JP5486482B2

JP5486482B2 - 焼結機停止時の排ガス制御方法

Info

Publication number: JP5486482B2
Application number: JP2010283256A
Authority: JP
Inventors: 裕太瀧口
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2010-12-20
Filing date: 2010-12-20
Publication date: 2014-05-07
Anticipated expiration: 2030-12-20
Also published as: JP2012132589A

Description

本発明は、ドワイトロイド（ＤＬ）型焼結機の突発停止または計画的停止の際における、電気集塵機および主排ガスダクトを保護するための排ガス制御方法に関する。

ＤＬ型焼結機は、無端状に連結し回転駆動される複数のパレット上に順次焼結原料を充填し、この焼結原料充填層（以下、単に「充填層」ともいう。）の表層部の炭材に点火炉で着火し、点火後給鉱側から排鉱側に向かって移動するパレットの直下に固定して設けられた風箱群により大気を下向き吸引することによって上記焼結原料を焼成し、焼成が完了すると排鉱側端部でパレットをリターンさせて排鉱を行う操業を繰り返している。

したがって、焼結機が正常に運転されている場合には、主排風機の入口ダンパおよび各風箱の全てのダンパは全開またはそれに近い状態で操業されている。

ところが、焼結機が何らかのトラブルによって急に停止したときに、主排風機の入口ダンパおよび各風箱の全てのダンパを全開またはそれに近い状態のままにしておくと、停止したパレット上で焼結原料の焼成が進行するため、排鉱側の風箱だけでなく給鉱側の風箱を通過する排ガスの温度（以下、「風箱内ガス温度」という。）も急上昇し、その結果として主排ガス温度も急上昇する。主排ガス温度が急上昇し高温になると、電気集塵機内で可燃性物質を含有する焼結ダストが燃焼し、集塵板や放電枠が熱変形したり、ひどい場合は火災事故が発生する可能性がある。

一方、主排ガス温度の急上昇を防止するために、停止したパレット上の焼結原料の焼成を抑制すべく、全ての風箱ダンパを同時に全閉したり主排風機入口ダンパを急速に絞り込んだりすると、主排風機の慣性により制御遅れが生じ、この影響により風箱群と主排風機とを接続する主排ガスダクト内に大きな負圧状態が発生し、該主排ガスダクトが圧壊してしまう危険性がある。

そこで、従来焼結機が停止した場合には、まず主排風機入口ダンパを段階的に閉方向に絞るとともに、各風箱のダンパを排鉱側から給鉱側へと順次全閉することによって、主排ガスダクトの圧壊を回避しつつ、停止したパレット上の焼結原料の焼成を抑制し、主排ガス温度の急上昇を防止していた。また、電気集塵機の上流側の主排ガスダクトに設置されている冷風吸込みダンパを開方向に作動させて主排ガスダクト内に冷風を吸引することにより、主排ガス温度の上昇を防止することも行われていた。

また、他の方法として、焼結機の停止時において、主排風機入側に設けた電気集塵機へ導入される主排ガス中の煤塵濃度および主排ガス温度が予め定めた設定値以下であれば、焼結機の主排風機入口ダンパを低速かつ連続的に閉止する方法が提案されている（特許文献１参照）。

さらに、他の方法として、焼結機の停止時に、主排風機入口ダンパをサージング発生限界内の開度まで閉め、点火炉を失火させない範囲で弱め、風箱ダンパを、火落ち完了時期を推定し順次全閉にする方法が提案されている（特許文献２参照）。

ところが、上記の主排風機入口ダンパを段階的に閉方向に絞るとともに、各風箱のダンパを排鉱側から給鉱側へと順次全閉する方法は、一般的に操作者が手動により主排風機入口ダンパ、各風箱ダンパおよび冷風吸込みダンパを操作することで行われていた。このため、予定された休転の際に焼結機を停止させる場合（計画的停止時）であれば問題は少ないものの、予定外のトラブルによって、焼結機が急に停止したり、緊急停止させる必要が生じたりした場合（突発停止時）には、操作者の熟練度によって上記ダンパ操作にバラツキが生じやすく、操業の停止作業に長時間を要して焼結機の稼働率が低下したり、ひどい場合は電気集塵機内での火災や排ガスダクトの圧壊を引き起こす危険性があった。

また、上記特許文献１に記載の方法は、電気集塵機へ導入される主排ガス中の煤塵濃度および主排ガス温度が予め定めた設定値以下であれば、主排風機入口ダンパを低速かつ連続的に閉止することで、電気集塵機内ガス温度の上昇と煙突からの発塵、発煙を防止するものであるが、主排風機入口ダンパを低速で閉止する必要があるため、操業の停止作業に長時間を要する欠点がある。

