JP2002157023A - Furnace pressure control system - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、炉内の圧力を制御
するための制御装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a control device for controlling a pressure in a furnace.
【０００２】[0002]
【従来の技術】例えば、製鋼ダストである酸化鉄や酸化
ニッケル等の金属酸化物を還元して金属を回収するため
の金属酸化物還元炉（以下、還元炉という）の一種に、
金属酸化物を石炭やコークス等の還元材と混合し、必要
に応じて有機結合剤（バインダー）を添加して造粒した
被処理材（ペレット）を、炉室内を移動する炉床に載せ
てその炉室内を搬送しつつ還元雰囲気下で高温に加熱す
るインメトコ法（INMETCO Process ）と称される方法を
適用したものが知られている。例えば、特公昭６４−５
２３３号公報等に記載されている移動型炉床炉等がそれ
である。2. Description of the Related Art For example, a metal oxide reduction furnace (hereinafter, referred to as a reduction furnace) for reducing metal oxides such as iron oxide and nickel oxide, which are steelmaking dusts, to recover metals.
The metal oxide is mixed with a reducing agent such as coal or coke, and if necessary, an organic binder (binder) is added, and the granulated material (pellet) is placed on a hearth moving in the furnace chamber. There is known a method to which a method called INMETCO Process in which the material is heated to a high temperature under a reducing atmosphere while being transported in the furnace chamber is applied. For example, Japanese Patent Publication No. 64-5
A movable hearth furnace described in Japanese Patent No. 233, for example, is such.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な連続的に被処理材を投入して還元する還元炉では、そ
の炉室の一部に被処理材投入用に常時開口する開口部が
設けられている。この開口部は炉内外の気体を出入り可
能とするが、開口部から炉内の高温ガスが吹き出すと設
備損傷や安全上の問題等が生じることからそれらに対応
すべく設備が複雑化し、反対に開口部から空気が入り込
むと炉内温度が低下してエネルギ損失が大きくなる。そ
のため、気体の出入りを抑制すべく、その開口部におけ
る炉内外の圧力差が可及的に小さくなるように排気路
（煙道）から排出される気体流量を調節して炉内圧を制
御することが行われている。なお、上記のような還元炉
では、還元により金属酸化物から発生した酸素と還元材
とが化合した気体や、有機結合剤の分解ガス等が炉内に
おいて生成される。また、被処理材の加熱は通常ガス・
バーナで為されるが、その空燃比は還元雰囲気とする目
的で１未満に設定されることから、炉室内には未燃焼の
燃料ガスも存在する。そして、未燃ガスを燃焼して安全
なガスとしてから排出するために空気を加熱帯等に導入
している。上記の排気路は、これらの気体を排出するた
めに設けられている。By the way, in the above-mentioned reduction furnace in which the material to be treated is continuously charged and reduced, an opening which is always open for charging the material to be treated is provided in a part of the furnace chamber. Is provided. This opening allows gas inside and outside the furnace to enter and exit, but blowing out the high-temperature gas inside the furnace from the opening causes equipment damage and safety problems. When air enters through the opening, the temperature inside the furnace decreases, and the energy loss increases. Therefore, in order to suppress the inflow and outflow of gas, the pressure inside the furnace is controlled by adjusting the flow rate of gas discharged from the exhaust path (flue) so that the pressure difference between the inside and outside of the furnace at the opening is as small as possible. Has been done. In the above-described reduction furnace, a gas in which oxygen generated from a metal oxide by reduction and a reducing agent are combined, a decomposition gas of an organic binder, and the like are generated in the furnace. The heating of the material to be treated is
Although the burner is used, since the air-fuel ratio is set to less than 1 for the purpose of reducing atmosphere, unburned fuel gas also exists in the furnace chamber. Air is introduced into a heating zone or the like in order to burn unburned gas and discharge it as a safe gas. The above-mentioned exhaust path is provided for discharging these gases.
【０００４】しかしながら、炉内圧の僅かな変化で開口
部を通る気体流量は著しく変化するため、制御すべき圧
力変化は微小であって測定困難である。また、上述した
還元炉のように開口部が被処理材投入口である場合等、
構造次第で開口部に圧力センサを設置することが困難な
場合もある。そのため、開口部の圧力制御延いてはその
開口部を通した気体の出入りを高精度で制御することが
できなかった。このような問題は、還元炉に限られず、
開口部を備えてそこからの気体の出入りを抑制すべく炉
内圧制御が望まれる場合には同様に発生する。However, a slight change in the furnace pressure significantly changes the gas flow rate through the opening, so that the pressure change to be controlled is very small and difficult to measure. Further, in the case where the opening is a material to be treated input port as in the above-described reduction furnace,
Depending on the structure, it may be difficult to install a pressure sensor in the opening. For this reason, it was not possible to control the pressure at the opening and hence the flow of gas through the opening with high accuracy. Such problems are not limited to reduction furnaces,
This also occurs when furnace internal pressure control is desired to provide an opening to suppress the flow of gas through it.
【０００５】本発明は、以上の事情を背景として為され
たものであって、その目的は、開口部における圧力測定
が困難な場合にもその開口部における炉内圧を制御し得
る炉内圧力制御装置を提供することにある。The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a furnace pressure control capable of controlling the furnace pressure at an opening even when the pressure measurement at the opening is difficult. It is to provide a device.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】斯かる目的を達成するた
め、本発明の要旨とするところは、炉内で発生する気体
を排出するための排気路と、その排気路から排出される
気体流量を調節するための流量調節装置と、炉内と外部
との間で気体の移動可能な開口部と、その開口部から離
れた適宜の検出位置において炉内圧力を検出するための
圧力検出装置とを備えた加熱炉において、前記流量調節
装置を操作することによりその圧力検出装置の検出圧力
が設定圧力に一致するように炉内圧力を制御する制御装
置であって、(a) 炉内における気体発生量を取得する気
体発生量取得手段と、(b) その炉内気体発生量に基づき
前記開口部における圧力を所望の値とするための前記設
定圧力を決定する設定圧力決定手段とを、含むことにあ
る。In order to achieve the above object, the gist of the present invention is to provide an exhaust path for discharging gas generated in a furnace, and a flow rate of gas discharged from the exhaust path. A flow control device for adjusting the pressure, a gas movable opening between the inside and the outside of the furnace, and a pressure detecting device for detecting the furnace pressure at an appropriate detection position away from the opening. In the heating furnace provided with, a control device for controlling the furnace pressure so that the pressure detected by the pressure detecting device by operating the flow rate adjusting device to the set pressure, (a) gas in the furnace Gas generation amount acquisition means for obtaining the generation amount, and (b) set pressure determination means for determining the set pressure for setting the pressure at the opening to a desired value based on the furnace gas generation amount, It is in.
【０００７】[0007]
【発明の効果】このようにすれば、炉内圧力制御装置
は、気体発生量取得手段によって炉内における気体発生
量を取得し、設定圧力決定手段によってその気体発生量
に基づいて開口部における圧力を所望の値とするための
設定圧力を決定して、検出位置における圧力がその設定
圧力に一致するように炉内圧を制御する。そのため、定
常状態を仮定すれば、開口部と検出位置との間を流れる
気体流量は炉内における気体発生量に関係し、開口部で
の発生圧力（開口部内側の静圧と検出圧力との差）はそ
の気体流量の二乗に比例する（ベルヌーイの定理）こと
から、気体発生量と開口部での発生圧力は一定の関係に
ある。したがって、開口部における炉内圧すなわち静圧
を所望の値とするための検出位置における設定圧力は、
気体発生量に基づいて決定できることから、開口部にお
ける炉内圧測定の困難の有無に拘わらず、その開口部に
おける炉内圧を所望の値に制御できる。In this manner, the furnace pressure control device obtains the gas generation amount in the furnace by the gas generation amount obtaining means, and sets the pressure in the opening based on the gas generation amount by the set pressure determining means. Is set to a desired value, and the furnace pressure is controlled so that the pressure at the detection position matches the set pressure. Therefore, assuming a steady state, the flow rate of gas flowing between the opening and the detection position is related to the amount of gas generated in the furnace, and the pressure generated at the opening (the difference between the static pressure inside the opening and the detected pressure). The difference is proportional to the square of the gas flow rate (Bernoulli's theorem), so that the gas generation amount and the pressure generated at the opening have a fixed relationship. Therefore, the set pressure at the detection position for setting the furnace pressure at the opening, that is, the static pressure to a desired value, is:
Since the determination can be made based on the gas generation amount, the furnace pressure at the opening can be controlled to a desired value regardless of the difficulty in measuring the furnace pressure at the opening.
