JP3733601B2 - Apparatus for injecting pulverized coal for blast furnace and method for injecting pulverized coal in blast furnace - Google Patents

Apparatus for injecting pulverized coal for blast furnace and method for injecting pulverized coal in blast furnace Download PDF

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Description

【0001】
【産業上の利用分野】
この発明は、高炉へ微粉炭を燃焼効率良く多量に吹き込むことを可能とする微粉炭吹き込み用装置及びこの吹き込み用装置を用いて高炉羽口先での微粉炭の燃焼率を向上させ、その際にこの装置のランスに灰分が付着することも回避することのできる高炉における微粉炭吹き込み操業方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
高炉操業において微粉炭を吹き込むことは、高炉操業安定化の手段として有効であるだけでなく、補助燃料として高価なコークスを節約できる技術として有効である。というのは、近年工業国においては、コークス炉の老朽化によるコークス生産量の低下が深刻な問題になっている一方で、仮にコークス炉を再建する場合には、過大な設備投資が嵩むことが懸念されているからである。このような背景から、微粉炭を多量に吹き込むことが多くの高炉で試みられるようになってきた。
【0003】
このような微粉炭は一般に、高炉のブローパイプから羽口を経由して吹き込まれる。これらのブローパイプや羽口部は、高温かつ大量の空気を安全かつ多量に吹き込むことができるように簡単な構造をしており、これらの構造を変更することは困難である。このようなブローパイプや羽口部に合わせて、微粉炭の吹き込み供給設備も、構造の単純な微粉炭吹き込みランスが用いられている。このランスは、高炉の羽口に連通するブローパイプの内面空間に所定角度で斜めに挿入配置される。
【0004】
図2を用いて高炉への微粉炭吹き込み方法を説明する。熱風がブローパイプ2及び羽口3を経由して高炉内に吹き込まれ、羽口3の前面にレースウエイ4と呼ばれる燃焼空間部を形成する。一方、微粉炭は、ブローパイプ2内に挿入された微粉炭吹き込み用ランス1によってブローパイプ2の中心部に供給され、羽口部で着火し、燃焼を開始してレースウエイ4内でさらに燃焼するのである。
【0005】
しかし、このような微粉炭燃焼は、一般にこの微粉炭をレースウエイ4に到達するまでに100 %完全に燃焼させることが困難であり、一部の未燃焼の微粉炭がレースウエイ4よりも炉内方向へ流出して炉芯部5やその他の領域に堆積するという問題があった。このような未燃焼の微粉炭の量が多いと炉内の通気性、溶銑・溶滓に対する通液性が低下し操業の不安定を引き起こす。
【0006】
これに対して高炉羽口に燃料を吹き込むランスとして従来から知られている重油吹き込み用バーナーは、その先端が高炉羽口3とブローパイプ2の境界点近傍に配置されるのであり、このように羽口近傍にバーナー先端部が位置していたとしても、吹き込まれた重油は燃焼性が良いため羽口部及び羽口直後のレースウエイ内で完全に燃焼される。
【0007】
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いのであり、加えて不燃分である灰分を含んでいることもあって、多量の吹き込みは難しいと考えられ、実際にも良好な結果は得難かった。そのため、微粉炭を重油の吹き込み位置と同じ位置から吹き込んだ場合には羽口やレースウエイ内で該粉体燃料を完全に燃焼し尽くすことはできなかったのである。
【0008】
以上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、結果として吹き込み位置をもっと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。例えば特公昭60−53081号公報に開示された技術では、微粉炭吹き込み位置(ランス位置)を高炉羽口とブローパイプ境界位置から100 mm〜350 mm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とされている。
【0009】
また、特開平2−54708号公報では、操業条件との関係をより詳細に調査し、微粉炭の吹き込み量と微粉炭の粒径とに基づいて、微粉炭の吹き込み用バーナー先端位置と羽口先端位置との好適な水平距離を設定している。
【0010】
これらの技術は、微粉炭の如き粉体燃料を完全に燃焼させるための時間をある規定時間確保する発想に基づくものであり、そのために吹き込む微粉炭の燃焼時間に応じてバーナー先端位置と羽口先端位置との水平距離を所定のしきい値以上に大きくすることが必須要件である。しかしながら、かかる技術思想に基づく微粉炭吹き込み法の場合には、吹き込んだ微粉炭のうち未燃焼のものが羽口内壁に衝突し、羽口破損を起こす場合が考えられることから、設定する水平距離にも限界値があった。いうなれば、これらの微粉炭吹き込み法では、高炉ブローパイプから羽口に至るまでの吹き込み位置や吹き込み方法を適切に選択、維持しないと、羽口への灰分の堆積、羽口内面の局部的な摩耗などの問題を招いていたのである。その結果、上記の公報で提案された技術を用いても未燃焼微粉炭の低減には限界があった。
【0011】
かかる従来技術の問題点を解決する方法として、バーナー先端位置と羽口先端位置との水平距離が短くても効率良く微粉炭を燃焼させる手段が考えられ、具体的には吹き込みランスの構造を変更することが提案されている。
【0012】
例えば、特開平1−92304号公報では、中心の微粉炭吹き出し孔を取り囲んで複数個の酸素ガス吹き出し孔を設けるとともに、これらの各酸素ガス吹き出し孔の少なくとも軸線がノズル前方において、前期微粉炭吹き出し孔の軸線と交わらせ大量吹き込みの微粉炭の燃焼性を上げることを特徴とする微粉炭吹き込み用ノズルが提案されている。
【0013】
しかし、このような技術では、酸素を富化しなければならないと共にランス自体が多重管で高価なものとなるから、微粉炭の大量使用という経済性を追求するための方策としては最善のものではなかった。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、上記の問題点を有利に解決するするもので、大がかりな設備を必要とせず、また燃焼効率を上げるための酸素富化も必須条件とせずに、高炉羽口とブローパイプの境界点近傍にランス先端を配置して微粉炭を大量に吹き込んだ場合においても未燃焼の微粉炭が炉芯部等に堆積して炉内の通気性、溶銑、溶滓に対する通液性を低下させることがないように燃焼効率を高めて、安定した微粉炭大量吹き込みを可能とする高炉用微粉炭吹き込み用装置及び高炉における微粉炭吹き込み操業方法を提案することを目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】
この発明は、高炉の羽口に連通するブローパイプの内面空間に所定角度で斜めに挿入するランスを有する微粉炭吹き込み用装置であって、上記ランスは、先端開口がこのランスの軸線方向に垂直な面に対して斜めに切断された形状でかつこの切断面と上記ランスの軸線方向に垂直な面とのなす角度θが1/cos θ≧2を満たしてなり、このランスを、その切断面の垂線がブローパイプの軸線及びランスの軸線とほぼ同一平面内になりかつこの切断面とブローパイプの軸線とのなす角度が最大となる向きに配設したことを特徴とする高炉用微粉炭吹き込み用装置(第1発明)である。
【0016】
またこの発明は、第1発明の装置であって、ランスは、その先端の端面に開口する気体の流出部を設けてなる高炉用微粉炭吹き込み用装置(第2発明)である。
【0017】
