JP2003147420A - 高炉の操業方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高炉の操業方法において、炉頂からの未燃チ
ャーの排出を極力抑制するとともに、炉内の通気性を良
好に維持しつつ微粉炭の多量吹き込みを行う。 【解決手段】 微粉炭を１８０kg/溶銑ton以上吹き込む
高炉の操業において、下記(2)式により求められるレー
スウェイ内での微粉炭の燃焼率ηを、下記(1)式を満足
するように設定して操業を行う。 ｛1−30／PCR（1−ωa)}×100 ≧η≧｛1−60／PCR（1−ωa)}×100 … (1 ) 【数１】 但し、η：レースウェイ内での微粉炭の燃焼率（％）、
PCR：微粉炭吹き込み比（kg／溶銑ton）、ωa：微粉炭
中の灰分の割合（−）、ｎ：羽口のブローパイプ内に設
けられる微粉炭吹き込みランスの本数、ｋ：単管式の微
粉炭吹き込みランスの場合はｋ＝0、中心から微粉炭を
吹き込み、その外側から酸素又は酸素富化空気を吹き込
む微粉炭吹き込みランスの場合はｋ＝1、Ｌ：微粉炭吹
き込みランス先端から羽口先端までの距離（ｍ）、ExO
_２：酸素過剰率（−）、Tb：送風温度（Ｋ）

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明が属する技術分野】本発明は、微粉炭吹き込み量
が溶銑トン当り１８０kg以上である微粉炭多量吹き込み
による高炉の操業方法に関する。 【０００２】 【従来の技術】微粉炭吹き込みは、微粉炭とコークスと
の価格差に基づくコストメリットが大きいことから多く
の高炉で採用され、高炉操業の合理化に大きく寄与して
いる。特に近年ではコークス炉の炉命延長の観点からも
その重要性が認識され、微粉炭の多量吹き込みが益々指
向されるようになってきた。 【０００３】高炉内に吹き込む微粉炭量を増していくと
種々の問題点が顕在化してくるが、そのうちの一つに微
粉炭の燃焼率低下に起因した問題がある。すなわち、微
粉炭吹込み量が増すに従って酸素過剰率（送風中の全酸
素量と微粉炭を完全燃焼させるために必要な理論酸素量
との比）が低下するため微粉炭の燃焼率（微粉炭中の可
燃分の消費率）が低下し、レースウェイ内で燃焼しきれ
ない未燃チャーが炉内に多量に排出される。 【０００４】この未燃チャーは炉下部でのソルーション
ロス反応（Ｃ＋ＣＯ_２＝２ＣＯ）により優先的に消費さ
れる可能性もあるが、炉内消費量には自ずと限界値が存
在するので、消費限界値以上にチャーが発生すると、炉
内で消費されずに炉頂から排出されるようになる。つま
り、吹き込んだ微粉炭は炉内で熱源・還元剤として有効
活用されずに単に炉内を通過するだけになってしまう。
この場合、コークス置換率（微粉炭吹き込み比に対する
コークス比の削減量の比率）の低下を招き、効率のよい
高炉操業を行うことができなくなる。 【０００５】このような問題を回避するために、吹き込
み直後の微粉炭の燃焼量を上昇させてレースウェイから
排出される未燃チャーの発生量を極力低減させる方法
や、炉内におけるソルーションロス反応量を増やすため
に炉頂から投入するコークス量を増加させる方法或いは
炉頂における径方向の鉱石／コークスの層厚分布を調整
する方法などの対応策が、単独で又は２つ以上を組み合
わせて実施されている。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
対応策における操業諸元の変更は極めて経験的であり、
理論的に見て適正値であるかどうかの基準はないのが現
状である。すなわち、コークス比や送風条件などの操業
条件が一定のときの燃焼条件の設定方法、又は燃焼条件
が一定のときのコークス比などの操業条件の設定方法な
どにおいて、定量的な基準は存在しない。 【０００７】例えば、コークス比や送風条件などの操業
条件並びに微粉炭吹き込み量（例えば２００kg／溶銑to
n以上）が一定の時、微粉炭の燃焼率をどのように設定
すべきかという問題があり、このような問題について本
