JPS5956495A - 高炉吹込用粉体燃料の粉砕・乾燥・輸送設備 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、高炉吹込用粉体燃料となるべき塊状原料（以
下単に「原料」という）の粉砕・乾燥・輸送設備の改良
に関し、特に燃料経済性と操業安全性の面に優れた当該
設備に関するものである。

高炉操業に詔ける補助燃料吹込としては、過去重油吹込
が主流であったが、オイルショック以降の重油価格の高
騰による経済性の観点により大半の高炉は重油吹込を中
止し、オールコークス操業に移行されている。しかしな
がらオールコークス操業の場合炉熱制御手段の減少、操
業トラブルの発生（スリップの増加等）等により高炉操
業の安定性が損なわれ易い。そのため重油吹込に代替す
るものとして粉体燃料（例えば微粉炭、コークス粉等）
を補助燃料として使用することが、経済性や操業の柔軟
性等の観点により非常に有効と考えられ、一部実施され
ている。

こうした粉体燃料を高炉羽目まで供給するに当っては、
従来は原料を粉砕乾燥した後、気体輸送し、粉体燃料捕
集分離装置にて該気体と分離して所定の部位に一時貯留
し、更にこれを高炉羽目まで気体搬送する。即ちその形
態を第１図に示す粉砕φ乾燥嗜輸送設備の線図的系統図
に基づいて説明すれば、１は原料供給装置で、原料は粉
砕乾燥処理装置２に供給され、目標とする粒度（例えば
２００メツシユアンダーが８０％）に粉砕される。

又粉砕乾燥処理装置２には温度制御されつつブロワ８に
よって誘引される高温気体のライン４，５が接続され、
更にライン４には昇温炉６が配設され、一方ライン５に
おけるブロワ３の入口側には粉体燃料捕集骨分離処理装
置７が配設されている。

そして昇温炉６には重油、都市ガス等の燃料Ａと燃焼用
空気Ｂが夫々ラインＬ、、Ｌ２より送り込まれて混合・
燃焼され、高温（１０００〜１８００℃）の燃焼排ガス
を発生させる。Ｃは空気でラインＬ３より昇温炉６に供
給され、上記燃焼排ガスと混合された後、粉砕乾燥処理
装置２に供給される。粉砕乾燥処理装置２に送られた混
合ガスは、該装置２内を通過する間に粉砕中の原料を湿
分１％程度に乾燥して捕集・分離処理装置７に気体輸送
される。該装置７により分離・捕集された粉体燃料はコ
ールビン１１に供給、貯留される一方、混合ガスはブロ
ワ８より糸外に放出される。こうしてコールビン１１に
送給、貯留された粉体燃料は例えば分配装置１２を介し
て高炉１８の羽口１４へ送給される。

しかしこのような設備においては、粉体燃料の乾燥の輸
送に用いられる高温気体は、前述の如く昇温炉６で重油
等の燃料を燃焼させて得られる燃焼排ガスを大量利用す
るので燃料消費量が過大で、ランニングコストが非常に
高くなるという欠点がある。しかも上記燃焼排ガスの温
度は１０００℃以上の高温にも達するので、これを空気
により希釈・冷却して使用するので、該混合ガス中の０
□濃度が高くなり炭塵爆発の恐れが伴う。そこでこのよ
うな炭塵爆発に対しては、炭塵爆発の初期状態を急激な
圧力上昇又はＣＯ濃度上昇等により検知し、消火剤を系
内に吹込むことのできる装置を上記設備に組み入れざる
を得ず、設備の構成が複雑となって設備費及びメンテナ
ンスのコストが高くなる。上記装置は炭塵爆発を未然に
防止するためのものではないので操業の安全性を確保す
る上で信頼性に欠けるという難点がある。

そこで上述の如き従来の設備に詔いては、■燃料消費量
の節約、■設備及びメンテナンスの簡素化、■炭塵爆発
に対する安全性の確保、という８つの観点からの改善策
が求められている。

