JP2003013119A

JP2003013119A - 高炉への合成樹脂の吹き込み方法

Info

Publication number: JP2003013119A
Application number: JP2001198801A
Authority: JP
Inventors: Yoshitoku Matsukura; 良徳松倉
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2001-06-29
Filing date: 2001-06-29
Publication date: 2003-01-15

Abstract

(57)【要約】【課題】合成樹脂の燃焼性を改善し、燃焼状態を良好に
維持することのできる高炉への合成樹脂の吹き込み方法
を提供する。【解決手段】高炉の羽口部から炉内へ合成樹脂を吹き込
む方法であって、最大粒径が１０ｍｍで、かつ粒径１ｍ
ｍ以下の粒子が１０〜５０質量％含まれる合成樹脂を吹
き込む。または、粗粒の合成樹脂を羽口先端から熱風上
流側に向かって遠方のランスから、微粒の合成樹脂を羽
口先端から熱風上流側に向かって近方のランスから吹き
込む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高炉の羽口部から
炉内へ合成樹脂を吹き込む際に、合成樹脂の燃焼性を改
善し、燃焼状態を良好に維持することのできる高炉への
合成樹脂の吹き込み方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、合成樹脂の大量消費に伴いその廃
棄量も増大し、廃棄された合成樹脂は埋め立てや焼却に
より処理されている。しかしながら、埋め立て地の確保
がますます困難になりつつあり、また、焼却に伴う環境
汚染の問題もあって、その処理方法が社会的な問題とな
っている。

【０００３】その解決手段の一方法として、微粉炭その
他の補助燃料の代替えに高炉羽口部からの合成樹脂の吹
き込みが行われるようになってきている。しかし、合成
樹脂はある程度の延性があるために粉砕性が悪く、ま
た、フィルム状の合成樹脂の場合は、高炉吹き込みの前
工程で溶融し、粒状化しなければならず、粒径が微粉炭
に比べて必然的に大きくなる。すなわち、現在、一般的
に高炉吹き込みに使用されている微粉炭の粒径は１００
μｍ以下であるのに対し、合成樹脂の粒径は数ｍｍ程度
である。そのため、微粉炭の代替えに合成樹脂を用いた
場合、それらの粒径差により燃焼率が低下する傾向が見
られ、その結果、高炉の通気性、燃料比等が悪化すると
いう問題点がある。

【０００４】高炉への合成樹脂の吹き込みについては、
例えば、特開平１０−２１９３１９号公報に、粒子径１
０ｍｍ以上の粒子を５０質量％以上含む粗粒合成樹脂
に、最大粒径が２ｍｍ以下の微粒合成樹脂を前記粗粒合
成樹脂の全質量に対して３〜２０質量％になるように混
合して高炉に吹き込む方法が開示されている。しかし、
この合成樹脂の吹き込み方法は、粒子径１０ｍｍ以上の
粒子を含む粗粒合成樹脂を吹き込むに際しての輸送配管
の摩耗の抑制を目的とするもので、以下に述べる本発明
が解決しようとする課題である合成樹脂の燃焼性の改善
については何ら記載されていない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、高炉
の羽口部から炉内へ合成樹脂を吹き込む際に、合成樹脂
の燃焼性を改善し、燃焼状態を良好に維持することので
きる高炉への合成樹脂の吹き込み方法を提供することに
ある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明者は高炉の羽口前を模擬した条件下で合成
樹脂の燃焼性試験を行い、同一送風条件下では合成樹脂
の燃焼率が微粉炭に比べて低いこと、同じ合成樹脂では
粒径が大きくなるほど燃焼率が低下することを知見し
た。

【０００７】さらに詳細な検討を行い、合成樹脂の燃焼
速度が微粉炭のそれよりも遅く、また合成樹脂の粒径が
大きいほど遅いことを見いだした。そのため、実際の高
炉操業においても合成樹脂の燃焼率が微粉炭に比べて低
く、また同様に、合成樹脂の粒径が大きいほど燃焼率が
低下するものと考えられる。前記の燃焼速度とは、一般
的には気相での燃焼反応の伝搬速度をいうが、ここで
は、合成樹脂または微粉炭を羽口から吹き込んだ際の単
位時間当たりの燃焼質量をいう。なお、燃焼率について
は、後述する実施例の欄で詳述する。

