JP2019167600A - Ｐｃｉを安定的に行う方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高炉における微粉炭吹き込みにおいて、詰まりの発生を未然に防止して、微粉炭吹き込みひいては高炉の操業を安定的に行う方法を提供することを目的とする。【解決手段】気流輸送される微粉炭を分配器によって羽口数に応じて分岐させ、分岐吹き込み管を通して高炉内へ吹き込む、微粉炭吹き込み方法であって、前記分岐配管のそれぞれに流量調整弁および流量計を備え、前記流量調整弁の開度の増減を繰り返して、前記流量計で測定される流量が所定の範囲内となるように制御することを特徴とする、微粉炭吹き込み方法。【選択図】なし

Description

本発明は、高炉におけるＰＣＩ（Pulverized Coal Injection:微粉炭吹き込み）を安定的に行う方法に関係する。

高炉の主たる還元材はコークスであるが、羽口から補助燃料として微粉炭（Pulverized Coal：ＰＣ）を吹込むことにより高生産性、高効率化、大型化が促進されてきた。一般的に、微粉炭吹き込み（ＰＣＩ）装置は、石炭を所定の粒度に粉砕した後、粉砕した微粉炭をキャリアーガスに乗せて吹き込み本管に吹き込み、分配器により羽口数に応じて分岐させた分岐吹き込み管を通して高炉内へ吹き込む。

当然のことながら、高炉を安定に操業するために、微粉炭（ＰＣ）は安定的に高炉に注入されることが望まれる。しかしながら、実際の操業では、微粉炭やあるいは微粉炭内に混在している木片、ウエス、ビニール、糸くず等の異物が、微粉炭吹き込み装置の配管やノズル等で詰まることがしばしばある。そのような詰まりは、高炉の安定操業に大きな悪影響を及ぼすため、詰まりが生じた系統の吹き込みラインからの吹き込みを停止し、逆洗パージガス等を詰まり部に吹き込んで、詰まりを解消することが行われてきた。

特許文献１は、微粉炭を収容するインジェクションタンク内のノズルに詰まりが発生した際に、ノズルから羽口へ向かって伸びる配管の一部を切り離して、切り離し部に除塵機（フィルター）を接続し、インジェクションタンクに内圧を掛けて、ノズル詰まりを解消することを提案している。すなわち、特許文献１は、詰まりを逆洗してインジェクションタンク内へ戻すのではなく、詰まりを系外の除塵機（フィルター）に捕捉させることを提案しており、これにより詰まりを生じた原因材料が再度詰まりを生じる可能性を払拭できるとしている。

ただし、特許文献１の方法は、詰まりが生じた後の対処方法であって、詰まり除去までに時間がかかり過ぎてしまい、吹込みノズル先端の溶損や吹込みバランスの不均一により炉況が乱れるなど、二次的に種々の問題を引き起こすことが考えられる。

特許文献２は、詰まり解消のための逆洗ラインおよび詰まりの発生を検出する装置を、あらかじめ微粉炭吹き込み配管に設けておくことを提案している。吹込管内での詰まりの発生が検出されると、直ちに逆洗ラインで詰まりを解消するとしている。具体的には、微粉体自体はかなりの高温状態（約８０℃）で搬送されるため、微粉体が搬送されている間は、分岐吹込管は高温状態に保たれるが、一旦詰まりが生じると管自体の温度が低下することに着目して、分岐吹込管内での詰まりを検出するとしている。

特開２００６−６３４１７号公報 特開平５−３２０７２６号公報

特許文献１および特許文献２の方法は、いずれも、詰まりが生じた後の対処方法であって、未然に詰まりを防止するものではない。また、これらの方法は、本来の微粉炭吹き込み装置に加えて、追加的な設備や操作を必要とするものであり、コストや作業上の負担が大きい。

上記の状況に鑑みて、本願発明は、高炉における微粉炭吹き込みにおいて、詰まりの発生を未然に防止して、微粉炭吹き込みひいては高炉の操業を安定的に行う方法を提供することを目的とする。

本発明により以下の態様が提供される。

［１］気流輸送される微粉炭を分配器によって羽口数に応じて分岐させ、分岐吹き込み管を通して高炉内へ吹き込む、微粉炭吹き込み方法であって、
前記分岐配管のそれぞれに流量調整弁および流量計を備え、
前記流量調整弁の開度の増減を繰り返して、前記流量計で測定される流量が所定の範囲内となるように制御することを特徴とする、微粉炭吹き込み方法。
［２］前記分岐配管の少なくとも一つにパージを行い、順次、前記パージを行っていない分岐配管にパージを行うことを特徴とする、［１］に記載の方法。

