(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
微粉炭をキャリアガスによって管内を気流輸送する方法において、前記微粉炭の平均粒子径及び粒度の標準偏差が下記式を満たすように設定されてなることを特徴とする微粉炭の気流輸送方法。
０．０４７６×Ｄｐ−４９．８７８×σ＋２９＞ｆ（ｄ，ｒ，Ｕｇ）
ただし、Ｄｐ：平均粒子径（μｍ）、σ：標準偏差（−）、ｆ（ｄ，ｒ，Ｕｇ）：補正関数［ｆ（ｄ，ｒ，Ｕｇ）＝ａ×ｒ×Ｕｇ２／ｄ、ここで、ａ：定数、ｒ：固気比、ｄ：配管径（ｍｍ）、Ｕｇ：搬送ガス流速（ｍ／秒）］
【請求項２】
請求項１に記載の微粉炭の気流輸送方法において、ｆ（ｄ，ｒ，Ｕｇ）＝４である微粉炭の気流輸送方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、微粉炭をキャリアガスによって管内を気流輸送する方法に関し、特に輸送管内での詰り（閉塞）の発生を防止することのできる気流輸送方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、高炉においては原燃料コストの低減を目的に多量の微粉炭を吹込むことが行われている。この微粉炭の高炉への吹込みは、図３に示すような設備により行われる。すなわち、微粉炭切り出しホッパ１１には粉砕機（図示せず）で石炭を粉砕して得られた所望粒子径の微粉炭が貯蔵されており、この切り出しホッパ１１より切り出された微粉炭は、輸送配管１２中に吹込まれるキャリアガス（例えば窒素ガス）の流れにより分配器１３に搬送されるとともに、分配器１３中で高炉１４の羽口１５の数に対応して均等に分配され、輸送支管１６を介して各羽口１５から高炉１４内に吹込まれる。
【０００３】
上記の高炉における微粉炭吹込み操業においては、従来より微粉炭を輸送管内に詰まらせることなく気流輸送することが望まれ、そのための種々の方法が提案されている。例えば、微粉炭中にチャーを数〜十数％混合する、あるいは微粉炭中に金属酸化物の粉末を搬送性向上剤として混合する、等である。
【０００４】
一方、本出願人も先に、微粉炭の気流輸送に際し、輸送される微粉炭の平均粒子径を粉砕ミルの粉砕能力を調節することなどによって調整し、微粉炭（特に高炭素含有率の微粉炭）を安定に気流輸送することのできる微粉炭の気流輸送方法を開発し、それを提案している（特開平６−４９５１６号公報参照）。その提案のものの要旨は、微粉炭をキャリアガスによって管内を気流輸送する方法において、この微粉炭の炭素濃度Ｃ（％）｛dry・ash freeの元素分析値｝に基いて、当該微粉炭の平均粒子径ｄｐ（ｍｍ）を下記条件式を満足するように設定するものである。
０．１３×１０-3ｅｘｐ（０．０５３×Ｃ）≦ｄｐ
ただし、式中Ｃは炭素濃度（％）を示す。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本出願人が上記に提案した方法は、原料石炭（微粉炭）の炭素濃度Ｃ（％）に基いて微粉炭の平均粒子径を管理して輸送するもので、チャーや向上剤を用いる方法に比べてそれらを用いない点で経済的な方法ではあるが、その後の調査において、平均粒子径だけの管理では必ずしも安定した微粉炭気流輸送ができない場合のあることが判明した。
【０００６】
そこで、本発明者等は、上記の問題を改善し、より安定して微粉炭を気流輸送し得る、微粉炭の気流輸送方法を開発することを目的として、更なる研究を重ね、本発明を完成させたものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明（請求項１）に係る微粉炭の気流輸送方法は、微粉炭をキャリアガスによって管内を気流輸送する方法において、前記微粉炭の平均粒子径及び粒度の標準偏差が下記式を満たすように設定されてなるものである。
