(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高炉の羽口に連通するブローパイプの内面空間に所定角度で斜めに挿入するランスを有する微粉炭吹き込み用装置であって、
上記ランスは、先端開口がこのランスの軸線方向に垂直な面に対して斜めに切断された形状でかつこの切断面と上記ランスの軸線方向に垂直な面とのなす角度θが１／cos θ≧２を満たしてなり、
このランスを、その切断面の垂線がブローパイプの軸線及びランスの軸線とほぼ同一平面内になりかつこの切断面とブローパイプの軸線とのなす角度が最大となる向きに配設したことを特徴とする高炉用微粉炭吹き込み用装置。
【請求項２】
請求項１記載の装置であって、ランスは、その先端の端面に開口する気体の流出部を設けてなる高炉用微粉炭吹き込み用装置。
【請求項３】
高炉の羽口に連通するブローパイプの内面空間に斜めに挿入したランスを通して微粉炭を吹き込む方法において、
このランスとして、先端開口がこのランスの軸線方向に垂直な面に対して斜めに切断された形状でかつこの切断面と上記ランスの軸線方向に垂直な面とのなす角度θが１／cos θ≧２を満たし、さらにその先端の端面に開口する気体の流出管を設けてなるランスを用い、
このランスを、その切断面の垂線がブローパイプの軸線及びランスの軸線と同一平面内になり、かつこの切断面とブローパイプの軸線とのなす角度が最大となる向きに配設して、
微粉炭を不活性ガスに搬送させて吹き込むとともに、該ランス先端の端面の気体の流出用開口から可燃性ガス及び不活性ガスの一方又は双方を吹き込むことを特徴とする高炉における微粉炭吹き込み操業方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、高炉へ微粉炭を燃焼効率良く多量に吹き込むことを可能とする微粉炭吹き込み用装置及びこの吹き込み用装置を用いて高炉羽口先での微粉炭の燃焼率を向上させ、その際にこの装置のランスに灰分が付着することも回避することのできる高炉における微粉炭吹き込み操業方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高炉操業において微粉炭を吹き込むことは、高炉操業安定化の手段として有効であるだけでなく、補助燃料として高価なコークスを節約できる技術として有効である。というのは、近年工業国においては、コークス炉の老朽化によるコークス生産量の低下が深刻な問題になっている一方で、仮にコークス炉を再建する場合には、過大な設備投資が嵩むことが懸念されているからである。このような背景から、微粉炭を多量に吹き込むことが多くの高炉で試みられるようになってきた。
【０００３】
このような微粉炭は一般に、高炉のブローパイプから羽口を経由して吹き込まれる。これらのブローパイプや羽口部は、高温かつ大量の空気を安全かつ多量に吹き込むことができるように簡単な構造をしており、これらの構造を変更することは困難である。このようなブローパイプや羽口部に合わせて、微粉炭の吹き込み供給設備も、構造の単純な微粉炭吹き込みランスが用いられている。このランスは、高炉の羽口に連通するブローパイプの内面空間に所定角度で斜めに挿入配置される。
【０００４】
図２を用いて高炉への微粉炭吹き込み方法を説明する。熱風がブローパイプ２及び羽口３を経由して高炉内に吹き込まれ、羽口３の前面にレースウエイ４と呼ばれる燃焼空間部を形成する。一方、微粉炭は、ブローパイプ２内に挿入された微粉炭吹き込み用ランス１によってブローパイプ２の中心部に供給され、羽口部で着火し、燃焼を開始してレースウエイ４内でさらに燃焼するのである。
【０００５】
しかし、このような微粉炭燃焼は、一般にこの微粉炭をレースウエイ４に到達するまでに100 ％完全に燃焼させることが困難であり、一部の未燃焼の微粉炭がレースウエイ４よりも炉内方向へ流出して炉芯部５やその他の領域に堆積するという問題があった。このような未燃焼の微粉炭の量が多いと炉内の通気性、溶銑・溶滓に対する通液性が低下し操業の不安定を引き起こす。
【０００６】
