JP2005213591A - Method for blowing solid fuel into blast furnace and blowing lance - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for improving a combustion ratio of solid fuel blown into a blast furnace, when the powdery solid fuel such as fine pulverized coal and wood piece, is blown into the blast furnace, and to provide a blowing lance. <P>SOLUTION: When the solid fuel together with gas for carrier, are blown into the blast furnace 1 through the solid fuel blowing lance 4 set in a blowing tube 5 connected to a tuyere 6, the solid fuel blowing lance is made to be double tube structure composed of an inner tube 12 and an outer tube 13, and fuel gas and oxygen-containing gas are supplied into the outer tube through the nozzles 10, 11 set toward the tangent line direction of the inner wall surface of the outer tube. The solid fuel and the gas for carrier supplied into the inner part of the inner tube, are heated with the sensible heat of heated gas or the combustion heat of the fuel gas while forming the circular stream of the fuel gas and the oxygen-containing gas in the inner part of the outer tube and also, the solid fuel together with the gas for carrier, are blown while forming the circular stream at the tip position of the inner tube. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、微粉炭や木片などの粉体状固体燃料の高炉内への吹き込み方法及び吹き込みランスに関し、詳しくは、吹き込まれる固体燃料の燃焼率を向上させることが可能な吹き込み方法及び吹き込みランスに関するものである。   The present invention relates to a blowing method and blowing lance for pulverized solid fuel such as pulverized coal and wood chips, and more particularly to a blowing method and a blowing lance capable of improving the combustion rate of the injected solid fuel. Is.

高炉への微粉炭吹き込みは、コークスや重油との価格差に基づくコストメリットが大きいことから、多くの高炉で採用され、経済性向上に大きく寄与している。近年はコークス炉の炉命延長の観点からも、その重要性が再認識され、益々微粉炭の大量吹き込みが指向されるようになった。   Blowing pulverized coal into blast furnaces is used in many blast furnaces because it has a large cost merit based on price differences from coke and heavy oil, and contributes greatly to improving economic efficiency. In recent years, the importance of coke ovens has been reaffirmed from the standpoint of extending the life of coke ovens, and more and more pulverized coal has been increasingly injected.

微粉炭は、一般に、熱風を高炉内に供給するためのブローパイプに設置された吹き込みランスを介して搬送用ガスと共にブローパイプ内に吹き込まれ、次いで、ブローパイプ内を通過する熱風と共にブローパイプの先端に接続される羽口から高炉内に吹き込まれる。吹き込まれた微粉炭は、ブローパイプ内、並びに羽口先端のレースウェイと呼ばれる燃焼空間で燃焼し、コークスの代替となる。しかしながら、レースウェイには、多量のコークスが存在するため、熱風中の酸素濃度は急激に減少する。しかも、ブローパイプ内及び羽口内のガス流速は一般に２００ｍ／秒と極めて高速であるため、吹き込まれた微粉炭が熱風中の酸素と反応可能な時間、即ち微粉炭の燃焼可能な時間は極めて短く、２０マイクロ秒程度といわれている。   The pulverized coal is generally blown into the blow pipe together with the transfer gas through a blow lance installed in the blow pipe for supplying hot air into the blast furnace, and then the blow pipe is heated together with the hot air passing through the blow pipe. It is blown into the blast furnace from the tuyere connected to the tip. The pulverized coal that has been blown is burned in a combustion space called a raceway in the blow pipe and at the tip of the tuyere, and substitutes for coke. However, since there is a large amount of coke on the raceway, the oxygen concentration in the hot air decreases rapidly. Moreover, since the gas flow velocity in the blow pipe and tuyere is generally very high at 200 m / sec, the time during which the blown pulverized coal can react with oxygen in the hot air, that is, the time during which the pulverized coal can be burned is extremely short. , About 20 microseconds.

微粉炭をコークスの代替として有効活用するためには、この短時間の期間で微粉炭を燃焼させる必要があるが、微粉炭の吹き込み量を増していくと、微粉炭の燃焼率が低下して、レースウェイに至るまでに微粉炭が燃焼しきれずに、未燃焼の未燃チャーとして炉内に残留する。この未燃チャーは、ソルーションロス反応により炉内で消費されるが、炉内消費量には自ずと限界値が存在し、そのため、消費限界値以上に未燃チャーが発生すると、ダストとして炉頂から排出されて燃料比の上昇を招き、更には、未燃チャーが炉芯や溶融帯に蓄積すると、通気性や通液性が阻害され、炉況不安定や生産性低下の原因となる。   In order to effectively use pulverized coal as an alternative to coke, it is necessary to burn pulverized coal in this short period of time, but as the amount of pulverized coal increases, the combustion rate of pulverized coal decreases. The pulverized coal cannot be burned up to the raceway and remains in the furnace as unburned unburned char. This unburned char is consumed in the furnace due to the solution loss reaction, but there is a limit value for the amount of consumption in the furnace. If the unburnt char is accumulated in the furnace core or the molten zone, the air permeability and liquid permeability are hindered, resulting in instability of the furnace and a decrease in productivity.

この問題を解決するために、微粉炭の燃焼率を向上させる方法が多数提案されている。例えば、特許文献１には、ブローパイプ内における熱風と微粉炭との混合効率を向上させ、微粉炭の昇熱速度の上昇ひいては燃焼速度の上昇を図るべく、ブローパイプの側壁に同心二重管構造の吹き込みランスを複数個設け、吹き込みランスの内管と外管との間から微粉炭及び搬送用ガスを吹き込み、内管内部から空気、酸素またはこれらの混合ガスを吹き込む方法が開示されている。特許文献２には、補助燃料の燃焼熱を利用して微粉炭の燃焼率を向上させるべく、ブローパイプから供給される熱風温度を８１０℃以上に調整すると共に、微粉炭吹き込みランスと平行して燃料ガス吹き込み管を配置し、微粉炭と燃料ガスとの混燃を行わせつつ、微粉炭を吹き込む方法が開示され、また、特許文献３には、同様に補助燃料の燃焼熱を利用する方法として、微粉炭吹き込みランスが設置されたブローパイプ内に補助燃料及び酸素を吹き込み、この補助燃料が燃焼して形成される１４００℃以上で且つ酸素濃度が２１％以上の雰囲気中に微粉炭を吹き込む方法が開示されている。特許文献１〜３によれば、微粉炭の大量吹き込み操業においても、高い燃焼率を得ることができるとしている。
特開平８−１５７９１６号公報 特公平１−２９８４７号公報 特開平８−２６９５０９号公報 In order to solve this problem, many methods for improving the combustion rate of pulverized coal have been proposed. For example, Patent Document 1 discloses a concentric double pipe on the side wall of a blow pipe in order to improve the mixing efficiency of hot air and pulverized coal in the blow pipe, and to increase the heating rate of the pulverized coal and thus increase the combustion rate. A method is disclosed in which a plurality of blow lances having a structure are provided, pulverized coal and a conveying gas are blown from between the inner pipe and the outer pipe of the blow lance, and air, oxygen or a mixed gas thereof is blown from the inner pipe. . In Patent Document 2, in order to improve the combustion rate of pulverized coal by using the combustion heat of auxiliary fuel, the temperature of hot air supplied from the blow pipe is adjusted to 810 ° C. or more, and in parallel with the pulverized coal blowing lance. A method of injecting pulverized coal by disposing a fuel gas injection tube and mixing pulverized coal with fuel gas is disclosed, and Patent Document 3 similarly uses a combustion heat of auxiliary fuel. As an auxiliary fuel and oxygen are injected into a blow pipe provided with a pulverized coal injection lance, and the pulverized coal is injected into an atmosphere of 1400 ° C. or higher and an oxygen concentration of 21% or higher formed by combustion of the auxiliary fuel. A method is disclosed. According to Patent Documents 1 to 3, a high combustion rate can be obtained even in the operation of mass-injecting pulverized coal.
JP-A-8-157916 Japanese Patent Publication No. 1-289847 JP-A-8-269509

しかしながら、上記従来技術には、幾つかの問題点があり、その主たるものを挙げれば、以下の如くである。即ち、特許文献１では、単管ランスの場合に比較すれば微粉炭と熱風との混合が促進されるものの十分とはいい難く、十分に温度が上昇しないまま炉内に吹き込まれる場合が発生する。そのため、微粉炭の燃焼率は十分に高いとはいえず、更なる改善の余地がある。また、特許文献２では、微粉炭は吹き込みランスの先端部以降で燃料ガスと混燃されるので、微粉炭の昇熱時期が遅れ、十分に温度が上昇しないまま炉内に吹き込まれる場合が発生し、補助燃料を利用している割には、微粉炭の燃焼率が十分に高いとはいえず、更なる改善の余地があり、特許文献３では、高い燃焼率は得られるものの、ブローパイプに、微粉炭吹き込みランスを配置した上に、更に、補助燃料吹き込み管及び酸素吹き込み管を設置する必要があり、設備が煩雑になり、ランニングコストの面からも改善の余地がある。   However, the above prior art has some problems, and the main ones are as follows. That is, in Patent Document 1, as compared with a single pipe lance, although mixing of pulverized coal and hot air is promoted, it is difficult to say that it is sufficient, and there is a case where the temperature is not sufficiently increased and is blown into the furnace. . For this reason, the combustion rate of pulverized coal cannot be said to be sufficiently high, and there is room for further improvement. Moreover, in patent document 2, since pulverized coal is mixed with fuel gas after the front-end | tip part of a blowing lance, the heat-up timing of pulverized coal is overdue, and it may be blown into a furnace, without temperature rising enough. However, although the combustion rate of pulverized coal is not sufficiently high for using auxiliary fuel, there is room for further improvement. In Patent Document 3, although a high combustion rate is obtained, In addition, it is necessary to install an auxiliary fuel blowing pipe and an oxygen blowing pipe in addition to the arrangement of the pulverized coal blowing lance, and the facilities become complicated and there is room for improvement in terms of running cost.

