JP2014101567A - 粉粒体除去方法及び粉粒体捕集具 - Google Patents

Abstract

【課題】微粉体吹込設備に詰まった微粉体を、その設備から簡易に除去することを可能とする微粉体除去方法を提供する。
【解決手段】粉粒体捕集具３１は、中空管３２と、この中空管３２の両端に設けられる２つの捕集具接続部３３，３４と、を備えている。この粉粒体捕集具３１を用いて、２つの捕集具接続部３３，３４のうち第１の捕集具接続部３３を閉にするとともに、第２の捕集具接続部３４を、ランスの粉粒体入側に配置されかつ閉にされた開閉弁に接続する。この開閉弁を開にすることで、高炉から、中空管３２の内圧より高い圧力を有する気体とともに、ランスの内部に詰まった粉粒体を中空管３２に送る。ランスに詰まった粉粒体を、ランスから除去する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、粉粒体除去方法及び粉粒体捕集具に関し、具体的には、粉粒体吹込設備に詰った粉粒体をその設備から除去する粉粒体除去方法、及び、その設備に詰った粉粒体を捕集するための粉粒体捕集具に関する。

高炉に、粉粒体吹込設備を用いて、燃料として微粉炭などの粉粒体を、その高炉の送風羽口から供給する。粉粒体吹込設備は、ランスとインジェクションタンクと輸送配管とを備えており、送風羽口に接続されたランスに、キャリアガスを用いて粉粒体を吹き込むことで、粉粒体を高炉へ供給する。高炉への粉粒体の供給方向において、ランスより上流に、粉粒体を収容するインジェクションタンク、及び、該インジェクションタンクとランスとを接続する輸送配管が配置されており、粉粒体は、輸送配管を介して、インジェクションタンクからランスへ供給される。高炉の日常的な操業で、輸送配管とランスとに粉粒体が詰る可能性がある。

粉粒体の詰りの検出に関して、特許文献１には、高炉へ送気される微粉炭が通過する配管の表面温度を連続的に測定して、得られた測温情報を処理することで、その配管での微粉炭詰りを検知する方法が提案されている。

粉粒体の詰りの除去に関して、特許文献２には、ノズル詰りが発生した気送配管の一部を切り離し、ノズル側の気送配管に、出側が大気開放の除塵機を接続し、当該ノズル詰り部にインジェクションタンク内圧と大気圧との差圧を掛け、ノズル詰りを解除するノズル詰り解除方法が提案されている。特許文献３には、粉体吹き込み用ランスに接続する連結部と、この連結部に挿入され、ランスの内部を移動する可動部とからなる粉体吹き込み用ランスの詰り除去装置であって、この可動部は、ランスの軸心方向に沿ってランスに挿入されると共に、その先端をランス先端位置まで移動することが可能であり、可動部の移動によりランス詰りを除去する粉体吹き込み用ランスの詰り除去装置が提案されている。

特開２００１−４０４０４号公報 特開２００６−６３４１７号公報 特開２０００−１６０２１７号公報

特許文献１に提案されている、配管での微粉炭詰りを検知する方法は、微粉炭の詰りを検出するに過ぎず、詰りを解消するものではない。特許文献２に提案されているノズル詰り解除方法は、インジェクションタンク内に配置したノズルの粉粒体の詰りを解除するもので、ランスの詰りを解除するものではなく、さらには、微粉炭の流れ方向の上流側を加圧し、閉塞した微粉炭を下流側に押し流して、粉粒体の詰まりを解除するため、例えば、微粉炭流路の一部が上流側から下流側に向かって狭くなる部位が詰まった場合には、その詰まり除去を効果的に行なえないという問題があった。特許文献３に提案されている粉体吹き込み用ランスの詰り除去装置は、その詰りを除去するための機構が複雑であり、かつ、可動部は、その先端が、ランスの後端から先端に達するまでの長さが必要となるため、その装置は、取り扱いという点で実用的ではないという問題があった。

