JP2010047798A - Coke-charging tank and method for operating vertical furnace using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、コークス充填槽と、これを用いて処理したコークスを高炉等で使用する竪型炉の操業方法に関する。 The present invention relates to a coke filling tank and a vertical furnace operating method in which coke treated using the coke is used in a blast furnace or the like.
高炉による溶鉄製造においては、炉頂から焼結鉱、塊鉱石等の塊状鉄原料及び、熱源や還元材源となる塊状のコークスが装入される。そして、炉下部の羽口から炉内へ吹込まれる高温の空気により炉内のコークスや微粉等の吹きこみ還元材がガス化して高温の還元ガスが発生し、該高温ガスが炉内に充填された前記鉄原料やコークス粒子間の間隙を炉頂へ向けて流れ、これら鉄鉱石類やコークスを昇温すると同時に、鉄鉱石類の還元及び溶融を行なう。したがって、前記粒子間の間隙が適正に確保されていないと、炉内の通気抵抗が上昇して装入物降下不順や吹き抜けといった異常現象が発生し、安定な操業が行なわれなくなるばかりか、高炉の生産性が低下する。すなわち、高炉操業には、充填層の通気性の確保が非常に重要である。特に、鉄原料が溶融してメタル・スラグの液滴となる炉下部においては充填層はコークスで構成され、その通気性の良否が操業安定性に大きな影響を及ぼす。 In molten iron production by a blast furnace, massive iron raw materials such as sintered ore and massive ore and massive coke serving as a heat source and reducing material source are charged from the top of the furnace. Then, the high-temperature air blown into the furnace from the tuyeres at the bottom of the furnace gasifies the blow-in reducing material such as coke and fine powder in the furnace to generate high-temperature reducing gas, and the high-temperature gas fills the furnace. The gap between the iron raw material and the coke particles is flowed toward the top of the furnace, and the iron ore and coke are heated, and at the same time, the iron ore is reduced and melted. Therefore, if the gaps between the particles are not properly secured, the ventilation resistance in the furnace is increased and abnormal phenomena such as unsuccessful charging and blowout occur, and stable operation cannot be performed. Productivity is reduced. That is, it is very important to ensure the air permeability of the packed bed for blast furnace operation. In particular, in the lower part of the furnace where the iron raw material is melted to form metal slag droplets, the packed bed is made of coke, and the quality of the air permeability greatly affects the operational stability.
高炉内の主なコークス粉発生領域は炉下部滴下帯とレースウェイ内である(例えば、非特許文献1参照。)。これは、高炉内で反応劣化したコークスが、移動充填層内の機械的磨耗やレースウェイ内での衝撃を受けた際に脆弱部が剥離して粉となるためであると考えられる。 The main coke powder generation area in the blast furnace is in the furnace lower dropping zone and the raceway (see, for example, Non-Patent Document 1). This is presumably because the coke that had undergone reaction degradation in the blast furnace peeled off into brittle parts when subjected to mechanical wear in the moving packed bed or impact in the raceway.
コークスからの粉発生を抑制する手段として、回転強度(代表としてJISK2151で規定されるDI150/15)の高いコークスの使用が挙げられる。例えば、非特許文献2にはコークス回転強度DI150/15の上昇による炉芯部粉率低減が記載されており、回転強度の高いコークスの使用は高炉の通気性改善に有効である。
As a means for suppressing the generation of powder from coke, use of coke having high rotational strength (typically DI150 / 15 defined by JISK2151) can be mentioned. For example, Non-Patent
一方、コークスが製造されてから高炉に装入されるまでに回転強度が発現する処理を加えることができれば、炉内の通気性が向上することで生じた通気面での余裕を出銑量の増加や、コークス比の削減および微粉炭比の上昇等に振り替えることが可能となり、高炉操業として享受するメリットは大きい。強度の高いコークスを製造する方法として、コークス炉から排出された赤熱コークスにコールタールの高沸点留分を吹き込こむことにより冷間強度を上昇させる技術が知られている(例えば、特許文献1参照。)。
上記のように、JISK2151に規定されるDI150/15に代表される回転強度の高いコークスの使用は、高炉の通気性改善に有効であることが知られている。しかしながら、高強度コークスの製造に適した石炭は一般に高価であり、製造コスト面で不利となる。従って、コスト増加を勘案すると使用する石炭の品位向上によるコークス強度改善には制限がある。 As described above, it is known that the use of coke having a high rotational strength typified by DI150 / 15 defined in JISK2151 is effective in improving the air permeability of the blast furnace. However, coal suitable for producing high-strength coke is generally expensive and disadvantageous in terms of production cost. Therefore, considering the cost increase, there is a limit to the improvement of coke strength by improving the quality of coal used.
