(57)【要約】【課題】  粉体状固体燃料を高炉内に吹き込む際に、タールの分離などによる操業トラブルを防止して安定して固体燃料を吹き込むことができ、且つ、吹き込まれる固体燃料の高炉内における燃焼率を向上させることが可能な吹き込み方法を提供する。【解決手段】  羽口６に接続するブローパイプ５に設置された固体燃料吹き込みランス４を介して、予熱した固体燃料を搬送用ガスと共に高炉１内に吹き込むに際し、前記固体燃料の特性に応じて予熱温度または予熱温度における保持時間を調整し、タールが固体燃料吹き込みランス内で分離しない条件下で吹き込む。【選択図】            図１
2005264189.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
羽口に接続するブローパイプに設置された固体燃料吹き込みランスを介して、予熱した固体燃料を搬送用ガスと共に高炉内に吹き込むに際し、前記固体燃料の特性に応じて予熱温度または予熱温度における保持時間を調整することを特徴とする、高炉への固体燃料吹き込み方法。
【請求項２】
前記固体燃料が微粉炭であり、微粉炭の揮発分含有量に応じて予熱温度または予熱温度における保持時間を調整することを特徴とする、請求項１に記載の高炉への固体燃料吹き込み方法。
【請求項３】
微粉炭からタールが分離しない条件下で、予熱温度または予熱温度における保持時間を調整することを特徴とする、請求項２に記載の高炉への固体燃料吹き込み方法。
【請求項４】
前記固体燃料吹き込みランス内に、当該ランスの内壁面の接線方向に向けて気体を供給して当該気体の旋回流を形成させながら、前記固体燃料を搬送用ガスと共に吹き込むことを特徴とする、請求項１ないし請求項３の何れか１つに記載の高炉への固体燃料吹き込み方法。
【請求項５】
前記旋回流を形成させる気体を、前記固体燃料吹き込みランスの先端位置で固体燃料吹き込みランス内に供給することを特徴とする、請求項４に記載の高炉への固体燃料吹き込み方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微粉炭や木片などの粉体状固体燃料の高炉内への吹き込み方法に関し、詳しくは、吹き込まれる固体燃料の燃焼率を向上させることが可能な吹き込み方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高炉への微粉炭吹き込みは、コークスや重油との価格差に基づくコストメリットが大きいことから、多くの高炉で採用され、経済性向上に大きく寄与している。近年はコークス炉の炉命延長の観点からも、その重要性が再認識され、益々微粉炭の大量吹き込みが指向されるようになった。
【０００３】
微粉炭は、一般に、熱風を高炉内に供給するためのブローパイプに設置された吹き込みランスを介して搬送用ガスと共にブローパイプ内に吹き込まれ、次いで、ブローパイプ内を通過する熱風と共にブローパイプの先端に接続される羽口から高炉内に吹き込まれる。吹き込まれた微粉炭は、ブローパイプ内、並びに羽口先端のレースウェイと呼ばれる燃焼空間で燃焼し、コークスの代替となる。しかしながら、レースウェイには、多量のコークスが存在するため、熱風中の酸素濃度は急激に減少する。しかも、ブローパイプ内及び羽口内のガス流速は一般に２００ｍ／秒と極めて高速であるため、吹き込まれた微粉炭が熱風中の酸素と反応可能な時間、即ち微粉炭の燃焼可能な時間は極めて短く、２０マイクロ秒程度といわれている。
【０００４】
微粉炭をコークスの代替として有効活用するためには、この短時間の期間で微粉炭を燃焼させる必要があるが、微粉炭の吹き込み量を増していくと、微粉炭の燃焼率が低下して、レースウェイに至るまでに微粉炭が燃焼しきれずに、未燃焼の未燃チャーとして炉内に残留する。この未燃チャーは、ソルーションロス反応により炉内で消費されるが、炉内消費量には自ずと限界値が存在し、そのため、消費限界値以上に未燃チャーが発生すると、ダストとして炉頂から排出されて燃料比の上昇を招き、更には、未燃チャーが炉芯や溶融帯に蓄積すると、通気性や通液性が阻害され、炉況不安定や生産性低下の原因となる。
