微粉炭吹込み方法
【課題】微粉炭の粒度分布の経時的な変化を正確に測定して適切な微粉炭吹込みができる微粉炭吹込み方法を提供する。
【解決手段】本発明に係る微粉炭吹込み方法は、微粉炭製造装置１６によって石炭を粉砕して製造された微粉炭をバグフィルタ７に気流搬送して、バグフィルタ７で回収した微粉炭をコールビン８に貯留し、コールビン８に貯留された微粉炭を吹込みタンク９に切り出して高炉羽口１３に向けて気流搬送する微粉炭吹込み装置を用いた微粉炭の吹込み方法であって、微粉炭製造装置１６によって製造された微粉炭を搬送経路から取り出して粒度分布測定装置４０で周期的に測定する粒度分布測定工程と、粒度分布測定工程で測定された測定値と目標値との偏差を用いて微粉炭製造装置１６における石炭粉砕力を調整する粉砕力調整工程とを有し、粒度分布測定工程は、標準試料の測定値の標準偏差が１％以内である粒度分布測定装置４０を用いて行うことを特徴とするものである。
【解決手段】本発明に係る微粉炭吹込み方法は、微粉炭製造装置１６によって石炭を粉砕して製造された微粉炭をバグフィルタ７に気流搬送して、バグフィルタ７で回収した微粉炭をコールビン８に貯留し、コールビン８に貯留された微粉炭を吹込みタンク９に切り出して高炉羽口１３に向けて気流搬送する微粉炭吹込み装置を用いた微粉炭の吹込み方法であって、微粉炭製造装置１６によって製造された微粉炭を搬送経路から取り出して粒度分布測定装置４０で周期的に測定する粒度分布測定工程と、粒度分布測定工程で測定された測定値と目標値との偏差を用いて微粉炭製造装置１６における石炭粉砕力を調整する粉砕力調整工程とを有し、粒度分布測定工程は、標準試料の測定値の標準偏差が１％以内である粒度分布測定装置４０を用いて行うことを特徴とするものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、補助還元材としての微粉炭を高炉に安定的に吹き込む微粉炭吹込み方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高炉操業においては、還元材であるコークスの一部の代わりとして微粉炭を高炉羽口から吹き込む、微粉炭吹込み高炉操業が行なわれている。高炉への微粉炭吹込み操業は、高炉用コークスに比べて微粉炭が安価であるために、大きなコスト低減効果が得られる。また、高炉への微粉炭吹き込み量を増やすことにより高炉用コークスの製造設備であるコークス炉の負荷軽減を図ることができ、コークス炉の延命にも寄与する。
そこで、高炉操業においては、より一層多量の微粉炭を吹き込むための操業技術開発が要請されるに至り、現在では１２０ｋｇ/Ｔ以上の微粉炭多量吹込み操業が行われている。
【０００３】
このような、微粉炭の高炉内への吹込み処理の流れを図１４に基づいて概説する。微粉炭の高炉内への吹込みは、ヤードにストックされた石炭１を石炭ホッパ２に貯留し、その石炭ホッパ２に貯留されている石炭１をフィーダ３で切出して、微粉炭製造装置４に供給する。石炭１は、複数銘柄（石炭種）からなり、微粉炭製造装置４へは、各銘柄の石炭を所定の比率で供給・混合して粉砕すると共に乾燥し、所定の粒度分布に調製する。
【０００４】
こうして調製された微粉炭５を、主管６を通してバグフィルタ７へ気流輸送する。バグフィルタ７で捕集された微粉炭５はコールビン８で貯留され、更に吹込みタンク９へ輸送する。吹込みタンク９に輸送された微粉炭５を気送により分配器１０へ供給し、更に分配器１０から複数の枝管１１を通して高炉１２下部の多数の羽口１３部まで分配気送する。熱風炉１４から各羽口１３部のブローパイプ１５に供給される熱風中に、微粉炭５を吹込みノズルから噴射し、熱風と共に各羽口１３から高炉１２内に吹き込み、燃焼させる。
【０００５】
このように、微粉炭５を高炉１２の炉内へ吹き込むまでには、いくつかの配管系やバルブ、吹込み装置等を経由させなければならない。ところが、多量吹込みが要請される今日の微粉炭吹込みの高炉操業においては、微粉炭が配管系等の内部に付着し、更にはそれらを閉塞させることもある。
このような微粉炭の配管系等における付着や閉塞が発生した場合には、正常な高炉操業を継続することができなくなる。例えば、吹込みタンク９から分配器１０までの間で閉塞した場合には、高炉１２の全羽口からの微粉炭吹込みが不可能となり、炉頂からのオールコークス装入操業に切り替えなければならず、炉内状況を安定化させるためには長時間を要する。あるいは、分配器１０以降の複数の枝管１１のいずれかで閉塞すれば、炉内円周方向についての微粉炭吹込み量にバラツキが発生し、溶銑の成分変動や炉況不調の原因となる。特に、微粉炭吹込み量が多い高炉操業の場合には、減風や休風を余儀なくされて、減産その他大きな問題となる。
このように、配管系等における微粉炭の付着や配管系の閉塞は高炉操業に多大な損失を与える。したがって、微粉炭吹込みにおいては、微粉炭がその配管系等に付着したり、閉塞したりすることなく、スムーズに流れることが強く要請される。
【０００６】
ところで、配管系等における付着や閉塞の要因として微粉炭の粒度分布が影響していることが知られている。
そこで、特許文献１においては、配管系における付着や閉塞が微粉炭の水分含有量にも関係することに着目して、微粉炭の５〜５０質量％が粒径１〜20μｍの微粉炭粒子であり、かつ前記微粉炭が水分を１〜８質量％含有する高炉への微粉炭吹き込み方法が開示されている。
また、吹き込み経路において閉塞を生じないような流動性が確保された微粉炭の製造方法として、特許文献２には以下のような反応炉内吹込み用微粉炭の製造方法が開示されている。
「単一種の石炭又は複数種の石炭から製造された微粉炭を、微粉炭製造装置からキャリアガスによって配管系内を経由して輸送し、こうして輸送された当該微粉炭を微粉炭吹込み装置から反応炉内へ吹き込んで燃焼させるための微粉炭を、微粉炭製造装置により製造する方法において、前記反応炉に吹き込まれる前記微粉炭の粒度分布の制御を、当該微粉炭製造に用いる石炭の粉砕性をパラメーターとし、前記微粉炭製造装置において当該石炭に負荷する粉砕力を調整すること、により行なうことを特徴とする、反応炉内吹込み用微粉炭の製造方法。」（特許文献２の請求項１参照）
【０００７】
特許文献１、２においては微粉炭の閉塞を生じないための微粉炭の粒径や製造方法が開示されているものの、実際に吹き込まれている微粉炭の粒径の測定に関しては詳細な開示はないが、恐らく輸送管等からサンプリングして測定室に設置されたレーザ回折法により測定をするといういわゆるバッチ方式によって行われていると推察される。
【０００８】
しかしながら、輸送管を流れる微粉炭の粒度分布を常に適切な粒度分布になるように管理するためには、微粉炭の粒度分布の経時変化を測定することが要請される。
微粉炭粒度を連続測定するための微粉炭粒度測定装置、微粉炭製造システム、高炉操業方法としては例えば特許文献３に開示されている。
【０００９】
特許文献３に開示された微粉炭の粒度分布測定装置は、微粉炭を高炉羽口へ気流輸送する輸送管と、該輸送管を流れる微粉炭をキャリアガスと共に取り出すバイパス路と、該バイパス路に設けられて該バイパス路に流入する微粉炭の濃度を希釈する希釈手段と、該希釈手段で希釈された微粉炭の粒度分布を連続的に測定するレーザ回折式粒度分布測定装置とを備えたことを特徴とするものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００１−２７１１０５号公報
【特許文献２】特開２００２−１９４４０８号公報
【特許文献３】特開２００５−２４１４８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
配管系等における付着や閉塞の要因として微粉炭の粒度分布が影響しており、適切な粒度分布の微粉炭の粒度分布やその製造方法の開示はあるものの、そのような粒度分布の微粉炭を製造するには、実際に吹き込まれている微粉炭の性状を適切にオンラインで知ることが必要であり、それを前提として初めて適切な微粉炭吹込みが実現できるのである。
しかしながら、特許文献３に開示された微粉炭の粒度分布測定装置は、流路の圧力調整が複雑なため微粉炭の取り出しが安定せず、微粉炭の粒度分布を正確に測定するのは難しいという問題があった。すなわち、最大9kg/cm2程度の高圧となっている吹込みタンクから輸送管を通して微粉炭は輸送されるが、吹込みタンクの圧力が変動すると輸送管内圧力も変動するためエジェクタ差圧が変動し、エジェクタ効果により取り出しされるキャリアガス量および微粉炭量が変動することになる。レーザ回折式粒度分布測定装置は、透過率が所定の範囲内にあることが要請されるところ、取り出されるキャリアガス量および微粉炭量が変動するとキャリアガス中の微粉炭濃度が変化し、それ故に透過率が変化して、安定した測定が難しいという問題がある。
