JP2003247008A

JP2003247008A - 微粉炭多量吹込み高炉の操業方法

Info

Publication number: JP2003247008A
Application number: JP2002047780A
Authority: JP
Inventors: Minoru Kuwabara; 稔桑原; Masaaki Sakurai; 雅昭櫻井; Tsutomu Takai; 力高井
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2002-02-25
Filing date: 2002-02-25
Publication date: 2003-09-05

Abstract

(57)【要約】【課題】微粉炭を１８０ｋｇ／ｔ−ｈｍ以上吹き込む
高炉の操業において、高炉ガス多発型操業を前提とし、
且つ低風熱高炉操業を安定して行ない、高炉を含めた製
鉄所全体の省エネルギーに寄与する高炉操業方法の開
発。【解決手段】熱風の温度を１１５０℃以下、且つ酸素富
化率を４．５ｖｏｌ％以上、風量比を１．３５以上に調
整する。更に、羽口先温度を２０００〜２３００℃の範
囲内に調整する。そして更に望ましくは、微粉炭の粒径
分布が７４μｍ以下の部分の割合が７５ｍａｓｓ％以上
であって、その比表面積を４０００〜５５００ｃｍ²／
ｃｍ³の範囲に管理して操業する。

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、高炉の送風羽口
から多量の微粉炭を吹き込む高炉操業において、送風温
度を低下させても安定した操業が可能であって、しかも
高炉ガスを多量に発生させると共にこれを回収して、製
鉄所全体のコスト低減に寄与し得る高炉操業方法に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】高炉へ装入するコークスの一部代替とし
て、微粉炭を送風羽口から吹き込む、いわゆる微粉炭吹
込み高炉操業は、微粉炭が高炉用コークスに比べて安価
であることから、溶銑製造コストの低減手段として広く
行なわれている。また、微粉炭の多量吹込みにより、高
炉用コークスの製造設備であるコークス炉の負荷を軽減
することができるので、コークス炉の延命対策としても
有効である。このような理由により、最近、高炉への微
粉炭吹込み量は増加の傾向にある。

【０００３】高炉の送風羽口から吹き込まれた微粉炭
は、炉内でコークスの代りとして反応し、この反応によ
り多量の高温還元ガスが生成し、鉄鉱石の還元反応を効
率良く促進させる。また、高炉で発生したこの還元ガス
は、全量が高炉内で反応するわけではない。還元ガス中
に含まれているダストを除去することにより、得られた
ガスを燃料用ガスとして再利用することができる。従っ
て、微粉炭の多量吹込み高炉操業は、製鉄所全体におけ
る製造コスト削減にも大きく貢献し得る技術である。

【０００４】しかしながら、高炉への微粉炭吹込み量を
増加させるにつれて、高炉内において微粉炭はその全量
は効果的に反応せずに、一部、未燃チャーが発生する。
これは、高炉の送風羽口前方に形成されるレースウェイ
（図４参照）内における微粉炭の燃焼性が悪化すること
に起因するものであり、その結果、次の問題が発生す
る。即ち、微粉炭の燃焼性が悪化して未燃チャーが発生
するので、微粉炭によるコークス置換率が低下して燃料
比が増加する。これに伴い溶銑生産量の低下を引き起こ
される。ここで、微粉炭によるコークス置換率とは、
（微粉炭吹込みによる溶銑１ｔ当たりのコークス使用量
（コークス比）の減少分）［ｋｇ／ｔ−ｈｍ］／（溶銑
１ｔ当たりの微粉炭吹込み量（微粉炭吹込み比、ＰＣ
Ｒ）［ｋｇ／ｔ−ｈｍ］）×１００（％）であり、また
燃料比とは、（コークス比＋ＰＣＲ）［ｋｇ／ｔ−ｈ
ｍ］をさす。未燃チャーの粒子は、その一部は炉内を上
昇中に燃焼し、鉄鉱石の還元反応にも使われて消費され
るが、残部は炉頂ガス中にダストと混じって排出される
もの、及び炉内に残留するものになる。その際、微粉炭
吹込み量が多くなるほど、高炉下部のコークス層を主体
とする炉芯に捕捉され蓄積する未燃チャー量が多くな
り、この部分での通気性及び通液性の悪化を招く。その
結果、送風圧力の上昇を余儀なくされたり、炉内装入物
の降下状態が不安定となり、生産量が一層低下するだけ
でなく、安定した高炉操業ができなくなり、微粉炭の多
量吹込みによる効果が発揮されなくなる。

