(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
竪型炉の燃焼部へ供給される燃料として可燃性有機物を利用する際に、
可燃性有機物の発熱量と、該有機物に中性子を照射した際に生成される熱中性子量との関係を示した検量線を予め求めておき、
燃料部へ供給する有機物に中性子を照射し、生成される熱中性子量を上記検量線にあてはめて該有機物の発熱量を算出し、
上記有機物の発熱量と燃料部に供給される供給速度から、該有機物由来の単位時間当たりの投入熱量を計算し、
上記単位時間当たりの投入熱量を上記供給速度で制御することを特徴とする堅型炉への燃料供給法。
【請求項２】
可燃性有機物の少なくとも一部として有機物廃材を使用する請求項１に記載の燃料供給法。
【請求項３】
竪型炉の燃焼部へ供給される燃料として可燃性有機物を利用する燃料供給装置であって、
該有機物の供給ラインに設けられた該有機物の発熱量測定センサーと、該センサーにより測定された発熱量を基に前記有機物の供給量を投入熱量に換算する換算機構と、燃焼部への熱量投入速度を制御する制御機構を備え、
前記発熱量測定センサーが、前記可燃性有機物に中性子を照射して生成される熱中性子量を、可燃性有機物の発熱量と該有機物に中性子を照射した際に生成する熱中性子量との関係を示した検量線にあてはめて該有機物の発熱量を算出するものであることを特徴とする竪型炉への燃料供給装置。
【請求項４】
前記制御機構が、前記センサーによって測定される発熱量を基に、燃焼部への熱量投入速度の設定値と該燃焼部での実際の発熱量との差を求める差分機構と、該差分機構によって求められる熱量の差を前記熱量投入部にフィードバックして熱量投入速度を制御する機能を備えている請求項３に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高炉等の竪型炉の燃焼部へ供給される燃料として可燃性有機物、特に有機物廃材を利用する際に、これら可燃性有機物の発熱量を簡単な方法で精度よく測定しつつ、燃焼部への投入熱量を適正に制御し、安定して高い燃焼効率が得られる様に改善された方法と装置に関するものであり、この方法および装置は、例えば各種合成樹脂製品や古タイヤ等の有機物廃材を、高炉等の竪型炉の燃料として利用する際に有効に活用できる。
【０００２】
【従来の技術】
現在各社で稼動している代表的な竪型冶金炉である高炉では、コークスを主燃料および酸化鉄の還元剤として使用されてきたが、コークスの製造には比較的高品位の石炭を使用しなければならないこと、その製造には多量のエネルギー消費が伴うこと、等の理由から、より安価な補助燃料として重油、微粉炭、天然ガスなどを高炉羽口部から炉内へ直接吹込む方法が既に実用化されている。例えば銑鉄１トンを製造するのに、補助燃料として微粉炭を２５０ｋｇ以上吹込む技術が開発され、コークスを微粉炭で置換することでコークス使用量の大幅な低減を可能にしている。
【０００３】
他方、近年可燃性有機物廃材の排出量は膨大な量に上っており、それらの廃材の殆どは埋立投棄や焼却処理されているが、それらの大部分は自然力による分解性が乏しいことから、埋立て投棄場所の確保が困難になっている。また焼却処理するにしても、ＮＯｘやダイオキシンなどの大気汚染が社会問題化してくるにつれて、燃焼条件などの厳密な管理が必要となっている。この様なところから、前述の如く可燃性の有機物廃材を高炉等の竪型炉の補助燃料として利用しようとする研究も進められている。
【０００４】
例えば特開平１０−８８２１０号公報などには、使用済み合成樹脂製ボトル容器が相当の発熱量を有していることに注目し、これを竪型炉の燃料として有効に活用する方法を開示しており、これらの方法は、廃材を燃料として有効利用しつつ廃棄処理に伴う問題を解消することのできる技術として、今後もますます発展していくものと予測される。即ち通常の有機物廃材は炭化水素を主成分とするものであるから、これを高炉羽口から吹込むと、高温の送風中で燃焼し熱源として有効に消費されると共に、ＣＯやＨ2を主体とする高温の還元性ガスを生成し、炉頂から装入される金属酸化物の昇温・還元・溶融に有効に利用できるからである。
