(57)【要約】【課題】比較的低コストで、廃木材を高炉内で高効率に処理する操業方法を提供すること。【解決手段】高炉羽口部から、木材と微粉炭とからなる補助燃料と、熱風とを高炉内に吹込む高炉の操業方法であって、少なくとも前記微粉炭の一部が前記木材の表面に付着するように木材と微粉炭を混合して混合物とし、該混合物を前記熱風中に投入して羽口より高炉内に吹込むことを特徴とする、高炉への木材と微粉炭の吹込み操業方法を用いる。特に補助燃料用吹込みランスの先端部を、高炉羽口部に連設されたブローパイプの内部または羽口内部に設置し、木材と微粉炭との混合を前記補助燃料用吹込みランス内または該補助燃料用吹込みランスに連設された配管内で行い、該補助燃料用吹込みランスより木材と微粉炭とを吹込むと効果的である。【選択図】            図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高炉羽口部から、木材と微粉炭とからなる補助燃料と、熱風とを高炉内に吹込む高炉の操業方法であって、少なくとも前記微粉炭の一部が前記木材の表面に付着するように木材と微粉炭を混合して混合物とし、該混合物を前記熱風中に投入して羽口より高炉内に吹込むことを特徴とする、高炉への木材と微粉炭の吹込み操業方法。
【請求項２】
補助燃料用吹込みランスの先端部を、高炉羽口部に連設されたブローパイプの内部または羽口内部に設置し、木材と微粉炭との混合を前記補助燃料用吹込みランス内または該補助燃料用吹込みランスに連設された配管内で行い、該補助燃料用吹込みランスより木材と微粉炭とを吹込むことを特徴とする、請求項１に記載の高炉への木材と微粉炭の吹込み操業方法。
【請求項３】
木材と微粉炭とからなる補助燃料のうち、木材の混合割合が、補助燃料の４０ｍａｓｓ％以上７０ｍａｓｓ％以下であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の高炉への木材と微粉炭の吹込み操業方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高炉の炉内に補助燃料を吹込む操業方法に関し、特に高炉への木材と微粉炭の吹込み操業方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
建設現場等において発生する大量の廃木材は、通常、その一部は燃料用材、製紙用材、動物の飼料等として再利用されるが、大部分は埋立地等に投棄されているのが現状である。しかし近年、埋立て処理が許容限界に達しつつあり、環境対策上好ましい廃木材の大量処理技術の開発が望まれている。
【０００３】
高炉操業においてはコークスを主な燃料としてきたが、近年、羽口からの補助燃料の吹込みが盛んに行われている。補助燃料吹込みは、高価なコークスの使用量低減に寄与すると共に、コークス炉の稼働率減少によるコークス炉の寿命延長にもつながり、その結果として溶銑コストを低下させうる手段として注目されている。通常、補助燃料としては、重油、石炭等の化石燃料が吹込まれてきたが、近年は、都市ごみあるいは産業廃棄物中に混在する使用済みプラスチックの吹込みも実施されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
このような背景のもと、廃木材等を高炉において処理する方法も試みられている。即ち、廃木材を高炉の送風羽口から吹込んで、廃木材を大量に処理しようとする方法である。
【０００５】