また、吹込みタンクの圧力が変動してエジェクタ差圧の変動が大きい場合には、微粉炭の取り出しが困難になることも考えられる。
さらに、特許文献３に開示された方法は、高圧で気流輸送中の微粉炭を、バイパス路やエジェクタ等を設けて輸送管から取り出すため、取り出し流路が複雑でバルブ等が多数必要となり、設置およびメンテナンスの費用が多大となる問題もあった。
【００１２】
このように、特許文献３に開示された粒度分布測定装置によって吹き込まれる微粉炭の粒度分布をオンラインで測定したとしても、正確な粒度分布の測定が期待できないため、この装置を特許文献１，２のものと組み合わせたとしても適切な微粉炭吹込み方法を実現することはできない。
【００１３】
本発明はかかる課題を解決するためになされたものであり、微粉炭の粒度分布の経時的な変化を正確に測定して適切な微粉炭吹込みができる微粉炭吹込み方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
（１）本発明に係る微粉炭の吹込み方法は、微粉炭製造装置によって石炭を粉砕して製造された微粉炭をバグフィルタに気流搬送して、該バグフィルタで回収した微粉炭をコールビンに貯留し、該コールビンに貯留された微粉炭を吹込みタンクに切り出して高炉羽口に向けて気流搬送する微粉炭吹込み装置を用いた微粉炭の吹込み方法であって、
前記微粉炭製造装置によって製造された微粉炭を搬送経路から取り出して粒度分布測定装置で周期的に測定する粒度分布測定工程と、該粒度分布測定工程で測定された測定値と目標値との偏差を用いて前記微粉炭製造装置における石炭粉砕力を調整する粉砕力調整工程とを有し、
前記粒度分布測定工程は、標準試料の測定値の標準偏差が１％以内である粒度分布測定装置を用いて行うことを特徴とするものである。
【００１５】
（２）また、上記（１）に記載のものにおいて、前記粒度分布測定工程で用いる粒度分布測定装置は、前記バグフィルタと前記吹込みタンクとの間に設けられた微粉炭の搬送管に取り付けられて該搬送管内を移動する微粉炭を採取する採取装置と、該採取装置によって採取された微粉炭をレーザ回折式粒度分布測定装置に気送する微粉炭気送装置とを備え、
前記採取装置は、前記搬送管に挿入され搬送管内を移動する微粉炭を捕集する捕集部と、該捕集部で捕集した微粉炭を前記微粉炭気送装置側に搬送して供給する搬送部とを有する機械式サンプラーであることを特徴とするものである。
【００１６】
（３）また、上記（２）に記載のものにおいて、前記粒度分布測定装置は、前記機械式サンプラーと前記微粉炭気送装置における吸入口との間に振動フィーダを備え、該振動フィーダによって前記吸入口側に向かって供給される微粉炭を前記吸入口で吸入するようにしたことを特徴とするものである。
【００１７】
（４）また、上記（２）又は（３）に記載のものにおいて、前記微粉炭気送装置は、微粉炭の吸入量を調節する吸入量調節機能を有することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の微粉炭の吹込み方法においては、微粉炭製造装置によって製造された微粉炭を搬送経路から取り出して粒度分布測定装置で周期的に測定する粒度分布測定工程と、該粒度分布測定工程で測定された測定値と目標値との偏差を用いて前記微粉炭製造装置における石炭粉砕力を調整する粉砕力調整工程とを有し、前記粒度分布測定工程は、標準試料の測定値の標準偏差が１％以内である粒度分布測定装置を用いて行うようにしたので、微粉炭粒度を精度良く制御し微粉炭吹込み配管の閉塞を抑制し、実質的に微粉炭吹込み量を増やし低コストの高炉溶銑の製造を実現可能にできる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態に係る微粉炭吹込み方法において使用する粒度分布測定装置の取り付け位置を説明する説明図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る微粉炭吹込み方法に使用する粒度分布測定装置の説明図である。
【図３】図２に示した粒度分布測定装置によって標準試料の粒度分布測定を行った場合の微粉炭の粒度分布（-74μｍ割合（％））の時間経過を示したグラフである。
【図４】図２に示した粒度分布測定装置によって標準試料の粒度分布測定を行った場合の微粉炭の粒度分布（-44μｍ割合（％））の時間経過を示したグラフである。
【図５】本発明の一実施形態に係る微粉炭吹込み方法に使用する微粉炭製造装置の説明図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る微粉炭吹込み方法によって微粉炭吹込みを行ったときの微粉炭の粒度分布の推移を示すグラフである。
【図７】本発明の一実施形態に係る微粉炭吹込み方法によって微粉炭吹込みを行ったときの微粉炭吹込み配管の閉塞本数の推移を示すグラフである。
【図８】本発明の効果を確認するために比較例とした粒度分布測定装置の説明図である。
【図９】図８に示した粒度分布測定装置（比較例）を用いて標準試料の粒度分布測定を行った場合の微粉炭の粒度分布（-74μｍ割合（％））の時間経過を示したグラフである。
【図１０】図８に示した粒度分布測定装置（比較例）を用いて標準試料の粒度分布測定を行った場合の微粉炭の粒度分布（-44μｍ割合（％））の時間経過を示したグラフである。
【図１１】図８に示した粒度分布測定装置（比較例）を用いて微粉炭吹込みを行ったときの微粉炭の粒度分布の推移を示すグラフである。
【図１２】図８に示した粒度分布測定装置（比較例）を用いて微粉炭吹込みを行ったときの微粉炭吹込み配管の閉塞本数の推移を示すグラフである。
【図１３】本発明の一実施形態に係る微粉炭吹込み方法に使用する微粉炭製造装置の他の態様の説明図である。
【図１４】微粉炭の高炉内への吹込みフローの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本実施の形態に係る微粉炭の吹込み方法は、微粉炭製造装置１６によって石炭を粉砕して製造された微粉炭をバグフィルタ７に気流搬送して、該バグフィルタ７で回収した微粉炭をコールビン８に貯留し、コールビン８に貯留された微粉炭を吹込みタンク９に切り出して羽口１３に向けて気流搬送する微粉炭吹込み装置を用いた微粉炭の吹込み方法であって、
微粉炭製造装置１６によって製造された微粉炭を搬送経路から取り出して粒度分布測定装置４０で周期的に測定する粒度分布測定工程と、該粒度分布測定工程で測定された測定値と目標値との偏差を用いて微粉炭製造装置１６における石炭粉砕力を調整する粉砕力調整工程とを有している。
以下、各工程及び各工程に使用される機器について詳細に説明する。
【００２１】
＜粒度分布測定工程＞
粒度分布測定工程は、微粉炭製造装置１６によって製造された微粉炭を搬送経路から取り出して粒度分布測定装置４０で周期的に測定する工程である。
粒度分布測定工程においては、同一粉砕条件で周期的に測定した連続１０点の測定値の標準偏差が１％以内である粒度分布測定方法を用いることが必要である。
そのため、本実施の形態では、上記の条件を満たす粒度分布測定方法とするために、粒度分布測定装置４０や粒度分布測定装置４０を取り付ける部位を工夫している。
【００２２】
図１は、本実施の形態に係る微粉炭吹込み方法に用いる粒度分布測定装置４０が取り付けられる部位を説明するための説明図であり、バグフィルタ７と吹込みタンク９との間の配管等を詳細に示している。
まず、図１に基づいて、バグフィルタ７と吹込みタンク９との間の配管等を詳細に説明する。
図１に示されるように、バグフィルタ７の下部にはバグフィルタ７で回収された微粉炭を切り出すためのスクリューフィーダ１７が設けられている。また、スクリューフィーダ１７で切り出された微粉炭をコールビン８に搬送するための２本の搬送管１９がスクリューフィーダ１７とコールビン８との間を連結するように設けられている。各搬送管１９にはバグフィルタ７の機密性を確保するためのロータリーバルブ２１が設けられている。
コールビン８の下方には中間タンク２３が設けられ、中間タンク２３の下方には吹込みタンク９が設けられている。
【００２３】
上記のように構成されたバグフィルタ７から吹込みタンク９までの構造において、バグフィルタ７で回収された微粉炭が吹込みタンク９に供給されるまでの流れを説明する。
バグフィルタ７で回収された微粉炭は、スクリューフィーダ１７で切り出され、スクリューフィーダ１７の下部に設けられた搬送管１９内を自由落下してコールビン８に貯留される。コールビン８に貯留された微粉炭は中間タンク２３を経由して吹込みタンク９に供給される。
【００２４】
