CN104854249A - 从高炉风口吹入氧气的设备和高炉操作方法 - Google Patents

Abstract

在使煤粉和氧气通过喷枪而从高炉风口吹入高炉内的设备中，防止高炉炉内气体混入与喷枪连接的氧气管道中，高炉炉内气体或氧气混入氮气管道中。氧气吹入设备(100)包括：喷枪(4)、设置了氧气切断阀(22)的氧气管道(7)、流量调整阀(21)、设置了氮气切断阀(28)的氮气管道(8)以及进行氧气切断阀(22)和氮气切断阀(28)的开闭控制的控制装置(30)。氧气管道(7)与喷枪(4)连接，并向喷枪(4)供给氧气(40)。氮气管道(8)在氧气流动中的氧气流量调整阀(21)的上游与氧气管道(7)连接。氧气切断阀(22)在氧气流动中的氧气管道(7)与氮气管道(8)的连接位置的上游设置于氧气管道(7)。控制装置(30)在氧气切断阀(22)为开的情况下将氮气切断阀(28)设为关闭，在氧气切断阀(22)为闭的情况下将氮气切断阀(28)设为打开。

Description

从高炉风口吹入氧气的设备和高炉操作方法

技术领域

本发明涉及从包括喷枪的高炉风口吹入氧气的设备和高炉操作方法，所述喷枪能够从高炉风口向高炉内吹入煤粉，并且从该煤粉的吹入位置附近吹入氧气。

背景技术

近年来，由于二氧化碳排出量的增加导致的地球变暖现象正成为问题，在炼铁业中，抑制排出CO2也是重要的课题。因此，在最近的高炉操作中，正强力地推进从高炉风口也吹入还原材料而进行的低还原材料比操作(也称为低RAR操作，RAR是“Reducing Agent Ratio”的简称，是指降低每制造1吨生铁的、来自高炉风口的吹入还原材料和从炉顶装入的焦炭的合计量的操作)。从高炉风口吹入的还原材料主要使用煤粉。为了提高从该高炉风口向高炉内吹入的煤粉的燃烧性，并降低还原材料比，考虑在该煤粉的吹入位置附近从吹入煤粉的喷枪吹入氧气。

另一方面，在炼铁厂中，一般来说，在厂内产生的高炉煤气或焦炉煤气等燃料类气体、助燃性气体即氧气、氮气等非活性气体这样的气体通过管道设备输送。在该情况下，基本上设计为在一条管道中流动一种气体，发生与不同种类气体的混合的场所限定于燃烧器或气体混合设备等设备。其原因在于，考虑到了：由于始终进行不同种类的气体的管道彼此的连接，向一方管道混入另一方的气体，结果，根据气体种类的不同，会产生在管道内的异常燃烧、气体纯度下降等故障。因此，应避免在一条管道中混入两种以上气体。例如，在停止向将氧气供给到喷枪的管道供给氧气的情况下，当氧气的供给停止后高炉的炉内气体流入氧气管道时，有可能异常燃烧。因此，需要在向氧气管道停止供给氧气后，用氮气等非活性气体净化氧气管道(置换为非活性气体)。

作为置换管道内的气体的方法，有如下方法：将氮气等非活性气体的管道与成为置换对象的管道连接并供给非活性气体，确认管道内的气体浓度成为不会引起异常燃烧等的范围，之后，为了构筑在管道内的作业环境，将新种类的气体例如空气供给到管道内。在该方法中，若考虑作业效率，优选安全且短时间内对管道内进行气体置换。作为这样的气体置换方法，例如，如专利文献1记载的那样，有如下方法，在管道内局部地形成非活性气体浓度高的区域，以不与残留于管道内的气体接触的方式供给并置换空气。另外，为了防止管道内的气体浓度异常燃烧等，如专利文献2记载的那样，也有如下方法，在通往气体利用目的地的管道的途中设置气体保持器，在紧急时暂时用气体保持器储存气体而不使气体向下游侧流动直到切断通往气体利用目的地的气体。

在上述任一种方法中均进行气体的置换。在该情况下，熟知有在连接的管道的最下游侧(连接端侧)设置有切断阀的方式。关于该切断阀的开闭动作，以流经流入目的地的管道内的气体的压力、流量等状态信息为基础进行控制。作为这样的切断阀开闭控制，例如，如专利文献3、专利文献4记载的那样，提出了如下方法，将净化用的氮气管道与供燃料类气体流动的管道连接，在该氮气管道中设置切断阀和流量调整阀，并控制这些切断阀和流量调整阀。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第4781032号公报

