JP2011190471A - Method for operating blast furnace - Google Patents
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Description
本発明は、羽口から補助還元材として微粉炭を吹込んで行われる高炉操業方法に関し、特に1日の出銑比が1.6t-pig/d/m3以下の極低出銑比で操業を行う場合に好適なものである。 The present invention relates to a blast furnace operation method performed by injecting pulverized coal as an auxiliary reducing material from a tuyere, and in particular, the operation is performed at an extremely low output ratio where a sunrise sunrise ratio is 1.6 t-pig / d / m 3 or less. It is suitable for the case.
高炉への微粉炭吹込みは、コークスとの価格差によるコストメリットが大きいことから、多くの高炉で実施されており、高炉操業の経済性向上に大きく寄与している。特に近年、原料炭価格が急激な上昇傾向にあり、また長期的にも、この傾向は変わらないと考えられ、コークスに比べて安価な微粉炭を吹込むことの重要性はますます高まっている。このような背景のもと、微粉炭の多量吹込みついて活発な技術開発が行われてきた。例えば、下記特許文献1では微粉炭燃焼率という指標が或る範囲を満足するように操業条件を設定することで、微粉炭多量吹込操業を安定継続する技術が開示されている。この先行文献では、微粉炭燃焼率を決定する操業条件の一つとして微粉炭の燃焼に必要な理論酸素量に対する酸素の過不足を示す酸素過剰係数が用いられている。
The pulverized coal injection into the blast furnace is carried out in many blast furnaces because of the great cost merit due to the price difference with the coke, and greatly contributes to the economic improvement of blast furnace operation. In recent years, the price of coking coal has been increasing rapidly, and this trend is expected to remain unchanged over the long term, and the importance of injecting pulverized coal that is cheaper than coke is increasing. . Against this background, active technological development has been carried out on the injection of a large amount of pulverized coal. For example,
一方、高炉の出銑量は景気や経済情勢に大きく左右され、銑鉄生産量を減少する場合には高炉下部の送風羽口より吹込む送風流量を減少することで対応する。低出銑比での安定操業継続のためには、炉芯通気性・通液性を確保し、炉芯不活性化を防止することが重要である。具体的な手段としては、微粉炭吹込み量低減による炉内持込み粉率低減(オールコークス操業)、還元材比上昇による炉内通過ガス量維持(高還元材比操業)、及び羽口先の燃焼空間であるレースウエイの確保といった対策がとられてきた。レースウエイの確保には、例えば酸素富化率低減により相対的に送風量を増やしたり、炉頂圧力を小さくすることでレースウエイを大きくする炉調圧調整を行ったり、羽口径を縮小することで送風速度を増大したりする対策がとられている。特に、1日の出銑比が1.6t-pig/d/m3以下の極低出銑比で操業を行う場合には、高還元材比・オールコークス操業を行うことが一般的であった。 On the other hand, the output of the blast furnace is greatly influenced by the economy and the economic situation, and when the pig iron production is reduced, the flow rate of air blown from the blower tuyeres at the bottom of the blast furnace is reduced. In order to continue stable operation at a low output ratio, it is important to ensure core core permeability and liquid permeability and to prevent core deactivation. Specific means include reducing the amount of powder brought into the furnace by reducing the amount of pulverized coal injection (all coke operation), maintaining the amount of gas passing through the furnace by increasing the reducing material ratio (operation with a high reducing material ratio), and burning the tuyere Measures have been taken, such as securing a raceway as a space. To secure the raceway, for example, increase the air flow relatively by reducing the oxygen enrichment rate, adjust the furnace pressure to increase the raceway by reducing the furnace top pressure, or reduce the tuyere diameter. Measures are taken to increase the air blowing speed. In particular, when operating at an extremely low output ratio where the ratio of sunrise per day is 1.6 t-pig / d / m 3 or less, it is common to operate at a high reducing material ratio and all coke.
