JP5824811B2 - Blast furnace operation method - Google Patents

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Description

本発明は、高炉羽口から微粉炭などの固体燃料と、LNG(Liquefied Natural Gas:液化天然ガス)などの易燃性燃料とを吹込んで、燃焼温度を上昇させることにより生産性の向上及び還元材原単位の低減を図る高炉の操業方法に関するものである。   In the present invention, solid fuel such as pulverized coal and flammable fuel such as LNG (Liquefied Natural Gas) are injected from the blast furnace tuyere and the combustion temperature is increased to improve and reduce productivity. The present invention relates to a method for operating a blast furnace to reduce the basic unit of material.

近年、炭酸ガス排出量の増加による地球温暖化が問題となっており、製鉄業においても排出CO2の抑制は重要な課題である。これを受け、最近の高炉操業では、低還元材比(低RAR:Reduction Agent Ratioの略で、銑鉄1t製造当たりの、羽口からの吹込み還元材と炉頂から装入されるコークスの合計量)操業が強力に推進されている。高炉は、主にコークス及び羽口から吹込む微粉炭を還元材として使用しており、低還元材比、ひいては炭酸ガス排出抑制を達成するためにはコークスなどを廃プラ、LNG、重油等の水素含有率の高い還元材で置換する方策が有効である。下記特許文献1では、羽口から燃料を吹込むランスを二重管とし、二重管ランスの内側管からLNGを吹込み、二重管ランスの外側管から微粉炭を吹込むことが提案されている。また、下記特許文献2では、同じく羽口から燃料を吹込むランスを二重管とし、二重管ランスの内側管から微粉炭を吹込み、二重管ランスの外側管からLNGを吹込むことが提案されている。 In recent years, global warming due to an increase in carbon dioxide emissions has become a problem, and the suppression of emitted CO 2 is an important issue even in the steel industry. In response to this, in recent blast furnace operations, the ratio of low reducing agent (low RAR: Abbreviation for Reduction Agent Ratio) is the sum of the reducing material injected from the tuyere and the coke charged from the top of the furnace per 1 ton of pig iron. Volume) Operation is being strongly promoted. The blast furnace mainly uses coke and pulverized coal blown from the tuyere as a reducing material, and in order to achieve a low reducing material ratio and, in turn, carbon dioxide emission control, coke etc. is used as waste plastic, LNG, heavy oil, etc. It is effective to replace with a reducing material having a high hydrogen content. In the following Patent Document 1, it is proposed that a lance that blows fuel from the tuyere is a double pipe, LNG is blown from the inner pipe of the double pipe lance, and pulverized coal is blown from the outer pipe of the double pipe lance. ing. Also, in Patent Document 2 below, a lance that blows fuel from the tuyere is a double pipe, pulverized coal is blown from the inner pipe of the double pipe lance, and LNG is blown from the outer pipe of the double pipe lance. Has been proposed.

特開第3176680号公報Japanese Patent No. 3176680 特公平1−29847号公報Japanese Patent Publication No. 1-289847

前記特許文献1に記載される高炉操業方法も、前記特許文献2に記載される高炉操業方法も、従来の微粉炭だけを羽口から吹込む方法に比べれば、燃焼温度の向上や還元材原単位の低減に効果があるものの、更なる改良の余地がある。
本発明は、上記のような問題点に着目してなされたものであり、より一層の燃焼温度の向上及び還元材原単位の低減を可能とする高炉操業方法を提供することを目的とするものである。
The blast furnace operating method described in Patent Document 1 and the blast furnace operating method described in Patent Document 2 are both improved in combustion temperature and reduced raw material compared to the conventional method of blowing only pulverized coal from the tuyere. Although effective in reducing units, there is room for further improvement.
The present invention has been made paying attention to the above problems, and an object of the present invention is to provide a blast furnace operating method capable of further improving the combustion temperature and reducing the reducing material basic unit. It is.

上記課題を解決するために、本発明の高炉操業方法は、羽口から燃料を吹き込むためのランスを二重管とし、二重管ランスの内側管から支燃性ガスを吹込むと共に、二重管ランスの外側管から易燃性燃料と固体燃料とを混合した混合燃料を吹込むことを特徴とするものである。
また、前記二重管ランスから吹込まれる全ガス量に対する易燃性燃料又は易燃性燃料及び支燃性ガスの割合が25vol%以上であることを特徴とするものである。
In order to solve the above problems, the blast furnace operating method of the present invention uses a double tube as a lance for injecting fuel from a tuyere, and injects a combustion-supporting gas from the inner tube of the double tube lance. A mixed fuel in which a flammable fuel and a solid fuel are mixed is blown from an outer pipe of a pipe lance.
Further, the ratio of the flammable fuel or the flammable fuel and the combustion-supporting gas to the total amount of gas blown from the double pipe lance is 25 vol% or more.

