JP3379946B2 - 粉砕石炭の導入装置 - Google Patents
粉砕石炭の導入装置Info
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B5/00—Making pig-iron in the blast furnace
- C21B5/001—Injecting additional fuel or reducing agents
- C21B5/003—Injection of pulverulent coal
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Description
【発明の詳細な説明】
発明の分野
本発明は銑鉄製造装置における高価な石炭の代りに粉
砕石炭を使用する溶鉱炉（a blast furnace）におい
て、粉砕石炭の燃焼を改善するために酸素が使用される
粉砕石炭の導入装置に関する。特に本発明は粉砕石炭の
燃焼性を改善するためのパイプの内部表面にディンプル
を形成した粉砕石炭の導入装置に関する。
砕石炭を使用する溶鉱炉（a blast furnace）におい
て、粉砕石炭の燃焼を改善するために酸素が使用される
粉砕石炭の導入装置に関する。特に本発明は粉砕石炭の
燃焼性を改善するためのパイプの内部表面にディンプル
を形成した粉砕石炭の導入装置に関する。
先行技術の記載
通常溶鉱炉の銑鉄製造工程においては、第１図aに示
すように、原料としての鉄鉱石及び燃料としてのコーク
スを炉の頂部から供給し、一方熱風を炉の下部に形成し
た羽口から供給する。コークスの燃焼により、銑鉄及び
スラグが生成する。溶鉱炉の銑鉄製造工程の進歩に従っ
て、現在では、粉砕石炭供給用羽口を設けた粉砕石炭導
入装置４の使用により、高価なコークスを粉砕石炭で置
き換えている。上記のように粉砕石炭を供給する溶鉱炉
の場合には、導水路３（燃焼域）と呼ばれる大きな窪み
を高温空気流動のために羽口の前に設けている。第１図
bは、導水路３の詳細を示している。
すように、原料としての鉄鉱石及び燃料としてのコーク
スを炉の頂部から供給し、一方熱風を炉の下部に形成し
た羽口から供給する。コークスの燃焼により、銑鉄及び
スラグが生成する。溶鉱炉の銑鉄製造工程の進歩に従っ
て、現在では、粉砕石炭供給用羽口を設けた粉砕石炭導
入装置４の使用により、高価なコークスを粉砕石炭で置
き換えている。上記のように粉砕石炭を供給する溶鉱炉
の場合には、導水路３（燃焼域）と呼ばれる大きな窪み
を高温空気流動のために羽口の前に設けている。第１図
bは、導水路３の詳細を示している。
コークス及び粉砕石炭の大部分は、鉱石還元に必要な
熱を供給するために、導水路３で燃焼される。しかしな
がら、場合によっては、未燃焼粉砕石炭は溶鉱炉内のコ
ークス層を通り抜け、炉の外部に部分的に排出され、ガ
ス速度が比較的遅くなっているコークス層内に部分的に
集積される。集積された未燃焼粉砕石炭は炉の内部域に
残り、ガス流動性を変える。さらに、導水路の大きさを
減少するため、炉の内部温度を下げ、通気抵抗を増加す
る。粉砕石炭供給量が増加すると、粉砕石炭の燃焼効率
の低下は著しいものとなり、その結果銑鉄の製造コスト
は増加する。
熱を供給するために、導水路３で燃焼される。しかしな
がら、場合によっては、未燃焼粉砕石炭は溶鉱炉内のコ
ークス層を通り抜け、炉の外部に部分的に排出され、ガ
ス速度が比較的遅くなっているコークス層内に部分的に
集積される。集積された未燃焼粉砕石炭は炉の内部域に
残り、ガス流動性を変える。さらに、導水路の大きさを
減少するため、炉の内部温度を下げ、通気抵抗を増加す
る。粉砕石炭供給量が増加すると、粉砕石炭の燃焼効率
の低下は著しいものとなり、その結果銑鉄の製造コスト
は増加する。
この問題を解決するためには、一般的な技術として、
純酸素を増加し、それにより粉砕石炭の燃焼効率を改善
する。羽口を通しての純酸素の富裕化（enrichment）を
実行することにより、熱風流中の酸素濃度を高め、粉砕
石炭の燃焼を促進する。しかしながら、この方法では、
熱風流量が大きく増加し、それゆえに、酸素を大きく富
裕化しても、実際の酸素濃度は数％富裕化するだけであ
る。その結果最終的結果は不十分なものとなる。さら
に、酸素製造装置の新設費用は非常に高く、それゆえ、
酸素増加の実行には限界がある。