本発明者等もこうした要求を十分満足することができる
技術を開発すべく種々検討を重ねてきたが、下記する様
に高炉用熱風炉排ガス（以下単に「熱風炉排ガス」とい
う）の特性を利用すると共に該特性を上手に利用するこ
とのできる簡単な制御手段を採用すれば上記要求を全て
満足できるという知見を得て、更に研究を進めることに
より、その成果を確認できたものである。

即ち高炉に高温の熱風を送る設備として熱風炉があるが
、この熱風炉は高炉１基当り通常８，４基設けられ夫々
蓄熱と送風を交互にくり返し、対応する高炉に一定の高
温熱風を送り続けるように構成されている。ところで熱
風炉の蓄熱操業に当つては、比較的高温（約２００〜３
５０℃）の熱風炉排ガスが生じるが、従来、この熱風炉
排ガスは一部熱風炉の燃焼用空気及び燃料の予熱に使用
されている程度で、十分に活用されているとは言い難い
。又上記燃料や空気の予熱に利用された場合も、利用後
の熱風炉排ガスが１００℃以上の顕熱を保有しているに
もかかわらずやはり大気中に放散されている。そこで本
ｈｐ＋等は上記熱風炉排ガスが比較的高温でしかも該排
ガス中の酸素濃度が低い（約１９６前後）という特性に
着目する一方、同排ガスが高炉の稼動に伴なって常に安
定して得られるという事実を重視し、この熱風炉排ガス
を粉体燃料の乾燥・輸送媒体たる高温気体として使用す
ると共に該高温気体を適切に温度制御できる装置を採用
することを企画し、本発明を完成するに至った。

しかしてこの様な本発明の設備とは、粉砕乾燥処理装置
の高温気体入口側における高温気体ラインを熱風炉排ガ
ス導入ラインで形成すると共に、該ラインの途中に、熱
風炉排ガスの下流側であつて前記粉砕乾燥処理装置の近
傍には昇温装置を配置し、更に該昇温装置よりも上流側
の前記ラインには温度安定化装置と降温装置−とをイ＋
：光、の順序で配設するか又は温度安定化装置のみを配
置してなる点に要旨が存在し、設備の運転に際しては粉
砕乾燥処理装置出口に詔ける気体の温度が一定になるよ
うに、即ち原料中の水分が確実に乾燥されるように、粉
砕乾燥処理装置への熱風炉排ガス送給温度を、■昇温装
置、温度安定化装置及び降温装置の８つの装置、又は■
昇温装置及び温度安定化装置の２つの装置のいずれかの
組合わせにより適当に制御するものである。

この様に本発明では熱風炉排ガスの保有熱量とイナート
（Ｉｎｅｒｔ）性を有効に利用するものであるから、昇
温炉での燃料消費量が節約でき、且つ系内での炭塵爆発
を未然に防止することができる。

以下実施例図面に基づき本発明の構成及び作用効果を説
明するが、下記実施例は単に一代表例を示すものであっ
て本発明を限定する性質のものではなく、前・後記の趣
旨に沿って適宜設計変更することは全て本発明の技術的
範囲に含まれる。

第２図は本発明に係る高炉吹込用粉体燃料の粉砕・乾燥
・輸送設備を例示する線図的系統図で、この図に詔いて
１は原料供給装置、２は該装置１から供給される原料を
目標とする粒度（例えば、２００メツシユアンダーが８
０％）まで粉砕するための粉砕乾燥処理装置である。又
粉砕乾燥処理装置２には後述の如き温度制御（スプリッ
ト制御方式）を実施しつつブロワ８によって誘引される
高温気体のライン４，５が接続されてｔす、ライン４は
熱風炉排ガスを導入するための経路とし、一方ライン５
は粉体燃料を輸送するための流路としている。又該ライ
ン５におけるブロワ８の高温気体側には捕集・分離機７
が配設され、更に該捕集・分離機７とブロワ８の間のラ
イン５′には流量検出端６０、流量指示調節計６１及び
調節弁６２で構成される流量制御部が設けられている。

該流量制御部はブロワ８の誘引によって粉砕乾燥処理装
置２内を通過する高温気体流量、即ち粉砕乾燥処理装置
２出口における該流量を調節することにより、粉砕乾燥
処理装置２内に詔ける分級機能を安定に行なわせると共
に粉体燃料の輸送速度を一定以上確保してライン５内に
粉体燃料を堆積させないようにする役割を果たすもので
ある。尚捕集・分離機７と接続するコールビン１１以後
の構成については第１図に示す構成と同一である。

