JP4774589B2

JP4774589B2 - Simultaneous injection of pulverized coal and synthetic resin in a blast furnace

Info

Publication number: JP4774589B2
Application number: JP2000338920A
Authority: JP
Inventors: 亮太村井; 昭夫下村; 隆志渡辺; 泰洋福本; 明紀村尾; 道貴佐藤; 達郎有山
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2000-11-07
Filing date: 2000-11-07
Publication date: 2011-09-14
Anticipated expiration: 2020-11-07
Also published as: JP2002146416A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、高炉の炉内に補助燃料を吹込む操業の一形態であって、微粉炭と粉粒状ないし細片状の合成樹脂材とを同時に、多量に吹き込む技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、高炉操業においてはコークスを主な燃料としてきたが、近年、羽口からの補助燃料の吹込みが盛んに行われている。その中でも特に、微粉炭は高価なコークスの使用量低減に寄与すると共に、コークス炉の稼働率減少による寿命延長につながる。その結果、溶銑の製造コストを低下させうる手段として注目されている。
このような理由から、高炉に微粉炭を多量に吹き込む技術は急速に普及し、まためざましい進歩を遂げた。最近では「材料とプロセス１１（１９９８）ｐ８３４」にみられるように、所定高炉における月間の微粉炭吹込み比が、２６６ｋｇ／ｔを記録するという、超多量吹込み高炉も出現している。
一方、高炉の補助燃料としては、微粉炭の他に、合成樹脂材等の可燃性固体を用いることができる。特に、これまで焼却あるいは埋立て廃棄されてきた都市ごみ、あるいは産業廃棄物中に混在する使用済みプラスチック（廃プラスチック）の燃料化が可能となれば、省エネルギーやリサイクル及び環境保護の見地からも望ましい。
【０００３】
なお、従来技術において、高炉羽口から吹き込まれる合成樹脂材としては、主に、上述した使用済みプラスティックが対象となっている。本発明においても、対象とする合成樹脂材は、例えば一般廃棄物に含まれるペットボトル等の容器、包装材、及びプラスチック工場の作業屑等の産業廃棄物を破砕あるいは造粒したものであり、主に１０ｍｍ程度以下にしたものを対象とする。
【０００４】
しかしながら、これらの合成樹脂材は、微粉炭が主として数１０μｍ以下と微細であるのに比較して粒度が大きく、且つ着火性が悪いため、高炉羽口から吹き込まれた場合、未燃のまま羽口前方の燃焼帯（レースウェイ）に入り、高炉炉芯部分に侵入し、その結果、炉内におけるガスの通気性及び溶銑滓の通液性を妨げる傾向がある。従って、高炉羽口から多量に合成樹脂材を吹き込むと、高炉の生産性を低下させる恐れがある。
【０００５】
このような問題を解決するために、例えば、特開平９−１３７２０９号公報（以下、先行技術１という）、特開平８−２６０００７号公報（以下、先行技術２という）、及び特開平７−２２８９０５号公報（以下、先行技術３という）に下記の技術が開示されている。
【０００６】
先行技術１によれば、廃プラスティック吹き込み用ランスを、羽口を貫通させて設置し、レースウェイ内に廃プラスティックを直接吹き込むことにより、燃焼性の悪い廃プラスティックを２０００℃以上の高温度場であるレースウェイ内で急速加熱させ、高燃焼率を得るというものが提案されている。
また先行技術２に開示された方法は、羽口部の送風支管を貫通させて設置した廃プラスティック吹き込み用ランスから廃プラスティックを吹き込むとともに、廃プラスティック吹き込み位置より送風支管の送風方向で５０〜５００ミリメートル手前に（上流側に）設置した微粉炭吹き込み用ランスから微粉炭を吹き込み、微粉炭の燃焼を先行させて形成した１５００〜２０００℃の高温雰囲気の温度場に廃プラスティックを吹き込むことにより、廃プラスティックの燃焼促進を図るというものである。
【０００７】
先行技術３には、微粉炭と粒状あるいは粉状プラスチックの混合物を高炉へ吹き込む方法が提案されており、例えば、微粉炭及びプラスティック粉をそれぞれの供給ホッパーから切り出し、粉体の分配器まで空気で搬送し、分配器で数１０本の各羽口に分配して搬送配管を経て、送風支管内に挿入されたノズルから羽口を通して炉内へ吹き込むという方法が示されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
先行技術１〜３の方法によれば、燃焼性の悪い廃プラスティックの燃焼促進が可能で高燃焼率が得られるとしている。しかしながら、いづれの方法にもそれぞれ下記に示すような問題があり、実用上好ましくないことが明らかとなった。
即ち、先行技術１の方法では、極めて熱負荷の大きい高炉羽口を貫通して、廃プラスチック吹込み用ランスを設置しなくてはならないため、羽口が溶損する。そのため、羽口の交換工事が必要となり、溶銑の生産性が悪化した。羽口溶損の原因として、羽口は通常純銅製で水冷構造を有するが、廃プラスチック吹込み用ランスの設置によりこの水冷機能が十分に働かなくなったものと推定される。このように、羽口を貫通させて吹込みランスを設置する場合、径が数ｍｍ程度の細いランスであれば、設置することも十分に可能であったが、粒径が１０ｍｍ程度もある廃プラスティックを吹き込むためには、その吹込み用ランスの径は少なくとも２０ｍｍを超えるものが必要となり、従来の羽口には取り付けられないか、取り付けても水冷機能が上手く働かないかのいずれかである。従って、先行技術１に開示された方法は、優れているにもかかわらず、実施が困難で、羽口の改造に高額のコストがかかり、実用上は好ましくないと言わざるを得ない物である。
先行技術２の方法によれば、廃プラスティックの燃焼性向上にある程度の効果を得ることはできる。しかしながら、先ず微粉炭を燃焼させ、その燃焼熱により送風空気を加熱し、次いで加熱された空気で廃プラスティックを加熱するという過程をとるので、大きな効果は見込めない。これに対して、微粉炭の燃焼熱を直接廃プラスティック粒子に与えることができれば、さらに効果は向上するものと考えられる。
先行技術３の方法は、本発明者等の知見によれば、例えば、粉体の分配器以降の搬送用配管内の粒子の搬送速度が廃プラと微粉炭で等しい場合に、微粉炭の炭種やプラスティック粒子の粒径等、搬送速度以外のそれぞれのパラメータを変更しても、プラスチックの燃焼性改善効果はみられない。即ち、先行技術３の方法では、プラスチックの燃焼性改善に対して十分な効果が得られない。
この発明は上記のような問題点を改善するためになされたものであり、この発明における解決すべき課題は、高炉羽口から微粉炭と合成樹脂材とを同時に吹き込むに当たり、合成樹脂材の燃焼性を向上させることができる適切な吹き込み技術を開発することにある。そして、この発明の目的は、多量の合成樹脂材を微粉炭と共に吹き込むことにより、溶銑製造コストを低減することができ、且つ高生産性を確保できる安定した高炉の操業方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
高炉の羽口から微粉炭と共に吹き込まれた合成樹脂材の燃焼性が十分に改善されないのは、先行技術２のように、先ず微粉炭を燃焼させ、その燃焼熱により送風空気（熱風）を更に加熱して高温場を形成させ、こうして高温に加熱された送風空気によって合成樹脂材を加熱するという過程をとらせるので、微粉炭の燃焼熱利用効率が悪かったり、あるいは先行技術３のように、単に、微粉炭と合成樹脂材との混合物を気体搬送により炉内へ吹き込むという方法をとるだけでは、元来良好な燃焼性をもつ微粉炭の燃焼熱を、合成樹脂材に効率よく伝えることができないからである。従って、微粉炭の燃焼熱を、合成樹脂材に直接、効率よく与えることができれば、合成樹脂材の燃焼性を向上させることができることに着眼した。
【００１０】
そこで、本発明者等は、微粉炭の燃焼熱により直接、合成樹脂材を加熱する方法として、合成樹脂材の表面に微粉炭を付着させて外装化し、こうして表面に微粉炭が外装化された状態の合成樹脂材を、適切な燃焼可能なゾーンに供給することが効果的であるとの着想を得た。更に、微粉炭を合成樹脂材の表面に付着させ、且つ、合成樹脂材の表面に付着した微粉炭がその表面から離脱しないうちに、上記燃焼可能なゾーンにこれらを供給するための技術を開発することにした。
【００１１】
このような着眼のもとに検討を重ねた結果、本発明者等は、微粉炭を合成樹脂材の表面に付着させる条件として、微粉炭を合成樹脂材に衝突させて付着させる方法が効果的であること、そして、このように衝突させて付着させるためには、微粉炭及び合成樹脂材のそれぞれの粒子に対して、その両者間に飛行速度の差を与えることが理論上不可欠であることに着眼した。
【００１２】
このような、微粉炭の飛行速度と合成樹脂材の飛行速度との間に差を生じさせる条件を、高炉羽口部から微粉炭と合成樹脂材とを吹込む操業形態において設備的に無理なく得るためには、先ず、微粉炭と合成樹脂材とをそれぞれの貯留容器から異なる搬送路で気体搬送して、それぞれの混合流体を形成させ、次いで両方の混合流体を合流させることにより、飛行速度が異なる微粉炭と合成樹脂材との両方の粒子が同一搬送流体内を移動する、新しい混合流体を形成させる。こうして合流後の新しい混合流体内、即ち合流体内で、微粉炭を合成樹脂材の表面に衝突・付着させる。そして、この付着状態が維持されている間に、高炉の送風支管内ないし羽口内を流れている熱風中に、適切な吹込みランスの先端から、微粉炭と合成樹脂材とを含んだ上記合流体を噴射する。
【００１３】
なお、この発明において、微粉炭と合成樹脂材との付着・被付着関係において、表面に付着させるものとして微粉炭を選定し、合成樹脂材は表面を外装される側のものにした理由は、両者の大きさ関係が通常、微粉炭の粒径が数十μｍ以下を主体とするのに対して、合成樹脂材は凡そ１ｍｍから１０ｍｍ程度のものが主体を占めるように調製されることが多いからである。
【００１４】
このようにして熱風中に噴射された、微粉炭が表面に付着して外装化された合成樹脂材は、先ず、表面に付着している着火性及び燃焼性のよい微粉炭が燃焼し、微粉炭の燃焼熱は直接合成樹脂材に与えられる。従って、微粉炭の燃焼熱は極めて効率よく合成樹脂材に与えられる。こうして、合成樹脂材は微粉炭の燃焼に誘導されて燃焼性が一段と向上する。
【００１５】
本発明者等は、上記検討と着想に基づき、高炉羽口から吹き込むための合成樹脂材と微粉炭との混合方法について詳細に検討を行ない、先ず、以下の方法を創案した。
【００１６】
図１は、本発明に係る高炉における微粉炭と合成樹脂材との同時吹込み操業方法の実施の基本的形態を説明するための、高炉羽口部の縦断面模式図である。
同図において、１は高炉下部に設けられた羽口であり、高炉鉄皮４及び耐火物５を貫通して設置されている。高炉への送風温度は通常、１２００℃程度であり、送風支管２及び羽口１を通って炉内に供給される。その際、微粉炭と合成樹脂材との同時吹込みを、次のようにして行なう。即ち、合成樹脂材７ａを気体搬送により合成樹脂材搬送ライン７で搬送して、合成樹脂材７ａを含んだ混合流体をつくり、一方、微粉炭８ａも気体搬送により微粉炭搬送ライン８で搬送して微粉炭８ａを含んだ混合流体をつくり、両者を合流点９で合流させる。合流された新しい混合流体（この明細書で「合流体」という）を粉粒体吹込み用ランス６に導入する。粉粒体吹込み用ランス６は、その先端（噴射口）１０の位置が熱風の送風支管２の内部ないし羽口１の内部であって、羽口１の先端（炉内側の先端）よりも手前（上流側）の位置にくるように、図１に示すように設置する。ここで、粉粒体吹込み用ランス６及びその先端部のノズル形状は、適切に設計することが重要であり、具体例を後で述べる。また、上記合流点９から粉粒体吹込み用ランス６の先端（出口）１０までの距離は、関係する各装置や機構を設置するための所要長さ、即ち、合成樹脂材や微粉炭の気体搬送用配管及びその合流機構、合流後の気体搬送用配管や粉粒体吹込み用ランス６及びその接続機構等が必要とする長さの範囲内において、できるだけ短くする。このようにするのは、合流点９以後において合成樹脂材７ａの表面に付着した微粉炭８ａが、当該合成樹脂材７ａから離脱するものの割合ができるだけ少ないうちに粉粒体吹込みランス６から噴射するように制御するためである。こうして、送風支管２内部を流れてくる熱風１１の中に、微粉炭８ａが表面に付着した状態の合成樹脂材７ａを噴出させて、合成樹脂材の燃焼性を改善し、高炉内に吹き込む。
【００１７】
前述した通り、微粉炭を合成樹脂材に衝突させて付着させるためには、微粉炭８ａ及び合成樹脂材７ａが共存する気流内部において、それぞれの粒子の飛行速度に差があることが理論上不可欠である。実操業において、このような理論上不可欠な状態に近づけるためには、合流点９直前における両者の飛行速度が異なっていれば、合流点９直後及びその後のある時間以内においては、合流後に両者の速度には差が生じる。よって、微粉炭８ａは合成樹脂材７ａの表面に付着すると考えられる。
【００１８】
そこで、合流後に上記両者の速度に差を生じさせるための条件は、上記の他にないかどうかを検証した。
【００１９】
先ず、微粉炭及び合成樹脂材の吹込み操作を考えた場合、それぞれの粒子速度を制御するには、それぞれの粒子の搬送用気体の流速を制御するのが現実的でやり易いこと、そして、この方法をとるときは、当該粒子の流速が当該搬送用気体の流速と同一になった状態において当該搬送用気体（搬送ガス）の流速を制御するのがやり易い。また、この発明に関する実用的設備においては、当該各粒子が合流点９まで運ばれてくる搬送路の長さとして、各粒子速度が、搬送ガス速度に実際上等しくなるのに必要且つ十分な長さ、即ち１０ｍ以上が確保されている。ここで、各粒子速度が搬送ガス速度と等しくなるのに要する距離が１０ｍ程度以上あればよいということは、当該粒子の粒径及び密度、搬送用気体の流体密度及びその粘性、並びに当該搬送用流体の現実的な設定流速範囲と、この発明において対象としている設備・装置類との寸法規模から推定すると、明らかである。なお、この推定には、後述する（３）及び（４）式を適用すれば容易に説明できる。
【００２０】
一般に、微粉炭８ａや合成樹脂材７ａ等の粒子が、流体中をその流れに沿って運動する場合、当該粒子がある速度で運動してきた粒子が、ある位置からそれまでの当該粒子の速度とは異なる流速を有する次の流体中に入って運動するときには、当該粒子の流速は、当該次の流体の流速に依存して、加速又は減速される。
【００２１】
このように、この発明で対象とするような、二つの異なる混合流体の合流によりその合流点を境にして、合流前の流体中にあった粒子の流速が合流後の当該次の流体中で加・減速される場合、合流による加・減速後における当該粒子の流速は、下記（１）及び（２）式又は（３）及び（４）式に示す所定粒子ｑの合流後の経過時間その他の因子により定まる流速ｖ_qを求める式を適用して求めることができる。
【００２２】
粒子ｑの粒子レイノルズ数Ｒｅ_q≦１のとき：
ｖ_q＝ｖ_q0＋（ｕ_q−ｖ_q0）（１−ｅ^-t/τ^q） ‥‥‥‥‥‥（１）
但し、
ｖ_q：合流後ｔ秒後の粒子ｑの速度（ｍ／ｓ）
ｖ_q0：合流直後の粒子ｑの速度（ｍ／ｓ）
ｕ_q：合流後の搬送流体（ガス）の速度（ｍ／ｓ）
ｔ：合流後の経過時間（ｓ）
τ_q ：粒子ｑの緩和時間（ｓ）
τ_q＝Ｄ_q ²（ρ_q＋ρ_f／２）／１８η_f ‥‥‥‥‥‥（２）
Ｄ_q：粒子ｑの粒径（ｍｍ）
ρ_q：粒子ｑ密度（ｋｇ／ｍ³）
ρ_f：合流後の搬送流体（ガス）の密度（ｋｇ／ｍ³）
η_f：合流後の搬送流体（ガス）の粘性（ｋｇ／ｍ・ｓ）
で表わされる。
【００２３】
これに対して、高炉羽口からの微粉炭や粉粒体状合成樹脂材の吹き込み操作では、一般に、粒子レイノルズ数Ｒｅ_q＞１であり、この場合の合流による加・減速後ｔ秒後の粒子ｑの速度ｖ_q（ｍ／ｓ）の近似解は、
ｖ_q＝ｖ_q0＋（ｕ_q−ｖ_q0）（１−ｅ^-At/τ^q） ‥‥‥‥（３）
但し、
Ａ＝７０．１３（ｌｏｇＲｅ_q）−１８９．９３ ‥‥‥‥（４）
Ｒｅ_q：粒子レイノルズ数（−）
但し、高炉羽口からの微粉炭や粉粒体状合成樹脂材を吹き込む操作条件下では、
１００＜Ｒｅ_q＜１００００
６×１０^-3＜ｔ／τ_q＜１０^-1
に限定されるが、実用上はこれで十分である。
【００２４】
そこで、前記図１の高炉羽口１からの微粉炭８ａ及び合成樹脂材７ａの吹込み操業において、合流点９直前における微粉炭８ａの搬送ガス速度ｕ_c（ｍ／ｓ）、及び合流点９直前における合成樹脂材７ａの搬送ガス速度ｕ_p（ｍ／ｓ）、並びに、合流後における搬送ガス速度ｕ_m（ｍ／ｓ）が、例えば、下記関係：
ｕ_m＞ｕ_c＞ｕ_p
にある場合を考える。
【００２５】
但し、微粉炭８ａ及び合成樹脂材７ａの各貯留容器から合流点９までの各搬送路の長さは１０ｍ以上あり、これにより合流直前のそれぞれの粒子速度が、それぞれの搬送ガス速度に等しくなるのに必要な長さが確保されているものとする。
【００２６】
合流点９以降における微粉炭８ａの速度ｖ_cは、上記（３）及び（４）式を適用して下記（５）〜（７）式で表わされる。但し、合流直後の微粉炭の流速（従って、合流後の微粉炭８ａの初期流速）ｖ_c0は、微粉炭８ａの貯留容器から合流点９までの各搬送路の長さが上記の通り確保されているので、（５）式中の合流直前の微粉炭搬送ガスの流速ｕ_cに等しい。
【００２７】
ｖ_c＝ｕ_c＋（ｕ_m−ｕ_c）（１−ｅ^-Act/τ^c） ‥‥‥‥‥‥（５）
但し、
ｖ_c：合流後ｔ秒後の微粉炭の流速（ｍ／ｓ）
ｕ_c：合流直前の微粉炭搬送ガスの流速（ｍ／ｓ）
ｕ_m：合流後の搬送ガスの流速（ｍ／ｓ）
ｔ：合流後の経過時間（ｓ）
Ａ_c＝７０．１３（ｌｏｇＲｅ_c）−１８９．９３ ‥‥‥（６）
Ｒｅ_c：微粉炭の粒子レイノルズ数（−）
但し、
１００＜Ｒｅ_c＜１００００、且つ、
６×１０^-3＜ｔ／τ＜１０^-1
τ_c ：微粉炭の緩和時間（ｓ）
τ_c＝Ｄ_c ²（ρ_c＋ρ_f／２）／１８η_f ‥‥‥‥‥（７）
Ｄ_c：微粉炭の粒径（ｍｍ）
ρ_c：微粉炭の密度（ｋｇ／ｍ³）
ρ_f：合流後の搬送流体密度（ｋｇ／ｍ³）
η_f：合流後の搬送流体の粘性（ｋｇ／ｍ・ｓ）
一方、合流点９以降における合成樹脂材７ａの流速ｖ_pは、上記微粉炭の流速算定式（５）〜（７）式に準じた、下記（８）〜（１０）式で表わされる：
ｖ_p＝ｕ_p＋（ｕ_m−ｕ_p）（１−ｅ^-Apt/τ^p） ‥‥‥‥‥‥（８）
Ａ_p＝７０．１３（ｌｏｇＲｅ_p）−１８９．９３ ‥‥‥（９）
τ_p＝Ｄ_p ²（ρ_p＋ρ_f／２）／１８η_f ‥‥‥‥‥（１０）
但し、（８）、（９）及び（１０）式中の各変数及び定数の添字ｐは、合成樹脂材７ａを指すものである。
【００２８】
このように、合流点９以降における微粉炭８ａの速度ｖ_cと合成樹脂材７ａの速度ｖ_pとは異なる。そして、（５）及び（８）式より明らかなように、合流点９以降において、微粉炭８ａも合成樹脂材７ａも共に、時間経過につれて加速され、所要時間の経過後にはそれぞれの流速ｖ_c及びｖ_pはいずれも、合流後の搬送ガスの流速ｕ_mに収束する。但し、合流後の搬送ガスの流速ｕ_mに収束するまでの所要時間及びその収束に至るまでの速度変化は、それぞれのレイノルズ数Ｒｅ_cとＲｅ_pとの差は、それほど大きくないので、それぞれの緩和時間τ_c及びτ_pの影響を大きく受け、微粉炭と合成樹脂材とでは大きく異なる。
【００２９】
図２に、合流後における微粉炭８ａ及び合成樹脂材７ａのそれぞれの流速の変化状況を模式的に示す。同図は、微粉炭８ａの粒径を５０μｍ、合成樹脂材７ａの粒径を５ｍｍとしたときのものである。このように、緩和時間の短い微粉炭８ａは合流後、速やかに加速されるのに対して、緩和時間の長い合成樹脂材の加速は緩慢となる。
【００３０】
こうして、合流点９以降で微粉炭８ａと合成樹脂材７ａとの間には速度差が生じ、粒子間の衝突により付着し、合成樹脂材７ａ表面への微粉炭８ａによる外装化が可能となる。
【００３１】
以上、各搬送ガス速度が、ｕ_m＞ｕ_c＞ｕ_pの関係にある場合について検討した。これと同様の検討を、各搬送ガス速度間の関係がｕ_m＞ｕ_c＞ｕ_p以外の場合についても、前記（３）及び（４）式に基づき、（５）〜（７）式、及び（８）〜（１０）式に準じた式を誘導し、それに基づき検討することが容易である。その検討結果によれば、合流点９以後の新しい混合流体（合流体）において、微粉炭８ａと合成樹脂材７ａとの間に速度差が生じないのは、各搬送ガス速度の関係が、ｕ_m＝ｕ_c＝ｕ_pのときに限られることがわかった。この場合には合成樹脂材表面への微粉炭による外装化は生じない。
【００３２】
以上により、合流点９直前の微粉炭の搬送ガス速度ｕ_c、合流点９直前の合成樹脂材の搬送ガス速度ｕ_p、及び合流点９以後の搬送ガス速度ｕ_mの内、少なくとも１つが他と異なる速度である場合には、微粉炭が合成樹脂材の表面に外装化されることがわかった。
【００３３】
図３（ａ）に、合成樹脂材７ａが微粉炭８ａによって外装化された、外装化粒子１２の状態の模式図と、この外装化粒子１２が送風支管２、羽口１ないし炉内へ吹き込まれたときの燃焼状態の推定模式図を示した。このように、外装化粒子１２が燃焼空間に供給されると、先ず合成樹脂材８ａの表面に外装化された微粉炭８ａに着火し、その燃焼熱が効果的に合成樹脂材８ａの燃焼に利用されるので、その燃焼性が向上すると推定される。これに対して、先行技術２等の従来技術においては、実際上、外装化粒子１２が形成されていないので、微粉炭８ａの燃焼熱は合成樹脂材７ａの燃焼性向上に実際上寄与しない。
【００３４】
次に、合流点９とランス先端１０の間の距離Ｌの適正値について検討を行なった。
【００３５】
長距離の搬送過程においては、例えば自然分離、あるいは炉壁との接触等により、合成樹脂材７ａの粒子表面に外装化された微粉炭８ａの粒子がその表面から分離するものが発生する。ところで、微粉炭８ａを含んだ混合流体と合成樹脂材７ａを含んだ混合流体とが合流した後の、外装化粒子を形成していない自由な粒子（微粉炭８ａ及び合成樹脂材７ａ）の存在を考えると、これら粒子の速度は、十分な時間経過後には搬送ガス速度と等しくなる。従って、微粉炭８ａの粒子が上記現象により合成樹脂材７ａの粒子表面から一旦分離すると、搬送ガス、合成樹脂材７ａ粒子及び微粉炭８ａ粒子はすべて等速で運動することになるので、再外装化は極めて起こりにくい。従って、合流後、外装化された粒子が燃焼領域へ供給されるまでの搬送路の長さ、即ち、図１における合流点９から粉粒体吹込み用ランス６の先端１０までの距離Ｌは、外装化粒子と被外装化粒子との速度差による外装化が行なわれるのに十分な時間、従って十分な距離を与えられている限り、短い方が良い。
【００３６】
上記観点から、本発明者等は、実機試験設備で試験を繰り返し行なった結果、微粉炭８ａを含む混合流体と合成樹脂材７ａを含む混合流体とを合流させた後、合成樹脂材７ａの緩和時間τ_pの１／１００以内の時間で炉内に吹き込むと、燃焼効率を著しく高くすることができることを見出した。また、外装化を行なうために必要な最小限の時間は、当該実機試験設備を用いて行ない得た合成樹脂材７ａの緩和時間τ_pの最小比率換算（合流点９から粉粒体吹込み用ランス６の先端１０までのとり得る最小距離）の条件下においても、合成樹脂材７ａの燃焼効率は著しく向上した。ここで、当該実機試験設備における合成樹脂材７ａの緩和時間τ_pは、凡そ、３０〜３００ｓｅｃ程度である。従って、合流後極めて短時間の内に、上述した外装化が十分に行なわれるものと考えられる。よって、実機における吹込み操業においては、合流点９から粉粒体吹込み用ランス６の先端１０までの許容最大距離Ｌ_maxだけを規定すればよい。なお、上記検討における合成樹脂材７ａ燃焼効率を、後に説明する（１５）式で表わす、高炉に吹き込まれた微粉炭８ａ及び合成樹脂材７ａの燃焼率α（＝｛（４９６−コークス比）／（微粉炭吹込み比＋合成樹脂材吹込み比）｝×１００（％））で評価した。
【００３７】
次いで、実機における粉粒体吹込み設備の設計諸元を決める観点から、特に粉粒体吹込み用ランス６の長さの制限及びその先端１０の設置位置の制限条件を求めるために、（８）〜（１０）式で示した、合流後ｔ秒後における成樹脂材７ａ粒子の速度ｖ_p（ｍ／ｓ）に基づき、合流点９から粉粒体吹込み用ランス６の先端１０までの搬送路長さに換算するため、（８）式をｔで積分して下記（１１）式：
Ｌ≡∫ｖ_pｄｔ＝ｕ_mｔ−（τ_p／Ａ_p）（ｕ_m−ｕ_p）（１−ｅ^-Apt/τ^p）
‥‥‥‥‥‥‥‥（１１）
但し、
Ａ_p＝７０．１３（ｌｏｇＲｅ_p）−１８９．９３ ‥‥‥（９）
τ_p＝Ｄ_p ²（ρ_p＋ρ_f／２）／１８η_f ‥‥‥‥‥（１０）
を導いた。（１１）式をｔ＝０からｔまで積分し、次いで、ｔ＝τ_p／１００を代入すると、合流点９から粉粒体吹込み用ランス６の先端１０までの許容最大距離Ｌ_maxが求められ、それは下記（１２）式で表わされる。即ち、
Ｌ_max＝ｕ_mτ_p／１００−（τ_p／Ａ_p）（ｕ_m−ｕ_p）（１−ｅ^-Ap/100）
‥‥‥‥‥‥‥‥（１２）
但し、
ｕ_p：合流直前の合成樹脂材の搬送ガス流速（ｍ／ｓ）
ｕ_m：合流後の搬送ガスの流速（ｍ／ｓ）
τ_p：合成樹脂材の緩和時間（ｓ）
τ_p＝Ｄ_p ²（ρ_p＋ρ_f／２）／１８η_f ‥‥‥‥‥（１３）
Ｄ_p：合成樹脂材の粒径（ｍｍ）
ρ_p：合成樹脂材の密度（ｋｇ／ｍ³）
ρ_f：合流後の搬送ガスの流体密度（ｋｇ／ｍ³）
η_f：合流後の搬送流体の粘性（ｋｇ／ｍ・ｓ）
Ａ_p＝７０．１３（ｌｏｇＲｅ_p）−１８９．９３ ‥‥‥‥‥（１４）
Ｒｅ_p：微粉炭の粒子レイノルズ数（−）
但し、前述した通り、合成樹脂材の粒径＞微粉炭の粒径が満たされている、
が得られる。
【００３８】
次に、この発明の課題を解決するために望ましい、合流点９における微粉炭８ａを含む混合流体の運動方向と、合成樹脂材７ａを含む混合流体の運動方向とによって挟まれる角（この明細書で「合流角」という）θの値について検討する。
【００３９】
この発明においては、合流点９以後の合流体内において、微粉炭８ａ粒子を合成樹脂材７ａ粒子の表面に付着させる方法として、当該合流体内における両者の速度差を発生させ、この速度差を利用して両者を衝突させて、微粉炭８ａを合成樹脂材７ａに付着外装させようとする。この観点から、本発明者等は、図１に示した高炉における微粉炭と合成樹脂材との同時吹込み操業方法の実施の基本的形態で行なった実機試験の結果を解析した。その結果、図４に示すように、合流点における混合流体の合流角が、合成樹脂材７ａの燃焼効率に及ぼす影響が明らかになった。
【００４０】
図４は、高炉操業条件として、送風温度１２００℃、酸素富化率３．２％、調湿蒸気２５．３ｇ／Ｎｍ³、溶銑温度１５００℃の一定とし、各搬送ガスの速度及び混合流体の合流角を種々に変化させたときの試験結果である。なお、合流点９から粉粒体吹込み用ランス６先端までの距離はすべて、上記の許容最大距離Ｌ_max以下の一定値で試験し、吹き込んだ微粉炭８ａの平均粒径は５８μｍ、合成樹脂材７ａの平均粒径は５ｍｍである。
【００４１】
同図において、ｕ₁、ｕ₂は合流点９までの搬送ガス速度であって、ｕ₁＜ｕ₂、即ち、微粉炭８ａ又は合成樹脂材７ａの各搬送ガス速度の内、大きい方の搬送ガス速度をｕ₂、小さい方をｕ₁で表わす。従って、横軸のｕ₂−ｕ₁ｃｏｓθは、搬送ガス速度が大きい方の混合流体の速度方向の、両搬送ガスの速度成分差である。同図より明らかなように、この両搬送ガスの速度成分差（この明細書では「高速搬送ガス方向の速度成分差」という）が、１．５ｍ／ｓを境にして、これよりも大きくなるような合流角で混合流体が合流すると、微粉炭８ａ及び合成樹脂材７ａの燃焼率αが著しく向上する。但し、当該燃焼率αは、下記（１５）式で定義するものである。即ち、
α＝｛（４９６−ＣＲ）／（ＰＣＲ＋ＰＬＲ）｝×１００‥‥‥‥‥（１５）
但し、
α ：燃焼率（％）
ＣＲ：コークス比（ｋｇ／ｔ−溶銑）
ＰＣＲ：微粉炭吹込み比（ｋｇ／ｔ−溶銑）
ＰＬＲ：合成樹脂材吹込み比（ｋｇ／ｔ−溶銑）
であり、燃焼率αが大きいほど、吹き込まれた補助燃料、即ち、微粉炭８ａ及び合成樹脂材７ａが有効に利用されているを意味する。
【００４２】
なお、合流点９における混合流体の合流角が、９０°を超えるときには、上記ｕ₂−ｕ₁ｃｏｓθの値は常に、１．５ｍ／ｓよりも大きく、燃焼率αは高い値を示し、良好であった。
【００４３】
従って、θ≦９０°のとき、
ｕ₂−ｕ₁ｃｏｓθ＞１．５（ｍ／ｓ）‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥（１６）
但し、

