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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Blasrohrkonstruktion zum Verwenden in einer Hochofenanlage und insbesondere eine Blasrohrkonstruktion, die vorteilhaft zum Einblasen von Staubkohle, die durch Pulverisieren von Ballastkohle erhalten wurde, als ein Hilfsbrennstoff zusammen mit Heißluft in einen Ofen verwendet werden kann.
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Stand der Technik
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Eine Hochofenanlage wurde so ausgelegt, dass sie in der Lage ist, Roheisen aus Eisenerz zu erzeugen, indem ein Ausgangsmaterial, wie Eisenerz, Kalkstein und Steinkohle, von der Oberseite in das Innere eines Hochofen-Hauptteils eingeführt wird und Heißluft und Staubkohle (PCI-Kohle, Einblaskohle) als ein Hilfsbrennstoff aus einer Blasform, die an einem unteren Abschnitt der Seite des Hochofen-Hauptteils angeordnet ist, eingeblasen werden.
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Wenn Ballastkohle, die im Allgemeinen einen niedrigen Ascheschmelzpunkt von 1.100 bis 1.300°C aufweist, wie z. B. Fettkohle oder Braunkohle, in einer derartigen Hochofenanlage als die Staubkohle während des Vorgangs des Einblasens von Staubkohle verwendet wird, beteiligen sich der in der Heißluft, die ungefähr 1.200°C aufweist, enthaltene Sauerstoff, wobei die Heißluft zum Einblasen der Staubkohle in den Ofen verwendet wird, und ein Teil der Staubkohle an einer Verbrennungsreaktion. Die dadurch erzeugte Verbrennungswärme bewirkt, dass Asche (nachstehend als „Schlacke” bezeichnet), die einen niedrigen Schmelzpunkt aufweist, innerhalb der Einblaslanze oder Blasform schmilzt.
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Die geschmolzene Schlacke wird durch den Kontakt mit der Blasform, die fortwährend gekühlt wird, um vor der Temperatur des Hochofens geschützt zu werden, schnell abgekühlt. Dadurch haftet feste Schlacke an der Blasform an, was zum Problem der Verstopfung des Strömungswegs des Blasrohrs führt.
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Um dieses Problem zu lösen, wird der Erweichungspunkt(-temperatur) der Schlacke innerhalb der Staubkohle auf einen Schmelzpunkt eingestellt, der größer gleich der Temperatur innerhalb des Hochofens ist, wenn die Schlacke einen niedrigen Erweichungspunkt aufweist, wodurch verhindert wird, dass Schlacke an Blasformen anhaftet, wie zum Beispiel in dem im nachstehend aufgelisteten Patentdokument 1 offenbarten Stand der Technik.
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Entgegenhaltungen
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Patentliteratur
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- Patentdokument 1: Ungeprüfte japanische Patentanmeldung Veröffentlichung Nr. H05-156330A
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Kurzdarstellung der Erfindung
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Technisches Problem
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Jedoch wurde auf die folgenden zwei Probleme im Verfahren gemäß dem vorstehend beschriebenen Stand der Technik aufmerksam gemacht.
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Das erste Problem besteht darin, dass es schwierig ist, Staubkohle und Zusatzstoffe vollständig (homogen) zu vermischen, was dazu führt, dass es nicht möglich ist, Schlackebildung in einem Abschnitt zu verhindern, in dem der Anteil des Zusatzstoffs in der Mischung kleiner ist als ein vorgegebener Wert.
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Das zweite Problem besteht darin, dass eine neue Quelle von Calciumoxid (CaO), wie z. B. Kalkstein oder Serpentinit, notwendig ist, was übermäßige Kosten nach sich zieht.
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In Anbetracht dieser Umstände besteht eine Nachfrage nach einer Blasrohrkonstruktion zum Verwenden in einer Hochofenanlage, die es ermöglicht, ein Anhaften von Schlacke unter Verwendung einer einfachen Konstruktion zu unterbinden, ohne dass ein Einstellen des Erweichungspunkts notwendig ist.
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Die vorliegende Erfindung wurde konzipiert, um das vorstehend beschriebene Problem zu lösen, und ihre Aufgabe ist es, eine Blasrohrkonstruktion für eine Hochofenanlage bereitzustellen, die es ermöglicht, dass Schlackeanhaftung unter Verwendung einer einfachen Konstruktion unterbunden wird, selbst wenn Staubkohle mit einem nicht eingestellten Erweichungspunkt verwendet wird.