更にライン４の途中には熱風炉排ガスの流れ方向順に温
度安定化装置１５、降温装置１６及び昇温装置１７が配
設されている。

温度安定化装置１５の設置は、熱風炉排ガスの有する温
度の周期的変化特性をならしてほぼ一定の温度にするこ
とを目的として行なうものである。

即ち第８図は４基設置された熱風炉において２基燃焼、
２基通風運転を交互に切替えて連続的に行なう場合に、
熱風炉出口直後の熱風炉排ガス温度の時間的変化のデー
タ例を図示したものであるが、この図から明らかな様に
切替毎に熱風炉排ガスの温度が変化し、しかもその温度
変化は周期性をもって継続することになる。しかしこの
様な温度変化は後述する様に降温装置１６と昇温装置１
７の温度制御を実施する上でいわゆる制御動作の外乱と
なって好ましくないので、温度安定化装置１５によって
熱風炉排ガスの温度をほぼ一定にした上で粉砕乾燥処理
装置２への送給を行なう。その具体的構成例は図示の如
くライン４に熱交換器１８を設けて該熱交換器１８内に
熱風炉燃焼用空気を導入し、熱風炉排ガスとの熱交換に
より一部熱回収を図る一方、熱交換器１８の前後をバイ
パスライン１９で連通し、熱風炉排ガスのバイパス量を
制御することによって熱交換器１８出口の熱風炉排ガス
温度をほぼ一定とし得る。尚２０は開閉弁、２１は温度
検出端、２２は温度指示調節計を示す。

又降温装置１６はブロワ８からの放出ライン２Ｂとライ
ン４をバイパスライン２４で接続すると共に、該接続点
より後方のライン２４には調節弁２５ａを設け、更にバ
イパスライン２４には開閉弁２５ｂを設け、これらの弁
２５＆、２５ｂを操作して放出ライン２８内の比較的温
度の下がった排ガスの一部をライン４ヘバイパスさせて
ライン４内の熱風炉排ガスと混合することによりライン
４内の熱風炉排ガス温度を低下させ得る。尚、調節弁２
５ａ及び開閉弁２５ｂの操作は、後記制御装置８７０指
令により行なう。

更に昇温装置１７はライン４に昇温炉６を設けると共に
、該昇温炉６には重油等の燃料Ａを供給するためのライ
ン２７と、燃料Ａの燃焼用空気Ｂを供給するためのライ
ン２８を接続し、更に各ライン２７．２８には調節弁８
０．８１及び流量検出端８２．３Ｂが夫々流量指示調節
計８４．８５を介して連結している。更にこれらの流量
指示調節計８４．８５は空燃比制御回路８６を介して制
御装置８７と連結されている。

またライン５の粉砕乾燥処理装置２に近い部位にはライ
ンｂ内のガス温度を測定するための温度検出端８８を取
り付け、更に該検出端８８は温度指示調節計８９を介し
て制御装置８７と連結されている。制御装置８７内には
いわゆるスプリット制御回路が組み込まれており、温度
検出端８８からの検出温度をほぼ一定とするために、即
ち原料中の水分を確実に乾燥させる為に粉砕乾燥処理装
置２の出口温度に応じて降温装置１６と昇温装置１７を
適宜同時に調節しつつ切替えるための指令発信をつかさ
どる制御機能を発揮する。即ちライン４から粉砕乾燥処
理装置２へ送給される熱風炉排ガスの温度は、原料中の
水分含有率及び粉砕乾燥処理装置２への原料供給量によ
って変化させる必要があって、例えば原料中の水分含有
率が増加したとき又は原料供給量が増加したときには、
熱風炉排ガスの保有熱量だけでは水分の乾燥が不十分と
なる。このような状態に至ったことは温度検出端８８に
おける温度低下によって検知され、増加すべき温度割合
が温度指示調節計８９から制御装置８７に伝えられた後
、高温燃焼排ガスの生成増加指令が該制御装＠８１がら
空燃比制御回路８６を介し、昇温装置１７に対して出さ
れる。具体的には新たな燃料量と空気量の設定に応じて
調節弁８０．８１の開度調節が行なわれる。こうして熱
風炉排ガスは昇温炉６内で昇温された燃焼排ガスと混合
され、熱量を大きくした後粉砕乾燥処理装置２へ供給さ
れるので、十分な乾燥が行なえるようになる。しかも昇
温炉６では空燃比制御によって常に完全燃焼するように
運転される為、燃焼排ガスはイナートガスとなっており
、熱風炉排ガスと混合しても、これらの混合ガス全体の
イナート性が損なわれることはない。