近年のようにコークス価格が高騰している状況下においては、従来のようなオールコークス操業は大幅なコスト悪化を招くため、極低出銑比下においても微粉炭吹込みを継続し、コスト悪化抑制を図ることが求められる。しかしながら、従来の微粉炭吹込みについての研究は、高出銑比を前提にした多量吹込みに関する研究が主であり、低出銑比、即ちレースウエイが縮小した状態での微粉炭の燃焼性に関する研究は十分に行われて折らず、極低出銑比下での微粉炭吹込み操業における良好な操業条件の探索が不可欠であった。
本発明は、上記のような問題点に着目してなされたものであり、極低出銑比下での微粉炭吹込み操業で良好な操業条件となる高炉操業方法を提供することを目的とするものである。
In the situation where coke prices are soaring as in recent years, all-coke operations like the conventional one cause a significant cost deterioration, so pulverized coal injection continues even under extremely low output ratios, resulting in cost deterioration. It is required to control. However, the conventional research on pulverized coal injection mainly focuses on high-volume injection assuming a high output ratio. The low output ratio, that is, the flammability of pulverized coal when the raceway is reduced. However, it was necessary to search for good operating conditions in the operation of pulverized coal injection under extremely low output ratio.
The present invention has been made paying attention to the above problems, and an object thereof is to provide a blast furnace operating method that provides favorable operating conditions in a pulverized coal blowing operation under an extremely low output ratio. To do.
上記課題を解決するために、本発明の高炉操業方法は、1日の出銑比が1.6t-pig/d/m3以下の極低出銑比で操業を行う高炉操業方法であって、羽口から補助還元材として吹込む微粉炭の燃焼性を維持するために送風中酸素富化率を0.4〜0.8とし且つ微粉炭比100〜130kg/t-pigで微粉炭吹込みを行うことを特徴とするものである。
pigは、pig iron、銑鉄の略であり、t-pigは銑鉄1t当たり、を意味する。出銑比とは、1日の出銑量を高炉内容積で除した値である。また、微粉炭比とは、溶銑1t当たりの微粉炭量を示す。
In order to solve the above-mentioned problems, the blast furnace operating method of the present invention is a blast furnace operating method in which operation at an extremely low output ratio with a sunrise sunrise ratio of 1.6 t-pig / d / m 3 or less, In order to maintain the combustibility of the pulverized coal injected as an auxiliary reducing material from the mouth, the oxygen enrichment rate during blowing is set to 0.4 to 0.8, and the pulverized coal injection is performed at a pulverized coal ratio of 100 to 130 kg / t-pig. It is characterized by doing.
pig is an abbreviation for pig iron and t-pig means per ton of pig iron. The output ratio is a value obtained by dividing the amount of dredging per day by the blast furnace volume. The pulverized coal ratio indicates the amount of pulverized coal per 1 ton of hot metal.
而して、本発明の高炉操業方法によれば、1日の出銑比が1.6t-pig/d/m3以下の極低出銑比で操業を行うにあたり、羽口から補助還元材として吹込む微粉炭の燃焼性を維持するために送風中酸素富化率を0.4〜0.8とし且つ微粉炭比100〜130kg/t-pigで微粉炭吹込みを行うことにより、極低出銑比下での微粉炭吹込み操業で良好な操業条件となる。 Thus, according to the blast furnace operating method of the present invention, when operating at an extremely low output ratio where the sunrise ratio is 1.6 t-pig / d / m 3 or less, it is blown from the tuyere as an auxiliary reducing material. In order to maintain the combustibility of the pulverized coal, the oxygen enrichment during blowing is set to 0.4 to 0.8, and the pulverized coal is injected at a pulverized coal ratio of 100 to 130 kg / t-pig. The pulverized coal injection operation under the ratio is good.
