(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
送風羽口の羽口本体の通路内または該羽口本体につながるブローパイプの通路内に先端部を位置させたランスを通して粒子状還元材を高炉内へ吹き込む高炉操業において、
該ランスを通して吹き込んだ粒子状還元材の粒子速度を、該粒子状還元材の吹き込み方向に沿う少なくとも２箇所において計測し、その計測された粒子速度に基づいて粒子状還元材の燃焼位置を推定することを特徴とする高炉の送風羽口における粒子状還元材の燃焼位置推定方法。
【請求項２】
前記計測された粒子速度のうち、粒子速度の上昇が認められた場合には、その粒子速度の上昇が認められた計測箇所からその上流側直近に位置する計測箇所までの間に粒子状還元材の燃焼位置が存在していると推定することを特徴とする請求項１に記載した高炉の送風羽口における粒子状還元材の燃焼位置推定方法。
【請求項３】
前記粒子状還元材の粒子速度を計測する計測箇所のうちの少なくとも一箇所は、前記送風羽口の先端外側に位置するものであることを特徴とする請求項１または２に記載した高炉の送風羽口における粒子状還元材の燃焼位置推定方法。
【請求項４】
前記粒子状還元材が、微粉炭、廃プラスチック、重油、軽油、菜種油またはタールであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載した高炉の送風羽口における粒子状還元材の燃焼位置推定方法。
【請求項５】
送風羽口の羽口本体の通路内または該羽口本体につながるブローパイプの通路内に先端部を位置させたランスを通して粒子状還元材を高炉内へ吹き込む高炉操業において、
該ランスから吹き込んだ粒子状還元材の粒子速度を計測する計測箇所を予め設定しておき、
該ランスの吹き込み初期位置において粒子状還元材を吹き込んだ場合と、該ランスをその軸芯に沿ってスライドさせてランス先端に対する計測箇所との相対距離を少なくとも１回変更して粒子状還元材を吹き込んだ場合のそれぞれにつき、該粒子状還元材の粒子速度を計測し、その計測された粒子状還元材の粒子速度と該相対距離との関係に基づいて粒子状還元材の燃焼位置を推定することを特徴とする高炉の送風羽口における粒子状還元材の燃焼位置推定方法。
【請求項６】
前記計測された粒子速度のうち、粒子速度の上昇が認められた場合には、その粒子速度の上昇が認められた前記相対距離からスライド前の前記相対距離までの間に粒子状還元材の燃焼位置が存在していると推定することを特徴とする請求項５に記載した高炉の送風羽口における粒子状還元材の燃焼位置推定方法。
【請求項７】
前記粒子状還元材の粒子速度を計測する計測箇所は、前記送風羽口の通路内または該送風羽口の先端外側に設定されたものであることを特徴とする請求項５または６に記載した高炉の送風羽口における粒子状還元材の燃焼位置推定方法。
【請求項８】
前記粒子状還元材が、微粉炭、廃プラスチック、重油、軽油、菜種油またはタールである請求項５〜７のいずれか１項に記載した高炉の送風羽口における粒子状還元材の燃焼位置推定方法。
【請求項９】
請求項１〜４のいずれか１項に記載した方法の実施に使用する送風羽口であって、
熱風の吹き込み口を形成する羽口本体と、該羽口本体につながるブローパイプと、該羽口本体の通路内または該ブローパイプの通路内に先端部が位置し該羽口本体の吹き込み口を通して粒子状還元材を高炉内へ吹き込むランスとを備え、
前記羽口本体および／またはブローパイプは、その内外につながるとともに、そこを通して吹き込みにかかる粒子状還元材の粒子速度を計測する少なくとも２つの貫通孔を有することを特徴とする送風羽口。
【請求項１０】
請求項５〜８のいずれか１項に記載した方法の実施に使用する送風羽口であって、
熱風の吹き込み口を形成する羽口本体と、該羽口本体につながるブローパイプと、該羽口本体の通路内または該ブローパイプの通路内に先端部が位置し該羽口本体の吹き込み口を通して粒子状還元材を高炉内へ吹き込むランスとを備え、
