JP4224218B2

JP4224218B2 - 高炉での低揮発分炭の使用方法

Info

Publication number: JP4224218B2
Application number: JP2001038284A
Authority: JP
Inventors: 和也国友
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2001-02-15
Filing date: 2001-02-15
Publication date: 2009-02-12
Anticipated expiration: 2021-02-15
Also published as: JP2002241815A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、送風用羽口から吹き込む微粉炭の配合、特に低揮発分の微粉炭を用いる高炉での低揮発分炭の使用方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
最近、高炉への粉体吹き込み操業技術の一つとして微粉炭吹き込み操業が確立されるに至り、高炉でのコークス比低減に大きく寄与している。しかして、微粉炭の吹き込み量が１２０ｋｇ／ｔを超える操業も指向されるようになっている。しかし、高炉への大量の微粉炭吹き込み操業を安定して実施させるには、吹き込んだ微粉炭を完全に燃焼させる必要がある。
【０００３】
吹き込んだ微粉炭が未燃焼のままの状態で高炉内に存在すると、高炉下部や炉芯部に未燃焼のチャーとして蓄積し高炉内での通気・通液性を阻害する。
また、このような状態になると微粉炭の燃焼発熱が充分でないため、その効果を減少する結果、高炉での燃料比の上昇を招いてしまう。このような現象は特に揮発分が２０％以下の低揮発分の炭材をの使用した時に起こり易く、微粉炭が未燃焼状態で存在し前記状況を増長する。
【０００４】
このため、比較的燃焼性の良い高揮発分の炭材が高炉の吹き込みには適していると考えられ、該高揮発分炭材がもっぱら用いられていた。
例えば、高炉への吹き込み用微粉炭として炭材の揮発分に注目した発明として特許２６７５４０３がある。該特許の要旨とするところは「送風羽口から熱風とともに微粉炭を吹き込む微粉炭の吹き込み操業において、微粉炭の揮発分（ＶＭ）が２３％以上、流動度指数（ＭＦ）が０．８０以下である石炭を使用する。この場合、微粉炭の粒径が３ｍｍ〜１００μｍであることが好ましく、さらに、羽口先温度を１９００℃以上２２５０℃以下とするように操業すると好適である。」と言うもので、揮発分２３％以上の炭材を対象としている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように特定の高揮発分炭材の微粉炭だけしか高炉に吹き込めない状態では、石炭資源全体を考えた場合好ましくなく、高揮発分、低揮発分に関係なく、できるだけ幅広い銘柄、種類の炭材が高炉への吹き込み微粉炭として使用できることが、エネルギーの安全供給や価格の安定化面からも望ましいことである。したがって、低揮発分炭をいかにして高炉への吹き込み用微粉炭として使用するかが重要な課題となっていた。また使用に際してはその性状からいかにしてその燃焼効率を向上させるかが問題となっていた。
【０００６】
本発明は、数多くの実験において燃焼性の測定を行い、燃焼性に及ぼす炭材の揮発分と固定炭素分の影響を明らかにし、燃焼性を満足できる微粉炭の特性を規定することにより、安定した高炉操業を行うための低揮発分炭の使用方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記した従来方法における問題点を解決するためになされたものであって、その要旨とするところは、以下手段にある。
１）微粉炭吹き込み量が１２０ｋｇ／ｔを越える高炉への微粉炭吹き込み操業において、揮発分が２０質量％以下の低揮発分炭を使用するに際して、全微粉炭の１０〜３８質量％を該低揮発分炭とし、かつ揮発分が３０質量％以上の高揮発分炭を６２〜９０質量％混合し、低揮発分炭に対する高揮発分炭の混入割合をαとしたときに、下記（１）式で示されるβが０．４以上となるよう制御して羽口から吹き込むことを特徴とする高炉での低揮発分炭の使用方法。
β＝（Ｖ１＋αＶ２）／（Ｆ１＋αＦ２）・・・・・（１）
α：低揮発分炭に対する高揮発分炭の質量の混入比（−）
Ｖｉ：揮発分（質量％）
Ｆｉ：固定炭素分（質量％）
１：低揮発分炭
２：高揮発分炭
２）前記微粉炭吹き込みに際し、微粉炭吹き込み量を増大するにつれ、前記（１）式のβ値を大きくする１）記載の高炉での低揮発分炭の使用方法。
【０００８】
【発明の実施の形態】
通常、微粉炭においてその燃焼性を左右するのは、微粉炭の組成、特に、揮発分と固定炭素の含有割合によって決まってくるものであり、低揮発分炭の燃焼効率が低いのは、燃焼性の低い固定炭素の割合が高揮発分炭に比べて多く、燃焼性の高い揮発物が少ないためであると考えられていた。
そこで本発明者らは、種々の炭材について表１に示すようにその混合比率を変化させて、微粉炭の燃焼実験を行いその燃焼性を評価した。
【０００９】
【表１】