专利文献2：日本特开2011-6576号公报

专利文献3：日本特公昭50-40085号公报

专利文献4：日本专利第4744349号公报

发明内容

发明要解决的问题

然而，由于专利文献1或专利文献2记载的气体置换方法是在利用一个切断阀停止气体供给的状态下进行气体置换的方法，在由于停电或大地震等原因切断阀的动力源失效的情况下，有可能阻碍气体的顺畅的置换作业。例如，如上所述，在从喷枪向高炉风口供给煤粉和氧气的情况下，当停止向该氧气管道供给氧气时，首先需要用氮气等非活性气体净化氧气管道，由于阀动力源的失效，非活性气体的切断阀不打开而不能向氧气管道内输送非活性气体的情况下，高炉炉内气体混入氧气管道中，有可能引起异常燃烧。特别是使用喷枪从高炉风口向高炉内吹入煤粉和氧气的高炉操作中，即使氧气的供给停止，也需要迅速地将残留在氧气管道内的氧气置换成氮气等非活性气体而去除氧气。其原因在于，包括CO的高炉煤气有可能在氧气管道中逆流，并与残留的氧气反应而引起异常燃烧。

在专利文献3、专利文献4记载的方法中，与燃料类气体的管道始终连接的净化用氮气管道的阀结构均由一个流量调整阀和最下游侧(连接端侧)的一个切断阀构成，在由于某些原因产生切断阀的关闭不良或破损的情况下或燃料类气体的管道内压力成为比净化用氮气的管道内压力始终高的状态的情况下，产生燃料类气体向氮气管道侧的混入，在该状态下，例如当为了维护而对氮气管道侧进行空气置换时，有可能产生异常燃烧。即，在用喷枪向高炉风口部吹入煤粉，并在该吹入位置附近从相同的喷枪吹入氧气的设备中，将净化用氮气的管道与氧气管道始终连接，用一个切断阀控制氮气流动的情况下，有可能产生在氧气管道中混入高炉炉内气体、在氮气管道中混入高炉炉内气体或氧气这样的故障。

本发明着眼于上述问题点而做出，其目的在于提供一种在用喷枪向高炉风口部吹入煤粉，并在该吹入位置附近从相同的喷枪吹入氧气的操作中，在停止氧气供给的情况下，能够可靠地防止高炉炉内气体混入氧气管道中、高炉炉内气体或氧气混入氮气管道中的、从高炉风口向高炉内吹入氧气的设备和高炉操作方法。另外，本发明涉及的从高炉风口向高炉内吹入氧气的设备和高炉操作方法的目的在于，在用喷枪吹入煤粉和氧气的操作中，即使在阀动力源失效的情况下，也能够防止高炉炉内气体混入氧气管道中。

用于解决问题的手段

用于解决上述问题的本发明的主旨如以下。

(1)一种从高炉风口吹入氧气的设备，包括：喷枪，能够从高炉风口向高炉内吹入煤粉和氧气；氧气管道，与所述喷枪连接并向该喷枪供给氧气；流量调整阀，设置于所述氧气管道；氮气管道，在所述流量调整阀的上游与所述氧气管道连接，并设置有氮气切断阀；氧气切断阀，在所述氧气管道与所述氮气管道的连接位置的上游，设置于所述氧气管道；以及控制装置，进行所述氧气切断阀和所述氮气切断阀的开闭控制，所述控制装置在所述氧气切断阀为打开的情况下将所述氮气切断阀设为关闭，在所述氧气切断阀为关闭的情况下将所述氮气切断阀设为打开。

(2)一种从高炉风口吹入氧气的设备，包括：喷枪，能够从高炉风口向高炉内吹入煤粉和氧气；氧气管道，与所述喷枪连接并向该喷枪供给氧气；流量调整阀，设置于所述氧气管道；氮气管道，在所述流量调整阀的上游与所述氧气管道连接；两个氧气切断阀，在所述氧气管道与所述氮气管道的连接位置的上游，设置于所述氧气管道；以及氧气释放阀，在所述两个氧气切断阀之间设置于所述氧气管道。

(3)上述(2)所述的从高炉风口吹入氧气的设备，所述氮气管道包括单向阀、配置于所述单向阀的上游的两个氮气切断阀以及配置于所述两个氮气切断阀之间的氮气释放阀。

(4)上述(3)所述的从高炉风口吹入氧气的设备，控制装置，进行所述两个氧气切断阀和所述两个氮气切断阀的开闭控制，所述控制装置在所述两个氧气切断阀为打开的情况下将所述两个氮气切断阀设为关闭，在所述两个氧气切断阀为关闭的情况下将所述两个氮气切断阀设为打开。