【０００５】微粉炭の多量吹込みに伴う上記問題を解決
する方法として、従来、下記技術が提案されている。特
開昭６２−２７０７０９号公報には、送風温度が１０５
０℃を下回るような低温送風であっても、微粉炭の燃焼
性の悪化を防ぐために、熱風中の酸素富化率を上昇させ
る方法が開示されている（以下、「先行技術１」とい
う）。

【０００６】また、特開平３−２４９１０５号公報に
は、羽口前フレーム温度を２１００℃以下とし、更に送
風、コークス、微粉炭等からインプットされる全インプ
ット水素量を１０ｋｇ／ｔ−ｈｍ以上とすることによ
り、ソリューションロス反応によるロスカーボン量の低
減を図り、炉下部の炉壁温度管理をすると共に、炉下部
の活性化を図ることにより、微粉炭吹込み高炉操業の安
定継続技術が開示されている（以下、「先行技術２」と
いう）。

【０００７】更に、特開平６−２７９８２０号公報に
は、微粉炭が大量に吹き込まれた状態にあっても、炉下
部の通気性を良好に保ち、炉芯を活性状態に維持する方
法として、微粉炭の粒径として５０μｍ以下のものを用
いることが提案されている（以下、「先行技術３」とい
う）。

【０００８】ところで、本発明者等は、大量の微粉炭を
高炉に吹き込む操業技術の開発に当たり、製鉄所全体の
製造コスト低減の見地も考慮し、高炉炉頂から排出され
回収される高炉ガスを、製鉄所内ないし製鉄所関連設備
において効果的に使用するために、高発熱量ガスを大量
に発生させて回収することができる、微粉炭の大量吹込
みによる高炉操業技術を目指すことにした。

【０００９】かかる観点から先行技術１〜３をみると、
高炉に吹き込まれた微粉炭の燃焼性改善という課題に対
して、それぞれの所期目的を達成していると思われる。
しかしながら、本発明者等が目指す上記高炉ガス多発型
操業を前提とし、微粉炭吹込み量が１８０〜２００ｋｇ
／ｔ−ｈｍを上回るような大量微粉炭吹込みによる高炉
操業を、微粉炭によるコークス置換率を７０〜８０％以
上の高水準に維持しつつ、安定・継続させるためには、
下記の課題解決が必要であり、先行技術１〜３をもって
しても不十分である。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明者等は、ガス多
発型高炉操業を前提条件とした。しかも、１８０〜２０
０ｋｇ／ｔ−ｈｍを上回る大量の微粉炭吹込みを実施し
た場合に、微粉炭によるコークス置換率を７０〜９０％
程度に維持することとした。

【００１１】上記目標値の設定をした上で、しかも製鉄
所全体の製造コスト低減効果を得るための高炉操業要因
として、送風温度をできるだけ低下させることにした。

【００１２】以上より、この発明を完成するための課題
は、ガス多発型高炉操業を前提とし、高水準のコークス
置換率を維持しつつ、大量の微粉炭を高炉に吹込む操業
において、送風温度をできるだけ低くした低風熱操業を
行なう。そして、このような厳しい操業条件下において
も、送風羽口から吹き込まれた微粉炭の燃焼性を向上さ
せることにより、未燃チャーの発生を極力防止し得る方
法を見い出す。こうして、炉下部の通気・通液性を良好
に維持することにより、安定した高炉操業をなし得る技
術を開発することが、この発明の課題である。

