(57)【要約】      （修正有）【課題】高炉内に微粉炭を吹き込む微粉炭吹き込み装置において、微粉炭供給タンク内の圧力制御の際のタイムラグに関係なく、合計の微粉炭の吹き込み量を一定に保つことが可能な微粉炭吹き込み装置を提供する。【解決手段】複数の微粉炭供給タンク１０から分配器５０を介して高炉１００に微粉炭を吹き込むための微粉炭吹き込み装置１であって、複数の微粉炭供給タンク１０の各々に接続された微粉炭供給路３２と、微粉炭供給路３２の下流側に位置して複数の微粉炭供給路３２が集合した集合部３４と、集合部３４に設けられて微粉炭供給路３２の長手方向に沿って複数の微粉炭供給路３２を仕切る隔壁３６と、集合部３４の隔壁３６よりも下流側に連設されて複数の微粉炭供給路３２から微粉炭の流れを合流させる直管部３８と、直管部３８の側面側で隔壁３６の下流側近傍に設けられて微粉炭が流れる直管部３８にガスを吹き込むガス吹き込み手段４０と、を備える。【選択図】図１
2008133493.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の微粉炭供給タンクから分配器を介して高炉に微粉炭を吹き込むための微粉炭吹き込み装置であって：
前記複数の微粉炭供給タンクの各々に接続された微粉炭供給路と；
前記微粉炭供給路の下流側に位置し、前記複数の微粉炭供給路が集合した集合部と；
前記集合部に設けられ、前記微粉炭供給路の長手方向に沿って前記複数の微粉炭供給路を仕切る隔壁と；
前記集合部の前記隔壁よりも下流側に連設され、前記複数の微粉炭供給路からの微粉炭の流れを合流させる直管部と；
前記直管部の側面側で前記隔壁の下流側近傍に設けられ、微粉炭が流れる前記直管部にガスを吹き込むガス吹き込み手段と；
を備えることを特徴とする、微粉炭吹き込み装置。
【請求項２】
前記隔壁先端と前記ガス吹き込み手段との前記直管部の長手方向の距離は、前記直管部の直径の１０倍以内であることを特徴とする、請求項１に記載の微粉炭吹き込み装置。
【請求項３】
前記ガス吹き込み手段は、複数のガス吹き込みノズルを有し、
前記複数のガス吹き込みノズルは、前記直管部の中心軸と直交する平面において、前記隔壁に対して対称に配置されることを特徴とする、請求項１または２に記載の微粉炭吹き込み装置。
【請求項４】
前記ガス吹き込み手段は、前記直管部を通過する微粉炭の流れ方向で、かつ、流れに対して３０〜１００度の角度からガスを吹き込むことを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の微粉炭吹き込み装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高炉にその下部から微粉炭を吹き込む微粉炭吹き込み装置に関し、特に、微粉炭の供給量の変動を抑制することが可能な微粉炭吹き込み装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、高炉において銑鉄を製造する際に、高価なコークスを節減し、銑鉄の製造コストを削減するために、石炭を微破砕した微粉炭を羽口から吹き込むことが行われている。この微粉炭の吹き込みを行う場合、微粉炭は燃焼性が高いため、例えば窒素ガスやアルゴンガスなどをキャリアガスとして用い、フィードタンク（微粉炭供給タンク）から搬送された微粉炭を、羽口内に配置したブローパイプから熱風とともに高炉内に吹き込む方法が採用されている。
【０００３】
かかる方法を実施する際、微粉炭を１台のフィードタンクから高炉内に吹き込む場合には、微粉炭の供給時と供給停止時との吹き込み量の差が大きく、高炉内に与える熱量が変動して高炉の操業が不安定化してしまうという問題がある。そこで、高炉の操業の安定化を図るため、複数基のフィードタンクを設置し、複数のフィードタンクから同時に高炉内に微粉炭を吹き込むことで、高炉内に連続的に微粉炭を吹き込む方法がある（例えば、特許文献１及び２を参照）。
【０００４】
上記特許文献１及び２に記載された方法によれば、一のフィードタンクの切り替え時には他のフィードタンクから微粉炭を吹き込んでいるので、フィードタンクの切り替え時における微粉炭の吹き込み量の変動を小さくし、高炉操業の安定化を図ることができる。すなわち、高炉に供給する微粉炭の量を複数のフィードタンクに分割すれば、１つのフィードタンクから供給する微粉炭の量は少なくなるので、各々のフィードタンクから供給される微粉炭の量の変動は小さくなり、全フィードタンクから供給される合計の微粉炭の量の変動も小さくすることができる。
【０００５】
ここで、各フィードタンクから吹き込む微粉炭の吹き込み量の調節は、個別にフィードタンク内の圧力を制御することにより行っており、一のフィードタンクの切り替え時には、他のフィードタンク内の圧力を上げて微粉炭の吹き込み量を増加させることにより、高炉内に吹き込む合計の吹き込み量をほぼ一定に保つことができるというものである。
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−８２８５２号公報
【特許文献２】特開２００４−４３８４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、実際には、上記フィードタンク内の圧力の制御による場合には、フィードタンクの切り替え時において圧力を調節して微粉炭の吹き込み量を調節する際に、圧力を調節してから所望の吹き込み量となるまでに大きなタイムラグが存在し、合計の吹き込み量を一定に保つことは困難である、という問題があった。合計の吹き込み量を一定に保つことができないと、高炉の熱バランスに影響を与え、高炉の安定操業に支障を与えてしまうこともあるため好ましくない。
