JPH05179323A - 高炉操業法 - Google Patents

高炉操業法

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JPH05179323A
JPH05179323A JP4018172A JP1817292A JPH05179323A JP H05179323 A JPH05179323 A JP H05179323A JP 4018172 A JP4018172 A JP 4018172A JP 1817292 A JP1817292 A JP 1817292A JP H05179323 A JPH05179323 A JP H05179323A
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一良 山口
Hiromitsu Ueno
浩光 上野
Kenji Tamura
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  • Manufacture Of Iron (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 微粉炭を多量に吹込み、過剰酸素率が、1.
0未満になったときに発生する可能性のある未燃チャー
の生成を抑制し、かつ、レースウェイ内で完全に消滅さ
せることにより、コークスに対する置換率を高めて、通
気不良を回避する。 【構成】 羽口部から微粉炭を高炉の内部に吹込む場合
において、送風支管側壁部より挿入するバーナーを2重
管とし、2重管の内管より燃料ガス(天然ガス、コーク
ス炉ガス、プロパンガスなど)を吹込み、外管より微粉
炭を吹込む。内管より吹込まれた燃料ガスの燃焼熱によ
り、外管より吹込まれた微粉炭放出位置の雰囲気温度が
1500〜2000℃となるように、燃料ガス吹込み量
を調整する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、高炉の羽口部から微粉
炭をその内部に多量に吹込むに当たり、その燃焼性を確
保してコークスに対する置換率を高め、生産性向上と燃
料比低減を図る高炉操業法に関する。
【0002】
【従来の技術】高炉操業においては、コークスの代替と
して安価で燃焼性が良く発熱量の高い燃料(微粉炭、石
油、重油、ナフサ等)を羽口部から吹込み、溶銑製造コ
スト低減、生産性向上を図ってきており、特公昭40−
23763号公報にはその技術が開示されている。特に
直近では、価格の点から微粉炭吹込みが主流となってお
り、燃料比低減(溶銑製造コストの低減)、生産性向上
に大きく寄与している。
【0003】このようにして吹込まれた微粉炭は高炉内
で一部のコークスの代わりとして燃焼し、その良好な燃
焼性と高い発熱量のために、高温で多量の還元ガスを生
成し効率的な還元反応を行なう。したがって炉頂より装
入された鉄鉱石は迅速に金属状態まで還元されるととも
に、溶融して高温の溶銑となり、全体として高炉の炉熱
を高めるため、生産性が向上する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで従来の高炉操
業において、微粉炭を多量に吹込むと、吹込んだ微粉炭
全量が燃焼せずに一部未燃チャーが発生する。この未燃
チャーは上昇ガス流に乗って炉頂より排出されるため、
微粉炭のコークスに対する置換率を低下させ、燃料比上
昇、生産量低下を引き起こす。また、この未燃チャーは
高炉炉下部中心のコークス層(炉芯と称する)に捕捉さ
れるため、この部分を流下する溶銑、滓の通液性を阻害
し、ひいてはこの部分のガスの通気性を阻害することに
なり、高炉の生産性はさらに低下する。
【0005】以上の理由から、微粉炭の吹込み量には上
限が存在し、操業にあたっては次に示す過剰酸素率を
1.0以上に維持している。 (過剰酸素率)=(羽口部より吹込まれる空気、純酸
素、微粉炭中の酸素量)/(微粉炭中の炭素、水素を燃
焼させてCO2 、H2 Oにするのに必要な酸素量)
【0006】過剰酸素率が1.0以上の場合は微粉炭中
の炭素、水素が全量C+O2 =CO2 ,2H+(1/
2)O2 =H2 Oの反応によりCO2 ,H2 Oとなり、