であることが望ましく、９０°＜θ＜１８０°のときは、ｕ₂−ｕ₁ｃｏｓθを特に規定するには及ばない。
【００４４】
上記（１５）式で表わされる燃焼率αは、微粉炭８ａと合成樹脂材７ａとの両方を区別することなく、両者の総合的燃焼率を表わす。しかしながら、高炉羽口からの微粉炭吹込み操業と合成樹脂材吹込み操業とにおけるそれぞれの燃焼率を比較すると、操業条件にも依存するが、微粉炭燃焼率は合成樹脂材燃焼率に比較して著しく高い。従って、（１５）式による両者の同時吹込み操業時における両者の総合的燃焼率αで、合成樹脂材の燃焼効率を評価するための指数として用いることができる。
【００４５】
次に、図１において、合流点９においては、微粉炭８ａ及び合成樹脂材７ａが高速で搬送管の内面に衝突する。ここにおける配管の摩耗は、一般に搬送粒子の速度の２．２１乗に比例して増加する。この配管摩耗を抑えるためには、搬送方向に対して垂直な方向の速度成分を一定値以下に抑えるのが効果的である。
【００４６】
そこで、本発明者等は、高炉操業のオフラインにおいて、微粉炭８ａ及び合成樹脂材７ａの粒子搬送試験を重ねた結果、下記（１７）式：
（ｕ₁ｓｉｎθ）／ｕ₂＜１．２５ ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥（１７）
を満たすことにより、配管内面の摩耗量を配管メンテナンス上望ましい一定値以下に抑えることができることがわかった。
【００４７】
以上より、θ≦９０°のとき、
ｕ₂−ｕ₁ｃｏｓθ＞１．５（ｍ／ｓ）‥‥‥‥‥‥‥‥‥（１６）
且つ、
（ｕ₁ｓｉｎθ）／ｕ₂＜１．２５ ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥（１７）
であることが望ましく、また、９０°＜θ＜１８０°のときは、
（ｕ₁ｓｉｎθ）／ｕ₂＜１．２５ ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥（１７）
であることが望ましいことがわかった。
【００４８】
上記において、（１６）式は、合流点９より上流における両混合流体の搬送ガスについて、「高速搬送ガス方向の速度成分差」の望ましい最小値を規定し、（１７）式は、合流点９における配管摩耗を考慮した場合に、混合流体の合流角の望ましい限界角度を規定するものである。
【００４９】
この発明は、上記知見に基づきなされたものであり、その要旨は次の通りである。（ａ）の高炉における微粉炭及び合成樹脂材の同時吹込み操業方法は、高炉羽口部から微粉炭と粉粒状ないし細片状合成樹脂材とからなる補助燃料を同時に吹き込む高炉の操業において、上記微粉炭を上記合成樹脂材の表面に付着させ、微粉炭が表面に付着した合成樹脂材を吹き込むことを基本とするものである。即ち、微粉炭が合成樹脂材の表面に外装化された複合的な粒子を、高炉羽口部に連接する送風支管の内部ないし羽口の内部に先端が位置するように装備した、補助燃料用の吹込みランスから噴射させる。こうして、高炉羽口を通して、微粉炭によって外装化された合成樹脂材を炉内へ吹き込むことに特徴を有するものである。
【００５０】
（ｂ）の高炉における微粉炭及び合成樹脂材の同時吹込み操業方法は、高炉羽口部から微粉炭と粉粒状ないし細片状合成樹脂材とからなる補助燃料を同時に吹き込む高炉の操業において、上記微粉炭と上記合成樹脂材とをそれぞれ異なる搬送路で気体搬送し、搬送ガスによって気体搬送されてきたそれぞれの混合流体、即ち、微粉炭を含んだ混合流体と合成樹脂材を含んだ混合流体とを合流させる。合流して得られた合流体を、高炉羽口部に連接する送風支管の内部ないし羽口の内部に噴射出口が位置するように装備した、補助燃料用の吹込みランスから噴射させる。こうして、微粉炭によって外装化された合成樹脂材を炉内へ吹き込むことに特徴を有するものである。
【００５１】
（ｃ）の高炉における微粉炭及び合成樹脂材の同時吹込み操業方法は、（ｂ）記載の発明において、それぞれの混合流体の合流直前における微粉炭の搬送ガス速度ｕ_c（ｍ／ｓ）、合流直前における合成樹脂材の搬送ガス速度ｕ_p（ｍ／ｓ）、並びに、合流後におけるその微粉炭及びその合成樹脂材を含む搬送ガス速度ｕ_m（ｍ／ｓ）の内、少なくとも１つが他と異なった搬送ガス速度になるように条件を設定して、微粉炭によって外装化された合成樹脂材を炉内へ吹き込むことに特徴を有するものである。
【００５２】
（ｄ）の高炉における微粉炭及び合成樹脂材の同時吹込み操業方法は、（ｂ）又は（ｃ）に記載の発明において、上記混合流体の合流点から上記吹込みランスの噴射出口までの合流体の搬送路長さＬを、下記（１２）式で算出される許容最大距離Ｌ_maxよりも短くなるように設定して、微粉炭によって外装化された合成樹脂材を炉内へ吹き込むことに特徴を有するものである。ここで、その算出式とは、下記の通りである。
【００５３】
Ｌ_max＝ｕ_mτ_p／１００−（τ_p／Ａ_p）（ｕ_m−ｕ_p）（１−ｅ^-Ap/100）‥‥‥‥‥‥‥‥（１２）
但し、τ_p：合成樹脂材の緩和時間（ｓ）
τ_p＝Ｄ_p ²（ρ_p＋ρ_f／２）／１８η_f
Ｄ_p：合成樹脂材の粒子粒径（ｍｍ）
ρ_p：合成樹脂材の粒子密度（ｋｇ／ｍ³）
ρ_f：混合流体を構成する搬送ガス流体の密度（ｋｇ／ｍ³）
η_f：混合流体を構成する搬送ガス流体の粘性（ｋｇ／ｍ・ｓ）
Ａ_p：定数
Ａ_p＝７０．１３（ｌｏｇＲｅ_p）−１８９．９３（−）
Ｒｅ_p：合成樹脂材の粒子レイノルズ数（−）
（ｅ）の高炉における微粉炭及び合成樹脂材の同時吹込み操業方法は、（ｂ）、（ｃ）又は（ｄ）に記載の発明において、上記微粉炭を含む混合流体と上記合成樹脂材を含む混合流体との合流点における、それぞれの混合流体の運動方向によって挟まれる角θと、当該それぞれの混合流体を構成する搬送ガス速度との間に、下記（１６）及び（１７）式の関係が満たされるように設定して、微粉炭によって外装化された合成樹脂材を炉内へ吹き込むことに特徴を有するものである。
【００５４】
０°＜θ≦９０°のとき、
ｕ₂−ｕ₁ｃｏｓθ＞１．５（ｍ／ｓ）‥‥‥‥‥‥‥‥‥（１６）
且つ、
（ｕ₁ｓｉｎθ）／ｕ₂＜１．２５ ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥（１７）
９０°＜θ＜１８０°のとき、
（ｕ₁ｓｉｎθ）／ｕ₂＜１．２５ ‥‥‥‥‥‥‥‥‥（１７）
であること。但し、微粉炭の搬送ガス速度と合成樹脂材の搬送ガス速度との内、大きい方の搬送ガス速度をｕ₂（ｍ／ｓ）、小さい方の搬送ガス速度をｕ₁（ｍ／ｓ）とする。
【００５５】
（ｆ）の高炉における微粉炭及び合成樹脂材の同時吹込み操業方法は、（ｂ）〜（ｅ）の内のいずれかに記載の発明において、上記合成樹脂材として、使用済みプラスチックを用いて、微粉炭によって外装化された使用済みプラスチックを炉内へ吹き込むことに特徴を有するものである。
【００５６】
【発明の実施の形態】
次に、この発明の実施の形態について説明する。
【００５７】
図５に、本発明の実施形態例を説明するためのフロー概略図を示す。これは、図１に示した本発明の実施の基本的形態を説明する高炉羽口部を含む、微粉炭及び合成樹脂材を同時に高炉羽口から吹き込むためのフローである。微粉炭１３及び合成樹脂材としての廃プラスチック（使用済みプラスティック）１４のそれぞれが、貯留タンク１５、１６から微粉炭噴射機１７及び廃プラスチック吹込みタンク１８によって切出され、圧縮窒素１９及び圧縮空気２０を搬送ガスとして、微粉炭１３を含んだ混合流体２１と、合成樹脂材１４を含んだ混合流体２２とが形成される。なお、微粉炭８ａの搬送ガスとして、窒素ガスの替りに空気を用いてもよい。こうして、微粉炭１３及び廃プラスチック１４はそれぞれの輸送配管２３、２４を搬送路として気体搬送して、合流点９において合流させる。
【００５８】
このように、微粉炭１３と合成樹脂材１４とを別個の混合流体に形成させ、これらを合流させるのは、この合流以後の合流体２５内において、粒径が小さく且つ着火燃焼性のよい微粉炭１３を、粒径が大きく且つ燃焼性の劣る合成樹脂材１４（廃プラスチック１３粒子）の表面に付着・外装化させるためである。即ち、合流操作により、両方の粒子の速度差が所定値以上ある飛行状態を利用して、上記付着・外装化を行なわせることができる。微粉炭１３粒子と合成樹脂材１４（廃プラスチック１３粒子）との飛行速度差、即ち、合流体２６内における両粒子の速度差を、前述した（１６）式：ｕ₂−ｕ₁ｃｏｓθ＞１．５（ｍ／ｓ）を満たすように、両粒子の気体搬送条件（ｕ_c，ｕ_p，ｕ_m）、及び合流角θを決めることが重要である。但し、合流角θが９０°を超えるときは、実機操業条件化下では（１６）式は常に満たされているので、特に問題とするに及ばない。更に、合流点９近傍における輸送配管内面の摩耗を抑制するために、前述した（１７）式：（ｕ₁ｓｉｎθ）／ｕ₂＜１．２５を満たすように両粒子の気体搬送条件（ｕ_c，ｕ_p，ｕ_m）、及び合流角θを決めることが重要である。
【００５９】
次いで、合流点９において合流し、微粉炭１３と合成樹脂材１４との両方の粒子を含んだ合流体２５となって、粉粒体吹込みランス２６に入り、その先端１０（図１参照）から噴射される。
【００６０】
粉粒体吹込みランス２６の先端１０の位置は、熱風１１が送風される送風支管（ブローパイプ）２の内部ないし羽口１の炉内側先端１ａ（図１参照）よりも凡そ数十ｃｍ手前（上流側）にくるように設置する。粉粒体吹込みランス２６の先端１０の位置をこのように設定するのは、微粉炭１３粒子により外装化された廃プラスチック１４粒子が、熱風１１内部に噴射されて、着火・燃焼性のよい微粉炭が速やかに反応し、次いで羽口１の前方に形成されているレースウェイ２７内で効率よく燃焼するようにするためである。
【００６１】
更に、上記合流点９から、粉粒体吹込みランス２６の先端１０である噴出口までの距離Ｌは、前述した（１２）式：Ｌ_max＝ｕ_mτ_p／１００−（τ_p／Ａ_p）（ｕ_m−ｕ_p）（１−ｅ^-Ap/100）‥‥‥‥‥‥（１２）よりも短くすることが重要である。但し、τ_p：合成樹脂材の緩和時間（ｓ）、τ_p＝Ｄ_p ²（ρ_p＋ρ_f／２）／１８η_f、Ｄ_p：合成樹脂材の粒子粒径（ｍｍ）、ρ_p：合成樹脂材の粒子密度（ｋｇ／ｍ³）、ρ_f：混合流体を構成する搬送ガス流体の密度（ｋｇ／ｍ³）、η_f：混合流体を構成する搬送ガス流体の粘性（ｋｇ／ｍ・ｓ）、Ａ_p：定数であり、Ａ_p＝７０．１３（ｌｏｇＲｅ_p）−１８９．９３（−）、ここで、Ｒｅ_p：合成樹脂材の粒子レイノルズ数（−）である。このように、合流点９から噴出口までの距離Ｌを、上記Ｌ_maxよりも小さくすることにより、合流点９以後の合流体２５内部において形成された、廃プラスチック１４表面に付着・外装化された微粉炭１３が、離脱する割合ができるだけ小さい間に、この外装化された複合的粒子を高温燃焼場である熱風１１中に噴射させるためである。即ち、こうすることにより、本発明が解決すべき重要な課題である、合成樹脂材７ａ（廃プラスチック１４）の燃焼性向上を実現するための条件である、微粉炭１３の燃焼熱を極めて効率よく合成樹脂材７ａ（廃プラスチック１４）に伝えることができるからである。
【００６２】
このように、合流点９から粉粒体吹込みランス２６の先端１０までの距離Ｌの最大値が、微粉炭１３ではなく合成樹脂材１４（廃プラスチック１３粒子）の粒径Ｄ_pその他の物理特性値に依存して決まるとの実験結果が得られたのは、粒子の粒径をみると、この発明においても、従来技術におけると同じように、微粉炭の粒径が数十μｍ以下を主体とするのに対して、合成樹脂材は凡そ１ｍｍから１０ｍｍ程度のものを主体としているからである。
【００６３】
【実施例】
この発明を実施例により更に詳細に説明する。
【００６４】
図１及び図５に示した、高炉羽口１からの微粉炭８ａ及び合成樹脂材７ａの同時炉内吹込み説明図に従い、本発明の範囲内にある実施例１〜６及びその範囲外にある比較例１〜３の試験を行なった。試験は、内容積３４４３ｍ³の実用高炉を用い、下記操業条件下において行なった。即ち、主な操業条件として、送風支管２から高炉に吹き込む熱風１１の送風温度１２００℃、熱風１１への酸素富化率３．２％、熱風１１への調湿用添加蒸気２５．３ｇ／Ｎｍ³、及び、溶銑温度１４９６〜１５００℃とし、すべての試験に共通とした。
【００６５】
実施例及び比較例における試験条件において、すベての試験に共通の条件として、微粉炭８ａの吹込み量を１６０ｋｇ／ｔ（一定値）、及び合成樹脂材７ａの吹込み量を５０ｋｇ／ｔ（一定値）とし、一方、変化させた試験条件は、合流点９までの微粉炭８ａ及び合成樹脂材７ａのそれぞれの搬送ガス速度、合流後の搬送ガス速度、合流点９における合流角θ、並びに、合流点９から粉粒体吹込み用ランス２６の先端出口（噴射口）２０までの距離であり、各種に変化させた。
【００６６】
試験に用いた微粉炭８ａ及び合成樹脂材７ａの性状をそれぞれ、表１及び表２に示す。微粉炭８ａの粒度は、７４μｍ以下のものが８０ｍａｓｓ％以上を占めるものであり、従来技術で用いられている微粉炭の一般水準にあり、一方、合成樹脂材７ａとしては、都市ごみから回収された使用済みプラスティック（廃プラスティック）を破砕ないし造粒した、粒径１０ｍｍ以下のものが１００ｍａｓｓ％（平均径で５ｍｍ）を占めるものである。
【００６７】
【表１】

