JP2002241815A - 高炉での低揮発分炭の使用方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、送風用羽口から吹き込む微粉炭の
配合、特に低揮発分の微粉炭を用いる高炉での低揮発分
炭の使用方法を提供する。 【解決手段】 高炉への微粉炭吹き込み操業において、
揮発分が２０％以下の低揮発分炭を使用するに際して、
揮発物が３０％以上の高揮発分炭を一定割合以上混合
し、低揮発分炭に対する高揮発分炭の混入割合αが下記
（１）式で、βが０．３以上となるよう制御して羽口か
ら吹き込む高炉での低揮発分炭の使用方法。 β＝（Ｖ１＋αＶ２）／（Ｆ１＋αＦ２） ・
・・・・（１） α：低揮発分炭に対する高揮発分炭の混入割合 Ｖｉ：揮発分（％） Ｆｉ：固定炭素分（％） １：低炭素分炭 ２：高揮発分炭

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、送風用羽口から吹
き込む微粉炭の配合、特に低揮発分の微粉炭を用いる高
炉での低揮発分炭の使用方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】最近、高炉への粉体吹き込み操業技術の
一つとして微粉炭吹き込み操業が確立されるに至り、高
炉でのコークス比低減に大きく寄与している。しかし
て、微粉炭の吹き込み量が１２０ｋｇ／ｔを超える操業
も指向されるようになっている。しかし、高炉への大量
の微粉炭吹き込み操業を安定して実施させるには、吹き
込んだ微粉炭を完全に燃焼させる必要がある。

【０００３】吹き込んだ微粉炭が未燃焼のままの状態で
高炉内に存在すると、高炉下部や炉芯部に未燃焼のチャ
ーとして蓄積し高炉内での通気・通液性を阻害する。ま
た、このような状態になると微粉炭の燃焼発熱が充分で
ないため、その効果を減少する結果、高炉での燃料比の
上昇を招いてしまう。このような現象は特に揮発分が２
０％以下の低揮発分の炭材をの使用した時に起こり易
く、微粉炭が未燃焼状態で存在し前記状況を増長する。

【０００４】このため、比較的燃焼性の良い高揮発分の
炭材が高炉の吹き込みには適していると考えられ、該高
揮発分炭材がもっぱら用いられていた。例えば、高炉へ
の吹き込み用微粉炭として炭材の揮発分に注目した発明
として特許２６７５４０３がある。該特許の要旨とする
ところは「送風羽口から熱風とともに微粉炭を吹き込む
微粉炭の吹き込み操業において、微粉炭の揮発分（Ｖ
Ｍ）が２３％以上、流動度指数（ＭＦ）が０．８０以下
である石炭を使用する。この場合、微粉炭の粒径が３ｍ
ｍ〜１００μｍであることが好ましく、さらに、羽口先
温度を１９００℃以上２２５０℃以下とするように操業
すると好適である。」と言うもので、揮発分２３％以上
の炭材を対象としている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記したように特定の
高揮発分炭材の微粉炭だけしか高炉に吹き込めない状態
では、石炭資源全体を考えた場合好ましくなく、高揮発
分、低揮発分に関係なく、できるだけ幅広い銘柄、種類
の炭材が高炉への吹き込み微粉炭として使用できること
が、エネルギーの安全供給や価格の安定化面からも望ま
しいことである。したがって、低揮発分炭をいかにして
高炉への吹き込み用微粉炭として使用するかが重要な課
題となっていた。また使用に際してはその性状からいか
にしてその燃焼効率を向上させるかが問題となってい
た。

