(57)【要約】【課題】  微粉炭の燃焼焦点位置を高炉の炉芯側へ移動させると共に、この燃焼焦点位置の変動を抑制し、安定した高炉操業を可能にする高炉微粉炭吹込み用バーナー及びこれを用いた微粉炭吹込み方法を提供する。【解決手段】  燃焼用ガスを噴出する外管１２と、この内側で軸心１３を同一にして配置され、微粉炭を噴出する内管１４とで構成されるバーナー本体１５を有する高炉微粉炭吹込み用バーナー１０において、バーナー本体１５の先側には、その噴出方向に向かってテーパー状に縮幅する絞り部１６と、この先側に連通する直胴部１７とが順次設けられ、直胴部１７の長さが直胴部１７の内管１４の最大内幅の８倍以上２０倍以下である。また、微粉炭の吹込み方法は、微粉炭吹込みバーナー１０を使用して燃焼用ガスを噴出する吐出速度Ｖ１を、微粉炭を噴出する吐出速度Ｖ２の０．８倍以上１．２倍以下にする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高炉内に微粉炭の燃焼用ガスを噴出する外管と、該外管の内側であって該外管と軸心を同一にして配置され、前記高炉内に前記微粉炭を噴出する内管とで構成される二重管構造となったバーナー本体を有する高炉の微粉炭吹込み用バーナーにおいて、
前記バーナー本体の先側には、該バーナー本体の噴出方向に向かってテーパー状に縮幅する絞り部と、該絞り部の先側に該絞り部に連通する直胴部とが順次設けられ、しかも該直胴部の長さが、該直胴部の前記内管の最大内幅の８倍以上２０倍以下であることを特徴とする高炉微粉炭吹込み用バーナー。
【請求項２】
請求項１記載の高炉微粉炭吹込み用バーナーにおいて、前記バーナー本体の基側の前記内管の内側断面積Ｓ１は、前記直胴部の前記内管の内側断面積Ｓ２の２倍以上９倍以下であることを特徴とする高炉微粉炭吹込み用バーナー。
【請求項３】
請求項１及び２のいずれか１項に記載の高炉微粉炭吹込み用バーナーにおいて、前記直胴部の前記内管の内側断面積Ｓ２は、該直胴部の前記外管の内側断面積Ｓ３の０．１倍以上０．５５倍以下であることを特徴とする高炉微粉炭吹込み用バーナー。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の高炉微粉炭吹込み用バーナーを使用して、前記高炉内に前記微粉炭を吹込む方法であって、前記燃焼用ガスを前記外管から前記高炉内へ噴出する吐出速度Ｖ１は、前記微粉炭を前記内管から前記高炉内へ噴出する吐出速度Ｖ２の０．８倍以上１．２倍以下であることを特徴とする高炉微粉炭吹込み用バーナーを用いた微粉炭吹込み方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高炉内に微粉炭を吹込む微粉炭吹込み用バーナー及びこれを用いた微粉炭吹込み方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、高炉の主要燃料としては、石炭を乾留して製造されるコークスが使用されているが、コークスは価格が高いため、コークスの代替として微粉炭を羽口から吹込んでいる。高炉への微粉炭の吹込みは、一般的に、羽口の内側（上流側）に配設した微粉炭吹込み用バーナーを使用して行っている。
この微粉炭吹込み用バーナーとしては、外管の内側に内管を配置した二重管構造となったものが使用されており、内管から微粉炭及び搬送ガスを噴出させると共に、外管から酸素又は酸素富化空気を噴出させることによって、高炉内への微粉炭の吹込みを行っている。なお、このとき、バーナーの先端から噴出した微粉炭は、バーナー先端部において、羽口から供給される高温送風ガスと接し、その熱により昇温されて燃焼する。
【０００３】
上記した微粉炭吹込み用バーナーを使用することにより、高炉内へ微粉炭を吹込むことができるが、微粉炭の燃焼効率を更に向上させるため、種々の微粉炭吹込み用バーナーが提案されている。
