JPH0522812B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、多数出口式デイストリビユータから
のほぼ均一な微粒子配分を制御する方法に関す
る。

製鉄溶鉱炉にコークスの代りに微粉炭を用いる
ことはこの分野において既知である。溶鉱炉を効
果的に運転するためには、炉に微粉炭を均一に配
分して噴射空気によつて溝が形成される問題や他
の問題を回避しなければならない。通常微粉炭は
炉と連通する羽口に噴射される。同様に羽口は鉱
石の製鉄用粉砕を助ける高温噴射空気を供給する
ために使用される。一般に羽口は、炉床上方の炉
の円周に等角度で配置されるので、噴射された石
炭も等角位置決めした炉の周辺の場所に噴射され
る。

一般に羽口を介して炉へ噴射される石炭は細か
く粉砕されるか又は微粉化され、湿度は極めて低
く、約0.5％のオーダである。石炭が細かく粉砕
されている故に、石炭供給設備から溶鉱炉まで管
装置を介して石炭を搬送する空気装置によつて羽
口へ供給される。管路の数を少なくして複雑化し
ないように、炉と隣接して位置決めした石炭用デ
イストリビユータに粉砕炭を供給することが望ま
しい。石炭用デイストリビユータには羽口と連通
する適当な数の出口を設けることが望ましい。理
想的には、１個所の羽口に供給する各管路が、他
の羽口に供給する他の管路が収容する量にほぼ等
しい量の空気／石炭、浮遊体を収容するように石
炭用デイストリビユータを構成することが望まし
い。かくて、炉に微粉炭を均一に配分することに
よつて溶鉱炉は効果的な接続運転可能となる。

〔従来の技術〕

マチス（Matthys）他による米国特許第
3204942号には、微粉材、望ましくは石炭を空気
により搬送するためのデイストリビユータが記載
されている。マチスが記載する直立シリンダに
は、中央に位置決めした石炭／空気供給管路の入
口と、共通水平面に位置し等角配置した複数個の
出口を設ける。マチスによるデイストリビユータ
では、石炭の集積を防止するように下方に縮径し
た逆円錐体をシリンダ底部に配置する。しかしな
がら実験によれば、マチスのデイストリビユータ
は、羽口に連通する管路の石炭／空気の浮遊体を
不均一に配分することが判明している。従つて、
マチスのデイストリビユータは、溶鉱炉を効率よ
く運転するのに不可欠な石炭の均一配分が不充分
である。マチスは圧力低下を等しくするために管
路に流量制限装置を設けるように記載している
が、かかる制限装置を実際に使用すると極めて複
雑になり、制限装置を１個挿入することによつて
機構の他の管路も影響を受けることがわかる。

ウエナーストロム（Wennerstrom）による米
国特許第4027920号に記載されるデイストリビユ
ータはマチスのものと類似しているが、この場合
導入される流れを中央に配向し続けるために中央
開口部と整合するデイストリビユータに中空シリ
ンダを懸垂する。ウエナーストロムの特許の譲受
人はマチスの特許の譲受人でもあるが、このウエ
ナーストロム特許ではマチスの特許に関し、「中
央配向からの引込流の偏差によつて流出流が脈動
し、不均一に配分されることが最近の実験により
判明した」と述べている。従つて、マチスによる
デイストリビユータが各羽口に最適条件で配分し
ないという点においてマチスの特許所有者はウエ
ナーストロムを評価している。しかしながら残念
なことに、マチスの問題に対するウエナーストロ
ムの解決法も各羽口管路へ不均一に配分すること
が実験により明らかになつた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は溶鉱炉の羽口と連通する多数出口式デ
イストリビユータからの石炭／空気浮遊体の実質
的均一配分を制御する方法を提供するものであ
る。本発明の方法によれば、溶鉱炉の作業員は、
溶鉱炉によつて許容可能であるか又は実際の物理
的制限内で得られる最良のデイストリビユータ偏
差のレベルを選択可能である。本発明の方法によ
れば、溶鉱炉の作業員は微粉炭の速度及びボトル
の直径並びに円錐体頂面から出口用羽口管の中央
軸線に一致する平面までの距離を考慮してデイス
トリビユータのボトルを構成可能である。従つて
本発明の方法により、デイストリビユータの偏差
がゼロから溶鉱炉作業員が容認したいと考える偏
差値まで制御可能なボトル型デイストリビユータ
が構成可能となる。従つて本発明は、溶鉱炉を最
も効果的に運転可能なように溶鉱炉への石炭配分
の新規かつ独自の制御装置を提供するものであ
る。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の主な目的は、先行技術の前記欠点及び
問題点を克服する方法を提供することである。