【０００８】[0008]
【発明の他の態様】ここで、前記炉内圧力制御装置は、
好適には、(c) 前記開口部と前記検出位置との間の炉内
の所定位置における炉内温度を測定する温度測定手段
と、(d) その炉内温度に基づいて前記気体発生量を前記
開口部と前記検出位置との間を流れる推定気体流量に換
算する気体流量推定手段とを含み、(b-2) 前記設定圧力
決定手段は、前記推定気体流量に基づいて前記設定圧力
を決定するものである。このようにすれば、炉内では発
生した気体の略定常的な流れにより一定の温度勾配が形
成されるため、開口部と検出位置との間の所定位置の温
度（代表温度）から開口部における温度が推定され、気
体発生量がその推定温度における気体流量に換算され
る。そのため、気体発生量が導入空気量および導入燃料
ガス流量等の標準状態における値から計算で求められ、
或いは気体発生量が開口部とは著しく温度の相違する排
気路における気体（排気）流量等で実質的に測定される
場合等にも、開口部と圧力検出位置との間を流れる実際
の気体流量が算出されることから、一層精度の高い圧力
制御を実施し得る。In another embodiment of the present invention, the furnace pressure control device comprises:
Preferably, (c) temperature measuring means for measuring the furnace temperature at a predetermined position in the furnace between the opening and the detection position, (d) the gas generation amount based on the furnace temperature Including gas flow rate estimating means for converting an estimated gas flow rate flowing between the opening and the detection position, (b-2) the set pressure determining means determines the set pressure based on the estimated gas flow rate Is what you do. With this configuration, a constant temperature gradient is formed in the furnace due to the substantially steady flow of the generated gas, so that the temperature at the predetermined position (representative temperature) between the opening and the detection position is reduced to the temperature at the opening. The temperature is estimated, and the gas generation amount is converted to a gas flow rate at the estimated temperature. Therefore, the gas generation amount is calculated from the values in the standard state such as the introduced air amount and the introduced fuel gas flow rate,
Alternatively, even when the gas generation amount is substantially measured by a gas (exhaust) flow rate in an exhaust passage having a temperature significantly different from that of the opening, the actual gas flow rate flowing between the opening and the pressure detection position. Is calculated, pressure control with higher accuracy can be performed.
【０００９】また、好適には、前記設定圧力決定手段
は、前記開口部における静圧が所望の値となるように実
験的に求めた比例定数を前記炉内気体発生量または前記
推定気体流量の二乗に乗じて前記設定圧力を算出するも
のである。実際に開口部を流れる気体の流量は炉内で発
生する気体の一部であるため、上記のように実験的に比
例定数を決定すれば、その割合の測定が困難な場合にも
高精度の制御が可能となる利点がある。Preferably, the set pressure determining means calculates a proportional constant experimentally determined so that a static pressure at the opening becomes a desired value by using the proportional amount of the in-furnace gas generation amount or the estimated gas flow rate. The set pressure is calculated by multiplying the square. Since the flow rate of the gas actually flowing through the opening is a part of the gas generated in the furnace, if the proportionality constant is determined experimentally as described above, even when the measurement of the ratio is difficult, high-precision There is an advantage that control is possible.
【００１０】また、好適には、前記気体発生量取得手段
は、炉内に供給される空気流量と燃料ガス流量とに基づ
いて、燃焼反応等により発生する反応ガス量および余剰
空気量の総量を発生する気体量とするものである。この
ようにすれば、これら反応ガス量および余剰空気量は炉
内雰囲気制御の目的で測定されるものであるため、新た
に測定装置を配置すること無く気体発生量を取得して設
定圧力を決定できる利点がある。[0010] Preferably, the gas generation amount obtaining means calculates a total amount of a reaction gas amount and a surplus air amount generated by a combustion reaction or the like based on a flow rate of the air supplied to the furnace and a flow rate of the fuel gas. It is the amount of gas generated. In this way, since the amount of the reaction gas and the amount of the excess air are measured for the purpose of controlling the atmosphere in the furnace, the amount of gas generated is obtained without newly disposing a measuring device, and the set pressure is determined. There are advantages that can be done.
【００１１】また、好適には、前記炉は、炉室が円環状
を成し、その軸心回りに回転させられる円環状の炉床に
被処理材が載せられてその炉室内を周方向に搬送される
ものである。本発明の炉内圧力制御装置は、このような
途切れの無い炉床を備えた回転床炉として構成された金
属酸化物還元炉にも好適に適用できる。Preferably, in the furnace, the furnace chamber has an annular shape, and a material to be processed is placed on an annular hearth that is rotated about its axis, and the furnace chamber is circumferentially moved. It is to be transported. The in-furnace pressure control device of the present invention can also be suitably applied to a metal oxide reduction furnace configured as a rotary hearth furnace having such a continuous hearth.
【００１２】また、好適には、前記設定圧力決定手段
は、関数発生器を用いて前記気体発生量からその値の対
応値として前記設定圧力を決定するものである。このよ
うにすれば、実験的に或いは回帰的に予め決定された関
数によって設定圧力を決定することができる。Preferably, the set pressure determining means determines the set pressure from the gas generation amount as a corresponding value of the gas generation amount using a function generator. In this way, the set pressure can be determined experimentally or recursively by a predetermined function.
【００１３】[0013]
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図面を
参照して詳細に説明する。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
【００１４】図１(a) は、本発明の炉内圧力制御装置が
備えられた金属酸化物還元炉（以下、還元炉という）１
０の炉体全体を示す図であり、図１(b) はその要部を異
なる角度から見た状態を示す図であり、図２は、その還
元炉１０の水平断面を、図３は、図２におけるIII −II
I 視断面をそれぞれ示す図である。図１(a) において、
還元炉１０は、略一様な高さ（厚さ）の円環状を成すも
のであって、同心に配された外周側周壁１２および内周
側周壁１４の間の上端位置および下端位置に、それぞれ
頂壁１６および底壁１８が設けられることにより、それ
らの間に環状の炉室（加熱空間）が形成されている。後
述するように、製鋼ダスト等から金属を回収するために
炉内に投入される金属酸化物は、この環状の炉室を搬送
される過程で還元される。なお、これら周壁１２、１４
および頂壁１６、底壁１８は全て断熱壁である。FIG. 1 (a) shows a metal oxide reduction furnace (hereinafter referred to as a reduction furnace) 1 provided with a furnace pressure control device of the present invention.
1 is a view showing the entire furnace body, FIG. 1 (b) is a view showing a state where the main part is viewed from different angles, FIG. 2 is a horizontal cross section of the reduction furnace 10, and FIG. III-II in FIG.
It is a figure which shows the I view cross section, respectively. In FIG. 1 (a),
The reduction furnace 10 is formed in an annular shape having a substantially uniform height (thickness), and is provided at an upper end position and a lower end position between the outer peripheral side peripheral wall 12 and the inner peripheral side peripheral wall 14 arranged concentrically. By providing the top wall 16 and the bottom wall 18 respectively, an annular furnace chamber (heating space) is formed between them. As will be described later, metal oxide introduced into the furnace to recover metal from steelmaking dust and the like is reduced in the process of being transported through the annular furnace chamber. The peripheral walls 12, 14
The top wall 16 and the bottom wall 18 are all heat insulating walls.
【００１５】還元炉１０は、図１(a) に一点鎖線で示す
ように、例えば周方向において区分された加熱帯２０、
中間帯２２、第１還元帯２４、第２還元帯２６、および
抽出帯２８の５つの部分を環状の炉室内に備える。これ
らのうち抽出帯２８以外の各帯は、外周側周壁１２およ
び内周側周壁１４に複数本（図２においては２本或いは
４本）のバーナ３０を有する。バーナ３０の各々には、
燃料ガス供給配管５６および空気供給配管５８が接続さ
れており、各帯の雰囲気温度を予め定められた1100〜 1
300(℃) 程度に加熱するために、ＣＯＧ（石炭をコーク
ス炉で乾留するときに発生するガス）やＬＰＧ（液化石
油ガス）等の燃料ガスと空気との混合気が炉室内に向か
って噴射されるようになっている。燃料ガスは、加熱帯
２０では理論空燃比以上で燃焼して十分に発熱させら
れ、中性乃至酸化性の炉内雰囲気でその温度が例えば 1
100(℃) 程度まで高められる。また、中間帯２２では理
論空燃比程度（例えば0.98〜1.00程度）で燃焼して、や
や還元性雰囲気で炉内温度が加熱帯２０と同程度或いは
それよりもやや高い 1250(℃) 程度の温度に高められ
る。また、還元帯２４、２６では理論空燃比よりも十分
に低い混合比（例えば0.85〜0.95程度）で燃焼して炉内
が還元性雰囲気で 1300(℃) 程度の雰囲気温度とされ
る。バーナ３０が設けられていない抽出帯２８ではやや
雰囲気温度が低く、1100(℃) 程度である。As shown by a dashed line in FIG. 1A, the reduction furnace 10 includes, for example, a heating zone 20 divided in a circumferential direction,
Five parts of an intermediate zone 22, a first reduction zone 24, a second reduction zone 26, and an extraction zone 28 are provided in an annular furnace chamber. Of these, each band other than the extraction band 28 has a plurality of (two or four in FIG. 2) burners 30 on the outer peripheral wall 12 and the inner peripheral wall 14. Each of the burners 30
The fuel gas supply pipe 56 and the air supply pipe 58 are connected, and the atmospheric temperature of each zone is set to a predetermined value of 1100 to 1
A mixture of air and fuel gas such as COG (gas generated when carbonizing coal in a coke oven) or LPG (liquefied petroleum gas) is injected into the furnace chamber to heat it to about 300 (° C). It is supposed to be. The fuel gas burns in the heating zone 20 at a stoichiometric air-fuel ratio or higher to generate sufficient heat, and the temperature of the fuel gas is, for example, 1% in a neutral or oxidizing furnace atmosphere.
