(57)【要約】【課題】  微粉炭吹き込み上の問題をより簡単な手順により解決でき、かつその吹き込みを安定させて行う。【解決手段】  微粉炭吹き込みシステムは、搬送ガスの温度を調整することで、微粉炭の含有水分量を調整する制御部７を備える。制御部７は、具体的には、微粉炭の含有水分量と高い相関性がある石炭の性状であるＨＧＩやＶＭ値に基づいて搬送ガスの温度を調整する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
石炭を粉砕して微粉炭を生成し、前記微粉炭を搬送ガスにより搬送して、前記微粉炭を高炉羽口から吹き込む高炉の微粉炭吹き込み操業方法であって、
前記搬送ガスの温度を調整することで、前記微粉炭の含有水分量を調整することを特徴とする高炉の微粉炭吹き込み操業方法。
【請求項２】
前記微粉炭の含有水分量を調整して前記微粉炭の含有水分量を所定量以下にすることを特徴とすることを特徴とする請求項１記載の高炉の微粉炭吹き込み操業方法。
【請求項３】
前記微粉炭の含有水分量を４％以下にすることを特徴とすることを特徴とする請求項２記載の高炉の微粉炭吹き込み操業方法。
【請求項４】
前記微粉炭の含有水分量と高い相関性がある前記石炭の性状に基づいて前記搬送ガスの温度を調整することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の高炉の微粉炭吹き込み操業方法。
【請求項５】
前記石炭の性状は、ハードグローブ粉砕性指数（ＨＧＩ）であることを特徴とする請求項４記載の高炉の微粉炭吹き込み操業方法。
【請求項６】
前記石炭の性状は、ＶＭ（Volatile Matter）値であることを特徴とする請求項４記載の高炉の微粉炭吹き込み操業方法。
【請求項７】
石炭を粉砕して微粉炭を生成し、前記微粉炭を搬送ガスにより搬送して、前記微粉炭を高炉羽口から吹き込む高炉の微粉炭吹き込みシステムであって、
前記搬送ガスの温度を調整することで、前記微粉炭の含有水分量を調整する微粉炭含有水分量調整手段を備えることを特徴とする高炉の微粉炭吹き込みシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高炉へ微粉炭を吹き込む高炉の微粉炭吹き込み操業方法及び高炉への微粉炭吹き込みシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
高炉への微粉炭吹き込み操業は、高炉へ装入するコークス量を減少させることができることから多用されている。この高炉への微粉炭吹き込み操業は、近年大規模になされており、その吹き込み操業の中で特に問題とされるのは、安定した吹き込みを達成できる微粉炭の吹き込み方法である。
高炉への微粉炭吹き込み操業では、石炭は、破砕され、微粉炭として高炉への吹き込みに供されるが、その石炭として、さまざまな品種（銘柄）が使用されている。しかし、破砕状況は石炭品種により異なることから、これがもとで微粉炭吹き込みの際の安定した吹き込みが阻害されてしまうという問題があった。例えば、微粉炭供給配管を詰まらせてしまうといった問題があった。
【０００３】
このような問題の解決策となる技術が特許文献１に開示されている。
硬さ（ＨＧＩ（ハードグローブ粉砕性指数））の異なる微粉炭を同時に粉砕するときに、硬い微粉炭（ＨＧＩ≦５０）と軟らかい微粉炭（ＨＧＩ≧７０）との配合比率によって微粉炭の粒度が異なり、軟らかい微粉炭の配合比率が上昇すると微粉炭の粒度が低下し、高炉送風羽口への微粉炭供給配管を詰まらせる原因となる。このようなことから、微粉炭の燃焼性だけで硬さの異なる複数種類の微粉炭の粒度を管理するだけでは微粉炭供給配管を閉塞させてしまうという問題が発生する。
【０００４】
このような問題に対して、前記特許文献１では、硬さの異なる複数種類の微粉炭を同時に使用する場合、微粉炭の高炉内における燃焼性を損なうことなく微粉炭供給配管の閉塞を防止することが可能な高炉の微粉炭吹き込み操業方法を提案している。