(5)一种从高炉风口吹入氧气的设备，包括：喷枪，能够从高炉风口向高炉内吹入煤粉和氧气；氧气管道，与所述喷枪连接并向该喷枪供给氧气；流量调整阀，设置于所述氧气管道；氮气管道，在所述流量调整阀的上游与所述氧气管道连接；以及氧气流切断机构，在所述氧气管道与所述氮气管道的连接位置的上游，所述氧气流切断机构设置于所述氧气管道，在动力源失效的情况下，所述氧气流切断机构切断所述氧气管道的氧气流。

(6)上述(5)所述的从高炉风口吹入氧气的设备，所述氮气管道包括单向阀和氮气流开闭机构，所述氮气流开闭机构配置于所述单向阀的上游，并在动力源失效的情况下使氮气在所述氮气管道中流动。

(7)上述(6)所述的从高炉风口吹入氧气的设备，所述氮气流开闭机构包括氮气释放阀和两个氮气切断阀，所述两个氮气切断阀在动力源失效的情况下进行打开动作，所述氮气释放阀配置于所述两个氮气切断阀之间，并在动力源失效的情况下进行关闭动作。

(8)上述(5)～(7)中任一项所述的从高炉风口吹入氧气的设备，所述氧气流切断机构具有氧气释放阀和两个氧气切断阀，所述两个氧气切断阀在动力源失效的情况下进行关闭动作，所述氧气释放阀设置于所述氧气管道上所述两个氧气切断阀之间，并在动力源失效的情况下进行打开动作。

(9)上述(1)、(3)、(4)以及(6)～(8)中任一项所述的从高炉风口吹入氧气的设备，接收容器，所述接收容器在所述氮气切断阀或所述氮气流开闭机构的上游与所述氮气管道连接，并且所述接收容器的容积为从该接收容器到所述高炉风口的管道容积的3～5倍；和氮气总管切断阀，配置于该接收容器的上游侧，并在动力源失效的情况下进行关闭动作。

(10)一种高炉操作方法，使用上述(1)～(9)中任一项所述的从高炉风口吹入氧气的设备，向高炉内吹入煤粉和氧气。

发明的效果

根据本发明的从高炉风口吹入氧气的设备和高炉操作方法，在氮气管道与氧气管道的连接位置的下游仅供给氮气，并能够用氮气净化氧气管道，即使在停止氧气供给的情况下或阀动力源失效的情况下，也能够可靠地防止高炉炉内气体混入氧气管道中。

附图说明

图1是表示应用了本发明的高炉操作方法的高炉的一实施方式的纵剖视图。

图2是表示从图1的高炉风口向高炉内吹入氧气的设备的示意图。

图3是图2的控制装置的顺序的说明图。

图4是图2的氧气吹入设备的动力源失效时的阀工作状态的说明图。

图5是图2的氧气吹入设备的动力源失效时的顺序的说明图。

具体实施方式

接着，参照附图说明本发明的高炉操作方法的一实施方式。图1是应用了本实施方式的高炉操作方法的高炉的整体图。在高炉1的侧壁上，在周向上设置有多个高炉风口3，在各高炉风口3上，连接了用于输送热风的吹管2，贯通该吹管2而设置有喷枪4。在高炉风口3的热风输送方向前端，由从吹管2供给的热风形成称为风道(raceway)5的空间，主要在该空间进行碳材料的燃烧。从喷枪4通过高炉风口3并吹入风道5内的煤粉与焦炭一起，其挥发份和固定碳燃烧，未燃烧完而残留的一般称为焦渣(char)的碳和灰份的集合体从风道作为未燃烧焦渣排出。

从高炉风口3吹入风道5内的煤粉由来自风道5内的火焰的辐射传热而加热粒子，而且由于辐射传热和传导传热，粒子急剧地温度上升，从升温300℃以上的时刻起开始热分解，在挥发份上点火而形成火焰，燃烧温度达到1400～1700℃。在从喷枪4平行地吹入煤粉和氧气的情况下，煤粉与O2接触并燃烧，由于该燃烧热，煤粉被加热并升温。由此，在接近喷枪的位置，煤粉开始燃烧，燃烧率也上升。