純酸素を増加し、それにより粉砕石炭の燃焼効率を改善
する。羽口を通しての純酸素の富裕化（enrichment）を
実行することにより、熱風流中の酸素濃度を高め、粉砕
石炭の燃焼を促進する。しかしながら、この方法では、
熱風流量が大きく増加し、それゆえに、酸素を大きく富
裕化しても、実際の酸素濃度は数％富裕化するだけであ
る。その結果最終的結果は不十分なものとなる。さら
に、酸素製造装置の新設費用は非常に高く、それゆえ、
酸素増加の実行には限界がある。
一方、上述の問題を解決するために、最近では、粉砕
石炭導入装置の構造を変更することに努力が集中してい
る。
石炭導入装置の構造を変更することに努力が集中してい
る。
第２図aは、導入装置の一態様を示す。この図面に示
すように、粉砕石炭導入装置１０は同軸タイプであり、
そして粉砕石炭は内部パイプ１２を通して供給され、一
方純酸素は外部パイプ１１を通って供給される。かくし
て酸素濃度は燃焼効率を改善するために増加される。こ
の方法においては、燃焼効率は、熱風酸素増加を実行す
る方法に比してある程度改善される。この方法では、し
かしながら、外部酸素は粉砕石炭流の中に入り込むこと
はできず、燃焼は外部域でのみ進行する。
すように、粉砕石炭導入装置１０は同軸タイプであり、
そして粉砕石炭は内部パイプ１２を通して供給され、一
方純酸素は外部パイプ１１を通って供給される。かくし
て酸素濃度は燃焼効率を改善するために増加される。こ
の方法においては、燃焼効率は、熱風酸素増加を実行す
る方法に比してある程度改善される。この方法では、し
かしながら、外部酸素は粉砕石炭流の中に入り込むこと
はできず、燃焼は外部域でのみ進行する。
第２図bは、上述の問題を解決するための他の努力を
示す。この方法では、酸素流回転機（swirler）２３を
同軸パイプの間に形成し、粉砕石炭の内部領域で渦を形
成するようにしている。しかしながら、広く認識されて
いるように、回転機の設置効果は、バーナーの構造にど
の程度適しているかに依存している。換言するならば、
スパイラル角度が深すぎると酸素は粉砕石炭の内部より
も外部に向かうこととなる。その結果、燃焼効率は低下
する。他方、角度が浅すぎると、第２図aに示すような
一般的な同軸ランスの場合と変わらない。
示す。この方法では、酸素流回転機（swirler）２３を
同軸パイプの間に形成し、粉砕石炭の内部領域で渦を形
成するようにしている。しかしながら、広く認識されて
いるように、回転機の設置効果は、バーナーの構造にど
の程度適しているかに依存している。換言するならば、
スパイラル角度が深すぎると酸素は粉砕石炭の内部より
も外部に向かうこととなる。その結果、燃焼効率は低下
する。他方、角度が浅すぎると、第２図aに示すような
一般的な同軸ランスの場合と変わらない。
努力のさらに他の態様としては、シングルパイプを拡
張した粉砕石炭導入装置がる。この場合シングルパイプ
の直径を急激に増加して、供給パイプの先端で粉砕石炭
の乱流を引き起すに十分なようにする。この方法では、
しかしながら、補助装置の大規模な改良が必要である。
さらに、拡張パイプを羽口内に設置すると、羽口の断面
積が減少し、それにより、溶鉱炉への熱風の導入を妨
げ、生産性を低下する。
張した粉砕石炭導入装置がる。この場合シングルパイプ
の直径を急激に増加して、供給パイプの先端で粉砕石炭
の乱流を引き起すに十分なようにする。この方法では、
しかしながら、補助装置の大規模な改良が必要である。
さらに、拡張パイプを羽口内に設置すると、羽口の断面
積が減少し、それにより、溶鉱炉への熱風の導入を妨
げ、生産性を低下する。
さらに他の試みとして、燃焼効率を改善するために、
２本のシングルパイプを設置した偏芯２重ランスがあ
る。しかしながら、２本の粉砕石炭導入パイプを１個の
羽口に設置すると、導入パイプの数が２倍となっている
ため、上記したように、断面積を減少することとなり、
それゆえ、生産性及び炉の条件安定性を低下するのみな
らず、操作にトラブルが生じ易い。
２本のシングルパイプを設置した偏芯２重ランスがあ
る。しかしながら、２本の粉砕石炭導入パイプを１個の
羽口に設置すると、導入パイプの数が２倍となっている
ため、上記したように、断面積を減少することとなり、
それゆえ、生産性及び炉の条件安定性を低下するのみな
らず、操作にトラブルが生じ易い。
その上、さらに他の試みとして、酸素供給角度を粉砕
