JP5630223B2 - Operation method of direct reduction furnace with circulating top gas - Google Patents
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Description
本発明は、炉頂ガスを循環した直接還元炉の操業方法に関する。 The present invention relates to a method for operating a direct reduction furnace in which a top gas is circulated.
酸化鉄を含有する原料から鉄を還元する還元鉄の生産は、プラントが安価であると共に、運転が容易であり、更に小規模でも立地が可能であるという特徴を背景に拡大を続けてきた。特に、シャフト炉方式の直接還元炉は、炉内の還元ガスを有効に活用できることより、種々の改善が加えられてきた。 The production of reduced iron, which reduces iron from raw materials containing iron oxide, has continued to expand against the background of the fact that the plant is inexpensive, easy to operate, and can be located even on a small scale. In particular, the shaft furnace type direct reduction furnace has been improved in various ways because it can effectively use the reducing gas in the furnace.
還元ガス源としては、天然ガスをH2OまたはCO2で改質して合成ガスを製造し、この合成ガスを用いて原料酸化鉄を還元する方法があるが、石炭をガス化して、還元ガスとする方法もある。 As a reducing gas source, there is a method in which natural gas is reformed with H 2 O or CO 2 to produce synthesis gas, and raw iron oxide is reduced using this synthesis gas. There is also a method of using gas.
天然ガスを原料とする還元ガスは、天然ガス組成から一般にH2分率がCO分率を上回る。これに対し、石炭に由来する還元ガスは、CO分率がH2分率を上回る。 In general, a reducing gas using natural gas as a raw material has a H 2 fraction higher than a CO fraction due to the natural gas composition. On the other hand, the reducing gas derived from coal has a CO fraction exceeding the H 2 fraction.
CO分率の高い還元ガスは、排ガスとして二酸化炭素の排出が多くなるのに対し、H2分率の高い還元ガスによる還元排ガスは、H2Oとなり二酸化炭素の排出が少ないことから、地球規模の二酸化炭素の排出削減の必要性から、近年、水素を主体とする還元ガスが注目されている。 Reducing gas with a high CO fraction emits more carbon dioxide as exhaust gas, while reducing exhaust gas with a reducing gas with a high H 2 fraction becomes H 2 O and emits less carbon dioxide. In recent years, reducing gas mainly composed of hydrogen has attracted attention because of the necessity of reducing carbon dioxide emissions.
シャフト炉方式の直接還元炉においては、炉頂より装入された原料酸化鉄は、シャフト炉内を降下するに従い、炉下部から上昇してくる還元ガスにより還元される。原料酸化鉄からの鉄の還元は、ヘマタイト(Fe2O3)→マグネタイト(Fe3O4)→ヴスタイト(FeO)→鉄(Fe)の順に進行するが、COガスによる還元とH2ガスによる還元では、反応熱が大幅に相違する。 In the direct reduction furnace of the shaft furnace type, the raw iron oxide charged from the top of the furnace is reduced by the reducing gas rising from the lower part of the furnace as it descends in the shaft furnace. The reduction of iron from raw iron oxide proceeds in the order of hematite (Fe 2 O 3 ) → magnetite (Fe 3 O 4 ) → vustite (FeO) → iron (Fe), but it is reduced by CO gas and by H 2 gas. In the reduction, the heat of reaction is greatly different.
COガス、又はH2ガスよる酸化鉄の還元反応式は、下記の式(1)〜(4)又は式(5)〜(8)で表わされる(非特許文献1)。 The reduction reaction formula of iron oxide by CO gas or H 2 gas is represented by the following formulas (1) to (4) or formulas (5) to (8) (Non-patent Document 1).
COガスによる還元の反応式を以下に示す。
3Fe2O3+CO=2Fe3O4+CO2 ΔH298=−52965kJ / Kg mol CO…(1)
Fe3O4+CO=3FeO+CO2 ΔH298=+26168kJ / Kg mol CO…(2)
FeO+CO=Fe+CO 2 ΔH 298 =−13943kJ / Kg mol CO…(3)
Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2 ΔH298=−28096kJ / Kg mol CO…(4)
反応熱ΔH298は、298℃における反応熱であり、マイナス記号は発熱を表す。
The reaction formula for reduction with CO gas is shown below.
