JPS5833284B2 - 石炭・水スラリ−の高炉吹込み方法および装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は石炭・水スラリーの高炉吹込み方法および装置
に係り、特に高濃度石炭・水スラリーによってコークス
節減率を高めることができる石炭・水スラリーの高炉吹
込み方法および装置に関する。

高炉など冶金炉で使用するコークスを節減するために従
来から重油・石炭など各種の助燃材を炉の羽目から炉内
に吹込むいわゆる助燃材の高炉吹込み方法が行われてい
る。

その各種助燃材を列記すると次のとおりである。

（ａ） 重油 （ｂ） 重油、石炭混合コロイダル燃料、略してＣＯ
Ｍと称する。

（ｃ） 乾燥微粉炭 （ｄ）Ｃｏ、Ｈ２などを主成分とする還元ガス、あるい
は天然ガスその他ガス燃料 これら助燃材の選択は、その助燃材の高炉吹込み方法が
、その地域で経済的に成立することが条件になるのでそ
れぞれの地域によってそれぞれの助燃材が実績をあげて
いる。

しかし近年のオイル価格異常上昇により前記の（ａ）重
油、（ｂ）重油、石炭混合コロイダル燃料、の両者はわ
が国では経済的に採用がむつかしくなっている。

すなわち重油系の助燃材は溶銑をコストアップする原因
になり、そのためにこれらを他の助燃材に転換すること
が必要になっている。

他方（Ｃ）乾燥微粉炭は、オイル価格異状上昇の直接的
影響は受けないが、乾燥微粉炭の取扱いに関して次の如
く問題点が多い。

すなわち、（イ）石炭の乾燥粉砕設備における爆発危険
回避策として、系内の酸素分圧を低くすることが必要で
ある。

すなわち計装、安全制御の完備した閉回路いわゆるクロ
ーズトループのガス循環系を構成しなければならない。

そのため設備の形態は自ら限定され特殊なものとなり高
い設備費および運転費を必要とする。

（０）石炭の乾燥エネルギーコストが近年のオイル価格
異常上昇により無視できない金額に達するようになりこ
の方法の新しい問題になっている。

（ハ）微粉炭用搬送機、貯蔵槽など付帯設備に至るまで
全て気密構造を必要とする。

に）乾燥微粉炭の高炉吹込み方法では、微粉炭を搬送気
体と混合流動体化して高炉内圧以上に加圧しなければな
らない。

そのために加圧均排圧弁を含むロックホッパー、流動化
槽およびコンプレッサーなどを必要とする。

この点本発明の石炭・水スラリーは同じ流動体であって
も乾燥微粉炭混合流動体のような気体扱いでなく液体扱
いができ非圧縮性であるから加圧が容易である。

（ホ）乾燥微粉炭のパイプ輸送はパイプ、パルプなどの
摩耗あるいは閉塞など設備の故障が多い。

（へ）乾燥微粉炭の高炉各羽口間における均等分配装入
が技術的に困難である。

以上列記したように乾燥微粉炭の取扱いに関して問題点
が多い。

最後に（ｄ）のガス燃料は地域的な制約が多い。

以上述べたように従来行われてきた助燃材の高炉吹込み
方法にはいづれも問題点が多く早急な解決が求められて
いる。

特にオイル価格は一層不安定であり、安定化の見通しは
極めて暗い状況にあるので基本的に石炭への転換が求め
られ、特に従来の乾燥微粉炭の高炉吹込み方法の問題点
を解決することが強く求められている。

本発明の目的は、高炉など冶金炉で使用されるコークス
を節減するため重油・石炭などを助燃材として炉の羽口
から炉内に吹込む助燃材の高炉吹込み方法および装置に
関する従来の諸問題を解決し経済的で取扱い易く、かつ
コークス節減率の高い助燃材の高炉吹込み方法および装
置を提供することにある。

本発明のこの目的は下記要旨からなる本発明の石炭・水
スラリーの高炉吹込み方法および装置によって遠戚され
る。

本発明の要旨とするところは次のとおりである。

すなわち、重油等を高炉の羽目部から炉内に吹込む助燃
材の高炉吹込み方法において、石炭を湿式粉砕して石炭
濃度６０〜７０重量％の石炭・水スラリーにする工程と
、前記石炭・水スラリーを前記炉の羽目近くに設けたセ
パレータにより濃縮して６０〜８０重量％の高濃度スラ
リーとする工程と、前記高濃度スラリーを前記炉の羽口
内に設けた吹込みポートから炉内圧より高い圧力にて炉
内に吹込む工程と、を有して成ることを特徴とする石炭
・水スラリーの高炉吹込み方法である。