これに対して高炉羽口に燃料を吹き込むランスとして従来から知られている重油吹き込み用バーナーは、その先端が高炉羽口３とブローパイプ２の境界点近傍に配置されるのであり、このように羽口近傍にバーナー先端部が位置していたとしても、吹き込まれた重油は燃焼性が良いため羽口部及び羽口直後のレースウエイ内で完全に燃焼される。
【０００７】
つまり、微粉炭は、固体であるためにガスや液体燃料に比べて燃焼性が悪いのであり、加えて不燃分である灰分を含んでいることもあって、多量の吹き込みは難しいと考えられ、実際にも良好な結果は得難かった。そのため、微粉炭を重油の吹き込み位置と同じ位置から吹き込んだ場合には羽口やレースウエイ内で該粉体燃料を完全に燃焼し尽くすことはできなかったのである。
【０００８】
以上のような問題を回避するために、従来の微粉炭吹き込み方法においては、結果として吹き込み位置をもっとブローパイプの上流側に移動させることにより燃焼効率の向上を図っていた。例えば特公昭６０−５３０８１号公報に開示された技術では、微粉炭吹き込み位置（ランス位置）を高炉羽口とブローパイプ境界位置から100 mm〜350 mm上流に位置させることにより燃焼性の向上と羽口やブローパイプ内への灰分の付着とを防止するとされている。
【０００９】
また、特開平２−５４７０８号公報では、操業条件との関係をより詳細に調査し、微粉炭の吹き込み量と微粉炭の粒径とに基づいて、微粉炭の吹き込み用バーナー先端位置と羽口先端位置との好適な水平距離を設定している。
【００１０】
これらの技術は、微粉炭の如き粉体燃料を完全に燃焼させるための時間をある規定時間確保する発想に基づくものであり、そのために吹き込む微粉炭の燃焼時間に応じてバーナー先端位置と羽口先端位置との水平距離を所定のしきい値以上に大きくすることが必須要件である。しかしながら、かかる技術思想に基づく微粉炭吹き込み法の場合には、吹き込んだ微粉炭のうち未燃焼のものが羽口内壁に衝突し、羽口破損を起こす場合が考えられることから、設定する水平距離にも限界値があった。いうなれば、これらの微粉炭吹き込み法では、高炉ブローパイプから羽口に至るまでの吹き込み位置や吹き込み方法を適切に選択、維持しないと、羽口への灰分の堆積、羽口内面の局部的な摩耗などの問題を招いていたのである。その結果、上記の公報で提案された技術を用いても未燃焼微粉炭の低減には限界があった。
【００１１】
かかる従来技術の問題点を解決する方法として、バーナー先端位置と羽口先端位置との水平距離が短くても効率良く微粉炭を燃焼させる手段が考えられ、具体的には吹き込みランスの構造を変更することが提案されている。
【００１２】
例えば、特開平１−９２３０４号公報では、中心の微粉炭吹き出し孔を取り囲んで複数個の酸素ガス吹き出し孔を設けるとともに、これらの各酸素ガス吹き出し孔の少なくとも軸線がノズル前方において、前期微粉炭吹き出し孔の軸線と交わらせ大量吹き込みの微粉炭の燃焼性を上げることを特徴とする微粉炭吹き込み用ノズルが提案されている。
【００１３】
しかし、このような技術では、酸素を富化しなければならないと共にランス自体が多重管で高価なものとなるから、微粉炭の大量使用という経済性を追求するための方策としては最善のものではなかった。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、上記の問題点を有利に解決するするもので、大がかりな設備を必要とせず、また燃焼効率を上げるための酸素富化も必須条件とせずに、高炉羽口とブローパイプの境界点近傍にランス先端を配置して微粉炭を大量に吹き込んだ場合においても未燃焼の微粉炭が炉芯部等に堆積して炉内の通気性、溶銑、溶滓に対する通液性を低下させることがないように燃焼効率を高めて、安定した微粉炭大量吹き込みを可能とする高炉用微粉炭吹き込み用装置及び高炉における微粉炭吹き込み操業方法を提案することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
