JPS6259162B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

［産業上の利用分野］ 本発明は、高炉吹込用粉体燃料となるべき塊状
原料（以下単に「原料」という）の粉砕・乾燥・
輸送設備の改良に関し、特に燃料経済性と操業安
全性の面の優れた設備に関するものである。 ［従来の技術］ 高炉操業における補助燃料吹込としては、過去
重油吹込が主流であつたが、オイルシヨツク以降
の重油価格の高騰による経済性の観点により大半
の高炉は重油吹込を中止し、オールコークス操業
に移行されている。しかしながらオールコークス
操業の場合、炉熱制御手段の減少、操業トラブル
の発生（スリツプの増加等）等により高炉操業の
安定性が損なわれ易い。そのため重油吹込に代替
するものとして粉体燃料（例えば微粉炭、コーク
ス粉等）を補助燃料として使用することが、経済
性や操業の柔軟性等の観点により非常に有効と考
えられ、一部実施されている。 こうした粉体燃料を高炉羽口まで供給するに当
つては、従来は原料を粉砕乾燥した後、気体輸送
し、粉体燃料捕集分離装置にて該気体と分離して
所定の部位に一時貯留し、更にこれを高炉羽口ま
で気体搬送する。即ちその形態を第１図に示す粉
砕・乾燥・輸送設備の線図的系統図に基づいて説
明すれば、１は原料供給装置で、原料は粉砕乾燥
処理装置２に供給され、目標とする粒度（例えば
200メツシユアンダーが80％）に粉砕される。又
粉砕乾燥処理装置２には温度制御されつつブロワ
３によつて誘引される高温気体のライン４，５が
接続され、更にライン４には昇温炉６が配設さ
れ、一方ライン５におけるブロワ３の入口側には
粉体燃料補集・分離処理装置７が配設されてい
る。そして昇温炉６には重油、都市ガス等の燃料
Ａと燃焼用空気Ｂが夫々ラインL₁，L₂より送り
込まれて混合・燃焼され、高温（1000〜1300℃）
の燃焼排ガスを発生させる。Ｃは空気でライン
L₃より昇温炉６に供給され、上記燃焼排ガスと
混合された後、粉砕乾燥処理装置２に供給され
る。粉砕乾燥処理装置２に送られた混合ガスは、
該装置２内を通過する間に粉砕中の原料を湿分１
％程度に乾燥して捕集・分離処理装置７に気体輸
送される。該装置７により分離・捕集された粉体
燃料はコールビン１１に供給、貯留される一方、
混合ガスはブロワ３より系外に放出される。こう
してコールビン１１に送給、貯留された粉体燃料
は例えば分配装置１２を介して高炉１３の羽口１
４へ送給される。 ［発明が解決しようとする問題点］ しかしこのような設備においては、粉体燃料の
乾燥・輸送に用いられる高温気体は、前述の如く
昇温炉６で重油等の燃料を燃焼させて得られる燃
焼排ガスを大量に利用するので燃料消費量が過大
で、ランニングコストが非高に高くなるという欠
点がある。しかも上記燃焼排ガスの温度は1000℃
以上の高温にも達するので、これを空気により希
釈・冷却して使用するので、該混合ガス中のO₂
濃度が高くなり炭塵爆発の恐れが伴う。そこでこ
のような炭塵爆発に対しては、炭塵爆発の初期状
態を急激な圧力上昇又はCO濃度上昇等により検
知し、消火剤を系内に吹込むことのできる装置を
上記設備に組み入れざるを得ず、設備の構成が複
雑となつて設備費及びメンテナンスのコストが高
くなる。上記装置は炭塵爆発を未然に防止するた
めのものではないので操業の安全性を確保する上
で信頼性に欠けるという難点がある。 そこで上述の如き従来の設備においては、燃
料消費量の節約、設備及びメンテナンスの簡素
化、炭塵爆発に対する安全性の確保、という３
つの観点からの改善策が求められている。 本発明者等もこうした要求を十分満足すること
ができる技術を開発すべく種々検討を重ねてきた
が、下記する様に高炉用熱風炉排ガス（以下単に
「熱風炉排ガス」という）の特性を利用すると共
に該特性を上手に利用することのできる簡単な制
御手段を採用すれば上記要求を全て満足できると
いう知見を得て、更に研究を進めることにより、
その成果を認識できたものである。 即ち高炉に高温の熱風を送る設備として熱風炉