また、前記二重管ランスの内側管から吹込まれる支燃性ガスは酸素であり、送風に富化する酸素の一部を当該二重管ランスの内側管から吹込むことを特徴とするものである。
また、前記固体燃料が微粉炭であることを特徴とするものである。
また、前記易燃性燃料がLNGであることを特徴とするものである。
The combustion-supporting gas blown from the inner pipe of the double pipe lance is oxygen, and a part of oxygen enriched in blowing is blown from the inner pipe of the double pipe lance. It is.
Further, the solid fuel is pulverized coal.
The flammable fuel is LNG.

而して、本発明の高炉操業方法によれば、二重管ランスの内側管から吹込まれる支燃性ガスと共に易燃性燃料が先に燃焼することで固体燃料が爆発的に拡散し、同時に易燃性燃料の燃焼熱で固体燃料の温度が大幅に上昇し、これにより固体燃料の加熱速度が上昇して燃焼温度が大幅に向上し、もって還元材原単位を低減することができる。
また、二重管ランスから吹込まれる全ガス量に対する易燃性燃料又は易燃性燃料及び支燃性ガスの割合を25vol%以上とすることにより、高い燃焼温度を確保することができる。
また、送風に富化する酸素の一部を支燃性ガスとして二重管ランスの内側管から吹込むことにより、高炉内のガスバランスを損なうことがなく、酸素の過剰供給を回避することができる。
Thus, according to the blast furnace operating method of the present invention, the solid fuel is explosively diffused by burning the flammable fuel first together with the combustion-supporting gas blown from the inner pipe of the double pipe lance, At the same time, the temperature of the solid fuel is greatly increased by the combustion heat of the flammable fuel, thereby increasing the heating speed of the solid fuel and greatly improving the combustion temperature, thereby reducing the reducing material basic unit.
Moreover, a high combustion temperature can be ensured by setting the ratio of the flammable fuel or the flammable fuel and the combustion-supporting gas to the total amount of gas blown from the double-pipe lance to 25 vol% or more.
In addition, by blowing a part of oxygen enriched in the blast from the inner pipe of the double pipe lance as a combustion-supporting gas, it is possible to avoid excessive supply of oxygen without impairing the gas balance in the blast furnace. it can.

本発明の高炉操業方法が適用された高炉の一実施形態を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows one Embodiment of the blast furnace to which the blast furnace operating method of this invention was applied. 図1のランスから微粉炭だけを吹込んだときの燃焼状態の説明図である。It is explanatory drawing of a combustion state when only pulverized coal is blown in from the lance of FIG. 図2の微粉炭の燃焼メカニズムの説明図である。It is explanatory drawing of the combustion mechanism of the pulverized coal of FIG. 微粉炭とLNGを吹込んだときの燃焼メカニズムの説明図である。It is explanatory drawing of a combustion mechanism when pulverized coal and LNG are blown. 燃焼実験装置の説明図である。It is explanatory drawing of a combustion experiment apparatus. 燃焼実験結果の説明図である。It is explanatory drawing of a combustion experiment result. 燃焼実験結果の燃焼温度の説明図である。It is explanatory drawing of the combustion temperature of a combustion experiment result. 燃焼実験結果の燃焼温度の説明図である。It is explanatory drawing of the combustion temperature of a combustion experiment result.

次に、本発明の高炉操業方法の一実施形態について図面を参照しながら説明する。
図1は、本実施形態の高炉操業方法が適用された高炉の全体図である。図に示すように、高炉1の羽口3には、熱風を送風するための送風管2が接続され、この送風管2を貫通してランス4が設置されている。羽口3の熱風送風方向先方のコークス堆積層には、レースウエイ5と呼ばれる燃焼空間が存在し、主として、この燃焼空間で還元材の燃焼、ガス化が行われる。
Next, an embodiment of the blast furnace operating method of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is an overall view of a blast furnace to which the blast furnace operating method of the present embodiment is applied. As shown in the figure, a blast pipe 2 for blowing hot air is connected to the tuyere 3 of the blast furnace 1, and a lance 4 is installed through the blast pipe 2. A combustion space called a raceway 5 exists in the coke deposit layer in the hot air blowing direction ahead of the tuyere 3, and the reducing material is mainly combusted and gasified in this combustion space.