在本实施方式中，为了按这种方式提高煤粉的燃烧性，使用喷枪在煤粉的吹入位置附近吹入氧气。喷枪4成为能够在高炉风口3吹入煤粉和氧气的结构。例如，在喷枪4为所谓单管喷枪的情况下，设置吹入煤粉的喷枪和吹入氧气的喷枪这两条管道，向高炉风口3内吹入煤粉和氧气。另外，在喷枪4为将小径的吹入管插入大径的吹入管的内侧而成的所谓双层管喷枪的情况下，例如从内侧吹入管吹入煤粉，从内侧吹入管与外侧吹入管的间隙吹入氧气。双层管喷枪中的煤粉和氧气的吹入可以与之相反，但优选使氧气和煤粉接近而设为更容易燃烧的状态。

能够吹入煤粉和氧气的喷枪是指，在喷枪管道内，煤粉和氧气优选分别流经不同的流路，从喷枪出口部向高炉风口部供给煤粉和氧气，能够向高炉内吹入煤粉和氧气的喷枪。在本实施方式中，使用两条双层管喷枪，分别在煤粉的吹入位置附近吹入氧气。此外，在本实施方式中，为了使煤粉和氧气接近，仅从喷枪吹入氧气，送风时不富氧化。然而，也可根据需要在送风时富氧化。

在高炉的通常操作中，从喷枪4吹入煤粉和氧气。在中断操作的情况下或由于煤粉吹入设备的动力供给由于事故等而停止的情况下，有时停止煤粉的吹入。在该情况下，需要也停止氧气的供给，从向喷枪4供给氧气的氧气管道迅速地去除残留的氧气，并置换(净化)为氮气等非活性气体。其原因在于，如果仅单单停止了氧气供给，则有可能包括CO的高炉煤气逆流到氧气管道，并与残留在氧气管道内的氧气反应而引起异常燃烧。假设，即使为了防止高炉煤气的逆流而按保持使氧气在喷枪4中流动不变，由于在高温下金属有可能被氧化，在设备维护上来说不优选。不仅在通常的煤粉吹入停止操作时，在由于设备故障而煤粉吹入、氧气吹入停止的情况下，也可能发生这样的状况。特别是向喷枪4同时供给煤粉和氧气的情况下，需要迅速且安全、可靠地用氮气等非活性气体置换氧气管道内。在本实施方式中，例如利用以下结构，能够进行该置换。

图2是从图1的高炉风口向高炉内吹入煤粉和氧气的设备的示意图。氧气吹入设备(从高炉风口吹入氧气的设备)100包括：喷枪4、供向该喷枪4供给的氧气流动的氧气管道7、与该氧气管道7连接的氮气管道8、设置于氧气管道7的氧气流切断机构70(各种阀)和设置于氮气管道8的氮气流开闭机构80(各种阀)以及控制各种阀的控制装置30。在本实施方式中，氧气管道7是指供氧气流动的管道，具有氧气总管11、氧气集合头12、氧气支管13、氧气支管14、柔性软管15以及氧气连接管16。氮气管道8是指供氮气流动的管道，具有氮气总管24、氮气集合头25以及氮气支管26。

在通常操作中，氧气40被供给到氧气总管11，氧气朝向高炉风口3而流经氧气管道7。在本实施方式中，在氧气管道7中，将朝向高炉风口3的氧气流动方向设为下游方向，将其反向设为上游方向。另外，在停止氧气供给的情况下，氮气50被供给到氮气总管24，朝向氧气管道7而流经氮气管道8。在本实施方式中，在氮气管道8中，将朝向氧气管道7的氮气流动方向设为下游方向，将其反向设为上游方向。

煤粉PC从未图示的煤粉储存料斗与高压气体(高压N2)一起被供给到喷枪4，并由煤粉流量调整阀6调整吹入量。朝向吹管2(参照图1)，从未图示的鼓风机向热风炉输送空气，从那里供给热风。在根据需要向热风添加氧气的情况下，在空气流的热风炉上游进行。

配置于氧气管道7的最上游的、高压的氧气供给管道(氧气总管11)在氧气集合头12按高炉风口3的个数分支而与氧气支管13连接，氧气40从氧气总管11供给而被分配至各喷枪4(各高炉风口3)。例如，在高炉风口3的数量为40的情况下，氧气支管13共计40条。在本实施方式中，由于使用两条喷枪4，将各氧气支管13分支为两条氧气支管14，各氧气支管14经由柔性软管15与氧气连接管16连接，从各氧气连接管16向各双层管喷枪4供给氧气。氧气吹入设备100也包括：与高炉风口3对应的多条喷枪4、为了向该喷枪4供给氧气而氧气供给管道(氧气总管11)在集合头12分支到各高炉风口3而形成的多条氧气支管13、设置于该多条氧气支管13的每一条氧气支管的氧气流量调整阀21以及在氧气流量调整阀21的上游侧与各氧气支管13连接的氮气管道8。