【０００５】
ところで、これら可燃性有機物廃材を燃料として有効利用しようとする場合に遭遇する最大の問題点は、回収される場所や時期などによって廃材の発熱量が千差万別であることである。そのため、特定の発熱量を有する重油や微粉炭等の化石燃料を使用する場合の様に安定した燃焼制御がむずかしいという点であり、延いては、例えば高炉燃料等として利用した場合に安定操業を維持できなくなるといった問題を生じてくる。
【０００６】
そこでこうした問題を改善するため、大企業や地方公共団体で分別収集された可燃性有機物廃材、例えば合成樹脂ボトル廃材や古タイヤのみを選別して利用し、発熱量を均質化することも試みられている。しかしながら、たとえば合成樹脂廃材一つを取ってもその種類は極めて多く、その種類によって発熱量は著しく異なるので、前述の如く分別使用を図ったとしても、可燃性廃材の発熱量を一定の範囲に収めることは実質的に不可能である。
【０００７】
そこで、これらの可燃性有機物廃材を燃料として利用するに当たっては、該廃材の発熱量をその都度事前に測定し、その発熱量に応じて該廃材の供給量や燃焼空気量を適正に制御する必要がある。しかしながら、可燃性廃材の種別などは分別回収の場所や時期などによって著しく異なり、該廃材を燃料源として支障なく実用化するにはその発熱量をその都度測定して供給量を制御しなければならず、そのためには複雑且つ高価な設備と制御手段が必要となるので、実用にそぐわない。
【０００８】
他方、石油製品の発熱量を測定する方法としては、たとえばＪＩＳ  Ｋ２２７９に規定されている如く熱研式ボンベ型熱量計を使用する方法が知られている。この方法は、酸素封入された密閉ボンベ内でサンプルを実際に燃焼させ、燃焼前後の温度差から発熱量を測定する方法であり、発熱量自体は正確に求めることができる。ところがこの方法は、バッチ法により燃料の発熱量を実際に測定する方法であり、標準化された燃料の発熱量を測定する方法としては有効に活用できるが、前述の如く化学成分や配合組成などが不特定且つ不均一な可燃性有機物廃材を燃焼装置へ連続的に供給する際に、当該廃材の発熱量測定に利用することは実質的に不可能である。
【０００９】
また前記特開平１０-８８２１０号公報には、合成樹脂廃材を高炉等の竪型炉へ燃料として吹き込む際に、供給の前段階で合成樹脂廃材を種別や形態別に予め仕分けし、低還元力で低発熱量の合成樹脂廃材に高還元力で高発熱量の合成樹脂廃材を適量配合して使用することにより、コークス並みの発熱量を確保する技術を提案している。しかしこの方法を実現するには、材質選別装置を用いたかなり厳密な仕分け作業を必要とする他、仕分けされた各材質別の発熱量の測定と、適切な配合比率の計算、更には仕分け廃材毎の供給量比の制御などが煩雑で且つ複雑な制御装置が必要となり、設備面の負担増が軽視できない。しかもこの方法は、高発熱量廃材と低発熱量廃材の需給バランスが一定であることを前提として長期操業を実現できる方法であって、上記需給バランスが不均一である場合は長期的対応ができない。
【００１０】
更に合成樹脂廃材の仕分け装置として、例えば光学式材質判定機器による光吸収ピークを利用する方法が公知であるが、これらの方法では測定対象物の混合割合まで知ることはできず、しかも測定結果は測定対象物の性状（色や粒径など）にも大きく影響を受けるため、オンラインで発熱量を正確に推定することは殆ど不可能である。