JP2014012871A - 高炉吹き込み用の微粉炭の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高炉吹込み用の微粉炭の製造の際、粉砕機に供給する石炭を一旦貯留する石炭バンカー内で石炭の棚吊りが生じて、石炭が粉砕機に供給されず、微粉炭の高炉への供給が停止するような事態が発生しないようにする技術を提供する。
【解決手段】バンカーに供給する前の原料石炭の水分量と粒径０．３ｍｍ以下の微粉の割合を測定し、原料石炭の水分量が８．８％以上で、かつ粒径０．３ｍｍ以下の微粉の割合が１３％以上の場合に、石炭バンカーに供給する前の原料石炭に表面活性剤を添加する。
【選択図】図３

Description

高炉吹き込み用の微粉炭の製造に関し、特に、原料石炭の粉砕前工程での搬送性向上に関する。

高炉の操業においては、コークスと鉱石を炉頂から交互に装入する方法が一般的に行われてきたが、近年、炉頂から装入するコークスの一部を安価で燃焼性が良く発熱量の高い微粉炭を熱風とともに高炉の吹き込み口から吹き込むことで代替する方法が採られてきている。
このような微粉炭吹き込み操業法は、安価な微粉炭を吹き込むことによりコークス装入量を低減でき、オールコークス操業に比べて燃料費を低減できる等の点で優れている。現在、微粉炭吹込み能力の上限レベルまで微粉炭によるコークスへの代替が進み、還元材比における微粉炭比の割合が増加している。

高炉吹き込み用の微粉炭は、図１に概略を示すように、貯炭場１からの原料石炭を粉砕機３で粉砕し、乾燥・分級して製造され、一旦、ホッパー４に貯蔵された後、ホッパー４から所定量切出され、加圧ホッパー５などを経て、高炉７の吹き込み口６まで配管内を気体輸送され、吹き込み口６から高炉内に吹き込まれる。

石炭を粉砕する際には、石炭を安定して供給する必要があるため、貯炭場１から運ばれた石炭をバンカー（貯蔵容器）２に貯蔵し、高炉の操業にともなって、逐次、所定量の原炭をバンカー２から取り出して粉砕機３に供給している。

しかし、原料石炭の性状、例えば、粒度分布や含水量などは一定ではなく、バンカーからの石炭の排出過程において、石炭がバンカー壁に付着したり、互いに付着して大きな塊状になったりして、バンカー内で石炭の詰まり（棚吊り）が発生し、バンカーから石炭の排出が停止して、石炭が粉砕機に供給されないような事態が発生する。
この場合には、微粉炭の高炉への供給が停止するため、高炉では微粉炭に代えてコークスの使用量を増加せざるを得ず、そのため大幅なコスト増となるという問題が発生する。

粉砕後の微粉炭については、搬送途中の配管内や吹込み前のホッパー内で詰まりや棚吊りが発生しやすいため、従来より、微粉炭の搬送性を改善することが行われており、例えば、特許文献１においては、表面活性剤を微粉炭に添加してその搬送性を改善している。
特許文献１では、表面活性剤を添加する微粉炭の対象は、ＨＧＩ３０％以上の炭種、また水分量５−３０％以上かつ粉砕後粒度１０６μｍ以下の割合１０以上と非常に広く、ほぼ全部の微粉炭に対して活性剤の添加を行う必要性がある。

これに対し、粉砕前の石炭は、多くが塊状であり、バンカーの詰まりが不定期に発生するため、また、発生の頻度も微粉炭の場合より少ないため、効果的な搬送性の改善がなされておらず、石炭の供給停止が発生するたび毎に処置する対応がとられていたが、吹込み能力の上限レベルまで微粉炭を吹きこむ高炉操業においては、原料石炭の供給停止の影響は非常に大きなものとなっている。

特開平９−２５６０１３号公報

そこで本発明は、高炉吹込み用の微粉炭の製造の際、粉砕機に供給する石炭を一旦貯留する石炭バンカー内で、石炭の棚吊りが生じて、石炭が粉砕機に供給されず、微粉炭の高炉への供給が停止するような事態が発生しないようにすることを課題とする。