次に、本発明の高炉操業方法の一実施形態について図面を参照しながら説明する。
図1は、本実施形態の高炉操業方法が適用された高炉の全体図である。図に示すように、高炉1の羽口3には、熱風を送風するための送風管2が接続され、この送風管2を貫通してランス4が設置されている。羽口3の熱風送風方向先方のコークス堆積層には、レースウエイ5と呼ばれる燃焼空間が存在し、主として、この燃焼空間でコークス燃焼、ガス化(鉄鉱石の還元、即ち造銑)が行われる。
Next, an embodiment of the blast furnace operating method of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is an overall view of a blast furnace to which the blast furnace operating method of the present embodiment is applied. As shown in the figure, a
図2には、ランス4から微粉炭6を吹込んだときの燃焼状態を示す。ランス4から羽口3を通過し、レースウエイ5内に吹込まれた微粉炭6は、コークス7と共に、その揮発分と固定炭素が燃焼し、燃焼しきれずに残った、一般にチャーと呼ばれる炭素と灰分の集合体は、レースウエイ5から未燃チャー8として排出される。
出銑比を低下させるために羽口3からの送風流量を減少すると、羽口から吹込まれる熱風の送風エネルギーが低下し、羽口先に形成されるレースウエイ5が縮小する。例えば、図2の破線が通常時のレースウエイ5とすると、出銑比低下時のレースウエイ5は実線のように表れる。レースウエイ5の縮小は、熱風の炉内進入距離低下による炉芯への伝熱不良と、微粉炭6の燃焼領域滞留時間短縮による未燃粉率増加と、二重の意味で炉芯不活性化の原因となる。レースウエイ5の深度確保のためには送風中の富化酸素量を減少して送風流量を増加すればよいが、富化酸素から送風流量への置換により酸素富化率が低下し、つまり送風流量が増加した分、酸素富化量が足りなくなり、その結果、微粉炭6の燃焼性が悪化する可能性がある。
FIG. 2 shows the combustion state when pulverized coal 6 is blown from the
When the flow rate of air blown from the
下記表1には、出銑比、酸素富化率、微粉炭比を種々に変更したときの本発明の実施例及び比較例を示す。この高炉は、内容席が5000m3で、羽口数が40本、各羽口には、夫々、2本ずつ微粉炭吹込ランスが設けられている。表中の実施例1、2は極低出銑比操業において酸素富化率0.4以上の酸素富化送風を行ったもの、比較例1は極低出銑比操業において富化酸素をカットしたもの、比較例2、3は高出銑比操業である。 Table 1 below shows examples and comparative examples of the present invention when the tapping ratio, oxygen enrichment ratio, and pulverized coal ratio are variously changed. This blast furnace has a content seat of 5000 m 3 , has 40 tuyere, and each tuyere has two pulverized coal injection lances. Examples 1 and 2 in the table were subjected to oxygen-enriched ventilation with an oxygen enrichment rate of 0.4 or more in the operation with an extremely low output ratio, and Comparative Example 1 cut the enriched oxygen in the operation with an extremely low output ratio. Comparative Examples 2 and 3 are high output ratio operations.
表中、風量比は、送風量を高炉内容積で除したものである。また、酸素富化率は、送風に対する酸素の富化率を示す。また、酸素過剰率は、送風中の酸素量を、コークス及び微粉炭が完全燃焼するのに必要な酸素量で除した値である。還元材比は、溶銑1t当たりのコークス量を示す。また、置換率は、微粉炭吹込みによるコークス比(還元材比)低減量を微粉炭の吹込み量で除した値であり、微粉炭燃焼性の指標である。また、炉況指数とは、炉内通気変動・装入物降下異常を示す指標であり、ここでは5日当たりの通気・降下異常回数を表す。 In the table, the air volume ratio is the air volume divided by the blast furnace volume. The oxygen enrichment rate indicates the oxygen enrichment rate with respect to the blast. The oxygen excess rate is a value obtained by dividing the amount of oxygen in the blast by the amount of oxygen necessary for complete combustion of coke and pulverized coal. The reducing material ratio indicates the amount of coke per 1 ton of hot metal. Further, the substitution rate is a value obtained by dividing the amount of reduction of the coke ratio (reducing material ratio) by pulverized coal injection by the amount of pulverized coal injection, and is an index of pulverized coal combustibility. Further, the furnace condition index is an index indicating fluctuations in the ventilation of the furnace and abnormalities in the fall of the charge, and here represents the number of abnormal ventilations and drops per 5 days.
図3には、表1のレースウエイ深度と置換率の関係を示す。高出銑比操業である比較例2、3では、レースウエイ深度1.4m前後、置換率は0.80前後であったが、極低出銑比操業に移行し、酸素富化率ゼロとした比較例1は、レースウエイ深度1.23m、置換率0.54と大幅に低下している。これに対し、比較例1とほぼ同様の極低出銑比で酸素富化率0.4〜0.8の富化酸素送風を行った実施例1、2では、レースウエイは1.20〜1.23mと比較例2、3と比較して大幅に縮小しているが、置換率は0.73と、高出銑比での比較例2、3に対して小幅の低下に留まっている。 FIG. 3 shows the relationship between the raceway depth and the replacement rate in Table 1. In Comparative Examples 2 and 3, which are high output ratio operations, the raceway depth was around 1.4 m and the replacement rate was around 0.80. However, the operation shifted to extremely low output ratio operation, and the oxygen enrichment rate was zero. In Comparative Example 1, the raceway depth is 1.23 m and the replacement rate is 0.54. On the other hand, in Examples 1 and 2 in which enriched oxygen blowing was performed at an oxygen enrichment rate of 0.4 to 0.8 with an extremely low output ratio substantially similar to that of Comparative Example 1, the raceway was 1.20 to 20. Although 1.23 m and the comparative examples 2 and 3 are significantly reduced, the substitution rate is 0.73, which is only a small decrease compared to the comparative examples 2 and 3 at a high yield ratio. .