【０００５】
この問題を解決するために、微粉炭の燃焼率を向上させる多数の方法が提案されており、その中の１つとして、予熱した微粉炭を使用する方法が提案されている。例えば、特許文献１には、微粉炭の熱分解が発生する２００℃以上の温度に予め微粉炭を予熱し、予熱した微粉炭を搬送用ガスと共に吹き込む方法が提案されており、また特許文献２には、微粉炭を１５０℃以上、望ましくは１８０℃以上に予熱した後、高炉内に吹き込む方法が提案されている。
【特許文献１】特開平4-354810号公報
【特許文献２】WO97/46718(PCT/EP97/02530)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来技術には、幾つかの問題点があり、その主たるものを挙げれば、以下の如くである。即ち、微粉炭には揮発分が含まれており、微粉炭を過剰に加熱した場合には揮発分のうちのタールが分離し、分離したタールが吹き込みランス内に付着して、微粉炭の吹き込みを継続できなくなる場合が発生するが、特許文献１及び特許文献２では、予熱温度の下限値を設定しているのみで、この点に関して考慮していない。また、微粉炭の燃焼率を向上させる上で、当然ながら予熱温度が重要であるが、予熱温度と同様に予熱温度における保持時間も重要である。特許文献１及び特許文献２は、この点に関しても考慮していない。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、ブローパイプに設置された固体燃料吹き込みランスを介して、微粉炭や木片などの粉体状固体燃料を高炉内に吹き込む際に、タールの分離などによる操業トラブルを防止して安定して固体燃料を吹き込むことができ、且つ、吹き込まれる固体燃料の高炉内における燃焼率を向上させることが可能な吹き込み方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するための第１の発明に係る高炉への固体燃料吹き込み方法は、羽口に接続するブローパイプに設置された固体燃料吹き込みランスを介して、予熱した固体燃料を搬送用ガスと共に高炉内に吹き込むに際し、前記固体燃料の特性に応じて予熱温度または予熱温度における保持時間を調整することを特徴とするものである。
【０００９】
第２の発明に係る高炉への固体燃料吹き込み方法は、第１の発明において、前記固体燃料が微粉炭であり、微粉炭の揮発分含有量に応じて予熱温度または予熱温度における保持時間を調整することを特徴とするものである。
【００１０】
第３の発明に係る高炉への固体燃料吹き込み方法は、第２の発明において、微粉炭からタールが分離しない条件下で、予熱温度または予熱温度における保持時間を調整することを特徴とするものである。
【００１１】
第４の発明に係る高炉への固体燃料吹き込み方法は、第１ないし第３の発明において、前記固体燃料吹き込みランス内に、当該ランスの内壁面の接線方向に向けて気体を供給して当該気体の旋回流を形成させながら、前記固体燃料を搬送用ガスと共に吹き込むことを特徴とするものである。
【００１２】
第５の発明に係る高炉への固体燃料吹き込み方法は、第４の発明において、前記旋回流を形成させる気体を、前記固体燃料吹き込みランスの先端位置で固体燃料吹き込みランス内に供給することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、固体燃料、例えば微粉炭の種類に応じて、特に微粉炭の揮発分含有量に応じて微粉炭からタールが分離しない条件下で、予熱温度或いは予熱温度での保持時間を設定し、設定値に沿って微粉炭などの固体燃料を予熱するので、タールが発生せず、タールによる固体燃料吹き込みランスの閉塞を防止することができると同時に、微粉炭の分散性を確保した状態で微粉炭を吹き込むことができる。微粉炭は予熱されているため、微粉炭の燃焼率を向上させることができ、また、予熱保持時間を確保することにより、予熱温度を低下させることが可能となるので、予熱に要するエネルギーを低減することができる。更に、固体燃料吹き込みランス内に旋回流を形成した場合には、この旋回流により、固体燃料がブローパイプ中に分散して供給されるので、固体燃料とブローパイプ内の熱風との混合が促進され、単位質量当りの固体燃料の利用できる熱風の顕熱及び酸素の絶対量が増大し、固体燃料の昇温速度並びに燃焼速度が上昇するため、固体燃料のブローパイプ内及び高炉内における燃焼率を上昇させることができる。