発明者らが検討したところによれば、次のような要件が
必要であることが判った。まず第１の要件としては、レ
ースウェイから発生する未燃チャー量を炉内でガス化反
応（ソルーションロス反応）により消費させる限界値以
下となるように燃焼率を向上させることが必要である。 【０００８】しかし、微粉炭吹き込み量が多く且つ燃焼
率が極端に高い場合には、レースウェイ内で燃焼するコ
ークス量が僅少となるために、コークスの荷下がり速度
が極めて遅くなるとともに、発生する未燃チャー量が減
少する結果、炉内でソルーションロス反応を受けるコー
クス量が相対的に増加し、コークスの劣化・粉化が著し
く進行することになる。このため多量のコークス粉がシ
ャフト部において発生し、このコークス粉が炉下部、特
に炉芯に移動・蓄積すると炉下部の通気性が阻害され、
時には安定操業の維持が困難な状況に陥る場合もある。
したがって、未燃チャーはある一定値以上発生させ、コ
ークスの劣化・粉化を防止させることが第２の要件とな
る。 【０００９】したがって本発明の目的は、上記したよう
な課題を解決し、炉頂からの未燃チャーの排出を極力抑
制するとともに、炉内の通気性を良好に維持しつつ微粉
炭の多量吹き込みを行うことができる高炉の操業方法を
提供することにある。 【００１０】 【課題を解決するための手段】本発明者らは、微粉炭の
多量吹き込みにおいては吹き込まれた微粉炭の燃焼率に
適正範囲が存在するという上記知見に基づきさらに検討
を重ねた結果、高炉内に微粉炭を溶銑トン当たり１８０
kg以上吹き込んで行う微粉炭多量吹き込み操業におい
て、羽口先に形成されるレースウェイ内での微粉炭の燃
焼率を、微粉炭吹き込み比、微粉炭中の灰分量との関係
で所定の範囲に設定して操業を行うことにより、炉頂か
らの未燃チャーの排出量が極少レベルに抑制され、且つ
炉内の通気性が良好に維持できることを見い出した。ま
た、レースウェイ内での微粉炭の燃焼率については、使
用される微粉炭吹き込みランスの条件と所謂酸素過剰率
とを用いた関係式により規定できることが判った。 【００１１】本発明の高炉の操業方法は以上のような知
見に基づきなされたもので、炉内に微粉炭を溶銑トン当
り１８０kg以上吹き込んで行う高炉の操業において、下
記(2)式により求められるレースウェイ内での微粉炭の
燃焼率ηを、下記(1)式を満足するように設定して操業
を行うことを特徴とする高炉の操業方法である。 ｛1−30／PCR（1−ωa)}×100 ≧η≧｛1−60／PCR（1−ωa)}×100 … (1 ) 但し η：レースウェイ内での微粉炭の燃焼率（％） PCR：微粉炭吹き込み比（kg／溶銑ton） ωa：微粉炭中の灰分量（微粉炭量に対する灰分量の重
量比） 【数２】 但し η：レースウェイ内での微粉炭の燃焼率（％）(但し、
計算上η≧100となる場合は η＝100とする） ｎ：羽口のブローパイプ内に設けられる微粉炭吹き込み
ランスの本数 ｋ：単管式の微粉炭吹き込みランスの場合はｋ＝0、中
心から微粉炭を吹き込み、その外側から酸素又は酸素富
化空気を吹き込む微粉炭吹き込みランスの場合はｋ＝1 Ｌ：微粉炭吹き込みランス先端から羽口先端までの距離
（ｍ） ExO_２：酸素過剰率（−）(＝［送風中の全Ｏ_２量］／
［吹き込まれた微粉炭を完全燃焼させるのに必要なＯ_２
量］) Tb：送風温度（Ｋ） 【００１２】 【発明の実施の形態】本発明法は、羽口から高炉内に微
粉炭を溶銑トン当り１８０kg以上吹き込んで行う微粉炭
多量吹き込み操業において、羽口先に形成されるレース
ウェイ内での微粉炭の燃焼率ηを、下記(1)式を満足す
るように設定して操業を行うものである。 ｛1−30／PCR（1−ωa)}×100≧η≧｛1−60／PCR（1−ωa)}×100 … (1) 但し η：レースウェイ内での微粉炭の燃焼率（％） PCR：微粉炭吹き込み比（kg／溶銑ton） ωa：微粉炭中の灰分量（微粉炭量に対する灰分量の重
量比） ここで、上記燃焼率ηが上記(1)式の条件を満たす時
に、未燃チャーが炉頂からダストとしてほとんど排出さ