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、ブローパイプに設置された固体燃料吹き込みランスを介して、微粉炭や木片などの粉体状固体燃料を高炉内に吹き込む際に、吹き込まれる固体燃料の高炉内における燃焼率を向上させることが可能な吹き込み方法及び吹き込みランスを提供することである。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to blow pulverized solid fuel such as pulverized coal or wood chips into a blast furnace through a solid fuel blowing lance installed in a blow pipe. At the same time, it is to provide a blowing method and a blowing lance capable of improving the combustion rate of the injected solid fuel in the blast furnace.

上記課題を解決するための第１の発明に係る高炉への固体燃料吹き込み方法は、羽口に接続するブローパイプに設置された固体燃料吹き込みランスを介して固体燃料を搬送用ガスと共に高炉内に吹き込む際に、前記固体燃料吹き込みランスを内管及び外管からなる二重管構造とし、予め予熱された加熱気体、或いは、燃料ガス及び酸素含有ガスを外管内に供給し、加熱気体、或いは、燃料ガス及び酸素含有ガスの旋回流を外管の内部に形成させながら、加熱気体の顕熱或いは燃料ガスの燃焼熱によって内管の内部に供給された固体燃料及び搬送用ガスを加熱すると共に、前記内管の先端位置では旋回流を形成させながら固体燃料を搬送用ガスと共に吹き込むことを特徴とするものである。   A method for injecting solid fuel into a blast furnace according to a first aspect of the present invention for solving the above-mentioned problems is as follows. Solid fuel is introduced into a blast furnace together with a carrier gas through a solid fuel injection lance installed in a blow pipe connected to a tuyere. When blowing, the solid fuel blowing lance has a double tube structure consisting of an inner tube and an outer tube, and a preheated heating gas, or a fuel gas and an oxygen-containing gas are supplied into the outer tube, and a heated gas, or While forming the swirling flow of the fuel gas and oxygen-containing gas inside the outer tube, the solid fuel and the carrier gas supplied to the inside of the inner tube are heated by the sensible heat of the heated gas or the combustion heat of the fuel gas, and The solid fuel is blown together with the carrier gas while forming a swirling flow at the tip position of the inner pipe.

第２の発明に係る高炉への固体燃料吹き込み方法は、第１の発明において、前記加熱気体、或いは、燃料ガス及び酸素含有ガスを、前記外管の内壁面の接線方向に向けて設置されたノズルを介して内壁面の接線方向に向けて供給することを特徴とするものである。   The method for injecting solid fuel into the blast furnace according to the second invention is the method of injecting the heated gas or the fuel gas and the oxygen-containing gas toward the tangential direction of the inner wall surface of the outer pipe in the first invention. It supplies to the tangential direction of an inner wall surface through a nozzle.

第３の発明に係る高炉への固体燃料吹き込み方法は、第１または第２の発明において、前記内管の先端位置には、内管の内壁面の接線方向に向けて内管を貫通するノズルが備えられ、当該ノズルを介して、前記加熱気体、或いは、燃料ガスと酸素含有ガスとが燃焼して生成した燃焼排ガスを外管から内管に吹き込んで内管の先端位置で旋回流を形成することを特徴とするものである。   According to a third aspect of the present invention, there is provided the method for injecting solid fuel into a blast furnace according to the first or second aspect, wherein a nozzle penetrating the inner tube toward the tangential direction of the inner wall surface of the inner tube is provided at the tip of the inner tube. The combustion gas generated by combustion of the heated gas or fuel gas and oxygen-containing gas is blown from the outer tube into the inner tube through the nozzle, and a swirling flow is formed at the tip position of the inner tube. It is characterized by doing.

第４の発明に係る高炉への固体燃料吹き込み方法は、第１ないし第３の発明の何れかにおいて、前記加熱気体の供給量または温度、或いは、前記燃料ガスの供給量を、固体燃料の吹き込み量または固体燃料の搬送用ガスの供給量に応じて調整することを特徴とするものである。   According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a method for injecting solid fuel into a blast furnace according to any one of the first to third aspects, wherein the supply amount or temperature of the heated gas or the supply amount of the fuel gas is determined by injecting solid fuel. The amount is adjusted according to the amount or the supply amount of the transport gas for the solid fuel.

第５の発明に係る高炉への固体燃料吹き込みランスは、羽口に接続するブローパイプに設置され、固体燃料を搬送用ガスと共に高炉内に吹き込むための固体燃料吹き込みランスであって、当該固体燃料吹き込みランスは内管及び外管からなる二重管構造であり、外管には、予め予熱された加熱気体、或いは、燃料ガス及び酸素含有ガスを外管内に吹き込むための、外管の内壁面の接線方向に向けて外管を貫通するノズルが備えられ、当該ノズルから外管内に供給された加熱気体、或いは、燃料ガス及び酸素含有ガスは外管内で旋回流を形成すると共に、内管には、その先端位置に、前記加熱気体、或いは、燃料ガスと酸素含有ガスとが燃焼して生成した燃焼排ガスを内管内に吹き込むための、内管の内壁面の接線方向に向けて内管を貫通するノズルが備えられ、当該ノズルから内管内に供給された前記加熱気体或いは燃焼排ガスは旋回流を形成することを特徴とするものである。   A solid fuel injection lance for a blast furnace according to a fifth aspect of the present invention is a solid fuel injection lance that is installed in a blow pipe connected to a tuyere to inject solid fuel into a blast furnace together with a carrier gas. The blow lance has a double tube structure consisting of an inner tube and an outer tube, and the outer tube has an inner wall surface for blowing preheated heated gas or fuel gas and oxygen-containing gas into the outer tube. A nozzle that penetrates the outer tube toward the tangential direction of the gas is provided, and the heated gas or fuel gas and oxygen-containing gas supplied from the nozzle into the outer tube forms a swirling flow in the outer tube, The inner pipe is directed toward the tangential direction of the inner wall surface of the inner pipe to blow into the inner pipe the combustion gas generated by burning the heated gas or the fuel gas and the oxygen-containing gas at the tip position. Penetrate Nozzle is provided, the heating gas or combustion exhaust gas is supplied to the inner tube from the nozzle is characterized in that to form a swirling flow.

本発明によれば、二重管構造の固体燃料吹き込みランスの外管に加熱気体或いは燃料ガスを導入するので、内管を通る固体燃料及び搬送用ガスは加熱気体或いは燃料ガスの燃焼した燃焼排ガスによって加熱されると同時に、内管の先端位置で外管から内管に供給される加熱気体或いは燃焼排ガスによって形成された旋回流により、内管から供給される微粉炭や木片などの固体燃料がブローパイプ中に分散されるので、固体燃料とブローパイプ内の熱風との混合が促進され、単位質量当りの固体燃料の利用できる熱風の顕熱及び酸素の絶対量が増大し、固体燃料の昇温速度並びに燃焼速度が上昇するために、固体燃料のブローパイプ内及び高炉内における燃焼率が上昇する。その結果、微粉炭や木片などの固体燃料の吹き込み量を従来レベルよりも多くすることが可能になり、高価なコークスの使用量を削減可能であり、また、微粉炭や木片などの固体燃料の吹き込み量を従来レベルと同等に保った場合にも、微粉炭や木片などの固体燃料の燃焼率が増加した分に相当するだけのコークス使用量を削減することができ、工業上有益な効果がもたらされる。   According to the present invention, the heated gas or the fuel gas is introduced into the outer pipe of the solid fuel blowing lance having the double pipe structure, so that the solid fuel and the carrier gas passing through the inner pipe are the combustion exhaust gas obtained by burning the heated gas or the fuel gas. The solid fuel such as pulverized coal and wood chips supplied from the inner pipe is heated by the swirl flow formed by the heated gas or combustion exhaust gas supplied from the outer pipe to the inner pipe at the tip position of the inner pipe. Since it is dispersed in the blow pipe, the mixing of the solid fuel with the hot air in the blow pipe is promoted, the sensible heat of the available hot air per unit mass and the absolute amount of oxygen are increased, and the solid fuel rises. Since the temperature rate and the combustion rate are increased, the burning rate of the solid fuel in the blow pipe and the blast furnace is increased. As a result, it is possible to increase the amount of solid fuel such as pulverized coal and wood chips compared to conventional levels, reduce the amount of expensive coke used, and reduce the amount of solid fuel such as pulverized coal and wood chips. Even when the blowing amount is kept at the same level as the conventional level, the amount of coke used can be reduced by an amount corresponding to the increase in the burning rate of solid fuel such as pulverized coal and wood chips, which has an industrially beneficial effect. Brought about.