3Fe 2 O 3 + CO = 2Fe 3 O 4 + CO 2 ΔH 298 = −52965 kJ / Kg mol CO (1)
Fe 3 O 4 + CO = 3FeO + CO 2 ΔH 298 = + 26 168 kJ / Kg mol CO (2)
FeO + CO = Fe + CO 2 ΔH 298 = −13943 kJ / Kg mol CO (3)
Fe 2 O 3 + 3CO = 2Fe + 3CO 2 ΔH 298 = −28096 kJ / Kg mol CO (4)
The heat of reaction ΔH 298 is the heat of reaction at 298 ° C., and the minus sign represents an exotherm.
H2ガスによる還元の反応式を以下に示す。
3Fe2O3+H2=2Fe3O4+H2O ΔH298=−11724kJ / Kg molH2…(5)
Fe3O4+H2=3FeO+H2O ΔH298=+67411kJ / Kg molH2…(6)
FeO+H 2 =Fe+H 2 O ΔH 298 =+27215kJ / Kg molH 2 …(7)
Fe2O3+3H2=2Fe+3H2 ΔH298=+95462kJ / Kg molH2…(8)
反応熱ΔH298は、298℃における反応熱であり、プラス記号は吸熱を表す。
The reaction formula for reduction with H 2 gas is shown below.
3Fe 2 O 3 + H 2 = 2Fe 3
Fe 3 O 4 + H 2 = 3FeO + H 2 O ΔH 298 = + 67411 kJ / Kg molH 2 (6)
FeO + H 2 = Fe + H 2 O ΔH 298 = + 27215 kJ / Kg molH 2 (7)
Fe 2 O 3 + 3H 2 = 2Fe + 3H 2 ΔH 298 = + 95462 kJ / Kg molH 2 (8)
The heat of reaction ΔH 298 is the heat of reaction at 298 ° C., and the plus sign represents endotherm.
COガスによる酸化鉄の還元は発熱を伴うのに対し、H2による酸化鉄の還元は大きな吸熱である。したがって、還元ガスにH2を主体としたガス、即ち、還元ガスとして改質天然ガス等を用いたプロセスで、H2の容量%が大きくなる条件では、H2還元に伴なう吸熱量がCO還元に伴なう発熱量を上回り温度低下で反応が停滞するため、シャフト炉に吸熱を補償するに十分な熱を供給することが重要な課題となる。 The reduction of iron oxide with CO gas is exothermic, while the reduction of iron oxide with H 2 is a large endotherm. Therefore, the gas mainly composed of H 2 in the reducing gas, i.e., a process using a modified natural gas or the like as a reducing gas, under the condition where volume% H 2 increases, is accompanied endotherm in H 2 reduction Since the reaction is stagnant due to a decrease in temperature that exceeds the amount of heat generated by CO reduction, it is an important issue to supply the shaft furnace with sufficient heat to compensate the endotherm.
シャフト炉の反応を促進する手段としては、一般的には炉下部からの送風の温度を上昇させる方法がある。しかし、炉下部から熱を投入すると、炉下部から排出される成品(還元鉄)を過剰に加熱することとなり、還元鉄の粒子が相互に融着してクラスタリングが発生する。これに対しては、クラッシャーによる成品(還元鉄)の破砕が考えられるが、融着した成品(還元鉄)の発生箇所において、設備の閉塞が起こると、安定操業に重大な障害をもたらすこともある。 As a means for promoting the reaction of the shaft furnace, there is generally a method of increasing the temperature of the air blown from the lower part of the furnace. However, when heat is input from the lower part of the furnace, the product (reduced iron) discharged from the lower part of the furnace is excessively heated, and the particles of the reduced iron are fused together and clustering occurs. For this, crushing of the product (reduced iron) with a crusher is conceivable, but if the equipment is blocked at the location where the fused product (reduced iron) is generated, it may cause a serious obstacle to stable operation. is there.