また、上記特許文献２に記載の方法は、焼結機の停止時に、主排風機入口ダンパをサージング発生限界内の開度まで一気に絞るため、主排ガスダクト内に大きな負圧状態が発生し、該主排ガスダクトが圧壊してしまう危険性が高い。また、排ガス温度上昇防止対策が、これらの操作だけでは不十分となる可能性がある。

このため、焼結機の突発停止時においても上記のような問題を生じることなく、より安全にかつより短時間に操業の停止作業を行い得る排ガス制御方法の開発が切望されていた。

特開平８−５２５８号公報特開平１０−１９７１６０号公報

そこで、本発明は、焼結機の突発停止時においても、主排ガス温度の急上昇および主排ガスダクトの負圧による圧壊の問題を生じることなく、より安全にかつより短時間に操業の停止作業を行い得る排ガス制御方法を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、焼結機の停止に際して、電気集塵機の入口ガス温度が該電気集塵機の保護のための許容温度を超えないように、かつ、前記焼結機のパレットの直下に固定して配設された風箱群から主排風機までの間の主排ガスダクトが負圧により圧壊しないように、（ａ）〜（ｅ）の操作を自動的に行うことを特徴とする焼結機停止時の排ガス制御方法である。
上記焼結機の停止と同時にまず下記（ａ）および（ｂ）の操作を並行して行い、その後下記（ｃ）〜（ｅ）の操作を並行して行う。
（ａ）上記風箱群から前記電気集塵機の入口までの間の主排ガスダクトに設けた冷風吸込みダンパを所定開度まで開として該主排ガスダクト内に冷風を吸引する。
（ｂ）上記風箱群のうち風箱内のガス温度が２００℃以上のすべての風箱のダンパを全閉する。
（ｃ）上記主排風機の入口ダンパをサージングが発生しない限界開度まで所定速度で閉じていき、主排ガス流量を減少させる。
（ｄ）上記主排風機の入口ダンパの開度に応じて残りの風箱のダンパを排鉱側から給鉱側に向かって順次全閉にしていく。
（ｅ）上記電気集塵機の入口ガス温度が上記許容温度を超えないように、上記冷風吸込みダンパの開度を調整する。

本発明によれば、焼結機の突発停止時においても、主排ガス温度の急上昇および主排ガスダクトの圧壊の問題を生じることなく、より安全にかつより短時間に操業の停止作業を行うことが可能となった。

本発明方法を実施する焼結機の全体構成の概要を示すフロー図である。本発明方法のダンパ制御のブロック図である。従来法と本発明法における、冷風吸込みダンパ開度、主排風機入口ダンパ開度、風箱ダンパ全開個数、主排ガス流量、主排風機入口ガス圧力および電気集塵機入口ガス温度の各経時変化を示すグラフ図である。

以下、本発明方法の実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。

図１は本発明を実施する焼結機の全体構成の概要を示すフロー図である。同図において、１は原料供給装置、２はパレット、３は点火炉、４は風箱、５は風箱ダンパ、６は主排ガスダクト、７は冷風吸込みダンパ、８は電気集塵機、９は主排風機入口ダンパ、１０は主排風機、１１は煙突、１２は風箱温度計、１３は主排ガス温度計、１４は主排ガス圧力計、１５は主制御器、１６はタイマーである。

原料供給装置１から切り出された焼結原料は、回転駆動するパレット２上に順次充填され原料充填層Ａを形成する。この原料充填層Ａは、パレット２の移動に伴って給鉱側から排鉱側に向かって移動する間に、まず点火炉３で表面近傍のコークス粉に着火される。ついでパレット２の直下に固定して配設された風箱４群により下方に向かって吸引される空気によって、原料充填層Ａ中のコークス粉が順次燃焼して原料充填層Ａの上部から下部に向かって焼成が進行する。そして、焼成が完了すると排鉱側の末端でパレット２をリターンさせて排鉱を行う操業を繰り返している。

各風箱４は、各風箱ダンパ５を介して主排ガスダクト６に接続されており、さらにこの主排ガスダクト６は、電気集塵機８、主排風機入口ダンパ９、主排風機１０を介して煙突１１に連結されている。また、主排ガスダクト６は、電気集塵機８より上流側に冷風吸込みダンパ７を備えている。

風箱４群から主排風機１０で吸引された排ガスは、主排ガスダクト６に集められて主排ガスとなり、この主排ガスは、電気集塵機８で徐塵され、必要により図示しない脱硝装置などによってさらに清浄化されたのち、煙突１１から大気中に放出される。