本発明らは、石炭が、相互に付着したりバンカー壁に付着したりするのを防止する手段として、微粉炭の搬送性の向上に使用されている界面活性剤の利用について検討した。
そこでまず、バンカー内での石炭の棚吊りについては、不定期に発生するため、原料全体に界面活性剤を添加するのは無駄が多いため、棚吊りの発生をあらかじめ予測して、必要な時だけ界面活性剤を添加することを検討した。また、効果的な界面活性剤の添加方法についても合わせて検討した。
そして、そのような検討の結果、次のような本発明に到達した。

（１）バンカーに供給する前の原料石炭の水分量と粒径０．３ｍｍ以下の微粉の割合を測定し、原料石炭の水分量が８．８質量％以上で、かつ粒径０．３ｍｍ以下の微粉の割合が１３％以上の場合に、バンカーに供給する前の原料石炭に表面活性剤を添加することにより、バンカー内での原料石炭の棚吊りを防止することを特徴とする高炉吹き込み用の微粉炭の製造方法。
（２）原料石炭をコンベアにより前記バンカーに搬送する際、コンベアからバンカー内に落下する原料石炭に対してノズルから表面活性剤を噴霧して、原料石炭に表面活性剤を添加するようにしたことを特徴とする上記（１）に記載の高炉吹き込み用の微粉炭の製造方法。
（３）原料石炭をコンベアにより貯炭場から前記バンカーに搬送する際、途中のコンベアの乗継部において、前のコンベアから次のコンベアへの落下途中の原料石炭に対してノズルから表面活性剤を噴霧して、原料石炭に表面活性剤を添加するようにしたことを特徴とする上記（１）に記載の高炉吹き込み用の微粉炭の製造方法。
（４）ノニオン性活性剤とアニオン性活性剤を混合した表面活性剤を用いることを特徴とする上記（１）〜（３）のいずれかに記載の高炉吹き込み用の微粉炭の製造方法。

本発明によれば、バンカー内に貯留される前の原料石炭に表面活性剤を添加することにより、石炭がバンカー内で棚吊りを起こさないようにして、石炭が粉砕機に供給されないトラブルを効果的に防止することができ、しかも、特定の石炭の粒度と石炭の水分値の場合に限定し表面活性剤を添加するようにしたので、コスト的にも効率よく実施することができる。
また、石炭の輸送過程において、コンベアからバンカーに落下する途上で表面活性剤を噴霧することで、より効率的に石炭に表面活性剤を付着することができ、さらに、石炭とバンカーとの付着及び石炭同士の付着の防止の両方を図れる表面活性剤を用いて効率的に石炭がバンカー内で棚吊りの発生を防止することができる。

高炉における微粉炭吹込みの概要を説明するためのフロー図である。 原料石炭の粒径と水分量に対する棚吊りの発生との関係を示す図である。 原料石炭への界面活性剤の噴射方法の概要を説明する図である。

本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。

バンカーに貯蔵された原料石炭を粉砕機に供給し、微粉炭に粉砕して高炉吹き込み用の微粉炭とする際、バンカー内での原料石炭の棚吊りについては、不定期に発生するため、また、発生の頻度も微粉炭の場合より少ないため、十分にその対策が取られていなかった。
本発明者らは、石炭が相互に付着したりバンカー壁に付着したりするのを防止する手段として、微粉炭の搬送性の向上に使用されている界面活性剤に着目した。そして、粉砕前の石炭については、原料全体に界面活性剤を添加するのは無駄が多いため、棚吊りの発生をあらかじめ予測して、必要な時だけ界面活性剤を添加する方法について検討した。

