JP2002275512A - 微粉炭の気流輸送方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 より安定して微粉炭を気流輸送し得る、特に
高炉において、配管内で閉塞させることなく安定した微
粉炭の吹込みが期待できる、微粉炭の気流輸送方法を提
供する。 【解決手段】 微粉炭をキャリアガスによって管内を気
流輸送する方法において、微粉炭の平均粒子径及び粒度
の標準偏差が下記式を満たすように設定されてなる微粉
炭の気流輸送方法。 −０．０４７６×Ｄｐ＋４９．８７８×σ＋２９＞ｆ
（ｄ，ｒ，Ｕｇ） ただし、Ｄｐ：平均粒子径（μｍ）、σ：標準偏差
（−）、ｆ（ｄ，ｒ，Ｕｇ）：補正関数［ｆ（ｄ，ｒ，
Ｕｇ）＝ａ×ｒ×Ｕｇ^２／ｄ、ここで、ａ：定数、ｒ：
固気比、ｄ：配管径（ｍｍ）、Ｕｇ：搬送ガス流速（ｍ
／秒）］、例えば、ｆ（ｄ，ｒ，Ｕｇ）＝４である。 【効果】 輸送管内での詰りの発生を防止して微粉炭を
気流輸送することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、微粉炭をキャリア
ガスによって管内を気流輸送する方法に関し、特に輸送
管内での詰り（閉塞）の発生を防止することのできる気
流輸送方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、高炉においては原燃料コストの
低減を目的に多量の微粉炭を吹込むことが行われてい
る。この微粉炭の高炉への吹込みは、図３に示すような
設備により行われる。すなわち、微粉炭切り出しホッパ
１１には粉砕機（図示せず）で石炭を粉砕して得られた
所望粒子径の微粉炭が貯蔵されており、この切り出しホ
ッパ１１より切り出された微粉炭は、輸送配管１２中に
吹込まれるキャリアガス（例えば窒素ガス）の流れによ
り分配器１３に搬送されるとともに、分配器１３中で高
炉１４の羽口１５の数に対応して均等に分配され、輸送
支管１６を介して各羽口１５から高炉１４内に吹込まれ
る。

【０００３】上記の高炉における微粉炭吹込み操業にお
いては、従来より微粉炭を輸送管内に詰まらせることな
く気流輸送することが望まれ、そのための種々の方法が
提案されている。例えば、微粉炭中にチャーを数〜十数
％混合する、あるいは微粉炭中に金属酸化物の粉末を搬
送性向上剤として混合する、等である。

【０００４】一方、本出願人も先に、微粉炭の気流輸送
に際し、輸送される微粉炭の平均粒子径を粉砕ミルの粉
砕能力を調節することなどによって調整し、微粉炭（特
に高炭素含有率の微粉炭）を安定に気流輸送することの
できる微粉炭の気流輸送方法を開発し、それを提案して
いる（特開平６−４９５１６号公報参照）。その提案の
ものの要旨は、微粉炭をキャリアガスによって管内を気
流輸送する方法において、この微粉炭の炭素濃度Ｃ
（％）｛dry・ash freeの元素分析値｝に基いて、当該
微粉炭の平均粒子径ｄｐ（ｍｍ）を下記条件式を満足す
るように設定するものである。 ０．１３×１０^-3ｅｘｐ（０．０５３×Ｃ）≦ｄｐ ただし、式中Ｃは炭素濃度（％）を示す。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本出願人が上記に提案
した方法は、原料石炭（微粉炭）の炭素濃度Ｃ（％）に
基いて微粉炭の平均粒子径を管理して輸送するもので、
チャーや向上剤を用いる方法に比べてそれらを用いない
点で経済的な方法ではあるが、その後の調査において、
平均粒子径だけの管理では必ずしも安定した微粉炭気流
輸送ができない場合のあることが判明した。

【０００６】そこで、本発明者等は、上記の問題を改善
し、より安定して微粉炭を気流輸送し得る、微粉炭の気
流輸送方法を開発することを目的として、更なる研究を
重ね、本発明を完成させたものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明（請求項１）に係る微粉炭の気流輸送方法
は、微粉炭をキャリアガスによって管内を気流輸送する
方法において、微粉炭の平均粒子径及び粒度の標準偏差
が所定の目標値を満たすように設定されてなる微粉炭を
気流輸送するものである。

【０００８】本出願人が特開平６−４９５１６号公報に
提案したような平均粒子径を管理するだけでも気流輸送
中の閉塞はかなり改善されるが、平均粒子径を管理して
もなお且つ生じる詰り（閉塞）の際の状況を調査検討し
たところ、気流輸送される微粉炭の粒度のばらつき（標
準偏差）が大きいと流動性が悪化し閉塞を発生しやすい
傾向にあることが判明した。

