JPS629643B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、製鉄所の高炉プラントにおいて発生
する高炉ガス中のダストを除じんする装置と、高
炉ガスのエネルギを回収する装置を利用して高炉
の炉頂圧力を制御する装置に関するものである。

従来、高炉で発生するガスはダストキヤツチ
ヤ、ベンチユリースクラバー等によつて除じん、
浄化し、炉頂圧制御装置の信号を受けて炉頂圧力
を一定に保つように操作されるセプタム弁を通過
した後、ガスホルダを経て他の用途に供してい
た。

しかるに近年前記ベンチユリースクラバーの機
能を拡張してベンチユリーのスロート部面積を可
変とし、この可変スロート型のベンチユリーを操
作することにより炉頂圧力を一定に保つことが可
能となり、前記した旧来型ベンチユリースクラバ
ーとセプタム弁の組合せに代替して炉頂圧力を制
御しながら且つ除じんする装置が実用化されてい
る。

この方式はベンチユリーを使つて炉頂圧力を制
御するため、従来セプタム弁を使つて炉頂圧力を
制御する方法に比べて高炉ガス減圧時に発生する
騒音量を減少させることができるという特徴を有
する。また一方、省エネルギの観点から高炉発生
ガスエネルギを有効利用するために前記セプタム
弁に並列にタービンを接続し、そのタービンにて
発電機を駆動することによりガスエネルギを電力
エネルギとして回収する装置も実用に供されてい
る。

このときにタービン調節弁はタービン自身の技
術的要求から非常に応答性がよく、この応答性の
非常によいタービン調節弁を用いて炉頂圧制御を
行えばセプタム弁による炉頂圧制御や可変スロー
ト型のベンチユリーによる炉頂圧制御に比べてそ
の制御性能を飛躍的に改善することができる。

本発明の目的は、炉頂圧制御が可能であるター
ビン調節弁、可変スロート型のベンチユリー及び
セプタム弁の３制御要素を用い、第１順位として
エネルギ回収効率をあげ且つ炉頂圧制御性能を改
善するためにタービン調節弁による炉頂圧制御を
行わせ、タービンを運転しない時、もしくはター
ビン運転中に負荷遮断やトリツプが起つた時には
第２順位として可変スロート型ベンチユリースク
ラバーによる炉頂圧制御を行わせ高炉ガス減圧時
に発生する騒音量を低減できるという公害面での
有益性を発揮させ、この可変スロート型ベンチユ
リースクラバーも自動操作できなくなつたときに
最終制御手段としてセプタム弁による炉頂圧制御
を行わしめ、このように３種類の炉頂圧制御が可
能となるように構成し、高炉に対するバツクアツ
プ体制に万全を期さしめんとするものである。

第１図は前記した可変スロート型のベンチユリ
ースクラバー、例えば複数個の環状間隙式の可変
スロート型ベンチユリーエレメントを塔内に収納
したベンチユリースクラバーとタービンを具備し
た高炉系の基本を示すものであつて、高炉１から
排出されたガスはダストキヤツチヤ２、ベンチユ
リースクラバー３に順次導かれて除じん、浄化さ
れた後、セプタム弁６と並列に設置したタービン
８を通過してそのタービン８にて発電機９を駆動
することにより電力エネルギを発生するととも
に、最終的にガスホルダ１０を経て他の用途に供
している。この時にセプタム弁６は通常閉止され
高炉ガスの全量をタービン８に通過させるとゝも
にタービン８を運転しない時にはセプタム弁６を
開放し、且つタービン調節弁７を閉止することに
よつて高炉ガスをベンチユリースクラバー３から
ガスホルダ１０へ直接バイパスさせるはたらきを
する。

本発明は第１図で示した高炉系において、第１
の段階として発電機９が電力系統との並列運転に
入つた後、セプタム弁６を操作して高炉ガスの全
量をタービン８に通過させることにより高炉ガス
エネルギの回収効率をあげると同時に第１炉頂圧
制御装置、即ちタービン炉頂圧制御装置１１によ
りタービン調節弁７を操作して高炉の炉頂圧力を
制御し、且つ可変スロート型ベンチユリーエレメ
ント４を操作してベンチユリースクラバー３が除
じん効果を発揮できる所定差圧に制御すること。