It can be raised to about 100 (℃). Further, in the intermediate zone 22, the fuel is burned at about the stoichiometric air-fuel ratio (for example, about 0.98 to 1.00), and in a slightly reducing atmosphere, the temperature in the furnace is about 1250 (° C.) similar to or slightly higher than that of the heating zone 20. To be increased. Further, in the reduction zones 24 and 26, the furnace is burned at a mixture ratio sufficiently lower than the stoichiometric air-fuel ratio (for example, about 0.85 to 0.95), and the inside of the furnace is reduced to an atmosphere temperature of about 1300 (° C.). In the extraction zone 28 where the burner 30 is not provided, the ambient temperature is slightly low, about 1100 (° C.).
【００１６】また、外周側周壁１２のうち加熱帯２０お
よび中間帯２２に対応する部分には、バーナ３０間に位
置するようにそれぞれ１乃至複数個（図２においては３
個）の空気導入口３２が取り付けられている。この空気
導入口３２は、燃料ガスや生成ガスの完全な酸化に必要
な酸素を補う目的で炉内に空気を送り込むためのもので
ある。なお、空気導入口３２は、加熱帯２０および中間
帯２２にそれぞれ送り込まれる空気流量を独立して制御
できるように、それぞれ別系統の配管６８、７０に接続
されている。Further, one or a plurality (3 in FIG. 2) of the outer peripheral side peripheral wall 12 corresponding to the heating zone 20 and the intermediate zone 22 are located between the burners 30.
) Air inlets 32 are attached. The air inlet 32 is for sending air into the furnace for the purpose of supplementing oxygen necessary for complete oxidation of the fuel gas and the generated gas. The air inlet 32 is connected to pipes 68 and 70 of different systems so that the flow rates of air sent to the heating zone 20 and the intermediate zone 22 can be independently controlled.
【００１７】また、前記の頂壁１６は炉室を上側から覆
うものであるが、上記の加熱帯２０と抽出帯２８との間
の位置には、その頂壁１６の周方向の一部が切り欠かれ
ることにより、被処理物である金属酸化物のペレット３
４を炉内に投入するための投入口３６が設けられてい
る。投入口３６の上には、図示しないペレット造粒機で
製造されたペレット３４を投入するための投入装置の投
入部３８が位置させられており、そこからペレット３４
が適宜の速度で還元炉１０に投入される。したがって、
還元炉１０には投入口３６から連続的にペレット３４が
投入されるため、その投入口３６は常時開口させられて
おり、炉内外の気体はその投入口３６を通して出入り可
能である。なお、ペレット３４は、ペレット造粒機（ペ
レタイザ）に製鋼ダスト等を投入して還元材（カーボ
ン）、有機バインダ、および水等を適量添加することに
より、例えば7 〜13(mm)程度の適当な直径の球状乃至粒
状に成形される。本実施例においては、上記の投入口３
６が開口部に相当する。The top wall 16 covers the furnace chamber from above, and a part of the top wall 16 in the circumferential direction is located between the heating zone 20 and the extraction zone 28. By being cut out, the pellet 3 of the metal oxide to be treated is
There is provided an inlet 36 for charging the reactor 4 into the furnace. An input section 38 of an input device for inputting the pellets 34 manufactured by a pellet granulator (not shown) is located above the input port 36, and the pellets 34 are provided therefrom.
Is charged into the reduction furnace 10 at an appropriate speed. Therefore,
Since the pellets 34 are continuously charged into the reduction furnace 10 from the charging port 36, the charging port 36 is always opened, and gas inside and outside the furnace can enter and exit through the charging port 36. The pellets 34 can be prepared, for example, by feeding steelmaking dust or the like into a pelletizing machine (pelletizer) and adding an appropriate amount of a reducing agent (carbon), an organic binder, water, etc. to a suitable size of about 7 to 13 (mm). It is formed into a sphere or granule having a large diameter. In the present embodiment, the above-described input port 3
6 corresponds to the opening.
【００１８】また、加熱帯２０のうち投入口３６の近傍
の位置には、炉内で発生した生成ガスや過剰の空気等を
排出するための排気路すなわち煙道４０が頂壁１６から
立設されている。バーナ３０および空気導入口３２は炉
体の複数箇所に備えられている一方、煙道４０は加熱帯
２０のうち抽出帯２８よりの一箇所だけに備えられてい
ることから、図２に矢印ｇ1 、ｇ2 で示すように、生成
ガスは加熱帯２０および抽出帯２８の双方から煙道４０
に向かって流れる。但し、抽出帯２８および加熱体２０
と投入口３６とのそれぞれの間には、頂壁１６から下方
に向かう仕切り壁４２、４３が周壁１２、１４間に設け
られているため、加熱帯２０および第２還元帯２６の各
々の雰囲気はその仕切り壁４２、４３によって略区分さ
れている。At a position in the heating zone 20 near the inlet 36, an exhaust path, that is, a flue 40 for discharging generated gas, excessive air, and the like generated in the furnace is provided upright from the top wall 16. Have been. Since the burner 30 and the air inlet 32 are provided at a plurality of locations of the furnace body, the flue 40 is provided only at one location of the heating zone 20 from the extraction zone 28, so that the arrow g in FIG. 1 and g 2 , the product gas flows from both the heating zone 20 and the extraction zone 28 to the flue 40
Flows towards However, the extraction zone 28 and the heating element 20
Partition walls 42 and 43 extending downward from the top wall 16 are provided between the peripheral walls 12 and 14, respectively, between each of the heating zone 20 and the second reduction zone 26. Are roughly divided by the partition walls 42 and 43.
【００１９】また、煙道４０の近傍には圧力検出手段で
ある圧力センサ４４が、それよりも僅かに煙道４０から
離隔した位置には温度測定手段である温度センサ４５が
それぞれ設けられており、炉室内においてその煙道４０
の入口近傍の圧力（気圧）および炉内温度が測定され、
制御装置４６にそれら圧力信号および温度信号が送られ
る。圧力センサ４４は、例えば頂壁１６を貫通して設け
られており、温度センサ４５は、例えば仕切り壁４３を
貫通して設けられている。これらの位置関係から明らか
なように、温度センサ４５は、投入口３６と圧力センサ
４４による圧力検出位置との間の温度を測定する。制御
装置４６は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備え、予めＲ
ＯＭに記憶されたプログラムに従って、このような圧力
センサ４４および温度センサ４５の出力である炉内圧力
や炉内温度等の種々の測定値を処理し、その処理結果に
基づいて燃料ガス流量、空気流量や炉内圧力等を後述す
るような設定値に一致するように制御するものである。A pressure sensor 44 serving as pressure detecting means is provided near the flue 40, and a temperature sensor 45 serving as temperature measuring means is provided at a position slightly separated from the flue 40. The flue 40 in the furnace chamber
The pressure (atmospheric pressure) near the inlet of the furnace and the temperature inside the furnace were measured,
The pressure signal and the temperature signal are sent to the controller 46. The pressure sensor 44 is provided, for example, through the top wall 16, and the temperature sensor 45 is provided, for example, through the partition wall 43. As is clear from these positional relationships, the temperature sensor 45 measures the temperature between the inlet 36 and the pressure detection position by the pressure sensor 44. The control device 46 includes a CPU, a ROM, a RAM, and the like.
According to a program stored in the OM, various measured values such as the furnace pressure and the furnace temperature, which are the outputs of the pressure sensor 44 and the temperature sensor 45, are processed, and the fuel gas flow rate, air The flow rate, the furnace pressure, and the like are controlled so as to match set values as described later.