さらに、この発明は、高炉の羽口に連通するブローパイプの内面空間に斜めに挿入したランスを通して微粉炭を吹き込む方法において、このランスとして、先端開口がこのランスの軸線方向に垂直な面に対して斜めに切断された形状でかつこの切断面と上記ランスの軸線方向に垂直な面とのなす角度θが1/cos θ≧2を満たし、さらにその先端の端面に開口する気体の流出管を設けてなるランスを用い、このランスを、その切断面の垂線がブローパイプの軸線及びランスの軸線と同一平面内になり、かつこの切断面とブローパイプの軸線とのなす角度が最大となる向きに配設して、微粉炭を不活性ガスに搬送させて吹き込むとともに、該ランス先端の端面の気体の流出用開口から可燃性ガス及び不活性ガスの一方又は双方を吹き込むことを特徴とする高炉における微粉炭吹き込み操業方法(第3発明)である。
【0018】
図1(a) に、この発明に従う高炉用微粉炭吹き込み用装置のランス1の一例を、その先端部の断面図で示し、同図(b) にこのランス1の先端部を、切断面から垂直方向から見た図を示す。この図では、ランスの軸線方向に垂直な断面が円形である管であったため、斜めに切断された先端部の切断面が楕円形になっていて、その楕円形の長径と短径との比が2以上である。
【0019】
【作用】
発明者らはランスから吹き込まれた微粉炭のブローパイプ内の運動、着火・燃焼挙動を広範に調査・検討した結果、従来の技術の問題点は、ブローパイプ内の微粉炭の運動、着火の安定性に関して基本的な理解が不十分なため、ランスの吹き込み位置の調整、ランス構造の改善が充分な効果を上げていないことにあるとの結論に達した。
【0020】
すなわち、通常の場合、ブローパイプ内の熱風はガス流速200 m/s と非常に速く、同時に量も多いため、ブローパイプ内のガスの運動は、熱風の高速空気の運動により支配される。そのため、比較的少流量である微粉炭吹き込み用ランスにおける微粉炭の搬送ガスの流れを変えるようにランス形状を変更したとしても全体の流れパターンに及ぼす影響は極めて小さい。
【0021】
また、通常の微粉炭燃焼の際は、着火点がランス先端から離れた、リフティング状態で着火が起こるため、着火点の安定性は非常に悪く不安定となる。例えば微粉炭の残留水分の変動、粒度の変動、送風温度の変動に敏感に対応して着火点が変動し、またこれらの変動により、微粉炭の羽口での燃焼効率が変動するのである。この燃焼効率の変動は、羽口内での実ガス流速の変動、送風圧力の変動、炉内レースウエイ形状の変動を招き、高炉操業を不安定にする要因となる。
【0022】
さらに、高炉羽口におけるガスの流速は、良好なレースウエイを形成するうえで最適範囲がある。したがって通常は、送風量に応じて羽口の径を変更することにより、羽口流速の管理を行っている。しかしながら、微粉炭の着火が不安定な場合には、微粉炭の燃焼率に応じて数十%にも及ぶ羽口流速の変動を生じてしまい、適正な羽口流速の管理が不可能となるとの問題点も生ずる。
【0023】
これらの認識の基に、発明者らは吹き込み用ランスの最適形状について、周りの熱風及び微粉炭の流れに及ぼす効果の観点からより詳細に調査し、そのランスの形状による微粉炭の混合燃焼現象についても詳細に検討した。
【0024】
この検討には図3に示す試験燃焼炉を使用した。同図の試験燃焼炉11には、羽口12が配設され、この羽口12にブローパイプ13を連設してこのブローパイプ13に接続する熱風発生装置14から熱風を試験燃焼炉11内に導くようになっている。また微粉炭は、タンク15からテーブルフィーダー16により輸送管17に導かれ、この輸送管17に接続する圧送気体吹き込み管18から導入されたキャリアガスによって輸送管17内を搬送され、この輸送管17と連設してブローパイプ13の内面空間に挿入される微粉炭吹き込み用ランス19からブローパイプ13内へ供給される。この供給された微粉炭の燃焼状況を観察するために、試験燃焼炉11には、羽口12よりも熱風下流側に、サンプリング口20が設けられてある。なお、図中番号21は、試験燃焼炉11の排気口である。
【0025】
上述した試験燃焼炉11を用いた実験においては、微粉炭吹き込み用ランス19として、先端部が種々の切断形状、配向になる管状ランスについて燃焼試験を行って、各ランスそれぞれの燃焼状態を調べた。このときの送風温度は1000℃、完全燃焼を1とした酸素過剰係数は0.9 であった。
【0026】
その結果、ランスタイプと燃焼状態については図4(a) 〜(d) の様に分類できることが分かった。また、その時の吹き込み位置下流側0.5 m にあたる羽口出口における半径方向の温度分布を各ランスタイプそれぞれについて調べ、その結果を第4図のランスと対応させて第5図に示した。
【0027】
まず、図4(a) に示したようにランス先端をランスの軸線方向に対して垂直に切断した、切断面が真円形のランスについては、微粉炭流が広がらないために微粉炭と高温ガスとの混合が悪く着火は遅れ、着火位置も不安定で一定にならなかった。また、羽口における半径方向の温度分布の測定から微粉炭の吸熱によって中心部では送風温度よりもガス温度が低くなっており、着火していないことは明らかである。
【0028】
次に図4(b) に示したようにランス先端を斜めに切断した、楕円断面のランス(長径短径比2.5 )であって、かつこの切断面とブローパイプの軸線とのなす角度βが小さい場合については、微粉炭流は図4(a) に示した場合よりも混合が悪く着火は遅れ、着火位置も不安定で一定にならなかった。
【0029】
また、図4(c) に示したようにランス先端を斜めに切断した、切断面が楕円形のランスであって長径短径比が1.5 であり、しかも切断面とブローパイプの軸線とのなす角度γがほぼ90°のランスの場合については、着火性は改善されるが、送風量及び微粉炭吹き込み量によっては着火位置が不安定になり易かった。また、羽口出口では燃焼により送風温度以上になっている部分と微粉炭の吸熱によって温度低下が見られる部分とがあり、着火が不安定になる原因になっていた。
【0030】
これらに対して、図4(d) に示したようにランス先端を斜めに切断した、切断面が楕円形のランスであって長径短径比が2.5 であり、しかも切断面とブローパイプの軸線とのなす角度δが大きい場合については着火性は改善され着火位置(図4(d) において、符号22で示した)も安定して吹き込み位置に近づくことが判明したのである。また、羽口位置温度は全体にわたって高く、着火が良好であることがわかる。
【0031】
これらの実験から、図4(a) に示されたランスと図4(c) に示されたランスとの対比によりランス先端部を斜めに切断した形状にすることで、微粉炭の着火性は安定側へ移行することがわかる。また、図4(c) に示されたランスと図4(d) に示されたランスとの対比によりランス先端部の切断形状は、切断面の楕円形の長径短径比が大きくなるような形状にすることで、微粉炭の着火性がより向上し、安定して吹き込むことが可能になることがわかる。但し、図4(b) に示されたランスと図4(d) に示されたランスとの対比から明らかなように、同一の長径短径比になるランスであっても、ブローパイプ内における切断面の配向によって着火安定性が大きく相違し、安定した着火を達成するためには、切断面とブローパイプとのなす角度が、最大である向きにランスを配向させる必要があることがわかる。
【0032】
以上述べた実験結果のように、ランスとして先端開口がこのランスの軸線方向に垂直な面に対して斜めに切断された形状をランスを使用し、かかるランスをこの切断面とブローパイプの軸線とのなす角度が最大となる向きに配設することによって、吹き込んだ微粉炭の着火安定性が向上し、ひいては燃焼効率を高めることができる理由については明確ではないが、次の事項が考えられる。
【0033】
微粉炭吹き込み用ランスをブローパイプ内に挿入することにより、ブローパイプ内の熱風の流動は、このランス下流側で乱されるのであるが、ランスとして先端部が斜めに切断したような形状の微粉炭吹き込み用ランスを用いることにより、ランス先端部近傍で熱風の乱流渦すなわち旋回流(図1に符号6で、図4(d) に符号23でそれぞれ示した)が強く発生すると考えられる。したがって、この旋回流により熱風と微粉炭との接触混合が促進されて着火し易くなったものと考えられる。また、先端部が斜めに切断された形状のランスをブローパイプ内に配置することにより、ランス先端部の微粉炭吹き込み用開口面積は、先端部を斜めに切断していないランスよりも増大するのであって、すなわち切断面のブローパイプの軸線方向の距離L及び切断面をブローパイプの軸線方向に垂直な面に投影した面積Sの両者が増大することになる。かかる距離L及び面積Sが増大していると、ランス先端開口から流出する微粉炭は、ブローパイプ内をより広がって流れるので熱風との接触程度が増大し、これが着火安定性に寄与することも考えられる。