【０００８】本発明はこれらの知見に基づいてなされた
もので、その要旨は、下記（１）および（２）の高炉へ
の合成樹脂の吹き込み方法にある。

【０００９】（１）高炉の羽口部から炉内へ合成樹脂を
吹き込む方法であって、最大粒径が１０ｍｍで、かつ粒
径１ｍｍ以下の粒子が１０〜５０質量％含まれる合成樹
脂を吹き込む高炉への合成樹脂の吹き込み方法。

【００１０】（２）高炉の羽口部から炉内へ合成樹脂を
吹き込む方法であって、粗粒の合成樹脂を羽口先端から
熱風上流側に向かって遠方のランスから、微粒の合成樹
脂を羽口先端から熱風上流側に向かって近方のランスか
ら吹き込む高炉への合成樹脂の吹き込み方法。

【００１１】ここで、合成樹脂の粒径を表す「ｍｍ」
は、合成樹脂を粉砕した後篩い分けする際に用いる篩の
目の大きさを表す。例えば、「最大粒径１０ｍｍの合成
樹脂」とは、一連の粉砕工程において、篩目が１０ｍｍ
の篩で篩い分けしたときの篩下を、また、「粒径１ｍｍ
以下の合成樹脂」とは、篩目が１ｍｍの篩で篩い分けし
たときの篩下を意味する。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の高炉への合成樹脂
の吹き込み方法（上記（１）に記載の方法および（２）
に記載の方法）について詳細に説明する。

【００１３】（１）に記載の合成樹脂の吹き込み方法
は、上記のように、最大粒径が１０ｍｍで、かつ粒径１
ｍｍ以下の粒子が１０〜５０質量％含まれる合成樹脂を
羽口部から高炉炉内へ吹き込む方法である。すなわち、
最大粒径が規定され、かつ燃焼率の高い微細な粒子が所
定の割合を占める粒度構成の合成樹脂を吹き込む方法で
ある。

【００１４】吹き込む合成樹脂の最大粒径を１０ｍｍと
したのは、微粉炭その他の高炉吹き込みに用いられてい
る気流輸送用の配管径（一般的には、２０〜２５ｍｍが
多い）を考慮したからで、粒径が１０ｍｍを超える場合
は配管径に対して粒径が大きすぎて、輸送、吹き込みに
支障をきたすおそれがあるからである。それを避けるた
めには配管径を拡大すればよいが、広い設置スペースを
要し施工が困難であり、設備費も嵩む等の問題があって
現実的ではない。

【００１５】一方、所定の割合を占める微細な粒子（す
なわち、微粒合成樹脂）の最大粒径を１ｍｍとしたの
は、合成樹脂を粉砕する場合、粉砕効率や粉砕コスト等
の観点から最大粒径１ｍｍとするのが限界であり、ま
た、合成樹脂の最大粒径を１ｍｍとしても、後述する燃
焼性試験による燃焼率の低下が比較的小さいからである
（図１参照）。

【００１６】この粒径１ｍｍ以下の微粒合成樹脂の含有
量を１０〜５０質量％としたのは、１０質量％より低い
と、燃焼率の向上効果が少なく、５０質量％を超えるこ
ととすると、微粒分を得るために合成樹脂の粉砕工程を
多段化する必要が生じる等、処理コストが増大するから
である。

【００１７】このような粒度構成を有する合成樹脂を得
るに際し、特別な方法は必要とされない。粗粒の合成樹
脂と微粒の合成樹脂を適宜混合してもよいし、粒度構成
がそれぞれ異なる３種類以上の合成樹脂を混合してもよ
い。具体的な例をあげると、例えば、最大粒径１０ｍｍ
の粗粒の合成樹脂に、最大粒径１ｍｍの微粒合成樹脂
を、全合成樹脂の質量に対し１０〜５０質量％になるよ
うに混合する方法を採ってもよい。また、混合するので
はなく、例えば、一連の粉砕工程を終了した段階で上記
所定の粒度構成を有する合成樹脂が得られるなら、その
合成樹脂をそのまま吹き込みに使用してもよい。