図2には、ランス4から微粉炭6だけを吹込んだときの燃焼状態を示す。ランス4から羽口3を通過し、レースウエイ5内に吹込まれた微粉炭6は、コークス7と共に、その揮発分と固定炭素が燃焼し、燃焼しきれずに残った、一般にチャーと呼ばれる炭素と灰分の集合体は、レースウエイから未燃チャー8として排出される。羽口3の熱風送風方向先方における熱風速度は約200m/secであり、ランス4の先端からレースウエイ5内におけるO2の存在領域は約0.3〜0.5mとされているので、実質的に1/1000秒のレベルで微粉炭粒子の昇温及びO2との接触効率(分散性)の改善が必要となる。 FIG. 2 shows a combustion state when only pulverized coal 6 is blown from the lance 4. The pulverized coal 6 that passes through the tuyere 3 from the lance 4 and is blown into the raceway 5, together with the coke 7, combusts its volatile matter and fixed carbon, and remains unburned, generally called char. The aggregate of ash is discharged as unburned char 8 from the raceway. The hot air velocity in the hot air blowing direction ahead of the tuyere 3 is about 200 m / sec, and the existence area of O 2 in the raceway 5 from the tip of the lance 4 is about 0.3 to 0.5 m. In particular, it is necessary to improve the temperature rise of pulverized coal particles and the contact efficiency (dispersibility) with O 2 at a level of 1/1000 second.

図3は、ランス4から送風管2内に微粉炭(図ではPC:Pulverized Coal)6のみを吹込んだ場合の燃焼メカニズムを示す。羽口3からレースウエイ5内に吹込まれた微粉炭6は、レースウエイ5内の火炎からの輻射伝熱によって粒子が加熱し、更に輻射伝熱、伝導伝熱によって粒子が急激に温度上昇し、300℃以上昇温した時点から熱分解が開始し、揮発分に着火して火炎が形成され、燃焼温度は1400〜1700℃に達する。揮発分が放出してしまうと、前述したチャー8となる。チャー8は、主に固定炭素であるので、燃焼反応と共に、炭素溶解反応と呼ばれる反応も生じる。   FIG. 3 shows a combustion mechanism when only pulverized coal (PC: Pulverized Coal in the figure) 6 is blown into the blow pipe 2 from the lance 4. The pulverized coal 6 blown into the raceway 5 from the tuyere 3 is heated by the radiant heat transfer from the flame in the raceway 5, and the temperature of the pulverized coal 6 is rapidly increased by the radiant heat transfer and conduction heat transfer. The thermal decomposition starts when the temperature is raised to 300 ° C. or more, and the volatile matter is ignited to form a flame, and the combustion temperature reaches 1400 to 1700 ° C. When the volatile matter is released, the above-described char 8 is obtained. Since the char 8 is mainly fixed carbon, a reaction called a carbon dissolution reaction occurs along with a combustion reaction.

図4は、ランス4から送風管2内に微粉炭6と共にLNG9を吹込んだ場合の燃焼メカニズムを示す。微粉炭6とLNG9の吹込み方法は、単純に平行に吹込んだ場合を示している。なお、図中の二点鎖線は、図3に示した微粉炭のみを吹込んだ場合の燃焼温度を参考に示している。このように微粉炭とLNGを同時に吹込む場合、気体ガスであるLNGが優先的に燃焼し、この燃焼熱によって微粉炭が急速に加熱、昇温すると考えられ、これによりランスに近い位置で燃焼温度が更に上昇する。   FIG. 4 shows a combustion mechanism when LNG 9 is blown together with pulverized coal 6 from the lance 4 into the blower pipe 2. The method of blowing pulverized coal 6 and LNG 9 shows a case where the pulverized coal 6 is blown in parallel. In addition, the dashed-two dotted line in a figure has shown the combustion temperature at the time of injecting only the pulverized coal shown in FIG. 3 with reference. In this way, when pulverized coal and LNG are injected at the same time, LNG, which is a gas gas, is preferentially combusted, and it is considered that the pulverized coal is rapidly heated and raised in temperature by this combustion heat. The temperature rises further.

このような知見に基づき、図5に示す燃焼実験装置を用いて燃焼実験を行った。実験炉11内にはコークスが充填されており、覗き窓からレースウエイ15の内部を観察することができる。送風管12にはランス14が差し込まれ、燃焼バーナ13で生じた熱風を実験炉11内に所定の送風量で送風することができる。また、この送風管12では、送風の酸素富化量を調整することも可能である。ランス14は、微粉炭及びLNGの何れか一方又は双方を送風管12内に吹込むことができる。実験炉11内で生じた排ガスは、サイクロンと呼ばれる分離装置16で排ガスとダストに分離され、排ガスは助燃炉などの排ガス処理設備に送給され、ダストは捕集箱17に捕集される。   Based on such knowledge, a combustion experiment was performed using the combustion experiment apparatus shown in FIG. The experimental furnace 11 is filled with coke, and the inside of the raceway 15 can be observed from the viewing window. A lance 14 is inserted into the blower tube 12, and hot air generated in the combustion burner 13 can be blown into the experimental furnace 11 with a predetermined blowing amount. Moreover, in this ventilation pipe 12, it is also possible to adjust the oxygen enrichment amount of ventilation. The lance 14 can blow either one or both of pulverized coal and LNG into the blower pipe 12. The exhaust gas generated in the experimental furnace 11 is separated into exhaust gas and dust by a separator 16 called a cyclone, the exhaust gas is fed to an exhaust gas treatment facility such as an auxiliary combustion furnace, and the dust is collected in a collection box 17.

