JP2020117761A - Blast furnace tuyere, blast furnace tuyere device and injecting method of granular solid reducing material - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、粒状固体還元材を高炉に吹込む高炉用羽口、高炉用羽口設備およびこれらを用いた粒状固体還元材の吹込み方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a blast furnace tuyere for blowing a granular solid reducing material into a blast furnace, a blast furnace tuyere equipment, and a method for blowing a granular solid reducing material using these.
近年、製鉄所では、地球環境問題や化石燃料枯渇問題から省エネが強く求められている。これを受け、最近の高炉操業は、低還元材比（低ＲＡＲ）操業が強力に推進されている。一般的な高炉では、羽口から微粉炭と１２００℃程度の熱風とを吹込み、コークスおよび微粉炭と熱風中の酸素が反応し、ＣＯおよびＨ２ガスといった還元ガスを生成させ、これらの還元ガスにより高炉内の鉄鉱石等を還元している。以前は、コークスのみ、もしくはコークスと羽口から吹込んだ重油を還元材とした操業が主流であったが、現在では１００μｍ以下に微粉砕した微粉炭を羽口から吹込む微粉炭吹込み技術が確立され、還元材の一部がコークスから微粉炭へと置き換えられている。さらに近年では後述のように廃プラスチックなどの還元材も高炉に吹込む技術が確立されている。これら羽口吹込み技術の発達により製銑工程におけるエネルギー使用量は大幅に削減された。 In recent years, there has been a strong demand for energy saving in steelworks due to global environmental problems and fossil fuel depletion problems. In response to this, in recent blast furnace operations, low reducing agent ratio (low RAR) operations have been strongly promoted. In a general blast furnace, pulverized coal and hot air of about 1200° C. are blown from the tuyere, coke and pulverized coal react with oxygen in the hot air to generate reducing gas such as CO and H 2 gas, and reduce these. The iron ore etc. in the blast furnace is reduced by the gas. Previously, the mainstream operation was coke only or heavy oil blown from coke and tuyere as a reducing agent, but nowadays, pulverized coal blowing technology that blows pulverized coal pulverized to 100 μm or less from the tuyere Has been established and part of the reducing material has been replaced by coke from pulverized coal. Further, in recent years, a technique has been established in which a reducing material such as waste plastic is blown into a blast furnace as described later. Due to the development of these tuyere blowing technologies, the amount of energy used in the ironmaking process has been significantly reduced.
高炉において、羽口から吹込まれた微粉炭等の還元材は、一緒に吹込まれる酸素含有ガスと燃焼反応を起こす。還元材と反応せずに残った酸素、還元材との燃焼反応で生じた二酸化炭素（ＣＯ２）および水蒸気（Ｈ２Ｏ）は、羽口の前方にあるコークス充填層のコークスと反応し、最終的に一酸化炭素（ＣＯ）、水素（Ｈ２）、窒素（Ｎ２）から構成される高温の還元性ガス（以下、ボッシュガスと記載する）となる。羽口先において吹込み還元材が燃焼する量が多ければ多いほどコークスの消費量は少なくなるので、羽口先における吹込み還元材の燃焼率の向上は、製銑工程の省エネにおいて極めて重要になる。 In a blast furnace, a reducing agent such as pulverized coal blown from a tuyere causes a combustion reaction with an oxygen-containing gas blown together. Oxygen remaining without reacting with the reducing material, carbon dioxide (CO 2 ) and water vapor (H 2 O) generated by the combustion reaction with the reducing material react with the coke in the coke packed layer in front of the tuyere, Finally, it becomes a high-temperature reducing gas (hereinafter referred to as Bosch gas) composed of carbon monoxide (CO), hydrogen (H 2 ) and nitrogen (N 2 ). Since the larger the amount of the blow-in reducing material burned at the tuyere, the less the coke consumption, the improvement of the burn-in rate of the blow-in reducing material at the tuyere is extremely important for energy saving in the pig iron making process.
羽口先で生成されたボッシュガスは、鉄鉱石を還元する機能を担うガスであると同時に、羽口前のコークスを押し出して、羽口前にレースウェイと呼ばれる燃焼空間を形成する役割を果たす。レースウェイは羽口から吹込まれた微粉炭等の還元材を十分燃焼させるために必須となる空間であり、仮にレースウェイが形成できないと、羽口から吹込まれた還元材の燃焼率は著しく低下する。したがって、高炉および製銑工程の省エネを達成するには、羽口前にレースウェイを形成させ、そのレースウェイに還元材を安定して供給することが重要になる。 The Bosch gas generated at the tip of the tuyere is a gas that has the function of reducing iron ore, and at the same time, it pushes out the coke in front of the tuyere and forms a combustion space called a raceway in front of the tuyere. The raceway is an indispensable space for sufficiently burning the reducing material such as pulverized coal blown from the tuyere, and if the raceway cannot be formed, the burning rate of the reducing material blown from the tuyere will decrease significantly. To do. Therefore, in order to achieve energy saving in the blast furnace and the pig iron making process, it is important to form a raceway in front of the tuyere and stably supply the reducing material to the raceway.
なお、高炉技術の進歩に伴い、羽口から微粉炭以外の様々な原料を吹込む技術が開発されている。一般的な羽口吹込み材は前述の微粉炭であるが、そのほかの代表的な羽口吹込み材としては、プラスチック吹込み技術がある。特許文献１には、フィルム状樹脂から含塩素高分子樹脂材を分離除去したうえで溶融固化して粒状合成樹脂に加工し、またフィルム状以外の樹脂は含塩素高分子樹脂を分離除去及び粉砕処理して粒状化し、これを気流輸送して高炉に吹込む方法が開示されている。 In addition, with the progress of blast furnace technology, technologies for blowing various raw materials other than pulverized coal from tuyere have been developed. A typical tuyere blowing material is the above-mentioned pulverized coal, but another typical tuyere blowing material is plastic blowing technology. In Patent Document 1, the chlorine-containing polymer resin material is separated and removed from the film-shaped resin, and then melted and solidified to be processed into a granular synthetic resin. For the resin other than the film-shaped resin, the chlorine-containing polymer resin is separated and removed and pulverized. There is disclosed a method of treating and granulating, pneumatically transporting it and blowing it into a blast furnace.
特許文献１に開示された技術では、廃プラスチックを６ｍｍ程度の粒状物に加工し、２５ｍｍの吹込みランスから高炉に吹込んでいる。しかしながら、実高炉で長期間にわたり廃プラスチック吹込み操業を行った結果によれば、微粉炭に対し粒径の大きい廃プラスチックは摩耗力が高いので、長期間にわたって廃プラスチックの吹込み操業を行うと羽口やランスの損耗を引き起こす。さらには、多量の廃プラスチックを気流輸送で搬送すると、ある頻度でランスや配管において詰まりが発生する。現状の羽口やランスの設備仕様のまま廃プラスチックの吹込み量の増やすと、羽口やランスの損耗や詰まりによるトラブルが増大し、実質的に高炉の操業が困難になる。 In the technique disclosed in Patent Document 1, waste plastic is processed into granules of about 6 mm and blown into a blast furnace from a blow lance of 25 mm. However, according to the results of the operation of blowing the waste plastic in the actual blast furnace for a long period of time, the waste plastic having a large particle size has a high abrasion force with respect to the pulverized coal. Causes wear on tuyere and lance. Furthermore, when a large amount of waste plastic is transported by air flow, clogging occurs in the lance and the pipe at a certain frequency. Increasing the amount of waste plastic blown into the existing tuyere and lance equipment specifications will cause troubles due to wear and clogging of the tuyere and lance, making it difficult to operate the blast furnace.