【0034】
前述した実験結果から分かるように、ランス先端部をどの程度斜めに切断した形状にするかは、着火安定性、燃焼効率の観点から重要である。図4を用いて述べた実験においてはランスがその軸線方向に垂直な断面が真円形であったため、このランスを斜めに切断した切断平面は、楕円形をしており、この楕円形の長径短径比によってどの程度斜めに切断したのかを表現した。この長径短径比を普遍化すると、この切断面とランスの軸線方向に垂直な面とのなす角度をθとして1/cos θによって表すことができる。
【0035】
そこで、図3に示した装置を用いて、このランスの切断面とランスの軸線方向に垂直な面とのなす角度θを種々に変えたランスにより実験を行い、温度分布を測定して吹き込み位置から燃焼点までの距離及びレースウエイ相当位置での燃焼率を調べた。その際、燃焼点は、送風温度より100 ℃上昇している点を燃焼点と判断した。一方レースウエイ相当位置での燃焼率の測定は次の方法による。通常のレースウエイ深度:3m ,送風速度:200 m/s ではレースウエイ内での送風に搬送される粉体の直線距離飛行時間は15msとなる。そこで図3に示した小型の実験炉において、直線飛行時間が同じ15msとなる位置(サンプリング位置)での燃焼率を調べたのである。なお、サンプリング位置は、図3の実験炉の場合には羽口先0.75m の位置である。この燃焼率は該サンプリング位置で燃焼ガスを吸引採取し、フィルターで未燃焼微粉炭を分離し、灰分が燃焼に際しても変化しないと仮定した場合の炭素分の燃焼率で表した。
【0036】
その結果をそれぞれ図6、図7に示す。図6から明らかなように、1/cos θが大きくなるにつれて微粉炭の吹き込み位置から燃焼点までの距離は小さくなる。ここにおいて、着火・燃焼点が羽口からレースウエイへと移動する、換言すれば、微粉炭の吹き込み位置から燃焼点までの距離が大きくなるにつれて該着火・燃焼点は羽口先レースウエイ内の粉体・燃焼気体の高旋回流の影響を受けて不安定側に移行し易くなる。逆に言えば微粉炭の燃焼率を安定して高くするためには燃焼速度を上げ、着火・燃焼位置が羽口内部にある方がよい。このような基本的な知見から、着火位置が安定し、一般的な羽口長(35〜50cm)より着火点がランス側に来るように、すなわち着火点まで30cm以下となるように、図6からこの発明では1/cos θを2以上と定めた。この条件では図7からわかるように燃焼率も90%以上に向上しており、安定かつ燃焼率の高い吹き込み用ランスであることがわかる。
【0037】
この発明に従う微粉炭吹き込み用ランスは、この発明で規定した要件の範囲内で種々の変形が可能である。例えば、ランスの軸線に垂直な断面が円形である場合に限られず、図8(a) に示すような断面が三角形の場合や、同図(b) に示すような断面が方形である場合でもよい。また、ランスの軸線に垂直な断面が円形である場合であっても、図8(c) , 図8 (d) に示すように切り込みを入れることにより先端開口をこのランスの軸線方向に垂直な面に対して斜めに切断された形状にしてもよい。いずれの変形例についても同様の効果が確かめられている。さらに、ランスの先端の切断された形状については図9(a) に示すような横から見て曲線の軌跡で切断されている例や、同図(b) に示すような横から見て途中で折れた直線の軌跡で切断されている例でもよい。図9(a) ,(b)の例において、切断面はかかる曲線や二直線が組み合わされた線分の始点と終点を結ぶ直線により表された平面とみなして、この平面がこの発明におけるランスの切断面に関する要件を満たすようにすればよい。
【0038】
この発明に従う微粉炭吹き込み用ランスをブローパイプに挿入して利用に供する際のランス先端の位置は、パイプの断面方向には中心近傍に位置することによってランスから流出する微粉炭流が、ブローパイプ内面や羽口内面に接触しないようにし、また、パイプの軸線方向には羽口よりも手前の所定位置である。なお、この発明に従うランスを用いれば微粉炭が容易に着火するため、ランス先端が羽口に達していても高炉操業を不安定化するおそれは少ない。
【0039】
また、ランスのブローパイプへの挿入方向であるが、これはランス先端の切断面の垂線がブローパイプの軸線及びランスの軸線とほぼ同一平面内になるような方向とし、若干のずれ(±30°程度)は許容し得る。
【0040】
次にこの発明においては、ランス先端の端面に開口する気体の流出部を設けることが着火距離をより短縮し、燃焼効率を向上するためにより好ましい。かかるランス先端の端面に開口する気体の流出部を設けた例を図10に示す。
【0041】
図10に示したランスを用いて、微粉炭を不活性ガスに搬送させて吹き込むとともに、端面に開口する気体流出部から、可燃性ガスを吹き込むことは微粉炭の燃焼速度を向上させるのに、より有効であり、また不活性ガスを吹き込むことは該ランスに燃焼灰の付着を防止するのに、より効果的であった。
【0042】
【実施例】
実施例1
この発明に従う微粉炭吹き込み用ランスを容積4500m3の高炉に連なるブローパイプに配設して実機使用した場合の操業結果について図11に示す。一月目の下旬までは図4(a) に示した従来のランスを用いて微粉炭を40〜50kg/tの量で吹き込んだけれども、かような操業中には格段のランス形状の変更を行なわなくても安定した操業が可能であった。この時点における羽口メガネからの観察では、吹き込まれた微粉炭の大部分のは燃焼せずにそのまま炉内に流入し、レースウエイ内で着火燃焼していた。この時の燃焼率は微粉炭吹き込み量が少ないこともあって、95%前後(羽口先サンプリング装置により測定した。)であり操業上の問題はなかった。
【0043】
次に一月目の下旬以降に微粉炭吹き込み量を増加して、40〜70kg/tの量で吹き込んだところ、燃焼性の不安定化が顕著になった。この傾向は図11に示したように送風圧力の変動、溶銑温度の変動、溶銑中のSi濃度等の変動指数の増加に見ることができる。また、燃焼率も85%程度まで低下し、置換率の低下、炉頂ダスト排出量の増加が見られ炉況が悪化した。そこで、二月目の上旬よりランスの変更して図4(d) に示したこの発明のランス(1/cos θが2.5 )を採用したところ、他の変動因子を確実に減少させることができた。また、低下していた燃焼率は91%まで向上し置換率も回復し、炉頂ダスト量は減少した。
【0044】
実施例2
次に、同高炉の1本の羽口について、異なるタイプのバーナーを使用して微粉炭を吹き込み試験を行なった。a)のランスはこの発明に従い、1/cos θが2.5 になるように切断した二重管の端面から微粉炭と同時に助燃ガスを吹き込んだ場合であり、b)のランスはa)と同型のランスについて端面から微粉炭と同時に窒素ガスを吹き込んだ場合の実施例である。c)のランスは、この発明に従い1/cos θが2.5 になる単管ランス、そしてd)のランスは、従来の1/cos θが1の単管ランスである。
【0045】
これらのランスにより微粉炭吹き込み量130 kg/tで操業した場合の燃焼率と100 日間使用した後のランスへの灰分の付着の度合いを表1に示す。なお、付着度については付着の量を5段階で評価し、付着度1は、ランス先端から10cmまでの円筒面にしめる灰分の表面積が5%未満、付着度2は10%未満、付着度3は15%未満、付着度4は20%未満、付着度5は25%未満という状況で判断した。
【0046】
表1から得られた結果より、a)のランスについては助燃ガスによる燃焼改善の効果が、またb)のランスについては灰分除去ガスによる灰分付着防止の効果がそれぞれ見られた。
【表1】
ランス a) b) c) d)
燃焼率(%) 95 92 91 83
付着度 3 1 2 5
【0047】
【発明の効果】