【００１４】
その結果、固体燃料の吹き込み量を従来レベルよりも多くすることが可能になり、高価なコークスの使用量を削減可能であり、また、固体燃料の吹き込み量を従来レベルと同等に保った場合にも、固体燃料の燃焼率が増加した分に相当するだけのコークス使用量を削減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照して本発明を具体的に説明する。図１〜図４は、本発明の実施の形態を示す図であって、図１は、本発明で使用した固体燃料吹き込み装置が設置された高炉の概略図、図２は、図１に示す高炉羽口部の拡大概略図であって、固体燃料吹き込みランスの内壁面の接線方向に向けて気体を供給して当該気体の旋回流を形成させながら、固体燃料を搬送用ガスと共に高炉内に吹き込むことの可能な固体燃料吹き込みランスを備えた高炉羽口部の拡大概略図、図３は、図２に示す固体燃料吹き込みランスの拡大概略図、図４は、図３のＸ−Ｘ’矢視による概略図である。
【００１６】
図１及び図２に示すように、高炉１の側壁部には、高炉１内に熱風を送りこむための羽口６が設置されている。羽口６は、高炉鉄皮２及び耐火物３を貫通して設置された羽口受金物８及び大羽口７により支持され、且つ、ブローパイプ５と接続されている。ブローパイプ５は熱風炉（図示せず）と接続しており、熱風炉で加熱された空気若しくは酸素富化空気が、ブローパイプ５を経由して羽口６から熱風として高炉１内に供給される。熱風の温度は、通常１０００℃以上であり、高い場合には１３００℃を越えることもある。
【００１７】
ブローパイプ５には、微粉炭や木片などの炭素を含有する粉体状固体燃料を高炉１内に吹き込むための固体燃料吹き込みランス４が、その先端４ａをブローパイプ５のガス流路に突出させて、ブローパイプ５に設置されたガイドパイプ９の内部に設置されている。図２は粉体状固体燃料として微粉炭を用いた例を示している。固体燃料吹き込みランス４は、固体燃料搬送ライン１６と連結しており、固体燃料搬送ライン１６に接続されたホッパー１７に収容される固体燃料が、ホッパー１７の下方に設置された切り出し装置１８によって所定の切り出し速度で切り出され、搬送用ガスによって固体燃料搬送ライン１６を介して固体燃料吹き込みランス４に搬送されるようになっている。固体燃料搬送ライン１６には、電熱線２０の熱によって固体燃料を予熱するための予熱装置１９が設置されている。搬送用ガスとしては、可燃物である微粉炭などの固体燃料を搬送するため、窒素ガスなどの非酸化性ガスまたはＡｒガスなどの不活性ガスが好ましい。予熱装置１９は、電熱線２０の熱により予熱する型式であるが、燃焼用ガスなど他の熱エネルギーを使用してもよい。
【００１８】
固体燃料吹き込みランス４は、図３及び図４に示すように、内管１２と外管１３とからなる二重管で構成され、内管１２の内部が、微粉炭や木片などの粉体状固体燃料の搬送用ガスによる搬送流路となり、内管１２と外管１３との間隙が、空気、酸素、窒素、炭酸ガス、或いは、Ａｒガスなどの不活性ガスなど、またはこれらの混合ガス、或いは、燃料ガス及び酸素含有ガスの流路となっている。図３は、燃料ガスと酸素含有ガスとを供給する例を示している。内管１２と外管１３との間には、境界壁１２ａ，１２ａが設けられており、燃料ガス及び酸素含有ガスを供給した場合でも、燃料ガスと酸素含有ガスとは二重管部では混合しないようになっている。
【００１９】
そして、内管１２の先端には、内管１２の内壁面に沿った旋回流を形成するための、内管１２の内壁面の接線方向に向けて開口するスリットが２箇所に設けられ、それぞれ、ノズル１４及びノズル１５となっている。また、外管１３には、上記の気体を導入するための導入口１０及び導入口１１が設置されている。尚、図３では、ノズル１４及びノズル１５が内管１２の先端位置に設置されているが、先端位置に限らず、導入口１０及び導入口１１の設置位置から内管１２の先端位置までの範囲であるならば、どこであっても構わない。