前記羽口本体および／またはブローパイプは、その内外につながるとともに、そこを通して吹き込みにかかる粒子状還元材の粒子速度を計測する少なくとも１つの貫通孔を有し、前記ランスは、その軸芯に沿う向きのスライドを可能とする移動機構を有することを特徴とする送風羽口。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高炉の送風羽口における粒子状還元材の燃焼位置推定方法およびその方法の実施に使用して好適な送風羽口に関するものである。ここに、粒子状還元材とは、微粉炭の他、廃プラスチック、重油、軽油、菜種油あるいはタール等をいうものとする。
【背景技術】
【０００２】
近年、高炉操業においては、高炉でのコークスの消費を抑えるために、粒子状還元材を用いた操業が実用化されている。
【０００３】
高炉操業で用いられる粒子状還元材は、送風羽口を構成するブローパイプおよび羽口本体を介して熱風とともに高炉内へ供給されるものであって、ブローパイプに設けられた粒子状還元材吹き込み用ランスから粒子状還元材を噴出させることにより送風羽口内を流れる熱風に吹き込むようになっている。
【０００４】
ランスを通して吹き込まれた粒子状還元材は、高炉の送風羽口および高炉内のレースウエイと呼ばれる燃焼空間で燃焼され、コークスの代替として機能する。ところで、送風羽口におけるガス流速は、一般に２００ｍ／秒にも及ぶ高速であって、吹き込まれる粒子状還元材が熱風中の酸素と反応可能な時間、すなわち、粒子状還元材の燃焼可能な時間は極めて短い（２０マイクロ秒程度といわれている）ことから、吹き込みにかかる粒子状還元材をコークスの代替として有効活用を図るには、この短時間で燃焼させる必要があるところ、粒子状還元材の吹き込み量を増していくと、粒子状還元材の燃焼率が低下してレースウエイに至るまでに粒子状還元材が燃焼しきれず、未燃焼のチャー（以下、これを未燃チャーという）として高炉内に残留することがあった。
【０００５】
上記未燃チャーは、ソリューションロス反応により高炉内で消費される分もあるが、高炉内消費量には限界値が存在するので、消費限界値以上に未燃チャーが発生すると、炉況不安定や生産性低下の原因となる。
【０００６】
具体的には、限界値以上の未燃チャーの発生は、未燃チャーがダストとして炉頂から排出されて燃料比の上昇を招き、さらには、未燃チャーが炉芯や溶融帯に蓄積すると、炉芯または溶融帯の通気性および通液性を阻害することになる。よって、送風羽口における粒子状還元材の燃焼状態を観測することは高炉の安定操業において重要となる。
【０００７】
粒子状還元材（微粉炭）の燃焼状態を観測する従来方法として、たとえば、特許文献１には、羽口背面の覗き窓から応答速度１ｍｓより速い輝度センサーを用いて燃焼帯を観測し、出力信号低下の数をカウントすることにより燃焼帯の燃焼状態を検知する方法が提案されている。
【０００８】
また、特許文献２には、羽口背面の覗き窓に放射温度カメラを配置し、ある温度以下の領域の面積から微粉炭の燃焼状態を推定する方法が、また、特許文献３には、各羽口の羽口温度、羽口先端の輝度から微粉炭の燃焼効率を推定し、微粉炭および酸素の流量を決定する方法が、さらに、特許文献４には、羽口背面の覗き窓に放射温度カメラを配置し、温度の時系列パワースペクトルが最大となる周波数からレースウエイの崩壊周期を算出し、該崩壊周期から微粉炭の燃焼率を推定する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開昭６１−４４１１３号公報
【特許文献２】特開平５−１７８０８号公報
【特許文献３】特開平５−２２２４１８号公報
【特許文献４】特開平７−３０５１０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記従来法は、いずれのものも羽口背面の覗き窓からカメラを用いて輝度もしくは放射温度を観測して粒子状還元材の燃焼状態を推定する方法であり、計測器の視線と羽口内のガス流れの向きが同方向であることから、羽口内のどの位置の発光を観測しているのかを特定することが困難な状況にあった。
【００１１】
このため、粒子状還元材の燃焼に伴う強い発光や高い温度領域が観察されたとしても、それが羽口の上流側で起こっているのか、レースウエイの奥側で起こっているのかを判断することができない。
【００１２】