があるが、この熱風炉は高炉１基当り通常３，４
基設けられ夫々蓄熱と送風を交互にくり返し、対
応する高炉に一定の高温熱風を送り続けるように
構成されている。ところで熱風炉の蓄熱操業に当
つては、比較的高温（約200〜350℃）の熱風排ガ
スが生じるが、従来、この熱風炉排ガスは一部熱
風炉の燃焼用空気及び燃料の予熱に使用されてい
る程度で、十分に活用されているとは言い難い。
又上記燃料や空気の予熱に利用された場合も、利
用後の熱風炉排ガスが100℃以上の顕熱を保有し
ているにもかかわらずやはり大気中に放散されて
いる。そこで本発明者等は上記熱風炉排ガスが比
較的高温でしかも該排ガス中の酸素濃度が低い
（約１％前後）という特性に着目する一方、同排
ガス高炉の稼動に伴なつて常に安定して得られる
という事実を重視し、この高温の熱風炉排ガスを
粉体燃料の乾燥・輸送媒体として使用すると共に
該高温気体を適切に温度制御できる装置を採用す
ることを企画し、本発明を完成するに至つた。 ［問題点を解決する為の手段］ しかしてこの様な本発明の設備とは、粉砕乾燥
処理装置の高温気体入口側における高温気体ライ
ンを熱風炉排ガス導入ラインで形成すると共に、
該ラインの途中に、熱風炉排ガスの前記粉砕乾燥
処理装置入口近傍には昇温装置を配置し、更に該
昇温装置よりも上流側の前記ラインには降温装置
を配置してなり、前記昇温装置によつて与えられ
る最小熱エネルギーが過剰であるときに前記ライ
ンから前記昇温装置に導入される熱風炉排ガスの
温度を前記降温装置によつて降温する点に要旨を
有するものである。 この様に本発明では熱風炉排ガスの保有熱量と
イナート（Inert）性を有効に利用するものであ
るから、昇温炉での燃料消費量が節約でき、且つ
系内での炭塵爆発を未然に防止することができ
る。 ［作用及び実施例］ 以下実施例図面に基づき本発明の構成及び作用
効果を説明する。 第２図は本発明に係る高炉吹込用粉体燃料の粉
砕・乾燥・輸送設備を例示する線図的系統図で、
この図において１は原料供給装置、２は該装置１
から供給される原料を目標とする粒度（例えば、
200メツシユアンダーが80％）まで粉砕するため
の粉砕乾燥処理装置である。又粉砕乾燥処理装置
２には後述の如き温度制御（スプリツト制御方
式）を実施しつつブロワ３によつて誘引される高
温気体のライン４，５が接続されており、ライン
４は熱風炉排ガスＤを導入するための経路とし、
一方ライン５は粉体燃料を輸送するための流路と
している。又該ライン５におけるブロワ３の上流
側には捕集・分離機７が配設され、更に該捕集・
分離機７とブロワ３の間のライン５′には流量検
出端６０、流量指示調節計６１及び調節弁６２で
構成される流量制御部が設けられている。該流量
制御部はブロワ３の誘引によつて粉砕乾燥処理装
置２内に通過する高温気体流量、即ち粉砕乾燥処
理装置２出口における該流量を調節することによ
り、粉砕乾燥処理装置２内における分級機能を安
定に行なわせると共に粉体燃料の輸送速度を一定
以上確保してライン５内に粉体燃料を堆積させな
いようにする役割を果たすものである。尚捕集・
分離機７と接続するコールビン１１以後の構成に
ついては第１図に示す構成と同一である。 更にライン４の途中には熱風炉排ガスの流れ方
向順に降温装置１６及び昇温装置１７が配設され
ている。尚ライン４から導入される熱風炉排ガス
Ｄは弁４３によつて流量が制御されており、一部
の余分な排ガスＤはライン４に分岐して設けられ
たライン４０及び煙突４１を介して大気中に放散
される。 降温装置１６はブロワ３からの放出ライン２３
とライン４をバイパスライン２４で接続すると共
に、該接続点より下方のライン２６には調節弁２
５ａを設け、更にバイパスライン２４には開閉弁
２５ｂを設け、これらの弁２５ａ，２５ｂを操作
して放出ライン２３内の比較的温度の下がつた排
ガスの一部をライン４へバイパスさせてライン４
内の熱風炉排ガスＤと混合させることによりライ
ン４内の熱風炉排ガス温度を低下させ得る。尚調
節弁２５ａ及び開閉弁２５ｂの操作は、後記制御