更には、温度の高い高炉に接続されるランスは、送風羽口からの熱に晒されるため、粉粒体が一度ランス内に滞ると、その粉粒体がその滞った位置で容易に炭化してしまい、ランスに固着して、詰ってしまう。ランスは休風時にしか交換することができないことから、高炉操業中における粉粒体吹き込み量が不均一となり、ランスに粉粒体が詰ると、高炉の動作状況が悪化してしまうという事情がある。また、ランスおよび配管の構造によっては、ランスは狭隘部を有するものもあり、その狭隘部で粉粒体が詰まりやすく、さらに、詰まりを解除する場合には、高炉内の高温かつ一酸化炭素を含有するガスを大気に不用意に噴出させないようにする必要がある。

本発明は上記の問題及び事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、粉粒体吹込設備に詰った粉粒体を、その設備から簡易に除去・捕集することを可能とする粉粒体除去方法及び粉粒体捕集具を提供することである。

上記課題を解決するための本発明の要旨は以下のとおりである。
（１）中空管と、該中空管の両端に設けられる２つの捕集具接続部と、を備える粉粒体捕集具を用いて、高炉に接続するランスに詰った粉粒体を、前記ランスから除去する粉粒体除去方法であって、前記２つの捕集具接続部のうち第１の捕集具接続部を閉にするとともに、第２の捕集具接続部を、前記ランスの粉粒体入側に配置されかつ閉にされた開閉弁に接続し、該開閉弁を開にすることで、前記高炉から、前記中空管の内圧より高い圧力を有する気体とともに、前記ランスの内部に詰まった粉粒体を前記中空管に送ることを特徴とする粉粒体除去方法。
（２）中空管と、該中空管の両端に設けられた２つの捕集具接続部と、を備えることを特徴とする粉粒体捕集具。

本発明によれば、粉粒体吹込設備に詰った粉粒体を、その設備から簡易に除去することが可能となる。

粉粒体吹込設備の概略説明図である。 図１に示す粉粒体吹込設備に微粉捕集具が接続された状態を示す概略説明図である。 本発明の微粉捕集具を示す概略説明図である。

以下、添付図面を参照して本発明を具体的に説明する。図１は、粉粒体吹込設備の概略説明図である。粉粒体吹込設備１は、インジェクションタンク２と、輸送配管３と、ランス４と、を備えており、この粉粒体吹込設備１は高炉５に配置されている。高炉５には送風羽口６が設けられており、ランス４は、この送風羽口６を介して高炉５に接続されている。

図示は省略しているが、インジェクションタンク２には、石炭ミルなどの粉粒体供給機構が接続されており、該粉粒体供給機構から、粉粒体が、インジェクションタンク２に送られかつ収容される。輸送配管３は、インジェクションタンク２とランス４とに接続されており、インジェクションタンク２に収容されている粉粒体が、輸送配管３及びランス４を通じて高炉５に供給される。高炉５では、該高炉５に投入されるコークスや吹き込まれる粉粒体（微粉炭）が、還元材として作用して、鉄鉱石を還元・溶解する。このため、操業中の高炉内は、例えば、圧力４００ｋＰａ、羽口先の温度が２０００℃となるような高温高圧状態となっている。

輸送配管３は、圧抜弁、開閉弁、分配器、接続部、配管部、可撓性配管部から構成されており、図１の実施形態では、輸送配管３には、粉粒体の供給方向Ａに沿って、インジェクションタンク２から順番に、粉粒体開閉弁１１、分配元開閉弁１２、分配器１３、可撓性配管端開閉弁１４、供給側接続部１５、高炉側接続部１６、可撓性配管圧抜弁１７、末端開閉弁１８が設けられている。この末端開閉弁１８は、輸送配管３において、ランス４の粉粒体入側に配置されている。

