JP2014062289A - スラグ除去装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】鉄鉱石から銑鉄を製造する高炉本体20の羽口22から熱風とともに補助燃料の微粉炭を吹き込むブローパイプ30を備え、微粉炭のスラグに熱風及び/または微粉炭の燃焼熱により溶融する成分を含んでいるブローパイプ用のスラグ除去装置が、ブローパイプ30内のスラグ付着領域に向けて液体を噴射する液体噴射ノズル80を備えている。
【選択図】図1
Description
このような高炉設備において微粉炭の吹き込み運転をする際、微粉炭として亜瀝青炭や褐炭などの一般的に灰融点が1100〜1300℃程度と低い低品位炭を使用した場合には、微粉炭を炉内に吹き込むために使用する約1200℃の熱風中に含まれる酸素と微粉炭の一部とが燃焼反応を示すことにより、この時に生じる燃焼熱で融点の低い灰(以下、「スラグ」と呼ぶ)がインジェクションランスや羽口内で溶解する。
特許文献1に記載された手法は、羽口の炉外側端部から羽口内部に固球を打ち込むことでスラグを除去するものである。
また、特許文献3に開示された従来技術は、羽口の溶損防止策として用いた羽口閉塞材を除去するため、削岩機を用いて閉塞材を貫通する先導孔を形成し、この後、先導孔に対してショットブラストにより研掃材を吹き付けることで残りを研掃するものである。
また、特許文献2及び3に開示された手法は、人手による作業が欠かせないものであるから、作業性の面で問題がある。
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、パイプ破損等のリスクを低減し、簡単な装置構成で容易かつ確実にスラグ除去を達成できるブローパイプ用のスラグ除去装置を提供することにある。
本発明に係るスラグ除去装置は、鉄鉱石から銑鉄を製造する高炉本体の羽口から熱風とともに補助燃料の微粉炭を吹き込むブローパイプを備え、前記微粉炭のスラグに前記熱風及び/または前記微粉炭の燃焼熱により溶融する成分を含んでいるブローパイプ用のスラグ除去装置であって、前記ブローパイプ内のスラグ付着領域に向けて液体を噴射する液体噴射ノズルを設けたことを特徴とするものである。
本実施形態のスラグ除去装置は、原料炭が低品位炭の微粉炭を羽口から高炉内に熱風とともに吹き込む高炉設備に用いられる。
例えば図3に示すような高炉設備において、鉄鉱石、石灰石及び石炭等の原料1は、原料定量供給装置10から搬入コンベア11を介して高炉本体20の頂部に設けた炉頂ホッパ21に供給される。高炉本体20の下部側壁には、円周方向に略等ピッチで配設された複数の羽口22を備えている。各羽口22には、高炉本体20の内部へ熱風2を供給するブローパイプ30の下流側端部が連結されている。また、各ブローパイプ30の上流側端部は、高炉本体20の内部へ供給する熱風2の供給源である熱風送給装置40と接続されている。
微粉炭製造装置50で製造された改質後の微粉炭(改質炭)3は、窒素ガス等の搬送ガス4によりサイクロンセパレータ60へと気体搬送される。気体搬送された微粉炭3は、サイクロンセパレータ60で搬送ガス4を分離した後、貯蔵タンク70内に落下して貯蔵される。このような改質後の微粉炭3は、高炉本体20の高炉吹込炭(PCI炭)として使用される。
このような微粉炭3は、含酸素官能基(カルボキシル基、アルデヒド基、エステル基、水酸基等)のタール生成基が離脱して大きく減少しているものの、主骨格(C,H,Oを中心とする燃焼成分)の分解(減少)が大きく抑制されている。このため、高炉本体20の内部に羽口22から熱風2とともに吹き込むと、主骨格中に酸素原子を多く含むとともに、径の大きい細孔によって、熱風2の酸素が炭の内部にまで拡散しやすいだけでなく、タール分が非常に生じにくくなっているので、未燃炭素(煤)をほとんど生じることなく完全燃焼することができる。
この後、冷却工程に進んだ原料炭は、酸素濃度が2体積%以下の低酸素雰囲気中で冷却(50℃以下)された後、微粉砕工程で微粉砕(粒径:77μm以下(80%パス))されることによって容易に製造される。
この場合、液体噴射ノズル80から噴射する好適な液体6としては、水または重油等の可燃性液体を例示できる。
また、液体噴射ノズル80を設置する半径方向の位置は、熱風2の流路抵抗とならないように、そして、ブローパイプ30の壁面に付着したスラグSに向けて直射できるようにするため、ブローパイプ30の壁面から近い位置が望ましい。
制御弁93の開閉制御は、差圧計94で計測した差圧ΔPの値により行われる。この差圧計94には、例えば熱風母管100とブローパイプ30の羽口22近傍であるブローパイプ下流位置との差圧ΔPを測定するように、2本の圧力導入管94a,94bが接続されている。
そして、スラグ付着量が判断は、液体噴射ノズル80より上流側の熱風圧力と、ブローパイプ30の出口近傍熱風圧力との差圧によりなされる。