【００２０】また、抽出帯２８のうち投入口３６の近傍
の位置であって炉室外周外側には、還元処理を終えたペ
レット３４を排出するためのペレット排出口４８が設け
られている。図２に示すように、排出口４８の上には炉
体の径方向に略沿って伸びるスクリュー５０が炉室内に
設けられており、抽出帯２８に到達したペレット３４
は、図示しない駆動機構で軸心回りに回転させられるそ
のスクリュー５０によって炉室の外周側に送られ、排出
口４８から順次に排出させられる。排出されたペレット
３４は、再酸化を防止するための還元雰囲気下で冷却さ
れた後に回収されるが、そのための設備や機構は本実施
例の理解に必要ではないので説明を省略する。A pellet discharge port 48 for discharging the pellets 34 after the reduction treatment is provided in the extraction zone 28 at a position near the input port 36 and outside the furnace chamber. As shown in FIG. 2, a screw 50 extending substantially along the radial direction of the furnace body is provided above the discharge port 48 in the furnace chamber, and the pellets 34 reaching the extraction zone 28 are provided.
Is sent to the outer peripheral side of the furnace chamber by the screw 50 rotated about the axis by a drive mechanism (not shown), and is sequentially discharged from the discharge port 48. The discharged pellets 34 are collected after being cooled in a reducing atmosphere for preventing re-oxidation, but the equipment and mechanism therefor are not necessary for understanding the present embodiment, so that the description is omitted.
【００２１】また、還元炉１０内には、図２に示される
ように外周側周壁１２および内周側周壁１４の相互間隔
よりも僅かに小さい幅寸法を備えて円環状を成す炉床５
２が一つ設けられている。鉛直断面を表した図３に示さ
れるように、炉床５２は、ペレット３４が２〜３層程度
の厚みで載せられる略平坦なペレット載置部と、その幅
方向（炉体の径方向）における両端部に僅かな高さ寸法
を以て上方に向かって突設された側壁部とを有し、底面
の幅方向両端部位置に複数対の車輪５４を備えたもので
ある。この車輪５４は、炉床５２を一定の高さ位置に支
持するように炉体の周方向において適当な間隔を以て設
けられている。As shown in FIG. 2, the hearth 5 having an annular shape and having a width slightly smaller than the interval between the outer peripheral wall 12 and the inner peripheral wall 14 is provided in the reduction furnace 10.
2 are provided. As shown in FIG. 3 showing a vertical cross section, the hearth 52 has a substantially flat pellet mounting portion on which the pellets 34 are mounted with a thickness of about two to three layers, and a width direction (radial direction of the furnace body). And a side wall protruding upward with a slight height dimension at both ends of the base plate, and a plurality of pairs of wheels 54 are provided at both ends of the bottom surface in the width direction. The wheels 54 are provided at appropriate intervals in the circumferential direction of the furnace so as to support the hearth 52 at a fixed height.
【００２２】このため、炉床５２は、図２における紙面
に垂直な鉛直方向に沿って伸びるその軸心回りに回転可
能に構成されており、図示しない駆動機構によって例え
ば図に矢印Ｐで示される右回り方向に回転させられる。
すなわち、本実施例においては、還元炉１０は円環状の
炉内をその周方向に円環状の炉床５２が回転させられる
回転床炉に構成されている。投入口３６から投入された
ペレット３４は、回転させられている炉床５２に順次載
せられて加熱帯２０、中間帯２２、第１還元帯２４、お
よび第２還元帯２６を加熱されつつ順に通過させられ、
その過程で主にそれら還元帯２４、２６において金属に
還元され、抽出帯２８に設けられた排出口４８から排出
されて回収されることになる。For this reason, the hearth 52 is configured to be rotatable around its axis extending along a vertical direction perpendicular to the paper surface of FIG. 2, and is indicated by, for example, an arrow P in the figure by a drive mechanism (not shown). Rotated clockwise.
That is, in the present embodiment, the reduction furnace 10 is configured as a rotary hearth furnace in which an annular hearth 52 is rotated in the annular furnace in the circumferential direction. The pellets 34 charged from the charging port 36 are sequentially placed on the hearth 52 being rotated, and sequentially pass through the heating zone 20, the intermediate zone 22, the first reduction zone 24, and the second reduction zone 26 while being heated. Let me
In the process, the metal is mainly reduced in the reduction zones 24 and 26, and is discharged from the outlet 48 provided in the extraction zone 28 and collected.
【００２３】図４は、上記の還元炉１０の炉内圧力制御
構成の要部を説明する図である。なお、本図は制御の接
続構成を表すものであり、バーナ３０、空気導入口３
２、センサ位置、および炉内の各帯２０、２２等の配置
等を説明の便宜上変形して示している。図４において、
各帯２０、２２等にそれぞれ設けられたバーナ３０に
は、それぞれ燃料ガス供給配管５６および空気供給配管
５８が接続されている。それら配管５６、５８には、そ
れらの合流点よりも上流側にそれぞれ制御装置４６によ
って開度が制御される弁６０、６２が備えられており、
燃料ガス流量および空気流量が各帯２０、２２等毎に独
立して調節される。また、それら弁６０、６２よりも上
流側の位置には、燃料ガスおよび空気の流量を例えば差
圧によりそれぞれ測定するための差圧流量計６４、６６
が備えられ、それらにより測定された実際の流量を示す
流量信号が制御装置４６に送られるようになっている。
このため、弁６０、６２の開度は、流量計６４、６６に
よって測定された実際の流量の比が予め定められた空燃
比に一致し、且つ予め設定された炉内温度が実現される
ように調節されることになる。FIG. 4 is a view for explaining the main part of the internal pressure control structure of the above-mentioned reduction furnace 10. As shown in FIG. This figure shows a connection configuration for control, and includes a burner 30, an air inlet 3
2, the sensor position, and the arrangement of the bands 20, 22 and the like in the furnace are shown in a modified manner for convenience of explanation. In FIG.
Fuel gas supply pipes 56 and air supply pipes 58 are connected to the burners 30 provided in the respective bands 20, 22 and the like. The pipes 56 and 58 are provided with valves 60 and 62 whose opening is controlled by the control device 46 on the upstream side of their junction, respectively.
The fuel gas flow rate and the air flow rate are independently adjusted for each of the bands 20, 22 and the like. Further, at positions upstream of the valves 60, 62, differential pressure flow meters 64, 66 for measuring the flow rates of the fuel gas and the air, for example, by differential pressure, respectively.
So that a flow signal indicating the actual flow rate measured by them is sent to the controller 46.
Therefore, the opening degrees of the valves 60 and 62 are such that the ratio of the actual flow rate measured by the flow meters 64 and 66 matches the predetermined air-fuel ratio, and the preset furnace temperature is realized. Will be adjusted to
【００２４】また、加熱帯２０および中間帯２２にそれ
ぞれ設けられた空気導入口３２には、例えばバーナ３０
に接続された空気供給配管５８と供給源を共通とする空
気供給配管６８、７０がそれぞれ接続されている。空気
供給配管６８、７０の各々には、制御装置４６によって
開度が制御される弁７２、７４と、それぞれの空気流量
を例えば差圧により測定するための差圧流量計７６、７
８が備えられており、空気流量が相互に独立して測定さ
れ且つ調節される。これら空気供給配管６８、７０から
の導入空気流量は、弁７２、７４の開度を調節すること
により、流量計７６、７８により測定された流量が予め
設定された流量に一致するように制御される。この設定
流量は、例えば排気中の酸素濃度が設定値に一致するよ
うに、前記検出酸素濃度などに基づいて定められるもの
である。すなわち、バーナ３０は専ら温度調節の目的で
制御され、空気導入口３２は専ら雰囲気調節の目的で制
御される。なお、制御装置４６と弁７２、７４との間に
設けられている比率設定器８０は、加熱帯２０および中
間帯２２にそれぞれ供給される空気流量の配分を調節す
るものである。The air inlets 32 provided in the heating zone 20 and the intermediate zone 22 respectively have, for example, burners 30.
Are connected to the air supply pipe 58 connected to the air supply pipe 58 and the air supply pipes 68 and 70 having a common supply source. Each of the air supply pipes 68, 70 has a valve 72, 74 whose opening is controlled by the controller 46, and a differential pressure flow meter 76, 7 for measuring the respective air flow rate by, for example, a differential pressure.
8 are provided, and the air flow is measured and adjusted independently of each other. The flow rates of the air introduced from the air supply pipes 68 and 70 are controlled by adjusting the opening degrees of the valves 72 and 74 so that the flow rates measured by the flow meters 76 and 78 match the preset flow rates. You. The set flow rate is determined based on the detected oxygen concentration or the like so that the oxygen concentration in the exhaust gas matches the set value, for example. That is, the burner 30 is controlled exclusively for the purpose of temperature control, and the air inlet 32 is controlled exclusively for the purpose of atmosphere control. The ratio setting device 80 provided between the control device 46 and the valves 72 and 74 adjusts the distribution of the air flow supplied to the heating zone 20 and the intermediate zone 22, respectively.