燃焼実験には、ランス14に単管ランスと二重管ランスの二種類を用い、単管ランスを用いて微粉炭のみを吹込んだ場合、二重管ランスを用い、二重管ランスの内側管から微粉炭を吹込み、二重管ランスの外側管からLNGを吹込んだ場合、二重管ランスの内側管からLNGを吹込み、二重管ランスの外側管から微粉炭を吹込んだ場合、二重管ランスの内側管から支燃性ガス、この場合はO2を吹込み、外側管からLNGと微粉炭の混合燃料を吹込んだ場合の夫々について覗き窓から2色温度計による燃焼温度、燃焼位置、未燃チャーの燃焼状況、拡散性を測定した。2色温度計は、周知のように、熱放射(高温物体から低温物体への電磁波の移動)を利用して温度計測を行う放射温度計であり、温度が高くなると波長分布が短波長側にずれていくことに着目して、波長分布の温度の変化を計測することで温度を求める波長分布形の一つであり、中でも波長分布を捉えるため、2つの波長における放射エネルギーを計測し、比率から温度を測定するものである。未燃チャーの燃焼状況は、実験炉11の送風管12内のランス14先から150mm、300mmの位置にてプローブで未燃チャーを回収して、樹脂埋め、研磨後、画像解析によってチャー内空隙率を測定し、判定した。 In the combustion experiment, two types of lances 14 are used: a single-pipe lance and a double-pipe lance. If only pulverized coal is blown in using a single-pipe lance, a double-pipe lance is used. When pulverized coal is blown from the pipe and LNG is blown from the outer pipe of the double pipe lance, LNG is blown from the inner pipe of the double pipe lance and pulverized coal is blown from the outer pipe of the double pipe lance. In this case, a combustion-supporting gas, in this case O 2 , is blown from the inner pipe of the double-pipe lance and a mixed fuel of LNG and pulverized coal is blown from the outer pipe. The combustion temperature, combustion position, unburned char combustion status, and diffusivity were measured. As is well known, a two-color thermometer is a radiation thermometer that measures temperature using thermal radiation (electromagnetic wave movement from a high-temperature object to a low-temperature object). Paying attention to the shift, it is one of the wavelength distribution types to obtain the temperature by measuring the temperature change of the wavelength distribution, and in particular to measure the wavelength distribution, the radiant energy at two wavelengths is measured and the ratio The temperature is measured from The combustion state of the unburned char is determined by collecting unburned char with a probe at a position of 150 mm and 300 mm from the tip of the lance 14 in the blast pipe 12 of the experimental furnace 11, filling the resin, polishing, and then analyzing the void in the char by image analysis. The rate was measured and judged.

微粉炭の諸元は、固定炭素(FC:Fixed Carbon)77.8%、揮発分(VM:Volatile Matter)13.6%、灰分(Ash)8.6%で、吹込み条件は29.8kg/h(製銑原単位で100kg/t相当)とした。また、LNGの吹込み条件は、3.6kg/h(5Nm3/h、製銑原単位で10kg/t相当)とした。送風条件は、送風温度1200℃、流量300Nm3/h、流速70m/s、O2富化+5.5(酸素濃度26.5%、空気中酸素濃度21%に対し、5.5%の富化)とした。実験結果の評価は、単管ランスから微粉炭のみ(媒体としてN2を使用)を吹込んだ場合の燃焼温度、燃焼位置、未燃チャーの燃焼状況、拡散性(主として微粉炭)を基準とし、二重管ランスの内側管から微粉炭を吹込み、外側管からLNGを吹込んだ場合、二重管ランスの内側管からLNGを吹込み、外側管から微粉炭を吹込んだ場合、単管ランスからLNGと微粉炭の混合燃料を吹込んだ場合、二重管ランスの内側管から支燃性ガス、この場合はO2を吹込み、外側管からLNGと微粉炭の混合燃料を吹込んだ場合の夫々を評価した。評価は、微粉炭のみの場合と同程度の場合を△、少し改善された場合を○、大幅に改善された場合を◎で表した。なお、支燃性ガスとしてO2を吹込む場合には、送風に富化する酸素の一部を用い、炉内に吹き込まれるO2の総量が変化しないようにした。また、支燃性ガスとしては、大気を用いることもできる。 The specifications of the pulverized coal are 77.8% fixed carbon (FC), 13.6% volatile matter (VM), 8.6% ash (Ash), and the blowing condition is 29.8 kg. / H (equivalent to 100 kg / t in ironmaking base unit). The LNG blowing conditions were 3.6 kg / h (5 Nm 3 / h, equivalent to 10 kg / t in the ironmaking base unit). The blowing conditions are: blowing temperature 1200 ° C., flow rate 300 Nm 3 / h, flow rate 70 m / s, O 2 enrichment +5.5 (oxygen concentration 26.5%, oxygen concentration 21% in air, richness 5.5% ). The evaluation of the experimental results was based on the combustion temperature, combustion position, unburned char combustion status, and diffusibility (mainly pulverized coal) when only pulverized coal (using N 2 as a medium) was injected from a single pipe lance. When pulverized coal is blown from the inner pipe of the double pipe lance and LNG is blown from the outer pipe, LNG is blown from the inner pipe of the double pipe lance and pulverized coal is blown from the outer pipe. When a mixed fuel of LNG and pulverized coal is blown from the pipe lance, a combustion-supporting gas, in this case O 2 , is blown from the inner pipe of the double pipe lance, and a mixed fuel of LNG and pulverized coal is blown from the outer pipe. Each case was evaluated. The evaluation was represented by Δ when the degree was the same as that of pulverized coal alone, ◯ when it was slightly improved, and ◎ when it was greatly improved. In addition, when injecting O 2 as a combustion-supporting gas, a part of oxygen enriched in the ventilation was used so that the total amount of O 2 injected into the furnace was not changed. The atmosphere can also be used as the combustion-supporting gas.