【０００８】
そこで、本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、高炉内に微粉炭を吹き込む微粉炭吹き込み装置において、微粉炭供給タンク内の圧力制御の際のタイムラグに関係なく、合計の微粉炭の吹き込み量を一定に保つことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは，上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果，複数の微粉炭供給タンクから吹き込まれた微粉炭の流れを合流させる際に、複数の流れをお互いに干渉させることにより、各微粉炭供給タンクからの微粉炭吹き込み量の変動を抑制し合い、合流後の微粉炭の合計の吹き込み量を一定に保つことができることを見出し，この知見に基づいて本発明を完成するに至った。
【００１０】
すなわち、本発明が要旨とするところは以下のとおりである。
（１）複数の微粉炭供給タンクから分配器を介して高炉に微粉炭を吹き込むための微粉炭吹き込み装置であって：前記複数の微粉炭供給タンクの各々に接続された微粉炭供給路と；前記微粉炭供給路の下流側に位置し、前記複数の微粉炭供給路が集合した集合部と；前記集合部に設けられ、前記微粉炭供給路の長手方向に沿って前記複数の微粉炭供給路を仕切る隔壁と；前記集合部の前記隔壁よりも下流側に連設され、前記複数の微粉炭供給路からの微粉炭の流れを合流させる直管部と；前記直管部の側面側で前記隔壁の下流側近傍に設けられ、微粉炭が流れる前記直管部にガスを吹き込むガス吹き込み手段と；を備えることを特徴とする、微粉炭吹き込み装置。
（２）前記隔壁と前記ガス吹き込み手段との前記直管部の長手方向の距離は、前記直管部の直径の１０倍以内であることを特徴とする、（１）に記載の微粉炭吹き込み装置。
（３）前記ガス吹き込み手段は、複数のガス吹き込みノズルを有し、前記複数のガス吹き込みノズルは、前記直管部の中心軸と直交する平面において、前記隔壁に対して対称に配置されることを特徴とする、（１）または（２）に記載の微粉炭吹き込み装置。
（４）前記ガス吹き込み手段は、前記直管部を通過する微粉炭の流れ方向で、かつ、流れに対して３０〜１００度の角度からガスを吹き込むことを特徴とする、（１）〜（３）のいずれかに記載の微粉炭吹き込み装置。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、高炉内に微粉炭を吹き込む微粉炭吹き込み装置において、複数の微粉炭供給タンクから吹き込まれた微粉炭の流れの合流時にガスを吹きこむことにより、微粉炭供給タンク内の圧力制御の際のタイムラグに関係なく、合計の吹き込み量を一定に保つことが可能である。したがって、本発明によれば、高炉の熱バランスを保ち、高炉の安定操業の継続を可能にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
（本発明の一実施形態に係る微粉炭吹き込み装置の全体構成）
【００１３】
まず、図１に基づいて、本発明の一実施形態に係る微粉炭吹き込み装置の全体構成について説明する。なお、図１は、本発明の一実施形態に係る微粉炭吹き込み装置１の全体構成を示す説明図である。
【００１４】
本実施形態に係る微粉炭吹き込み装置１は、高炉１００にその下部から微粉炭を連続的に吹き込むための装置であり、図１に示すように、複数の微粉炭供給タンク１０（１０−１、１０−２、１０−３、１０−４）と、複数のプレディスパーサ２０−１、２０−２と、ディスパーサ３０と、ガス吹き込み手段４０と、分配器５０と、を主に備える。
【００１５】
微粉炭供給タンク１０は、微粉炭を貯留及び供給可能なタンクであって、本実施形態に係る微粉炭吹き込み装置１においては、４基の微粉炭供給タンク１０−１、１０−２、１０−３、１０−４が設置されている。この各微粉炭供給タンク１０−１〜１０−４の上方には、石炭粉砕機により微粉砕された微粉炭を一旦貯蔵する貯蔵タンク（図示せず）が設置されている。この貯蔵タンクは、２００ｍｅｓｈ以下の粒径のものが６０〜８０質量％程度含まれた微粉炭を貯蔵している。なお、貯蔵タンクから各微粉炭供給タンク１０−１〜１０−４への微粉炭の供給（補充）は、例えば、貯蔵タンクと微粉炭供給タンク１０−１〜１０−４とを接続する配管（図示せず）に設けられた開閉バルブ（図示せず）の開閉動作により、微粉炭の重力を利用して行うことができる。
【００１６】
各微粉炭供給タンク１０−１〜１０−４は、下側が下方へ向かって縮径した形状となっており、その内部に窒素ガス等の不活性ガスを供給することで、内部を例えば０．７〜１．３ＭＰａ程度に加圧することができる。また、この各微粉炭供給タンク１０−１〜１０−４には、秤量器（図示せず）が設けられ、各微粉炭供給タンク１０−１〜４内の微粉炭の残量を検出できる。また、この各微粉炭供給タンク１０−１〜１０−４の下端部には、微粉炭供給タンク１０−１〜１０−４内の微粉炭をプレディスパーサ２０−１、２０−２へ搬送するための第１供給管１２−１、１２−２、１２−３、１２−４が接続されている。また、各第１供給管１２−１〜１２−４には、開閉バルブ１４−１、１４−２、１４−３、１４−４が設けられ、この各開閉バルブ１４−１〜１４−４を開閉し、第１供給管を切り替えて、各微粉炭供給タンク１０−１〜１０−４内の微粉炭を搬送可能となっている。なお、各微粉炭供給タンク１０−１〜１０−４から微粉炭を供給する際には、微粉炭供給タンク１０−１〜１０−４の内部に窒素ガス等の不活性ガスを供給し、微粉炭供給タンク１０−１〜１０−４内部を高炉１００よりも高圧にすると、微粉炭供給タンク１０−１〜１０−４と高炉１００との差圧により、微粉炭を微粉炭供給タンク１０−１〜１０−４から高炉１００へ流入させることができる。