一方、特許文献1には、炉頂ガスをメタン及び空気と混合し、混合ガスを予熱後に炉下部から吹き込み、メタン分解の吸熱反応で、成品(還元鉄)を冷却すると共に、改質ガスをシャフト炉下部で製造して、鉄酸化物を還元する直接還元方法の記載がある。天然ガスの改質を炉下部で行うことで改質ガスを生成し、併せて吸熱反応による冷却により成品(還元鉄)の融着を防止するものである。炉外での改質ガス製造工程を省略し、併せて、成品(還元鉄)の融着を防止するための技術であり、H2による酸化鉄の還元による吸熱に対応する技術ではない。
On the other hand, in
又、特許文献2には、炉頂排出ガスをシャフト炉の中段部から吹き込み、シャフト上部の温度の急激な上昇を抑制し、装入原料の強度劣化を防止する技術の記載がある。当該技術は、石炭ガス化等のCOリッチガスを用いる場合に関するものであり、還元反応熱が発熱であるため、炉上部の温度が急激に上昇し原料強度が劣化する。原料強度劣化の防止のために、炉頂排出ガスを炉の中段部から吹き込んでいる。本願は、水素を主体とした還元ガスを用いる場合の酸化鉄の還元による吸熱が問題なのであり、COを主体とし、シャフト上部の温度の急激な上昇を問題とする特許文献2に記載の発明とは、課題が全く相違する。
Further,
本発明は、水素を主体としたガスを用いて還元鉄を製造するシャフト炉方式の直接還元炉において、下部での過剰な昇温と融着を抑制しつつ、炉上部の熱不足を解消し、高い製品還元率を確保する直接還元炉の操業方法を提供することを目的とする。 The present invention eliminates the lack of heat at the upper part of the furnace while suppressing excessive temperature rise and fusion at the lower part in a shaft furnace type direct reduction furnace that produces reduced iron using a gas mainly composed of hydrogen. An object of the present invention is to provide a method for operating a direct reduction furnace that ensures a high product reduction rate.
本発明は、前記目的を達成するための熱供給の手段として、炉上部における原料温度を高めることが有効であり、そのためには炉頂ガスの顕熱(温度および可燃ガス成分)を活用することが最も効率的であるとの考えに基づく。すなわち、
[1]水素を50容積%以上含有し、温度が900℃以下の還元ガスを用いて還元鉄を製造するシャフト炉方式による直接還元炉の操業方法において、
炉頂部から排出されるガスの一部を成品温度が800℃未満となるように炉中間部から吹き込むことを特徴とする炉頂ガスを循環した直接還元炉の操業方法。
[2]前記[1]に記載の直接還元炉の操業方法において、
前記炉頂部から排出されるガスに対して、前記炉中間部から吹き込まれるガスが、20容量%以上であることを特徴とする炉頂ガスを循環した直接還元炉の操業方法。
[3]前記[1]又は[2]に記載の直接還元炉の操業方法において、
前記炉中間部に吹き込むガスに酸素を添加することを特徴とする炉頂ガスを循環した直接還元炉の操業方法。
[4]前記[1]乃至[3]のいずれかに記載の直接還元炉の操業方法において、
炉頂部でのガス圧力を上昇させることを特徴とする炉頂ガスを循環した直接還元炉の操業方法。
In the present invention, it is effective to increase the raw material temperature in the upper part of the furnace as a means for supplying heat to achieve the above object, and for that purpose, the sensible heat (temperature and combustible gas components) of the furnace top gas is utilized. Is based on the idea that is the most efficient. That is,
[1] In a method of operating a direct reduction furnace using a shaft furnace method in which reduced iron is produced using a reducing gas containing 50% by volume or more of hydrogen and having a temperature of 900 ° C. or less ,
A method for operating a direct reduction furnace in which a furnace top gas is circulated, wherein a part of the gas discharged from the furnace top is blown from the furnace middle so that the product temperature is less than 800 ° C.
[2] Oite the operation method of the direct reduction furnace according to [1],
The operation method of the direct reduction furnace which circulated the top gas, wherein the gas blown from the intermediate part of the furnace is 20% by volume or more with respect to the gas discharged from the top .
[3] In the method for operating a direct reduction furnace according to [1] or [2],
A method for operating a direct reduction furnace in which a top gas is circulated, wherein oxygen is added to a gas blown into the furnace middle part.