また、加熱気体、或いは燃料ガス及び酸素含有ガスは、固体燃料吹き込みランスに設けた流路を通って供給されるので、ブローパイプには固体燃料吹き込みランスのみを設置すればよく、設備が簡素化され、取り扱いが容易になる。しかも、内管と外管との間の狭い空間で燃料ガスを燃焼させるので、燃料ガスの燃焼が安定し、効率良く固体燃料を加熱することができる。   Moreover, since the heated gas or fuel gas and oxygen-containing gas are supplied through the flow path provided in the solid fuel blowing lance, only the solid fuel blowing lance needs to be installed in the blow pipe, and the equipment is simplified. And handling becomes easy. In addition, since the fuel gas is burned in a narrow space between the inner pipe and the outer pipe, the combustion of the fuel gas is stabilized and the solid fuel can be efficiently heated.

以下、添付図面を参照して本発明を具体的に説明する。図１〜図４は、本発明の実施の形態を示す図であって、図１は、本発明に係る固体燃料吹き込みランスが設置された高炉羽口部の概略図、図２は、本発明に係る固体燃料吹き込みランスの概略図、図３は、図１のＸ−Ｘ’矢視による概略図、図４は、図２のＹ−Ｙ’矢視による概略図である。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. 1 to 4 are diagrams showing an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a schematic view of a blast furnace tuyere where a solid fuel blowing lance according to the present invention is installed, and FIG. 3 is a schematic view of the solid fuel blowing lance according to FIG. 3, FIG. 3 is a schematic view taken along the line XX ′ of FIG. 1, and FIG. 4 is a schematic view taken along the line YY ′ of FIG.

図１に示すように、高炉１の側壁部には、高炉１内に熱風を送りこむための羽口６が設置されている。羽口６は、高炉鉄皮２及び耐火物３を貫通して設置された羽口受金物８及び大羽口７により支持され、且つ、ブローパイプ５と接続されている。ブローパイプ５は熱風炉（図示せず）と接続しており、熱風炉で加熱された空気若しくは酸素富化空気が、ブローパイプ５を経由して羽口６から熱風として高炉１内に供給される。熱風の温度は、通常１０００℃以上であり、高い場合には１３００℃を越えることもある。   As shown in FIG. 1, tuyere 6 for sending hot air into the blast furnace 1 is installed on the side wall of the blast furnace 1. The tuyere 6 is supported by a tuyere receiver 8 and a large tuyere 7 installed through the blast furnace iron skin 2 and the refractory 3 and is connected to the blow pipe 5. The blow pipe 5 is connected to a hot stove (not shown), and air or oxygen-enriched air heated in the hot stove is supplied into the blast furnace 1 as hot air from the tuyere 6 via the blow pipe 5. The The temperature of the hot air is usually 1000 ° C. or higher, and may exceed 1300 ° C. when it is high.

ブローパイプ５には、微粉炭や木片などの炭素を含有する粉体状固体燃料を高炉１内に吹き込むための、本発明に係る固体燃料吹き込みランス４が、その先端４ａをブローパイプ５のガス流路に突出させて、ブローパイプ５に設置されたガイドパイプ９内に設置されている。図１は粉体状固体燃料として微粉炭を用いた例を示している。固体燃料吹き込みランス４は、粉体状固体燃料を搬送用ガスによって供給し搬送する供給・搬送装置（図示せず）に接続されており、粉体状固体燃料は、搬送用ガスによって固体燃料吹き込みランス４内を搬送される。この供給・搬送装置としては、特段の装置は必要でなく、固体燃料切り出し装置及び搬送用ガス供給装置などから構成される慣用の供給・搬送装置で十分である。搬送用ガスとしては、可燃物である微粉炭などを搬送するため、窒素などの非酸化性ガスまたはＡｒガスなどの不活性ガスが好ましい。   The blow pipe 5 is provided with a solid fuel blowing lance 4 according to the present invention for blowing a powdered solid fuel containing carbon such as pulverized coal or wood chips into the blast furnace 1, and a tip 4 a of the blow pipe 5 is gas from the blow pipe 5. It protrudes into the flow path and is installed in a guide pipe 9 installed in the blow pipe 5. FIG. 1 shows an example in which pulverized coal is used as a powdered solid fuel. The solid fuel blowing lance 4 is connected to a supply / conveying device (not shown) that supplies and conveys the powdered solid fuel by the carrier gas, and the powdered solid fuel is blown by the carrier gas. The lance 4 is conveyed. As this supply / conveyance device, no special device is required, and a conventional supply / conveyance device composed of a solid fuel cutting device, a conveyance gas supply device, and the like is sufficient. The carrier gas is preferably a non-oxidizing gas such as nitrogen or an inert gas such as Ar gas in order to transport pulverized coal that is a combustible material.

固体燃料吹き込みランス４は、図２に示すように、内管１２と外管１３とからなる二重管で構成され、内管１２の内部が、微粉炭や木片などの粉体状固体燃料の搬送用ガスによる搬送流路となり、内管１２と外管１３との間隙が、空気、酸素、窒素、炭酸ガス、Ａｒガスなどの不活性ガスなど、またはこれらの混合ガス、或いは、燃料ガス及び酸素含有ガスの流路となっている。図２は、燃料ガスと酸素含有ガスとを供給する例を示している。   As shown in FIG. 2, the solid fuel blowing lance 4 is composed of a double pipe comprising an inner pipe 12 and an outer pipe 13, and the inside of the inner pipe 12 is made of pulverized solid fuel such as pulverized coal or wood chips. It becomes a conveyance flow path by the conveyance gas, and the gap between the inner tube 12 and the outer tube 13 is an inert gas such as air, oxygen, nitrogen, carbon dioxide gas, Ar gas, or a mixed gas thereof, or a fuel gas, It is a flow path for oxygen-containing gas. FIG. 2 shows an example of supplying fuel gas and oxygen-containing gas.

外管１３には、図２及び図３に示すように、外管１３の内壁面に沿った旋回流を形成するための、外管１３の内壁面の接線方向に向けた配置されたスリット状のノズル１０とノズル１１とが、外管１３を貫通して設置されている。また、内管１２の先端には、図２及び図４に示すように、内管１２の内壁面に沿った旋回流を形成するための、内管１２の内壁面の接線方向に向けて開口するスリットが内管１２を貫通して設けられ、それぞれ、ノズル１４及びノズル１５となっている。尚、スリット状のノズル１４，１５は、図４では内管１２の円周方向に２箇所設けられているが、内管１２の内壁面に沿った旋回流を形成する流速が得られるならば、供給されるガス流量に応じて１箇所でもまた３箇所以上でも構わない。   As shown in FIGS. 2 and 3, the outer tube 13 has a slit shape arranged in the tangential direction of the inner wall surface of the outer tube 13 to form a swirling flow along the inner wall surface of the outer tube 13. The nozzle 10 and the nozzle 11 are installed through the outer tube 13. Further, as shown in FIGS. 2 and 4, an opening is formed at the distal end of the inner tube 12 toward the tangential direction of the inner wall surface of the inner tube 12 to form a swirling flow along the inner wall surface of the inner tube 12. Slits that penetrate the inner tube 12 are provided as nozzles 14 and 15, respectively. The slit-like nozzles 14 and 15 are provided in two locations in the circumferential direction of the inner tube 12 in FIG. 4, but if a flow velocity that forms a swirling flow along the inner wall surface of the inner tube 12 is obtained. Depending on the gas flow rate to be supplied, it may be one place or three places or more.