送風羽口からの粒子状還元材の吹き込みにおいては粒子状還元材の燃焼が送風羽口の先端付近で起こるのが適切である。すなわち、粒子状還元材の燃焼が羽口の上流側で起こってしまうと羽口の損傷を招き、反対に羽口の下流側で起こってしまうと燃焼率の低下を招くため好ましくない。よって、粒子状還元材の燃焼状況を監視するに際しては、羽口内のガス流れの向きに対してどの位置で燃焼が起こっているのかを知ることが重要になる。
【００１３】
本発明の課題は、粒子状還元材の吹き込みを行う高炉操業において、粒子状還元材の燃焼位置をより正確に把握できる推定方法およびその方法に使用する送風羽口を提案するところにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、送風羽口の羽口本体の通路内または該羽口本体につながるブローパイプの通路内に先端部が位置するランスを通して粒子状還元材を高炉内へ吹き込む高炉操業において、該ランスを通して吹き込んだ粒子状還元材の粒子速度を、該粒子状還元材の吹き込み方向に沿う少なくとも２箇所において計測し、その計測された粒子速度の分布に基づいて粒子状還元材の燃焼位置を推定することを特徴とする高炉の送風羽口における粒子状還元材の燃焼位置推定方法である。計測された粒子状還元材の粒子速度のうち粒子速度の上昇が認められた場合には、その粒子速度の上昇が認められた計測箇所からその上流側直近に位置する計測箇所までの間に粒子状還元材の燃焼位置が存在していると推定する。なお、本発明において送風羽口の上流側とは、ブローパイプの後端側をいうものとし、送風羽口の下流側という場合には、送風羽口の先端側をいうものとする。
【００１５】
上記の構成からなる粒子状還元材の燃焼位置推定方法においては、前記粒子状還元材の粒子速度を計測する計測箇所のうちの少なくとも一箇所は、前記送風羽口の先端外側に位置するものとするのが好ましい。また、粒子状還元材としては、微粉炭、廃プラスチック、重油、軽油、菜種油またはタールを用いることができる。
【００１６】
また、本発明は、送風羽口の羽口本体の通路内または該羽口本体につながるブローパイプの通路内に先端部が位置するランスを通して粒子状還元材を高炉内へ吹き込む高炉操業において、該ランスから吹き込んだ粒子状還元材の粒子速度を計測する計測箇所を予め設定しておき、該ランスの吹き込み初期位置において粒子状還元材を吹き込んだ場合と、該ランスをその軸芯に沿ってスライドさせて該ランスのランス先端から計測箇所に至るまでの相対距離を少なくとも１回変更して粒子状還元材を吹き込んだ場合のそれぞれにつき、該粒子状還元材の粒子速度を計測し、その計測された粒子状還元材の粒子速度と該相対距離の関係に基づいて粒子状還元材の燃焼位置を推定することを特徴とする高炉の送風羽口における粒子状還元材の燃焼位置推定方法である。計測された粒子状還元材の粒子速度の上昇が認められた場合には、その粒子速度の上昇が認められた相対距離からスライド前の相対距離までの間に粒子状還元材の燃焼位置が存在していると推定する。
【００１７】
前記粒子状還元材の粒子速度を計測する計測箇所は、前記送風羽口の通路内または該送風羽口の先端外側に設定されたものとするのが好ましい。また、粒子状還元材としては、微粉炭、廃プラスチック、重油、軽油、菜種油またはタールを用いることができる。なお、本発明における粒子状還元材の「粒子」とは、固体、液体にかかわらず物質を構成する微細な粒を意味するものであり、重油や軽油、菜種油、タールは、ランスによる吹き込みに際しては、液滴状態、すなわち、微細な粒子になって吹き込まれることになるので、本発明では、これらのものも粒子状還元材に含むものとしており、微粉炭のような固体のみに限定されない。
【００１８】
また、本発明は、上記の方法の実施に使用する送風羽口であって、熱風の吹き込み口を形成する羽口本体と、該羽口本体につながるブローパイプと、該羽口本体の通路内または該ブローパイプの通路内に先端部が位置し該羽口本体の吹き込み口を通して粒子状還元材を高炉内へ吹き込むランスとを備え、前記羽口本体および／またはブローパイプは、その内外につながるとともに、そこを通して吹き込みにかかる粒子状還元材の粒子速度を計測する少なくとも２つの貫通孔を有することを特徴とする送風羽口である。
【００１９】