次に粒度分布測定装置４０の構造について説明する。
粒度分布測定装置４０は、図２に示すように、バグフィルタ７とコールビン８との間に設けられた搬送管１９に取り付けられて搬送管１９内を落下する微粉炭を採取する採取装置としての機械式サンプラー４１と、採取装置によって採取された微粉炭をレーザ回折式粒度分布測定装置３５に気送する微粉炭気送装置２７とを備えている。
以下、粒度分布測定装置４０の構成を詳細に説明する。
【００２５】
＜採取装置＞
本実施の形態に係る採取装置は、搬送管１９に挿入された機械式サンプラー４１によって構成される。
機械式サンプラーとしては、上面が開放された筒体内にスクリューを設置したスクリューフィーダ等を用いることが出来る。上面が開放したスクリューフィーダを用いる場合、スクリューの一部を搬送管１９に挿入し、スクリュー上に落下した微粉炭を搬送管１９の外に定量的に取り出すことが可能となる。
機械式サンプラー４１によって取り出された微粉炭は、微粉炭気送装置２７によってレーザ回折式粒度分布測定装置３５に導入される。
【００２６】
＜微粉炭気送装置＞
微粉炭気送装置２７は、先端側が吸入ノズル２５に連結された吸入管２９と、吸入管２９の他端に取り付けられたエジェクタ３１と、エジェクタ３１に吸入用のガスとなる窒素を供給する窒素供給管３３とを備えている。吸入管２９におけるエジェクタ３１の上流側には、レーザ回折式粒度分布測定装置３５が設けられ、レーザ回折式粒度分布測定装置３５にはＰＣ３７（パーソナルコンピュータ）が接続され、さらにＰＣ３７にはプロセスコンピュータ３９が接続されている。
【００２７】
上記のように構成された微粉炭の粒度分布測定装置４０を用いて微粉炭の粒度分布を測定する方法を説明する。
バグフィルタ７で捕集された微粉炭はバグフィルタ７下部のスクリューフィーダ１７により搬送管１９に切出される。搬送管１９に切り出された微粉炭は、コールビン８に貯留され、中間タンク２３を経て吹込みタンク９へと搬送される。
ここで、バグフィルタ７から吹込みタンク９間は、ほぼ大気圧であり、微粉炭は自然落下しているため、搬送管１９から微粉炭を取り出す場合には、複雑な圧力調整が必要ない。
【００２８】
搬送管１９を落下する微粉炭は機械式サンプラー４１における筒体内に落下してスクリューによって定量的に切り出され、ホッパ４３を介して吸入管２９の吸入口４５に供給される。
他方、微粉炭気送装置２７における窒素供給管３３に窒素を供給すると、エジェクタ３１の作用によって吸入口４５に供給された微粉炭が吸入ノズル２５から吸入される。吸入された微粉炭は、レーザ回折式粒度分布測定装置３５に供給される。レーザ回折式粒度分布測定装置３５は、搬送管１９から吸入されて分散飛翔状態で流れる微粉炭粒子群にレーザ光を照射することによって生ずる回折光の空間強度分布を測定し、その測定結果に基づいて微粉炭粒子群の粒度分布を測定する。
レーザ回折式粒度分布測定装置３５によって測定された測定結果はＰＣ３７に出力され、ＰＣ３７によって所定の演算がなされ、プロセスコンピュータ３９にさらに出力され、プロセス操作室等でモニターされると共に微粉炭製造装置１６の制御装置５５に入力され、微粉炭製造装置１６における粉砕力制御に使用される。
【００２９】
本実施の形態の微粉炭吹込み方法に使用する粒度分布測定装置４０においては、バグフィルタ７と吹込みタンク９との間にある搬送管１９に機械式サンプラー４１を設けて、搬送管１９内を落下する微粉炭を取出してレーザ回折式粒度分布測定装置３５に導入するようにしたので、搬送管１９内はほぼ大気圧であることから、搬送管１９から微粉炭を取り出すに際して、複雑な圧力調整が必要ない。そして、安定的かつ確実に微粉炭を取り出すことができるので、散飛翔状態の微粉炭濃度を安定させることができ、微粉炭の粒度分布の経時変化を正確に測定することができる。
その結果、同一粉砕条件で周期的に測定した連続１０点の測定値の標準偏差が１％以内である粒度分布測定方法を実現できる。
【００３０】
また、本実施の形態では、バグフィルタ７とコールビン８との間に設けた搬送管１９に微粉炭を取り出す機械式サンプラー４１を設けたので、吹込みタンク９側の圧力の影響が少なく、より好ましい。もっとも、バグフィルタ７と吹込みタンク９との間であれば、コールビン８と吹込みタンク９との間、例えばコールビン８と中間タンク２３の間にある配管に機械式サンプラー４１を設けるようにしてもよい。
【００３１】
なお、レーザ回折式粒度分布測定装置３５による微粉炭の粒度分布の測定に際し、微粉炭濃度を調整するには、微粉炭気送装置２７における窒素供給管３３への窒素の供給量を調整して微粉炭の吸入量を変化させることで対応できる。
【００３２】
本実施の形態の粒度分布測定装置４０の測定精度を検証するために、微粉炭製造装置１６を用いて代表的な粉砕条件で微粉炭を製造して得た微粉炭標準試料（−７４μｍ割合：約７０％、−４４μｍ割合：約５０％）を、オフラインの搬送管中に自然落下させ、粒度分布測定装置４０によって粒度分布測定を行った。図３、図４はその結果を示すグラフであり、図３は、横軸が経過時間を示し、縦軸が微粉炭粒度分布（-７４μｍ割合（％））を示している。
また、図４は、横軸が経過時間を示し、縦軸が微粉炭粒度分布（−４４μｍ割合（％））を示している。図３、図４のグラフを見ると、測定値の上下への変動が少ない。
１０点の標準偏差は、図３（−７４μｍ割合（％））では０．８％、図４（−４４μｍ割合（％））では０．７％であり、本発明の測定値の安定性が１％以下の条件を満たし、微粉炭粒度分布の経時変化を正確に測定できていることが読み取れる。
このように本実施の形態の粒度分布測定装置４０によれば、微粉炭採取装置として機械式サンプラー４１を用いたので、微粉炭の粒度分布を安定的、かつ正確に測定することができ、標準試料の測定値の標準偏差を１％以内にすることができる。
なお、上記の例では標準試料の測定値の標準偏差を求める計測値のデータとして連続する１０点（図３、図４参照）を用いたものを示したが、測定値のデータ数はこれに限られず、１０点以上のデータ数であれば測定値の安定性を評価できる。
【００３３】
＜粉砕力調整工程＞
粉砕力調整工程は、粒度分布測定工程で測定された測定値と目標値との偏差を用いて微粉炭製造装置１６における石炭粉砕力を調整する工程である。
微粉炭製造装置１６の構成を説明する。
【００３４】
微粉炭製造装置１６は、石炭を装入するための装入部６３と、装入部６３から装入された石炭を受け止めるターンテーブル６５と、ターンテーブル６５を囲むように設置された竪型のローラータイヤ５１と、ローラータイヤ５１における粉砕力を調整するための油圧シリンダー５３と、油圧シリンダー５３の押圧力を制御する制御装置５５と、所定の粒度の石炭が通過できる開口隙間が形成された粒度分級調整盤５７と、粒度分級調整盤の開口隙間を通過した微粉炭が排出される排出口５９と、粉砕室に高速の温風を供給する温風供給管６１とを備えている。
【００３５】
上記のように構成された微粉炭製造装置１６においては、装入部６３から給炭された石炭は、複数個のローラータイヤ５１とターンテーブル６５とで囲まれた空間領域に供給され、ローラータイヤ５１とターンテーブル６５の隙間において両者によって破砕・粉砕される。粉砕された石炭は、ターンテーブル６５の上面とローラータイヤ５１の下端面との隙間から、ターンテーブル６５の盤面上を周円部に移動し、はじき出される。はじき出された粉砕石炭は、高速温風に乗ってターンテーブル６５の周縁から舞い上がり、大部分の粉砕石炭は、粒度分級調整盤５７の開口隙間を通過して当該装置上部の排出口５９から温風によって排出される。
他方、粒度分級調整盤５７の開口隙間を通過できなかった粉砕石炭は、落下してローラータイヤ５１の間隙に供給され、再度、破砕・粉砕される。
【００３６】
微粉炭製造装置１６における粉砕加圧力はローラータイヤ５１を支持する支持部に設けられた油圧シリンダー５３の圧力を制御することによって制御される。つまり、油圧シリンダー５３の圧力を高くすることで粉砕力を高め、微粉炭の粒度を細かくでき、逆に油圧シリンダー５３の圧力を弱くすることで微粉炭の粒度を粗くすることができる。
油圧シリンダー５３の圧力は、粒度分布測定工程で粒度分布測定装置４０によって測定された測定値と目標値との偏差を用いて制御装置５５によって調整される。
調整方法の一例を示すと、下式（１）によって調整される。
Pn＋1＝Pn＋A×（Xｔ−Ｘn）・・・（１）
但し、Ｘn：粒度分布（-４４μｍ割合（％））測定値
Xｔ：粒度分布（-４４μｍ割合（％））目標値
Pn+1：調整後の加圧力（MPa）
Pn：調整前の加圧力（MPa）（粒度分布Ｘn測定時）
Ａ：定数（ＭＰａ／％）
【実施例】
【００３７】
［実施例］