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の様な事情に着目してなされたものであって、その目的は、分別回収されているか否かを問わず、可燃性高分子廃材の如き可燃性有機物の発熱量を簡単な方法でほぼ正確に推定可能とし、高炉の如き竪型炉の補助燃料として支障なく有効に活用することのできる方法と装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決することのできた本発明に係る燃料供給法とは、高炉の如き竪型炉の燃焼部へ供給される燃料として例えば高分子廃材等の可燃性有機物を利用する際に、可燃性有機物の発熱量と、該有機物に中性子を照射した際に生成される熱中性子量との関係を示した検量線を予め求めておき、燃料部へ供給する有機物に中性子を照射し、生成される熱中性子量を上記検量線にあてはめて該有機物の発熱量を算出し、上記有機物の発熱量と燃料部に供給される供給速度から、該有機物由来の単位時間当たりの投入熱量を計算し、上記単位時間当たりの投入熱量を上記供給速度で制御する方法を採用しており、前記有機物を含めた補助燃料全体としての発熱量をほぼ正確に求めることができ、該発熱量に応じて熱量投入速度を制御することにより、燃焼部での発熱量を容易に制御することができるところに要旨を有している。
【００１４】
また本発明の燃料供給装置は、上記方法の実施に有効に利用することのできる制御機構を備えたもので、具体的には、竪型炉の燃焼部へ供給される燃料として可燃性有機物を利用する燃料供給装置であって、該有機物の供給ラインに設けられた該有機物の発熱量測定センサーと、該センサーにより測定された発熱量を基に前記有機物の供給量を投入熱量に換算する換算機構と、燃焼部への熱量投入速度を制御する制御機構を備え、
前記発熱量測定センサーが、前記可燃性有機物に中性子を照射して生成される熱中性子量を、可燃性有機物の発熱量と該有機物に中性子を照射した際に生成する熱中性子量との関係を示した検量線にあてはめて該有機物の発熱量を算出する機構であり、該有機物の種類や配合組成などの如何を問わず全体としての投入熱量を簡単且つ正確に制御することができるところに要旨を有している。
【００１５】
この装置における前記制御機構として、前記センサーによって測定される発熱量を基に、燃焼部への熱量投入速度の設定値と該燃焼部での実際の発熱量との差を求める差分機構と、該差分機構によって求められる熱量の差を前記熱投入部にフィードバックして熱量投入速度を制御する機能を備えたものを使用すれば、供給される可燃性有機物全体の投入熱量として制御することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態および実施例】
上記の様に本発明では、可燃性有機物を高炉羽口などへ燃料として供給する際に、該可燃性有機物の発熱量を簡単な方法で正確に測定し、該発熱量に応じて燃料としての供給量を適正に制御して常に安定した燃焼状態と発熱量を維持することのできる技術を提供するものであるが、本発明は、特に可燃性有機物廃材を有効利用し、その発熱量測定に中性子の照射を用いて該中性子が上記有機物廃材に衝突することによって生じる中性子の量から当該有機物廃材の発熱量を求め、燃焼部への熱量投入速度を制御する方法として極めて有効に活用できるので、以下の説明ではこれらを代表的に取り上げて説明を勧める。
【００１７】
中性子の照射によって生成する熱中性子量を水分の定量に利用する技術は既に公知であり、熱中性子水分計がこれに相当する。この方法は、水分を含む供試材に中性子を照射した場合、該中性子が、該中性子に対し質量差の大きい金属原子などに衝突したとき、その衝突にもかかわらず中性子の運動エネルギーは殆ど減衰しないが、中性子に対し質量差の小さな水素原子に中性子が衝突した場合は、その衝突により中性子の運動エネルギーは大幅に減衰されて熱中性子が生成する。そして、生成する該熱中性子量は、被測定試料中に含まれる水素原子の量にほぼ比例するので、中性子を被測定試料に照射した後、生成する（運動エネルギーの減衰した）熱中性子の量を水素原子量に換算すれば、該熱中性子量から試料中に含まれる水素原子量をほぼ正確に求めることができるのである。
【００１８】
本発明者らは、こうした中性子の特性、即ち水素原子に衝突したときに熱中性子が生成するという特性を活用し、これを可燃性有機物廃材の発熱量の推定に活用できるのではないかと考えた。即ち可燃性有機物廃材は、質量数の小さな水素（Ｈ）や炭素（Ｃ）を主たる構成元素とするものであり、これら構成元素への中性子の衝突によって生じる熱中性子量と当該可燃性有機物廃材の発熱量の間に一定の相関関係があるのではないかと考え、その線に沿って研究を進めてきた。