この発明は、高炉の羽口に連通するブローパイプの内面空間に所定角度で斜めに挿入するランスを有する微粉炭吹き込み用装置であって、上記ランスは、先端開口がこのランスの軸線方向に垂直な面に対して斜めに切断された形状でかつこの切断面と上記ランスの軸線方向に垂直な面とのなす角度θが１／cos θ≧２を満たしてなり、このランスを、その切断面の垂線がブローパイプの軸線及びランスの軸線とほぼ同一平面内になりかつこの切断面とブローパイプの軸線とのなす角度が最大となる向きに配設したことを特徴とする高炉用微粉炭吹き込み用装置（第１発明）である。
【００１６】
またこの発明は、第１発明の装置であって、ランスは、その先端の端面に開口する気体の流出部を設けてなる高炉用微粉炭吹き込み用装置（第２発明）である。
【００１７】
さらに、この発明は、高炉の羽口に連通するブローパイプの内面空間に斜めに挿入したランスを通して微粉炭を吹き込む方法において、このランスとして、先端開口がこのランスの軸線方向に垂直な面に対して斜めに切断された形状でかつこの切断面と上記ランスの軸線方向に垂直な面とのなす角度θが１／cos θ≧２を満たし、さらにその先端の端面に開口する気体の流出管を設けてなるランスを用い、このランスを、その切断面の垂線がブローパイプの軸線及びランスの軸線と同一平面内になり、かつこの切断面とブローパイプの軸線とのなす角度が最大となる向きに配設して、微粉炭を不活性ガスに搬送させて吹き込むとともに、該ランス先端の端面の気体の流出用開口から可燃性ガス及び不活性ガスの一方又は双方を吹き込むことを特徴とする高炉における微粉炭吹き込み操業方法（第３発明）である。
【００１８】
図１(a) に、この発明に従う高炉用微粉炭吹き込み用装置のランス１の一例を、その先端部の断面図で示し、同図(b) にこのランス１の先端部を、切断面から垂直方向から見た図を示す。この図では、ランスの軸線方向に垂直な断面が円形である管であったため、斜めに切断された先端部の切断面が楕円形になっていて、その楕円形の長径と短径との比が２以上である。
【００１９】
【作用】
発明者らはランスから吹き込まれた微粉炭のブローパイプ内の運動、着火・燃焼挙動を広範に調査・検討した結果、従来の技術の問題点は、ブローパイプ内の微粉炭の運動、着火の安定性に関して基本的な理解が不十分なため、ランスの吹き込み位置の調整、ランス構造の改善が充分な効果を上げていないことにあるとの結論に達した。
【００２０】
すなわち、通常の場合、ブローパイプ内の熱風はガス流速200 m/s と非常に速く、同時に量も多いため、ブローパイプ内のガスの運動は、熱風の高速空気の運動により支配される。そのため、比較的少流量である微粉炭吹き込み用ランスにおける微粉炭の搬送ガスの流れを変えるようにランス形状を変更したとしても全体の流れパターンに及ぼす影響は極めて小さい。
【００２１】
また、通常の微粉炭燃焼の際は、着火点がランス先端から離れた、リフティング状態で着火が起こるため、着火点の安定性は非常に悪く不安定となる。例えば微粉炭の残留水分の変動、粒度の変動、送風温度の変動に敏感に対応して着火点が変動し、またこれらの変動により、微粉炭の羽口での燃焼効率が変動するのである。この燃焼効率の変動は、羽口内での実ガス流速の変動、送風圧力の変動、炉内レースウエイ形状の変動を招き、高炉操業を不安定にする要因となる。
【００２２】
さらに、高炉羽口におけるガスの流速は、良好なレースウエイを形成するうえで最適範囲がある。したがって通常は、送風量に応じて羽口の径を変更することにより、羽口流速の管理を行っている。しかしながら、微粉炭の着火が不安定な場合には、微粉炭の燃焼率に応じて数十％にも及ぶ羽口流速の変動を生じてしまい、適正な羽口流速の管理が不可能となるとの問題点も生ずる。
【００２３】
これらの認識の基に、発明者らは吹き込み用ランスの最適形状について、周りの熱風及び微粉炭の流れに及ぼす効果の観点からより詳細に調査し、そのランスの形状による微粉炭の混合燃焼現象についても詳細に検討した。
【００２４】