一方、コークス炉から排出された赤熱コークスにコールタールの高沸点留分を吹き込こむことにより冷間強度を上昇させる技術では、タールの事前処理や吹き込み装置および吹き込み個所での排ガス処理設備等が必要であり、運転コストがかかるという問題がある。 On the other hand, in the technology to increase the cold strength by blowing high-boiling fraction of coal tar into red hot coke discharged from the coke oven, tar pretreatment, blowing equipment, exhaust gas treatment equipment at the blowing location, etc. There is a problem that it is necessary and requires operating costs.
従って本発明の目的は、このような従来技術の課題を解決し、コークスの原料炭の変更によるコスト増加、製品コークスに対する煩雑な事前処理を伴うことなく、高炉等の竪型炉に装入されたコークスの炉内粉化を抑制することによる安定した竪型炉操業を可能とする、竪型炉の操業方法を提供することにある。 Therefore, the object of the present invention is to solve such problems of the prior art, and to be charged in a vertical furnace such as a blast furnace without increasing the cost by changing the coking coal, and complicated pretreatment for product coke. Another object of the present invention is to provide a vertical furnace operating method that enables stable vertical furnace operation by suppressing the pulverization of coke in the furnace.
また、本発明の他の目的は上記の竪型炉の操業方法に用いるコークス充填槽を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide a coke filling tank used in the above-described method for operating a vertical furnace.
このような課題を解決するための本発明の特徴は以下の通りである。
(1)コークス炉から竪型炉へのコークス搬送ライン中に設置される縦型のコークス充填槽であって、該コークス充填槽の上部からコークスを装入し、下部からコークスを排出する機構を有し、前記コークス充填槽内でコークスを攪拌してコークス表面に摩擦力を付与するための攪拌装置を有することを特徴とするコークス充填槽。
(2)、(1)に記載のコークス充填槽を用いてコークスに摩擦力を付与し、該コークスの回転強度を上昇させた後に竪型炉へ装入することを特徴とする竪型炉の操業方法。
(3)、(2)に記載の方法で回転強度を上昇させたコークスを、竪型炉の無次元半径で0〜0.3の範囲である半径方向中心部を含む範囲に装入することを特徴とする竪型炉の操業方法。
The features of the present invention for solving such problems are as follows.
(1) A vertical coke filling tank installed in the coke conveyance line from the coke oven to the vertical furnace, and a mechanism for charging coke from the upper part of the coke filling tank and discharging the coke from the lower part. And a coke filling tank having a stirring device for stirring the coke in the coke filling tank and applying a frictional force to the coke surface.
(2) A vertical furnace characterized in that, by using the coke filling tank according to (1), a frictional force is applied to the coke, and the rotational strength of the coke is increased and then charged into the vertical furnace. Operation method.
(3) The coke whose rotational strength has been increased by the method described in (2) is charged into a range including a radial center that is a range of 0 to 0.3 in the dimensionless radius of the vertical furnace. A vertical furnace operating method characterized by
本発明によれば、コークス製造時のコスト上昇を伴うことなく、コークスの回転強度の改善が可能となり、通気抵抗の低下により竪型炉安定操業に寄与するとともに、出銑量の増加や、コークス比の削減および微粉炭比の増加等、竪型炉操業の自由度が拡大する効果を得ることができる。 According to the present invention, it is possible to improve the rotational strength of coke without increasing the cost during the production of coke, and contribute to stable operation of the vertical furnace due to a decrease in ventilation resistance. It is possible to obtain the effect of increasing the freedom of vertical furnace operation, such as reducing the ratio and increasing the pulverized coal ratio.
本発明は、前記課題を解決するために、コークスの搬送過程においてコークスの回転強度を向上させて、これを高炉等の竪型炉に装入することでコークスの炉内粉化を抑制するものである。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention suppresses the coke in-furnace pulverization by improving the rotational strength of the coke during the coke conveyance process and charging it into a vertical furnace such as a blast furnace. It is.
