JP2009179858A

JP2009179858A - 微粉炭吹き込み設備破損防止システム及び微粉炭吹き込み設備

Info

Publication number: JP2009179858A
Application number: JP2008020807A
Authority: JP
Inventors: Takanori Hirota; 孝紀弘田; Shinko Kosaka; 眞弘小坂
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2008-01-31
Filing date: 2008-01-31
Publication date: 2009-08-13

Abstract

【課題】微粉炭吹き込み設備の集塵装置が破損することを確実に防止することが可能な微粉炭吹き込み設備破損防止システム、及び、集塵装置の破損が生じにくい微粉炭吹き込み設備を提供する。
【解決手段】微粉炭吹き込み設備は、石炭を粉砕して微粉炭とするローラーミル１と、微粉炭を気体と分離しつつ集めるバグフィルター２と、微粉炭を高炉内に吹き込む吹き込みタンク３と、を備えている。このような微粉炭吹き込み設備には、バグフィルター２内の微粉炭２０の温度を測定する温度計２１と、バグフィルター２内の状態を微粉炭の発火が生じないような不活性状態にするために必要な不活性ガスの導入量を温度測定結果に基づいて算出するコントローラー２２と、その算出結果に基づいてバグフィルター２内へ不活性ガスを導入する不活性ガス導入装置２３と、で構成される微粉炭吹き込み設備破損防止システムが備えられている。
【選択図】図２

Description

本発明は、微粉炭を製造して高炉へ吹き込む微粉炭吹き込み設備に関する。また、本発明は、微粉炭吹き込み設備の集塵装置が破損することを防止する微粉炭吹き込み設備破損防止システムに関する。

鉄鉱石の還元反応により溶銑を製造する高炉においては、石炭を乾留したコークスを熱源及び還元剤として炉頂から装入し、羽口から熱風を吹き込んで燃焼させている。しかしながら、コークスの製造にはコストがかかるため、コークスの一部分を代替する熱源として石炭を粉砕した微粉炭が使用され、羽口から吹き込まれる。このような微粉炭を補助燃料として使用する方法は、安価な石炭を用いることからコスト低減が可能であるとともに、コークス比を低減できることからコークス炉の負荷を軽減することができるため、微粉炭の使用量がさらに増加する方向に進んでいる。

微粉炭の製造及び吹き込みは、微粉炭吹き込み設備によって以下に示すようにして行われる。すなわち、石炭をローラミルによって粉砕し、循環ガスにて乾燥しつつ集塵装置（例えばバグフィルター）へ搬送する。そして、バグフィルターにより微粉炭とガスとに分離して、微粉炭を羽口から高炉内へ吹き込む。分離したガスは、ブロワーにより循環ガスとして再使用する。

ところが、微粉炭は可燃材であるため、燃焼に必要な酸素さえあれば発火や爆発を起こす危険性がある。そのため、微粉炭吹き込み設備においては、乾燥に使用する循環ガスには完全燃焼させたガス、置換用ガスには窒素等の不活性ガスを用いた上、温度管理をすることによって発火や爆発を防止していた。
特開２００３−２０１５０６号公報

しかしながら、このような対策を講じても、微粉炭吹き込み設備の稼働時にバグフィルター内で微粉炭が発火する場合があり、その結果バグフィルターが焼損することがあった。つまり、従来の微粉炭吹き込み設備においては、バグフィルターの温度管理を目的として、バグフィルターに連通する配管内の雰囲気温度をバグフィルターの入口付近及び出口付近で測定していたが、微粉炭の温度を測定しているわけではないので、微粉炭の温度変化をリアルタイムで捉えることが難しく、どうしても微粉炭の実際の温度変化から若干遅れて温度変化を捉える結果となっていた。そのため、温度管理に遅れが生じて微粉炭が発火し、バグフィルターが焼損してしまう場合があった。

また、特許文献１には、羽口から吹き込む粉体燃料に含まれる可燃性揮発分の含有率を低下させることによりバグフィルターの破損を防止する方法が開示されている。しかしながら、この方法も、バグフィルターの状況を直接観測しているわけではなく、間接的な観測と操業諸元とによる対策であるため、バグフィルターの破損を確実に防止できないおそれがあった。
そこで、本発明は、上記のような従来技術が有する問題点を解決し、微粉炭吹き込み設備の集塵装置が破損することを確実に防止することが可能な微粉炭吹き込み設備破損防止システムを提供することを課題とする。また、集塵装置の破損が生じにくい微粉炭吹き込み設備を提供することを併せて課題とする。