[4] In the method of operating a direct reduction furnace according to any one of [1] to [3],
A method for operating a direct reduction furnace in which a gas at the top of the furnace is circulated, wherein the gas pressure at the top of the furnace is increased.
水素を主体としたガスを用いて還元鉄を製造するシャフト炉方式の直接還元炉において、下部での過剰な昇温と融着を抑制し、高い成品還元率を確保する炉頂ガスを循環した直接還元炉の操業方法を提供することができる。 In a shaft furnace type direct reduction furnace that produces reduced iron using a gas mainly composed of hydrogen, the furnace top gas was circulated to prevent excessive temperature rise and fusion at the bottom and ensure a high product reduction rate. A method for operating a direct reduction furnace can be provided.
以下、本発明の実施形態を説明する。これは、シャフト炉方式の直接還元炉の還元について、「鉄鉱石還元用シャフト炉の数学的モデル(原 行明他、鉄と鋼、62(1976)、P.315)」により計算した結果に基づく。 Embodiments of the present invention will be described below. This is the result of calculation based on “Mathematical model of shaft furnace for iron ore reduction (Yukiaki Hara et al., Iron and Steel, 62 (1976), P.315)” for reduction of shaft furnace type direct reduction furnace. Based.
前記鉄鉱石還元用シャフト炉の数学的モデルは、還元反応を多段逐次反応とし、1個粒子の還元に多界面未反応核モデルに基づく速度式を使い、原料酸化鉄、還元ガス及び送風等の条件に応じて、成品還元率及び成品排出温度等を計算するモデルである。 The mathematical model of the iron ore reduction shaft furnace uses a multistage sequential reaction as a reduction reaction, and uses a velocity equation based on a multi-interface unreacted nuclear model to reduce one particle, and uses a raw iron oxide, a reducing gas, a blower, etc. This is a model for calculating the product reduction rate, product discharge temperature, etc. according to the conditions.
計算に使用する直接還元炉10の操業を図1に示す。原料酸化鉄1は炉頂から直接還元炉10に装入される。成品2は、炉下部から排出される。還元ガス3が炉下部から送風され、炉頂ガス4が炉頂から排出される。
The operation of the
直接還元炉10において、炉頂ガス4の一部を炉中間部に吹き込む操業を図2に示す。
ここで、炉中間部とは、その位置の個体温度が循環ガス温度より低い範囲であって、成品排出温度の上昇を抑えつつかつ還元率向上十分に得られるような範囲であって、適宜、以下の検討例で示すような計算手法、あるいは実験的手法により決定される。例えば、送風部から1m〜3mの範囲である。
FIG. 2 shows an operation in which a part of the furnace
Here, the furnace intermediate portion is a range in which the solid temperature at that position is lower than the circulating gas temperature, a range in which a reduction in the product discharge temperature is suppressed and a reduction rate can be sufficiently improved, It is determined by a calculation method as shown in the following examination example or an experimental method. For example, it is the range of 1m-3m from a ventilation part.
直接還元炉において、炉中間部に吹き込むガスに酸素を添加する操業を図3に示す。 FIG. 3 shows an operation in which oxygen is added to the gas blown into the middle part of the direct reduction furnace.
計算前提として、炉高4m、炉径100mmの炉とし、送風ガス原単位を1600Nm3/t−DRIとし、装入温度27℃とした。ここで、DRIは成品(直接還元鉄)を示す。又、炉頂ガスの吹き込み位置は、送風部から2m(送風部と炉頂部のちょうど中間位置)とした。
As a calculation premise, a furnace having a furnace height of 4 m and a furnace diameter of 100 mm was used, the blast gas basic unit was 1600
原料の装入温度は27℃で、送風中のCO2を10%一定とし、残りのCOとH2を変化させた場合の成品還元率と成品排出温度の関係を図4に示す。横軸はH2容量%で表示している。
COとCO2のみでは、反応が遅いため成品還元率が低い。H2の増加に伴い、反応が促進され成品還元率が向上する。それに従い成品排出温度も上昇する。しかしH2が過剰になると、吸熱反応による温度低下とそれに伴う反応の抑制により成品還元率の低下が生じる。その影響はH2が50%を越えるとともに急激に顕著となるため、H2が50%以上での吸熱反応による反応の停滞を防止するための手段が必要である。この吸熱反応が顕著となるH2が50%以上で、排ガスの一部の中間部への循環による効果は有効性を増す。
FIG. 4 shows the relationship between the product reduction rate and the product discharge temperature when the raw material charging temperature is 27 ° C., the CO 2 being blown is 10% constant, and the remaining CO and H 2 are changed. The horizontal axis is indicated by H 2 volume%.