さらに、本発明は、上記の方法の実施に使用する送風羽口であって、熱風の吹き込み口を形成する羽口本体と、該羽口本体につながるブローパイプと、該羽口本体の通路内または該ブローパイプの通路内に先端部が位置し該羽口本体の吹き込み口を通して粒子状還元材を高炉内へ吹き込むランスとを備え、前記羽口本体および／またはブローパイプは、その内外につながるとともに、そこを通して吹き込みにかかる粒子状還元材の粒子速度を計測する少なくとも１つの貫通孔を有し、前記ランスは、その軸芯に沿う向きのスライドを可能とする移動機構を有することを特徴とする送風羽口である。
【発明の効果】
【００２０】
等断面積の通路を有する送風羽口内で粒子状還元材の燃焼が起こった場合、粒子状還元材粒子のガス化・燃焼反応に伴うガスのモル流量増加、温度上昇により送風羽口内のガスボリュームは増大する。そして、ガスボリュームの増大に伴いガス流速も増大し、ガスによって搬送されている粒子状還元材粒子の速度も高まることになる。
【００２１】
本発明は、ランスを通して吹き込んだ粒子状還元材の粒子速度を、該粒子状還元材の吹き込み方向に沿う少なくとも２箇所において計測し、粒子状還元材の粒子速度の変化（ガス流速の流路方向の分布）を観察するようにしたものであり、粒子状還元材の粒子速度が高まるところを把握することより粒子状還元材がどこの位置で燃焼しているかを推定することができる。
【００２２】
本発明では、ランスから吹き込んだ粒子状還元材の粒子速度を計測する計測点を予め決定しておき、ランスをその軸芯に沿ってスライドさせて該ランスと計測点との相対距離を複数回（２回以上）にわたって変更することにより、粒子状還元材の燃焼位置をランス先端からの相対距離で算出することが可能であり、正規のランス配置に対してどの位置で粒子状還元材の燃焼が起こっているかを推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明にしたがう推定方法の実施に用いて好適な送風羽口を模式的に示した図である。
【図２】粒子状還元材の粒子速度の変化状況を示した図である。
【図３】本発明にしたがう推定方法の実施に用いて好適な送風羽口の他の例を模式的に示した図である。
【図４】（ａ）（ｂ）は、粒子状還元材の粒子速度の計測原理の説明図である。
【図５】レーザーの交点を拡大して示した図である。
【図６】（ａ）（ｂ）は、粒子状還元材の粒子速度の計測原理の説明図である。
【図７】（ａ）〜（ｃ）は、本発明にしたがう推定方法の実施に用いて好適な送風羽口の他の例を模式的に示した図である。
【図８】小型燃焼炉の断面を模式的に示した図である。
【図９】粒子状還元材の粒子速度とランス先端からの距離の関係を示したグラフである。
【図１０】粒子状還元材の粒子速度とランス先端からの距離の関係を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
送風羽口内で粒子状還元材の燃焼が起こった場合には、粒子状還元材の粒子のガス化・燃焼反応に伴うガスのモル流量増加、温度上昇により羽口内のガスボリュームが増大することは前述したとおりであり、したがって等断面積の送風羽口内で粒子状還元材の燃焼が起きると、燃焼の進行に伴いガス流速が増大することになる。
【００２５】
そして、ガスによって搬送されている粒子状還元材の粒子もガスの流速増大に伴って速度が増大する。本発明は、粒子状還元材の粒子速度を少なくとも２箇所において計測することによりガス流速が増大する位置、すなわち、粒子状還元材の燃焼が起こっている位置を推定するものである。
【００２６】
図１は、送風羽口の流路方向（粒子状還元材の吹き込み方向）の３箇所に計測箇所（ａ点、ｂ点、ｃ点）を設けて粒子状還元材の粒子速度の計測を行う例を示した図であり、図中の符号１は、粒子状還元材の吹き込み口を形成する羽口本体、２は、先端が羽口本体１の後端につながるブローパイプ（ブローパイプは図示しない送風支管につながっている）、３は、先端部がブローパイプ２内に位置する粒子状還元材吹き込み用ランス、４は、羽口本体１、ブローパイプ２の内外につながる貫通孔、５は、貫通孔４の後端（出側端）に配置され、送風羽口内の粒子状還元材の粒子速度を計測するのに用いられる速度計測手段（カメラ等）である。
【００２７】