又逆に原料中の水分含有率が減少したとき又は原料供給
量が減少したときには、熱風炉排ガスの保有熱量は水分
の乾燥にとって多過ぎることになって、熱エネルギーの
浪費につながる。こうした状態変化は温度検出端８８に
おける温度上昇によって検知され、減少すべき温度割合
が温度指示調節計８９から制御装置８７に伝えられた後
、制御装置８７から降温装置１６に対してバイパス排ガ
ス量増加指令が出される。具体的には調節弁２５ａの開
度を小さくすると共に開閉弁２５ｂを全開とすることに
より、放出ライン２８内における温度の下がった排ガス
をライン４へより多くバイパスさせてライン４内の熱風
炉排ガスの熱量を減少させる。この場合に詔いてもバイ
パスされる排ガスはイナート性ガスであるから熱風炉排
ガスと混合しても、これらの混合排ガス全体のイナート
性が損なわれることはない。

上記の如く本発明では原料の粉砕拳乾燥・輸送に当り、
熱風炉排ガスの保有熱量とイナート性を十分に利用する
ものであるから、昇温炉６での燃料消費量が大巾に削減
され、ランニングコストの低減を図ることができ、更に
粉砕・乾燥・輸送系内での炭塵爆発を未然に防止でき、
従来の様な複雑で高価な防爆機器の設置は不要となる。

尚上述した様に原料の良好な乾燥を行なう為には、ライ
ン４から粉砕乾燥処理装置２へ送給される高温気体の温
度を、原料湿度と粉砕乾燥処理装置２への原料供給量に
よって変化させる必要があることを説明したが、実験例
では第１表の如き結果が得られた。第１表において横棚
は原料湿度ＭＯ（９６）を、縦欄は原料供給量Ｆ　（ｄ
ｒｙ”／ｈｒ）を夫々表わし、又ＭｃとＦとの交差欄は
粉砕乾燥処理装置２の高温気体入口側温度（℃）を表わ
す。

尚乾燥は粉砕乾燥処理装置２出口におけるガス温度が８
０℃、粉体燃料中の水分が１％になるような条件で行な
った。

第１表 又前述の如き昇温炉６での燃料消費量の低減効果を実験
（乾燥条件は上記昇温実験と同一）で確認した結果の一
例を示せば下記の通りである。即ち湿度１０％の石炭を
粉砕乾燥処理装置２に１８，０００（ｄｒ”−ｋｆ／ｈ
ｒ　）の割合で供給し、本発明設備に諺いて熱風炉排ガ
スを使用した場合（即ち本発明設備の運転による場合）
、全く使用しない場合（即ち従来設備の運転による場合
）の夫々について昇−温炉６でのＣＯＧガス燃料消費量
を比較した所、熱風炉排ガスを使用した場合には使用し
ない場合に比べて実に約８０′４６も節約できることが
確認できたものである。

尚上記実施例では昇温装置１７として昇温炉６をそのま
ま使用したが、例えば第８図に示す様に熱風炉排ガスを
燃焼排ガスと混合せずに他の熱媒体により熱交換器５０
を介して加熱することもできる。

更に降温装置１６としては実施例の如きバイパス方式に
よることなく、第４図に示す様に熱交換器５１で熱風炉
排ガスを直接又は間接冷却する方式あるいはファン冷却
方式を採用することも可能である。