しかしながら、補助燃料吹込みに用いられる微粉炭が主として数１０μｍ以下と微細であるのに比較して、一般に廃木材は粒度が大きく、且つ着火性が悪いため、高炉羽口から吹込まれた場合、未燃のまま羽口前方の燃焼帯（レースウェイ）に入り、高炉炉芯部分に侵入し、その結果、炉内におけるガスの通気性及び溶銑滓の通気性を妨げる傾向がある。従って、高炉羽口から多量に廃木材を吹込むと、高炉の生産性を低下させる恐れがある。このような問題を解決するために、廃木材を平均粒径１０〜１００μｍに粉砕して、微粉炭と混合して燃焼性、気送性を高め、高炉に吹込む処理方法がある（例えば、特許文献２参照。）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平０９−１３７９２６号公報
【０００７】
【特許文献２】
特開２００２−２０７７１号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献２によれば、廃棄物である廃木材の大量処理と有効利用ができ、高炉の燃料コストの低減が可能である。しかし、繊維質である木材を粒径１０〜１００μｍに粉砕制御することはコスト高となる欠点がある。一方で、木材と微粉炭とを同時に高炉に吹込むだけでは、木材を高効率に燃焼、ガス化させて処理することは困難である。
【０００９】
したがって本発明は、このような従来技術の課題を解決し、比較的低コストで、廃木材を高炉内で高効率に処理する操業方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、高炉の羽口から微粉炭と共に吹込まれた木材の燃焼性は、先ず吹込まれた微粉炭が燃焼し、その燃焼熱が送風空気（熱風）を更に加熱して高温場を形成し、こうして高温に加熱された送風空気によって木材が加熱されるという過程に支配されていること、そのため、単に微粉炭と木材との混合物を気体搬送により炉内へ吹込むという方法を取るだけでは、元来良好な燃焼性を持つ微粉炭の燃焼熱を、木材に効率良く伝えることが出来ないことを知見した。従って、微粉炭の燃焼熱を木材に直接、効率良く与えることができれば、木材の燃焼性を向上させることができることに着眼した。
【００１１】
そこで、本発明者らは、微粉炭の燃焼熱により直接、木材を加熱する方法として、木材の表面に微粉炭を付着させ、ランスから羽口を通して炉内に吹込むことが効果的であるとの着想を得て、高炉羽口から吹込むための木材と微粉炭との混合方法について燃焼試験を繰り返し、詳細に検討を行った。
【００１２】
本発明は上記知見に基づき成されたものであり、その特徴は以下の通りである。
（１）高炉羽口部から、木材と微粉炭とからなる補助燃料と、熱風とを高炉内に吹込む高炉の操業方法であって、少なくとも前記微粉炭の一部が前記木材の表面に付着するように木材と微粉炭を混合して混合物とし、該混合物を前記熱風中に投入して羽口より高炉内に吹込むことを特徴とする、高炉への木材と微粉炭の吹込み操業方法。
（２）補助燃料用吹込みランスの先端部を、高炉羽口部に連設されたブローパイプの内部または羽口内部に設置し、木材と微粉炭との混合を前記補助燃料用吹込みランス内または該補助燃料用吹込みランスに連設された配管内で行い、該補助燃料用吹込みランスより木材と微粉炭とを吹込むことを特徴とする、（１）に記載の高炉への木材と微粉炭の吹込み操業方法。
（３）木材と微粉炭とからなる補助燃料のうち、木材の混合割合が、補助燃料の４０ｍａｓｓ％以上７０ｍａｓｓ％以下であることを特徴とする（１）または（２）に記載の高炉への木材と微粉炭の吹込み操業方法。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の高炉への木材と微粉炭同時吹込み操業方法は、木材と微粉炭とが熱風により羽口から高炉内に吹込まれる以前に、木材と微粉炭とを混合し、木材の表面に少なくとも微粉炭の一部を付着させ、その混合物をランスから吹込む方法である。従って、木材と微粉炭の混合方法については、羽口内部の、またはブローパイプ内の熱風内に吹込まれる以前に混合されていればよく、混合機、ホッパー内、専用の混合槽、吹込み用配管内等、任意の場所で混合することができる。混合により、微粉炭を木材の表面に強固に付着させることができる。