ノズル１０及びノズル１１から吹き込む気体としては、予め予熱した、空気、酸素、窒素、炭酸ガス、Ａｒガスなどの不活性ガスなど、または、これらの混合ガスを使用することができる。更に、ＬＰＧやコークス炉ガスなどの燃料ガスと、この燃料ガスを燃焼するための酸素含有ガスとを組合せて使用することもできる。空気、酸素、窒素、炭酸ガス、Ａｒガスなどの不活性ガスなど、または、これらの混合ガスの予熱温度は特に限定するものではないが、ブローパイプ５に吹き込まれる固体燃料は、燃焼効率を高める上で２００℃以上に加熱することが好ましく、従って、少なくとも２００℃以上に予熱することが好ましい。本発明では、この予熱された空気、酸素、窒素、炭酸ガス、Ａｒガスなどの不活性ガスなど、または、これらの混合ガスを、まとめて加熱気体と表示する。   As the gas blown from the nozzle 10 and the nozzle 11, preheated inert gas such as air, oxygen, nitrogen, carbon dioxide, Ar gas, or a mixed gas thereof can be used. Further, a fuel gas such as LPG or coke oven gas may be used in combination with an oxygen-containing gas for burning the fuel gas. The preheating temperature of air, oxygen, nitrogen, carbon dioxide gas, Ar gas or other inert gas, or a mixed gas thereof is not particularly limited, but the solid fuel blown into the blow pipe 5 increases the combustion efficiency. It is preferable to heat to 200 ° C. or higher, and therefore it is preferable to preheat to at least 200 ° C. or higher. In the present invention, this preheated air, oxygen, nitrogen, carbon dioxide gas, inert gas such as Ar gas, or a mixed gas thereof is collectively displayed as a heated gas.

この加熱気体を使用する場合には、ノズル１０及びノズル１１の両方から吹き込む必要はなく、どちらかの一方から吹き込んでもよい。従って、加熱気体を供給する場合には、ノズル１０及びノズル１１はどちらか一箇所でもよい。燃料ガスと酸素含有ガスとを組合わせて吹き込む場合には、燃料ガスと酸素ガスとを別々に供給しても、また、燃料ガスと酸素含有ガスとを予め混合して供給してもよい。図２は、燃料ガスと酸素含有ガスとを別々に供給する例を示している。燃料ガスと酸素含有ガスとを予め混合して供給する場合には、ノズル１０及びノズル１１はどちらか一箇所でもよい。酸素含有ガスとしては、空気、酸素富化空気及び純酸素などを用いることができる。   When this heated gas is used, it is not necessary to blow from both the nozzle 10 and the nozzle 11, and it may be blown from either one. Therefore, when supplying heated gas, the nozzle 10 and the nozzle 11 may be any one place. When the fuel gas and the oxygen-containing gas are blown in combination, the fuel gas and the oxygen gas may be supplied separately, or the fuel gas and the oxygen-containing gas may be mixed and supplied in advance. FIG. 2 shows an example in which the fuel gas and the oxygen-containing gas are supplied separately. When the fuel gas and the oxygen-containing gas are mixed and supplied in advance, either one of the nozzle 10 and the nozzle 11 may be provided. As the oxygen-containing gas, air, oxygen-enriched air, pure oxygen, or the like can be used.

尚、図１では、固体燃料吹き込みランス４がブローパイプ５に１本のみ配置されているが、固体燃料の吹き込み量に応じて固体燃料吹き込みランス４を複数設置してもよく、また、固体燃料吹き込みランス４がブローパイプ５に接続されたガイドパイプ９内に設置されているが、ガイドパイプ９を設置せず、固体燃料吹き込みランス４をブローパイプ５に直接取り付ける構造であってもよい。更に、固体燃料吹き込みランス４の先端部は、ブローパイプ５の軸心方向に合致させるために曲がっているが、必ずしも曲げる必要はない。   In FIG. 1, only one solid fuel blowing lance 4 is disposed in the blow pipe 5, but a plurality of solid fuel blowing lances 4 may be installed according to the amount of solid fuel blowing, Although the blowing lance 4 is installed in the guide pipe 9 connected to the blow pipe 5, the structure may be such that the solid fuel blowing lance 4 is directly attached to the blow pipe 5 without installing the guide pipe 9. Furthermore, the tip of the solid fuel blowing lance 4 is bent to match the axial direction of the blow pipe 5, but it is not always necessary to bend it.

このような構成の本発明に係る固体燃料吹き込みランス４を用いて、高炉１の操業中、ノズル１０及びノズル１１から上記の気体を供給し、外管１３の内部と内管１２の先端位置で、それぞれ外管１３の内壁面及び内管１２の内壁面に沿った旋回流を形成させながら、微粉炭などの粉体状固体燃料を搬送用ガスによって高炉１内に供給する。この場合、燃料ガスを使用した場合と使用しない場合とで、作用・効果が若干異なるので、以下に別々に説明する。   Using the solid fuel blowing lance 4 according to the present invention having such a configuration, the gas is supplied from the nozzle 10 and the nozzle 11 during the operation of the blast furnace 1, and the inside of the outer tube 13 and the tip position of the inner tube 12 are supplied. While forming a swirl flow along the inner wall surface of the outer tube 13 and the inner wall surface of the inner tube 12, pulverized solid fuel such as pulverized coal is supplied into the blast furnace 1 by the transfer gas. In this case, the operation and effect are slightly different depending on whether or not the fuel gas is used, and will be described separately below.

先ず、燃料ガスを使用せず、加熱気体を使用した場合について説明する。   First, the case where heated gas is used without using fuel gas will be described.

この場合、ノズル１０，１１から固体燃料吹き込みランス４の外管１３の内部に供給された加熱気体は、旋回流を形成しつつ内管１２と熱交換する。旋回流が形成されると、密度が相対的に低い気体、換言すれば温度が相対的に高い気体が旋回速度の遅い軸心側即ち内管１２の周囲に集まり、逆に温度が相対的に低い気体が旋回速度の速い外周側即ち外管１３の内壁側に集まる傾向になる。そのため、内管１２と接触する気体の方が相対的に温度が高くなり、加熱気体の顕熱が内管１２に有効に伝達される。加熱気体から内管１２に伝達された熱により、内管１２内に供給された固体燃料及び搬送用ガスが加熱される。   In this case, the heated gas supplied from the nozzles 10 and 11 to the inside of the outer pipe 13 of the solid fuel blowing lance 4 exchanges heat with the inner pipe 12 while forming a swirling flow. When the swirl flow is formed, a gas having a relatively low density, in other words, a gas having a relatively high temperature gathers on the axis side where the swirl speed is slow, that is, around the inner tube 12, and the temperature is relatively low. The low gas tends to gather on the outer peripheral side where the swirl speed is high, that is, on the inner wall side of the outer tube 13. For this reason, the temperature of the gas in contact with the inner tube 12 is relatively higher, and the sensible heat of the heated gas is effectively transmitted to the inner tube 12. The heat transferred from the heated gas to the inner pipe 12 heats the solid fuel and the transport gas supplied into the inner pipe 12.

また、内管１２へ熱を伝達した後の加熱気体は、内管１２の先端位置でノズル１４，１５を介して内管１２の内部に供給される。ノズル１４，１５を通って外管１３から内管１２の内部に供給された加熱気体は、内管１２の内壁面に沿う旋回流を形成し、固体燃料の一部を旋回流内に取込みながら、固体燃料吹き込みランス４の先端４ａからブローパイプ５内に流出する。この旋回流はブローパイプ５内で直ちに消滅することはなく、ブローパイプ５内を通過する熱風中に旋回しながら混入する。この旋回流に乗って固体燃料も熱風内に流出するので、旋回流の旋回方向に分散しながら熱風中に供給される。その結果、固体燃料は未だ高温状態の加熱気体と直接接触することにより加熱されると同時に、固体燃料と熱風との混合が促進され、単位質量当りの固体燃料が利用できる熱風の顕熱及び酸素の絶対量が増大し、固体燃料の昇温速度並びに燃焼速度が上昇する。   The heated gas after transferring heat to the inner tube 12 is supplied to the inside of the inner tube 12 through the nozzles 14 and 15 at the tip position of the inner tube 12. The heated gas supplied from the outer tube 13 to the inside of the inner tube 12 through the nozzles 14 and 15 forms a swirling flow along the inner wall surface of the inner tube 12 while taking a part of the solid fuel into the swirling flow. The solid fuel blowing lance 4 flows into the blow pipe 5 from the tip 4a. This swirling flow does not immediately disappear in the blow pipe 5 but is mixed while swirling in the hot air passing through the blow pipe 5. Since the solid fuel also flows out into the hot air on this swirl flow, it is supplied to the hot air while being dispersed in the swirl direction of the swirl flow. As a result, the solid fuel is heated by direct contact with the heated gas that is still in a high temperature state, and at the same time, the mixing of the solid fuel and hot air is promoted, and the sensible heat and oxygen of the hot air that can be used by the solid fuel per unit mass. The absolute amount of the fuel increases, and the heating rate and combustion rate of the solid fuel increase.

