(57)【要約】【課題】本発明は、静電容量型の流量計による流速と濃度によって流量を均一とし、また、熱負荷の高い方位と反対側の方位において吹込みを間欠的に行って円周方向の熱負荷制御を行うことを目的とする。【解決手段】本発明による微粉炭燃料吹込みにおける高炉円周方向の熱負荷制御方法は、ブローパイプ（６）に設けた静電容量式の流量計（７）を用い、流速と濃度から流量を検出して吹込み量を均一とし、方位毎の熱負荷を測定したデータを基に、熱負荷の高い方位とは反対側の方位において間欠吹込みを行う方法である。【選択図】        図１
2004300504.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
微粉炭燃料吹込み装置（１）より分配器（４）を介して、高炉（５）の各羽口（１０）に接続されたブローパイプ（６）に設置した微粉炭燃料吹込みランスより吹込まれた微粉炭燃料を前記ブローパイプ（６）内の熱風流れにより前記高炉（５）内へ吹込むにあたり、前記ブローパイプ（６）に設けた静電容量式の流量計（７）を用い、かつ前記流量計（７）の出力容量波形（Ａ）から管内流速を求めると共に前記流量計（７）から得られた電流（Ｂ）から微粉炭燃料の濃度を求め、前記濃度と管内流速の積により前記羽口（１０）の微粉炭吹込み流量を測定し、前記各羽口（１０）の微粉炭吹込み量が均一になるように搬送エアー流量を制御するようにしたことを特徴とする微粉炭燃料吹込みにおける高炉円周方向の熱負荷制御方法。
【請求項２】
高炉（５）の熱負荷円周方向での偏差量を是正するにあたり、前記高炉（５）の方位毎に熱負荷を測定したデータを基に、熱負荷の高い方位とは反対側の方位において微粉炭吹込みを一時停止させる間欠吹込みを行うことを特徴とする微粉炭燃料吹込みにおける高炉円周方向の熱負荷制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は高炉の羽口より微粉炭燃料を吹込む際の微粉炭流量並びに搬送エアー流量を制御することによって、炉体熱負荷の円周方向での偏差を是正し、高微粉炭比での操業を安定化させる方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
微粉炭燃料の吹込み量を炉体円周方向で制御する手段としては、円周方向に沿って高炉に複数個設けられた羽口に接続されたブローパイプに挿入した吹込みランスから微粉炭燃料を炉内に吹込む際、高さ方向に関して複数段で且つ各段において円周方向に等間隔で高炉の炉壁に埋め込まれた温度検出器で炉内円周方向の温度情報を取り出し、炉内温度の円周方向に関する偏差量を求め、各吹込みランスから炉内に吹込まれる微粉炭燃料の吹込み量を前記偏差量に基づいて制御する方法がある（特許文献１参照）。
【０００３】
この方法では、微粉炭燃料の吹込み量を炉体円周方向に制御する偏差量の指標は、各高さレベルの炉壁に埋め込まれた温度検出手段で得られた温度情報に高さレベルごとの重み係数を乗じて温度データとし、炉体円周方向を等間隔で分割した各方位で高さ方向の温度データを合計して炉体温度分布の偏差量を指数化して求めている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−１２４６０９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前述の特開平１１−１２４６０９号公報に開示されている方法では、高炉の側壁に温度計を埋め込む作業は休風中でないとできず、高炉の操業度が低下してしまうことに加え、埋め込んだ温度計が高熱により溶損してしまう可能性がある。また、前述の公報には、微粉炭の吹込み量を制御する具体的な手段が明記されていないだけでなく、重み係数の定義が明確ではなかった。
【０００６】