例えば、特許文献１には、中心部に配置される微粉炭の噴出口を、複数個の酸素ガスの噴出口によって取り囲み、これら各酸素ガスの噴出口の少なくとも先端部の軸線が、微粉炭吹込みバーナーの前方で、微粉炭の噴出口の軸線と交差するように構成した微粉炭吹込みバーナーが開示されている。
また、特許文献２には、微粉炭吹込みバーナーの微粉炭の噴出口部断面の導水口径を、その開口断面と同じ断面積を有する円の直径よりも１０％以上小さくして、微粉炭の吹込み速度を上昇させる微粉炭吹込みバーナーが開示されている。
いずれの微粉炭吹込み用バーナーも、酸素又は酸素富化空気と微粉炭との接触面積の拡大を図って、微粉炭の燃焼性を高めようとするものであるため、微粉炭の燃焼温度が最も高い位置、いわゆる燃焼焦点位置が炉壁側に位置している。
【０００４】
【特許文献１】特開平１−９２３０４号公報（第１図）
【特許文献２】特開平１０−２３７５１４号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、高炉操業を安定に行うためには、微粉炭の燃焼焦点位置を高炉の炉芯側へ移動させることが有効であるため、前記従来の微粉炭吹込み用バーナーには、未だ解決すべき以下のような問題があった。
特許文献１に開示された微粉炭吹込み用バーナーは、微粉炭に比べて酸素の吐出速度が遅く、その結果着火位置が羽口近傍に接近してしまい、羽口自体の温度上昇を招き、微粉炭の燃焼効率が低下するという問題があった。ここで、酸素の吐出速度を上昇させ、微粉炭の着火位置を炉芯側へ移動させることも考えられるが、このとき、噴出口付近で酸素の偏流が生じてしまい、微粉炭の燃焼焦点位置が変動する問題があった。
また、特許文献２に開示された微粉炭吹込み用バーナーにおいては、口径を小さくして微粉炭吹込み速度を上昇させているため、微粉炭の燃焼焦点位置を炉芯側へ移動させることが可能である。しかし、口径が小さ過ぎるため、微粉炭吹込み用バーナーの長時間の使用によって、微粉炭が導水口付近で詰まる現象が発生し、微粉炭の燃焼焦点位置が変動する問題があった。
【０００６】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、微粉炭の燃焼焦点位置を高炉の炉芯側へ移動させると共に、この燃焼焦点位置の変動を抑制し、安定した高炉操業を可能にする高炉微粉炭吹込み用バーナー及びこれを用いた微粉炭吹込み方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的に沿う第１の発明に係る高炉微粉炭吹込み用バーナーは、高炉内に微粉炭の燃焼用ガスを噴出する外管と、該外管の内側であって該外管と軸心を同一にして配置され、前記高炉内に前記微粉炭を噴出する内管とで構成される二重管構造となったバーナー本体を有する高炉の微粉炭吹込み用バーナーにおいて、
前記バーナー本体の先側には、該バーナー本体の噴出方向に向かってテーパー状に縮幅する絞り部と、該絞り部の先側に該絞り部に連通する直胴部とが順次設けられ、しかも該直胴部の長さが、該直胴部の前記内管の最大内幅の８倍以上２０倍以下である。
ここで、内管と外管の断面形状は、共に円形となっていることが好ましいが、例えば、楕円形又は矩形（正方形又は長方形）としてもよい。なお、内管の断面形状は、外管の形状を同心で縮小した形状（略相似）とすることが好ましいが、異なる形状にしてもよい。
また、バーナー本体に形成される絞り部は、外管の形状によって決定されるため、この場合、内管も外管と実質的に同じ形状とすることが好ましいが、内管を外管と異なる形状とし、内管のみをその全体に渡って直管にすることもできる。
【０００８】
第１の発明に係る高炉微粉炭吹込み用バーナーにおいて、前記バーナー本体の基側の前記内管の内側断面積Ｓ１は、前記直胴部の前記内管の内側断面積Ｓ２の２倍以上９倍以下であることが好ましい。
【０００９】
そして、第１の発明に係る高炉微粉炭吹込み用バーナーにおいて、前記直胴部の前記内管の内側断面積Ｓ２は、該直胴部の前記外管の内側断面積Ｓ３の０．１倍以上０．５５倍以下であることが好ましい。