このようにして、微粉炭や木片などの固体燃料を高炉１内に吹き込むことにより、固体燃料は、加熱気体によって加熱され、更に、旋回流によって熱風中に分散供給されるので、固体燃料のブローパイプ５からレースウェイに至るまでの燃焼率が上昇し、その結果、微粉炭や木片などの固体燃料の吹き込み量を従来レベルよりも多くすることが可能になり、高価なコークス使用量を削減可能となる。また、微粉炭や木片などの固体燃料の吹き込み量を従来レベルと同等に保った場合にも、微粉炭や木片などの固体燃料の燃焼率が増加した分に相当するだけのコークス使用量を削減することができる。即ち、燃料比を低減させることができる。   In this way, by blowing solid fuel such as pulverized coal or wood chips into the blast furnace 1, the solid fuel is heated by the heated gas and further distributed and supplied into the hot air by the swirling flow. The combustion rate from the pipe 5 to the raceway is increased, and as a result, the amount of solid fuel such as pulverized coal and wood chips can be increased from the conventional level, and the amount of expensive coke used can be reduced. It becomes. In addition, even if the amount of solid fuel such as pulverized coal or wood chips is kept at the same level as the conventional level, the amount of coke used is reduced by the amount corresponding to the increase in the combustion rate of solid fuel such as pulverized coal or wood chips. can do. That is, the fuel ratio can be reduced.

次に、燃料ガスを使用した場合について説明する。   Next, the case where fuel gas is used will be described.

この場合、ノズル１０，１１から固体燃料吹き込みランス４の外管１３の内部に供給された燃料ガス及び酸素含有ガスは、外管１３の内部で旋回流を形成しつつ燃焼する。燃焼の開始は着火装置（図示せず）などによって行うものとする。燃料ガスが燃焼すると、外管１３の内部のガスが密度差によって分離され、火炎の両側に密度の異なるガス層が形成される。即ち、旋回速度の遅い内管１２側には、密度の低い高温の燃焼排ガスが存在し、旋回速度の速い外管１３の内壁面側には、密度の低い低温の未燃焼のガスが存在するようになる。そのため、内管１２と接触するガスの方が相対的に温度が高くなり、燃料ガスの燃焼熱が内管１２に有効に伝達される。内管１２に伝達された燃焼熱により、内管１２内に供給された固体燃料及び搬送用ガスが効率良く加熱される。この場合に、外管１３の内壁面近傍では、旋回速度が火炎伝播速度を上回っているため、火炎は内壁面近傍に継続して存在することはできず、そのため、固体燃料吹き込みランス４の内部には、火炎が管状の形になって生成される。本発明では、この火炎を「管状火炎」と称す。   In this case, the fuel gas and the oxygen-containing gas supplied from the nozzles 10 and 11 to the inside of the outer pipe 13 of the solid fuel blowing lance 4 are combusted while forming a swirling flow inside the outer pipe 13. The start of combustion is performed by an ignition device (not shown). When the fuel gas burns, the gas inside the outer tube 13 is separated by the density difference, and gas layers having different densities are formed on both sides of the flame. That is, low-density high-temperature combustion exhaust gas exists on the inner pipe 12 side where the swirl speed is slow, and low-temperature unburned gas low density exists on the inner wall surface side of the outer pipe 13 where the swirl speed is fast. It becomes like this. Therefore, the temperature of the gas in contact with the inner pipe 12 is relatively higher, and the combustion heat of the fuel gas is effectively transmitted to the inner pipe 12. The combustion heat transmitted to the inner pipe 12 efficiently heats the solid fuel and the carrier gas supplied into the inner pipe 12. In this case, in the vicinity of the inner wall surface of the outer pipe 13, the swirling speed exceeds the flame propagation speed, so that the flame cannot continue to exist in the vicinity of the inner wall surface. The flame is produced in a tubular shape. In the present invention, this flame is referred to as a “tubular flame”.

また、高温の燃焼排ガスは、内管１２の先端位置でノズル１４，１５を介して内管１２の内部に供給される。ノズル１４，１５を通って外管１３から内管１２の内部に供給された燃焼排ガスは、内管１２の内壁面に沿う旋回流を形成し、固体燃料の一部を旋回流内に取込みながら、固体燃料吹き込みランス４の先端４ａからブローパイプ５内に流出する。この旋回流はブローパイプ５内で直ちに消滅することはなく、ブローパイプ５内を通過する熱風中に旋回しながら混入する。この旋回流に乗って固体燃料も熱風内に流出するので、旋回流の旋回方向に分散しながら熱風中に供給される。その結果、固体燃料は高温の燃焼排ガスと直接接触することにより加熱されると同時に、固体燃料と熱風との混合が促進され、単位質量当りの固体燃料が利用できる熱風の顕熱及び酸素の絶対量が増大し、固体燃料の昇温速度並びに燃焼速度が上昇する。   Further, the high-temperature combustion exhaust gas is supplied to the inside of the inner pipe 12 through the nozzles 14 and 15 at the tip position of the inner pipe 12. The combustion exhaust gas supplied from the outer tube 13 to the inner tube 12 through the nozzles 14 and 15 forms a swirling flow along the inner wall surface of the inner tube 12, and takes a part of the solid fuel into the swirling flow. The solid fuel blowing lance 4 flows into the blow pipe 5 from the tip 4a. This swirling flow does not immediately disappear in the blow pipe 5 but is mixed while swirling in the hot air passing through the blow pipe 5. Since the solid fuel also flows out into the hot air on this swirl flow, it is supplied to the hot air while being dispersed in the swirl direction of the swirl flow. As a result, the solid fuel is heated by direct contact with the high-temperature combustion exhaust gas, and at the same time, mixing of the solid fuel and hot air is promoted, and the sensible heat of the hot air and the absolute oxygen of the solid fuel per unit mass can be used. The amount increases, and the temperature rise rate and combustion rate of the solid fuel increase.

微粉炭や木片のように、加熱するとタールを生成する固体燃料の場合には、このタールに起因して固体燃料吹き込みランス４やブローパイプ５の内部に堆積し、円滑な操業を阻害する恐れもあるので、タールが生成されない温度範囲で固体燃料を加熱することが好ましい。即ち、タールは４００℃程度で発生するので、３５０℃以下の範囲で加熱することが好ましい。一方、加熱温度が低すぎると、加熱の効果が低減するため好ましくない。従って、ノズル１０，１１から供給する燃料ガスの供給量は、吹き込まれる粉体状固体燃料が２００℃〜３５０℃となるように、その供給量を決めることが好ましい。酸素含有ガスの供給量は、燃料ガスをほぼ完全燃焼させる程度の供給量でよい。但し、酸素含有ガスを多少過剰に加えても、また、少量の燃料ガスが未燃焼のまま残留する程度であっても構わない。   In the case of a solid fuel that generates tar when heated, such as pulverized coal or wood chips, it may accumulate inside the solid fuel blowing lance 4 or the blow pipe 5 due to the tar and hinder smooth operation. Therefore, it is preferable to heat the solid fuel in a temperature range in which tar is not generated. That is, since tar is generated at about 400 ° C., it is preferable to heat in a range of 350 ° C. or less. On the other hand, if the heating temperature is too low, the heating effect is reduced, which is not preferable. Therefore, it is preferable to determine the supply amount of the fuel gas supplied from the nozzles 10 and 11 so that the powdered solid fuel to be blown becomes 200 ° C. to 350 ° C. The supply amount of the oxygen-containing gas may be a supply amount such that the fuel gas is almost completely combusted. However, the oxygen-containing gas may be added in an excessive amount, or a small amount of fuel gas may remain unburned.

このタールの生成による問題は、燃料ガスを使用せず、前述した加熱気体を使用する場合についても同様に生ずるので、粉体状固体燃料が３５０℃を超えることがないように、加熱気体の供給量または温度を調整することが好ましい。   This problem due to the generation of tar does not use fuel gas, but also occurs when using the above-mentioned heated gas, so supply of heated gas so that the powdered solid fuel does not exceed 350 ° C. It is preferred to adjust the amount or temperature.

