JPH11209809A - 高炉への微粉炭吹込み用ランスおよびそれを使用した微 粉炭の吹込み方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 大幅な設備改造を行わず、微粉炭の燃焼性を
改善することのできるランスとそれを使用した微粉炭の
吹込み方法を提供する。 【解決手段】 高炉の羽口から微粉炭を吹き込むランス
であって、ランス１０の先端に微粉炭の流れを複数方向
に分流させるチップ１２を設けた高炉への微粉炭吹込み
用ランス。および前記ランス１０を複数本使用して微粉
炭を吹き込むに際し各々のランスからの微粉炭吹き出し
流束が互いに交差せず、かつブロ−パイプ２または羽口
３内部に当たらないようにランスのチップを配設して吹
込みを行う微粉炭の吹込み方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高炉の羽口から微
粉炭を吹き込むに際し、吹き込まれる微粉炭の分散性を
良くして燃焼性を向上させるランスおよびそれを使用し
た微粉炭の吹込み方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】最近の高炉操業において、羽口からの微
粉炭吹込みはコ−クス炉の寿命延長、溶銑コスト低減等
を目的として実施されており、その吹込み量も増加の傾
向にある。高炉への微粉炭の吹込みにあたっては図６に
示すように、高炉１の下部に設けられたブロ−パイプ２
に微粉炭吹込み用ランス４を設置し、それからブロ−パ
イプ内を流れる熱風中に微粉炭７を吹き出させて羽口３
から炉内へ吹き込んでいる。吹き込まれた微粉炭はブロ
−パイプおよびレ−スウェイ５内に滞留している間に燃
焼するが、この間に燃焼できなかったものが未燃チャ−
として炉内反応で消費される。しかし、反応で消費でき
る量を上回る量の未燃チャ−がレ−スウェイで発生した
場合は、炉内に蓄積されるか炉頂部よりダストとして排
出される。

【０００３】このような状態になると、炉内に蓄積する
未燃チャ−の影響により炉内の通気性が悪くなり安定操
業ができなくなるため、未燃チャ−の発生量が炉内消費
量と等しくなる吹込み量を微粉炭の限界吹込み量として
いる。従来使用されてきた微粉炭吹込み用ランスは、１
本の単管が使用され微粉炭の流束が一方向のみであるた
め、微粉炭の分散性が悪くその吹込み量は溶銑トン当た
り最大１９０kg程度が限界であった。

【０００４】従って、更に微粉炭の吹込み量を増加させ
る手段として、例えば特開平６−３３０１１３号に開示
された方法がある。この方法は図１２および１３に示す
ようにブロ−パイプ２に複数本のランス（単管）４をそ
の各々のランスの中心軸線がブロ−パイプの中心線と交
差せず、かつ、ブロ−パイプの中心軸線に関して互いに
軸対称位置になるように配置するというものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、特開平６−３
３０１１３号の方法を用いることで微粉炭の最大吹込み
量は溶銑トン当たり２３０kg程度まで増加するが、それ
以上の微粉炭吹込みを行うと未燃チャ−が炉内消費量を
上回るために安定操業が不可能となるという問題があっ
た。

【０００６】本発明は、この問題を解決し大幅な設備改
造を伴わず、かつ、微粉炭の燃焼性を改善することので
きる微粉炭吹込み用ランスとこのランスを使用した微粉
炭の吹込み方法を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を次
のランスおよびそれを使用する方法によって達成する。

【０００８】第１のランスは、高炉の羽口から微粉炭を
吹き込むランスであって、ランスの先端に微粉炭の流れ
を複数方向に分流させるチップを設けた高炉への微粉炭
吹込み用ランスである。

【０００９】第２のランスは、第１のランスのチップの
分岐流路を、分岐前の中央流路の断面積に各分岐流路の
断面積の和が等しくなるように分岐流路の内径を決め、
かつ分岐流路の吹き出し角度を６０°〜９０°とした高
炉への微粉炭吹込み用ランスである。

【００１０】それらの使用方法は、上記のランスを複数
本使用して微粉炭を吹き込むに際し各々のランスからの
微粉炭の吹き出し流束が互いに交差せず、かつブロ−パ
イプまたは羽口内部に当たらないようにランスのチップ
を配設して吹込みを行う微粉炭の吹込み方法である。

【００１１】「作用」ランスの先端に微粉炭の流れを複
数方向に分流させるチップを設けてあるから、微粉炭の
分散性が改善され、微粉炭と熱風中の酸素との混合が促
進されて微粉炭の燃焼率が向上する。

