JPH0873909A

JPH0873909A - 竪型炉への燃料吹き込み方法

Info

Publication number: JPH0873909A
Application number: JP21682694A
Authority: JP
Inventors: Tatsuro Ariyama; 達郎有山; Masahiro Matsuura; 正博松浦; Naoki Yamamoto; 直樹山本; Minoru Asanuma; 稔浅沼
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1994-09-12
Filing date: 1994-09-12
Publication date: 1996-03-19
Anticipated expiration: 2019-05-31
Also published as: JP3531653B2

Abstract

(57)【要約】【目的】竪型炉で使用する補助燃料に合成樹脂を使用
することにより、コークス、微粉炭を節約し、同時に合
成樹脂の廃棄物を有効利用する。【構成】竪型炉において、微粉炭と同時に合成樹脂の
粉砕物を混合し、燃料として吹き込む。微粉炭の粒度は
７４μｍ以下３０〜１００％、合成樹脂の粉砕粒度は２
ｍｍ以下、微粉炭の混合割合は重量比で４０％以上とす
る。【効果】本発明の方法によると、微粉炭単独の場合と
同等の燃焼性が得られ、コークス、微粉炭の節約と同時
に、合成樹脂の廃棄物の有効利用が可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鉄源とコークスを主原
料として溶銑を製造する竪型炉において、微粉炭ととも
に合成樹脂の粉砕物を吹き込む方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】竪型炉として代表的な高炉では、鉄鉱石
又はスクラップなどの鉄源と熱源としてコークスが原料
として用いられる。高炉操業に適したコークスを製造す
るためには、高価で良質の原料炭を必要とする。そのた
め、現在、燃料用石炭を微粉砕した微粉炭を熱源として
高炉の羽口から吹き込み、高価なコークス使用量を削減
する高炉の操業方法が注目されている。吹き込む微粉炭
の量は、操業条件によっても異なるが、吹き込み量が多
いほどコークス使用量を削減でき、コストダウンが可能
となる。通常、銑鉄１トン当たり１００〜２００ｋｇの
微粉炭を吹き込むと、ほぼ同量のコークス使０量が削減
できる。ここで吹き込まれる微粉炭の粒度は、一般に７
４ミクロン以下のものが全微粉炭重量の６０％〜８０％
（これを微粉炭の粒度が７４ミクロン以下、６０％〜８
０％と略す）範囲のものが工業的に用いられている。

【０００３】一方、近年、産業廃棄物、一般廃棄物とし
てプラスチックなどの合成樹脂類が急増している。中で
も高分子系の炭化水素化合物である、いわゆるプラスチ
ックは燃焼時に発生する熱量が高く、焼却炉をいためる
ために大量処理が困難で、その多くが投棄されている。
しかし、投棄は、環境対策上好ましくなく、その大量処
理方法の開発が切望されている。

【０００４】従来、特公昭５１−３３４９３号公報にお
いて、上記合成樹脂の粉砕物を高炉の補助燃料として使
用する方法が開示されている。この技術は、微粉炭は用
いずに、合成樹脂の粉砕物を重油と混合してスラリー状
にするか、または、その粉砕物を気体輸送して、羽口か
ら吹き込んで補助燃料とする方法である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の特公昭
５１−３３４９３号公報で開示されている方法では、以
下のような問題が生じる。例えば、重油と混合してスラ
リー状にした場合、重油の含有物が還元ガスに混合した
り、輸送管内でスラリーが詰まるなどの問題があった。

【０００６】また、合成樹脂は、微粉炭に比較して燃焼
性が劣るため、単独で多量に吹き込むと完全に燃焼しき
れずに炉内に蓄積してしまい、操業上問題をおこしやす
い。この合成樹脂の燃焼性の問題は、その粉砕粒度を微
粉炭と同程度、即ち７４ミクロン以下、約６０〜８０％
にすれば回避できる。しかし、一般に合成樹脂は、粉砕
時に発生する熱によって軟化し、微粉砕することが容易
でない。粉砕時に冷却すれば微粉砕も可能であるが、経
済的な観点から好ましくない。