石炭流に酸素を強制的に混合するように変えたものがあ
る。この場合、しかしながら、燃焼効率は改善されるけ
れども、火炎の幅が拡がり、羽口に損傷を与えることと
なる。さらに、パイプの先端部は供給角度を変えるため
に少し突出し、その突出部は粉砕石炭流の連続した衝突
により摩耗する。
石炭流に酸素を強制的に混合するように変えたものがあ
る。この場合、しかしながら、燃焼効率は改善されるけ
れども、火炎の幅が拡がり、羽口に損傷を与えることと
なる。さらに、パイプの先端部は供給角度を変えるため
に少し突出し、その突出部は粉砕石炭流の連続した衝突
により摩耗する。
発明の要約
本発明の意図は、上述した従来技術の不利益を解決す
ることにある。
ることにある。
本発明の目的は、溶鉱炉等の羽口が損傷せず、しかも
粉砕石炭の燃焼効率が著しく改善された粉砕石炭導入装
置を提供することにある。
粉砕石炭の燃焼効率が著しく改善された粉砕石炭導入装
置を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明の粉砕石炭導入装
置は、羽口に粉砕石炭を供給する円筒状内部パイプ；内
部パイプを同軸で取り囲む円筒状外部パイプ；内部パイ
プの表面に形成された螺旋状回転機；内部パイプを通っ
て供給される粉砕石炭；及び外部パイプと内部パイプの
間を通って供給される可燃性流体とからなる。粉砕石炭
導入装置はさらに、流体の流動抵抗を減少して粉砕石炭
と流体との混合を改善する内部パイプの先端部表面に形
成された複数のディンプルを含んでいる。
置は、羽口に粉砕石炭を供給する円筒状内部パイプ；内
部パイプを同軸で取り囲む円筒状外部パイプ；内部パイ
プの表面に形成された螺旋状回転機；内部パイプを通っ
て供給される粉砕石炭；及び外部パイプと内部パイプの
間を通って供給される可燃性流体とからなる。粉砕石炭
導入装置はさらに、流体の流動抵抗を減少して粉砕石炭
と流体との混合を改善する内部パイプの先端部表面に形
成された複数のディンプルを含んでいる。
本発明の他の態様は、粉砕石炭導入装置は、羽口に粉
砕石炭を供給するための円筒状内部パイプ；内部パイプ
を同軸上で取り囲む円筒状外部パイプ；内部パイプの表
面に形成された螺旋状の流路；内部パイプを通って供給
れる粉砕石炭；及び内部パイプと外部パイプの間を通っ
て供給される可燃性流体とからなる。この粉砕石炭導入
装置はさらに、内部パイプの先端部表面の一部に形成さ
れた複数のディンプル；及びW/D＝０．５から４である
装置を含んでいる。Dはディンプルの深さを示し、Wはデ
ィンプルの幅を示す。
砕石炭を供給するための円筒状内部パイプ；内部パイプ
を同軸上で取り囲む円筒状外部パイプ；内部パイプの表
面に形成された螺旋状の流路；内部パイプを通って供給
れる粉砕石炭；及び内部パイプと外部パイプの間を通っ
て供給される可燃性流体とからなる。この粉砕石炭導入
装置はさらに、内部パイプの先端部表面の一部に形成さ
れた複数のディンプル；及びW/D＝０．５から４である
装置を含んでいる。Dはディンプルの深さを示し、Wはデ
ィンプルの幅を示す。
本発明の上記目的及び他の利益は下記添付図面を参照
した本発明の好ましい態様の詳細な説明により明らかに
なるであろう。
した本発明の好ましい態様の詳細な説明により明らかに
なるであろう。
好ましい態様の詳細な説明
本発明の粉砕石炭導入装置の第１の態様は、第３図に
示すように、円筒状内部パイプ３２；内部パイプを同軸
上で取り囲んで同軸パイプ構造を形成する円筒状外部パ
イプ３１；及び内部パイプ３２の表面に形成された螺旋
状回転機３３からなる。
示すように、円筒状内部パイプ３２；内部パイプを同軸
上で取り囲んで同軸パイプ構造を形成する円筒状外部パ
イプ３１；及び内部パイプ３２の表面に形成された螺旋
状回転機３３からなる。
従来の粉砕石炭導入装置とは異なり、本発明の粉砕石
炭導入装置は内部パイプ３２の表面に複数の半球状ディ
ンプルを備えている。半球状ディンプルは、内部パイプ
先端部から１００mmの距離に形成されているのが好まし
い。２本のパイプ間を流体が流動する場合には、口部で
生ずる撹拌を克服して安定な流れを確保するための導入
部が必要である。層流の場合には、この値はレイノルズ
数の０．０５倍に相当するが、乱流の場合にはそれはは
るかに小さい。本発明の場合には、長さ１００mmを超え
る乱流で、十分に発達した流体流れを得ることができ