【０００９】そこで、本発明者等は特性の異なる２種類
の石炭種、Ａ炭（粉砕後粒度が小さくなりやすく使い難
い炭種、ＨＧＩ＝８４）、Ｂ炭（通常炭、ＨＧＩ＝４
９）を用い、その配合を変えて、混合後粉砕したも
の、別々に粉砕した後、混合したもの（平均粒子径は
一定で、標準偏差を変えたもの）を用意し、それぞれの
流動性（ＦＦ）を測定した。その結果を表１並びに図１
に示す。なお、は表１の試料番号１〜７が、は表１
の試料番号８〜１１がそれぞれ該当する。また、図１ａ
は、表１の値を流動性と平均粒子径との関係で、図１ｂ
は表１の値を流動性と標準偏差との関係でそれぞれ表わ
したものである。また、図１のプロットに添えた数字は
試料番号である。

【００１０】

【表１】

【００１１】上記表１及び図１からも理解されるよう
に、気流輸送される微粉炭の標準偏差が大きいと流動性
が悪化し閉塞を発生しやすい傾向にあることが分かる。
その理由は、標準偏差が大きいと粒子径の比較的小さな
微粉炭が比較的粒子径の大きな微粉炭の隙間に入り込
み、微粉炭同士に接点（配位数）が増加することによ
り、微粉炭粒子間に働く相互作用力（主に摩擦力）が大
きくなり、流動性が悪化するためと推定される。従っ
て、本発明では微粉炭の標準偏差も所定の目標値を満た
すように設定するもので、これにより管内を流れる微粉
炭の流動性の悪化が抑制され、閉塞が起こり難くなった
ものと推測される。

【００１２】そして、上記請求項１に記載の微粉炭の気
流輸送方法においては、微粉炭の平均粒子径及び粒度の
標準偏差は下記式を満たすものであることが好ましく、
微粉炭の平均粒子径及び粒度の標準偏差の所定の目標値
を配管径及び固気比を加味して設定することで、管内に
おける微粉炭の流動性が維持でき、上記の作用効果がよ
り効果的に得られ閉塞させることなく微粉炭の気流輸送
をすることができる。 −０．０４７６×Ｄｐ＋４９．８７８×σ＋２９＞ｆ
（ｄ，ｒ，Ｕｇ） ただし、Ｄｐ：平均粒子径（μｍ）、σ：標準偏差
（−）、ｆ（ｄ，ｒ，Ｕｇ）：補正関数［ｆ（ｄ，ｒ，
Ｕｇ）＝ａ×ｒ×Ｕｇ²／ｄ、ここで、ａ：定数、ｒ：
固気比、ｄ：配管径（ｍｍ）、Ｕｇ：搬送ガス流速（ｍ
／秒）］

【００１３】なお、上記式は、微粉炭の流動特性と設備
条件、操業条件を加味して、配管が閉塞しない条件を表
した式である。すなわち、上述した流動性（ＦＦ）の測
定結果（表１）から、ＦＦを平均粒子径、標準偏差を変
数にした重回帰式（ＦＦ＝０．０４７６×Ｄｐ−４９．
８７８×σ＋２９）で表現し、これに配管径、固気比、
吹込みガス流速によって決まる補正関数ｆ（ｄ，ｒ，Ｕ
ｇ）を加味して求めたものである。そして、ＦＦ値がｆ
（ｄ，ｒ，Ｕｇ）より大きければ、配管が閉塞しない微
粉炭の流動性が確保できる。また、後記実験装置から、
ＦＦ値が４以上を満たす場合には微粉炭の流動性が良い
ことが確認されており、現状の設備条件、操業条件では
ｆ（ｄ，ｒ，Ｕｇ）は４であることが分かった。なお、
高炉における微粉炭吹込みの際の一般的な条件は、概
ね、固気比：１０〜２０、配管径：２０〜４０ｍｍ、搬
送（吹込み）ガス流速：２０〜３５ｍｍ／秒である。

【００１４】一方、上記式から理解されるように、配管
の閉塞防止にはｆ（ｄ，ｒ，Ｕｇ）を小さくする手段を
講じることが考えられる。そのためには、配管径ｄを大
きくするか、固気比ｒあるいは搬送ガス流速Ｕｇを下げ
るか、のいずれかで可能となる。しかしながら、配管径
を大きくする方法は大きな設備改造費用を伴い経済的に
よい方法ではなく、固気比や吹込みガス流速を下げる方
法は、微粉炭搬送量を下げることに通じるので設備本来
の目的に反する。従って、本発明は、微粉炭粒度、標準
偏差を所定の目標値を満たすように設定することによ
り、管内を流れる微粉炭の流動性の悪化を抑制し、閉塞
を防止するとしたものである。なお、本発明における微
粉炭の粒度等の測定は、マイクロトラック（島津製作所
製、型式：ＳＡＬＤ−２０００Ａ−９８Ａ２）により測
定し、また平均値及び標準偏差σは以下の数式によって
定義されるものである。

【００１５】平均値＝１０μ、標準偏差＝σ ただし、

【数１】

【００１６】

【発明の実施の形態】微粉炭の気流輸送特性は、微粉炭
をキャリアガスによって輸送した場合の管内の圧力損失
によって評価される。すなわち、気流輸送特性の良い微
粉炭の場合には、その圧力損失は低く、気流輸送特性の
悪い場合には圧力損失が高くなるはずである。そこで本
発明者等は、図２に示す実験装置を用い微粉炭の気流輸
送を行った。なお、図２において、符号１は微粉炭用ホ
ッパ、２は微粉炭切出し用テーブルフィーダ、３は微粉
炭気流輸送配管、４はサイクロンであって、微粉炭切出
し用テーブルフィーダ２から切出された微粉炭５は微粉
炭気流輸送配管３内を窒素ガスをキャリアガスとしてサ
イクロン４へと気流輸送される。