その高炉の微粉炭吹き込み操業方法では、硬さの異なる複数種類の微粉炭を同時に送風羽口から熱風と共に吹き込む際に、上記硬さの異なる複数種類の微粉炭を同時に２００メッシュ以下が６５％〜７５％の粒度に粉砕維持することによって、送風羽口への微粉炭供給配管の閉塞を防止している。
【０００５】
すなわち、微粉炭は粒度が小さ過ぎると流送性が悪くなり高炉羽口への供給配管が詰まる原因となる。また、硬さの異なる微粉炭を同時に粉砕すると、軟らかい微粉炭が過粉砕され、粒度が小さくなり過ぎる。このようなことから、前記特許文献１では、微粉炭粒度と捕集機差圧との間には相関があるから、捕集機差圧より粉砕後の微粉炭粒度を推定し、この推定微粉炭粒度が小さくなり過ぎないように粉砕機を制御している。
【０００６】
また、特許文献２でも、高炉への微粉炭吹き込み方法が提案されている。
石炭は、主成分である炭素の他に、昇温時に揮発する揮発分及び酸化物からなる灰分を含んでいる。ここで、石炭の揮発分は破砕の際の粒径に大きく左右する。すなわち、ハードクローブ指数（ＨＧＩ）等で示される石炭の強度は、石炭内の揮発分の含有量によって主に変化する。これは、揮発分が少ない石炭ほど強度が低下し容易に破砕されることを物語っており、このような特性から、同一の圧下力の下で粉砕した場合、揮発分が少ないほど粒径が小さくなる。
【０００７】
この結果、揮発分が少ない石炭を微粉炭にして高炉へ吹き込む場合、インジェクションタンク内での吹き抜けや輸送配管内で閉塞が発生しやすくなる。特に揮発分の含有量が３０質量％未満の粒子からなる微粉炭は、輸送特性が著しく低下する。
このようなことから、前記特許文献２では、微粉炭の５〜６０質量％が粒径１〜２０μｍの粒子であり、かつ水分を１〜８質量％含有する微粉炭を用いた高炉への微粉炭吹き込み方法を提案している。
【０００８】
さらに、前記特許文献２では、微粉炭を石炭種の組み合わせとしてとらえ、微粉炭中の１０〜９０質量％が、揮発分を３０〜５０質量％含有する石炭で構成することが好適であると提案している。
また、特許文献３でも、反応炉内吹き込み用微粉炭の製造方法が提案されている。
その反応炉内吹き込み用微粉炭の製造方法では、高炉内吹き込み用微粉炭の製造に際し、吹き込まれる微粉炭の粒度分布の制御をその微粉炭製造に用いる石炭の粉砕性をパラメータとして行い、微粉炭製造装置においてその石炭に負荷する粉砕力を調整している。
【特許文献１】特開平９−１４３５１９号公報
【特許文献２】特開２００１−２７１１０５号公報
【特許文献３】特開２００２−１９４４０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前記特許文献１〜３の技術では、微粉炭として供給する石炭の破砕粒度を調整することにより、微粉炭吹き込み上の問題の解決を図っている。このようなことから、前記特許文献１〜３の技術では、石炭品種が変化する毎に破砕機で破砕を調整する必要がある。
しかし、多種多様な安価炭を利用して微粉炭を生成しようとした場合、その都度破砕機での破砕を調整することは困難である。このようなことから、多種多様な安価炭を使用する場合、吹き込みを安定させて、高炉への微粉炭吹き込み操業を行うことができなくなる。
そこで、本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、前述したような微粉炭吹き込み上の問題をより簡単な手順により解決でき、かつその吹き込みを安定させて行うことができる高炉の微粉炭吹き込み操業方法及び高炉への微粉炭吹き込みシステムの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１記載の発明に係る高炉の微粉炭吹き込み操業方法は、搬送ガスの温度を調整することで、微粉炭の含有水分量を調整する。
微粉炭の吹き込みは、当該微粉炭の含有水分量に左右される。このような関係を利用して、搬送ガスの温度を調整することで、微粉炭の含有水分量を調整し、微粉炭の吹き込み状態を調整する。
また、請求項２記載の発明に係る高炉の微粉炭吹き込み操業方法は、請求項１記載の発明に係る高炉の微粉炭吹き込み操業方法において、前記微粉炭の含有水分量を調整して前記微粉炭の含有水分量を所定量以下にする。