この発明の効果は、既に実施例で示したが以下のようにまとめることができる。すなわち、この発明によれば、微粉炭多量吹き込み時に問題になる、微粉炭の着火の不安定性を改善し、同時に早期に着火・燃焼できるため、羽口内での燃焼効率の向上が可能となる。したがって、レースウエイまでの燃焼効率が向上し、結果的にレースウエイから流出する未燃焼の微粉炭の量の低減が可能になり、微粉炭の多量吹き込みが可能となる。着火の不安定に起因する操業の不安定性にも同時に改善することができ、高炉の製品である品質のバラツキの低減、操業の安定に大きく寄与でき、その経済効果は大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に従う微粉炭吹き込み用ランスの一例を示す図であり、(a) はその先端部の断面図、(b) は先端部を切断面から垂直方向から見た図である。
【図2】高炉への微粉炭吹き込み法の概念図である。
【図3】作用確認のために用いた試験燃焼炉を示す図である。
【図4】ブローパイプ内のガス微粉の流れに関する模式図である
【図5】燃焼試験を行った場合の羽口相当位置での半径方向温度分布を、図4の(a) 〜(d) のそれぞれの場合に対応させて示すグラフである。
【図6】この発明で定義したθについて、1/cos θと着火位置との関係を示すグラフである。
【図7】この発明で定義したθについて、1/cos θと燃焼性との関係を示すグラフである。
【図8】微粉炭吹き込み用ランスの他の例を示す図である。
【図9】微粉炭吹き込み用ランスの他の例を示す図である。
【図10】微粉炭吹き込み用ランスの他の例を示す図である。
【図11】この発明を実施した場合の高炉操業状況の変動を示すグラフである。
【符号の説明】
1 微粉炭吹き込み用ランス
2 ブローパイプ
3 羽口
4 レースウエイ
5 炉芯部
6 旋回流
11 試験燃焼炉
12 羽口
13 ブローパイプ
14 熱風発生装置
15 微粉炭タンク
16 テーブルフィーダー
17 微粉炭輸送管
18 圧送気体吹き込み管
19 微粉炭吹き込み用ランス
20 サンプリング口
21 排気口
22 着火位置
23 旋回流
[0001]
[Industrial application fields]
This invention improves the combustion rate of pulverized coal at the tip of the blast furnace tuyere using this device for pulverized coal injection that enables a large amount of pulverized coal to be injected into the blast furnace with high combustion efficiency. The present invention relates to a method for injecting pulverized coal in a blast furnace that can prevent ash from adhering to the lance of the apparatus.
[0002]
[Prior art]
Blowing pulverized coal during blast furnace operation is not only effective as a means for stabilizing the blast furnace operation, but is also effective as a technique that can save expensive coke as an auxiliary fuel. This is because, in recent years, in industrialized countries, a decline in coke production due to aging of coke ovens has become a serious problem. On the other hand, if a coke oven is to be reconstructed, excessive capital investment may increase. This is because there are concerns. Against this background, many blast furnaces have tried to blow a large amount of pulverized coal.
[0003]
Such pulverized coal is generally blown from a blast furnace blow pipe via a tuyere. These blow pipes and tuyere portions have a simple structure so that a large amount of high-temperature air can be blown safely and in large quantities, and it is difficult to change these structures. A pulverized coal blowing lance having a simple structure is also used for the pulverized coal blowing supply equipment in accordance with such a blow pipe or tuyere. The lance is inserted and disposed obliquely at a predetermined angle in the inner space of the blow pipe communicating with the tuyere of the blast furnace.
[0004]
The method for injecting pulverized coal into the blast furnace will be described with reference to FIG. Hot air is blown into the blast furnace via the blow pipe 2 and the tuyere 3 to form a combustion space portion called a raceway 4 in front of the tuyere 3. On the other hand, the pulverized coal is supplied to the center of the blow pipe 2 by the lance 1 for blowing pulverized coal inserted into the blow pipe 2, ignites at the tuyere, starts to burn, and further burns in the raceway 4. To do.
[0005]
However, such pulverized coal combustion is generally difficult to burn 100% completely until the pulverized coal reaches the raceway 4, and some unburned pulverized coal is more in the furnace than the raceway 4. There was a problem that it flowed inward and accumulated in the furnace core 5 and other areas. When the amount of such unburned pulverized coal is large, the air permeability in the furnace and the liquid permeability with respect to the hot metal / hot metal are lowered, causing unstable operation.