この検討には図３に示す試験燃焼炉を使用した。同図の試験燃焼炉11には、羽口12が配設され、この羽口12にブローパイプ13を連設してこのブローパイプ13に接続する熱風発生装置14から熱風を試験燃焼炉11内に導くようになっている。また微粉炭は、タンク15からテーブルフィーダー16により輸送管17に導かれ、この輸送管17に接続する圧送気体吹き込み管18から導入されたキャリアガスによって輸送管17内を搬送され、この輸送管17と連設してブローパイプ13の内面空間に挿入される微粉炭吹き込み用ランス19からブローパイプ13内へ供給される。この供給された微粉炭の燃焼状況を観察するために、試験燃焼炉11には、羽口12よりも熱風下流側に、サンプリング口20が設けられてある。なお、図中番号21は、試験燃焼炉11の排気口である。
【００２５】
上述した試験燃焼炉11を用いた実験においては、微粉炭吹き込み用ランス19として、先端部が種々の切断形状、配向になる管状ランスについて燃焼試験を行って、各ランスそれぞれの燃焼状態を調べた。このときの送風温度は1000℃、完全燃焼を１とした酸素過剰係数は0.9 であった。
【００２６】
その結果、ランスタイプと燃焼状態については図４(a) 〜(d) の様に分類できることが分かった。また、その時の吹き込み位置下流側0.5 m にあたる羽口出口における半径方向の温度分布を各ランスタイプそれぞれについて調べ、その結果を第４図のランスと対応させて第５図に示した。
【００２７】
まず、図４(a) に示したようにランス先端をランスの軸線方向に対して垂直に切断した、切断面が真円形のランスについては、微粉炭流が広がらないために微粉炭と高温ガスとの混合が悪く着火は遅れ、着火位置も不安定で一定にならなかった。また、羽口における半径方向の温度分布の測定から微粉炭の吸熱によって中心部では送風温度よりもガス温度が低くなっており、着火していないことは明らかである。
【００２８】
次に図４(b) に示したようにランス先端を斜めに切断した、楕円断面のランス（長径短径比2.5 ）であって、かつこの切断面とブローパイプの軸線とのなす角度βが小さい場合については、微粉炭流は図４(a) に示した場合よりも混合が悪く着火は遅れ、着火位置も不安定で一定にならなかった。
【００２９】
また、図４(c) に示したようにランス先端を斜めに切断した、切断面が楕円形のランスであって長径短径比が1.5 であり、しかも切断面とブローパイプの軸線とのなす角度γがほぼ90°のランスの場合については、着火性は改善されるが、送風量及び微粉炭吹き込み量によっては着火位置が不安定になり易かった。また、羽口出口では燃焼により送風温度以上になっている部分と微粉炭の吸熱によって温度低下が見られる部分とがあり、着火が不安定になる原因になっていた。
【００３０】
これらに対して、図４(d) に示したようにランス先端を斜めに切断した、切断面が楕円形のランスであって長径短径比が2.5 であり、しかも切断面とブローパイプの軸線とのなす角度δが大きい場合については着火性は改善され着火位置（図４(d) において、符号22で示した）も安定して吹き込み位置に近づくことが判明したのである。また、羽口位置温度は全体にわたって高く、着火が良好であることがわかる。
【００３１】
これらの実験から、図４(a) に示されたランスと図４(c) に示されたランスとの対比によりランス先端部を斜めに切断した形状にすることで、微粉炭の着火性は安定側へ移行することがわかる。また、図４(c) に示されたランスと図４(d) に示されたランスとの対比によりランス先端部の切断形状は、切断面の楕円形の長径短径比が大きくなるような形状にすることで、微粉炭の着火性がより向上し、安定して吹き込むことが可能になることがわかる。但し、図４(b) に示されたランスと図４(d) に示されたランスとの対比から明らかなように、同一の長径短径比になるランスであっても、ブローパイプ内における切断面の配向によって着火安定性が大きく相違し、安定した着火を達成するためには、切断面とブローパイプとのなす角度が、最大である向きにランスを配向させる必要があることがわかる。
【００３２】