【００１２】上記ランスのチップの分岐流路を、分岐前
の中央流路の断面積に各分岐流路の断面積の和が等しく
なるように分岐流路の内径を決め、さらに各分岐流路の
吹き出し角度を６０°〜９０°とすれば、チップ内部で
の圧力損失を減少さ、また微粉炭の詰まりを防止するこ
とができる。

【００１３】上記ランスを複数本使用して微粉炭吹込み
を行うに当たり、各ランスからの微粉炭の吹き出し流束
が互いに交差せずかつブロ−パイプまたは羽口内部に衝
突しないようにランスのチップを配設するから、各吹き
出し流束の微粉炭の分散を害することなく、またブロ−
パイプまたは羽口の微粉炭に起因する摩耗が防止され
る。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に基づ
いて以下に説明する。

【００１５】図１は、本発明の微粉炭吹込みランスの縦
断面図である。微粉炭吹込み用ランス１０は、吹込み本
管１１とチップ１２からなる。円柱状のチップ１２は一
方の端部に開口する中央の流路１２ａが形成され、この
流路１２ａから分岐する分岐流路１２ｂ，１２ｃが形成
されている。分岐流路１２ｂ，１２ｃは、それぞれチッ
プ１２の外周にその軸に傾斜して開口している。そし
て、吹込み本管１１の流路１１ａがチップ１２の中央の
流路１２ａに連通するように吹込み本管１１とチップ１
２が接続されている。なお、チップ１２を上記例では、
円柱状と記したがこのチップの形状は四角柱、多角柱で
もよい。

【００１６】図２および３は、本発明のランス２本のチ
ップを羽口内に設けた状況を示す縦断面図とＢ−Ｂ矢視
図である。この例ではチップ１２が３個の分岐流路を有
している場合を示している。本発明方法において、２本
の微粉炭吹込み用ランス１０、１０を各ランスのチップ
１２からの微粉炭の吹き出し流束Ｆが互いに交差せずか
つブロ−パイプ２または羽口３の内壁に衝突しないよう
にランスのチップを配設することにより、微粉炭の拡散
性を向上させるとともに、ブロ−パイプまたは羽口の摩
耗を防止している。

【００１７】発明者等は１次元燃焼モデルにより、ブロ
−パイプ〜レ−スウェイ内の燃焼率分布を計算した。図
４は、その計算結果を示すグラフである。グラフには比
較のために従来方法によるそれを合わせ示してある。こ
のグラフより微粉炭分散用チップを用いるでレ−スウェ
イ端での微粉炭の燃焼率は、従来方法に比べて約５％向
上できることが分かった。

【００１８】この結果を用いて微粉炭の最大吹込み量を
推定する。図５は、微粉炭吹込み量と未燃チャ−の発生
量との関係を示すグラフである。炉内で消費できる未燃
チャ−の量は微粉炭の吹込み量を増加してゆくと、直線
的に減少する（この傾向直線を直線１とする）。一方微
粉炭の吹込みにより発生する未燃チャ−は直線的に増加
する（この傾向直線の内、本発明方法に関するものを直
線２、従来方法に関するものを直線３とする）。従っ
て、本発明方法による微粉炭の最大吹込み量は直線１と
直線２の交点に該当する微粉炭吹込み量であり、その値
は２５０kg/T-溶銑となる。即ち、本発明方法による微
粉炭の最大吹込み量は２５０kg/Tとなる。一方、従来方
法による場合は２３０kg/T-溶銑である。

【００１９】次に、上述のランスの分岐流路の内径の大
きさ、その流路内のガス流速および図７に示す吹き出し
角度θについて説明する。

【００２０】図８に分岐流路の１２ｂの直径ｄとガス流
速の関係を示す。一般的に微粉炭を含んだガス流速は、
逆火防止のためにランス先端部で約１０ｍ／ｓｅｃ以上
の流速が必要である。このため、安全等を見て一般の高
炉ではランス内径１４．３ｍｍで約２３ｍ／ｓｅｃの流
速にしている。従って、分岐後の流速を２３ｍ／ｓｅｃ
に維持しようとすると、各分岐流路の直径は、２分岐の
場合は１０ｍｍ、３分岐の場合は８ｍｍとなる。なお、
各分岐流路のガス流速を等しくするため、分岐流路の直
径を同一とし、かつ分岐前の中央流路の断面積とそれら
の断面積の和を等しくしてある。

【００２１】また、分岐することにより圧力損失が増加
するが、分岐流路の吹き出し角度をθとすれば、これは
のCOSθの２次函数であるから、θを適正範囲に設定す
ることにより最低限に抑制することができる。図９は分
岐流路の吹き出し角度θとチップの圧力損失の関係を示
している。この図よりチップ１２での圧力損失を最低限
にするには、吹き出し角度θを６０°〜９０°にすれば
よいことが分かる。即ち、吹き出し角度θを上記範囲に
すれば、圧力損失が最低限となりチップ１２の分岐部に
生じる微粉炭の詰まりを防止することができる。