【００１７】
また、第１供給管１２−１、１２−２の下流側端部はプレディスパーサ２０−１の上部に、第１供給管１２−３、１２−４の下流側端部はプレディスパーサ２０−２の上部に、それぞれ接続されている。このプレディスパーサ２０−１（２０−２）は、詳しくは後述するが、第１供給管１２−１と１２−２（１２−３と１２−４）の少なくともいずれか一方から微粉炭の供給を受けることにより、常に微粉炭の供給がある状態となり、ディスパーサ３０の微粉炭供給路３２−１と３２−２に微粉炭を連続的に供給することができる。
【００１８】
プレディスパーサ２０−１、２０−２の下端部には、微粉炭供給タンク１０−１〜１０−４からプレディスパーサ２０−１、２０−２に供給された微粉炭をディスパーサ３０へ搬送するための第２供給管２２−１、２２−２がそれぞれ接続されている。また、この第２供給管２２−１、２２−２の下流側端部は、ディスパーサ３０の下部に設けられた微粉炭供給路３２−１、３２−２にそれぞれ接続されている。
【００１９】
ディスパーサ３０は、堅型であり、複数の微粉炭供給路３２（本実施形態では２つの微粉炭供給路３２−１、３２−２）と、集合部３４と、隔壁３６と、直管部３８と、を主に有する略Ｙ字形状の管状部材であり、例えば、セラミックス等の材質により形成される。このディスパーサ３０は、複数の微粉炭供給タンク１０から供給された微粉炭の複数の流れ、例えば、本実施形態では、微粉炭供給タンク１０−１〜１０−４からプレディスパーサ２０−１、２０−２を介して供給された２つの微粉炭の流れ（以下、「微粉炭流」という場合がある。）を直管部３８の下部で合流させて１つの微粉炭流とし、この１つの微粉炭流中の微粉炭を分配器５０を介して高炉１００に連続的に供給する。
【００２０】
微粉炭供給路３２（３２−１，３２−２）は、複数の微粉炭供給タンク１０の各々に、直接または間接的に接続（本実施形態では、第１供給管１２−１〜１２−４、プレディスパーサ２０−１、２０−２、及び第２供給管２２−１、２２−２を介して接続）されている。集合部３４は、微粉炭供給路３２の下流側に位置し、ディスパーサ３０のうち、複数の微粉炭供給路３２−１、３２−２が集合した部分である。隔壁３６は、集合部３４に設けられ、微粉炭供給路３２の長手方向に沿って複数の微粉炭供給路３２−１、３２−２を仕切る部材である。直管部３８は、集合部３４の隔壁３６よりも下流側に連設され、ディスパーサ３０のうち、複数の微粉炭供給路３２−１、３２−２からの微粉炭の流れを合流させる部分である。なお、ディスパーサ３０の構成の詳細については後述する。
【００２１】
ガス吹き込み手段４０は、ディスパーサ３０の直管部３８の側面側で隔壁３６の下流側近傍に設けられ、微粉炭が流れる直管部３８にガスを吹き込む。本実施形態においては、ガス吹き込み手段４０は、複数のガス吹き込みノズル４２が直管部３８の側面側に向けて放射状に配置されており、ガス吹き込みガス４２の直管部３８に対して外側の端部の各々を接続するように略円形状のガス供給路４４が設けられている。なお、ガス吹き込み手段４０の構成の詳細については後述する。
【００２２】
分配器５０は、直管部３８の下流側端部に接続された略円筒状の容器５２と、この容器５２の周囲に等角度に設けられた複数本（例えば、４０本程度）の分配管５４と、を備える。分配管５４は、高炉１００下部の周囲に設けられた羽口１０２と同数設けられており、分配管５４の下流側端部は、この羽口１０２に設けられたブローパイプ（図示せず）に接続されている。この分配器５０により、直管部３８を通って分配器５０へ送られた微粉炭は、各分配管５４へ略同量ずつ送られ、高炉１００の周囲の各羽口１０２を介して高炉１００の炉内へ吹き込まれる。
【００２３】
（本発明の一実施形態に係るディスパーサ及びガス吹き込み手段の構成）
次に、図２〜５に基づいて、本実施形態に係る微粉炭吹き込み装置を構成するディスパーサ３０及びガス吹き込み手段４０の構成について詳細に説明する。なお、図２は、本実施形態に係るディスパーサ３０及びガス吹き込み手段４０の構成を示す断面図（微粉炭の流れ方向に平行な平面で切断したもの）であり、図３は、図２のＡ−Ａ断面図であり、図４は、図２のＢ−Ｂ断面図であり、図５は、図２のＣ部矢視図である。
【００２４】
上述したように、ディスパーサ３０は、略Ｙ字形状の管状部材であり、複数の微粉炭供給路３２（３２−１、３２−２）と、集合部３４と、隔壁３６と、直管部３８と、を主に有する。ディスパーサ３０は、例えば、管の最内面Ｉ側がＡｌ２Ｏ３等のセラミックスで形成され、最内面Ｉに隣接する中間部Ｍがモルタル等の材質で形成され、管の最外面Ｏが鋼等の材質で形成される。
【００２５】
微粉炭供給路３２−１、３２−２は、図２及び図３に示すように、ディスパーサ３０のうち２股に分離した管部分であり、途中で折曲した形状を有している。この微粉炭供給路３２−１、３２−２は、折曲部分ｃより上流側においては、断面が略円形状をしており、折曲部分ｃより下流側（すなわち、集合部３４）においては、隔壁３６により仕切られて断面が略半円形状をしている。各微粉炭供給タンク１０−１〜１０−４から各プレディスパーサ２０−１、２０−２を介して供給された微粉炭は、隔壁３６により仕切られたこの微粉炭供給路３２−１，３２−２を通過して、直管部３８で合流する。また、微粉炭供給路３２−１、３２−２は、各微粉炭供給路３２−１、３２−２を流れる２つの微粉炭流（粉体流）を乱さないように滑らかに合流させるために、各微粉炭供給路３２−１、３２−２とディスパーサ３０の中心軸を通る隔壁３６とのなす角が鋭角となるように設けられている。また、各微粉炭供給路３２−１、３２−２から供給される微粉炭の量が略同一の量となるように、微粉炭供給路３２−１と隔壁３６とのなす角θ１と微粉炭供給路３２−２と隔壁３６とのなす角θ２とが同一となり、かつ、ディスパーサ３０の中心軸に垂直な断面を見たときに、微粉炭供給路３２−１と微粉炭供給路３２−２とが隔壁３６に対して互いに対象となるように配置される。
