JP2007239019A - 炭材予熱吹込み高炉操業方法 - Google Patents

Abstract

【課題】微粉炭吹込み高炉操業において、コークス比を低減するとともに、溶銑を所定の温度で安定して出銑する。
【解決手段】羽口から炭材を吹き込む高炉操業方法において、炭材（例えば、微粉炭）を、炭材中の水分が気化する温度以上、炭材中の揮発分が揮発しない温度（好ましくは、２００℃）以下に予熱し、羽口から吹き込むことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、羽口から炭材を加熱して吹き込む高炉の操業方法に関するものである。

従来から、高炉操業においては、コークス比の低減を図るため、微粉炭を羽口から熱風とともに炉内に吹き込む操業が行われている（例えば、非特許文献１、参照）。微粉炭は、羽口前のレースウェイで燃焼し、燃焼熱と燃焼ガスがコークス比の低減に寄与するが、微粉炭は、レースウェイ内で完全には燃焼せず、通常、“チャー”と呼ばれる未燃焼分が炉芯内に堆積する。

“チャー”の堆積量が多いと、微粉炭吹込みによるコークス比の低減効果は小さく、さらに、炉内の通気性を悪化させるので、操業が不安定となる。その結果、炉下部での熱バランスが安定せず、溶銑温度に不均衡が生じたり、出銑比が低下する。

そのため、羽口から吹き込む微粉炭を加熱して燃焼性を改善する方法が提案されている（例えば、特許文献１及び２、参照）。例えば、特許文献１には、微粉炭を予め２００℃以上に加熱し、熱風とともに高炉内に吹き込む微粉炭吹込み方法が開示されている。

しかし、微粉炭を加熱し燃焼性を高め、吹込み量を増加しても、コークス比の低減や、その他の操業上の効果が得られない場合がある。

それは、羽口内での実ガスボリュームが大きくなるため、炉内における圧損が大きくなり、その結果、高出銑比操業が難しくなるからである。

特開平０４−３５４８１０号公報 特開平０１−０２８３１１号公報 日本鉄鋼協会編：第１４６、１４７回西山記念技術講座 製銑技術の最近の進歩と将来

本発明は、上記要望に鑑み、微粉炭吹込み高炉操業において、コークス比を低減するとともに、溶銑を所定の温度で安定して出銑することを課題とする。

溶銑を所定の温度で安定して出銑するためには、炉下部における熱バランスを安定的に維持する必要がある。コークスを微粉炭に置換する際、炉下部での有効熱量（以下「炉下部発熱量」という。）は、コークスの方が微粉炭より大きいため、微粉炭のコークスとの置換率は１未満である。

炉下部発熱量は、炭材が燃焼してＣＯを発生するまでの部分燃焼熱から、１４００℃までの昇温に必要な熱量を差し引いたもので定義される指標であるから、微粉炭を加熱して吹き込めば、微粉炭の炉下部発熱量を増加することができる。その結果、微粉炭のコークスとの置換率を増加することができ、還元材比が一定でも、コークス比を低減することができる。

そして、本発明者は、微粉炭中の揮発分が揮発しない温度範囲において微粉炭を予熱すれば、微粉炭中の水分を除去、又は、充分に低減することができ、その結果、炉下部において、実ガスボリュームを殆ど変えることなく、炉下部への投入熱量を増加することができ、微粉炭とコークスとの置換率を高くすることができることを見いだした。

本発明は、上記知見に基づいてなされたもので、その要旨は以下のとおりである。

（１） 羽口から炭材を吹き込む高炉操業方法において、炭材を、炭材中の揮発分が揮発し始める温度未満に予熱し、羽口から吹き込むことを特徴とする炭材予熱吹込み高炉操業方法。

（２） 前記炭材中の揮発分が揮発し始める温度が２００℃であることを特徴とする前記（１）に記載の炭材予熱吹込み高炉操業方法。

（３） 前記炭材を、炭材中の水分が気化する温度以上に予熱することを特徴とする前記（１）又は（２）に記載の炭材予熱吹込み高炉操業方法。

（４） 前記炭材を、加熱した炭材搬送空気中又は窒素中で予熱することを特徴とする前記（１）〜（３）のいずれかに記載の炭材予熱吹込み高炉操業方法。

（５） 前記炭材を、羽口直前の炭材搬送ラインに配置した加熱装置で予熱することを特徴とする前記（１）〜（３）のいずれかに記載の炭材予熱吹込み高炉操業方法。

（６） 前記炭材が微粉炭であることを特徴とする前記（１）〜（５）のいずれかに記載の炭材予熱吹込み高炉操業方法。

本発明によれば、水分を低減した微粉炭を炉芯部まで吹き込むことができるので、水分に起因する吸熱反応の抑制と、微粉炭の顕熱により、実質的な炉下部への投入熱量を増加することができる。それ故、本発明は、コークス比を低減しながら、溶銑を所定の温度で安定して出銑することができ、出銑比を高位に維持することが可能である。

溶銑を所定の温度で安定して出銑するためには、炉下部熱バランスを維持させる必要がある。本発明者は、炭材中の水分に起因する吸熱反応が、炉下部熱バランスを不均衡化する原因であると考え、炭材中の水分を除去することを試みた。

炭材中の水分を除去するためには、炭材を加熱する必要があるが、炭材を高温に加熱すると、微粉炭中の揮発分が揮発し、揮発分が抜けた微粉炭の燃焼性は低下する。また、微粉炭の加熱中に揮発分が揮発すると、微粉炭の取り扱いに危険が伴う。