【００１３】かくして、この発明の目的は、上述した課
題を解決することにより、ガス多発型高炉操業を大量の
微粉炭吹込みを効果的に、且つ安定して行ない、溶銑製
造コストの低減と共に、製鉄所全体における製造コスト
の低減に寄与し得る、微粉炭多量吹込み高炉の操業方法
を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、上述した
課題を解決するために、鋭意試験及び検討を重ねた。そ
の結果、本発明者等が得た新規の知見を整理すると次の
通りである。１．微粉炭吹込みの高炉操業において、送風温度を低下
させるにつれて、微粉炭の燃焼性が悪化する。そして、
送風温度を所定の水準よりも低下させた場合でも、安定
操業を継続するためには、送風温度を低下させるにつれ
て微粉炭吹込み量を減少させる必要がある。２．微粉炭吹込みの高炉操業において、熱風中の酸素富
化率を上昇させると、微粉炭の燃焼性は向上するが、送
風羽口から吹き込まれた微粉炭の燃焼焦点が羽口近傍方
向へ移動する。こうなるとレースウェイが狭小化し、微
粉炭の燃焼可能時間が短くなり、未燃チャーが発生する
方向に向い、微粉炭の燃焼効率が低下するので望ましく
ない。３．そこで、上記２．項における熱風中酸素富化率の上
昇に伴なう微粉炭の燃焼性向上効果を生かしつつ、レー
スウェイの縮小化による未燃チャー発生傾向を抑止し、
ないしはレースウェイの大きさを拡大させて微粉炭の燃
焼効率を改善する効果を付与するためには、風量比（Ｖ
／Ｖ_in）を一定値以上にして、レースウェイを拡大させ
ることが極めて効果的である。従って、微粉炭の燃焼性
向上と微粉炭の燃焼効率向上のためには、熱風への酸素
富化率を適切な値に上昇させるアクションと、風量比を
適切な値に上昇させるアクションとはセットで行なうこ
とが重要であることに着眼した。ここで、風量比（Ｖ／
Ｖ_in）とは、下記（１）式：Ｖ／Ｖ_in＝｛（Ｖ_b＋Ｖ_O2）／Ｖ_in｝‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥（１）但し、Ｖ_b：送風流量（Ｎｍ³／ｍｉｎ）Ｖ_O2：富化酸素流量（Ｎｍ³／ｍｉｎ）Ｖ_in：炉内容積（ｍ³）で定義されるものであり、高炉の炉内容積に対する羽口
から吹き込まれる熱風の流量である。従って、風量比
（Ｖ／Ｖ_in）を上昇させると、羽口における熱風の流速
は上昇し、レーエウェイの深度が深くなり、その領域も
拡大する。４．上記１．項〜３．項に加えて、羽口先温度を高くす
ることにより微粉炭の燃焼性を更に向上させることがで
きる。一般に、羽口先温度を上げるための主な支配要因
は、（イ）微粉炭吹込み比を下げること、（ロ）送風温
度を上げること、（ハ）酸素富化率を上げること、の他
に（ニ）送風中への湿分添加量を減らすことが効果的ア
クションである。従って、上記１．項〜３．項で扱って
いない（ニ）項の「湿分添加量」を、（イ）、（ロ）及
び（ハ）の程度に応じて「増減調整する」ことにより、
羽口先温度を適切化することにより、微粉炭の燃焼性を
一層向上させ得る。５．次に、微粉炭吹込みの高炉操業において、微粉炭の
粒径を小さくすると、その燃焼性は向上する。しかしな
がら、粒径を小さくすることによる微粉炭の燃焼性向上
効果は、微粉炭吹込み量を一定とし、更に送風温度、熱
風中の酸素富化率及びその他の主要操業条件を実用的に
一定とした場合でも、微粉炭の粒径が所定値より小さい
というだけでは、十分な相関関係が認められなかった。６．そこで、本発明者等は、微粉炭の比表面積が微粉炭
の燃焼性に及ぼす影響を試験するために、高炉ガス多発
型操業において、微粉炭吹込み比が１８０ｋｇ／ｔ−ｈ
ｍ以上において安定した微粉炭吹込み操業における微粉
炭の比表面積と微粉炭吹込みによるコークス置換率との
関係を試験調査した。ここで、高炉ガス多発型操業と
は、高炉ガスの発生量が１５００Ｎｍ³／ｔ−ｈｍ程度
以上であってガス発熱量が９２０〜９３０ｋｃａｌ／Ｎ
ｍ³程度以上が得られる高炉操業を指す。また、微粉炭
の比表面積とは、微粉炭の調和平均粒径に逆比例する指
数であり、下記（２）式：比表面積（ｃｍ²／ｃｍ³）＝６×１０⁴Σ_i=1 ^m｛ｆ（Ｄ_i）／Ｄ_i｝ ‥‥‥‥（２）但し、粒子は完全な球であると仮定し、ｆ（Ｄ_i）：粒
度分布、Ｄ_i：代表粒子径（μｍ）である。

【００１５】図１にその試験調査結果を示す。同図によ
れば、微粉炭の比表面積と微粉炭によるコークス置換率
との間には明らかな相関が認められる。これにより、微
粉炭の比表面積の増加によりその燃焼効率は向上し、そ
の比表面積が４０００ｃｍ²／ｃｍ³以上になると、微粉
炭によるコークス置換率が７０％を十分にクリアーする
程度まで微粉炭の燃焼効率が向上する。しかし、比表面
積が４０００ｃｍ²／ｃｍ³を下回ると、コークス置換率
は急激に低下することがわかった。

