JP2001254112A - 竪型炉への燃料吹き込み方法 - Google Patents

竪型炉への燃料吹き込み方法

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JP2001254112A
JP2001254112A JP2001080275A JP2001080275A JP2001254112A JP 2001254112 A JP2001254112 A JP 2001254112A JP 2001080275 A JP2001080275 A JP 2001080275A JP 2001080275 A JP2001080275 A JP 2001080275A JP 2001254112 A JP2001254112 A JP 2001254112A
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coal
coke
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Tatsuro Ariyama
達郎 有山
Masahiro Matsuura
正博 松浦
Naoki Yamamoto
直樹 山本
Minoru Asanuma
稔 浅沼
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JFE Engineering Corp
Original Assignee
NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 竪型炉で使用する補助燃料に合成樹脂を使用
することにより、コークス、微粉炭を節約し、同時に合
成樹脂の廃棄物を有効利用する。 【解決手段】 微粉炭と同時に合成樹脂の粉砕物を混合
し、合成樹脂の粉砕物の粒度を5mm以下、微粉炭の粒
度を74μm以下のものが全微粉炭重量の30%〜10
0%として竪型炉内に吹き込む。合成樹脂の粉砕物と微
粉炭との混合割合は、微粉炭を重量割合で40%以上と
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、鉄源とコークスを主原
料として溶銑を製造する竪型炉において、微粉炭ととも
に合成樹脂の粉砕物を吹き込む方法に関する。
【0002】
【従来の技術】竪型炉として代表的な高炉では、鉄鉱石
又はスクラップなどの鉄源と熱源としてコークスが原料
として用いられる。高炉操業に適したコークスを製造す
るためには、高価で良質の原料炭を必要とする。そのた
め、現在、燃料用石炭を微粉砕した微粉炭を熱源として
高炉の羽口から吹き込み、高価なコークス使用量を削減
する高炉の操業方法が注目されている。吹き込む微粉炭
の量は、操業条件によっても異なるが、吹き込み量が多
いほどコークス使用量を削減でき、コストダウンが可能
となる。通常、銑鉄1トン当たり100〜200kgの
微粉炭を吹き込むと、ほぼ同量のコークス使0量が削減
できる。ここで吹き込まれる微粉炭の粒度は、一般に7
4μm以下のものが全微粉炭重量の60%〜80%(こ
れを微粉炭の粒度が74μm以下、60%〜80%と略
す)範囲のものが工業的に用いられている。
【0003】一方、近年、産業廃棄物、一般廃棄物とし
てプラスチックなどの合成樹脂類が急増している。中で
も高分子系の炭化水素化合物である、いわゆるプラスチ
ックは燃焼時に発生する熱量が高く、焼却炉をいためる
ために大量処理が困難で、その多くが投棄されている。
しかし、投棄は、環境対策上好ましくなく、その大量処
理方法の開発が切望されている。
【0004】従来、特公昭51−33493号公報にお
いて、上記合成樹脂の粉砕物を高炉の補助燃料として使
用する方法が開示されている。この技術は、微粉炭は用
いずに、合成樹脂の粉砕物を重油と混合してスラリー状
にするか、または、その粉砕物を気体輸送して、羽口か
ら吹き込んで補助燃料とする方法である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の特公昭