このタールの問題に対処する方法として、例えば次の２つの方法がある。１つの方法は、固体燃料の吹き込み量、固体燃料の比熱やサイズ、更には搬送用ガス流量などによって、上記の所定の温度範囲に昇温するために必要な加熱気体の供給量または温度及び燃料ガスの供給量は異なってくるので、予め加熱試験などを実施し、必要な供給量及び温度を把握しておき、高炉１の操業条件の変化に応じて供給量或いは温度を調整する方法である。この場合、固体燃料の吹き込み量は、例えば固体燃料の貯蔵ホッパー（図示せず）に設置した荷重センサーにより固体燃料の一定時間当たりの変化信号から測定することができ、固体燃料の搬送用ガスの供給量は流量計によって測定することができる。   For example, there are the following two methods for dealing with the problem of tar. One method is the supply amount or temperature of the heated gas and the fuel required for raising the temperature to the predetermined temperature range, depending on the amount of solid fuel blown in, the specific heat and size of the solid fuel, and the flow rate of the conveying gas. Since the gas supply amount varies, a heating test or the like is performed in advance, the necessary supply amount and temperature are grasped, and the supply amount or temperature is adjusted in accordance with changes in operating conditions of the blast furnace 1. . In this case, the amount of solid fuel blown can be measured from a change signal per unit time of the solid fuel by a load sensor installed in a solid fuel storage hopper (not shown), for example. The supply amount can be measured by a flow meter.

しかしながら、実際の高炉１の操業条件は、製造する溶銑などの変化に応じて、固体燃料の吹き込み量、固体燃料の搬送用ガスの供給量、固体燃料と搬送用ガスの比率（固気比）、吹き込まれる固体燃料の種類が様々に変更されるため、全ての条件を予め想定することは実質的には不可能であり、上記の方法では対処できない場合が発生する。   However, the actual operating conditions of the blast furnace 1 are as follows: the amount of solid fuel blown in, the amount of solid fuel transport gas supplied, the ratio of solid fuel to transport gas (solid-gas ratio) Since the type of solid fuel to be injected is variously changed, it is practically impossible to assume all the conditions in advance, and the above method may not be able to cope with it.

これに対して、他の１つの方法は、固体燃料が通過する雰囲気の温度をオンラインで測定し、この雰囲気の温度が２００℃〜３５０℃となるように、ノズル１０，１１から供給する加熱気体の供給量及びその温度、或いは燃料ガスの供給量をオンラインで調整する方法である。この方法では、予め加熱試験などを実施する必要がなく、全ての操業条件に対処することができる。   On the other hand, in another method, the temperature of the atmosphere through which the solid fuel passes is measured online, and the heated gas supplied from the nozzles 10 and 11 so that the temperature of the atmosphere is 200 ° C. to 350 ° C. This is a method of adjusting the supply amount and the temperature thereof, or the supply amount of fuel gas online. In this method, it is not necessary to carry out a heating test or the like in advance, and all operating conditions can be dealt with.

ノズル１０及びノズル１１から供給する加熱気体の供給量及びその温度、或いは燃料ガスの供給量が一定であっても、固体燃料の吹き込み量や固体燃料の搬送用ガスの供給量の増減などの操業条件の変化に対応して、固体燃料の通過する雰囲気の温度が上下に変化する。従って、固体燃料の通過する雰囲気の温度を温度計で連続的に測定し、その変化状況に応じてノズル１０及びノズル１１から供給する加熱気体の供給量及びその温度、或いは燃料ガスの供給量を調整する方法である。   Even if the supply amount and temperature of the heated gas supplied from the nozzle 10 and the nozzle 11 or the supply amount of the fuel gas are constant, operations such as increase or decrease in the supply amount of the solid fuel or the supply amount of the transport gas for the solid fuel Corresponding to the change in conditions, the temperature of the atmosphere through which the solid fuel passes changes up and down. Therefore, the temperature of the atmosphere through which the solid fuel passes is continuously measured with a thermometer, and the supply amount and temperature of the heated gas supplied from the nozzle 10 and the nozzle 11 or the supply amount of the fuel gas are determined according to the change state. It is a method to adjust.

図５に、固体燃料の通過する雰囲気の温度に応じて燃料ガス及び酸素含有ガスの供給量を制御するための構成の１例を概略図で示す。図５に示すように、固体燃料吹き込みランス４の先端近傍のブローパイプ５中には熱電対１６ａが設置され、熱電対１６ａの測定信号は温度計１６に入力され、温度計１６により固体燃料の通過する雰囲気の温度が測定される。温度計１６の信号は、温度制御装置１７に入力され、温度制御装置１７は、測定された温度が２００℃〜３５０℃の範囲にあるか否かを判定する。測定された温度が２００℃〜３５０℃の範囲外にある場合、温度制御装置１７は流量調整弁１８の開度を調整して燃料ガスの供給量を増加または減少させる。流量計１９は、燃料ガスの流量を測定し、その測定値を流量制御装置２１に送信する。流量制御装置２１は、燃料ガスの流量に応じて燃料ガス／酸素含有ガスの比が一定になるように酸素含有ガスの流量を制御する装置であり、従って、流量制御装置２１は、流量計１９の測定値に応じて流量調整弁２２の開度を調整して酸素含有ガスの供給量を制御する。流量計２０は、酸素含有ガスの流量を測定する装置であり、その測定結果は流量制御装置２１に入力されており、酸素含有ガスの供給量がフィードバック制御されるようになっている。即ち、熱電対１６ａを備えた温度計１６によって測定された、固体燃料の通過する雰囲気の温度に基づき、燃料ガス及び酸素含有ガスの供給量がオンラインで調整され、固体燃料の通過する雰囲気の温度が２００℃〜３５０℃の範囲内に制御されるようになっている。   FIG. 5 is a schematic diagram showing an example of a configuration for controlling the supply amount of the fuel gas and the oxygen-containing gas in accordance with the temperature of the atmosphere through which the solid fuel passes. As shown in FIG. 5, a thermocouple 16 a is installed in the blow pipe 5 near the tip of the solid fuel blowing lance 4, and a measurement signal of the thermocouple 16 a is input to the thermometer 16, and the thermometer 16 The temperature of the passing atmosphere is measured. The signal of the thermometer 16 is input to the temperature control device 17, and the temperature control device 17 determines whether or not the measured temperature is in the range of 200 ° C to 350 ° C. When the measured temperature is outside the range of 200 ° C. to 350 ° C., the temperature control device 17 adjusts the opening of the flow rate adjusting valve 18 to increase or decrease the supply amount of the fuel gas. The flow meter 19 measures the flow rate of the fuel gas and transmits the measured value to the flow control device 21. The flow rate control device 21 is a device that controls the flow rate of the oxygen-containing gas so that the ratio of the fuel gas / oxygen-containing gas is constant according to the flow rate of the fuel gas. The amount of oxygen-containing gas supplied is controlled by adjusting the opening of the flow rate adjustment valve 22 in accordance with the measured value. The flow meter 20 is a device that measures the flow rate of the oxygen-containing gas, and the measurement result is input to the flow rate control device 21 so that the supply amount of the oxygen-containing gas is feedback-controlled. That is, on the basis of the temperature of the atmosphere through which the solid fuel passes measured by the thermometer 16 provided with the thermocouple 16a, the supply amount of the fuel gas and the oxygen-containing gas is adjusted online, and the temperature of the atmosphere through which the solid fuel passes Is controlled within a range of 200 ° C to 350 ° C.

尚、図５は燃料ガスの供給量を制御する装置であるが、加熱気体の流量を制御する場合には、温度制御装置１７の出力を流量調整弁１８と同時に流量調整弁２２にも送信し、流量調整弁１８及び流量調整弁２２の開度を温度制御装置１７で制御することにより行うことができる。要は、流量調整弁１８及び／又は流量調整弁２２で流量を制御し、形成される旋回流が適切な温度や流量（流速）に維持される制御であればよく、単一の気体によって実施するものであれば図中１６〜１９の構成のみによって十分な機能を発揮させることも可能である。また、固体燃料の通過する雰囲気の温度を測定する場合、この雰囲気中に設置する熱電対１６ａは、固体燃料の衝突により摩耗する恐れがあるので、耐摩耗性に優れ且つ正確に温度が測定できる専用の保護管の内部に設置し、その保護管を固体燃料の通過する雰囲気中に設置することが好ましい。   FIG. 5 shows an apparatus for controlling the supply amount of the fuel gas. When the flow rate of the heated gas is controlled, the output of the temperature control device 17 is transmitted to the flow rate adjustment valve 22 simultaneously with the flow rate adjustment valve 18. The opening degree of the flow rate adjusting valve 18 and the flow rate adjusting valve 22 can be controlled by the temperature control device 17. The point is that the flow rate control valve 18 and / or the flow rate control valve 22 is used to control the flow rate, and the formed swirl flow is maintained at an appropriate temperature and flow rate (flow velocity). If it does, it is possible to exhibit a sufficient function only by the configuration of 16 to 19 in the figure. Further, when measuring the temperature of the atmosphere through which the solid fuel passes, the thermocouple 16a installed in the atmosphere may be worn by collision of the solid fuel, so that the temperature can be measured with excellent wear resistance and accuracy. It is preferable that the protective tube is installed inside a dedicated protective tube, and the protective tube is installed in an atmosphere through which the solid fuel passes.