本発明は、上述した問題を鑑みてなされたものであり、羽口摩耗や羽口詰まりの発生の増大を抑制できる高炉用羽口、高炉用羽口設備およびこれらを用いた粒状固体還元材吹込み方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and can reduce the increase in tuyere wear and tuyere clogging, for blast furnace tuyere, blast furnace tuyere equipment, and granular solid reducing material blowing using these. It is intended to provide a method of inclusion.
このような課題を解決するための本発明の特徴は、以下の通りである。
［１］高炉へ粒状固体還元材を吹込む高炉用羽口であって、酸素を含む気体を前記高炉に吹込む主流通孔と、前記主流通孔の上方に設置され、前記粒状固体還元材を吹込む副流通孔と、を有し、前記副流通孔は、前記主流通孔から吹込まれる酸素を含む気体によって形成されるレースウェイに前記粒状固体還元材を吹込める位置に設けられる、高炉用羽口。
［２］前記主流通孔の排出口と前記副流通孔の排出口との中心間距離Ｌが下記（１）式を満足する、［１］に記載の高炉用羽口。
Ｌ≦０．４８×｛（ρｆ×Ｖ２）／（ρｐ×ｄ）｝１／４−１／２Ｄ・・・（１）
上記（１）式で、Ｌは前記主流通孔の排出口と前記副流通孔の排出口との中心間距離（ｍ）であり、ρｆはボッシュガス密度（ｋｇ／ｍ３）であり、Ｖは羽口あたりのボッシュガス流量（ｍ３／ｓ）であり、ρｐはコークスの見かけ密度（ｋｇ／ｍ３）であり、ｄはコークスの粒径（ｍ）であり、Ｄは前記主流通孔の内径（ｍ）である。
［３］高炉へ粒状固体還元材を吹込む高炉用羽口設備であって、酸素を含む気体を前記高炉に吹込む主流通孔を有する主流羽口と、前記主流羽口の上方に設置され、前記粒状固体還元材を吹込む副流通孔を有する副流羽口と、を有し、前記副流羽口は、前記主流通孔から吹込まれる酸素を含む気体によって形成されるレースウェイに、前記副流通孔から前記粒状固体還元材を吹込める位置に設けられる、高炉用羽口設備。
［４］前記主流通孔の排出口と前記副流通孔の排出口との中心間距離Ｌが下記（１）式を満足する、［３］に記載の高炉用羽口設備。
Ｌ≦０．４８×｛（ρｆ×Ｖ２）／（ρｐ×ｄ）｝１／４−１／２Ｄ・・・（１）
上記（１）式で、Ｌは前記主流通孔の排出口と前記副流通孔の排出口との中心間距離（ｍ）であり、ρｆはボッシュガス密度（ｋｇ／ｍ３）であり、Ｖは羽口あたりのボッシュガス流量（ｍ３／ｓ）であり、ρｐはコークスの見かけ密度（ｋｇ／ｍ３）であり、ｄはコークスの粒径（ｍ）であり、Ｄは前記主流通孔の内径（ｍ）である。
［５］［１］または［２］に記載の高炉用羽口を用いた粒状固体還元材の吹込み方法であって、主流通孔から酸素を含む気体を高炉に吹込んでレースウェイを形成させ、副流通孔から前記レースウェイに粒状固体還元材を吹込む、粒状固体還元材の吹込み方法。
［６］［３］または［４］に記載の高炉用羽口設備を用いた粒状固体還元材の吹込み方法であって、主流通孔から酸素を含む気体を高炉に吹込んでレースウェイを形成させ、副流通孔から前記レースウェイに粒状固体還元材を吹込む、粒状固体還元材の吹込み方法。
［７］前記酸素を含む気体は、酸素を６０体積％以上含む気体である、［５］または［６］に記載の粒状固体還元材の吹込み方法。
［８］前記粒状固体還元材は、廃プラスチックである、［５］から［７］の何れか１つに記載の粒状固体還元材の吹込み方法。
The features of the present invention for solving such a problem are as follows.
[1] A blast furnace tuyere for blowing a granular solid reducing material into a blast furnace, the main circulating hole for blowing a gas containing oxygen into the blast furnace, and the granular solid reducing material installed above the main circulating hole. And a sub-flow hole, wherein the sub-flow hole is provided at a position where the particulate solid reducing material can be blown into a raceway formed by a gas containing oxygen blown from the main flow hole. Tuyere for blast furnace.
[2] The tuyere for a blast furnace according to [1], wherein a center-to-center distance L between the outlet of the main flow hole and the outlet of the sub flow hole satisfies the following expression (1).
L≦0.48×{(ρf×V 2 )/(ρp×d)} 1/4 −1/2D (1)
In the above formula (1), L is the center distance (m) between the outlet of the main flow hole and the outlet of the sub flow hole, ρf is the Bosch gas density (kg/m 3 ), and V Is the Bosch gas flow rate per tuyere (m 3 /s), ρp is the apparent density of coke (kg/m 3 ), d is the particle size of coke (m), and D is the main flow hole. Inner diameter (m).
[3] A blast furnace tuyere facility for blowing a granular solid reducing material into a blast furnace, the mainstream tuyere having a main flow hole for blowing a gas containing oxygen into the blast furnace, and installed above the mainstream tuyere A sub-flow tuyere having a sub-flow hole for blowing the particulate solid reducing material, wherein the sub-flow tuyere is formed on a raceway formed by a gas containing oxygen blown from the main flow hole. The tuyere equipment for a blast furnace, which is provided at a position where the granular solid reducing material can be blown from the sub-flow hole.
[4] The tuyere equipment for a blast furnace according to [3], wherein a center-to-center distance L between the outlet of the main flow hole and the outlet of the sub flow hole satisfies the following expression (1).
L≦0.48×{(ρf×V 2 )/(ρp×d)} 1/4 −1/2D (1)
In the above formula (1), L is the center distance (m) between the outlet of the main flow hole and the outlet of the sub flow hole, ρf is the Bosch gas density (kg/m 3 ), and V Is the Bosch gas flow rate per tuyere (m 3 /s), ρp is the apparent density of coke (kg/m 3 ), d is the particle size of coke (m), and D is the main flow hole. Inner diameter (m).
[5] A method of blowing a granular solid reducing material using a tuyere for a blast furnace according to [1] or [2], wherein a gas containing oxygen is blown into the blast furnace from a main flow hole to form a raceway. A method for injecting the granular solid reducing material, comprising injecting the granular solid reducing material into the raceway from the auxiliary flow hole.
[6] A method for blowing a granular solid reducing material using the tuyere equipment for a blast furnace according to [3] or [4], wherein a gas containing oxygen is blown into the blast furnace from a main flow hole to form a raceway. Then, the method for injecting the granular solid reducing material, which comprises injecting the granular solid reducing material into the raceway from the auxiliary flow hole.
[7] The method for injecting the particulate solid reducing material according to [5] or [6], wherein the gas containing oxygen is a gas containing 60% by volume or more of oxygen.
[8] The method for injecting the granular solid reducing material according to any one of [5] to [7], wherein the granular solid reducing material is waste plastic.
