JP5699849B2 - Pulverized coal injection lance for blast furnace - Google Patents
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Description
本発明は、熱源の代替となる微粉炭を、羽口の送風経路を通して高炉内へ吹き込むのに好適な微粉炭吹込みランスに関するものである。 The present invention relates to a pulverized coal injection lance suitable for injecting pulverized coal as an alternative to a heat source into a blast furnace through a ventilation passage of a tuyere.
高炉操業においては、高炉の炉頂部から原料である鉄鉱石とコークスを装入する一方、高炉下部に設けられた羽口といわれる部分からは1200℃にもなる熱風が吹き込まれる。 In blast furnace operation, raw iron ore and coke are charged from the top of the blast furnace, and hot air reaching 1200 ° C. is blown from a part called a tuyere provided at the bottom of the blast furnace.
高炉内の羽口前では、熱風中の酸素とコークスとの反応により、一酸化炭素ガスが生成され、この一酸化炭素ガスが高炉内を上昇していき、この一酸化炭素ガスと炉頂から降下してくる鉄鉱石との交流反応により還元・浸炭・溶融のプロセスが進行し、溶融したメタルが高炉炉内の底部へと溜まることになる。 In front of the tuyere in the blast furnace, carbon monoxide gas is generated by the reaction between oxygen and coke in the hot air, and this carbon monoxide gas rises in the blast furnace, and from this carbon monoxide gas and the top of the furnace. The reduction, carburization, and melting processes proceed due to the alternating current reaction with the descending iron ore, and the molten metal accumulates at the bottom of the blast furnace furnace.
また、最近では、コークスよりも安価で、かつ熱源の代替となる微粉炭の利用を図るべく、上記羽口部の送風経路に、吹込みランスを挿入、設置し、該吹込みランスを通して微粉炭を吹き込む高炉操業も行われるようになってきている。 Recently, in order to use pulverized coal that is cheaper than coke and substitutes for a heat source, a blowing lance is inserted and installed in the ventilation passage of the tuyere and the pulverized coal is passed through the blowing lance. Blast furnace operation that blows in is also being carried out.
吹込みランスを通して微粉炭を吹き込む高炉操業では、炉内の溶銑、スラグの成分調整と微粉炭の有効活用を図ることができることから、とくに有用な操業方法でるとされていた。しかし、該吹込みランスは、常時、高温に曝されるため熱変形を起こすのが不可避であり、これにより微粉炭が羽口の壁面に接触して摩耗が生じ、最悪の場合、羽口が破損するというトラブルを引き起こすことが懸念される。 In blast furnace operation in which pulverized coal is blown through a blowing lance, it has been considered to be a particularly useful operation method because it can adjust the components of hot metal and slag in the furnace and effectively utilize the pulverized coal. However, the blowing lance is inevitably subject to thermal deformation because it is constantly exposed to high temperatures, which causes pulverized coal to contact the tuyere wall and cause wear. There is concern about causing troubles such as breakage.
そのため、変形量が大きい吹込みランスについては、操業途中で微粉炭の吹込みを停止する措置がとられているが、微粉炭の吹込みを停止した吹込みランスが高炉の周りの一部に集中した場合、高炉の周りにおける熱的な周バランスが崩れ、高炉操業を阻害する原因にもなる。 For this reason, measures have been taken to stop the injection of pulverized coal during the operation of the injection lance with a large amount of deformation, but the injection lance that stopped the injection of pulverized coal is partly around the blast furnace. If concentrated, the thermal circumferential balance around the blast furnace will be lost, which will also hinder blast furnace operation.
上記のような従来の不具合の改善を図った先行技術としては、吹込み用ランスのランス先端の開孔面の角度を、羽口軸心線に対して±30°の範囲にある開先孔面を設けることにより、羽口からの送風を阻害することなしに粉体の安定吹込みを継続するようにした、例えば、特許文献1に開示の吹込み用ランスが知られている。
As a prior art for improving the conventional problems as described above, the angle of the opening surface of the lance tip of the blowing lance is within a range of ± 30 ° with respect to the tuyere axis. For example, a blowing lance disclosed in
ところで、上記のような従来の吹込みランスにおいては、熱の影響により粉体の吹込み口の向きが変わるような変形を起こした場合に、吹込みにかかる微粉炭が羽口の壁面に接触するおそれもあり、微粉炭の吹込みを停止せざるを得ないという問題が依然として残されている。 By the way, in the conventional blowing lance as described above, when the deformation of the powder blowing port changes due to the influence of heat, the pulverized coal applied to the blowing contacts the wall of the tuyere. There is still a problem that the blowing of pulverized coal must be stopped.