したがって、焼結機の正常運転中は、主排風機１０の入口ダンパ９および各風箱４の全てのダンパ５は全開またはそれに近い状態で操業されている。

ここで、焼結機が突発停止した場合を例に挙げ、図２の本発明方法のダンパ制御のブロック図も参照しながら、焼結機停止時における排ガス制御方法を説明する。

（１）焼結機の停止（Ｓ１）信号を受けると同時に主制御器１５は、（ａ）冷風吸込みダンパ７を所定開度（例えば２０％）まで開とするとともに、（ｂ）風箱４群のうち風箱４内のガス温度が２００℃以上のすべての風箱４のダンパ５を全閉する（Ｓ２）。

上記（ａ）の操作により冷風（常温の空気）を主排ガスダクト６内に導入するとともに、上記（ｂ）の操作により２００℃以上の高温排ガスの主排ガスダクト６への流入を遮断することで、主排ガス温度の急上昇を防止できる。また、上記（ｂ）の操作により主排ガスダクト６への排ガス流入量が減少するが、上記（ａ）の操作によりその減少分を補えるので、主排ガスダクト６内の圧力の低下を回避することができ、主排ガスダクト６の負圧による圧壊を防止することができる。

ここで、上記（ｂ）の操作でダンパ５を全閉する風箱４内のガス温度の下限温度を「２００℃」としたのは以下の理由による。

すなわち、電気集塵機８の保護のための電気集塵機８の入口ガス温度（主排ガス温度）の許容温度は通常１６０℃程度に設定されており、風箱４内のガス温度が２００℃未満の排ガスであれば、主排ガスダクト６に流入しても、上記（ａ）の操作により吸い込まれた冷風（常温の空気）の存在によって主排ガス温度をほとんど上昇させることがない。このため、ダンパ５を全閉する風箱４内のガス温度の下限温度を２００℃よりさらに下げても、主排ガス温度の上昇防止効果はさほど向上しない一方、全閉する風箱ダンパ５の数が増加して主排ガスダクト６への排ガス流入量が大幅に減少するため、冷風を吸い込んでいるとしても、主排ガスダクト６の負圧による圧壊の危険性が高まるためである。

また、上記（ａ）の操作における冷風吸込みダンパ７の開度（所定開度）は、上記例では２０％としたが、主排ガス温度および主排ガス圧力が許容範囲を外れないように、過去の焼結機停止時の実績を参考にして設定すればよい。

なお、各風箱４内のガス温度は、各風箱４内に設置した温度計１２で、主排ガス温度は、電気集塵機８入側（上流側）の主排ガスダクト６内に設置した温度計１３で、主排ガス圧力は、電気集塵機６出側であって主排風機入口ダンパ９より上流側に設置した圧力計１４で、それぞれ測定することができる。

（２）焼結機１が停止（Ｓ１）するとタイマー１６に停止信号が送られる。タイマー１６には焼結機１停止からの時間経過の設定値が、主排風機入口ダンパ９および各風箱ダンパ５にそれぞれ設定されており、（ｃ）主排風機入口ダンパ９の開度をサージングが発生しない限界開度まで所定速度で閉じていくとともに、（ｄ）上記主排風機入口ダンパ９の開度に応じて残りの風箱のダンパ５を排鉱側から給鉱側に向かって順次全閉にしていくが、この際、併せて（ｅ）電気集塵機８の入口ガス温度（主排ガス温度）が該電気集塵機８の保護のための許容温度を超えないように、冷風吸込みダンパ７の開度を調整する（Ｓ３）。

上記（ｃ）の操作により、主排ガス流量を順次減少させていきつつ、この操作と並行して上記（ｄ）の操作により、各風箱４に吸引される排ガスの温度が急上昇する前に該排ガスが主排ガスダクト６へ流入するのを遮断して、主排ガス温度の急上昇を防止しようとするものであるが、焼結機の停止時における焼成の進行状況は種々変動するため、上記（ｃ）および（ｄ）の操作だけでは主排ガス温度の調整の精度が不十分である。このため、上記（ｃ）および（ｄ）の操作だけで排ガス制御を行うと、できるだけ短時間で操業停止を完了しようとした場合には主排ガス温度が許容温度を超えてしまう危険性が高まり、一方主排ガス温度が許容温度を超えないように安全サイドで操業停止を完了しようとした場合には操業停止完了まで長時間を要することとなってしまう。

そこで、上記（ｃ）および（ｄ）の操作に併せてさらに上記（ｅ）の操作によって、より確実に主排ガス温度が許容温度を超えることを防止しつつ、より短時間に操業停止作業を完了することが実現できる。

なお、上記（ｃ）の操作における、主排風機入口ダンパ９の閉止速度および残りの風箱ダンパ４の全閉のタイミング（つまり、タイマー１６に設定された、焼結機１停止からの時間経過の設定値）は、過去の焼結機１停止時の実績を参考にして、主排ガス温度が急上昇せず、かつ、主排ガス圧力が低下しない範囲で設定すればよい。