【００２６】
集合部３４は、図２及び図３に示すように、微粉炭供給路３２−１、３２−２の下流側に位置し、ディスパーサ３０のうち、隔壁３６により仕切られた２つの微粉炭供給路３２−１、３２−２が集合した直管状の部分である。微粉炭供給路３２−１と微粉炭供給炉３２−２を通る微粉炭は、集合部３４においては、それぞれ、微粉炭供給路３２−１と隔壁３６とにより囲まれた領域ａ１と、微粉炭供給路３２−２と隔壁３６とにより囲まれた領域ａ２とを通る。後述するように、領域ａ１と領域ａ２を通過した微粉炭流に対してガス吹き込み手段４０からガスを吹き込むことにより、それぞれの微粉炭流を互いに干渉させるのであるが、固気比（本発明では、空気１ｋｇに対する微粉炭量（ｋｇ）の割合：微粉炭量ｋｇ／空気１ｋｇ）が高いと干渉する力が強すぎるため、固気比を低くしてから２つの微粉炭流を合流させる必要がある。そこで、集合部３４の上流のプレディスパーサ２０−１、２０−２にて気体を供給することで、微粉炭供給路３２−１と微粉炭供給炉３２−２のそれぞれを通過する２つの微粉炭流の固気比が低下し、ガス吹き込み手段４０からガスを吹き込んだときに、適度な力で２つの微粉炭流が干渉し合うことができる。また、２つの微粉炭流が合流する直前に直管状の集合部３４を設けることにより、合流前に２つの微粉炭流が整流され、直管部３８において滑らかに合流することができる。
【００２７】
隔壁３６は、図２、図３及び図５に示すように、集合部３４の中心軸を通る平面上に設けられた板状の部材であり、微粉炭供給路３２の長手方向に沿って２つの微粉炭供給路３２−１、３２−２を仕切る部材である。隔壁３６が集合部３４の中心軸を通る平面上に設けられた板状に形成されているのは、領域ａ１の体積と領域ａ２の体積を略同一にする、すなわち、２つの微粉炭供給路３２−１、３２−２を通る微粉炭の量を略同一にすることにより、高炉１００に吹き込まれる微粉炭の吹き込み量の変動を小さくするためである。なお、隔壁３６の形状は、本実施形態におけるような１枚の板状でなくてもよい。例えば、微粉炭供給路３２が３つある場合には、隔壁３６を略Ｙ字形状に形成し、微粉炭供給路３２が４つある場合には、隔壁３６を略十字形状に形成することができる。
【００２８】
直管部３８は、図２、図４及び図５に示すように、集合部３４の隔壁３６よりも下流側に連設された直管状の部分であり、ディスパーサ３０のうち、２つの微粉炭供給路３２−１、３２−２からの微粉炭流を合流させる部分である。微粉炭供給路３２（集合部３４）を通過した２つの微粉炭流は、上述したように、固気比が低下して干渉力が適度に弱まり、流れが整流されているので、粉体粒を乱さずに滑らかに合流することができる。したがって、微粉炭流は合流後も整流状態（微粉炭の浮遊状態）を維持することができる。
【００２９】
ガス吹き込み手段４０は、図２、図４及び図５に示すように、直管部３８の側面側で隔壁３６の下流側端部の近傍に設けられ、２つの微粉炭流が合流した直後の直管部３８に、空気や窒素等のガスを吹き込む。このガス吹き込み手段４０は、例えば、複数（本実施形態においては６本）のガス吹き込みノズル４２が直管部３８の側面側に向けて等間隔に放射状に配置されており、ガス吹き込みガス４２の直管部３８に対して外側の端部の各々を接続するようにガス供給路４４が設けられている。このガス供給路４４は、直管部３８の側面から所定距離離隔され、直管部３８の周囲を囲むような環状管として設けられている。また、ガス供給路４４には、ガス吹き込みノズル４２とは反対側の側面に、外部のガス供給手段（図示せず）から供給されたガスの入り口であるガス供給口４６が設けられている。なお、ガス吹き込みノズル４２の本数は、本実施形態におけるように６本に限定されるわけではなく、複数のガス吹き込みノズル４２が等間隔に配置され、２つの微粉炭流に対し、均等にガスを吹き付けられるものであれば、その本数は問わない。
【００３０】
ここで、微粉炭供給路３２−１、３２−２を通過した２つの微粉炭流を互いに干渉させるためには、この２つの流れが合流してから完全に混合して１つの流れ（層流）になるまでの間に、ガス供給手段４０からガスを吹き付けることが必要である。したがって、ガス吹き込み手段４０は、２つの流れが合流後の直管部３８において、できる限り隔壁３６（の下流側端部）に近い位置に設けられることが好ましい。具体的には、図２に示すように、隔壁３６とガス供給手段４０との直管部３８の長手方向の距離Ｌが直管部３６の直径（内径）Ｄの１０倍以内となるような位置に、ガス供給手段４０が設けられることが好ましい。
【００３１】
また、図５に示すように、複数のガス吹き込みノズル４２は、直管部３８の中心軸と直行する平面において隔壁３６に対して対称に、かつ、ガス供給路４４の環状管の方向に対して略均等に配置されることが好ましい。このように複数のガス吹き込みノズル４２が配置されることにより、２つの微粉炭供給路３２−１、３２−２を通過した２つの微粉炭流に対して均等にガスを吹き付けることができる。したがって、各微粉炭供給路３２−１、３２−２を通過した微粉炭の流量の変動を抑制できるとともに、２つの微粉炭流が互いに均等な力で干渉し合うことができるようになる。
