JP6463626B2 - 高炉の操業方法 - Google Patents
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Description
まず、図1に基づいて、本実施形態に係る高炉システムの構成例について説明する。本実施形態に係る高炉システムは、図1に示すように、高炉1と、熱風炉2と、通常羽口3と、分離装置4と、循環用羽口5とを備える。
次に、高炉1の操業方法について説明する。高炉1の炉頂から鉄系原料10及びコークス11が高炉内に層状に装入される。ここで、本実施形態の鉄系原料には、JIS−RIが68以上の焼結鉱が含まれる。高RI焼結鉱は、少なくとも無次元半径が0.1〜1.0となる領域に装入されるが、高炉1の半径方向の全域に装入されても良い。無次元半径が0.2〜1.0となる領域、特に無次元半径が0.8〜1.0となる領域には、他の領域よりも高いJIS−RIの高RI焼結鉱を装入することがさらに好ましい。
高炉操業シミュレーションには、K.Takatani,T.Inada,Y.Ujisawa:ISIJ International,39,(1999),p15などに示される、所謂「高炉数学モデル」を用いた。この高炉数学モデルは、概略的には、高炉1の内部領域を高さ方向、径方向、周方向に分割することで複数のメッシュ(小領域)を規定し、各メッシュの挙動をシミュレーションするものである。
本発明者は、まず、循環用羽口5からのガス吹き込み量(シャフト部循環ガス吹き込み量)を変化させ、各吹き込み量に対応する高炉1のCOガス利用率(炉内COガス利用率)を算出した。この結果を図2に示す。図2の横軸は、シャフト部循環ガス吹き込み量を示し、縦軸は炉内COガス利用率を示す。図2より、炉内COガス利用率は、シャフト部循環ガス吹き込み量に応じて、直線的に低下することがわかった。
本発明者は、高炉1内のどの位置でCOガス利用率が低下しているのかを調査するため、以下の演算を行った。すなわち、本発明者は、シャフト部循環ガス吹き込み量を0Nm3/t(ベース操業)に設定した。そして、本発明者は、原料層(焼結鉱とコークスとが交互に積層された層)の最上部を構成するメッシュを抽出した。そして、本発明者は、これらのメッシュの無次元半径(より詳細には、メッシュの中心点の無次元半径)と各メッシュのCOガス利用率との対応関係を算出した。メッシュのCOガス利用率は、メッシュ内のCO2ガス濃度をメッシュ内のCO2ガス及びCOガス濃度の総和で除算した値である。本発明者は、シャフト部循環ガス吹き込み量を200Nm3/t、400Nm3/t、600Nm3/tに設定し、シャフト部循環ガス吹き込み量毎に上記対応関係を算出した。その結果を図3に示す。図3の縦軸は、メッシュのCOガス利用率を示し、横軸はメッシュの無次元半径を示す。
そこで、本発明者は、この領域に装入する焼結鉱のJIS−RIを調査するために、以下の演算を行った。具体的には、本発明者は、シャフト部循環ガス吹き込み量を400Nm3/tに設定した。そして、本発明者は、無次元半径0.1〜1.0の領域に装入する焼結鉱のJIS−RIを変更し、各JIS−RIに対応する炉内COガス利用率を算出した。そして、本発明者は、各JIS−RIに対応する炉内COガス利用率を、JIS−RI=68に対応する炉内COガス利用率で除算した。すなわち、図2〜図4の測定時に使用している焼結鉱のJIS−RIは68であるため、JIS−RI=68を基準とした相対COガス利用率を計算した。また、本発明者は、比較のために、シャフト部循環ガス吹き込み量を0Nm3/t(ベース操業)に設定し、同様の演算を行った。これにより、本発明者は、ベース操業に対応する相対COガス利用率を計算した。その結果を図5に示す。図5の縦軸は、相対COガス利用率を示し、横軸は焼結鉱のJIS−RIを示す。
本発明者は、焼結鉱のJIS−RIと炭材原単位(炭素消費原単位)との対応関係を調査するために、シャフト部循環ガス吹き込み量を400Nm3/tに設定した。そして、本発明者は、無次元半径0.1〜1.0の領域に装入する焼結鉱のJIS−RIを変更し、各JIS−RIに対応する炭材原単位を算出した。また、本発明者は、比較のために、シャフト部循環ガス吹き込み量を0Nm3/t(ベース操業)に設定し、同様の演算を行った。これにより、本発明者は、ベース操業に対応する炭材原単位を計算した。その結果を図6に示す。図6の縦軸は炭材の原単位(炭素消費原単位)を示し、横軸は焼結鉱のJIS−RIを示す。
2 熱風炉
3 通常羽口
4 分離装置
5 循環用羽口
Claims (4)
- 高炉の下部に設けられる通常羽口から熱風及び微粉炭を高炉内に吹き込む一方で、高炉の炉頂から排出される炉頂排ガスからCO 2 ガス及び水蒸気を分離除去してなる改質炉頂排ガスを前記通常羽口の上方に設けられた循環用羽口から前記高炉内に吹き込む高炉の操業方法において、
JIS−RIが68以上の高RI焼結鉱を、前記高炉内の領域のうち、無次元半径が0.1〜1.0となる領域に装入することを特徴とする、高炉の操業方法。 - 前記高炉内の領域のうち、無次元半径が0.2〜1.0となる領域には、他の領域よりもJIS−RIが高い高RI焼結鉱を投入することを特徴とする、請求項1記載の高炉の操業方法。
- 前記高炉内の領域のうち、無次元半径が0.8〜1.0となる領域には、他の領域よりもJIS−RIが高い高RI焼結鉱を投入することを特徴とする、請求項1または2記載の高炉の操業方法。
- 前記通常羽口からコークス炉ガスを前記高炉内に吹き込むことを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の高炉の操業方法。
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