そこで、本発明の目的は、多少の変形を来たすようなことがあっても微粉炭が羽口の壁面に早期のうちに接触して摩耗を引き起こすことのない、変形許容範囲の緩和された吹込みランスを提案するところにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a blow that has a relaxed deformation range in which pulverized coal does not come into contact with the wall of the tuyere at an early stage to cause wear even if some deformation occurs. It is in the place of proposing a lance.
本発明は、高炉羽口の送風通路内に配置され、炉内に向けて微粉炭を吹き込む吹込みランスであって、前記吹込みランスは、前記高炉羽口の送風通路内に向けて角度をもって挿入されるランス本体と、このランス本体につながる吹込み経路を備え、前記送風通路に平行な軸芯を有するとともに開口端に傾斜端面が設けられた直管部からなり、かつ、前記開口端の最突出部を送風通路の軸芯を挟むように間隔をおいて相互に背面合わせにして該直管部のうちの羽口の壁面に最も近い側において微粉炭を直線状に噴出させる2本で一組になるダブルランスであることを特徴とする高炉用微粉炭吹込みランスである。 The present invention is an injection lance that is arranged in a blow passage of a blast furnace tuyere and blows pulverized coal into the furnace, and the blow lance has an angle toward the blow passage of the blast furnace tuyeres. A lance body to be inserted and a blowing path connected to the lance body, and having a straight pipe portion having an axis parallel to the air passage and having an inclined end face at the opening end, and With the two pipes in which the most protruding parts are back-to-back with each other so as to sandwich the axis of the air passage, and pulverized coal is ejected linearly on the side of the straight pipe part closest to the wall surface of the tuyere It is a blast furnace pulverized coal injection lance characterized by a double lance .
上記の構成からなる高炉用微粉炭吹込みランスにおいては、
(1)前記傾斜端面を、前記直管部の軸芯に直交する直線を基準とした場合に、該基準とのなす角度が10°以上、15°以下とすること
(2)上記角度として、より好ましくは、12°±0.2とすること、
が本発明の課題を解決するための具体的手段として好ましい。
In the blast furnace pulverized coal injection lance having the above structure,
(1) When the inclined end surface is based on a straight line orthogonal to the axis of the straight pipe portion, an angle formed with the reference is 10 ° or more and 15 ° or less. (2) As the angle, More preferably, it should be 12 ° ± 0.2,
Is preferable as a specific means for solving the problems of the present invention.
本発明に係る高炉用微粉炭吹込みランスによれば、吹込みランスを、高炉羽口の送風通路内に所望の角度でもって斜めに挿入されるランス本体と、このランス本体につながる吹込み経路を備え、送風通路に平行な軸芯を有する直管部とで構成し、該直管部の開口端に、送風通路の壁面に向けて指向する傾斜端面を設けたため、直管部のうちの高炉羽口の壁面に最も近い側においては、吹込みにかかる微粉炭が高炉羽口の壁面に沿って噴出することになる。これにより、熱影響等で吹込みランスの噴出口の向きが多少変わるような変形が引き起こされても微粉炭が早期のうちに羽口の壁面に接触することがない。 According to the blast furnace pulverized coal injection lance according to the present invention, the injection lance is inserted obliquely at a desired angle into the air passage of the blast furnace tuyere, and the injection path connected to the lance main body. the provided, constituted by a straight pipe section with parallel axis to the air passage, the opening end of the straight tube portion, due to the provision of the inclined end face directed towards the wall of the air passage, of the straight pipe portion On the side closest to the wall surface of the blast furnace tuyere, the pulverized coal that is blown in will be ejected along the wall surface of the blast furnace tuyere. Thereby, even if the deformation | transformation which changes the direction of the jet nozzle of a blowing lance somewhat is caused by heat influence etc., pulverized coal does not contact the wall surface of a tuyere early.
また、本発明の高炉用微粉炭吹込みランスによれば、前記前記傾斜端面の角度を、前記直管部の軸芯に直交する直線を基準として、10°以上、15°以下、より好ましくは、12°±0.2の範囲に設定したため、傾斜端面の最突出部側から噴出される微粉炭の吹き出し角度が大きくなり微粉炭の燃焼効率が改善される。 Further, according to the blast furnace pulverized coal injection lance of the present invention, the angle of the inclined end surface is 10 ° or more and 15 ° or less, more preferably, based on a straight line perpendicular to the axis of the straight pipe portion. Therefore, the blowing angle of the pulverized coal ejected from the most projecting portion side of the inclined end surface is increased, and the combustion efficiency of the pulverized coal is improved.