本発明に係る高炉用羽口および高炉用羽口設備では、主流通孔から酸素を含む気体を高炉に吹込んでレースウェイを形成させ、主流通孔とは異なる副流通孔からレースウェイに粒状固体還元材を吹込む。このように、レースウェイを形成させる酸素含有ガスを吹込む主流通孔とは異なる副流通孔からレースウェイに粒状固体還元材を吹込むことで粒状固体還元材の吹込み速度を遅くできるので、粒状固体還元材による羽口摩耗の増大を抑制できる。また、粒状固体還元材は副流通孔から吹込まれるので、レースウェイの形成を強化するために主流通孔を小径化したとしても羽口詰まりの発生が増大することもない。 In the blast furnace tuyere and blast furnace tuyere equipment according to the present invention, a gas containing oxygen is blown into the blast furnace from the main distribution hole to form a raceway, and a granular solid is introduced into the raceway from the auxiliary distribution hole different from the main distribution hole. Inject the reducing material. In this way, the blowing speed of the granular solid reducing material can be slowed by blowing the granular solid reducing material into the raceway from the auxiliary flowing hole that is different from the main flowing hole that blows the oxygen-containing gas that forms the raceway, It is possible to suppress an increase in tuyere wear due to the particulate solid reducing material. Further, since the particulate solid reducing material is blown from the auxiliary flow holes, the tuyere clogging does not increase even if the diameter of the main flow holes is reduced to strengthen the formation of the raceway.
以下、本発明の実施形態を通じて本発明を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態は、主流通孔および副流通孔を有する高炉羽口を高炉に設けた実施形態である。 Hereinafter, the present invention will be described in detail through embodiments of the present invention. The embodiment described below is an embodiment in which a blast furnace tuyere having a main flow hole and a sub flow hole is provided in the blast furnace.
前述したように、高炉用羽口から粒状固体還元材を吹込む場合、当該羽口前にレースウェイを形成させて粒状還元材を十分に燃焼させ、ガス化させることが重要である。このとき、高炉用羽口から吹込んだ粒状固体還元材を速やかにガス化させないとコークス充填層内にて堆積し、通気性が悪化する。すなわち、高炉の通気性を確保するには、高炉用羽口から吹込んだ粒状固体還元材をレースウェイに速やかに供給し、高温ガスおよび高温輻射により加熱し、着火・燃焼させてガス化することが重要となる。 As described above, when the granular solid reducing material is blown from the tuyere for the blast furnace, it is important to form a raceway in front of the tuyere so that the particulate reducing material is sufficiently combusted and gasified. At this time, if the particulate solid reducing material blown from the tuyere for the blast furnace is not gasified promptly, it will be deposited in the coke packed bed and the air permeability will be deteriorated. That is, in order to ensure the air permeability of the blast furnace, the granular solid reducing material blown from the tuyere for the blast furnace is rapidly supplied to the raceway, heated by high temperature gas and high temperature radiation, and ignited and burned to be gasified. Is important.
図１は、本実施形態に係る高炉用羽口１０の断面模式図である。高炉用羽口１０は、酸素含有ガス（通常の高炉においては、酸素富化した熱風）を吹込む主流通孔１２と、主流通孔１２の上方に設けられ、粒状固体還元材を吹込む副流通孔１４と、を有する。主流通孔１２は、酸素含有ガスを吹込む流通孔であり、吹込んだ酸素含有ガスとコークスとの燃焼・ガス化反応によりボッシュガスを生成してレースウェイ３０を形成させる。副流通孔１４は、主流通孔１２とは異なる流通孔であって、粒状固体還元材を吹込む流通孔である。副流通孔１４には、粒状固体還元材とともに、例えば、２〜２０ｍ／ｓ程度の流速で搬送ガスが流れている。副流通孔は、ガス流量が少ないので、副流通孔からのガス吹込みではレースウェイ３０が形成されない。よって、副流通孔から吹込まれる粒状固体還元材を速やかにレースウェイ３０に供給するには、主流通孔１２によって形成されたレースウェイ３０に対し、粒状固体還元材を直接吹込める位置に副流通孔１４を設置すればよい。 FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a blast furnace tuyere 10 according to the present embodiment. The tuyere 10 for a blast furnace is provided above the main flow hole 12 for blowing an oxygen-containing gas (hot air enriched with oxygen in a normal blast furnace) and a sub-flow for blowing a granular solid reducing material. And a through hole 14. The main flow hole 12 is a flow hole through which an oxygen-containing gas is blown, and Bosch gas is generated by a combustion/gasification reaction between the blown oxygen-containing gas and coke to form the raceway 30. The auxiliary flow hole 14 is a flow hole different from the main flow hole 12 and is a flow hole for blowing the granular solid reducing material. A carrier gas flows through the sub-flow holes 14 together with the particulate solid reducing material at a flow rate of, for example, about 2 to 20 m/s. Since the gas flow rate in the sub-flow hole is small, the raceway 30 is not formed by blowing gas from the sub-flow hole. Therefore, in order to promptly supply the particulate solid reducing material blown from the auxiliary flow holes to the raceway 30, the secondary solid reducing material is directly blown to the raceway 30 formed by the main flow holes 12. The circulation hole 14 may be installed.
このため、本実施形態に係る高炉用羽口１０では、副流通孔１４の排出口が、レースウェイ３０の上端よりも下方になるように副流通孔１４を設けている。これにより、副流通孔１４から粒状固体還元材をレースウェイ３０に速やかに供給できる。一方、レースウェイ３０の形状は羽口の形状や高炉の送風操業条件によって変化する。 Therefore, in the blast furnace tuyere 10 according to the present embodiment, the sub-flow hole 14 is provided so that the outlet of the sub-flow hole 14 is below the upper end of the raceway 30. As a result, the particulate solid reducing material can be promptly supplied to the raceway 30 from the auxiliary flow hole 14. On the other hand, the shape of the raceway 30 changes depending on the shape of the tuyere and the blast furnace operating conditions.
レースウェイ３０の形状は、フルード数Ｆｒと強い相関があることが知られている。フルード数Ｆｒは、下記（２）式で表される無次元数である。 It is known that the shape of the raceway 30 has a strong correlation with the Froude number Fr. The Froude number Fr is a dimensionless number represented by the following equation (2).
Ｆｒ＝（ρｆ／ρｐ）１／２×Ｕ／（ｇ×ｄ）１／２・・・（２）
ここで、ρｆはボッシュガス密度（ｋｇ／ｍ３）、Ｕはボッシュガスを主流通孔１２から吹込んだと仮定した場合の主流通孔１２の排出口でのボッシュガス流速（ｍ／ｓ）であり、ρｐは羽口前のコークスの見かけ密度（ｋｇ／ｍ３）であり、ｄは羽口前のコークスの粒径（ｍ）であり、ｇは重力加速度（＝９．８１ｍ／ｓ２）である。
Fr=(ρf/ρp) 1/2 ×U/(g×d) 1/2 (2)
Here, ρf is the Bosch gas density (kg/m 3 ), and U is the Bosch gas flow velocity (m/s) at the outlet of the main flow hole 12 assuming that the Bosch gas is blown from the main flow hole 12. Where ρp is the apparent density of the coke before the tuyere (kg/m 3 ), d is the particle size of the coke before the tuyere (m), and g is the acceleration of gravity (=9.81 m/s 2 ). ).