また、請求項３記載の発明に係る高炉の微粉炭吹き込み操業方法は、請求項２記載の発明に係る高炉の微粉炭吹き込み操業方法において、前記微粉炭の含有水分量を４％以下にすることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項４記載の発明に係る高炉の微粉炭吹き込み操業方法は、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明に係る高炉の微粉炭吹き込み操業方法において、前記微粉炭の含有水分量と高い相関性がある前記石炭の性状に基づいて前記搬送ガスの温度を調整する。
また、請求項５記載の発明に係る高炉の微粉炭吹き込み操業方法は、請求項４記載の発明に係る高炉の微粉炭吹き込み操業方法において、前記石炭の性状がハードグローブ粉砕性指数（ＨＧＩ）である。
また、請求項６記載の発明に係る高炉の微粉炭吹き込み操業方法は、請求項４記載の発明に係る高炉の微粉炭吹き込み操業方法において、前記石炭の性状がＶＭ（Volatile Matter）値である。
また、請求項７記載の発明に係る高炉への微粉炭吹き込みシステムは、搬送ガスの温度を調整することで、微粉炭の含有水分量を調整する微粉炭含有水分量調整手段を備える。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、微粉炭の搬送ガスの温度を調整するだけで、微粉炭の吹き込み状態を調整できる。これにより、微粉炭吹き込み上の問題をより簡単な手順により解決でき、かつその吹き込みを安定させて行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明を実施するための最良の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態は、本発明を適用した微粉炭吹き込みシステムである。図１は、その微粉炭吹き込みシステムの構成を示す。
微粉炭吹き込みシステムでは、コンベア１、ミルフィードビン２及びコンベア３により搬送されてきた石炭が粉砕ミル４に投入される。
粉砕ミル４は投入された石炭を粉砕する。この粉砕ミル４は例えば６０ｔ／ｈｒの粉砕性能を有する。この粉砕ミル４の出側、すなわち微粉炭がある部分に熱風が送り込まれており、微粉炭は、この搬送ガスによる気流輸送で配管系５を介して微粉炭吹き込み部１０に搬送される。前記搬送ガスは、熱風発生炉６で発生される。
熱風発生炉６は、Ｃ（コークス炉）ガスと燃焼空気とが送り込まれており、これにより燃焼を行っている。そして、熱風発生炉５にはＮ２ガスが送り込まれている。
【００１４】
熱風発生炉６へのＣガスの流量は制御部７により制御されている。また、燃焼空気及びＮ２ガスについては通常一定流量とされている。なお、Ｎ２ガスの流量を増加させて、熱風発生炉５の温度上昇を抑える場合もある。また、Ｎ２に換えて各種排ガス又は不活性ガスを用いても良い。
制御部７は、粉砕ミル４で生成した微粉炭の水分含有量を調整している。具体的には、制御部７は、石炭のハードグローブ粉砕性指数（ＨＧＩ）やＶＭ（Volatile Matter）値に基づいて、Ｃガスの流量を調整し、粉砕ミル４に送り込む熱風の温度を制御している。
【００１５】
ここで、ＶＭ値は、石炭性状中の揮発分或いは揮発成性物質を示す値である。このＶＭ値及びＨＧＩが石炭の含有水分と高い相関性をもっており、制御部７では、これらの値を指標として、Ｃガスの流量を調整して粉砕ミル４に送り込む熱風の温度を制御している。これにより、制御部７は、粉砕ミル４で生成した微粉炭の水分含有量を調整している。
なお、後述のバグフィルタ１１の入口部での温度をサンプリングしており、制御部７は、そのサンプリング結果に基づいて、熱風の温度を制御している。
【００１６】
粉砕ミル４には、このように制御部７で温度制御がなされた熱風が送り込まれており、粉砕ミル４で生成された微粉炭は、この熱風を搬送ガスとして配管系５を介して微粉炭吹き込み部１０に送り込まれる。
