JP3099322B2 - 高炉炉熱管理方法 - Google Patents

高炉炉熱管理方法

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JP3099322B2 JP08215427A JP21542796A JP3099322B2 JP 3099322 B2 JP3099322 B2 JP 3099322B2 JP 08215427 A JP08215427 A JP 08215427A JP 21542796 A JP21542796 A JP 21542796A JP 3099322 B2 JP3099322 B2 JP 3099322B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、高炉の安定操業
を行うことによって溶銑成分の変動を抑制するための高
炉炉熱管理方法に関する。
【0002】
【従来の技術】高炉における燃料比は、500kg/t
−pig(銑鉄)程度であるが、羽口から酸素を添加し
た熱風と共に微粉炭を吹込むことによって、100kg
/t−pig程度のコークスを微粉炭と置換することが
でき、低燃料比で操業することができる。しかしなが
ら、微粉炭吹込み時に炉況を安定操業するためには、炉
内の熱バランスを適切に維持することが重要である。高
炉内の熱バランス調整には、多くの方法が提案されてい
る。
【0003】例えば、高炉全体での熱収支、すなわち、
装入物質(高炉装入物、送風量)の総エンタルピー(入
熱)と排出物質(出銑滓量、廃ガス量)の総エンタルピ
ー(出熱)との差をとる熱精算を用いる総収支モデル、
高炉内部状態を反応または温度によって部分分割し、そ
の各部で熱収支をとる部分収支モデル、高炉を軸方向に
微小部分に分割し、微小高さ要素について炉内反応速度
を考慮して熱収支をとる微分収支モデル等がある。
【0004】また、ソリューションロスカーボン量およ
び炉頂ガス成分中の窒素量を所定時間間隔ごとに求め、
この求めた値の所定時間幅における移動平均を算出し、
前記ソリューションロスカーボン量と窒素量の各々の移
動平均値と複数個設けられた閾値とを比較することによ
りそれぞれ評価点を与え、その評価点による総合評価に
従い高炉炉熱低下予測を行う方法(特公平6−3560
5号公報)が提案されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記特公平6−356
05号公報に開示の方法は、高炉炉熱低下予測を行うの
みであるから、その際の昇熱アクション幅は操業者の経
験に基づくものとなり、経験の差に起因する個人差が大
きく、炉況の安定化は困難である。
【0006】この発明の目的は、上記従来技術の欠点を
解消し、高炉炉熱の低下ならびに上昇を早期予測できる
と共に、その際の操作アクション幅を提示することによ
って、より高炉炉熱の安定を図ることができる高炉炉熱
管理方法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記目的を
達成すべく、炉況を迅速的確に判断し、適切な熱バラン
スを維持するため、実用性に優れると共に、操業諸元が
変化している非安定状態にも適用できる炉熱管理方法を
確立すべく試験研究を重ねた。その結果、炉内の炉熱状
態を表す指標として、炉頂ガス成分等より求めたコーク
ス消費速度を銑鉄生成速度で除算して求めた計算コーク
ス比に、補助燃料吹込み量を銑鉄生成速度で除算して求
めた値と置換率との積を加算して計算燃料比を求め、計
算燃料比を送風温度および送風湿度により補正した計算
補正燃料比を求めることにより、炉内の熱バランスを精
度よく推定できることを究明し、この発明に到達した。
【0008】この発明の高炉炉熱管理方法は、炉頂ガス
成分等より求めたコークス消費速度を銑鉄生成速度で除
算して求めた計算コークス比に、補助燃料吹込み量を銑
鉄生成速度で除算して求めた値に置換率を乗じた値を加
算して計算燃料比を求め、該計算燃料比を送風温度およ
び送風湿度により補正した計算補正燃料比を求め、該計