た。円筒状内部パイプは液状燃料あるいはガス状燃料を
羽口に供給することができる。
炭導入装置は内部パイプ３２の表面に複数の半球状ディ
ンプルを備えている。半球状ディンプルは、内部パイプ
先端部から１００mmの距離に形成されているのが好まし
い。２本のパイプ間を流体が流動する場合には、口部で
生ずる撹拌を克服して安定な流れを確保するための導入
部が必要である。層流の場合には、この値はレイノルズ
数の０．０５倍に相当するが、乱流の場合にはそれはは
るかに小さい。本発明の場合には、長さ１００mmを超え
る乱流で、十分に発達した流体流れを得ることができ
た。円筒状内部パイプは液状燃料あるいはガス状燃料を
羽口に供給することができる。
半球状ディンプルは、内部パイプ３２と外部パイプ３
１との間を流れる可燃性流体の流動抵抗を減少し、これ
により導入装置の先端部で発生する渦による混合を改良
する。上記において、可燃性流体は通常酸素である。
１との間を流れる可燃性流体の流動抵抗を減少し、これ
により導入装置の先端部で発生する渦による混合を改良
する。上記において、可燃性流体は通常酸素である。
流体の流れの表現に、流体流動の乱流度が使用され、
このためにレイノルズ数が使用される。
このためにレイノルズ数が使用される。
＜式１＞
レイノルズ数＝パイプ直径×速度×流体密度／流速
レイノルズ数が２０００以下では流れは層流タイプで
あり、２０００以上では流れは乱流タイプである。レイ
ノルズ数２０００超えの乱流の場合には、パイプの表面
条件により流動パターンが劇的に変化する部分がある。
本発明では可燃性流体はレイノルズ数２０００から４０
０、０００の範囲で供給される。
あり、２０００以上では流れは乱流タイプである。レイ
ノルズ数２０００超えの乱流の場合には、パイプの表面
条件により流動パターンが劇的に変化する部分がある。
本発明では可燃性流体はレイノルズ数２０００から４０
０、０００の範囲で供給される。
本発明の半球状ディンプルの場合には、レイノルズ数
４０、０００から４００、０００でパイプ内抵抗は１／
２に減少し、流体の流れが円滑となり、パイプ先端部で
の流体の混合は促進される。一般に使用される酸素富裕
化量は約３００Nm3/hrであり、外部内径４１mmであり、
内部パイプ外径３４mm間を通る流動酸素のレイノルズ数
は約１００、０００である。従って、内部パイプの表面
にディンプルを設けると、燃焼効率は改善される。内部
パイプ表面に設けられた半球状ディンプルは、ジグザグ
状に配置するのが好ましい。
４０、０００から４００、０００でパイプ内抵抗は１／
２に減少し、流体の流れが円滑となり、パイプ先端部で
の流体の混合は促進される。一般に使用される酸素富裕
化量は約３００Nm3/hrであり、外部内径４１mmであり、
内部パイプ外径３４mm間を通る流動酸素のレイノルズ数
は約１００、０００である。従って、内部パイプの表面
にディンプルを設けると、燃焼効率は改善される。内部
パイプ表面に設けられた半球状ディンプルは、ジグザグ
状に配置するのが好ましい。
以下本発明を具体例に基づいて説明する。
＜実施例１＞
螺旋状の回転機を備えた通常の同軸粉砕石炭導入装置
及びディンプルを備えた同軸粉砕石炭導入装置につい
て、酸素と粉砕石炭の混合効率を調べるために実験し
た。試験結果を第４図に示す。
及びディンプルを備えた同軸粉砕石炭導入装置につい
て、酸素と粉砕石炭の混合効率を調べるために実験し
た。試験結果を第４図に示す。
通常の螺旋状回転機のみを採用したた第４図aの場合
には、内部域における酸素濃度は５０％であった。さら
にパイプの軸方向に流体が進むにつれて、酸素は周辺部
に拡散し、しかも粉砕石炭と酸素間の混合効率は減少し
た。
には、内部域における酸素濃度は５０％であった。さら
にパイプの軸方向に流体が進むにつれて、酸素は周辺部
に拡散し、しかも粉砕石炭と酸素間の混合効率は減少し
た。
他方、本発明の装置で実験した第４図bの場合には、
内部域の酸素濃度は６０％であった。さらに、流体がパ
イプの軸方向に進んでも酸素はパイプの周辺域に拡散し
ない。それ故、流体の中心域における酸素濃度は徐徐に
増加する。
内部域の酸素濃度は６０％であった。さらに、流体がパ
イプの軸方向に進んでも酸素はパイプの周辺域に拡散し
ない。それ故、流体の中心域における酸素濃度は徐徐に
増加する。
＜実施例２＞