上掲図１に示した如き構成からなる送風羽口を用いて高炉内に粒子状還元材の吹き込みを行うに当たり、粒子状還元材の粒子速度がたとえば図２に示すような分布を示した場合においては、計測箇所ｃ点の上流側直近に位置する計測箇所ｂ点までの間に粒子状還元材の燃焼位置が存在していると推定することができる。また、いずれの計測箇所においても粒子状還元材の粒子速度の増大がみとめられない場合には、最も下流側に位置する計測箇所ｃ点よりもさらに下流側に粒子状還元材の燃焼位置が存在していると推定される。
【００２８】
粒子状還元材の燃焼位置がどこに存在するかを推定することができると、送風ガス（熱風）の圧力あるいは温度を適宜調整することによって粒子状還元材の燃焼位置を制御することが可能となり、粒子状還元材の効率的な吹込みを行い得る。また、送風羽口の寿命の延長をも可能になる。
【００２９】
本発明においては２箇所の計測箇所で粒子状還元材の粒子速度を計測することによりその燃焼位置を推定することができるが、計測箇所が多いほど粒子状還元材の燃焼位置を正確に推定することが可能になる。このため、計測箇所は好ましくは３点以上とするのがよい。また、計測箇所は、図３に示すように、送付羽口の羽口本体１の先端において開口する貫通孔４′を設け、送風羽口の先端外側に設定することもできる。粒子状還元材の粒子速度を計測する計測手法についてはどのような手法を適用してもよい。粒子状還元材の粒子速度の計測手法としては、たとえば、ＬＤＶ（レーザードップラー流速計）やＰＩＶ（粒子画像流速測定法）を適用することができる。
【００３０】
図４（ａ）（ｂ）は、ＬＤＶを適用して粒子状還元材の粒子速度を計測する送風羽口の構成例をその平面および側面について模式的に示した図である。図において符号６は、レーザーｒ１を送風羽口の通路内に入射する通路、７は、レーザーｒ２（レーザーｒ１と同位相のレーザー）を送風通路内に入射する通路、８は、レーザーｒ１、ｒ２のうちのレーザーｒ２の光路を屈曲させて羽口中心軸O上でレーザーｒ１、ｒ２の光軸を交差させる鏡、９は、レーザーｒ１、ｒ２の交点を観測するカメラである。なお、図４（ａ）（ｂ）に示した構成は、上掲図１に示した送風羽口の１つの貫通孔４を通して粒子状還元材の粒子速度を計測する場合について示したものであり、計測箇所が複数ある場合にはその全てに上記の構成が適用される。
【００３１】
ＬＤＶによる粒子状還元材の粒子速度の計測原理は次のとおりである。まず同位相のレーザーｒ１、ｒ２を通路６、７より入射して送風羽口の通路内で交差させ、その交点に干渉縞を形成する。そして、この干渉縞を粒子状還元材の粒子が横切る際に該粒子状還元材の粒子から発せられる散乱光（干渉縞の幅と粒子速度に対応して発光する）を、カメラ９により観測しその発光強度の振動数から粒子状還元材の粒子速度を算出する。
【００３２】
ＬＤＶによって粒子状還元材の粒子速度を計測する場合、１つの計測点（観測点）に対して２箇所から同位相のレーザーを入射する必要があるため、単一のレーザー発振器を用いる場合には、ビームスプリッタ等を用いてレーザーを２本に分割し、分割されたレーザーをそれぞれ２箇所の入射位置に導けばよい。
【００３３】
また、粒子状還元材の粒子は、レーザーｒ１、ｒ２によって形成される干渉縞を横切るように流れる必要があるため、レーザーｒ１、ｒ２は、送風羽口の同一側面側から入射させ、そのうちの一方のレーザーについてはてレーザーの光路を屈曲させる必要があり、ここではその手段として鏡８を用いる場合について示したが、レーザーの光路を屈曲させる手段は鏡８のみに限定されることはない。
【００３４】
図５は、レーザーｒ１、ｒ２の交点を拡大して示した図である。レーザーｒ１、ｒ２の光軸は、送風羽口内のガス流れ方向に対して角度θ１、θ２を有するが、速度の計測精度を高めるためには、各レーザーｒ１、ｒ２の角度θ１、θ２を可能な限り同じ角度となるようにレーザー光軸を設定するのが好ましい。
【００３５】
また、燃焼火炎による輻射光とレーザーの散乱光を区別するため、緑色もしくは青色波長のレーザー、たとえば、波長４０５ｎｍの半導体レーザー等を用い、その波長近傍の光、たとえば４０５ｎｍ±５ｎｍの光を透過させるフィルタをカメラ９に取り付けることが好ましい。
【００３６】