[0006]
On the other hand, the burner for heavy oil blowing conventionally known as a lance for blowing fuel into the blast furnace tuyere has its tip disposed in the vicinity of the boundary point between the blast furnace tuyere 3 and the blow pipe 2. Even if the burner tip is located in the vicinity of the tuyere, the injected heavy oil has good combustibility and is completely burned in the tuyere and the raceway immediately after the tuyere.
[0007]
In other words, because pulverized coal is solid, it has poor combustibility compared to gas and liquid fuel, and in addition, it may contain ash that is incombustible, so it is considered difficult to blow in large quantities, Actually, good results were difficult to obtain. Therefore, when the pulverized coal is blown from the same position as the heavy oil blowing position, the pulverized fuel cannot be completely burned out in the tuyere and the raceway.
[0008]
In order to avoid the above problems, in the conventional pulverized coal blowing method, as a result, the blowing position is moved to the upstream side of the blow pipe to improve the combustion efficiency. For example, in the technique disclosed in Japanese Examined Patent Publication No. 60-53081, the pulverized coal injection position (lance position) is located 100 mm to 350 mm upstream from the blast furnace tuyere and blow pipe boundary position, thereby improving flammability and wings. It is supposed to prevent ash from adhering to the mouth and blowpipe.
[0009]
In JP-A-2-54708, the relationship with the operating conditions is investigated in more detail, and the pulverized coal blowing burner tip position and tuyere are based on the amount of pulverized coal blown and the particle size of the pulverized coal. A suitable horizontal distance from the tip position is set.
[0010]
These technologies are based on the idea of ensuring a certain specified time for complete combustion of pulverized fuel such as pulverized coal. For this purpose, the burner tip position and tuyere are determined according to the combustion time of the pulverized coal to be blown. It is an essential requirement to increase the horizontal distance from the tip position to a predetermined threshold value or more. However, in the case of the pulverized coal injection method based on this technical idea, it is considered that unburned pulverized coal may collide with the inner wall of the tuyere and cause the tuyere damage. There was also a limit value. In other words, in these pulverized coal blowing methods, if the blowing position and blowing method from the blast furnace blow pipe to the tuyere are not properly selected and maintained, ash accumulation in the tuyere and local wear on the tuyere's inner surface will occur. It was inviting problems such as. As a result, there was a limit to the reduction of unburned pulverized coal even using the technique proposed in the above publication.
[0011]
As a method for solving the problems of the prior art, a means for efficiently burning pulverized coal even if the horizontal distance between the burner tip position and the tuyere tip position is short can be considered. Specifically, the structure of the blowing lance is changed. It has been proposed to do.
[0012]
For example, in Japanese Patent Laid-Open No. 1-92304, a plurality of oxygen gas blowing holes are provided surrounding a central pulverized coal blowing hole, and at least the axis of each oxygen gas blowing hole is in front of the nozzle in the previous pulverized coal blowing. There has been proposed a nozzle for injecting pulverized coal, which is characterized by increasing the combustibility of a large amount of pulverized coal crossed with the axis of the hole.
[0013]
However, with such a technique, oxygen must be enriched and the lance itself is expensive with multiple pipes, so it is not the best way to pursue the economy of mass use of pulverized coal. It was.
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention advantageously solves the above-described problems, does not require large-scale equipment, and does not require oxygen enrichment to increase combustion efficiency, and does not require a boundary between the blast furnace tuyere and the blow pipe. Even when a lance tip is placed near the point and a large amount of pulverized coal is blown, unburned pulverized coal accumulates on the core of the furnace, etc., reducing the air permeability, hot metal and liquid permeability in the furnace. An object of the present invention is to propose an apparatus for injecting pulverized coal for a blast furnace and an operation method for injecting pulverized coal in a blast furnace that can increase the combustion efficiency so that a large amount of pulverized coal can be stably injected.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is an apparatus for injecting pulverized coal having a lance that is inserted obliquely at a predetermined angle into an inner space of a blow pipe communicating with a tuyere of a blast furnace, and the lance has a tip opening perpendicular to the axial direction of the lance. The angle θ between the cut surface and the surface perpendicular to the axial direction of the lance satisfies 1 / cos θ ≧ 2, and the lance is cut into the cut surface. The blast furnace blast furnace is characterized in that the vertical line of the blast furnace is arranged in the same plane as the axis of the blow pipe and the axis of the lance and the angle between the cut surface and the axis of the blow pipe is maximized. Device (first invention).
[0016]
Further, the present invention is the apparatus of the first invention, wherein the lance is an apparatus for blowing pulverized coal for a blast furnace (second invention) in which a gas outflow portion opened at an end surface of the lance is provided.
[0017]
Furthermore, the present invention relates to a method in which pulverized coal is blown through a lance inserted obliquely into an inner surface space of a blow pipe communicating with a tuyere of a blast furnace. The angle θ formed between the cut surface and the surface perpendicular to the axial direction of the lance satisfies 1 / cos θ ≧ 2, and further has a gas outflow pipe opened at the end surface of the tip. Use this lance so that the perpendicular of the cut surface is in the same plane as the blow pipe axis and the lance axis, and the angle between the cut surface and the blow pipe axis is maximized. The pulverized coal is transported to the inert gas and blown in, and one or both of the combustible gas and the inert gas are blown from the gas outlet opening at the end face of the lance tip. A pulverized coal injection operation method (third invention) in a blast furnace to.
[0018]
FIG. 1 (a) shows an example of a lance 1 of the apparatus for injecting pulverized coal for blast furnaces according to the present invention in a sectional view of the tip portion, and FIG. 1 (b) shows the tip portion of the lance 1 from a cut surface. The figure seen from the perpendicular direction is shown. In this figure, since the cross section perpendicular to the axial direction of the lance is a circular tube, the cutting surface of the tip portion cut obliquely has an elliptical shape, and the ratio of the major axis to the minor axis of the ellipse. Is 2 or more.
[0019]
[Action]
As a result of extensive investigation and examination of the movement, ignition and combustion behavior of the pulverized coal blown from the lance in the blow pipe, the problems of the conventional technology are that the problem of the pulverized coal in the blow pipe is the movement and ignition of the pulverized coal. It was concluded that the basic understanding of stability was insufficient, so that adjustment of the lance blowing position and improvement of the lance structure were not effective enough.
[0020]
That is, in the normal case, the hot air in the blow pipe is very fast with a gas flow rate of 200 m / s, and at the same time, the amount of gas is large. Therefore, even if the lance shape is changed so as to change the flow of the pulverized coal carrier gas in the pulverized coal blowing lance having a relatively small flow rate, the influence on the entire flow pattern is extremely small.
