unit, a calculation unit that calculates data in a predetermined procedure, and a calculation unit The output part which outputs the data to perform is provided. The air blower 51 is started and stopped in response to a control signal from the control device 70, and the bleeder valve 31, the sample collection valve 33, the nitrogen gas supply valve 41, the air supply valve 53, etc. open and close in response to the control signal from the control device 70. do. The control device 70 can be realized by using a computer, and the data processing procedure can be input to the computer as a program. In addition, the control device 70 is provided with an interlock function in which all the burner valves 24 operate under conditions such as closing.

また、燃料ガス輸送配管21は、燃料ガス入口部25に燃料母管から分離するためのU字水封弁80を備える。U字水封弁80は、U字部に水を張り込むことでガスを遮断することができる。このためU字水封弁80には、水位検出用のレベルスイッチ88(88a、88b)、水を供給するための給水管81、U字水封弁80からオーバーフローする水を排出するオーバーフロー管82、及びU字水封弁80の水を排出するための排水管83が接続されている。給水管81、オーバーフロー管82、及び排水管83には、各々制御装置70からの制御信号を受けて開閉する自動弁84、85、86、87が設けられている。   Further, the fuel gas transport pipe 21 includes a U-shaped water seal valve 80 for separation from the fuel mother pipe at the fuel gas inlet 25. The U-shaped water sealing valve 80 can block gas by filling water into the U-shaped portion. For this reason, the U-shaped water seal valve 80 has a level switch 88 (88a, 88b) for detecting the water level, a water supply pipe 81 for supplying water, and an overflow pipe 82 for discharging water overflowing from the U-shaped water seal valve 80. , And a drain pipe 83 for discharging water from the U-shaped water sealing valve 80 is connected. The water supply pipe 81, the overflow pipe 82, and the drain pipe 83 are provided with automatic valves 84, 85, 86, 87 that open and close in response to control signals from the control device 70.

次ぎに、本発明の配管内のガス置換方法について説明する。本発明の配管内のガス置換方法は、配管内の可燃性ガスを空気に置換するとき、配管内に局所的に不活性ガス濃度の高い不活性ガス領域を形成させ、可燃性ガスと空気との間にこの不活性ガス領域(不活性ガスの塊)を置くことで、配管内に可燃性ガスが残留していても、空気と可燃性ガスとを直接接触させることなく配管内を空気に置換することができる特徴を有する。これは、不活性ガスの塊を空気で押出すことで、不活性ガスが配管内で栓として機能し、配管内に残留する可燃性ガスと空気とが直接接触することなく、可燃性ガスを押出すことができるとするものである。以下、本発明のガス置換装置20を用いて、図1に示す燃料ガス輸送配管21のガスを置換する方法を説明する。   Next, the gas replacement method in the pipe of the present invention will be described. In the gas replacement method in the pipe of the present invention, when the combustible gas in the pipe is replaced with air, an inert gas region having a high inert gas concentration is locally formed in the pipe, and the combustible gas and air By placing this inert gas region (inert gas lump) between the pipes, even if flammable gas remains in the pipe, the pipe is brought into air without causing direct contact between the air and the flammable gas. Features that can be replaced. This is because the mass of inert gas is extruded with air, so that the inert gas functions as a plug in the pipe, and the flammable gas remaining in the pipe does not come into direct contact with the air. It can be extruded. Hereinafter, a method for replacing the gas in the fuel gas transport pipe 21 shown in FIG. 1 using the gas replacement device 20 of the present invention will be described.

図4は、本発明の配管内のガス置換手順を示すフローチャートである。また図5(a)〜図5(d)は、配管内のガスの移り変わりを模的に示す図である。ここに示す手順は一例を示すだけであり、操作や判断を変更してもよいことはもちろんである。まずバーナ制御装置(ボイラー制御装置)からの指令によりバーナ弁24a、24bを閉とし、バーナを消火させガス置換の実施の条件を整えた後、制御装置70によりU字水封弁80に水張りを行う(ステップS1)。これにより、後述のガス置換操作により、ガスがU字水封弁80の上流側(ボイラーと反対側)から燃料ガスが流れこむことを防止することができる。 FIG. 4 is a flowchart showing a gas replacement procedure in the pipe of the present invention. The FIG. 5 (a) ~ FIG. 5 (d) is a diagram schematically showing the transition of the gas in the pipe. The procedure shown here is only an example, and it goes without saying that the operation and judgment may be changed. First, the burner valves 24a and 24b are closed by a command from the burner control device (boiler control device), the burner is extinguished and the conditions for gas replacement are adjusted, and then the controller 70 fills the U-shaped water seal valve 80 with water. Perform (step S1). Thereby, it is possible to prevent the fuel gas from flowing in from the upstream side (the side opposite to the boiler) of the U-shaped water seal valve 80 by a gas replacement operation described later.