前記課題を解決するため、本発明は次のような構成からなる。すなわち、本発明に係る微粉炭吹き込み設備破損防止システムは、石炭を粉砕した微粉炭を集塵装置で集めて羽口から高炉へ吹き込む微粉炭吹き込み設備に備えられ、前記微粉炭の発火による前記集塵装置の破損を防止する破損防止システムであって、前記集塵装置内の前記微粉炭の温度を測定する温度測定手段を備えることを特徴とする。

また、本発明に係る微粉炭吹き込み設備破損防止システムは、石炭を粉砕した微粉炭を集塵装置で集めて羽口から高炉へ吹き込む微粉炭吹き込み設備に備えられ、前記微粉炭の発火による前記集塵装置の破損を防止する破損防止システムであって、前記集塵装置内の前記微粉炭の温度を測定する温度測定手段と、前記集塵装置内の状態を前記微粉炭の発火が生じないような不活性状態にするために必要な不活性ガスの導入量を前記温度測定手段の測定結果に基づいて算出する算出手段と、前記算出手段の算出結果に基づいて前記集塵装置内へ前記不活性ガスを導入する不活性ガス導入手段と、を備えることを特徴とする。

このような本発明に係る微粉炭吹き込み設備破損防止システムにおいては、前記集塵装置はバグフィルターであってもよい。
さらに、本発明に係る微粉炭吹き込み設備は、石炭を粉砕して微粉炭とする粉砕装置と、前記粉砕装置から気流により送られた前記微粉炭を気体と分離しつつ集める集塵装置と、前記集塵装置で集めた前記微粉炭を羽口から高炉へ吹き込む吹き込み装置と、を備える微粉炭吹き込み設備において、前述のような本発明に係る微粉炭吹き込み設備破損防止システムを備えることを特徴とする。

本発明の微粉炭吹き込み設備破損防止システムは、微粉炭吹き込み設備の集塵装置が破損することを確実に防止することが可能である。また、本発明の微粉炭吹き込み設備は、集塵装置の破損が生じにくい。

本発明に係る微粉炭吹き込み設備破損防止システム及び微粉炭吹き込み設備の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態である微粉炭吹き込み設備の構成を模式的に示す図であり、図２は、本発明の一実施形態である微粉炭吹き込み設備破損防止システムの構成を模式的に示す図である。
微粉炭吹き込み設備は、石炭を粉砕して微粉炭とするローラーミル１（本発明の構成要件である粉砕装置に相当する）と、微粉炭を気体と分離しつつ集めるバグフィルター２と、微粉炭を羽口から高炉内に吹き込む吹き込みタンク３（本発明の構成要件である吹き込み装置に相当する）と、循環ガスを循環させるブロワー１２と、を備えており、ローラーミル１，バグフィルター２，及びブロワー１２は略環状の配管１３によって連通されている。

石炭ホッパー１１に貯蔵された石炭がローラーミル１に定量的に供給され、粉砕されて微粉炭とされる。一方、ブロワー１２により配管１３内を循環している循環ガスが、ガスヒーター１４により高温に加熱され、ローラーミル１に送られるので、粉砕された微粉炭は循環ガスによって乾燥されつつ配管１３を通ってバグフィルター２に搬送される。
バグフィルター２によって微粉炭とガスとに分離され、分離されたガスは配管１３内を通ってブロワー１２に至り、ブロワー１２により循環ガスとして再使用される。ただし、煙突１５から大気へ放散してもよい。一方、分離されバグフィルター２に集められた微粉炭は、篩分けされた後にコールビン１６に送られ、さらに吹き込みタンク３に送られる。そして、微粉炭は気送管１６を通って図示しない羽口に至り、図示しない高炉内に吹き込まれる。

このような微粉炭吹き込み設備には、微粉炭の発火によるバグフィルター２の破損を防止するために、微粉炭吹き込み設備破損防止システムが備えられている（図２を参照）。この微粉炭吹き込み設備破損防止システムは、バグフィルター２内の微粉炭２０の温度を測定する熱電対等の温度計２１（本発明の構成要件である温度測定手段に相当する）と、コンピューター等からなるコントローラー２２（本発明の構成要件である算出手段に相当する）と、バグフィルター２内へ不活性ガスを導入する不活性ガス導入装置２３（本発明の構成要件である不活性ガス導入手段に相当する）と、で構成されている。

コントローラー２２には温度計２１による測定結果が入力され、ＤＳＣ２７により温度監視がなされるとともに、その測定結果に基づいて、バグフィルター２内の状態を微粉炭の発火が生じないような不活性状態にするために必要な不活性ガスの導入量が算出される。そして、コントローラー２２は、不活性ガス導入装置２３の調節弁２５を制御し、不活性ガス導入装置２３とバグフィルター２とを連通する不活性ガス配管２４を通じて、その算出結果に沿う量の不活性ガスを流量計２６で測定しながらバグフィルター２内に導入する。