【０００７】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、合成樹脂の粉砕物を、竪型炉で微粉炭とともに補助
燃料として効率よく用いる方法を提供するものである。
合わせて、本発明は微粉炭の節約と同時に廃棄物として
のプラスチック（以下、廃プラスチックという）の大量
処理方法を提供するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、銑鉄
を製造する竪型炉において、羽口から微粉炭と所定の粒
度に粉砕した合成樹脂とを混合して同時に吹き込むこと
を特徴とする竪型炉への燃料吹き込み方法である。

【０００９】請求項２の発明は、上記に加え、前記合成
樹脂の粉砕物と微粉炭の混合割合が、後者を重量比で４
０％以上であることを特徴とする竪型炉への燃料吹き込
み方法である。

【００１０】請求項３の発明は、合成樹脂の粉砕物の粒
度が５ｍｍ以下であって、微粉炭の粒度は７４ミクロン
以下のものが全微粉炭重量の３０％〜１００％であるこ
とを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の竪型炉へ
の燃料吹き込み方法である。

【００１１】

【作用】本発明の方法は、竪型炉において羽口から補助
燃料として粉砕した合成樹脂を、微粉炭と混合して吹き
込むことが特徴である。微粉炭は合成樹脂の粉砕物に比
べ速やかに燃焼し、同時に吹き込んだ合成樹脂粉砕物の
竪型炉内における燃焼性を向上する役割を果たす。合成
樹脂粉砕物は、竪型炉内において熱源のみでなく、熱分
解によって遊離するＣ及びＨ₂が還元剤としての働きも
合わせ持ち、銑鉄の製造に有効利用される。

【００１２】竪型炉内における燃料としての適否は、燃
焼性の良否で判断される。燃焼性は、例えば、以下に定
義される置換率や差圧ΔＰを指標とすることができる。

【００１３】置換率は、補助燃料吹き込みによって節約
できたコークスの重量と、吹き込んだ補助燃焼の重量と
の比であり、下記の式で求める。

【００１４】置換率＝（燃料吹き込み無しの時のコー
クス消費量（ｋｇ／ｈ）−燃料吹き込み時のコークス消
費量（ｋｇ／ｈ））／燃料吹き込み量（ｋｇ／ｈ）この置換率は、１に近い程、コークスの代わりに吹き込
まれた燃料が竪型炉内で効率的に燃焼していることを示
し、０に近い程、効率的に燃焼していないことを示す。

【００１５】尚、コークス消費量は、図１に示す検尺計
でコークスの装入レベル（コークス充填槽におけるコー
クス上面の高さ）を一定に保ち、コークス投入量から求
めることができる。

【００１６】差圧ΔＰは、羽口レベル（羽口高さ位置）
とコークス装入レベルの圧力差である。合成樹脂粉砕物
の吹き込み重量の割合が増大すると、竪型炉内における
燃焼性が劣り炉内に未燃の合成樹脂が滞留して通気性を
悪化させるため、差圧ΔＰは上昇する。反対に微粉炭の
割合が増加すると燃焼性が向上するため、炉内に未燃物
は残存しなくなり通気性が良くなるため、差圧ΔＰは減
少する。

【００１７】微粉炭と合成樹脂粉砕物との混合比は、燃
焼性に影響を及ぼす。すなわち、微粉炭の含有量（重量
％）が０〜４０％の範囲では、微粉炭の混合割合の増加
するほど燃焼性は良くなり、４０％以上ではほぼ微粉炭
単独と同程度（置換率０．８〜０．９、ΔＰ：約０．
１）の良好な燃焼性が得られる。よって、微粉炭の含有
量は、４０％以上であることが好ましい。

【００１８】混合する微粉炭の粒度は、通常高炉の微粉
炭吹き込みで使用されている程度の粒度、例えば７４ミ
クロン以下、３０〜１００％以下の範囲が好ましい。こ
れを超える粗い粒度分布では微粉炭の燃焼性自体が低下
し、合成樹脂粉砕物の燃焼性を増大させる効果が減少す
る。合成樹脂の粉砕粒度は、細かい方がより燃焼性は良
いが、上記の適切な粒度の微粉炭を用いると合成樹脂を
微粉砕する必要はなく、５．０ｍｍ以下の粒度で十分で
ある。