With only CO and CO 2 , the reaction rate is slow and the product reduction rate is low. As H 2 increases, the reaction is accelerated and the product reduction rate is improved. The product discharge temperature rises accordingly. However, when H 2 becomes excessive, the product reduction rate decreases due to the temperature decrease due to the endothermic reaction and the accompanying reaction suppression. Since the influence of H 2 exceeds 50%, it becomes a remarkable effect. Therefore, a means for preventing the stagnation of the reaction due to the endothermic reaction when H 2 is 50% or more is required. The H 2 at which this endothermic reaction becomes significant is 50% or more, and the effect of the circulation of a part of the exhaust gas to the intermediate portion increases the effectiveness.
水素を主体としたガスを使用した原料酸化鉄の還元の際に、吸熱反応による反応の停滞を防止するために、(1)送風温度を上昇させる手段、(2)炉頂ガスを炉中間部に循環する手段、(3)炉中間部に循環する炉頂ガスに酸素添加する手段及び(4)更に、炉頂ガス圧力を上昇させる手段を考える。 In order to prevent the stagnation of the reaction due to the endothermic reaction during the reduction of the raw iron oxide using a gas mainly composed of hydrogen, (1) means for increasing the blowing temperature, and (2) the top gas in the middle of the furnace (3) Means for adding oxygen to the top gas circulated to the middle part of the furnace, and (4) Means for further increasing the top gas pressure.
還元ガス組成をCO:CO2:H2で25:10:65とし、水素を主体としたガスを使用した原料酸化鉄の還元の際の吸熱反応による反応の停滞を防止するための手段の計算結果を表1に示す。 Calculation of means for preventing stagnation of reaction due to endothermic reaction when reducing raw material iron oxide using a gas mainly composed of hydrogen with a reducing gas composition of CO: CO 2 : H 2 and 25:10:65 The results are shown in Table 1.
Case1(送風温度900℃)では、成品還元率は65.5%で、成品排出温度は、735℃であった。成品還元率は低い。
この場合の炉内状況を図5に示す。なお、図5及び後述する図5,6,8,9,10において、横軸の炉内位置は、0.0mが炉下部還元製品取出側を表し、4.0mが炉上部の原料投入側を表す。
炉上部では、主に、ヘマタイト(Fe2O3)→マグネタイト(Fe3O4)→ヴスタイト(FeO)の反応が進行するが、前記式(6)によるH2による還元が、大幅な吸熱反応であるため、気体、固体の温度は共に低く、還元の進行は遅くなり、炉中間位置(炉高の高さ位置2m)での固体温度は、460℃程度で、還元率は、10%程度にとどまる。固体は、その後の炉内降下に伴い、還元が急速に進行するが、最終的な成品還元率は65.5%にとどまっている。
In Case 1 (
FIG. 5 shows the in-furnace situation in this case. In FIG. 5 and FIGS. 5, 6, 8, 9, and 10 to be described later, the horizontal position of the furnace position on the horizontal axis is 0.0 m for the bottom product reduction side, and 4.0 m is the raw material input side at the top of the furnace. Represents.
In the upper part of the furnace, the reaction of hematite (Fe 2 O 3 ) → magnetite (Fe 3 O 4 ) → vustite (FeO) proceeds, but the reduction by H 2 according to the above formula (6) is a significant endothermic reaction. Therefore, the gas and solid temperatures are both low, the progress of the reduction is slow, the solid temperature at the furnace intermediate position (furnace height height position 2 m) is about 460 ° C., and the reduction rate is about 10%. Stay on. The solid rapidly reduces as the furnace descends thereafter, but the final product reduction rate is only 65.5%.