【００１０】
前記目的に沿う第２の発明に係る高炉微粉炭吹込み用バーナーを用いた微粉炭吹込み方法は、第１の発明に係る高炉微粉炭吹込み用バーナーを使用して、前記高炉内に前記微粉炭を吹込む方法であって、前記燃焼用ガスを前記外管から前記高炉内へ噴出する吐出速度Ｖ１は、前記微粉炭を前記内管から前記高炉内へ噴出する吐出速度Ｖ２の０．８倍以上１．２倍以下である。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１〜３記載の高炉微粉炭吹込み用バーナーは、バーナー本体の先側に、バーナー本体の噴出方向に向かってテーパー状に縮幅する絞り部を有するので、バーナー本体に供給される燃焼用ガス及び微粉炭を、バーナー本体内で滞留させることなく、各流速を上昇させながら直胴部へ供給できる。そして、絞り部には、長さが規定された直胴部が連通されているので、絞り部で加速された燃焼用ガス及び微粉炭の流れを直胴部で整流した後、高炉内へ噴出することが可能になる。
これにより、微粉炭の燃焼焦点位置を高炉の炉芯側へ移動させるために、燃焼用ガスの吐出速度を上昇させても、その流れに偏流を生じさせないようにすることができ、しかも微粉炭自体も、例えばバーナー本体内での付着による詰まりを生じさせないように高炉内へ安定に吐出できる。従って、微粉炭の燃焼焦点位置を高炉の炉芯側へ移動させると共に、燃焼焦点位置の変動を抑制し、安定した高炉操業が可能になる。
【００１２】
請求項４記載の高炉微粉炭吹込み用バーナーを用いた微粉炭吹込み方法は、燃焼用ガスを噴出する吐出速度Ｖ１と、微粉炭を噴出する吐出速度Ｖ２との関係を規定するので、吐出速度Ｖ１、Ｖ２を上昇させて、微粉炭の燃焼焦点位置を高炉の炉芯側へ移動させる場合においても、燃焼焦点位置の変動を抑制し、安定した高炉操業が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここで、図１（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ本発明の一実施の形態に係る高炉微粉炭吹込み用バーナーの側断面図、同高炉微粉炭吹込み用バーナーの基側部の正断面図、同高炉微粉炭吹込み用バーナーの直胴部の正断面図、図２（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ同高炉微粉炭吹込み用バーナーを使用する高炉の側断面図、羽口近傍の説明図、図３は高炉微粉炭吹込み用バーナーの直胴部長さと内管内径比との関係を示すグラフ、図４は高炉微粉炭吹込み用バーナーの基側部の内管の内側断面積と直胴部の内管の内側断面積との関係を示すグラフ、図５は高炉微粉炭吹込み用バーナーの直胴部の内管の内側断面積と外管の内側断面積との関係を示すグラフ、図６は高炉微粉炭吹込み用バーナーを用いた微粉炭吹込み方法の微粉炭の吐出速度と燃焼用ガスの吐出速度との関係を示すグラフである。
【００１４】
図１（Ａ）〜（Ｃ）、図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、本発明の一実施の形態に係る高炉微粉炭吹込み用バーナー（以下、単にバーナーともいう）１０は、高炉内１１に微粉炭の燃焼用ガスを噴出する外管１２と、外管１２の内側であって外管１２と軸心１３を同一にして配置され、高炉内１１に微粉炭を噴出する内管１４とで構成される二重管構造となったバーナー本体１５を有するものであり、バーナー本体１５の先側には、バーナー本体１５の噴出方向に向かってテーパー状に縮幅する絞り部１６と、この絞り部１６の更に先側にあって絞り部１６に連通する直胴部１７とが順次設けられている。以下、詳しく説明する。
【００１５】