カメラ９については、最大取り込み周波数が１００ＫＨｚ程度のものを用いればよい。
【００３７】
図６（ａ）（ｂ）は、ＰＩＶを適用して粒子状還元材の粒子速度を計測する構成例をその平面および側面で模式的に示した図である。
【００３８】
ＰＩＶにより粒子状還元材の粒子速度を計測するには、たとえば、ブローパイプ２の後端に設けられた背面覗き窓２ａにレーザー発振器１０を設置し、このレーザー発振器１０からスリットレーザーを送風羽口の通路内に短い時間差Δｔで２回入射し、各レーザー光による粒子状還元材の粒子の散乱光をカメラ９で観測すればよい。
【００３９】
このとき、短い時間差Δｔで２枚の粒子分布像を得ることができ、これらの画像の相関から画像内の各位置における粒子の移動距離ΔＬを算出するとともに、画像内の各点における速度ＶをＶ＝ΔＬ／Δｔとして求める。
【００４０】
ＰＩＶを適用することにより粒子状還元材の粒子速度を計測する場合においては、火炎中の粒子状還元材の粒子の像を得るために送風羽口の通路内にスリットレーザーを入射するが、速度の計測精度を上げるため、スリットレーザーのレーザー面は、カメラ９の視線と羽口中心軸が通る面に対して直交するようにレーザー発振器を配置するのが好ましい。
【００４１】
また、スリットレーザーを入射する際の時間差Δｔは、Δｔの間にカメラ画像において粒子状還元材の粒子が４ピクセル程度移動するような時間差で設定するのがよい。たとえば、カメラ９の解像度が０．１ｍｍ／ピクセル、送風羽口内のガス流速が２００ｍ／ｓ程度のときは、時間差Δｔを２μｓとすればよい。
【００４２】
さらに、燃焼火炎の輻射光によるノイズを低減するため、スリットレーザーの波長は、緑色もしくは青色波長、たとえば、波長５３２ｎｍの半導体レーザー等を用い、カメラ９には、その波長近傍の光、たとえば５３２ｎｍ±５ｎｍの光を透過させるフィルタを設けておくのが好ましい。
【００４３】
なお、ＰＩＶの適用により粒子状還元材の粒子速度を計測する場合、貫通孔４のサイズの拡大を図るなどしてカメラ９による観測を行うための十分な視野を確保することができるならば、その計測箇所で粒子状還元材の粒子速度の空間分布を測定できるので、粒子状還元材の粒子の速度変化を容易に把握することが可能であるが、貫通孔４においてカメラ９による十分や視野を確保することができない場合には、カメラ９を複数台設けて送風羽口の通路の流路方向（粒子状還元材の吹き込み方向）に沿う２箇所以上で計測するのが好ましく、これにより速度の変化をより正確に計測することができる。
【００４４】
粒子状還元材の粒子速度を２箇所以上で計測する場合、複数台のカメラ９を同期撮影できるように構成しておくことがとりわけ有効であり、これによれば、計測箇所が複数あっても１台のレーザー発振器で粒子状還元材の粒子速度を同時に計測し得る。
【００４５】
図７（ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施に用いて好適な送風羽口の他の実施の形態を示した図である。
【００４６】
この例は、設備の構造制約等により粒子状還元材の粒子速度を２箇所以上で計測することができない場合に、粒子状還元材の粒子速度の計測箇所（予め設定された１つの計測箇所）に対してランス３をその軸方向に沿ってスライドさせてランス先端から計測箇所に至るまでの相対距離（ランス先端から観測点に至るまでの直線距離）を変更することによって粒子状還元材の粒子速度を計測するものである。ランス３のスライドは、たとえば、ロッドをランス３に連結した油圧シリンダーの如き移動機構によって行うことができる。
【００４７】
かかる送風羽口において、粒子状還元材の燃焼位置を推定するには、まず、送風羽口の流路方向の１箇所に粒子状還元材の粒子速度を計測する計測箇所ｄ点を設定しておく。そして、ランス３の吹き込み初期位置において該ランス３から粒子状還元材を吹き込んだ場合（相対距離Ｌ１）と、該ランス３をその軸芯Ｏ′に沿ってスライドさせて該計測箇所ｄ点との相対距離を少なくとも１回、たとえば、相対距離Ｌ２、Ｌ３と変更させて粒子状還元材を吹き込んだ場合のそれぞれにつき、該粒子状還元材の粒子速度を計測する。
【００４８】
