(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
耐火物リングを内装した高炉の送風羽口にブローパイプが接続され、該ブローパイプ内には先端が該羽口側に向くよう複数本のランスを挿入し、該ランスからキャリアガスにより微粉炭を吹込む方法であって、前記ランスの取付け位置を、その先端部が共に前記耐火物リング長手方向の範囲内とし、お互いのランス先端部の間隔は２５ｍｍ以上で、かつ、それぞれのランス先端部がリング内周面から下記（１）式の条件を満足する値の距離だけ離れた位置としたことを特徴とする高炉微粉炭吹込み用ランス取付け位置決定方法。
Ｘ≧Ｌ・ｔａｎθ    ・・・（１）
但し、Ｘ：微粉炭吹込用ランス先端部の軸芯〜耐火物リング内周面の最短距離（ｍｍ）
Ｌ：羽口先端部〜ランス先端部までの距離（ｍｍ）
θ：ランスから噴出する微粉炭の広がり角度（°）
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、高炉の羽口から微粉炭を吹込む方法に係るもので、特に微粉炭吹込用ランス（またはＰＣランス）の取付け位置を調整することにより微粉炭に由来する灰分が耐火物リングに付着するのを防止する高炉微粉炭吹込み用ランス取付け位置決定方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年の高炉操業においては、燃料原単位の低減、炉況安定化のため、微粉炭粉末燃料を高炉に吹込む方法が実用化されている。図４は複数本のランスを備えた微粉炭燃料の吹込み方法に関し、その従来技術の一例を示す模式図である。羽口１に連結されたブローパイプ２の壁を貫通して該羽口内に挿入した２本の吹込みランス３より、微粉炭燃料をキャリアガス（主に空気）と共に高炉内に吹込む。また該羽口内面には送風温度低下の抑制および羽口風速の調整を目的として断熱性の耐火物リング４を装着している。
【０００３】
しかし、このような方法で微粉炭燃料を吹込む方法では、微粉炭に由来する灰分が1000〜1300℃の高温雰囲気における燃焼熱等で溶融すること、および断熱と羽口風速調整用の耐火物リングが微粉炭中灰分に似た成分構成であることにより、灰分が溶解物５の状態で耐火物リングの内周面に付着・溶損する現象があり、耐火物リングの寿命を著しく低下させていた。時には、高炉の連続稼働数カ月間毎に実施する補修の予定休風日前にリングを破損させ、リング装着効果のない状態のまま高炉を稼働せざるをえないこともしばしば見受けられた。このため、耐火物リングによる羽口断熱効果が得られず大きなエネルギーロスになるばかりでなく、羽口風速の調整が崩れて炉円周方向のアンバランスが発生し、その結果として炉況悪化をまねく等の問題があった。
【０００４】
また複数本のランスを備えた場合、片方のランスをもう一方のランスより吹込まれた微粉炭の燃焼であぶるようにそれぞれを配置した場合、ランス先端部を溶損させるか、ランス先端部に灰分を付着させてランス内での微粉炭詰まりで閉塞させるという問題もあった。
【０００５】
耐火物リング（または羽口内周面）への灰分付着を防止するための方策としては、１本のランスを備えた場合の前例しか見当たらないが、例えば下記のような従来技術がある。
（１）特開昭58−171509号公報では、吹込みランスから羽口先端間での微粉炭燃焼率を低下させるようにランス先端部の位置を調整するもの、（２）特開平１−259110号公報では、羽口内周面に高圧気体を吹き付けて灰分付着を防止するもの、（３）特開平４−268002号公報では、ランス先端部をブローパイプの長手方向に平行に曲げるとともに、ブローパイプの軸芯に一致する位置にセットして吹込まれる微粉炭の流れを熱風の中心部で流れに沿うようにするもの、等が提案されている。
【０００６】
一方、複数本のランス先端部の位置に関し、溶損や灰分付着を生じさせないための相互間距離に関する下限値について明確化した前例は見当たらない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに前記の方法は、次のような問題点がある。前記の（１）の適用条件は、耐火物リングを装着せず、かつブローパイプと羽口の内径が同一で段差のない条件において、ブローパイプ内径が 130〜180mm で、かつ羽口とブローパイプの境界位置から 100〜350mm 上流側にランス先端部をセットするとあり、送風温度低下の抑制以外に羽口風速の調整を目的としてリングを装着する場合は問題を解決できていない。例えば、低圧損を指向した内径 180mmのブローパイプと連結した羽口の内径を、リング装着により 110mmまで絞って著しい段差が生じた場合には、該段差部で気流の停滞域が生じるため灰分付着はさほど抑制できていない。（２）では別途付着防止手段を採るため、ブローパイプ内で圧損をきたし、かつ隆起部に損耗を生じるのでかえって問題となる。（３）ではランス内での微粉炭詰まりにより一旦閉塞させた場合、ランスを引き抜いて取替えることができないため、休風して羽口を取り外さない限り正常な状態に回復できない大きな欠点がある。