【００１７】上記図２に示す実験装置を用いた微粉炭の
気流輸送は、微粉炭気流輸送配管３の管径＝１０ｍｍ、
長さ＝２ｍ、固気比＝２０、気流速度＝４ｍ／ｓに設定
する一方で、本発明例の微粉炭として上記表１の試料番
号４（微粉炭の平均粒子径＝３３．０５μｍ、標準偏差
＝０．５４５）と、比較のための微粉炭として試料番号
２（微粉炭の平均粒子径＝１７．１６μｍ、標準偏差＝
０．５３３）を用いて気流輸送した。その結果、試料番
号４の微粉炭の場合は管内圧力損失が１．８８ｋＰａで
閉塞などの問題もなく気流輸送ができたが、試料番号２
の場合は管内圧力損失が２．９０ｋＰａと高く、閉塞が
懸念される。なお、上記実験装置では管内圧力損失が
２．９４ｋＰａになると閉塞を起こすことが過去の実験
で確認されている。

【００１８】因みに、高炉における実操業においては、
ＦＦ値が４以上（平均粒子径＝３０μｍ以上、標準偏差
＝０．５２９以下）を満たすように調整した微粉炭を用
いており、これにより微粉炭の気流輸送が円滑に行えて
いる。

【００１９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る微粉
炭の気流輸送によれば、輸送管内での詰りの発生を防止
して微粉炭を気流輸送することができ、特に高炉におい
ては、配管内で閉塞させることなく安定した微粉炭の吹
込みが期待できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】微粉炭の流動性と平均粒子径、標準偏差との関
係を示す図であって、ａは流動性と平均粒子径との関
係、ｂは流動性と標準偏差との関係をそれぞれ示すグラ
フ図である。

【図２】実験装置の説明図である。

【図３】高炉への微粉炭吹込みプロセスの概要を示す説
明図である。

【符号の説明】

１：微粉炭用ホッパ ２：微粉炭切出し用
テーブルフィーダ ３：微粉炭気流輸送配管 ４：サイクロン
５：微粉炭

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１３年５月１０日（２００１．５．１
０）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１３】なお、上記式は、微粉炭の流動特性と設備
条件、操業条件を加味して、配管が閉塞しない条件を表
した式である。すなわち、上述した流動性（ＦＦ）の測
定結果（表１）から、ＦＦを平均粒子径、標準偏差を変
数にした重回帰式（ＦＦ＝０．０４７６×Ｄｐ−４９．
８７８×σ＋２９）で表現し、これに配管径、固気比、
吹込みガス流速によって決まる補正関数ｆ（ｄ，ｒ，Ｕ
ｇ）を加味して求めたものである。そして、ＦＦ値がｆ
（ｄ，ｒ，Ｕｇ）より大きければ、配管が閉塞しない微
粉炭の流動性が確保できる。また、後記実験装置から、
ＦＦ値が４以上を満たす場合には微粉炭の流動性が良い
ことが確認されており、現状の設備条件、操業条件では
ｆ（ｄ，ｒ，Ｕｇ）は４であることが分かった。なお、
高炉における微粉炭吹込みの際の一般的な条件は、概
ね、固気比：１０〜２０、配管径：２０〜４０ｍｍ、搬
送（吹込み）ガス流速：２０〜３５ｍ／秒である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野間 文雄 兵庫県加古川市金沢町１番地 株式会社神 戸製鋼所加古川製鉄所内 Ｆターム(参考） 3F047 AA03 AA11 4K012 BE01 BE04

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 微粉炭をキャリアガスによって管内を気
   流輸送する方法において、微粉炭の平均粒子径及び粒度
   の標準偏差が所定の目標値を満たすように設定されてな
   る微粉炭を気流輸送してなることを特徴とする微粉炭の
   気流輸送方法。
2. 【請求項２】 微粉炭の平均粒子径及び粒度の標準偏差
   が下記式を満たすものである請求項１に記載の微粉炭の
   気流輸送方法。 −０．０４７６×Ｄｐ＋４９．８７８×σ＋２９＞ｆ
   （ｄ，ｒ，Ｕｇ） ただし、Ｄｐ：平均粒子径（μｍ）、σ：標準偏差
   （−）、ｆ（ｄ，ｒ，Ｕｇ）：補正関数［ｆ（ｄ，ｒ，
   Ｕｇ）＝ａ×ｒ×Ｕｇ²／ｄ、ここで、ａ：定数、ｒ：
   固気比、ｄ：配管径（ｍｍ）、Ｕｇ：搬送ガス流速（ｍ
   ／秒）］
3. 【請求項３】 請求項２に記載の微粉炭の気流輸送方法
   において、ｆ（ｄ，ｒ，Ｕｇ）＝４である微粉炭の気流
   輸送方法。