JP2014047390A - Pulverized coal injection device for blast furnace and pulverized coal injection method into blast furnace - Google Patents
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本発明は、高炉内に微粉炭を効率よく吹き込むための微粉炭吹き込み装置、およびこの吹き込み装置を用いて高炉内へ微粉炭を吹き込む方法に関する。 The present invention relates to a pulverized coal blowing device for efficiently blowing pulverized coal into a blast furnace, and a method for blowing pulverized coal into a blast furnace using the blowing device.
高炉の羽口から炉内に微粉炭を補助燃料として吹き込むことは、燃料比の低減あるいは操業の安定化手段として注目されているだけでなく、とくに高価な高炉用コークスを節約できる技術として有望である。 Injecting pulverized coal into the furnace from the blast furnace tuyeres as a supplemental fuel is not only attracting attention as a means of reducing the fuel ratio or stabilizing the operation, but it is particularly promising as a technology that can save expensive blast furnace coke. is there.
一般に、高炉内への微粉炭の吹き込みは、ブローパイプや羽口を通じて行なわれる。即ち、ブローパイプや羽口というのは、本来、高温かつ大量の熱風を炉内に多量に吹き込むためのものであるが、微粉炭の炉内への吹き込みは、正にこれらブローパイプや羽口に取つ付けた微粉炭吹き込みランスを使って行なわれる。このランスは、ブローパイプや羽口内の空間に所定角度で斜めに挿入されているのが普通である。 Generally, pulverized coal is blown into the blast furnace through a blow pipe or tuyere. In other words, blow pipes and tuyere are originally intended to blow a large amount of hot air into the furnace in large quantities, but the blowing of pulverized coal into the furnace is exactly these blow pipes and tuyere. It is performed using a pulverized coal blowing lance attached to the This lance is normally inserted obliquely at a predetermined angle into the space in the blow pipe or tuyere.
図1は、高炉内への代表的な微粉炭吹き込み方法を示す模式図である。この図に示すように、前記熱風は、ブローパイプ2および羽口3を経て高炉内に吹き込まれ、羽口3の前方にレースウエイ5と呼ばれる燃焼空間を形成するのに役立つ。一方、微粉炭は、例えば、ブローパイプ2内に挿入された微粉炭等の吹き込みランス1によってブローパイプ2や羽口3の中心部に供給され、そこで着火、燃焼すると共に、レースウエイ5に達してさらに燃焼を続けるが普通である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a typical method for injecting pulverized coal into a blast furnace. As shown in this figure, the hot air is blown into the blast furnace through the
しかし、このような微粉炭の燃焼メカニズムは、本来、この微粉炭がレースウエイ5に到達するまでに完全に燃焼させるのが理想であるが、実際的には困難である。どうしても、一部の未燃焼微粉炭がレースウエイ5よりも炉内方向へ流出して炉芯部やその他の領域に堆積するという問題が起こる。このような未燃焼の微粉炭の量が多くなると、炉内の通気性や溶銑・溶滓に対する通液性が低下し操業の不安定化を招く。
However, it is ideal that such a pulverized coal combustion mechanism is ideally combusted completely before the pulverized coal reaches the
つまり、微粉炭は、固体であるためにガスや液体燃料に比べて燃焼性が悪く、加えて不燃分である灰分を含んでいることもあって、多量の安定した吹き込みを行なうことは難しいと考えられ、実際にも良好な結果は得難かった。 In other words, because pulverized coal is solid, it is less combustible than gas and liquid fuel, and in addition, it contains ash that is non-combustible, so it is difficult to perform a large amount of stable blowing. It was conceivable, and actually good results were difficult to obtain.