本発明の効果を確認するために、羽口が４０本の高炉で、計画出銑量に対し［１５０ｋｇ／ｔ−溶銑］の微粉炭比で高炉内へ微粉炭を吹込む操業を実施した。
各羽口の微粉炭吹込み配管が閉塞した場合は、微粉炭吹込み配管の負荷が変わらないように羽口1本当たりの微粉炭吹込み量を変えず実質の微粉炭比が変わるようにし、その分コークス比を調整した。
吹込む微粉炭の粒度分布の管理値は、「４５％≦―４４μｍ≦５０％、＋７４μｍ≦４０％」とした。
【００３８】
上記の操業条件で粒度分布測定装置４０を用い、その測定結果に基づいて微粉炭製造装置１６で石炭に負荷する粉砕力を、前述の（１）式を満たすように調整して、微粉炭の粒度分布の制御を実施する試験操業を行った。微粉炭粒度は１２分毎に測定し、（１）式を用いた粉砕力の調整も１２分毎に行った。なお、Ａ＝０．０１（ＭＰａ／％）、Xｔ＝４８％とした。
【００３９】
粉砕力を調整した結果、Ｘn、Ｙn、Ｐnの推移を図６のグラフに示す。図６のグラフは、左縦軸が粒度分布であり、また右縦軸が加圧力（ＭＰａ）であり、横軸が経過日数である。また、微粉炭吹込み配管の閉塞本数を調査した結果を図７のグラフに示す。微粉炭吹込み配管の閉塞本数とは、各羽口の閉塞（微粉炭吹込み停止）時間を２４時間で割った値の羽口本数（４０本）分の総和を、日毎に示した値である。図７のグラフにおいて、縦軸が閉塞本数であり、横軸が経過日数である。
【００４０】
実験の結果、粒度分布Ｘnの変動幅が４８±２％であり、極めて小さい変動幅での微粉炭吹込みが実現され、粒度分布Ｘnの管理値である「４５％≦―４４μｍ≦５０％」に調整できた。
なお、粒度分布Ｙn（-７４μｍ割合（％））の管理値は４０％以下であるが、３８％を目標値とし粒度分布Ｙnが目標値より高い場合には、微粉炭製造装置１６に吹き込む温風の流量を減らして、また目標値より低い場合には、温風の流量を増やして粒度分布Ｙnを管理値内に調整した。
【００４１】
［比較例］
本発明の実施例の効果を検証するため、実施の形態で用いた粒度分布測定装置４０とは異なる形態の粒度分布測定装置２４を用いた場合について同様の実験を比較例として行った。
まず、比較例として使用した粒度分布測定装置２４について図８に基づいて説明する。
比較例の粒度分布測定装置２４は、採取装置として機械式サンプラー４１を用いるのではなく、吸入ノズル２５を搬送管１９に直接挿入して搬送管１９内を落下する微粉炭を吸入して採取するようにしたものである。
【００４２】
微粉炭製造装置１６の粉砕条件や粒度分布測定周期は実施例と同様とした。
まず、粒度分布測定装置２４の測定精度を検証するために、前記実施の形態と同様の微粉炭標準試料（−７４μｍ割合：約７０％、−４４μｍ割合：約５０％）を、オフラインの搬送管中に自然落下させ、粒度分布測定装置２４によって粒度分布測定を行った。
図９、図１０はその結果を示すグラフである。図９は、横軸が経過時間を示し、縦軸が微粉炭粒度分布（-７４μｍ割合（％））を示している。また、図１０は、横軸が経過時間を示し、縦軸が微粉炭粒度分布（-４４μｍ割合（％））を示している。図９、図１０のグラフを図３、図４と比較すると、粒度分布測定装置４０に比べ、測定値の変動が大きい。
測定値における１０点の標準偏差は、図９（―７４μｍ割合（％））では１．４％、図１０（―４４μｍ割合（％））では２．５％であり、本発明の測定値の安定性として要求している１％以下の条件を満たしていなかった。
【００４３】
このような本発明の条件を満たさない粒度分布測定装置２４を用いて微粉炭吹込みを行った場合についてどのような結果が得られるかを確認するために、実施例と同様に羽口が４０本の高炉で、微粉炭を吹込む操業を実施した。
比較例の粒度分布測定装置２４を用いた場合は、粒度分布測定値Ｘnの変動が、粒度分布測定装置４０を用いた場合よりも大きいので、Ａ＝０．０１（ＭＰａ／％）とすると石炭に負荷する粉砕力が調整の度にＸnの変動の影響を受け変動し不安定であったため、Ａ＝０．００４（ＭＰａ／％）とすることで石炭に負荷する粉砕力を調整した。粒度分布Ｙnの調整は、実施例１と同様に行った。
【００４４】
実験結果であるＸn、Ｙn、Ｐnの推移を図１１に、微粉炭吹込み配管の閉塞本数を図１２に示す。
比較例の粒度分布測定装置２４を用いた場合には、粒度分布Ｘnの変動幅が４８±５％と実施例の場合よりも大きくなり、粒度分布Ｙnの変動幅もまた大きく、粒度分布測定装置２４のばらつき（測定値の安定性が低い）以上に、実際の微粉炭粒度の変動も大きいと推察される結果となった。
実施例と比較例の試験結果を表１に示す
【００４５】
【表１】
【００４６】
理想では詰まり本数が０本／日であり、その場合に微粉炭比が［１５０ｋｇ／ｔ−溶銑］となるが、実施例では、１４日間の平均詰まり本数が０．３４本／日で、実質の微粉炭比が［１４９ｋｇ／ｔ−溶銑］と比較的良好であった。
一方、比較例では、１４日間の平均詰まり本数が３．６本／日で、実質の微粉炭比が［１３７ｋｇ／ｔ−溶銑］と低く、安価な微粉炭の使用量が減った上、閉塞した微粉炭吹込み配管の清掃作業の頻度が高く操業コストが高い結果であった。
このように、微粉炭粒度分布測定装置の測定値の安定性が１％以下の測定装置を用いて、微粉炭製造装置１６の石炭に負荷する粉砕力を調整することによって、微粉炭粒度を精度良く制御し微粉炭吹込み配管の閉塞を抑制し、実質的に微粉炭吹込み量を増やし低コストの高炉溶銑を製造できることが実証された。
【００４７】
なお、粒度分布測定装置の他の態様として、図１３に示す粒度分布測定装置４２のように、機械式サンプラー４１によって取り出した微粉炭を一時的に貯留するバッファタンク４７を設け、バッファタンク４７から吸入ノズル２５へフィーダ４９によって定量的に切出すようにしてもよい。このようにすれば、レーザ回折式粒度分布測定装置３５導入される分散飛翔状態の微粉炭濃度をより安定させることができる。フィーダ４９は、振動フィーダを用いると切出し量（供給量）の時間変動が少ないのでより好ましい。
この場合、フィーダ４９による供給量を調整することにより、微粉炭の吸入量を調節して、レーザ回折式粒度分布測定装置へ導入される微粉炭濃度を最適値になるように調製することもできる。
【符号の説明】
【００４８】
１ ヤードにストックされた石炭
２ 石炭ホッパ
３ フィーダ
４ 微粉炭製造装置（従来例）
５ 微粉炭
６ 主管
７ バグフィルタ
８ コールビン
９ 吹込みタンク
１０ 分配器
１１ 枝管
１２ 高炉
１３ 羽口
１４ 熱風炉
１５ ブローパイプ
１６ 微粉炭製造装置（実施形態）
１７ スクリューフィーダ
１９ 搬送管
２１ ロータリーバルブ
２３ 中間タンク
２４ 粒度分布測定装置（比較例）
２５ 吸入ノズル
２７ 微粉炭気送装置
２９ 吸入管
３１ エジェクタ
３３ 窒素供給管
３５ レーザ回折式粒度分布測定装置
３７ ＰＣ（パーソナルコンピュータ）
３９ プロセスコンピュータ
４０ 粒度分布測定装置
４１ 機械式サンプラー
４２ 粒度分布測定装置（他の形態）
４３ ホッパ
４５ 吸入口
４７ バッファタンク
４９ フィーダ
５１ ローラータイヤ
５３ 油圧シリンダー
５５ 制御装置
５７ 粒度分級調整盤
５９ 排出口
６１ 温風供給管
６３ 装入部
６５ ターンテーブル
【技術分野】
【０００１】
本発明は、補助還元材としての微粉炭を高炉に安定的に吹き込む微粉炭吹込み方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高炉操業においては、還元材であるコークスの一部の代わりとして微粉炭を高炉羽口から吹き込む、微粉炭吹込み高炉操業が行なわれている。高炉への微粉炭吹込み操業は、高炉用コークスに比べて微粉炭が安価であるために、大きなコスト低減効果が得られる。また、高炉への微粉炭吹き込み量を増やすことにより高炉用コークスの製造設備であるコークス炉の負荷軽減を図ることができ、コークス炉の延命にも寄与する。
そこで、高炉操業においては、より一層多量の微粉炭を吹き込むための操業技術開発が要請されるに至り、現在では１２０ｋｇ/Ｔ以上の微粉炭多量吹込み操業が行われている。
【０００３】
このような、微粉炭の高炉内への吹込み処理の流れを図１４に基づいて概説する。微粉炭の高炉内への吹込みは、ヤードにストックされた石炭１を石炭ホッパ２に貯留し、その石炭ホッパ２に貯留されている石炭１をフィーダ３で切出して、微粉炭製造装置４に供給する。石炭１は、複数銘柄（石炭種）からなり、微粉炭製造装置４へは、各銘柄の石炭を所定の比率で供給・混合して粉砕すると共に乾燥し、所定の粒度分布に調製する。
【０００４】
