JP6624140B2 - Operating method of electric furnace with combustion burner - Google Patents

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本発明は、助燃バーナーを備えた電気炉の操業方法であって、助燃バーナーの使用形態に特徴を有する電気炉の操業方法に関するものである。   TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for operating an electric furnace equipped with an auxiliary burner, and more particularly to a method for operating an electric furnace characterized by a usage pattern of the auxiliary burner.

電気炉を使用して鉄系スクラップを溶解する場合、電極周辺の鉄系スクラップは早く溶けるが、電極から離れた場所、すなわちコールドスポットにある鉄系スクラップは溶解が遅く、炉内の鉄系スクラップの溶解速度に不均一が生じる。このため、炉内全体の操業時間は、コールドスポットの鉄系スクラップの溶解速度に律速されていた。
そこで、このような鉄系スクラップの溶解速度の不均一性を解消し、炉内全体の鉄系スクラップをバランス良く溶解させるべく、コールドスポットの位置に助燃バーナーを設置し、この助燃バーナーでコールドスポットに位置する鉄系スクラップの予熱、切断、溶解を行う方法が採られるようになってきた。
When melting an iron-based scrap using an electric furnace, the iron-based scrap around the electrode melts quickly, but the iron-based scrap located far from the electrode, that is, at the cold spot, melts slowly, and the iron-based scrap in the furnace is melted slowly. Inhomogeneity in the dissolution rate of For this reason, the operating time of the entire furnace was limited by the melting rate of the iron-based scrap at the cold spot.
Therefore, in order to eliminate the non-uniformity of the melting rate of the iron-based scrap and dissolve the iron-based scrap in the entire furnace in a well-balanced manner, an auxiliary burner is installed at the position of the cold spot. The method of preheating, cutting, and melting the iron-based scrap located in Japan has been adopted.

このような助燃バーナーとして、例えば、特許文献1には、中心部から不燃物の飛散用及び鉄系スクラップのカッティング用酸素ガスを噴出し、この酸素ガスの外周部から燃料を、さらにこの燃料の外周部から燃焼用酸素ガスを噴出するために三重管構造としたバーナーであって、中心部から噴出する酸素ガスの速度を高速とするために、中心部の酸素ガス噴出管の先端に絞り部を設けるとともに、最外周から噴出する燃焼用酸素ガスに旋回力を付与するために、燃料噴出管と燃焼用酸素ガス噴出管とで形成される環状空間に旋回羽根を設置した電気炉用高速純酸素助燃バーナーが提案されている。   As such an auxiliary burner, for example, in Patent Literature 1, an oxygen gas for scattering non-combustible substances and cutting iron-based scrap is jetted from a central portion, and a fuel is discharged from an outer peripheral portion of the oxygen gas, and further, the fuel is discharged. A burner with a triple-tube structure for ejecting oxygen gas for combustion from the outer peripheral portion.In order to increase the speed of the oxygen gas ejected from the central portion, a narrow portion is provided at the tip of the oxygen gas ejecting tube in the central portion. And high-speed electric furnace for electric furnaces, in which swirling vanes are installed in an annular space formed by a fuel ejection pipe and a combustion oxygen gas ejection pipe in order to impart a turning force to the combustion oxygen gas ejected from the outermost periphery. Oxygen-assisted burners have been proposed.

また、特許文献2には、助燃バーナーのノズル先端を偏心させ、バーナーを回動させることでバーナー火炎の指向性を広範囲へ拡大させる電気炉用バーナー設備が提案されている。
また、特許文献3には、中心部の燃料噴出管と、その外周部に配置した酸素ガス噴出管とを備える電気炉用助燃バーナーであって、その吐出流速が40m/s以上であり、かつ下記(i)式を満たす助燃バーナーが提案されている。
L/D≧−0.033×V+3.341 …(i)
但し L:酸素ガス噴出管の引き込み代(mm)
D:バーナー先端部の内径(mm)
V:バーナーの吐出流速(m/s)
Patent Document 2 proposes a burner facility for an electric furnace in which the nozzle tip of an auxiliary burner is decentered and the burner is rotated to expand the directivity of the burner flame over a wide range.
Patent Document 3 discloses an auxiliary furnace burner for an electric furnace including a fuel ejection pipe at a center portion and an oxygen gas ejection pipe arranged at an outer peripheral portion thereof, the discharge flow rate of which is 40 m / s or more, and An auxiliary burner satisfying the following formula (i) has been proposed.
L / D ≧ −0.033 × V + 3.341 (i)
However, L: allowance for drawing in oxygen gas ejection pipe (mm)
D: Inside diameter of burner tip (mm)
V: Burner discharge flow rate (m / s)

特開平10−9524号公報JP-A-10-9524 特開2003−4382号公報JP-A-2003-4382 特開2012−172867公報JP 2012-172867 A