【００１４】
本発明で用いる木材は、平均粒度が１〜１５ｍｍの範囲となる粉粒体ないし細片状に破砕したものを用いることが好ましい。木材は通常の破砕処理で平均粒度が１〜１５ｍｍの範囲となるように調整することが容易であり、通常、粒径が数１０μｍ以下を主体とする微粉炭を表面に付着させるのに好適であるからである。また、木材は、安価であり、大量処理の要請がある廃木材を用いることが好ましい。さらに、木材は乾燥した、水分含有量の少ないものを用いることが好ましい。
【００１５】
木材と微粉炭との混合割合は、木材を補助燃料全体（木材と微粉炭との合計量）の４０ｍａｓｓ％以上７０ｍａｓｓ％以下の範囲で混合することが好ましい。４０ｍａｓｓ％未満では、木材の処理量が少なくなり、混合吹込みによる木材の燃焼・ガス化率向上の効果が低下する傾向がある。また７０ｍａｓｓ％以上でも、混合吹込みによる木材の燃焼・ガス化率向上効果が低下する傾向がある。
【００１６】
以下、本発明の一実施形態を詳細に説明する。木材と微粉炭とを攪拌型混合機により混合して、表面に微粉炭が付着した木材と、木材に付着していない微粉炭との混合物とする。その混合物を貯留容器に一時貯留し、貯留容器から搬送路で気体搬送して混合流体を形成させ、高炉のブローパイプ内を流れている熱風中に、適切な吹込みランスの先端から噴射する。熱風中に吹込まれた木材は、表面に付着した微粉炭が、吹込み直後に燃焼し、急激な発熱現象を起こす。木材はこの燃焼熱を吸収し、急激に昇温し、着火・燃焼性が向上する。その結果、木材の燃焼・ガス化率が高くなる。
【００１７】
また、本発明の他の実施形態を示す。高炉羽口部から微粉炭を付着させた木材を吹込む操業形態を設備的に無理なく得るためには、先ず、木材と微粉炭とをそれぞれの貯留容器から異なる搬送路で気体搬送して、それぞれの混合流体を形成させ、次いで両方の混合流体を合流させることにより、微粉炭と木材との両方の粒子が同一搬送流体内を移動する、新しい混合流体を形成させる。こうして合流後の新しい混合流体内、即ち合流体内で、微粉炭を木材の表面に衝突・付着させる。そして、高炉のブローパイプ内を流れている熱風中に、適切な吹込みランスの先端から、木材と微粉炭とを含んだ上記合流体を噴射する。
【００１８】
次に、以上のような高炉羽口部から木材と微粉炭とからなる補助燃料を吹込む高炉の操業方法であって、木材と微粉炭とを混合した後に、羽口より高炉に吹込むことにより、木材の燃焼・ガス化率を向上させる本発明を、図面に基づいて説明する。
【００１９】
図１は、吹込み補助燃料の混合方法を、単独吹込とした場合と、事前混合とした場合の相違による木材の燃焼・ガス化率の影響を示したグラフである。ここで事前混合とは、図２（ａ）に示すように吹込み配管である補助燃料吹込み用ランス４を流通する以前に、ホッパー等の内部で木材と微粉炭とを混合し、その混合物１を補助燃料吹込み用ランス４よりブローパイプ５内に吹込み、熱風２と共に羽口６より高炉３内に吹込む方法を意味する。一方、単独吹込みとは、図２（ｂ）に示すように、木材７と微粉炭８とをそれぞれ異なる補助燃料吹込み用ランス４から吹込む方法を意味する。また、燃焼・ガス化率とは、燃焼前の木材中に存在するＣ（カーボン）とＨのうち、燃焼およびガス化反応により、ＣＯ、ＣＯ２、Ｈ２Ｏ、Ｈ２に変化したＣとＨの割合である。
【００２０】
図１によれば、事前混合時の木材の燃焼・ガス化率は、単独吹込み時に比べて全体として高い値となることが分かる。特に、木材の混合割合が木材と微粉炭の吹込み量の合計量の４０ｍａｓｓ％以上７０ｍａｓｓ％以下の領域で、事前混合による木材の燃焼・ガス化率の向上効果が大きい。