こうして調製された微粉炭５を、主管６を通してバグフィルタ７へ気流輸送する。バグフィルタ７で捕集された微粉炭５はコールビン８で貯留され、更に吹込みタンク９へ輸送する。吹込みタンク９に輸送された微粉炭５を気送により分配器１０へ供給し、更に分配器１０から複数の枝管１１を通して高炉１２下部の多数の羽口１３部まで分配気送する。熱風炉１４から各羽口１３部のブローパイプ１５に供給される熱風中に、微粉炭５を吹込みノズルから噴射し、熱風と共に各羽口１３から高炉１２内に吹き込み、燃焼させる。
【０００５】
このように、微粉炭５を高炉１２の炉内へ吹き込むまでには、いくつかの配管系やバルブ、吹込み装置等を経由させなければならない。ところが、多量吹込みが要請される今日の微粉炭吹込みの高炉操業においては、微粉炭が配管系等の内部に付着し、更にはそれらを閉塞させることもある。
このような微粉炭の配管系等における付着や閉塞が発生した場合には、正常な高炉操業を継続することができなくなる。例えば、吹込みタンク９から分配器１０までの間で閉塞した場合には、高炉１２の全羽口からの微粉炭吹込みが不可能となり、炉頂からのオールコークス装入操業に切り替えなければならず、炉内状況を安定化させるためには長時間を要する。あるいは、分配器１０以降の複数の枝管１１のいずれかで閉塞すれば、炉内円周方向についての微粉炭吹込み量にバラツキが発生し、溶銑の成分変動や炉況不調の原因となる。特に、微粉炭吹込み量が多い高炉操業の場合には、減風や休風を余儀なくされて、減産その他大きな問題となる。
このように、配管系等における微粉炭の付着や配管系の閉塞は高炉操業に多大な損失を与える。したがって、微粉炭吹込みにおいては、微粉炭がその配管系等に付着したり、閉塞したりすることなく、スムーズに流れることが強く要請される。
【０００６】
ところで、配管系等における付着や閉塞の要因として微粉炭の粒度分布が影響していることが知られている。
そこで、特許文献１においては、配管系における付着や閉塞が微粉炭の水分含有量にも関係することに着目して、微粉炭の５〜５０質量％が粒径１〜20μｍの微粉炭粒子であり、かつ前記微粉炭が水分を１〜８質量％含有する高炉への微粉炭吹き込み方法が開示されている。
また、吹き込み経路において閉塞を生じないような流動性が確保された微粉炭の製造方法として、特許文献２には以下のような反応炉内吹込み用微粉炭の製造方法が開示されている。
「単一種の石炭又は複数種の石炭から製造された微粉炭を、微粉炭製造装置からキャリアガスによって配管系内を経由して輸送し、こうして輸送された当該微粉炭を微粉炭吹込み装置から反応炉内へ吹き込んで燃焼させるための微粉炭を、微粉炭製造装置により製造する方法において、前記反応炉に吹き込まれる前記微粉炭の粒度分布の制御を、当該微粉炭製造に用いる石炭の粉砕性をパラメーターとし、前記微粉炭製造装置において当該石炭に負荷する粉砕力を調整すること、により行なうことを特徴とする、反応炉内吹込み用微粉炭の製造方法。」（特許文献２の請求項１参照）
【０００７】
特許文献１、２においては微粉炭の閉塞を生じないための微粉炭の粒径や製造方法が開示されているものの、実際に吹き込まれている微粉炭の粒径の測定に関しては詳細な開示はないが、恐らく輸送管等からサンプリングして測定室に設置されたレーザ回折法により測定をするといういわゆるバッチ方式によって行われていると推察される。
【０００８】
しかしながら、輸送管を流れる微粉炭の粒度分布を常に適切な粒度分布になるように管理するためには、微粉炭の粒度分布の経時変化を測定することが要請される。
微粉炭粒度を連続測定するための微粉炭粒度測定装置、微粉炭製造システム、高炉操業方法としては例えば特許文献３に開示されている。
【０００９】
特許文献３に開示された微粉炭の粒度分布測定装置は、微粉炭を高炉羽口へ気流輸送する輸送管と、該輸送管を流れる微粉炭をキャリアガスと共に取り出すバイパス路と、該バイパス路に設けられて該バイパス路に流入する微粉炭の濃度を希釈する希釈手段と、該希釈手段で希釈された微粉炭の粒度分布を連続的に測定するレーザ回折式粒度分布測定装置とを備えたことを特徴とするものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００１−２７１１０５号公報
【特許文献２】特開２００２−１９４４０８号公報
【特許文献３】特開２００５−２４１４８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
配管系等における付着や閉塞の要因として微粉炭の粒度分布が影響しており、適切な粒度分布の微粉炭の粒度分布やその製造方法の開示はあるものの、そのような粒度分布の微粉炭を製造するには、実際に吹き込まれている微粉炭の性状を適切にオンラインで知ることが必要であり、それを前提として初めて適切な微粉炭吹込みが実現できるのである。
しかしながら、特許文献３に開示された微粉炭の粒度分布測定装置は、流路の圧力調整が複雑なため微粉炭の取り出しが安定せず、微粉炭の粒度分布を正確に測定するのは難しいという問題があった。すなわち、最大9kg/cm2程度の高圧となっている吹込みタンクから輸送管を通して微粉炭は輸送されるが、吹込みタンクの圧力が変動すると輸送管内圧力も変動するためエジェクタ差圧が変動し、エジェクタ効果により取り出しされるキャリアガス量および微粉炭量が変動することになる。レーザ回折式粒度分布測定装置は、透過率が所定の範囲内にあることが要請されるところ、取り出されるキャリアガス量および微粉炭量が変動するとキャリアガス中の微粉炭濃度が変化し、それ故に透過率が変化して、安定した測定が難しいという問題がある。
また、吹込みタンクの圧力が変動してエジェクタ差圧の変動が大きい場合には、微粉炭の取り出しが困難になることも考えられる。
さらに、特許文献３に開示された方法は、高圧で気流輸送中の微粉炭を、バイパス路やエジェクタ等を設けて輸送管から取り出すため、取り出し流路が複雑でバルブ等が多数必要となり、設置およびメンテナンスの費用が多大となる問題もあった。
【００１２】
このように、特許文献３に開示された粒度分布測定装置によって吹き込まれる微粉炭の粒度分布をオンラインで測定したとしても、正確な粒度分布の測定が期待できないため、この装置を特許文献１，２のものと組み合わせたとしても適切な微粉炭吹込み方法を実現することはできない。
【００１３】
本発明はかかる課題を解決するためになされたものであり、微粉炭の粒度分布の経時的な変化を正確に測定して適切な微粉炭吹込みができる微粉炭吹込み方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
（１）本発明に係る微粉炭の吹込み方法は、微粉炭製造装置によって石炭を粉砕して製造された微粉炭をバグフィルタに気流搬送して、該バグフィルタで回収した微粉炭をコールビンに貯留し、該コールビンに貯留された微粉炭を吹込みタンクに切り出して高炉羽口に向けて気流搬送する微粉炭吹込み装置を用いた微粉炭の吹込み方法であって、
前記微粉炭製造装置によって製造された微粉炭を搬送経路から取り出して粒度分布測定装置で周期的に測定する粒度分布測定工程と、該粒度分布測定工程で測定された測定値と目標値との偏差を用いて前記微粉炭製造装置における石炭粉砕力を調整する粉砕力調整工程とを有し、
前記粒度分布測定工程は、標準試料の測定値の標準偏差が１％以内である粒度分布測定装置を用いて行うことを特徴とするものである。
【００１５】
（２）また、上記（１）に記載のものにおいて、前記粒度分布測定工程で用いる粒度分布測定装置は、前記バグフィルタと前記吹込みタンクとの間に設けられた微粉炭の搬送管に取り付けられて該搬送管内を移動する微粉炭を採取する採取装置と、該採取装置によって採取された微粉炭をレーザ回折式粒度分布測定装置に気送する微粉炭気送装置とを備え、
前記採取装置は、前記搬送管に挿入され搬送管内を移動する微粉炭を捕集する捕集部と、該捕集部で捕集した微粉炭を前記微粉炭気送装置側に搬送して供給する搬送部とを有する機械式サンプラーであることを特徴とするものである。
【００１６】
（３）また、上記（２）に記載のものにおいて、前記粒度分布測定装置は、前記機械式サンプラーと前記微粉炭気送装置における吸入口との間に振動フィーダを備え、該振動フィーダによって前記吸入口側に向かって供給される微粉炭を前記吸入口で吸入するようにしたことを特徴とするものである。
【００１７】