この場合、ランス３のランス先端から計測箇所ｄ点に至るまでの相対距離と粒子状還元材の粒子速度との関係がわかるので、粒子状還元材の粒子速度がランス先端からどの程度離れたところで上昇しているか把握すること可能であり粒子状還元材の燃焼位置を推定することができる。
【００４９】
粒子状還元材の粒子速度の計測は、上記のＬＤＶ、ＰＩＶの何れかを適用すればよい。なお、上掲図７（ａ）〜（ｃ）では、ランス３のランス先端から計測箇所ｄ点に至るまでの相対距離が最も長いＬ１の位置を粒子状還元材の吹き込み初期位置としたが、粒子状還元材の吹き込み初期位置はランス３のランス先端から計測箇所ｄ点に至るまでの相対距離が最も短いＬ３とし相対距離がＬ２、Ｌ１となるようにランス３をスライドさせるようにしてもよく、この点については任意に変更し得る。
【００５０】
粒子状還元材の燃焼位置は、ランス３のランス先端から計測点ｄまでの相対距離で決まるので、実際の操業においては、操業条件において定まるランス先端位置を基準にして、上記の関係、すなわち、ランス３の先端から計測箇所に至るまでの相対距離と粒子状還元材の粒子速度との関係から燃焼位置を求める。なお、この場合も粒子状還元材の粒子速度が上昇するかどうかを観測する必要があるので、ランス３のランス先端から計測箇所に至るまでの相対距離を、少なくとも１回、より好ましくは、２回以上変更して粒子状還元材の粒子速度を計測するのがよい。
【実施例】
【００５１】
内径１００ｍｍ、長さ１１８０ｍｍからなる本体部分を有しその長手方向に沿い２００ｍｍ間隔で３つの観測窓が設けられた図８に示すような小型燃焼炉（円筒型）を用い、該小型燃焼炉の上流側から速度１００ｍ／ｓ、温度１２００℃、酸素濃度３４％の熱風を吹き込むとともに、燃焼炉の軸芯に沿って配置した内径１０．９ｍｍのランスを通して粒子状還元材（微粉炭）を３５ｋｇ／ｈで吹き込み、粒子状還元材の粒子速度がどのように変化するかについて調査をおこなった。その結果を図９に示す。なお、粒子状還元材の粒子速度は、ランスの先端から２００ｍｍ、４００ｍｍ、６００ｍｍのところに位置する観測窓（小型燃焼炉の壁部に設けられた観測窓）を計測点としＬＤＶにより計測した。
【００５２】
この調査においては、図９に示すように、ランス先端から２００ｍｍ、４００ｍｍまでは粒子状還元材の粒子速度の変化は見られなかったが、ランス先端から６００ｍｍの位置で粒子状還元材の粒子速度が上昇していることが認められ、ランス先端から４００ｍｍの位置を起点にして粒子状還元材の粒子速度が急上昇していることが確認された。
【００５３】
ここで、ガス速度はガス温度およびガスのモル数に比例するので、ランス先端から４００ｍｍの位置で粒子状還元材の燃焼が起こってガス温度が急上昇し、かつガスのモル流量が増加していると推定できる。すなわち、この調査による粒子状還元材の吹き込みにおいては、ランス先端から４００ｍｍの位置で粒子状還元材の燃焼が起こっていると推定された。
【００５４】
図１０は、ＰＩＶを適用して粒子状還元材の粒子速度の計測を行った結果を示したものである（粒子状還元材の吹き込み条件はＬＤＶを適用した場合と同じ）。ＰＩＶによる計測では、ＬＤＶによる計測に比較してサイズの小さい粒子状還元材が計測対象となる傾向にあるため、上掲図９と比べ全体的に粒子速度が高めに表れているが、ＬＤＶによる計測と同様、ランス先端から４００ｍｍの位置で粒子状還元材の粒子速度が上昇しており、この位置で粒子状還元材の燃焼が起こっていると推定された。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明によれば、粒子状還元材の吹き込みを伴う高炉操業において、粒子状還元材の燃焼位置を正確に把握することが可能となり粒子状還元材の効率的な吹込みが可能となった。
【符号の説明】
【００５６】
１      羽口本体
２      ブローパイプ
３      粒子状還元材吹き込み用ランス
４      貫通孔
５      速度計測手段
６      通路
７      通路
８      鏡
９      カメラ
１０    レーザー発振器
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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