詳述すると、温度計２１によってバグフィルター２内の微粉炭２０の温度が逐次測定されているが、下記（１）式により温度変化が算出され、温度が上昇したら下記（２）式及び（３）式により、前記不活性状態にするために必要な不活性ガスの導入量が算出される。逆に、温度が低下した場合は、不活性ガスの導入を止めることなく、所望の温度に冷却されるまで不活性ガスの導入を継続する。
ΔT ＝Ｔ（ｔ＋１）−Ｔ（ｔ）・・・（１）
Ｆｎ＝ΔT ／Ｓ×Ａ・・・（２）
Ａ＝（Ｖ−Ｂ）／ΔT ・・・（３）

ここで、ΔT は温度変化（℃）、Ｔ（ｔ）は任意の時間ｔにおける温度（℃）、Ｆｎは不活性ガスの導入量（ｍ³）、Ｓは温度測定のサンプリング間隔（秒）、Ａは不活性ガスの導入係数（ｍ³／℃）、Ｖは不活性ガスが導入される容器（バグフィルター２）の容積（ｍ³）、Ｂは不活性ガスが導入される容器に導入された燃料の容積（ｍ³）であり、導入された燃料の質量を嵩密度を用いて換算したものである。

なお、本発明においては、前述の「微粉炭の発火が生じないような不活性状態にする」とは、「酸素が存在しても発火が生じないような温度に冷却する」ことを意味する。また、微粉炭の発火が生じないような不活性状態にすることが可能であれば、不活性ガスの種類は特に限定されるものではなく、通常は窒素，アルゴン，ヘリウム等が使用される。ただし、コスト等を考慮すると、窒素が最も好ましい。さらに、設置する温度計２１の数や設置箇所は特に限定されるものではないが、例えば円筒状のバグフィルター２の円筒面の対向する位置に２つの温度計を設置するとよい。

上記のような本実施形態の微粉炭吹き込み設備破損防止システムは、バグフィルター２内の微粉炭２０の温度を直接測定して、微粉炭２０の温度変化をほぼリアルタイムで捉えることができるので、不活性ガスの導入により、バグフィルター２内の微粉炭２０を極めて迅速に適切な温度に冷却できる。よって、バグフィルター２内の微粉炭２０の温度管理が適切であるため、微粉炭２０が発火してバグフィルター２に焼損が生じることがほとんどない。また、高炉への微粉炭の吹き込みも安定して行うことができる。

本発明の一実施形態である微粉炭吹き込み設備の構成を模式的に示す図である。本発明の一実施形態である微粉炭吹き込み設備破損防止システムの構成を模式的に示す図である。

符号の説明

１ローラーミル
２バグフィルター
３吹き込みタンク
２０微粉炭
２１温度計
２２コントローラー
２３不活性ガス導入装置

Claims

石炭を粉砕した微粉炭を集塵装置で集めて羽口から高炉へ吹き込む微粉炭吹き込み設備に備えられ、前記微粉炭の発火による前記集塵装置の破損を防止する破損防止システムであって、前記集塵装置内の前記微粉炭の温度を測定する温度測定手段を備えることを特徴とする微粉炭吹き込み設備破損防止システム。
石炭を粉砕した微粉炭を集塵装置で集めて羽口から高炉へ吹き込む微粉炭吹き込み設備に備えられ、前記微粉炭の発火による前記集塵装置の破損を防止する破損防止システムであって、
前記集塵装置内の前記微粉炭の温度を測定する温度測定手段と、前記集塵装置内の状態を前記微粉炭の発火が生じないような不活性状態にするために必要な不活性ガスの導入量を前記温度測定手段の測定結果に基づいて算出する算出手段と、前記算出手段の算出結果に基づいて前記集塵装置内へ前記不活性ガスを導入する不活性ガス導入手段と、を備えることを特徴とする微粉炭吹き込み設備破損防止システム。
前記集塵装置がバグフィルターであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の微粉炭吹き込み設備破損防止システム。
石炭を粉砕して微粉炭とする粉砕装置と、前記粉砕装置から気流により送られた前記微粉炭を気体と分離しつつ集める集塵装置と、前記集塵装置で集めた前記微粉炭を羽口から高炉へ吹き込む吹き込み装置と、を備える微粉炭吹き込み設備において、請求項１〜３のいずれか一項に記載の微粉炭吹き込み設備破損防止システムを備えることを特徴とする微粉炭吹き込み設備。