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Lösung des Problems
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Um die vorstehend beschriebenen Probleme zu lösen, verwendet die vorliegende Erfindung die folgenden Mittel. Eine Blasrohrkonstruktion gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Blasrohrkonstruktion, die an einer Blasform eines Hochofen-Hauptteils zum Erzeugen von Roheisen aus Eisenerz angebracht ist. Die Blasrohrkonstruktion bläst Staubkohle als einen Hilfsbrennstoff zusammen mit Heißluft ein, und Schlacke aus der Staubkohle enthält einen Bestandteil, der durch die Heißluft und/oder Wärme aus einer Verbrennung der Staubkohle geschmolzen wird. Die Blasrohrkonstruktion ist mit einem Widerstand auf einer stromabwärtigen Seite einer Einblaslanze zum Einführen der Staubkohle in ein Blasrohr versehen. Der Widerstand erhöht einen Strömungswegwiderstand auf einer Seite einer Rohrinnenwand und konzentriert eine Strömung der Heißluft und der Staubkohle auf eine Strömungswegachsenmitte.
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Bei dieser Blasrohrkonstruktion ist der Widerstand zum Erhöhen von Strömungswegwiderstand auf der Seite der Rohrinnenwand und Konzentrieren der Strömung der Heißluft und der Staubkohle auf die Strömungswegachsenmitte auf der Stromabwärtsseite der Einblaslanze zum Einführen der Staubkohle in das Blasrohr bereitgestellt, wodurch die Strömung der Staubkohle, die in den Hochofen-Hauptteil eingeblasen wird, auf die Mitte des Strömungswegs konzentriert wird und die Anhaftung von Schlacke an der Oberfläche der Blasform oder der Innenwand des Blasrohrs verhindert wird. Mit anderen Worten wird eine Verteilung der Staubkohlekonzentration auf der Stromabwärtsseite des Widerstandes gebildet, die eine Strömung von Heißluft, die eine hohe Konzentration von Staubkohle in der Mitte des Strömungswegs aufweist, erzeugt und die Staubkohlekonzentration entlang der Oberfläche der Blasform und auf der Innenwandseite des Blasrohrs reduziert, wodurch eine Anhaftung von Schlacke unterdrückt wird.
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In der vorstehend beschriebenen Erfindung wird bevorzugt, dass der Widerstand eine Mehrzahl von Blockelementen ist, die von der Innenwand vorstehen, wobei die Blockelemente weiter zur Strömungswegachsenmitte hin vorstehen als eine Auslassöffnung der Blasform und derart angeordnet sind, dass sie gemeinsam den gesamten Umfang der Rohrinnenwand bei Betrachtung von der Auslassöffnung abdecken. In diesem Fall können die Blockelemente derart angeordnet sein, dass eine Mehrzahl von Einheiten, von denen jede durch eine Mehrzahl von Blockelementen gebildet ist, die in Abständen entlang der Umfangsrichtung angeordnet sind, an verschiedenen Positionen in Bezug auf die Umfangsrichtung (d. h. um die Umfangsrichtung verdreht) entlang der Richtung der Strömungswegachse angeordnet ist, so dass sie den gesamten Umfang abdeckt, oder eine oder eine Mehrzahl von Einheitenreihen kann auf demselben Umfang angeordnet sein, so dass sie seine Gesamtheit abdeckt.
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In der vorstehend beschriebenen Erfindung wird bevorzugt, dass der Widerstand ein oder eine Mehrzahl von Blockelementen ist, die einen Ring bilden und die entlang dem gesamten Umfang der Innenwand vorstehen, wobei das einen Ring bildende Blockelement (die einen Ring bildenden Blockelemente) von der Auslassöffnung der Blasform zur Mitte der Strömungswegs hin vorsteht (vorstehen).