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたもので、特に、高炉の羽口より微粉炭燃料を吹込む際の微粉炭流量並びに搬送エアー流量を制御することによって、炉体熱負荷の円周方向での偏差を是正し、高微粉炭比での操業を安定化させるようにした微粉炭燃料吹込みにおける高炉円周方向の熱負荷制御方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明による微粉炭燃料吹込みにおける高炉円周方向の熱負荷制御方法は、微粉炭燃料吹込み装置より分配器を介して、高炉の各羽口に接続されたブローパイプに設置した微粉炭燃料吹込みランスより吹込まれた微粉炭燃料を前記ブローパイプ内の熱風流れにより前記高炉内へ吹込むにあたり、前記ブローパイプに設けた静電容量式の流量計を用い、かつ前記流量計の出力容量波形から管内流速を求めると共に前記流量計から得られた電流から微粉炭燃料の濃度を求め、前記濃度と管内流速の積により前記羽口の微粉炭吹込み流量を測定し、前記各羽口の微粉炭吹込み量が均一になるように搬送エアー流量を制御するようにした方法であり、また、高炉の熱負荷円周方向での偏差量を是正するにあたり、前記高炉の方位毎に熱負荷を測定したデータを基に、熱負荷の高い方位とは反対側の方位において微粉炭吹込みを一時停止させる間欠吹込みを行う方法である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面と共に本発明による微粉炭燃料吹込みにおける高炉円周方向の熱負荷制御方法の好適な実施の形態について説明する。
図１は本発明を実施する設備構成を示すもので、符号１で示されるものは微粉炭燃料吹込み装置であり、この微粉炭燃料吹込み装置１の配管２は搬送エアー装置３を介して分配器４に接続されている。
【０００９】
前記分配器４と高炉５とを接続するブローパイプ６には一対の位相が異なるコンデンサー型のセンサ７ａ、７ｂを有する静電容量式の流量計７が設けられ、この流量計７は、図６に示されるように、図７の出力容量波形Ａから管内流速を求め、この流量計７から得られた電流Ｂから微粉炭燃料の濃度を求めることができるように構成されている。
尚、この管内流速及び濃度は図示しない演算装置によって演算されるように構成されている。
前記ブローパイプ６の先端部６ａは図示しない周知の吹込みランスを介して高炉５の羽口１０に内挿され、微粉炭燃料が羽口１０から高炉５内へ供給されるように構成されている。尚、図１では１個の羽口１０しか示していないが、図３及び図９に示されるように高炉５の円周方向に沿って３０個配設されている。
【００１０】
一般に、高炉５へ微粉炭燃料を吹込むバーナーは、先端部へのアッシュ付着等のために詰まって、微粉炭吹込みが部分的に停止するトラブルが時々発生する。高炉５の２７０度〜０度方位［４Ｄｒ（ドラム）］において、このトラブル発生時の高炉炉体熱負荷とバーナー詰まりの状況を調査したところ、微粉炭吹込みが停止するバーナーの本数が増加すると炉体熱負荷の変動が増加し、装入物の炉内レベルも上昇することが分かった。そこで、高炉５で生じている炉体熱負荷の円周バランスの乱れは、微粉炭吹込みが円周方向で均一化できていないことに起因しているのではないかと想定している。故に、円周方向、各羽口の微粉炭吹込み流量を測定し、上記想定の関係を解明する調査が必要となったものである。尚、Ｄｒとは、高炉の熱負荷制御を行うため、高炉円周方向を４分割にした各分割部位で、１Ｄｒは０度〜９０度方位、２Ｄｒは９０度〜１８０度方位、３Ｄｒは１８０度〜２７０度方位、４Ｄｒは２７０度〜０度方位を示す。
【００１１】
微粉炭燃料の高炉への吹込みルートは、前述のように、フィードタンクから切り出された微粉炭燃料を空気搬送し、分配器４で３０箇所の各羽口１０に分配して微粉炭を高炉に吹込む仕組みとなっている。高炉５では、微粉炭燃料吹込み装置１は１ＰＣＩと２ＰＣＩの２基があるが、１ＰＣＩ系に１２０度ごとに流量計７を３箇所取付けて測定したら、同じ羽口１０の２ＰＣＩ系について測定する、という工程を１０回繰り返し、全３０本の羽口１０について流量の測定を実施したところ、各羽口１０で流量のバラツキが大きいことが分かった。また、高炉円周方向に４分割した各分割部分の炉体熱負荷量を測定したところ、微粉炭流量の少ない１８０度〜２７０度方位（３Ｄｒ）での熱負荷が高いことが分かった。ここで言う熱負荷とは、炉内から炉外へと放散される熱量のことで、周知のステーブの排水温度と給水温度の差より計算されるが、現状の微粉炭吹込み設備の分配器４での各羽口１０への微粉炭吹込みの分配が乱れていることに起因して、微粉炭吹込みの円周バランスが乱れ、炉体熱負荷にアンバランスが生じることを見出した。しかし、微粉炭燃料の吹込み流量は各支管ごとにバルブ制御することができないため、流量のコントロールは非常に困難である。
【００１２】