本発明により、微粉炭の詰まりが予防でき、微粉炭が安定的に高炉に注入され、高炉の安定操業に資することができる。また、本発明の方法は、詰まりを解消するための追加的な設備や作業を必要とせず、コストや作業負荷の低減に資する。

図１は、一般的な微粉炭供給・分配経路を示す図である。 図２は、分配器の基本構造を示す図である。 図３は、本発明に用いることのできるボール弁等を示す図である。

本発明の実施態様について説明する。
一般的な微粉炭吹き込み（ＰＣＩ）装置では、石炭を所定の粒度に粉砕した後、粉砕した微粉炭をキャリアーガスに乗せて吹き込み本管に吹き込み、分配器により羽口数に応じて分岐させた分岐吹き込み管を通して高炉内へ吹き込む。本発明による方法は、一般的な微粉炭吹き込み（ＰＣＩ）装置に適用可能である。

まず、微粉炭吹き込み装置の一般的な装置構成について、図１を参照しながら説明する。微粉炭は、通常、図１に示す送給・分配経路に従って羽口９に到達し、熱風ともに高炉１２内に吹き込まれる。
即ち、まず、微粉炭（ＰＣ）は、フィードタンク１に貯留された後、弁２の開放により微粉炭気送流となって、気送支管３ 、分岐配管４を経て分配器５へ分配、送給される。なお、分配器５およびそれに繋がる分岐配管４,８は複数存在するが、図１では簡略化して表現している。
微粉炭は、分配器５において、先端を羽口９内に置く分岐配管８に分配、送給され、最終的に、送風本管１１から送風支管１０を経て吹き込まれる熱風とともに、羽口９から高炉１２内に吹き込まれる。
分配器５は、図２に示すように、逆円錐形の下部中央に設けた直管Ｄ１に続いて設けた周壁Ｄ４、及び、該周壁Ｄ４の所定高さ位置の内周面に所定間隔をもって設けた分岐配管８から構成されている。
本来、分配装置は、微粉炭気流を各分岐配管に均等に分配することにより、微粉炭を各羽口から炉内に均等に吹き込み、高炉の炉周方向における熱管理を円滑に行い、かつ、熱分布を安定させるものである。
しかしながら、実際の微粉炭吹き込みでは、微粉炭やあるいは微粉炭内に混在している木片、ウエス、ビニール、糸くず等の異物が、微粉炭吹き込み装置の配管やノズル等で詰まることがしばしばある。

この微粉炭等の詰まりを解消すべく、本発明によれば、分岐配管のそれぞれに適用可能な流量調整弁及び流量計が備えられる。流量調整弁の本来の用途は、高炉の運転モードに応じて、弁開度を調節して、高炉内へ吹き込まれる微粉炭の量を調節することである。本発明による流量調整弁では、前記の微粉炭の吹き込み量を調節する操作に加えて、開度を微小な範囲内で増減させることを繰り返す。開度を一定に保持していると、高炉内の圧力の変動や、吹き込まれる微粉炭およびそこに含まれる不純物等の性状（例えば、粒径の大きな微粉炭や粘着性の高い材料の混在等がある）により、弁開口部に微粉炭等が引っかかり、それが起点となってさらに微粉炭等が開口部に堆積し、開口部の閉塞（詰まり）に至ることがある。しかし、本発明により、弁開度が微小な範囲で増減する、すなわち弁の開口部が微小な範囲で閉じたり開いたりする（狭くなったり広くなったりする）ことにより、初期段階の微粉炭等の弁開口部への引っかかりが解消でき、その後の開口部の閉塞（詰まり）に至ることを予防できることを、本発明者が知見した。ここで、微小な範囲は、高炉の運転条件、微粉炭の吹き込み条件、微粉炭の性状、流量調整弁の弁特性等に基づいて、予め最適な範囲を適宜求めておくことができる。一例として、全閉の開度を０％、全開の開度を１００％としたときに、±数％以内、例えば±１０％以内、±７％以内、±５％以内、±３％以内と任意設定が可能である。弁開度を増減するための時間も、高炉の運転条件、微粉炭の吹き込み条件、微粉炭の性状、流量調整弁の弁特性等に基づいて、予め最適な範囲を適宜求めて、任意に設定することができる。一例として、弁開度を数分周期（例えば、数１０分から１分の任意の周期）で増減させてもよく、数秒周期（例えば数１００秒から１秒の任意の周期）で増減させてもよく、最短1秒周期で増減させてもよい。また、流量調整弁の開度調整は、電動式制御、気動式制御等の方法を用いることができる。