れず、且つ高炉内の通気性も良好に維持されることにな
る。 【００１３】以下、微粉炭の燃焼条件として上記(1)式
が導かれた理由について説明する。まず、上記レースウ
ェイ内での微粉炭の燃焼率ηは微粉炭中の可燃分の消費
率であるから、下記(3)式で表すことができる。 η＝［｛（1−ωa−ωc）＋ωc′｝／（1−ωa）］×１００ … (3) 但し ωa：微粉炭中の灰分量（微粉炭量に対する灰分
量の重量比） ωc：微粉炭中の炭素量（微粉炭量に対する炭素量の重
量比） ωc′：微粉炭中の炭素のうち燃焼した炭素量（微粉炭
量に対する燃焼した炭素量の重量比） また、Wcを未燃チャーの発生量（炭素量換算）とする
と、Wcは下記(4)式で表すことができる。 Wc＝PCR（ωc−ωc′） … (4) 【００１４】ここで、上記(3)式、(4)式からωc′を消
去すると下記(5)式が得られる。 Wc＝PCR｛1−ωa−（η／１００）×（1−ωa）｝ … (5) 上述したように、このWcはある限界値以下に抑える必要
があり、この限界値をW_１とすると下記(6)式が成立す
る。 W_１≧Wc … (6) また、コークスの劣化を抑制するためには、上記(5)式
におけるWcは所定量以上発生させる必要があり、この値
をW_２とすると下記(7)式が成立する。 Wc≧W_２ … (7) 上記(5)−(7)式からWcを消去すると下記(8)式が得られ
る。 1−W_２／PCR（1−ωa）≧η／１００≧1−W_１／PCR（1−ωa） … (8) 【００１５】ここで、上記(8)式ではW_１とW_２が未知で
あるため、これを決定するために以下のような微粉炭吹
き込み操業試験を実施した。試験を行った高炉は内容積
４８２８ｍ^３、羽口数４０本を備えた高炉である。未燃
チャーの発生挙動に及ぼす微粉炭吹き込み比と燃焼率の
影響を調べるため、表１に示す操業条件で４水準（Case
１〜４）の操業試験を実施した。このうち、Case１〜３
では微粉炭吹き込み比をそれぞれ１８０kg／溶銑ton、
２２０kg／溶銑ton、２６０kg／溶銑tonと変化させ、ま
た、Case４では微粉炭吹き込み比を２６０kg／溶銑ton
とし、Case３に対して酸素富化率を変化させた。 【００１６】上記Case１〜３の各操業条件においてレー
スウェイ内の燃焼率を変化させるために、３種類のラン
スを用いて操業を行った。すなわち、１本のブローパ
イプに対して１本の単管式の微粉炭吹き込みランスを挿
入した通常のシングルランス、１本のブローパイプに
対して２本の単管式の微粉炭吹き込みランスを挿入し、
熱風中における微粉炭の分散性を改善することで燃焼性
の改善が図られるようにしたダブルランス、このダブ
ルランスを同心２重管構造とし、中心（内管）から微粉
炭を、その外側（内管と外管の隙間）から純酸素を各々
吹き込み、微粉炭周りの酸素濃度を高めることで燃焼性
が更に高められるようにしたoxy-coalランス、の３種類
のランスを用いてそれぞれ操業を行った。 【００１７】酸素富化は単管式のシングルランスとダブ
ルランスの場合は熱風中への富化とした。また、oxy-co
alランスの場合は酸素富化率に相当する全量を冷酸素の
まま内管と外管の隙間から吹き込んだ。吹き込みに用い
た微粉炭は、表２に示すように灰分量が１０mass％で、
粒度は−７４μｍが８０mass％以上になるように粉砕し
たものである。 【００１８】 【表１】 【００１９】 【表２】 【００２０】各ランス使用時のレースウェイ内での微粉
炭の燃焼率は、後述する(2)式により求めた。レースウ
ェイ内での微粉炭の燃焼率は、レースウェイ内から燃焼
中の微粉炭を採取し、これを化学分析して求めるのが最
も確実な方法であると言えるかもしれないが、この方法
ではコークス粉も同時に採取されるため、これらを分離
し、化学分析を行うのに非常な手間と時間がかかり、ま
た或るレベル以上の測定精度を確保するには、コークス
粉と未燃チャーを顕微鏡による観察下で分離する必要が
あり、実際は極めて困難である。そこで、本発明では使