図5(a)は、バーナ点火中の燃料ガス輸送配管21内の状況を模的に示す図である。バーナ点火中は、U字水封弁80は、排水管83に設けられている排水弁86が開となっており、図5(a)に示すように、U字水封弁80には、水は張り込まれていない。よって、ボイラー制御装置(バーナ制御装置)からの指令によりバーナ弁24a、24bを閉じ、ガス置換の実施条件が成立した後、制御装置70は、U字水封弁80に接続する給水管81の給水弁84、及びオーバーフロー管82のオーバーフロー弁85を開とし、排水管83に設けられている排水弁86を閉となるように制御する。これによりU字水封弁80に水を張ることができる。また、水位検出用のレベルスイッチ88aで水張完了後は給水弁84を閉じ、給水弁84をバイパスする小容量の給水弁87を開として常時少量の給水を行い蒸発等による水位低下を防止する。なお、水位検出用のレベルスイッチ88bは水抜き完了、及びバーナ点火中のU字水封弁水位上昇を警告するために使用する。 5 (a) is a diagram schematically showing the status of the fuel gas transport pipe 21 in the burner ignition. During the ignition of the burner, the U-shaped water seal valve 80 is opened by the drain valve 86 provided in the drain pipe 83, and as shown in FIG. There is no water. Therefore, after the burner valves 24a and 24b are closed by a command from the boiler control device (burner control device) and the gas replacement execution condition is satisfied, the control device 70 sets the water supply pipe 81 connected to the U-shaped water seal valve 80. Control is performed so that the water supply valve 84 and the overflow valve 85 of the overflow pipe 82 are opened, and the drain valve 86 provided in the drain pipe 83 is closed. As a result, the U-shaped water seal valve 80 can be filled with water. Further, after completion of water filling with the level switch 88a for detecting the water level, the water supply valve 84 is closed and the small capacity water supply valve 87 that bypasses the water supply valve 84 is opened to constantly supply a small amount of water to prevent the water level from being lowered due to evaporation or the like. . The level switch 88b for detecting the water level is used to warn of completion of draining and a rise in the water level of the U-shaped water seal valve during burner ignition.

ステップS1でU字水封弁80の水張りを行った後、ステップS2で燃料ガス輸送配管21内に窒素ガスを供給しながら燃料ガスの排出を行う。窒素ガスの供給は、燃料ガス輸送配管21の一端25近傍に配設された窒素ガス供給管40を通じて行う。燃料ガスの排出は、燃料ガス輸送管路21の中央部に配設されたガス排出管30d、30e、及び窒素ガス供給管40とU字水封弁80との間に位置するガス排出管30aを用いて行う。窒素ガスの供給、燃料ガスの排出は、制御装置70から窒素ガス供給弁41、ブリーダ弁31a、31d、31e弁へ制御信号を送り、これら弁を開くことで行う。図5(b)は、燃料ガス輸送配管21内に窒素ガスを供給しながら燃料ガスをブリーダ弁31d、31eから排出している状況を示す。   After filling the U-shaped water sealing valve 80 in step S1, the fuel gas is discharged while supplying nitrogen gas into the fuel gas transport pipe 21 in step S2. Nitrogen gas is supplied through a nitrogen gas supply pipe 40 disposed near one end 25 of the fuel gas transport pipe 21. The exhaust of the fuel gas is performed by gas exhaust pipes 30d and 30e disposed in the center of the fuel gas transport pipe 21, and a gas exhaust pipe 30a located between the nitrogen gas supply pipe 40 and the U-shaped water seal valve 80. To do. The supply of nitrogen gas and the discharge of fuel gas are performed by sending control signals from the control device 70 to the nitrogen gas supply valve 41 and the bleeder valves 31a, 31d and 31e, and opening these valves. FIG. 5B shows a situation in which the fuel gas is discharged from the bleeder valves 31 d and 31 e while supplying the nitrogen gas into the fuel gas transport pipe 21.

本発明のガス置換方法は、可燃性ガスと空気との間に不活性ガス領域(不活性ガス濃度の高い領域)を設け、可燃性ガスと不活性ガスとを空気でピストンフロー的に押出し、配管内を最終的に空気に置換しようとする方法であるから、ステップS2の窒素ガス置換操作において、燃料ガス輸送配管21内の全て領域において燃料ガスが窒素ガスに置換されている必要はない。所定の長さの窒素ガス濃度の高い領域が形成されればよい。このため、燃料ガスの排出は、窒素ガス供給管40と燃料ガス輸送配管21の中央部に配設されたガス排出管30d、30eから行えばよい。燃料ガスの排出を窒素ガス供給管40とU字水封弁80との間に位置するガス排出管30aを用いて行うのは、この部分に燃料ガスが残留しないようにするためである。   In the gas replacement method of the present invention, an inert gas region (a region having a high inert gas concentration) is provided between the combustible gas and air, and the combustible gas and the inert gas are extruded with air in a piston flow manner. Since the pipe is finally replaced with air, in the nitrogen gas replacement operation in step S2, it is not necessary that the fuel gas is replaced with nitrogen gas in the entire region of the fuel gas transport pipe 21. A region having a predetermined length and a high nitrogen gas concentration may be formed. For this reason, the fuel gas may be discharged from the gas discharge pipes 30d and 30e provided in the central part of the nitrogen gas supply pipe 40 and the fuel gas transport pipe 21. The reason why the fuel gas is discharged by using the gas discharge pipe 30a located between the nitrogen gas supply pipe 40 and the U-shaped water seal valve 80 is to prevent the fuel gas from remaining in this portion.

窒素ガス置換操作である窒素ガスの供給、燃料ガスの排出は、燃料ガス輸送配管21内に窒素ガス濃度の高い領域を設けることを主目的に行うものであり、これらの操作において配管内で局所的なガスの吹き抜けや、窒素ガスと燃料ガスとの混合を抑制することが必要である。よって窒素ガスの供給速度、燃料ガスの排出速度は、配管内で局所的に窒素ガス、及び燃料ガスが吹き抜けることのない速度であることが必要である。ステップS2の窒素ガスの供給、燃料ガスの排出操作とほぼ同時に、ステップS3で排出ガス中の可燃性ガス濃度の測定を開始する。これは窒素ガス置換操作の終点を判断するためのものである。可燃性ガス濃度の測定は、試料採取弁33a、33d、33eを開け、ガスを採取してガス濃度計60に導くことで行う。   The supply of nitrogen gas and the discharge of fuel gas, which are nitrogen gas replacement operations, are performed mainly for the purpose of providing a region with a high nitrogen gas concentration in the fuel gas transport pipe 21. It is necessary to suppress typical gas blow-through and mixing of nitrogen gas and fuel gas. Therefore, the supply speed of nitrogen gas and the discharge speed of fuel gas must be such that the nitrogen gas and the fuel gas do not blow through locally in the pipe. Almost simultaneously with the supply of the nitrogen gas and the discharge operation of the fuel gas in step S2, measurement of the combustible gas concentration in the exhaust gas is started in step S3. This is for determining the end point of the nitrogen gas replacement operation. The measurement of the combustible gas concentration is performed by opening the sampling valves 33a, 33d, and 33e, collecting the gas, and guiding it to the gas concentration meter 60.