この危険を避けるために、炭材を、吹き込む直前に高温に急速加熱する方法も考えられるが、炭材中の水分を充分に低減できない。

したがって、炭材中の水分を除去又は低減するためには、水分が気化する温度以上で、かつ、炭材から揮発分が揮発し始める温度未満で、所定の時間、炭材を予熱する必要がある。

炭材から揮発分が揮発し始める温度は、炭材の銘柄、種類によって異なるので、特定の温度に特定できないが、２００℃以下であれば、銘柄、種類にかかわらず、可燃性の揮発分は殆ど揮発しない。

本発明者は、２００℃以下の温度範囲で、微粉炭の加熱温度を変えて、羽口から吹き込み、コークス比の低減程度と予熱温度との関係を実験的に調査した。その結果を、図１に示す。図から、微粉炭を１００〜２００℃の低温域に加熱すると、コークス比を、大幅に、１０〜１６Ｋｇ／ｔ低減できることが解る。

１００〜２００℃の予熱温度は、特許文献１の微粉炭加熱温度より低いので、予熱により微粉炭の燃焼性が一段と向上したとは考え難いから、コークス比の大幅な低減は、１００〜２００℃での低温予熱により、吸熱反応の原因となる水分が除去又は充分に低減されたことによるものと考えられる。

さらに、水分が除去又は充分に低減された微粉炭を吹き込むことにより、炉芯部まで微粉炭の顕熱が持ち込まれることとなり、実質的な炉下部への投入熱量が増加したことも、コークス比の大幅な低減に寄与している。

このように、本発明者は、微粉炭の低温予熱により、実質的な炉下部への投入熱量を増加せしめ、コークス比を大幅に低減することができるとの知見を見いだした。

上記予熱では、微粉炭を、２００℃以下の温度（揮発分が揮発しない温度）に予熱したが、予熱に際しては、燃焼性の維持及び危険防止の観点から、揮発分の揮発は避ける必要があるので、予熱温度の上限は、揮発分が揮発し始める温度未満とする。

なお、揮発分が揮発し始める温度は、前述したように、銘柄、種類によって異なるので、特定の温度に特定することができない。

また、予熱温度の下限は、特に限定する必要がないが、効率よく水分の除去又は充分な低減を図るためには、炭材中の水分が気化する温度以上に予熱することが好ましい。

本発明によれば、微粉炭中の水分を除去又は充分に低減することができるので、炉下部において、実ガスボリュームを殆ど変えることなく、炉下部への投入熱量を増加することができる。そして、その結果、微粉炭とコークスとの置換率を高くすることができるのである。

羽口から吹き込む炭材の予熱は、特定の予熱方法又は予熱手段に限定されないが、炭材を羽口に送給する炭材搬送空気又は窒素を所要温度に加熱して行うか、又は、羽口直前の炭材搬送ラインに配置した加熱装置で行うのが、現状の高炉設備を利用できる点で好ましい。

次に、本発明の実施例について説明するが、実施例の条件は、本発明の実施可能性及び効果を確認するために採用した一条件例であり、本発明は、この一条件例に限定されるものではない。本発明は、本発明の要旨を逸脱せず、本発明の目的を達成する限りにおいて、種々の条件を採用し得るものである。

（実施例１）
内容積４８００ｍ³の高炉において、最初、コークス比３４０ｋｇ／ｔ、微粉炭比１５５ｋｇ／ｔで操業した。微粉炭の吹込み温度は５０℃であった。微粉炭は、水分を２％含んでいたが、搬送空気を加熱して、微粉炭を１５０℃まで予熱した。

その結果、微粉炭中の水分は０．５％まで低下し、溶銑温度１５２５℃を安定的に維持しながら、コークス比を９ｋｇ／ｔ低減することができた。

（実施例２）
内容積４８００ｍ³の高炉において、最初、コークス比３４０ｋｇ／ｔ、微粉炭比１５５ｋｇ／ｔで操業した。微粉炭の吹込み温度は５０℃であった。微粉炭は、水分を２％含んでいたが、ディストリビューター以降の微粉炭搬送ラインにヒーターを設置して、微粉炭を２００℃まで予熱した。

その結果、微粉炭中の水分はなくなり、溶銑温度１５２５℃を安定的に維持しながら、コークス比を１４ｋｇ／ｔ低減することができた。

本発明によれば、前述したように、水分を低減した微粉炭を炉芯部まで吹き込むことができるので、水分に起因する吸熱反応の抑制と、微粉炭により持ち込む顕熱により、実質的な炉下部への投入熱量を増加することができる。それ故、本発明は、溶銑を所定の温度で安定して出銑することができるので、出銑比が高く、高炉操業において、利用可能性が大きいものである。

微粉炭予熱温度とコークス比の低減との関係を示す図である。

Claims (6)

1. 羽口から炭材を吹き込む高炉操業方法において、炭材を、炭材中の揮発分が揮発し始める温度未満に予熱し、羽口から吹き込むことを特徴とする炭材予熱吹込み高炉操業方法。
2. 前記炭材中の揮発分が揮発し始める温度が２００℃であることを特徴とする請求項１に記載の炭材予熱吹込み高炉操業方法。
3. 前記炭材を、炭材中の水分が気化する温度以上に予熱することを特徴とする請求項１又は２に記載の炭材予熱吹込み高炉操業方法。
4. 前記炭材を、加熱した炭材搬送空気中又は窒素中で予熱することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の炭材予熱吹込み高炉操業方法。
5. 前記炭材を、羽口直前の炭材搬送ラインに配置した加熱装置で予熱することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の炭材予熱吹込み高炉操業方法。
6. 前記炭材が微粉炭であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の炭材予熱吹込み高炉操業方法。

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