装置３７の指令により行なう。 昇温装置１７は、ライン４に昇温炉６を設ける
と共に、該昇温炉６には都市ガス等の燃料Ａを供
給するためのライン２７と、燃料Ａの燃焼用空気
Ｂを供給するためのライン２８を接続し、更に各
ライン２７，２８には調節弁３０，３１及び流量
検出端３２，３３が夫々流量指示調節計３４，３
５を介して連結している。更にこれらの流量指示
調節計３４，３５は空燃比制御回路３６を介して
制御装置３７と連結されている。 またライン５の粉砕乾燥処理装置２に近い部位
には、ライン５内のガス温度を測定するための温
度検出端３８を取り付け、更に該検出端３８は温
度指示調節計３９を介して制御装置３７と連結さ
れている。制御装置３７内にはいわゆるスプリツ
ト制御回路が組み込まれており、温度検出端３８
からの検出温度をほぼ一定とするために、即ち原
料中の水分を確実に乾燥させる為に粉砕乾燥処理
装置２の出口温度に応じて降温装置１６の弁２５
ａと２５ｂ及び昇温装置１７の弁３０と３１を
夫々同時に調節することによつて各装置１６，１
７における温度制御量を調節するための指令発信
をつかさどる制御機能を発揮する。即ちライン４
から粉砕乾燥処理装置２へ送給される熱風炉排ガ
スＤの温度は、原料中の水分含有率及び粉砕乾燥
処理装置２への原料供給量によつて変化させる必
要があつて、例えば原料中の水分含有率が増加し
たとき又は原料供給量が増加したときには、熱風
炉排ガスＤの保有熱量だけでは水分の乾燥が不十
分となる。このような状態に至つたことは温度検
出端３８における温度低下によつて検知され、増
加すべき温度割合が温度指示調節計３９から制御
装置３７に伝えられた後、高温燃焼排ガスの生成
増加指令が該制御装置３７から空燃比制御回路３
６を介し、昇温装置１７に対して出される。具体
的には新たな燃料量と空気量の設定に応じて調節
弁３０，３１の開度調節が行なわれる。こうして
熱風炉排ガスＤは昇温炉６内で燃焼した排ガスと
混合され、熱量を大きくした後粉砕乾燥処理装置
２へ供給されるので、十分な乾燥が行なえるよう
になる。しかも昇温炉６では空燃比制御によつて
常に完全燃焼するように運転される為、燃焼排ガ
スはイナートガスとなつており、熱風炉排ガスＤ
と混合しても、これらの混合ガス全体のイナート
性が損なわれることはない。 こうして昇温装置１７が十分に能力を発揮して
いる状態、即ち調節弁３０，３１の開度が大きく
開いて多量の燃料と空気とが昇温炉６内へ入つて
燃焼している状態において、今度は原料中の水分
含有率の減少又は原料供給量の減少によつて温度
検出端３８の温度上昇、従つて減少すべき温度割
合が温度指示調節計３９から制御装置３７に伝え
られると、高温燃焼排ガスの生成減少指令が該制
御装置３７から空燃比制御回路３６を介し、昇温
装置１７に対して出される。その場合前述と反対
に調節弁３０，３１の開度が小さくなり、昇温炉
６内で燃焼した高温排ガス量が減少し、最終的に
温度検出端３８における温度が所定の温度（約80
℃前後）に復帰する。この状態より更に原料中の
水分含有率が減少し又は原料供給量が減少する
と、所要高温燃焼排ガス量を減少させる必要があ
り遂には昇温炉６の最小運転可能容量（最小バー
ナ容量）で運転することになるが、更にこれより
少ない昇温で良いという事態が発生した場合、即
ち最小運転可能容量によつて燃焼している燃焼排
ガスと熱風炉排ガスＤとの混合ガス量のもつ保有
熱量が石灰の乾燥にとつて多過ぎる場合は、熱エ
ネルギーの浪費につながる。こうした状態変化は
温度検出端３８における温度上昇によつて検知さ
れるが、昇温炉６における運転を前記最小バーナ
容量以下とすることができないので、該昇温炉６
はその最小バーナ容量で運転させておき、降温装
置１６からのガス混入量を増加させる様な制御が
必要となる。即ち減少すべき温度割合が温度指示
調節計３９から制御装置３７に伝えられた後、制
御装置３７から降温装置１６に対してバイパス排
ガス量増加指令が出される。具体的には調節弁２
５ａの開度を小さくして放出ライン２３内におけ
る温度の下がつた排ガスをライン４へより多くバ