【００３２】
なお、上述したように、ガス吹き込みノズル４２の本数は、複数のガス吹き込みノズル４２が等間隔に配置され、２つの微粉炭流に対し、均等にガスを吹き付けられるものであれば、その本数は問わないが、ガス吹き込みノズル４２が２本である場合に、この２本のガス吹き込みノズル４２と隔壁３６とが一直線上に並ぶようにガス吹き込みノズル４２が配置された場合には、微粉炭流にガスを吹き込むことによる干渉効果がほとんど得られないと考えられるため、好ましくない。
【００３３】
また、ガス吹き込み手段４０（ガス吹き込みノズル４２）は、直管部３８を通過する微粉炭の流れ方向下流側で、かつ、流れに対して３０〜１００度の角度からガスを吹き込むことが好ましい。すなわち、図２に示すように、微粉炭の流れ方向下流側における直管部３８の外側面とガス吹き込みノズル４２とのなす角θＮが、３０°≦θＮ≦１００°となるように、ガス吹き込み手段４０を設けることが好ましい。θＮが１００度超では、直管部３８を流れる微粉炭に対してガス吹き込み手段４０から吹き込むガスが略正面方向から当たり、微粉炭がノズル４２内に流入（逆流）する場合があるので好ましくない。一方、θＮが３０度未満では、２つの微粉炭流が互いに干渉する力が弱すぎて、微粉炭の合計の吹き込み量の変動を抑制する効果が不十分となるため好ましくない。ただし、３０°≦θＮ≦１００°であっても、θＮ＞９０°である場合には微粉炭の逆流のおそれがあるため、微粉炭の逆流のおそれもなく、２つの微粉炭流が互いに干渉する力が十分となるように、θＮ≒９０°であること、すなわち、ガス吹き込み手段４０は、直管部３８を通過する微粉炭の流れに対して略垂直方向からガスを吹き込むことが最も好ましい。
【００３４】
（本発明の一実施形態に係る微粉炭の吹き込み方法）
次に、図６及び図７に基づいて、上述した微粉炭吹き込み装置１を使用した微粉炭の吹き込み方法について説明する。なお、図６は、本実施形態に係る微粉炭吹き込み方法を示す説明図であり、図７は、本実施形態に係るディスパーサ３０における微粉炭の流れの状態を示す説明図である。また、図７においては、説明の便宜上、ディスパーサ３０及びガス吹き込み手段４０の構成を簡略化してある。
【００３５】
まず、本実施形態に係る微粉炭の吹き込み方法の概要について説明する。図１を参照すると、微粉炭供給タンク１０−１は、貯蔵タンクから微粉炭供給タンク１０−１への微粉炭の充填（充填）、充填完了後に微粉炭供給タンク１０−１内を窒素ガス等の不活性ガスにより加圧（加圧）、加圧状態での微粉炭の吹き込み待機（待機）、羽口１０２からの微粉炭の吹き込み（吹込）、及び微粉炭供給タンク１０−１内の不活性ガスの排気（排圧）という１サイクルを繰り返し行う。なお、他の微粉炭供給タンク１０−２〜１０−４についても同様である。
【００３６】
次に、各微粉炭供給タンク１０−１〜１０−４がそれぞれどのようなタイミングで上記充填→加圧→待機→吹込→排気というサイクルを繰り返すかを説明する。図６に示すように、微粉炭供給タンク１０−１（Ｎｏ．１Ｆ／Ｔと示す）が微粉炭の吹き込みを開始する（吹込）。このとき、微粉炭供給タンク１０−３（Ｎｏ．２Ｆ／Ｔと示す）が微粉炭供給タンク１０−３内の加圧（加圧）、微粉炭供給タンク１０−２（Ｎｏ．３Ｆ／Ｔと示す）が微粉炭供給タンク１０−２内の排気（排圧）、微粉炭供給タンク１０−４（Ｎｏ．４Ｆ／Ｔと示す）が微粉炭の吹き込み（吹込）をそれぞれ行っている。したがって、この状況では、４基の微粉炭供給タンク１０−１〜１０−４のうち、微粉炭供給タンク１０−１、１０−４から並行して高炉１００内へ微粉炭の吹き込みが行われている。
【００３７】
次いで、微粉炭供給タンク１０−１が微粉炭の吹き込みを行っている間、排圧が終了した微粉炭供給タンク１０−２は、微粉炭供給タンク１０−２内に適当量の微粉炭が供給された後、加圧され、待機状態になる。このとき、微粉炭供給タンク１０−４に設けられた秤量器により、微粉炭供給タンク１０−４内の微粉炭量が下限であることを検出したら、この微粉炭供給タンク１０−４からの微粉炭の吹き込み停止を行うとともに、微粉炭の吹込みを加圧が完了し待機状態になっている微粉炭供給タンク１０−３へ切り替え、高炉１００への微粉炭の吹き込みを連続的に継続して行っている。
【００３８】
このように、４基の微粉炭供給タンク１０−１〜１０−４のうちの１基の微粉炭供給タンクから高炉１００の炉内への微粉炭の吹き込みを行いながら、残りの微粉炭供給タンクのうちの１基の微粉炭供給タンクから高炉１００の炉内への微粉炭の吹き込み開始と、別の１基の微粉炭供給タンクから微粉炭の吹き込み停止を行う。ここで、微粉炭の高炉１００への合計の吹き込み量は、通常、２０〜５０ｔ／ｈ程度である。
【００３９】
次に、本実施形態に係る微粉炭吹き込み装置１を使用して、高炉１００に吹き込む微粉炭の合計の吹き込み量を一定に保つ方法について説明する。本実施形態においては、上述したように、プレディスパーサ２０−１が、微粉炭供給タンク１０−１及び微粉炭供給タンク１０−２と第１供給管１２−１及び１２−２を介して接続され、プレディスパーサ２０−２が、微粉炭供給タンク１０−３及び微粉炭供給タンク１０−４と第１供給管１２−３及び１２−４を介して接続されている。かかる構成において、例えば、プレディスパーサ２０−１は、微粉炭供給タンク１０−１、１０−２のいずれか一方が微粉炭の吹き込み停止を行う際には、他方の微粉炭供給タンクが必ず微粉炭の高炉１００への吹き込みを行っている状態にするように制御することにより、プレディスパーサ２０−１は、微粉炭供給タンク１０−１、１０−２の少なくともいずれか一方から常に微粉炭の供給を受けている状態となり、ディスパーサ３０の微粉炭供給路３２−１に微粉炭を連続的に継続して供給することができる。同様に、プレディスパーサ２０−２は、微粉炭供給タンク１０−３、１０−４の少なくともいずれか一方から常に微粉炭の供給を受けている状態となり、ディスパーサ３０の微粉炭供給路３２−２に微粉炭を連続的に継続して供給することができる。