【００２０】
導入口１０及び導入口１１から吹き込む気体としては、空気、酸素、窒素、炭酸ガス、Ａｒガスなどの不活性ガスなど、または、これらの混合ガスを使用することができる。更に、ＬＰＧやコークス炉ガスなどの燃料ガスと、この燃料ガスを燃焼するための酸素含有ガスとを組合せて使用することもできる。
【００２１】
空気、酸素、窒素、炭酸ガス、Ａｒガスなどの不活性ガスなど、または、これらの混合ガスを使用する場合には、導入口１０及び導入口１１の両方から吹き込む必要はなく、どちらかの一方から吹き込んでもよい。従って、空気、酸素、窒素、炭酸ガス、Ａｒガスなどの不活性ガスなど、またはこれらの混合ガスを供給する場合には、導入口１０及び導入口１１はどちらか一箇所でもよく、境界壁１２ａは不要であり、ノズル１４及びノズル１５もどちらかの１つとしてもよい。
【００２２】
燃料ガスと酸素含有ガスとを組合わせて吹き込む場合には、燃料ガスと酸素含有ガスとを別々に供給しても、また、燃料ガスと酸素含有ガスとを予め混合して供給してもよい。燃料ガスを外管１３の内部で燃焼させない場合には、一方の導入口から燃料ガスを吹きこみ、他方の導入口から酸素含有ガスを吹き込み、境界壁１２ａで燃料ガスと酸素含有ガスとを分離する必要がある。一方、外管１３の内部で予め酸素含有ガスと混合した燃料ガスを燃焼させる場合には境界壁１２ａは不要であり、また、燃料ガスと酸素含有ガスとを別の導入口から供給し、且つ外管１３の内部で燃焼させる場合には、境界壁１２ａは撤去する必要がある。それぞれの条件に応じて境界壁１２ａの設置を考慮する必要がある。また、図３では、内管１２の内壁面に沿った旋回流を形成するためのスリット状のノズルは２つであるが、供給する気体の種類と、外管１３内で分離するか混合するかとによって、１つとするか或いは３つ以上としてもよい。それに応じて、導入口の設置数も変更することとする。酸素含有ガスとしては、空気、酸素富化空気及び純酸素などを用いることが好ましい。
【００２３】
内管１２の内壁面に沿った旋回流を形成する気体は、固体燃料の昇温速度を高め、ひいては固体燃料の燃焼効率を高めるために、予め予熱してから固体燃料吹き込みランス４に供給することが好ましい。
【００２４】
尚、図２では、固体燃料吹き込みランス４がブローパイプ５に１本のみ配置されているが、固体燃料の吹き込み量に応じて固体燃料吹き込みランス４を複数設置してもよく、また、固体燃料吹き込みランス４がブローパイプ５に接続されたガイドパイプ９内に設置されているが、ガイドパイプ９を設置せず、固体燃料吹き込みランス４をブローパイプ５に直接取り付ける構造であってもよい。更に、固体燃料吹き込みランス４の先端部は、ブローパイプ５の軸心方向に合致させるために曲がっているが、必ずしも曲げる必要はない。
【００２５】
このような構成の固体燃料吹き込み装置を用いて、高炉１の操業中、導入口１０及び導入口１１から上記の気体を外管１３内に供給し、内管１２の先端のノズル１４，１５を介して内管１２の内壁面に沿って吹き込み、内管１２の先端位置で内管１２の内壁面に沿った旋回流を形成させながら、予熱装置１９で所定の温度、或いは所定の温度で所定の保持時間予熱された、微粉炭などの粉体状固体燃料を搬送用ガスにより供給する。
【００２６】
予熱装置１９における予熱温度及び予熱保持時間は、固体燃料の種類並びに固体燃料の揮発分含有量に応じて、固体燃料からタールが分離しない条件下で設定する。表１及び表２に、固体燃料として揮発分含有量が５〜３０mass％の微粉炭を使用し、この微粉炭を１００℃〜６００℃の温度で予熱して吹き込み、微粉炭の揮発分含有量とタール分離の発生との関係を調査した試験結果を示す。表１及び表２において、揮発分からタールが分離した試験は「分離有り」と表示し、数値が記入されている試験ではタールの分離はなく、記入された数値は微粉炭の高炉内における燃焼率を表している。