【００１９】
その結果、後でも詳述する如く、可燃性有機物廃材に中性子を照射したときに生成する熱中性子の量と、当該有機物廃材の発熱量には一定の相関関係があり、特定の測定条件下で生成する熱中性子量と発熱量の関係を標準の関係式（検量線）として求めておき、当該測定条件下で被測定物たる可燃性有機物廃材への照射によって生じる熱中性子量を定量してこれを上記検量線に当てはめれば、当該可燃性有機物廃材の発熱量をほぼ正確に測定できることを確認した。
【００２０】
しかも本発明によって求められる熱中性子の定量値は、入射される中性子の影響領域内に存在する廃材の平均値として出力されるので、有機物廃材の送給量に応じて中性子照射量を適正に設定してやれば、バッチ法はもとより連続法に適用した場合でも、被測定試料である廃材の平均的な発熱量をほぼ正確に求めることができるのである。
【００２１】
またこの方法は、質量数の小さい水素原子などへの衝突によって生じる運動エネルギーの減衰した熱中性子を定量する方法であり、測定部位にケーシング材や計測機器部材等として存在する金属部材による影響は殆ど受けないので、当該熱中性子の測定機器は可燃性有機物廃材供給ラインの任意の位置に設置することができ、該測定機器に演算機器（熱中性子の定量値を発熱量に換算する機器など）を接続して自動的に発熱量に換算するプログラムを組み込んでおけば、該供給ラインを連続的に輸送される可燃性有機物廃材の有する発熱量を供給熱量として連続的に求めることができる。
【００２２】
従って、該演算機器によって求められる有機物廃材の発熱量を燃焼部への投入熱量制御装置へ送信し、該発熱量に応じて有機物廃材由来の投入熱量を制御すれば、燃焼部における可燃性有機物廃材の発熱量を常時適正に制御することが可能となる。
【００２３】
しかもこの方法によれば、有機物廃材が単品であるか多種類の混合物であるかの如何を問わず廃材全体としての発熱量の平均値として求めることができるので、従来例の如く有機物廃材の種別などに応じた選別は一切不要となる。
【００２４】
図１は、本発明で使用する発熱量推定装置の原理を説明する概略見取り図であり、図中１は測定ヘッドで、該測定ヘッド１には中性子線源２と熱中性子計数管３が設けられている。そして熱中性子計数管３配置位置の上部はカバー４で閉鎖すると共に、中性子線源２と熱中性子計数管３の間には中性子を遮断する黒鉛などからなる遮蔽板５が設けられている。
【００２５】
測定ヘッド１やカバー４の構成素材は特に制限されないが、中性子の衝突エネルギーを減衰することがない様、通常は鉄鋼材等の金属材で構成し、中性子線源としては、例えばＣｆ（カルフォルニウム）など、より一般的には252Ｃｆ等が使用され、熱中性子計数管３としては3Ｈｅカウンターなどが一本もしくは複数本配置される。
【００２６】
そして、該測定ヘッド１の上部に一点鎖線で示す如く試料装入箱６を設け、該試料装入箱６内に被測定物である有機物廃材を満たした状態で該有機物廃材に向けて中性子線源２から中性子を投射すると、中性子は有機物廃材を構成する水素原子を主体とする低質量の原子に衝突して熱中性子が生成する。そして、該熱中性子量が飽和するに要する時間保持した後、該熱中性子量を熱中性子計数管３によってカウントする。得られたカウント数値は信号処理装置７へ送られ、この部分で発熱量に換算される。
【００２７】
本発明者らは上記の様な測定装置を使用し、下記の条件で様々の合成樹脂廃材について熱中性子のカウント数と発熱量の関係を調べた。
【００２８】
（発熱量測定装置の構成）
中性子線源：252Ｃｆ（３．７ＭＢｑ）
計数管  ：3Ｈｅカウンター（３本）
ヘッド素材（本体およびカバー）：鉄製
試料装入箱：２００ｍｍ×３００ｍｍ×７０ｍｍ
（試料）
(1)プラスチック単体５種(ペレット状)：ＰＥ，ＰＰ，ＰＳ，ＰＶＣ，ＰＥＴ
(2)上記単体の同体積混合物：ＰＥ＋ＰＰ，ＰＰ＋ＰＳ，ＰＳ＋ＰＥＴ，ＰＥＴ＋ＰＶＣ