用する微粉炭吹き込みランスの条件と所謂酸素過剰率を
用いた関係式によりレースウェイ内での微粉炭の燃焼率
を規定する。その詳細については後述する。 【００２１】各ランス使用時のレースウェイ内での微粉
炭の燃焼率を、各操業条件とランス種類ごとに表３にま
とめて示す。また、レースウェイから排出される未燃チ
ャーの組成は炭素分と灰分のみであるとの仮定の下でレ
ースウェイからの未燃チャーの排出量（炭素換算量）を
計算した結果も表３に示す。一方、炉頂からの未燃チャ
ーの排出量（炭素換算量）の測定は以下のようにして行
った。まず、乾ダスト（サイクロンで捕集されたダス
ト）と湿ダスト（ベンチュリースクラバーで捕集された
ダスト）を採取し、これを１５０μｍで篩分けし、篩下
の微粉（鉱石粉、コークス粉、未燃チャーの混合粉）を
樹脂に埋め込んで研磨し、顕微鏡下で無作為に選んだ箇
所について写真撮影を行った。そして、写真上で鉱石
粉、コークス粉及び未燃チャー粒子を識別するととも
に、全粒子の粒径と個数を計測した。次いで、これを−
１５０μｍの微粉中に占める各粒子の重量分率に換算
し、さらに全ダスト（乾ダスト＋湿ダスト）中における
未燃チャーの重量分率に換算した。このようにして求め
た炉頂からの未燃チャーの排出量を表３に示す。 【００２２】 【表３】【００２３】表３の結果から、上記炉頂からの未燃チャ
ーの排出量（炭素換算量）と上記レースウェイからの未
燃チャーの排出量（炭素換算量）の関係を整理すると図
１のようになる。同図によれば、炉頂からの未燃チャー
の排出量は、操業条件に拘りなくほぼ未燃チャー発生量
（レースウェイからの未燃チャーの排出量）のみの関数
となることが判る。そして、レースウェイからの未燃チ
ャーの排出量：６０kg／溶銑tonを境にして炉頂からの
未燃チャーの排出量が急増していることから、レースウ
ェイから排出された未燃チャーは約６０kg／溶銑tonま
では炉内消費されるが、これ以上は炉内消費しきれない
ものと推定される。したがって、上記(8)式におけるW_１
は６０kg／溶銑tonとすることが適当である。 【００２４】次に、表３における各試験操業が終了した
後に一旦送風を停止し、羽口からコークスサンプラーを
挿入して、半径方向６点から炉内コークスを採取した。
そして、各ポイントごとに採取された全コークス中に占
める−５ｍｍ粉の重量割合を測定した。このうち、高炉
中心寄りの２点（無次元半径で０〜０．３）を炉芯中心
におけるコークス粉率と定義し、この粉率に及ぼすレー
スウェイからの未燃チャーの排出量の影響を調べた。こ
の結果を図２に示す。 【００２５】図２によれば、炉芯コークス量は微粉炭吹
き込み量によって層別されるが、微粉炭吹き込み量が一
定であれば、未燃チャー発生量（レースウェイからの未
燃チャーの排出量）が約３０kg／溶銑tonを境として、
これ以下の場合にはコークス粉率が急増する傾向が認め
られる。これは、未燃チャー発生量が３０kg／溶銑ton
以下の場合には、前述したように高炉充填層中のコーク
スとＣＯ_２ガスによる反応量が相対的に増加する結果、
コークスの劣化反応が進行し、コークス粉化量が増加す
るためであると考えられる。これらのことから、上記
(8)式におけるW_２は３０kg／溶銑tonとすることが適当
である。以上の結果から、W_１は６０kg／溶銑ton、W_２
は３０kg／溶銑tonとなり、これらを上記(8)式に代入す
ることにより、上記(1)式が得られる。 【００２６】本発明では、レースウェイ内での微粉炭の
燃焼率ηを下記(2)式により求められる微粉炭の燃焼率
ηとする。先に述べたようにレースウェイ内から燃焼中
の微粉炭を採取し、これを化学分析してレースウェイ内
での微粉炭の燃焼率を求める方法は、同時に採取される
コークス粉を分離し、化学分析を行うのに非常な手間と
時間がかかり、また或るレベル以上の測定精度を確保す
るには、コークス粉と未燃チャーを顕微鏡による観察下
で分離する必要があり、実際は極めて困難である。そこ
で、本発明者らが検討した結果、微粉炭吹き込みランス