図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、高炉１８の下部炉壁１９には、高炉１８の周方向に複数の羽口２０が設けられている。各羽口２０の上流側にはブローパイプ２１が接続され、このブローパイプ２１の中を、例えば１３００℃程度に加熱された熱風が流れ、羽口２０から高炉内１１へこの熱風が流れ込む構成になっている。
また、羽口２０に接続されたブローパイプ２１には、バーナー１０が貫通して設けられており、このバーナー１０を介して、燃焼用ガス及び微粉炭がブローパイプ２１内に吹き込まれた後、羽口２０から高炉内１１へ吹き込まれる構成になっている。
【００１６】
羽口２０の前方（下流側）には、熱風による噴流２２が形成され、更に高炉内１１に充填されたコークスが旋回しながら燃焼する領域、即ちレースウェイ２３が形成される。
従って、微粉炭の吹込み状況下にあっては、微粉炭がバーナー１０からブローパイプ２１へ吹込まれた後、羽口２０から高炉内１１に吹込まれ、主として噴流２２の内部で燃焼される。
【００１７】
図１（Ａ）〜（Ｃ）、図２（Ｂ）に示すように、ブローパイプ２１に取付けられたバーナー１０のバーナー本体１５は、その全長Ｌが、例えば、２０００ｍｍ以上２５００ｍｍ以下程度のものであり、耐熱性及び耐食性を備えたステンレスで構成されている。なお、外管１２と内管１４の厚みは、それぞれ、例えば、２ｍｍ以上５ｍｍ以下程度である。
バーナー本体１５を構成する外管１２は、その基部が燃焼用ガス供給口（図示しない）に着脱自在に接続される外管基側部２４と、この外管基側部２４に、上流側から下流側（バーナー本体１５の基側から先側）へかけて順次連接される外管絞り部２５及び外管直胴部２６を有している。外管基側部２４の内径は、例えば、２０ｍｍ以上８０ｍｍ以下程度となっており、この内径よりも外管直胴部２６の内径の方が小さくなっている。
【００１８】
外管基側部２４と外管直胴部２６とを接続する外管絞り部２５は、バーナー本体１５の噴出方向に向かってテーパー状に縮径（縮幅）している。この外管絞り部２５（テーパー部）の軸心方向の長さＬ２は、外管基側部２４と外管直胴部２６の内径（最大内幅）をそれぞれＤ４とＤ３とした場合、（Ｄ４−Ｄ３）≦Ｌ２≦（Ｄ４＋Ｄ３）／２を満足することが好ましい。これは、外管絞り部の長さＬ２が（Ｄ４−Ｄ３）未満の場合、絞り部の絞りが急激に大きくなり、圧力損失が大きくなり過ぎてしまい、一方、（Ｄ４＋Ｄ３）／２を超える場合、やはり絞り部自体が長過ぎて圧力損失が大きくなり過ぎてしまうからである。なお、外管絞り部２５の内面と軸心１３とがなす角θは、例えば、１度以上１０度以下程度となっている。
この外管絞り部２５の下流側端部に連接する外管直胴部２６は、実質的に直管（真直ぐな管）で構成されており、その下流側端部が燃焼用ガスの噴出口２７を形成している。なお、直管には、外管直胴部２６の内面と軸心１３とのなす角が、バーナー本体１５の噴出方向に向かって０度を超え５度以内の範囲で縮径した形状も含んでいる。
【００１９】
外管１２の内側には、外管１２の形状をバーナー本体１５の軸心１３に対して縮径した形状（略相似）となった内管１４が配置されている。この内管１４は、その基部が微粉炭供給口（図示しない）に着脱自在に接続される内管基側部２８と、この内管基側部２８に、上流側から下流側（バーナー本体１５の基側から先側）へかけて順次連接される内管絞り部２９及び内管直胴部３０を有している。
内管１４は、外管１２と同一の軸心１３を有しているため、外管１２の内面と内管１４の外面との間に、バーナー本体１５の上流側から下流側にかけて、略同一間隔の隙間３１が形成されている。従って、供給された燃焼用ガスは、この隙間３１を通って噴出口２７から吹き出される。
【００２０】
以上のように、外管１２及び内管１４は、バーナー本体１５の軸心方向の略同一位置に、外管基側部２４と内管基側部２８、外管絞り部２５と内管絞り部２９、及び外管直胴部２６と内管直胴部３０がそれぞれ配置されている。従って、外管基側部２４と内管基側部２８、外管絞り部２５と内管絞り部２９、及び外管直胴部２６と内管直胴部３０が、バーナー本体１５の基側部３２、絞り部１６、及び直胴部１７をそれぞれ構成する。