このようにして、微粉炭や木片などの固体燃料を高炉１内に吹き込むことにより、固体燃料は、燃料排ガスによって加熱され、更に、旋回流によって熱風中に分散供給されるので、固体燃料のブローパイプ５からレースウェイに至るまでの燃焼率が上昇し、その結果、微粉炭や木片などの固体燃料の吹き込み量を従来レベルよりも多くすることが可能になり、高価なコークス使用量を削減可能となる。また、微粉炭や木片などの固体燃料の吹き込み量を従来レベルと同等に保った場合にも、微粉炭や木片などの固体燃料の燃焼率が増加した分に相当するだけのコークス使用量を削減することができる。即ち、燃料比を低減させることができる。   In this way, by blowing solid fuel such as pulverized coal or wood chips into the blast furnace 1, the solid fuel is heated by the fuel exhaust gas, and further distributed and supplied into the hot air by the swirling flow. The combustion rate from the pipe 5 to the raceway is increased, and as a result, the amount of solid fuel such as pulverized coal and wood chips can be increased from the conventional level, and the amount of expensive coke used can be reduced. It becomes. In addition, even if the amount of solid fuel such as pulverized coal or wood chips is kept at the same level as the conventional level, the amount of coke used is reduced by the amount corresponding to the increase in the combustion rate of solid fuel such as pulverized coal or wood chips. can do. That is, the fuel ratio can be reduced.

尚、本発明は上記説明に限るものではなく、種々の変更が可能である。例えば、上記説明では、ノズル１４，１５を設置して外管１３から排出される気体で再度旋回流を形成しているが、外管１３内では本来旋回流を形成しているので、その旋回流が外管１３から流出した以降も継続して形成されるので、ノズル１４及びノズル１５を設置せずに、外管１３をその先端部で開放し、内管１２の流束と外管１３の流束とを合流させるようにしてもよい。また、加熱ガス及び燃焼排ガスに代わって、他のガスを用いて内管１２の先端部に旋回流を形成するようにしてもよい。更に、固体燃料吹き込みランス４の外周に、冷却水を循環させる流路を設置してもよく、また、燃料ガス及び酸素含有ガスを供給するノズルをそれぞれ２つ以上設置してもよい。要は、固体燃料吹き込みランス４の外管１３で旋回流を形成させ、且つ、固体燃料吹き込みランス４の先端位置で旋回流を形成可能であるならば、その構造はどのようであってもよい。   The present invention is not limited to the above description, and various modifications can be made. For example, in the above description, the nozzles 14 and 15 are installed and the swirling flow is formed again by the gas discharged from the outer tube 13. However, since the swirling flow is originally formed in the outer tube 13, Since the flow is continuously formed after flowing out of the outer tube 13, the outer tube 13 is opened at its tip without installing the nozzle 14 and the nozzle 15, and the flux of the inner tube 12 and the outer tube 13 are opened. The flux may be merged. Further, instead of the heated gas and the combustion exhaust gas, a swirling flow may be formed at the tip of the inner pipe 12 using another gas. Furthermore, a flow path for circulating the cooling water may be installed on the outer periphery of the solid fuel blowing lance 4, and two or more nozzles for supplying fuel gas and oxygen-containing gas may be installed. In short, as long as the swirl flow can be formed by the outer tube 13 of the solid fuel blowing lance 4 and the swirl flow can be formed at the tip position of the solid fuel blowing lance 4, the structure may be any. .

図２に示す固体燃料吹き込みランスを用い、図１に示す構成の高炉設備において固体燃料を燃料ガス及び酸素含有ガスと共に高炉内に吹き込む試験を実施した。この固体燃料吹き込みランスには、図５に示す流量の制御設備が備えられている。この試験操業における固体燃料の通過雰囲気の目標温度は３００℃に設定した。   Using the solid fuel blowing lance shown in FIG. 2, a test was conducted in which the solid fuel was blown into the blast furnace together with the fuel gas and the oxygen-containing gas in the blast furnace equipment having the configuration shown in FIG. The solid fuel blowing lance is provided with a flow rate control facility shown in FIG. The target temperature of the solid fuel passage atmosphere in this test operation was set to 300 ° C.

固体燃料としては、微粉炭と木片を粉砕した木片粉との混合物を用い、搬送用ガスとしては純窒素を用い、その流量を１５Ｎｍ³ ／ｈｒとして７００ｋｇ／ｈｒの微粉炭及び木片粉の混合物を吹き込んだ。燃料ガスにはＬＰＧを用い、酸素含有ガスとしては空気を用いた。固体燃料の通過雰囲気の目標温度を３００℃に設定したことで、ＬＰＧの供給量は約３．０Ｎｍ³ ／ｈｒ、空気の供給量は約７２Ｎｍ³ ／ｈｒとなった。この条件下で固体燃料の通過雰囲気の温度は、ほぼ３００℃の一定に制御された。 As the solid fuel, a mixture of pulverized coal and wood chip powder obtained by pulverizing a piece of wood is used, pure nitrogen is used as a carrier gas, and the flow rate is 15 Nm ³ / hr, and a mixture of 700 kg / hr of pulverized coal and wood chip powder is used. Infused. LPG was used as the fuel gas, and air was used as the oxygen-containing gas. By setting the target temperature of the solid fuel passage atmosphere to 300 ° C., the supply amount of LPG was about 3.0 Nm ³ / hr, and the supply amount of air was about 72 Nm ³ / hr. Under this condition, the temperature of the passage atmosphere of the solid fuel was controlled to be constant at about 300 ° C.

この試験操業中、高炉の操業条件の変化により、搬送用ガスである純窒素の流量を１５Ｎｍ³ ／ｈｒの一定のままで、微粉炭及び木片粉の混合物の吹き込み量を４００ｋｇ／ｈｒとする場合が発生したが、固体燃料吹き込みランスの先端近傍に設置した熱電対を測温位置とする温度計の測定値に基づく温度制御装置の出力信号により、ＬＰＧ及び空気の流量を制御するそれぞれの流量調整弁の開度が自動的に調整され、ＬＰＧ及び空気の供給量が自動的に変更され、固体燃料の通過雰囲気の温度は、ほぼ３００℃の一定値に制御された。因みに、搬送用ガスである純窒素の流量が１５Ｎｍ³ ／ｈｒで、微粉炭及び木片粉の混合物の吹き込み量が４００ｋｇ／ｈｒの時には、ＬＰＧの供給量は約２．０Ｎｍ³ ／ｈｒ、空気の供給量は約４８．０Ｎｍ³ ／ｈｒとなった。 During this test operation, due to changes in the operating conditions of the blast furnace, the flow rate of pure nitrogen, which is a carrier gas, remains constant at 15 Nm ³ / hr, and the blowing rate of the mixture of pulverized coal and wood chip powder is 400 kg / hr However, the LPG and air flow rates are controlled by the output signal of the temperature controller based on the measured value of the thermometer with the thermocouple installed near the tip of the solid fuel blowing lance. The opening degree of the valve was automatically adjusted, the supply amounts of LPG and air were automatically changed, and the temperature of the solid fuel passage atmosphere was controlled to a constant value of about 300 ° C. Incidentally, when the flow rate of pure nitrogen, which is a carrier gas, is 15 Nm ³ / hr, and the blowing rate of the mixture of pulverized coal and wood chip powder is 400 kg / hr, the supply amount of LPG is about 2.0 Nm ³ / hr, The supply amount was about 48.0 Nm ³ / hr.

このようにして微粉炭及び木片粉の混合物の吹き込みを続け、炉頂からダストとして排出される排ガス中の未燃チャーを回収し、高炉内における微粉炭及び木片粉の燃焼率を算出した。また、比較のために、前述した特許文献２による方法を用いて、微粉炭及び木片粉を吹き込む試験も実施した（従来例）。   In this way, the mixture of pulverized coal and wood chip powder was continuously blown, unburned char in the exhaust gas discharged as dust from the furnace top was recovered, and the combustion rate of pulverized coal and wood chip powder in the blast furnace was calculated. For comparison, a test of blowing pulverized coal and wood chip powder was also performed using the method according to Patent Document 2 described above (conventional example).