の条件（ランスの形態、本数及び配置）と所謂酸素過剰
率（＝［送風中の全Ｏ_２量］／［吹き込まれた微粉炭を
完全燃焼させるのに必要なＯ_２量］）とを用いた下記
(2)式により、レースウェイ内での微粉炭の燃焼率を規
定できることが判った。 【数３】 但し η：レースウェイ内での微粉炭の燃焼率（％）(但し、
計算上η≧100となる場合は η＝100とする） ｎ：羽口のブローパイプ内に設けられる微粉炭吹き込み
ランスの本数 ｋ：単管式の微粉炭吹き込みランスの場合はｋ＝0、中
心から微粉炭を吹き込み、その外側から酸素又は酸素富
化空気を吹き込む微粉炭吹き込みランスの場合はｋ＝1 Ｌ：微粉炭吹き込みランス先端から羽口先端までの距離
（ｍ） ExO_２：酸素過剰率（−） Tb：送風温度（Ｋ） 【００２７】ここで、上記酸素過剰率ExO_２とは ExO_２
＝［送風中の全Ｏ_２量］／［吹き込まれた微粉炭を完全
燃焼させるのに必要なＯ_２量］のことであり、その値は
操業条件（送風条件、炭種）から求めることができる。
すなわち、送風中の全Ｏ_２量は下記(9)式で表される。 ToO_２＝Vb×(0.21＋AdO_２） … (9) 但し ToO_２：送風中の全Ｏ_２量（Ｎｍ^３／溶銑ton） Vb：送風量（Ｎｍ^３／溶銑ton） AdO_２：送風中の酸素富化率（−） 【００２８】また、吹き込まれた微粉炭を完全燃焼させ
るのに必要なＯ_２量は、下記(10)式で表され、 ThO_２＝Oo×PCR … (10) 但し ThO_２：吹き込まれた微粉炭を完全燃焼させるのに必要
なＯ_２量（Ｎｍ^３／溶銑ton） Oo：微粉炭１kgを完全燃焼させるのに必要なＯ_２量（Ｎ
ｍ^３／溶銑ton) PCR：微粉炭吹き込み比（kg／溶銑ton） さらに、微粉炭１kgを完全燃焼させるのに必要なＯ_２量
は下記(11)式で求めることができる。 Oo＝1.87ωc＋5.56ωh＋0.7（ωs−ωo） … (11) 但し Oo：微粉炭１kgを完全燃焼させるのに必要なＯ_２
量（Ｎｍ^３／溶銑ton） ωc：微粉炭中の炭素の重量分率（−） ωh：微粉炭中の水素の重量分率（−） ωs：微粉炭中の硫黄の重量分率（−） ωo：微粉炭中の酸素の重量分率（−） したがって、上記(9)式〜(11)式により酸素過剰率[ExO
_２]を求めることができる。 【００２９】本発明を実施する際のレースウェイ内にお
ける微粉炭の燃焼率ηの制御因子としては、通常、使用
する微粉炭吹き込みランスの種類、微粉炭吹き込みラン
スの本数、微粉炭吹き込みランス先端から羽口先端まで
の距離、酸素富化率、熱風温度、羽口先理論燃焼温度な
どが挙げられ、これらを適宜選択、制御することにより
設定された微粉炭の燃焼率ηを得ることができる。例え
ば、微粉炭吹き込み比PCRが２００kg／溶銑ton、送風温
度Tbが１４７３Ｋ（１２００℃）の場合、他の条件（酸
素富化率、送風量、炭種等）が一定であるとすると、微
粉炭吹き込みランスを下記(a)〜(c)の条件で使用するこ
とにより、ほぼ同等の燃焼率η（レースウェイ内におけ
る微粉炭の燃焼率）を得ることができる。 (a) 単管式の微粉炭吹き込みランスを２本用い（ダブル
ランス）、これら微粉炭吹き込みランス先端から羽口先
端までの距離Ｌを０．２〜０．３ｍとする。 (b) 中心から微粉炭を吹き込み、その外側から酸素又は
酸素富化空気を吹き込む微粉炭吹き込みランス（oxy-co
alランス）を１本用い（シングルランス）、この微粉炭
吹き込みランス先端から羽口先端までの距離Ｌを０．３
〜０．４ｍとする。 (c) 中心から微粉炭を吹き込み、その外側から酸素又は
酸素富化空気を吹き込む微粉炭吹き込みランス（oxy-co
alランス）を２本用い（ダブルランス）、この微粉炭吹
き込みランス先端から羽口先端までの距離Ｌを０．１ｍ
程度とする。 【００３０】図３は、灰分量が１０mass％程度の微粉炭
を用いる場合を例に、レースウェイからの未燃チャーの
排出量を３０〜６０kg／溶銑tonに制御するために必要
な微粉炭燃焼率の範囲を、微粉炭吹き込み比の関数とし
