JP4400374B2 - 微粉炭吹込み設備におけるノズル詰り解除方法 - Google Patents

Description

本発明は、微粉炭吹込み設備に発生した輸送系統のノズル詰りを効果的に解除する方法に関する。

微粉炭を使用する装置、例えば高炉では、羽口から微粉炭を炉体内へ吹込み、それを燃料および還元ガスの発生源として使用している。

例えば図３には、羽口８内へ挿入されたインジェクションランス７にまで微粉炭１を気体搬送する一系統の気送経路を示す。高炉への微粉炭吹込み設備は、高炉の羽口８内へ微粉炭１を気体搬送するため、微粉炭１を収納するインジェクションタンク２を圧力容器とし、そのタンク内圧を羽口８内の圧力より高く設定している。例えば高炉にもよるが、羽口８内の圧力は３００〜６００ｋＰａ程度の圧力であるので、インジェクションタンク２内の気体の圧力を、それよりも１００〜２００ｋＰａ高い圧力に設定し、この圧力差によって気体と共に微粉炭１を気送配管４１、４２、４３、４４を経てインジェクションランス７にまで気体搬送し、高炉へ吹込む。

そこで高炉への微粉炭吹込み設備では、インジェクションタンク２内の気体の圧力は、羽口８内の圧力に応じ、４００〜８００ｋＰａのタンク内圧に設定されている。

なお高炉には、複数の羽口８が設けられているから、その数に対応するだけの輸送系統があるが、図３には一系統の気送経路のみを示した。図３に示した気送経路は、前記した気送配管４１、４２、４３、４４と、開閉弁Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを有する。図３中、２Ａはタンク内に配設された分散板、２Ｂはタンク内に窒素を供給するエアレーション用窒素配管を示す。Ｅは、エアレーション停止用開閉弁を示す。

一般に高炉では、微粉炭１を気体搬送する気体として圧縮窒素が使用され、一つのインジェクションタンク２から複数系統の気送経路を介して各羽口８へ微粉炭１を気体搬送可能になっている。ここで、微粉炭１は通常、乾燥させ、平均粒径数十μｍ程度に調整した後、インジェクションタンク２内に収納される。微粉炭1を搬送する気送経路４２には、ブースターエアを導入する配管が接続され、ブースターエアの量により微粉炭１の単位時間当たりの輸送量を制御できる。

だが、微粉炭１の銘柄や微粉炭１の水分量、粒度等の性状によっては、エアレーション用窒素でエアレーションされた微粉炭１が流れ込むノズル３部分において、ノズル詰りが生じる場合がある。ノズル詰りは微粉炭が部分的に濡れていたり、凝集したりして、搬送性が悪化している場合などに起こる。

このような微粉炭吹込み設備におけるノズル詰り対策として特許文献１では、微粉炭の炭種ごとに詰り易さ、詰り難さの傾向を把握しておき、これらの炭種を混合することでノズル詰りを減らすことを提案している。また特許文献２には、微粉炭吹込み設備において、発生したノズル詰りを検知する方法が提案されている。
特開２００３−２８６５１０号公報 特開２００１−４０４０４号公報

しかしながら、微粉炭吹込み設備において、実際に発生したノズル詰りを効果的に解消し、微粉炭１を再度気体搬送する方法がなかった。

一般的には、図３に示すように、ノズル詰りが発生した輸送系統の経路途中に配設された開閉バルブＣを閉止し、ブースターエア圧により、経路途中の配管内圧を高くすることで、ノズル内に詰まった微粉炭をインジェクションタンク２内へ押し戻して詰りを解消していた。

このブースターによって高くできるエア圧は、前記微粉炭１を気体搬送するときのタンク内圧に対して、高々、１００〜２００ｋＰａであるため、ノズル内に強固に微粉炭が詰まってしまった場合などではノズル詰りを解除することができないことがある。図３で９はブースターエアの供給方向を示す。

このような方法により、ノズル詰りを解除することに失敗してしまった場合には、インジェクションタンク２の運転を停止し、タンク内圧を抜き、タンク内圧を大気圧とした状態で、ノズル内に詰まった微粉炭を直接掻き出す方法を行なわざるを得なくなる。タンク内圧を大気圧とした状態でノズル内に詰まった微粉炭を直接掻き出す方法を採った場合には、ノズル詰りを解除するまでの間、８〜２４時間かかる。

このため通常はノズルの詰まった系統の吹き込みは停止し、残りの系統での吹き込みを継続することになるが、これにより、炉内への微粉炭の吹込み位置が不均一になり高炉操業への悪影響を与える場合がある。さらに複数本のノズル詰りが発生した場合には、前記したインジェクションを停止してノズル詰り解除を行なうことになり、これも高炉操業への悪影響を与える可能性がある。