第２の段階としてタービン８を運転しない時に
はセプタム弁６を開放しタービン炉頂圧制御装置
１１によりタービン調節弁７を閉止するとゝもに
第２炉頂圧制御装置、即ちベンチユリースクラバ
ー炉頂圧制御装置１２によつて可変スロート型ベ
ンチユリーエレメント４を操作して除じんを行い
ながら高炉の炉頂圧力を制御すること。

第３の段階としてタービン８を運転せず、且つ
ベンチユリースクラバー３の機器故障などで可変
スロート型ベンチユリーエレメント４を自動的に
操作することが不能となつた時にも第３炉頂圧制
御装置、即ちセプタム弁炉頂圧制御装置１３によ
りセプタム弁６を操作して高炉の炉頂圧力を制御
することの３つの段階での制御がそれぞれ行える
ようにするとゝもに、タービン８、ベンチユリー
スクラバー３のそれぞれの状態に応じて前記した
第１の段階、第２の段階、第３の段階の間を自動
的にもしくは手動で切換えて、前記タービン、ベ
ンチユリースクラバーのいかなる状態の時にも高
炉の炉頂圧力を安定に制御する高炉ガス洗浄エネ
ルギ回収プラントの制御装置を提供することであ
る。

第２図は本発明を更に詳しく説明した一実施例
である。

図において制御系は大別してタービン炉頂圧制
御装置２１、ベンチユリースクラバー炉頂圧制御
装置２２、セプタム弁炉頂圧制御装置２３、炉頂
圧制御切換装置２４、炉頂圧設定器２５、ベンチ
ユリースクラバー差圧設定器２８、炉頂圧検出器
３３、タービン前圧検出器３６、タービン起動停
止用調節計３７、タービン起動停止用信号発生装
置４０からなり、発電機９が電力系統に並入され
るまではベンチユリースクラバー炉頂圧制御装置
２２の出力で可変スロート型ベンチユリーエレメ
ント４を操作するか、もしくはセプタム弁炉頂圧
制御装置２３の出力でセプタム弁６を操作するこ
とによつて高炉１の炉頂圧力を調整しているが、
発電機９が電力系統に並入後、タービン炉頂圧制
御装置２１の出力でタービン調節弁７を操作し炉
頂圧力の制御を行う。

こゝでタービン炉頂圧制御装置２１はタービン
炉頂圧調節計２６、タービン調節弁操作切換装置
２７、ベンチユリースクラバー差圧演算器２９、
ベンチユリースクラバー差圧調節計３０、タービ
ン前圧設定器３１、タービン前圧調節計３２から
なり、ベンチユリースクラバー炉頂圧制御装置２
２はベンチユリースクラバー炉頂圧調節計３４、
可変スロート型ベンチユリーエレメント操作切換
装置３５からなり、セプタム弁炉頂圧制御装置２
３はセプタム弁炉頂圧調節計３８、セプタム弁操
作切換装置３９からなる。

また、タービンを起動する時にセプタム弁を順
次閉方向に操作する信号を発したり、タービンの
負荷遮断、トリツプ時でタービン通過ガス量が急
激に減少する場合に、炉頂圧制御切換装置２４か
らの信号をうけて炉頂圧力の上昇を未然におさえ
るためにセプタム弁をあらかじめ定めた開度だけ
開閉させるフイードフオワード信号を発するター
ビン起動停止用信号発生装置４０と、タービン起
動時に行われる公知の回転数制御、タービン並入
運転中にタービン通過ガス量が増えすぎて発電機
９が過負荷にならぬように保護する公知の最大出
力制限などを行うタービン起動停止用調節計３７
を設置する。

更に、可変スロート型ベンチユリーエレメント
による炉頂圧制御の状態もしくは、セプタム弁に
よる炉頂圧制御の状態からタービン調節弁７によ
る炉頂圧制御の状態へ切換えたり、前記した負荷
遮断、トリツプなどの外乱を検出してタービン起
動停止用信号発生装置４０にフイードフオワード
信号を発生させるためのトリガー信号を発する
とゝもに、炉頂圧制御を可変スロート型ベンチユ
リーエレメント４もしくはセプタム弁６に移しか
えるために、それぞれ可変スロート型ベンチユリ
ーエレメント４、タービン調節弁７、セプタム弁
６への操作信号を切換えるための炉頂圧制御切換
装置２４を設置する。