本実施形態では、高炉ガスを用いているので、可燃性ガスを代表するガスを一酸化炭素として、一酸化炭素濃度を測定することで、これを可燃性ガス濃度の指標とすることができる。高炉ガスの成分割合の一例を表1に示す。表1に示すように、高炉ガスに含まれる可燃性ガス成分として一酸化炭素の濃度が高いため、これを代表ガスとすることができる。また本発明の実施形態のようにガス排出管30が、燃料ガス輸送配管21の上部に配設されている場合は、比重量の大きいガスを代表ガスとすることで配管内のガス濃度の偏析を防止することができる。また、毒性のあるガスを代表ガスとすることが安全上の観点から望ましい。さらに混合ガスを代表させる可燃性ガスとしては、濃度測定が容易で、精度よく測定可能な可燃性ガスであることが望ましい。   In this embodiment, since blast furnace gas is used, by measuring the carbon monoxide concentration using a gas representing the combustible gas as carbon monoxide, this can be used as an index of the combustible gas concentration. An example of the component ratio of blast furnace gas is shown in Table 1. As shown in Table 1, since the concentration of carbon monoxide is high as a combustible gas component contained in the blast furnace gas, it can be used as a representative gas. Moreover, when the gas discharge pipe 30 is arrange | positioned at the upper part of the fuel gas transport piping 21 like embodiment of this invention, the segregation of the gas concentration in piping is made by making gas with a large specific weight into a representative gas. Can be prevented. Further, it is desirable from the viewpoint of safety that a toxic gas is used as the representative gas. Further, as the combustible gas that represents the mixed gas, it is desirable that the combustible gas is easy to measure the concentration and can be measured accurately.

Figure 0004781032
Figure 0004781032

本実施形態のように可燃性ガスが混合ガスからなるときは、混合ガスのうち特定のガスを代表ガスとすることが可能なことは、上述の通りである。可燃性ガスの排出を配管の下部から行う場合にあっては、比重量の小さいガスを代表ガスとすべきである。これは比重量の小さいガスは、配管の上部に滞留しやすい。よって可燃性ガスの排出を配管の下部から行い、比重量の小さいガスが検出された時点では、比重量の大きいガスは既に排出された可能性が高いことによる。これにより可燃性ガスが混合ガスであっても、可燃性ガスの濃度を確実に検出することができる。   When combustible gas consists of mixed gas like this embodiment, it is as above-mentioned that a specific gas can be made into representative gas among mixed gas. When the combustible gas is discharged from the lower part of the pipe, a gas having a small specific weight should be used as the representative gas. This is because a gas with a small specific weight tends to stay in the upper part of the pipe. Therefore, when the combustible gas is discharged from the lower part of the pipe and a gas having a small specific weight is detected, it is highly likely that the gas having a large specific weight has already been discharged. Thereby, even if combustible gas is a mixed gas, the density | concentration of combustible gas is reliably detectable.

不活性ガス領域の形成完了は、試料採取弁33dでの一酸化炭素濃度が管理値となった時点とする。試料採取弁33dで一酸化炭素濃度が管理値となったことは、窒素ガス供給管40近傍の一酸化炭素濃度はさらに低いことから、これにより窒素ガス供給管40と試料採取弁33dとの間に不活性ガス領域が形成されたことが確認できる。なお、不活性ガス領域の形成に必要な窒素ガス量、及び窒素ガスを供給すべき時間などを把握した後は、その操作を行うことで、可燃性ガス濃度の測定を省略することもできる。   The formation of the inert gas region is completed when the carbon monoxide concentration at the sampling valve 33d reaches the control value. The fact that the carbon monoxide concentration at the sampling valve 33d has become the control value is that the carbon monoxide concentration in the vicinity of the nitrogen gas supply pipe 40 is further lower, so that the gap between the nitrogen gas supply pipe 40 and the sampling valve 33d is thereby reduced. It can be confirmed that an inert gas region is formed. In addition, after grasping | ascertaining the nitrogen gas amount required for formation of an inert gas area | region, the time which should supply nitrogen gas, etc., the measurement of a combustible gas density | concentration can also be abbreviate | omitted by performing the operation.

不活性ガス領域の形成完了を判断する可燃性ガス濃度は、燃料ガスの空気中での燃焼範囲を参考に決めることができる。本発明の実施形態では、不活性ガス領域の形成完了の管理値の一例として、試料採取弁33dでの一酸化炭素濃度が5容量%以下に到達した時点とすることができる。一酸化炭素濃度が5容量%以下の状態は、燃料ガスの約80容量%が窒素ガスに置換されたことを示し、空気中での燃焼範囲も64〜75容量%と狭くなっている。さらに後述の配管への空気の供給に伴い、不活性ガス領域は、配管内を移動するため、試料採取弁33dでの一酸化炭素濃度はさらに低下する。これらのことから配管内に残留する燃料ガスが燃焼する可能性は極めて小さいと言える。   The concentration of the combustible gas that determines the completion of the formation of the inert gas region can be determined with reference to the combustion range of the fuel gas in the air. In the embodiment of the present invention, as an example of the management value of the completion of the formation of the inert gas region, it can be the time when the carbon monoxide concentration at the sampling valve 33d reaches 5% by volume or less. A state where the carbon monoxide concentration is 5% by volume or less indicates that about 80% by volume of the fuel gas has been replaced with nitrogen gas, and the combustion range in air is also narrowed to 64 to 75% by volume. Further, as the air is supplied to the piping described later, the inert gas region moves in the piping, so that the carbon monoxide concentration at the sampling valve 33d further decreases. From these facts, it can be said that the possibility that the fuel gas remaining in the pipes burns is extremely small.