これが全量レースウェイ内のコークスとCO2 +C=2
CO,H2 O+C=H2 +COの反応によりCO,H2
となるため、未燃チャーは発生しない。ところが過剰酸
素率が1.0未満の場合は全量がCO2 ,H2 Oになら
ず、一部C(未燃チャー)が生成する。この未燃チャー
が前述したように、置換率低下、通気不良の原因とな
る。
【0007】高炉の送風温度は最高1300℃程度であ
るが、送風支管側壁部よりバーナーを挿入して微粉炭を
吹込む場合は、1300℃の温度場で微粉炭の熱分解
(ガスとチャーの生成)、生成ガスの燃焼、生成チャー
の燃焼が起こる。ガスの燃焼は非常に速いが、チャーの
燃焼は遅い。そのためガスは送風支管中で燃焼をほぼ完
了するが、チャーはレースウェイ内に進入してからも燃
焼を継続する。そして過剰酸素率が1.0未満の場合は
未燃チャーが発生し、チャーの燃焼性、反応性が低いこ
とから、CO2 ,H2 Oとは反応せずにレースウェイ外
に放出されることになる。
【0008】過剰酸素率が1.0のときの微粉炭吹込み
量は、高炉の燃料比が500kg/tのとき、170k
g/t程度であり、この量が吹込み限界である。すなわ
ち、この値が高炉生産量、燃料比の限界であり、これ以
上の生産性向上、燃料比低減は望めない。そこで本発明
は、微粉炭を170kg/t以上吹込んでも未燃チャー
を発生させずにその燃焼性を確保し、コークスに対する
置換率を高くしても、生産量、燃料比を維持することを
可能とする方法を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成するために、羽口部から微粉炭を高炉の内部に吹込む
高炉操業法において、微粉炭とともに燃料ガスを吹込む
ことを特徴とする。またこのとき、吹込みバーナーを2
重管とし、2重管の内管より燃料ガスを、外管より微粉
炭を吹込むことも特徴とする。さらにまた、外管より吹
込まれる微粉炭の送風支管内放出位置における雰囲気温
度が1500〜2000℃となるように燃料ガス吹込み
量を調整することも特徴とする。
【0010】
【作用】本発明においては、送風支管側壁部より挿入す
るバーナーを2重管とし、2重管の内管より燃料ガスを
吹込み、外管より微粉炭を吹込む。2重管の内管より吹
込まれた燃料ガスの燃焼熱により、外管より吹込まれる
微粉炭の放出位置における雰囲気温度が1500〜20
00℃となるように、燃料ガス吹込み量を調整する。1
500℃以上の高温場では微粉炭の熱分解が急速に起こ
り、通常の1300℃の場合よりも燃焼速度が大きいガ
スの生成量が増加する(すなわちチャーの生成量が減少
する)とともに、生成したチャーも膨張し、その燃焼速
度が大きくなる。
【0011】したがって、生成量の増加したガスは送風
支管中で燃焼をほぼ完了するとともに、送風支管中での
チャーの燃焼量も多くなり、レースウェイ内に進入する
チャーの量が減少する。さらに、このチャーは燃焼性、
反応性が高いので、CO2 ,H2 Oと容易に反応して、
CO2 +C=2CO、H2 O+C=H2 +COの反応に
よりCO,H2 となるため、過剰酸素率が1.0未満の
場合でも未燃チャーは発生しない。すなわち、未燃チャ
ーはすべてレースウェイ内で消滅し、炉頂よりの排出、
炉芯内への捕捉がない。このため、コークスに対する置
換率の低下、通気不良は起こらない。
【0012】前記微粉炭の放出位置における雰囲気温度
が1500℃未満の場合は、前述した燃焼速度が大きい
ガスの生成量増加(チャーの生成量減少)、並びに生成
したチャーの膨張による燃焼速度増大が起こらず、効果
が少ない。雰囲気温度が1500℃以上の場合は、温度
が高いほど効果は大きいが、次に述べる理由により20
00℃以下に制限される。すなわち燃料ガスの吹込み量
が大きくなり過ぎ、この燃料ガスの燃焼にも酸素が必要
であることから、微粉炭の過剰酸素率が大きく低下し、
未燃チャーが発生するようになるためである。雰囲気温
度の計算には、次の式を用いることができるが、実際に
測温してもよい。
【0013】(雰囲気温度;℃)={(燃料ガス発熱
量;kcal/Nm3 )×(燃料ガス吹込み量;Nm3
/分)+(送風量;Nm3 )×(送風温度;℃)×0.