コークスが脆弱部分を有する場合には、竪型炉装入前にコークスに与える衝撃をどんなに小さくしても、炉内で粉化が発生する。そこで本発明者らは、竪型炉装入前にコークスに与える衝撃を逆に大きくすることで、コークスの表面の脆弱部分を予め粉化させ、この粉状部を除去した後に竪型炉に装入することで、コークスの回転強度を向上させ、炉内でのコークスの粉化を抑制できると考えた。以下、竪型炉として高炉を用いる場合として本発明を説明する。 If the coke has a fragile portion, pulverization occurs in the furnace no matter how small the impact applied to the coke before charging the vertical furnace. Therefore, the present inventors conversely increase the impact applied to the coke before charging the vertical furnace, thereby preliminarily pulverizing the fragile part of the surface of the coke, and removing the powdery part into the vertical furnace. It was thought that by charging, the rotational strength of coke could be improved and coke pulverization in the furnace could be suppressed. Hereinafter, the present invention will be described as a case where a blast furnace is used as a vertical furnace.
コークスの高炉装入前の処理設備としては乾式消化設備(CDQ)が知られている。これは、製造された赤熱コークスの顕熱回収を目的とした設備である。一方、顕熱回収の過程で充填層内を降下することにより、回転強度が上昇する効果も発現している。この効果は磨耗の影響であると考えられている。 A dry digestion facility (CDQ) is known as a processing facility before charging blast furnace with coke. This is a facility for the purpose of sensible heat recovery of the produced red hot coke. On the other hand, the effect of increasing the rotational strength is also exhibited by descending the packed bed during the sensible heat recovery process. This effect is believed to be an effect of wear.
従って、CDQと同様にコークスに磨耗を加えることで、コークスの回転強度を向上可能であると考えられる。本発明はCDQ設備と同等の規模の縦型のコークス充填槽をコークス炉から高炉への搬送過程に設置し、該充填槽内移動時の磨耗による回転強度改善処理をコークス炉から高炉の間で行なうことにより、コークスの品質改善を図るものである。高炉装入時のコークスの回転強度が上昇しさえすれば、前述のように通気抵抗が低下し安定操業に寄与するとともに、出銑量の増加や、コークス比の削減および微粉炭比の上昇等、高炉操業として享受するメリットは大きい。 Therefore, it is considered that the rotational strength of the coke can be improved by adding wear to the coke as in the case of CDQ. In the present invention, a vertical coke filling tank of the same scale as the CDQ equipment is installed in the transfer process from the coke oven to the blast furnace, and the rotational strength improvement treatment due to wear during movement in the filling tank is performed between the coke oven and the blast furnace. By doing so, the quality of coke is improved. As long as the rotational strength of the coke at the time of charging the blast furnace increases, the ventilation resistance decreases and contributes to stable operation as described above, while increasing the output, reducing the coke ratio and increasing the pulverized coal ratio, etc. The benefits of blast furnace operation are great.
縦型のコークス充填槽として、例えばホッパーを用いてコークス同士を擦り合わせ、コークスの表面に摩擦力を加えることで、コークスを塊状部と粉状部とに分離し、分離した回転強度の高い塊状部を竪型炉に装入して使用することで炉内粉化を防止できる。 As a vertical coke filling tank, for example, the coke is rubbed together using a hopper, and the coke is separated into a lump part and a powdery part by applying a frictional force to the surface of the coke. It is possible to prevent in-furnace pulverization by using the part in a vertical furnace.
ホッパー使用においては、ホッパー内部におけるコークスの積層により、ホッパー下部のコークスに圧縮力が加わり、また切り出しの際、摩擦力が加わることで、コークス表面の脆弱部分だけでなく、コークス内部に存在する亀裂原因によるコークスの破壊を促進させて、より多量の粉状部を発生させて、これを分離することができる。摩擦力と圧縮力とが合わせて付加されると、更に良い効果を発揮できる。圧縮力を高めるのにはホッパーを大型化してホッパー内部におけるコークスの積層高さを高めればよいが、ホッパー大型化には高額な建設費が必要になる。 When using the hopper, the coke layered inside the hopper adds a compressive force to the coke below the hopper, and a frictional force is applied when cutting, so that cracks exist not only in the brittle part of the coke surface but also inside the coke. The destruction of coke due to the cause can be promoted, and a larger amount of powdery parts can be generated and separated. When the frictional force and the compressive force are added together, a better effect can be exhibited. In order to increase the compressive force, the hopper can be enlarged to increase the coke stacking height inside the hopper, but an expensive construction cost is required to increase the hopper size.
