JP2000160216A - 高炉の粉体吹き込み用ランス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 大量の微粉炭等の粉体を高炉に吹き込んで
も、粉体の燃焼熱による熱変形や溶損が少なく、長期間
安定して使用することのできる高炉の粉体吹き込み用ラ
ンスを開発する。 【解決手段】 中心側から第一の管２、第二の管３、第
三の管４、第四の管５の順序で、実質的に同心状に配置
された４本の管を具備し、第一の管からは搬送用ガスと
共に粉体を吹き込み、第一の管と第二の管との間からは
酸素又は酸素富化空気を吹き込む高炉の粉体吹き込み用
ランス１であって、第二の管と第四の管とをランス先端
部近傍で固着させると共に、第三の管を第二の管及び第
四の管より短くして、第二の管と第三の管との間、及び
第三の管と第四の管との間を冷却水の折り返し水路とす
ると共に、第一の管と第二の管との間に螺旋状のフィン
６を設けた構造とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、微粉炭や粒状合成
樹脂等の粉体と、酸素又は酸素富化空気とを個別に吹き
込み、吹き込み後は粉体と酸素又は酸素富化空気とを混
合して、粉体を燃焼させることのできる高炉の粉体吹き
込み用ランスに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】高炉への微粉炭吹き込みは、コークスと
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】しかし、高炉に吹き込む微粉炭量を増して
いくと、微粉炭の燃焼率が低下して、レースウェイ内で
微粉炭が燃焼しきれずに、未燃焼の未燃チャーとして炉
内に放出される。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、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。

【０００４】この問題点を解決する手段として、微粉炭
吹き込み用ランスを多重管構造として微粉炭と酸素との
接触効率を向上させ、微粉炭を積極的に燃焼させる方法
が多数提案されている。例えば、特開平１−９２３０４
号公報には、ランス中心の微粉炭吹き出し孔を取り囲ん
で複数の酸素吹き出し孔を設けると共に、微粉炭吹き出
し孔の軸心と酸素吹き出し孔の軸心とをランス前方で交
差させた水冷構造のランスが開示されている。同号公報
によれば、吹き込まれた微粉炭は、吹き込まれた酸素と
ランス前方で混合して効率良く燃焼するので、溶銑トン
当たり２００ｋｇ以上の微粉炭を、操業の不安定を来す
ことなく吹き込むことができるとしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
１−９２３０４号公報に開示されたランスを用いると、
大量の微粉炭を吹き込むことは可能であるが、大量に発
生する微粉炭の燃焼熱に伴い、ランス先端部の熱負荷が
大きくなり、ランス先端部の溶損やランス先端部の曲り
が発生し、長期間安定して吹き込むことができない。そ
のため、ランス寿命の低下に伴う補修費の増大ばかりで
なく、安価な微粉炭の吹き込み量が減少し、コストアッ
プの要因となっていた。

【０００６】本発明は、上記事情に鑑みなされたもの
で、その目的とするところは、高炉に粉体と酸素又は酸
素富化空気とを個別に吹き込む粉体吹き込み用ランスに
おいて、大量の微粉炭等の粉体を高炉に吹き込んでも、
粉体の燃焼熱による熱変形や溶損が少なく、長期間安定
して使用することのできる高炉の粉体吹き込み用ランス
を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明による高炉の粉体
吹き込み用ランスは、中心側から第一の管、第二の管、
第三の管、第四の管の順序で、実質的に同心状に配置さ
れた４本の管を具備し、第一の管からは搬送用ガスと共
に粉体を吹き込み、第一の管と第二の管との間からは酸
素又は酸素富化空気を吹き込む高炉の粉体吹き込み用ラ
ンスであって、第二の管と第四の管とをランス先端部近
傍で固着させると共に、第三の管を第二の管及び第四の
管より短くして、第二の管と第三の管との間、及び第三
の管と第四の管との間を冷却水の折り返し水路とすると
共に、第一の管と第二の管との間に螺旋状のフィンを設
けたことを特徴とするものである。その際、第二の管と
第四の管との固着部よりも先端側の水冷されない第二の
管の外面を耐火物にて被覆することが好ましい。