氧气连接管16在喷枪4侧即氧气连接管16的下游侧端部包括两个连接管切断阀17，在这些连接管切断阀17的上游侧安装了连接管单向阀18，在两个连接管切断阀17之间连接有连接管释放阀19。另外，在氧气支管14上，在柔性软管15侧即上游侧端部安装有支管切断阀20。在氧气支管13上设置有氧气流切断机构70，氧气流切断机构70发挥在动力源失效的情况下切断所述氧气管道中的所述氧气流动的功能。如图2所示，氧气支管13在氧气支管14侧即下游侧端部包括氧气流量调整阀21，在氧气流量调整阀21的上游侧安装了两个氧气切断阀22，在两个氧气切断阀22之间连接有氧气释放阀23。氧气流切断机构70包含两个氧气切断阀22、氧气释放阀23以及控制装置30，该两个氧气切断阀22和氧气释放阀23是利用动力源进行开闭动作的开闭阀，在动力源失效时，两个氧气切断阀22成为关闭，氧气释放阀23成为打开。两个氧气切断阀22是利用动力源进行打开动作的始终关闭的开闭阀，氧气释放阀23是利用动力源进行关闭动作的始终打开的开闭阀。

为了用作为非活性气体的氮气净化例如氧气支管14和氧气连接管16内，在氧气吹入设备100上连接有氮气管道8。在该氮气管道8中，氮气从高压的氮气总管24起，经由氮气集合头25和氮气支管26，被分配给氧气支管13。例如，在高炉风口3的数量为40个、氧气支管13为40条的情况下，氮气支管26也为40条。该40条氮气支管26的每一条经由氮气单向阀27，在所述氧气流量调整阀21和下游侧的氧气切断阀22之间，与氮气支管26的每一条所对应的氧气支管13连接。利用氮气单向阀27防止了氧气从氧气支管13流入氮气支管26。

在氮气支管26上设置有氮气流开闭机构80，氮气流开闭机构80发挥在动力源失效的情况下使氮气流动到氮气管道8中的功能。如图2所示，在氮气支管26上，在氮气单向阀27侧即向氧气支管13的连接侧端部安装了两个氮气切断阀28，在两个氮气切断阀28之间连接有氮气释放阀29。氮气流开闭机构80包含两个氮气切断阀28、氮气释放阀29以及控制装置30，两个氮气切断阀28和氮气释放阀29是利用动力源进行开闭动作的开闭阀，在动力源失效时，两个氮气切断阀28成为打开，氮气释放阀29成为关闭。

优选的是，氧气吹入设备100还包括：在氮气切断阀28的上游与氮气管道8连接的接收容器31和配置于该接收容器31的上游的氮气总管切断阀32。在图2所示的方式中，接收容器31与氮气总管24连接，在氮气总管24上配置有氮气总管切断阀32。氮气总管切断阀32是利用动力源进行开闭动作的阀，在动力源失效时成为关闭。在接收容器31中充满氮气，接收容器31的容积成为从其下游到全部高炉风口3为止的管道容积的3～5倍。

利用上述结构，在动力源失效时，向从接收容器31到高炉风口3为止的全部管道供给氮气。此外，从接收容器31到高炉风口3为止的管道相当于从接收容器31到高炉风口3为止的喷枪4、氧气管道7以及氮气管道8这些管道。另外，优选的是，接收容器31除了压力计PT还包括压力表PG，且还具有安全阀33、排气口34这样的设备。

也可以不是图2所示的方式，而是在氮气集合头25的下游，在氮气切断阀28的上游的氮气支管26上配置接收容器31。在该情况下，接收容器31的容积设为从其下游到一个高炉风口3的管道容积的3～5倍即可，但需要与高炉风口3的个数相当的个数的接收容器31。在图2所示的方式中，接收容器31的容积变大，但一个就足够了。

在供给动力期间的通常操作中，氧气吹入设备100的各种阀可由控制装置30控制，特别是氧气流量调整阀21、氧气切断阀22、氧气释放阀23、氮气切断阀28、氮气释放阀29以及氮气总管切断阀32的开闭控制、开度控制由控制装置30进行。在高炉1的通常操作即炼铁操作中，由于必须与煤粉一起从喷枪4吹入氧气，所以必须在氧气支管14的下游侧供给氧气。因此，如图3所示，将两个氧气切断阀22设为打开，将氧气释放阀23设为关闭，并且将两个氮气切断阀28设为关闭，将氮气释放阀29设为打开，并根据需要进行氧气流量调整阀21的开度控制。在该状态下，不从氮气支管26向氧气支管14供给氮气，仅从氧气支管13向氧气支管14供给氧气。