第２図の動作と原理は次の通りである。

第１の段階、すなわちタービン調節弁７による
炉頂圧制御の状態について説明する。

炉頂圧設定器２５にて設定された設定信号PBs
と炉頂圧検出器３３にて検出された炉頂圧信号
PBfはタービン炉頂圧調節計２６にて比較減算し
た後、比例・積分などの演算を施して炉頂圧力が
設定された値と等しくなるような制御出力信号e₁
を出力する。

一方、ベンチユリースクラバー差圧設定器２８
にて設定された設定信号Pdsと、前記炉頂圧検出
器３３からの信号PBf及びタービン前圧検出器３
６にて検出された前圧信号PTfとの差をとりだす
差圧演算器２９からの信号Pdfはベンチユリース
クラバー差圧調節計３０にて比較減算した後、比
例・積分などの演算を施してベンチユリースクラ
バー差圧が設定された値と等しくなるような制御
出力信号e₂を出力する。

また、タービン前圧設定器３１は前記炉頂圧設
定信号PBsと前記ベンチユリースクラバー差圧設
定信号Pdsの減算を行つた後、適当なバイアスを
加算させタービン前記設定信号PTsとして出力す
る。このタービン前圧設定信号PTsと前記タービ
ン前圧信号PTfはタービン前圧調節計３２にて比
較減算した後、比例・積分などの演算を施して制
御出力信号e₃を出力する。

炉頂圧制御切換装置２４は第１の段階であるこ
とを検知して、前記した制御出力信号e₁，e₂，e₃
がそれぞれタービン調節弁７、可変スロート型ベ
ンチユリーエレメント４、セプタム弁６と接続で
きるようにタービン調節弁操作切換装置２７、可
変スロート型ベンチユリーエレメント操作切換装
置３５、セプタム弁操作切換装置３９に対して切
換信号を発する。

上記のような動作によつて高炉１の炉頂圧力は
タービン調節弁７によつて制御されると同時に、
ベンチユリースクラバー３は除じん効果を発揮す
るのに必要な所定差圧に制御される。

しかも、前記タービン前圧設定信号PTsは前記
タービン前圧信号PTfよりも高目に設定されてい
るので、タービン前圧調節計３２からはタービン
前圧を高めようとセプタム弁６を閉方向に操作す
る制御出力信号e₃が出力されて高炉１からのガス
は全てタービン８を通過して流れ、高炉ガスエネ
ルギの回収効率をあげるとゝもに、高炉１側の吹
き抜け等の原因で高炉ガスが異常に増加した時に
はタービン前圧が設定された値よりも高くなり、
タービン前圧調節計３２からはタービン前圧を低
めようとセプタム弁６を開方向に操作する制御出
力信号e₃が出力されてタービン前圧の異常な上昇
ひいては高炉１の炉頂圧力の異常な上昇を防ぎ、
炉頂圧力を安定に制御することができる。

第１の段階でタービン８に負荷遮断、トリツプ
が起つた時には、炉頂圧制御切換装置２４は負荷
遮断、トリツプが発生したことを検知してタービ
ン起動停止用信号発生装置４０に対して前記した
フイードフオワード信号e₄を発生させるためのト
リガー信号を発すると同時に、フイードフオワー
ド信号e₄がセプタム弁６と接続できるようにセプ
タム弁操作切換装置３９に対して切換信号を発す
る。

また、炉頂圧制御切換装置２４は、負荷遮断、
トリツプが発生する前のベンチユリースクラバー
３の状態を監視しており、可変スロート型ベンチ
ユリーエレメント４が正常に動作している時に
は、ベンチユリースクラバー炉頂圧調節計３４か
らの制御出力信号e₅が可変スロート型ベンチユリ
ーエレメント４と接続できるように可変スロート
型ベンチユリーエレメント操作切換装置３５に対
して切換信号を発し、第２の段階、すなわち可変
スロート型ベンチユリーエレメント４による炉頂
圧制御の状態へ移行する。