【００６８】
【表２】

【００６９】
また、粉粒体吹込み用ランス２６の先端１０からの噴射方向が、送風支管２の内周面や羽口１の内周面と交わらないようにするとともに、そのランス２６の先端１０の位置が、羽口１の後端１ｂから熱風の上流側約２００ｍｍの位置（送風支管２の内部）にくるように設置した。
【００７０】
上記試験条件下で得られたそれぞれの操業成績より、微粉炭８ａと共に吹き込まれた合成樹脂材７ａの燃焼効率を、前述した（１５）式の燃焼率α、即ち、
α＝｛（４９６−ＣＲ）／（ＰＣＲ＋ＰＬＲ）｝×１００‥‥‥‥‥（１５）
で評価した。但し、α：燃焼率（％）、ＣＲ：コークス比（ｋｇ／ｔ−溶銑）、ＰＣＲ：微粉炭吹込み比（ｋｇ／ｔ−溶銑）、ＰＬＲ：合成樹脂材吹込み比（ｋｇ／ｔ−溶銑）である。
ここで、燃焼率αは、炉内に吹き込まれた補助燃料（微粉炭＋合成樹脂材）がどの程度燃焼し、コークス使用量をどれだけ減らすことができたかを示す指標を表わし、概ね９０％以上であれば良好であるものと考えられている。更に前述した通り、燃焼率αが大きいほど、合成樹脂材７ａの燃焼効率が良好であったことを示す。
【００７１】
表３に、実施例及び比較例の各試験における、高炉への微粉炭８ａ（２１）及び合成樹脂材７ａ（廃プラスティック２２）の吹込み条件を示すと共に、得られた操業成績及び燃焼率α等、試験結果をまとめて示す。
【００７２】
【表３】