【００２５】また、前記の煙道４０に続く排気経路に
は、冷却器８２、集塵機８４、ダンパ８６、およびファ
ン８８等が順次設けられている。そのため、還元炉１０
から排出された気体（排ガス）は、冷却器８２において
冷却されることによりその熱が回収され、集塵機８４に
おいて気体中に含まれる固形物が除去され、ファン８８
を通して図示しない煙突から排出される。また、上記の
ダンパ８６は、制御装置４６に駆動制御されるモータ９
０でその開度が調節されることにより、煙道４０を通し
て排出される気体流量を調節する流量調節装置である。
そのため、ダンパ開度は、例えば、圧力センサ４４によ
って検出される炉内圧力が設定圧力に一致するように定
められる。In the exhaust path following the flue 40, a cooler 82, a dust collector 84, a damper 86, a fan 88 and the like are sequentially provided. Therefore, the reduction furnace 10
(Exhaust gas) discharged from the cooling device 82 is cooled by a cooler 82 to recover the heat, and solid matter contained in the gas is removed by a dust collector 84.
Through a chimney (not shown). The damper 86 is a motor 9 driven and controlled by the controller 46.
This is a flow control device that controls the flow rate of gas discharged through the flue 40 by adjusting the opening degree at 0.
Therefore, the damper opening is determined, for example, such that the furnace pressure detected by the pressure sensor 44 matches the set pressure.
【００２６】図５は、上記制御装置４６の機能を説明す
る機能ブロック線図である。気体発生量取得手段９２
は、図示しない差圧流量計等で測定された煙道４０を流
れる排気流量の測定値を炉内における気体発生量として
取得し、或いは、前記の差圧流量計６４、６６、７６、
７８により測定された前記のバーナ３０および空気導入
口３２から供給される燃料ガス流量Ｑgas および空気流
量Ｑair の測定値に基づき、下記(1) によって炉内ガス
発生量Ｑf を算出する。 Ｑf ＝（Ｑair −Ａ0 Ｑgas ）＋Ｇ0 Ｑgas ・・・(1) ここで、Ａ0 は燃料ガスを完全燃焼させるための理論空
気量であり、Ｇ0 は燃料ガスを完全燃焼させたときに発
生する理論排ガス量である。すなわち、(1) 式では、炉
内における気体発生量Ｑf が、未反応のまま排出される
空気と排ガスとの和で求められる。燃料ガスとしてＣＯ
Ｇが用いられる場合はＡ0 ＝4.9 、Ｇ0 ＝5.6 程度であ
るから、導入空気流量Ｑair ＝6.0 程度とすると、燃料
ガス1(m3)に対して発生ガス量Ｑf は6.7(m3) 程度にな
る。なお、本願において気体の体積は特に断らない限り
標準状態における値である。FIG. 5 is a functional block diagram for explaining the function of the control device 46. Gas generation amount acquisition means 92
Obtains the measured value of the exhaust flow rate flowing through the flue 40 measured by a differential pressure flow meter or the like (not shown) as the amount of gas generated in the furnace, or obtains the differential pressure flow meters 64, 66, 76,
Based on the measured values of the fuel gas flow rate Q gas and the air flow rate Q air supplied from the burner 30 and the air inlet 32 measured at 78, the in-furnace gas generation amount Qf is calculated by the following (1). Q f = (Q air −A 0 Q gas ) + G 0 Q gas (1) where A 0 is a theoretical air amount for completely burning the fuel gas, and G 0 is a complete combustion of the fuel gas. This is the theoretical amount of exhaust gas generated when this is performed. That is, (1) In the formula, the gas generation amount Q f in the furnace is determined by the sum of the air and exhaust gas discharged remain unreacted. CO as fuel gas
When G is used, A 0 = 4.9 and G 0 = 5.6, so if the introduced air flow rate Q air = about 6.0, the generated gas amount Q f is 6.7 (m 3 ) for 1 (m 3 ) of the fuel gas. 3 ) about. In the present application, the volume of the gas is a value in a standard state unless otherwise specified.
【００２７】設定圧力決定手段９４は、上記のように取
得された気体発生量Ｑf から、圧力センサ４４の設けら
れた圧力検出位置における設定圧力Ｐ1sv を決定する。
この設定圧力Ｐ1sv は、投入口３６内側の静圧すなわち
炉内と炉外との差圧ＰA が零になったときの圧力検出位
置における圧力であり、例えば、実験的に求められた関
係に基づいて関数発生器を用いて求められ、或いは下記
(2) 式によって算出される。 Ｐ1sv ＝β1 Ｑf 2 ・・・(2) ここで、β1 は比例定数であり、Ｑf を圧力検出位置に
おける流速Ｖ1 に換算するための係数をＣ1 、投入口３
６と炉内圧力検出位置との間の圧損係数をＣ、炉内を流
れる気体のうちそれら投入口３６と圧力検出位置との間
を流れる割合をβ 0 、それら投入口３６と圧力検出位置
との間を流れる気体流通断面積をＳ、炉内気体の標準状
態における密度をρ0 としたとき、下記(3) 式で与えら
れる値である。なお、下記(3) 式において、圧力変動が
気体密度ρに与える影響は他の要因に比べて極めて小さ
いため無視して差し支えない。但し、β0 の測定は困難
であるから、β1 は、例えば還元炉１０の試運転時に投
入口３６における炉内外の気体の流量が零となるときに
上記(2) 式が成立するように実験的に定められる。例え
ば、ペレット３４を投入して還元炉１０を試運転し、投
入口３６を通したガスの出入りが無いように手動でダン
パ８６の開度を変更する。このときの炉内ガス発生量Ｑ
f 、検出圧力Ｐ1 、および検出温度すなわち炉内の代表
温度Ｔから下記(4) 式或いは(5) 式によってβ1 を求め
ることができる。なお、(5) 式は、検出温度Ｔから後述
する気体温度ＴA を推定し、その気体温度ＴA で炉内ガ
ス発生量Ｑf を補正した値である。また、ＴとＴA との
関係も試運転中に実験的に求める。 β1 ＝[(１−Ｃ)(β0 ／Ｓ）2 ＋Ｃ1 2](1/2)ρ0 ・・・(3) β1 ＝Ｐ1 ／Ｑf 2 ・・・(4) β1 ＝（Ｐ1 ／Ｑf 2)[273／(273＋ＴA )]・・・(5) The set pressure determining means 94 operates as described above.
Obtained gas generation amount QfFrom the provision of the pressure sensor 44
Set pressure P at the detected pressure detection position1svTo determine.
This set pressure P1svIs the static pressure inside the inlet 36,
Differential pressure P between inside and outside of furnaceAPressure detection position when becomes zero
Pressure, for example, the experimentally determined function
Calculated using a function generator based on
It is calculated by equation (2). P1sv= Β1Qf Two... (2) where β1Is the proportionality constant and QfTo the pressure detection position
Flow velocity V1The coefficient for converting to1, Input port 3
The pressure loss coefficient between the furnace 6 and the furnace pressure detection position is C,
Gas between the inlet 36 and the pressure detection position
Β 0, Their inlet 36 and pressure detection position
The cross-sectional area of the gas flowing between the furnace and the standard
The density in the state ρ0Is given by the following equation (3).
Value. In equation (3) below, the pressure fluctuation
The effect on the gas density ρ is extremely small compared to other factors
You can ignore it. Where β0Is difficult to measure
Therefore, β1For example, during trial operation of the reduction furnace 10.
When the gas flow inside and outside the furnace at the inlet 36 becomes zero
It is determined experimentally so that the above equation (2) holds. example
If the pellets 34 are charged, the reduction furnace 10 is
Manually remove gas so that no gas enters or exits through the inlet 36.
The opening degree of the pad 86 is changed. The amount of gas generated in the furnace at this time Q
f, Detection pressure P1, And the detected temperature, ie representative in the furnace
From the temperature T, β is calculated by the following equation (4) or (5).1Ask for
Can be Equation (5) will be described later from the detected temperature T.