【００１６】上記知見に基づき、本発明者等は更に、微
粉炭の大量吹込み高炉操業において、送風温度をできる
だけ低下させた省エネルギー操業諸元を設計するための
試験を行なった。

【００１７】操業試験方法は、対象高炉の生産工程計画
に基づき出銑比（ｔ／ｄ・ｍ³）を決定し、微粉炭吹込み比（ＰＣＲ）＝１８０〜２１１ｋｇ／ｔ−
ｈｍ、熱風酸素富化率（Ｏ₂ｅｎｒ．）＝５．１〜７．４ｖｏ
ｌ％、風量比（Ｖ／Ｖ_in）＝１．３８〜１．６２のそれぞれの範囲内で同図中に示された複数水準を同図
中に示す期間において設定し、送風温度（Ｔ_b）を、１
１７０℃、１１２０℃及び１０００℃の３水準に変化さ
せた。この試験期間中に使用した微粉炭は、その性状を
下記範囲内：粒径７４μｍ以下の部分の割合＝７４．４
〜９２．６ｍａｓｓ％、比表面積＝３７７０〜５２３５ｃｍ²／ｃｍ³ に管理して操業を行なった。なお、この試験期間中、高
炉への装入原料及びコークスは一定性状のものを使用し
た。

【００１８】図２に、上記操業試験期間における操業条
件と溶銑Ｓｉ含有率及び炉内通気抵抗指数（Ｋ）の推移
を示す。更に、図３には、図２の操業試験期間における
送風温度（Ｔ_b）と微粉炭吹込み比（ＰＣＲ）との関係
（同図中の記号●）と、従来の操業実績期間において、
微粉炭の粒径を７４μｍ以下の部分の割合を７５ｍａｓ
ｓ％以上に管理するのみにとどめ、熱風酸素富化率を
５．２ｖｏｌ％で操業したときの送風温度（Ｔ_b）と微
粉炭吹込み比（ＰＣＲ）との関係（同図中の記号○）と
を、比較して示す。

【００１９】図２の結果より、微粉炭の性状を適切に管
理しつつ、熱風酸素富化率を高めて例えば７．２ｖｏｌ
％にすると共に、風量比を所要値以上に、例えば、１．
４程度以上に確保してレースウェイの大きさを確保する
ことにより、微粉炭の燃焼性及び燃焼効率を向上させれ
ば、送風温度を低めて、例えば１０００℃まで下げて
も、微粉炭吹込み比が２００ｋｇ／ｔ−ｈｍという極め
て高水準の微粉炭吹込み比の高炉操業を安定して継続す
ることが可能であることを知見した。また、図３の結果
からも、そのような低温送風条件下であっても、そのよ
うに高水準の微粉炭吹込み比の安定操業が可能であるこ
とがわかる。また、上記試験期間中、溶銑のＳｉ含有率
も、０．２７ｍａｓｓ％程度の低含有率水準に維持する
ことができることが確認された。

【００２０】この発明は、上述した多数の知見に基づき
なされたものであり、その要旨は次の通りである。

【００２１】請求項１記載の発明に係る微粉炭多量吹込
み高炉の操業方法は、送風羽口より熱風と共に微粉炭を
炉内に吹き込む高炉の操業方法において、上記微粉炭を
１８０ｋｇ／ｔ−ｈｍ以上吹き込み、送風する上記熱風
の温度を１１５０℃以下とし、且つ、その熱風の酸素富
化率を４．５ｖｏｌ％以上に調整し、しかも、下記
（１）式で定義される風量比Ｖ／Ｖ_inを、１．３５以上
に調整して行なうことに特徴を有するものである。ここ
で、（１）式は、Ｖ／Ｖ_in＝｛（Ｖ_b＋Ｖ_O2）／Ｖ_in｝‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥（１）但し、Ｖ_b：送風流量（Ｎｍ³／ｍｉｎ）Ｖ_O2：富化酸素流量（Ｎｍ³／ｍｉｎ）Ｖ_in：炉内容積（ｍ³）である。

【００２２】請求項２記載の発明に係る微粉炭多量吹込
み高炉の操業方法は、請求項１記載の発明に、更に、羽
口先温度を２０００〜２３００℃の範囲内に調整するこ
とを付加することに特徴を有するものである。

【００２３】請求項３記載の発明に係る微粉炭多量吹込
み高炉の操業方法は、請求項１又は請求項２記載の発明
において、上記送風羽口から吹き込まれる微粉炭とし
て、その粒径分布が７４μｍ以下の部分の割合が７５ｍ
ａｓｓ％以上であって、且つその微粉炭の比表面積が４
０００〜５５００ｃｍ²／ｃｍ³の範囲内にあるものを使
用することに特徴を有するものである。