０．０４７６×Ｄｐ−４９．８７８×σ＋２９＞ｆ（ｄ，ｒ，Ｕｇ）
ただし、Ｄｐ：平均粒子径（μｍ）、σ：標準偏差（−）、ｆ（ｄ，ｒ，Ｕｇ）：補正関数［ｆ（ｄ，ｒ，Ｕｇ）＝ａ×ｒ×Ｕｇ２／ｄ、ここで、ａ：定数、ｒ：固気比、ｄ：配管径（ｍｍ）、Ｕｇ：搬送ガス流速（ｍ／秒）］
【０００８】
本出願人が特開平６−４９５１６号公報に提案したような平均粒子径を管理するだけでも気流輸送中の閉塞はかなり改善されるが、平均粒子径を管理してもなお且つ生じる詰り（閉塞）の際の状況を調査検討したところ、気流輸送される微粉炭の粒度のばらつき（標準偏差）が大きいと流動性が悪化し閉塞を発生しやすい傾向にあることが判明した。
【０００９】
そこで、本発明者等は特性の異なる２種類の石炭種、Ａ炭（粉砕後粒度が小さくなりやすく使い難い炭種、ＨＧＩ＝８４）、Ｂ炭（通常炭、ＨＧＩ＝４９）を用い、その配合を変えて、▲１▼混合後粉砕したもの、▲２▼別々に粉砕した後、混合したもの（平均粒子径は一定で、標準偏差を変えたもの）を用意し、それぞれの流動性（ＦＦ）を測定した。その結果を表１並びに図１に示す。なお、▲１▼は表１の試料番号１〜７が、▲２▼は表１の試料番号８〜１１がそれぞれ該当する。また、図１ａは、表１の値を流動性と平均粒子径との関係で、図１ｂは表１の値を流動性と標準偏差との関係でそれぞれ表わしたものである。また、図１のプロットに添えた数字は試料番号である。
【００１０】
【表１】
0003721090.tif 000002
【００１１】
上記表１及び図１からも理解されるように、気流輸送される微粉炭の標準偏差が大きいと流動性が悪化し閉塞を発生しやすい傾向にあることが分かる。その理由は、標準偏差が大きいと粒子径の比較的小さな微粉炭が比較的粒子径の大きな微粉炭の隙間に入り込み、微粉炭同士に接点（配位数）が増加することにより、微粉炭粒子間に働く相互作用力（主に摩擦力）が大きくなり、流動性が悪化するためと推定される。従って、本発明では微粉炭の標準偏差も所定の目標値を満たすように設定するもので、これにより管内を流れる微粉炭の流動性の悪化が抑制され、閉塞が起こり難くなったものと推測される。
【００１２】
すなわち、本発明においては、微粉炭の平均粒子径及び粒度の標準偏差は下記式を満たすものとしていることから、微粉炭の平均粒子径及び粒度の標準偏差の所定の目標値を配管径及び固気比を加味して設定することで、管内における微粉炭の流動性が維持でき、上記の作用効果がより効果的に得られ閉塞させることなく微粉炭の気流輸送をすることができる。
０．０４７６×Ｄｐ−４９．８７８×σ＋２９＞ｆ（ｄ，ｒ，Ｕｇ）
ただし、Ｄｐ：平均粒子径（μｍ）、σ：標準偏差（−）、ｆ（ｄ，ｒ，Ｕｇ）：補正関数［ｆ（ｄ，ｒ，Ｕｇ）＝ａ×ｒ×Ｕｇ２／ｄ、ここで、ａ：定数、ｒ：固気比、ｄ：配管径（ｍｍ）、Ｕｇ：搬送ガス流速（ｍ／秒）］
【００１３】
なお、上記式は、微粉炭の流動特性と設備条件、操業条件を加味して、配管が閉塞しない条件を表した式である。すなわち、上述した流動性（ＦＦ）の測定結果（表１）から、ＦＦを平均粒子径、標準偏差を変数にした重回帰式（ＦＦ＝０．０４７６×Ｄｐ−４９．８７８×σ＋２９）で表現し、これに配管径、固気比、吹込みガス流速によって決まる補正関数ｆ（ｄ，ｒ，Ｕｇ）を加味して求めたものである。そして、ＦＦ値がｆ（ｄ，ｒ，Ｕｇ）より大きければ、配管が閉塞しない微粉炭の流動性が確保できる。また、後記実験装置から、ＦＦ値が４以上を満たす場合には微粉炭の流動性が良いことが確認されており、現状の設備条件、操業条件ではｆ（ｄ，ｒ，Ｕｇ）は４であることが分かった。なお、高炉における微粉炭吹込みの際の一般的な条件は、概ね、固気比：１０〜２０、配管径：２０〜４０ｍｍ、搬送（吹込み）ガス流速：２０〜３５ｍ／秒である。
【００１４】