从该状态起，在由于停止高炉的操作等理由而停止向氧气支管14的下游侧供给氧气的情况下，如图3所示，将两个氧气切断阀22设为关闭，将氧气释放阀23设为打开，并且将两个氮气切断阀28设为打开，将氮气释放阀29设为关闭。在该状态下，不从氧气支管13向氧气支管14供给氧气，从氮气支管26向氧气支管14供给氮气，氧气管道7与氮气管道8的连接位置的下游侧由氮气净化。此时，例如，即使下游侧的氧气切断阀22不进行完全关闭动作，氧气也从氧气释放阀23释放并由氮气置换，向下游侧的氧气供给被切断。另外，在该状态下，即使氧气释放阀23不进行完全打开动作，也利用上游侧的氧气切断阀22切断向下游侧的氧气供给。即，如果在氧气吹入设备100中设置有两个氧气切断阀22和在该两个氧气切断阀22之间设置于氧气管道7上的氧气释放阀23，则能够可靠地切断向下游侧的氧气的供给。结果，能够防止氧气混入氮气支管26侧等，也能够降低由阀动作的不良情况导致的故障产生的可能性。

在停止了向氧气支管14的下游侧供给氧气的状态起，再次向氧气支管14的下游侧供给氧气的情况下，如图3所示，再次将两个氧气切断阀22设为打开，将氧气释放阀23设为关闭，并且将两个氮气切断阀28设为关闭，将氮气释放阀29设为打开，并根据需要进行氧气流量调整阀21的开度控制。由此，在氧气支管14的下游侧被净化的氮气由供给的氧气吹入高炉风口3内，接着，从喷枪4吹入氧气。

这样，在本实施方式的氧气吹入设备100中，在与喷枪4连接并供向该喷枪4供给的氧气流动的氧气管道7上设置流量调整阀21，在流量调整阀21的上游侧将氮气管道8与氧气管道7连接，在该氧气管道7与氮气管道8的连接位置的上游设置两个氧气切断阀22，并且在氧气管道7的两个氧气切断阀22之间设置有氧气释放阀23。因此，在用氮气净化连接位置的下游的氧气管道7中的氧气的情况下，例如当将两个氧气切断阀22设为关闭并且将氧气释放阀23设为打开时，能够在氧气管道7与氮气管道8的连接位置的下游侧仅供给氮气而进行净化，能够防止高炉炉内气体混入氧气管道7中。

另外，在氮气管道8中包括氮气单向阀27、配置于氮气单向阀27的上游侧的两个氮气切断阀28以及配置于两个氮气切断阀28之间的氮气释放阀29。因此，例如，在用氮气净化连接位置的下游侧的氧气管道7中的氧气的情况下，如果将两个氧气切断阀22设为关闭并且将氧气释放阀23设为打开，将两个氮气切断阀28设为打开并且将氮气释放阀29设为关闭，则能够在氮气管道的连接位置的下游侧仅供给氮气而进行净化，能够防止高炉炉内气体混入氧气管道7中、能够防止高炉炉内气体或氧气混入氮气管道8中。在此基础上，例如，在用氮气净化连接位置的下游的状态起，在氮气管道8的连接位置的下游供给氧气的情况下，如果将两个氮气切断阀28设为关闭并且将氮气释放阀29设为打开，将两个氧气切断阀22设为打开并且将氧气释放阀23设为关闭，则能够向氮气管道8的连接位置的下游仅供给氧气，能够防止氧气混入氮气管道8中。

控制装置30通过在两个氧气切断阀22为打开的情况下将两个氮气切断阀28设为关闭，在两个氧气切断阀22为关闭的情况下将两个氮气切断阀28设为打开，能够向氧气管道7与氮气管道8的连接位置的下游侧供给氧气，用氮气进行净化，此时，能够防止高炉炉内气体混入氧气管道7中、能够防止高炉炉内气体或氧气混入氮气管道8中。即，如果控制装置30在全部氧气切断阀22(两个)为打开的情况下至少将一个氮气切断阀28设为关闭，在至少一个氧气切断阀22为关闭的情况下将全部氮气切断阀28(两个)设为打开，则能够向连接位置的下游侧供给氧气，用氮气进行净化。