（３）そして、主排風機入口ダンパ９が、サージングが発生しない限界開度に到達した時点をもって操業停止作業完了とし、ダンパ制御を終了する（Ｓ４）。

（変形例）
上記実施の形態では、焼結機が停止したときに停止信号を発するタイマー１６の設定値を、主排風機入口ダンパ９だけでなく、各風箱ダンパ５にも設定しておき、このタイマー１６からの停止信号に基づいて各風箱ダンパ５の全閉操作を行うように構成した例を示したが、このタイマー１６の設定値を主排風機入口ダンパ９だけに設定しておき、この主排風機入口ダンパ９の開度を停止信号として各風箱ダンパ５の全閉操作を順次行うように構成してもよい。

また、上記の実施形態では、焼結機が突発停止した際の適用例を示したが、計画的停止の際にも当然適用できるものである。

つぎに、本発明方法の効果を確証するため、加古川製鉄所内に設置されている実機焼結機（焼結機長手方向の風箱数：１５個）において本発明方法を適用し、本発明方法適用前後における突発停止時の操業結果を比較した。

本発明方法の適用前においては、操作者が従来法に基づき手動で各ダンパの操作を行った（従来法）。一方、本発明方法の適用後においては、上述の実施の形態で説明した方法（タイマー１６の設定値を、主排風機入口ダンパ９だけでなく、各風箱ダンパ５にも設定する方法）で各ダンパの自動制御を行った（発明法）。

図３に、従来法と発明法における、冷風吸込みダンパ開度、主排風機入口ダンパ開度、風箱ダンパ全開個数、主排ガス流量、主排風機入口ガス圧力および電気集塵機入口ガス温度の各経時変化を比較して示す。

同図より、従来法では、手動操作により、焼結機の突発停止と同時に、冷風吸込みダンパを開度２０％まで開とするとともに、排鉱側の風箱ダンパ４個を全閉した後、一定時間後から、主排ガス入口ダンパ９の開度を段階的に絞りつつ、残りの１１個の風箱のダンパ５を排鉱側から給鉱側に向かって順次全閉しているものの、これらの風箱ダンパ５の閉止のタイミングに遅れがあるうえ、冷風吸込みダンパの開度を上げるタイミングも遅いため、主排ガス温度が電気集塵機８の保護のための許容温度１６０℃を超えて１７１℃にも達している。

これに対して、発明法では、自動制御により、焼結機の突発停止と同時に、冷風吸込みダンパを開度２０％まで開とするとともに、風箱内ガス温度が２００℃以上である排鉱側の風箱ダンパ４個を全閉した後、一定時間後から、主排ガス入口ダンパ９の開度を連続的に絞りつつ、残りの１１個の風箱のダンパ５を排鉱側から給鉱側に向かって順次全閉し、さらに、冷風吸込みダンパの開度を、主排ガス温度が電気集塵機の保護のための許容温度１６０℃より低い１３５℃一定になるように制御しているので、主排ガス温度は、該許容温度を超えることがない。

なお、従来法、発明法とも、主排ガス圧力は、定常運転時よりも正方向になるので、負圧による主排ガスダクトの圧壊のおそれはない。

１…原料供給装置
２…パレット
３…点火炉
４…風箱
５…風箱ダンパ
６…主排ガスダクト
７…冷風吸込みダンパ
８…電気集塵機
９…主排風機入口ダンパ
１０…主排風機
１１…煙突
１２…風箱温度計
１３…主排ガス温度計
１４…主排ガス圧力計
１５…主制御器
１６…タイマー

Claims

焼結機の停止に際して、電気集塵機の入口ガス温度が該電気集塵機の保護のための許容温度を超えないように、かつ、前記焼結機のパレットの直下に固定して配設された風箱群から主排風機までの間の主排ガスダクトが負圧により圧壊しないように、（ａ）〜（ｅ）の操作を自動的に行うことを特徴とする焼結機停止時の排ガス制御方法。
上記焼結機の停止と同時にまず下記（ａ）および（ｂ）の操作を並行して行い、その後下記（ｃ）〜（ｅ）の操作を並行して行う。
（ａ）上記風箱群から前記電気集塵機の入口までの間の主排ガスダクトに設けた冷風吸込みダンパを所定開度まで開として該主排ガスダクト内に冷風を吸引する。
（ｂ）上記風箱群のうち風箱内のガス温度が２００℃以上のすべての風箱のダンパを全閉する。
（ｃ）上記主排風機の入口ダンパをサージングが発生しない限界開度まで所定速度で閉じていき、主排ガス流量を減少させる。
（ｄ）上記主排風機の入口ダンパの開度に応じて残りの風箱のダンパを排鉱側から給鉱側に向かって順次全閉していく。
（ｅ）上記電気集塵機の入口ガス温度が上記許容温度を超えないように、上記冷風吸込みダンパの開度を調整する。