JP4288230B2 - 高炉の操業方法 - Google Patents

Description

本発明は、羽口より微粉炭を吹込みつつ高炉を操業する方法に関する。

従来、高炉の主要燃料としては、石炭を乾留して製造されるコークスが使用されているが、コークスは価格が高いため、コークスの代替として微粉炭を羽口から吹込んでいる。
しかし、羽口から微粉炭を吹き込む操業においては、高炉炉内への装入物（鉱石及びコークス）分布に応じて、高炉のレースウェイ内の温度を適切に調整することが難しいため、炉内の融着帯を適正に制御することが困難で、高炉操業が不安定になり易かった。
そこで、例えば、特許文献１には、羽口からの微粉炭の吹込みに二重管ランスを使用し、その内管中央部から微粉炭を、また外管から冷風又は酸素富化した冷風をそれぞれ吹込み、この吹込む冷風量を調整して、微粉炭の燃焼温度が最も高い位置、いわゆる燃焼ピーク位置（燃焼温度ピーク位置又は燃焼焦点位置ともいう）を制御する方法が開示されている。

特開２０００−１６０２１５号公報

しかしながら、レースウェイ内における微粉炭の燃焼ピーク位置は、装入物の分布状態だけでなく、他の条件（微粉炭揮発分等）によっても大きく変化するため、全ての条件を把握することは難しく、高炉操業にばらつきが生じ安定にできない。
ここで、微粉炭の燃焼ピーク位置を連続検知する方法として、羽口ゾンデ（羽口検出管）を羽口後方からブローパイプ内に挿入し、羽口ゾンデに金属管で覆われた光ファイバーを挿入して、微粉炭の燃焼温度を測定することも考えられる。しかし、光ファイバーの先端部は溶損し易いので、光ファイバーを逐次羽口ゾンデに送り込み、微粉炭の燃焼温度を瞬時に且つ連続的に測定しなければならず、連続測定の際の設備負担が大きく経済的でない。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、微粉炭の燃焼温度を連続測定するためのコストを低減でき、しかもレースウェイ内における微粉炭の燃焼ピーク位置を的確に検知して、高炉操業を安定に実施することが可能な高炉の操業方法を提供することを目的とする。

前記目的に沿う本発明に係る高炉の操業方法は、高炉の羽口に設けた微粉炭吹込バーナから、冷却ガスと共に微粉炭を前記羽口の前方に形成されたレースウェイ内に吹込みつつ前記高炉を操業する方法において、
前記羽口の前端部に設けた温度測定手段で測定した測定温度に応じて、前記レースウェイ内の炉径方向における微粉炭の燃焼ピーク位置を調整し、しかも該微粉炭の燃焼ピーク位置の調整は、前記微粉炭吹込バーナから吹き込む冷却ガスの流量を調整して行う。

また、本発明に係る高炉の操業方法において、前記温度測定手段を、前記羽口の軸心を中心とし、かつ該羽口の上端位置を基準として、−６０度以上６０度以下の範囲内に設けることが好ましい。

本発明の高炉の操業方法は、羽口の前端部に設けた温度測定手段で測定した温度により、微粉炭の燃焼ピーク位置を的確に検知し、この測定温度に応じて、レースウェイ内の炉径方向における微粉炭の燃焼ピーク位置を調整するので、炉内の融着帯を的確に制御し、高炉操業を安定に実施することができる。
また、温度測定手段は羽口の前端部に設けられているので、例えば、羽口から光ファイバーを挿入することなく、微粉炭の燃焼温度の連続測定ができ、レースウェイ内における微粉炭の燃焼ピーク位置を的確に検知できて経済的である。

ここで、微粉炭吹込バーナから吹き込む冷却ガスの流量を調整して、微粉炭の燃焼ピーク位置の調整を行うことにより、微粉炭の燃焼ピーク位置を早期に調整できる。

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここで、図１（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ本発明の一実施の形態に係る高炉の操業方法を適用する高炉下部の側断面図、高炉羽口の部分拡大図、図２は同高炉の操業方法を適用して羽口の基準位置で測定した燃焼ピーク位置と羽口前端部での測定温度との関係を示す説明図、図３（Ａ）は高炉羽口の正面図、（Ｂ）は高炉羽口の円周部における測定温度分布の説明図である。

本発明の一実施の形態に係る高炉の操業方法は、図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、高炉１０の羽口１１に設けた微粉炭吹込バーナ１２から、冷却ガスと共に微粉炭を羽口１１の前方に形成されたレースウェイ１３内に吹込みつつ高炉１０を操業する方法において、レースウェイ１３内の炉径方向における微粉炭の燃焼ピーク位置を調整する方法である。
まず、羽口部分の構成について説明した後、本発明の一実施の形態に係る高炉の操業方法について説明する。

図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、高炉１０の下部炉壁１４には、高炉１０の周方向に複数の羽口１１が設けられている。羽口１１の上流側にはブローパイプ１６が接続され、このブローパイプ１６の中を、例えば１３００℃程度に加熱された熱風が流れ、羽口１１から高炉炉内１５へこの熱風が流れ込む構成になっている。
また、羽口１１に接続されたブローパイプ１６には、微粉炭吹込バーナ１２が貫通して設けられており、この微粉炭吹込バーナ１２を介して、空気を含む冷却ガス及び微粉炭がブローパイプ１６内に吹き込まれた後、羽口１１から高炉炉内１５へ吹き込まれる構成になっている。

羽口１１の前方には、熱風による噴流１７が形成され、更に高炉炉内１５に充填されたコークスが旋回しながら燃焼する領域、即ちレースウェイ１３が形成される。
従って、微粉炭の吹込み状況下にあっては、微粉炭が微粉炭吹込みバーナ１２からブローパイプ１６へ吹込まれた後、羽口１１から高炉炉内１５に吹込まれ、主として噴流１７の内部で燃焼される。