【００７３】
試験結果は表２より、以下の通りである。
【００７４】
実施例１：
実施例１においては、合流点９まで微粉炭１３と合成樹脂材１４（廃プラスチック１３粒子）とを異なった搬送路で気体搬送し、合流点前後の搬送ガス速度はすべて異なっており、そして、合流点までの粒子速度がより速い微粉炭の速度（ｕ_c）と、より遅い合成樹脂材の速度の微粉炭速度方向成分（ｕ_pｃｏｓθ）との差（ｕ_c−ｕ_pｃｏｓθ）が９．４ｍ／ｓであって、その望ましい速度差（（１６）式参照）である１．５ｍ／ｓよりも大きい。更に、合流後の搬送路長さ（Ｌ）が、この場合の望ましい許容最大距離（Ｌ_max）である５．８ｍよりも短い距離の３．８ｍという条件で、微粉炭と廃プラスチックとを合流させて、この合流体２５を粉粒体吹込みノズル２６で熱風１１中に噴射させた。ノズル２６の噴射口位置は、前述した通り送風支管２の内部であって、羽口１の後端１ｂから熱風の上流側約２００ｍｍの位置である。
また、合流点における配管内面摩耗の抑制条件である、（ｕ₁ｓｉｎθ）／ｕ₂＜１．２５（（１７）式参照）をも満たしている（（ｕ_cｓｉｎθ）／ｕ_p＝０．９４＜１．２５）。
【００７５】
このように、実施例１における本発明の実施条件はすべての点において望ましいものであり、その結果、高炉操業におけるコークス比（ＣＲ）は２９０ｋｇ／ｔと好成績が得られ、燃焼率（α）は９８．１％という極めて高い値が得られた。即ち、実施例１の方法により吹き込まれた微粉炭及び合成樹脂材（廃プラスチック）が補助燃料として有効に利用され、また、廃プラスチックの燃焼効率が著しく高かったことを示している。
【００７６】
実施例２：
実施例２は、実施例１に対し、搬送ガス速度を変更した場合である。この場合も高い燃焼率が得られ、廃プラスチックの燃焼効率は良好であった。
【００７７】
実施例３：
実施例３は、合流前後の搬送ガス速度をすべて同一とした場合である。この場合には燃焼率が９０．１％（であり、ある程度良好な値が確保されている。
【００７８】
実施例４：
実施例４は、合流点前後の搬送ガス速度をすべて異なったものとした点で、実施例１と同じであるが、合流前における合成樹脂材の搬送ガス速度を微粉炭の搬送ガス速度よりも速くした点で異なっている。その他の条件は、実施例１に準じたものである。この場合も、燃焼率αは９８．１％と極めて高い値が得られ、微粉炭及び合成樹脂材が補助燃料として有効に利用され、また、廃プラスチックの燃焼効率が著しく高かったことを示している。
【００７９】
実施例５：
実施例５は、実施例４に対し、合流角度が９０°を超えた１４０°とした点が大きく変えた点である。この場合も高い燃焼率の９５．７が得られ、廃プラスチックの燃焼効率が高かったことを示している。
【００８０】
実施例６：
実施例６は、合流角度を１０°と小さくしたものである。合流点前における微粉炭と合成樹脂材との粒子間速度差が、実施例１〜４に比べてかなり小さい場合である。この場合には燃焼率αは、９０．５％であり、ある程度良好な値が確保されている。
【００８１】
実施例１〜実施例６のいずれにおいても、高炉炉内の通気性及び通液性を評価する測定値は望ましい水準にあり、また、高炉操業は安定していた。
【００８２】
比較例１：
比較例１は、微粉炭と合成樹脂材との合流点から粉粒体吹込みランス先端の噴出口までの距離を２６ｍとし、上述した実施例における場合（２〜４ｍ程度）よりも大幅に長くした場合であって、その他の条件は、実施例１と同じにした場合である。この場合の燃焼率αは、８５．５％と低い値であった。これは、合流点から吹込み点までの距離が長すぎたために、合成樹脂材（廃プラスチック粒子）の表面に付着していた微粉炭が、合成樹脂材から分離し、その後、再付着が生じない状態で燃焼場に吹き込まれたものと考えられる。
【００８３】
比較例２：：
比較例２も、比較例１と同様、微粉炭と合成樹脂材との合流点から粉粒体吹込みランス先端の噴出口までの距離を２６ｍと長くしたが、その他の条件は実施例４と同じにした場合である。この場合の燃焼率αは、８５．０％と低い値であった。これは、比較例１と同様、合流点から吹込み点までの距離が長すぎたために、合成樹脂材（廃プラスチック粒子）の表面に付着していた微粉炭が、合成樹脂材から分離し、その後、再付着が生じない状態で燃焼場に吹き込まれたものと考えられる。
【００８４】
比較例３：
比較例３は、微粉炭８ａ、２１の吹込みを行なわず、合成樹脂材の単独吹込みの場合である。送風温度、溶銑温度、その他の操業条件は実施例１〜６と同一であるにもかかわらず、燃焼率αは７４％と低い。このように、本発明の範囲外であって、合成樹脂材の表面に微粉炭が全く付着していない場合の燃焼率αは低く、従って、合成樹脂材（廃プラスチック粒子）の燃焼効率は極めて低く、燃料として有効に利用にくいことを示す結果となっている。
【００８５】
上述した通り、微粉炭と合成樹脂材とを同時に高炉羽口を通して炉内へ吹き込む操業において、燃焼効率の劣る合成樹脂材の着火性及び燃焼性を改善するためには、微粉炭を合成樹脂材の表面に付着させ、微粉炭によって表面が外装化された合成樹脂材を燃焼場に噴射させて炉内に吹き込むことが重要であることが確認された。そして、そのような合成樹脂材の効率的な燃焼による高炉炉内への吹込み操業は、本発明の方法により行なわれ得ることがわかった。
【００８６】
【発明の効果】
この発明によれば、上記のように、微粉炭と合成樹脂材（廃プラスチック）との混合吹き込み方法を適切に制御することで、その高燃焼率を達成することができ、高炉羽口からの吹込み燃料として有効に利用することができる。そして、炉内におけるガスの通気性及び溶銑滓の通液性も向上させることができ、微粉炭と合成樹脂材との同時、多量吹込み操業を安定して行なうことができる。従って、銑鉄製造コストの削減に多大な効果を奏することができる。このような高炉における微粉炭及び合成樹脂材の同時吹込み操業方法を提供することができ、工業上有用な効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す高炉羽口部近辺の縦断面模式図である。
【図２】微粉炭と合成樹脂材とが気体搬送されて合流した後における、微粉炭及び合成樹脂材のそれぞれの流速の変化状況を模式的に示す図である。
【図３】本発明の効果の発現メカニズムを示す模式図であり、合成樹脂材が微粉炭によって外装化されている場合と、外装化されていないとにおいける、着火・燃焼状態の推定模式図である。
【図４】微粉炭と合成樹脂材との合流点における混合流体の合流角が、合成樹脂材の燃焼効率に及ぼす影響を示すグラフである。
【図５】本発明の実施形態の例を説明するためのフロー概略図である。
【符号の説明】
１羽口
１ａ羽口先端（炉内側）
２送風支管
３レースウェイ
４高炉鉄皮
５高炉鉄皮
６粉粒体吹込み用ランス
７合成樹脂材搬送ライン
７ａ合成樹脂材
８微粉炭搬送ライン
８ａ微粉炭
９合流点
１０粉粒体吹込み用ランスの先端（噴射口）
１１熱風
１２外装化粒子
１３微粉炭
１４廃プラスチック
１５微粉炭貯留タンク
１６廃プラスチック貯留タンク
１７微粉炭噴射機
１８廃プラスチック吹込みタンク
１９圧縮窒素ガス
２０圧縮空気
２１微粉炭を含んだ混合流体
２２合成樹脂材を含んだ混合流体
２３微粉炭輸送配管
２４廃プラスチック輸送配管
２５合流体
２６粉粒体吹込みランス
２７レースウェイ
２８高炉
２９圧縮窒素供給装置
３０圧縮空気供給装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a technique for injecting auxiliary fuel into a furnace of a blast furnace, and relates to a technique for injecting a large amount of pulverized coal and granular or flaky synthetic resin material simultaneously.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, coke has been the main fuel in blast furnace operation, but in recent years, auxiliary fuel has been actively injected from the tuyere. In particular, pulverized coal contributes to reducing the amount of expensive coke used, and also extends the service life by reducing the operating rate of the coke oven. As a result, it has attracted attention as a means that can reduce the manufacturing cost of hot metal.
For this reason, the technology for blowing a large amount of pulverized coal into the blast furnace has rapidly spread and has made remarkable progress. Recently, as seen in “Materials and Process 11 (1998) p834”, an ultra-high volume blast furnace in which the pulverized coal injection ratio in a given blast furnace records 266 kg / t has appeared.
On the other hand, in addition to pulverized coal, combustible solids such as synthetic resin materials can be used as auxiliary fuel for the blast furnace. In particular, it would be desirable from the viewpoint of energy saving, recycling, and environmental protection if it is possible to use municipal waste that has been incinerated or disposed of in landfills, or used plastic (waste plastic) mixed in industrial waste. .
[0003]
In the prior art, as the synthetic resin material blown from the blast furnace tuyere, the above-mentioned used plastics are mainly targeted. Also in the present invention, the target synthetic resin material is a product obtained by crushing or granulating industrial waste such as containers such as plastic bottles, packaging materials, and plastic factory work waste contained in general waste, The target is mainly about 10 mm or less.
[0004]
However, these synthetic resin materials have large particle size and poor ignitability compared to pulverized coal, which is mainly as fine as several tens of μm or less, so when blown from the blast furnace tuyere, There is a tendency to enter the combustion zone (raceway) in front of the mouth and enter the core of the blast furnace core, and as a result, hinder gas permeability and hot metal permeability in the furnace. Therefore, if a large amount of synthetic resin material is blown from the blast furnace tuyere, the productivity of the blast furnace may be reduced.
[0005]
In order to solve such problems, for example, JP-A-9-137209 (hereinafter referred to as Prior Art 1), JP-A-8-260007 (hereinafter referred to as Prior Art 2), and JP-A-7-228905. The following technology is disclosed in Japanese Patent Publication (hereinafter referred to as Prior Art 3).
[0006]
According to Prior Art 1, a waste plastic blowing lance is installed through the tuyere, and waste plastic is blown directly into the raceway, so that waste plastic with poor flammability can be obtained in a high temperature field of 2000 ° C or higher. Proposals have been made for rapid heating in a raceway to obtain a high combustion rate.
Also, the method disclosed in Prior Art 2 blows waste plastic from a waste plastic blowing lance installed through the tuyere's blower branch, and 50 to 500 mm in the blowing direction of the blower branch from the waste plastic blowing position. By blowing pulverized coal from a pulverized coal blowing lance installed in front (upstream side) and blowing waste plastic into a high temperature atmosphere of 1500 to 2000 ° C. formed by preceding combustion of pulverized coal, waste plastic It is intended to promote combustion.
[0007]
Prior art 3 proposes a method in which a mixture of pulverized coal and granular or powdered plastic is blown into a blast furnace. For example, pulverized coal and plastic powder are cut out from their respective supply hoppers, and air is supplied to the powder distributor. A method is shown in which it is conveyed, distributed to several tens of tuyere by a distributor, blown into a furnace through a tuyere from a nozzle inserted into a blower branch pipe through a conveying pipe.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
According to the methods of the prior arts 1 to 3, it is possible to promote the combustion of waste plastic having poor flammability and to obtain a high combustion rate. However, it has been clarified that any of the methods has the following problems and is not preferable for practical use.
That is, in the method of the prior art 1, since the blast furnace tuyere having a very large heat load must be installed and a lance for blowing plastic waste must be installed, the tuyere is melted. Therefore, the tuyere replacement work was necessary, and hot metal productivity deteriorated. As a cause of melting of the tuyere, the tuyere is usually made of pure copper and has a water cooling structure, but it is presumed that this water cooling function has not been fully activated by the installation of a waste plastic blowing lance. Thus, when installing the blowing lance through the tuyere, if it was a thin lance with a diameter of about several millimeters, it was possible to install it, but it was a waste with a particle size of about 10 mm. In order to blow the plastic, the diameter of the blowing lance needs to exceed at least 20 mm, and either the conventional tuyere cannot be attached or the water cooling function does not work well even if attached. . Therefore, although the method disclosed in the prior art 1 is excellent, it is difficult to carry out, it is expensive to modify the tuyere, and it must be said that it is not preferable in practice. .
According to the method of Prior Art 2, a certain degree of effect can be obtained in improving the combustibility of the waste plastic. However, since the pulverized coal is first burned, the blown air is heated by the combustion heat, and the waste plastic is then heated by the heated air, a great effect cannot be expected. On the other hand, if the combustion heat of pulverized coal can be directly applied to the waste plastic particles, the effect is considered to be further improved.
According to the knowledge of the present inventors, the method of the prior art 3 is, for example, when the transport speed of particles in the transport pipe after the powder distributor is equal between the waste plastic and the pulverized coal. Even if each parameter other than the conveyance speed such as the seed and the particle size of the plastic particle is changed, the effect of improving the combustibility of the plastic is not seen. That is, the method of Prior Art 3 cannot provide a sufficient effect for improving the combustibility of plastic.
The present invention has been made in order to improve the above-described problems, and the problem to be solved in the present invention is that the combustion of the synthetic resin material is performed when the pulverized coal and the synthetic resin material are simultaneously blown from the blast furnace tuyere. The aim is to develop an appropriate blowing technique that can improve the performance. An object of the present invention is to provide a stable blast furnace operating method capable of reducing hot metal production cost and ensuring high productivity by blowing a large amount of synthetic resin material together with pulverized coal. .
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The reason why the combustibility of the synthetic resin material blown together with the pulverized coal from the tuyeres of the blast furnace is not sufficiently improved is that the pulverized coal is first burned and the blown air (hot air) is further generated by the combustion heat as in the prior art 2. Heat is formed to form a high temperature field, and thus the process of heating the synthetic resin material by the blown air heated to a high temperature is taken, so the combustion heat utilization efficiency of pulverized coal is poor, or as in Prior Art 3, By simply injecting a mixture of pulverized coal and synthetic resin material into the furnace by gas conveyance, the combustion heat of pulverized coal with good combustibility can be efficiently transferred to the synthetic resin material. It is not possible. Accordingly, the present inventors have focused on the fact that the combustibility of the synthetic resin material can be improved if the combustion heat of the pulverized coal can be applied directly and efficiently to the synthetic resin material.
[0010]
Therefore, the present inventors, as a method of directly heating the synthetic resin material by the combustion heat of the pulverized coal, attaches the pulverized coal to the surface of the synthetic resin material to make the exterior, and thus the pulverized coal is exteriorized on the surface. The idea is that it is effective to supply the synthetic resin material in a state to an appropriate combustible zone. Furthermore, a technology was developed to allow pulverized coal to adhere to the surface of the synthetic resin material and to supply the pulverized coal to the combustible zone before the pulverized coal adhering to the surface of the synthetic resin material does not leave the surface. Decided to do.
[0011]
As a result of repeated studies based on such attention, the present inventors have found that, as a condition for attaching the pulverized coal to the surface of the synthetic resin material, a method of causing the pulverized coal to adhere to the synthetic resin material is effective. It is theoretically essential to provide a difference in flight speed between particles of pulverized coal and synthetic resin material in order to make them collide and adhere in this way. I focused on.
[0012]
In such an operation mode in which pulverized coal and synthetic resin material are blown from the blast furnace tuyere, conditions for causing a difference between the flight speed of pulverized coal and the flight speed of synthetic resin material can be used without difficulty. In order to obtain, first, the pulverized coal and the synthetic resin material are gas-conveyed from the respective storage containers through different conveyance paths to form respective mixed fluids, and then the two mixed fluids are merged to fly the flight speed. The particles of both pulverized coal and synthetic resin differ in form a new mixed fluid moving in the same carrier fluid. Thus, the pulverized coal collides with and adheres to the surface of the synthetic resin material in the new mixed fluid after joining, that is, in the combined fluid. And while this adhesion state is maintained, the above merging containing pulverized coal and synthetic resin material from the tip of an appropriate blowing lance into the hot air flowing in the blast furnace branch pipe or tuyere Inject the body.
[0013]
In this invention, in the adhesion / attachment relationship between the pulverized coal and the synthetic resin material, the pulverized coal is selected as the material to be adhered to the surface, and the reason why the synthetic resin material is on the exterior side is as follows. In general, the size relationship between the two is usually such that the particle size of the pulverized coal is mainly several tens of μm or less, whereas the synthetic resin material is often prepared so that the main component is about 1 mm to 10 mm. Because.
[0014]
In this way, the synthetic resin material sprayed into the hot air and attached to the surface with the pulverized coal adhering to the surface is first burned with the ignitable and combustible pulverized coal adhering to the surface. The combustion heat of charcoal is directly applied to the synthetic resin material. Therefore, the combustion heat of pulverized coal is given to the synthetic resin material very efficiently. Thus, the synthetic resin material is induced by the combustion of pulverized coal, and the combustibility is further improved.
[0015]
Based on the above examination and idea, the present inventors have studied in detail a method of mixing a synthetic resin material and pulverized coal for blowing from a blast furnace tuyere, and firstly created the following method.
[0016]
FIG. 1 is a schematic vertical cross-sectional view of a blast furnace tuyere for explaining a basic form of implementation of a simultaneous blowing operation method of pulverized coal and synthetic resin material in a blast furnace according to the present invention.
In the figure, reference numeral 1 denotes a tuyere provided at the lower part of the blast furnace, and is installed through the blast furnace core 4 and the refractory 5. The blast temperature to the blast furnace is usually about 1200 ° C., and is supplied into the furnace through the blast branch 2 and tuyere 1. At that time, simultaneous blowing of the pulverized coal and the synthetic resin material is performed as follows. That is, the synthetic resin material 7a is conveyed by the synthetic resin material conveyance line 7 by gas conveyance to produce a mixed fluid containing the synthetic resin material 7a, while the pulverized coal 8a is also conveyed by the pulverized coal conveyance line 8 by gas conveyance. Thus, a mixed fluid containing pulverized coal 8 a is produced, and both are joined at a junction 9. The combined new mixed fluid (referred to as “combined fluid” in this specification) is introduced into the granular material blowing lance 6. The lance 6 for blowing the granular material has a tip (injection port) 10 located inside the hot air blowing branch 2 or the inside of the tuyere 1 and more than the tip of the tuyere 1 (tip inside the furnace). It is installed as shown in FIG. 1 so as to come to the front (upstream side) position. Here, it is important to appropriately design the lance 6 for blowing the granular material and the nozzle shape of the tip thereof, and a specific example will be described later. Moreover, the distance from the said junction 9 to the front-end | tip (exit) 10 of the granular material blowing lance 6 is the required length for installing each related apparatus and mechanism, ie, a synthetic resin material or pulverized coal. The length is as short as possible within the length range required by the gas conveying pipe and its merging mechanism, the gas conveying pipe after merging, the granular material blowing lance 6 and its connecting mechanism, and the like. This is because the pulverized coal 8a adhering to the surface of the synthetic resin material 7a after the junction 9 is ejected from the granular material blowing lance 6 while the ratio of the pulverized coal 8a leaving the synthetic resin material 7a is as small as possible. It is for controlling to do. Thus, the synthetic resin material 7a with the pulverized coal 8a adhering to the surface is jetted into the hot air 11 flowing inside the blower branch pipe 2 to improve the combustibility of the synthetic resin material and blown into the blast furnace.
[0017]
As described above, in order to make pulverized coal collide with and adhere to the synthetic resin material, it is theoretically essential that there is a difference in the flying speed of each particle in the airflow in which the pulverized coal 8a and the synthetic resin material 7a coexist. It is. In actual operation, in order to approach such a theoretically indispensable state, if the flight speeds of the two just before the junction 9 are different, both of them immediately after the junction 9 and within a certain time thereafter after the junction. There is a difference in speed. Therefore, the pulverized coal 8a is considered to adhere to the surface of the synthetic resin material 7a.