【００２４】

【発明の実施の形態】次に、この発明に係る微粉炭多量
吹込み高炉の操業方法の実施形態を説明する。

【００２５】図４に、高炉への微粉炭吹込み操業におけ
る概略フロー図を示す。所定銘柄の石炭１を粉砕機２で
所定粒度に粉砕して微粉炭３を調製し、微粉炭ホッパー
４に貯留する。微粉炭用ホッパー４から切出し調整装置
４ａにより切り出された微粉炭３は、粉体搬送用空気５
で配管６内を気送搬送され、粉体分配器７で各送風羽口
８に設けられているブローパイプ９の側壁を貫通して設
けられた粉体吹込みランス１０から、ブローパイプ９を
流れる熱風１１に噴射される。その際、微粉炭３は、粉
体吹込みランス１０から粉体搬送用空気５の圧力により
噴射され、粉体搬送用空気５と共に、吹き込まれる。一
方、各送風羽口８から吹き込まれる熱風１１は、所定の
送風圧力及び所定の送風温度に予め調整され、所定量の
酸素ガスを富化された高温の酸素富化空気である。な
お、粉体分配器７の上流側の所定位置において、微粉炭
搬送気流中に廃プラスティック粉用ホッパー１３から切
出されたプラスティック粉粒１２等の可燃性粉体を適宜
混合してもよい。その際には、プラスティック粉粒１２
を微粉炭３と適切に混合し、且つ別の適切な粉体吹込み
ランスを用いることにより、微粉炭の燃焼性がプラステ
ィック粉粒の先行燃焼により一層向上すると共に、使用
済みプラスティックの有効活用にも寄与する。

【００２６】この発明における微粉炭多量吹込み高炉の
操業方法では、高炉ガス多発型で微粉炭吹込み比１８０
ｋｇ／ｔ−ｈｍ以上という大量の微粉炭を吹込むので、
微粉炭によるコークス置換率の高水準維持が困難とな
る。そこで、低送風温度操業により高炉の熱量原単位低
減を目指す。この発明における送風温度水準は、かかる
観点から１１５０℃を上限温度に設定したものである。
そして、この発明において、高炉ガス多発型の操業目標
値として、高炉ガスの発生量が１５００Ｎｍ³／ｔ−ｈ
ｍ程度以上であってガス発熱量が９２０〜９３０ｋｃａ
ｌ／Ｎｍ³程度以上と設定する。

【００２７】微粉炭吹込み比及び送風温度を上記の通り
設定した高炉操業において、微粉炭の燃焼性を確保する
と共に、微粉炭の燃焼効率を最大限に上げるようにする
ために、熱風の酸素富化率を４．５ｖｏｌ％以上にする
と共に、風量比を１．３５以上に調整する。これら両者
の内一方でも上記各数値を下回ると、微粉炭の燃焼性が
低下して未燃チャーの発生量が多くなり、レースウェイ
１４（図４参照、以下同じ）から脱出して高炉１５下部
のコークス層１６を主体とする炉芯１７に捕捉され蓄積
する量が増加し、この部分での通気性及び通液性が低下
して、安定した高炉操業にとって望ましくない。また、
炉頂排ガスのダストに混入する未燃チャーの量が増え
て、高炉ガスの発熱量が低下するので、この点からも望
ましくない。かかる不利な現象は、主に、酸素富化率不
足のときには、微粉炭の燃焼性低下によるものであり、
風量比不足のときには、レースウェイの狭小化による。

【００２８】なお、風量比Ｖ／Ｖｉｎの決定は、その他
に、生産工程計画上、出銑量（ｔ／ｄ）の決定に応じて
ほぼ決まる。但し、熱風への蒸気添加量によっても僅か
ながら変化する。