51−33493号公報で開示されている方法では、以
下のような問題が生じる。例えば、重油と混合してスラ
リー状にした場合、重油の含有物が還元ガスに混合した
り、輸送管内でスラリーが詰まるなどの問題があった。
【0006】また、合成樹脂は、微粉炭に比較して燃焼
性が劣るため、単独で多量に吹き込むと完全に燃焼しき
れずに炉内に蓄積してしまい、操業上問題をおこしやす
い。この合成樹脂の燃焼性の問題は、その粉砕粒度を微
粉炭と同程度、即ち74μm以下、約60〜80%にす
れば回避できる。しかし、一般に合成樹脂は、粉砕時に
発生する熱によって軟化し、微粉砕することが容易でな
い。粉砕時に冷却すれば微粉砕も可能であるが、経済的
な観点から好ましくない。
【0007】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、合成樹脂の粉砕物を、竪型炉で微粉炭とともに補助
燃料として効率よく用いる方法を提供するものである。
合わせて、本発明は微粉炭の節約と同時に廃棄物として
のプラスチック(以下、廃プラスチックという)の大量
処理方法を提供するものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の竪型炉へ
の燃料吹き込み方法は、銑鉄を製造する竪型炉の羽口か
ら微粉炭と所定の粒度に粉砕した合成樹脂とを混合して
吹き込む竪型炉への燃料吹き込み方法において、上記合
成樹脂の粉砕物の粒度が5mm以下であって、しかも、
微粉炭の粒度は74μm以下のものが全微粉炭重量の3
0%〜100%であることに特徴を有するものである。
【0009】請求項2記載の竪型炉への燃料吹き込み方
法は、請求項1記載の発明において、上記合成樹脂の粉
砕物と上記微粉炭との混合割合が、後者が重量比で40
%以上であることに特徴を有するものである。
【0010】
【作用】本発明の方法は、竪型炉において羽口から補助
燃料として粉砕した合成樹脂を、微粉炭と混合して吹き
込むことが特徴である。微粉炭は合成樹脂の粉砕物に比
べ速やかに燃焼し、同時に吹き込んだ合成樹脂粉砕物の
竪型炉内における燃焼性を向上させる役割を果たす。合
成樹脂粉砕物は、竪型炉内において熱源のみでなく、熱
分解によって遊離するC及びH2 が還元剤としての働き
も合わせ持ち、銑鉄の製造に有効利用される。
【0011】竪型炉内における燃料としての適否は、燃
焼性の良否で判断される。燃焼性は、例えば、以下に定
義される置換率や差圧ΔPを指標とすることができる。
【0012】置換率は、補助燃料吹き込みによって節約
できたコークスの重量と、吹き込んだ補助燃焼の重量と
の比であり、下記の式で求める。
【0013】置換率=( 燃料吹き込み無しの時のコー
クス消費量(kg/h)−燃料吹き込み時のコークス消
費量(kg/h))/燃料吹き込み量(kg/h) この置換率は、1に近い程、コークスの代わりに吹き込
まれた燃料が竪型炉内で効率的に燃焼していることを示
し、0に近い程、効率的に燃焼していないことを示す。
【0014】尚、コークス消費量は、図1に示す検尺計
12でコークスの装入レベル(コークス充填層9のコー
クス上面の高さ)を一定に保ち、コークス投入量から求
めることができる。
【0015】差圧ΔPは、羽口レベル(羽口高さ位置)
とコークス装入レベルの圧力差である。合成樹脂粉砕物
の吹き込み重量の割合が増大すると、竪型炉内における
燃焼性が劣り炉内に未燃の合成樹脂が滞留して通気性を
悪化させるため、差圧ΔPは上昇する。反対に微粉炭の
割合が増加すると燃焼性が向上するため、炉内に未燃物
は残存しなくなり通気性が良くなるため、差圧ΔPは減
少する。
【0016】微粉炭と合成樹脂粉砕物との混合比は、燃
焼性に影響を及ぼす。すなわち、微粉炭の含有量(重量
%)が0〜40%の範囲では、微粉炭の混合割合の増加
するほど燃焼性は良くなり、40%以上ではほぼ微粉炭
単独と同程度(置換率0.8〜0.9、ΔP:約0.