このような問題を回避するために、従来の微粉炭吹き込み方法においては、吹き込み位置をブローパイプの上流側に移動させることにより、燃焼効率の向上を図っていた。例えば、特許文献1に開示された技術では、微粉炭吹き込み位置(ランス位置)を羽口とブローパイプとの境界位置から100mm〜350mm上流に位置させることにより、燃焼性の向上と羽口やブローパイプ内への灰分の付着とを防止するようにしていた。
In order to avoid such a problem, in the conventional pulverized coal injection method, the combustion efficiency is improved by moving the injection position to the upstream side of the blow pipe. For example, in the technique disclosed in
また、特許文献2には、微粉炭を高炉内部に熱風と共に吹き込むに当たり、燃焼用空気と熱風との混合を極力防止し、高酸素濃度の燃焼用空気を効率よく微粉炭の燃焼に用いることができるようにして、多量の微粉炭の吹き込みを可能にするための方法を提案している。即ち、ブローパイプ内に、内管、外管および最外管からなる同心3重管のランスを挿入し、内管からは微粉炭を、外管から酸素または高酸素濃度の空気を、そして最外管からは空気をそれぞれ吹き込む方法を開示している。
Further,
前記の各従来技術に係る微粉吹き込み装置なかでも特許文献2に開示されている、同心3重管ランスを用いた微粉炭吹き込み装置であっても、微粉炭比というのは150kg/t程度にしかすぎない。従って、さらに微粉炭比を上げて、高炉でのコークス使用量を減らすためには、微粉炭の燃焼性を上げることにより、ひいては高炉炉内での通気性をより以上改善する必要がある。しかし、例示の従来技術の場合、微粉炭吹き込み量をさらに増やして、燃焼性を向上させることはできず、現実には炉頂装入コークス量が多くなって、コークス比の低下にはつながらないのが実情であり、改善が望まれていた。
Even in the pulverized coal blowing device using the concentric triple pipe lance disclosed in
そこで、本発明は、送風羽口またはブローパイプに吹き込む微粉炭の燃焼性を向上させることを通じて、高炉炉内の通気特性を改善する上で有効な高炉用微粉炭吹き込み装置と、この装置を用いた吹き込み方法とを提案することを目的とする。 Therefore, the present invention provides a blast furnace pulverized coal blowing device effective for improving the ventilation characteristics in the blast furnace furnace by improving the combustibility of the pulverized coal blown into the blower tuyere or the blow pipe, and uses this device. The purpose is to propose a blowing method.
発明者らは、上記目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、以下に述べるような高炉用微粉炭吹き込み装置と、この装置を用いて行なう高炉内への微粉炭吹き込み方法を開発した。 As a result of intensive research to achieve the above object, the inventors have developed a pulverized coal blowing apparatus for blast furnace as described below and a method for blowing pulverized coal into a blast furnace using this apparatus.
即ち、本発明は、高炉の送風羽口および/またはブローパイプの内部に所定の角度で挿入された1または2以上の吹き込みランスを有する微粉炭吹き込み装置であって、上記送風羽口および/またはブローパイプの内周面に、該吹き込みランスの先端開口部から離間した上流側の後方位置に、拡散突起を設置したことを特徴とする高炉用微粉炭吹き込み用装置である。 That is, the present invention is a pulverized coal blowing apparatus having one or more blowing lances inserted at a predetermined angle inside a blast furnace blowing tuyeres and / or blow pipes, wherein the blowing tuyere and / or An apparatus for injecting pulverized coal for a blast furnace, characterized in that a diffusion projection is installed on the inner peripheral surface of the blow pipe at an upstream rear position away from the tip opening of the injection lance.
また、本発明は、高炉の送風羽口および/またはブローパイプの内部に斜めに挿入した吹き込みランスを通じて微粉炭を吹き込む方法において、上記送風羽口および/またはブローパイプの内周面に、該吹き込みランスの先端開口部から上流側に離間した後方位置に、拡散突起を設置してなる微粉炭吹き込み装置を用い、微粉炭を不活性ガスまたは空気に搬送させて吹き込むことを特徴とする高炉内への微粉炭吹き込み方法を提案する。 The present invention also relates to a method for blowing pulverized coal through a blowing lance inserted obliquely into a blower tuyere and / or blowpipe of a blast furnace, and blowing the blower tuyere into the inner peripheral surface of the blower tuyere and / or blowpipe Using a pulverized coal blowing device in which diffusion protrusions are installed at a rear position spaced upstream from the tip opening of the lance, the pulverized coal is blown into an inert gas or air and blown into the blast furnace A pulverized coal injection method is proposed.