この微粉炭の燃焼時にあっては、羽口１１の前端（先端）Ａから例えば１０ｍｍ以内（本実施の形態においては、６ｍｍ）の範囲にある羽口１１の前端部１８内に埋め込まれた熱電対（温度測定手段の一例）１９により温度測定を行う。このように、羽口１１の前端部１８内に埋め込まれた熱電対１９は、羽口１１が溶損しない限り連続測定が可能である。なお、熱電対１９により測定される温度は、レースウェイ１３内の微粉炭の燃焼による輻射熱によって加熱された羽口１１の前端部１８の温度である。

図２に、微粉炭の高炉への吹込み操業条件を変更した際の羽口からの燃焼ピーク位置（◆）と羽口１１の前端部１８の測定温度（羽口前端温度）との関係を示している。
図２から明らかなように、燃焼ピーク位置が羽口１１側へ近づくに伴い、羽口前端温度が上昇しており、燃焼ピーク位置と羽口前端温度とは相関性があることが分かる。

また、図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、熱電対１９を、羽口１１の軸心Ｃを中心とし、かつ羽口１１の上端位置を基準（０度）として、−６０度（●）、０度（◆）、及び６０度（■）に設けた場合には、他の角度（１２０度：▲、１８０度：×、−１２０度：＊）よりも、羽口温度の変化量が大きく、燃焼ピーク位置（燃焼温度ピーク位置）に対応した顕著な温度測定の結果を得られることが分かる。
このことから、熱電対１９は、羽口１１の軸心Ｃを中心とし、かつ羽口１１の上端位置を基準（０度）として、−６０度以上６０度以下の範囲内（図３（Ａ）の網かけ部分）に１個又は複数個設ける。

熱電対は、前記した範囲内だけに設けるのではなく、羽口前端部の周囲に略等間隔で複数個設けることも可能である。熱電対は安価であり、全周設置してもコスト負担が少なく、経済的であるからである。
なお、前記した図２、図３（Ｂ）の燃焼ピーク位置は、光ファイバーを羽口１１を介してレースウェイ１３内に装入し、測定した値である。

次に、本発明の一実施の形態に係る高炉の操業方法について説明する。
高炉の操業時においては、冷却ガスと共に微粉炭が、微粉炭吹込バーナ１２から羽口１１の前方に形成されたレースウェイ１３内に吹込まれている。
このとき、羽口１１の前端部１８に設けた熱電対１９の測定温度が、予め設定した設定温度（例えば、１７０℃以上２２０℃以下）より高い場合は、微粉炭の燃焼ピーク位置が高炉１０の炉壁側（炉径方向外側）にあると解されるので、微粉炭吹込バーナ１２から吹き込む冷却ガスの流量を現状よりも多くして、微粉炭の燃焼ピーク位置を高炉１０の炉芯側（炉径方向内側）へ移動させる。一方、熱電対１９の測定温度が前記設定温度よりも低い場合は、微粉炭の燃焼ピーク位置が高炉１０の炉芯側（炉径方向内側）にあると解されるので、微粉炭吹込バーナ１２から吹き込まれる冷却ガスの流量を現状よりも少なくして、微粉炭の燃焼ピーク位置を高炉１０の炉壁側（炉径方向外側）へ移動させる。

このように、熱電対１９で測定した測定温度に応じて、微粉炭吹込バーナ１２から吹き込む冷却ガスの流量を調整し、レースウェイ１３内の炉径方向における微粉炭の燃焼ピーク位置を調整する。これにより、高炉炉内１５の融着帯を、的確な位置に制御できる。
以上のことから、熱電対１９により、レースウェイ１３内における微粉炭の燃焼ピーク位置を的確に検知し、この燃焼ピーク位置を調整して、高炉炉内１５の融着帯位置にばらつきを生じさせることなく、高炉操業を安定に実施することができる。

以上、本発明を、実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。例えば、前記したそれぞれの実施の形態や変形例の一部又は全部を組合せて本発明の高炉の操業方法を構成する場合も本発明の権利範囲に含まれる。

（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ本発明の一実施の形態に係る高炉の操業方法を適用する高炉下部の側断面図、高炉羽口の部分拡大図である。 同高炉の操業方法を適用して羽口の基準位置で測定した燃焼ピーク位置と羽口前端部での測定温度との関係を示す説明図である。 （Ａ）は高炉羽口の正面図、（Ｂ）は高炉羽口の円周部における測定温度分布の説明図である。

符号の説明

１０：高炉、１１：羽口、１２：微粉炭吹込バーナ、１３：レースウェイ、１４：下部炉壁、１５：高炉炉内、１６：ブローパイプ、１７：噴流、１８：前端部、１９：熱電対（温度測定手段）

Claims (2)

1. 高炉の羽口に設けた微粉炭吹込バーナから、冷却ガスと共に微粉炭を前記羽口の前方に形成されたレースウェイ内に吹込みつつ前記高炉を操業する方法において、
   前記羽口の前端部に設けた温度測定手段で測定した測定温度に応じて、前記レースウェイ内の炉径方向における微粉炭の燃焼ピーク位置を調整し、しかも該微粉炭の燃焼ピーク位置の調整は、前記微粉炭吹込バーナから吹き込む冷却ガスの流量を調整して行うことを特徴とする高炉の操業方法。
2. 請求項１記載の高炉の操業方法において、前記温度測定手段を、前記羽口の軸心を中心とし、かつ該羽口の上端位置を基準として、−６０度以上６０度以下の範囲内に設けたことを特徴とする高炉の操業方法。

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