（４）また、上記（２）又は（３）に記載のものにおいて、前記微粉炭気送装置は、微粉炭の吸入量を調節する吸入量調節機能を有することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の微粉炭の吹込み方法においては、微粉炭製造装置によって製造された微粉炭を搬送経路から取り出して粒度分布測定装置で周期的に測定する粒度分布測定工程と、該粒度分布測定工程で測定された測定値と目標値との偏差を用いて前記微粉炭製造装置における石炭粉砕力を調整する粉砕力調整工程とを有し、前記粒度分布測定工程は、標準試料の測定値の標準偏差が１％以内である粒度分布測定装置を用いて行うようにしたので、微粉炭粒度を精度良く制御し微粉炭吹込み配管の閉塞を抑制し、実質的に微粉炭吹込み量を増やし低コストの高炉溶銑の製造を実現可能にできる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態に係る微粉炭吹込み方法において使用する粒度分布測定装置の取り付け位置を説明する説明図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る微粉炭吹込み方法に使用する粒度分布測定装置の説明図である。
【図３】図２に示した粒度分布測定装置によって標準試料の粒度分布測定を行った場合の微粉炭の粒度分布（-74μｍ割合（％））の時間経過を示したグラフである。
【図４】図２に示した粒度分布測定装置によって標準試料の粒度分布測定を行った場合の微粉炭の粒度分布（-44μｍ割合（％））の時間経過を示したグラフである。
【図５】本発明の一実施形態に係る微粉炭吹込み方法に使用する微粉炭製造装置の説明図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る微粉炭吹込み方法によって微粉炭吹込みを行ったときの微粉炭の粒度分布の推移を示すグラフである。
【図７】本発明の一実施形態に係る微粉炭吹込み方法によって微粉炭吹込みを行ったときの微粉炭吹込み配管の閉塞本数の推移を示すグラフである。
【図８】本発明の効果を確認するために比較例とした粒度分布測定装置の説明図である。
【図９】図８に示した粒度分布測定装置（比較例）を用いて標準試料の粒度分布測定を行った場合の微粉炭の粒度分布（-74μｍ割合（％））の時間経過を示したグラフである。
【図１０】図８に示した粒度分布測定装置（比較例）を用いて標準試料の粒度分布測定を行った場合の微粉炭の粒度分布（-44μｍ割合（％））の時間経過を示したグラフである。
【図１１】図８に示した粒度分布測定装置（比較例）を用いて微粉炭吹込みを行ったときの微粉炭の粒度分布の推移を示すグラフである。
【図１２】図８に示した粒度分布測定装置（比較例）を用いて微粉炭吹込みを行ったときの微粉炭吹込み配管の閉塞本数の推移を示すグラフである。
【図１３】本発明の一実施形態に係る微粉炭吹込み方法に使用する微粉炭製造装置の他の態様の説明図である。
【図１４】微粉炭の高炉内への吹込みフローの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本実施の形態に係る微粉炭の吹込み方法は、微粉炭製造装置１６によって石炭を粉砕して製造された微粉炭をバグフィルタ７に気流搬送して、該バグフィルタ７で回収した微粉炭をコールビン８に貯留し、コールビン８に貯留された微粉炭を吹込みタンク９に切り出して羽口１３に向けて気流搬送する微粉炭吹込み装置を用いた微粉炭の吹込み方法であって、
微粉炭製造装置１６によって製造された微粉炭を搬送経路から取り出して粒度分布測定装置４０で周期的に測定する粒度分布測定工程と、該粒度分布測定工程で測定された測定値と目標値との偏差を用いて微粉炭製造装置１６における石炭粉砕力を調整する粉砕力調整工程とを有している。
以下、各工程及び各工程に使用される機器について詳細に説明する。
【００２１】
＜粒度分布測定工程＞
粒度分布測定工程は、微粉炭製造装置１６によって製造された微粉炭を搬送経路から取り出して粒度分布測定装置４０で周期的に測定する工程である。
粒度分布測定工程においては、同一粉砕条件で周期的に測定した連続１０点の測定値の標準偏差が１％以内である粒度分布測定方法を用いることが必要である。
そのため、本実施の形態では、上記の条件を満たす粒度分布測定方法とするために、粒度分布測定装置４０や粒度分布測定装置４０を取り付ける部位を工夫している。
【００２２】
図１は、本実施の形態に係る微粉炭吹込み方法に用いる粒度分布測定装置４０が取り付けられる部位を説明するための説明図であり、バグフィルタ７と吹込みタンク９との間の配管等を詳細に示している。
まず、図１に基づいて、バグフィルタ７と吹込みタンク９との間の配管等を詳細に説明する。
図１に示されるように、バグフィルタ７の下部にはバグフィルタ７で回収された微粉炭を切り出すためのスクリューフィーダ１７が設けられている。また、スクリューフィーダ１７で切り出された微粉炭をコールビン８に搬送するための２本の搬送管１９がスクリューフィーダ１７とコールビン８との間を連結するように設けられている。各搬送管１９にはバグフィルタ７の機密性を確保するためのロータリーバルブ２１が設けられている。
コールビン８の下方には中間タンク２３が設けられ、中間タンク２３の下方には吹込みタンク９が設けられている。
【００２３】
上記のように構成されたバグフィルタ７から吹込みタンク９までの構造において、バグフィルタ７で回収された微粉炭が吹込みタンク９に供給されるまでの流れを説明する。
バグフィルタ７で回収された微粉炭は、スクリューフィーダ１７で切り出され、スクリューフィーダ１７の下部に設けられた搬送管１９内を自由落下してコールビン８に貯留される。コールビン８に貯留された微粉炭は中間タンク２３を経由して吹込みタンク９に供給される。
【００２４】
次に粒度分布測定装置４０の構造について説明する。
粒度分布測定装置４０は、図２に示すように、バグフィルタ７とコールビン８との間に設けられた搬送管１９に取り付けられて搬送管１９内を落下する微粉炭を採取する採取装置としての機械式サンプラー４１と、採取装置によって採取された微粉炭をレーザ回折式粒度分布測定装置３５に気送する微粉炭気送装置２７とを備えている。
以下、粒度分布測定装置４０の構成を詳細に説明する。
【００２５】
＜採取装置＞
本実施の形態に係る採取装置は、搬送管１９に挿入された機械式サンプラー４１によって構成される。
機械式サンプラーとしては、上面が開放された筒体内にスクリューを設置したスクリューフィーダ等を用いることが出来る。上面が開放したスクリューフィーダを用いる場合、スクリューの一部を搬送管１９に挿入し、スクリュー上に落下した微粉炭を搬送管１９の外に定量的に取り出すことが可能となる。
機械式サンプラー４１によって取り出された微粉炭は、微粉炭気送装置２７によってレーザ回折式粒度分布測定装置３５に導入される。
【００２６】
＜微粉炭気送装置＞
微粉炭気送装置２７は、先端側が吸入ノズル２５に連結された吸入管２９と、吸入管２９の他端に取り付けられたエジェクタ３１と、エジェクタ３１に吸入用のガスとなる窒素を供給する窒素供給管３３とを備えている。吸入管２９におけるエジェクタ３１の上流側には、レーザ回折式粒度分布測定装置３５が設けられ、レーザ回折式粒度分布測定装置３５にはＰＣ３７（パーソナルコンピュータ）が接続され、さらにＰＣ３７にはプロセスコンピュータ３９が接続されている。
【００２７】
上記のように構成された微粉炭の粒度分布測定装置４０を用いて微粉炭の粒度分布を測定する方法を説明する。
バグフィルタ７で捕集された微粉炭はバグフィルタ７下部のスクリューフィーダ１７により搬送管１９に切出される。搬送管１９に切り出された微粉炭は、コールビン８に貯留され、中間タンク２３を経て吹込みタンク９へと搬送される。
ここで、バグフィルタ７から吹込みタンク９間は、ほぼ大気圧であり、微粉炭は自然落下しているため、搬送管１９から微粉炭を取り出す場合には、複雑な圧力調整が必要ない。
【００２８】
搬送管１９を落下する微粉炭は機械式サンプラー４１における筒体内に落下してスクリューによって定量的に切り出され、ホッパ４３を介して吸入管２９の吸入口４５に供給される。
他方、微粉炭気送装置２７における窒素供給管３３に窒素を供給すると、エジェクタ３１の作用によって吸入口４５に供給された微粉炭が吸入ノズル２５から吸入される。吸入された微粉炭は、レーザ回折式粒度分布測定装置３５に供給される。レーザ回折式粒度分布測定装置３５は、搬送管１９から吸入されて分散飛翔状態で流れる微粉炭粒子群にレーザ光を照射することによって生ずる回折光の空間強度分布を測定し、その測定結果に基づいて微粉炭粒子群の粒度分布を測定する。
レーザ回折式粒度分布測定装置３５によって測定された測定結果はＰＣ３７に出力され、ＰＣ３７によって所定の演算がなされ、プロセスコンピュータ３９にさらに出力され、プロセス操作室等でモニターされると共に微粉炭製造装置１６の制御装置５５に入力され、微粉炭製造装置１６における粉砕力制御に使用される。
【００２９】
