JP2006206994A - 高炉への還元性ガス吹込装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 逆火を生じない吹込速度を確保しながら吹込量の調節を容易に行うことができ、しかも円周バランスのとれた吹込ができる、高炉への還元性ガス吹込装置を提供する。
【解決手段】 上記課題は、高炉の炉体の外周に配設された複数のリング状還元性ガス供給管と、炉体の外壁に周状に配置された複数の羽口と、各リング状還元性ガス供給管からいずれも円周バランスがとれるように選ばれた複数の羽口に接続する還元性ガス吹込管よりなる、高炉への還元性ガス吹込装置によって達成される。
【選択図】 図２

Description

本発明は、高炉への還元性ガス吹込装置に関するものである。

高炉において、高出銑比、低還元材操業を達成する手段として、天然ガスや都市ガス等の還元性ガスを吹き込むことが行われている。

高炉へ天然ガスを吹きこむ例は、たとえば海外などでも見られるが、いずれもが２，０００ｍ³以下のクラスの小型高炉で、羽口の送風圧力も２００Ｋｐａ（２ｋｇ／ｃｍ²）程度と低圧である。羽口の数も２０個前後と少なく、個々に吹き込むガスの量を調整するのも比較的簡便である。

一方、熱風を熱風本管から高炉を取り巻く熱風環状管に送り、そこからさらに各羽口に設けられた送風ノズルに供給する熱風吹込装置において、この羽口を高炉の円周方向に例えば４つの群に分けて、熱風流量を各群ごとに制御する方法が知られている（特許文献１）。これは、従来、熱風本管との接続部に近い羽口と遠い羽口で熱風吹込量が変わってしまうのを防止しようとするものである。

特公昭５７−５２９２３号公報

ところが、本発明者が、この還元性ガスの吹込みを例えば、５，０００ｍ³クラス、羽口の送風圧力も４００Ｋｐａ以上、羽口の数も４０個前後の大型高炉に行なおうとしたところ、この還元性ガスの吹込みが容易でないことがわかった。すなわち、大型高炉は羽口の数も多いため、個々の羽口の吹込ガス量を均一になるように調整することが難しく、さらに、逆火を防止するためにある程度の吹込速度を確保しなければならないが、高炉が大きくなると炉内圧が大きくなるので、特に、吹込ガス量が少なくなった場合にこの吹込速度を確保することが容易でなくなる。

羽口を高炉の円周方向に群に分けるやり方は熱風吹込みの円周バランスがとれないことによる欠点があった。

本発明の目的は、逆火を生じない吹込速度を確保しながら吹込量の調節を容易に行うことができ、しかも円周バランスのとれた吹込ができる、高炉への還元性ガス吹込装置を提供することにある。

上記の解決手段として、逆火を防止するためには、その還元性ガスの燃焼速度の規定倍（たとえば天然ガスの燃焼速度が０．４ｍ／ｓｅｃであれば、その２５〜５０倍）以上の吹込速度を最低限確保するのが好ましい。また炉体に吹き込む還元性ガスの円周バランスを保ちつつ、それぞれの羽口への吹込速度を一定以上確保するためには、たとえば、吹き込むガス量の総量の多少に従って、吹き込む羽口の本数を増減する方法が考えられるが、この場合ガスの流量制御装置を羽口の数だけ設置する必要がある。しかし、この方法は、設備費が高額になり、また制御的にも複雑になる。

本発明者は、上記課題を解決するべく鋭意検討の結果、この解決策として、あらかじめ炉体の周りに複数個のガス供給のための配管（リング管）を設置し、それぞれの配管からあらかじめ円周のバランスを考慮し配置された吹込管から羽口へガスを供給する方法を案出するに至った。

これにより、たとえば総数４本のリング管の場合、規定量１００％の還元性ガスを吹きこむ場合は４本全てを、半数の場合は２本のリング管を使用し、必要により、微調整はそれぞれのリング管をコントロールするための流量調節弁４個の組み合わせで行える。

すなわち、本発明は、高炉の炉体の外周に配設された複数のリング状還元性ガス供給管と、炉体の外壁に周状に配置された複数の羽口と、各リング状還元性ガス供給管からいずれも円周バランスがとれるように選ばれた複数の羽口に接続する還元性ガス吹込管よりなる、高炉への還元性ガス吹込装置に関するものである。

本発明により、大型高炉であっても、容易に還元性ガスを円周バランスよく安定して吹込むことができ、しかも吹込量を容易に調節できる。

本発明の還元性ガス吹込装置は、複数のリング状還元性ガス供給管と、複数の羽口と、各リング状還元性ガス供給管と羽口を結ぶ還元性ガス吹込管よりなる。

リング状還元性ガス供給管は、いずれも高炉の炉体の外周に、すなわち、炉体を取巻くように配置される。各リング状還元性ガス供給管はいずれも羽口の周辺にあればよく、例えば、垂直方向あるいは水平方向（同心状）に並べられ、あるいは束状に設けられていてもよい。このガス供給管の数は、還元性ガスの供給量を基本的に何段階で制御するかによって定められ、これは高炉の規模や羽口の数及び総合的な圧力損失をどこまで許容できるかにより定められる。通常２〜８個程度、特に４〜６個程度である。管径はφ８０〜φ２００程度、通常φ１００〜φ１５０程度のものが使用される。