【００１０】
この結果を図１に示した。低揮発分炭に一定割合以上の高揮発分炭を加えることにより、燃焼性が急激に改善される点があることを見いだすことができた。すなわち、図１は微粉炭吹き込み量が１２０ｋｇ／ｔにおける実験値である。同図から明らかなように燃焼効率は下記（１）式から求められるβの値が０．３を境にして、該値以上になると急激に上昇することが判明した。また、前記値が０．４を超えてもβの値が大きくなるにつれ、燃焼効率は多少なりとも向上する傾向にあることも知得することができた。
β＝（Ｖ１＋αＶ２）／（Ｆ１＋αＦ２）・・・・・（１）
α：低揮発分炭に対する高揮発分炭の質量の混入比（−）
Ｖｉ：揮発分（質量％）
Ｆｉ：固定炭素分（質量％）
１：低揮発分炭
２：高揮発分炭
【００１１】
同図において、β：０．３未満にプロットされている点は主に表１の銘柄Ｃ，Ｄに属する炭種であり、従来これらの銘柄のものは単独での使用は不適当と考えられていたが、高揮発分炭と混合することにより使用可能となったものである。
【００１２】
通常微粉炭吹き込み量が増大すると、例えば１２０ｋｇ／ｔ→１８０ｋｇ／ｔ→２５０ｋｇ／ｔになるにつれ燃焼効率が低下すると言われており、本発明者らは、前記図１の知見を基にさらなる実験を繰り返して行った結果、微粉炭吹き込み量を増大（１２０ｋｇ／ｔよりアップする）した場合は、前記（１）式のβの値を大きくしてやることによって、ほぼ同一の燃焼効率を維持することができ、高炉内への未燃焼微粉炭の存在を抑制できることを突き止めることができた。
さらには、従来高炉への微粉炭吹き込みの炭材としては返り見られなかった低揮発分の微粉炭でも、β値を満足せしめるものであれば高揮発分炭と混合することにより、５０％程度までは充分使用可能であることを実験結果から得ることができた。
【００１３】
本発明において、前記（１）式から求められるβの値を０．３以上（好ましくは０．４以上、最も好ましいのは０．５以上）としたのは、本発明者らの実験結果（図１）から限定したものであり、この値を満たせば燃焼効率が格段に向上し、未燃焼の微粉炭が高炉炉芯部に残留する惧れは少ないものと推測したからである。したがって、本発明においては低揮発分の微粉炭と高揮発分の微粉炭をその微粉炭の含有する組成によって、βの値が（１）式で求められた値を満足するよう配合し、調整制御して使用可能としたものである。
【００１４】
また、炭材での低揮発分と高揮発分をそれぞれ２０％以下と３０％以上に規制規制したのは、それぞれ高炉吹き込み用微粉炭として単独使用してみたところ、その燃焼率かみて使用に適しているもの（揮発分含有量２０％以上）と、不適切なもの（揮発分含有量２０％以下）を実験によって把握した結果に基づくものである。
【００１５】
全微粉炭に占める低揮発分炭の混合割合を１０％以上５０％以下としたのは、低揮発分炭の混合割合が１０％未満では低揮発分炭を使用する意味合いが薄れるからであり、また、５０％を超えて使用した場合には、上記したように未燃焼の微粉炭が高炉炉芯部に残留する惧れがあり、これら微粉炭の燃焼性を考慮し、さらに、多量の微粉炭吹き込みにおいてはこの程度が限界と思われるからである。
【００１６】
なお、（１）式においてＶ１、Ｆ１およびＶ２、Ｆ２と表記したが、これは低揮発分と高揮発分の微粉炭を便宜的に区分したもので、それぞれ１種以上の炭種を含むものである。
【００１７】
【実施例】
表２に炉内容積２８１２ｍ³ の高炉において、本発明を適用した時の操業条件と、その結果を示す。低揮発分微粉炭としては表１に示した炭材Ａ〜Ｄまでを高揮発分としてはＥ〜Ｇをそれぞれ混合して用いた。
【００１８】
【表２】

【００１９】
微粉炭吹き込み量が１２０ｋｇ／ｔから２５０ｋｇ／ｔの範囲において、βが０．３以上であった本発明例においてはその適用時（実施例２，３，４の実施期間）は、通気抵抗指数が低く高炉内の通気が安定しており、荷降下指数も低く装入物の降下状況も良好であり、操業が安定した結果として低出銑比、高出銑量が達成されていた。これに対して、本発明を適用しない期間（比較例１，２，３，４）はこれらの操業成績が悪かった。これは、吹き込まれた微粉炭の燃焼効率が低下し、未燃焼の炭材が生じたことに起因することが推測される。
【００２０】
【発明の効果】
本発明によれば従来、高炉への適用は不可能視されていた低揮発分の炭材を高揮発分の炭材と混合して使用することにより、その燃焼効率を向上せしめることができ、使用可能としたものである。さらには微粉炭吹き込み量に応じ燃焼効率を適正範囲に制御してやることにより、より多くの微粉炭吹き込みを行っても安定した高炉操業を行うことができ、微粉炭吹き込み操業における種々の制約を解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明で規制するβ値と燃焼効率の関係を示す図

Claims

微粉炭吹き込み量が１２０ｋｇ／ｔを越える高炉への微粉炭吹き込み操業において、揮発分が２０質量％以下の低揮発分炭を使用するに際して、全微粉炭の１０〜３８質量％を該低揮発分炭とし、かつ揮発分が３０質量％以上の高揮発分炭を６２〜９０質量％混合し、低揮発分炭に対する高揮発分炭の混入割合をαとしたときに、下記（１）式で示されるβが０．４以上となるよう制御して羽口から吹き込むことを特徴とする高炉での低揮発分炭の使用方法。
β＝（Ｖ１＋αＶ２）／（Ｆ１＋αＦ２）・・・・・（１）
α：低揮発分炭に対する高揮発分炭の質量の混入比（−）
Ｖｉ：揮発分（質量％）
Ｆｉ：固定炭素分（質量％）
１：低揮発分炭
２：高揮発分炭
前記微粉炭吹き込みに際し、微粉炭吹き込み量を増大するにつれ、前記（１）式のβ値を大きくすることを特徴とする請求項１記載の高炉での低揮発分炭の使用方法。