以下、バーナー本体１５の形状について、更に詳しく説明する。なお、バーナー本体の形状を特定するに際し、高炉内の燃焼焦点位置（燃焼ピーク位置ともいう）の測定は、熱電対を装着したゾンデを羽口から装入して行っている。
【００２１】
バーナー本体１５の直胴部１７の長さＬ１は、この直胴部１７に位置する内管１４の内径（最大内幅）Ｄ１の８倍以上２０倍以下としている。
図３に示すように、微粉炭の燃焼焦点位置は、直胴部の長さが、内管の内径の８倍以上２０倍以下（適正範囲）の場合に、高炉の炉芯側へ深く入ることが判る。ここで、直胴部の長さが、内管の内径の８倍より小さい場合は、絞り部が噴出口に近くなり過ぎ、絞り部の圧力損失の変化の影響を受けて、噴出口付近の流れを乱すと考えられる。一方、直胴部の長さが、内管の内径の２０倍より大きい場合には、直胴部の長さが長くなり過ぎて、圧力損失が大きくなり過ぎ、微粉炭及び燃焼用ガスの吐出流速が小さくなって、燃焼焦点位置が噴出口に近くなると考えられる。
以上のことから、直胴部１７の長さＬ１の下限値を、内管１４の内径Ｄ１の８倍、好ましくは１０倍、更に好ましくは１２倍とし、一方上限値を、内管１４の内径Ｄ１の２０倍、好ましくは１８倍、更に好ましくは１６倍とする。
【００２２】
また、バーナー本体１５の基側部３２に位置する内管１４の内側断面積Ｓ１は、直胴部１７に位置する内管１４の内側断面積Ｓ２の２倍以上９倍以下としている（図１（Ｂ）、（Ｃ）参照）。この内管１４の内側断面積Ｓ１と内側断面積Ｓ２との比を、以下断面積変化率という。
図４に示すように、内管の断面積変化率は、内管の内側断面積Ｓ１が内側断面積Ｓ２の２倍以上９倍以下（適正範囲）の場合に、微粉炭の燃焼焦点位置が高炉の炉芯側へ深く入ることが判る。ここで、内管の内側断面積Ｓ１が内側断面積Ｓ２の２倍より小さい場合は、微粉炭の搬送ガスを絞りきれず、微粉炭の吐出流速を十分に大きくできない。一方、内管の内側断面積Ｓ１が内側断面積Ｓ２の９倍より大きい場合には、微粉炭の搬送ガスを絞り過ぎて圧力損失が大きくなり過ぎ、微粉炭の吐出流速が小さくなって微粉炭の燃焼焦点位置が噴出口に近くなり過ぎると考えられる。
以上のことから、内管１４の内側断面積Ｓ１の下限値を、内側断面積Ｓ２の２倍、好ましくは２．５倍、更に好ましくは３倍とし、一方上限値を、内側断面積Ｓ２の９倍、好ましくは８倍、更に好ましくは７倍とする。
【００２３】
そして、直胴部１７に位置する内管１４の内側断面積Ｓ２は、直胴部１７に位置する外管１２の内側断面積Ｓ３の０．１倍以上０．５５倍以下としている（図１（Ｃ）参照）。この内管１４の内側断面積Ｓ２と外管１２の内側断面積Ｓ３との比を、以下、断面積比という。
図５に示すように、断面積比は、内管の内側断面積Ｓ２が外管の内側断面積Ｓ３の０．１倍以上０．５５倍以下（適正範囲）の場合に、微粉炭の燃焼焦点位置が高炉の炉芯側へ深く入ることが判る。ここで、内管の内側断面積Ｓ２が外管の内側断面積Ｓ３の０．１倍より小さい場合は、外管からの燃焼用ガスの吐出流速が十分に大きくならない。一方、内管の内側断面積Ｓ２が外管の内側断面積Ｓ３の０．５５倍より大きい場合には、外管を絞り過ぎて圧力損失が大きくなり過ぎ、微粉炭の吐出流速が小さくなって、燃焼焦点位置が噴出口に近くなり過ぎると考えられる。
以上のことから、内管１４の内側断面積Ｓ２の下限値を、外管１２の内側断面積Ｓ３の０．１倍、好ましくは０．１５倍、更に好ましくは０．２倍とし、一方上限値を、外管１２の内側断面積Ｓ３の０．５５倍、好ましくは０．４５倍、更に好ましくは０．３５倍とする。
【００２４】
前記したように、バーナー１０の形状を、外管１２及び内管１４の断面積をそれぞれ使用して説明したが、外管１２及び内管１４の断面形状が円形である場合には、前記した関係に基づき、特に、以下のように規定することもできる。
この場合、バーナー本体１５の基側部３２に位置する内管１４の内径Ｄ２は、直胴部１７に位置する内管１４の内径Ｄ１の１．５倍以上３．０倍以下である。