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In der vorstehend beschriebenen Erfindung wird bevorzugt, dass das Blockelement und die einen Ring bildenden Blockelemente auf einer Stromaufwärtsseite davon mit einer geneigten Fläche, die die Querschnittsfläche des Strömungswegs allmählich verringert, bereitgestellt sind. Dies ermöglicht, dass abrupte Reduzierungen der Querschnittsfläche des Strömungswegs verhindert werden. Zu Beispielen von Querschnittsformen, die in der Lage sind, eine geneigte Fläche zu bilden, die die Querschnittsfläche des Strömungswegs auf der Stromaufwärtsseite allmählich verringert, gehören Dreiecke und Keile.
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In der vorstehend beschriebenen Erfindung wird bevorzugt, dass das Blockelement und die einen Ring bildenden Blockelemente mit einem Mechanismus zum Verändern des Grads des Vorstehens zur Strömungswegachsenmitte hin bereitgestellt sind. Dies ermöglicht eine einfache Einstellung und Optimierung des Grads des Vorstehens gemäß einem Schlackeanhaftzustand.
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Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
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Gemäß der vorstehend beschriebenen Blasrohrkonstruktion der vorliegenden Erfindung wird die Strömung von Staubkohle, die in den Hochofen-Hauptteil eingeblasen wird, auf die Mitte des Strömungswegs konzentriert, was eine Anhaftung von Schlacke an der Oberfläche der Blasform oder der Innenwand des Blasrohrs erschwert, wodurch ermöglicht wird, dass Schlackeanhaftung unter Verwendung der einfachen Konstruktion des Bereitstellens eines Widerstands, wie z. B. eines Blockelements oder einen Ring bildender Blockelemente, unterdrückt wird, ohne dass der Erweichungspunkt eingestellt werden muss.
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Folglich können sogar Ballastkohlen, die einen niedrigen Ascheschmelzpunkt von 1.100 bis 1.300°C aufweisen, wie z. B. Fettkohle oder Braunkohle, als die Staubkohle, die den Hilfsbrennstoff bildet, durch Modifizierungen oder dergleichen zum Verwenden als Rohstoffkohle verwendet werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1A und 1B sind schematische Darstellungen der Konfiguration einer Ausführungsform einer Blasrohrkonstruktion gemäß der vorliegenden Erfindung; 1A ist eine Längsquerschnittsansicht in Axialrichtung, und 1B ist eine Vorderansicht bei Betrachtung vom Inneren eines Hochofen-Hauptteils.
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2 ist eine Querschnittsansicht eines ersten modifizierten Beispiels der Querschnittsform eines Blockelements.
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3 ist eine Querschnittsansicht eines zweiten modifizierten Beispiels der Querschnittsform eines Blockelements.
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4 veranschaulicht ein Anordnungsbeispiel für eine Hochofenanlage, an der die in 1A und 1B dargestellte Blasrohrkonstruktion angewendet wird.
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Beschreibung von Ausführungsformen
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Eine Ausführungsform der Blasrohrkonstruktion gemäß der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
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Die Blasrohrkonstruktion gemäß der Ausführungsform wird in einer Hochofenanlage verwendet, in der pulverisierte Ballastkohle, die die Rohstoffkohle bildet, zusammen mit Heißluft aus einer Blasform in einen Hochofen eingeblasen wird.
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Zum Beispiel wird in einer Hochofenanlage, wie in 4 dargestellt, ein Ausgangsmaterial 1, das aus Eisenerz, Kalkstein, Steinkohle und dergleichen gebildet ist, von einer Ausgangsmaterial-Spendevorrichtung 10 über einen Transportförderer 11 in einen oberen Brennkammertrichter 21, der auf der Oberseite eines Hochofen-Hauptteils 20 bereitgestellt ist, eingeführt. Eine Mehrzahl von Blasformen 22 ist auf einer unteren Seitenwand des Hochofen-Hauptteils 20 in ungefähr gleichen Abständen in Umfangsrichtung bereitgestellt. Jede der Blasformen 22 ist mit einem Stromabwärtsende eines Blasrohrs 30 verbunden, um Heißluft 2 in den Hochofen-Hauptteil 20 einzuführen. Das Stromaufwärtsende jedes der Blasrohre 30 ist mit einer Heißluftzuführvorrichtung 40 verbunden, die die Quelle der Heißluft 2 bildet, die in den Hochofen-Hauptteil 20 eingeführt wird.