以上述べた実験結果のように、ランスとして先端開口がこのランスの軸線方向に垂直な面に対して斜めに切断された形状をランスを使用し、かかるランスをこの切断面とブローパイプの軸線とのなす角度が最大となる向きに配設することによって、吹き込んだ微粉炭の着火安定性が向上し、ひいては燃焼効率を高めることができる理由については明確ではないが、次の事項が考えられる。
【００３３】
微粉炭吹き込み用ランスをブローパイプ内に挿入することにより、ブローパイプ内の熱風の流動は、このランス下流側で乱されるのであるが、ランスとして先端部が斜めに切断したような形状の微粉炭吹き込み用ランスを用いることにより、ランス先端部近傍で熱風の乱流渦すなわち旋回流（図１に符号６で、図４(d) に符号23でそれぞれ示した）が強く発生すると考えられる。したがって、この旋回流により熱風と微粉炭との接触混合が促進されて着火し易くなったものと考えられる。また、先端部が斜めに切断された形状のランスをブローパイプ内に配置することにより、ランス先端部の微粉炭吹き込み用開口面積は、先端部を斜めに切断していないランスよりも増大するのであって、すなわち切断面のブローパイプの軸線方向の距離Ｌ及び切断面をブローパイプの軸線方向に垂直な面に投影した面積Ｓの両者が増大することになる。かかる距離Ｌ及び面積Ｓが増大していると、ランス先端開口から流出する微粉炭は、ブローパイプ内をより広がって流れるので熱風との接触程度が増大し、これが着火安定性に寄与することも考えられる。
【００３４】
前述した実験結果から分かるように、ランス先端部をどの程度斜めに切断した形状にするかは、着火安定性、燃焼効率の観点から重要である。図４を用いて述べた実験においてはランスがその軸線方向に垂直な断面が真円形であったため、このランスを斜めに切断した切断平面は、楕円形をしており、この楕円形の長径短径比によってどの程度斜めに切断したのかを表現した。この長径短径比を普遍化すると、この切断面とランスの軸線方向に垂直な面とのなす角度をθとして１／cos θによって表すことができる。
【００３５】
そこで、図３に示した装置を用いて、このランスの切断面とランスの軸線方向に垂直な面とのなす角度θを種々に変えたランスにより実験を行い、温度分布を測定して吹き込み位置から燃焼点までの距離及びレースウエイ相当位置での燃焼率を調べた。その際、燃焼点は、送風温度より100 ℃上昇している点を燃焼点と判断した。一方レースウエイ相当位置での燃焼率の測定は次の方法による。通常のレースウエイ深度：３m ，送風速度：200 m/s ではレースウエイ内での送風に搬送される粉体の直線距離飛行時間は15msとなる。そこで図３に示した小型の実験炉において、直線飛行時間が同じ15msとなる位置（サンプリング位置）での燃焼率を調べたのである。なお、サンプリング位置は、図３の実験炉の場合には羽口先0.75m の位置である。この燃焼率は該サンプリング位置で燃焼ガスを吸引採取し、フィルターで未燃焼微粉炭を分離し、灰分が燃焼に際しても変化しないと仮定した場合の炭素分の燃焼率で表した。
【００３６】
その結果をそれぞれ図６、図７に示す。図６から明らかなように、１／cos θが大きくなるにつれて微粉炭の吹き込み位置から燃焼点までの距離は小さくなる。ここにおいて、着火・燃焼点が羽口からレースウエイへと移動する、換言すれば、微粉炭の吹き込み位置から燃焼点までの距離が大きくなるにつれて該着火・燃焼点は羽口先レースウエイ内の粉体・燃焼気体の高旋回流の影響を受けて不安定側に移行し易くなる。逆に言えば微粉炭の燃焼率を安定して高くするためには燃焼速度を上げ、着火・燃焼位置が羽口内部にある方がよい。このような基本的な知見から、着火位置が安定し、一般的な羽口長（35〜50cm）より着火点がランス側に来るように、すなわち着火点まで30cm以下となるように、図６からこの発明では１／cos θを２以上と定めた。この条件では図７からわかるように燃焼率も90％以上に向上しており、安定かつ燃焼率の高い吹き込み用ランスであることがわかる。
【００３７】