そこで、棚吊りの発生をあらかじめ予測するために、棚吊りの発生原因について調査した。原料石炭の粒径と水分量とに着目して、粉砕前の原炭の粒径と水分量を継続して測定し、それらとバンカーでの棚吊り発生との関係を調査した。
その結果、図２に示すように、原料石炭の粒径と水分量について、それぞれ個別にはバンカーでの棚吊り発生との間に特に関係があるとは言えないが、原料石炭の粒径と水分量のそれぞれが同時に特定の範囲にある場合のみ、棚吊り発生との間に関係があることを見出した。

図２には、原料石炭の粒径０．３ｍｍ以下（−０．３ｍｍ）の割合が１３％以上で、かつ水分量が８．８質量％以上の場合に、バンカー内での原料石炭の棚吊りが発生することが示されており、この結果から、バンカーに装入する前の石炭の粒径０．３ｍｍ以下の割合と水分量を測定すれば、バンカー内での原料石炭の棚吊りの発生を予測できることがわかる。

そこで、次に原料石炭の粒径０．３ｍｍ以下の割合と水分量が上記範囲にある場合でも、棚吊りの発生を防止する手段について検討した。
その結果、バンカーに供給する直前の石炭に対して表面活性剤を散布することにより、バンカー内での石炭の棚吊りの発生を抑制することができることを見いだした。
また、表面活性剤の散布は、バンカーに供給するすべての石炭に対して連続的に行う必要はなく、バンカーに装入する前の石炭の粒径０．３ｍｍ以下の割合と水分量を測定し、粒径０．３ｍｍ以下の割合が１３％以上で、かつ水分量が８．８質量％以上の場合のみ、石炭に散布すれば十分であることも見出した。

バンカーに供給する前の原料石炭の粒径や水分量の測定は、次のようにして行われる。
原料石炭は、船から貯炭場（石炭ヤード）への荷役が完了され次第、その性状の分析が行われる。石炭性状の分析では、１．５ｋｇ程度のサンプルを取り、それを乾燥させた後、篩いサイズ７５〜０．３mmの篩いを用いて分級して、粒度分布を測定する。
原料石炭の粒径０．３ｍｍ以下の割合は、その際の０．３ｍｍ篩下の石炭の割合を用いる。原料石炭の粒径は、原料の産地や種類ごとに一定であるので、原料の産地などが変わった場合に測定すればよい。

また、石炭水分値は、ヤード積みされた石炭を、高炉に送る前に選炭を行うための配合槽に送るまでの過程のベルトコンベア上で測定される。水分値の測定はヤードで石炭が払いだされる毎に実施するのが望ましい。測定は、ガンマ線を用いたＲＩ水分密度計などの測定器を用いて行われる。

表面活性剤の散布は、原料石炭をコンベアにより前記バンカーに搬送する際、最終のコンベアからバンカー内に落下する原料石炭に対してノズルから表面活性剤を噴霧して行うか、あるいは、原料石炭をコンベアにより貯炭場からバンカーに搬送する際、途中のコンベアの乗継部において、前のコンベアから次のコンベアへの落下途中の原料石炭に対してノズルから表面活性剤を噴霧して行うのが好ましい。
そのようにすることにより、石炭がばらけた状態で表面活性剤を散布することができるので、石炭全体に均一に散布することができる。

図３に最終のコンベアからバンカー内に落下する原料石炭に対して、ノズルから表面活性剤を噴霧する場合の例を示すが、コンベアの乗継部でも、ノズルを配置して同様に実施できる。
図３に示す例では、最終のコンベア１１の末端部に対向する位置に、支持体１６を介してノズル１０を配置し、タンク１２からポンプ１３で表面活性剤を、配管１５を通してノズル１０に圧送して、コンベア１１からバンカー２内に落下する原料石炭１８に対して、ノズル１０から表面活性剤を噴霧するようにしている。なお、この例では、配管１５の途中のバルブ１４で希釈水の供給系１７と接続して、表面活性剤の濃度を調整できるようにしているが、予め所定の濃度に調整した表面活性剤をタンク１２に入れてもよい。