２種類の同軸パイプの燃焼効率を調べるために、補助
燃焼材料としての酸素ガス、運搬用ガスとしての窒素ガ
ス及び燃料としてのガス状燃料を使用して実験した。
燃焼材料としての酸素ガス、運搬用ガスとしての窒素ガ
ス及び燃料としてのガス状燃料を使用して実験した。
第５図は、２種類の同軸パイプについての実験結果を
示す。第５図aは炎の中心温度の測定結果を示し、第５
図bは炎の周辺温度の測定結果を示す。
示す。第５図aは炎の中心温度の測定結果を示し、第５
図bは炎の周辺温度の測定結果を示す。
炎の中心温度の測定結果は、第５図aに示すように、
本発明の装置の場合には、ほとんど１００％の燃焼が前
半部で起こり、それ故、前半部の中心温度は従来の場合
に比して約２００〜３００℃高い。後半部では燃焼され
るべき燃料がなく、それ故後半部では温度はむしろ低下
している。
本発明の装置の場合には、ほとんど１００％の燃焼が前
半部で起こり、それ故、前半部の中心温度は従来の場合
に比して約２００〜３００℃高い。後半部では燃焼され
るべき燃料がなく、それ故後半部では温度はむしろ低下
している。
一方、周辺部の温度は、第５図bに示すように、本発
明の装置の場合には、周辺部の炎温度は約２００℃低
い。これはコールドローリング実験（cold rolling exp
eriment）に相当し、酸素が周辺域に拡散せず、中心域
に集中しているという事実による。
明の装置の場合には、周辺部の炎温度は約２００℃低
い。これはコールドローリング実験（cold rolling exp
eriment）に相当し、酸素が周辺域に拡散せず、中心域
に集中しているという事実による。
＜実施例３＞
溶鉱炉を操業するときに、導水路における実際の燃焼
効率を比較するために、粉砕石炭導入装置３４に１５０
kg/t-pの粉砕石炭及び１０、０００Nm3/hrの酸素富裕化
を適用した。これにより導水路における最高温度が測定
された。結果を第６図に示す。
効率を比較するために、粉砕石炭導入装置３４に１５０
kg/t-pの粉砕石炭及び１０、０００Nm3/hrの酸素富裕化
を適用した。これにより導水路における最高温度が測定
された。結果を第６図に示す。
第６図に示すように、本発明の装置は従来の装置に比
して、燃焼効率は約１〜２％増加し、そしてこのため
に、燃料は約２kg/ton-pig減少した。
して、燃焼効率は約１〜２％増加し、そしてこのため
に、燃料は約２kg/ton-pig減少した。
第７図は本発明による粉砕石炭導入装置の第２の具体
例を示す。
例を示す。
本発明の粉砕石炭導入装置の第２の具体例において
は、複数のディンプル１０５を厚さtを有する内部パイ
プ１４２の先端部の表面に形成した。ディンプル１０５
の深さをDと呼び、ディンプル１０５の幅をWと呼ぶ。W/
Dは０．５から４に設計される。近来使用されている酸
素富裕化量２０から４００Nm3/hrであり、かつ外部パイ
プ１４５（内径４１mm）と内部パイプ１４２（外径３１
mm）との間を酸素が通過する場合には、レイノルズ数は
６０、０００から２００、０００となる。それ故、ディ
ンプル１０５を内部パイプ１４２の表面に形成すると、
内部パイプ１４２の粉砕石炭流路１５０を通る燃料の流
れと内部パイプ１４２と外部パイプ１４５の間を通る流
体間の混合が改善される。しかしながら、ディンプルの
形状により異なる効果が発生する。それ故、下記するよ
うな種々の形状のディンプルを採用して実験により燃焼
効率を得た。
は、複数のディンプル１０５を厚さtを有する内部パイ
プ１４２の先端部の表面に形成した。ディンプル１０５
の深さをDと呼び、ディンプル１０５の幅をWと呼ぶ。W/
Dは０．５から４に設計される。近来使用されている酸
素富裕化量２０から４００Nm3/hrであり、かつ外部パイ
プ１４５（内径４１mm）と内部パイプ１４２（外径３１
mm）との間を酸素が通過する場合には、レイノルズ数は
６０、０００から２００、０００となる。それ故、ディ
ンプル１０５を内部パイプ１４２の表面に形成すると、
内部パイプ１４２の粉砕石炭流路１５０を通る燃料の流
れと内部パイプ１４２と外部パイプ１４５の間を通る流
体間の混合が改善される。しかしながら、ディンプルの
形状により異なる効果が発生する。それ故、下記するよ
うな種々の形状のディンプルを採用して実験により燃焼
効率を得た。
第８図に説明するように、ディンプル１０５の形状
は、ディンプル１０５の深さD及びディンプル１０５の