この試験操業における微粉炭及び木片粉の燃焼率の調査結果を図６に示す。図６に示すように、本発明例では従来例に比較して、微粉炭及び木片粉共に燃焼率が約１０％上昇した。尚、図６に示す燃焼率とは、燃焼率が１の場合に吹き込まれた微粉炭及び木片粉が全て燃焼したことを表している。   FIG. 6 shows the results of investigation on the burning rate of pulverized coal and wood chip powder in this test operation. As shown in FIG. 6, in the example of the present invention, the combustion rate increased by about 10% for both pulverized coal and wood chip powder compared to the conventional example. In addition, the combustion rate shown in FIG. 6 represents that all of the pulverized coal and wood chip powder blown when the combustion rate is 1 burned.

また、表１は、微粉炭の吹き込み量を溶銑１トン当たり２００ｋｇの一定として、本発明例と従来例とでコークス比を調査した結果である。表１からも明らかなように、本発明例では従来例に比較して微粉炭の燃焼率が高くなるため、その分に該当するコークス量が削減され、燃料比を溶銑１トン当たり２０ｋｇ削減することができた。   Table 1 shows the results of investigating the coke ratio between the present invention example and the conventional example, with the amount of pulverized coal blown constant at 200 kg per ton of hot metal. As apparent from Table 1, in the present invention example, the combustion rate of pulverized coal is higher than that in the conventional example, so the amount of coke corresponding to that amount is reduced, and the fuel ratio is reduced by 20 kg per ton of hot metal. I was able to.

本発明に係る固体燃料吹き込みランスが設置された高炉羽口部の概略図である。It is the schematic of the blast furnace tuyere part in which the solid fuel blowing lance which concerns on this invention was installed. 本発明に係る固体燃料吹き込みランスの概略図である。It is the schematic of the solid fuel blowing lance which concerns on this invention. 図１のＸ−Ｘ’矢視による概略図である。It is the schematic by the X-X 'arrow of FIG. 図２のＹ−Ｙ’矢視による概略図である。It is the schematic by the Y-Y 'arrow of FIG. 固体燃料の通過する雰囲気の温度に応じて燃料ガス及び酸素含有ガスの供給量を制御するための概略構成図である。It is a schematic block diagram for controlling the supply amount of fuel gas and oxygen-containing gas according to the temperature of the atmosphere through which solid fuel passes. 微粉炭及び木片粉の燃焼率を本発明例と従来例とで比較して示す図である。It is a figure which compares and shows the combustion rate of pulverized coal and wood chip powder by the example of this invention, and a prior art example.

符号の説明Explanation of symbols

１ 高炉
２ 高炉鉄皮
３ 耐火物
４ 固体燃料吹き込みランス
５ ブローパイプ
６ 羽口
７ 大羽口
８ 羽口受金物
９ ガイドパイプ
１０ ノズル
１１ ノズル
１２ 内管
１３ 外管
１４ ノズル
１５ ノズル
１６ 温度計
１７ 温度制御装置
１８ 流量調整弁
１９ 流量計
２０ 流量計
２１ 流量制御装置
２２ 流量調整弁 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Blast furnace 2 Blast furnace iron skin 3 Refractory 4 Solid fuel injection lance 5 Blow pipe 6 Tuyere 7 Large tuyere 8 Tuyere metal 9 Guide pipe 10 Nozzle 11 Nozzle 12 Inner pipe 13 Outer pipe 14 Nozzle 15 Nozzle 16 Thermometer 17 Temperature Control device 18 Flow control valve 19 Flow meter 20 Flow meter 21 Flow control device 22 Flow control valve

Claims (5)

羽口に接続するブローパイプに設置された固体燃料吹き込みランスを介して固体燃料を搬送用ガスと共に高炉内に吹き込む際に、前記固体燃料吹き込みランスを内管及び外管からなる二重管構造とし、予め予熱された加熱気体、或いは、燃料ガス及び酸素含有ガスを外管内に供給し、加熱気体、或いは、燃料ガス及び酸素含有ガスの旋回流を外管の内部に形成させながら、加熱気体の顕熱或いは燃料ガスの燃焼熱によって内管の内部に供給された固体燃料及び搬送用ガスを加熱すると共に、前記内管の先端位置では旋回流を形成させながら固体燃料を搬送用ガスと共に吹き込むことを特徴とする、高炉への固体燃料吹き込み方法。   When the solid fuel is blown into the blast furnace together with the carrier gas through the solid fuel blowing lance installed in the blow pipe connected to the tuyere, the solid fuel blowing lance has a double pipe structure including an inner pipe and an outer pipe. The preheated heated gas or the fuel gas and the oxygen-containing gas is supplied into the outer tube, and the swirling flow of the heated gas or the fuel gas and the oxygen-containing gas is formed inside the outer tube. The solid fuel and the carrier gas supplied to the inside of the inner pipe are heated by the sensible heat or the combustion heat of the fuel gas, and the solid fuel is blown together with the carrier gas while forming a swirling flow at the tip of the inner pipe. A method for injecting solid fuel into a blast furnace. 前記加熱気体、或いは、燃料ガス及び酸素含有ガスを、前記外管の内壁面の接線方向に向けて設置されたノズルを介して内壁面の接線方向に向けて供給することを特徴とする、請求項１に記載の高炉への固体燃料吹き込み方法。   The heated gas, or the fuel gas and the oxygen-containing gas are supplied in a tangential direction of the inner wall surface through a nozzle installed in a tangential direction of the inner wall surface of the outer tube. Item 2. A method for injecting solid fuel into a blast furnace according to Item 1. 前記内管の先端位置には、内管の内壁面の接線方向に向けて内管を貫通するノズルが備えられ、当該ノズルを介して、前記加熱気体、或いは、燃料ガスと酸素含有ガスとが燃焼して生成した燃焼排ガスを外管から内管に吹き込んで内管の先端位置で旋回流を形成することを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の高炉への固体燃料吹き込み方法。   A nozzle penetrating the inner tube toward the tangential direction of the inner wall surface of the inner tube is provided at the tip position of the inner tube, and the heated gas or the fuel gas and the oxygen-containing gas are passed through the nozzle. 3. A method for injecting solid fuel into a blast furnace according to claim 1 or 2, wherein combustion exhaust gas generated by combustion is blown into the inner tube from the outer tube to form a swirling flow at the tip of the inner tube. . 前記加熱気体の供給量または温度、或いは、前記燃料ガスの供給量を、固体燃料の吹き込み量または固体燃料の搬送用ガスの供給量に応じて調整することを特徴とする、請求項１ないし請求項３の何れか１つに記載の高炉への固体燃料吹き込み方法。   The supply amount or temperature of the heated gas or the supply amount of the fuel gas is adjusted in accordance with the supply amount of the solid fuel or the supply amount of the transport gas for the solid fuel. Item 4. A method for injecting solid fuel into a blast furnace according to any one of Items 3 to 4. 羽口に接続するブローパイプに設置され、固体燃料を搬送用ガスと共に高炉内に吹き込むための固体燃料吹き込みランスであって、当該固体燃料吹き込みランスは内管及び外管からなる二重管構造であり、外管には、予め予熱された加熱気体、或いは、燃料ガス及び酸素含有ガスを外管内に吹き込むための、外管の内壁面の接線方向に向けて外管を貫通するノズルが備えられ、当該ノズルから外管内に供給された加熱気体、或いは、燃料ガス及び酸素含有ガスは外管内で旋回流を形成すると共に、内管には、その先端位置に、前記加熱気体、或いは、燃料ガスと酸素含有ガスとが燃焼して生成した燃焼排ガスを内管内に吹き込むための、内管の内壁面の接線方向に向けて内管を貫通するノズルが備えられ、当該ノズルから内管内に供給された前記加熱気体或いは燃焼排ガスは旋回流を形成することを特徴とする、高炉への固体燃料吹き込みランス。   A solid fuel blowing lance installed in a blow pipe connected to a tuyere and for blowing solid fuel into a blast furnace together with a carrier gas, the solid fuel blowing lance having a double pipe structure consisting of an inner pipe and an outer pipe The outer tube is provided with a nozzle that penetrates the outer tube toward the tangential direction of the inner wall surface of the outer tube for blowing preheated heated gas or fuel gas and oxygen-containing gas into the outer tube. The heated gas or fuel gas and oxygen-containing gas supplied from the nozzle into the outer tube forms a swirling flow in the outer tube, and the inner tube has the heated gas or fuel gas at the tip position. And a nozzle that penetrates the inner pipe toward the tangential direction of the inner wall surface of the inner pipe, and is supplied from the nozzle into the inner pipe. The Serial heated gas or flue gas and forming a swirl flow, solid fuel injection lance into the blast furnace.

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