また、ブースターエア圧により、経路途中の配管内圧を高くすることで、ノズル詰りを解除することに成功した場合には、ノズル内に詰まっていた微粉炭がインジェクションタンク２内へ噴出するために、図３に示すような、ノズル前面に流動床を形成する設備においては分散板２Ａの摩耗を促進するといった、タンクの保守上好ましくない問題も生じる。

そのうえ、ブースターエア圧により、経路途中の配管内圧を高くすることで、ノズル詰りを解除することに成功した場合には、ノズル内に詰まっていた微粉炭がインジェクションタンク２内へ戻されるため、それに起因して再度ノズル詰りが発生する可能性があるという問題も生じる。

そこで本発明の目的は、インジェクションタンクの運転を停止せず、タンク保守上好ましくない影響を与えず、効果的に微粉炭吹込み設備におけるノズル詰り解除方法を提案する。

本発明者は、鋭意検討を重ねた結果、インジェクションタンクのタンク内圧を利用することによってノズル詰りを解除できることの知見を得、この知見に基づいて本発明を成すに至った。

本発明は、インジェクションタンク内に配置したノズルから微粉炭を使用する装置まで気送配管を介して微粉炭を気体搬送する微粉炭吹込み設備におけるノズル詰り解除方法であって、ノズル詰りが発生した際に、当該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ことを特徴とする微粉炭吹込み設備のノズル詰り解除方法である。

本発明によれば、インジェクションタンクの運転を停止せず、タンク保守上好ましくない影響を与えることもなく、しかも効果的に微粉炭吹込み設備のノズル詰りを解除することができる。

ブースターエア圧により、経路途中の配管内圧を高くする従来法では、高炉側の開閉バルブＣを閉止し、ブースターエア圧によりノズル詰り部に掛けることができる差圧は、タンク内圧に対して、高々、１００〜２００ｋＰａであるから、ノズル詰りを解消することに失敗することがあった。

これに対して本発明では、ノズル詰り部に、最大で前記微粉炭を気体搬送するときのタンク内圧と大気圧との差圧、すなわち、羽口８内の圧力に応じて、前記した従来法より高い４００〜８００ｋＰａの差圧を掛けることができるので、ほとんどの場合、ノズル詰りを解除することに成功した。

したがって本発明によれば、高炉などの微粉炭を使用する装置の操業に悪影響を与えるようなことはほとんどない。

また本発明によれば、当該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、フィルターを介して出側が大気に連通する除塵機を付設したホースを接続し、ノズル詰りを解除するので、ノズル内に詰まっていた微粉炭を除塵機のフィルターにより回収することができ、前記従来法のようにノズル内に詰まっていた微粉炭をインジェクションタンクへ戻していた従来法と比べて、ノズル詰りの再発可能性を低下させることができる。

その際、本発明によれば、ノズル詰りを解除すると同時に、インジェクションタンク２内の微粉炭が途中の気送配管とホースを通って除塵機のフィルターにより回収されるから、微粉炭が大気中に飛散するのを防止できる。

本発明にかかるノズル詰り解除方法について、微粉炭を使用する装置を高炉とし、図１、２により説明する。

なお、図３に示した輸送系統にノズル詰りが発生したとする。図１、２において、図３と同じものには同一符号を付し、説明を省略する。但し、インジェクションタンク２の運転は継続され、ノズル詰りが生じていない他の輸送系統により高炉へ微粉炭吹込みが行われているとする。

図１中、６はフィルター６Ａを内臓した除塵機を示し、６Ｂは集塵室を示す。除塵機６は、フィルター６Ａを介して出側が大気に連通していると共に、集塵室にホース５が接続されている。

以下のノズル詰り解除作業では、インジェクションタンク２を運転し、タンク内圧力が微粉炭１を気体搬送するときの圧力になっている状態でノズル詰り解除作業を行うため、ホース５、フィルター６Ａ及び集塵室６Ｂには、微粉炭１を気体搬送するときのタンク内圧と大気圧との差圧が掛かる。そこで、それに耐用できる仕様のものを用いる。

ここで、気送配管４３の切り離しを輸送系統の途中の２箇所のフランジ結合部で行い、出側が大気に連通している除塵機６に付設したホース５をフランジを介して接続するとした。このようにしてノズル詰りが発生した輸送系統の途中に、出側が大気に連通している除塵機６に付設したホース５をフランジを介して接続するのが、切り離した気送配管の復旧作業を短時間で行なうことができるので好ましい。

この場合、開閉弁Ａ、Ｃの２箇所のフランジ結合部で気送配管４３の切り離しを行い、図２に示すように、当該ノズル詰りが発生した気送配管４２にホース５をフランジを介して接続した。但しインジェクションタンク２の運転が継続され、ノズル詰りが生じていない他の輸送系統により高炉への微粉炭吹込みが行われているから、配管の切り離し、接続作業を行う前には、当該ノズル詰りが発生した輸送系統の開閉弁Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤを閉にする。