窒素ガス置換操作は、配管内の燃料ガスを局所的に窒素ガスに置換し、窒素ガス濃度の高い領域を形成することを目的に行うものであるから、ガス置換を行う配管の端部から窒素ガスを供給することが可能で、配管に機器、装置が装着されていないような場合は、窒素ガス領域の形成が確認された時点で、窒素ガス置換操作を終了することができる。しかしながら、本実施形態のように、窒素ガス供給管40が、ガス置換をしようとする燃料ガス輸送配管21の端部に接続されていない場合や、配管に機器、装置が装着されている場合は、この部分の燃料ガスが窒素ガスに十分に置換されたことを確認した後、窒素ガス置換操作を終了することが望ましい。   The nitrogen gas replacement operation is performed for the purpose of locally replacing the fuel gas in the pipe with nitrogen gas to form a region with a high nitrogen gas concentration. When gas can be supplied and no equipment or device is attached to the pipe, the nitrogen gas replacement operation can be terminated when the formation of the nitrogen gas region is confirmed. However, when the nitrogen gas supply pipe 40 is not connected to the end of the fuel gas transport pipe 21 to be replaced with gas or when equipment or an apparatus is attached to the pipe as in this embodiment. After confirming that the fuel gas in this portion has been sufficiently replaced with nitrogen gas, it is desirable to end the nitrogen gas replacement operation.

窒素ガス供給管40とU字水封弁80と間に位置する燃料ガス輸送配管27の燃料ガスを窒素ガスに置換するには、配管内に不活性ガス領域を形成するための窒素ガスの流れとは、異なるガスの流れが必要となる。このため、試料採取弁33dで一酸化炭素濃度が管理値となり、不活性ガス領域の形成が確認されたとしても、燃料ガス輸送配管27の燃料ガスが窒素ガスに置換されていない可能性もある。本実施形態では、空気置換操作時に不活性ガス領域を栓として、配管容量の大きい方へ不活性ガスを送りながら残留する燃料ガスを排出する。このため、ガス排出管30c、30dを接続する燃料ガス輸送配管部は、配管に空気を供給する後述の空気置換操作に伴い、不活性ガス領域を形成する窒素ガスが移動してくるため、さらに可燃性ガスの濃度は低下する。   In order to replace the fuel gas in the fuel gas transport pipe 27 located between the nitrogen gas supply pipe 40 and the U-shaped water sealing valve 80 with nitrogen gas, the flow of nitrogen gas for forming an inert gas region in the pipe A different gas flow is required. For this reason, even if the carbon monoxide concentration becomes a control value at the sampling valve 33d and the formation of the inert gas region is confirmed, the fuel gas in the fuel gas transport pipe 27 may not be replaced with nitrogen gas. . In the present embodiment, the remaining fuel gas is discharged while feeding the inert gas toward the larger pipe capacity, using the inert gas region as a stopper during the air replacement operation. For this reason, the nitrogen gas forming the inert gas region moves in the fuel gas transport piping section connecting the gas exhaust pipes 30c and 30d with the air replacement operation described later for supplying air to the piping. The concentration of combustible gas decreases.

しかしながら、燃料ガス輸送配管27は、窒素ガス置換が終了した後は空気置換操作に伴う窒素ガスの供給がないので、空気置換操作に伴い可燃性ガス濃度が低下することはない。よって、この部分の可燃性ガス濃度は、十分に低下させておくことが望ましい。たとえば、試料採取弁33aでの一酸化炭素濃度が1容量%以下で窒素ガス置換終了とすることができる。この値に達すると、燃料ガスの空気中での燃焼範囲は、約73〜76容量%と非常に狭く、燃料ガスに空気が混入したとしても爆発にいたる可能性はほとんどない。   However, since the fuel gas transport pipe 27 does not supply nitrogen gas accompanying the air replacement operation after the nitrogen gas replacement is completed, the combustible gas concentration does not decrease with the air replacement operation. Therefore, it is desirable to sufficiently reduce the combustible gas concentration in this portion. For example, the nitrogen gas replacement can be completed when the carbon monoxide concentration in the sampling valve 33a is 1% by volume or less. When this value is reached, the combustion range of the fuel gas in the air is as narrow as about 73 to 76% by volume, and even if air is mixed into the fuel gas, there is almost no possibility of explosion.

窒素ガス供給管40及び、空気供給管52が燃料ガス輸送配管21の端部に設けられており、一方向にガスを流すのみで配管内のガス置換を行うことができるならば、このような操作が必要ないことは言うまでもない。燃料ガス輸送配管部27を有するような配管にあっては、不活性ガス領域の形成と、この部分の窒素ガスへの置換が完了したことが確認された後、後述の空気置換操作へ移行することが望ましい。   If the nitrogen gas supply pipe 40 and the air supply pipe 52 are provided at the end of the fuel gas transport pipe 21 and the gas replacement in the pipe can be performed only by flowing the gas in one direction, Needless to say, no operation is required. In piping having the fuel gas transport piping portion 27, after confirming that the formation of the inert gas region and the replacement of this portion with nitrogen gas have been completed, the operation proceeds to the air replacement operation described later. It is desirable.