また可変スロート型ベンチユリーエレメント４
が制御機器故障などの理由で、ベンチユリースク
ラバー炉頂圧調節計３４からの制御出力信号e₅に
よつて操作できない時には、セプタム弁炉頂圧調
節計３８からの制御出力信号e₆がセプタム弁６と
接続できるようにセプタム弁操作切換装置３９に
対して切換信号を発し、第３の段階、すなわちセ
プタム弁６による炉頂圧制御の状態へ移行する。

こゝで、第１の段階から第２の段階への移行途
中では、前記したフイードフオワード信号の発信
が完了した時刻からタービン起動停止用信号発生
装置４０はあらかじめ定めたスケジユールに従つ
てセプタム弁を開方向に操作して、最終的には全
開位置まで開放する信号e₄を発する。セプタム弁
は全開位置まで開放されるため、高炉ガス減圧時
に発生する騒音量を低減することが可能となる。
（第３図ａ参照） 次に第２の段階、すなわち可変スロート型ベン
チユリーエレメント４による炉頂圧制御の状態に
ついて説明する。

前記炉頂圧設定信号PBsと前記炉頂圧信号PBf
はベンチユリースクラバー炉頂圧調節計３４にて
比較減算した後、比例・積分などの演算を施して
炉頂圧力が設定された値と等しくなるような制御
出力信号e₅を出力する。炉頂圧制御切換装置２４
は第２の段階であることを検知して、前記制御出
力信号e₅が可変スロート型ベンチユリーエレメン
ト４と接続できるように可変スロート型ベンチユ
リーエレメント操作切換装置３５に対して切換信
号を発する。

上記のような動作によつて、第２段階では可変
スロート型ベンチユリーエレメント４で高炉１の
炉頂圧力を制御する。第２の段階でタービン８を
再び起動する時には、炉頂圧制御切換装置２４は
タービンからの起動指令を検知してセプタム弁６
をあらかじめ定めたスケジユールに従つて閉方向
に操作する信号e₄を出力するように、タービン起
動停止用信号発生装置４０に対して出力指令を発
する。

セプタム弁が閉方向に操作されてからのタービ
ンの起動は、よく知られている公知の回転数制御
モード、前圧制御モード、初期負荷取りを経て最
終的に発電機９が電力系統に並入されて終了す
る。

炉頂圧制御切換装置２４は発電機が電力系統に
並入されたことで第１の段階になつたことを検知
して、タービン炉頂圧調節計２６、ベンチユリー
スクラバー差圧調節計３０、タービン前圧調節計
３２からの制御出力信号e₁，e₂，e₃がそれぞれタ
ービン調節弁７、可変スロート型ベンチユリーエ
レメント４、セプタム弁６と接続できるようにタ
ービン調節弁操作切換装置２７、可変スロート型
ベンチユリーエレメント操作切換装置３５、セプ
タム弁操作切換装置３９に対して切換信号を発す
る。

また第２の段階で可変スロート型ベンチユリー
エレメント４が制御機器故障などの理由でベンチ
ユリースクラバー炉頂圧調節計３４からの制御出
力信号e₅によつて操作できない時には炉頂圧制御
切換装置２４は上記の可変スロート型ベンチユリ
ーエレメント操作不能を検知して、セプタム弁炉
頂圧調節計３８からの制御出力信号e₆がセプタム
弁６と接続できるようにセプタム弁操作切換装置
３９に対して切換信号を発し、第３の段階、すな
わちセプタム弁による炉頂圧制御の状態へ移行す
る。（第３図ｂ参照） 次に第３の段階について説明する。

前記炉頂圧設定信号PBsと前記炉頂圧信号PBf
は、セプタム弁炉頂圧調節計３８にて比較減算し
た後、比例・積分などの演算を施して炉頂圧力が
設定された値と等しくなるような制御出力信号e₆
を出力し、且つこの制御出力信号e₆は炉頂圧制御
切換装置２４によつてセプタム弁６と接続できる
ように準備されているので、第３の段階において
もセプタム弁６によつて高炉１の炉頂圧力を制御
することができる。