【００１９】なお、本発明で対象とする合成樹脂は、一
般には熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂を対象とするが、高
分子系の炭化水素化合物であり、機械的な粉砕手段によ
って粉砕できるか、または、その他の工業的手段によっ
て粒状化できれば、特に限定されない。その例として
は、ポリエチレンの他に、ポリプロピレン、ポリスチレ
ン、ポリ塩化ビニールなどが挙げられる。

【００２０】

【実施例】以下に本発明の方法を、燃焼実験装置を用い
て実施した結果の例を示す。

【００２１】実施例１：混合割合と燃焼性（置換率）（ａ）燃焼実験装置及び実験条件図１は、本発明の方法の効果を実証するために用いた燃
焼実験装置である。図１の中で、１はコークス貯蔵ホッ
パー、２は微粉炭貯蔵ホッパー、３は廃プラスチックの
粉砕物貯蔵ホッパー、４はキャリアガスの通路と進行方
向、５は熱風の通路と進行方向、６は微粉炭と廃プラス
チック粉砕物の吹き込みランス、７は羽口、８はレース
ウエイ（燃焼帯）、９はコークス充填槽、１０は圧力
計、１１は排ガス通路、１２は検尺計を示す。この燃焼
実験装置は、実際の高炉羽口部と全く同様な条件を満た
しているが、本発明の方法は、鋳物用銑鉄を製造するキ
ューポラ、熱風の代わりに冷高濃度酸素を送風する酸素
高炉などの竪型炉にも広く適用することができる。

【００２２】微粉炭に用いた石炭の工業分析値を表１
に、実験の諸条件を表２に、夫々示した。本実施例で
は、合成樹脂粉砕物として、ポリエチレンである廃プラ
スチックの粉砕物を用いたが、その粒度は０．５〜１．
０ｍｍとした。

【００２３】（ｂ）微粉炭と合成樹脂粉砕物との混合割
合と燃焼性（置換率）炉頂から装入したコークスを、羽口先端のレースウエイ
８で燃焼させた。羽口７からは表２に示すように１２０
０℃の熱風を単位時間当たり１０００Ｎｍ³／ｈで送風
し、表２に示した粒度の微粉炭と廃プラスチックの粉砕
物を各々の貯蔵ホッパー２、３からキャリアガス４で気
送し種々の割合で混合し、吹き込みランス６を通じて吹
き込んだ。微粉炭と廃プラスチック粉砕物の混合は、各
々の貯蔵ホッパーから、羽口までのあいだであればいず
れの場所でおこなっても良く、その混合はキャリアガス
又は熱風によって自動的に行われる。微粉炭は石炭Ａ、
Ｂの２サンプルを使用した。単位時間当たりの燃料の吹
き込み量は、２００ｋｇ／ｈで一定とした。それぞれの
混合率の場合の置換率を、前述の関係式に従って求め
た。

【００２４】この結果を図２に示す。図２中、横軸は微
粉炭と廃プラスチック粉砕物の混合比を微粉炭の含有重
量％を示し、縦軸は置換率を示す。廃プラスチックのみ
を吹き込んだ場合には、置換率は、石炭Ａ、Ｂで夫々
０．３、０．４であり、小さな値であった。これは、廃
プラスチックのみの吹き込みでは、燃焼性が良好でな
く、コークスの代替としての補助燃料として有効に消費
されないことを示す。そして、両者の吹き込み合計量が
２００ｋｇ／ｈ一定の条件では、微粉炭の混合割合が増
加するとともに置換率は向上し、微粉炭の混合割合が４
０重量％を以上になると、置換率は０．８〜０．９の範
囲で一定となり、微粉炭単独吹き込みと同等の良好な燃
焼性が得られた。

【００２５】

【表１】

【００２６】

【表２】

【００２７】実施例２：混合割合及び吹き込み量と燃焼
性（置換率）図３は、石炭Ａを粉砕した微粉炭を使用し、微粉炭およ
び廃プラスチック粉砕物の合計燃料吹き込み量を１００
ｋｇ／ｈ及び２００ｋｇ／ｈの２水準として燃焼試験を
行った結果である。ここでは、実施例１（ａ）の実験装
置を用い、実施例１（ｂ）の条件で燃焼試験を行った。