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Eine Staubkohle-Erzeugungsvorrichtung 50, die eine Vorbehandlung (Modifizierung), wie z. B. Verdampfen von Feuchtigkeit in der Kohle aus der Rohstoffkohle (Fettkohle, Braunkohle oder einer anderen Ballastkohle), gefolgt von Pulverisieren der Ballastkohle durchführt, um Staubkohle zu erzeugen, ist in der Nähe des Hochofen-Hauptteils 20 bereitgestellt.
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Modifizierte Staubkohle (modifizierte Kohle) 3, die durch die Staubkohle-Erzeugungsvorrichtung 50 erzeugt wird, wird mithilfe eines Trägergases 4, wie z. B. Stickstoffgas, zu einem Zyklonabscheider 60 befördert. Die mithilfe des Gases beförderte Staubkohle 3 wird durch den Zyklonabscheider 60 vom Trägergas 4 getrennt, wonach die Kohle in einen Speicherbehälter 70 fällt und in ihm aufbewahrt wird. Diese modifizierte Staubkohle 3 wird als Hochofen-Einblaskohle (PCI-Kohle) für den Hochofen-Hauptteil 20 verwendet.
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Die Staubkohle 3 innerhalb des Speicherbehälters 70 wird in eine Einblaslanze (nachstehend als „Lanze” bezeichnet) 31 des vorstehend beschriebenen Blasrohrs 30 eingeführt. Die Staubkohle 3 verbrennt, nachdem sie in die durch das Blasrohr 30 strömende Heißluft eingeführt wird, wodurch eine Flamme am Ende des Blasrohrs 30 erzeugt wird und eine Zuführungsbahn gebildet wird. Dies führt dazu, dass die Kohle und dergleichen, die in dem Ausgangsmaterial 1 enthalten ist, das in den Hochofen-Hauptteil 20 eingeführt wird, verbrennt. Folglich wird das in dem Ausgangsmaterial 1 enthaltene Eisenerz reduziert, um Roheisen (geschmolzenes Eisen) 5 zu ergeben, das aus einem Abstichloch 23 entnommen wird.
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Bevorzugte Eigenschaften der Staubkohle 3, die von der Lanze 31 in das Blasrohr 30 als Hochofen-Einblaskohle eingeführt wird, d. h. der modifizierten Staubkohle (Hilfsbrennstoff), die durch Modifizieren und Pulverisieren von Ballastkohle gebildet wird, sind, dass ein Sauerstoffatomgehalt (Trockenbasis) von 10 bis 18 Gew.-% beträgt und eine durchschnittliche Porengröße von 10 bis 50 nm (Nanometer) beträgt. Eine mehr bevorzugte durchschnittliche Porengröße für die modifizierte Staubkohle beträgt von 20 bis 50 nm (Nanometer).
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Bei Staubkohle 3, die derartige Eigenschaften aufweist, besteht eine große Freisetzung von und Reduktion an Teer bildenden Gruppen von sauerstoffhaltigen funktionellen Gruppen (Carboxylgruppen, Aldehydgruppen, Estergruppen, Hydroxylgruppen usw.), aber Abbau (Reduktion) des Hauptgerüsts (des brennbaren Bestandteils, der hauptsächlichen aus Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff gebildet ist) ist stark unterdrückt. Wenn die Steinkohle aus den Blasformen 22 in den Hochofen-Hauptteil 20 zusammen mit der Heißluft 2 eingeblasen wird, ermöglicht somit der hohe Sauerstoffatomgehalt des Hauptgerüsts und der große Durchmesser der Poren nicht nur eine Dispersion des Sauerstoffs in der Heißluft 2 in die Steinkohle, sondern er behindert auch erheblich die Erzeugung von Teer, was eine vollständige Verbrennung ermöglicht, wobei nahezu kein unverbrannter Kohlenstoff (Ruß) erzeugt wird.
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Um diese Staubkohle 3 zu erzeugen (modifizieren), wird ein Trocknungsschritt des Erwärmens (bei von 110 bis 200°C von 0,5 bis 1 Stunde lang) und Trocknens der Fettkohle, Braunkohle oder einer anderen Ballastkohle (Sauerstoffatomgehalt in der Trockenbasis: größer als 18 Gew.-%; durchschnittliche Porengröße: von 3 bis 4 nm), die die Rohstoffkohle bildet, in einer sauerstoffarmen Atmosphäre mit einer Sauerstoffkonzentration von 5 Vol.-% oder weniger in der vorstehend beschriebenen Staubkohle-Erzeugungsvorrichtung 50 durchgeführt.