同様に、予熱器23など燃料ガス輸送配管21と異なる形状を有する部分については、燃料ガス輸送配管21内に不活性ガス領域を形成する窒素ガス置換操作を流用して、燃料ガスの置換を行うだけではなく、燃料ガス輸送配管21内に不活性ガス領域を形成する窒素ガス置換操作に引き続き、別途窒素ガスに置換する操作を行うことが望ましい。これは形状が複雑であり、燃料ガス輸送配管21内に不活性ガス領域を形成する窒素ガス置換操作のみでは、十分に窒素ガスに置換することができない恐れがあることによる。予熱器23内のガス置換操作は、燃料ガス輸送配管21内に不活性ガス領域を形成する窒素ガス置換操作とは、全く別個に行うこともできるが、燃料ガス輸送配管21内に不活性ガス領域を形成する窒素ガス置換操作に引き続き行うことが効率的である。   Similarly, for parts having a different shape from the fuel gas transport pipe 21 such as the preheater 23, the replacement of the fuel gas is performed by diverting a nitrogen gas replacement operation for forming an inert gas region in the fuel gas transport pipe 21. In addition to the nitrogen gas replacement operation for forming the inert gas region in the fuel gas transport pipe 21, it is desirable to perform an operation for replacing with nitrogen gas separately. This is because the shape is complicated, and the nitrogen gas replacement operation that forms the inert gas region in the fuel gas transport pipe 21 may not be sufficiently replaced with nitrogen gas. The gas replacement operation in the preheater 23 can be performed completely separately from the nitrogen gas replacement operation in which the inert gas region is formed in the fuel gas transport pipe 21, but the inert gas in the fuel gas transport pipe 21. It is efficient to follow the nitrogen gas replacement operation to form the region.

例えば、燃料ガス輸送配管21内に不活性ガス領域を形成する窒素ガス置換操作により、予熱器23のガス排出管30eに設けられた試料採取弁33eでの一酸化炭素濃度が20容量%に到達した後、予熱器23に設けられている予熱器窒素ガス供給管42から窒素ガスを供給しながら、予熱器23に接続するブリーダ弁31eからガスを排出すれば、先の燃料ガス輸送配管21内に不活性ガス領域を形成する窒素ガス置換操作で、予熱器23のところまで窒素ガスが来ていることが分かり、効率的に窒素ガス置換操作を行うことができる。   For example, the carbon monoxide concentration at the sampling valve 33e provided in the gas discharge pipe 30e of the preheater 23 reaches 20% by the nitrogen gas replacement operation for forming an inert gas region in the fuel gas transport pipe 21. Then, if the gas is discharged from the bleeder valve 31e connected to the preheater 23 while supplying the nitrogen gas from the preheater nitrogen gas supply pipe 42 provided in the preheater 23, the inside of the previous fuel gas transport pipe 21 It can be seen that nitrogen gas has reached the preheater 23 by the nitrogen gas replacement operation for forming an inert gas region, and the nitrogen gas replacement operation can be performed efficiently.

ステップS4において、所定の位置での一酸化炭素濃度が、所定の管理値以下になったことが確認された後は、窒素ガスの供給、ガスの排出を停止し(ステップS5)、引き続き燃料ガス輸送配管21に空気を送りこむ。これにより、燃料ガス輸送配管21内を空気に置換することができる。空気の供給は、配管末端部26のブリーダ弁31bを開け、空気供給管52に配設された空気供給弁53を開とし、空気ブロワ51を起動して行う(ステップS6)。弁の開操作、空気ブロワ51の起動は、制御装置70の制御信号に基づき行われる。図5(c)は、空気置換直後の配管内のガスの様子を模的に示す図である。 In step S4, after it is confirmed that the carbon monoxide concentration at the predetermined position is equal to or lower than the predetermined control value, the supply of nitrogen gas and the discharge of gas are stopped (step S5), and the fuel gas continues. Air is sent into the transport pipe 21. Thereby, the inside of the fuel gas transport pipe 21 can be replaced with air. Air is supplied by opening the bleeder valve 31b of the pipe end 26, opening the air supply valve 53 provided in the air supply pipe 52, and starting the air blower 51 (step S6). The opening operation of the valve and the activation of the air blower 51 are performed based on the control signal of the control device 70. 5 (c) is a diagram showing a state of the gas in the after air replacement pipe schematically.

空気供給と同時に、ガス濃度計60も酸素濃度の測定に切替え、配管末端部26の試料採取弁33bで酸素濃度が所定の管理値以上になったことを確認した後(ステップS7)、残りのブリーダ弁31a、31c、31d、31eを開け、ガスを排出する(ステップS8)。図5(d)は、空気置換終了近くの配管内のガスの様子を模的に示す図である。ブリーダ弁31a、31c、31d、31eを開放した後、試料採取33a、33c、33d、33eで酸素ガス濃度が管理値以上となっていることを確認の後(ステップS9)、空気ブロワ51を停止し(ステップS10)、ガス置換操作を終了する。なお、ステップS7での酸素濃度の管理値としては、濃度20容量%を採用することができる。 Simultaneously with the air supply, the gas concentration meter 60 is also switched to the measurement of the oxygen concentration, and after confirming that the oxygen concentration is equal to or higher than a predetermined control value by the sampling valve 33b of the pipe end portion 26 (step S7), the rest The bleeder valves 31a, 31c, 31d and 31e are opened and the gas is discharged (step S8). Figure 5 (d) is a diagram schematically showing a state of the gas in the near the end air displacement pipe. After opening the bleeder valves 31a, 31c, 31d, 31e, after confirming that the oxygen gas concentration is equal to or higher than the control value by the sampling valves 33a, 33c, 33d, 33e (step S9), the air blower 51 is turned on. Stop (step S10) and end the gas replacement operation. Note that a concentration of 20% by volume can be adopted as the oxygen concentration management value in step S7.