算補正燃料比が予め定めた設定値となるよう送風湿度、
微粉炭吹込み量、送風温度、装入コークス比を調整して
炉内の熱バランスを管理することとしている。このよう
に、計算補正燃料比が予め定めた設定値となるよう送風
湿度、微粉炭吹込み量、送風温度、装入コークス比を調
整して炉内の熱バランスを管理することによって、増鉱
時等の非定常状態においても、溶銑温度をほぼ一定に保
持することができ、高炉炉況の安定化を図ることができ
る。
【0009】
【発明の実施の形態】この発明におけるコークス消費速
度は、ガスクロマトグラフィーによる炉頂ガス成分分析
値から求めた炉頂(CO+CO2)排出速度等から下記
(1)式に基づいて算出したものである。 コークス消費速度(kg/min)=(a−b+c+d)/e ……(1)式 ただし、a : 炉頂(CO+CO2)排出速度、b
: 補助燃料中C投入速度、c : 浸炭によるC消
滅速度、d : 炉頂ダスト等C排出速度、e: コー
クス中C比率、である。
【0010】また、この発明における銑鉄生成速度(p
ig−t/min)は、ガスクロマトグラフィーによる
炉頂ガス成分分析値から求めた単位時間内に還元される
酸素量等から下記(2)式によって算出したものであ
る。 銑鉄生成速度(t/min)=(単位時間内に還元される酸素量)/(銑鉄1 kgを生産するのに還元すべき酸素量) ……(2)式
【0011】この発明における計算コークス比(kg/
t−pig)は、前記(1)式により求めたコークス消
費速度(kg/min)と前記(2)式により求めた銑
鉄生成速度(t/min)から下記(3)式によって求
めたものである。 計算コークス比(kg/t−pig)=コークス消費速度(kg/min)/ 銑鉄生成速度(t/min) ……(3)式
【0012】この発明における計算燃料比は、前記
(3)式により求めた前記計算コークス比(kg/t−
pig)と補助燃料吹込み量(kg/min)を銑鉄生
成速度(pig−t/min)で除した値に置換率を乗
じた値から下記(4)式により求めたものである。な
お、置換率とは、補助燃料発熱量をコークス発熱量で除
して求めるが、最終的には、実績より求まる。 計算燃料比=計算コークス比(kg/t−pig)+[補助燃料吹込み量(k g/min)/銑鉄生成速度(pig−t/min)]×置換率 ……(4)式
【0013】この発明における計算補正燃料比は、前記
(4)式で求めた計算燃料比を送風温度および送風湿度
により補正し、下記(5)式により求めたものである。 計算補正燃料比=計算燃料比+A×(送風温度−B)+C×(送風湿度−D) …(5)式 ただし、A、B、C、Dは定数である。この(5)式に
おける定数A、Cは、高炉数式モデルにより求めたもの
を実績補正する。また、定数Bは、下式と前記定数Aよ
り求める。 送風温度ΔBT(℃)=[送風湿度(1g/Nm3)×1.677Kcal/ g)]/[0.335Kcal/Nm3・℃(空気比熱at1000℃)]=5 ℃/送風湿度1g/Nm3
【0014】上記計算燃料比および計算補正燃料比の算
出は、送風温度、送風湿度の測定サンプリング時間Δt
毎に行うが、通常プロセスコンピータにおいては1分デ
ータで格納されるが、計算は10分毎に計算される。
【0015】この発明の高炉の炉熱管理方法において
は、前記(5)式により求めた計算補正燃料比は溶銑温
度の変動に比較してかなり早期に変動するので、送風条
件、原料装入条件を変更した場合においても、計算補正
燃料比を予め定めた設定値、例えば、8時間前までの平
均値より低下あるいは上昇し始めると、予め定めた設定
値となるよう送風湿度、微粉炭吹込み量、送風温度、装
入コークス比等を調整することによって、溶銑温度の変
動を抑制することができ、溶銑成分のバラツキを抑制し
て炉況の安定化を図ることができる。
【0016】この発明における高炉の炉熱管理方法は、
前記(5)式により求めた計算補正燃料比が予め定めた
設定値となるよう送風湿度、微粉炭吹込み量、送風温
度、装入コークス比等を調整して炉内の熱バランスを管
理する。例えば、計算補正燃料比が予め定めた設定値よ
り低くなると、送風湿度を低下させることによって、計