また、直胴部１７に位置する内管１４の内径Ｄ１は、直胴部１７に位置する外管１２の内径Ｄ３の０．３倍以上０．７４倍以下である。
【００２５】
次に、前記した本発明の一実施の形態に係る高炉微粉炭吹込み用バーナー１０を使用して、高炉内１１に微粉炭を吹込む方法について説明する。
まず、図２（Ｂ）に示すように、ブローパイプ２１に設置したバーナー１０の燃焼用ガスの噴出口２７から燃焼用ガスを噴出させると共に、内管１４の下流側端部に形成される微粉炭の噴出口３３から微粉炭を噴出させる。なお、燃焼用ガスとしては、酸素又は酸素富化空気が使用され、微粉炭の燃焼のためだけでなく、バーナー本体１５自体の温度上昇を抑制する機能も有する。また、微粉炭は、微粉炭の搬送に使用される空気と共に、微粉炭の噴出口３３から噴出される。
【００２６】
ここで、微粉炭を内管１４から高炉内１１へ噴出する吐出速度Ｖ２は、例えば、３０ｍ／秒以上１００ｍ／秒以下であり、燃焼用ガスを外管１２から高炉内１１へ噴出する吐出速度Ｖ１は、微粉炭の吐出速度Ｖ２の０．８倍以上１．２倍以下である。
図６に示すように、吐出速度比は、燃焼用ガスの吐出速度Ｖ１を、微粉炭の吐出速度Ｖ２の０．８倍以上１．２倍以下とする場合に、微粉炭の燃焼焦点位置が高炉の炉芯側へ深く入ることが判る。ここで、燃焼用ガスの吐出速度Ｖ１が、微粉炭の吐出速度Ｖ２の０．８倍未満の場合は、外管からの燃焼用ガスの吐出流速が十分に大きくならない。一方、燃焼用ガスの吐出速度Ｖ１が、微粉炭の吐出速度Ｖ２の１．２倍を超えた場合には、内管からの微粉炭の吐出流速が十分に大きくならない。
以上のことから、燃焼用ガスの吐出速度Ｖ１の下限値を、微粉炭の吐出速度Ｖ２の０．８倍、好ましくは０．８５倍、更に好ましくは０．９倍とし、一方上限値を、微粉炭の吐出速度Ｖ２の１．２倍、好ましくは１．１５倍、更に好ましくは１．１倍とする。
【００２７】
従来、微粉炭の燃焼焦点位置を高炉の炉芯側へ移動させるためには、燃焼用ガスの吐出速度を上昇させることが必要であり、このために、送風ポンプの能力を上げること、燃焼用ガスを噴出する外管の有効断面積（内管と外管の差分）を小さくすることが有効であると考えられていた。
しかしながら、有効断面積を小さくした場合、圧力損失が大きくなって大容量の送風ポンプが必要になると共に、高炉羽口が数十個あることから、全羽口に大容量の送風ポンプを設置する必要があり、設備費が著しく向上するため経済的でない。
【００２８】
一方、単にバーナー先端部の口径を絞る等の形状を変えれば、流速を上げることも可能であるが、逆に先端部での圧力損失の急激な変化により、吐出流に乱れが生じてしまい、その偏流が生じ易く、かえって燃焼焦点位置が変動し易くなる。
そこで、大容量の送風ポンプを使用しなくとも、バーナー先端部での燃焼用ガスの吐出流速を安定的に上昇させると共に、内管から高炉内への微粉炭の吹込みも、内管での詰まりを生じることなく安定的に供給できるバーナー構造の検討を行った。その結果、前記実施の形態のバーナーのように、バーナー先端ではなく、バーナー途中の適正位置に絞り部を設けることにより、燃焼用ガスと共に微粉炭も高炉内へ安定的に供給でき、かつ燃焼焦点位置も炉芯側へ移動させることが可能になった。
【実施例】
【００２９】
次に、本発明の作用効果を確認するために行った実施例について説明する。
前記した高炉微粉炭吹込み用バーナーを取付ける高炉としては、内容積が５０００ｍ3 であり、その周囲に４０本の羽口が設けられ、この各羽口にそれぞれバーナーを設置したものを使用した。この高炉の操業条件は、銑鉄の生産量が１２３００トン／日、ブローパイプからの熱風の送風量が８０００Ｎｍ3 ／ｍ、熱風の送風温度が１２００℃、還元材比（銑鉄１トンあたりの還元材量）が４８０ｋｇ／トン、微粉炭比（銑鉄１トンあたりの微粉炭量）が１５０ｋｇ／トン、送風圧力が４２０ｋＰａである。
【００３０】