(3)その他：ＰＥチップ（ＰＥ板の破砕物）、発泡スチロール
（測定法）
▲１▼上記試料を鉄製容器内に装入する（混合物の場合は十分に攪拌する）、
▲２▼中性子を１０秒間照射し、熱中性子量をカウントする、
▲３▼得られたカウント数を、予め求めておいた各試料の発熱量としてプロットする。
【００２９】
結果は図２に示す通りであり、カウントされた熱中性子量と試料の発熱量（単位体積当たり）との間には一定の相関関係が認められる。即ち、ある定められた条件下で測定される熱中性子量のカウント値と、試料の単位体積当たりの発熱量の間には明らかに相関性が認められるので、これを利用すれば、可燃性有機物廃材の発熱量を容易に推定することができる。
【００３０】
なお可燃性有機物廃材は、その種別や混合比率などはもとより、破砕片のサイズや形状、発泡状態、充填密度などによって比重も著しく変わる。特に、中実のプラスチック材と発泡スチロールの如き発泡プラスチック材などの比重は著しく異なり、それに伴って発熱量も大幅に変わってくるが、中性子を利用するこの方法では、前述の如く被測定部位における有機物廃材の単位体積当たりの平均値として求められる熱中性子量を発熱量に換算して求める方法であるから、比重差による誤差を生じることもなく、発熱量を正確に求めることができる。
【００３１】
なお上記では、プラスチック材の発熱量を測定する場合を例に挙げて説明したが、この方法は、中性子が質量数の小さい元素に対し選択的に作用して熱中性子を生成するという特性を利用するところに特徴を有しているので、前述した様なプラスチック材の他、水素や炭素を主体とする様々の可燃性有機物廃材、例えば古タイヤ、古紙などの廃材の発熱量、あるいは更に低品位炭などの発熱量測定にも同様に利用することができる。
【００３２】
また図示例では発熱量測定の原理図として、バッチ的に発熱量を求める場合を例に挙げて説明したが、この方法では、中性子照射による熱中性子定量部として、測定試料が常に所定の密度で存在する領域さえ確保してやれば、単位体積当たりの熱中性子量、延いては発熱量を連続的且つ正確に求めることができるので、例えば可燃性有機物の連続輸送経路内にその様な定密度領域を設け、当該定密度領域に前述した様な測定ヘッドを設置すれば輸送経路内で可燃性有機物の単位体積当たり（あるいは単位質量当たり）の発熱量を連続的に求めることができる。この場合、同じ測定条件の下で検出されるカウント値と発熱量の関係について予め検量線を求めておき、これを演算部に入力すると共に、実測カウント値を該検量線に当てはめて発熱量に換算するコンピューターシステムを組み込んでおけば、瞬時にして輸送廃材の発熱量を知ることができる。
【００３３】
従って、発熱量の測定された該有機物廃材の単位体積（または単位質量）当たりの供給量を、前述した方法により求めた当該有機物廃材の発熱量に応じて制御すれば、燃焼部における発熱量を適正に制御することが可能となる。
【００３４】
ちなみに測定要素として中性子を使用する本発明において、中性子および熱中性子は減衰することなく鉄鋼材等の金属材を透過するので、連続輸送ラインの外面に沿う様に測定ヘッドの形状を工夫し、該ラインの外面に接して測定ヘッドを付設すれば、中性子の照射と熱中性子の定量、延いては輸送廃材の発熱量を輸送ラインの外部から簡単且つ連続的に把握することができ、該発熱量に応じて燃焼部への投入熱量を制御することによって、燃焼部における発熱量を適正にコントロールすることが可能となる。
【００３５】
従って、上記方法を利用して高炉への補助燃料として可燃性有機物廃材を利用する際に、該有機物廃材を炉に投入するに先立って、下記式(1)によって単位時間当たりの投入熱量を逐次計測しておき、所定の投入熱量からのズレがある場合は、有機物廃材供給速度を下記式(2)〜(4)に示す如くフィードバック制御し、高炉羽口部への熱投入速度が所定値から外れない様に制御すれば、操業状態を適正且つ安定に維持することができる。
【００３６】
Ｑ＝Ｖ'×ｑ'……(1)
ΔＱ＝Ｑ−Ｑ'  ……(2)
ΔＶ＝ΔＱ／ｑ'……(3)
Ｖ＝Ｖ'＋ΔＶ……(4)