幅Wによりいろいろと異なってくる。ディンプル底部直
径がディンプル頂部の直径と異なる場合、前者が後者と
同じ場合、前者が後者よりも大きい場合に区別される。
第８図a、第８図b及び第８図cはディンプルの断面形状
が円形である場合を、第８図d、第８図eは断面形状が角
状である場合を示す。
は、ディンプル１０５の深さD及びディンプル１０５の
幅Wによりいろいろと異なってくる。ディンプル底部直
径がディンプル頂部の直径と異なる場合、前者が後者と
同じ場合、前者が後者よりも大きい場合に区別される。
第８図a、第８図b及び第８図cはディンプルの断面形状
が円形である場合を、第８図d、第８図eは断面形状が角
状である場合を示す。
＜実施例４＞
第９図aは、W/Dが４、２及び１である場合の、ランス
の内部パイプ及び外部パイプの酸素を富裕化した時の、
燃焼状態を対比して示すグラフである。Dはディンプル
ノ深さを示し、Wはディンプルの幅を示す。これらの実
験によれば、W/Dが２である場合に最も優れた結果を示
した。すなわち、W/Dが２であるとき、先端部から最初
の点での温度が最も高かった。第２点の温度も高く、一
方第３、第４及び第５点（残余の燃料は燃焼されてい
た）での温度は低かった。このことから、燃焼効率はW/
Dが２のときに最も高かった。
の内部パイプ及び外部パイプの酸素を富裕化した時の、
燃焼状態を対比して示すグラフである。Dはディンプル
ノ深さを示し、Wはディンプルの幅を示す。これらの実
験によれば、W/Dが２である場合に最も優れた結果を示
した。すなわち、W/Dが２であるとき、先端部から最初
の点での温度が最も高かった。第２点の温度も高く、一
方第３、第４及び第５点（残余の燃料は燃焼されてい
た）での温度は低かった。このことから、燃焼効率はW/
Dが２のときに最も高かった。
＜実施例５＞
第９図bは、ランスの厚さtとディンプルの深さDとの
比、D/tが０．９、０．５及び０である場合の燃焼状態
を対比して示すグラフである。なお、酸素富裕化は外部
パイプと内部パイプの間で行った。燃焼効率はD/tが
０．９であるときに最も高かった。
比、D/tが０．９、０．５及び０である場合の燃焼状態
を対比して示すグラフである。なお、酸素富裕化は外部
パイプと内部パイプの間で行った。燃焼効率はD/tが
０．９であるときに最も高かった。
＜実施例６＞
第９図cは、W/Dが２である場合に、ディンプル間の距
離Lが０である場合、及びパイプ外径の１／４である場
合の酸素富裕化方法を対比して示すグラフである。実験
結果を次に示す。即ち、ディンプル１０５間の距離Lが
０であり、すなわち、ディンプル１０５をジグザグ状に
配置した場合に最高の燃焼効率を示した。これはディン
プルの数を示す。ディンプルの数が多いと、それだけ燃
焼効率は改善される。同様の原理で、ディンプル１０５
の数が多いと、初期の最高温度が非常に高く、一方後半
部の温度は低かった。
離Lが０である場合、及びパイプ外径の１／４である場
合の酸素富裕化方法を対比して示すグラフである。実験
結果を次に示す。即ち、ディンプル１０５間の距離Lが
０であり、すなわち、ディンプル１０５をジグザグ状に
配置した場合に最高の燃焼効率を示した。これはディン
プルの数を示す。ディンプルの数が多いと、それだけ燃
焼効率は改善される。同様の原理で、ディンプル１０５
の数が多いと、初期の最高温度が非常に高く、一方後半
部の温度は低かった。
＜実施例７＞
第９図dは、同軸パイプの先端部を２mmだけ拡張した
場合、及び深さ２mmのディンプルを形成した場合の酸素
富裕化方法を対比して示すグラフである。燃焼効率はデ
ィンプル１０５の影響により著しく改善されている。通
常の装置の場合には、後半部の温度は残留酸素の燃焼に
より非常に高かった。
場合、及び深さ２mmのディンプルを形成した場合の酸素
富裕化方法を対比して示すグラフである。燃焼効率はデ
ィンプル１０５の影響により著しく改善されている。通
常の装置の場合には、後半部の温度は残留酸素の燃焼に
より非常に高かった。
＜実施例８＞
第８図に示すようなディンプルの形状の相違では、燃
焼効率はほとんど同じであった。第８図aはW/Dが４であ
る場合のディンプル１０５の断面形状を示す。第８図c
はW/Dが０．５である場合のディンプル１０５の断面形
状を示す。これらの場合全て通常の装置に比して優れた
燃焼効率を示した。