次ぎに本発明の実施形態の変形例を示す。先の実施形態とは異なり、各試料採取管から採取するガスに含まれる可燃性ガス濃度と酸素ガス濃度とを同時にガス濃度計で検出する。ガス濃度を測定するガス濃度計は、別々のガス濃度計であってもよいことはもちろんである。不活性ガス領域を形成した後、配管内を空気に置換するとき、ガス中の可燃性ガス濃度と酸素濃度を同時に測定しながら行う。測定された酸素ガス濃度と可燃性ガス濃度とから、可燃性ガスが燃焼する可能性があると判断すると、空気供給弁53を閉じ、窒素ガス供給弁41を開け、窒素ガスを燃料ガス輸送配管21内に供給する。一方、測定された酸素ガス濃度と可燃性ガス濃度とから、可燃性ガスが燃焼する可能性はないと判断すると、空気供給を継続する。   Next, a modification of the embodiment of the present invention will be shown. Unlike the previous embodiment, the concentration of combustible gas and the concentration of oxygen gas contained in the gas collected from each sampling tube are simultaneously detected by a gas concentration meter. Of course, the gas concentration meter for measuring the gas concentration may be a separate gas concentration meter. After the inert gas region is formed, when the inside of the pipe is replaced with air, the combustible gas concentration and oxygen concentration in the gas are measured simultaneously. If it is determined from the measured oxygen gas concentration and the combustible gas concentration that the combustible gas is likely to burn, the air supply valve 53 is closed, the nitrogen gas supply valve 41 is opened, and the nitrogen gas is supplied to the fuel gas transport pipe. 21 is supplied. On the other hand, if it is determined from the measured oxygen gas concentration and combustible gas concentration that the combustible gas is not likely to burn, the air supply is continued.

測定された酸素ガス濃度と可燃性ガス濃度とから、可燃性ガスが燃焼する可能性がある又は可燃性ガスが燃焼する可能性がないことの判断は、制御装置70で行う。これらの判断に基づき、空気供給弁53、及び窒素ガス供給弁41の開閉を制御することで、より安全に配管内の可燃性ガスを空気に置換することができる。   Based on the measured oxygen gas concentration and combustible gas concentration, the control device 70 determines that the combustible gas may burn or that the combustible gas does not burn. Based on these determinations, by controlling the opening and closing of the air supply valve 53 and the nitrogen gas supply valve 41, the combustible gas in the pipe can be more safely replaced with air.

本発明の配管内のガス置換方法は、上記のように、配管内の可燃性ガスを空気に置換するとき、可燃性ガスと空気との間に不活性ガス領域を形成させ、空気と可燃性ガスとを直接接触させることなく、配管内に空気を供給し、配管内の可燃性ガスを排出させる点に特徴を有する。このため、可燃性ガスを不活性ガスで置換する操作、及び不活性ガスを空気で置換する操作において、これらガスができるだけ混合しないようにすることが、効率的なガス置換、安全性の点から重要である。   As described above, when replacing the combustible gas in the pipe with air, the gas replacement method in the pipe of the present invention forms an inert gas region between the combustible gas and the air, and the air and the combustible gas. It is characterized in that air is supplied into the pipe and the combustible gas in the pipe is discharged without directly contacting the gas. For this reason, in the operation of replacing the combustible gas with the inert gas and the operation of replacing the inert gas with the air, it is necessary to avoid mixing these gases as much as possible from the viewpoint of efficient gas replacement and safety. is important.

ガス置換を短時間で終了させるには、不活性ガス又は空気を大流量で供給することが望ましいが、供給する不活性ガス又は空気と配管内のガスとを可能な限り混合しないようにするには、適正なガス流量とする必要がある。供給する不活性ガス又は空気の流速が極端に遅すぎると、拡散によるガスの混合が無視できず、供給する不活性ガス又は空気の流速が速すぎると、配管内でガスの吹き抜けが生じやすくなるので、配管内でのガス流れが、押出し流れとなるガス流速が望ましい。   In order to complete the gas replacement in a short time, it is desirable to supply an inert gas or air at a large flow rate. However, the supplied inert gas or air and the gas in the pipe should be mixed as little as possible. It is necessary to set an appropriate gas flow rate. If the flow rate of the inert gas or air to be supplied is extremely slow, mixing of the gas due to diffusion cannot be ignored, and if the flow rate of the inert gas or air to be supplied is too high, it is easy for gas to blow through in the piping. Therefore, a gas flow rate at which the gas flow in the pipe is an extrusion flow is desirable.

また不活性ガス領域の形成完了の可燃性ガス濃度の管理値は、可燃性ガスの比重量と不活性ガスの比重量とを考慮して決めることが望ましい。本発明の実施形態で示した表1の高炉ガスの比重量は、1.34(kg/mN)、窒素ガス、空気の比重量は、各々1.25(kg/mN)、1.29(kg/mN)であり、比重量が近似する。このような場合は、不活性ガス領域の形成の際、供給する不活性ガスが配管内を局所的に吹き抜けたり、配管内の上部、又は下部に滞留することも少ないと推察される。これに対し、ガスの比重量の大きく異なるガスを置換するような場合、例えばメタンガスを窒素ガスで置換するような場合は、各々の比重量が0.72(kg/mN)、1.25(kg/mN)と大きく異なるので、置換操作のときガスが吹き抜けやすく、またガスの混合が生じやすいので、窒素ガスの置換終了の管理値である可燃性ガス濃度を小さくする必要があろう。 The control value of the combustible gas concentration at the completion of the formation of the inert gas region is preferably determined in consideration of the specific weight of the combustible gas and the specific weight of the inert gas. The specific weight of the blast furnace gas in Table 1 shown in the embodiment of the present invention is 1.34 (kg / m 3 N), the specific weight of nitrogen gas and air is 1.25 (kg / m 3 N), 1.29 (kg / m 3 N), which is close to the specific weight. In such a case, when the inert gas region is formed, it is presumed that the inert gas to be supplied hardly blows through the pipe locally or stays in the upper part or the lower part of the pipe. On the other hand, in the case of replacing gases with greatly different specific weights of gas, for example, when methane gas is replaced with nitrogen gas, the specific weights are 0.72 (kg / m 3 N), 1. Since it is very different from 25 (kg / m 3 N), it is necessary to reduce the concentration of combustible gas, which is the control value for the completion of nitrogen gas substitution, because the gas is easily blown out during the substitution operation and gas is easily mixed. I will.