Gas temperature TAAnd the gas temperature TAIn the furnace
Volume QfIs a corrected value. Also, T and TAWith
The relationship is also determined experimentally during the test run. β1= [(1-C) (β0/ S)Two+ C1 Two] (1/2) ρ0・ ・ ・ (3) β1= P1/ Qf Two・ ・ ・ (4) β1= (P1/ Qf Two) [273 / (273 + TA)]···(Five)
【００２８】一方、温度推定手段９６は、温度センサ４
５により測定された温度、すなわち投入口３６と圧力セ
ンサ４４との間における炉内温度から、その投入口３６
と圧力検出位置との間を流れる気体温度ＴA を推定す
る。気体流量推定手段９８は、その推定炉内温度ＴA を
用いて、前記気体発生量取得手段９２により取得した気
体発生量Ｑf から投入口３６と圧力検出位置との間を流
れる気体流量を、例えば下記(6) 式によってその推定気
体温度ＴA における気体流量Ｑf0に補正する。すなわ
ち、実際の気体流量（実流量）を推定する。このように
気体流量の温度補正が行われる場合には、前記設定圧力
決定手段９４は、その温度補正量を考慮して設定圧力Ｐ
1sv を決定する。例えば、前記の(2) 式で設定圧力Ｐ
1sv が算出される場合には、Ｑf に変えてＱf0が用いら
れる。 Ｑf0＝［(273＋ＴA ）／273 ］Ｑf ・・・(6)On the other hand, the temperature estimating means 96
5, that is, the temperature in the furnace between the inlet 36 and the pressure sensor 44,
Of the gas T A flowing between the pressure and the pressure detection position is estimated. Gas flow rate estimation unit 98 uses the estimated furnace temperature T A, a gas flow flowing between the inlet 36 and the pressure detection position from the gassing amount Q f obtained by the gas generation amount obtaining means 92, for example, by the following equation (6) to correct the gas flow rate Q f0 in the estimated gas temperature T a. That is, the actual gas flow rate (actual flow rate) is estimated. When the temperature correction of the gas flow rate is performed in this way, the set pressure determining means 94 considers the temperature correction amount and sets the set pressure P
Determine 1sv . For example, in the above equation (2), the set pressure P
If the 1sv is calculated, Q f0 is used in place of the Q f. Q f0 = [(273 + T A) / 273] Q f ··· (6)
【００２９】そして、圧力制御手段１００は、圧力セン
サ４４によって検出された検出圧力Ｐ1 が上記のように
して決定された設定圧力Ｐ1sv に一致するように、炉内
圧力を制御する。すなわち、例えばそれら検出圧力Ｐ1
と設定圧力Ｐ1sv との偏差が零となるようにモータ９０
を駆動してダンパ８６の開度を変更する。The pressure control means 100 controls the pressure in the furnace so that the detected pressure P 1 detected by the pressure sensor 44 coincides with the set pressure P 1sv determined as described above. That is, for example, the detected pressures P 1
Motor 90 such that the deviation between the pressure and the set pressure P 1sv becomes zero.
To change the opening of the damper 86.
【００３０】以上のように構成される還元炉１０を用い
て製鋼ダスト等をペレット化した金属酸化物を還元処理
するに際しては、炉床５２を図２に示す矢印Ｐ方向に一
定速度で回転させ、且つバーナ３０に前述したような空
燃比となるように燃料ガスおよび空気を供給して点火し
て炉内の各部を予め定められた温度に保持した後、空気
導入口３２から空気を導入すると共に、ペレット造粒機
で成形したペレット３４を還元炉１０の投入口３６から
一定の速度で炉内に投入する。When the metal oxide obtained by pelletizing steelmaking dust and the like is reduced using the reduction furnace 10 having the above-described structure, the hearth 52 is rotated at a constant speed in the direction of arrow P shown in FIG. The fuel gas and the air are supplied to the burner 30 so as to have the air-fuel ratio as described above, and ignited to maintain each part in the furnace at a predetermined temperature, and then introduce air from the air inlet 32. At the same time, the pellets 34 formed by the pellet granulator are charged into the furnace at a constant speed from the inlet 36 of the reduction furnace 10.
【００３１】投入されたペレット３４は、炉床５２の回
転に従って加熱帯２０から還元帯２４、２６に向かって
搬送され、その過程で還元雰囲気下で加熱されることに
より還元される。このとき、炉内で発生した気体（未反
応の空気を含む）は、図２に矢印ｇ1 、ｇ2 で示される
ように煙道４０に向かわせられ、前述したような排気経
路を通って排出されるが、矢印ｇ2 で示される抽出帯２
８側から煙道４０に向かう気体はその流通過程で投入口
３６を通過する。そのため、炉内圧と外圧とが相違する
とその差圧に応じた気体の流通が生じるが、本実施例に
おいては、その差圧すなわち投入口３６内側の静圧ＰA
が零となるように設定圧力Ｐ1sv が設定されている。し
たがって、常時開口する投入口３６が設けられているに
も拘わらず、そこを通した気体の出入りは生じていな
い。The charged pellets 34 are conveyed from the heating zone 20 to the reduction zones 24 and 26 according to the rotation of the hearth 52, and are reduced by being heated in a reducing atmosphere in the process. At this time, gas (including unreacted air) generated in the furnace is directed to the flue 40 as shown by arrows g 1 and g 2 in FIG. 2 and passes through the exhaust path as described above. is discharged, extracted band 2 shown by an arrow g 2
The gas flowing from the side 8 toward the flue 40 passes through the inlet 36 in the course of its circulation. For this reason, if the furnace internal pressure differs from the external pressure, a gas flows in accordance with the differential pressure. In this embodiment, however, the differential pressure, that is, the static pressure P A inside the inlet 36 is used.
There set pressure P sv so that zero is set. Therefore, despite the provision of the input port 36 which is always open, gas does not enter and exit through the input port 36.
【００３２】なお、還元炉１０が継続的に運転されてい
るとき、気体温度ＴA は一定の値に安定する。したがっ
て、前記の設定圧力決定手段９４が、試運転等により継
続的に運転した場合の実験データに基づいて定数β1 が
定められ或いは関数発生器で用いられる関係が定められ
ているものである場合には、実質的に気体温度を考慮し
たことになるため、前記気体流量推定手段９８による補
正（推定）を施す必要はない。すなわち、このような場
合には、温度ＴA が定数の一部を成すものとなる。[0032] Incidentally, when the reducing furnace 10 is operating continuously, the gas temperature T A is stabilized at a constant value. Therefore, when the set pressure determining means 94 determines the constant β 1 based on the experimental data in the case where the operation is continuously performed by the test operation or the like or the relationship used in the function generator is determined. Does not require correction (estimation) by the gas flow rate estimating means 98 since the gas temperature is substantially considered. That is, in such a case, it is assumed that the temperature T A forms part of a constant.
【００３３】要するに、本実施例においては、制御装置
４６は、気体発生量取得手段９２によって炉内における
気体発生量Ｑf を測定或いは計算によって取得し、設定
圧力決定手段９４によってその気体発生量Ｑf に基づい
て投入口３６における圧力Ｐ A を所望の値とするための
設定圧力Ｐ1sv を決定して、検出圧力Ｐ1 がその設定圧
力Ｐ1sv に一致するように炉内圧を制御する。そのた
め、定常状態において投入口３６内側における炉内圧す
なわち静圧ＰA とは一定の関係にある気体発生量Ｑf に
基づき、投入口３６における静圧ＰA を所望の値、本実
施例においては零とするための検出位置における設定圧
力Ｐ1sv を決定できることから、投入口３６における炉
内圧測定の困難の有無に拘わらず、その投入口３６にお
ける静圧Ｐ A を零に制御できる。この結果、 1000(℃)
程度にもなる熱風が投入口３６から吹き出すことが従来
の1/3 程度以下に抑制され、熱風からの設備保護のため
の構造が簡単になって炉および制御装置の製造・管理コ
ストが下がり、設備寿命が延び、炉周囲の環境汚染が抑
制され、安全性が高められる利点が得られる。また、投
入口３６からの大気吸引が従来の1/3 程度以下に抑制さ
れるため、大気吸引による温度低下が抑制され延いては
省エネルギー効果も得られる。In short, in this embodiment, the control device
46, in the furnace by the gas generation amount acquisition means 92
Gas generation QfBy measurement or calculation and set
The gas generation amount Q by the pressure determination means 94fBased on
Pressure at the inlet 36 ATo a desired value
Set pressure P1svTo determine the detection pressure P1Is the set pressure
Force P1svThe furnace pressure is controlled so as to match. That
In the steady state, the furnace pressure inside the inlet 36 is reduced.
That is, static pressure PAIs a certain amount of gas generation QfTo
Based on the static pressure P at the inlet 36AThe desired value, the real
In the embodiment, the set pressure at the detection position to be set to zero
Force P1svFrom the furnace at the inlet 36
Regardless of the difficulty of measuring the internal pressure,
Static pressure P ACan be controlled to zero. As a result, 1000 (℃)
Conventionally, hot air that can be blown out from the inlet 36
Less than about 1/3 of the
Of the furnace and control equipment
Costs, prolong equipment life, and reduce environmental pollution around the furnace.