そこで本発明においては、コークスに摩擦力を主として加えることにより、コークスを塊状部と粉状部とに分離することにした。コークスに摩擦力や圧縮力を付与するためには、コークス同士をこすり合わせればよいので、通常のホッパー等へ落下させるだけでも一定の効果は得られるが、脆弱部分の粉状化を促進するために、ホッパー内に貯蔵されたコークスを攪拌する攪拌装置を設けることで、コークスに摩擦力を主として加え、ホッパーを大型化することなくコークスの高強度化を促進することができる。 Therefore, in the present invention, the coke is separated into a massive part and a powdery part by mainly applying a frictional force to the coke. In order to give frictional force or compressive force to coke, it is only necessary to rub the coke together, so even if it is dropped to a normal hopper etc., a certain effect can be obtained, but to promote pulverization of the fragile part Further, by providing a stirring device for stirring the coke stored in the hopper, it is possible to mainly increase the strength of the coke without adding a frictional force to the coke and increasing the size of the hopper.
以下、図面を用いて本発明を詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図5は従来技術の一例であり、コークス炉1から高炉6に至るコークス搬送ラインを示す。図1は本発明の一実施形態であり、図5のコークス炉1から高炉6に至る途中に貯蔵、排出機能を有するコークス充填槽4を任意数設けることにより、コークス充填槽4内をコークスが降下する際の磨耗により回転強度を上昇させることができる。CDQ2が既設の場合は、図1に示すようにCDQ2と高炉6の間の任意の個所にコークス充填槽4を設置することが望ましい。コークス充填槽4の規模は任意であるが、移動層内の磨耗による回転強度改善を勘案すると円筒部の直径6〜9m、高さ10〜20m程度の、CDQと同程度の規模が望ましい。
FIG. 5 is an example of the prior art, and shows a coke conveyance line from the coke oven 1 to the
図2にコークス充填槽4の攪拌装置の一実施形態を、図3にコークス充填槽4の攪拌装置の他の一実施形態を示す。コークス充填槽4は、コークス炉から高炉へのコークス搬送ライン中に設置され、コークス充填槽4の上部からコークスを装入し、下部からコークスを排出する機構を有し、コークス充填槽4内でコークスを攪拌してコークス表面に摩擦力を付与するための攪拌装置10を有している。図2において攪拌装置10はロッド11と回転翼12とからなり、ロッド11を矢印で示すように回転させることでコークス充填槽4内のコークス13を攪拌して、摩擦力を加え、コークス13の脆弱部分の粉状化を促進する。また図3においては、攪拌棒14によりコークス13を攪拌する。
FIG. 2 shows an embodiment of the stirring device for the coke filling tank 4, and FIG. 3 shows another embodiment of the stirring device for the coke filling tank 4. The coke filling tank 4 is installed in a coke conveyance line from the coke oven to the blast furnace, and has a mechanism for charging the coke from the upper part of the coke filling tank 4 and discharging the coke from the lower part. A stirring
コークス充填槽4の付帯設備としては、図2、3に示すように、コークス充填槽4上部からコークスを装入するためにコークスを搬送するバケットコンベア15等の輸送機器、コークス充填槽4下部からコークスを排出するフイーダー16等の機器が必要である。また、本発明ではコークス充填槽4内で粉が発生するので、それらを高炉へ装入する前に除去する必要がある。コークス充填槽4の下部に篩い17を設置しても良いし、コークス充填槽4〜貯骸槽(コークス貯留槽)5間に篩いを設置しても良い。コークス炉〜貯骸槽5間に篩いが設置されている場合は、コークス充填槽4を既設篩いの上流側に設置して既設篩いを利用しても良い。また、既設の貯骸槽5下の篩いを利用しても良い。なお、高炉へ搬送するコークスの全量を本発明を用いて処理することが望ましいが、その一部のみを処理して高炉に装入する場合であっても効果があり、処理量の選択は任意である。
As ancillary equipment of the coke filling tank 4, as shown in FIGS. 2 and 3, from the lower part of the coke filling tank 4, a transport device such as a