この発明に従う微粉炭吹き込み用ランスは、この発明で規定した要件の範囲内で種々の変形が可能である。例えば、ランスの軸線に垂直な断面が円形である場合に限られず、図８(a) に示すような断面が三角形の場合や、同図(b) に示すような断面が方形である場合でもよい。また、ランスの軸線に垂直な断面が円形である場合であっても、図８(c) , 図８ (d)  に示すように切り込みを入れることにより先端開口をこのランスの軸線方向に垂直な面に対して斜めに切断された形状にしてもよい。いずれの変形例についても同様の効果が確かめられている。さらに、ランスの先端の切断された形状については図９(a) に示すような横から見て曲線の軌跡で切断されている例や、同図(b) に示すような横から見て途中で折れた直線の軌跡で切断されている例でもよい。図９(a) ,(b)の例において、切断面はかかる曲線や二直線が組み合わされた線分の始点と終点を結ぶ直線により表された平面とみなして、この平面がこの発明におけるランスの切断面に関する要件を満たすようにすればよい。
【００３８】
この発明に従う微粉炭吹き込み用ランスをブローパイプに挿入して利用に供する際のランス先端の位置は、パイプの断面方向には中心近傍に位置することによってランスから流出する微粉炭流が、ブローパイプ内面や羽口内面に接触しないようにし、また、パイプの軸線方向には羽口よりも手前の所定位置である。なお、この発明に従うランスを用いれば微粉炭が容易に着火するため、ランス先端が羽口に達していても高炉操業を不安定化するおそれは少ない。
【００３９】
また、ランスのブローパイプへの挿入方向であるが、これはランス先端の切断面の垂線がブローパイプの軸線及びランスの軸線とほぼ同一平面内になるような方向とし、若干のずれ（±30°程度）は許容し得る。
【００４０】
次にこの発明においては、ランス先端の端面に開口する気体の流出部を設けることが着火距離をより短縮し、燃焼効率を向上するためにより好ましい。かかるランス先端の端面に開口する気体の流出部を設けた例を図10に示す。
【００４１】
図10に示したランスを用いて、微粉炭を不活性ガスに搬送させて吹き込むとともに、端面に開口する気体流出部から、可燃性ガスを吹き込むことは微粉炭の燃焼速度を向上させるのに、より有効であり、また不活性ガスを吹き込むことは該ランスに燃焼灰の付着を防止するのに、より効果的であった。
【００４２】
【実施例】
実施例１
この発明に従う微粉炭吹き込み用ランスを容積4500m3の高炉に連なるブローパイプに配設して実機使用した場合の操業結果について図11に示す。一月目の下旬までは図４(a) に示した従来のランスを用いて微粉炭を40〜50kg/tの量で吹き込んだけれども、かような操業中には格段のランス形状の変更を行なわなくても安定した操業が可能であった。この時点における羽口メガネからの観察では、吹き込まれた微粉炭の大部分のは燃焼せずにそのまま炉内に流入し、レースウエイ内で着火燃焼していた。この時の燃焼率は微粉炭吹き込み量が少ないこともあって、95％前後（羽口先サンプリング装置により測定した。）であり操業上の問題はなかった。
【００４３】
次に一月目の下旬以降に微粉炭吹き込み量を増加して、40〜70kg/tの量で吹き込んだところ、燃焼性の不安定化が顕著になった。この傾向は図11に示したように送風圧力の変動、溶銑温度の変動、溶銑中のSi濃度等の変動指数の増加に見ることができる。また、燃焼率も85％程度まで低下し、置換率の低下、炉頂ダスト排出量の増加が見られ炉況が悪化した。そこで、二月目の上旬よりランスの変更して図４(d) に示したこの発明のランス（１／cos θが2.5 ）を採用したところ、他の変動因子を確実に減少させることができた。また、低下していた燃焼率は91％まで向上し置換率も回復し、炉頂ダスト量は減少した。
【００４４】
実施例２
次に、同高炉の１本の羽口について、異なるタイプのバーナーを使用して微粉炭を吹き込み試験を行なった。ａ）のランスはこの発明に従い、１／cos θが2.5 になるように切断した二重管の端面から微粉炭と同時に助燃ガスを吹き込んだ場合であり、ｂ）のランスはａ）と同型のランスについて端面から微粉炭と同時に窒素ガスを吹き込んだ場合の実施例である。ｃ）のランスは、この発明に従い１／cos θが2.5 になる単管ランス、そしてｄ）のランスは、従来の１／cos θが１の単管ランスである。