[0018]
Therefore, it was verified whether there was any other condition for causing a difference between the two speeds after merging.
[0019]
First, when considering the operation of blowing pulverized coal and synthetic resin material, it is realistic and easy to control the flow velocity of each particle conveying gas to control the particle velocity, and When this method is adopted, it is easy to control the flow rate of the carrier gas (carrier gas) in a state where the flow velocity of the particles is the same as that of the carrier gas. Further, in the practical equipment related to the present invention, the length of the transport path through which the particles are transported to the junction 9 is long and necessary for the particle speed to be substantially equal to the transport gas speed. That is, 10 m or more is secured. Here, the distance required for each particle velocity to be equal to the carrier gas velocity is about 10 m or more, which means that the particle diameter and density of the particles, the fluid density and viscosity of the carrier gas, and the carrier It is clear from an estimation from the realistic set flow velocity range of the fluid and the dimensional scale of the equipment and devices targeted in the present invention. This estimation can be easily explained by applying the expressions (3) and (4) described later.
[0020]
In general, when particles such as pulverized coal 8a and synthetic resin material 7a move along the flow in the fluid, the particles that have moved at a certain velocity are the velocity of the particles from a certain position to that point. When moving into the next fluid with a different flow velocity, the flow velocity of the particles is accelerated or decelerated depending on the flow velocity of the next fluid.
[0021]
As described above, the flow velocity of the particles in the fluid before the merging is determined in the next fluid after the merging at the merging point due to the merging of two different mixed fluids, which is the object of the present invention. In the case of acceleration / deceleration, the flow velocity of the particle after acceleration / deceleration by merging is the elapsed time after merging of the predetermined particle q shown in the following formulas (1) and (2) or (3) and (4), etc. Velocity determined by the factor of v_qCan be obtained by applying an equation for obtaining.
[0022]
Particle Reynolds number Re of particle q_qWhen ≦ 1:
v_q= V_q0+ (U_q-V_q0) (1-e^{-t /}τ^q(1)
However,
v_q: The velocity of the particle q (m / s) t seconds after merging
v_q0: Velocity of particles q immediately after merging (m / s)
u_q: Speed of transport fluid (gas) after merging (m / s)
t: Elapsed time after joining (s)
τ_q : Relaxation time of particle q (s)
τ_q= D_q ²(Ρ_q+ Ρ_f/ 2) / 18η_f  (2)
D_q: Particle size of particle q (mm)
ρ_q: Particle q density (kg / m^Three)
ρ_f: Density of transported fluid (gas) after merging (kg / m^Three)
η_f: Viscosity of transported fluid (gas) after merging (kg / m · s)
It is represented by
[0023]
In contrast, in the operation of blowing pulverized coal and granular synthetic resin material from the blast furnace tuyere, generally the particle Reynolds number Re_q> 1, and the velocity v of the particle q after t seconds after acceleration / deceleration due to merging in this case_qThe approximate solution of (m / s) is
v_q= V_q0+ (U_q-V_q0) (1-e^{-At /}τ^q(3)
However,
A = 70.13 (logRe_q) -189.93 (4)
Re_q: Particle Reynolds number (-)
However, under the operating conditions of blowing pulverized coal and granular synthetic resin material from the blast furnace tuyere,
100 <Re_q<10000
6x10^-3<T / τ_q<10^-1
However, this is sufficient for practical use.
[0024]
Therefore, in the operation of injecting the pulverized coal 8a and the synthetic resin material 7a from the blast furnace tuyere 1 in FIG. 1, the carrier gas velocity u of the pulverized coal 8a immediately before the junction 9 is achieved._c(M / s) and the conveyance gas velocity u of the synthetic resin material 7a immediately before the junction 9_p(M / s) and carrier gas velocity u after merging_m(M / s) is, for example, the following relationship:
u_m> U_c> U_p
Consider the case.
[0025]
However, the length of each conveyance path from each storage container of the pulverized coal 8a and the synthetic resin material 7a to the junction 9 is 10 m or more, so that the respective particle velocities immediately before the merge are equal to the respective conveyance gas velocities. It is assumed that the necessary length is secured.
[0026]
Velocity v of pulverized coal 8a after confluence 9_cIs expressed by the following formulas (5) to (7) by applying the above formulas (3) and (4). However, the flow rate of pulverized coal immediately after merging (thus, the initial flow rate of pulverized coal 8a after merging) v_c0Since the length of each conveyance path from the storage container of the pulverized coal 8a to the junction 9 is secured as described above, the flow velocity u of the pulverized coal conveyance gas immediately before the merging in the equation (5)_cbe equivalent to.
[0027]
v_c= U_c+ (U_m-U_c) (1-e^{-Act /}τ^c(5)
However,
v_c: Flow velocity of pulverized coal t seconds after merging (m / s)
u_c: Flow velocity of pulverized coal carrier gas immediately before merging (m / s)
u_m: Flow velocity of carrier gas after merging (m / s)
t: Elapsed time after joining (s)
A_c= 70.13 (logRe_c) -189.93 (6)
Re_c: Particle Reynolds number of pulverized coal (-)
However,
100 <Re_c<10000 and
6x10^-3<T / τ <10^-1
τ_c  : Relaxation time of pulverized coal (s)
τ_c= D_c ²(Ρ_c+ Ρ_f/ 2) / 18η_f  (7)
D_c: Particle size of pulverized coal (mm)
ρ_c: Density of pulverized coal (kg / m^Three)
ρ_f: Conveyed fluid density after merging (kg / m^Three)
η_f: Viscosity of transported fluid after merging (kg / m · s)
On the other hand, the flow velocity v of the synthetic resin material 7a after the junction 9_pIs represented by the following formulas (8) to (10) according to the formulas (5) to (7) for calculating the flow rate of pulverized coal:
v_p= U_p+ (U_m-U_p) (1-e^{-Apt /}τ^p(8)
A_p= 70.13 (logRe_p) -189.93 (9)
τ_p= D_p ²(Ρ_p+ Ρ_f/ 2) / 18η_f      (10)
However, the subscript p of each variable and constant in the equations (8), (9) and (10) indicates the synthetic resin material 7a.
[0028]
Thus, the speed v of the pulverized coal 8a after the junction 9_cAnd the speed v of the synthetic resin material 7a_pIs different. As is clear from the equations (5) and (8), after the merging point 9, both the pulverized coal 8 a and the synthetic resin material 7 a are accelerated as time elapses._cAnd v_pAre both the flow velocity u of the carrier gas after merging._mConverge to. However, the flow velocity u of the carrier gas after merging_mThe time required to converge to the speed and the speed change until the convergence are represented by the Reynolds number Re_cAnd Re_pIs not so large, each relaxation time τ_cAnd τ_pIs greatly affected by pulverized coal and synthetic resin materials.
[0029]
In FIG. 2, the change condition of each flow velocity of the pulverized coal 8a and the synthetic resin material 7a after joining is shown typically. The figure shows the case where the particle size of the pulverized coal 8a is 50 μm and the particle size of the synthetic resin material 7a is 5 mm. As described above, the pulverized coal 8a having a short relaxation time is rapidly accelerated after joining, whereas the synthetic resin material having a long relaxation time is accelerated slowly.
[0030]
In this way, a speed difference is generated between the pulverized coal 8a and the synthetic resin material 7a after the junction 9, and the particles adhere to each other by collision between the particles, so that the outer surface of the synthetic resin material 7a can be made of the pulverized coal 8a. .
[0031]
Thus, each carrier gas velocity is u_m> U_c> U_pWe examined the case of the relationship. The same consideration is made when the relationship between the carrier gas velocities is u._m> U_c> U_pIn cases other than the above, it is possible to derive a formula according to the formulas (5) to (7) and the formulas (8) to (10) based on the formulas (3) and (4), and to examine based on the formulas. Easy. According to the examination result, in the new mixed fluid (combined fluid) after the junction 9, there is no speed difference between the pulverized coal 8 a and the synthetic resin material 7 a._m= U_c= U_pIt turns out that it is limited to. In this case, the exterior of the synthetic resin material surface by pulverized coal does not occur.
[0032]
From the above, the carrier gas velocity u of pulverized coal immediately before the junction 9_c, Carrier gas velocity u of the synthetic resin material just before the junction 9_pAnd the carrier gas velocity u after the junction 9_mOf these, it was found that when at least one of the speeds was different from the others, the pulverized coal was externalized on the surface of the synthetic resin material.
[0033]
FIG. 3 (a) is a schematic diagram of the state of the exterior particles 12 in which the synthetic resin material 7a is exteriorized with pulverized coal 8a, and the exterior particles 12 are blown into the blower branch 2, the tuyere 1 or the furnace. An estimation schematic diagram of the combustion state at this time is shown. As described above, when the exterior particles 12 are supplied to the combustion space, the pulverized coal 8a exteriorized on the surface of the synthetic resin material 8a is first ignited, and the combustion heat effectively burns the synthetic resin material 8a. Since it is used, it is estimated that its combustibility is improved. On the other hand, in the prior art such as the prior art 2, since the exterior particles 12 are not actually formed, the combustion heat of the pulverized coal 8a does not actually contribute to the improvement of the combustibility of the synthetic resin material 7a.
[0034]
Next, the appropriate value of the distance L between the junction 9 and the lance tip 10 was examined.
[0035]
In the long-distance conveying process, for example, natural separation or contact with the furnace wall causes separation of particles of the pulverized coal 8a externally provided on the particle surface of the synthetic resin material 7a from the surface. By the way, after the mixed fluid containing pulverized coal 8a and the mixed fluid containing synthetic resin material 7a merge, the presence of free particles (pulverized coal 8a and synthetic resin material 7a) that do not form exterior particles , The velocity of these particles becomes equal to the carrier gas velocity after a sufficient time. Therefore, once the particles of pulverized coal 8a are separated from the particle surface of the synthetic resin material 7a due to the above phenomenon, the carrier gas, the synthetic resin material 7a particles, and the pulverized coal 8a particles all move at a constant speed. Conversion is extremely unlikely. Therefore, the length of the conveying path after the merged particles are supplied to the combustion region after the merging, that is, the distance L from the merging point 9 in FIG. 1 to the tip 10 of the granular material blowing lance 6 is Shorter is better as long as a sufficient time is provided for the exteriorization by the speed difference between the exteriorized particles and the exteriorized particles, and therefore a sufficient distance is given.
[0036]
From the above viewpoint, as a result of repeating the tests in the actual machine test equipment, the present inventors merged the mixed fluid containing the pulverized coal 8a and the mixed fluid containing the synthetic resin material 7a, and then relaxed the synthetic resin material 7a. Time τ_pIt has been found that the combustion efficiency can be remarkably increased when it is blown into the furnace within 1/100 of the time. Further, the minimum time required for exteriorization is the relaxation time τ of the synthetic resin material 7a obtained using the actual machine test equipment._pEven under the condition of the minimum ratio conversion (minimum distance that can be taken from the confluence 9 to the tip 10 of the blast 6 for blowing granular material), the combustion efficiency of the synthetic resin material 7a was remarkably improved. Here, the relaxation time τ of the synthetic resin material 7a in the actual machine test facility_pIs about 30 to 300 sec. Therefore, it is considered that the above-described exteriorization is sufficiently performed within a very short time after joining. Therefore, in the blowing operation in the actual machine, the allowable maximum distance L from the junction 9 to the tip 10 of the powder body blowing lance 6_maxOnly need to be specified. Note that the combustion efficiency of the pulverized coal 8a blown into the blast furnace and the synthetic resin material 7a expressed by the equation (15), which will be described later, is the combustion rate α of the synthetic resin material 7a in the above examination (= {(496-coke ratio) / (Pulverized coal injection ratio + synthetic resin material injection ratio)} × 100 (%)).
[0037]
Next, from the viewpoint of determining the design specifications of the granular material blowing equipment in the actual machine, in particular, in order to obtain the restriction condition on the length of the pulverized powder blowing lance 6 and the restriction position of the installation position of the tip 10 (8 ) To (10), velocity v of synthetic resin material 7a particles t seconds after merging._pBased on (m / s), in order to convert to the conveyance path length from the junction 9 to the tip 10 of the granular material blowing lance 6, the equation (8) is integrated by t and the following equation (11):
L≡∫v_pdt = u_mt- (τ_p/ A_p) (U_m-U_p) (1-e^{-Apt /}τ^p)
……………………………………………………………… （11）
However,
A_p= 70.13 (logRe_p) -189.93 (9)
τ_p= D_p ²(Ρ_p+ Ρ_f/ 2) / 18η_f      (10)
Led. (11) is integrated from t = 0 to t, then t = τ_p/ 100 is substituted, the allowable maximum distance L from the junction 9 to the tip 10 of the lance 6 for blowing the granular material_maxIs obtained and is expressed by the following equation (12). That is,
L_max= U_mτ_p/ 100- (τ_p/ A_p) (U_m-U_p) (1-e^{-Ap / 100})
(12)
However,
u_p: Carrier gas flow velocity (m / s) of synthetic resin material just before merging
u_m: Flow velocity of carrier gas after merging (m / s)
τ_p: Relaxation time of synthetic resin (s)
τ_p= D_p ²(Ρ_p+ Ρ_f/ 2) / 18η_f  (13)
D_p: Particle diameter of synthetic resin (mm)
ρ_p: Density of synthetic resin (kg / m^Three)
ρ_f: Fluid density of the carrier gas after merging (kg / m^Three)
η_f: Viscosity of transported fluid after merging (kg / m · s)
A_p= 70.13 (logRe_p) -189.93 (14)
Re_p: Particle Reynolds number of pulverized coal (-)
However, as described above, the particle size of the synthetic resin material> the particle size of the pulverized coal is satisfied,
Is obtained.
[0038]
Next, an angle between the movement direction of the mixed fluid containing the pulverized coal 8a and the movement direction of the mixed fluid containing the synthetic resin material 7a, which is desirable in order to solve the problems of the present invention (this specification) We examine the value of θ) (referred to as “the confluence angle”).
[0039]
In the present invention, as a method of attaching the pulverized coal 8a particles to the surface of the synthetic resin material 7a particles in the combined fluid after the confluence 9, the speed difference between the two in the combined fluid is generated, and this speed difference is utilized. Thus, the pulverized coal 8a is made to adhere to the synthetic resin material 7a and collide with each other. From this point of view, the present inventors analyzed the results of an actual machine test conducted in the basic form of the simultaneous blowing operation method of pulverized coal and synthetic resin material in the blast furnace shown in FIG. As a result, as shown in FIG. 4, the influence of the merging angle of the mixed fluid at the merging point on the combustion efficiency of the synthetic resin material 7a was clarified.
[0040]
FIG. 4 shows the blast furnace operating conditions as a blowing temperature of 1200 ° C., an oxygen enrichment rate of 3.2%, and a humidity control steam of 25.3 g / Nm.^ThreeThese are test results when the hot metal temperature is constant at 1500 ° C. and the speed of each carrier gas and the merging angle of the mixed fluid are variously changed. In addition, the distance from the junction 9 to the tip of the lance 6 for blowing the granular material is all the above allowable maximum distance L_maxThe average particle size of the pulverized coal 8a blown in was tested at the following constant values, and the average particle size of the synthetic resin material 7a was 5 mm.
[0041]
In the figure, u₁, U₂Is the carrier gas velocity to the junction 9 and u₁<U₂That is, among the carrier gas velocities of the pulverized coal 8a or the synthetic resin material 7a, the larger carrier gas velocity is set to u.₂The smaller one u₁It expresses by. Therefore, u on the horizontal axis₂-U₁cos θ is the velocity component difference between the two carrier gases in the velocity direction of the mixed fluid having the larger carrier gas velocity. As is clear from the figure, the velocity component difference between the two carrier gases (referred to as “velocity component difference in the high-speed carrier gas direction” in this specification) is greater than 1.5 m / s as a boundary. When the mixed fluids merge at such a merging angle, the combustion rate α of the pulverized coal 8a and the synthetic resin material 7a is remarkably improved. However, the combustion rate α is defined by the following equation (15). That is,
α = {(496-CR) / (PCR + PLR)} × 100 (15)
However,
α: Combustion rate (%)
CR: Coke ratio (kg / t-hot metal)
PCR: Pulverized coal injection ratio (kg / t-hot metal)
PLR: Synthetic resin material blowing ratio (kg / t-molten metal)
In other words, the larger the combustion rate α, the more effectively the auxiliary fuel that is injected, that is, the pulverized coal 8a and the synthetic resin material 7a, are used more effectively.
[0042]
When the merging angle of the mixed fluid at the merging point 9 exceeds 90 °, the above u₂-U₁The value of cos θ was always greater than 1.5 m / s, and the combustion rate α was high and good.
[0043]
Therefore, when θ ≦ 90 °,
u₂-U₁cos θ> 1.5 (m / s) (16)
However,