また、この方法を実施するために、重油等を高炉の羽口
部から炉内に吹込む助燃材の高炉吹込み装置において、
石炭を湿式粉砕し石炭濃度６０〜７０重量％の石炭・水
スラリーを作るコールセンタと、このコールセンタから
ポンプにより前記石炭・水スラリーを移送するスラリー
移送管に接続されるとともに羽口近傍に設置されて石炭
・水スラリーを濃縮スるセパレータと、このセパレータ
のアンダーフロー側に連絡するとともに前記羽目の吹込
みポートに接続して高濃度スラリーを炉内に吹込む搬送
気体吹込管とを備えた石炭・水スラリーの高炉吹込み装
置を構成した。

この石炭・水スラリーの高炉吹込み方法において一つの
重要な点は高炉内熱収支上から必ずしも好ましくない石
炭・水スラリーを如何にして熱収支上の悪影響を軽減し
て効果的に高炉内に吹込むかと云う点にある。

そのため、前記湿式粉砕による石炭・水スラリーを炉の
羽口直前で凝縮して高濃度スラリーにして炉内に吹き込
む第１の方法発明構成に加えて、炉内への送風の湿度、
温度、酸素濃度などの炉内熟成変更因子を調節すること
により高濃度スラリー中の水分による吸熱量を補償する
工程を加え、炉内熱収支の改善を行う第２の方法発明を
構成した。

なぜならば高炉内に吹込まれる石炭・水スラリーは、そ
の中の水分が高炉内で熱分解反応し、その反応が吸熱反
応であるため高炉炉床および羽目部に温度低下を生せし
める原因となり、高炉の操業成績を損うことになる。

従って石炭・水スラリーの濃度はできるだけ高いことが
望ましく、また吹込んだ石炭・水スラリー中の水分によ
る吸熱効果を相殺するだけ高炉への送風の脱湿、加熱あ
るいは酸素富化を行うことが必要である。

あるいは、脱湿、加熱など以外に、コークス比の変更な
ど、公知の熱収支変更因子を調節することで改善を行う
こともできる。

石炭・水スラリーの濃度は、このスラリーを作る湿式粉
砕設備からこれを使用する高炉羽口部間を一般に１００
メートル前後移送管内を移送しなければならないので、
移送管の管径、スラリーの流速、石炭粒子の径などによ
って自ら制約され、一般的には７０％以下にしなければ
ならない。

この石炭・水スラリーの濃度を７０％以上にあげること
は短期間であれば可能であるが、長期間にわたると管閉
塞トラブルを惹き起こしたり、管の摩耗が増加するなど
設備の障害が多くなる。

従って長期間運転するためには湿式粉砕して作る石炭・
水スラリー濃度は７０％以下に留めなければならない。

そのため本発明では前記湿式粉砕で作った濃度７０％以
下の石炭・水スラリーを炉の羽目近くに設けたセパレー
タにより濃縮し、高濃度スラリーとして炉の羽口内に設
けた吹込みポートから炉内に吹込む。

また、その吹込み可能量はスラリーの石炭濃度や送風除
湿や酸素富化、送風温度の上昇量によって決まる。

すなわち、吹込み時に行う高炉送風の脱湿による場合脱
湿による水分除去量と等量の水分をもつ石炭・水スラリ
ー量が吹込み可能であり骨さらに前記した高炉送風の加
熱あるいは酸素富化を加えれば前記した脱湿水分除去に
よって設定される石炭・水スラリー吹込量を増加するこ
と できる。

以下本発明の実施例について述べる。

第１表は本発明の実施例で使用した豪州ウラン（Ｕｌａ
ｎ）炭の性状を示す。

第１表 豪州産つラン炭の性状 米 乾炭の発熱量 次に石炭・水スラリー吹込み可能量を求めるため高炉の
送風を脱湿設備によって脱湿し次の結果を得た。

（イ）高炉送風量ｌＮｍ８当り、脱湿量は・・・・・・
１５ｇｒ（ロ）銑鉄１トン当り送風量は１，００ＯＮ７
♂であるから銑鉄１トン当りの脱湿量は・・・・・・１
５に２この結果から高炉羽口部の熱収支が石炭・水スラ
リー吹込み前と比較して変化のないように配慮して石炭
・水スラリーの理論吹込み可能量を計算する。