The advantage is obtained that the safety is enhanced. In addition,
Atmospheric suction from the inlet 36 is suppressed to about 1/3 or less
Therefore, temperature drop due to atmospheric suction is suppressed and
Energy saving effect can also be obtained.
【００３４】また、本実施例においては、投入口３６と
圧力センサ４４との間に温度センサ４５が設けられてい
ることから、温度推定手段９６によってその測定温度に
基づいて投入口３６と圧力検出位置との間を流れる気体
温度ＴA が推定され、気体流量推定手段９８によって気
体発生量Ｑf を投入口３６と圧力検出位置との間を流れ
る気体温度に対応する推定気体流量（実流量）に補正す
ることができる。そのため、設定圧力決定手段９４によ
って、その実流量に基づいて設定圧力Ｐ1sv が決定され
ることから、一層精度の高い圧力制御を実施し得る。In this embodiment, since the temperature sensor 45 is provided between the inlet 36 and the pressure sensor 44, the temperature estimating means 96 detects the inlet 36 and the pressure based on the measured temperature. The temperature T A of gas flowing between the inlet 36 and the pressure detection position is estimated, and the gas flow rate estimating means 98 estimates the gas generation amount Qf as an estimated gas flow rate (actual flow rate) corresponding to the temperature of the gas flowing between the inlet 36 and the pressure detection position. Can be corrected. Therefore, since the set pressure P 1sv is determined by the set pressure determining means 94 based on the actual flow rate, pressure control with higher accuracy can be performed.
【００３５】また、本実施例においては、投入口３６を
通した炉内外の気体の流通がなくなる場合の値として実
験的に決定された比例定数β1 を気体発生量Ｑf の二乗
に乗じることにより、設定圧力Ｐ1sv を算出できる。そ
のため、気体発生量Ｑf のうち投入口３６と圧力検出位
置との間の気体流量の割合β0 が測定困難な状況におい
ても、実験的に定めた比例定数β1 を用いて高精度の制
御が可能となる利点がある。Further, in the present embodiment, by multiplying the proportional constant beta 1, which is experimentally determined as a value when the distribution of the furnace and out of the gas through the inlet 36 is eliminated to the square of the gas generation amount Q f Thus, the set pressure P 1sv can be calculated. Therefore, even in a situation where it is difficult to measure the gas flow rate β 0 between the inlet 36 and the pressure detection position in the gas generation amount Q f , high-precision control using the experimentally determined proportional constant β 1 is performed. There is an advantage that becomes possible.
【００３６】また、本実施例においては、気体発生量Ｑ
f は、炉内に供給される空気流量Ｑ air と燃料ガス流量
Ｑgas とに基づいて、燃焼反応等により発生する反応ガ
ス量（Ｇ0 Ｑgas ）および余剰空気量（Ｑair −Ａ0 Ｑ
gas ）の和で与えられる。そのため、前述したようにこ
れら反応ガス量および余剰空気量は炉内雰囲気制御の目
的で流量計６４、６６等で測定される流量から求め得る
ものであるため、新たに測定装置を配置すること無く気
体発生量Ｑf を取得して設定圧力Ｐ1sv を決定できる利
点がある。In this embodiment, the gas generation amount Q
fIs the air flow rate Q supplied to the furnace airAnd fuel gas flow
QgasReaction gas generated by combustion reaction, etc.
(G0Qgas) And excess air volume (Qair-A0Q
gas). Therefore, as described above,
The amount of these reaction gases and the amount of surplus air were determined by controlling the furnace atmosphere.
And can be obtained from the flow rate measured by the flow meters 64, 66, etc.
Without any additional measurement equipment.
Body QfAnd set pressure P1svCan be determined
There is a point.
【００３７】また、本実施例においては、還元炉１０
は、炉室が円環状を成し、ペレット３４がその軸心回り
に回転させられる円環状の炉床５２に載せられてその炉
室内を周方向に搬送される。そのため、搬送方向におい
て炉床５２に途切れがないことから、ペレット３４の投
入タイミングを炉床５２の位置に応じて制御する必要が
なく、運転制御が容易になる。また、その炉床５２の全
体が炉内に位置して常にペレット３４の搬送に用いられ
ることから直線的にペレット３４を搬送する長手状の炉
室が用いられる場合に比較して炉床の復路を設ける設置
上の無駄が無くなり、更に、ペレット３４の投入および
還元により得られた金属の回収を隣接した位置で行い得
る利点がある。In this embodiment, the reduction furnace 10
The furnace chamber has an annular shape, and the pellets 34 are placed on an annular hearth 52 that is rotated around the axis thereof and conveyed in the furnace chamber in the circumferential direction. Therefore, since there is no break in the hearth 52 in the transport direction, there is no need to control the charging timing of the pellets 34 according to the position of the hearth 52, and operation control is facilitated. Further, since the entire hearth 52 is located in the furnace and is always used for transporting the pellets 34, the return of the hearth is compared with a case where a longitudinal furnace chamber for linearly transporting the pellets 34 is used. There is an advantage that the waste of installation can be eliminated, and the metal obtained by charging and reducing the pellets 34 can be collected at an adjacent position.
【００３８】なお、上記の実施例においては、炉内圧力
制御の略全体が制御装置４６によってデジタル制御され
る場合について説明したが、例えば、炉内圧力（検出圧
力）Ｐ1 を設定圧力Ｐ1sv に一致させる制御は、図６に
示すように圧力調節計１０２を用いてアナログ制御して
もよい。図６において、圧力調節計１０２は、圧力セン
サ４５により検出された圧力が予め設定された圧力、す
なわち制御装置４６により決定された設定圧力Ｐ1sv に
一致するように、それらの偏差に応じた制御電流を出力
する。この出力電流は、モータ９０の出力を制御するも
のであり、フィードバック制御によりダンパ８６の開度
が調節されることになる。なお、図６には炉内圧力制御
をアナログ制御する場合だけを示しているが、バーナ３
０の空燃比制御や空気導入口３２の導入空気制御等も同
様にアナログ制御し得る。[0038] In the above embodiment has described the case where substantially the entire furnace pressure control is digitally controlled by the control device 46, for example, setting the furnace pressure (detected pressure) P 1 pressure P sv May be analog-controlled using the pressure controller 102 as shown in FIG. In FIG. 6, the pressure controller 102 controls the pressure in accordance with the deviation so that the pressure detected by the pressure sensor 45 coincides with a preset pressure, that is, the set pressure P 1sv determined by the control device 46. Outputs current. This output current controls the output of the motor 90, and the opening of the damper 86 is adjusted by feedback control. Although FIG. 6 shows only the case where the furnace pressure control is analog-controlled, the burner 3
Analog control can also be performed for the air-fuel ratio control of 0, the control of the introduced air at the air inlet 32, and the like.
【００３９】以上、本発明の一実施例を図面を参照して
詳細に説明したが、本発明は、更に別の態様でも実施さ
れる。While the embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings, the present invention can be embodied in still another embodiment.
【００４０】例えば、実施例においては、円環状の炉室
を備えて円環状の炉床５２がその内部で回転させられる
回転床炉に本発明が適用された場合について説明した
が、本発明は、全体として円環状を成すように炉床５２
が複数個に分割されている形式の回転床炉や、長手状の
炉室内をその長さ寸法よりも十分に小さい炉床がその両
端部に設けられた入口から出口に向かって移動させられ
る形式の移動床炉等であっても、常時開口する開口部を
有し且つその内側における静圧を制御することが望まれ
る炉であれば同様に適用される。特に、そのような炉に
おいて、開口部内側の圧力を直接測定することが困難な
ものに好適である。For example, in the embodiment, the case where the present invention is applied to a rotary hearth furnace in which an annular hearth 52 is provided and an annular hearth 52 is rotated inside has been described. , The hearth 52 so as to form an annular shape as a whole.
Or a type in which a hearth sufficiently smaller than the length of the hearth is moved from an inlet provided at both ends thereof to an outlet in a rotary hearth furnace of a type in which is divided into a plurality of pieces. The same applies to a moving-bed furnace or the like as long as the furnace has an opening that is always open and it is desired to control the static pressure inside the opening. In particular, it is suitable for such a furnace in which it is difficult to directly measure the pressure inside the opening.