算補正燃料比の低下を抑制して設定値に制御する。この
場合においては、前記(5)式による計算補正燃料比が
予め定めた設定値と同じ値になるよう送風湿度を逆算し
て低下させるので、送風湿度低下幅を求めることができ
る。このように、計算補正燃料比が予め定めた設定値と
なるよう送風湿度、微粉炭吹込み量、送風温度、装入コ
ークス比等を調整することによって、送風条件、原料装
入条件を変更した場合においても溶銑温度の変動を抑制
することができ、溶銑成分のバラツキを抑制することが
できる。
【0017】
【実施例】
実施例1 内容積2700m3、羽口数28、出銑孔数2の高炉に
おいて、送風量4000Nm3/min、酸素添加量5
000Nm3/hr、送風温度1150℃、送風湿度3
0g/Nm3の送風条件、鉱石/コークス比3.70、
装入コークス比430kg/t−pig、出銑量200
t−pig/hr、出滓量60t/hrの定常条件下に
おいて、ガスクロマトグラフィーによる3分毎の炉頂廃
ガス成分分析、前記送風条件、原料装入条件などを1分
毎に測定し、これらの平均値を10分毎に算出して前記
(4)式および(5)式により計算燃料比および計算補
正燃料比を10分毎に演算した。得られた計算補正燃料
比は、予め定めた設定値(520kg/t−pig)と
比較し、計算補正燃料比が520kg/t−pigより
低下し始めた時点では、何のアクションも取らずに溶銑
温度が1510℃から1475℃に低下した時点で、送
風温度を1150℃から1180℃に上昇させると共
に、送風湿度を30g/Nm3から25g/Nm3に低下
させた。この比較例の場合における送風量、送風温度、
送風湿度、計算燃料比、計算補正燃料比、溶銑温度の経
時変化を図1に示す。また、前記得られた計算補正燃料
比と予め定めた設定値(520kg/t−pig)を比
較し、計算補正燃料比が520kg/t−pigより低
下し始めた時点で、計算補正燃料比を520kg/t−
pigで一定とすべく、送風湿度を30g/Nm3から
順次20g/Nm3に低下させ、計算補正燃料比が上昇
し始めた時点で、送風湿度を25g/Nm3まで順次上
昇させた。この場合における送風量、送風温度、送風湿
度、計算燃料比、計算補正燃料比、溶銑温度の経時変化
を図2に示す。
【0018】図1に示すとおり、溶銑温度が1510℃
から1475℃に低下した時点で、送風温度を1150
℃から1180℃に上昇させると共に、送風湿度を30
g/Nm3から25g/Nm3に低下させた比較例の場合
は、溶銑温度が1460℃まで低下したのち、順次回復
したが、溶銑温度の変動は大きかった。これに対し、図
2に示すとおり、計算補正燃料比が520kg/t−p
igより低下し始めた時点で、計算補正燃料比を520
kg/t−pigで一定とすべく、送風湿度を30g/
Nm3から順次20g/Nm3に低下させた本発明例の場
合は、溶銑温度の低下は僅かで、溶銑温度1500℃を
維持することができると共に、溶銑温度の変動は僅かで
あった。
【0019】実施例2 実施例1と同じ高炉において、送風量4000Nm3
min、酸素添加量5000Nm3/hr、送風温度1
150℃、送風湿度35g/Nm3の送風条件、鉱石/
コークス比3.56、装入コークス比450kg/t−
pig、出銑量200t−pig/hr、出滓量60t
/hrの操業条件から、鉱石/コークス比を3.56か
ら3.70に増量するに際し、ガスクロマトグラフィー
による3分毎の炉頂廃ガス成分分析、送風条件、原料装
入条件などを1分毎に測定し、これらの平均値を10分
毎に算出して計算燃料比および計算補正燃料比を10分
毎に演算した。装入コークス比を450kg/t−pi
gから430kg/t−pigに低下させたのち、従来
からの経験に基づき、微粉炭吹込み量を15T/hrか
ら19.5T/hrに増量した。この比較例の場合にお
ける送風量、装入コークス比、送風温度、送風湿度、微
粉炭吹込み量、計算燃料比、計算補正燃料比、溶銑温度
の経時変化を図3に示す。また、鉱石/コークス比を
3.56から3.70に増量した時点から前記計算補正