このようにインジェクションタンク２の運転を継続した状態で開閉弁Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤを閉にし、図１に示したように、ノズル側の気送配管４２に、ホース５を介して除塵機６を接続し、ノズル詰りの解除作業を行う。

ノズル詰りの解除作業手順は、開閉弁Ａ、Ｂを、弁Ａ、Ｂの順に開とする。その際、弁Ａを全開とし、次いで、弁Ｂを開とする際には、瞬時に行なうのが好ましい。このようにすることにより、ノズル詰り部に作用する差圧を最大で微粉炭１を気体搬送するときのタンク内圧と大気圧との差圧とすることができる。このノズル詰りの解除作業手順は、前記開閉弁Ａ、Ｂを逆に、弁Ｂ、Ａの順に開としても、弁Ｂを全開とし、次いで、弁Ａを開とする際に瞬時に行なえば、ノズル詰り部に作用する差圧は同じであるので、どちらとしてもよい。タンク内圧と大気圧との差圧は、ノズル詰り解除作業の開始時、他の輸送系統により微粉炭吹込みが行われているので、４００〜８００ｋＰａの差圧に設定されている。

したがって本発明にかかる微粉炭吹込み設備におけるノズル詰り解除方法は、当該ノズル詰り部に微粉炭１を気体搬送するときのタンク内圧と大気圧との差圧、すなわち、４００〜８００ｋＰａの差圧を掛けるから、ほとんどの場合、ノズル詰りの解除に成功する。

除塵機６としては、専用のものをインジェクションタンク２の周囲に設置しておいても良いし、可搬式のものでも良い。フィルター６Ａはバグフィルターとすることができる。除塵機６に付設したホース５は、適宜なフレキシブルチューブ等の配管部材を使用できる。

なお、微粉炭吹込み設備は高炉に限定されない。また、微粉炭吹込み設備におけるノズル詰り解除方法としては、予め気送配管中にＴ分岐を設けてこのＴ分岐をバルブ止めとしておき、ノズル詰りが発生した場合に、このバルブ止めしたＴ分岐配管に、出側が大気に連通する除塵機６に付設したホース５を接続し、微粉炭１を気体搬送するときのタンク内圧と大気圧との差圧により、ノズル詰りを解除するようにしてもよい。

内容積５０００ｍ³ の高炉において、その周囲４０箇所の羽口８へ合計で４０トン／ｈの微粉炭吹込みを実施した。羽口８内圧力は６００ｋＰａであり、インジェクションタンク２の微粉炭１を気体搬送するときのタンク内圧は、７００ｋＰａに設定した。

ブースターエア圧により、経路途中の配管内圧を高くする従来法のノズル詰り解除方法では、３ケ月の間に２２回発生したノズル詰り中、１２回は解除に成功したが、１０回は失敗した。

そのため、３ケ月の間に２度、インジェクションタンク２の運転を停止して、インジェクションタンク２内を大気圧状態とした後、詰まったノズル３の清掃および一部ノズル３の交換を行なった。この停止時間は１回当たり１２時間程度であり、合わせて３ケ月の間に２４時間、高炉の羽口８内への微粉炭吹込みを停止しなければならなかった。

その後の３ケ月間本発明を前記高炉に適用した。この期間中、高炉への微粉炭吹込み設備において、発生したノズル詰り１６回の全ての解除に成功した。この結果、本発明法を適用した以降、高炉の羽口８内への微粉炭吹込みを安定して行なえた。

また従来法では、ノズル詰りを解除できた場合でも、その後１時間以内に再度ノズル詰りが発生したケースが見られたが、本発明法を適用した以降、そのようなノズル詰りはなかった。

本発明にかかるノズル詰り解除方法を説明する概略図である。 本発明を実施中の配管の接続状態を示す概略図である。 従来のノズル詰り解除方法を説明する概略図である。

符号の説明

１ 微粉炭
２ インジェクションタンク（圧力容器）
２Ａ 分散板
２Ｂ エアレーション用窒素配管
３ ノズル
４１、４２、４３、４４ 気送配管
５ ホース
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ 開閉弁
６ 除塵機
６Ａ フィルター
６Ｂ 集塵室
７ インジェクションランス
８ 羽口
９ ブースターエアの供給方向

Claims (1)

1. インジェクションタンク内に配置したノズルから微粉炭を使用する装置まで気送配管を介して微粉炭を気送輸送する微粉炭吹込み設備におけるノズル詰り解除方法であって、
   ノズル詰りが発生した際に、当該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ことを特徴とする微粉炭吹込み設備におけるノズル詰り解除方法。

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