コークスの一部のみを処理する場合には、高炉の無次元半径で0〜0.3の範囲である半径方向中心部を含む範囲に装入することが好ましい。高炉の炉芯、炉床は炉中心部に装入されたコークスで構成されることが知られている。粉化が防止され、高強度のコークスを炉中心に供給、すなわち炉床に主に供給することで溶銑滓が流れやすいような空隙が確保されたコークス充填層で炉床を健全にすることができ、高炉操業が安定化する。従って、炉中心部に装入されるコークスを選択的に本発明により処理することも運用方法の一つに挙げられる。 When only a part of the coke is treated, it is preferable to charge the coke in a range including a radial central portion which is a range of 0 to 0.3 in the dimensionless radius of the blast furnace. It is known that the core and hearth of a blast furnace are composed of coke charged in the center of the furnace. Pulverization is prevented and high-strength coke is supplied to the furnace center. This will stabilize the blast furnace operation. Accordingly, one of the operation methods is to selectively treat the coke charged to the furnace center according to the present invention.
内容積5000m3の高炉におけるコークス搬送ラインに対して本発明を適用した。出銑量11000T/日、コークス比380kg/tの操業において、使用コークスの25mass%を、図2に示すものと同様の、円筒部の直径9m、高さ18mのコークス充填槽を経由して高炉へ搬送した。本実施例においては既にCDQが設置されていたため、コークス充填槽は図1に示したようにCDQと高炉貯骸槽の間に設置した。 The present invention was applied to a coke transport line in a blast furnace having an internal volume of 5000 m 3 . In operation with an output of 11000 T / day and a coke ratio of 380 kg / t, 25 mass% of the coke used is a blast furnace through a coke filling tank having a diameter of 9 m and a height of 18 m, similar to that shown in FIG. It was conveyed to. Since CDQ was already installed in this example, the coke filling tank was installed between CDQ and the blast furnace storage tank as shown in FIG.
CDQ出側と、本発明によるコークス充填槽出側でコークスを採取し、コークス炉の操業および使用石炭が同一の条件において各々の回転強度DI150/15を測定した。結果を表1に示す。 Coke was sampled on the CDQ exit side and the coke filling tank exit side of the present invention, and the rotational strength DI 150/15 was measured under the same conditions for the operation of the coke oven and the coal used. The results are shown in Table 1.
コークス充填槽で処理することで、コークスの回転強度が改善することが確認された。 It was confirmed that the rotational strength of the coke was improved by processing in the coke filling tank.
次に、コークス充填槽で処理したコークス等を用いて高炉の操業(操業No.1〜3)を行なった。図4に高炉に装入した鉱石20、コークス21の無次元半径位置での分布を示す。操業No.1はコークス充填槽での処理を行わない、従来のコークスをコークス21として用いた場合、操業No.2、3は図4におけるコークス21bのみにコークス充填槽で処理したコークスを、コークス21aに従来のコークスを用いた場合である。表2に高炉操業結果を示す。
Next, blast furnace operation (operation Nos. 1 to 3) was performed using coke treated in a coke filling tank. Fig. 4 shows the distribution of
本発明適用により、操業No.1(比較例)と同一の操業条件において操業No.2(本発明例)では通気抵抗指数が低減した。その結果、操業が安定化したので操業No.3ではコークス比を低減した操業を行なった。操業No.3では、操業No.1(比較例)と同等の通気抵抗指数での低コークス比操業が可能となった。
By applying the present invention, the operation No. No. 1 (comparative example) under the same operating conditions. In 2 (invention example), the ventilation resistance index was reduced. As a result, since the operation was stabilized, the operation No. In
1 コークス炉
2 CDQ
3 湿式消火装置
4 コークス充填槽
5 貯骸槽
6 高炉
10 攪拌装置
11 ロッド
12 回転翼
13 コークス
14 攪拌棒
15 バケットコンベア
16 フイーダー
17 篩い
20 鉱石
21a、b コークス
1
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