なお、本発明のおいては、上記の構成に合わせて、
(1)前記拡散突起としては、管軸中心に向かって半径方向に突出するリング状の突起、1〜複数個の独立した突起を同一炉周方向の位置にリング状に並べた突起、あるいは管軸方向にづらして千鳥状に配置した突起であること、
(2)送風羽口内に配設される前記拡散突起は、送風羽口先端の内径をD1とするとき、その高さhが(2%〜30%)×D1の大きさであること、
(3)ブローパイプ内に配設される前記拡散突起は、ブローパイプの内径をD2とするとき、その高さhが(2%〜30%)×D2の大きさであること、
(4)前記拡散突起の設置位置(d1)は、ランス先端開口部から管軸方向の後方に、送風羽口先端の内径をD1とするとき、d1=(20%〜500%)×D1mmの距離に設置すること、
(5)前記拡散突起の設置位置(d2)は、ランス先端開口部から管軸方向の後方に、ブローパイプの内径をD2とするとき、d2=(20%〜500%)×D2mmの距離に設置すること、
が上記課題の解決手段として採用することが有効である。
In the present invention, in accordance with the above configuration,
(1) As the diffusion protrusion, a ring-shaped protrusion that protrudes in the radial direction toward the center of the tube axis, a protrusion in which one or more independent protrusions are arranged in a ring shape at the same circumferential position, or a tube The protrusions are arranged in a staggered pattern along the axial direction.
(2) the diffusion projection disposed in the blower blades mouth, when the inner diameter of the blast tuyere tip and D 1, that the the height h is (2% to 30%) the size of × D 1 ,
(3) The diffusion protrusion disposed in the blow pipe has a height h of (2% to 30%) × D 2 when the inner diameter of the blow pipe is D 2 .
(4) The installation position (d 1 ) of the diffusion protrusion is d 1 = (20% to 500%), where D 1 is the inner diameter of the blower tuyere tip at the rear of the lance tip opening in the tube axis direction. × Installed at a distance of D 1 mm,
(5) The installation position (d 2 ) of the diffusion protrusion is d 2 = (20% to 500%) × D, where D 2 is the inner diameter of the blow pipe, from the lance tip opening to the rear in the tube axis direction. Installing at a distance of 2 mm,
Is effective as a means for solving the above problems.
上記のような構成を有する本発明によれば、送風羽口やブローパイプから吹き込む微粉炭の燃焼効率を向上させることができる。その結果、高炉炉内のとくにシャフト部の炉内通気性が向上し、低還元比操業をもたらして、溶銑の製造コスト低減を実現することができる。 According to the present invention having the above-described configuration, the combustion efficiency of pulverized coal blown from a blower tuyere or a blow pipe can be improved. As a result, in-furnace air permeability of the shaft portion in the blast furnace is improved, and operation with a low reduction ratio can be achieved to reduce the manufacturing cost of the hot metal.
即ち、本発明の採用により、より多くの微粉炭を高炉の還元剤、熱源として使うことができ、微粉炭の使用量、燃焼効率を改善することで、高価な冶金用コークスの使用量を削減することができる。 In other words, by adopting the present invention, more pulverized coal can be used as a reducing agent and heat source for the blast furnace, and by reducing the amount of pulverized coal used and combustion efficiency, the amount of expensive metallurgical coke used can be reduced. can do.
以下、図面を用いて本発明に係る微粉炭吹き込み装置の構成について具体的に説明する。
図2は、本発明に従う微粉炭吹き込み装置の一実施形態を高炉送風羽口の後方に組み付けられているプローパイプ内の軸心に向けて斜めに挿入設置したダブルランスタイプのものを模式的に示した図である。
Hereinafter, the configuration of the pulverized coal blowing apparatus according to the present invention will be specifically described with reference to the drawings.