一方、上記式から理解されるように、配管の閉塞防止にはｆ（ｄ，ｒ，Ｕｇ）を小さくする手段を講じることが考えられる。そのためには、配管径ｄを大きくするか、固気比ｒあるいは搬送ガス流速Ｕｇを下げるか、のいずれかで可能となる。しかしながら、配管径を大きくする方法は大きな設備改造費用を伴い経済的によい方法ではなく、固気比や吹込みガス流速を下げる方法は、微粉炭搬送量を下げることに通じるので設備本来の目的に反する。従って、本発明は、微粉炭粒度、標準偏差を所定の目標値を満たすように設定することにより、管内を流れる微粉炭の流動性の悪化を抑制し、閉塞を防止するとしたものである。なお、本発明における微粉炭の粒度等の測定は、マイクロトラック（島津製作所製、型式：ＳＡＬＤ−２０００Ａ−９８Ａ２）により測定し、また平均値及び標準偏差σは以下の数式によって定義されるものである。
【００１５】
平均値＝１０μ、標準偏差＝σ
ただし、
【数１】
0003721090.tif 000003
【００１６】
【発明の実施の形態】
微粉炭の気流輸送特性は、微粉炭をキャリアガスによって輸送した場合の管内の圧力損失によって評価される。すなわち、気流輸送特性の良い微粉炭の場合には、その圧力損失は低く、気流輸送特性の悪い場合には圧力損失が高くなるはずである。そこで本発明者等は、図２に示す実験装置を用い微粉炭の気流輸送を行った。なお、図２において、符号１は微粉炭用ホッパ、２は微粉炭切出し用テーブルフィーダ、３は微粉炭気流輸送配管、４はサイクロンであって、微粉炭切出し用テーブルフィーダ２から切出された微粉炭５は微粉炭気流輸送配管３内を窒素ガスをキャリアガスとしてサイクロン４へと気流輸送される。
【００１７】
上記図２に示す実験装置を用いた微粉炭の気流輸送は、微粉炭気流輸送配管３の管径＝１０ｍｍ、長さ＝２ｍ、固気比＝２０、気流速度＝４ｍ／ｓに設定する一方で、本発明例の微粉炭として上記表１の試料番号４（微粉炭の平均粒子径＝３３．０５μｍ、標準偏差＝０．５４５）と、比較のための微粉炭として試料番号２（微粉炭の平均粒子径＝１７．１６μｍ、標準偏差＝０．５３３）を用いて気流輸送した。その結果、試料番号４の微粉炭の場合は管内圧力損失が１．８８ｋＰａで閉塞などの問題もなく気流輸送ができたが、試料番号２の場合は管内圧力損失が２．９０ｋＰａと高く、閉塞が懸念される。なお、上記実験装置では管内圧力損失が２．９４ｋＰａになると閉塞を起こすことが過去の実験で確認されている。
【００１８】
因みに、高炉における実操業においては、ＦＦ値が４以上（平均粒子径＝３０μｍ以上、標準偏差＝０．５２９以下）を満たすように調整した微粉炭を用いており、これにより微粉炭の気流輸送が円滑に行えている。
【００１９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る微粉炭の気流輸送によれば、輸送管内での詰りの発生を防止して微粉炭を気流輸送することができ、特に高炉においては、配管内で閉塞させることなく安定した微粉炭の吹込みが期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】微粉炭の流動性と平均粒子径、標準偏差との関係を示す図であって、ａは流動性と平均粒子径との関係、ｂは流動性と標準偏差との関係をそれぞれ示すグラフ図である。
【図２】実験装置の説明図である。
【図３】高炉への微粉炭吹込みプロセスの概要を示す説明図である。
【符号の説明】
１：微粉炭用ホッパ              ２：微粉炭切出し用テーブルフィーダ
３：微粉炭気流輸送配管    ４：サイクロン          ５：微粉炭
【図１】
0003721090.tif 000004
【図２】
0003721090.tif 000005
【図３】
0003721090.tif 000006