【０００６】本発明は、数多くの実験において燃焼性の
測定を行い、燃焼性に及ぼす炭材の揮発分と固定炭素分
の影響を明らかにし、燃焼性を満足できる微粉炭の特性
を規定することにより、安定した高炉操業を行うための
低揮発分炭の使用方法を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は前記した従来方
法における問題点を解決するためになされたものであっ
て、その要旨とするところは、下記手段にある。 １） 高炉への微粉炭吹き込み操業において、揮発分が
２０％以下の低揮発分炭を使用するに際して、揮発物が
３０％以上の高揮発分炭を一定割合以上混合し、低揮発
分炭に対する高揮発分炭の混入割合αが下記（１）式
で、βが０．３以上となるよう制御して羽口から吹き込
む高炉での低揮発分炭の使用方法。 β＝（Ｖ１＋αＶ２）／（Ｆ１＋αＦ２） ・・・・・（１） α：低揮発分炭に対する高揮発分炭の混入割合 Ｖｉ：揮発分（％） Ｆｉ：固定炭素分（％） １：低炭素分炭 ２：高揮発分炭 ２） 前記微粉炭吹き込みに際し、微粉炭吹き込み量を
増大するにつれ、前記（１）式のβ値を大きくする１）
記載の高炉での低揮発分炭の使用方法。 ３） 前記微粉炭の吹き込みに際し、全微粉炭の１０〜
５０％を低揮発分炭とする（１）または（２）記載の高
炉での低揮発分炭の使用方法。

【０００８】

【発明の実施の形態】通常、微粉炭においてその燃焼性
を左右するのは、微粉炭の組成、特に、揮発分と固定炭
素の含有割合によって決まってくるものであり、低揮発
分炭の燃焼効率が低いのは、燃焼性の低い固定炭素の割
合が高揮発分炭に比べて多く、燃焼性の高い揮発物が少
ないためであると考えられていた。そこで本発明者ら
は、種々の炭材について表１に示すようにその混合比率
を変化させて、微粉炭の燃焼実験を行いその燃焼性を評
価した。

【０００９】

【表１】

【００１０】この結果を図１に示した。低揮発分炭に一
定割合以上の高揮発分炭を加えることにより、燃焼性が
急激に改善される点があることを見いだすことができ
た。すなわち、図１は微粉炭吹き込み量が１２０ｋｇ／
ｔにおける実験値である。同図から明らかなように燃焼
効率は下記（１）式から求められるβの値が０．３を境
にして、該値以上になると急激に上昇することが判明し
た。また、前記値が０．４を超えてもβの値が大きくな
るにつれ、燃焼効率は多少なりとも向上する傾向にある
ことも知得することができた。 β＝（Ｖ１＋αＶ２）／（Ｆ１＋αＦ２） ・・・・・（１） α：低揮発分炭に対する高揮発分炭の混入割合 Ｖｉ：揮発分（％） Ｆｉ：固定炭素分（％） １：低炭素分炭 ２：高揮発分炭

【００１１】同図において、β：０．３未満にプロット
されている点は主に表１の銘柄Ｃ，Ｄに属する炭種であ
り、従来これらの銘柄のものは単独での使用は不適当と
考えられていたが、高揮発分炭と混合することにより使
用可能となったものである。

【００１２】通常微粉炭吹き込み量が増大すると、例え
ば１２０ｋｇ／ｔ→１８０ｋｇ／ｔ→２５０ｋｇ／ｔに
なるにつれ燃焼効率が低下すると言われており、本発明
者らは、前記図１の知見を基にさらなる実験を繰り返し
て行った結果、微粉炭吹き込み量を増大（１２０ｋｇ／
ｔよりアップする）した場合は、前記（１）式のβの値
を大きくしてやることによって、ほぼ同一の燃焼効率を
維持することができ、高炉内への未燃焼微粉炭の存在を
抑制できることを突き止めることができた。さらには、
従来高炉への微粉炭吹き込みの炭材としては返り見られ
なかった低揮発分の微粉炭でも、β値を満足せしめるも
のであれば高揮発分炭と混合することにより、５０％程
度までは充分使用可能であることを実験結果から得るこ
とができた。

【００１３】本発明において、前記（１）式から求めら
れるβの値を０．３以上（好ましくは０．４以上、最も
好ましいのは０．５以上）としたのは、本発明者らの実
験結果（図１）から限定したものであり、この値を満た
せば燃焼効率が格段に向上し、未燃焼の微粉炭が高炉炉
芯部に残留する惧れは少ないものと推測したからであ
る。したがって、本発明においては低揮発分の微粉炭と
高揮発分の微粉炭をその微粉炭の含有する組成によっ
て、βの値が（１）式で求められた値を満足するよう配
合し、調整制御して使用可能としたものである。