微粉炭吹き込み部１０では、搬送ガスに搬送されてきた微粉炭がバグフィルタ１１に送り込まれる。バグフィルタ１１では微粉炭が捕集されて、熱風が煙突を介して排気される。バグフィルタ１１で捕集された微粉炭は、スクリーン１２でふるいにかけられて、荒い部分が除去され、ホッパー１３に投入される。
【００１７】
ホッパー１３に投入された微粉炭は中間タンク１４を介してインジェクションタンク１５に供給される。インジェクションタンク１５は加圧されており、微粉炭は、このインジェクションタンク１５と高炉１８との間の差圧により、羽口１６、管路１７を介して高炉１８に吹き込まれる。
ここで、ホッパー１３は大気圧であり、中間タンク１４は、ホッパー１３から供給された微粉炭を加圧してインジェクションタンク１５に送り込んでいる。
また、ホッパー１３で微粉炭の蓄積分がなくなった場合、インジェクションタンク１５からの微粉炭の吹き込みを停止させないようにするため、中間タンク１４内の全体の圧力をインジェクションタンク１５内の圧力と同圧（加圧状態）にすることで、中間タンク１４内の微粉炭を連続的にインジェクションタンク１５を介して管路１７に吹き込むようにしている。
【００１８】
次に制御部７による前記熱風の温度制御を具体的に説明する。
図２は、高炉１８に吹き込まれる際の微粉炭の水分％と平均吹き込み速度との関係を示す。すなわち、図２は、微粉炭の搬送への当該微粉炭の水分％の影響を示すものである。なお、図２に示すように、２つの石炭の銘柄Ｘ，Ｙについて結果を得ている。
銘柄Ｙでは、水分％が４％よりも大きくなると、平均吹き込み速度が大きく減少する。これは、銘柄Ｙで水分％が４％よりも大きくなると、ライン（管路１６等）が詰まるからと考えられる。
【００１９】
また、銘柄Ｘでは、水分％を８％付近まで増加させても、平均吹き込み速度に大きな変化はみられない。しかし、図には示していないが、水分％が８％よりも大きくなると、平均吹き込み速度が大きく減少する結果を得ている。これは、銘柄Ｘの場合、水分％が８％よりも大きくなると、ライン（管路１６等）が詰まるからと考えられる。
次に、石炭の含有水分と高い相関性をもつＶＭ値やＨＧＩと、微粉炭の搬送性との関係について考える。下記表は、ＶＭ値やＨＧＩと微粉炭の搬送性との関係を示す。
【００２０】
【表１】
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【００２１】
この表では、種々のＶＭ値及びＨＧＩを持つ石炭の銘柄Ａ〜Ｊと搬送性との関係を示している。ここで、搬送性の欄における○は、搬送性が良好であることを示し、△は搬送性があまりよくないことを示し、×は搬送性がよくないことを示す。
この表からわかるように、ＶＭ値が２０近傍或いはそれ以上、又はＨＧＩが８０近傍或いはそれ以下である銘柄Ａ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ，Ｉ，Ｊでは、搬送性が良好になっている。これは、ＶＭ値が２０近傍或いはそれ以上、又はＨＧＩが８０近傍或いはそれ以下の石炭では、ライン（管路１６等）が詰まることがないと考えられる。
さらに、図３は、平均ＶＭ値と吹き込み指数との関係を示す。吹き込み指数とは、実際の吹き込み量を設定の吹き込み量で割り算した値である。よって、吹き込み指数が小さい場合とは、吹き込みにくいことをいう。
【００２２】
この図３に示すように、平均ＶＭ値がほぼ２０（％）未満で、吹き込み指数が大きく減少する、すなわち吹き込みにくくなる結果となる。
また、図４は、運転操業中における使用した石炭の平均ＶＭ値（同図中（Ｂ））と、吹き込み操業のラインの閉塞回数（同図中（Ｂ））との関係を示す。ここで、横軸は時期を示し、例えば２年の期間をサンプリングした結果を示す。
この図４に示すように、平均ＶＭ値がほぼ２０（％）未満になる時期に、ライン閉塞回数が増加する結果となる。このような結果は、定性的には、前記表や図３と同じ結果を示すものとなる。
前述したように、石炭の水分％がある程度大きくなると、平均吹き込み速度が大きく減少する、すなわち吹き込みにくくなり又は搬送性が悪くなる。そして、ＶＭ値やＨＧＩが石炭の含有水分と高い相関性をもつことから、前記表１、図３及び図４からもわかるように、ＶＭ値やＨＧＩに応じて吹き込みやすさ或いは搬送性が変化するようになる。