図示は省略しているが、高炉５には、複数の送風羽口６が設けられており、実際の粉粒体吹込設備１では、輸送配管３とキャリアガス配管２３との合流部と、分配元開閉弁１２との間で、その複数の送風羽口６の各々に繋がる複数の配管へ、輸送配管３が分岐する。したがって、分配元開閉弁１２の下流側に配置される設備には、高炉５の送風羽口６数分だけ存在することとなる。図１では、単一の送風羽口６に粉粒体を輸送する配管及び設備のみを示してある。

粉粒体開閉弁１１と分配元開閉弁１２との間では、キャリアガス開閉弁２２が設けられたキャリアガス配管２３が、輸送配管３に接続されている。キャリアガス開閉弁２２を開にした状態で、キャリアガス２１がキャリアガス配管２３を介して輸送配管３に送られるとともに、粉粒体開閉弁１１を開にした状態で、粉粒体が、インジェクションタンク２から輸送配管３に送られて、粉粒体が、キャリアガス２１によって輸送される。なお、キャリアガス２１としては、空気や、窒素などを用いることができる。

図１に示す実施形態において、送風羽口６には、ランス４が２つ設けられており、輸送配管３は分配器１３で２つに分けられて、２つに分かれた輸送配管３が２つのランス４に、それぞれ接続される。

粉粒体を、ランス４を通じて高炉５に供給する場合を説明する。図１は、２つのランス４には粉粒体が詰っていないこととする。ランス４の供給側接続部１５と高炉側接続部１６との間の輸送配管３の部分は、これらの接続部に接続可能な形状を両端に有する可撓性配管３ａとなっている。この供給側接続部１５と高炉側接続部１６とは、可撓性配管３ａを脱着可能な機構を有しており、可撓性配管３ａは交換可能となっている。供給側接続部１５と高炉側接続部１６としては、例えば、流体継手カプラーが挙げられる。この可撓性配管３ａが可撓性であるため、ランス４の向きを適宜変更することが可能である。

供給側接続部１５と高炉側接続部１６とに可撓性配管３ａを接続し、かつ、可撓性配管圧抜弁１７を閉にした状態で、粉粒体開閉弁１１と分配元開閉弁１２と可撓性配管端開閉弁１４と末端開閉弁１８とを開にすることで、粉粒体が、インジェクションタンク２から、輸送配管３及びランス４を通じて、高炉５に供給される。

高炉５を操業しているうちに、粉粒体がランス４を通過する際に、そこで粉粒体が滞る場合がある。ランス４は、高炉５に応じた高い温度となり、粉粒体が滞ってしまった場合には、ランス４に、粉粒体が炭化固着する、及び／または、粉粒体の無機分が溶着したりして、ランス４が詰ってしまう。そうなった場合に、本発明の粉粒体捕集具３１を粉粒体吹込設備１に取り付けて、詰った粉粒体をそのランス４から除去する。

ランス４（粉粒体吹込設備１）に詰った粉粒体を、そのランス４から除去する場合を説明する。図２は、図１に示す粉粒体吹込設備に微粉捕集具が接続された状態を示す概略説明図である。以下の説明では、図１に示す粉粒体吹込設備１の下側のランス４には、粉粒体が詰まっておらず、粉粒体がそのランス４を介して高炉５に供給されていることとし、上側のランス４に粉粒体の詰りが発生した場合について説明する。

上側のランス４に接続された輸送配管３において、可撓性配管端開閉弁１４と末端開閉弁１８（開閉弁）とを閉にした状態で、可撓性配管圧抜弁１７を開にして、その間の輸送配管３（可撓性配管３ａ）の圧力を下げる。次いで、供給側接続部１５と高炉側接続部１６との間から可撓性配管３ａを取り外す。その後に、高炉側接続部１６に粉粒体捕集具３１を取り付ける。すなわち、図２は、粉粒体吹込設備１から可撓性配管３ａが取り外された後に、高炉側接続部１６に粉粒体捕集具３１が取り付けられた状態を示している。