また、ボッシュガス流速Ｕ（ｍ／ｓ）は、下記（３）式で表される。
Ｕ＝Ｖ／（π・Ｄ２／４）・・・（３）
ここで、Ｖは、羽口あたりのボッシュガス流量（ｍ３／ｓ）であり、レースウェイ３０内に吹込まれた酸素含有ガスや炉頂ガス等のガスと、粒状固体還元材および羽口前のコークスがレースウェイ３０において燃焼・ガス化反応を起こし、ＣＯ、Ｈ２、Ｎ２のみで構成される高温ガスになったとして換算した場合の体積流量である。また、ボッシュガス密度ρｆは、上記状態におけるガス密度である。ボッシュガス流量Ｖおよびボッシュガス密度ρｆは、主流通孔１２から吹込まれる酸素含有ガスと粒状固体還元材の温度、組成、流量およびボッシュガスに変化する際の発熱量、レースウェイ３０内の圧力がわかれば算出できる。さらに、πは円周率であり、Ｄは主流通孔１２の内径（ｍ）である。なおレースウェイ３０内の圧力は高炉用羽口１０を設置した高さに炉内圧力計を設置して得た測定値で代替できる。あるいは、主流通孔１２へ吹込む酸素含有ガスの元圧を基準として、高炉用羽口１０への流通経路の圧力損失を計算して減じた数値をレースウェイ３０内の圧力としてもよい。
The Bosch gas flow rate U (m/s) is expressed by the following equation (3).
U=V/(π·D 2 /4) (3)
Here, V is a Bosch gas flow rate (m 3 /s) per tuyere, and is a gas such as oxygen-containing gas or furnace top gas blown into the raceway 30, the particulate solid reducing material and the tuyere front. Is a volume flow rate when it is converted into a high temperature gas composed of only CO, H 2 , and N 2 due to combustion and gasification reaction of the coke in the raceway 30. The Bosch gas density ρf is the gas density in the above state. The Bosch gas flow rate V and the Bosch gas density ρf are the temperature, the composition, the flow rate of the oxygen-containing gas and the particulate solid reducing agent blown from the main flow holes 12, the calorific value when changing to the Bosch gas, and the pressure in the raceway 30. If you know it, you can calculate it. Further, π is the pi, and D is the inner diameter (m) of the main flow hole 12. The pressure in the raceway 30 can be replaced by the measurement value obtained by installing the furnace pressure gauge at the height where the tuyere 10 for the blast furnace is installed. Alternatively, the pressure in the raceway 30 may be a value obtained by calculating and subtracting the pressure loss in the flow path to the tuyere 10 for the blast furnace with reference to the original pressure of the oxygen-containing gas blown into the main flow holes 12.
様々な条件におけるレースウェイ３０の高さを測定するため、実機の高炉と力学的に相似となる実炉の７．７９分の１スケールの小型相似模型を用いて、様々な条件でレースウェイ３０の高さを測定した。小型相似模型では、コークスの代わりに直径３．４４ｍｍ、密度９００ｋｇ／ｍ３のプラスチック粒子を充填し、酸素含有ガスの代わりに圧縮空気を用いた。主流通孔１２の内径を２．８ｍｍ〜１８．０ｍｍの範囲で変化させ、主流通孔１２から吹込む圧縮空気量２００〜３０００Ｌ／ｍｉｎの範囲で変化させ、それぞれの条件でレースウェイ３０の高さを測定した。 In order to measure the height of the raceway 30 under various conditions, the raceway 30 was measured under various conditions by using a 7.79/scale small-scale model of the actual furnace that is dynamically similar to the actual blast furnace. Was measured. In the small model, coke was filled with plastic particles having a diameter of 3.44 mm and a density of 900 kg/m 3 , and compressed air was used instead of the oxygen-containing gas. The inner diameter of the main flow hole 12 is changed in the range of 2.8 mm to 18.0 mm, and the amount of compressed air blown from the main flow hole 12 is changed in the range of 200 to 3000 L/min. Was measured.
図２は、フルード数（Ｆｒ）と、レースウェイ３０の高さ（Ｈ）および主流通孔１２の内径（Ｄ）の比（Ｈ／Ｄ）との関係を示すグラフである。上述した条件でレースウェイ３０の高さＨを測定したところ、図２に示すように、フルード数は、レースウェイ３０の高さおよび主流通孔１２の内径の比と強い相関関係を示すことがわかった。図２から、レースウェイ３０の高さおよび主流通孔１２の内径の比（Ｈ／Ｄ）は、フルード数を用いて下記（４）式で表せる。 FIG. 2 is a graph showing the relationship between the Froude number (Fr) and the height (H) of the raceway 30 and the ratio (H/D) of the inner diameter (D) of the main flow hole 12. When the height H of the raceway 30 was measured under the conditions described above, as shown in FIG. 2, the Froude number showed a strong correlation with the ratio of the height of the raceway 30 and the inner diameter of the main flow hole 12. all right. From FIG. 2, the ratio (H/D) of the height of the raceway 30 and the inner diameter of the main flow hole 12 can be expressed by the following equation (4) using the Froude number.
Ｈ／Ｄ＝０．７５×Ｆｒ０．５・・・（４）
ここで、Ｈは主流通孔１２の内周端面からのレースウェイ３０の高さ（ｍ）である。また、Ｄは主流通孔１２の内径（ｍ）である。
H/D=0.75×Fr 0.5 (4)
Here, H is the height (m) of the raceway 30 from the inner peripheral end surface of the main flow hole 12. Further, D is the inner diameter (m) of the main flow hole 12.
上記（２）、（３）、（４）式から、下記（５）式が導かれる。 From the above equations (2), (3) and (4), the following equation (5) is derived.
Ｈ＝０．４８×｛（ρｆ×Ｖ２）／（ρｐ×ｄ）｝１／４・・・（５） H=0.48×{(ρf×V 2 )/(ρp×d)} 1/4 ...(5)
副流通孔１４から吹込まれる粒状固体還元材をレースウェイ３０に速やかに供給するには、主流通孔１２の排出口と副流通孔１４の排出口との中心間距離に、主流通孔１２の内径Ｄの半分を加えた距離が、レースウェイ３０の高さＨ以下にならなければならない。したがって、下記（６）式が導かれる。 In order to rapidly supply the particulate solid reducing material blown from the sub-flow hole 14 to the raceway 30, the main flow hole 12 may be provided at the center distance between the discharge port of the main flow hole 12 and the discharge port of the sub flow hole 14. The distance plus half the inner diameter D of the raceway 30 must be less than or equal to the height H of the raceway 30. Therefore, the following equation (6) is derived.
Ｌ＋１／２Ｄ≦０．４８×｛（ρｆ×Ｖ２）／（ρｐ×ｄ）｝１／４・・・（６）
ここで、Ｌは、主流通孔１２の排出口と副流通孔１４の排出口との中心間距離（ｍ）である。
L+1/2D≦0.48×{(ρf×V 2 )/(ρp×d)} 1/4 (6)
Here, L is a center-to-center distance (m) between the discharge port of the main flow hole 12 and the discharge port of the sub flow hole 14.
この（６）式から、下記（１）式が導かれる。この（１）式を満たすように主流通孔１２および副流通孔１４を設けることで、副流通孔１４から粒状固体還元材をレースウェイに速やかに供給できる。一方、上記（１）式を満足しない場合には、副流通孔１４の前方にレースウェイ３０が形成されていないので、吹込んだ粒状固体還元材は燃焼・ガス化されずコークス充填層の隙間に詰まってしまう。この結果、副流通孔１４から吹込まれた粒状固体還元材は、コークス充填層のコークスと融着してしまい、通気性の悪化や荷下がり不良などの操業トラブルを引き起こす。 The following equation (1) is derived from the equation (6). By providing the main flow holes 12 and the sub flow holes 14 so as to satisfy the formula (1), the granular solid reducing material can be promptly supplied to the raceway from the sub flow holes 14. On the other hand, when the above expression (1) is not satisfied, since the raceway 30 is not formed in front of the auxiliary flow hole 14, the blown-in particulate solid reducing material is not combusted and gasified, and the gap of the coke packed layer is not formed. Get stuck in. As a result, the particulate solid reducing material blown from the sub-flow holes 14 is fused with the coke in the coke-packed layer, which causes operational troubles such as deterioration of air permeability and poor unloading.