図6には、前述した燃焼実験の結果を示す。同図から明らかなように、二重管ランスの内側管から微粉炭を吹込み、外側管からLNGを吹込む場合には、燃焼位置については改善が見られたが、その他の項目については変化が見られない。これは、微粉炭の外側のLNGが先にO2と接触して速やかに燃焼し、その燃焼熱で微粉炭の加熱速度が上昇したものの、LNGの燃焼にO2が消費されてしまい、微粉炭の燃焼に必要なO2が減少して、十分な燃焼温度上昇に至らず、未燃チャーの燃焼状況も改善されなかったと考えられる。一方、二重管ランスの内側管からLNGを吹込み、外側管から微粉炭を吹込む場合には、燃焼温度、未燃チャーの燃焼状況について改善が見られ、拡散性については大幅な改善が見られたものの、燃焼位置については変化が見られない。これは、外側の微粉炭領域を通じた内側のLNGまでのO2の拡散に時間を要したものの、内側の易燃性のLNGが燃焼すれば、爆発的な拡散が生じ、LNGの燃焼熱で微粉炭が加熱されて燃焼温度も上昇し、未燃チャーの燃焼状況も改善されたものと考えられる。 FIG. 6 shows the result of the combustion experiment described above. As is clear from the figure, when pulverized coal was blown from the inner pipe of the double pipe lance and LNG was blown from the outer pipe, the combustion position was improved, but other items were changed. Is not seen. This is because the LNG outside the pulverized coal first contacts O 2 and burns quickly, and although the heating speed of the pulverized coal is increased by the combustion heat, O 2 is consumed in the combustion of LNG, and the pulverized coal It is considered that O 2 necessary for the combustion of charcoal has decreased, the combustion temperature has not increased sufficiently, and the combustion state of unburned char has not been improved. On the other hand, when LNG is blown from the inner pipe of the double pipe lance and pulverized coal is blown from the outer pipe, the combustion temperature and the combustion state of unburned char are improved, and the diffusivity is greatly improved. Although it was observed, there was no change in the combustion position. Although it took time to diffuse O 2 to the inner LNG through the outer pulverized coal region, if the inner flammable LNG burns, explosive diffusion occurs, and the LNG combustion heat It is considered that the pulverized coal is heated and the combustion temperature rises, and the combustion state of the unburned char is improved.

本願発明者は、この実験結果を踏まえて、ランスに単管ランスを用い、LNGと微粉炭を予め混合し、この混合燃料を単管ランスから吹込むことに着目した。即ち、LNG及び微粉炭が、互いにまとまって存在していることが未改善の原因ではないか、LNGが分散していれば広い範囲でLNGが先に燃焼し、それに伴って微粉炭が広範囲に拡散すると共にLNGの燃焼熱で加熱され、燃焼位置がランスに近づくと共に、燃焼温度が上昇し、未燃チャーの燃焼状況も改善されるのではないか、という推察である。   Based on the results of this experiment, the inventor of the present application paid attention to using a single pipe lance as a lance, mixing LNG and pulverized coal in advance, and blowing this mixed fuel from the single pipe lance. That is, LNG and pulverized coal coexisting with each other is not the cause of the improvement, or if LNG is dispersed, LNG burns first in a wide range, and pulverized coal spreads over a wide range accordingly. It is presumed that the gas is diffused and heated by the combustion heat of LNG, the combustion position approaches the lance, the combustion temperature rises, and the combustion state of the unburned char is also improved.