これについては、窒素ガスを空気で置換するときにも当てはまることであるが、空気は窒素ガスと比重量差が殆どないため、配管内の横断面において各所で流速の差が生じないように空気を供給すれば、空気が形成された窒素ガスの塊を追い越し、可燃性ガスと混合し燃焼、爆発する可能性は極めて低いと考えられる。   This is also true when nitrogen gas is replaced with air, but since air has almost no specific weight difference with nitrogen gas, air does not cause a difference in flow velocity at various points in the cross section of the pipe. If the gas is supplied, it is considered that the possibility of overtaking the mass of nitrogen gas in which air is formed, mixing with combustible gas, and burning or exploding is extremely low.

本発明の実施の一形態としての配管内のガス置換装置20の概略的構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the gas replacement apparatus 20 in piping as one Embodiment of this invention. 本発明の実施の一形態としての配管内のガス置換装置20を構成する窒素ガス供給管40の配置の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of arrangement | positioning of the nitrogen gas supply pipe | tube 40 which comprises the gas replacement apparatus 20 in piping as one Embodiment of this invention. 本発明の実施の一形態としての配管内のガス置換装置20を構成する空気供給管52の配置の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of arrangement | positioning of the air supply pipe | tube 52 which comprises the gas replacement apparatus 20 in piping as one Embodiment of this invention. 本発明の配管内のガス置換方法の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of the gas substitution method in piping of this invention. 図5(a)〜5(d)は、本発明の配管内のガス置換方法を説明するための図であって、配管内のガスを模的に示したものである。Figure 5 (a) ~5 (d) are views for explaining a gas replacement method in the pipe of the present invention is the gas in the pipe that shown schematically. 従来の一般的な高炉ガス輸送配管の概略的な配管系統を示す図である。It is a figure which shows the schematic piping system of the conventional general blast furnace gas transport piping.

符号の説明Explanation of symbols

20 ガス置換装置
21 燃料ガス輸送配管
23 予熱器
25 燃料ガス輸送配管の一端
26 燃料ガス輸送配管の他端
27 窒素ガス供給管とU字水封弁との間に位置する燃料ガス輸送配管
30 ガス排出管
31 ブリーダ弁
32 試料採取管
40 窒素ガス供給管
41 窒素ガス供給弁
42 予熱器窒素ガス供給管
50 空気供給手段
51 空気ブロワ
52 空気供給管
53 空気供給弁
60 ガス濃度計
70 制御装置
80 U字水封弁
84 給水弁
85 オーバーフロー弁
86 排水弁
20 Gas Displacement Device 21 Fuel Gas Transport Pipe 23 Preheater 25 One End of Fuel Gas Transport Pipe 26 Other End 27 of Fuel Gas Transport Pipe 30 Fuel Gas Transport Pipe 30 Located Between Nitrogen Gas Supply Pipe and U-shaped Water Seal Valve 30 Gas Discharge pipe 31 Breeder valve 32 Sampling pipe 40 Nitrogen gas supply pipe 41 Nitrogen gas supply valve 42 Preheater nitrogen gas supply pipe 50 Air supply means 51 Air blower 52 Air supply pipe 53 Air supply valve 60 Gas concentration meter 70 Controller 80 U Water seal valve 84 Water supply valve 85 Overflow valve 86 Drain valve

Claims (11)