Ｌ≦０．４８×｛（ρｆ×Ｖ２）／（ρｐ×ｄ）｝１／４−１／２Ｄ・・・（１） L≦0.48×{(ρf×V 2 )/(ρp×d)} 1/4 −1/2D (1)
また、主流通孔１２の排出口と副流通孔１４の排出口の中心間距離を近づけすぎてしまうと、両孔間が貫通してしまい、主流通孔１２で噴流が形成されず、レースウェイ３０が形成されなくなる場合がある。このため、主流通孔１２の排出口と副流通孔１４の排出口との中心間距離Ｌは、下記（７）式を満足することが好ましい。 Further, if the centers of the outlets of the main flow holes 12 and the auxiliary flow holes 14 are too close to each other, the holes will penetrate each other, and a jet flow will not be formed in the main flow holes 12, and the raceway will not be formed. 30 may not be formed. Therefore, it is preferable that the center-to-center distance L between the discharge port of the main flow hole 12 and the discharge port of the sub flow hole 14 satisfies the following expression (7).
Ｌ＞（Ｄ＋Ｅ）／２・・・（７）
ここで、Ｅは副流通孔１４の内径（ｍ）である。
L>(D+E)/2...(7)
Here, E is the inner diameter (m) of the auxiliary flow hole 14.
また、副流通孔１４は、主流通孔１２の直上に設けることが好ましいが、主流通孔１２の直上でなくてもよい。主流通孔１２により、少なくとも主流通孔１２の内径の幅のレースウェイ３０が形成されるので、主流通孔１２の内径までの距離であれば、主流通孔１２と副流通孔１４とは、高炉の周方向に位置がずれてもよい。 Further, although it is preferable that the sub-flow hole 14 is provided directly above the main flow hole 12, it may not be directly above the main flow hole 12. Since the raceway 30 having a width of at least the inner diameter of the main flow hole 12 is formed by the main flow hole 12, if the distance to the inner diameter of the main flow hole 12 is, the main flow hole 12 and the sub flow hole 14 are The position may be displaced in the circumferential direction of the blast furnace.
主流通孔１２からはレースウェイ３０を形成させるため大流量の酸素含有ガスが流れるのでガス流速が速い。したがって、主流通孔１２から粒状固体還元材を吹込むと、粒状固体還元材が配管に高速で衝突して羽口の摩耗が顕著になる。これに対し、副流通孔１４は、レースウェイ３０を形成させる必要がないので、粒状固体還元材を搬送できる流速であればよい。このため、副流通孔１４から粒状固体還元材を吹込むことで粒状固体還元材の吹込み速度を遅くできるので、羽口摩耗を増大させることがない。特に、ペレット状に成型された廃プラスチックは、最大粒径が数ｍｍ程度になるので、当該廃プラスチックを高炉に吹込む場合には、主流通孔１２から吹込むことができず、副流通孔１４から吹込むことが必須になる。一方、微粉炭のように最大粒径が１ｍｍ以下の微粒子を用いる場合には、摩耗力がそれほど大きくないので主流通孔１２から吹込んでもよい。但し、最大粒径が１ｍｍ以下の微粉炭であっても羽口を摩耗するので、羽口摩耗を抑制するという観点から、微粉炭であっても副流通孔１４から吹込むことが好ましい。 Since the raceway 30 is formed from the main flow hole 12, a large flow rate of the oxygen-containing gas flows, so that the gas flow velocity is high. Therefore, when the granular solid reducing material is blown from the main flow hole 12, the granular solid reducing material collides with the pipe at a high speed and the tuyere wear becomes remarkable. On the other hand, since it is not necessary to form the raceway 30 in the sub-flow hole 14, it is sufficient if the flow rate is such that the granular solid reducing material can be conveyed. Therefore, the blowing speed of the granular solid reducing material can be slowed by blowing the granular solid reducing material from the auxiliary flow hole 14, so that the tuyere wear is not increased. In particular, since the maximum particle size of the pellet-shaped waste plastic is about several millimeters, when the waste plastic is blown into the blast furnace, it cannot be blown from the main flow hole 12 and the sub-flow hole. It is essential to blow from 14. On the other hand, when using fine particles having a maximum particle size of 1 mm or less, such as pulverized coal, the abrasion force is not so large, so that the particles may be blown from the main flow hole 12. However, even if pulverized coal having a maximum particle size of 1 mm or less wears the tuyere, it is preferable to blow even the pulverized coal from the auxiliary flow hole 14 from the viewpoint of suppressing tuyere wear.
なお、図１に示したように、高炉用羽口１０では、主流通孔１２および副流通孔１４が同一の羽口に設けられているが、これに限らず、図３の示すように、別々の羽口に主流通孔および副流通孔を設けてもよい。図３は、別の実施形態に係る高炉用羽口設備２０の断面模式図である。高炉用羽口設備２０は、酸素を含む気体を吹込む主流通孔２４を有する主流羽口２２と、主流羽口２２の上方に設置され、粒状固体還元材を吹込む副流通孔２８を有する副流羽口２６と、を有する。 As shown in FIG. 1, in the blast furnace tuyere 10, the main flow hole 12 and the sub flow hole 14 are provided in the same tuyere, but not limited to this, as shown in FIG. The main circulation hole and the auxiliary circulation hole may be provided in different tuyere. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a blast furnace tuyere facility 20 according to another embodiment. The blast furnace tuyere equipment 20 has a main flow tuyere 22 having a main flow passage 24 for blowing a gas containing oxygen, and a sub flow passage 28 installed above the main flow tuyere 22 for blowing a particulate solid reducing material. And a secondary flow tuyere 26.
高炉用羽口設備２０においても、副流羽口２６から粒状固体還元材をレースウェイ３０に速やかに供給するには、主流羽口２２からの酸素含有ガスの吹込みによって形成されたレースウェイ３０に粒状固体還元材を直接吹込める位置に副流羽口２６を設ければよい。すなわち、主流通孔２４の排出口と、副流通孔２８の排出口との中心間距離Ｌが上記（１）式を満足するように、主流羽口２２および副流羽口２６を設ければよい。 Also in the blast furnace tuyere equipment 20, in order to rapidly supply the particulate solid reducing material from the secondary flow tuyere 26 to the raceway 30, the raceway 30 formed by blowing the oxygen-containing gas from the mainstream tuyere 22. Further, the secondary flow tuyere 26 may be provided at a position where the granular solid reducing material can be directly blown. That is, if the main flow tuyere 22 and the sub flow tuyere 26 are provided so that the center-to-center distance L between the discharge port of the main flow hole 24 and the discharge port of the sub flow hole 28 satisfies the above expression (1). Good.
なお、上記（１）式は、羽口からのガス量や、粒状固体還元材の種類等の操業条件によりＬの上限が変化する式となっているが、図１に示した高炉用羽口１０であっても、また図３に示した高炉用羽口設備２０であっても、中心間距離Ｌが定められて高炉に設置される。このため、現実的には、高炉に設置された高炉用羽口１０または高炉用羽口設備２０の中心間距離Ｌに対して操業条件が（１）式を満足する時に、副流通孔から粒状固体還元材の吹込みを行うという操業になる。通常の操業条件では、中心間距離Ｌの上限を０．５ｍ程度として高炉用羽口１０および高炉用羽口設備２０を設計すればよい。 The above formula (1) is a formula in which the upper limit of L changes depending on the operating conditions such as the amount of gas from the tuyere and the type of the particulate solid reducing material. The tuyere for the blast furnace shown in FIG. 10 or the blast furnace tuyere equipment 20 shown in FIG. 3, the center-to-center distance L is set and installed in the blast furnace. Therefore, in reality, when the operating condition satisfies the formula (1) with respect to the center distance L of the blast furnace tuyere 10 or the blast furnace tuyere equipment 20 installed in the blast furnace, the granules are discharged from the sub-flow holes. The operation is to inject the solid reducing material. Under normal operating conditions, the blast furnace tuyere 10 and the blast furnace tuyere equipment 20 may be designed with the upper limit of the center-to-center distance L being about 0.5 m.