て示したものである。同図によれば、微粉炭吹き込み比
に拘りなく、許容されるレースウェイからの未燃チャー
の排出量は３０〜６０kg／溶銑tonと一定であることか
ら、微粉炭吹き込み比が上昇するほど高い微粉炭燃焼率
が必要であることが判る。 【００３１】 【実施例】内容積３２２４ｍ^３、羽口数３２本を備えた
高炉において、以下のような微粉炭吹き込み試験操業を
実施した。本実施例では、微粉炭吹き込み比は２００kg
／溶銑tonとし、灰分量が６mass％で、粒度は−７４μ
ｍ、８０mass％以上になるように粉砕した微粉炭を空気
をキャリアガスとして炉内に吹き込みつつ、表４に示す
操業条件で試験操業を行った。 【００３２】本発明例： 微粉炭の吹き込みランスとし
て、１本のブローパイプに対して２本のランス（単管式
の微粉炭吹き込みランス）を挿入したダブルランスを用
いた。操業は７日間継続し、試験操業の７日目に炉頂ダ
スト（乾ダストと湿ダスト）を採取し、前述した方法に
よって炉頂からの未燃チャーの排出量を求めた。また、
レースウェイ内での微粉炭の燃焼率を上記(2)式により
求め、さらに、この燃焼率に基づいて上記(5)式により
レースウェイからの未燃チャーの排出量を求めた。 【００３３】比較例１： 上記本発明例に引き続き、微
粉炭吹き込みランスを１本のブローパイプに対して１本
のランス（単管式の微粉炭吹き込みランス）を挿入した
シングルランスに交替して操業をさらに７日間継続し
た。試験操業の７日目に炉頂ダスト（乾ダストと湿ダス
ト）を採取し、前述した方法によって炉頂からの未燃チ
ャーの排出量を求めた。また、レースウェイ内での微粉
炭の燃焼率を上記(2)式により求め、さらに、この燃焼
率に基づいて上記(5)式によりレースウェイからの未燃
チャーの排出量を求めた。 【００３４】比較例２： 上記比較例１に引き続き、微
粉炭吹き込みランスを上記本発明例と同じダブルランス
に交替して操業をさらに継続した。但し、送風条件を上
記本発明例に対して大幅に変更し、酸素富化率を１０％
まで上昇させるととともに、羽口先理論燃焼温度を２５
００℃に上昇させた。しかしながら、操業が進むに従っ
て送風圧力の増加が顕著となり、操業開始６日目には送
風圧力がブロアーの能力を超える可能性が生じたため、
６日目の最後に炉頂ダスト（乾ダストと湿ダスト）を採
取し、前述した方法によって炉頂からの未燃チャーの排
出量を求めた。また、レースウェイ内での微粉炭の燃焼
率を上記(2)式により求め、さらに、この燃焼率に基づ
いて上記(5)式によりレースウェイからの未燃チャーの
排出量を求めた。 【００３５】以上の本発明例、比較例１及び比較例２の
結果を、それぞれの操業条件とともに表４に示す。表４
によれば、本発明例ではレースウェイ内での微粉炭の燃
焼率は７６％であり、炉頂からの未燃チャーの排出量は
０．１２kg／溶銑tonと極めて微少であることが判る。
上記(5)式から計算したレースウェイからの未燃チャー
の排出量（炭素換算量）は４５．１kg／溶銑tonであ
り、これは上述した３０〜６０kg／溶銑tonの範囲内で
あることから、発生した未燃チャーは炉内でほぼ完全に
消費されたものと推定される。 【００３６】これに対して比較例１では、レースウェイ
内での微粉炭の燃焼率は６２％と低く、この結果、レー
スウェイからの未燃チャーの排出量は７１．４kg／溶銑
tonと増加し、炉頂からの未燃チャーの排出量は５．２k
g／溶銑tonに達している。したがって、この比較例１で
はレースウェイから排出された未燃チャーのうちの相当
量が炉内で消費し切れなかったものと推定される。 【００３７】比較例２では、レースウェイ内での微粉炭
の燃焼率は９０％と大きく上昇し、炉頂からの未燃チャ
ーの排出量も０．０６kg／溶銑tonと本発明例よりもさ
らに低い水準まで低減されている。しかし、炉下部の圧
力損失（送風圧力と羽口軸上６．８ｍにおけるシャフト
部圧力の差）を本発明例及び比較例１と比較すると図４
のようになり、炉下部の圧損が大きくなったことが送風
圧力上昇の原因であることが判明した。これは、この比