噴霧する表面活性剤成分は、ノニオン性活性剤とアニオン性活性剤を混合したものが好ましい。この場合、ノニオン性活性剤は石炭バンカーに接触する石炭の表面張力を３０dyn／cm以下に保つ役割を担い、石炭バンカーへの石炭の付着を防止する。アニオン性活性剤の中の浸透剤は石炭付着水分に浸透し、その表面張力を下げ、石炭粒子の巨大粒子化を防ぐ。さらにもう一種類のアニオン性活性剤は石炭中へ浸透していき、粉砕機で破砕された微粉炭の二次凝集を防止し、石炭の粉砕効率も高めることができる。

表面活性剤としては、ノニオン性活性剤とアニオン性活性剤を混合したもので、Ｃ、Ｈ、Ｏのみで構成されていて、高炉で容易に燃焼分解するものであればよく、例えば、コールファイア９０００Ｆ（商品名）などの市販のものを利用することができる。

以下、実施例により本発明の実施可能性及び効果を示す。
図３に示されるように、パイプコンベアの端末部に対向するように表面活性剤添加設備（ノズル）を設置した。表面活性剤としては、コールファイア9000F（商品名）を使用し、その原液１２０リットル／日を１０倍に希釈して、パイプコンベアからバンカーに落下する途中の石炭に効率良く噴霧するようにした。
原料石炭としては、粒径０．３ｍｍ以下の微粉の割合が１３％以上のものを使用し、その水分量を測定して、水分量が８．８質量％以上となった場合に表面活性剤をノズルより石炭に対して噴霧した。１回の噴霧量は石炭１トンあたり約０．５リットルとした。

表面活性剤の噴霧を開始する前の１００日間では、水分量が８．８質量％以上となった回数が２４回あったが、その内の１３回で棚吊りが発生した。これに対して、上記のように表面活性剤の噴霧を開始した後の５０日間では、上記範囲となった回数が１４回あったが、棚吊りの発生はその内の４回に留まった。
このように、棚吊りの発生率は、表面活性剤の噴霧をしない５４％が、水分量が８．８質量％以上となった場合のみの噴霧でも、２８．６％まで低下し、棚吊の発生割合を４７％低減することができた。

１ 貯炭場
２ バンカー
３ 粉砕機
４ ホッパー
５ 加圧ホッパー
６ 微粉炭吹込みノズル
７ 高炉
１０ 表面活性剤を噴霧するためのノズル
１１ コンベア
１２ 表面活性剤を貯蔵するタンク
１３ 表面活性剤をノズルに圧送するためのポンプ
１４ 表面活性剤と水を混合するバルブ
１５ 表面活性剤を供給する配管
１７ 希釈水の供給系
１８ 原料石炭

Claims (4)

1. バンカーに貯蔵された原料石炭を粉砕機に供給して微粉炭に粉砕する、高炉吹き込み用の微粉炭の製造方法において、
   バンカーに供給する前の原料石炭の水分量と粒径０．３ｍｍ以下の微粉の割合を測定し、原料石炭の水分量が８．８質量％以上で、かつ粒径０．３ｍｍ以下の微粉の割合が１３％以上の場合に、バンカーに供給する前の原料石炭に表面活性剤を添加することにより、バンカー内での原料石炭の棚吊りを防止することを特徴とする高炉吹き込み用の微粉炭の製造方法。
2. 原料石炭をコンベアにより前記バンカーに搬送する際、コンベアからバンカー内に落下する原料石炭に対してノズルから表面活性剤を噴霧して、原料石炭に表面活性剤を添加するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の高炉吹き込み用の微粉炭の製造方法。
3. 原料石炭をコンベアにより貯炭場から前記バンカーに搬送する際、途中のコンベアの乗継部において、前のコンベアから次のコンベアへの落下途中の原料石炭に対してノズルから表面活性剤を噴霧して、原料石炭に表面活性剤を添加するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の高炉吹き込み用の微粉炭の製造方法。
4. ノニオン性活性剤とアニオン性活性剤を混合した表面活性剤を用いることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の高炉吹き込み用の微粉炭の製造方法。

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