JP2021017644A - 高炉操業方法 - Google Patents
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Abstract
Description
(1)羽口から支燃性ガスと共に粉状炭材を吹き込んで銑鉄を得る高炉の操業方法において、粉状炭材の燃焼性低下に対応して、羽口風速が減速するように羽口径を拡大することを特徴とする高炉操業方法。
(2)羽口前理論燃焼温度が2050℃以下の送風条件で操業する場合に、高炉操業に際して粉状炭材の燃焼性が低下すると判断して、該粉状炭材の燃焼性低下に対応して、羽口風速が減速するように羽口径を拡大する、(1)に記載の高炉操業方法。
(3)炉頂から排出される炉頂排ガス中で粉状炭材由来のダストが増加した場合に、高炉操業中に粉状炭材の燃焼性が低下したと判断して、該粉状炭材の燃焼性低下に対応して、羽口風速が減速するように羽口径を拡大する、(1)に記載の高炉操業方法。
(4)羽口から吹き込む粉状炭材の5質量%以上に相当する粉状炭材由来のダストが炉頂排ガス中で確認されたときに、高炉操業中に粉状炭材の燃焼性が低下したと判断する、(3)に記載の高炉操業方法。
(5)高炉に設けられた全ての羽口の断面積を合計した全羽口単位面積当たりの熱風量が190Nm3/m2・s以上250Nm3/m2・s以下の範囲となるよう、羽口風速が減速するように羽口径を拡大する、(1)〜(4)のいずれかに記載の高炉操業方法。
(6)高炉に設けられた一部の羽口の羽口径を拡大して、相対的に比較して羽口径の大きい大径羽口と羽口径の小さい小径羽口とが高炉円周方向に交互に配置されるようにする、(1)〜(5)のいずれかに記載の高炉操業方法。
(7)前記大径羽口と前記小径羽口との口径比が1.0超1.4以下である、(6)に記載の高炉操業方法。
(8)前記粉状炭材が微粉炭であり、銑鉄1トンあたりの微粉炭吹込量が200kg/t以上である、(1)〜(7)のいずれかに記載の高炉操業方法。
(9)出銑比が2t/d/m3以上で操業する、(1)〜(8)のいずれかに記載の高炉操業方法。
本発明では、羽口から支燃性ガスと共に粉状炭材を吹き込んで銑鉄を得る高炉の操業方法において、粉状炭材の燃焼性低下に対応して、羽口風速が減速するように羽口径を拡大する。これは、微粉炭等の粉状炭材の燃焼性を改善するために、レースウェイ内での滞留時間の制御の視点に立ち、粉状炭材の燃焼性の更なる向上を図るものである。
また、表2には、数値解析モデルの計算に用いた微粉炭の成分が示されている。
このうち、図1については、羽口先端において微粉炭(図中ではPCとして略記)の分解と同時に先に示したi)の反応が生じ、引き続き、ii)及びiii)の反応が起こることが分かる。また、図2には、これらのi)〜iii)の反応に伴うガス組成の変化が示されていると共に、ガス温度の変化が示されている。なお、i)の反応は発熱反応であるが、ii)及びiii)の反応は吸熱反応であるため、ガス温度は一時的に上昇するものの、その後は下降する。
大径羽口と小径羽口とを交互に配する場合、大径羽口の羽口径は、例えば、130mm超165mm未満とすることができ、小径羽口の羽口径は、例えば100mm超140mm未満とすることができる。このとき、口径比を1.0超1.4以下で適宜設定することにより、表1及び後述する表3に示す熱風量(11211Nm3/h)において、羽口風速を好ましいレベル (190〜250Nm3/m2.s)にすることができる。
また例えば、楕円形断面を有する羽口においては、長径又は短径のいずれか一方または両方を拡大させることができる。楕円形断面を有する羽口を用いて大径羽口と小径羽口とを交互に配する場合、大径羽口と小径羽口とを相似形にするのがよく、すなわち、楕円率(短径と長径の比)を等しくするのがよい。大径羽口と小径羽口とを相似に維持したうえで、口径比(長径同士の比、かつ、短径同士の比)を1.0超1.4以下にするのがよい。
T=(2450+QF+QB+QC)/(Cg×VT) ・・・(1)
QF:送風と共に炉内に吹き込まれた燃料及びCO2、H2O等の羽口先における反応熱(燃料中のCがCOにまで燃焼するときの発熱量から、H2O、CO2、CH4等の分解熱を引いたもの)(kcal/kg Cc)。但し、Ccは羽口先で燃焼するコークス中のCを意味する(以下同様)。
QB:羽口から吹き込まれる送風等の持ち込み顕熱(kcal/kg Cc)
QC:燃焼帯へ入ってくるコークスの顕熱(燃焼帯へ入ってくるコークスの温度は1700〜1800℃程度であるが普通は0.75Tを用いることが多い)(kcal/kg Cc)
Cg:燃焼生成ガスの定圧比熱(kcal/Nm3 ℃)
VT:燃焼生成ガス量(Nm3/kg Cc)
QC=0.4×0.75T=0.3T
T=(2450+QF+QB)/(Cg×VT−0.3) ・・・(2)
上述した参考文献1に記載の数値解析モデルを用いて、羽口径を拡大した操業について、微粉炭の燃焼性を評価した。ここでは、内容積が4500m3の高炉を計算の対象とし、送風条件(羽口1本あたり)は先の表1に示した通りである。また、使用する微粉炭は、表2に記載の成分を有するものとした。
Claims (9)
- 羽口から支燃性ガスと共に粉状炭材を吹き込んで銑鉄を得る高炉の操業方法において、粉状炭材の燃焼性低下に対応して、羽口風速が減速するように羽口径を拡大することを特徴とする高炉操業方法。
- 羽口前理論燃焼温度が2050℃以下の送風条件で操業する場合に、高炉操業に際して粉状炭材の燃焼性が低下すると判断して、該粉状炭材の燃焼性低下に対応して、羽口風速が減速するように羽口径を拡大する、請求項1に記載の高炉操業方法。
- 炉頂から排出される炉頂排ガス中で粉状炭材由来のダストが増加した場合に、高炉操業中に粉状炭材の燃焼性が低下したと判断して、該粉状炭材の燃焼性低下に対応して、羽口風速が減速するように羽口径を拡大する、請求項1に記載の高炉操業方法。
- 羽口から吹き込む粉状炭材の5質量%以上に相当する粉状炭材由来のダストが炉頂排ガス中で確認されたときに、高炉操業中に粉状炭材の燃焼性が低下したと判断する、請求項3に記載の高炉操業方法。
- 高炉に設けられた全ての羽口の断面積を合計した全羽口単位面積当たりの熱風量が190Nm3/m2・s以上250Nm3/m2・s以下の範囲となるよう、羽口風速が減速するように羽口径を拡大する、請求項1〜4のいずれかに記載の高炉操業方法。
- 高炉に設けられた一部の羽口の羽口径を拡大して、相対的に比較して羽口径の大きい大径羽口と羽口径の小さい小径羽口とが高炉円周方向に交互に配置されるようにする、請求項1〜5のいずれかに記載の高炉操業方法。
- 前記大径羽口と前記小径羽口との口径比が1.0超1.4以下である、請求項6に記載の高炉操業方法。
- 前記粉状炭材が微粉炭であり、銑鉄1トンあたりの微粉炭吹込量が200kg/t以上である、請求項1〜7のいずれかに記載の高炉操業方法。
- 出銑比が2t/d/m3以上で操業する、請求項1〜8のいずれかに記載の高炉操業方法。
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