本発明の付加的目的は溶鉱炉へ噴射される石炭
の平均値からの偏差を溶鉱炉の作業員によつて制
御可能な装置を提供することである。

更に本発明の目的は、デイストリビユータの偏
差を予備設定するための最適寸法を得るように構
成したデイストリビユータを設けるための手段を
提供することである。

更に本発明の別の目的は、偏差値を予備設定す
るために必要な最小容量を有するデイストリビユ
ータを設けるための手段を提供することである。

更に本発明の目的は、予備設定した偏差値の範
囲内の最適寸法から逸脱可能な寸法を有するボト
ル型デイストリビユータを設けるための手段を提
供することである。

更に本発明の別の目的は、粒子が浮遊するガス
流の速度を選択した後で偏差値を予備設定するの
に充分な寸法のボトル型デイストリビユータを提
供することである。

更に本発明の目的は、多数出口式デイストリビ
ユータから微粒子を実質的に均一に配分可能なボ
トル型デイストリビユータを提供することであ
る。

〔実施例〕

本発明の他の特徴及び利点は、本発明の好適実
施例を示す添附の図面を参照して以下に詳述す
る。

第１図から最もよくわかるように、微粒子用デ
イストリビユータ又はボトル型デイストリビユー
タ１０は全体として垂直に配置した直立シリンダ
１２を有する。シリンダ１２は頂部１４と底部１
６において閉鎖される。底部１６には微粒子供給
管路２０と連結する中央開口部即ち孔１８を設け
る。底部１６に隣接するシリンダには逆直円錐形
挿入体２２を設け、該挿入体には底部１６の開口
部１８と整合する開口部２４を設ける。円錐形挿
入体２２の開口部２４は底部１６からの距離が増
加するに従つて徐々に外側へ開口するので、挿入
体２２に円錐形傾斜部が形成される。挿入体２２
の頂部２６は、底部１６と平行な水平面を有す
る。

シリンダ１２には複数個の開口部即ち出口２８
を設ける。第１図には４個を図示したが、円周状
況に応じて４個以上又は４個以下の開口部を用い
てもよく、該開口部をシリンダ１２の周辺部に等
間隔で位置決めするが、この等間隔の位置決めは
本発明の目的の実施に必要という訳ではない。例
えば軸線３０の如き中央に位置決めした長手方向
軸線が、各軸線３０を通過する水平面と一致する
ように各出口２８を水平に位置決めする。軸線３
０と一致する平面３２は全体として水平に位置決
めされ、円錐形挿入体２２の頂部２６と整合する
平面３４に対して平行である。

第２図から最も明らかなように、ボトル型デイ
ストリビユータ１０は、微粒子３６と連通し、該
微粒子は80％以上の粒子が200メツシユ以下とな
るように粉砕された微粉炭であることが望まし
く、準備用石炭収容装置３８に収容される。供給
入口管路２０は石炭収容装置３８と流体連通し、
微粉炭３６をデイストリビユータ１０へ空気によ
り搬送するように作動する。微粉炭３６の湿度が
0.5％を越えないように微粒子３６を乾燥させる
ことが望ましい。供給管路２０を詰まらせること
がないように微粉炭３６の揮発を防止するために
微粉炭３６を約48.9℃（120〓）乃至約65.6℃
（150〓）の温度で保持することが望ましい。微粉
炭３６は約65.6℃（150〓）を越えない温度の乾
燥加熱空気によつて供給管路２０に沿つて空気に
より搬送される。

デイストリビユータ１０には、開口部２８と同
軸方向に整合して該開口部２８の直径に少なくと
も等しい直径を有する複数個の羽口への供給出口
管路４０を設ける。羽口への供給出口管路４０
は、当業者には既知の方法で溶鉱炉４４に送給す
る羽口４２と流体によつて連通する。羽口への供
給出口管路４０の１個のみが羽口４２と連通する
ように照示したが、当業者には明らかなように、
炉４４の円周には複数個の羽口４２を配置し、各
羽口４２は羽口への供給出口管路４０の１つと連
通する。かくて、収容部３８内の微粉炭３６は供
給管路２０を介してデイストリビユータ１０に空
気的に搬送され、次に羽口への供給出口管路４０
に沿つて羽口４２に到り、最終には噴射空気で噴
射されて溶鉱炉４４に到達する。