また、本実施形態に係る高炉用羽口を一般的な熱風高炉に高炉用羽口１０を適用させた例で説明したが、これに限られず、高炉用羽口１０から常温の純酸素や酸素を６０体積％以上含む気体を吹込む酸素高炉に適用してもよい。特に、酸素高炉ではボッシュガスの生成量が少ないので、吹込み速度を速めてレースウェイ３０を形成させるために羽口径を細く絞る必要がある。このため、酸素高炉では、粒状固体還元材による羽口摩耗や羽口詰まりの発生が通常の高炉以上に顕著になる。したがって、本実施形態に係る高炉用羽口を酸素高炉に適用することで、通常の高炉に適用した場合よりも羽口摩耗や羽口詰まりの発生をさらに抑制できるといえる。 Further, the blast furnace tuyere according to the present embodiment has been described in the example in which the blast furnace tuyere 10 is applied to a general hot air blast furnace. May be applied to an oxygen blast furnace in which a gas containing 60% by volume or more is blown. In particular, in an oxygen blast furnace, since the amount of Bosch gas produced is small, it is necessary to narrow the tuyere diameter in order to increase the blowing speed and form the raceway 30. For this reason, in the oxygen blast furnace, tuyere wear and tuyere clogging due to the particulate solid reducing material are more prominent than in a normal blast furnace. Therefore, by applying the blast furnace tuyere according to the present embodiment to an oxygen blast furnace, it can be said that the occurrence of tuyere wear and tuyere clogging can be further suppressed as compared with the case of applying it to a normal blast furnace.
また、副流通孔１４から吹込む粒状固体還元材として、粒径が１ｍｍより大きい廃プラスチックを用いることが好ましい。廃プラスチックは、容易に入手でき高炉に多量に吹込みたいという要求がある一方で、細粒に破砕することが困難である。このため、廃プラスチックは微粉炭に比べると粒径が大きく、摩耗力も高いので、当該廃プラスチックを主流通孔１２から多量に吹込むと羽口摩耗が顕著になる。これに対し、本実施形態に係る高炉用羽口１０を用いることで、主流通孔１２からレースウェイ３０を形成させるためのガスを高速で吹込み、副流通孔１４から廃プラスチックを高炉に吹込めるので、廃プラスチックを多量に吹込んだとしても羽口摩耗は大幅に抑制される。 Further, it is preferable to use waste plastic having a particle size of more than 1 mm as the granular solid reducing material blown from the auxiliary flow hole 14. Waste plastics are required to be easily available and blown into a blast furnace in large quantities, but it is difficult to crush them into fine particles. Therefore, since the waste plastic has a larger particle size and a higher abrasion force than the pulverized coal, when a large amount of the waste plastic is blown from the main flow holes 12, the tuyere wear becomes remarkable. On the other hand, by using the tuyere 10 for the blast furnace according to the present embodiment, the gas for forming the raceway 30 is blown from the main flow hole 12 at high speed, and the waste plastic is blown into the blast furnace from the sub flow hole 14. Even if a large amount of waste plastic is blown in, tuyere wear is greatly suppressed.
次に、本実施形態に係る高炉用羽口を一般的な熱風高炉に適用させた実施例を説明する。実施例および比較例の想定諸元、ボッシュガス、コークスおよび羽口・レースウェイ条件を表１に示す。 Next, an example in which the tuyere for a blast furnace according to the present embodiment is applied to a general hot air blast furnace will be described. Table 1 shows the assumed specifications, Bosch gas, coke, and tuyere/raceway conditions of Examples and Comparative Examples.
図４は、実施例１、比較例１および比較例２に対応した高炉４０の断面模式図である。実施例１、比較例１および比較例２では、出銑量を１００００ｔ／ｄ、羽口数が４０の高炉４０に高炉用羽口１０を適用させて操業した。実施例１では、高炉用羽口１０の主流通孔１２から純酸素とともに再循環した酸素高炉炉頂ガス（Ｂガス）を吹込み、副流通孔１４から粒状固体還元材として微粉炭と廃プラスチックを吹込んだ。吹込んだ微粉炭の原単位は、２７０ｋｇ／ｔ−ｐｉｇであり、廃プラスチックの原単位は、３０ｋｇ／ｔ−ｐｉｇである。 FIG. 4 is a schematic sectional view of the blast furnace 40 corresponding to Example 1, Comparative Example 1 and Comparative Example 2. In Example 1, Comparative Example 1 and Comparative Example 2, the tuyere 10 for blast furnace was applied to the blast furnace 40 having a tapping rate of 10000 t/d and a tuyere number of 40, and operated. In Example 1, the oxygen blast furnace top gas (B gas) recirculated together with pure oxygen was blown from the main flow hole 12 of the blast furnace tuyere 10, and pulverized coal and waste plastic as a granular solid reducing material were injected from the sub flow hole 14. Blew in. The unit consumption of pulverized coal blown is 270 kg/t-pig, and the unit consumption of waste plastic is 30 kg/t-pig.
比較例１では、実施例１と同じ操業条件とした上で、実施例１と同じ原単位の微粉炭および廃プラスチックを主流通孔１２から吹込んだ。また、比較例２においても、実施例１と同じ操業条件とした上で、実施例１と同じ原単位の微粉炭および廃プラスチックを副流通孔１４から吹込んだ。但し、比較例２では、主流通孔１２の排出口と副流通孔１４の排出口との中心間距離が長くなるように主流通孔１２および副流通孔１４を配置し、レースウェイ３０に廃プラスチックを吹込めない位置とした。なお、比較例２は、上記式（１）を満たさない。 In Comparative Example 1, the same operating conditions as in Example 1 were used, and then the same basic units of pulverized coal and waste plastic as in Example 1 were blown from the main flow holes 12. In Comparative Example 2 as well, under the same operating conditions as in Example 1, the same basic units of pulverized coal and waste plastic as in Example 1 were blown from the auxiliary flow hole 14. However, in Comparative Example 2, the main flow hole 12 and the sub flow hole 14 are arranged so that the center distance between the discharge port of the main flow hole 12 and the discharge port of the sub flow hole 14 is long, and the main flow hole 12 and the sub flow hole 14 are disposed in the raceway 30. The position is such that plastic cannot be blown in. The comparative example 2 does not satisfy the above formula (1).