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Nachdem Feuchtigkeit in dem vorstehend beschriebenen Trocknungsschritt entfernt wurde, wird ein Trockendestillationsschritt durchgeführt, in dem die Rohstoffkohle in einer sauerstoffarmen Atmosphäre (Sauerstoffkonzentration: 2 Vol.-% oder weniger) wiedererwärmt wird (bei von 460 bis 590°C, vorzugsweise von 500 bis 550°C, von 0,5 bis 1 Stunde lang). In diesem Trockendestillationsschritt entfernt Trockendestillation der Rohstoffkohle erzeugtes Wasser, Kohlendioxid und Teer in Form eines Trockendestillationsgases oder Trockendestillationsöls.
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Die Rohstoffkohle durchläuft dann einen Kühlungsschritt, in dem die Kohle in einer sauerstoffarmen Atmosphäre, die eine Sauerstoffkonzentration von 2 Vol.-% oder weniger aufweist, gekühlt wird (auf 50°C oder weniger), dann wird sie in einem Pulverisierungsschritt pulverisiert (Teilchendurchmesser: 77 μm oder weniger (80% Durchgang)).
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In der zum Beispiel in 1A und 1B dargestellten Ausführungsform ist eine Blasrohrkonstruktion bereitgestellt, die an einer Blasform 22 eines Hochofen-Hauptteils 20 zum Herstellen von Roheisen aus Eisenerz angebracht ist. Die Blasrohrkonstruktion bläst Staubkohle 3 als einen Hilfsbrennstoff zusammen mit Heißluft 2 ein, und Schlacke aus der Staubkohle 3 enthält einen Bestandteil, der durch die Heißluft 2 und/oder Wärme aus der Verbrennung der Staubkohle 3 geschmolzen wird. Die Blasrohrkonstruktion ist mit einem Widerstand auf einer Stromabwärtsseite einer Lanze 31 zum Einblasen von Staubkohle 3 in das Blasrohr 30 bereitgestellt, wobei ein Widerstand 80 den Strömungswegwiderstand auf der Innenwandseite des Blasrohrs 30 erhöht und die Strömung der Heißluft 2 und der Staubkohle 3 auf die Strömungswegachsenmitte konzentriert. Mit anderen Worten verursacht das Bereitstellen des Widerstands 80 auf der Innenwand des Blasrohrs 30, dass die Strömung der Heißluft 2 und der Staubkohle 3 innerhalb des Blasrohrs 30 stärker in der Strömungswegachsenmitte konzentriert ist, wo der Strömungswegwiderstand geringer ist als jener auf der Seite der Rohrinnenwand.
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Der in der Zeichnung dargestellte Widerstand 80 ist durch eine Mehrzahl von Blockelementen 81 gebildet, die von der Innenwand des Blasrohrs 30 vorstehen.
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Jedes der Blockelemente 81 ist derart bereitgestellt, dass es weiter zur Strömungswegachsenmitte vorsteht als eine Auslassöffnung der Blasform 22. Wie zum Beispiel in 1B dargestellt, ist jedes aus der Mehrzahl von Blockelementen 81 derart angeordnet, dass sie gemeinsam den gesamten Umfang der Rohrinnenwand bei Betrachtung von der Auslassöffnung der Blasform 22 (d. h. vom Inneren des Hochofen-Hauptteils 20) abdecken.
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Jedes der Blockelemente 81 ist ein Element mit einer im Wesentlichen rechteckigen Querschnittsform, das eine Umfangsrichtungsbreite, die zum Beispiel etwa 1/4 bis 1/8 des Innenumfangs des Blasrohrs 30 abdeckt, und eine Höhe h des Vorstehens von der Innenwand des Rohrs zur Strömungswegachse hin aufweist. In diesem Fall ist die Höhe h des Vorstehens ein Wert, der einen größeren Vorsprung zur Strömungswegachsenmitte hin ergibt als die Höhe H, auf die das Ende der Blasform 22 verengt ist; d. h., die Höhe h des Vorstehens ist größer als die Höhe H der Verengung (h > H). Folglich kann, wie zum Beispiel in 1B dargestellt, der Strömungswegquerschnitt, der durch die Enden der Blockelemente 81 gebildet ist (in dem in der Zeichnung dargestellten Beispiel eine etwa achteckige Form), durch die Auslassöffnung der Blasform 22 bei Betrachtung aus dem Inneren des Hochofen-Hauptteils 20 gesehen werden.