前述のようなアンバランスな状況が発生した場合、その方位における単位鉱石量あたりの羽口前炭素供給量、換言すると羽口前炭素消費量が減少する。実際の高炉を想定した模型実験結果（「鉄と鋼」第７３巻（１９８７）第１９９６頁に開示）によると、ある方位（▲１▼）での羽口前炭素の消費を完全に停止した場合、装入物の降下速度分布は、炉下部では通常通りに炭素が消費されている方位（▲２▼）では大きいが、炉上部では逆に炭素消費を完全に停止した方位（▲１▼）で大きくなるという知見が得られている。そのため、炉上部から炉下部までの滞留時間は、炭素消費を完全に停止した方位（▲１▼）で大きくなる。これらの結果から、微粉炭燃料の吹込み量の少ない方位（▲１▼）では、長い滞留時間に応じて固体の加熱時間が長くなり、炉上部から炉下部までのトータルでみた炉体熱負荷が大きくなると開示されている。
そこで本発明においては、方位ごとの羽口前炭素供給量、即ち、微粉炭吹込み流量を均等化させることによって、更には炉体熱負荷に応じて流量を調整することによって、これまで制御できなかった熱負荷の偏差を是正させることにある。
【００１３】
次に、動作について説明する。まず、高炉５への微粉炭吹込みは粉体を空気輸送するため、接触式の流量計の使用はバーナー詰まりの原因となる。そこで本発明では、図６の非接触式の流量計７を採用した。この流量計７の測定原理を以下に示す。コンデンサー型センサ７ａ、７ｂを微粉炭輸送配管であるブローパイプ６と同様の内径に円筒加工し、微粉炭流れ方向に配管として直列に２個設置する。設置されたセンサ７ａ、７ｂに流れる電流Ｂはセンサ７ａ、７ｂ管内を通過する粉体の固有静電容量に対しリニアに比例する。この測定により、通過する粉体の濃度が測定できる。粉体の速度は、粉体の気体輸送が図７のように脈動しているため、直列に設置したセンサ７ａ、７ｂからの容量出力波形Ａは同じになり、２個の波形の時間ズレが容易に測定でき、直列に設置したセンサ７ａ、７ｂ間距離が定数であることから求められる。この結果として、粉体の濃度と粉体の輸送速度の積から粉体流量が計算できる。
【００１４】
微粉炭燃料の高炉５への吹込みルートは、前述のように、微粉炭燃料吹込み装置１から切り出された微粉炭を空気輸送し、分配器４で３０箇所の各羽口１０に分配して微粉炭を高炉５に吹込む仕組みとなっている。高炉５のＮｏ．９，２１，２９羽口において微粉炭吹込み流量計７を分配器４出側に取付け、搬送エアー流量を通常の２１００Ｎｍ３／ｈから２３００，２６００，２９００Ｎｍ３／ｈと３水準で増加させていったときの、各羽口１０における微粉炭吹込み流量を調査した。なお各羽口１０には１ＰＣＩ系のバーナーと２ＰＣＩ系のバーナーが差し込まれているが、ここでは２ＰＣＩ系でのみ流量を測定した。このとき、２ＰＣＩ系の微粉炭吹込み量は、全バーナーの吹込み量平均が２４．５ｔ／ｈで一定となるように設定した。この調査結果を図８に示す。
【００１５】
前述の段落
【００１６】で得られた知見を基に、熱負荷レベルが慢性的に高くなっていた１８０度〜２７０度方位（３Ｄｒ）の熱負荷低減のために、これと反対の方位にあたるＮｏ．５，６，７，８，９，１０羽口１０からの微粉炭吹込みを２ＰＣＩ系のみ一時停止し、１８０度〜２７０度方位の熱負荷の変化を調査した。まずＮｏ．５，１０羽口からの吹込みを停止し、２４時間後にはＮｏ．６，９羽口からの吹込みも停止、更に２４時間後にはＮｏ．７，８羽口からの吹込みも停止させ、この状態を１ヶ月継続させた。微粉炭吹込み流量を特定方位のみ増加させることはできないが、増量したい方位の反対側で吹込みを停止させることで、相対的に増量させることは可能であると考えた。
従って、高炉５の熱負荷円周方向での偏差量を是正する場合、高炉５の方位毎に熱負荷を測定したデータを基に、熱負荷の高い方位とは反対側の方位において、微粉炭吹込みを一時停止させる間欠吹込みを行った。
【００１７】
実施例
搬送エアー流量を通常の２１００Ｎｍ３／ｈから２３００，２６００，２９００Ｎｍ３／ｈと３水準で増加させていったときの、各羽口１０における微粉炭吹込み流量を調査した結果を図８に示す。横軸では搬送エアー流量を４段階に分けて示し、縦軸には搬送エアー流量別に各羽口支管の微粉炭吹込み流量を示している。これによると、搬送エアー流量を増加させるにつれて、微粉炭吹込み流量の各支管の偏差は改善されてくるが、搬送エアー流量を増加させ過ぎると却って偏差が大きくなることが分かった。これは、搬送エアー流量を２９００Ｎｍ３／ｈに設定した際、バーナー詰まりが発生したことが原因と思われる。この結果、最適な搬送エアー流量は２６００Ｎｍ３／ｈであり、そのときより安定した微粉炭吹込み状態になると判定した。