そこで、LNG及び微粉炭を予め混合し、その混合燃料を単管ランスから吹込んで実験を行った結果、燃焼温度、燃焼位置、未燃チャーの燃焼状況の3つの点で大幅な改善が見られた。但し、拡散性については、二重管ランスの内側管からLNGを吹込むと共に、二重管ランスの外側管から微粉炭を吹込む方法に及ばなかった。そこで、LNGの燃焼に伴う爆発的な拡散効果を促進するため、二重管ランスの内側管からO2を吹込み、外側管からLNGと微粉炭の混合燃料を吹込むことにより、拡散性が大幅に改善され、燃焼温度、燃焼位置、未燃チャーの燃焼状況についても大幅な改善が維持された。 Therefore, as a result of mixing LNG and pulverized coal in advance and injecting the mixed fuel from a single-pipe lance, a significant improvement was seen in three points: combustion temperature, combustion position, and combustion status of unburned char. It was. However, in terms of diffusivity, the method did not reach the method of blowing LNG from the inner pipe of the double pipe lance and blowing pulverized coal from the outer pipe of the double pipe lance. Therefore, in order to promote the explosive diffusion effect associated with the combustion of LNG, diffusibility is improved by injecting O 2 from the inner pipe of the double pipe lance and injecting mixed fuel of LNG and pulverized coal from the outer pipe. Significant improvements have been made and the combustion temperature, combustion position, and combustion status of unburned char have been maintained.

全ての実験の燃焼位置と燃焼温度の関係を図7に示す。同図及び図6より明らかなように、単管ランスから微粉炭のみを吹込む方法に対し、二重管ランスの内側管から微粉炭を吹込み、外側管からLNGを吹込む方法、二重管ランスの内側管からLNGを吹込み、外側管から微粉炭を吹込む方法、単管ランスからLNGと微粉炭の混合燃料を吹込む方法、二重管ランスの内側管からO2を吹込み、外側管からLNGと微粉炭の混合燃料を吹込む方法の順に燃焼温度が高くなり、特に燃焼位置については、単管ランスからLNGと微粉炭の混合燃料を吹込む方法で大幅な改善が見られ、二重管ランスの内側管からO2を吹込み、外側管からLNGと微粉炭の混合燃料を吹込む方法では著しい改善が見られる。 FIG. 7 shows the relationship between the combustion position and the combustion temperature in all experiments. As is clear from FIG. 6 and FIG. 6, in contrast to the method of blowing only pulverized coal from the single tube lance, the method of blowing pulverized coal from the inner tube of the double tube lance and blowing LNG from the outer tube, double LNG is blown from the inner pipe of the pipe lance, pulverized coal is blown from the outer pipe, mixed fuel of LNG and pulverized coal is blown from the single pipe lance, and O 2 is blown from the inner pipe of the double pipe lance. The combustion temperature increases in the order of the method of injecting the mixed fuel of LNG and pulverized coal from the outer pipe, and the combustion position in particular is greatly improved by the method of injecting the mixed fuel of LNG and pulverized coal from the single tube lance. However, a significant improvement is seen in the method in which O 2 is blown from the inner pipe of the double pipe lance and the mixed fuel of LNG and pulverized coal is blown from the outer pipe.

次いで、本発明者等は、易燃性燃料であるLNG又はLNG及び支燃性ガスであるO2の二重管ランス4から吹込む全ガス量に対する割合を種々に変更して燃焼温度の違いを測定した。これは、例えば、前述のように、LNGがO2と共に先に燃焼し、その燃焼熱で微粉炭の温度が急速に上昇する効果を確認するためである。そこで、下記表1に示すように、CASE1〜5まで、微粉炭のキャリアガスであるN2の流量を15Nm3/h一定とし、LNG又はLNG及びO2の流量を種々に変更して、二重管ランスの先端から距離165mmの燃焼温度及び距離315mmの燃焼温度を測定した。 Next, the present inventors variously changed the ratio of the combustion temperature by changing the ratio of LNG or LNG as a flammable fuel and O 2 as a combustion-supporting gas to the total amount of gas blown from the double pipe lance 4. Was measured. This is because, for example, as described above, LNG burns with O 2 first, and the effect of rapidly increasing the temperature of the pulverized coal by the combustion heat is confirmed. Therefore, as shown in Table 1 below, the flow rate of N 2 that is a carrier gas of pulverized coal is kept constant at 15 Nm 3 / h from CASE 1 to 5, and the flow rates of LNG or LNG and O 2 are changed variously. A combustion temperature at a distance of 165 mm and a combustion temperature at a distance of 315 mm from the tip of the heavy pipe lance were measured.