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Ungefähr vier bis sechzehn von diesen Blockelementen 81 sind in gleichmäßigen Abständen um die Umfangsrichtung an verschiedenen Positionen entlang der Richtung der Strömungswegachse angeordnet, wodurch sie als ein Widerstand 80 dienen, der einen Strömungswegwiderstand bildet und eine Strömung außerhalb des Strömungswegs (auf der Innenwandseite) erschwert.
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Insbesondere wird ein einen Ring bildendes Element, das eine rechteckige Querschnittsform aufweist und in eine Mehrzahl von Abschnitten (acht in dem in der Zeichnung dargestellten Beispiel) entlang der Umfangsrichtung untergeteilt ist, als die Blockelemente 81 verwendet. Die Blockelemente 81 bilden eine Widerstandskomponente, deren eine Einheit durch eine Mehrzahl von in Abständen um dieselbe Umfangsrichtung angeordneten Blockelementen (wie z. B. vier in Abständen von 90°) gebildet ist.
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Eine oder mehrere Widerstandskomponenteneinheiten, die zum Beispiel um 45° in Bezug auf die Umfangsrichtung verschoben sind, sind in Abständen entlang der Richtung der Strömungswegachse derart angeordnet, dass sie den gesamten Umfang der Innenwand des Blasrohrs 30 abdecken.
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Mit anderen Worten sind die Blockelemente 81 der Widerstandskomponenten um die Umfangsrichtung entsprechend verdreht, so dass die Positionen der Einheiten voneinander um die Umfangsrichtung versetzt sind; somit veranlasst ein Anordnen einer Mehrzahl von derartigen Widerstandskomponenteneinheiten in Abständen entlang der Richtung der Strömungswegachse, dass der gesamte Umfang der Rohrinnenwand bei Betrachtung aus dem Inneren des Hochofen-Hauptteils 20 abgedeckt ist.
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Die Blockelemente 81 des Widerstands 80 sind nicht auf eine Anordnung beschränkt, in der eine Mehrzahl von Einheiten, von denen jede durch eine Mehrzahl von in Abständen um die Umfangsrichtung angeordneten Blockelementen gebildet ist, an verschiedenen Positionen in Bezug auf die Umfangsrichtung entlang der Richtung der Strömungswegachse derart angeordnet ist, dass sie den gesamten Umfang abdeckt. Zum Beispiel kann eine oder eine Mehrzahl von Einheitenreihen, wobei jede Einheit durch eine Mehrzahl von Blockelementen 81 gebildet ist, die auf demselben Umfang derart angeordnet ist, dass sie den gesamten Umfang abdeckt, entlang der Richtung der Strömungswegachse angeordnet sein. Das heißt, eine Einheit, in der eine Mehrzahl von angrenzenden Blockelementen 81, die miteinander in Kontakt stehen, um denselben Umfang derart angeordnet ist, dass sie ohne jegliche Freiräume den gesamten Umfang abdeckt, kann ebenfalls verwendet werden.
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Der vorstehend beschriebene Widerstand 80 kann durch ein oder durch eine Mehrzahl von einen Ring bildenden Blockelementen, die von dem gesamten Umfang der Innenwand des Blasrohrs 30 vorstehen, gebildet sein, wobei die Höhe h des Vorstehens dieser einen Ring bildenden Blockelemente derart ist, dass die Blockelemente weiter zur Strömungswegachsenmitte hin vorstehen als die Auslassöffnung der Blasform 22, wie im Fall der vorstehend beschriebenen Blockelemente 81.