燃料比を装入コークス比低下前の520kg/t−pi
gに維持すべく、微粉炭吹込み量を15T/hrから順
次19.5T/hrまで増量させた。この本発明例の場
合における送風量、装入コークス比、送風温度、送風湿
度、微粉炭吹込み量、計算燃料比、計算補正燃料比、溶
銑温度の経時変化を図4に示す。
【0020】図3に示すとおり、計算補正燃料比が増鉱
前の520kg/t−pigから上昇し始めた時点で、
従来からの経験に基づき、微粉炭吹込み量を15T/h
rから19.5T/hrに増量した比較例の場合は、溶
銑温度が設定値より大幅に上昇する過熱状態となってい
る。これに対し、図4示すとおり、鉱石/コークス比を
3.56から3.70に増量した時点から前記計算補正
燃料比を増鉱前の520kg/t−pigに維持すべ
く、微粉炭吹込み量を15T/hrから順次19.5T
/hrまで増量させた本発明例の場合は、溶銑温度をほ
ぼ1500℃で一定に保持することができた。
【0021】
【発明の効果】この発明は、ガスクロマトグラフィーに
よる炉頂廃ガス成分分析、送風条件、原料装入条件など
を1分毎に測定し、これらの平均値を10分毎に算出し
て計算燃料比および計算補正燃料比を10分毎に演算
し、計算補正燃料比が一定となるよう送風湿度、微粉炭
吹込み量、送風温度、装入コークス比等を調整すること
によって、溶銑温度の変動を抑制することができ、ひい
ては溶銑成分のバラツキを抑制して高炉の安定操業を図
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1における従来例の送風量、送風温度、
送風湿度、計算燃料比、計算補正燃料比、溶銑温度の経
時変化を示すグラフで、(a)図は送風量の経時変化、
(b)図は送風温度の経時変化、(c)図は送風湿度の
経時変化、(d)図は計算燃料比の経時変化、(e)図
は計算補正燃料比の経時変化、(f)図は溶銑温度の経
時変化を示す。
【図2】実施例1における本発明例の送風量、送風温
度、送風湿度、計算燃料比、計算補正燃料比、溶銑温度
の経時変化を示すグラフで、(a)図は送風量の経時変
化、(b)図は送風温度の経時変化、(c)図は送風湿
度の経時変化、(d)図は計算燃料比の経時変化、
(e)図は計算補正燃料比の経時変化、(f)図は溶銑
温度の経時変化を示す。
【図3】実施例2における従来例の送風量、装入コーク
ス比、送風温度、送風湿度、微粉炭吹込み量、計算燃料
比、計算補正燃料比、溶銑温度の経時変化を示すグラフ
で、(a)図は送風量の経時変化、(b)図は装入コー
クス比の経時変化、(c)図は送風温度と送風湿度の経
時変化、(d)図は微粉炭吹込み量の経時変化、(e)
図は計算燃料比の経時変化、(f)図は計算補正燃料比
の経時変化、(g)図は溶銑温度の経時変化を示す。
【図4】実施例2における本発明例の送風量、装入コー
クス比、送風温度、送風湿度、微粉炭吹込み量、計算燃
料比、計算補正燃料比、溶銑温度の経時変化を示すグラ
フで、(a)図は送風量の経時変化、(b)図は装入コ
ークス比の経時変化、(c)図は送風温度と送風湿度の
経時変化、(d)図は微粉炭吹込み量の経時変化、
(e)図は計算燃料比の経時変化、(f)図は計算補正
燃料比の経時変化、(g)図は溶銑温度の経時変化を示
す。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 高炉操業中における炉熱管理方法におい
    て、炉頂ガス成分等より求めたコークス消費速度を銑鉄
    生成速度で除算して求めた計算コークス比に、補助燃料
    吹込み量を銑鉄生成速度で除算して求めた値に置換率を
    乗算した値を加算して計算燃料比を求め、該計算燃料比
    を送風温度および送風湿度により補正した計算補正燃料
    比を求め、計算補正燃料比が予め定めた設定値となるよ
    う送風湿度、微粉炭吹込み量、送風温度、装入コークス
    比を調整して炉内の熱バランスを管理することを特徴と
    する高炉炉熱管理方法。
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