イパスさせてライン４内の熱風炉排ガス温度を低
下させる。この場合においてもバイパスされる排
ガスはイナート性ガスであるから熱風炉排ガスＤ
と混合しても、これらの混合排ガス全体のイナー
ト性が損なわれることはない。 上記の如く本発明では原料の粉砕・乾燥・輸送
に当り、熱風炉排ガスＤの保有熱量とイナート性
を十分に利用するものであるから、昇温炉６での
燃料消費量が大巾に削減され、ランニングコスト
の低減を図ることができ、更に粉砕・乾燥・輸送
系内での炭塵爆発を未然に防止でき、従来の様な
複雑で高価な防爆機器の設置は不要となる。 尚上述した様に原料の良好な乾燥を行なう為に
は、ライン４から粉砕乾燥処理装置２へ送給され
る高温気体の温度を、原料温度と粉砕乾燥処理装
置２への原料供給量によつて変化させる必要があ
ることを説明したが、実施例では第１表の如き結
果が得られた。第１表において横欄は原料湿度
Mc（％）を、縦欄は原料供給量Ｆ（dry−kg／
hr）を夫々表わし、又McとＦとの交差欄は粉砕
乾燥処理装置２の高温気体入口側温度（℃）を表
わす。尚乾燥は粉砕乾燥処理装置２出口における
ガス温度が80℃、粉体燃料中の水分が１％になる
ような条件で行なつた。

【表】 又前述の如き昇温炉６での燃料消費量の低減効
果を実験（乾燥条件は上記実験と同一）で確認し
た結果の一例を示せば下記の通りである。即ち湿
度10％の石灰を粉砕乾燥処理装置２に13000
（dry−kg／hr）の割合で供給し、本発明設備に
おいて熱風炉排ガスＤを使用した場合（即ち本発
明設備の運転による場合）と、全く使用しない場
合（即ち従来設備の運転による場合）の夫々につ
いて昇温炉６でのCOGガス燃料消費量を比較し
たところ、熱風炉排ガスＤを使用した場合には使
用しない場合に比べて実に約80％も節約できるこ
とが確認できた。 尚上記実施例では昇温装置１７に示す昇温炉６
をそのまま使用したが、例えば第３図に示す様に
熱風炉排ガスＤを燃焼排ガスと混合せずに他の熱
媒体により熱交換器５０を介して加熱することも
できる。 更に降温装置１６としては実施例の如きバイパ
ス方式によることなく、第４図に示す様に熱交換
器５１で熱風炉排ガスを直接又は間接冷却する方
式あるいはフアン冷却方式を採用することも可能
である。 第９図は本発明設備の他の実施例を示す線図的
系統図である。この実施例の基本的な構成は第２
図に示した構成と同様であり、対応する部分には
同一の参照符号を付すことにより重視説明を避け
る。この実施例においては、降温装置１６の他に
別の降温装置１５がライン４に設けられている。 降温装置１５の設置は、熱風炉排ガスＤの温度
を下げつつ当該ガスの有する温度の周期的変化特
性をならしてほぼ一定の温度にすることを目的と
して行なうものである。即ち第８図は４基設置さ
れた熱風炉において２基燃焼、２基通風運転を交
互に切替えて連続的に行なう場合に、熱風炉出口
直後の熱風炉排ガス温度の時間的変化のデータ例
を図示したものであるが、この図から明らかな様
に切替毎に熱風炉排ガスの温度が変化し、しかも
その温度変化は周期性をもつて継続することにな
る。しかしこの様な温度変化は降温装置１６と昇
温装置１７の温度制御を実施する上でいわゆる制
御動作の外乱となつて好ましくないので、降温装
置１５によつて熱風炉排ガスＤの温度を下げつつ
ほぼ一定にした上で粉砕乾燥処理装置２への送給
を行なう。その具体的構成例は図示の如くライン
４に熱交換器１８を設けて該熱交換器１８内に熱
風炉燃焼用空気Ｅを導入し、熱風炉排ガスＤとの
熱交換により一部熱回収を図る一方、熱交換器１
８の前後をバイパスライン１９で連通し、熱風炉
排ガスＤのバイパス量を制御することによつて熱
交換器１８出口の熱風炉排ガス温度をほぼ一定と
し得る。尚２０は開閉弁、２１は温度検出端、２
２は温度指示調節計を示す。 降温装置１５としては前記実施例ではバイパス
方式のものを示したが、例えば第５図に示す様に
熱交換器１８内に冷却媒体を直接流し、熱交換器
１８出口部におけるライン４内の熱風炉排ガス温