こうして計測した差圧ΔPは、予め定めた閾値との比較により、上述した制御弁93の開閉操作に使用される。
本実施形態では、二つの閾値、すなわち、閉状態の制御弁93を開く第1の閾値(スラグ除去閾値)HLと、開状態の制御弁93を閉じる第2の閾値(スラグ除去停止閾値)LLと、が設定されている。
また、第2の閾値(スラグ除去停止閾値)LLは、スラグ検出手段の差圧計94で検出したスラグ付着量がスラグ除去停止閾値より少ないと判断した場合、制御弁93を閉じて液体の噴射を停止するための閾値である。
そして、スラグSの付着がない運転開始時(初期設定時)には、制御弁93が閉状態に設定されており、さらに、差圧計94で検出した差圧ΔPは第2の閾値LLより低く、しかも、ほとんど差圧がない状態(ΔP≒0)となっている。
この開信号により、制御弁93が開とされ、同時に送出ポンプ92も起動される。この結果、液体供給源90内に貯蔵されている液体は、液体噴射ノズル80よりブローパイプ30の内部に向けて噴射されるので、噴射された液体が付着したスラグSに当たると蒸発潜熱を奪って急冷する。この急冷により、ガラス状の固体で脆いスラグSが急激に熱収縮するので、スラグSは破損して壁面から除去される。すなわち、破損して比較的小さな塊となったスラグSは、熱風2や液体の流れによって高炉本体20の炉内へ除去される。
なお、上述した第1の閾値HLは、制御弁93を開状態とする第2の閾値LLとの間にヒステリシスを設けて制御弁93の頻繁な開閉を防止するため、若干大きな値(HL>LL)に設定されている。
特に、液体として重油等の可燃性液体を採用すれば、可燃性液体が燃焼することで熱風の温度をさらに上昇させることができる。
第3の閾値HHLは、閉状態の制御弁93を開く第1の閾値HLより大きな設定値(HHL>HL)であり、この閾値HHLを超えた差圧ΔPを検出した場合には、スラグSの除去等に問題があると判断できる。従って、差圧ΔPが第3の閾値HHLを超えた場合には、例えば高炉設備の制御室等にアラームを出力することで早急に必要な対応を実施できるようになるので、ブローパイプ30の破損といった高炉設備の重大なトラブルを未然に防止することが可能になる。すなわち、第3の閾値HHLは、スラグ付着量が上述した第1の閾値(スラグ除去閾値)HLより大きい値に設定されたアラーム出力閾値である。
この結果、微粉炭3の軟化点調整を行わなくても、付着したスラグSを破壊して除去することができるので、ブローパイプ30については、例えば羽口22の摩耗寿命までメンテナンス期間の延長が可能となる。
なお、本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、その要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更することができる。
2 熱風
3 微粉炭(改質炭)
4 搬送ガス
5 銑鉄(溶銑)
6 液体
10 原料定量供給装置
20 高炉本体
21 炉頂ホッパ
22 羽口
30 ブローパイプ
31 インジェクションランス(ランス)
40 熱風送給装置
50 微粉炭製造装置
60 サイクロンセパレータ
70 貯蔵タンク
80 噴射ノズル
81 ノズル先端
90 液体供給源
92 送出ポンプ
93 制御弁
94 差圧計
S スラグ(灰)
Claims (5)
- 鉄鉱石から銑鉄を製造する高炉本体の羽口から熱風とともに補助燃料の微粉炭を吹き込むブローパイプを備え、前記微粉炭のスラグに前記熱風及び/または前記微粉炭の燃焼熱により溶融する成分を含んでいるブローパイプ用のスラグ除去装置であって、
前記ブローパイプ内のスラグ付着領域に向けて液体を噴射する液体噴射ノズルを設けたことを特徴とするスラグ除去装置。 - 前記液体が可燃性液体であることを特徴とする請求項1に記載のスラグ除去装置。
- 前記液体噴射ノズルは、液体を供給するとともに開閉制御弁を備えた液体供給系と、前記スラグ付着領域のスラグ状況を検出するスラグ検出手段とを備え、
前記スラグ検出手段で検出したスラグ付着量がスラグ除去閾値以上と判断した場合、前記開閉制御弁を開いて前記液体が噴射され、前記スラグ検出手段で検出したスラグ付着量がスラグ除去停止閾値より少ないと判断した場合、前記開閉制御弁を閉じて前記液体の噴射が停止されることを特徴とする請求項1または2に記載のスラグ除去装置。 - 前記スラグ付着量の判断は、前記液体噴射ノズルより上流側の熱風圧力と、前記ブローパイプの出口近傍熱風圧力との差圧によりなされることを特徴とする請求項3に記載のスラグ除去装置。
- 前記スラグ付着量が前記スラグ除去閾値より大きい値に設定されたアラーム出力閾値を備えていることを特徴とする請求項3または4に記載のスラグ除去装置。
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