特許文献1〜3に記載された技術を用いることで、助燃バーナーを用いてスクラップを効率よく予熱、溶解することができるが、助燃バーナーを備えた電気炉の操業では、以下のような要因で助燃バーナーの先端部(以下の説明においては「ノズル先端」という場合がある。)が詰まりや溶損を生じやすいという問題がある。すなわち、スクラップ装入時にスプラッシュが飛散して助燃バーナーのノズル先端に付着し、その結果、ノズル先端の溶損や閉塞が生じてしまう。また、操業によっては、スラグフォーミングによって見かけの密度が下がってスラグ高さが上昇し、助燃バーナー設置位置まで到達する場合があり、結果としてスラグ(地金)がノズル先端に付着し、ノズル先端の溶損や閉塞が生じてしまう。ここで、スラグフォーミングとは、酸化鉄を還元するためにカーボンインジェクションが行われ、吹き込まれたカーボンと過剰酸素が反応し、COガスを発生してスラグが泡立つ現象である。   By using the technology described in Patent Documents 1 to 3, scrap can be efficiently preheated and melted using a combustion burner.However, in the operation of an electric furnace equipped with a combustion burner, the following factors are caused. There is a problem in that the tip of the auxiliary burner (hereinafter sometimes referred to as “nozzle tip”) tends to be clogged or melted. That is, the splash scatters during the loading of the scrap and adheres to the nozzle tip of the auxiliary burner, and as a result, the nozzle tip is melted or clogged. Also, depending on the operation, the apparent density decreases due to slag forming, the slag height increases, and may reach the auxiliary burner installation position. As a result, slag (metal) adheres to the nozzle tip and the nozzle tip Melting and blockage will occur. Here, slag forming is a phenomenon in which carbon injection is performed to reduce iron oxide, the injected carbon reacts with excess oxygen, generates CO gas, and slag foams.

特に微粉炭のような固体燃料を使用する助燃バーナーの場合、一旦ノズル先端の閉塞や溶損が起きると固体燃料の搬送・噴射が困難となり、助燃バーナーとしての機能を果たせなくなる。電気炉の操業は連続的に行われるため、操業の途中で助燃バーナーのノズル先端に詰まりや溶損が生じても、助燃バーナーを取り外してメンテナンスすることができない。このため助燃バーナーは、電気炉の操業中に上記のようなノズル先端の溶損や閉塞が生じないことが重要である。
また、ノズル先端にスプラッシュなどの炉内溶融物が付着しないようにするために、特許文献3の助燃バーナーのように吐出ガス流速を高める対策が考えられるが、固体燃料を使用する助燃バーナーの場合、単純に吐出ガス流速が高くなるような設計、例えばラバールノズル構造のような設計にすると、吐出流速が速いために固体燃料が十分に昇温されず、失火してしまうおそれがあり、また、ラバールノズル構造にすることで、固体燃料の搬送流路が狭くなり、詰まりが生じるおそれもある。
In particular, in the case of an auxiliary burner using a solid fuel such as pulverized coal, once the nozzle tip is clogged or melted, it becomes difficult to transport and inject the solid fuel, and the function as the auxiliary burner cannot be achieved. Since the operation of the electric furnace is performed continuously, even if clogging or melting damage occurs at the nozzle tip of the burner during the operation, the burner cannot be removed for maintenance. For this reason, it is important that the auxiliary burner does not cause the above-described melting and clogging of the nozzle tip during the operation of the electric furnace.
In order to prevent the melt in the furnace such as splash from adhering to the nozzle tip, measures to increase the flow rate of the discharged gas can be considered as in the combustion burner of Patent Document 3, but in the case of the combustion burner using solid fuel, However, if the design is such that the discharge gas flow rate is simply increased, for example, a design such as a Laval nozzle structure, the solid fuel is not heated sufficiently due to the high discharge flow rate, and there is a risk of misfiring. By adopting the structure, the transport passage of the solid fuel is narrowed, and there is a possibility that clogging may occur.

したがって本発明の目的は、以上のような従来技術の課題を解決し、燃料の一部に固体燃料を用いる助燃バーナーを備えた電気炉の操業において、固体燃料の燃焼性を損なうことなく、助燃バーナーのノズル閉塞やノズル先端の溶損を軽減することができる電気炉の操業方法を提供することにある。   Therefore, an object of the present invention is to solve the problems of the prior art as described above, and to operate an electric furnace equipped with an auxiliary burner that uses a solid fuel as a part of the fuel, without impairing the combustibility of the solid fuel. An object of the present invention is to provide a method of operating an electric furnace which can reduce nozzle blockage of a burner and melting damage of a nozzle tip.