【００２２】図１０は、吹き出し角度θを上記角度範囲
外の角度である４０°にしたチップ（イ）とその角度を
上記角度範囲にしたチップ（ロ）を使用して微粉炭吹込
みを行ったときのチップの詰まり発生率を比較した棒グ
ラフである。チップ（イ）を使用したランスにおいては
ランスの約３０％がチップ内部での詰まりにより吹き込
み不能となったが、チップ（ロ）を使用したランスは詰
まりが発生しなかった。

【００２３】図１１は、吹き出し角度θを４０°にした
チップ（イ）と吹き出し角度θを７０°にしたチップ
（ロ）の寿命を比較した棒グラフである。チップ（イ）
では、微粉炭の詰まりによりチップの冷却が無くなるた
めに溶損が発生し、その平均寿命は３カ月であったが、
チップ（ロ）では、その平均寿命は１年となった。

【００２４】

【発明の効果】本発明の第１のランスを使用して請求項
３の方法で微粉炭吹込みを行えば、微粉炭の分散性が向
上するため、従来方法よりも微粉炭と酸素の混合がさら
に促進され微粉炭の燃焼率を大幅に向上させることがで
きる。その結果、従来困難とされていた溶銑トン当たり
２５０kg/T程度の微粉炭の多量吹込みが可能となる。ま
た、本発明の第２のランスを使用して請求項３の方法で
微粉炭吹込みを行えば、上記効果の他にチップの詰まり
が防止され、寿命が大幅に延びるという効果が得られ
る。

【００２５】本発明のランスは、その先端部に微粉炭分
散用チップを取りつけるだけであるから設備改造が容易
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の微粉炭吹込みランスの縦断面図であ
る。

【図２】本発明のランス２本のチップを羽口内に設けた
状況を示す縦断面図である。

【図３】図２のＢ−Ｂ矢視図である。

【図４】ランス先端からの距離と微粉炭の燃焼率の関係
を示すグラフである。

【図５】微粉炭吹込み量を増加してゆくときの未燃チャ
−の炉内消費量と本発明方法の未燃チャ−の発生量との
関係を示すグラフである。

【図６】従来方法による微粉炭の吹込み状況を模式的に
示す断面図である。

【図７】微粉炭の吹き出し角度θを示す縦断面図であ
る。

【図８】分岐流路の直径とガス流速の関係を示す図であ
る。

【図９】分岐流路の吹き出し角度θとチップの圧力損失
の関係を示すグラフである。

【図１０】分岐流路の吹き出し角度θが４０°のチップ
（イ）とその角度を６０°〜９０°にしたチップ（ロ）
を使用して微粉炭吹込みを行ったときのチップの詰まり
発生率を比較した棒グラフである。

【図１１】吹き出し角度θを４０°にしたチップ（イ）
と吹き出し角度θを７０°にしたチップ（ロ）の寿命を
比較した棒グラフである。

【図１２】従来方法の微粉炭吹込み方法を示す縦断面図
である。

【図１３】図１２のＡ−Ａ矢視図である。

【符号の説明】

１高炉 ２ブロ−パイプ ３羽口 ４微粉炭吹込み用ランス（従来） ５レ−スウェイ １０微粉炭吹込み用ランス（本発明） １１吹込み本管 １１ａ流路（ランス本管） １２チップ １２ａ中央の流路（チップ） １２ｂ，１２ｃ分岐流路 Ｆキャリアガスと微粉炭の流束

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高炉の羽口から微粉炭を吹き込むランス
   であって、ランスの先端に微粉炭の流れを複数方向に分
   流させるチップを設けたことを特徴とする高炉への微粉
   炭吹込み用ランス。
2. 【請求項２】 請求項１のチップの分岐流路を、分岐前
   の中央流路の断面積に各分岐流路の断面積の和が等しく
   なるように分岐流路の内径を決め、かつ各分岐流路の吹
   き出し角度を６０°〜９０°としたことを特徴とする高
   炉への微粉炭吹込み用ランス。
3. 【請求項３】 請求項１または２のランスを複数本使用
   して微粉炭を吹き込むに際し各々のランスからの微粉炭
   の吹き出し流束が互いに交差せず、かつブロ−パイプま
   たは羽口内部に当たらないようにランスのチップを配設
   して吹込みを行うことを特徴とする微粉炭の吹込み方
   法。