【００４０】
しかし、微粉炭供給タンク１０−１、１０−２（あるいは、微粉炭供給タンク１０−３、１０−４）のいずれか一方の微粉炭吹き込み停止を行い、微粉炭供給タンクの切り替えを行う際には、プレディスパーサ２０−１（あるいは、プレディスパーサ２０−２）からの微粉炭の供給量（吹き込み量）が減少してしまう。そのため、高炉１００へ吹き込む微粉炭の合計の吹き込み量の変動が大きくなってしまうことになる。
【００４１】
そこで、本実施形態においては、図７に示すように、各微粉炭供給路３２−１、３２−２をそれぞれ通過した微粉炭流ＰＣＩ１、ＰＣＩ２の合流直後の整流領域において、直管部３８の側面側に配置された複数のガス吹き込みノズル４２から、微粉炭流ＰＣＩ１、ＰＣＩ２に向けて均等に吹き込むことにより、微粉炭の流れＰＣＩ１，ＰＣＩ２の流れを邪魔して、２つの粉体流ＰＣＩ１、ＰＣＩ２同士がお互いに干渉し合うようになり、一方（例えば、ＰＣＩ１）の供給量が変動（例えば、微粉炭吹き込みタンク１０−１または１０−２の切り替えにより供給量が減少）した場合には、他方（例えば、ＰＣＩ２）がその変動を補うように変化（供給量が増加）して、高炉１００に吹き込まれる微粉炭の合計の吹き込み量を一定に保つことができる。
【００４２】
このように、本実施形態に係る微粉炭吹き込み装置１を用いて高炉１００に微粉炭の吹き込みを行うと、複数の微粉炭流ＰＣＩ１、ＰＣＩ２が微粉炭の吹き込み量を自立的に補い合うため、微粉炭供給タンク１０−１〜１０−４内の圧力制御の際のタイムラグに関係なく、合計の吹き込み量を一定に保つことが可能である。したがって、本発明によれば、高炉１００の熱バランスを保ち、得られる銑鉄の質を向上させることができる。
【００４３】
ここで、ガス吹き込み手段４０から吹き込むガスの流量は、直管部３８における微粉炭の流量（すなわち、高炉１００へ吹き込む微粉炭の合計の吹き込み量）２０ｔ／ｈ〜５０ｔ／ｈに対して、５０Ｎｍ３／ｈ〜４００Ｎｍ３／ｈであることが好ましい。ガスの吹き込み量が５０Ｎｍ３／ｈ未満であると、ガスの吹き込みによる微粉炭流ＰＣＩ１、ＰＣＩ２が互いに干渉し合う際の干渉力が弱いため、複数の微粉炭流ＰＣＩ１、ＰＣＩ２が微粉炭の吹き込み量を自立的に補い合うという効果が十分に得られないおそれがある。一方、ガスの吹き込み量が４００Ｎｍ３／ｈを超えると、粉炭流ＰＣＩ１、ＰＣＩ２の合流直後の整流状態を保つことができないため好ましくない。
【００４４】
なお、本発明者らは、以下のような条件で微粉炭の合計の吹き込み量とガス吹き込み手段４０から吹き込むガスの流量との関係を求める実験を行っているので、その結果について説明する。
【００４５】
（実験条件）
定常状態において、高炉への送風圧力を４００ｋＰａとし、微粉炭供給タンク内の圧力を４００〜８００ｋＰａとし、微粉炭の吹き込み量を２０〜５０ｔ／ｈとし、ガス吹き込み手段によるガス吹き込み部における微粉炭の流速を１５ｍ／ｓとし、固気比（微粉炭重量／搬送気体重量）を１０ｋｇ／ｋｇとし、搬送気体の流量を４０００Ｎｍ３／ｈとして実験を行った。その結果、図８に示すような線形関係が得られた。なお、図８は、高炉に吹き込まれる微粉炭吹き込み量（ｔ／ｈ）とガス供給手段から吹き込まれるガス吹き込み量（Ｎｍ３／ｈ）との関係を示すグラフである。
【実施例】
【００４６】
以下、実施例により本発明をより具体的に説明するが、本発明は、下記の実施例に限定されるものではない。
【００４７】
＜実施例１＞
（本発明の一実施例に係る微粉炭吹き込み装置を用いたときの微粉炭吹き込み量の変動）
本発明者らは、４基の微粉炭供給タンク（フィードタンク）を有する本発明の一実施例に係る微粉炭吹き込み装置を用いて、下記の条件により、個々の微粉炭供給タンクからの微粉炭の供給量（吹き込み量）の変動と、高炉に吹き込まれる微粉炭の合計の吹き込み量の変動を調べる実験を行った。
【００４８】
本実験は、２つの微粉炭流の合流後の直管部の直径が１２５Ａ  Ｓｃｈ８０（１２０．８ｍｍ）の配管を用いて、次の４つの場合の検討を行った。
（１）ガス供給手段からのガスを吹き込みを行わない場合
（２）ガス供給手段からのガスの吹き込みを、以下の条件で行った場合
・ガス吹き込みノズルの位置：隔壁先端から１３００ｍｍ
・ガス供給手段からのガス吹き込み量：１００Ｎｍ３／ｈ
・ガス吹き込みノズルの角度（ノズルと直管部の外側面とのなす角）：θＮ＝９０度
・ガス吹き込みノズルの本数：直管部の周囲に互いに等間隔となるように４本
（３）ガス供給手段からのガスの吹き込みを、以下の条件で行った場合
・ガス吹き込みノズルの位置：隔壁先端から８００ｍｍ
・ガス供給手段からのガス吹き込み量：１００Ｎｍ３／ｈ
・ガス吹き込みノズルの角度（ノズルと直管部の外側面とのなす角）：θＮ＝４５度
・ガス吹き込みノズルの本数：直管部の周囲に互いに等間隔となるように４本
（４）ガス供給手段からのガスの吹き込みを、以下の条件で行った場合
・ガス吹き込みノズルの位置：隔壁先端から８００ｍｍ
・ガス供給手段からのガス吹き込み量：１００Ｎｍ３／ｈ
・ガス吹き込みノズルの角度（ノズルと直管部の外側面とのなす角）：θＮ＝９０度
・ガス吹き込みノズルの本数：直管部の周囲に互いに等間隔となるように４本