焼効率はほとんど同じであった。第８図aはW/Dが４であ
る場合のディンプル１０５の断面形状を示す。第８図c
はW/Dが０．５である場合のディンプル１０５の断面形
状を示す。これらの場合全て通常の装置に比して優れた
燃焼効率を示した。
第１図０は、W/Dが０．５から４である本発明の導水
路である場合、及び通常の装置の場合を対比して示すグ
ラフである。
路である場合、及び通常の装置の場合を対比して示すグ
ラフである。
図に示すように、通常の場合に比して温度は５０℃超
えで増加している。
えで増加している。
下記するように本発明によれば、流体流動は粉砕石炭
の燃焼効率の改善に効果的であり、そのため、酸素富裕
化費用及び燃料の費用は節減される。
の燃焼効率の改善に効果的であり、そのため、酸素富裕
化費用及び燃料の費用は節減される。
また、外部パイプと内部パイプとの間に粉砕石炭を導
入する場合には、内部パイプの内部表面にディンプルを
形成し、内部パイプを通して可燃性流体を導入すること
ができる。
入する場合には、内部パイプの内部表面にディンプルを
形成し、内部パイプを通して可燃性流体を導入すること
ができる。
さらに本発明によれば、燃焼効率の改善により燃料費
用を節減することができ、かつ未燃焼石炭粒の蓄積を防
止できるので、炉操業条件の安定性を確保することがで
きる。
用を節減することができ、かつ未燃焼石炭粒の蓄積を防
止できるので、炉操業条件の安定性を確保することがで
きる。
［図面の簡単な説明］
第１図a及び第１図bは一般溶鉱炉の操作状態を示す；
第２図a及び第２図bは従来の粉砕石炭導入装置を示
す； 第３図は本発明の粉砕石炭導入装置の構成を示す； 第４図a及び第４図bは従来の装置及び本発明の装置の
酸素濃度を対比して示すグラフである； 第５図a及び第５図bは従来の装置及び本発明の装置の
燃焼温度を対比して示すグラフである； 第６図は従来の装置及び本発明の装置の導水路におけ
る燃焼効率を対比して示すグラフである； 第７図は本発明の粉砕石炭導入装置の第２の態様を示
す； 第８図は本発明のディンプルの種々の断面形状を示
す；第８図a、第８図b及び第８図cは円形状の断面形状
を示し、第８図d、第８図e及び第８図fは角状の断面形
状を示す； 第９図aは、W/D＝４、２及び１の場合における燃焼状
態（酸素はランスの内部及び外部パイプの間で増加され
ている）を対比して示す； 第９図bはランス厚さtとディンプル深さDとの比率D/t
が０．９、０．５及０である場合の燃焼状態（酸素はラ
ンスの内部及び外部パイプの間で増加されている）を対
比して示すグラフである； 第９図cはW/D＝２の場合の酸素増加方法を対比して示
すグラフである、ここでディンプル間の距離Lは０、及
びLがパイプ外径の１／４である場合を示す； 第９図dは同軸パイプの先端が２mm拡張した場合、及
びディンプル深さが２mmである場合の酸素増加方法を対
比して示すグラフである； 第１０図はW/Dが０．５から５である場合の導水路を
対比して示すグラフである。
す； 第３図は本発明の粉砕石炭導入装置の構成を示す； 第４図a及び第４図bは従来の装置及び本発明の装置の
酸素濃度を対比して示すグラフである； 第５図a及び第５図bは従来の装置及び本発明の装置の
燃焼温度を対比して示すグラフである； 第６図は従来の装置及び本発明の装置の導水路におけ
る燃焼効率を対比して示すグラフである； 第７図は本発明の粉砕石炭導入装置の第２の態様を示
す； 第８図は本発明のディンプルの種々の断面形状を示
す；第８図a、第８図b及び第８図cは円形状の断面形状
を示し、第８図d、第８図e及び第８図fは角状の断面形
状を示す； 第９図aは、W/D＝４、２及び１の場合における燃焼状
態（酸素はランスの内部及び外部パイプの間で増加され
ている）を対比して示す； 第９図bはランス厚さtとディンプル深さDとの比率D/t
が０．９、０．５及０である場合の燃焼状態（酸素はラ
ンスの内部及び外部パイプの間で増加されている）を対
比して示すグラフである； 第９図cはW/D＝２の場合の酸素増加方法を対比して示
すグラフである、ここでディンプル間の距離Lは０、及
びLがパイプ外径の１／４である場合を示す； 第９図dは同軸パイプの先端が２mm拡張した場合、及
びディンプル深さが２mmである場合の酸素増加方法を対
比して示すグラフである； 第１０図はW/Dが０．５から５である場合の導水路を