上述した実炉の７．７９分の１スケールの小型相似模型を用いて、これらの条件で直径１．０ｍｍの色つき微粒子プラスチックを３．６ｍ／ｓｅｃの気流輸送速度で副流通孔１４または主流通孔１２から吹込む試験を実施した。吹込まれた微粒子プラスチックを高速カメラで撮影して、その挙動を精査した。その結果、比較例１では、微粒子プラスチックをレースウェイ３０に供給できた。しかしながら、主流通孔１２から吹込まれるガスの吹込み速度は、レースウェイ３０を安定して形成させるために、微粒子プラスチックの気流輸送速度よりも速めているので、微粒子プラスチックは、主流通孔１２の内壁に高速で衝突していた。この衝突は、実機においては羽口摩耗を引き起こす原因となる。したがって、比較例１では羽口摩耗を抑制できないことがわかる。 Using the above-mentioned miniature 7.79 scale similar model of the actual furnace, under these conditions, colored fine particle plastic with a diameter of 1.0 mm was flowed at an air flow rate of 3.6 m/sec. A test of blowing from the circulation hole 12 was performed. The behavior of the injected fine particle plastic was examined by photographing it with a high-speed camera. As a result, in Comparative Example 1, the fine particle plastic could be supplied to the raceway 30. However, since the blowing speed of the gas blown from the main flow holes 12 is higher than the air flow transport speed of the fine particle plastics in order to form the raceway 30 stably, the fine particle plastics are not blown by the main flow hole 12s. Was colliding with the inner wall of the car at high speed. This collision causes tuyere wear in an actual machine. Therefore, it can be seen that the tuyere wear cannot be suppressed in Comparative Example 1.
また、比較例２では、副流通孔１４から吹込まれた微粒子プラスチックがレースウェイ３０に吹込めず、副流通孔１４の近傍で微粒子プラスチックが停滞する様子が確認された。この状態になると、実機では炉内の通気性悪化が発生する。また、吹込まれた微粒子プラスチックは完全に燃焼されず、燃焼率が低下するので、製銑工程の省エネにも寄与できなくなる。 Further, in Comparative Example 2, it was confirmed that the fine particle plastic blown from the auxiliary flow hole 14 could not be blown into the raceway 30 and the fine particle plastic stagnated in the vicinity of the auxiliary flow hole 14. In this state, in the actual machine, the air permeability in the furnace deteriorates. Further, the blown-in fine particle plastic is not completely combusted and the combustion rate is lowered, so that it cannot contribute to energy saving in the pig iron manufacturing process.
一方、実施例１では、微粒子プラスチックをレースウェイ３０に供給できるとともに、副流通孔１４において、微粒子プラスチックは、気流輸送速度で搬送されるので、微粒子プラスチックが配管に高速で衝突することもなかった。これらの結果から、実施例１では、炉内の通気性悪化や、吹込まれた微粒子プラスチックの燃焼率の低下の懸念がなく、また、羽口摩耗や羽口詰まりの増大の懸念もないことが確認された。 On the other hand, in Example 1, since the fine particle plastic can be supplied to the raceway 30 and the fine particle plastic is conveyed at the air flow rate in the auxiliary flow hole 14, the fine particle plastic does not collide with the pipe at a high speed. .. From these results, in Example 1, there is no concern about deterioration of the air permeability in the furnace, a decrease in the combustion rate of the injected fine particle plastic, and an increase in tuyere wear or tuyere clogging. confirmed.
図５は、実施例２、比較例３および比較例４に対応した高炉５０の断面模式図である。実施例２、比較例３および比較例４では、出銑量１００００ｔ／ｄ、羽口数４０個の高炉５０に高炉用羽口設備２０を適用させて操業した。実施例２では、主流羽口２２の主流通孔２４から酸素富化した熱風を吹込み、副流羽口２６の副流通孔２８から粒状固体還元材として微粉炭と廃プラスチックを吹込んだ。吹込んだ微粉炭の原単位は、１４０ｋｇ／ｔ−ｐｉｇであり、廃プラスチックの原単位は、１０ｋｇ／ｔ−ｐｉｇである。 FIG. 5 is a schematic sectional view of the blast furnace 50 corresponding to Example 2, Comparative Example 3 and Comparative Example 4. In Example 2, Comparative Example 3 and Comparative Example 4, the tuyere equipment 20 for blast furnace was applied to the blast furnace 50 having a tapping rate of 10000 t/d and 40 tuyere to operate. In Example 2, hot air enriched with oxygen was blown from the main flow hole 24 of the main flow tuyere 22, and pulverized coal and waste plastic as a particulate solid reducing material were blown from the sub flow hole 28 of the sub flow tuyere 26. The unit consumption of pulverized coal blown is 140 kg/t-pig, and the unit consumption of waste plastic is 10 kg/t-pig.
比較例３では、実施例２と同じ操業条件とした上で、実施例２と同じ原単位の微粉炭および廃プラスチックを主流羽口２２の主流通孔２４から吹込んだ。また、比較例４においても、実施例２と同じ操業条件とした上で、実施例２と同じ原単位の微粉炭および廃プラスチックを副流羽口２６の副流通孔２８から吹込んだ。但し、比較例４では、主流通孔２４の排出口と副流通孔２８の排出口との中心間距離が長くなるように主流羽口２２および副流羽口２６を配置し、レースウェイ３０に廃プラスチックを吹込めない位置とした。なお、比較例４は、上記式（１）を満たさない。 In Comparative Example 3, under the same operating conditions as in Example 2, the same basic unit of pulverized coal and waste plastic as in Example 2 was blown from the main flow holes 24 of the mainstream tuyere 22. In Comparative Example 4 as well, under the same operating conditions as in Example 2, the same basic units of pulverized coal and waste plastic as in Example 2 were blown from the auxiliary flow hole 28 of the auxiliary flow tuyere 26. However, in Comparative Example 4, the main flow tuyere 22 and the sub flow tuyere 26 are arranged so that the center distance between the discharge port of the main flow hole 24 and the discharge port of the sub flow hole 28 becomes long, and the raceway 30 is provided. The position is such that waste plastic cannot be blown. The comparative example 4 does not satisfy the above formula (1).
これらの条件で上述した小型相似模型を用いて、直径１．０ｍｍの色つき微粒子プラスチックを３．６ｍ／ｓｅｃの速度で気流輸送して主流羽口２２または副流羽口２６から吹込む試験を行った。吹込まれた微粒子プラスチックを高速カメラで撮影して、その挙動を精査した。その結果、比較例３では、微粒子プラスチックをレースウェイ３０に供給できた。しかしながら、レースウェイ３０を形成させるために主流通孔から吹込まれるガスの吹込み速度を、微粒子プラスチックの気流輸送速度よりも速めているので、微粒子プラスチックが高速で配管に衝突している様子が確認された。この衝突は、実機においては羽口摩耗を引き起こす原因となる。したがって、比較例３では、羽口摩耗を抑制できないことがわかる。 Under these conditions, using the above-mentioned small-sized similar model, a test in which colored fine particle plastic having a diameter of 1.0 mm is pneumatically transported at a speed of 3.6 m/sec and blown from the main flow tuyere 22 or the sub-flow tuyere 26. went. The behavior of the injected fine particle plastic was examined by photographing it with a high-speed camera. As a result, in Comparative Example 3, the fine particle plastic could be supplied to the raceway 30. However, since the blowing speed of the gas blown from the main flow holes to form the raceway 30 is set higher than the air transport speed of the fine particle plastic, it is possible that the fine particle plastic collides with the pipe at a high speed. confirmed. This collision causes tuyere wear in an actual machine. Therefore, in Comparative Example 3, it can be understood that tuyere wear cannot be suppressed.
また、比較例４では、副流羽口２６から吹込まれた微粒子プラスチックがレースウェイ３０に吹込めず、副流羽口２６の近傍で微粒子プラスチックが停滞する様子が確認された。この状態になると、実機では炉内の通気性悪化が発生する。また、吹込まれた微粒子プラスチックは完全に燃焼されず、燃焼率が低下するので、製銑工程の省エネにも寄与できなくなる。 Further, in Comparative Example 4, it was confirmed that the fine particle plastic blown from the side flow tuyere 26 could not be blown into the raceway 30 and the fine particle plastic stagnated in the vicinity of the side flow tuyere 26. In this state, in the actual machine, the air permeability in the furnace deteriorates. Further, the blown-in fine particle plastic is not completely combusted and the combustion rate is lowered, so that it cannot contribute to energy saving in the pig iron manufacturing process.