本発明によれば、分岐配管のそれぞれには、流量調整弁とともに、流量計が備えられる。この流量計により、分岐配管での微粉炭およびまたはキャリアーガスの流量を監視することが可能である。初期段階の微粉炭等の弁開口部への引っかかりが発生すると、実際の開口部が減少し、流量は低下する。逆に、そのような流量の低下から、初期段階の微粉炭等の弁開口部への引っかかり有無、を検知することができる。ただし、本発明によれば、流量調整弁の開度の増減を繰り返す間に、初期段階の微粉炭等の弁開口部への引っかかりが解消でき、引っかかりによって低下した流量が低下する前の状態に回復する。流量計により、このような流量の低下、回復を監視し、微粉炭が安定的に吹き込まれている状況を確認することができる。そのため、本発明では、流量調整弁の開度の増減を繰り返して、流量計で測定される流量が所定の範囲内となるように制御する。所定の範囲の流量は、高炉の運転条件、微粉炭の吹き込み条件、微粉炭の性状、流量調整弁の弁特性等に基づいて、予め最適な範囲を適宜求めておくことができる。一例として、目標とする吹き込み流量を１００％としたときに、±数％以内、例えば±１０％以内、±７％以内、±５％以内、±３％以内としてもよい。吹き込み流量の目標値に対して、実際の流量値が大きく低下している場合は、詰まりが発生している可能性があるため、後述するパージ操作を開始してもよい。

分岐配管のそれぞれに備えられる流量調整弁は、一般的な粉体等を流通し、その流量を調整することのできる弁、例えば、ボール弁等を使用することが可能である。本発明の要部は、弁開度が微小な範囲で増減する、すなわち弁の開口部が微小な範囲で閉じたり開いたりする（狭くなったり広くなったりする）ことにより、初期段階の微粉炭等の弁開口部への引っかかりが解消でき、その後の開口部の閉塞（詰まり）に至ることを予防するものである。したがって、本発明で用いる弁は、特定の弁に限定されず、一般的な流量調整弁を用いることができる。
図３は、流量調整弁の一態様を示す断面模式図である。図３では、バタフライ弁、ボール弁の例を図示している。図示されないがグローブ弁等を用いてもよく、またこれらの弁を組み合わせて用いてもよい。

分岐配管の詰まりを予防するために、分岐配管にパージを行うことは有益であり、好ましい。パージにより、初期段階の微粉炭等の弁開口部への引っかかりが解消でき、その後の開口部の閉塞（詰まり）に至ることを予防できるからである。ただし、パージを行う配管において、パージを行いながら同時に微粉炭の供給をすることは現実的ではない。つまり、パージを行う際はその分岐配管からの微粉炭供給は停止され、さらにパージガスのみが高炉内へ流入することになる。そのため、複数の分岐配管を同時多発的にパージすると、高炉内の運転条件、特に燃焼条件への影響が大きい。そのような大きな影響を及ぼすことを避けるために、分岐配管の少なくとも一つにパージを行い、順次、パージを行っていない分岐配管にパージを行うことが望ましい。これにより、備えられた分岐配管の全てについて、順次パージをすることが可能であり、分岐配管の詰まりの予防に資することができる。例えば、高炉の円周方向に並んで配置された分岐配管であれば、時計回り方向に順次パージを行ってもよい。大規模な高炉であれば、微粉炭吹き込み装置が複数系統備えられていることもあり、そのような場合は、高炉内の運転条件、特に燃焼条件への影響が問題にならない範囲で、各系統ごとの分岐配管の順次行うパージを同時並行的に行ってもよい。また、上述した順次行うパージは、所定の間隔で行ってもよい。さらに、当該間隔を、高炉の運転モードに応じて、長くしたり短くしたりしてもよい。これらにより、さらに分岐配管の詰まりの予防に資することができる。

Claims (2)

1. 気流輸送される微粉炭を分配器によって羽口数に応じて分岐させ、分岐吹き込み管を通して高炉内へ吹き込む、微粉炭吹き込み方法であって、
   前記分岐配管のそれぞれに流量調整弁および流量計を備え、
   前記流量調整弁の開度の増減を繰り返して、前記流量計で測定される流量が所定の範囲内となるように制御することを特徴とする、微粉炭吹き込み方法。
2. 前記分岐配管の少なくとも一つにパージを行い、順次、前記パージを行っていない分岐配管にパージを行うことを特徴とする、請求項１に記載の方法。