又温度安定化装置１５としても実施例ではバイパス方式
のものを示したが、例えば第５図に示す様に熱交換器１
８内に冷却媒体又は加熱媒体を直接流し、熱交換器１８
出口部におけるライン４内の熱風炉排ガス温度がほぼ一
定となるように温度指示調節計５２を介して調節弁５８
の開度を調節し、冷却媒体又は加熱媒体の流量を制御す
ることによって行なってもよく、更には第６図に示す様
に熱風炉排ガスと混合しても該排ガスのイナート性を損
なわないような加熱媒体又は冷却媒体を直接混合して、
下流側における熱風炉排ガスの温度がほぼ一定になる様
に調節してもよい。

又上記の実施例では温度安定化装置と降温装置が夫々独
立して配置されているものを示したが、温度安定化機能
と冷却機能を兼備するような温度安定化装置を使用する
場合には、降温装置は必要ではない。例えば第７図に示
す様にライン４に温度安定化装置１５′として通風量調
節自在のエアフィン型熱交換器５４を配置した場合には
、第２図に示す実施例のようなバイパス方式の温度安定
化装置１５及び同方式の降温装置１６をライン４から両
方共排除することができるので、プロセスが簡略化され
、設備コストの低減化を図ることも可能である。

本発明に係る原料の粉砕・乾燥・輸送設備は以上の如く
構成されるが、要は熱風炉排ガスの保有熱量とイナート
性を有効に利用して原料の粉砕・功壜ゴ乾燥・輸送を行
なう様にしたので、従来における昇温炉での燃料消費量
が節約でき、且つ系内での泉４塵爆発を完全に予防する
ことができることになり、当該設備の燃料経済性と操業
安全性を大きく向上できることになった。