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Das vorstehend beschriebene Blasrohr 30 ist mit einem Widerstand bereitgestellt, der auf einer stromabwärtigen Seite der Lanze 31 zum Einblasen von Staubkohle 3 in das Blasrohr 30 angeordnet ist. Der Widerstand erhöht den Strömungswegwiderstand auf der Seite der Rohrinnenwand und konzentriert die Strömung der Heißluft 2 und der Staubkohle 3 auf die Strömungswegachsenmitte, wodurch ermöglicht wird, dass die Strömung der Staubkohle 3, die in den Hochofen-Hauptteil 20 eingeblasen wird, auf die Mitte des Strömungswegs konzentriert ist, wo der Strömungswegwiderstand niedrig ist. Folglich verläuft die Strömung von Staubkohle 3 durch eine Position, die von der Oberfläche der Blasform 22 und der Innenwand des Blasrohrs 30 entfernt ist, wodurch die Anhaftung von Schlacke an der Blasform 22 und dem Blasrohr 30 erschwert wird. Mit anderen Worten wird eine Verteilung der Staubkohlekonzentration auf der Stromabwärtsseite des Widerstands 80 gebildet, die eine Strömung von Heißluft erzeugt, die eine hohe Konzentration von Staubkohle in der Mitte des Strömungswegs aufweist, und die Staubkohlekonzentration entlang der Oberfläche der Blasform und auf der Innenwandseite des Blasrohrs reduziert, wodurch eine Anhaftung von Schlacke an der Blasform 22 und dem Blasrohr 30 unterdrückt wird.
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In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform weisen die Blockelemente 81 und die einen Ring bildenden Blockelemente rechteckige Querschnitte auf, aber es ist ebenfalls möglich, geneigte Flächen 82, 83 bereitzustellen, die die Querschnittsfläche des Strömungswegs auf der stromaufwärtigen Seite allmählich reduzieren, wie zum Beispiel in dem Fall der in 2 und 3 dargestellten Blockelemente 81A, 81B.
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Das Blockelement 81A gemäß einem in 2 dargestellten ersten modifizierten Beispiel weist eine Querschnittsform eines gleichschenkligen Dreiecks auf, so dass sich die Querschnittsfläche des Strömungswegs des Blasrohrs 30 entlang der geneigten Fläche 82 zum Hochofen-Hauptteil 20 hin allmählich verringert, wodurch abrupte Reduzierungen der Querschnittsfläche des Strömungswegs verhindert werden.
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Gleichermaßen weist das Blockelement 81B gemäß einem in 3 dargestellten zweiten modifizierten Beispiel einen keilförmigen Querschnitt auf, wobei ein Querschnitt eines etwa rechtwinkligen Dreiecks eine auf der stromaufwärtigen Seite gebildete geneigte Fläche 83 aufweist. Ein derartiges Blockelement 81B, das einen keilförmigen Querschnitt aufweist, verringert ebenfalls allmählich die Querschnittsfläche des Strömungswegs des Blasrohrs 30 entlang der geneigten Fläche 83 zum Hochofen-Hauptteil 20 hin, wodurch ermöglicht wird, dass abrupte Reduzierungen der Querschnittsfläche des Strömungswegs verhindert werden.
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Die vorstehend beschriebenen geneigten Flächen 82, 83 sind nicht auf lineare Neigungen beschränkt und können stattdessen konkav oder konvex gekrümmte Flächen sein.
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In der Ausführungsform und den modifizierten Beispielen, die vorstehend beschrieben wurden, ist jedes der Blockelemente 81 und der einen Ring bildenden Blockelemente vorzugsweise mit einem Mechanismus 90 zum Verändern des Grads des Vorstehens zur Strömungswegachsenmitte hin bereitgestellt.
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Der Mechanismus 90 zum Verändern des Grads des Vorstehens ermöglicht Veränderungen der Höhe h des Vorstehens der Blockelemente 81 und ist ein Antriebsmechanismus, der die Blockelemente 81 auf eine gewünschte Höhe h des Vorstehens nach oben und nach unten fährt, wobei zu Beispielen davon ein hydraulisch oder mit Luftdruck betätigter Zylinder oder ein Verbindungsmechanismus, der mit einem Elektromotor verbunden ist, gehören, geeignete Mechanismen können für verschiedene Bedingungen gewählt werden.