マチスの特許第3204942号には、微粉炭３６が
開口部１８を通つて上方へ移動し、頂部１４に沿
つて先端が広がり、最後には出口２８及び羽口へ
の供給出口管路４０を介して微粉炭を配分する態
様が開示されている。デイストリビユータ１０の
操作に関してはこれ以上説明を要さない。

４４の如き溶鉱炉を効果的に運転させるために
は、風量、すなわち炉に噴射する加熱噴射空気の
量を知る必要がある。加うるに、各羽口への供給
出口管路４０の送給部の長さ及び羽口の数並びに
炉４４の頂部圧力を知る必要がある。該値が決定
すると、羽口当りの利用可能な酸素が決定する。
すなわち各羽口への最大石炭流量を決定するのは
羽口当りの使用可能な酸素である。当業者には明
らかなことであるが、石炭は多数の炭素含有分子
の非結晶混合体であり、かかる分子の燃焼が炉を
加熱する助けとなる。多種多様の等級の石炭があ
り、各々が独立の揮発性及び燃焼に使用可能な遊
離炭素を有するが、本発明は石炭の型式又は等級
を何ら制限するものではない。各羽口へ送給すべ
き石炭の量を決定した後で管炉の寸法又は羽口へ
の供給出口管路４０の内径を決定可能である。羽
口への供給出口管路４０の内径を約1.91センチ
（３／４インチ）乃至約5.08センチ（２インチ）
の範囲のものにすることが望ましい。

羽口への供給出口管路４０の寸法計算は当業者
には周知の方法で実施可能である。しかしなが
ら、空気／石炭の可動浮遊体の速度を少なくとも
混合体の跳躍速度に等しいか、望ましくはそれを
僅かに上回るように保持しなければならない。跳
躍速度とは、導入された微粉炭が空気／微粉炭の
浮遊体から１個も飛び出さない時の速度即ち該浮
遊体から分離しない時の速度である。跳躍速度は
当業者には既知であるが管路の寸法、混合体の密
度及び搬送流体の速度の函数である。

当業者には明らかなように、微粉炭３６は80％
以上が200メツシユのふるいを通過するような寸
法に粉砕されている故に極めて小さな粒子であ
る。微粉炭３６は極めて小さな寸法なので、本質
的にはガス流として行動する。従つて、羽口を通
過する全ガス流は、羽口を通過する望ましくは乾
燥加熱空気であることが望ましいガス流と、流動
性のガス／石炭浮遊体に導入される微粉炭との合
計である。従つて、デイストリビユータ１０の寸
法は炉４４に噴射される石炭３６の量に正比例す
る。

全ガス流と跳躍速度を決定した後、後述するよ
うに比較的簡単な方法でデイストリビユータ１０
の寸法を決定する。炉の作業員（図示せず）は、
各供給出口管路４０に最適な、すなわち均一に配
分する寸法のボトルを選択するか又は、工場の物
理的条件により許容可能な配分偏差と使用可能な
ボトルの寸法を提供するデイストリビユータ１０
を選択する。デイストリビユータの偏差即ち
DMAXは、各羽口に使用可能な流れの平均値を
上回る流量または下回る流量を百分率で表わした
ものである。従つてDMAXは最大偏差であり、
最大量又は最小量の石炭／空気浮遊体が通過する
羽口を示す。各供給出口管路４０を通過する平均
流量は供給出口管路４０の数で割つた全流量にす
ぎない。

次の方程式によつて炉の作業員は、DMAXを
考慮してデイストリビユータ１０に最適な寸法を
決定可能である。該方程式は出口中心線３２から
円錐部３４までの距離、すなわち第１図にインチ
で表わしたＨの函数である。該方程式は、第１図
から最も明らかなように、インチで表わすデイス
トリビユータ１０の内径Ｄの函数でもある。最後
に該方程式は、秒当りのフイートで表わす可動空
気／石炭浮遊体のガス速度Ｖの函数である。