さらに、上記の構成からなる高炉用微粉炭吹込みランスによれば、直管部の開口端における最突出部を間隔をおいて相互に背面合せにした2本で一組になるダブルランスにしたことにより、微粉炭の効率的な吹き込みが可能となる。 Furthermore, according to the blast furnace pulverized coal injection lance having the above-described configuration, a double lance is formed as a set of two, with the most protruding portions at the open end of the straight pipe portion spaced apart from each other. This makes it possible to efficiently blow pulverized coal.
以下、図面を用いて本発明をより具体的に説明する。
図1は、本発明に従う微粉炭吹込みランスの実施の形態を高炉羽口に組み付けた状態で模式的に示した図(平面図)である。
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram (plan view) schematically showing an embodiment of a pulverized coal blowing lance according to the present invention in a state where it is assembled to a blast furnace tuyere.
図における符号1は、高炉の炉体下部に配置される羽口、2は、羽口1の後端部につながり、該羽口1を保持するブローパイプである。ブローパイプ2および羽口1は、高炉の周囲の複数箇所に設けられており、各送風通路Mを通して熱風を高炉内に吹き込むことができるようになっている。
In the figure,
また、符号3は、微粉炭吹込みランスである。この微粉炭吹込みランス3は、羽口1の軸芯1aを挟んで左右に2本配置したダブルランスとして示してあり、高炉羽口の送風通路M内に向けて所望角度をもって挿入されるランス本体3aと、このランス本体3aにつながる吹込み経路を備え、羽口1の送風通路Mに平行な軸芯Lを有する直管部3bから構成されている。
また、4は、吹込みランス3の直管部3bの開口端に設けられた傾斜端面である。この傾斜端面4は、送風通路Mの壁面に指向する角度を有している。
上記の構成からなる吹込みランスにおいては、ランス本体3aを通り抜けた微粉炭は直管部3bの開口端(突端)から、図2に示すような状態で吹き込まれる。すなわち、直管部3bの開口端が送風通路Mの壁面に指向する傾斜端面4を有するため、該直管部3bのうちの羽口の壁面に最も近い側P1においては、ランス本体3aの直管部3bから直線状に噴出するため、羽口1の壁面に沿って微粉炭がほぼ平行に噴出する一方、最突出部が形成される切先側P2においては、羽口1の反壁面側に向けて吐出角度が拡がるように噴出する。
In the blowing lance having the above-described configuration, the pulverized coal that has passed through the lance body 3a is blown in the state shown in FIG. 2 from the opening end (protruding end) of the
このため、熱影響等によりランス自体に多少の変形を来たしたとしても、吹込みにかかる微粉炭が簡単に羽口1の壁面に簡単に接触することはなく、しかも、送風通路Mの中央部域では、該微粉炭は拡散される傾向にあるため、燃焼効率が改善される。
For this reason, even if the lance itself is slightly deformed due to thermal influences, the pulverized coal applied to the blow does not easily come into contact with the wall surface of the
上記の効果は、とくに、傾斜端面4によって形成された切先側P2を相互に背面合わせした2本で一組になるダブルランスとすることにより、より一層顕著になる。なお、直管部3bは、羽口1の送風通路Mに平行な軸芯Lを有するが、該軸芯Lが送風通路Mに平行になっていることで熱風の吹込みを阻害することなしに微粉炭の吹込みを可能としている。
In particular, the above-described effect becomes even more prominent by using a double lance that is a pair of two that are back-to-back with each other on the cut end side P2 formed by the
傾斜端面4について、本発明では、直管部3bの軸芯Lに直交する直線L1を基準として、その基準L 1 とのなす角度θを10°以上、15°以下、より好ましくは、12°±0.2の範囲に設定することとしたが、傾斜端面4の角度θを10°以上、15°以下、より好ましくは、12°±0.2の範囲に収めることにより、直管部3bからの微粉炭の噴出角度が最も安定し、羽口1の壁面への微粉炭の接触が避けられると共に、微粉炭の効果的な吹込みが可能となる。
For
本発明に従う吹込みランスは、熱変形によって微粉炭を吹き込むことが困難となるに至るまでの期間をより一層延長することができるため、微粉炭の吹込み停止となる吹込みランスの本数が減少し、吹込みランスの取替え本数も著しく減少させることができる。 Since the blowing lance according to the present invention can further extend the period until it becomes difficult to blow pulverized coal due to thermal deformation, the number of blowing lances that stop pulverized coal blowing is reduced. In addition, the number of replacement blast lances can be significantly reduced.