【００１４】また、炭材での低揮発分と高揮発分をそれ
ぞれ２０％以下と３０％以上に規制規制したのは、それ
ぞれ高炉吹き込み用微粉炭として単独使用してみたとこ
ろ、その燃焼率かみて使用に適しているもの（揮発分含
有量２０％以上）と、不適切なもの（揮発分含有量２０
％以下）を実験によって把握した結果に基づくものであ
る。

【００１５】全微粉炭に占める低揮発分炭の混合割合を
１０％以上５０％以下としたのは、低揮発分炭の混合割
合が１０％未満では低揮発分炭を使用する意味合いが薄
れるからであり、また、５０％を超えて使用した場合に
は、上記したように未燃焼の微粉炭が高炉炉芯部に残留
する惧れがあり、これら微粉炭の燃焼性を考慮し、さら
に、多量の微粉炭吹き込みにおいてはこの程度が限界と
思われるからである。

【００１６】なお、（１）式においてＶ１、Ｆ１および
Ｖ２、Ｆ２と表記したが、これは低揮発分と高揮発分の
微粉炭を便宜的に区分したもので、それぞれ１種以上の
炭種を含むものである。

【００１７】

【実施例】表２に炉内容積２８１２ｍ³ の高炉におい
て、本発明を適用した時の操業条件と、その結果を示
す。低揮発分微粉炭としては表１に示した炭材Ａ〜Ｄま
でを高揮発分としてはＥ〜Ｇをそれぞれ混合して用い
た。

【００１８】

【表２】

【００１９】微粉炭吹き込み量が１２０ｋｇ／ｔから２
５０ｋｇ／ｔの範囲において、βが０．３以上であった
本発明例においてはその適用時（実施例１，２，３，４
の実施期間）は、通気抵抗指数が低く高炉内の通気が安
定しており、荷降下指数も低く装入物の降下状況も良好
であり、操業が安定した結果として低出銑比、高出銑量
が達成されていた。これに対して、本発明を適用しない
期間（比較例１，２，３）はこれらの操業成績が悪かっ
た。これは、吹き込まれた微粉炭の燃焼効率が低下し、
未燃焼の炭材が生じたことに起因することが推測され
る。

【００２０】

【発明の効果】本発明によれば従来、高炉への適用は不
可能視されていた低揮発分の炭材を高揮発物の炭材と混
合して使用することにより、その燃焼効率を向上せしめ
ることができ、使用可能としたものである。さらには微
粉炭吹き込み量に応じ燃焼効率を適正範囲に制御してや
ることにより、より多くの微粉炭吹き込みを行っても安
定した高炉操業を行うことができ、微粉炭吹き込み操業
における種々の制約を解消することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明で規制するβ値と燃焼効率の関係を示す
図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高炉への微粉炭吹き込み操業において、
   揮発分が２０％以下の低揮発分炭を使用するに際して、
   揮発物が３０％以上の高揮発分炭を一定割合以上混合
   し、低揮発分炭に対する高揮発分炭の混入割合αが下記
   （１）式で、βが０．３以上となるよう制御して羽口か
   ら吹き込むことを特徴とする高炉での低揮発分炭の使用
   方法。 β＝（Ｖ１＋αＶ２）／（Ｆ１＋αＦ２） ・・・・・（１） α：低揮発分炭に対する高揮発分炭の混入割合 Ｖｉ：揮発分（％） Ｆｉ：固定炭素分（％） １：低炭素分炭 ２：高揮発分炭
2. 【請求項２】 前記微粉炭吹き込みに際し、微粉炭吹き
   込み量を増大するにつれ、前記（１）式のβ値を大きく
   することを特徴とする請求項１記載の高炉での低揮発分
   炭の使用方法。
3. 【請求項３】 前記微粉炭の吹き込みに際し、全微粉炭
   の１０〜５０％を低揮発分炭とすることを特徴とする請
   求項１または２記載の高炉での低揮発分炭の使用方法。