【００２７】
【表１】
2005264189.tif 000003
【００２８】
【表２】
2005264189.tif 000004
【００２９】
表１に示すように、微粉炭の揮発分含有量が高く、且つ予熱温度が高くなると、タールが発生し、また、予熱温度が一定であっても、表２に示すように、予熱保持時間が長くなるとタールが発生することが分かる。従って、表１及び表２に照らし合わせ、タールが発生しない範囲内で、予熱温度及び予熱保持時間を設定することとする。微粉炭の揮発分含有量が１０mass％以下であれば、６００℃までの予熱温度ではタールが発生しないことが分かる。また、３００℃までの予熱温度であれば、タールが発生しないことが分かる。
【００３０】
予熱された固体燃料は、固体燃料吹き込みランス４の先端から、内管１２の内壁面に沿った旋回流に伴ってブローパイプ５内に供給される。この場合、旋回流を形成する気体として、燃料ガスを使用した場合と使用しない場合とで、旋回流の作用・効果が若干異なるので、以下に別々に説明する。
【００３１】
先ず、燃料ガスを使用せず、空気、酸素、窒素、炭酸ガス、Ａｒガスなどの不活性ガスなど、またはこれらの混合ガスを使用した場合について説明する。
【００３２】
この場合、固体燃料吹き込みランス４の外管１３から内管１２の内部にノズル１４，１５を介して供給された空気、酸素、窒素、炭酸ガス、Ａｒガスなどの不活性ガスなど、またはこれらの混合ガスからなる気体は、内管１２の内壁面に沿う旋回流を形成しつつ、固体燃料の一部を旋回流内に取込みながら、固体燃料吹き込みランス４の先端４ａからブローパイプ５内に流出する。この旋回流はブローパイプ５内で直ちに消滅することはなく、ブローパイプ５内を通過する熱風中に旋回しながら混入する。この旋回流に乗って固体燃料も熱風内に流出するので、旋回流の旋回方向に分散しながら熱風中に供給される。
【００３３】
その結果、固体燃料と熱風との混合が促進され、単位質量当りの固体燃料が利用できる熱風の顕熱及び酸素の絶対量が増大し、固体燃料の昇温速度並びに燃焼速度が上昇するため、固体燃料が予め予熱されていることと相まって、固体燃料のブローパイプ５からレースウェイに至るまでの燃焼率が上昇する。旋回させる気体を固体燃料の予熱温度と同等レベルまで予熱した場合には、固体燃料がこの気体によって冷却されることがなくなり、より一層燃焼率を向上させることができる。
【００３４】
このように、本発明によれば、固体燃料の燃焼率が上昇するため、微粉炭や木片などの固体燃料の吹き込み量を従来レベルよりも多くすることが可能になり、高価なコークス使用量を削減可能となる。また、微粉炭や木片などの固体燃料の吹き込み量を従来レベルと同等に保った場合にも、微粉炭や木片などの固体燃料の燃焼率が増加した分に相当するだけのコークス使用量を削減することができる。即ち、燃料比を低減させることができる。
【００３５】
次に、燃料ガスを使用した場合について説明する。この場合、或いは前述した燃料ガスでない気体であっても気体自体が高温状態である場合は、図１に示す、例えば電熱線２０を設置した予熱装置１９と併用しても、燃料ガスの燃焼熱やその他高温気体の保持する熱量によってのみ固体燃料を予熱する方法のいずれの方法であってもよい。燃料ガスを使用する場合でも、外管１３の内部で燃料ガスを燃焼させる場合とさせない場合があるので、別々に説明する。
【００３６】
先ず、外管１３の内部で燃料ガスを燃焼する場合について説明する。この場合、導入口１０及び導入口１１から外管１３の内部に供給した燃料ガス及び酸素含有ガスを、着火装置（図示せず）などによって外管１３の内部で燃焼させる。この燃焼により発生する燃焼熱が内管１２に伝達され、内管１２内に供給された固体燃料及び搬送用ガスは伝達された熱によって加熱される。
【００３７】