また、高炉の周りにおける熱バランスも良好となり安定した高炉操業につながる。 In addition, the heat balance around the blast furnace becomes good, leading to stable blast furnace operation.
傾斜端面の角度θ:12°になる20A、Sch80(JIS G3459)の吹込みランスを図1に示すような配置にして吹込み量(90kg/t・溶銑、120kg/t・溶銑)の条件で高炉内への微粉炭の吹込みを行い、微粉炭の吹込みが困難となるに至るまでの期間(吹込みランス自体の熱変形により微粉炭が羽口の壁面に接触して摩耗を引き起こすまでの期間)について調査した。 Inclination end face angle θ: 12 ° 20A, Sch80 (JIS G3459) blowing lances are arranged as shown in Fig. 1 under the conditions of blowing amount (90kg / t · hot metal, 120kg / t · hot metal). The period from when pulverized coal is blown into the blast furnace until it becomes difficult to blow pulverized coal (until the pulverized coal comes into contact with the tuyere wall due to thermal deformation of the blowing lance itself and causes wear. ).
その結果、図3に示すようなフラットな先端面を有する吹込みランスを用いた微粉炭の吹込みにおいては吹込みランスの取替えに要するまでの期間が平均で107日であったのに対して、本発明に従う吹込みランスによる吹込みにおいては、平均で194日であって、吹込みランスの使用期間(寿命)を著しく延長できることが確認された。 As a result, in the pulverized coal injection using the injection lance having a flat tip surface as shown in FIG. 3, the period until the replacement of the injection lance was 107 days on average. In the blowing with the blowing lance according to the present invention, the average was 194 days, and it was confirmed that the service life (life) of the blowing lance can be significantly extended.
また、これに伴い、年間に使用される吹き込みランスの使用本数も80本程度削減された。 Along with this, the number of blowing lances used annually has been reduced by about 80.
微粉炭の吹込み率(吹込み可能羽口/全羽口)に関しては、図4に示すような状況にあって本発明に従う吹込みランスを使用した場合(適合例)においては、従来の吹込みランスよる吹込み(比較例)に比べ、微粉炭の吹込み率が平均5%程度向上することが判明した。 Regarding the blowing rate of pulverized coal (injectable tuyere / all tuyere), when the blowing lance according to the present invention is used in the situation shown in FIG. It was found that the pulverized coal injection rate was improved by an average of about 5% compared to the injection by the lance lance (comparative example).
本発明によれば、変形許容範囲が拡大され、微粉炭の吹込みを長期にわたって継続可能な高炉用微粉炭吹込みランスが提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, a deformation | transformation tolerance range is expanded and the pulverized coal blowing lance for blast furnaces which can continue blowing pulverized coal over a long term can be provided.
1 羽口
1a 軸芯
2 ブローパイプ
3 微粉炭吹込みランス
3a ランス本体
3b 直管部
4 傾斜端面
M 送風通路
1 tuyere
Claims (3)
吹込みランスは、前記高炉羽口の送風通路内に向けて角度をもって挿入されるランス本体と、このランス本体につながる吹込み経路を備え、前記送風通路に平行な軸芯を有するとともに開口端に傾斜端面が設けられた直管部からなり、かつ、前記開口端の最突出部を送風通路の軸芯を挟むように間隔をおいて相互に背面合わせにして該直管部のうちの羽口の壁面に最も近い側において微粉炭を直線状に噴出させる2本で一組になるダブルランスであることを特徴とする高炉用微粉炭吹込みランス。 A blow lance that is arranged in the air passage of the blast furnace tuyere and blows pulverized coal into the furnace,
The blow lance includes a lance body inserted at an angle into the blow passage of the blast furnace tuyere and a blow passage connected to the lance body, and has an axial core parallel to the blow passage and an open end. The tuyere of the straight pipe part, which is composed of a straight pipe part provided with an inclined end face, with the most projecting part of the open end being back to face with each other so as to sandwich the axis of the air passage. A blast furnace pulverized coal injecting lance, characterized in that it is a double lance that forms a pair of pulverized coal in a straight line on the side closest to the wall of the blast furnace.
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