また、微粉炭吹込みをＮｏ．５〜１０羽口において一時停止させた結果、図２のように１８０度〜２７０度方位（３Ｄｒ）の熱負荷を低減させることができた。しかし、微粉炭吹込みを部分的に一時停止させることは、他のバーナーに対する負荷を大きくさせるので、長期的に継続させないことに注意する必要がある。
従って、本発明による微粉炭燃料吹込みにおける高炉円周方向の熱負荷制御方法は、要約すると、微粉炭燃料吹込み装置より分配器を介して、高炉の各羽口１０に接続されたブローパイプ６に設置した微粉炭燃料吹込みランスより吹込まれた微粉炭燃料をブローパイプ６内の熱風流れにより高炉５内へ吹込むにあたり、羽口１０の微粉炭吹込み流量を静電容量式の流量計７を用い、かつ流量計７の出力の波形から管内流速を求め流量を測定する。微粉炭流量計を取付けるときには、取付ける羽口１０でのみ微粉炭吹込みを一時停止させるだけでよいので、休風中でなくても可能である。このときの微粉炭搬送エアー流量を段階的に増加させていったとき、羽口毎の微粉炭吹込み流量のバラつきがより小さくなる搬送エアー流量を求め、微粉炭吹込み量の均等化を図ることができる。
また、微粉炭吹込み量を均等化するだけでは直し切れない炉体の熱負荷円周方向での偏差量を是正する手法として、方位毎に熱負荷を測定したデータを基に、熱負荷の高い方位とは反対側の方位において微粉炭吹込みを一時停止させる間欠吹込みを行うことで、熱負荷の高い方位においてそれを低減させることができる。
【００１８】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の熱負荷制御方法では、微粉炭燃料の吹込み量を炉体円周方向に関して制御することにより、炉体温度分布の円周方向偏差が小さくなり、長期間に亘って操業効率を高位に安定維持させることを可能としている。実際には、高炉では、火入れから１年半が経過した平成８年１０月頃より炉体熱負荷の円周バランスが乱れ、特に１８０度〜２７０度方位（３Ｄｒ）では高熱負荷の状態が続いていたが、本発明を実施し始めた平成１３年７月以降は改善がなされている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による高炉円周方向の熱負荷制御方法を実施する設備構成の全体を示す概略図である。
【図２】高炉１８０度〜２７０度側における炉体熱負荷と微粉炭バーナー吹込み本数の推移を調査した特性図である。
【図３】方位毎の微粉炭流量と炉体熱負荷の測定結果を示す特性図である。
【図４】各Ｄｒ（ドラム）における炉体熱負荷を示すグラフである。
【図５】微粉炭吹込み量にアンバランスが生じたときの炉内現象の模式図（吹込み量の少ない方位では鉱石の滞留時間が長くなり熱負荷が上昇する）である。
【図６】粉体流量計の測定原理図である。
【図７】図６の流量計の出力容量波形を示す特性図である。
【図８】搬送エアー流量と微粉炭吹込み安定性の関係を示した特性図（図中の矢印は微粉炭吹込み流量の各支管の偏差を示す）である。
【図９】微粉炭吹込み停止方位、炉体熱負荷を下げたい方位を示した図である。
【図１０】吹込み停止及び停止後の炉体熱負荷を示す構成図である。
【図１１】高炉の方位別炉体熱負荷の推移図である。
【符号の説明】
１    微粉炭燃料吹込み装置
４    分配器
５    高炉
６    ブローパイプ
７    流量計
Ａ    出力容量波形
Ｂ    電流
１０    羽口
【図１】
2004300504.tif 000003
【図２】
2004300504.tif 000004
【図３】
2004300504.tif 000005
【図４】
2004300504.tif 000006
【図５】
2004300504.tif 000007
【図６】
2004300504.tif 000008
【図７】
2004300504.tif 000009
【図８】
2004300504.tif 000010
【図９】
2004300504.tif 000011
【図１０】
2004300504.tif 000012
【図１１】
2004300504.tif 000013