第３の段階でタービンを起動させる時には、よ
く知られている公知の回転数制御モード、初期負
荷取りを経て発電機を電力系統に並入させる。

こゝで発電機が電力系統に並入されるまでは、
セプタム弁６はセプタム弁炉頂圧調節計３８から
の制御出力信号e₆によつて操作されているのでタ
ービンが回転数制御及び初期負荷取りのために高
炉ガスの取込み量を増やしていくと炉頂圧力は設
定値よりも下がるため、セプタム弁炉頂圧調節計
３８からはセプタム弁６を閉方向に操作してセプ
タム弁通過ガス量を減少させるような制御出力信
号e₆が出力され、炉頂圧力を一定に制御する。

炉頂圧制御切換装置２４は発電機が電力系統に
並入されたことで第１の段階であることを検知し
て、タービン炉頂圧調節計２６、ベンチユリース
クラバー差圧調節計３０、タービン前圧調節計３
２からの制御出力信号e₁，e₂，e₃がそれぞれター
ビン調節弁７、可変スロート型ベンチユリーエレ
メント４、セプタム弁６と接続できるようにター
ビン調節弁操作切換装置２７、可変スロート型ベ
ンチユリーエレメント操作切換装置３５、セプタ
ム弁操作切換装置３９に対して切換信号を発して
第１の段階、すなわちタービン調節弁による炉頂
圧制御の状態へ移行する。

たゞし第３の段階から第１の段階への移行にお
いては、可変スロート型ベンチユリーエレメント
４はベンチユリースクラバー差圧調節計３０から
の制御出力信号e₂によつても操作できないために
第１の段階への移行後もベンチユリースクラバー
３を所定差圧に自動制御することはできないが、
可変スロート型ベンチユリーエレメント４を手動
で操作して除じん機能を発揮させるに充分な差圧
を保持させることは可能であり、しかも高炉ガス
の全量はタービン８を通過して流れるので高炉ガ
スエネルギの回収効率をあげることは可能であ
る。

また第３の段階で可変スロート型ベンチユリー
エレメント４の故障がなおり操作可能となつた時
には、炉頂圧制御切換装置２４はベンチユリース
クラバーからの炉頂圧制御開始指令を検知して、
ベンチユリースクラバー炉頂圧調節計３４からの
制御出力信号e₅が可変スロート型ベンチユリーエ
レメント４と、タービン起動停止用信号発生装置
４０からの操作信号e₄がセプタム弁６と接続でき
るように、それぞれ可変スロート型ベンチユリ−
エレメント操作切換装置３５、セプタム弁操作切
換装置３９に対して切換信号を発し第２の段階、
すなわちベンチユリースクラバーによる炉頂圧制
御の状態へ移行する。

第２の段階への移行後は、第１の段階から第２
の段階への移行時の説明で述べたように、タービ
ン起動停止用信号発生装置４０はセプタム弁を全
開位置まで開放する信号e₄を出力しているので、
セプタム弁６は全開位置まで開放させて高炉ガス
減圧時に発生する騒音量を低減することが可能で
ある。（第３図ｃ参照） 尚、セプタム弁６は通常複数個のバタフライ弁
を並列に接続して構成したものであつて、この複
数個のバタフライ弁の内の特定の弁を自動制御用
の弁として利用し、他の弁は高炉運転員が高炉操
業状態を監視しながら、必要に応じて手動で操作
するように準備しており当業者にはよく知られた
公知のものである。

このようなセプタム弁の構成を利用して、前記
自動制御用の弁を炉頂圧力の制御弁やタービンの
起動停止用制御弁として使い、前記手動操作用の
弁をあらかじめ所定開度まで開放してタービン８
を取込むべき高炉ガスの一部をバイパスさせるこ
とも可能である。

この考え方を発展させて高炉ガスの全量を取込
めないようなタービンを設置するときには、ター
ビン８が取込めない残余の高炉ガスをセプタム弁
６の前記手動操作用の弁を利用してバイパスさせ
ながら、タービン調節弁７を操作して炉頂圧力を
制御し且つエネルギ回収を行うこと、すなわち第
１の段階に相当した運転を行うことも可能であ
る。