【００２１】
また、図２（ｃ）に示すように、木材７と微粉炭８とを吹込み直前の配管である補助燃料吹込み用ランス４内で合流させ、混合することも効果的である。図２（ｃ）に示すような配管混合した場合の木材の燃焼・ガス化率への影響を、図３に示す。図３によれば、配管混合した場合も、事前混合した場合と同程度の木材の高燃焼・ガス化率を得ることが可能であることが分かる。
【００２２】
【実施例】
本発明方法を、実施例によって更に詳細に説明する。
【００２３】
［実施例１］粉砕して平均粒度を約１０ｍｍとした廃木材と、微粉炭とを５０：５０の質量混合比でホッパー内において混合し、気送供給設備を経て、操業中の高炉羽口からの吹込を、１日間実施した。このときの高炉操業条件は次の通りであった。
出銑量：９０００ｔ．ｐｉｇ／日
送風量：７２００Ｎｍ３／ｈｒ
酸素富化：４．１％
コークス比：４４０ｋｇ／ｔ．ｐｉｇ
微粉炭吹込み量：１２０ｋｇ／ｔ．ｐｉｇ
処理した廃木材の吹込み量：１０ｋｇ／ｔ．ｐｉｇ
廃木材吹込みにより、コークスの使用量を減らして、高炉の燃料コストを低減できた。本操業条件を、高炉内現象の数学モデルにより解析すると、廃木材は９３％の燃焼・ガス化率を示した。更に操業条件を変更し、廃木材と微粉炭との配合割合を４０：６０〜７０：３０まで変化させたが、高炉の操業自体に全く支障は生じなかった。
【００２４】
［実施例２］微粉炭と廃木材とをそれぞれの貯留ホッパーから異なる搬送路で気体搬送して、それぞれの混合流体を形成させ、ランス直前の配管部において両方の混合流体を合流させることにより、微粉炭と廃木材との両方の粒子が移動する、新しい混合流体を形成させ、そして、高炉のブローパイプ内を流れている熱風中に、木材吹込みが可能な径の大きな吹込みランスから噴射し、高炉内に１日間吹込んだ。廃木材と微粉炭とのそれぞれの吹込み量は質量比で７０：３０の混合比とした。このときの高炉操業条件は次の通りであった。
出銑量：９０００ｔ．ｐｉｇ／日
送風量：７３００Ｎｍ３／ｈｒ
酸素富化：３．８％
コークス比：４４５ｋｇ／ｔ．ｐｉｇ
微粉炭吹込み量：１１５ｋｇ／ｔ．ｐｉｇ
処理された廃木材の吹込み量：１５ｋｇ／ｔ．ｐｉｇ
廃木材は、９０％の燃焼・ガス化率を示した。更に操業条件を変更し、廃木材と微粉炭との配合割合を４０：６０〜７０：３０まで変化させたが、高炉の操業自体に全く支障は生じなかった。
【００２５】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、木材を高炉で処理する際に、高燃焼・ガス化率を得ることが可能であり、効率的に木材を処理できる。このため高炉の燃料コストを低減でき、廃木材を有効に低コスト処理できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】木材の混合割合による、木材の燃焼・ガス化率の変化を示す図である。
【図２】（ａ）廃木材と微粉炭とを同一のランスから吹込む方法の模式図である。（ｂ）廃木材と微粉炭を異なるランスから吹込む方法の模式図である。（ｃ）廃木材と微粉炭を配管内で混合して一つのランスから吹込む方法の模式図である。
【図３】配管混合吹込み時の、木材の混合割合による、木材の燃焼・ガス化率の変化を示す図である。
【符号の説明】
１：木材と微粉炭との混合物、
２：熱風、
３：高炉炉内、
４：補助燃料吹込み用ランス、
５：ブローパイプ、
６：羽口、
７：木材、
８：微粉炭
【図１】
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【図２】
2004183004.tif 000004
【図３】
2004183004.tif 000005