本実施の形態の微粉炭吹込み方法に使用する粒度分布測定装置４０においては、バグフィルタ７と吹込みタンク９との間にある搬送管１９に機械式サンプラー４１を設けて、搬送管１９内を落下する微粉炭を取出してレーザ回折式粒度分布測定装置３５に導入するようにしたので、搬送管１９内はほぼ大気圧であることから、搬送管１９から微粉炭を取り出すに際して、複雑な圧力調整が必要ない。そして、安定的かつ確実に微粉炭を取り出すことができるので、散飛翔状態の微粉炭濃度を安定させることができ、微粉炭の粒度分布の経時変化を正確に測定することができる。
その結果、同一粉砕条件で周期的に測定した連続１０点の測定値の標準偏差が１％以内である粒度分布測定方法を実現できる。
【００３０】
また、本実施の形態では、バグフィルタ７とコールビン８との間に設けた搬送管１９に微粉炭を取り出す機械式サンプラー４１を設けたので、吹込みタンク９側の圧力の影響が少なく、より好ましい。もっとも、バグフィルタ７と吹込みタンク９との間であれば、コールビン８と吹込みタンク９との間、例えばコールビン８と中間タンク２３の間にある配管に機械式サンプラー４１を設けるようにしてもよい。
【００３１】
なお、レーザ回折式粒度分布測定装置３５による微粉炭の粒度分布の測定に際し、微粉炭濃度を調整するには、微粉炭気送装置２７における窒素供給管３３への窒素の供給量を調整して微粉炭の吸入量を変化させることで対応できる。
【００３２】
本実施の形態の粒度分布測定装置４０の測定精度を検証するために、微粉炭製造装置１６を用いて代表的な粉砕条件で微粉炭を製造して得た微粉炭標準試料（−７４μｍ割合：約７０％、−４４μｍ割合：約５０％）を、オフラインの搬送管中に自然落下させ、粒度分布測定装置４０によって粒度分布測定を行った。図３、図４はその結果を示すグラフであり、図３は、横軸が経過時間を示し、縦軸が微粉炭粒度分布（-７４μｍ割合（％））を示している。
また、図４は、横軸が経過時間を示し、縦軸が微粉炭粒度分布（−４４μｍ割合（％））を示している。図３、図４のグラフを見ると、測定値の上下への変動が少ない。
１０点の標準偏差は、図３（−７４μｍ割合（％））では０．８％、図４（−４４μｍ割合（％））では０．７％であり、本発明の測定値の安定性が１％以下の条件を満たし、微粉炭粒度分布の経時変化を正確に測定できていることが読み取れる。
このように本実施の形態の粒度分布測定装置４０によれば、微粉炭採取装置として機械式サンプラー４１を用いたので、微粉炭の粒度分布を安定的、かつ正確に測定することができ、標準試料の測定値の標準偏差を１％以内にすることができる。
なお、上記の例では標準試料の測定値の標準偏差を求める計測値のデータとして連続する１０点（図３、図４参照）を用いたものを示したが、測定値のデータ数はこれに限られず、１０点以上のデータ数であれば測定値の安定性を評価できる。
【００３３】
＜粉砕力調整工程＞
粉砕力調整工程は、粒度分布測定工程で測定された測定値と目標値との偏差を用いて微粉炭製造装置１６における石炭粉砕力を調整する工程である。
微粉炭製造装置１６の構成を説明する。
【００３４】
微粉炭製造装置１６は、石炭を装入するための装入部６３と、装入部６３から装入された石炭を受け止めるターンテーブル６５と、ターンテーブル６５を囲むように設置された竪型のローラータイヤ５１と、ローラータイヤ５１における粉砕力を調整するための油圧シリンダー５３と、油圧シリンダー５３の押圧力を制御する制御装置５５と、所定の粒度の石炭が通過できる開口隙間が形成された粒度分級調整盤５７と、粒度分級調整盤の開口隙間を通過した微粉炭が排出される排出口５９と、粉砕室に高速の温風を供給する温風供給管６１とを備えている。
【００３５】
上記のように構成された微粉炭製造装置１６においては、装入部６３から給炭された石炭は、複数個のローラータイヤ５１とターンテーブル６５とで囲まれた空間領域に供給され、ローラータイヤ５１とターンテーブル６５の隙間において両者によって破砕・粉砕される。粉砕された石炭は、ターンテーブル６５の上面とローラータイヤ５１の下端面との隙間から、ターンテーブル６５の盤面上を周円部に移動し、はじき出される。はじき出された粉砕石炭は、高速温風に乗ってターンテーブル６５の周縁から舞い上がり、大部分の粉砕石炭は、粒度分級調整盤５７の開口隙間を通過して当該装置上部の排出口５９から温風によって排出される。
他方、粒度分級調整盤５７の開口隙間を通過できなかった粉砕石炭は、落下してローラータイヤ５１の間隙に供給され、再度、破砕・粉砕される。
【００３６】
微粉炭製造装置１６における粉砕加圧力はローラータイヤ５１を支持する支持部に設けられた油圧シリンダー５３の圧力を制御することによって制御される。つまり、油圧シリンダー５３の圧力を高くすることで粉砕力を高め、微粉炭の粒度を細かくでき、逆に油圧シリンダー５３の圧力を弱くすることで微粉炭の粒度を粗くすることができる。
油圧シリンダー５３の圧力は、粒度分布測定工程で粒度分布測定装置４０によって測定された測定値と目標値との偏差を用いて制御装置５５によって調整される。
調整方法の一例を示すと、下式（１）によって調整される。
Pn＋1＝Pn＋A×（Xｔ−Ｘn）・・・（１）
但し、Ｘn：粒度分布（-４４μｍ割合（％））測定値
Xｔ：粒度分布（-４４μｍ割合（％））目標値
Pn+1：調整後の加圧力（MPa）
Pn：調整前の加圧力（MPa）（粒度分布Ｘn測定時）
Ａ：定数（ＭＰａ／％）
【実施例】
【００３７】
［実施例］
本発明の効果を確認するために、羽口が４０本の高炉で、計画出銑量に対し［１５０ｋｇ／ｔ−溶銑］の微粉炭比で高炉内へ微粉炭を吹込む操業を実施した。
各羽口の微粉炭吹込み配管が閉塞した場合は、微粉炭吹込み配管の負荷が変わらないように羽口1本当たりの微粉炭吹込み量を変えず実質の微粉炭比が変わるようにし、その分コークス比を調整した。
吹込む微粉炭の粒度分布の管理値は、「４５％≦―４４μｍ≦５０％、＋７４μｍ≦４０％」とした。
【００３８】
上記の操業条件で粒度分布測定装置４０を用い、その測定結果に基づいて微粉炭製造装置１６で石炭に負荷する粉砕力を、前述の（１）式を満たすように調整して、微粉炭の粒度分布の制御を実施する試験操業を行った。微粉炭粒度は１２分毎に測定し、（１）式を用いた粉砕力の調整も１２分毎に行った。なお、Ａ＝０．０１（ＭＰａ／％）、Xｔ＝４８％とした。
【００３９】
粉砕力を調整した結果、Ｘn、Ｙn、Ｐnの推移を図６のグラフに示す。図６のグラフは、左縦軸が粒度分布であり、また右縦軸が加圧力（ＭＰａ）であり、横軸が経過日数である。また、微粉炭吹込み配管の閉塞本数を調査した結果を図７のグラフに示す。微粉炭吹込み配管の閉塞本数とは、各羽口の閉塞（微粉炭吹込み停止）時間を２４時間で割った値の羽口本数（４０本）分の総和を、日毎に示した値である。図７のグラフにおいて、縦軸が閉塞本数であり、横軸が経過日数である。
【００４０】
実験の結果、粒度分布Ｘnの変動幅が４８±２％であり、極めて小さい変動幅での微粉炭吹込みが実現され、粒度分布Ｘnの管理値である「４５％≦―４４μｍ≦５０％」に調整できた。
なお、粒度分布Ｙn（-７４μｍ割合（％））の管理値は４０％以下であるが、３８％を目標値とし粒度分布Ｙnが目標値より高い場合には、微粉炭製造装置１６に吹き込む温風の流量を減らして、また目標値より低い場合には、温風の流量を増やして粒度分布Ｙnを管理値内に調整した。
【００４１】
［比較例］
本発明の実施例の効果を検証するため、実施の形態で用いた粒度分布測定装置４０とは異なる形態の粒度分布測定装置２４を用いた場合について同様の実験を比較例として行った。
まず、比較例として使用した粒度分布測定装置２４について図８に基づいて説明する。
比較例の粒度分布測定装置２４は、採取装置として機械式サンプラー４１を用いるのではなく、吸入ノズル２５を搬送管１９に直接挿入して搬送管１９内を落下する微粉炭を吸入して採取するようにしたものである。
【００４２】
微粉炭製造装置１６の粉砕条件や粒度分布測定周期は実施例と同様とした。
まず、粒度分布測定装置２４の測定精度を検証するために、前記実施の形態と同様の微粉炭標準試料（−７４μｍ割合：約７０％、−４４μｍ割合：約５０％）を、オフラインの搬送管中に自然落下させ、粒度分布測定装置２４によって粒度分布測定を行った。
図９、図１０はその結果を示すグラフである。図９は、横軸が経過時間を示し、縦軸が微粉炭粒度分布（-７４μｍ割合（％））を示している。また、図１０は、横軸が経過時間を示し、縦軸が微粉炭粒度分布（-４４μｍ割合（％））を示している。図９、図１０のグラフを図３、図４と比較すると、粒度分布測定装置４０に比べ、測定値の変動が大きい。
測定値における１０点の標準偏差は、図９（―７４μｍ割合（％））では１．４％、図１０（―４４μｍ割合（％））では２．５％であり、本発明の測定値の安定性として要求している１％以下の条件を満たしていなかった。