デイストリビユータ１０の寸法を計算するため
又はデイストリビユータ偏差を最適なものにする
ための方程式は、 DMAX＝a₀＋a₁X＋a₂Y＋a₃Z＋a₄XY ＋a₅XZ＋a₆YZ＋a₇X²＋a₈Y² ＋A₉Z² この場合、a₀＝0.123519 a₁＝−0.012624 a₂＝0.056494 a₃＝0.001738145 a₄＝−0.024970 a₅＝0.008364605 a₆＝0.009806324 a₇＝0.015736 a₈＝0.023791 a₉＝0.018989 Ｘ＝Ｈ−19.125（インチ）／18.0（インチ） Ｈ＝出口中心線から円錐形部頂部までの距離（イ
ンチ） Ｙ＝Ｄ−17.25（インチ）／6.0（インチ） Ｄ＝ボトル直径（インチ） Ｚ＝Ｖ−80（秒当りのフイート）／20（秒当りのフイー
ト） Ｖ＝ガス速度（秒当りのフイート） DMAXの方程式に用いるＺを計算するために
使用するＶは、少なくとも跳躍速度に等しくなけ
ればならない。

当業者には明らかであるが、Ｘ，Ｙ及びＺは全
て単位なしの数字であるから、DMAXの方程式
は広範囲に使用可能であり、前述の如くいかなる
直立シリンダ型デイストリビユータ１０にも適用
可能である。

DMAXの値が最小の最適寸法のデイストリビ
ユータ１０を得るために、当業者はＺを計算する
ことにより、周知の微分方程式でＸ及びＹを決定
可能である。次に方程式に基づいてボトル１０の
容積を計算する。

V₀＝πD²／41472〔72＋6H＋√３（Ｄ−３〕 デイストリビユータ１０の容積を求める該方程
式は、第１図より最も明らかなように、角度βが
60゜に等しい時に適用可能である。該方程式は角
度βに基づいて調節可能である。前述のことから
明らかなように、最適な即ち最小のDMAX値を
計算することによつて、該DMAX値に対して最
小容積V₀を有するデイストリビユータが得られ
る。

向上の物理的条件次第では、ボトルの寸法を考
慮して得られる最小DMAXを有するデイストリ
ビユータ１０を炉の作業員が使用出来ない場合も
ある。しかしながら、炉作業員が平均配分から最
小偏差値を必要としない場合もあり、従つて異な
る寸法のデイストリビユータ１０を効果的に使用
可能となる。当業者には明らかなように、
DMAXを求める方程式によれば、一定値の速度
Ｖに対して最小DMAX値を越える所与のDMAX
値に対するＤ及びＨの値は無数である。

第３図はＶ＝75インチ／秒において、１個のデ
イストリビユータ１０に関して説明した等配分線
４６，４８，５０，５２，５４，５６，５８及び
６０を示す。各等配分線を示す曲線上のいかなる
点においても等しい値のDMAXが得られるのは
明らかである。能配分線４６−６０に関する説明
は第３図下方に示す。

第３図に示す如く、最小DMAX６２によるデ
イストリビユータ１０は炉の作業員には大きすぎ
て適用出来ない。等配分線４６から最も明らかな
ように、炉作業員が８％に等しいDMAXで充分
と見なした場合、等配分線４６に従つてＤ及びＨ
の値を適当に選択することによつて炉作業員は自
分自身の状況にて使用可能なボトル１０を選択し
てもよい。同様に炉作業員は状況に応じてその他
の等配分線４８−６０を使用可能である。同様に
第３図から明らかなように、限定数の等配分線４
６−６０のみを図示したが、選択値のDMAXに
基づいて無数の等配分線が可能である。

当業者には明らかなようにＸ，Ｙ及びＺの函数
としてDMAXを最小値にすることが可能であり、
この場合DMAXの最小値はゼロではなくて限界
値を越えるものである。ある研究において、
DMAXを最小値にして3.51％に等しく、ガス速
度Ｖを秒当り約15.28メートル（50.12フイート）、
直径Ｄを約97.51センチ（38.39インチ）、高さＨ
を約159.46（62.78インチ）とした。しかしながら
石炭／空気浮遊体の速度が秒当り約18.29メート
ル（60.0フイート）であるからガス速度Ｖは混合
体に導入される粉砕炭を保持するのには不充分で
あり、得られた結果は物理的に不可能であつた。
従つて、デイストリビユータ１０の寸法決定が物
理的に不可能とならないようにDMAXの方程式
を使用する時にいつも、得られる結果を物理的に
適正なものにしなければならない。