FIG. 2 schematically shows a double lance type device in which one embodiment of a pulverized coal blowing device according to the present invention is inserted and installed obliquely toward an axis in a probe pipe assembled behind a blast furnace blower tuyere. FIG.
図における符号1は、高炉の炉体下部に配置される送風羽口、2は、送風羽口1の後端部に接続され、該羽口1を保持する役目を担うブローパイプである。このブローパイプ2および送風羽口1は、高炉の炉周方向の複数箇所に設置されており、高炉内に熱風を吹き込むことができるようになっている。
In the figure,
また、符号3は、微粉炭を吹き込むための吹き込みランスである。図1に示すこの吹込みランス3は、ブローパイプ2の軸心に向けて挿入したシングルランスの例であるが、図3に示すように、軸心を挟んで左右に2本配置したダブルランスとしてもよい。本発明に係る微粉炭吹き込み装置は、高炉羽口1やブローパイプ2の送風通路内に向けて所望の角度をもって挿入される吹き込みランス3を主体として構成されている。
Moreover, the code |
なお、これらの吹き込みランス3の先端開口部は、傾斜させることが好ましい。この傾斜は、送風通路を指向する角度とする。
In addition, it is preferable to incline the front-end | tip opening part of these blowing
上記吹き込みランス3において、ランス本体を通り抜けた微粉炭は、まず先端開口部から、図示するような状態で吹き込まれる。即ち、先端開口部は、送風経路の中心を指向する向きに開口されているため、該先端開口部のうちの羽口1の壁面に最も近い側においては、ランス本体3aの先端開口部から直線状に噴出する。このため、吹き込まれた微粉炭は、羽口の壁面に沿ってほぼ平行に噴出する一方、突出端となる切先側においては、羽口1の反壁面側に向けて噴出角度が拡がるように噴出させることが好ましい。
In the blowing
次に、図2は、一対の微粉炭吹き込みランス3、3、とくにその先端部を、羽口1内の軸心およびレースウエイ5を指向する向きに斜めに挿入した例である。この例においては、前記吹き込みランス3の先端開口部の後方(上流側)、例えば、該送風羽口1内の後部位置に、図2(b)もしくは図2(c)に示すような拡散突起4a、4bを突設する。
Next, FIG. 2 is an example in which the pair of pulverized coal blowing lances 3 and 3, particularly the tip thereof, is inserted obliquely in a direction directed to the axial center in the
送風羽口1内に、前記拡散突起4a、4bを配置すると、該羽口1からレースウエイ5に向う熱風の流れを単純な層流から乱流に変化させることができる。その結果、吹き込みランス3の先端から噴出する微粉炭をより広く拡散させるのに役立ち、ひいては微粉炭の燃焼性を向上させる。
When the
かかる拡散突起は、図2(b)に示すような、内周面の全周に亘って連続したリング状の突起4aであってもよく、また、図2(c)に示すような、1〜複数個の独立した突起を単独もしくは複数個を同一炉周方向や管軸方向に隙間を設けて、飛び飛びに突設した突起(この場合、必ずしも同一炉周面に配置してリング状にする必要はなく、管軸方向に互い違いにずらして千鳥状に配置したもの)であってもよい。
Such a diffusion protrusion may be a ring-shaped
これらの拡散突起4a、4bの高さhは、送風羽口1内に設置する場合、送風羽口1の先端の内径D1とするとき、(2%〜30%)×D1mm程度、一般的な羽口先端の内径D1:120〜180mmとするとき、約2.4mm〜54mm程度にすることが好ましい。それは、2.4mm未満の高さではガス流と吹き込み微粉炭拡散の効果が薄く、一方、54mmを超える高さにするとガス流・微粉炭流が乱れすぎると共に、圧損が大きくなる。この意味では、むしろ連続するリング状突起4aよりも複数個の独立した突起4bを各種のパターンに配置する方がより好ましいと言える。
These
また、該拡散突起4a、4bの設置位置は、吹き込みランス3の先端開口部から管軸方向の後方、即ち、上流側に離間した位置(d1)、即ち、d1=(20%〜500%)×D1mm、例えば、羽口先端内径D1:120mmのとき24〜600mm程度、離間した位置に設置することが好ましい。その理由は、d1が20%未満である24mm未満では拡散の効果が小さく、一方、d1が500%を超える600mm超でもまた拡散の効果が減殺されるからである。羽口先端の内径D1が180mmの場合も同様に、d1が20%未満である36mm未満では拡散の効果が小さく、一方、d1が500%を超える900mm超でも拡散の効果が減殺される。
Further, the installation position of the
なお、これらの突起の配置においては、シングルランス、ダブルランスの違いは、基本的にはないが、上記の範囲内において適宜に調整することが好ましい。 In the arrangement of these protrusions, there is basically no difference between a single lance and a double lance, but it is preferable to adjust appropriately within the above range.