それ故、高炉ガスの一部をセプタム弁６の手動
操作用弁によつて一部バイパスさせながらタービ
ン調節弁７を操作して炉頂圧力を制御する第１の
段階の運転を行うとゝもに、タービン８に負荷遮
断、トリツプが起つたときには可変スロート型ベ
ンチユリーエレメント４による炉頂圧制御、すな
わち第２の段階、またはセプタム弁６の自動制御
用弁による炉頂圧制御、すなわち第３の段階に切
換えるようにした制御手段も前掲の特許請求の範
囲に含まれるものと解釈されねばならない。

本発明はこのように、タービン、ベンチユリー
スクラバーのいかなる状態の時にも高炉の炉頂圧
制御が可能となるようにすることができ、またタ
ービンの負荷遮断、トリツプが発生した時にもフ
イードフオワード信号の働きでそれぞれ可変スロ
ート型ベンチユリーエレメントもしくはセプタム
弁による炉頂圧制御の状態へすみやかに移行させ
ることができて、高炉プラントの安定で且つ信頼
性のある操業が可能となる。

さらに炉頂圧制御を行う順位として第１番目は
タービン調節弁による炉頂圧制御、第２番目は可
変スロート型ベンチユリーエレメントによる炉頂
圧制御、第３番目、すなわち最終の制御手段とし
て従来から行われてきたセプタム弁による炉頂圧
制御の如く優先順位をつけているために高炉ガス
のエネルギ回収効率を増大させ得るとゝもに、高
炉ガスの減圧時に発生する騒音量を低減させるこ
とができるという効果を有するものである。

尚、本発明による制御装置は電気式、空気式及
び油圧式の従来から公知の制御要素またはそれら
の組合せにより構成可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は可変スロート型ベンチユリースクラバ
ーとタービンを具備した高炉系を示すブロツク
図、第２図は本発明による高炉ガス洗浄・エネル
ギ回収プラント制御装置の一実施例を示すブロツ
ク図、第３図ａ，ｂ，ｃは炉頂圧制御順位のブロ
ツク図である。 １……高炉、２……ダストキヤツチヤ、３……
ベンチユリースクラバー、４……可変スロート型
ベンチユリーエレメント、６……セプタム弁、７
……タービン調節弁、８……タービン、９……発
電機、１０……ガスホルダ、１１，２１……ター
ビン炉頂圧制御装置、１２，２２……ベンチユリ
ースクラバー炉頂圧制御装置、１３，２３……セ
プタム弁炉頂圧制御装置、１４，２４……炉頂圧
制御切換装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 高炉で発生するガス排出系統に、高炉ガスの
   洗浄を行うための可変スロート部を有するベンチ
   ユリースクラバーと、該ベンチユリースクラバー
   の下手側に設けた、高炉ガスエネルギを電気的エ
   ネルギとして回収するタービン調節弁を前置した
   タービンと発電機とからなるプラントと、該ター
   ビンと並列に設けたセプタム弁とよりなる高炉に
   おける炉頂圧制御装置において、 (a) 上記タービンの入口側に設けたタービン調節
   弁を、タービン調節操作切換装置２７を介して
   炉頂圧制御切換装置２４に接続し、該炉頂圧制
   御切換装置２４からの切換信号によりタービン
   調節弁を操作し、高炉の炉頂圧力を一定に保つ
   ようにした第１順位のタービン炉頂圧制御装置
   ２１と、 (b) 上記可変スロート部を、可変スロート型ベン
   チユリーエレメント装置切換装置３５を介して
   上記炉頂圧制御装置２４に接続し、該炉頂圧制
   御切換装置２４からの切換信号により可変スロ
   ート部を操作し、高炉の炉頂圧力を一定に保つ
   ようにした第２順位のベンチユリースクラバー
   炉頂圧制御装置２２と、 (c) 上記セプタム弁を、セプタム弁操作切換装置
   ３９を介して上記炉頂圧制御切換装置２４に接
   続し、該炉頂圧制御切換装置２４からの切換信
   号によりセプタム弁を操作し、高炉の炉頂圧力
   を一定に保つようにした第３順位のセプタム弁
   炉頂圧制御装置２３と、 を備え、上記順位の３種類の炉頂圧制御により、
   高炉に対するバツクアツプ体制がなされるように
   したことを特徴とする高炉における炉頂圧制御装
   置。