Case2(送風温度1000℃)では、Case1に対し送風温度を100℃上昇させただけであり、その他の条件はCase1と同じである。成品還元率は81.0%で、成品排出温度は799℃となり、成品還元率は向上するが、成品排出温度が高くなる。
この場合の炉内状況を図6に示す。炉下部からの熱増量であるため、炉上部の気体と固体の温度上昇は少なく、炉中間位置(炉高の高さ位置2m)での固体温度は、490℃程度で、還元率は、11%程度にとどまっている。炉下部からの熱増量により、炉下部での還元が急速に進行し、最終的な成品還元率は81.0%に上昇するが、成品排出温度は799℃と高くなる。
In Case 2 (
FIG. 6 shows the in-furnace situation in this case. Because of the heat increase from the lower part of the furnace, the temperature rise of the gas and the solid in the upper part of the furnace is small, the solid temperature at the furnace middle position (furnace height height position 2 m) is about 490 ° C., and the reduction rate is 11 It remains at about%. Due to the heat increase from the lower part of the furnace, the reduction at the lower part of the furnace proceeds rapidly and the final product reduction rate rises to 81.0%, but the product discharge temperature becomes as high as 799 ° C.
Case3(送風温度1100℃)では、Case1に対し送風温度を200℃上昇させただけであり、その他の条件はCase1と同じである。成品還元率は97.5%に向上するが、成品排出温度が875℃と高くなる。成品排出温度が800℃以上では、成品(還元鉄)の融着が発生し、設備の閉塞が起こり、安定操業に重大な障害となる。
In Case 3 (
送風温度と成品排出温度及び成品還元率の関係を図7に示す。送風温度の上昇とともに還元率は改善するが成品排出温度も上昇している。成品還元率当りの成品排出温度の上昇は、4.38℃/%であり、成品還元率に対する成品排出温度の上昇が大きく問題がある。 FIG. 7 shows the relationship between the blowing temperature, the product discharge temperature, and the product reduction rate. Although the reduction rate is improved with the increase of the blowing temperature, the product discharge temperature is also rising. The rise in product discharge temperature per product reduction rate is 4.38 ° C./%, and the rise in product discharge temperature with respect to product reduction rate is a serious problem.
Case4(送風温度900℃、炉頂ガス20%循環)では、炉頂ガスを20%循環することで、成品排出温度は、736℃で融着することなく、成品還元率を67%に高めることができた。成品還元率の向上効果は少ないが、成品還元率当りの成品排出温度の上昇は、0.7℃/%と小さい。この場合の炉内状況を図8に示す。
炉頂ガスを炉中間部に循環することにより、還元されるべき酸化鉄あたりの還元ガス量が20%増加する。その結果、水素還元による炉上部の吸熱をカバーし、成品排出温度を高めることなく、成品還元率を上昇させることができる。
In Case 4 (
By circulating the top gas to the middle of the furnace, the amount of reducing gas per iron oxide to be reduced is increased by 20%. As a result, the heat absorption at the upper part of the furnace due to hydrogen reduction is covered, and the product reduction rate can be increased without increasing the product discharge temperature.
Case5(送風温度900℃、炉頂ガス20%循環、酸素添加5%)では、炉頂ガス循環に5%の酸素添加をすることにより、炉中間部において、炉頂循環ガスの一部が燃焼し、その燃焼熱により、炉内温度が上昇することで、炉上部の熱不足を解消している。その結果、成品排出温度を高めることなく、成品還元率を上昇させることができたものと考えられる。成品還元率当りの成品排出温度の上昇は、1.6℃/%で、成品還元率の向上効果は大きい。この場合の炉内状況を図9に示す。炉内の高さ位置2mの気体温度は、酸素添加の炉頂ガス循環で約100℃上昇し還元反応を促進している。
In Case 5 (blowing
Case6(送風温度900℃、炉頂ガス20%循環、酸素添加5%、炉頂圧5MPa)では、Case4に更に炉頂圧を5MPaと高めることで、炉内反応が促進され、成品排出温度を高めることなく、成品還元率を91.5%に上昇させることができた。成品還元率当りの成品排出温度の上昇は、0.7℃/%で、成品還元率の向上効果は大きい。この場合の炉内状況を図10に示す。炉頂圧上昇による炉内圧の上昇により、炉内の固体還元率が全体的に上昇している。
In Case 6 (
送風温度900℃、酸素添加5%の条件で、炉頂ガス循環量を変化させた場合の成品還元率と成品排出温度の関係を図11に示す。循環量の増加とともに、成品還元率は上昇するが、炉頂ガス循環量は30%を超えると成品排出温度が800℃を超えて成品(還元鉄)の融着の問題が発生する。従って、炉頂ガス循環量は30%以下が好ましい。 FIG. 11 shows the relationship between the product reduction rate and the product discharge temperature when the furnace top gas circulation rate is changed under the conditions of a blowing temperature of 900 ° C. and oxygen addition of 5%. The product reduction rate increases as the circulation rate increases, but if the furnace top gas circulation rate exceeds 30%, the product discharge temperature exceeds 800 ° C., which causes a problem of fusion of the product (reduced iron). Therefore, the top gas circulation rate is preferably 30% or less.