配管内の可燃性ガスを空気に置換する配管内のガス置換方法であって、
配管内の可燃性ガスの一部を不活性ガスに置換し、該配管内に局所的に不活性ガス濃度の高い不活性ガス領域を形成する不活性ガス置換工程と、
該不活性ガス置換工程により、該配管内に不活性ガス領域を形成した後、該配管内に残留する該可燃性ガスに接触しないように、該配管内に空気を供給し、供給する空気により該不活性ガスを押出し、該配管内の可燃性ガス及び不活性ガスを空気に置換する空気置換工程と、
を含むことを特徴とする配管内のガス置換方法。
A gas replacement method in a pipe for replacing flammable gas in a pipe with air,
An inert gas replacement step in which a part of the combustible gas in the pipe is replaced with an inert gas, and an inert gas region having a high inert gas concentration is locally formed in the pipe;
After forming an inert gas region in the pipe by the inert gas replacement step, air is supplied into the pipe so as not to contact the combustible gas remaining in the pipe, and the supplied air An air replacement step of extruding the inert gas and replacing the combustible gas and the inert gas in the pipe with air;
A gas replacement method in a pipe characterized by comprising:
前記不活性ガス置換工程での不活性ガス領域の形成は、前記配管の一端から前記不活性ガスを供給しながら、前記配管の中央部及び/又は他端部から前記可燃性ガスを排出することで行い、
前記空気置換工程での空気の供給は、前記不活性ガスを供給した前記配管の端部と同じ端部側から行うことを特徴とする請求項1に記載の配管内のガス置換方法。
The inert gas region is formed in the inert gas replacement step by discharging the combustible gas from the center and / or the other end of the pipe while supplying the inert gas from one end of the pipe. Done in
2. The gas replacement method in a pipe according to claim 1, wherein the supply of air in the air replacement step is performed from the same end side as the end of the pipe to which the inert gas is supplied.
さらに、前記不活性ガス置換工程により、前記配管内に所定の長さの不活性ガス領域が形成されたことを確認する確認工程と、を含み、
不活性ガス領域の形成の確認は、前記配管の軸方向の可燃性ガス濃度を検出し、予め定める位置の可燃性ガス濃度が、所定の濃度以下であることで確認することを特徴とする請求項1又は2に記載の配管内のガス置換方法。
And a confirmation step for confirming that an inert gas region having a predetermined length is formed in the pipe by the inert gas replacement step.
The formation of the inert gas region is confirmed by detecting the concentration of the combustible gas in the axial direction of the pipe and confirming that the concentration of the combustible gas at a predetermined position is equal to or lower than a predetermined concentration. Item 3. A gas replacement method in a pipe according to Item 1 or 2.
前記可燃性ガスは、比重量が前記不活性ガスの比重量と近似することを特徴とする請求項1から3のいずれか1に記載の配管内のガス置換方法。   The method for replacing a gas in a pipe according to any one of claims 1 to 3, wherein the combustible gas has a specific weight approximate to a specific weight of the inert gas. 前記可燃性ガスは、製鉄所の高炉ガスであり、前記不活性ガスは、窒素ガスであることを特徴とする請求項1から4のいずれか1に記載の配管内のガス置換方法。   The gas replacement method in a pipe according to any one of claims 1 to 4, wherein the combustible gas is a blast furnace gas of a steel mill, and the inert gas is nitrogen gas. 前記不活性ガス及び前記空気の供給は、前記配管の横断面に対し多方向から供給することを特徴とする請求項1から5のいずれか1に記載の配管内のガス置換方法。   6. The gas replacement method in a pipe according to claim 1, wherein the inert gas and the air are supplied from multiple directions with respect to a cross section of the pipe. 前記配管に装置、機器が配設されているときは、前記不活性ガス置換工程の置換操作とは別に、該装置、機器内の可燃性ガスを不活性ガスに置換する操作を行い、その後前記空気置換操作を行うことを特徴とする請求項1から6のいずれか1に記載の配管内のガス置換方法。   When an apparatus or a device is disposed in the pipe, an operation for replacing the combustible gas in the device or the device with an inert gas is performed separately from the replacement operation in the inert gas replacement step, and then The gas replacement method in a pipe according to any one of claims 1 to 6, wherein an air replacement operation is performed. 前記空気置換工程の空気で不活性ガスを押し出す方向とは異なる方向にもガス置換すべき他の管路を有するときは、前記不活性ガス置換工程の置換操作とは別に、該他の管路内の可燃性ガス濃度を十分に低下させる不活性ガス置換操作を行い、その後前記空気置換操作を行うことを特徴とする請求項1から7のいずれか1に記載の配管内のガス置換方法。   When there is another pipe to be replaced with gas in a direction different from the direction in which the inert gas is pushed out by the air in the air replacement process, the other pipe is separate from the replacement operation in the inert gas replacement process. The gas replacement method in a pipe according to any one of claims 1 to 7, wherein an inert gas replacement operation for sufficiently reducing a combustible gas concentration in the inside is performed, and then the air replacement operation is performed. 前記可燃性ガスが混合ガスからなるときは、前記不活性ガス置換工程の配管内の可燃性ガスの排出を配管の上部から行い、前記確認工程での可燃性ガス濃度の検出は、混合ガスのうち比重量の大きいガスを対象とすることを特徴とする請求項3から8のいずれか1に記載の配管内のガス置換方法。   When the combustible gas is a mixed gas, the combustible gas in the pipe of the inert gas replacement process is discharged from the upper part of the pipe, and the concentration of the combustible gas in the confirmation process is detected by the mixed gas. The gas replacement method for pipes according to any one of claims 3 to 8, wherein a gas having a large specific weight is used as a target. 前記可燃性ガスが混合ガスからなるときは、前記不活性ガス置換工程の配管内の可燃性ガスの排出を配管の下部から行い、前記確認工程での可燃性ガスの検出は、混合ガスのうち比重量の小さいガスを対象とすることを特徴とする請求項3から8のいずれか1に記載の配管内のガス置換方法。   When the combustible gas is a mixed gas, the combustible gas in the pipe of the inert gas replacement process is discharged from the lower part of the pipe, and the detection of the combustible gas in the confirmation process is performed in the mixed gas. The gas replacement method in a pipe according to any one of claims 3 to 8, wherein a gas having a small specific weight is a target. 配管内の可燃性ガスを空気に置換する配管内のガス置換装置であって、
配管に接続し、不活性ガスを供給可能な不活性ガス供給手段と
前記配管に接続し、前記配管内のガスを排出可能なガス排出手段と、
前記配管内のガス濃度を検出可能なガス濃度検出手段と、
前記配管に接続し、前記配管内に空気を供給可能な空気供給手段と、
前記配管内の予め定める位置の可燃性ガス濃度が、所定の値以下であることを前記ガス濃度検出手段が検出すると、前記空気供給手段から前記配管へ空気を供給可能に制御し、前記配管内の予め定める位置の可燃性ガス濃度が、所定の値を超えたことを前記ガス濃度検出手段が検出すると、前記空気供給手段から前記配管へ空気を供給不能に制御する制御手段と、
を含むことを特徴とする請求項1から10のいずれか1に記載の配管内のガス置換方法に用いる配管内のガス置換装置。
A gas replacement device in a pipe for replacing flammable gas in a pipe with air,
An inert gas supply means connected to the pipe and capable of supplying an inert gas ;
A gas discharging means connected to the pipe and capable of discharging the gas in the pipe;
A gas concentration detecting means capable of detecting a gas concentration in the pipe;
An air supply means connected to the pipe and capable of supplying air into the pipe;
When the gas concentration detection means detects that the flammable gas concentration at a predetermined position in the pipe is not more than a predetermined value, the air supply means controls the air to be supplied to the pipe, When the gas concentration detection means detects that the flammable gas concentration at a predetermined position exceeds a predetermined value, control means for controlling air supply from the air supply means to the pipe is disabled.
The gas replacement apparatus in a pipe used for the gas replacement method in a pipe according to any one of claims 1 to 10 , characterized by comprising:
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