【００１８】次に、上記（２）に記載の合成樹脂の吹き
込み方法は、高炉の羽口部から炉内へ合成樹脂を吹き込
む方法であって、粗粒の合成樹脂を羽口先端から熱風上
流側に向かって遠方のランス（以下、これを「羽口先端
に対し遠方のランス」という）から、微粒の合成樹脂を
羽口先端から熱風上流側に向かって近方のランス（以
下、「羽口先端に対し近方のランス」という）から吹き
込む方法である。

【００１９】前述したように、合成樹脂の燃焼率が微粉
炭に比べて劣り、また、合成樹脂の粒径が大きいほど燃
焼率が低下するのは、燃焼速度が、微粉炭に比べて遅
く、また、合成樹脂の粒径が大きいほど遅くなることに
よるものと考えられる。

【００２０】上記（２）の方法において、粗粒の合成樹
脂を羽口先端に対し遠方のランスから吹き込むのは、粗
粒の合成樹脂と熱風（より正確には、熱風中の酸素）と
の接触時間を微粒の合成樹脂の場合よりも長くするため
である。ランスから吹き込まれた合成樹脂は、熱風と接
触して燃焼を開始するが、羽口先端に対し遠方のランス
から吹き込まれた粗粒の合成樹脂は熱風との接触時間が
長いので、燃焼時間を確保できる。したがって、粒径が
大きく、燃焼速度が遅い粗粒の合成樹脂であっても、充
分に燃焼させることができる。さらに、前記遠方のラン
スから吹き込まれた粗粒の合成樹脂は、近方のランスか
ら吹き込まれた微粒の合成樹脂の燃焼によって形成され
た高温の燃焼空間（羽口先端から高炉の中心方向に向か
って広がるレースウエイ内をいう）中に飛び込むことに
なるので、粗粒の合成樹脂の燃焼性は一層高められる。

【００２１】この場合、どの程度の粒径のものを遠方の
ランスから吹き込む粗粒の合成樹脂とするか、または近
方のランスから吹き込む微粒の合成樹脂とするかについ
て、特に限定はないが、例えば、ランスから吹き込まれ
る全合成樹脂の平均粒径より大きい粒子を粗粒の合成樹
脂とし、小さい粒子を微粒の合成樹脂とすれば、粒径に
応じて送風との接触時間を延ばすことができ、燃焼性の
向上効果が大きく、好ましい。両ランスからの吹き込み
量におけるバランスもよく、操業面からも好適である。

【００２２】前記遠方のランスと近方のランス間の距離
は特に限定されない。粗粒の合成樹脂の燃焼速度が遅い
ことによる燃焼性の低さが送風との接触時間を延ばすこ
とによって補われればよく、吹き込む合成樹脂の平均粒
径にもよるが、通常は０．４〜２．０ｍ程度とするのが
好ましい。

【００２３】また、合成樹脂の粒径についても何ら限定
はない。通常、高炉に吹き込まれている合成樹脂を用
い、それを粗粒のものと微粒のものとに分け、前者を羽
口先端に対し遠方のランスから、後者を近方のランスか
ら吹き込めばよい。ただ、先にも述べたように、微粉炭
その他の高炉吹き込みに一般的に用いられている気流輸
送用の配管径を考慮すれば、吹き込む合成樹脂の最大粒
径が１０ｍｍであることが望ましい。

【００２４】

【実施例】（実施例１）合成樹脂として一般廃棄物系プ
ラスチックの脱塩素処理品を使用し、図２に示す試験高
炉を用いて合成樹脂の吹き込み試験を行い、粒度構成
（吹き込む合成樹脂中の微粒合成樹脂の割合）を変えた
場合の合成樹脂の燃焼率を比較した。粒度構成の調整
は、最大粒径１０ｍｍの粗粒合成樹脂と最大粒径１ｍｍ
の微粒合成樹脂の混合割合を変えることにより行った。