[0021]
Also, during normal pulverized coal combustion, ignition occurs in a lifting state where the ignition point is away from the tip of the lance, so the stability of the ignition point is very poor and unstable. For example, the ignition point fluctuates in response to fluctuations in the residual moisture of pulverized coal, fluctuations in particle size, and fluctuations in blast temperature, and these fluctuations change the combustion efficiency at the tuyere of pulverized coal. This fluctuation in combustion efficiency leads to fluctuations in the actual gas flow velocity in the tuyere, fluctuations in the blowing pressure, and fluctuations in the shape of the in-furnace raceway, and makes the blast furnace operation unstable.
[0022]
Furthermore, the gas flow rate at the blast furnace tuyere has an optimum range for forming a good raceway. Therefore, normally, the tuyere flow velocity is managed by changing the tuyere diameter in accordance with the air flow rate. However, if the ignition of the pulverized coal is unstable, the fluctuation of the tuyere flow rate as high as several tens of percent will occur depending on the combustion rate of the pulverized coal, and proper tuyere flow rate management becomes impossible. The problem also arises.
[0023]
Based on these recognitions, the inventors investigated in detail the optimum shape of the blowing lance from the viewpoint of the effect on the flow of hot air and pulverized coal around it, and the mixed combustion phenomenon of pulverized coal depending on the shape of the lance. We also examined in detail.
[0024]
The test combustion furnace shown in FIG. 3 was used for this examination. In the test combustion furnace 11 shown in the figure, a tuyere 12 is arranged, and a blow pipe 13 is connected to the tuyere 12 and hot air is supplied from the hot air generator 14 connected to the blow pipe 13 in the test combustion furnace 11. Is supposed to lead to. The pulverized coal is guided from the tank 15 to the transport pipe 17 by the table feeder 16, and is transported in the transport pipe 17 by the carrier gas introduced from the pressurized gas blowing pipe 18 connected to the transport pipe 17, and the transport pipe 17 And is supplied into the blow pipe 13 from a pulverized coal blowing lance 19 inserted into the inner space of the blow pipe 13. In order to observe the combustion state of the supplied pulverized coal, the test combustion furnace 11 is provided with a sampling port 20 on the downstream side of the hot air from the tuyere 12. In the figure, numeral 21 is an exhaust port of the test combustion furnace 11.
[0025]
In the experiment using the test combustion furnace 11 described above, as a pulverized coal blowing lance 19, a combustion test was performed on a tubular lance having various cutting shapes and orientations at the tip, and the combustion state of each lance was examined. . The blowing temperature at this time was 1000 ° C., and the oxygen excess coefficient when the complete combustion was 1 was 0.9.
[0026]
As a result, it was found that the lance type and combustion state can be classified as shown in FIGS. 4 (a) to 4 (d). In addition, the temperature distribution in the radial direction at the tuyere outlet at 0.5 m downstream of the blowing position at that time was examined for each lance type, and the results are shown in FIG. 5 in correspondence with the lances in FIG.
[0027]
First, as shown in Fig. 4 (a), the lance tip is cut perpendicularly to the axial direction of the lance and the lance with a round cross-section has a pulverized coal flow and a high temperature gas because the pulverized coal flow does not spread. Ignition was delayed, and the ignition position was unstable and not constant. Further, from the measurement of the temperature distribution in the radial direction at the tuyere, it is clear that the gas temperature is lower than the blowing temperature in the center due to the endotherm of the pulverized coal, and no ignition occurs.
[0028]
Next, as shown in FIG. 4 (b), the tip of the lance is cut obliquely and the lance has an elliptical cross section (major axis / minor axis ratio 2.5), and the angle β between the cut surface and the axis of the blow pipe is In the small case, the pulverized coal flow was poorly mixed as compared with the case shown in FIG. 4 (a), and the ignition was delayed, and the ignition position was unstable and not constant.
[0029]
Further, as shown in FIG. 4 (c), the lance tip is cut obliquely, the cut surface is an elliptical lance, the major axis to minor axis ratio is 1.5, and the axis between the cut surface and the axis of the blow pipe is formed. In the case of a lance with an angle γ of approximately 90 °, the ignitability was improved, but the ignition position was likely to be unstable depending on the blowing rate and the amount of pulverized coal. In addition, at the tuyere outlet, there are a portion where the temperature is higher than the blowing temperature due to combustion and a portion where the temperature is decreased due to the endothermic heat of the pulverized coal, causing ignition to become unstable.
[0030]
On the other hand, as shown in FIG. 4 (d), the tip of the lance is cut obliquely, the cut surface is an elliptical lance, the major axis to minor axis ratio is 2.5, and the axis of the cut surface and the blow pipe It has been found that the ignitability is improved and the ignition position (indicated by reference numeral 22 in FIG. 4 (d)) stably approaches the blowing position when the angle δ formed by Moreover, tuyere position temperature is high over the whole, and it turns out that ignition is favorable.
[0031]
From these experiments, by comparing the lance shown in Fig. 4 (a) with the lance shown in Fig. 4 (c), the lance tip is cut diagonally, and the ignitability of pulverized coal is It turns out that it shifts to the stable side. In addition, by comparing the lance shown in FIG. 4 (c) with the lance shown in FIG. 4 (d), the cutting shape of the tip of the lance is such that the elliptical major axis / minor axis ratio of the cut surface increases. It turns out that the ignitability of pulverized coal improves more by making it into a shape, and it becomes possible to blow in stably. However, as is clear from the comparison between the lance shown in FIG. 4 (b) and the lance shown in FIG. 4 (d), even a lance having the same major axis / minor axis ratio can be used in the blow pipe. It can be seen that the ignition stability varies greatly depending on the orientation of the cut surface, and in order to achieve stable ignition, it is necessary to orient the lance so that the angle between the cut surface and the blow pipe is the maximum.
[0032]
As in the experimental results described above, a lance having a shape in which the tip opening is cut obliquely with respect to a plane perpendicular to the axial direction of the lance is used as the lance, and the lance is connected to the cutting surface and the axis of the blow pipe. Although it is not clear why the ignition stability of the pulverized coal that has been blown in is improved and the combustion efficiency can be improved by arranging in the direction in which the angle between the two is maximized, the following matters can be considered.
[0033]
By inserting a pulverized coal blowing lance into the blowpipe, the flow of hot air in the blowpipe is disturbed on the downstream side of this lance, but the pulverized powder is shaped like the tip is cut obliquely. By using the lance for blowing charcoal, it is considered that a turbulent vortex of hot air, that is, a swirl flow (indicated by reference numeral 6 in FIG. 1 and by reference numeral 23 in FIG. 4 (d)) is strongly generated near the tip of the lance. Therefore, it is considered that the swirl flow facilitates the contact mixing of hot air and pulverized coal and facilitates ignition. In addition, by arranging a lance with the tip cut obliquely in the blow pipe, the opening area for blowing pulverized coal at the tip of the lance is larger than a lance without cutting the tip obliquely. In other words, both the distance L in the axial direction of the blow pipe and the area S obtained by projecting the cut surface on a plane perpendicular to the axial direction of the blow pipe increase. If the distance L and the area S are increased, the pulverized coal flowing out from the opening of the lance tip flows more widely in the blow pipe, so that the degree of contact with hot air increases, which may contribute to ignition stability. Conceivable.