It is desirable that when 90 ° <θ <180 °, u₂-U₁Cos θ is not particularly specified.
[0044]
The combustion rate α expressed by the above equation (15) represents the overall combustion rate of both the pulverized coal 8a and the synthetic resin material 7a without distinguishing between them. However, when comparing the combustion rates of pulverized coal injection from the blast furnace tuyere and synthetic resin material injection operation, although depending on the operating conditions, the pulverized coal combustion rate is compared with the synthetic resin material combustion rate. Remarkably high. Therefore, it can be used as an index for evaluating the combustion efficiency of the synthetic resin material by the total combustion rate α of both at the time of simultaneous blowing operation according to the equation (15).
[0045]
Next, in FIG. 1, at the junction 9, the pulverized coal 8a and the synthetic resin material 7a collide with the inner surface of the transport pipe at high speed. The wear of the pipe here generally increases in proportion to the speed of the conveying particles to the power of 2.21. In order to suppress this pipe wear, it is effective to suppress the velocity component in the direction perpendicular to the conveying direction to a certain value or less.
[0046]
Then, as a result of repeating the particle conveyance test of the pulverized coal 8a and the synthetic resin material 7a in the offline operation of the blast furnace, the present inventors have obtained the following formula (17):
(U₁sin θ) / u₂<1.25 ………………………………………………………………………… (17)
By satisfying the above, it was found that the amount of wear on the inner surface of the pipe can be kept below a certain value desirable for pipe maintenance.
[0047]
From the above, when θ ≦ 90 °,
u₂-U₁cos θ> 1.5 (m / s) (16)
and,
(U₁sin θ) / u₂<1.25 ………………………………………………………………………… (17)
It is desirable that when 90 ° <θ <180 °,
(U₁sin θ) / u₂<1.25 ………………………………………………………………………… (17)
It turned out to be desirable.
[0048]
In the above, equation (16) defines a desirable minimum value of the “velocity component difference in the direction of high-speed carrier gas” for the carrier gas of both mixed fluids upstream from the junction point 9, and equation (17) is the junction point 9 In consideration of pipe wear, the desired limit angle of the merging angle of the mixed fluid is defined.
[0049]
The present invention has been made based on the above findings, and the gist thereof is as follows.(A)The method of simultaneous blowing operation of pulverized coal and synthetic resin material in a blast furnace is the operation of blast furnace in which auxiliary fuel composed of pulverized coal and granular or flaky synthetic resin material is simultaneously injected from the blast furnace tuyere. Basically, the synthetic resin material is attached to the surface of the synthetic resin material, and the pulverized coal is blown with the synthetic resin material attached to the surface. That is, for auxiliary fuel, equipped with composite particles with pulverized coal exteriorized on the surface of a synthetic resin material so that the tip is located inside the blower branch connected to the blast furnace tuyere or inside the tuyere Inject from the blow lance. Thus, it is characterized by blowing the synthetic resin material made of pulverized coal into the furnace through the blast furnace tuyere.
[0050]
(B)The method of simultaneous blowing operation of pulverized coal and synthetic resin material in the blast furnace is the operation of the blast furnace in which auxiliary fuel composed of pulverized coal and granular or flaky synthetic resin material is simultaneously injected from the blast furnace tuyere. The synthetic resin material is conveyed in gas by different conveyance paths, and the mixed fluids that have been gas-conveyed by the carrier gas, that is, the mixed fluid containing pulverized coal and the mixed fluid containing the synthetic resin material are merged. . The combined fluid obtained by the merging is injected from an auxiliary fuel injection lance equipped so that an injection outlet is located inside the blower branch connected to the blast furnace tuyere or inside the tuyere. Thus, the synthetic resin material that is packaged with pulverized coal is characterized by being blown into the furnace.
[0051]
(C)The simultaneous blowing operation method of pulverized coal and synthetic resin material in the blast furnace is(B)In the described invention, the conveying gas velocity u of pulverized coal immediately before the merging of the mixed fluids_c(M / s), carrier gas velocity u of the synthetic resin material just before merging_p(M / s) and the carrier gas velocity u including the pulverized coal and the synthetic resin material after merging_m(M / s) is characterized in that conditions are set so that at least one of the carrier gas velocities is different from the others, and the synthetic resin material sheathed with pulverized coal is blown into the furnace. is there.
[0052]
(D)The simultaneous blowing operation method of pulverized coal and synthetic resin material in the blast furnace is(B)Or(C)In the invention described in (1), the permissible maximum distance L calculated by the following equation (12) is defined as the conveyance path length L of the combined fluid from the confluence of the mixed fluid to the injection outlet of the blowing lance._maxThe synthetic resin material which is set to be shorter than that of the pulverized coal is blown into the furnace. Here, the calculation formula is as follows.
[0053]
L_max= U_mτ_p/ 100- (τ_p/ A_p) (U_m-U_p) (1-e^{-Ap / 100}…………………………………………………………………… (12)
Where τ_p: Relaxation time of synthetic resin (s)
τ_p= D_p ²(Ρ_p+ Ρ_f/ 2) / 18η_f
D_p: Particle diameter of synthetic resin material (mm)
ρ_p: Particle density of synthetic resin material (kg / m^Three)
ρ_f: Density of the carrier gas fluid constituting the mixed fluid (kg / m^Three)
η_f: Viscosity of the carrier gas fluid constituting the mixed fluid (kg / m · s)
A_p:constant
A_p= 70.13 (logRe_p) -189.93 (-)
Re_p: Particle Reynolds number of synthetic resin material (-)
(E)The simultaneous blowing operation method of pulverized coal and synthetic resin material in the blast furnace is(B), (c) or (d)In the invention described in (1), the angle θ sandwiched by the moving directions of the respective mixed fluids at the junction of the mixed fluid containing the pulverized coal and the mixed fluid containing the synthetic resin material constitutes the respective mixed fluids. It is set so that the relationship of the following formulas (16) and (17) is satisfied with the carrier gas velocity, and the synthetic resin material that is packaged with pulverized coal is blown into the furnace. is there.
[0054]
When 0 ° <θ ≦ 90 °,
u₂-U₁cos θ> 1.5 (m / s) (16)
and,
(U₁sin θ) / u₂<1.25 ………………………………………………………………………… (17)
When 90 ° <θ <180 °,
(U₁sin θ) / u₂<1.25 ... (17)
Be. However, of the carrier gas velocity of pulverized coal and the carrier gas velocity of synthetic resin material, the larger carrier gas velocity is u₂(M / s), the smaller carrier gas velocity u₁(M / s).
[0055]
(F)The simultaneous blowing operation method of pulverized coal and synthetic resin material in the blast furnace is(B)-(e)In the invention described in any one of the above, the above-mentioned synthetic resin material is characterized in that a used plastic is used as the synthetic resin material and the used plastic packaged with pulverized coal is blown into the furnace.
[0056]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, an embodiment of the present invention will be described.
[0057]
FIG. 5 shows a schematic flow diagram for explaining an embodiment of the present invention. This is a flow for simultaneously injecting pulverized coal and synthetic resin material from the blast furnace tuyere including the blast furnace tuyere part illustrating the basic embodiment of the present invention shown in FIG. The pulverized coal 13 and the waste plastic (used plastic) 14 as the synthetic resin material are respectively cut out from the storage tanks 15 and 16 by the pulverized coal injector 17 and the waste plastic blowing tank 18, and compressed nitrogen 19 and compressed air. A mixed fluid 21 containing pulverized coal 13 and a mixed fluid 22 containing a synthetic resin material 14 are formed using 20 as a carrier gas. In addition, you may use air instead of nitrogen gas as carrier gas of pulverized coal 8a. In this way, the pulverized coal 13 and the waste plastic 14 are conveyed by gas using the