【００２５】試験高炉は、炉床径が０．９ｍ、羽口〜ス
トックラインレベル間の距離が４．７ｍで、送風羽口
（羽口先端部内径：３５ｍｍ）を３本（１２０°間
隔）、出銑口を１本有している。この試験高炉に、コー
クスホッパー１と鉱石ホッパー２からコークスと鉄鉱石
（焼結鉱＋塊鉱石）を実高炉の場合と同様に交互に装入
し、送風羽口３から熱風を吹き込むとともに、生成した
銑鉄およびスラグを出銑口４から約２時間ピッチで間欠
排出した。

【００２６】図２に示すように、ＬＰＧを燃焼炉５で燃
焼させて得られた高温の排ガスはセラミック熱交換器６
へ導入され、一方、コンプレッサー７により酸素
（Ｏ_２）を富化した空気はメタル熱交換器８を経てセラ
ミック熱交換器６へ送り込まれ、前記燃焼排ガスとの熱
交換により１０５０℃まで昇温されて熱風となり、熱風
本管９を経て送風羽口３から吹き込まれる。符号１０は
熱風弁、符号１１はベンチュリー流量計である。なお、
炉頂から排出される高炉ガスは、ダスト・キャッチャー
１２およびガス清浄系１３を通過した後、フレアースタ
ック１４で燃焼させた。

【００２７】合成樹脂の吹き込みは、合成樹脂吹き込み
用タンク１６から送風羽口３の先端付近に取り付けた吹
き込み用ランス１７を介して行った。なお、吹き込み用
ランス１７の先端位置は、送風羽口３の先端から熱風上
流側に向かって４００ｍｍ、ランス１７の直径（内径）
は２５ｍｍとした。符号１５は微粉炭吹き込み用タンク
である。

【００２８】試験条件は、送風温度：８００℃、送風
量：５５０Ｎｍ^３／ｈ、酸素富化量：９０Ｎｍ^３／ｈ、
合成樹脂吹き込み量：９０ｋｇ／ｈ、で一定とした。

【００２９】試験においては、先ず、炉の昇温、填充も
兼ねてオールコークス操業を行い、炉内温度およびスト
ックラインレベル（装入線高さ）が所定条件に達したと
ころで微粉炭吹き込みに切り替え、さらに、炉内諸条件
（炉熱レベル、圧損、ガス組成等）が定常状態に達した
ところで、合成樹脂吹き込み操業に切り替えた。

【００３０】試験では、送風羽口３の直上部に設置され
た水冷ゾンデ（図示せず）で炉内のガスおよび煤を採取
し、採取した煤と、吹き込み前の合成樹脂について炭素
（Ｃ）濃度とＡｌ_２Ｏ_３濃度を測定し、下記式により
燃焼率を求めた。

【００３１】

【数１】試験結果を表１に示す。同表において、「燃焼率」が７
０％以上であれば良好（○印で表示）と評価した。ま
た、「微粉砕工程」については、経済性の観点から、
「なし」の場合、最も良好（◎印）、「１段」であれば
良好（○印）、「２段」であれば不良（×印）とした。

【００３２】

【表１】表１の結果から明らかなように、最大粒径１ｍｍの合成
樹脂の割合、すなわち粒径１ｍｍ以下の粒子の含有量が
本発明で規定する１０〜５０質量％の範囲内にある本発
明例１〜４では、燃焼率が７０％以上であり、「微粉砕
工程評価」も１段で、良好な結果を示した。これに対
し、粒径１ｍｍ以下の粒子の含有量が１０質量％より低
い比較例１では燃焼率が低く、５０質量％を超える比較
例２では、燃焼率は良好であったが、２段の微粉砕工程
が必要で、処理コストの増大が避けられないという結果
になった。

【００３３】なお、図１は、合成樹脂の粒径と燃焼率の
関係を示した図である。横軸の粒径は合成樹脂を粉砕し
た後、篩目が１０ｍｍ、５ｍｍ、３ｍｍ、２ｍｍおよび
１ｍｍの篩で篩い分け、整粒したもので、粒径「−１ｍ
ｍ」は篩目が１ｍｍの篩で篩い分けた後の篩下を、「１
−２ｍｍ」は篩目が２ｍｍの篩で篩い分けた後の篩下で
あって、かつ篩目が１ｍｍの篩の篩上を、「３−５ｍ
ｍ」は篩目が５ｍｍの篩で篩い分けた後の篩下であっ
て、かつ篩目が３ｍｍの篩の篩上を、また、「５−１０
ｍｍ」は篩目が１０ｍｍの篩で篩い分けた後の篩下であ
って、かつ篩目が５ｍｍの篩の篩上を表す。この図に示
されるように、合成樹脂の粒径が小さくなるに伴い燃焼
率が高くなることがわかる。