図３は、本発明の微粉捕集具３１を示す概略説明図である。粉粒体捕集具３１は、中空管３２と、該中空管３２の両端に設けられる２つの捕集具接続部３３，３４とを備えている。この２つの捕集具接続部３３，３４のうち、少なくとも一方の捕集具接続部は、開閉可能な機構を有していればよいが、本実施形態では、２つの捕集具接続部３３，３４のいずれも開閉可能な機構を有している。すなわち、第１の捕集具接続部３３には、第１の捕集具接続部開閉弁３７が設けられており、第２の捕集具接続部３４には、第２の捕集具接続部開閉弁３８が設けられている。この捕集具接続部開閉弁３７，３８を操作して、捕集具接続部３３，３４を開閉する。

この粉粒体捕集具３１を用いて、下記１〜４の操作を行って、粉粒体吹込設備１（ランス４）に詰った粉粒体を、粉粒体吹込設備１から除去する。
１．末端開閉弁（開閉弁）１８を閉にしておく（開閉弁を閉にする）。
２．第１の捕集具接続部３３を開にすることで、中空管３２の内圧を大気圧とした後で、第１の捕集具接続部３３を閉にするとともに、第２の捕集具接続部３４を高炉側接続部１６に接続する。これにより、第２の捕集具接続部３４を、高炉側接続部１６を介して末端開閉弁１８に接続する（粉粒体捕集具の接続）。
３．次いで、第１の捕集具接続部３３を閉にした状態で、末端開閉弁１８を開にして、高炉５内の高圧の気体を、低圧（大気圧）の中空管３２へ送り込む（開閉弁を開にする）。これにより、中空管３２の内部に、高圧の気体が流入し、高圧の気体の流入に伴って、ランス４に詰まっていた粉粒体も流入して、粉粒体を捕集する。なお、中空管３２の内圧は、大気圧から高圧になる。
４．末端開閉弁１８を閉にして、第１の捕集具接続部３３を開にすることで、中空管３２から、その内部の気体及び／または粉粒体を除去する。このとき、中空管３２の内圧は、高圧から大気圧になる。

上記３の操作で、高炉５から輸送配管３に向けて、高圧の気体とともに、ランス４に詰っていた粉粒体が移動して、中空管３２へ流入し得るが、末端開閉弁１８を１回のみ開にすることによって中空管３２に流入し得る気体及び粉粒体の量は、中空管３２の容量分である。この容量によっては、１回のみ、末端開閉弁１８を開にすることで、気体しか中空管３２に流入しない場合もある。その場合には、粉粒体が中空管３２に流入するまで、上記１〜４の操作を繰り返す。

中空管３２の容量は、２．０〜１５．０リットルであることが好ましい。容量が２．０リットルより小さければ、上記１〜４の操作の繰り返し回数が多くなりすぎて、時間の観点から実用的ではないし、効果的に詰まりを除去できない可能性がある。また、１５．０リットルより大きければ、粉粒体捕集具３１が大きくなりすぎて、取り扱いという点で実用的ではなく、さらには、作業時に高炉内ガスを多量に外部へ放散することになるということや、高温のガスを多量に通すことで、粉粒体捕集具３１自体の破損が懸念されるため好ましくない。中空管の内径は３０．０〜５０．０ｍｍ程度で、ランス内の閉塞物が中空管に移動しやすいようにランスの内径よりは大きいほうが好ましい。また、中空間の長さは２．０〜１０．０ｍが好ましい。

上記４の操作を行う前に、図２及び図３に示すように、第１の捕集具接続部３３に粉粒体捕集袋３５を取り付けて（接続して）おくことが好ましい。粉粒体捕集袋３５を取り付けておいて、この第１の捕集具接続部３３を開にして、中空管３２に流入した気体及び／または粉粒体を粉粒体捕集袋３５へ流入させ、粉粒体を捕集する。この粉粒体捕集袋３５は、濾布であれば、気体が、その粉粒体捕集袋３５から流出して、その内部に粉粒体が残る。