respective transport pipes

23 and 24 as conveyance paths and merged at the junction 9.
[0058]
In this way, the pulverized coal 13 and the synthetic resin material 14 are formed into separate mixed fluids, and these are joined together in the joined fluid 25 after the joining. This is because the charcoal 13 is adhered to the surface of the synthetic resin material 14 (waste plastic 13 particles) having a large particle size and poor combustibility. That is, by the merging operation, the above-described attachment / exterioration can be performed using a flight state in which the speed difference between both particles is a predetermined value or more. The difference in flight speed between the pulverized coal 13 particles and the synthetic resin material 14 (waste plastic 13 particles), that is, the speed difference between the two particles in the combined fluid 26 is expressed by the above-described equation (16): u₂-U₁Gas transport conditions (u) for both particles so as to satisfy cos θ> 1.5 (m / s)_c, U_p, U_m) And the merging angle θ is important. However, when the merging angle θ exceeds 90 °, the equation (16) is always satisfied under the actual operating conditions, so that it is not particularly problematic. Furthermore, in order to suppress wear on the inner surface of the transport pipe in the vicinity of the junction 9, the above-described equation (17): (u₁sin θ) / u₂<Gas transport conditions for both particles (u_c, U_p, U_m) And the merging angle θ is important.
[0059]
Next, it merges at the merge point 9, becomes a combined fluid 25 containing both particles of the pulverized coal 13 and the synthetic resin material 14, enters the granular material blowing lance 26, and the tip 10 (see FIG. 1). Is injected from.
[0060]
The position of the tip 10 of the granular material blowing lance 26 is about several tens of centimeters before the inside of the blower branch (blow pipe) 2 through which the hot air 11 is blown or the furnace inner tip 1a of the tuyere 1 (see FIG. 1). Install so that it is on the upstream side. The position of the tip 10 of the granular material blowing lance 26 is set in this way because the waste plastic 14 particles externalized by the pulverized coal 13 particles are injected into the hot air 11 so that the ignition / combustibility is good. This is because the pulverized coal reacts quickly and then burns efficiently in the raceway 27 formed in front of the tuyere 1.
[0061]
Furthermore, the distance L from the junction 9 to the spout, which is the tip 10 of the granular material blowing lance 26, is the formula (12) described above: L_max= U_mτ_p/ 100- (τ_p/ A_p) (U_m-U_p) (1-e^{-Ap / 100}) ... It is important to make it shorter than (12). Where τ_p: Relaxation time (s) of synthetic resin material, τ_p= D_p ²(Ρ_p+ Ρ_f/ 2) / 18η_f, D_p: Particle size (mm) of synthetic resin material, ρ_p: Particle density of synthetic resin material (kg / m^Three), Ρ_f: Density of the carrier gas fluid constituting the mixed fluid (kg / m^Three), Η_f: Viscosity (kg / m · s) of carrier gas fluid constituting mixed fluid, A_p: Constant, A_p= 70.13 (logRe_p) -189.93 (-), where Re_p: The particle Reynolds number (-) of the synthetic resin material. Thus, the distance L from the junction 9 to the spout is expressed as L_maxThe pulverized coal 13 adhered to the surface of the waste plastic 14 and formed on the surface of the waste plastic 14 formed inside the combined fluid 25 after the junction 9 is made to be externalized while the rate of separation is as small as possible. This is because the composite particles are injected into the hot air 11 which is a high-temperature combustion field. That is, by doing so, the combustion heat of the pulverized coal 13, which is a condition for realizing the combustibility improvement of the synthetic resin material 7 a (waste plastic 14), which is an important problem to be solved by the present invention, is extremely efficient. This is because it can be transmitted well to the synthetic resin material 7a (waste plastic 14).
[0062]
Thus, the maximum value of the distance L from the junction 9 to the tip 10 of the granular material blowing lance 26 is not the pulverized coal 13 but the particle diameter D of the synthetic resin material 14 (waste plastic 13 particles)._pThe experimental results that were determined depending on other physical characteristic values were obtained when the particle size of the particles was observed in this invention as in the prior art. This is because the synthetic resin material is mainly about 1 mm to 10 mm, whereas it is mainly μm or less.
[0063]
【Example】
The present invention will be described in more detail with reference to examples.
[0064]
In accordance with the explanation of simultaneous blasting of the pulverized coal 8a and the synthetic resin material 7a from the blast furnace tuyere 1 shown in FIGS. 1 and 5, the examples 1 to 6 within the scope of the present invention and outside the scope thereof The test of certain comparative examples 1-3 was done. The test has an internal volume of 3443m.^ThreeThe blast furnace was used under the following operating conditions. That is, as main operating conditions, the blowing temperature of hot air 11 blown into the blast furnace 2 from the blowing branch pipe 2 is 1200 ° C., the oxygen enrichment rate to the hot air 11 is 3.2%, and the additional steam for conditioning the hot air 11 is 25.3 g / Nm.^ThreeAnd a hot metal temperature of 1496 to 1500 ° C., common to all tests.
[0065]
In the test conditions in Examples and Comparative Examples, as common conditions for all tests, the blowing amount of pulverized coal 8a is 160 kg / t (constant value), and the blowing amount of synthetic resin material 7a is 50 kg / t. (Constant value) On the other hand, the changed test conditions are the carrier gas velocity of the pulverized coal 8a and the synthetic resin material 7a up to the merging point 9, the carrier gas velocity after merging, the merging angle θ at the merging point 9, In addition, it is the distance from the junction 9 to the tip outlet (injection port) 20 of the lance 26 for blowing the granular material, and was varied.
[0066]
Properties of pulverized coal 8a and synthetic resin material 7a used in the test are shown in Tables 1 and 2, respectively. The particle size of the pulverized coal 8a is less than 74 μm and occupies 80 mass% or more, and is at the general level of pulverized coal used in the prior art, while the synthetic resin material 7a is recovered from municipal waste. In addition, crushed or granulated used plastics (waste plastics) having a particle size of 10 mm or less occupy 100 mass% (average diameter: 5 mm).
[0067]
[Table 1]