較例２ではレースウェイ内における微粉炭の燃焼率は大
きく向上する反面、レースウェイ内でのコークスの燃焼
量が著しく減少するため、レースウェイに流入するコー
クス量が低下し、この結果、シャフト部でのコークスの
滞留時間が大幅に増加したこと、さらに、未燃チャーの
発生量が低下したことにより、シャフト中部から下部に
おいて生ずるコークスのガス化（ソルロス）反応量が相
対的に増加し、コークスの劣化・粉化が進行し、コーク
スの微粉が大量に発生したことが原因の一つであると考
えられる。このコークス粉は、塊コークスの荷下がりに
伴って炉下部滴下帯や炉芯へ移動し、充填層内の平均粒
径の低下及び空隙率が低下したことが炉下部の圧損上昇
につながったものと考えられる。 【００３８】 【表４】 【００３９】 【発明の効果】以上述べた本発明法によれば、高炉内に
微粉炭を１８０kg／溶銑ton以上吹き込んで行われる微
粉炭多量吹き込み操業において、未燃チャーを炉内でほ
ぼ完全に消費させるとともに、炉内通気性を良好に維持
することができる。この結果、吹き込まれた微粉炭は炉
内で燃料として有効に使用されることになるため、高炉
の燃料比を低減できるとともに、通気性に余裕が生じる
ため、従来に較べてより小粒径の原料や低強度の原燃料
をより多く使用することができ、高炉操業の合理化に大
きく寄与することが可能となる。

【図面の簡単な説明】 【図１】高炉の微粉炭多量吹き込み操業において、レー
スウェイからの未燃チャーの排出量と炉頂からの未燃チ
ャーの排出量との関係を示すグラフ 【図２】高炉の微粉炭多量吹き込み操業において、レー
スウェイからの未燃チャーの排出量と炉芯コークス中の
−５ｍｍコークス粉率との関係を示すグラフ 【図３】高炉の微粉炭多量吹き込み操業において、レー
スウェイ内での微粉炭の燃焼率の適正範囲を示すグラフ 【図４】実施例における本発明例と比較例の炉下部圧力
損失を示すグラフ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 有山 達郎 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 松原 真二 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 森 候寿 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 早坂 祥和 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 Ｆターム(参考） 4K012 BE01 BE06

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 炉内に微粉炭を溶銑トン当り１８０kg以
   上吹き込んで行う高炉の操業において、 下記(2)式により求められるレースウェイ内での微粉炭
   の燃焼率ηを、下記(1)式を満足するように設定して操
   業を行うことを特徴とする高炉の操業方法。 ｛1−30／PCR（1−ωa)}×100 ≧η≧｛1−60／PCR（1−ωa)}×100 … (1 ) 但し η：レースウェイ内での微粉炭の燃焼率（％） PCR：微粉炭吹き込み比（kg／溶銑ton） ωa：微粉炭中の灰分量（微粉炭量に対する灰分量の重
   量比） 【数１】 但し η：レースウェイ内での微粉炭の燃焼率（％）(但し、
   計算上η≧100となる場合は η＝100とする） ｎ：羽口のブローパイプ内に設けられる微粉炭吹き込み
   ランスの本数 ｋ：単管式の微粉炭吹き込みランスの場合はｋ＝0、中
   心から微粉炭を吹き込み、その外側から酸素又は酸素富
   化空気を吹き込む微粉炭吹き込みランスの場合はｋ＝1 Ｌ：微粉炭吹き込みランス先端から羽口先端までの距離
   （ｍ） ExO_２：酸素過剰率（−）(＝［送風中の全Ｏ_２量］／
   ［吹き込まれた微粉炭を完全燃焼させるのに必要なＯ_２
   量］) Tb：送風温度（Ｋ）