一方、実施例２では、微粒子プラスチックをレースウェイ３０に供給できるとともに、副流通孔２８において、微粒子プラスチックは、気流輸送速度で搬送されるので、微粒子プラスチックが配管に高速で衝突することもなかった。これらの結果から、実施例２では、炉内の通気性悪化や、吹込まれた微粒子プラスチックの燃焼率の低下の懸念がなく、また、羽口摩耗や羽口詰まりの増大の懸念もないことが確認された。以上より、本実施形態に係る高炉用羽口１０または高炉用羽口設備２０を用いることで、羽口の摩耗および羽口詰まりの増大や、通気性の悪化を引き起こすことなく、レースウェイ３０に多量の粒状固体還元材を供給できることが確認できた。 On the other hand, in the second embodiment, since the fine particle plastic can be supplied to the raceway 30 and the fine particle plastic is conveyed at the air flow rate in the auxiliary flow hole 28, the fine particle plastic does not collide with the pipe at high speed. .. From these results, in Example 2, there is no concern about deterioration of air permeability in the furnace or decrease in combustion rate of the blown fine particle plastic, and there is no concern about increase in tuyere wear or tuyere clogging. confirmed. As described above, by using the blast furnace tuyere 10 or the blast furnace tuyere equipment 20 according to the present embodiment, the raceway 30 can be provided without causing wear of the tuyere, clogging of the tuyere, and deterioration of air permeability. It was confirmed that a large amount of granular solid reducing material could be supplied.
１０ 高炉用羽口
１２ 主流通孔
１４ 副流通孔
２０ 高炉用羽口設備
２２ 主流羽口
２４ 主流通孔
２６ 副流羽口
２８ 副流通孔
３０ レースウェイ
４０ 高炉
５０ 高炉
10 Blast Furnace Tuyer 12 Main Distribution Hole 14 Sub Distribution Hole 20 Blast Furnace Tuyere Equipment 22 Main Flow Tuyer 24 Main Distribution Hole 26 Sub Flow Tuyer 28 Sub Distribution Hole 30 Raceway 40 Blast Furnace 50 Blast Furnace
Claims (8)
酸素を含む気体を前記高炉に吹込む主流通孔と、
前記主流通孔の上方に設置され、前記粒状固体還元材を吹込む副流通孔と、
を有し、
前記副流通孔は、前記主流通孔から吹込まれる酸素を含む気体によって形成されるレースウェイに前記粒状固体還元材を吹込める位置に設けられる、高炉用羽口。 A tuyere for a blast furnace that blows particulate solid reducing material into the blast furnace,
A main flow hole for blowing a gas containing oxygen into the blast furnace,
An auxiliary flow hole that is installed above the main flow hole and blows the particulate solid reducing material,
Have
The sub-flow hole is a tuyere for a blast furnace provided at a position where the particulate solid reducing material can be blown into a raceway formed by a gas containing oxygen blown from the main flow hole.
Ｌ≦０．４８×｛（ρｆ×Ｖ２）／（ρｐ×ｄ）｝１／４−１／２Ｄ・・・（１）
上記（１）式で、Ｌは前記主流通孔の排出口と前記副流通孔の排出口との中心間距離（ｍ）であり、ρｆはボッシュガス密度（ｋｇ／ｍ３）であり、Ｖは羽口あたりのボッシュガス流量（ｍ３／ｓ）であり、ρｐはコークスの見かけ密度（ｋｇ／ｍ３）であり、ｄはコークスの粒径（ｍ）であり、Ｄは前記主流通孔の内径（ｍ）である。 The tuyere for a blast furnace according to claim 1, wherein a center-to-center distance L between the discharge port of the main flow hole and the discharge port of the sub flow hole satisfies the following expression (1).
L≦0.48×{(ρf×V 2 )/(ρp×d)} 1/4 −1/2D (1)
In the above formula (1), L is the center distance (m) between the outlet of the main flow hole and the outlet of the sub flow hole, ρf is the Bosch gas density (kg/m 3 ), and V Is the Bosch gas flow rate per tuyere (m 3 /s), ρp is the apparent density of coke (kg/m 3 ), d is the particle size of coke (m), and D is the main flow hole. Inner diameter (m).
酸素を含む気体を前記高炉に吹込む主流通孔を有する主流羽口と、
前記主流羽口の上方に設置され、前記粒状固体還元材を吹込む副流通孔を有する副流羽口と、
を有し、
前記副流羽口は、前記主流通孔から吹込まれる酸素を含む気体によって形成されるレースウェイに、前記副流通孔から前記粒状固体還元材を吹込める位置に設けられる、高炉用羽口設備。 A tuyere facility for a blast furnace that blows granular solid reducing material into the blast furnace,
A mainstream tuyere having a main flow hole for blowing a gas containing oxygen into the blast furnace,
A sub-flow tuyere installed above the main flow tuyere and having a sub-flow hole for blowing the particulate solid reducing material,
Have
The secondary flow tuyere is provided at a position where the particulate solid reducing material can be blown from the auxiliary flow hole in a raceway formed by a gas containing oxygen blown from the main flow hole. ..
Ｌ≦０．４８×｛（ρｆ×Ｖ２）／（ρｐ×ｄ）｝１／４−１／２Ｄ・・・（１）
上記（１）式で、Ｌは前記主流通孔の排出口と前記副流通孔の排出口との中心間距離（ｍ）であり、ρｆはボッシュガス密度（ｋｇ／ｍ３）であり、Ｖは羽口あたりのボッシュガス流量（ｍ３／ｓ）であり、ρｐはコークスの見かけ密度（ｋｇ／ｍ３）であり、ｄはコークスの粒径（ｍ）であり、Ｄは前記主流通孔の内径（ｍ）である。 The tuyere equipment for a blast furnace according to claim 3, wherein a center-to-center distance L between the discharge port of the main flow hole and the discharge port of the sub flow hole satisfies the following expression (1).
L≦0.48×{(ρf×V 2 )/(ρp×d)} 1/4 −1/2D (1)
In the above formula (1), L is the center distance (m) between the outlet of the main flow hole and the outlet of the sub flow hole, ρf is the Bosch gas density (kg/m 3 ), and V Is the Bosch gas flow rate per tuyere (m 3 /s), ρp is the apparent density of coke (kg/m 3 ), d is the particle size of coke (m), and D is the main flow hole. Inner diameter (m).
主流通孔から酸素を含む気体を高炉に吹込んでレースウェイを形成させ、
副流通孔から前記レースウェイに粒状固体還元材を吹込む、粒状固体還元材の吹込み方法。 A method for blowing a granular solid reducing material using the tuyere for a blast furnace according to claim 1 or 2.
A gas containing oxygen is blown into the blast furnace from the main flow holes to form a raceway,
A method for injecting a granular solid reducing material into the raceway through an auxiliary flow hole.
主流通孔から酸素を含む気体を高炉に吹込んでレースウェイを形成させ、
副流通孔から前記レースウェイに粒状固体還元材を吹込む、粒状固体還元材の吹込み方法。 A method for injecting granular solid reducing material using the tuyere equipment for a blast furnace according to claim 3 or 4,
A gas containing oxygen is blown into the blast furnace from the main flow holes to form a raceway,
A method for injecting a granular solid reducing material into the raceway through an auxiliary flow hole.
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