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Indem ermöglicht wird, dass die Höhe h des Vorstehens durch den Mechanismus 90 zum Verändern des Grads des Vorstehens auf diese Weise eingestellt wird, wird eine einfache Einstellung des Grades des Vorstehens gemäß einem Schlackeanhaftzustand ermöglicht. Insbesondere kann der tatsächliche Schlackeanhaftzustand während der Wartung oder dergleichen nach einem Betrieb bei einer Anfangseinstellung für die Höhe h des Vorstehens bestätigt werden; wenn der Schlackeanhaftgrad größer als erwartet ist, wird die Höhe h des Vorstehens erhöht, um die Strömung der Staubkohle 3 auf die Mitte des Strömungswegs zu konzentrieren, und umgekehrt, wenn der Schlackeanhaftgrad niedrig ist, kann die Höhe h des Vorstehens reduziert werden, um den Strömungswegwiderstand innerhalb des Blasrohrs 30 zu reduzieren, wodurch ein Betrieb mit einem optimalen Gleichgewicht zwischen Schlackeanhaftung und Strömungswegwiderstand ermöglicht wird.
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Wie vorstehend beschrieben ermöglicht ein Verwenden der Blasrohrkonstruktion gemäß der Ausführungsform, dass die Strömung der Staubkohle 3, die in den Hochofen-Hauptteil 20 eingeblasen wird, auf die Mitte des Strömungswegs konzentriert wird. Folglich erschwert die Reduzierung der Konzentration von Staubkohle in Bereichen in der Nähe der Oberfläche der Blasform 22 und der Innenwand des Blasrohrs 30 eine Schlackeanhaftung.
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Es ist daher möglich, den Betrieb mit einer erschwerten Schlackeanhaftung vermöge einer einfachen Konstruktion des Bereitstellens des Widerstands 80, wie z. B. der Blockelemente 81 oder der einen Ring bildenden Blockelemente, durchzuführen, ohne dass eine Einstellung des Erweichungspunkts der in der Staubkohle 3 enthaltenen Schlacke erforderlich ist oder eine besondere Technologie oder Technik notwendig ist. Folglich können die Wartungsintervalle des Blasrohrs 30 zum Beispiel auf die Verschleißlebensdauer der Blasform 22 verlängert werden.
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Der vorstehend beschriebene Bestandteil, der in der Schlacke von der Staubkohle 3 enthalten ist und durch die Heißluft 2, die Wärme aus der Verbrennung der Staubkohle 3 oder dergleichen geschmolzen wird, d. h. der Schlackebestandteil mit einem niedrigen Schmelzpunkt, weist einen Ascheschmelzpunkt von ungefähr 1.100 bis 1.300°C auf, wenn Heißluft 2 von ungefähr 1.200°C verwendet wird. Ein derartiger Schlackebestandteil mit einem niedrigen Schmelzpunkt ist ebenfalls in modifizierter Kohle enthalten, die durch Modifizieren von Ballastkohle, wie z. B. Fettkohle oder Braunkohle, die als die Rohstoffkohle für die Staubkohle 3 verwendet wird, mithilfe von Trocknung, Trockendestillation oder dergleichen erzeugt wird, aber durch Verwenden der Blasrohrkonstruktion der Ausführungsform kann die Staubkohle 3, die durch Modifizieren von Ballastkohle als Rohstoffkohle erzeugt wird, als ein Hilfsbrennstoff verwendet werden. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebene Ausführungsform beschränkt und verschiedene Modifizierungen können daran nach Bedarf innerhalb des Umfangs der Erfindung vorgenommen werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Ausgangsmaterial
- 2
- Heißluft
- 3
- Staubkohle (modifizierte Kohle)
- 4
- Trägergas
- 5
- Roheisen (geschmolzenes Eisen)
- 10
- Ausgangsmaterial-Spendevorrichtung
- 20
- Hochofen-Hauptteil
- 21
- Oberer Brennkammertrichter
- 22
- Blasform
- 30
- Blasrohr
- 31
- Einblaslanze (Lanze)
- 40
- Heißluftzuführvorrichtung
- 50
- Staubkohle-Erzeugungsvorrichtung
- 60
- Zyklonabscheider
- 70
- Speicherbehälter
- 80
- Widerstand
- 81, 81A, 81B
- Blockelement
- 82, 83
- Geneigte Fläche
- 90
- Mechanismus zum Verändern des Grades des Vorstehens