また、前記実施の形態の条件、即ち直胴部の長さ（Ｌ１／Ｄ１）の条件を満足するバーナーを実施例１〜６とした。なお、実施例１、３〜６は、更に内管の断面積変化率（Ｓ１／Ｓ２）の適正条件を満足し、実施例１、２、５、６は、更に内管と外管の断面積比（Ｓ２／Ｓ３）の適正条件を満足している。一方、直胴部の長さ（Ｌ１／Ｄ１）が適正範囲から外れたバーナーを、それぞれ比較例１〜３（長さが適正範囲外）とした。また、実施例１〜４、及び比較例１〜３は、微粉炭の吹込み条件（Ｖ１／Ｖ２）が適正範囲となっており、実施例５、６はこの適正範囲から外れている。
以上の条件の下、高炉を操業し炉況を確認した。この結果を表１に示す。
【００３１】
【表１】
2006241526.tif 000003
【００３２】
表１において、炉況が安定とは、高炉内の装入物の降下状況がスムーズに行われ、その結果高炉操業が安定であることを意味し、一方炉況が不安定とは、高炉内の装入物の降下状況が不安定になり、その結果高炉操業が不安定になり易いことを意味する。
表１から明らかなように、実施例１〜６のバーナーを使用した場合、スリップ（突発的に装入物が大きく降下する現象）がほとんど無く（多くても２回）、炉況を安定にできることを確認できた。一方、比較例１〜３のバーナーを使用した場合、スリップが多く発生し（少なくても５回）、炉況が不安定になった。
また、実施例５、６と比較例１〜３から明らかなように、直胴部の長さ（Ｌ１／Ｄ１）を適正にしなければ、微粉炭の吹込み条件を適正にしても、炉況が不安定になることを確認できた。
このように、本発明に係る高炉微粉炭吹込み用バーナー及びこれを用いた微粉炭吹込み方法を使用することにより、微粉炭の燃焼焦点位置を高炉の炉芯側へ移動させると共に、この燃焼焦点位置の変動を抑制し、安定した高炉操業ができることを確認できた。
【００３３】
以上、本発明を、実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。例えば、前記したそれぞれの実施の形態や変形例の一部又は全部を組合せて本発明の高炉微粉炭吹込み用バーナーを用いた微粉炭吹込み方法を構成する場合も本発明の権利範囲に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ本発明の一実施の形態に係る高炉微粉炭吹込み用バーナーの側断面図、同高炉微粉炭吹込み用バーナーの基側部の正断面図、同高炉微粉炭吹込み用バーナーの直胴部の正断面図である。
【図２】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ同高炉微粉炭吹込み用バーナーを使用する高炉の側断面図、羽口近傍の説明図である。
【図３】高炉微粉炭吹込み用バーナーの直胴部長さと内管内径比との関係を示すグラフである。
【図４】高炉微粉炭吹込み用バーナーの基側部の内管の内側断面積と直胴部の内管の内側断面積との関係を示すグラフである。
【図５】高炉微粉炭吹込み用バーナーの直胴部の内管の内側断面積と外管の内側断面積との関係を示すグラフである。
【図６】高炉微粉炭吹込み用バーナーを用いた微粉炭吹込み方法の微粉炭の吐出速度と燃焼用ガスの吐出速度との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３５】
１０：高炉微粉炭吹込み用バーナー、１１：高炉内、１２：外管、１３：軸心、１４：内管、１５：バーナー本体、１６：絞り部、１７：直胴部、１８：高炉、１９：下部炉壁、２０：羽口、２１：ブローパイプ、２２：噴流、２３：レースウェイ、２４：外管基側部、２５：外管絞り部、２６：外管直胴部、２７：噴出口、２８：内管基側部、２９：内管絞り部、３０：内管直胴部、３１：隙間、３２：基側部、３３：噴出口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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