還元性ガスは、メタン、プロパン、都市ガス、高炉、コークス、転炉等から発生する所内副製ガス等のガスである。

羽口は炉体の外壁に周状に配置され、その数は炉体の容積、必要送風量によって定まる。

還元性ガス吹込管は、各リング状還元性ガス供給管と羽口を接続するものであり、接続する羽口は各リング状還元性ガス供給管の円周バランスがとれるように選ばれる。通常は、羽口が外壁周上略等間隔になるように選択されるが、極端な偏りが無い条件で分散させる事もある。

本発明の還元性ガス吹込装置には、各リング状還元性ガス供給管への還元性ガスの供給を行いあるいは停止するための手段が必要である。この手段に、例えば開閉弁を用いた場合には、還元性ガスの吹込量はリング状還元性ガス供給管の数に応じた段階的調節しかできないが、さらに流量制御装置を設けることによって、各段階における吹込量をさらに増減することができ、連続的に調節することが可能になる。この流量制御装置は、別途設けてもよいが、前記の開閉弁を流量制御弁に変えてもよい。

開閉弁あるいは流量制御装置は手動で操作してもよいが、これらを制御する装置を設けて自動で行うようにしてもよい。

本発明の還元性ガス吹込装置が適用される高炉は特に限定されないが、本発明は大型の高炉に威力を発揮するものであり、３０００ｍ³以上、特に４０００ｍ³以上、さらに５０００ｍ³以上のものに有効である。

高炉に還元性ガスを吹込む場合には、逆火が起こらないよう炉内圧と還元性ガスの吹き込み圧の差を常時監視するのがよい。

本発明の一実施例である還元性ガス吹込装置の概略構成を図１に、それを高炉に取付けた状態を図２に、そして、その羽口を図３に、それぞれ示す。

この還元性ガス吹込装置は、図１に示すように、４本のリング状還元性ガス供給管よりなり、各供給管からは等間隔に３８本の還元性ガス吹込管（図１には一部が図示されている。）が接続されている。この各供給管はいずれも流量制御弁を介して還元性ガス供給本管に接続されている。

４本のリング状還元性ガス供給管を高炉に取付けた状態を図２に示す。この高炉は大きさが５０００ｍ³クラスのもので、下部周壁に３８個のいずれも同じ羽口が等間隔に設けられている。そして、各羽口は第１と第２のリング状還元性ガス供給管が１０個、第３、第４が９個、合計３８個に還元性ガス吹込管を介してそれぞれ同一の供給管に接続され、全ての羽口はいずれかの供給管に接続されている。この高炉には、炉内の温度と圧力を測定するセンサ並びにガス組成を測定する計器が取付けられている。

各羽口は、図３に示すように、微粉炭、廃プラスチック片及び還元性ガスとしての都市ガス吹込管が接続され、これらを切替えて、あるいは混合して吹込ができるようになっている。

この装置を用いて、還元性ガスとして都市ガスを次のようにして吹込む。まず、都市ガスの燃焼速度は０．４ｍ／ｓｅｃであるので、吹込速度はその２５倍以上を確保するために、吹込圧力を羽口先送風圧力に対し４０Ｋｐａ（０．４ｋｇ／ｃｍ²）以上とする。これは、都市ガスが高圧で供給されるのでその減圧度を調整することによって達成できる。４本のリング状還元性ガス供給管の流量制御弁を全て全開にすると高炉への都市ガス供給量は５０ｋｇ／溶銑等となる。

本発明の還元性ガス吹込装置は高炉に取付けて高出銑比、低還元材操業を達成できる。

本発明の一実施例である還元性ガス吹込装置の概略構成を示す図である。 上記吹込装置を高炉に取付けた状態を示す図である。 上記吹込装置の羽口を示す図である。

Claims (3)

1. 高炉の炉体の外周に配設された複数のリング状還元性ガス供給管と、炉体の外壁に周状に配置された複数の羽口と、各リング状還元性ガス供給管から複数の羽口に接続する還元性ガス吹込管よりなる、高炉への還元性ガス吹込装置
2. 高炉の炉体の外周に配設された複数のリング状還元性ガス供給管と、炉体の外壁に周状に配置された複数の羽口と、各リング状還元性ガス供給管から外壁周上略等間隔になるように選ばれた複数の羽口に接続する還元性ガス吹込管よりなる、高炉への還元性ガス吹込装置
3. 還元性ガスの吹込総量に応じて、使用するリング状還元性ガス供給管の本数を制御することを特徴とする、高炉への還元性ガス吹込装置の操業方法

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