本発明は前記従来技術の問題を解消し、灰分の付着を防止させ、微粉炭吹込み高炉の羽口内面に、送風温度低下の抑制と羽口風速の調整を目的とした断熱性の耐火物リングを装着できる高炉微粉炭吹込み用ランス取付け位置決定方法を提供するものである。
また複数本のランスを備えた場合に、お互いのランス先端部において溶損や灰分付着を生じさせないためのランス取付け位置決定方法についても併せて提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するための本発明は、耐火物リングを内装した高炉の送風羽口にブローパイプが接続され、該ブローパイプ内には先端が該羽口側に向くよう複数本のランスを挿入し、該ランスからキャリアガスにより微粉炭を吹込む方法であって、前記ランスの取付け位置を、その先端部が共にリング長手方向の範囲内とし、お互いのランス先端部の間隔は２５ｍｍ以上で、かつ、それぞれのランス先端部がリング内周面から下記（１）式の条件を満足する値の距離だけ離れた位置としたことを特徴とする高炉微粉炭吹込み用ランス取付け位置決定方法に関するものである。
Ｘ≧Ｌ・ｔａｎθ    ・・・（１）
但し、Ｘは微粉炭吹込用ランス先端部の軸芯から耐火物リング内周面までの最短距離（ｍｍ）、Ｌは羽口先端部からランス先端部までの距離（ｍｍ）、θはランスから噴出する微粉炭の広がり角度（°）である。
【０００９】
【実施の形態】
ランスから吹込まれた微粉炭は送風ガスの流れにより加速され、追従する形で羽口の長手方向へと飛行するに伴い、断面方向にも徐々に拡散されてゆく。図１は２本のランスから吹込まれた微粉炭流れと拡散の状態を模式的に表したものである。ここで、ランスから噴出される微粉炭の広がり角度θが重要となるが、この値は例えば実際の高炉の羽口を対象にし、ランスの取付け位置を様々変えた条件で耐火物リングへの灰分付着状況を調べることで確認できる。  また複数本のランスを備えた微粉炭吹込み方法において、お互いのランス先端部で溶損や灰分付着の現象を生じさせないため最低確保すべき相互間距離Ｗ［すなわち、ランスの各々の先端部中心軸間を結ぶ最短距離］についても下限値があり、同様に高炉の羽口を対象にし、ランスの取付け位置を様々変えた条件でランス先端部の溶損や灰分付着の状況を調査することで確認できる。
【００１０】
したがって、複数本すべてのランスを送風ガス流に異常な流れの発生しない耐火物リング長手方向の範囲内に先端部が位置するようにランス取付けの調整を行うとともに、お互いのランス先端部で溶損や灰分付着の現象を生じない相互間距離Ｗを確保し、かつランスから噴出する微粉炭の広がり角度θを考慮した分だけ、ランス先端部と耐火物リング内周面との距離Ｘを十分にとるようにすれば、微粉炭吹込み高炉においても送風温度低下の抑制と羽口風速の調整を目的とした断熱性の耐火物リングを安心して装着することが可能になる。
【００１１】
【実施例】
以下では、内容積2650ｍ3の高炉羽口10本を対象とした試験結果をもとに２本のランス間の最低確保すべき相互間距離Ｗと、ランスから噴出する微粉炭の広がり角度θを調査し、前者の結果からお互いのランス先端部で溶損や灰分付着の現象を生じない条件を、また後者の結果から耐火物リングへの灰分付着が生じない条件を求めた際の内容について説明する。
この高炉の試験期間における平均の送風条件と微粉炭吹込み条件は次のとおりである。
＜送風条件＞
送風量    ：３９００Ｎｍ3／ｍｉｎ
送風温度  ：１１６０℃
羽口風速  ：２３０ｍ／ｓ
フローハイフ内径：１８０ｍｍ
リング内径：１１０ｍｍ
＜微粉炭吹込み条件＞
微粉炭吹込み流量：４１ｔ／ｈ（ＰＣ比：１６５ｋｇ／ｔ）
微粉炭粒度      ：２００mesh以下の粒度のものを70重量％以上
ランス挿入角度  ：１１°