式中、Ｖ'は測定ｉ回目における可燃性有機物廃材の供給速度
ｑ'は測定ｉ回目における可燃性有機物廃材の発熱量
Ｑは測定時の単位時間当たりの投入熱量
Ｑ'は単位時間当たりの操業計画設定値
ΔＱは操業計画設定値と実測投入熱量の差分量
ΔＶは供給速度の変更指示量
Ｖはフィードバック後の供給量
【００３７】
しかもこの方法を採用すれば、補助燃料として供給される可燃性有機物によって供給される熱量を常時監視できるので、可燃性有機物の発熱量が急変した場合でも、羽口部への投入熱量を瞬時に調整することができ、高炉操業状態を安定に維持することが可能となる。
【００３８】
また、可燃性有機物の発熱量毎の仕分け作業や、発熱量調整のための配合作業などが全く不要になることは、前にも説明した通りである。従って本発明は、可燃性有機物廃材を単独で補助燃料として使用する場合はもとより、石炭粉やコークス粉と混合して使用する場合でも、それら混合物全体として投入熱量の制御に利用することができる。
【００３９】
例えば図３は、適量の可燃性有機物廃材を石炭粉やコークス粉と配合して高炉羽口部へ供給する際に、上記本発明の方法を利用する場合の概念説明図であり、図中、８は高炉、９は羽口、１０は補助燃料槽、１１は発熱量測定装置、１２はロードセル、１３はロータリーバルブ、１４は演算・制御装置、１５は供給速度変更指令部、１６はキャリヤーガス圧力調整器、Ｌ1は補助燃料吹込みライン、Ｌ2はキャリヤーガスラインを夫々示している。なお図示例では、説明の便宜のため供給速度変更指令部１５を演算・制御装置１４とは別部位に記載したが、通常は、供給速度変更指令部１５も演算・制御装置１４内に組込まれることが多い。
【００４０】
この設備を用いて補助燃料の供給を行なうに当たっては、有機物廃材などを含む補助燃料を補助燃料槽１０に供給し、該燃料槽１０の適所に設けられた発熱量測定装置１１によって補助燃料の発熱量を計測しつつ、ロータリーバルブ１３を通して補助燃料供給ラインＬ1からキャリヤーガスと共に高炉の羽口９へ供給する。尚キャリヤーガスは、圧力調整器１６で調圧された後、補助燃料槽１０方向へのキャリヤーガスラインＬ2方向および補助燃料供給ラインＬ1方向へ送られる。上記発熱量測定装置１１は、図示する如く補助燃料槽１０の適所に設けるのが最も一般的であるが、この他、補助燃料槽１０よりも下流側の適所に滞留部を設けてその位置に配置することも可能である。
【００４１】
この装置を用いて高炉羽口部への補助燃料供給制御を行なうに当たっては、補助燃料槽１０内の可燃性有機物の発熱量を発熱量測定装置１１により測定し、その信号を演算・制御装置１４へ送ると共に、ロータリーバルブ１３からの供給量をロードセル１２によって連続的に測定し、その信号も演算・制御装置１４へ送る。
【００４２】
該演算・制御装置１４では、それらの信号によって前記図１，２で説明した様に、補助燃料の単位量当たり発熱量を算出すると共に、ロータリーバルブ１３からの供給量により羽口９へ送られる投入熱量を算出する。演算・制御装置１４には、高炉操業計画に基づいて設定された投入熱量の設定値が入力されており、該演算・制御装置１４では、前記式(1)〜(4)でも説明した様に、操業計画に基づいて設定された投入熱量を、実測される投入熱量と比較する。そして、その差およびその時に計測される燃料槽１０内の可燃性有機物の発熱量に応じて供給速度変更量が算出され、その信号は速度変更指令部１５からロータリーバルブ１３の回転数変更および／またはキャリヤーガスの圧力変更として夫々に指示・調整される。
【００４３】
この場合、補助燃料槽１０の下部にロータリーフィーダやテーブルフィーダを備えたものでは、それらの回転速度で調整することも可能である。また、補助燃料供給速度を羽口側と補助燃料槽間の差圧で制御することも可能であり、この場合は圧縮機や圧力調整弁の開度調整、或いはこれらを適宜組み合わせて実施することも可能である。
【００４４】
かくして本発明によれば、こうした投入熱量の計測および操業計画設定値との比較、その差に応じた供給速度の変更指示を連続的もしくは適当な時間を置いて周期的に実行することにより、高炉羽口部への投入熱量を常時安定に維持することができ、ひいては高炉操業の安定性を著しく高めることが可能となる。