第２の捕集具接続部３４が開閉可能であれば、上記２の操作において、第２の捕集具接続部３４を閉にしておき、上記３の操作において、第２の捕集具接続部３４を開にするという操作をしてもよい。そうすることで、末端開閉弁１８を開にすることのみだけでなく、第２の捕集具接続部３４によっても、高炉５内の高圧の気体を中空管３２へ送り込むタイミングを決めることができる。

中空管３２は可撓性を有することが好ましい。中空管３２が可撓性を有すれば、高圧の気体が中空管３２に送られた場合には、重力により撓んでいた中空管３２は圧力によって緊張する。この緊張によって、作業者は、高炉５からの気体が中空管３２に流入したことを確認し得る。中空管３２に圧力計を設けて、その圧力計が示す圧力の変動で、中空管３２への気体の流入を確認してもよい。

上記４の操作を行なう際には、一酸化炭素を無害化する無害化装置を、中空管内部の粉体を排出する先に接続ないしは粉粒体捕集具３１の近傍に配置しておくことが好ましい。高炉５から排出される気体に含まれる一酸化炭素は人体に有害だからである。

図３に示すように、中空管３２に中空管圧抜弁３６を設けることが好ましい。中空管３２に中空管圧抜弁３６を設けておけば、上記４の操作や可撓性配管圧抜弁１７を開にしても、中空管３２から粉粒体の排出がうまくいかない場合にも、中空管３２の圧抜きを行ないやすくなり、粉粒体捕集具３１の高炉側接続部１６からの取り外しを安全に行なうことができる。なお、当然ではあるが、中空管３２に中空管圧抜弁３６を設けておく場合には、上記３の操作では、中空管圧抜弁３６を閉にしておく。

図１及び図２の実施形態では、ランス４は、送風羽口６に２本設けられているが、送風羽口６に設けられるランス４の本数は、この形態に限られず、１本でも２本以上の複数であってもよい。複数のランス４のうち、詰まったランス４から、本発明の粉粒体捕集具３１を用いて粉粒体を除去する作業と並行しつつ、詰まっていないランス４へは粉粒体を供給することが可能であるため、高炉５に粉粒体を供給しつつ、粉粒体吹込設備１の復旧を図ることができる。

以上の通り、本発明の粉粒体除去方法及び粉粒体捕集具によって、粉粒体吹込設備に詰った粉粒体を、その設備から簡易に除去することが可能となる。

１ 粉粒体吹込設備
２ インジェクションタンク
３ 輸送配管
３ａ 可撓性配管
４ ランス
５ 高炉
６ 送風羽口
１１ 粉粒体開閉弁
１２ 分配元開閉弁
１３ 分配器
１４ 可撓性配管端開閉弁
１５ 供給側接続部
１６ 高炉側接続部
１７ 可撓性配管圧抜弁
１８ 末端開閉弁
２１ キャリアガス
２２ キャリアガス開閉弁
２３ キャリアガス配管
３１ 粉粒体捕集具
３２ 中空管
３３ 捕集具接続部（第１の捕集具接続部）
３４ 捕集具接続部（第２の捕集具接続部）
３５ 粉粒体捕集袋
３６ 中空管圧抜弁
３７ 捕集具接続部開閉弁（第１の捕集具接続部開閉弁）
３８ 捕集具接続部開閉弁（第２の捕集具接続部開閉弁）

Claims (2)

1. 中空管と、該中空管の両端に設けられる２つの捕集具接続部と、を備える粉粒体捕集具を用いて、高炉に接続するランスに詰った粉粒体を、前記ランスから除去する粉粒体除去方法であって、
   前記２つの捕集具接続部のうち第１の捕集具接続部を閉にするとともに、第２の捕集具接続部を、前記ランスの粉粒体入側に配置されかつ閉にされた開閉弁に接続し、
   該開閉弁を開にすることで、前記高炉から、前記中空管の内圧より高い圧力を有する気体とともに、前記ランスの内部に詰まった粉粒体を前記中空管に送ることを特徴とする粉粒体除去方法。
2. 中空管と、
   該中空管の両端に設けられた２つの捕集具接続部と、を備えることを特徴とする粉粒体捕集具。

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