第２表は石炭・水スラリーの条件を種々変えて、それぞ
れの場合の石炭・水スラリー吹込み可能量を算出してま
とめたものである。

第２表に示す如く、 セパレータによって石炭製 度をあげれば、 それによって理論吹込み可能量を 増加することができる。

次にこれらの条件で本発明の石炭・水スラリーを高炉に
吹込む操業を行うた結果吹込み石炭重量に対するコーク
ス置換比はケースＡ１ケースＢともにセパレータを経由
しないものと経由したものの差が明らかであり、セパレ
ータを経由したものは吹込石炭量に対するコークス置換
比が高くセパレータの効果が認められた。

第３表は石炭・水スラリー吹込みの場合の吹込み石炭重
量に対するコークス置換比を示す。

第３表吹込み石炭重量に対するコークス置換北本発明を
実施する設備例を添付図面を参照して説明する。

第１図は本発明の石炭・水スラリー吹込み方法を行う装
置の実施例を示す配列図である。

コールセンタ２において湿式ミルを使用して石炭を微粉
砕して濃度６０−７０重量％の石炭・水スラリーを作る
。

この石炭・水スラリーはスラリー移送ポンプ４によって
スラリー移送管６を経て高炉８の羽目部１０近くのスラ
リー配管１２に送られ、ここで各羽目に分配され、炉内
圧より１〜２気圧高く加圧されて高炉８の羽目部１０内
に吹込まれる。

他方高炉に送風する熱風は送風機１４から脱湿装置１６
、熱風炉１８、熱風管状環２０を経て高炉の羽目部１０
に至り、ここから高炉８に吹込まれる。

第２図は本発明の石炭・水スラリー吹込み方法の実施に
使用する装置の配列図である。

石炭・水スラリーは石炭・水スラリー移送管６からセパ
レータ２２に入りここで濃縮され羽目部１０内の吹込み
ポート２４から高炉８内吹込まれる。

セパレータ２２および以下説明する付帯器機は高炉８の
熱風環状管２０下方の羽目部１０に近いところに設ける
。

このセパレータ２２はスラリー中に石炭濃度をあげるた
めに特別に設計されその詳細は第３図に示す。

セパレータ２２は石炭・水スラリー移送管６から送り込
まれた石炭・水スラリーを処理し、濃縮したスラリーを
アンダーフロー側に排出し、希薄な部分をオーバーフロ
ーする。

セパレータ２２のアンダーフロー側に排出された濃縮ス
ラリーは搬送気体で機械的強制的に吹込みポート２４か
ら高炉８内に吹込まれる。

この吹込みポート２４の取付位置は、石炭・水スラリー
の燃焼時間を確保して燃焼性をよくするため羽目部１０
内ではやや後退したブローパイプ内位置とし、吹込まれ
た石炭・水スラリーが熱風流の中心に来るようにする。

搬送気体には高炉ガス、空気、窒素などが用いられ、こ
れらの気体はセパレータ２２のアンダーフロー側に連絡
する搬送気体吹込管２６から送り込まれて濃縮スラリー
を高炉８中に搬送する役割を果たす。

各羽口部１０毎の石炭・水スラリー吹込量は予めバルブ
２８の操作により均等に設定され、セパレータ２２の操
作条件も極カ一定に保つようセパレータアンダフロー側
に連絡する前記搬送気体吹込管２６に圧力ゲージ３０を
設け、これにより流量弁３２を制御する。

またこの流量弁３２とスラリー移送管６に設けた制御弁
３４はカスケード制御される。

セパレータ２２のオーバーフロー側には磁気流量計３６
および濃度計３８を設ける。

このオーバーフローはシラフナへの配管４０を経てシラ
フナに送られる。

予め設定した石炭・水スラリー移送バイブロの石炭・水
スラリーの濃度、および流量と、前記オーバーフロー側
の流量計３６および濃度計３８の示す値から実際に羽目
から炉内に吹込まれる石炭・水スラリー濃度を流量を算
出することができる。

以上説明したごとく本発明の重要な点は、高炉８の羽口
部１０の直前において石炭・水スラリーの濃度を上げて
炉内での吸熱を最小限度にとどめると共にコークス置換
効果を最大にすることであり、前記機械的分離濃縮機で
あるセパレータ２２の前に石炭・水スラリー中の石炭を
予め凝集させ、セパレータ２２の濃縮効果を高める方法
を加えることができる。

そのための装置としては、凝集剤添加タンク４２から鉱
物油、軽油、ジェット油、その他の凝集剤を０．２％（
重量）以下でラインミキサ−４４中に添加して、これを
石炭・水スラリーに混合させ、スラリー中の石炭粒子を
擬似粒子にすることにより前記機械的セパレータ２２の
性能を著しく向上することができる。