図4には、同じく表1の置換率と還元材比の関係を、図5には、置換率と炉況指数の関係を示す。極低出銑比操業下において富化酸素をカットした比較例1では置換率が低下し、還元材比の大幅な上昇及び炉内通気変動多発により安定操業を行うことが困難であった。これに対し、実施例1、2では酸素富化率0.4〜0.8の富化酸素送風により置換率が向上し、高出銑比操業からの還元材比・通気安定性の悪化を抑制することができた。なお、酸素富化率上限は、前述した送付流量置換に伴うレースウエイ縮小から0.8以下とするのが望ましい。 4 shows the relationship between the replacement rate and the reducing material ratio in Table 1, and FIG. 5 shows the relationship between the replacement rate and the furnace condition index. In Comparative Example 1 in which the enriched oxygen was cut under extremely low output ratio operation, the substitution rate decreased, and it was difficult to perform stable operation due to a significant increase in the reducing material ratio and frequent fluctuations in the ventilation of the furnace. On the other hand, in Examples 1 and 2, the substitution rate is improved by the oxygen enrichment blown with an oxygen enrichment rate of 0.4 to 0.8, and the ratio of the reducing material and the ventilation stability from the operation with a high output ratio are deteriorated. I was able to suppress it. Note that the upper limit of the oxygen enrichment rate is desirably 0.8 or less due to the raceway reduction accompanying the above-described delivery flow rate replacement.
このように本実施形態の高炉の操業方法では、1日の出銑比が1.6t-pig/d/m3以下の極低出銑比で操業を行うに際し、羽口から補助還元材として吹込む微粉炭の燃焼性を維持するために送風中酸素富化率を0.4〜0.8とし且つ微粉炭比100〜130kg/t-pigで微粉炭吹込みを行うことにより、送風流量低下に伴ってレースウエイが縮小している条件下での微粉炭の燃焼性を改善することができ、未燃チャーによる炉芯通気性・通液性の悪化を防止し、安定した操業を継続することができる。また、その結果、コークスを安価な微粉炭で代替することで銑鉄製造コストを低減できる。また、微粉炭の燃焼性が改善され、通気性の余裕が生じるため、従来に比べて小粒径・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寄与することができる。 As described above, in the operation method of the blast furnace according to the present embodiment, when the operation is performed at an extremely low output ratio where the ratio of sunrise per day is 1.6 t-pig / d / m 3 or less, it is injected from the tuyere as an auxiliary reducing material. In order to maintain the combustibility of pulverized coal, the oxygen enrichment rate during blowing is set to 0.4 to 0.8 and pulverized coal is injected at a pulverized coal ratio of 100 to 130 kg / t-pig, thereby reducing the flow rate of the blast. Along with this, the flammability of pulverized coal under conditions where the raceway is shrinking can be improved, the deterioration of the core breathability and liquid permeability due to unburned char can be prevented, and stable operation can be continued. Can do. As a result, pig iron production costs can be reduced by substituting coke with cheap pulverized coal. In addition, the flammability of pulverized coal is improved, and there is a margin for breathability, so that more raw fuel with a smaller particle size and lower strength can be used than before, which contributes to rationalization of blast furnace operation. it can.
1は高炉、2は送風管、3は羽口、4はランス、5はレースウエイ、6は微粉炭、7はコークス、8はチャー 1 is a blast furnace, 2 is a blow pipe, 3 is a tuyere, 4 is a lance, 5 is a raceway, 6 is pulverized coal, 7 is coke, and 8 is char
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JP2011246757A (en) * | 2010-05-26 | 2011-12-08 | Sumitomo Metal Ind Ltd | Method for operating blast furnace |
CN103014205A (en) * | 2012-12-31 | 2013-04-03 | 中冶京诚工程技术有限公司 | Oxygen supply method for oxygen-enriched coal injection of blast furnace |
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