【００２９】これに対して、酸素富化率の上限値に関し
ては、送風への酸素富化が過大になると、高炉炉内の熱
流比が過小となり、鉄鉱石の還元反応を円滑に進めるこ
とが困難になる。微粉炭吹込み比が大きくなるほど、熱
流比（炉内の固体装入物の熱容量／炉内の気体の熱容
量）が小さくなるが、酸素富化率が上昇するほど熱流比
は低下するので一層小さくなる。そこで、鉄鉱石の還元
反応を円滑に進めるために、酸素富化率の上限は９〜１
０ｖｏｌ％程度（熱風中酸素濃度が２９〜３０ｖｏｌ％
以下）であることが望ましい。また、高炉操業条件は、
溶銑の生産工程計画によっても支配される。溶銑１ｔ当
たりに必要な送風酸素量は一定であるから、酸素富化率
が与えられたとき、計画生産量に応じて送風流量が定ま
る。従って、酸素富化率が上昇するほど、送風流量を減
らさなければならないが、送風流量を減らすほど（風量
比Ｖ／Ｖ_inを小さくするほど）、微粉炭の燃焼焦点が羽
口近傍に移動して燃焼領域が狭くなると共に、レースウ
ェイも狭くなるので、未燃チャーの発生量も増加傾向と
なるという不利益が生じる。このような観点からは、酸
素富化率の上限は、各高炉に固有の値として定めるべき
であり、この発明では一律には定めない。

【００３０】また、風量比（Ｖ／Ｖ_in）の上限に関して
も、上述した理由により、各高炉に固有の生産計画に応
じて制約を受けるので、酸素富化率と同じように、この
発明では一律には定めない。

【００３１】この発明において、微粉炭の燃焼性を更に
向上させるために、羽口先温度を２０００℃以上にす
る。羽口先温度の調整は、先行設定される微粉炭吹込み
比、送風温度及び酸素富化率に応じて、送風中への湿分
添加量を調整して行なう。上記先行設定される操業条件
及び風量比がこの発明の範囲を満たす条件下において、
未燃チャーの発生量を更に減らすために、羽口先温度を
２０００℃以上にする。しかしながら、これを２３００
℃超えまで高めると、羽口耐火物の損傷が著しくなるの
で、これ以下の温度に抑えるべきである。

【００３２】この発明において、微粉炭の燃焼性を更に
向上させるために、微粉炭の粒度分布の管理を適切化す
る。この場合、高炉の送風羽口から吹き込まれる微粉炭
の粒径分布は、７４μｍ以下のものの割合が７５ｍａｓ
ｓ％以上を占めていることが必要である。そして、更
に、微粉炭の燃焼性を向上させるためには、その比表面
積を適切化することが必要である。微粉炭の比表面積を
増大させるためには、石炭粉砕機による粉砕を強化すれ
ばよい。粉砕強化方法として、例えば、既設粉砕装置を
使用する場合には給炭量（ｔ／ｈｒ）を一定値以下に減
らせばよい。

【００３３】図５に、一定の石炭粉砕装置を用い、給炭
量を変化させたときに得られる７４μｍ以下の部分が占
める割合の変化状況を示す。このように、給炭量を一定
値以下に減らすことにより、７４μｍ以下の部分が占め
る割合を安定して８０ｍａｓｓ％程度以上に調製するこ
とができる。そこで、石炭の粉砕強化による微粉炭の７
４μｍ以下のものの比率の安定的増加を、微粉炭の比表
面積の増加の観点から整理する。

【００３４】図６は、上述したように、石炭の粉砕を強
化した場合に、前述した（２）式を用いて算出した微粉
炭の比表面積と、７４μｍ以下のものの比率との関係を
示すものである。このように、石炭の粉砕を強化して得
られた微粉炭と、強化しない粉砕水準による微粉炭とを
用いて、高炉ガス多発型操業を、微粉炭吹込み比を１８
０ｋｇ／ｔ−ｈｍ以上で行なった場合の、微粉炭の比表
面積と微粉炭によるコークス置換率との関係を示したも
のが、図１に示したグラフである。

【００３５】この発明では、微粉炭の燃焼性を更に向上
させるための粒度分布管理の適切化として、図１及び図
６に基づき、７４μｍ以下のものの割合が７５ｍａｓｓ
％以上を占めており、しかもその比表面積が４０００ｃ
ｍ²／ｃｍ³以上のものを使用すべきである。しかしなが
ら、微粉炭の比表面積が５５００ｃｍ²／ｃｍ³を超える
と、微粉炭の流動特性が悪化し、配管内を気送搬送され
る微粉炭が、その配管系内で閉塞する事故が発生する。
閉塞は特に配管曲がり部分で発生する。また、図６から
もわかるように、微粉炭の比表面積を５５００ｃｍ²／
ｃｍ³超えに安定化させることは、粉砕装置に対する負
荷が大きすぎる。従って、微粉炭の比表面積は、４００
０〜５５００ｃｍ²／ｃｍ³の範囲内に限定すべきであ
る。

【００３６】

【実施例】この発明を実施例により更に詳しく説明す
る。炉内容積が２８２８ｍ³の高炉において、この発明
の範囲内に属する実施例と、従来操業のこの発明の範囲
外である比較例とにつき試験した。なお、実施例及び比
較例はいずれも高炉ガス多発型操業を前提としている。