【００４９】
上記実験の結果を図９から図１２に示した。なお、図９は、ガス供給手段からのガスの吹き込みを行わなかった場合（上記（１）の場合）の個々の微粉炭供給タンクからの微粉炭吹き込み量の経時変化と、高炉に吹き込まれる微粉炭の合計の吹き込み量の経時変化を示すグラフであり、図１０は、ガス供給手段からのガスの吹き込みを行った場合（上記（２）の場合）の個々の微粉炭供給タンクからの微粉炭吹き込み量の経時変化と、高炉に吹き込まれる微粉炭の合計の吹き込み量の経時変化を示すグラフであり、図１１は、ガス供給手段からのガスの吹き込みを行った場合（上記（３）の場合）の個々の微粉炭供給タンクからの微粉炭吹き込み量の経時変化と、高炉に吹き込まれる微粉炭の合計の吹き込み量の経時変化を示すグラフであり、図１２は、ガス供給手段からのガスの吹き込みを行った場合（上記（４）の場合）の個々の微粉炭供給タンクからの微粉炭吹き込み量の経時変化と、高炉に吹き込まれる微粉炭の合計の吹き込み量の経時変化を示すグラフである。ここで、図９から図１２において、例えば、３ＦＴ吹込量実績とあるのは、４基の微粉炭供給タンクのうち３番目のタンクから吹き込まれた微粉炭の量を示している。
【００５０】
図９から図１２に示されているように、個々の微粉炭供給タンクからの微粉炭吹き込み量の変動については、ガス供給手段からのガスの吹き込みを行わなかった場合（図９参照）よりも、ガスの吹き込みを行った場合（図１０〜図１２参照）の方が大きいが、高炉に吹き込まれる微粉炭の合計の吹き込み量については、ガス供給手段からのガスの吹き込みを行った場合の方が、ガスの吹き込みを行わなかった場合よりも変動が小さかった。このことから、ガス供給手段からのガスの吹き込みを行った場合には、ガスの吹き込みにより、個々の微粉炭供給タンクから吹き込まれた微粉炭の粉体流同士がお互いに干渉し合い、一方の供給量が変動した場合には、他方がその変動を補うように変化しており、それぞれの微粉炭の粉体流が微粉炭の吹き込み量を自立的に補い合っているため、個々の微粉炭供給タンクからの微粉炭吹き込み量の変動が大きいことが示唆された。また、このように、それぞれの微粉炭の粉体流が微粉炭の吹き込み量を自立的に補い合うことにより、高炉に吹き込まれる微粉炭の合計の吹き込み量を一定に保つことができるため、微粉炭の合計の吹き込み量の変動は小さいことが示唆された。特に、隔壁の先端とガス吹き込み手段のガス吹き込みノズルとの距離が直管部の直径の１０倍以内であり、かつ、ガス吹き込みノズルの角度（θＮ）が９０度の場合（例えば、上記条件（４）の場合）には、図１２に示すように、高炉への合計の微粉炭の吹き込み量の変動が顕著に小さくなることが示唆された。
【００５１】
また、本実施例においては、微粉炭の合計の吹き込み量の実績の目標値（指示値）に対する偏差（以下、「吹き込み量変動率」という。）σを算出した。なお、σは、通常の標準偏差の算出において、平均値を目標値に置き換えることにより算出した。その結果、ガス吹き込み手段からのガスの吹込みを行わなかった場合ではσ＝３．１であったのに対し、ガス吹き込み手段からのガスの吹込みを行った場合では、図１０の場合でσ＝３．０、図１１の場合でσ＝２．５、図１２の場合でσ＝１．３と、吹き込み量変動率σ、すなわち、微粉炭の合計の吹込み量の変動が小さくなっていることがわかった。この吹き込み変動率σの値を見ても、隔壁の先端とガス吹き込み手段のガス吹き込みノズルとの距離が直管部の直径の１０倍以内であり、かつ、ガス吹き込みノズルの角度（θＮ）が９０度の場合に、高炉への微粉炭吹き込み量の変動が顕著に小さくなることがわかる。
【００５２】
＜実施例２＞
（ガス吹き込み角度と微粉炭吹き込み量の変動との関係）
次に、本発明者らは、ガス供給手段からのガスの吹き込み角度（ガス吹き込みノズルと直管部の外側面とのなす角）と、高炉への微粉炭吹き込み量の変動との関係について検討する実験を行った。本実験においては、高炉への微粉炭吹込み量の変動を上述した吹き込み量変動率σにより評価し、以下の条件で行った。
・微粉炭供給タンクからの微粉炭量：５０トン／ｈ
・ガス吹き込みノズルの位置：隔壁先端から８００ｍｍ
・ガス供給手段からのガス吹き込み量：１００Ｎｍ３／ｈ
・２つの微粉炭流の合流後の直管部の直径：１２０ｍｍ
【００５３】
上記実験の結果を図１２に示した。なお、図１２は、本発明の一実施例によるガス吹き込み手段のガス吹き込み角度と微粉炭吹き込み量の変動との関係を示すグラフである。
【００５４】
その結果、図１２に示すように、ガスの吹き込み角度（θＮ）が３０度以上となると、吹き込み量変動率σ（高炉への微粉炭の吹き込み量の変動）が急激に低下し、ガスを吹き込まない場合（例えば、実施例１の場合だとσ＝３．１）よりも顕著に低くなることがわかった。一方、合流後の微粉炭流へのガスの吹き込み角度（θＮ）が１００度を超えると、微粉炭がガス吹き込みノズル内に流入（逆流）することが多く、ノズルの詰まりが発生した。このことから、合流後の微粉炭流へのガスの吹き込み角度（θＮ）は、３０度以上１００度以下であることが好ましいということが示唆された。
【００５５】
＜実施例３＞
（ガス吹き込み位置と微粉炭吹き込み量の変動との関係）
次に、本発明者らは、ガス吹き込みノズルの位置（隔壁の先端からガス吹き込みノズルまでの距離）と、高炉への微粉炭吹き込み量の変動との関係について検討する実験を行った。本実験においては、上述した実施例２の場合と同様に高炉への微粉炭吹込み量の変動を上述した吹き込み量変動率σにより評価し、以下の条件で行った。
・微粉炭供給タンクからの微粉炭量：５０トン／ｈ