接着，在图4中示出在动力源失效(在图中为停机)时的氧气切断阀22、氧气释放阀23、氮气切断阀28、氮气释放阀29以及氮气总管切断阀32的阀动作。例如，在这些阀的动力源为压缩空气的情况下，控制装置30检测阀动力源即压缩空气的失效，在检测到动力源失效时，将氧气切断阀22设为关闭，将氧气释放阀23设为打开，将氮气切断阀28设为打开，将氮气释放阀29设为关闭，使氮气总管切断阀32关闭动作。与之相对，在阀的动力源为电力的情况下，根据情况的不同，有时控制装置30也不能工作。即使在这样的情况下，由于氧气切断阀22在无动力源时关闭，氧气释放阀23在无动力源时打开，氮气切断阀28在无动力源时打开，氮气释放阀29在无动力源时关闭，氮气总管切断阀32在无动力源时关闭，因此在阀动力源的失效时，各阀如图4那样进行开闭动作。

在动力源的失效时，当氧气流切断机构70发挥功能而氧气切断阀22中的上游侧的一个成为关闭，并且氧气流切断时，能够防止高炉炉内气体逆流向氧气切断阀22的上游侧的管道内。当两个氧气切断阀22成为关闭并且氧气释放阀23成为打开时，能够更可靠地防止高炉炉内气体逆流向氧气切断阀22的上游侧的管道内，还能够防止氧气混入氮气管道8中。

另外，当氮气流开闭机构80发挥功能而两个氮气切断阀28成为打开，并且氮气释放阀29成为关闭，同时两个氧气切断阀22成为关闭并且氧气释放阀23成为打开时，氮气管道8的连接位置的下游侧由氮气净化，能够防止高炉炉内气体混入氧气管道7中。当在氧气管道7和氮气管道8的每一条上各设置两个切断阀22、28，并且在其之间设置释放阀23、29时，即使由于某些原因而从一条管道上的切断阀的一个发生泄漏的情况下，由于通过另一个切断阀防止气体的混合，并同时利用释放阀23、29释放泄漏的气体，能够防止泄漏的气体充满到两个切断阀之间并被加压至初压，能够进一步降低不同的气体彼此混合的可能性。

图5表示阀的动力源失效时的各阀的动作和接收容器31内的压力的随时间的变化。例如，如上所述，当从喷枪4吹入煤粉和氧气的通常操作的状态起，动力源产生失效时，如下这样动作：氧气切断阀22成为关闭，氧气释放阀23成为打开，氮气切断阀28成为打开，氮气释放阀29成为关闭，氮气总管切断阀32成为关闭。因此，在动力源失效时，能够停止从氧气支管13向氧气支管14供给氧气，并且能够从氮气支管26向氧气支管14供给氮气。这时，由于氮气总管切断阀32关闭，不希望向氮气总管24供给新的氮气，储存在接收容器31内的氮气经由氮气总管24、氮气集合头25以及氮气支管26供给到氧气支管14中。伴随着该供给，接收容器31内的压力逐渐下降。

如果高炉1内如通常操作那样为高压状态，这接收容器31内的容量可以与从接收容器31到下游侧的高炉风口3的喷枪4为止的管道体积同等，也可以是比起稍多的程度。然而，在阀动力源为电力的情况下，也假想了伴随着阀动力源的失效高炉本身也成为停止(停风)状态的情况。在高炉成为停止(停风)状态的情况下，高炉内的压力有可能成为零(大气压)。在这样的情况下，由于来自接收容器31的氮气通过氧气支管13、氧气支管14而吹入高炉1内，优选将容器容量设定为置换对象的管道容积的3～5倍。由于根据容易产生气体积存性等、管道形状等决定该容量，因此也可以根据实际使氮气从接收容器31流向全部高炉风口3的喷枪4而管道内的氮气浓度与累计流量的关系来设定该容量。而且，通过如此设置，即使在阀动力源失效时，也能够用氮气迅速地净化氧气管道7与氮气管道8的连接位置的下游侧，由此，能够防止高炉炉内气体混入氧气管道7，由于氮气不过度流动，也能防止高炉风口3的过度冷却。