【００２３】
このようなことから、制御部７では、ＶＭ値やＨＧＩに基づいてＣガスの供給量を調整し、熱風の温度を調整している。具体的には、ＶＭ値が２０（％）未満の場合、又はＨＧＩが８０より大きい場合、制御部７は、Ｃガスの供給量を増加させて、熱風の温度を上昇させる。このとき、制御部７は、その２０（％）未満とされたＶＭ値に基づいて、又は８０より大きいとされたＨＧＩに基づいて、熱風の温度を上昇させる。これにより、微粉炭吹き込みシステムでは、微粉炭の含有水分を減少させ、吹き込みやすくし又は搬送性を向上させている。
【００２４】
このように、微粉炭吹き込みシステムでは、熱風（搬送ガス）の温度を調整して、微粉炭の含有水分を調整して、吹き込みやすくし又は搬送性を向上させている。
従来より、搬送性を向上させるために石炭性状変化に対応させて破砕径を制御することは困難であった。これに対して、本発明を適用した場合、微粉炭の含有水分に基づいて熱風（搬送ガス）の温度を調整するだけで吹き込みやすくし又は搬送性を向上させることができるので、容易に吹き込み性又は搬送性の向上を実現しているといえる。
【００２５】
また、石炭の性状であるＶＭ値やＨＧＩが微粉炭の含有水分と高い相関性があることに着目して、ＶＭ値やＨＧＩに基づいて熱風（搬送ガス）の温度を調整しているので、石炭の種類を変化させても、その石炭の性状であるＶＭ値やＨＧＩを参照すれば、その微粉炭の含有水分量に対応させて容易に熱風（搬送ガス）の温度を調整することができる。
さらに、微粉炭の粒径が所望の値になるように粉砕ミルを制御するのは困難であるが、熱風発生炉６からの熱風（搬送ガス）の温度を調整するのは容易である。このようなことから、迅速かつ確実に吹き込み性又は搬送性を向上させることができる。
以上、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、前述の実施の形態として実現されることに限定されるものではない。
すなわち、前述の実施の形態では、微粉炭の含有水分量と高い相関性がある石炭の性状がＶＭ値やＨＧＩである場合について説明した。しかし、これに限定されないことはいうまでもない。
【００２６】
また、前述の実施の形態では、１種類の銘柄の石炭を微粉炭にする場合を説明した。しかし、これに限定されないことはいうまでもない。例えば、２種以上の銘柄の石炭から微粉炭を生成する場合には、それらの石炭のＶＭ値やＨＧＩで、ＶＭ値が最も小さい値又はＨＧＩが最も大きい値を参照して、熱風の温度を調整する。
また、前述の実施の形態では、石炭の性状であるＶＭ値やＨＧＩが微粉炭の含有水分と高い相関性があることに利用して、石炭のＶＭ値やＨＧＩに基づいて熱風（搬送ガス）の温度を調整している場合を説明している。しかし、これに限定されないことはいうまでもない。すなわち、微粉炭の含有水分を直接検出して、その含有水分に基づいて熱風（搬送ガス）の温度を調整してもよい。この場合、前記図２の結果からもわかるように、微粉炭の含有水分量が少なくとも４％以下になるように、熱風（搬送ガス）の温度を調整する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施の形態の微粉炭吹き込みシステムの構成を示す図である。
【図２】微粉炭の水分と平均吹き込み速度との関係を示す特性図である。
【図３】平均ＶＭ値と吹き込み指数との関係を示す特性図である。
【図４】平均ＶＭ値とライン閉塞回数との関係を示す特性図である。
【符号の説明】
【００２８】
１，３  コンベア
２  ミルフィードビン
４  粉砕ミル
５  配管系
６  熱風発生炉
１０  微粉炭吹き込み部
１１  バグフィルタ
１２  スクリーン
１３  ホッパー
１４  中間タンク
１５  インジェクションタンク
１６  羽口
１７  管路
１８  高炉
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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