[0034]
As can be seen from the above experimental results, how obliquely the lance tip is cut is important from the viewpoint of ignition stability and combustion efficiency. In the experiment described with reference to FIG. 4, since the cross section perpendicular to the axial direction of the lance was a perfect circle, the cutting plane obtained by obliquely cutting the lance has an elliptical shape. The degree of slanting was expressed by the diameter ratio. When the major axis / minor axis ratio is universalized, the angle between the cut surface and a plane perpendicular to the axial direction of the lance can be represented by 1 / cos θ.
[0035]
Therefore, using the apparatus shown in FIG. 3, an experiment was conducted using various lances in which the angle θ between the cut surface of the lance and the surface perpendicular to the axial direction of the lance was varied, and the temperature distribution was measured to determine the blowing position. The distance from the combustion point to the combustion point and the combustion rate at the position corresponding to the raceway were investigated. At that time, the combustion point was determined to be a point where the temperature was raised by 100 ° C. from the blowing temperature. On the other hand, the measurement of the combustion rate at the position corresponding to the raceway is based on the following method. At a normal raceway depth of 3 m and a blowing speed of 200 m / s, the linear distance flight time of the powder conveyed for blowing in the raceway is 15 ms. Therefore, in the small experimental reactor shown in FIG. 3, the combustion rate at the position (sampling position) where the straight flight time is the same 15 ms was examined. In the case of the experimental furnace of FIG. 3, the sampling position is the position of the tuyere 0.75 m. This combustion rate was expressed as the carbon component combustion rate when it was assumed that the combustion gas was suctioned and collected at the sampling position, the unburned pulverized coal was separated by a filter, and the ash content did not change during combustion.
[0036]
The results are shown in FIGS. 6 and 7, respectively. As is clear from FIG. 6, the distance from the pulverized coal injection position to the combustion point decreases as 1 / cos θ increases. Here, the ignition / combustion point moves from the tuyere to the raceway, in other words, as the distance from the pulverized coal blowing position to the combustion point increases, the ignition / combustion point becomes the powder in the tuyere tip raceway. It becomes easy to shift to the unstable side under the influence of the high swirl flow of the body / combustion gas. In other words, in order to stably increase the combustion rate of pulverized coal, it is better to increase the combustion speed and to have the ignition / combustion position inside the tuyere. From this basic knowledge, it can be seen from FIG. 6 that the ignition position is stable and the ignition point is closer to the lance than the general tuyere length (35-50 cm), that is, the ignition point is 30 cm or less. In the invention, 1 / cos θ is set to 2 or more. Under this condition, as can be seen from FIG. 7, the combustion rate is also improved to 90% or more, and it can be seen that the blow lance is stable and has a high combustion rate.
[0037]
The pulverized coal blowing lance according to the present invention can be variously modified within the scope of the requirements defined in the present invention. For example, the present invention is not limited to the case where the cross section perpendicular to the axis of the lance is circular, and the cross section shown in FIG. 8 (a) is a triangle or the cross section shown in FIG. 8 (b) is a square. Good. Even if the cross section perpendicular to the axis of the lance is circular, the tip opening is made perpendicular to the axial direction of the lance by making a cut as shown in FIGS. 8 (c) and 8 (d). You may make it the shape cut | disconnected diagonally with respect to the surface. The same effect has been confirmed for all the modified examples. Furthermore, with regard to the cut shape of the tip of the lance, an example in which it is cut along a curved locus as seen from the side as shown in FIG. 9 (a), or in the middle as seen from the side as shown in FIG. 9 (b). It may be an example in which it is cut along a straight locus broken at. In the examples of FIGS. 9 (a) and 9 (b), the cut surface is regarded as a plane represented by a straight line connecting the start point and the end point of such a curved line or a combination of two straight lines, and this plane is the lance in the present invention. It suffices to satisfy the requirements regarding the cutting plane.
[0038]
When the pulverized coal injecting lance according to the present invention is inserted into the blow pipe and used, the position of the lance tip is located near the center in the cross-sectional direction of the pipe, so that the pulverized coal flow flowing out from the lance is blow pipe The inner surface and the inner surface of the tuyere are not brought into contact with each other, and are in a predetermined position in front of the tuyere in the axial direction of the pipe. Note that, if the lance according to the present invention is used, the pulverized coal is easily ignited, so that there is little possibility of destabilizing the blast furnace operation even if the tip of the lance reaches the tuyere.
[0039]
The lance is inserted into the blow pipe in a direction in which the perpendicular of the cut surface at the tip of the lance is substantially in the same plane as the axis of the blow pipe and the axis of the lance. (Degree) is acceptable.
[0040]
Next, in the present invention, it is more preferable to provide a gas outflow part opening at the end face of the lance tip in order to further shorten the ignition distance and improve the combustion efficiency. FIG. 10 shows an example in which an outflow portion of gas that opens to the end face of the lance tip is provided.
[0041]
Using the lance shown in FIG. 10, the pulverized coal is conveyed to an inert gas and blown, and from the gas outflow portion that opens to the end face, blowing in combustible gas improves the burning rate of the pulverized coal. It was more effective, and blowing inert gas was more effective in preventing the combustion ash from adhering to the lance.
[0042]
【Example】
Example 1
The pulverized coal blowing lance according to the present invention has a volume of 4500 m. Three FIG. 11 shows the operation results when using an actual machine arranged in a blow pipe connected to the blast furnace. Until the end of January, pulverized coal was blown in an amount of 40-50kg / t using the conventional lance shown in Fig. 4 (a). Stable operation was possible even if not performed. According to the observation from the tuyere glasses at this time, most of the pulverized coal that was blown in was not burned and flowed into the furnace as it was, and was ignited and burned in the raceway. The combustion rate at this time was around 95% (measured with a tuyere sampling device) because of the small amount of pulverized coal injection, and there were no operational problems.
[0043]
Next, after the end of January, the amount of pulverized coal was increased and the amount of 40 to 70 kg / t was increased, and the instability of combustibility became remarkable. As shown in FIG. 11, this tendency can be seen in the increase of the fluctuation index such as the fluctuation of the blowing pressure, the fluctuation of the hot metal temperature, the Si concentration in the hot metal. The combustion rate also decreased to about 85%, and the furnace condition deteriorated due to a decrease in the replacement rate and an increase in top dust discharge. Therefore, by changing the lance from the beginning of February and adopting the lance of the present invention (1 / cos θ is 2.5) shown in Fig. 4 (d), other variable factors can be reliably reduced. It was. In addition, the reduced combustion rate improved to 91%, the replacement rate recovered, and the amount of dust at the top of the furnace decreased.
[0044]
Example 2
Next, pulverized coal was blown into one tuyere of the same blast furnace using different types of burners. The lance of a) is a case where auxiliary combustion gas is blown simultaneously with pulverized coal from the end face of the double pipe cut according to the present invention so that 1 / cos θ is 2.5, and the lance of b) is the same type as a). It is the Example at the time of blowing nitrogen gas simultaneously with pulverized coal from the end surface about a lance. The lance of c) is a single pipe lance with 1 / cos θ of 2.5 according to the present invention, and the lance of d) is a conventional single pipe lance with 1 / cos θ of 1.