【００３４】（実施例２）合成樹脂として一般廃棄物系
プラスチックの脱塩素処理品を使用し、実施例１の場合
と同じ試験高炉を用いて粗粒の合成樹脂と微粒の合成樹
脂の吹き込み方法を変えた場合の合成樹脂の燃焼率を比
較した。なお、合成樹脂吹き込み用のタンクは２台（粗
粒用および微粒用）とし、吹き込みランスの位置を実施
例１の場合とは変更して、羽口先端から熱風上流側に向
かって遠方（羽口先端の後方６００ｍｍ）と近方（同じ
く２００ｍｍ、したがって両ランス間の距離は、０．４
ｍ）の２箇所に取り付けた。また、この場合、「粗粒の
合成樹脂」とは、最大粒径１０ｍｍの粗粒および微粒の
ものを含む合成樹脂のうち、平均粒子径より大きい粒子
をいい、「微粒の合成樹脂」とは、同じく平均粒子径以
下の粒子をいう。

【００３５】燃焼率の求め方、すなわち、炉内のガスお
よび煤の採取方法および燃焼率の算出方法は、実施例１
の場合と同じである。

【００３６】試験条件も、送風温度：８００℃、送風
量：５５０Ｎｍ^３／ｈ、酸素富化量：９０Ｎｍ^３／ｈ、
合成樹脂吹き込み量（遠方ランスおよび近方ランスから
の合計量）：９０ｋｇ／ｈで、実施例１の場合と同じと
した。

【００３７】試験結果を表２に示す。

【００３８】

【表２】表２に示したように、粗粒の合成樹脂と微粒の合成樹脂
とに分離せず未分離のままで１本のランスから吹き込ん
だ場合（比較例）の燃焼率は６０％であったが、粗粒の
合成樹脂と微粒の合成樹脂に分離し、粗粒の合成樹脂を
遠方のランスから、微粒の合成樹脂を近方のランスから
吹き込んだ場合（本発明例）は、燃焼率は８０％に上昇
した。

【００３９】

【発明の効果】本発明の高炉への合成樹脂の吹き込み方
法によれば、高炉の羽口部から炉内へ合成樹脂を吹き込
む際に、合成樹脂の燃焼性を改善し、燃焼状態を良好に
維持することができる。これによって高炉の安定操業に
支障を来すことなく合成樹脂を炉内への吹き込みに使用
することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】合成樹脂の粒径と燃焼率の関係を示す図であ
る。

【図２】実施例で用いた試験高炉の概略の構成を示す縦
断面図である。

【符号の説明】

１：コークス２：鉱石３：送風羽口４：出銑口５：燃焼炉６：セラミックス熱交換器７：コンプレッサー８：メタル熱交換器９：熱風本管１０：熱風弁１１：ベンチュリー流量計１２：ダスト・キャッチャー１３：ガス清浄系１４：フレアースタック１５：微粉炭吹き込み用タンク１６：合成樹脂吹き込み用タンク１７：吹き込み用ランス

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高炉の羽口部から炉内へ合成樹脂を吹き込
む方法であって、最大粒径が１０ｍｍで、かつ粒径１ｍ
ｍ以下の粒子が１０〜５０質量％含まれる合成樹脂を吹
き込むことを特徴とする高炉への合成樹脂の吹き込み方
法。
【請求項２】高炉の羽口部から炉内へ合成樹脂を吹き込
む方法であって、粗粒の合成樹脂を羽口先端から熱風上
流側に向かって遠方のランスから、微粒の合成樹脂を羽
口先端から熱風上流側に向かって近方のランスから吹き
込むことを特徴とする高炉への合成樹脂の吹き込み方
法。