炉頂ガス循環量20%において、酸素添加量を変更した場合の成品還元率と成品排出温度の関係を図12に示す。酸素添加量の増加に伴い、成品還元率は上昇するが、成品還元率が95%近くになると成品排出温度が800℃近くに上昇し、成品(還元鉄)の融着の問題が発生する。従って、酸素添加量は、10%以下とするのが好ましい。 FIG. 12 shows the relationship between the product reduction rate and the product discharge temperature when the oxygen addition amount is changed when the furnace top gas circulation rate is 20%. As the amount of oxygen added increases, the product reduction rate increases. However, when the product reduction rate approaches 95%, the product discharge temperature rises to near 800 ° C., causing a problem of fusion of the product (reduced iron). Therefore, the oxygen addition amount is preferably 10% or less.
送風温度900℃、酸素添加5%、炉頂ガス20%循環量の条件で、炉頂を変化させた場合の成品還元率と成品排出温度の関係を図13に示す。還元率は炉頂圧0.15MPaで100%に達していることから、炉頂圧は実用的には0.15MPa以下が好ましい。 FIG. 13 shows the relationship between the product reduction rate and product discharge temperature when the top of the furnace is changed under the conditions of an air blowing temperature of 900 ° C., oxygen addition of 5% and furnace top gas of 20%. Since the reduction rate reaches 100% at a furnace top pressure of 0.15 MPa, the furnace top pressure is preferably 0.15 MPa or less practically.
還元剤として、水素を主体としたガスを使用して還元鉄を製造するシャフト炉方式の直接還元炉において、成品融着を抑制し、高い製品還元率を確保するために、炉頂ガスを循環した直接還元炉の操業方法を利用することができる。 In a shaft furnace type direct reduction furnace that produces reduced iron using a gas mainly composed of hydrogen as a reducing agent, the top gas is circulated to suppress product fusion and secure a high product reduction rate. The direct reduction furnace operating method can be used.
1…原料酸化鉄、2…成品、3…送風、4…炉頂ガス、5…酸素、10…直接還元炉。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
炉頂部から排出されるガスの一部を成品温度が800℃未満となるように炉中間部から吹き込むことを特徴とする炉頂ガスを循環した直接還元炉の操業方法。 In a method for operating a direct reduction furnace using a shaft furnace method in which reduced iron is produced using a reducing gas containing 50% by volume or more of hydrogen and having a temperature of 900 ° C. or less ,
A method for operating a direct reduction furnace in which a furnace top gas is circulated, wherein a part of the gas discharged from the furnace top is blown from the furnace middle so that the product temperature is less than 800 ° C.
前記炉中間部に吹き込むガスに酸素を添加することを特徴とする炉頂ガスを循環した直接還元炉の操業方法。 In the operating method of the direct reduction furnace of Claim 1 or Claim 2,
A method for operating a direct reduction furnace in which a top gas is circulated, wherein oxygen is added to a gas blown into the furnace middle part.
炉頂部でのガス圧力を上昇させることを特徴とする炉頂ガスを循環した直接還元炉の操業方法。 In the operating method of the direct reduction furnace in any one of Claims 1 thru | or 3,
A method for operating a direct reduction furnace in which a gas at the top of the furnace is circulated, wherein the gas pressure at the top of the furnace is increased.
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