該機構を作動させる実施例において、跳躍速度
即ちＶを秒当り22.86メートル（75フイート）に
決定した。次にDMAXを最小値にして、高さＨ
を約117.86センチ（46.4インチ）、直径Ｄを約
82.80センチ（32.6インチ）、及びDMAXの値を
5.18％にした。従つて、選択した速度に対し、平
均値からの最小偏差値は5.18％に制御されるだけ
である。従つて、該所与の速度に関して使用可能
な最適制御は、ガス流速度Ｖが秒当り約22.86メ
ートル（75フイート）で、DMAXの最小値は
5.18％である。同じく第３図の等配分線４６−６
０で示すように、ガス流速度Ｖが秒当り約22.86
メートル（75フイート）として、他の制御値も可
能であり、DMAXに関しては無数の制御が可能
でデイストリビユータ１０の直径Ｄ及び高さＨは
DMAXの方程式の使用によつて得られる。

本発明を好適実施例を参照に説明してきたが、
一般に本発明の原理に基づく他の別型、使用法及
び又は適用法が可能であり、本発明は、本発明の
分野において既知で一般に実施されているもの、
及び前文に記載したもので添附の特許請求の範囲
を逸脱することのない主要特性に関するものを全
て包含するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法によるボトル型デイストリ
ビユータを示す一部裂開側面図、第２図は微粉炭
供給部及び溶鉱炉と連通する機構のボトル型デイ
ストリビユータの概略図、そして第３図は、デイ
ストリビユータの出口と一致する平面までの円錐
体上方の高さＨに対するデイストリビユータの直
径Ｄを示すグラフであり、デイストリビユータの
寸法を求める方程式を用いることによつて得られ
る等配分線を示すものである。 １０…デイストリビユータ、１２…シリンダ、
１８…中央開口部、２０…微粉炭供給管路、２２
…円錐形挿入体、３６…微粉炭、３８…微粉炭収
容装置、４０…羽口への供給出口管路、４２…羽
口、４４…溶鉱炉。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 供給微粒子を少なくとも第１収容装置へ搬送
   する搬送機構における多数出口式デイストリビユ
   ータからのほぼ均一な微粒子配分を制御する方法
   にして、 (a) 搬送すべき多量の微粒子を該機構を介して供
   給する段階と、 (b) 該機構を介して該微粒子を搬送するために、
   少なくとも跳躍速度に等しい速度を有する可動
   流体を供給する段階と、 (c) デイストリビユータの偏差を０％から約25％
   までに選択する段階と、 (d) 次の方程式を満たす寸法のデイストリビユー
   タを提供する段階、すなわち デイストリビユータ偏差＝0.123519 ＋0.012624X−0.056494Y＋0.001738145Z −0.024970XY＋0.008364605XZ ＋0.09806324YZ＋0.015736X²＋0.023791Y² ＋0.018989Z² 上記式において Ｘ＝Ｈ−19.125／18 Ｙ＝Ｄ−17.25／6.0及びＺ＝Ｖ−80／20 この場合、Ｈは該デイストリビユータの出口
   と該デイストリビユータ内の挿入体の頂部との
   間の距離、Ｄは該デイストリビユータの内径及
   びＶは該可動流体の速度としたものと、 (e) 該供給微粒子及び少なくとも第１収容装置と
   連通するように該機構に上記寸法のデイストリ
   ビユータを組込む段階と、 (f) 該機構を作動させる段階とを包含することを
   特徴とする上記制御方法。 ２ 次の方程式、すなわち V₀＝πD²／41472〔72＋6H＝√３（Ｄ−３）〕 を満たす容積にすることによつて該デイストリビ
   ユータの容積を最小限にする段階を更に包含する
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の方
   法。 ３ 該デイストリビユータの偏差を０％から５％
   以下に選択する段階を包含することを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の方法。 ４ 該跳躍速度にほとんど等しくするように該流
   体速度を最小限にする段階を包含することを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の方法。 ５ ほぼ0.5％の湿度を有する微粒子を供給する
   段階を包含することを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の方法。 ６ 該微粒子の少なくとも80％が200メツシユ以
   下の寸法の微粒子を供給する段階を包含すること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の方法。 ７ 該粒子を約65.6℃（150〓）以下の温度に保
   持する段階を包含することを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の方法。 ８ 該粒子を該デイストリビユータから少なくと
   も１個の該第１収容装置へ搬送するために約1.91
   センチ（３／４インチ）乃至約5.08センチ（２イ
   ンチ）の内径を有するダクト装置を設ける段階を
   包含することを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の方法。 ９ 該デイストリビユータの偏差を最小限にする
   段階を包含することを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の方法。