・ガス吹き込みノズルの角度：θＮ＝９０度
・ガス供給手段からのガス吹き込み量：１００Ｎｍ３／ｈ
・２つの微粉炭流の合流後の直管部の直径：１２０ｍｍ
【００５６】
上記実験の結果を図１３に示した。なお、図１３は、本発明の一実施例による隔壁の先端とガス吹き込みノズルとの距離（吹き込み距離）と微粉炭吹き込み量の変動との関係を示すグラフである。
【００５７】
その結果、図１３に示すように、吹き込み距離が１２００ｍｍ（すなわち、合流後の直管部の直径の１０倍）以下では、吹き込み量変動率σ（高炉への微粉炭の吹き込み量の変動）が急激に低下し、ガスを吹き込まない場合（例えば、実施例１の場合だとσ＝３．１）よりも顕著に低くなることがわかった。一方、吹き込み距離が１２００ｍｍを超えると、吹き込み量の変動率σは、ガスを吹き込まない場合のσの値よりやや低い値でほぼ一定となり、ガス吹き込みによる吹込み量の変動抑制の効果があまり向上しないということがわかった。このことから、隔壁の先端とガス吹き込みノズルとの距離（吹き込み距離）は、１２００ｍｍ以下、すなわち、合流後の直管部の直径の１０倍以下であることが好ましいということが示唆された。
【００５８】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００５９】
例えば、微粉炭供給タンク１０、第１供給管１２、開閉バルブ１４、プレディスパーサ２０、第２供給管２２、微粉炭供給路３２、ガス吹き込みノズル４２及び分配管５２の数は、上述した実施形態におけるものには限られない。
【００６０】
また、上述した実施形態においては、微粉炭供給タンク１０と微粉炭供給路３２とは、第１供給管１２−１〜１２−４、プレディスパーサ２０−１、２０−２、及び第２供給管２２−１、２２−２を介して接続されている例について説明したが、微粉炭供給タンク１０と微粉炭供給路３２とは必ずしも間接的に接続されている必要はなく、直接接続されていてもよい。
【００６１】
また、ガス吹き込み手段４０の形状は上述した実施形態における形状には限られず、直管部３８の側面側から、複数の微粉炭流に対して均等にガスを吹き付けられるものであれば、任意の形状とすることができる。例えば、微粉炭が流れる直管部と、微粉炭の流れを干渉するガスが流れる配管（ガス吹き込み手段）とを、図１４に示すような２重管構造としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の一実施形態に係る微粉炭吹き込み装置の全体構成を示す説明図である。
【図２】同実施形態に係るディスパーサ及びガス吹き込み手段の構成を示す断面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ断面図である。
【図４】図２のＢ−Ｂ断面図である。
【図５】図２のＣ部矢視図である。
【図６】同実施形態に係る微粉炭吹き込み方法を示す説明図である。
【図７】同実施形態に係るディスパーサにおける微粉炭の流れの状態を示す説明図である。
【図８】高炉に吹き込まれる微粉炭吹き込み量（ｔ／ｈ）とガス供給手段から吹き込まれるガス吹き込み量（Ｎｍ３／ｈ）との関係を示すグラフである。
【図９】本発明の一実施例によるガス供給手段からのガスの吹き込みを行わなかった場合の個々の微粉炭供給タンクからの微粉炭吹き込み量の経時変化と、高炉に吹き込まれる微粉炭の合計の吹き込み量の経時変化を示すグラフである。
【図１０】本発明の一実施例によるガス供給手段からのガスの吹き込みを行った場合の個々の微粉炭供給タンクからの微粉炭吹き込み量の経時変化と、高炉に吹き込まれる微粉炭の合計の吹き込み量の経時変化を示すグラフである。
【図１１】本発明の他の実施例によるガス供給手段からのガスの吹き込みを行った場合の個々の微粉炭供給タンクからの微粉炭吹き込み量の経時変化と、高炉に吹き込まれる微粉炭の合計の吹き込み量の経時変化を示すグラフである。
【図１２】本発明のさらに他の実施例によるガス供給手段からのガスの吹き込みを行った場合の個々の微粉炭供給タンクからの微粉炭吹き込み量の経時変化と、高炉に吹き込まれる微粉炭の合計の吹き込み量の経時変化を示すグラフである。
【図１３】本発明の一実施例によるガス吹き込み手段のガス吹き込み角度と微粉炭吹き込み量の変動との関係を示すグラフである。
【図１４】本発明の一実施例によるガス吹き込み手段のガス吹き込み位置と微粉炭吹き込み量の変動との関係を示すグラフである。
【図１５】本発明の一実施形態の変形例に係るガス吹き込み手段及び直管部の構成を示す説明図である。
【符号の説明】
【００６３】
１    微粉炭吹き込み装置
１０−１、１０−２、１０−３、１０−４    微粉炭供給タンク
１２−１、１２−２、１２−３、１２−４    第１供給管
１４−１、１４−２、１４−３、１４−４    開閉バルブ
２０−１、２０−２    プレディスパーサ
２２−１、２２−２    第２供給管
３０    ディスパーサ
３２−１、３２−２    微粉炭供給路
３４    集合部
３６    隔壁
３８    直管部
４０    ガス吹き込み手段
４２    ガス吹き込みノズル
４４    ガス供給路
４６    ガス供給口
５０    分配器
５２    容器
５４    分配管
１００    高炉
１０２    羽口
【図１】
2008133493.tif 000003
【図２】
2008133493.tif 000004
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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