1)の良好な燃焼性が得られる。よって、微粉炭の含有
量は、40%以上であることが好ましい。
【0017】混合する微粉炭の粒度は、通常高炉の微粉
炭吹き込みで使用されている程度の粒度、例えば74μ
m以下、30〜100%の範囲が好ましい。これを超え
る粗い粒度分布では微粉炭の燃焼性自体が低下し、合成
樹脂粉砕物の燃焼性を増大させる効果が減少する。合成
樹脂の粉砕粒度は、細かい方がより燃焼性は良いが、上
記の適切な粒度の微粉炭を用いると合成樹脂を微粉砕す
る必要はなく、5.0mm以下の粒度で十分である。
【0018】なお、本発明で対象とする合成樹脂は、一
般には熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂を対象とするが、高
分子系の炭化水素化合物であり、機械的な粉砕手段によ
って粉砕できるか、または、その他の工業的手段によっ
て粒状化できれば、特に限定されない。その例として
は、ポリエチレンの他に、ポリプロピレン、ポリスチレ
ン、ポリ塩化ビニールなどが挙げられる。
【0019】
【実施例】以下に本発明の方法を、燃焼実験装置を用い
て実施した結果の例を示す。
【0020】実施例1:混合割合と燃焼性(置換率) (a)燃焼実験装置及び実験条件 図1は、本発明の方法の効果を実証するために用いた燃
焼実験装置である。図1の中で、1はコークス貯蔵ホッ
パー、2は微粉炭貯蔵ホッパー、3は廃プラスチックの
粉砕物貯蔵ホッパー、4はキャリアガスの通路と進行方
向、5は熱風の通路と進行方向、6は微粉炭と廃プラス
チック粉砕物の吹き込みランス、7は羽口、8はレース
ウエイ(燃焼帯)、9はコークス充填層、10は圧力
計、11は排ガス通路、12は検尺計を示す。この燃焼
実験装置は、実際の高炉羽口部と全く同様な条件を満た
しているが、本発明の方法は、鋳物用銑鉄を製造するキ
ューポラ、熱風の代わりに冷高濃度酸素を送風する酸素
高炉などの竪型炉にも広く適用することができる。
【0021】微粉炭に用いた石炭の工業分析値を表1
に、実験の諸条件を表2に、夫々示した。本実施例で
は、合成樹脂粉砕物として、ポリエチレンである廃プラ
スチックの粉砕物を用いたが、その粒度は0.5〜1.
0mmとした。
【0022】(b)微粉炭と合成樹脂粉砕物との混合割
合と燃焼性(置換率) 炉頂から装入したコークスを、羽口先端のレースウエイ
8で燃焼させた。羽口7からは表2に示すように120
0℃の熱風を単位時間当たり1000Nm3 /hで送風
し、表2に示した粒度の微粉炭と廃プラスチックの粉砕
物を各々の貯蔵ホッパー2、3からキャリアガス4で気
送し種々の割合で混合し、吹き込みランス6を通じて吹
き込んだ。微粉炭と廃プラスチック粉砕物の混合は、各
々の貯蔵ホッパーから、羽口までのあいだであればいず
れの場所でおこなっても良く、その混合はキャリアガス
又は熱風によって自動的に行われる。微粉炭は石炭A、
Bの2サンプルを使用した。単位時間当たりの燃料の吹
き込み量は、200kg/hで一定とした。それぞれの
混合率の場合の置換率を、前述の関係式に従って求め
た。
【0023】この結果を図2に示す。図2中、横軸は微
粉炭と廃プラスチック粉砕物の混合比を微粉炭の含有重
量%を示し、縦軸は置換率を示す。廃プラスチックのみ
を吹き込んだ場合には、置換率は、石炭A、Bで夫々
0.3、0.4であり、小さな値であった。これは、廃
プラスチックのみの吹き込みでは、燃焼性が良好でな
く、コークスの代替としての補助燃料として有効に消費
されないことを示す。そして、両者の吹き込み合計量が
200kg/h一定の条件では、微粉炭の混合割合が増
加するとともに置換率は向上し、微粉炭の混合割合が4
0重量%を以上になると、置換率は0.8〜0.9の範
囲で一定となり、微粉炭単独吹き込みと同等の良好な燃
焼性が得られた。
【0024】
【表1】
【0025】
【表2】
【0026】実施例2:混合割合及び吹き込み量と燃焼
性(置換率) 図3は、石炭Aを粉砕した微粉炭を使用し、微粉炭およ
び廃プラスチック粉砕物の合計燃料吹き込み量を100
kg/h及び200kg/hの2水準として燃焼試験を
行った結果である。ここでは、実施例1(a)の実験装
置を用い、実施例1(b)の条件で燃焼試験を行った。
【0027】図3の結果より、いずれの吹き込み量でも
実施例1の結果と同様に、微粉炭の混合割合が増加する
に従って置換率は向上し、微粉炭含有量40重量%以上
では置換率が0.8〜0.9の範囲で一定となり、微粉
炭単独吹き込みと同等の良好な燃焼性が得られた。な