【００３７】表１に、実施例１〜実施例６及び比較例に
おける操業条件と、主な操業成績及び炉内通気抵抗指数
Ｋの試験値とを示す。

【００３８】

【表１】

【００３９】試験は、出銑量を５７００ｔ／ｄの一定条
件下で行なった。各実施例の試験条件と結果についての
特記事項は次の通りである。なお、比較例の操業条件
は、微粉炭吹込み比を１９０ｋｇ／ｔ−ｈｍに設定した
場合の当該高炉における従来の操業条件の一例である。１．実施例１〜６及び比較例はいずれにおいても、炉内
通気抵抗指数（Ｋ）が良好水準に安定しており、安定し
た高炉操業が行なわれた。２．実施例１：これは、この発明における高炉操業条件
をいわばベース条件で行なったものに位置付ける。微粉
炭吹込み比１９５ｋｇ／ｔ−ｈｍで送風温度を比較的低
い１１５０℃にしたので、酸素富化率を比較例の４．３
ｖｏｌ％から４．６ｖｏｌ％に上げたものである。ここ
で、風量比１．５３は、生産工程計画で出銑量を５７０
０ｔ／ｄという支配的要因が前提条件として先行してい
るので、酸素富化率を４．６ｖｏｌ％とした場合にほぼ
決まる値である。また、このように風量比が比較的大き
いので、レースウェイの大きさを拡大させて微粉炭の燃
焼効率を改善するという観点からも有利である。ここで
は、送風温度の低下による省エネルギー効果が得られた
が、他方、微粉炭吹込みによるコークス置換率が０．７
０に低下し、燃料比もそれを反映して若干増加した。し
かしながら、実施例１では、高炉ガスの発熱量及び発生
量が増加したので、この発明の目的を達した。３．実施例２：実施例１に対して微粉炭の燃焼性を改善
するために、酸素富化率を上げると共に羽口先温度を上
げ、レースウェイ内での微粉炭燃焼効率を上げるために
風量比を少し下げたものである。その結果、実施例１に
おけるよりも微粉炭吹込みによるコークス置換率が上昇
して従来水準に回復した。４．実施例３：微粉炭吹込み比を、２００ｋｇ／ｔ−ｈ
ｍまで高めた代りに、送風温度を１１００℃に低下させ
て省エネルギーを確保したものである。微粉炭の燃焼性
維持のために、酸素富化率を７０．ｖｏｌ％の高水準に
すると共に、レースウェイ内での微粉炭燃焼効率を維持
するために風量比を下げたものである。その結果、微粉
炭によるコークス置換率は維持された。ところが、コー
クス比の上昇により燃料比が少し上昇した。しかしなが
ら、高炉ガスの発熱量及び発生量ともに、実施例１と比
較しても更に上昇した。５．実施例４：微粉炭吹込み比を、更に高めて２０５ｋ
ｇ／ｔ−ｈｍとした代りに、送風温度を１０５０℃に低
下させて省エネルギーを確保したものである。この場合
も酸素富化率を７．０ｖｏｌ％に設定した。そのため羽
口先温度は実施例３よりも低下した。その結果、微粉炭
吹込みによるコークス置換率が０．７０に低下したが、
高炉ガスの発生量がかなり増加した。６．実施例５：実施例４における微粉炭吹込みによるコ
ークス置換率を高水準に回復させると共に、その他の操
業成績を維持するために、微粉炭の粒径を７４μｍ以下
のものが７５ｍａｓｓ％以上を満たし、且つその比表面
積を、４０００ｃｍ²／ｃｍ³から４６００ｃｍ²／ｃｍ³
に上昇させたものである。その結果、ねらい通りの操業
成績が得られた。７．実施例６：実施例の最高レベルの操業として、微粉
炭吹込み比を、更に高めて２１０ｋｇ／ｔ−ｈｍとした
代りに、送風温度を１０００℃まで低下させた、微粉炭
多量吹込み、低風熱操業を目指した。そのために、微粉
炭の粒径を７４μｍ以下のものが７５ｍａｓｓ％以上を
満たし、且つその比表面積を、５２００ｃｍ²／ｃｍ³に
上昇させたものである。その結果、ねらい通りの優れた
操業成績が得られた。