【００４３】
このような本発明の条件を満たさない粒度分布測定装置２４を用いて微粉炭吹込みを行った場合についてどのような結果が得られるかを確認するために、実施例と同様に羽口が４０本の高炉で、微粉炭を吹込む操業を実施した。
比較例の粒度分布測定装置２４を用いた場合は、粒度分布測定値Ｘnの変動が、粒度分布測定装置４０を用いた場合よりも大きいので、Ａ＝０．０１（ＭＰａ／％）とすると石炭に負荷する粉砕力が調整の度にＸnの変動の影響を受け変動し不安定であったため、Ａ＝０．００４（ＭＰａ／％）とすることで石炭に負荷する粉砕力を調整した。粒度分布Ｙnの調整は、実施例１と同様に行った。
【００４４】
実験結果であるＸn、Ｙn、Ｐnの推移を図１１に、微粉炭吹込み配管の閉塞本数を図１２に示す。
比較例の粒度分布測定装置２４を用いた場合には、粒度分布Ｘnの変動幅が４８±５％と実施例の場合よりも大きくなり、粒度分布Ｙnの変動幅もまた大きく、粒度分布測定装置２４のばらつき（測定値の安定性が低い）以上に、実際の微粉炭粒度の変動も大きいと推察される結果となった。
実施例と比較例の試験結果を表１に示す
【００４５】
【表１】
【００４６】
理想では詰まり本数が０本／日であり、その場合に微粉炭比が［１５０ｋｇ／ｔ−溶銑］となるが、実施例では、１４日間の平均詰まり本数が０．３４本／日で、実質の微粉炭比が［１４９ｋｇ／ｔ−溶銑］と比較的良好であった。
一方、比較例では、１４日間の平均詰まり本数が３．６本／日で、実質の微粉炭比が［１３７ｋｇ／ｔ−溶銑］と低く、安価な微粉炭の使用量が減った上、閉塞した微粉炭吹込み配管の清掃作業の頻度が高く操業コストが高い結果であった。
このように、微粉炭粒度分布測定装置の測定値の安定性が１％以下の測定装置を用いて、微粉炭製造装置１６の石炭に負荷する粉砕力を調整することによって、微粉炭粒度を精度良く制御し微粉炭吹込み配管の閉塞を抑制し、実質的に微粉炭吹込み量を増やし低コストの高炉溶銑を製造できることが実証された。
【００４７】
なお、粒度分布測定装置の他の態様として、図１３に示す粒度分布測定装置４２のように、機械式サンプラー４１によって取り出した微粉炭を一時的に貯留するバッファタンク４７を設け、バッファタンク４７から吸入ノズル２５へフィーダ４９によって定量的に切出すようにしてもよい。このようにすれば、レーザ回折式粒度分布測定装置３５導入される分散飛翔状態の微粉炭濃度をより安定させることができる。フィーダ４９は、振動フィーダを用いると切出し量（供給量）の時間変動が少ないのでより好ましい。
この場合、フィーダ４９による供給量を調整することにより、微粉炭の吸入量を調節して、レーザ回折式粒度分布測定装置へ導入される微粉炭濃度を最適値になるように調製することもできる。
【符号の説明】
【００４８】
１ ヤードにストックされた石炭
２ 石炭ホッパ
３ フィーダ
４ 微粉炭製造装置（従来例）
５ 微粉炭
６ 主管
７ バグフィルタ
８ コールビン
９ 吹込みタンク
１０ 分配器
１１ 枝管
１２ 高炉
１３ 羽口
１４ 熱風炉
１５ ブローパイプ
１６ 微粉炭製造装置（実施形態）
１７ スクリューフィーダ
１９ 搬送管
２１ ロータリーバルブ
２３ 中間タンク
２４ 粒度分布測定装置（比較例）
２５ 吸入ノズル
２７ 微粉炭気送装置
２９ 吸入管
３１ エジェクタ
３３ 窒素供給管
３５ レーザ回折式粒度分布測定装置
３７ ＰＣ（パーソナルコンピュータ）
３９ プロセスコンピュータ
４０ 粒度分布測定装置
４１ 機械式サンプラー
４２ 粒度分布測定装置（他の形態）
４３ ホッパ
４５ 吸入口
４７ バッファタンク
４９ フィーダ
５１ ローラータイヤ
５３ 油圧シリンダー
５５ 制御装置
５７ 粒度分級調整盤
５９ 排出口
６１ 温風供給管
６３ 装入部
６５ ターンテーブル
【特許請求の範囲】
【請求項１】
微粉炭製造装置によって石炭を粉砕して製造された微粉炭をバグフィルタに気流搬送して、該バグフィルタで回収した微粉炭をコールビンに貯留し、該コールビンに貯留された微粉炭を吹込みタンクに切り出して高炉羽口に向けて気流搬送する微粉炭吹込み装置を用いた微粉炭の吹込み方法であって、
前記微粉炭製造装置によって製造された微粉炭を搬送経路から取り出して粒度分布測定装置で周期的に測定する粒度分布測定工程と、該粒度分布測定工程で測定された測定値と目標値との偏差を用いて前記微粉炭製造装置における石炭粉砕力を調整する粉砕力調整工程とを有し、
前記粒度分布測定工程は、標準試料の測定値の標準偏差が１％以内である粒度分布測定装置を用いて行うことを特徴とする微粉炭の吹込み方法。
【請求項２】
前記粒度分布測定工程で用いる粒度分布測定装置は、前記バグフィルタと前記吹込みタンクとの間に設けられた微粉炭の搬送管に取り付けられて該搬送管内を移動する微粉炭を採取する採取装置と、該採取装置によって採取された微粉炭をレーザ回折式粒度分布測定装置に気送する微粉炭気送装置とを備え、
前記採取装置は、前記搬送管に挿入され搬送管内を移動する微粉炭を捕集する捕集部と、該捕集部で捕集した微粉炭を前記微粉炭気送装置側に搬送して供給する搬送部とを有する機械式サンプラーであることを特徴とする請求項１記載の微粉炭の吹込み方法。
【請求項３】
前記粒度分布測定装置は、前記機械式サンプラーと前記微粉炭気送装置における吸入口との間に振動フィーダを備え、該振動フィーダによって前記吸入口側に向かって供給される微粉炭を前記吸入口で吸入するようにしたことを特徴とする請求項２記載の吹込む微粉炭の吹込み方法。
【請求項４】
前記微粉炭気送装置は、微粉炭の吸入量を調節する吸入量調節機能を有することを特徴とする請求項２又は３に記載の吹込む微粉炭の吹込み方法。
【請求項１】
微粉炭製造装置によって石炭を粉砕して製造された微粉炭をバグフィルタに気流搬送して、該バグフィルタで回収した微粉炭をコールビンに貯留し、該コールビンに貯留された微粉炭を吹込みタンクに切り出して高炉羽口に向けて気流搬送する微粉炭吹込み装置を用いた微粉炭の吹込み方法であって、
前記微粉炭製造装置によって製造された微粉炭を搬送経路から取り出して粒度分布測定装置で周期的に測定する粒度分布測定工程と、該粒度分布測定工程で測定された測定値と目標値との偏差を用いて前記微粉炭製造装置における石炭粉砕力を調整する粉砕力調整工程とを有し、
前記粒度分布測定工程は、標準試料の測定値の標準偏差が１％以内である粒度分布測定装置を用いて行うことを特徴とする微粉炭の吹込み方法。
【請求項２】
前記粒度分布測定工程で用いる粒度分布測定装置は、前記バグフィルタと前記吹込みタンクとの間に設けられた微粉炭の搬送管に取り付けられて該搬送管内を移動する微粉炭を採取する採取装置と、該採取装置によって採取された微粉炭をレーザ回折式粒度分布測定装置に気送する微粉炭気送装置とを備え、
前記採取装置は、前記搬送管に挿入され搬送管内を移動する微粉炭を捕集する捕集部と、該捕集部で捕集した微粉炭を前記微粉炭気送装置側に搬送して供給する搬送部とを有する機械式サンプラーであることを特徴とする請求項１記載の微粉炭の吹込み方法。
【請求項３】
前記粒度分布測定装置は、前記機械式サンプラーと前記微粉炭気送装置における吸入口との間に振動フィーダを備え、該振動フィーダによって前記吸入口側に向かって供給される微粉炭を前記吸入口で吸入するようにしたことを特徴とする請求項２記載の吹込む微粉炭の吹込み方法。
【請求項４】
前記微粉炭気送装置は、微粉炭の吸入量を調節する吸入量調節機能を有することを特徴とする請求項２又は３に記載の吹込む微粉炭の吹込み方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１３】
【図１４】
【図６】
【図７】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１３】
【図１４】
【図６】
【図７】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１３−４３９９８（Ｐ２０１３−４３９９８Ａ）
【公開日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８０５９４（Ｐ２０１１−１８０５９４）
【出願日】平成２３年８月２２日（２０１１．８．２２）
【出願人】（０００００１２５８）ＪＦＥスチール株式会社 (8,589)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月２２日（２０１１．８．２２）
【出願人】（０００００１２５８）ＪＦＥスチール株式会社 (8,589)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]