[0068]
[Table 2]

[0069]
Further, the injection direction from the tip 10 of the pulverizing blower lance 26 does not intersect the inner peripheral surface of the blower branch pipe 2 or the inner peripheral surface of the tuyere 1, and the position of the tip 10 of the lance 26. However, it installed so that it might come from the rear end 1b of the tuyere 1 to the position of about 200 mm upstream of the hot air (inside the air blowing branch 2).
[0070]
From the respective operation results obtained under the above test conditions, the combustion efficiency of the synthetic resin material 7a blown together with the pulverized coal 8a is the combustion rate α of the above-described equation (15), that is,
α = {(496-CR) / (PCR + PLR)} × 100 (15)
It was evaluated with. Where α: combustion rate (%), CR: coke ratio (kg / t-hot metal), PCR: pulverized coal injection ratio (kg / t-hot metal), PLR: synthetic resin material injection ratio (kg / t- Hot metal).
Here, the combustion rate α represents an index indicating how much the auxiliary fuel (pulverized coal + synthetic resin material) blown into the furnace is burned and how much the amount of coke used can be reduced, and is approximately 90%. The above is considered to be good. Further, as described above, the larger the combustion rate α, the better the combustion efficiency of the synthetic resin material 7a.
[0071]
Table 3 shows the injection conditions of the pulverized coal 8a (21) and the synthetic resin material 7a (waste plastic 22) into the blast furnace in each test of the examples and comparative examples, and the obtained operation results and combustion rate α. The test results are shown together.
[0072]
[Table 3]

[0073]
The test results are as follows from Table 2.
[0074]
Example 1:
In Example 1, the pulverized coal 13 and the synthetic resin material 14 (waste plastic 13 particles) are gas-transported through different transport paths up to the junction 9, the transport gas velocities before and after the junction are all different, and The speed of pulverized coal with a higher particle velocity to the junction (u_c) And pulverized coal velocity direction component (u_pcos θ) (u)_c-U_pcos θ) is 9.4 m / s, which is larger than 1.5 m / s, which is the desired speed difference (see equation (16)). Further, the length (L) of the conveyance path after the merging is the desired maximum allowable distance (L_maxThe pulverized coal and waste plastics were joined under the condition of 3.8 m, a distance shorter than 5.8 m, and the combined fluid 25 was injected into the hot air 11 by the granular material blowing nozzle 26. As described above, the nozzle 26 has an injection port located within the air supply branch 2 and about 200 mm upstream from the rear end 1b of the tuyere 1 on the hot air.
Further, (u) is a condition for suppressing pipe inner surface wear at the junction.₁sin θ) / u₂<1.25 (see (17)) is also satisfied ((u_csin θ) / u_p= 0.94 <1.25).
[0075]
As described above, the implementation conditions of the present invention in Example 1 are desirable in all respects. As a result, a coke ratio (CR) in blast furnace operation is 290 kg / t and a good result is obtained, and the combustion rate (α) is An extremely high value of 98.1% was obtained. That is, it shows that the pulverized coal and synthetic resin material (waste plastic) blown by the method of Example 1 were effectively used as auxiliary fuel, and the combustion efficiency of the waste plastic was remarkably high.
[0076]
Example 2:
The second embodiment is a case where the carrier gas speed is changed with respect to the first embodiment. Also in this case, a high combustion rate was obtained, and the combustion efficiency of the waste plastic was good.
[0077]
Example 3:
In Example 3, the carrier gas velocities before and after merging are all the same. In this case, the combustion rate is 90.1% (a good value is ensured to some extent).
[0078]
Example 4:
Example 4 is the same as Example 1 in that the carrier gas velocities before and after the merging point are all different, but the synthetic resin material carrier gas velocity before merging is higher than the pulverized coal carrier gas velocity. It differs in that it is faster. Other conditions are the same as in Example 1. In this case as well, the combustion rate α was 98.1%, indicating that the pulverized coal and the synthetic resin material were effectively used as auxiliary fuel, and that the combustion efficiency of the waste plastic was remarkably high. Yes.
[0079]
Example 5:
Example 5 is a point in which the point where the merging angle exceeds 140 ° and 140 ° is greatly changed from Example 4. Also in this case, a high combustion rate of 95.7 was obtained, indicating that the combustion efficiency of the waste plastic was high.
[0080]
Example 6:
In Example 6, the merging angle is reduced to 10 °. This is a case where the interparticle velocity difference between the pulverized coal and the synthetic resin material before the junction is considerably smaller than those in Examples 1 to 4. In this case, the combustion rate α is 90.5%, and a good value is secured to some extent.
[0081]
In any of Examples 1 to 6, the measured values for evaluating the air permeability and liquid permeability in the blast furnace were at desirable levels, and the blast furnace operation was stable.
[0082]
Comparative Example 1:
In Comparative Example 1, the distance from the merging point between the pulverized coal and the synthetic resin material to the jet outlet at the tip of the granular material blowing lance is 26 m, which is significantly longer than in the above-described embodiment (about 2 to 4 m). The other conditions are the same as in the first embodiment. In this case, the combustion rate α was a low value of 85.5%. This is because the pulverized coal adhering to the surface of the synthetic resin material (waste plastic particles) is separated from the synthetic resin material because the distance from the confluence to the blowing point is too long, and then reattachment occurs. It is thought that it was blown into the combustion field in the absence.
[0083]
Comparative Example 2:
In Comparative Example 2, as in Comparative Example 1, the distance from the merging point between the pulverized coal and the synthetic resin material to the jet outlet at the tip of the granular material blowing lance was increased to 26 m. Other conditions were the same as in Example 4. This is the case. In this case, the combustion rate α was a low value of 85.0%. This is because, as in Comparative Example 1, the pulverized coal adhering to the surface of the synthetic resin material (waste plastic particles) is separated from the synthetic resin material because the distance from the confluence to the blowing point is too long. Then, it is thought that it was blown into the combustion field in a state where reattachment did not occur.
[0084]
Comparative Example 3:
Comparative Example 3 is a case where the pulverized

coal

8a, 21 is not blown, and the synthetic resin material is blown alone. Although the blowing temperature, hot metal temperature, and other operating conditions are the same as those in Examples 1 to 6, the combustion rate α is as low as 74%. Thus, the combustion rate α is low when it is outside the scope of the present invention and no pulverized coal adheres to the surface of the synthetic resin material. Therefore, the combustion efficiency of the synthetic resin material (waste plastic particles) is extremely high. The result shows that it is low and difficult to use effectively as a fuel.
[0085]
As described above, in the operation of blowing pulverized coal and synthetic resin material simultaneously into the furnace through the blast furnace tuyere, in order to improve the ignitability and combustibility of the synthetic resin material with inferior combustion efficiency, pulverized coal is used as the synthetic resin material. It was confirmed that it is important to inject a synthetic resin material, which is attached to the surface of the steel, and whose surface is made of pulverized coal, into the combustion field and blown into the furnace. And it turned out that the blowing operation in the blast furnace furnace by the efficient combustion of such a synthetic resin material can be performed by the method of this invention.
[0086]
【The invention's effect】
According to the present invention, as described above, by appropriately controlling the mixed blowing method of pulverized coal and synthetic resin material (waste plastic), the high combustion rate can be achieved, and from the blast furnace tuyere It can be used effectively as a blown fuel. And the gas permeability in the furnace and the liquid permeability of the hot metal can be improved, and the simultaneous operation of blowing a large amount of pulverized coal and synthetic resin can be performed stably. Therefore, a great effect can be achieved in the reduction of the pig iron manufacturing cost. A method for simultaneously injecting pulverized coal and synthetic resin material in such a blast furnace can be provided, and an industrially useful effect is brought about.
[Brief description of the drawings]
BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 is a schematic vertical cross-sectional view in the vicinity of a blast furnace tuyere showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram schematically showing changes in flow rates of pulverized coal and a synthetic resin material after the pulverized coal and the synthetic resin material are joined by gas conveyance.
FIG. 3 is a schematic diagram showing the mechanism of manifestation of the effect of the present invention, in which the ignition / combustion state is estimated when the synthetic resin material is packaged with pulverized coal and when it is not packaged. FIG.
FIG. 4 is a graph showing the influence of the merging angle of the mixed fluid at the merging point of pulverized coal and a synthetic resin material on the combustion efficiency of the synthetic resin material.
FIG. 5 is a flow schematic diagram for explaining an example of an embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 tuyere
1a tuyere tip (furnace inside)
2 Blower branch
3 Raceway
4 Blast furnace iron skin
5 Blast furnace iron skin
6 Lance for blowing powder
7 Synthetic resin material transfer line
7a Synthetic resin material
8 Pulverized coal transport line
8a pulverized coal
9 Junction
10 Tip of lance for spraying powder (injection port)
11 Hot air
12 Exterior particles
13 Pulverized coal
14 Waste plastic
15 Pulverized coal storage tank
16 Waste plastic storage tank
17 Pulverized coal injector
18 Waste plastic blowing tank
19 Compressed nitrogen gas
20 Compressed air
21 Mixed fluid containing pulverized coal
22 Mixed fluid containing synthetic resin
23 Pulverized coal transportation piping
24 Waste plastic transportation piping
25 Combined fluid
26 Granule blowing lance
27 Raceway
28 Blast furnace
29 Compressed nitrogen supply device
30 Compressed air supply device

Claims

In the operation of a blast furnace in which auxiliary fuel composed of pulverized coal and granular or flaky synthetic resin material is simultaneously blown from the tuyere, the pulverized coal and the synthetic resin material are conveyed by gas in different conveying paths, and the gas Each of the mixed fluids that have been conveyed is merged, and the resultant fluid obtained is injected into the auxiliary fuel, in which the injection outlet is located inside the blower branch or the tuyere connected to the tuyere When the pulverized coal is injected from the lance and blown into the furnace of the blast furnace through the tuyere, the pulverized coal transport gas velocity u _c (m / s) immediately before the merging of the respective mixed fluids, the synthetic resin immediately before the merging conveying gas velocity u _p of wood (m / s), as well as transportable among the conveying gas velocity u _m including the pulverized coal and the synthetic resin material after the confluence (m / s), at least one different from the other In the gas velocity,
In the blast furnace, the transport path length L of the combined fluid from the confluence of the mixed fluid to the injection outlet of the blowing lance is shorter than the allowable maximum distance L _max calculated by the following formula : Simultaneous blowing operation method of pulverized coal and synthetic resin material.
_{_{_{L max = (u m τ p}}} / 100) - (τ p / A p) (u m -u p) (1-e - (Ap / 100))
However,
τ _p : relaxation time of synthetic resin material (s)
τ _p = D _p ² (ρ _p + ρ _f / 2) / 18η _f
D _p : particle diameter of synthetic resin material (mm)
ρ _p : Particle density of synthetic resin material (kg / m ³ )
ρ _f : density of carrier gas fluid constituting mixed fluid (kg / m ³ )
η _f : Viscosity of carrier gas fluid constituting mixed fluid (kg / m · s)
A _p : constant
A _p = 70.13 (logRe _p ) −189.93 (−)
Re _p : Particle Reynolds number (−) of synthetic resin material

Between the angle θ sandwiched by the moving direction of each mixed fluid at the junction of the mixed fluid containing the pulverized coal and the mixed fluid containing the synthetic resin material, and the carrier gas velocity constituting the respective mixed fluid In addition, the following relationship is satisfied: The method for simultaneously injecting pulverized coal and synthetic resin material in a blast furnace according to claim 1 .
When 0 ° <θ ≦ 90 °,
u ₂ −u ₁ cos θ> 1.5 (m / s)
and,
(U ₁ sin θ) / u ₂ <1.25
When 90 ° <θ <180 °,
(U ₁ sin θ) / u ₂ <1.25
Be. Of the carrier gas velocity of pulverized coal and the carrier gas velocity of synthetic resin material, the larger carrier gas velocity is u ₂ (m / s), and the smaller carrier gas velocity is u ₁ (m / s). To do.

A used plastic is used as the synthetic resin material, and the method for simultaneously injecting pulverized coal and synthetic resin material in a blast furnace according to claim 1 or 2 .