次いで、燃料ガスと酸素ガスとが燃焼して生成した高温の燃焼排ガスは、内管１２の先端位置でノズル１４及びノズル１５を介して内管１２の内部に供給される。ノズル１４，１５を通って外管１３から内管１２の内部に供給された燃焼排ガスは、内管１２の内壁面に沿う旋回流を形成し、固体燃料の一部を旋回流内に取込みながら、固体燃料吹き込みランス４の先端４ａからブローパイプ５内に流出する。この旋回流はブローパイプ５内で直ちに消滅することはなく、ブローパイプ５内を通過する熱風中に旋回しながら混入する。この旋回流に乗って固体燃料も熱風内に流出するので、旋回流の旋回方向に分散しながら熱風中に供給される。
【００３８】
その結果、固体燃料は高温の燃焼排ガスと直接接触することにより加熱されると同時に、固体燃料と熱風との混合が促進され、単位質量当りの固体燃料が利用できる熱風の顕熱及び酸素の絶対量が増大し、固体燃料が予め予熱されていることと相まって、固体燃料の昇温速度並びに燃焼速度が上昇する。但し、この場合、固体燃料が内管１２に伝わる燃焼排ガスの熱によって加熱され、内管１２内を通過する時点で表１及び表２に示すタール分離の発生する温度範囲にならないように、燃料ガスの供給量を調整する必要がある。
【００３９】
次ぎに、外管１３の内部では燃料ガスを燃焼させない場合について説明する。この場合、ノズル１４及びノズル１５を介して燃料ガス及び酸素含有ガスがそれぞれ独立して外管１３から内管１２へ吹き込まれる。内管１２の内部に供給された燃料ガス及び酸素含有ガスは、内管１２の内壁面に沿って旋回流を形成しつつ混合し、ブローパイプ５を通過する熱風により加熱される、或いは着火装置により、旋回流を形成した状態で燃焼する。燃料ガスが燃焼すると、内管１２の内部のガスが密度差によって分離され、火炎の両側に密度の異なるガス層が形成される。即ち、旋回速度の遅い軸心側には、高温の燃焼排ガスが存在し、旋回速度の速い内壁面側には、未燃焼のガスが存在するようになる。この場合、内壁面近傍では、旋回速度が火炎伝播速度を上回っているため、火炎は内壁面近傍に継続して存在することはできず、そのため、固体燃料吹き込みランス４の内部には、火炎が管状の形になって生成される。本発明では、この火炎を「管状火炎」と称す。この場合の酸素含有ガスの供給量は、燃料ガスをほぼ完全燃焼させる程度の流量でよい。但し、酸素含有ガスを多少過剰に加えても、また、少量の燃料ガスが未燃焼のまま残留する程度であっても構わない。
【００４０】
吹き込まれる粉体状固体燃料は、この管状火炎によって加熱され、加熱された後、前述したように旋回流により、固体燃料吹き込みランス４の先端４ａから旋回流の旋回方向に分散しながら熱風中に供給される。即ち、固体燃料は高温の管状火炎によって加熱されると同時に、固体燃料と熱風との混合が促進され、単位質量当りの固体燃料が利用できる熱風の顕熱及び酸素の絶対量が増大し、固体燃料の昇温速度並びに燃焼速度が上昇する。内管１２の先端で燃料ガスを燃焼させる場合には、固体燃料がタール分離の温度範囲に加熱されても分離したタールが内管１２の内部で詰まることはなく、タール分離の観点から燃料ガスの供給量を考慮する必要はないが、内管１２の先端以外の箇所にノズル１４，１５を設置して内管１２の内部で管状火炎を形成する場合には、固体燃料がタール分離の温度範囲にまで加熱されないように、燃料ガスの供給量を調整する必要がある。
【００４１】
固体燃料がタール分離の温度範囲にまで加熱されないようにするには、例えば、固体燃料が通過する雰囲気の温度を熱電対などによりオンラインで測定し、この雰囲気の温度がタール分離の温度以下となるように、導入口１０及び導入口１１から供給する燃料ガスの供給量をオンラインで調整すればよい。
【００４２】
このようにして、微粉炭や木片などの固体燃料を高炉１内に吹き込むことにより、固体燃料は、旋回流によって熱風中に分散供給され、更に、燃焼した燃料ガスによって加熱されるので、固体燃料が予め予熱されていることと相まって、固体燃料のブローパイプ５からレースウェイに至るまでの燃焼率が上昇し、その結果、微粉炭や木片などの固体燃料の吹き込み量を従来レベルよりも多くすることが可能になり、高価なコークス使用量を削減可能となる。また、微粉炭や木片などの固体燃料の吹き込み量を従来レベルと同等に保った場合にも、微粉炭や木片などの固体燃料の燃焼率が増加した分に相当するだけのコークス使用量を削減することができる。即ち、燃料比を低減させることができる。