【０００８】本発明による高炉の粉体吹き込み用ランス
は、第一の管から第四の管を有する四重管構造であり、
その内の第二の管と第三の管との間、及び、第三の管と
第四の管との間を冷却水の流路とするので、大量の冷却
水を管周方向で均一に流すことができ、冷却効果が向上
してランスの熱負荷を大幅に低減することができる。

【０００９】又、第一の管と第二の管との間に螺旋状の
フィンを設けて、酸素又は酸素富化空気を吹き込むの
で、酸素又は酸素富化空気の管周方向の流れの偏りが抑
制されて、酸素又は酸素富化空気による冷却効果が均一
化され、ランスの曲り防止や局所的な昇温による溶損防
止に寄与する。同時に、第一の管が、螺旋状のフィンを
介して第二の管の曲り防止の補強材となる。

【００１０】更に、第二の管と第四の管との固着部より
も先端側の水冷されない範囲を耐火物で被覆することに
より、その部分の断熱効果が向上して、熱による曲りや
溶損の防止に寄与する。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に基づき説明
する。図１は、本発明に係る粉体吹き込み用ランスの１
例を示す概略図である。

【００１２】図１に示すように、本発明による粉体吹き
込み用ランス１は、中心側から実質的に同心状に配置さ
れた第一の管２、第二の管３、第三の管４、第四の管５
の４本の金属製の管で構成されている。第二の管３と第
四の管５とは、ランス１の先端近傍の固着部５ａで固着
されると共に、第三の管４は第二の管３及び第四の管５
より短くなっており、第二の管３と第三の管４との間、
及び、第三の管４と第四の管５との間は、冷却水の折り
返し水路となっている。そして、第一の管２と第二の管
３との間には螺旋状のフィン６が設置され、第一の管２
の先端部と第二の管３の先端部とでガス吹き出し口９を
形成している。又、固着部５ａ位置よりも先端側の第二
の管３の外表面は、キャスタブル耐火物やモルタル等の
不定形耐火物、又はセラミックファイバーブランケット
等の耐火物織布等を被覆した耐火物被覆層７で覆われて
おり、耐火物被覆層７を設けた先端部と反対側のランス
先端部には、ガス供給口８、冷却水供給口１０、冷却水
排出口１１が設置されている。

【００１３】フィン６は、熱負荷の大きい先端部に設置
することが好ましいが、ガス吹き出し口９から吹き出さ
れるガス流速を管周方向で均一化するために、ランス先
端１ａから５０ｍｍ程度の範囲は設置しない方が好まし
い。尚、図１ではフィン６は１条であるが複数条のフィ
ン６を平行に設置しても良い。

【００１４】耐火物被覆層７の長さ、即ち固定部５ａか
らランス先端１ａまでの間隔を大きくすると、水冷によ
る冷却効果が少なくなるので、この間隔は２００ｍｍ以
内とすることが好ましい。又、固定部５ａをランス先端
１ａの位置としても良い。その場合には、当然のことで
あるが、耐火物被覆層７は不要である。

【００１５】第一の管２からは、空気又は窒素若しくは
空気と窒素との混合ガスを搬送用ガスとして粉体が吹き
込まれ、又、ガス供給口８から供給された酸素又は酸素
富化空気は、フィン６が設置された第一の管２と第二の
管３との間を通り、ガス吹き出し口９から吹き出され
る。ガス吹き出し口９は、その軸線が第一の管２の軸心
とランス前方で交差するようになっており、吹き込まれ
た粉体と吹き込まれた酸素又は酸素富化空気とがランス
前方で効率良く混合され、粉体が効率良く燃焼するよう
になっている。ガス吹き出し口９から吹き込まれる酸素
又は酸素富化空気の管周方向の流速分布は均一になって
いるので、粉体の燃焼が促進される。尚、本発明に記す
粉体とは、微粉炭や粒状合成樹脂等の粉体燃料である。

【００１６】冷却水供給口１０から供給された冷却水
は、第二の管３と第三の管４との間を通ってランス１の
先端部近傍に至り、固着部５ａ位置で折り返して第三の
管４と第四の管５との間を戻り、冷却水排出口１１から
排出される。即ち、冷却水の入側流路と出側流路とを別
々に設けた二重管式の水冷構造となっている。