度がほぼ一定となるように温度指示調節計５２を
介して調節弁５３の開度を調節し、冷却媒体の流
量を制御することによつて行なつてもよく、更に
は第６図に示す様に熱風炉排ガスＤと混合しても
該排ガスのイナート性を損なわないような加熱媒
体を直接混合して、下流側における熱風炉排ガス
の温度がほぼ一定になる様に調節してもよい。 第９図に示した実施例では２つの降温装置１
５，１６が夫々独立して配置されているものを示
したが、両者の機能を兼備する降温装置を使用す
る様な構成としてもよいのは勿論である。本発明
の更に他の実施例として、例えば第７図に示す様
にライン４に降温装置１５′として通風量調節自
在のエアフアン型熱交換器５４を配置した場合に
は、第９図に示す実施例のようなバイパス方式の
降温装置１５，１６をライン４から両方共排除す
ることができるので、プロセスが簡略化され、設
備コストの低減化を図ることも可能である。 ［発明の効果］ 本発明に係る原料の粉砕・乾燥・輸送設備は以
上の如く構成されるが、要は熱風炉排ガスの保有
熱量とイナート性を有効に利用して原料の粉砕・
乾燥・輸送を行なう様にしたので、従来における
昇温炉での燃料消費量が節約でき、且つ系内での
炭塵爆発を完全に予防することができることにな
り、当該設備の燃料経済性を操業安全性を大きく
向上できることになつた。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来設備を示す線図的系統図、第２図
は本発明設備を例示する線図的系統図、第３図は
本発明に係る昇温装置１７の変形例、第４図は本
発明に係る降温装置１６の変形例、第５図及び第
６図は本発明に係る降温装置１５の変形例、第７
図は本発明設備の更に他の実施例を示す線図的系
統図、第８図は熱風炉排ガスの温度変化特性を示
す説明図、第９図は本発明設備の他の実施例を示
す線図系統図である。 １……原料供給装置、２……粉砕乾燥処理装
置、３……ブロワ、４，５，２３，２６，２７，
２８，４０……ライン、６……昇温炉、７……捕
集・分離機、１３……高炉、１５，１５′，１６
……降温装置、１７……昇温装置、１８，５０，
５１……熱交換器、１９，２４……バイパスライ
ン、３６……空燃比制御回路、３７……制御装
置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 高炉吹込用粉体燃料となるべき塊状原料の供
   給装置から該原料を粉砕乾燥処理装置に導入して
   粉体燃料となすと共に、前記粉砕乾燥処理装置に
   温度制御されつつ誘引される高温気体によつて前
   記粉体燃料を乾燥しつつ該粉砕乾燥処理装置から
   排出し、別途設けた粉体燃料捕集・分離処理装置
   まで輸送するようにしてなる高炉吹込用粉体燃料
   の粉砕・乾燥・輸送設備において、前記粉砕乾燥
   処理装置の高温気体入口側における高温気体ライ
   ンを高炉用熱風炉排ガス導入ラインで形成すると
   共に、該ラインの前記粉砕乾燥処理装置入口近傍
   には熱風炉排ガスを燃料の燃焼に伴う熱エネルギ
   ーによつて昇温して前記粉体燃料を乾燥するのに
   必要な熱量を保有した高温気体となす昇温装置を
   配置し、更に該昇温装置よりも上流側の前記ライ
   ンには熱交換器又は低温ガスの混入によつて熱風
   炉排ガスの温度を下げつつ当該ガスの有する温度
   の周期的変化特性をならしてほぼ一定の温度にす
   る降温装置を配置してなり、前記昇温装置によつ
   て熱風炉排ガスに与えられる最小熱エネルギーが
   前記粉体燃料を乾燥するのに過剰であるときに
   は、前記ラインから前記昇温装置に導入される熱
   風炉排ガスの温度を前記降温装置によつて降温す
   ることを特徴とする高炉吹込用粉体燃料の粉砕・
   乾燥・輸送設備。 ２ 前記降温装置に用いる低温ガスとして、前記
   粉体燃料捕集・分離処理装置から放出されてくる
   比較的温度の低い排ガスの一部を使用する特許請
   求の範囲第１項に記載の高炉吹込用燃料の粉砕・
   乾燥・輸送設備。