【００４１】また、実施例においては、炉内の気体発生
量Ｑf を導入空気流量Ｑair と燃料ガス流量Ｑgas とに
基づいて算出していたが、通常、金属酸化物還元炉１０
ではペレット３４からも還元材と酸素との反応した気体
や有機結合剤の分解ガス等が発生する。したがって、前
記の制御方法ではこれらの生成量が比例定数に含まれる
ことになるが、これらの生成量はペレット投入量から求
め得るものである。そのため、必要であればペレット投
入量をセンサで測定する等により更に高精度の圧力制御
を実施することができる。Further, in the embodiment, had been calculated on the basis of the gas generation amount Q f in the furnace and introducing the air flow rate Q air and the fuel gas flow rate Q gas, usually, metal oxide reducing furnace 10
In this case, a gas in which the reducing agent has reacted with oxygen, a decomposition gas of the organic binder, and the like are also generated from the pellet 34. Therefore, in the above-described control method, these generated amounts are included in the proportionality constant, but these generated amounts can be obtained from the pellet input amount. Therefore, if necessary, more accurate pressure control can be performed by measuring the amount of injected pellets with a sensor or the like.
【００４２】また、実施例においては、ペレット３４の
加熱にガス・バーナ３０が用いられていたが、加熱方法
は公知の種々の方法を採用でき、例えば、電気ヒータを
用いてもよい。Further, in the embodiment, the gas burner 30 is used for heating the pellet 34, but various known methods can be adopted for the heating method, for example, an electric heater may be used.
【００４３】また、還元炉１０の炉室の分割帯数、各帯
２０、２２等における温度および雰囲気（例えばバーナ
３０の空燃比）等は、処理対象であるペレット３４の材
質や炉室構成等に応じて適宜変更されるものである。例
えば、炉室をそれぞれ一つの加熱帯と還元帯だけで構成
してもよい。The number of divided zones in the furnace chamber of the reduction furnace 10, the temperature and atmosphere (for example, the air-fuel ratio of the burner 30) in each of the zones 20, 22, etc., depend on the material of the pellet 34 to be treated, the furnace chamber configuration, Are appropriately changed according to the conditions. For example, the furnace chamber may be composed of only one heating zone and one reduction zone.
【００４４】また、実施例では煙道４０が加熱帯２０の
一箇所だけに設けられていたが、その複数箇所或いは加
熱帯２０および中間帯２２にそれぞれ設けることもでき
る。煙道４０を複数箇所に設ける場合には、それぞれに
ついて炉内圧制御のための排気流量制御を実施する必要
がある。In the embodiment, the flue 40 is provided only at one location of the heating zone 20, but it may be provided at a plurality of locations, or at the heating zone 20 and the intermediate zone 22, respectively. When the flue 40 is provided at a plurality of locations, it is necessary to control the exhaust flow rate for controlling the furnace internal pressure for each of the flues 40.
【００４５】その他、一々例示はしないが、本発明は、
その主旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え得るもので
ある。Although not specifically exemplified, the present invention
Various changes can be made without departing from the spirit of the invention.
【図１】(a) は本発明の炉内圧制御装置が備えられた金
属酸化物還元炉の全体を示す図であり、(b) は、その要
部を異なる角度から見た状態を示す図である。FIG. 1 (a) is a view showing an entire metal oxide reduction furnace provided with a furnace pressure control device of the present invention, and FIG. 1 (b) is a view showing a state where the main part is viewed from different angles. It is.
【図２】図１の金属酸化物還元炉の水平断面図である。FIG. 2 is a horizontal sectional view of the metal oxide reduction furnace of FIG.
【図３】図２におけるIII −III 視断面に対応する図で
ある。FIG. 3 is a view corresponding to a section taken along line III-III in FIG. 2;
【図４】図１の金属酸化物還元炉の炉内圧制御構成を説
明する図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a furnace pressure control configuration of the metal oxide reduction furnace of FIG.
【図５】図４の制御装置の機能を説明する機能ブロック
線図である。FIG. 5 is a functional block diagram illustrating functions of the control device of FIG. 4;
【図６】図１の炉に適用される他の制御構成例の要部を
示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a main part of another control configuration example applied to the furnace of FIG. 1;
１０：金属酸化物還元炉 ４０：煙道 ４４：圧力センサ（圧力検出装置） ４５：温度センサ ４６：制御装置 ８６：ダンパ（圧力調節装置） ９２：気体発生量取得手段 ９４：設定圧力決定手段 ９６：温度推定手段 ９８：気体流量推定手段 １００：圧力制御手段 10: Metal oxide reduction furnace 40: Flue gas 44: Pressure sensor (pressure detecting device) 45: Temperature sensor 46: Control device 86: Damper (pressure adjusting device) 92: Gas generation amount obtaining means 94: Set pressure determining means 96 : Temperature estimation means 98: Gas flow rate estimation means 100: Pressure control means
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ２７Ｂ 9/40 Ｆ２７Ｂ 9/40 Ｆ２７Ｄ 19/00 Ｆ２７Ｄ 19/00 Ｄ Ｆターム(参考） 4K001 AA10 AA19 BA02 BA14 BA15 CA23 GA12 GB11 4K012 DE03 DE06 DE08 4K050 AA02 AA04 BA02 BA06 CA08 EA03 EA04 EA08 4K056 AA09 AA11 BA06 CA02 CA07 FA01 FA08 5H316 AA01 BB02 CC02 CC08 DD07 DD08 EE02 ES02 ES05 FF01 FF22 FF23 GG04 HH04 HH08 HH12 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI theme coat ゛ (reference) F27B 9/40 F27B 9/40 F27D 19/00 F27D 19/00 DF term (reference) 4K001 AA10 AA19 BA02 BA14 BA15 CA23 GA12 GB11 4K012 DE03 DE06 DE08 4K050 AA02 AA04 BA02 BA06 CA08 EA03 EA04 EA08 4K056 AA09 AA11 BA06 CA02 CA07 FA01 FA08 5H316 AA01 BB02 CC02 CC08 DD07 DD08 EE02 ES02 ES05 FF01 FF22 H04H08H04
Claims (3)
気路と、その排気路から排出される気体流量を調節する
ための流量調節装置と、炉内と外部との間で気体の移動
可能な開口部と、その開口部から離れた適宜の検出位置
において炉内圧力を検出するための圧力検出装置とを備
えた加熱炉において、前記流量調節装置を操作すること
によりその圧力検出装置の検出圧力が設定圧力に一致す
るように炉内圧力を制御する制御装置であって、 炉内における気体発生量を取得する気体発生量取得手段
と、 その炉内気体発生量に基づき前記開口部における圧力を
所望の値とするための前記設定圧力を決定する設定圧力
決定手段とを、含むことを特徴とする炉内圧力制御装
置。An exhaust path for discharging gas generated in a furnace, a flow control device for adjusting a flow rate of gas discharged from the exhaust path, and movement of gas between the inside and the outside of the furnace. In a heating furnace equipped with a possible opening and a pressure detection device for detecting the pressure in the furnace at an appropriate detection position apart from the opening, the pressure detection device is operated by operating the flow rate control device. A control device for controlling a furnace pressure so that a detected pressure matches a set pressure, wherein a gas generation amount obtaining means for obtaining a gas generation amount in the furnace; And a set pressure determining means for determining the set pressure for setting the pressure to a desired value.
の所定位置における炉内温度を測定する温度測定手段
と、 その炉内温度に基づいて前記気体発生量を前記開口部と
前記検出位置との間を流れる推定気体流量に換算する気
体流量推定手段とを含み、前記設定圧力決定手段は、前
記推定気体流量に基づいて前記設定圧力を決定するもの
である請求項１の炉内圧力制御装置。2. A temperature measuring means for measuring a furnace temperature at a predetermined position in the furnace between the opening and the detection position, and the gas generation amount is measured based on the furnace temperature. 2. The furnace according to claim 1, further comprising gas flow rate estimating means for converting an estimated gas flow rate flowing between the detection position and the set pressure, wherein the set pressure determining means determines the set pressure based on the estimated gas flow rate. Pressure control device.
おける静圧が所望の値となるように実験的に求めた比例
定数を前記炉内気体発生量または前記推定気体流量の二
乗に乗じて前記設定圧力を算出するものである請求項１
または２の炉内圧力制御装置。3. The set pressure determining means multiplies a proportional constant experimentally determined so that a static pressure at the opening becomes a desired value by a square of the furnace gas generation amount or the estimated gas flow rate. 2. The method according to claim 1, wherein the set pressure is calculated.
Or the furnace pressure control device of 2.
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|---|---|---|---|
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010007937A (en) * | 2008-06-26 | 2010-01-14 | Idemitsu Kosan Co Ltd | Heating furnace control device |
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| WO2011065547A1 (en) * | 2009-11-30 | 2011-06-03 | 株式会社神戸製鋼所 | Rotary hearth furnace |
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-
2000
- 2000-11-17 JP JP2000350999A patent/JP2002157023A/en active Pending
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