【００４５】
これらのランスにより微粉炭吹き込み量130 kg/tで操業した場合の燃焼率と100 日間使用した後のランスへの灰分の付着の度合いを表１に示す。なお、付着度については付着の量を５段階で評価し、付着度１は、ランス先端から10cmまでの円筒面にしめる灰分の表面積が５％未満、付着度２は10％未満、付着度３は15％未満、付着度４は20％未満、付着度５は25％未満という状況で判断した。
【００４６】
表１から得られた結果より、ａ）のランスについては助燃ガスによる燃焼改善の効果が、またｂ）のランスについては灰分除去ガスによる灰分付着防止の効果がそれぞれ見られた。
【表１】
ランス          ａ）    ｂ）    ｃ）    ｄ）
燃焼率（％）    ９５    ９２    ９１    ８３
付着度          ３      １      ２      ５
【００４７】
【発明の効果】
この発明の効果は、既に実施例で示したが以下のようにまとめることができる。すなわち、この発明によれば、微粉炭多量吹き込み時に問題になる、微粉炭の着火の不安定性を改善し、同時に早期に着火・燃焼できるため、羽口内での燃焼効率の向上が可能となる。したがって、レースウエイまでの燃焼効率が向上し、結果的にレースウエイから流出する未燃焼の微粉炭の量の低減が可能になり、微粉炭の多量吹き込みが可能となる。着火の不安定に起因する操業の不安定性にも同時に改善することができ、高炉の製品である品質のバラツキの低減、操業の安定に大きく寄与でき、その経済効果は大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に従う微粉炭吹き込み用ランスの一例を示す図であり、(a) はその先端部の断面図、(b) は先端部を切断面から垂直方向から見た図である。
【図２】高炉への微粉炭吹き込み法の概念図である。
【図３】作用確認のために用いた試験燃焼炉を示す図である。
【図４】ブローパイプ内のガス微粉の流れに関する模式図である
【図５】燃焼試験を行った場合の羽口相当位置での半径方向温度分布を、図４の(a) 〜(d) のそれぞれの場合に対応させて示すグラフである。
【図６】この発明で定義したθについて、１／cos θと着火位置との関係を示すグラフである。
【図７】この発明で定義したθについて、１／cos θと燃焼性との関係を示すグラフである。
【図８】微粉炭吹き込み用ランスの他の例を示す図である。
【図９】微粉炭吹き込み用ランスの他の例を示す図である。
【図１０】微粉炭吹き込み用ランスの他の例を示す図である。
【図１１】この発明を実施した場合の高炉操業状況の変動を示すグラフである。
【符号の説明】
１  微粉炭吹き込み用ランス
２  ブローパイプ
３  羽口
４  レースウエイ
５  炉芯部
６  旋回流
11  試験燃焼炉
12  羽口
13  ブローパイプ
14  熱風発生装置
15  微粉炭タンク
16  テーブルフィーダー
17  微粉炭輸送管
18  圧送気体吹き込み管
19  微粉炭吹き込み用ランス
20  サンプリング口
21  排気口
22  着火位置
23  旋回流
【図１】
0003733601.tif 000002
【図２】
0003733601.tif 000003
【図３】
0003733601.tif 000004
【図４】
0003733601.tif 000005
【図５】
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【図６】
0003733601.tif 000007
【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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