【００１７】そして、この粉体吹き込み用ランス１は、
例えば図２に示すように高炉側壁のの羽口１３に接続す
るブローパイプ１２に取り付けられて使用される。尚、
図２は、本発明に係る粉体吹き込みランスを高炉のブロ
ーパイプに設置した例を示す概念図であり、図２におい
て、高炉の鉄皮、大羽口、羽口受金物等の高炉設備と、
ランス１の詳細構造は省略してある。ランス１の先端が
予め曲がっている理由は、図２に示すように、羽口１３
の中心位置から粉体を吹き込むためである。

【００１８】本発明のランス１を用いることで、大量の
粉体吹き込みに伴う大量の燃焼熱の発生にも関わらず、
ランス１の熱負荷を軽減して、ランス先端部の曲がりや
溶損を防止することが可能となる。そして、本発明のラ
ンス１を用いて微粉炭を吹き込む場合には、溶銑トン当
たり２００ｋｇ以上の微粉炭を、ランスに起因する操業
トラブルを来すことなく安定して吹き込むことができ
る。因みに、本発明者らの作製したランス１は、長さが
約２０００ｍｍ、第四の管５の外径が４５ｍｍ、固着部
５ａからランス先端１ａまでの間隔が１００ｍｍで、ア
ルミナ系耐火物織布を用いて約３ｍｍ厚みの耐火物被覆
層７としたもので、高炉の休風から休風の期間全くトラ
ブルなく操業を行うことが可能であった。

【００１９】尚、上記説明では第一の管２と第二の管３
との間を酸素又は酸素富化空気を流すランス１について
説明したが、例えばこれらのガスの代わりに水を流すラ
ンスにも本発明を適用することができる。又、上記説明
ではランス１が予め曲がっているが、ランス１は直線で
あっても良いことはいうまでもない。

【００２０】

【発明の効果】本発明の粉体吹き込み用ランスは、酸素
又は酸素富化空気を吹き込む流路にフィンを設けると共
に、二重管式の水冷構造とし、更に、ランス先端部の水
冷されない部分を耐火物被覆層で覆ったので、大量の粉
体の燃焼熱にも関わらず、ランス先端部の熱負荷を低減
することが可能となり、ランス先端部の曲りや溶損を抑
えることができる。その結果、ランス寿命の延長化が達
成されると共に、高炉操業を安定させることができ、そ
の工業的効果は格別である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る粉体吹き込み用ランスの１例を示
す概略図である。

【図２】本発明に係る粉体吹き込みランスを高炉のブロ
ーパイプに設置した例を示す概念図である。

【符号の説明】

１ ランス ２ 第一の管 ３ 第二の管 ４ 第三の管 ５ 第四の管 ６ フィン ７ 耐火物被覆層 ８ ガス供給口 ９ ガス吹き出し口 １０ 冷却水供給口 １１ 冷却水排出口 １２ ブローパイプ １３ 羽口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 丸山 太一 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 Ｆターム(参考） 4K015 AD02 AD03

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中心側から第一の管、第二の管、第三の
   管、第四の管の順序で、実質的に同心状に配置された４
   本の管を具備し、第一の管からは搬送用ガスと共に粉体
   を吹き込み、第一の管と第二の管との間からは酸素又は
   酸素富化空気を吹き込む高炉の粉体吹き込み用ランスで
   あって、第二の管と第四の管とをランス先端部近傍で固
   着させると共に、第三の管を第二の管及び第四の管より
   短くして、第二の管と第三の管との間、及び第三の管と
   第四の管との間を冷却水の折り返し水路とすると共に、
   第一の管と第二の管との間に螺旋状のフィンを設けたこ
   とを特徴とする高炉の粉体吹き込み用ランス。
2. 【請求項２】 第二の管と第四の管との固着部よりも先
   端側の第二の管の外面を耐火物にて被覆したことを特徴
   とする請求項１に記載の高炉の粉体吹き込み用ランス。