【００４３】
尚、本発明は上記の実施の形態例で説明した範囲に限るものではなく、種々の変更が可能である。例えば、上記説明では固体燃料吹き込みランスが二重管構造であるが、通常の単管構造の固体燃料吹き込みランスであっても構わない。この場合には、当然ながら旋回流は得られないが、予熱装置１９における予熱効果を得ることができる。
【００４４】
また、前述した何れの場合も、内管１２の長さと外管１３の長さとの関係、特に先端位置差の関係にもよるが、ノズル１４，１５が内管１２の内壁面に沿った旋回流を形成するのと同様に、導入口１０，１１から導入される気体が、外管１３の内壁面に沿った旋回流を形成するように外管１３の内壁面の接線方向に向けて開口したスリット形状であるならば、ノズル１４，１５を設けずに外管１３の先端を開口し、固体燃料及びその搬送ガスに旋回を付与して高炉内へ吹き込むこともできる。
【実施例１】
【００４５】
図３に示す固体燃料吹き込みランスを用い、図１に示す構成の高炉設備において、固体燃料として揮発分含有量が５〜３０mass％の微粉炭を使用し、予熱温度及び予熱保持時間を変更して予熱した微粉炭を、搬送用ガスとしての窒素ガスと共に高炉内に吹き込む試験を実施した。窒素ガスの流量は１５Ｎｍ3 ／ｈｒとし、７００ｋｇ／ｈｒの微粉炭を吹き込んだ。試験では、微粉炭中の揮発分からタールの分離が有るか否かを調査すると共に、タールの分離がない場合には、微粉炭の高炉内における燃焼率を調査した。微粉炭の高炉内における燃焼率は、高炉の炉頂からダストとして排出される排ガス中の未燃チャーを回収し、吹き込んだ微粉炭と未燃チャーとの質量比から算出した。この試験では、燃焼率に及ぼす微粉炭の予熱温度の影響を調査するために、外管からは気体を吹き込まず、即ち旋回流を形成せずに実施した。
【００４６】
前述した表１及び表２に、微粉炭の揮発分含有量とタール分離の発生との関係、並びに、微粉炭の高炉における燃焼率を調査した結果を示す。前述したように、表１及び表２において、揮発分からタールが分離した試験は、「分離有り」と表示し、数値が記入されている試験ではタールの分離はなく、記入された数値は微粉炭の高炉内における燃焼率を表している。
【００４７】
表１に示すように、微粉炭の揮発分含有量が高く、且つ予熱温度が高くなると、タールが発生し、揮発分含有量が高い微粉炭は予熱温度が制限されることが分かった。また、予熱温度が一定であっても、表２に示すように、予熱保持時間が長くなるとタールが発生することから、タールを発生させず且つ燃焼率を向上させるには、予熱温度のみならず予熱保持時間も考慮する必要があることが分かった。更に、予熱温度を高めるほど、微粉炭の燃焼率が向上し、予熱温度及び予熱保持時間が同一の場合には、微粉炭の揮発分含有量が高いほど、微粉炭の燃焼率が向上することも分かった。これらから、微粉炭の特性により、最適な予熱条件があることが明らかとなった。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の実施の形態を示す図であって、本発明で使用した固体燃料吹き込み装置が設置された高炉の概略図である。
【図２】図１に示す高炉羽口部の拡大概略図である。
【図３】図１に示す固体燃料吹き込みランスの拡大概略図である。
【図４】図３のＸ−Ｘ’矢視による概略図である。
【符号の説明】
【００４９】
１  高炉
２  高炉鉄皮
３  耐火物
４  固体燃料吹き込みランス
５  ブローパイプ
６  羽口
７  大羽口
８  羽口受金物
９  ガイドパイプ
１０  導入口
１１  導入口
１２  内管
１３  外管
１４  ノズル
１５  ノズル
１６  固体燃料搬送ライン
１７  ホッパー
１８  切り出し装置
１９  予熱装置
２０  電熱線
【図１】
2005264189.tif 000005
【図２】
2005264189.tif 000006
【図３】
2005264189.tif 000007
【図４】
2005264189.tif 000008