Figure 0005824811
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表中にはLNG又はLNG及びO2の流量(O2+LNG)及びLNGに対するO2の比率(O2/LNG)を示す。即ち、CASE1はO2もLNGも吹込まない。CASE2はLNGのみ5Nm3/h吹込む。CASE3はLNGを5Nm3/h、O2を10Nm3/h吹込む。CASE4はLNGを5Nm3/h、O2を20Nm3/h吹込む。CASE5はLNGを10Nm3/h、O2を20Nm3/h吹込む。また、二重管ランスから吹込まれる全ガス量に対するLNG又はLNG及びO2の割合は、CASE1が0vol%、CASE2が25vol%、CASE3が50vol%、CASE4が62.5vol%、CASE5が66.7vol%である。 The samples show shows the LNG or LNG and O 2 flow rate (O 2 + LNG) and the ratio of O 2 with respect to LNG (O 2 / LNG). That is, CASE 1 does not inject O 2 or LNG. CASE2 injects 5Nm 3 / h only for LNG. CASE 3 injects LNG 5 Nm 3 / h and O 2 10 Nm 3 / h. CASE 4 injects LNG at 5 Nm 3 / h and O 2 at 20 Nm 3 / h. CASE5 is the LNG 10Nm 3 / h, the O 2 20Nm 3 / h is blown. The ratio of LNG or LNG and O 2 to the total amount of gas blown from the double pipe lance is 0 vol% for CASE1, 25 vol% for CASE2, 50 vol% for CASE3, 62.5 vol% for CASE4, and 66.65 for CASE5. 7 vol%.

微粉炭の諸元は、固定炭素FC:77.2%、揮発分VM:12.2%、灰分Ash:10.6%で、吹込み条件は50kg/h(製銑原単位で142kg/t相当)とした(吹込媒体として窒素を使用)。送風条件は、送風温度1200℃、流量350Nm3/h、O2富化+3.5(酸素濃度24.5%)とした。なお、支燃性ガスとしてO2を吹込む場合には、送風に富化する酸素の一部を用い、炉内に吹き込まれるO2の総量が変化しないようにした。また、支燃性ガスとしては、大気を用いることもできる。また、微粉炭、LNG、O2の吹込み方は、二重管ランスの内側管からO2を吹込み、外側管からLNGと微粉炭の混合燃料を吹込む。測定結果を図8に示す。 The specifications of pulverized coal are fixed carbon FC: 77.2%, volatile content VM: 12.2%, ash content Ash: 10.6%, and the blowing conditions are 50 kg / h (142 kg / t in the ironmaking base unit). Equivalent) (using nitrogen as blowing medium). The blowing conditions were a blowing temperature of 1200 ° C., a flow rate of 350 Nm 3 / h, O 2 enrichment + 3.5 (oxygen concentration 24.5%). In addition, when injecting O 2 as a combustion-supporting gas, a part of oxygen enriched in the ventilation was used so that the total amount of O 2 injected into the furnace was not changed. The atmosphere can also be used as the combustion-supporting gas. Further, pulverized coal, LNG, blowing seen how O 2 is the O 2 from the inner tube of the double tube lance blowing, blowing a mixed fuel of LNG and pulverized coal from the outer tube. The measurement results are shown in FIG.

同図から明らかなように、二重管ランスから吹込まれる全ガス量に対するLNG又はLNG及びO2の割合が25vol%未満の領域では、全ガス量に対するLNG又はLNG及びO2の割合が増加するのに伴って燃焼温度が大きく増加していることから、この領域では高い燃焼温度を確保することが困難である。一方、二重管ランスから吹込まれる全ガス量に対するLNG又はLNG及びO2の割合が25vol%以上の領域では、全ガス量に対するLNG又はLNG及びO2の割合が増加しても燃焼温度が飽和する傾向にあることから、この領域では高い燃焼温度を確保することができる。従って、本実施形態の高炉操業方法では、二重管ランスから吹込まれる全ガス量に対するLNG又はLNG及びO2の割合を25vol%以上、好ましくは50vol%以上とした。 As apparent from the figure, in the region of less than 25 vol% ratio of LNG or LNG and O 2 are relative to the total amount of gas blown from the double tube lance, the proportion of LNG or LNG and O 2 is increased to the total gas amount As the combustion temperature increases greatly with this, it is difficult to ensure a high combustion temperature in this region. On the other hand, in the region where the ratio of LNG or LNG and O 2 to the total amount of gas blown from the double pipe lance is 25 vol% or more, the combustion temperature is increased even if the ratio of LNG or LNG and O 2 to the total amount of gas increases. Since it tends to saturate, a high combustion temperature can be secured in this region. Therefore, in the blast furnace operating method of the present embodiment, the ratio of LNG or LNG and O 2 to the total amount of gas blown from the double pipe lance is set to 25 vol% or more, preferably 50 vol% or more.