以上に述べた以外に石炭・水スラリーのバイパス４６が
設けられる。

また石炭・水スラリーの濃度を上げる手段として前記し
た機械的方法によるセパレータ以外に、化学的方法とし
て石炭・水スラリーに溶剤を混合し、溶剤の疎水性を利
用して石炭粉を溶剤の方δこ移して濃縮する方法も可能
である。

この化学的セパレータは図示を省く。

第３図および第４図は本発明を行うために試作テストさ
れた各種のセパレータの断面図を示す。

第３図Ａ、Ｂはスラリー流速の急速な変化と速度ベクト
ルの方向変換によって石炭粒子を濃縮分離するものであ
る。

第４図は流体の遠心力を利用したものであってＡは正面
断面図、ＢはＡのＢ −Ｂ線断面図である。

第３図Ａ、Ｂおよび第４図にて示すセパレータは、いづ
れも濃縮効果があり石炭濃度を７０重量％以上にまで高
めることができる。

この事実はセパレータ自体の分離能力と、石炭の戻水性
とが相乗効果となってより効果が高められるものと思わ
れる。

本発明の効果は既に個々に述べたが、要約すると次のと
おりである。

本発明では、湿式粉砕して作った石炭・水スラリを助燃
材として高炉に効果的に使用できるようにしたために、 （イ）高価なコークスを大量に置換でき原価切下げが可
能となる。

（ロ）価格異状高騰の重油から石炭への切替えが可能で
ある。

（ハ）微粉炭取扱い上の諸問題点を解決したので大量の
石炭の使用が可能である。

に）将来の問題として海外に一般炭資源を求める場合輸
送コストを削成するため石炭・水スラリー化するプロジ
ェクトが提案されつつある。

この場合スラリー船による石炭の海洋輸送は一般炭の酸
化発熱の危険回避を可能にし、さらに輸送コストを節減
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法を行う装置の実施例を示す配列図
、第２図は本発明の実施に使用する装置の詳細配列図、
第３図Ａ、Ｂはいずれも本発明の方法の実施に使用する
セパレータの実施例を示す模式断面図、第４図Ａ、Ｂは
第３図と同様のセパレータの他の実施例を示し、Ａは正
面断面図、ＢはＡ図のＢ−Ｂ線矢視断面図である。 ２・・・・・・コールセンタ、４・・・・・・スラリー
移送ホンプ、６・・・・・・スラリー移送管、８・・・
・・・高炉、１０・・・・・・羽口部、１２・・・・・
・スラリー配管、２２・・・・・・セパレータ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 重油等を高炉の羽口部から炉内に吹込む助燃材の高
   炉吹込み方法において、石炭を湿式粉砕して石炭濃度６
   ０〜７０重量％の石炭・水スラリーにする工程と、前記
   石炭・水スラリーを前記炉の羽口近くに設けたセパレー
   タにより濃縮して６０〜８０重量％の高濃度スラリーと
   する工程と、前記高濃度スラリーを前記炉の羽口内に設
   けた吹込みポートから炉内圧より高い圧力にて炉内に吹
   込む工程と、を有して成ることを特徴とする石炭・水ス
   ラリーの高炉吹込み方法。 ２ 重油等を高炉の羽口部から炉内に吹込む助燃材の高
   炉吹込み方法において、石炭を湿式粉砕して石炭濃度６
   ０〜７０重量％の石炭・水スラリーにする工程と、前記
   石炭・水スラリーを前記炉の別口近くに設けたセパレー
   タにより濃縮して６０〜８０重量％の高濃度スラリーと
   する工程と、前記高濃度スラリーを前記炉の羽口内に設
   けた吹込みポートから炉内圧より高い圧力にて炉内に吹
   込む工程と、炉内への送風の湿度、温度、酸素濃度など
   の炉内熱収支変更因子を調節することにより前記高濃度
   スラリー中の水分による吸熱量を補償する工程と、を有
   して成ることを特徴とする石炭・水スラリーの高炉吹込
   み方法。 ３ 重油等を高炉の羽口部から炉内に吹込む助燃材の高
   炉吹込み装置において、石炭を湿式粉砕し石炭濃度６０
   〜７０重量％の石炭・水スラリーを作るコールセンタと
   、このコールセンタかラホンプにより前記石炭・水スラ
   リーを移送するスラリー移送管に接続されるとともに羽
   目近傍に設置されて石炭・水スラリーを濃縮するセパレ
   ータと、このセパレータのアンダーフロー側に連絡する
   とともに前記羽口の吹込みポートに接続して高濃度スラ
   リーを炉内に吹込む搬送気体吹込管とを備えたことを特
   徴とする石炭・水スラリーの高炉吹込み装置。