【００４５】
ちなみに図４（Ａ），（Ｂ）は、内容積４，５５０ｍ3、出銑量９，０００トン／日の大型実高炉に、上記図３に示した様な構成の制御設備を適用し、羽口１本吹込みで可燃性有機物の吹込み制御を行なったときの炉内温度の変化を、従来法と対比して示した実験グラフを示したものである。発熱量測定装置としては、図１に示した様な中性子投射装置［中性子線源：252Ｃｆ（３．７ＭＢｑ）、計数管：3Ｈｅカウンター（３本）、ヘッド素材（本体およびカバー）：鉄製］と熱中性子係数装置、および検量線をベースに単位体積当たりの発熱量に換算する演算装置を備えたものを使用した。また供給する補助燃料としては、石炭粉：０〜２０質量％、廃プラスチック：６０〜１００質量％および古紙：０〜１０質量％の混在品をランダムに投入した。
【００４６】
図４（Ａ）は、投入熱量制御を行なうことなく、混在品の抜き取りサンプリングを操業開始前にバッチで測定した発熱量をもとに、目標の投入熱量となるように投入速度一定で操業した従来法、図４(Ｂ)は、投入熱量の自動制御を実施した本発明の結果を示している。
【００４７】
図４(Ａ)からも明らかな様に、投入熱量制御を行なわない従来法では、羽口直上部の炉体に埋め込まれた煉瓦の温度が経時的に著しく変動しており、これは、羽口から炉内へ供給されるＣ，Ｈを主体とする可燃成分の単位時間当たりの投入熱量が変動して羽口先でのコークス消費速度が変動し、レースウエイの形状や炉下部ガスの流れがかなり変動したためと思われる。この様な状態では、炉内温度が安定しないばかりか、高炉装入物の降下異常（スリップや棚吊りなど）を起こし易く、安定操業の維持が困難になる。
【００４８】
これに対し、本発明の投入熱量制御を実施した図４(Ｂ)では、羽口先の炉体埋め込み煉瓦温度によって確認される炉内温度の変化は極めて少なく、高炉操業の安定性を著しく高め得ることを確認できる。
【００４９】
【発明の効果】
本発明は以上の様に構成されており、中性子が低質量元素に対して選択的に作用するという特性を活用することにより、多種多様の可燃性有機物の混合物として回収される廃材であっても、種別毎の分別を全く要することなくその発熱量を簡単な手順及び操作で正確に求めることができ、これを高炉の如き竪型炉羽口部への可燃性有機物、とりわけ可燃性高分子廃材の吹込みに利用することにより、有機物廃材の仕分け作業などを一切行なわなくとも、投入熱量を安定に維持することができ、或いは操業計画設定値にほぼ安定に維持することができ、竪型炉の操業安定性を阻害することなく有機物廃材を補助燃料として簡単且つ有効に活用し得ることになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明で使用される可燃性有機物の発熱量測定法とその装置を例示する一部破断概略見取り図である。
【図２】図１の装置を用いて得た可燃性有機物の発熱量と熱中性子のカウント数の関係を例示するグラフである。
【図３】本発明を高炉への補助燃料吹込みに利用した場合の制御例を示す説明図である。
【図４】従来法と本発明を利用して補助燃料を供給した場合との羽口上炉体煉瓦温度の変化を示すグラフである。
【符号の説明】
１  測定ヘッド
２  中性子線源
３  熱中性子計数管
４  カバー
５  遮蔽板
６  試料装入箱
７  信号処理装置
８  高炉
９  羽口
１０  補助燃料槽
１１  発熱量測定装置
１２  ロードセル
１３  ロータリーバルブ
１４  演算・制御装置
１５  供給速度変更指令部
１６  キャリヤーガス圧力調整器
Ｌ1    補助燃料吹込みライン
Ｌ2    キャリヤーガス供給ライン
【図１】
0003718620.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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