ちなみに、各高炉メーカでは羽口内面または羽口リング内面への灰分付着対策などの目的でランス挿入角度を小さくし、より炉内側へランスの先端を伸長するなどの手段がとられてきたが、設計上での限界から、一般的な高炉ではランス角度が１０〜１２°とほぼ同一の仕様となり、国内の高炉メーカ間での差は認められない。また国内の高炉の大部分は、羽口内での熱風の風速も平均 210〜245m/sと高流速側の範囲内で調整が行なわれ、高炉間での羽口風速に関する格差もさほど大きくない。したがって、上記２項目の変数が微粉炭の広がり角度θにおよぼす影響の調査は割愛し、本実炉試験では一定とした。
また複数本のランスの各々は、上流側ランスより吹き込まれた微粉炭が下流側ランスに付着する危険性を回避する必要があり、本実炉試験のように２本のランスを用いる場合、そのランス先端部中心軸線が羽口リングの中心軸線に対してお互いに軸対称位置となるよう配置し、羽口先端からの距離を同じにした。相互間距離Ｗとは、２本のランス先端部中心軸の間を結ぶ最短距離に相当する。
【００１２】
実炉試験では、１０本の羽口にランス取付け条件であるＸとＬの関係、並びにＷの値［図１参照］がそれぞれ異なるように外径19.4mmのランスを取付けた。耐火物リングやランス先端部への灰分付着の状況は羽口内状況を観察するため、ブローパイプ長手方向の炉外側片端に設けられた覗き窓からの目視、あるいは覗き窓に取付けた羽口カメラにより確認を行った。
図２がＸとＬの任意の位置関係毎にリングへの灰分付着の有無を○×で層別して整理した結果である。なお使用した微粉炭は最も使用頻度の高い代表的な銘柄のもので、成分は揮発分＝３５重量％，灰分＝９重量％である。図中の結果より、灰分付着の有無の結果を微粉炭の広がり角度θ＝５°の境界線で層別すればよいことがわかる。ただし例外的に、耐火物リングの炉外側片端より上流の位置においては、すべての条件で灰分付着を生じる現象がみられた。
また表１は、２本のランス先端間距離Ｗ毎にランス先端部での溶損や灰分付着の有無の状況を整理した結果である。表より、２本のランス間でお互いに溶損や灰分付着を生じさせないため、最低確保すべき相互間距離の下限値は２５mmであった。
【００１３】
【表１】
0003770358.tif 000002
【００１４】
図３はランス先端が従来の位置の場合と、本発明のランス取付け条件を満足する位置の場合と、微粉炭吹込みを行わなかった場合における耐火物リングの平均寿命を示したものである。同図より、従来の位置にランス先端がある場合のリング平均寿命は４５日程度であるのに対して、本発明の取付け条件を満足する場合には３００日以上にも延長され、微粉炭吹込みを行わない場合に匹敵する長寿命が得られることがわかる。
【００１５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の方法によれば、ランスから噴出する微粉炭の広がり角度を考慮した分だけ、ランス先端部と耐火物リング内周面との距離を十分にとるため、微粉炭吹込み高炉においても送風温度低下の抑制と羽口風速の調整を目的とした断熱性の耐火物リングを安心して装着することが可能となり、微粉炭吹込みを行わない場合に匹敵する寿命まで延長できた。
また複数本のランスを備えた場合でもランス先端部における溶損や灰分付着を回避でき、灰分付着に伴うランス内の微粉炭詰まりの問題等もなくなった。
【図面の簡単な説明】
【図１】２本のランスから吹込まれる微粉炭流れと拡散の状態を模式的に表した図である。
【図２】揮発分含有量３５重量％の微粉炭を使用した場合に、様々なランス取付け位置毎に耐火物リング内周面への灰分付着の有無について調査した試験結果の図である。
【図３】耐火物リングの平均寿命を示す線図である。
【図４】２本のランスを備えた従来の微粉炭粉体燃料吹込み方法の一例を示す概略図である。
【符号の説明】
１：羽口      ２：ブローパイプ      ３：微粉炭吹込みランス    ４：耐火物リング        ５：微粉炭中灰分に由来する付着物    ６：炉壁
Ｘ：微粉炭吹込用ランス先端部の軸芯から耐火物リング内周面までの最短距離
Ｌ：羽口先端部からランス先端部までの距離
θ：ランスから噴出する微粉炭の広がり角度
Ｗ：２本のランス先端間の距離
【図１】
0003770358.tif 000003
【図２】
0003770358.tif 000004
【図３】
0003770358.tif 000005
【図４】
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