附图标记的说明

1 高炉

2 吹管

3 高炉风口

4 喷枪

5 风道

6 煤粉流量调整阀

7 氧气管道

8 氮气管道

11 氧气总管

12 氧气集合头

13 氧气支管

14 氧气支管

15 柔性软管

16 氧气连接管

17 连接管切断阀

18 连接管单向阀

19 连接管释放阀

20 支管切断阀

21 氧气流量调整阀

22 氧气切断阀

23 氧气释放阀

24 氮气总管

25 氮气集合头

26 氮气支管

27 氮气单向阀

28 氮气切断阀

29 氮气释放阀

30 控制装置。

31 接收容器

32 氮气总管切断阀

33 安全阀

34 排气口

40 氧气

50 氮气

70 氧气流切断机构

80 氮气流开闭机构

100 氧气吹入设备

Claims (10)

1.一种从高炉风口吹入氧气的设备，包括：

喷枪，能够从高炉风口向高炉内吹入煤粉和氧气；

氧气管道，与所述喷枪连接并向该喷枪供给氧气；

流量调整阀，设置于所述氧气管道；

氮气管道，在所述流量调整阀的上游与所述氧气管道连接，并设置有氮气切断阀；

氧气切断阀，在所述氧气管道与所述氮气管道的连接位置的上游，设置于所述氧气管道；以及

控制装置，进行所述氧气切断阀和所述氮气切断阀的开闭控制，

所述控制装置在所述氧气切断阀为打开的情况下将所述氮气切断阀设为关闭，在所述氧气切断阀为关闭的情况下将所述氮气切断阀设为打开。

2.一种从高炉风口吹入氧气的设备，包括：

喷枪，能够从高炉风口向高炉内吹入煤粉和氧气；

氧气管道，与所述喷枪连接并向该喷枪供给氧气；

流量调整阀，设置于所述氧气管道；

氮气管道，在所述流量调整阀的上游与所述氧气管道连接；

两个氧气切断阀，在所述氧气管道与所述氮气管道的连接位置的上游，设置于所述氧气管道；以及

氧气释放阀，在所述两个氧气切断阀之间设置于所述氧气管道。

3.根据权利要求2所述的从高炉风口吹入氧气的设备，

所述氮气管道包括单向阀、配置于所述单向阀的上游的两个氮气切断阀以及配置于所述两个氮气切断阀之间的氮气释放阀。

4.根据权利要求3所述的从高炉风口吹入氧气的设备，

控制装置，进行所述两个氧气切断阀和所述两个氮气切断阀的开闭控制，

所述控制装置在所述两个氧气切断阀为打开的情况下将所述两个氮气切断阀设为关闭，在所述两个氧气切断阀为关闭的情况下将所述两个氮气切断阀设为打开。

5.一种从高炉风口吹入氧气的设备，包括：

喷枪，能够从高炉风口向高炉内吹入煤粉和氧气；

氧气管道，与所述喷枪连接并向该喷枪供给氧气；

流量调整阀，设置于所述氧气管道；

氮气管道，在所述流量调整阀的上游与所述氧气管道连接；以及

氧气流切断机构，在所述氧气管道与所述氮气管道的连接位置的上游，所述氧气流切断机构设置于所述氧气管道，在动力源失效的情况下，所述氧气流切断机构切断所述氧气管道的氧气流。

6.根据权利要求5所述的从高炉风口吹入氧气的设备，

所述氮气管道包括单向阀和氮气流开闭机构，所述氮气流开闭机构配置于所述单向阀的上游，并在动力源失效的情况下使氮气在所述氮气管道中流动。

7.根据权利要求6所述的从高炉风口吹入氧气的设备，

所述氮气流开闭机构包括氮气释放阀和两个氮气切断阀，所述两个氮气切断阀在动力源失效的情况下进行打开动作，所述氮气释放阀配置于所述两个氮气切断阀之间，并在动力源失效的情况下进行关闭动作。

8.根据权利要求5～7中的任一项所述的从高炉风口吹入氧气的设备，

所述氧气流切断机构具有氧气释放阀和两个氧气切断阀，所述两个氧气切断阀在动力源失效的情况下进行关闭动作，所述氧气释放阀设置于所述氧气管道上所述两个氧气切断阀之间，并在动力源失效的情况下进行打开动作。

9.根据权利要求1、3、4以及6～8中的任一项所述的从高炉风口吹入氧气的设备，包括：

接收容器，所述接收容器在所述氮气切断阀或所述氮气流开闭机构的上游与所述氮气管道连接，并且所述接收容器的容积为从该接收容器到所述高炉风口的管道容积的3～5倍；和

氮气总管切断阀，配置于该接收容器的上游侧，并在动力源失效的情况下进行关闭动作。

10.一种高炉操作方法，使用权利要求1～9中任一项所述的从高炉风口吹入氧气的设备，向高炉内吹入煤粉和氧气。