このように、本実施形態の高炉操業方法では、羽口3から燃料を吹き込むためのランス4を二重管とし、二重管ランス4の内側管からO2(支燃性ガス)を吹込むと共に、二重管ランスの外側管からLNG(易燃性燃料)9と微粉炭(固体燃料)6とを混合した混合燃料を吹込むことにより、二重管ランスの内側管から吹込まれるO2(支燃性ガス)と共にLNG(易燃性燃料)9が先に燃焼することで微粉炭(固体燃料)6が爆発的に拡散し、同時にLNG(易燃性燃料)9の燃焼熱で微粉炭(固体燃料)6の温度が大幅に上昇し、これにより微粉炭(固体燃料)6の加熱速度が上昇して燃焼温度が大幅に向上し、もって還元材原単位を低減することができる。 Thus, in the blast furnace operating method of the present embodiment, the lance 4 for injecting fuel from the tuyere 3 is a double pipe, and O 2 (flammable gas) is injected from the inner pipe of the double pipe lance 4. At the same time, by injecting a mixed fuel in which LNG (flammable fuel) 9 and pulverized coal (solid fuel) 6 are mixed from the outer pipe of the double pipe lance, O is blown from the inner pipe of the double pipe lance. 2 When LNG (flammable fuel) 9 is burned together with (flammable gas), pulverized coal (solid fuel) 6 is explosively diffused, and at the same time, the combustion heat of LNG (flammable fuel) 9 The temperature of the pulverized coal (solid fuel) 6 is significantly increased, whereby the heating rate of the pulverized coal (solid fuel) 6 is increased and the combustion temperature is greatly improved, thereby reducing the reducing material basic unit. .

また、二重管ランス4から吹込まれる全ガス量に対するLNG(易燃性燃料)9又はLNG(易燃性燃料)9及びO2(支燃性ガス)の割合を25vol%以上とすることにより、高い燃焼温度を確保することができる。
また、送風に富化するO2の一部を(支燃性ガスとして)二重管ランスの内側管から吹込むことにより、高炉内のガスバランスを損なうことがなく、O2の過剰供給を回避することができると共に、使用するO2の原単位を低減することができる。
Also, the ratio of LNG (flammable fuel) 9 or LNG (flammable fuel) 9 and O 2 (flammable gas) to the total amount of gas blown from the double pipe lance 4 should be 25 vol% or more. Thus, a high combustion temperature can be ensured.
In addition, by blowing a part of O 2 enriched in ventilation (as a combustion-supporting gas) from the inner pipe of the double pipe lance, the excess gas supply in the blast furnace is not impaired, and O 2 is excessively supplied. This can be avoided, and the basic unit of O 2 used can be reduced.

1は高炉、2は送風管、3は羽口、4はランス、5はレースウエイ、6は微粉炭(固体燃料)、7はコークス、8はチャー、9はLNG(易燃性燃料)   1 is a blast furnace, 2 is a blow pipe, 3 is a tuyere, 4 is a lance, 5 is a raceway, 6 is pulverized coal (solid fuel), 7 is coke, 8 is char, 9 is LNG (flammable fuel)

Claims (4)

羽口から燃料を吹き込むためのランスを二重管とし、二重管ランスの内側管から支燃性ガスを吹込むと共に、二重管ランスの外側管から易燃性燃料と固体燃料とを混合した混合燃料を吹込み、前記二重管ランスから吹込まれる全ガス量に対する易燃性燃料及び支燃性ガスの割合が50vol%以上であることを特徴とする高炉操業方法。 The lance for injecting fuel from the tuyere is a double pipe, and inflammable gas is injected from the inner pipe of the double pipe lance, and flammable fuel and solid fuel are mixed from the outer pipe of the double pipe lance. A method of operating a blast furnace, wherein the ratio of the flammable fuel and the combustion-supporting gas to the total gas amount injected from the double pipe lance is 50 vol% or more . 前記二重管ランスの内側管から吹込まれる支燃性ガスは酸素であり、送風に富化する酸素の一部を当該二重管ランスの内側管から吹込むことを特徴とする請求項1に記載の高炉操業方法。   The combustion-supporting gas blown from the inner pipe of the double pipe lance is oxygen, and a part of oxygen enriched in blowing is blown from the inner pipe of the double pipe lance. The blast furnace operating method described in 1. 前記固体燃料が微粉炭であることを特徴とする請求項1に記載の高炉操業方法。   The blast furnace operating method according to claim 1, wherein the solid fuel is pulverized coal. 前記易燃性燃料がLNGであることを特徴とする請求項1に記載の高炉操業方法。   The blast furnace operating method according to claim 1, wherein the flammable fuel is LNG.
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