次に、図3は、吹き込みランス3の1本または2本を、ブローパイプ2内に配設したときの例を示している。この場合も、拡散突起4a、4bの形状、構造、個数等については、基本的に送風羽口1の場合と同じである。即ち、高さ(h)は、ブローパイプ内径D2(150〜250mm)とするとき、(2%〜30%)×D2(mm)程度、即ち、3〜75mm程度とし、ブローパイプ2の後方、すなわち上流側の位置d2=(20%〜500%)×D2mm程度の位置に設置することが好ましい。
Next, FIG. 3 shows an example when one or two blowing
図4は、送風羽口1に微粉炭用の吹き込みランス3を配設したときに、その送風羽口1内に前記拡散突起4を配置すると共に、ブローパイプ2内にも拡散突起4bを配置した例、即ち、本発明の他の実施形態である。
FIG. 4 shows that when the
また、図5は、ブローパイプ2に吹き込みランス3を配設したときに、そのブローパイプ2内の後方、即ち、離間する上流側の2ヶ所に2つの拡散突起4a、4b、ただし、4bはリング状突起、4b´は複数個の独立突起を設置した例である。この場合、前後の拡散突起は、同形のものでも4b、4b´を逆さにしたものであってもよい。
FIG. 5 shows that when the
いずれにしても、複数個の拡散突起4a、4b、4b´を設置する場合、これらは必ず微粉炭吹き込みランスの先端開口部の後方でなかればならない。それは、前方(下流側)に置くと、突起が摩耗すると同時に、拡散が抑制されて逆効果になるからである。
In any case, when installing a plurality of
次に、本発明では、送風羽口から、上述した構成を有する微粉炭吹き込み装置を、該送風羽口1および/またはブローパイプ2に配設した上で、微粉炭を不活性ガス又は空気を搬送ガスとして、必要に応じて可燃性ガス(酸素ガス)や燃料ガス(還元ガス)と合わせて、高炉炉内、とくに炉内の羽口先空間(レースウエイ)に吹き込めばよい。この場合において、どのような微粉炭吹き込み装置にするかは、高炉の容量、形式等、そして送風の圧力損失を考慮して決定する。
Next, in this invention, after arrange | positioning the pulverized coal blowing apparatus which has the structure mentioned above from this ventilation tuyere to this
本発明の技術は、例示した実施形態のみに限定されるものではなく、送風の圧力損失を考慮して拡散突起の形状、設置位置等を変更することができる。この意味において、単に高炉のみに限らず、高温送風を伴なう他の冶金炉において、特にコークス粉や微粉炭を吹き込む設備を有するものにも適用が可能である。 The technique of the present invention is not limited to the illustrated embodiment, and the shape of the diffusion protrusion, the installation position, and the like can be changed in consideration of the pressure loss of the air blow. In this sense, the present invention can be applied not only to the blast furnace but also to other metallurgical furnaces that involve high-temperature air blowing, particularly those having facilities for blowing coke powder or pulverized coal.
1 送風羽口
2 ブローパイプ
3 微粉炭吹き込みランス
4a、4b 拡散突起
5 レースウエイ
D1 羽口先端内径
D2 ブローパイプ内径
d1、d2 拡散突起設置位置
1 blowing
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