【００４０】上記試験によれば、高炉ガス多発型操業に
おいて、１８０ｋｇ／ｔ−ｈｍ以上の微粉炭大量吹込み
において、送風温度を１１５０℃以下、更に低くは１０
００℃まで下げて、省エネルギー操業を行なっても、熱
風の酸素富化率と風量比との適正化、更には、羽口先温
度、並びに微粉炭の粒度分布及び比表面積の適切な調整
管理により、微粉炭によるコークス置換率を高水準に維
持して高炉燃料比の低減が、安定した操業状態で達成さ
れることが明らかとなった。

【００４１】

【発明の効果】この発明によれば、微粉炭の多量吹込み
操業下において、送風温度を低下させても、安定した高
炉操業が可能となる。その結果、溶銑製造コストの低減
に大きく寄与し得る。更に、高炉から排出される炉頂ガ
スから高炉ガスとして、は高発熱量の可燃性ガスを大量
に回収することが可能となり、製鉄所全体における製造
コストの削減に対しても大きく寄与し得る。また、送風
温度の低下が可能となり、熱風を製造する熱風炉の負荷
を軽減することも可能となり、その延命にも効果が発揮
され得る。この発明によれば、以上述べた多くの効果が
得られる微粉炭多量吹込み高炉の操業方法を提供するこ
とができ、工業上有益な効果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の課題解決の基礎となった試験調査結
果を示すものであり、微粉炭の比表面積と微粉炭による
コークス置換率との間を示すグラフである。

【図２】この発明の課題解決の基礎となった期間におけ
る、高炉操業条件と溶銑Ｓｉ含有率及び炉内通気抵抗指
数（Ｋ）の推移を示すグラフである。

【図３】図２の試験調査期間における送風温度（Ｔ_b）
と微粉炭吹込み比（ＰＣＲ）との関係（同図中の記号
●）と、従来の操業実績期間において、微粉炭の粒径を
７４μｍ以下の部分の割合を７５ｍａｓｓ％以上に管理
するのみにとどめ、熱風酸素富化率を５．２ｖｏｌ％で
操業したときの送風温度（Ｔ_b）と微粉炭吹込み比（Ｐ
ＣＲ）との関係（同図中の記号○）とを、比較するグラ
フである。

【図４】この発明の実施形態を説明する、高炉への微粉
炭吹込み操業における概略フロー図である。

【図５】この発明の実施の形態を決定するための基礎デ
ータとなったものであって、一定の石炭粉砕装置を用い
て微粉炭を調製した場合の、給炭量と７４μｍ以下の部
分が占める割合との関係を示すグラフである。

【図６】この発明の実施の形態を決定するための基礎デ
ータとなったものであって、石炭の粉砕を強化した場合
の、微粉炭の比表面積と、７４μｍ以下のものの比率と
の関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１石炭２粉砕機３微粉炭４微粉炭ホッパー４ａ切出し調整装置５粉体搬送用空気６配管７粉体分配器８送風羽口９ブローパイプ１０粉体吹込みランス１１熱風１２プラスティック粉粒１３廃プラスティック粉用ホッパー１４レースウェイ１５高炉１６コークス層１７炉芯

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者高井力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 BD00 BD01 BD03 BD04 BE03 BE06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】送風羽口より熱風と共に微粉炭を炉内に
吹き込む高炉の操業方法において、前記微粉炭を１８０ｋｇ／ｔ−ｈｍ以上吹き込み、送風
する前記熱風の温度を１１５０℃以下とし、且つ、当該
熱風の酸素富化率を４．５ｖｏｌ％以上に調整し、しか
も、下記（１）式で定義される風量比Ｖ／Ｖ_inを、１．
３５以上に調整することを特徴とする、微粉炭多量吹込
み高炉の操業方法。Ｖ／Ｖ_in＝｛（Ｖ_b＋Ｖ_O2）／Ｖ_in｝‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥（１）但し、Ｖ_b：送風流量（Ｎｍ³／ｍｉｎ）Ｖ_O2：富化酸素流量（Ｎｍ³／ｍｉｎ）Ｖ_in：炉内容積（ｍ³）
【請求項２】請求項１記載の発明に係る高炉の操業方
法に、更に、羽口先温度を２０００〜２３００℃の範囲
内に調整することを付加することを特徴とする微粉炭多
量吹込み高炉の操業方法。
【請求項３】前記送風羽口から吹き込まれる微粉炭と
して、その粒径分布が７４μｍ以下の部分の割合が７５
ｍａｓｓ％以上であって、且つその比表面積が４０００
〜５５００ｃｍ²／ｃｍ³の範囲内にあるものを使用する
ことを特徴とする、請求項１又は請求項２記載の微粉炭
多量吹込み高炉の操業方法。