お、通常、高炉では銑鉄1トンを製造するのに約100
0Nm3 の熱風を必要とし、本実施例での条件はほぼ銑
鉄1トンを基準とした吹き込み量100kg/t〜20
0kg/tに相当するもので、高炉における実際の燃料
吹き込み条件に近いものである。
【0028】言い換えると、図3の結果は、微粉炭と廃
プラスチック粉砕物を混合して吹き込むことにより、燃
料吹き込み量、微粉炭の石炭種に依存せず、廃プラスチ
ック粉砕物の燃焼性を改善できる。更には、微粉炭の混
合割合が40重量%を以上、言い換えると、廃プラスチ
ック粉砕物が60重量%未満であれば、廃プラスチック
吹き込みの燃焼性劣化を解消できることを意味する。
【0029】実施例3:混合割合及び吹き込み量と燃焼
性(ΔP) 実施例2と同様の条件で試験を行った。燃焼性の指標と
して、羽口レベルと装入レベルの差圧ΔPを圧力計10
を用いて検出した。
【0030】結果を図4に示した。吹き込み量が100
及び200kg/hのいずれの場合においても、微粉炭
混合割合の増加とともに差圧ΔP(kg/cm2 )は減
少し、40重量%以上のとき、微粉炭のみと同等の値
(約0.1)を示した。
【0031】
【発明の効果】本発明の方法により、燃焼性の良好でな
いプラスチック等の合成樹脂粉砕物を、高炉等の竪型炉
の補助燃料として効率良く使用できる。
【0032】従って、本発明の方法は、大量に発生する
廃プラスチック等の合成樹脂廃棄物の処理が可能とな
り、微粉炭使用量も低減できるので経済的な銑鉄の製造
が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の効果を実証するために用いた燃焼実験
装置の概略図である。
【図2】微粉炭と廃プラスチックの粉砕物の混合割合が
置換率に及ぼす影響を示した図である。
【図3】微粉炭と廃プラスチック粉砕物の混合割合およ
び吹き込み量が、置換率に及ぼす影響を示した図であ
る。
【図4】微粉炭と廃プラスチック粉砕物との混合割合と
吹き込み量が、羽口レベルと装入レベルの差圧に及ぼす
影響を示した図である。
【符号の説明】
1 コークス貯蔵ホッパー 2 微粉炭貯蔵ホッパー 3 廃プラスチック粉砕物貯蔵ホッパー 4 キャリアガスの通路と進行方向 5 熱風の通路と進行方向 6 微粉炭と廃プラスチック粉砕物の吹き込みランス 7 羽口 8 レースウエイ(燃焼帯) 9 コークス充填層 10 圧力計 11 排ガス通路 12 検尺計
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 直樹 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 (72)発明者 浅沼 稔 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

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 銑鉄を製造する竪型炉の羽口から微粉炭
    と所定の粒度に粉砕した合成樹脂とを混合して吹き込む
    竪型炉への燃料吹き込み方法において、前記合成樹脂の
    粉砕物の粒度が5mm以下であって、しかも、微粉炭の
    粒度は74μm以下のものが全微粉炭重量の30%〜1
    00%であることを特徴とする、竪型炉への燃料吹き込
    み方法。
  2. 【請求項2】 前記合成樹脂の粉砕物と前記微粉炭との
    混合割合は、後者が重量比で40%以上であることを特
    徴とする、請求項1に記載の竪型炉への燃料吹き込み方
    法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020023729A (ja) * 2018-08-06 2020-02-13 Jfeスチール株式会社 高炉吹込み用微粉炭の製造方法およびその製造装置
JP2022129481A (ja) * 2021-02-25 2022-09-06 Jfeスチール株式会社 廃プラスチックの搬送方法

Cited By (3)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020023729A (ja) * 2018-08-06 2020-02-13 Jfeスチール株式会社 高炉吹込み用微粉炭の製造方法およびその製造装置
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