【図面の簡単な説明】 第１図は従来設備を示す線図的系統図、第２図は本発明
設備を例示する線図的系統図、第８図は本発明に係る昇
温装置の変形例、第４図は本発明に係る降温装置の変形
例、第５図及び第６図は本発明に係る温度安定化装置の
変形例、第７図は本発明設備の他の実施例を示す線図的
系統図、第８図は熱風炉排ガスの温度変化特性を示す説
明図である。 １・・・原料供給装置　　　２・・・粉砕乾燥処理装置
８・・・ブロワ ４．５，２７，２８．４０・・・ライン６・・・昇温炉
　　　　　　７・・・捕集・分離機１８・・・高炉 １５．１６・・・温“度安定化装置 １６・・・降温装置　　　　１７・・・昇温装置１８．
５０．５１・・・熱交換器 １９．２４・・・バイパスライン ８６・・・空燃比制御回路　８７・・・制御装置第１図 昭和５７年員月ｉ日 特許庁審査官　　　　　　　　　　　　殿１、事件の表
示 昭和　５７年　　特　許　願第　１８９６２７　号昭和
　　　年　　　　　　　　第　　　　　　号２、発明又
は考案の名称 高炉吹込用粉体燃料の粉砕・乾燥・輸送設備３、補正を
する者 事件との関係　　　　　　　特許出願人任　所　　神戸
市中央区脇浜町−丁目３番１８号名称　（１１９）株式
会社神戸製鋼所 代表者高橋孝吉 ４、代　　理　　人　　郵便番号５３０住　所　　大阪
市北区堂島二丁目３番７号　シンコービル電話大阪（０
６）　３４３−２３２５　（代）氏名　（７５４０）　
　弁理士　植　木　久７、補正の内容　　　　　　　の
各欄及び図面１１＋明細書第４頁第１０行目の「大量利
用する」を「大量に利用する」に訂正する。 （２）同第６頁第１２行目の「この」と「熱風炉排ガス
」の間に「高温の」を挿入する。 （３）同第６頁第１８行目の「輸送媒体たる高温気体と
して」を「輸送媒体として」と訂正する。 （４）同第８頁第１８〜１４行目の「ブロワ８の高温気
体側には」を「プロワ８の上流（ｆｌｌｌＫは」と訂正
する。 （６１同第１Ｏ頁第１５行目の「該接続点より後方のり
イン２４には」を「該接続点より下方のりイン２６には
」と訂正する。 （６）同第１１頁第５行目の「重油等の」を「都市ガス
等の」と訂正する。 （７）同第１２頁第１行目の「降温装置１６と」を「降
温装置１６の弁２５ａと２５ｂおよび」と訂正する。 （８）同第１２頁第２行目の「１７を適宜同時に」を「
１７０弁８０と８１を夫埼同時に」と訂正する。 （９）同第１２頁第２行目の「調節しつつ切替える」（
２： を「調節しつつ装置１６と１７とを切替える」と訂正す
る。 （ｌＯ）同第１２頁第１８行目の「昇温炉６内で昇温さ
れた燃焼排ガス」を「昇温炉６内で燃焼した排ガスス」
と訂正する。 συ同第１８頁第１５〜１６行目の「開度を小さくする
と共に開閉弁２５ｂを全開とすることによシ」を「開度
を小さくして」と訂正する。 α■同第１５頁第１０行目の「上記ＪＡ温笑験」を、「
上記実験」に訂正する。 α３同第１６頁第５行目の「昇温装置１７として」を「
昇温装置１７に示す」と訂正する。 αり同第１８頁第１８行目のｒ４．５．２７，２８Ｊを
ｒ４，５１２８，２６，２７，２８Ｊに訂正する。 ａ５１同第１８頁第６〜９行目の「又逆に原料中の水分
含有率が・・・・・・多過ぎることになって、」を削除
し次の文を挿入する。 「こうして昇温装置１７が十分に能力を発揮している状
態、即ち調節弁８０．８１の開度が大きく開いて多量の
燃料と空気とが昇温炉６内へ入って燃焼している状態に
おいて、原料中の水分含有率の減少又は原料供給鎗の減
少によって温度検出端８８の温度上昇、従って減少すべ
き湿度割合が温度指示劇節計８９から制御装置８７に伝
えられると、高温燃焼排ガスの生成減少指令が該制御装
置８７がら空燃比制御回路８６を介し、昇温装置１７□
　に対して出される。その場合前述と反対に調節弁８０
．８１の開度が小さくなり、昇温炉６内で燃焼した高温
排ガス量が減少し、最終的に湿度検出端８８における温
度が所定の温度（約８０℃前後）に復帰する。更に原料
中の水分含有率が減少し又は原料供給駄が減少すること
によシ、所要高温燃焼排ガス量が減少して、昇温炉６の
最小運転可能容量（最小バーナ容′ＩＡ′）以下になっ
た場合、昇温炉６はその最小バーナ容量で運転しなから
降温装置１６の開閉弁２５ｂを全開して降温装置の運転
を行なう。即ち最小高温燃焼排ガス量と熱風炬排ガス量
との混合ガス量のもつ保有熱量は石炭の乾燥にとって多
過ぎ、」 ９０図面のうち第２図を別添図面と差替える。 （訂正個所）番号「２」を挿入する。 番号「２４」を「２６」と訂正する。 番号１８の図面「矢印方向」を逆 にする。 ａ’ｉｔ図面のうち第５図を別添図面と差替える。 （訂正個所）番号１８の図面「矢印方向」を逆にする。 （へ）図面のうち第７図は番号「２」を朱筆で加筆した
図面コピーの様に訂正する。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）高炉吹込用粉体燃料となるべき塊状原料の供給装
   置から該原料を粉砕乾燥処理装置に導入して粉体燃料と
   なすと共に、前記粉砕乾燥処理装置に温度制御されつつ
   誘引される高温気体によって前記粉体燃料を乾燥しつつ
   該粉砕乾燥処理装置から排出し、別途設けた粉体燃料捕
   集−分離処理装置まで輸送するようにしてなる高炉吹込
   用粉体燃料の粉砕・乾燥・輸送設備において、前記粉砕
   乾燥処理装置の高温気体入口側にあける高温気体ライン
   を高炉用熱風炉排ガス導入ラインで形成すると共に、該
   ラインの下流側であって前記粉砕乾燥処理装置の近傍に
   は昇温装置を配置し、更に該昇温装置よりも上流側の前
   記ラインには温度安定化装置と降温装置とを竹免・の順
   序で配設するか又は温度安定化装置のみを配置してなる
   ことを特徴とする高炉吹込用粉体燃料の粉砕拳乾燥・輸
   送設備。