345}/[{(燃料ガス燃焼排ガス量;Nm3 /分)
+(送風量;Nm3 /分)}×0.360]
【0014】(燃料ガス燃焼排ガス量;Nm3 /分)=
(燃料ガス吹込み量;Nm3 /分)×{(ガス中C量;
kg/Nm3 )×(22.4/12)+(ガス中H量;
kg/Nm3 )×(22.4/2)}
【0015】また燃料ガスとしては、発熱量の高いガス
なら何でもよく、天然ガス(LNG)、コークス炉ガス
(COG)、プロパンガス(LPG)などを使用するこ
とができる。
【0016】さらに2重管バーナーの内管より燃料ガス
を吹込み、外管より微粉炭を吹込む方法を採用している
理由は、外管より燃料ガスを吹込むと、燃料ガスの燃焼
により酸素を消費し、酸素不足のガスが内管より吹込ま
れた微粉炭を包囲し、微粉炭燃焼に必要な酸素が非常に
不足して未燃チャーが発生するためである。
【0017】
【実施例】以下、実施例により本発明の特徴を具体的に
説明する。なお、表1に操業結果を示す。
【0018】
【表1】
【0019】実施例1 送風温度1300℃、過剰酸素率=0.70で微粉炭2
00kg/tを吹込むに当たり、2重管バーナーの内管
より天然ガスを吹込み、外管より微粉炭を吹込んだ操業
であり、天然ガス(発熱量=9600kcal/Nm
3 、ガス中C量=0.62kg/Nm3 、ガス中H量=
0.19kg/Nm3 )吹込み量は75〜100Nm3
/分(計算雰囲気温度1600〜1700℃)である。
【0020】実施例2 送風温度1300℃、過剰酸素率=0.70で微粉炭2
00kg/tを吹込むに当たり、2重管バーナーの内管
よりコークス炉ガスを吹込み、外管より微粉炭を吹込ん
だ操業であり、コークス炉ガス(発熱量=4750kc
al/Nm3 、ガス中C量=0.23kg/Nm3 、ガ
ス中H量=0.11kg/Nm3 )吹込み量は110〜
160Nm3 /分(計算雰囲気温度1600〜1700
℃)である。コークス炉ガスのみを吹込んだときに、熱
電対を挿入してガス温度を測定し、雰囲気温度が計算値
と同様に1500〜1600℃であることを確認した。
【0021】実施例3 送風温度1300℃、過剰酸素率=0.70で微粉炭2
00kg/tを吹込むに当たり、2重管バーナーの内管
よりプロパンガスを吹込み、外管より微粉炭を吹込んだ
操業であり、プロパンガス(発熱量=21800kca
l/Nm3 、ガス中C量=1.61kg/Nm3 、ガス
中H量=0.36kg/Nm3 )吹込み量は60〜75
Nm3 /分(計算雰囲気温度1900〜2000℃)で
ある。
【0022】実施例4 送風温度1300℃、過剰酸素率=0.70で微粉炭2
00kg/tを吹込むに当たり、2重管バーナーの内管
より天然ガスを吹込み、外管より微粉炭を吹込んだ操業
であり、天然ガス(発熱量=9600kcal/Nm
3 、ガス中C量=0.62kg/Nm3 、ガス中H量=
0.19kg/Nm3 )吹込み量は10〜125Nm3
/分(計算雰囲気温度1700〜1800℃)である。
【0023】実施例5 送風温度1300℃、過剰酸素率=0.70で微粉炭2
00kg/tを吹込むに当たり、2重管バーナーの内管
よりプロパンガスを吹込み、外管より微粉炭を吹込んだ
操業であり、プロパンガス(発熱量=21800kca
l/Nm3 、ガス中C量=1.61kg/Nm3 、ガス
中H量=0.36kg/Nm3 )吹込み量は55〜60
Nm3 /分(計算雰囲気温度1800〜1900℃)で
ある。
【0024】比較例1は送風温度1300℃、過剰酸素
率=0.70で微粉炭200kg/tを吹込み時、燃料
ガスを吹込んでいない場合であり、実施例1〜5に比べ
ると、高炉の通風性を示す送風圧力が高く、出銑量が少
なく、燃料比が高い。また比較例2は送風温度1300
℃、過剰酸素率=1.0で微粉炭170kg/t吹き込
み時に、燃料ガスを吹込んでいない場合であり、実施例
1〜5に比べると、送風圧力はほぼ同じであるが、出銑
量が少なく、燃料比が高い。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、微粉炭を多量に吹込んだときに発生する未燃チャー
をレースウェイ内で消滅させるために、微粉炭とともに
燃料ガスを吹込む。これによって置換率低下、通気不良
を回避し、生産性向上、燃料比低減を図ることができ
て、安定した溶銑供給が可能となる。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 羽口部から微粉炭を高炉の内部に吹込む
    高炉操業法において、微粉炭とともに燃料ガスを吹込む
    ことを特徴とする高炉操業法。
  2. 【請求項2】 吹込みバーナーを2重管とし、2重管の
    内管より燃料ガスを、外管より微粉炭を吹込むことを特
    徴とする請求項1記載の高炉操業法。
  3. 【請求項3】 外管より吹込まれる微粉炭の送風支管内
    放出位置における雰囲気温度が1500〜2000℃と
    なるように燃料ガス吹込み量を調整することを特徴とす
    る請求項2記載の高炉操業法。
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