【００２８】図３の結果より、いずれの吹き込み量でも
実施例１の結果と同様に、微粉炭の混合割合が増加する
に従って置換率は向上し、微粉炭含有量４０重量％以上
では置換率が０．８〜０．９の範囲で一定となり、微粉
炭単独吹き込みと同等の良好な燃焼性が得られた。な
お、通常、高炉では銑鉄１トンを製造するのに約１００
０Ｎｍ³の熱風を必要とし、本実施例での条件はほぼ銑
鉄１トンを基準とした吹き込み量１００ｋｇ／ｔ〜２０
０ｋｇ／ｔに相当するもので、高炉における実際の燃料
吹き込み条件に近いものである。

【００２９】言い換えると、図３の結果は、微粉炭と廃
プラスチック粉砕物を混合して吹き込むことにより、燃
料吹き込み量、微粉炭の石炭種に依存せず、廃プラスチ
ック粉砕物の燃焼性を改善できる。更には、微粉炭の混
合割合が４０重量％を以上、言い換えると、廃プラスチ
ック粉砕物が６０重量％未満であれば、廃プラスチック
吹き込みの燃焼性劣化を解消できることを意味する。

【００３０】実施例３：混合割合及び吹き込み量と燃焼
性（ΔＰ）実施例２と同様の条件で試験を行った。燃焼性の指標と
して、羽口レベルと装入レベルの差圧ΔＰを圧力計１０
を用いて検出した。

【００３１】結果を図４に示した。吹き込み量が１００
及び２００ｋｇ／ｈのいずれの場合においても、微粉炭
混合割合の増加とともに差圧ΔＰ（ｋｇ／ｃｍ²）は減
少し、４０重量％以上のとき、微粉炭のみと同等の値
（約０．１）を示した。

【００３２】

【発明の効果】本発明の方法により、燃焼性の良好でな
いプラスチック等の合成樹脂粉砕物を、高炉等の竪型炉
の補助燃料として効率良く使用できる。

【００３３】従って、本発明の方法は、大量に発生する
廃プラスチック等の合成樹脂廃棄物の処理が可能とな
り、微粉炭使用量も低減できるので経済的な銑鉄の製造
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の効果を実証するために用いた燃焼実験
装置の概略図である。

【図２】微粉炭と廃プラスチックの粉砕物の混合割合が
置換率に及ぼす影響を示した図である。

【図３】微粉炭と廃プラスチック粉砕物の混合割合およ
び吹き込み量が、置換率に及ぼす影響を示した図であ
る。

【図４】微粉炭と廃プラスチック粉砕物との混合割合と
吹き込み量が、羽口レベルと装入レベルの差圧に及ぼす
影響を示した図である。

【符号の説明】

１コークス貯蔵ホッパー２微粉炭貯蔵ホッパー３廃プラスチック粉砕物貯蔵ホッパー４キャリアガスの通路と進行方向５熱風の通路と進行方向６微粉炭と廃プラスチック粉砕物の吹き込みランス７羽口８レースウエイ（燃焼帯）９コークス充填槽１０圧力計１１排ガス通路１２検尺計

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者浅沼稔東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】銑鉄を製造する竪型炉において、羽口か
ら微粉炭と所定の粒度に粉砕した合成樹脂とを混合して
吹き込むことを特徴とする竪型炉への燃料吹き込み方
法。
【請求項２】前記合成樹脂の粉砕物と微粉炭の混合割
合が、後者を重量比で４０％以上であることを特徴とす
る請求項１に記載の竪型炉への燃料吹き込み方法。
【請求項３】合成樹脂の粉砕物の粒度が５ｍｍ以下で
あって、微粉炭の粒度は７４ミクロン以下のものが全微
粉炭重量の３０％〜１００％であることを特徴とする請
求項１又は請求項２に記載の竪型炉への燃料吹き込み方
法。