対比して示すグラフである。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 ユク、サング スク
大韓民国、チェオンラナムード 545−
090、クワンギアングーシ、クムホード
ング700 ポハング アイアン アンド
スチール カンパニイ リミテッド内
(72)発明者 チョ、ボング ラエ
大韓民国、チェオンラナムード 545−
090、クワンギアングーシ、クムホード
ング700 ポハング アイアン アンド
スチール カンパニイ リミテッド内
(72)発明者 キム、ガプ エオル
大韓民国、チェオンラナムード 545−
090、クワンギアングーシ、クムホード
ング700 ポハング アイアン アンド
スチール カンパニイ リミテッド内
(72)発明者 チョイ、ヨウン スエグ
大韓民国、チェオンラナムード 545−
090、クワンギアングーシ、クムホード
ング700 ポハング アイアン アンド
スチール カンパニイ リミテッド内
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
C21B 7/00 309
Claims (13)
- 【請求項１】 粉砕石炭の羽口供給用円筒状内部パイ
プ； 該内部パイプを同軸上で取り囲む円筒状外部パイプ； 該内部パイプ表面に形成された螺旋状回転機； 該内部パイプを通って供給される粉砕石炭；及び 外部パイプと内部パイプの間を通って供給される可燃性
流体 からなる粉砕石炭導入装置であり、該装置はさらに； 粉砕石炭と流体との混合を改善するための流体の流動抵
抗を減少する、該内部パイプの先端部表面に形成された
複数のディンプルを設けている上記装置。 - 【請求項２】 ディンプルが、内部パイプの先端から１
００mm内の部分に形成されている請求項１記載の粉砕石
炭導入装置。 - 【請求項３】 ディンプルが、ジグザグ状に形成されて
いる請求項１記載の粉砕石炭導入装置。 - 【請求項４】 流体が、酸素である請求項１記載の粉砕
石炭導入装置。 - 【請求項５】 ディンプルが、半球状である請求項１か
ら請求項３のいずれかに記載の粉砕石炭導入装置。 - 【請求項６】 円筒状内部パイプが、液体燃料あるいは
ガス状燃料を羽口に供給する請求項１記載の粉砕石炭導
入装置。 - 【請求項７】 可燃性流体が、レイノルズ数２０００〜
４０００００の範囲で供給される請求項１記載の粉砕石
炭導入装置。 - 【請求項８】 ディンプルが粉砕石炭を外部パイプと内
部パイプの間で導入される場合に内部パイプの内部表面
に形成され、かつ可燃性流体が内部パイプを通して導入
される請求項１記載の粉砕石炭導入装置。 - 【請求項９】 粉砕石炭を羽口に供給する円筒状内部パ
イプ； 該内部パイプを同軸で取り囲んでいる円筒状外部パイ
プ； 内部パイプの表面に形成された螺旋状流路； 内部パイプを通して供給される粉砕石炭； 内部パイプと外部パイプの間で供給される可燃性流体； からなる粉砕石炭導入装置であり、該装置はさらに、 W/Dが０．５から４である、内部パイプの先端部表面の
一部に形成された複数のディンプル、ただしDはディン
プルの深さを示し、Wはディンプルの幅を示す、 からなる上記装置。 - 【請求項１０】 W/Dが、２である請求項９記載の粉砕
石炭導入装置。 - 【請求項１１】 ディンプル間の距離Lが０である請求
項９記載の粉砕石炭導入装置。 - 【請求項１２】 ディンプルが、断面角状である請求項
９から請求項１１のいずれかに記載の粉砕石炭導入装
置。 - 【請求項１３】 粉砕石炭を羽口に供給する円筒状内部
パイプ； 内部パイプを同軸上で取り囲んでいる円筒状外部パイ
プ； 内部パイプの表面に形成された螺旋状流路； 内部パイプを通して供給される粉砕石炭； 内部パイプと外部パイプの間で供給される可燃性流体； からなる粉砕石炭導入装置であり、該装置はさらに、 内部パイプの先端部表面の一部に形成された複数のディ
ンプルと、該ディンプルが該パイプが許容しうる範囲で
該内部パイプの厚さとほぼ同じ大きさの深さを有する上
記装置。
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| KR1999/29067 | 1999-07-19 | ||
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