[0045]
Table 1 shows the combustion rate when operating at a pulverized coal injection rate of 130 kg / t with these lances and the degree of ash adhesion to the lance after 100 days of use. The degree of adhesion is evaluated in five stages. The degree of adhesion 1 is less than 5% of the ash surface area on the cylindrical surface from the tip of the lance to 10 cm, the degree of adhesion 2 is less than 10%, and the degree of adhesion 3 is Judgment was made in a situation of less than 15%, adhesion degree 4 less than 20%, adhesion degree 5 less than 25%.
[0046]
From the results obtained from Table 1, the effect of combustion improvement by the auxiliary combustion gas was observed for the lance of a), and the effect of preventing ash adhesion by the ash removal gas was observed for the lance of b).
[Table 1]
Lance a) b) c) d)
Burning rate (%) 95 92 91 83
Adhesion degree 3 1 2 5
[0047]
【The invention's effect】
The effects of the present invention have already been shown in the embodiments, but can be summarized as follows. In other words, according to the present invention, the instability of ignition of pulverized coal, which becomes a problem when a large amount of pulverized coal is blown, is improved, and at the same time, ignition and combustion can be performed at an early stage, so that the combustion efficiency in the tuyere can be improved. Therefore, the combustion efficiency up to the raceway is improved. As a result, the amount of unburned pulverized coal flowing out from the raceway can be reduced, and a large amount of pulverized coal can be injected. Operational instability due to instability of ignition can be improved at the same time, which can greatly contribute to the reduction of quality variation, which is the product of the blast furnace, and stable operation, and its economic effect is great.
[Brief description of the drawings]
1A and 1B are views showing an example of a pulverized coal blowing lance according to the present invention, in which FIG. 1A is a cross-sectional view of a tip portion thereof, and FIG.
FIG. 2 is a conceptual diagram of a method for blowing pulverized coal into a blast furnace.
FIG. 3 is a diagram showing a test combustion furnace used for confirming the action.
FIG. 4 is a schematic diagram relating to the flow of gas fines in the blowpipe.
FIG. 5 is a graph showing the radial temperature distribution at the position corresponding to the tuyere when a combustion test is performed, corresponding to each of the cases (a) to (d) of FIG.
FIG. 6 is a graph showing the relationship between 1 / cos θ and the ignition position for θ defined in the present invention.
FIG. 7 is a graph showing the relationship between 1 / cos θ and combustibility for θ defined in the present invention.
FIG. 8 is a view showing another example of a pulverized coal blowing lance.
FIG. 9 is a diagram showing another example of a pulverized coal blowing lance.
FIG. 10 is a view showing another example of a pulverized coal blowing lance.
FIG. 11 is a graph showing fluctuations in blast furnace operation status when the present invention is implemented.
[Explanation of symbols]
1 Lance for blowing pulverized coal
2 Blow pipe
3 tuyere
4 Raceway
5 Furnace core
6 Swirling flow
11 Test combustion furnace
12 tuyere
13 Blow pipe
14 Hot air generator
15 Pulverized coal tank
16 Table feeder
17 Pulverized coal transport pipe
18 Pressure gas blowing pipe
19 Lance for pulverized coal injection
20 Sampling port
21 Exhaust vent
22 Ignition position
23 Swirl

Claims (3)

高炉の羽口に連通するブローパイプの内面空間に所定角度で斜めに挿入するランスを有する微粉炭吹き込み用装置であって、
上記ランスは、先端開口がこのランスの軸線方向に垂直な面に対して斜めに切断された形状でかつこの切断面と上記ランスの軸線方向に垂直な面とのなす角度θが1/cos θ≧2を満たしてなり、
このランスを、その切断面の垂線がブローパイプの軸線及びランスの軸線とほぼ同一平面内になりかつこの切断面とブローパイプの軸線とのなす角度が最大となる向きに配設したことを特徴とする高炉用微粉炭吹き込み用装置。
An apparatus for injecting pulverized coal having a lance that is inserted obliquely at a predetermined angle into the inner surface space of the blow pipe communicating with the tuyere of the blast furnace,
The lance has a shape in which a tip opening is cut obliquely with respect to a plane perpendicular to the axial direction of the lance, and an angle θ between the cut surface and a plane perpendicular to the axial direction of the lance is 1 / cos θ. ≧ 2 is satisfied,
The lance is arranged in such a direction that the perpendicular of the cut surface is substantially in the same plane as the axis of the blow pipe and the axis of the lance, and the angle between the cut surface and the axis of the blow pipe is maximized. A device for injecting pulverized coal for blast furnace.
請求項1記載の装置であって、ランスは、その先端の端面に開口する気体の流出部を設けてなる高炉用微粉炭吹き込み用装置。The apparatus for injecting pulverized coal for a blast furnace according to claim 1, wherein the lance is provided with an outflow portion of a gas opening at an end face of the tip thereof. 高炉の羽口に連通するブローパイプの内面空間に斜めに挿入したランスを通して微粉炭を吹き込む方法において、
このランスとして、先端開口がこのランスの軸線方向に垂直な面に対して斜めに切断された形状でかつこの切断面と上記ランスの軸線方向に垂直な面とのなす角度θが1/cos θ≧2を満たし、さらにその先端の端面に開口する気体の流出管を設けてなるランスを用い、
このランスを、その切断面の垂線がブローパイプの軸線及びランスの軸線と同一平面内になり、かつこの切断面とブローパイプの軸線とのなす角度が最大となる向きに配設して、
微粉炭を不活性ガスに搬送させて吹き込むとともに、該ランス先端の端面の気体の流出用開口から可燃性ガス及び不活性ガスの一方又は双方を吹き込むことを特徴とする高炉における微粉炭吹き込み操業方法。
In the method of blowing pulverized coal through a lance inserted obliquely into the inner space of the blow pipe communicating with the tuyere's tuyere,
The lance has a shape in which a tip opening is cut obliquely with respect to a plane perpendicular to the axial direction of the lance, and an angle θ between the cut surface and a plane perpendicular to the axial direction of the lance is 1 / cos θ. Using a lance that satisfies ≧ 2 and further has a gas outflow pipe that opens at the end face of the tip,
The lance is disposed in such a direction that the perpendicular of the cut surface is in the same plane as the axis of the blow pipe and the axis of the lance, and the angle between the cut surface and the axis of the blow pipe is maximized,
A method for injecting pulverized coal in a blast furnace, wherein the pulverized coal is blown while being conveyed to an inert gas, and one or both of a combustible gas and an inert gas are injected from an opening for gas discharge at the end face of the lance tip. .
JP24011094A 1994-10-04 1994-10-04 Apparatus for injecting pulverized coal for blast furnace and method for injecting pulverized coal in blast furnace Expired - Lifetime JP3733601B2 (en)

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