本発明者らは、上記課題を解決するために、燃料の一部に固体燃料を用いる助燃バーナーの使用条件について検討を重ねた結果、電気炉の操業中における助燃バーナーの使用停止時(特にスクラップ装入時、スクラップ溶け落ち時、スラグ排滓時、溶鉄出鋼時などのようにノズル先端にスプラッシュなどの炉内溶融物が付着しやすい時間帯)に、助燃バーナーからパージガスを噴射することでバーナー先端部近傍の炉内溶融物をガスパージし、バーナー先端部への炉内溶融物の付着を防止することにより、助燃バーナーのノズル閉塞やノズル先端の溶損を適切に軽減できることを見出し、さらに、このパージガスの吐出ガス流速を最適化することにより、ノズル閉塞やノズル先端の溶損をより効果的に軽減できることを見出した。また、この方法によれば、ラバールノズル構造のようなノズル設計にする必要がないため、助燃バーナーで使用される固体燃料の燃焼性を十分確保することができ、助燃バーナーのノズル閉塞やノズル先端の溶損が効果的に軽減されることと相俟って、電気炉を効率よく操業することができる。   In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have repeatedly studied the use conditions of an auxiliary burner using a solid fuel as a part of the fuel. As a result, when the use of the auxiliary burner was stopped during operation of the electric furnace (especially when the scrap was used) Injection of purge gas from the auxiliary burner during charging, scrap melting, slag discharge, molten iron tapping, etc., when the melt inside the furnace such as splash tends to adhere to the nozzle tip. By purging the in-furnace melt in the vicinity of the burner tip and preventing the in-furnace melt from adhering to the burner tip, we found that the nozzle blockage of the auxiliary burner and the erosion of the nozzle tip could be appropriately reduced. By optimizing the discharge gas flow rate of the purge gas, it has been found that nozzle blockage and erosion at the nozzle tip can be more effectively reduced. Further, according to this method, it is not necessary to adopt a nozzle design such as a Laval nozzle structure, so that the combustibility of the solid fuel used in the combustion burner can be sufficiently ensured. The electric furnace can be operated efficiently with the fact that the erosion is effectively reduced.

本発明は、上記のような知見に基づきなされたもので、以下を要旨とするものである。
[1]気体燃料と固体燃料と支燃性ガスをそれぞれ噴射するための噴射管を有する助燃バーナーを備えた電気炉の操業方法であって、電気炉の操業中における助燃バーナーの使用停止時に、前記複数の噴射管のうちの少なくとも一部の噴射管からパージガスを噴射することにより、バーナー先端部近傍の炉内溶融物をガスパージし、バーナー先端部への炉内溶融物の付着を抑えるようにしたことを特徴とする助燃バーナーを備えた電気炉の操業方法。
[2]上記[1]の操業方法において、少なくとも固体燃料の噴射管からパージガスを噴射することを特徴とする助燃バーナーを備えた電気炉の操業方法。
[3]上記[1]の操業方法において、全部の噴射管からパージガスを噴射することを特徴とする助燃バーナーを備えた電気炉の操業方法。
The present invention has been made based on the above findings, and has the following gist.
[1] A method for operating an electric furnace having an auxiliary burner having an injection pipe for injecting a gaseous fuel, a solid fuel, and a supporting gas, respectively, wherein when the use of the auxiliary burner is stopped during operation of the electric furnace, By injecting a purge gas from at least a part of the plurality of injection pipes, a gas in the furnace near the tip of the burner is gas-purged, and the adhesion of the melt in the furnace to the tip of the burner is suppressed. A method for operating an electric furnace equipped with an auxiliary burner, characterized in that:
[2] The method for operating an electric furnace having an auxiliary burner according to the above method [1], wherein a purge gas is injected from at least a solid fuel injection pipe.
[3] The method for operating an electric furnace with an auxiliary burner according to [1], wherein the purge gas is injected from all the injection pipes.

[4]上記[1]〜[3]のいずれかの操業方法において、下記(1)式で定義される吐出ガス流速比Vrが0.5〜2.1を満足する吐出ガス流速でパージガスを噴射することを特徴とする助燃バーナーを備えた電気炉の操業方法。

Figure 0006624140
[4] In the operating method according to any one of the above [1] to [3], the purge gas is discharged at a discharge gas flow rate satisfying a discharge gas flow rate ratio Vr defined by the following equation (1) of 0.5 to 2.1. A method for operating an electric furnace equipped with an auxiliary burner characterized by injecting.
Figure 0006624140

[5]上記[4]の操業方法において、吐出ガス流速比Vrが0.8〜1.2を満足する吐出ガス流速でパージガスを噴射することを特徴とする助燃バーナーを備えた電気炉の操業方法。
[6]上記[1]〜[5]のいずれかの操業方法において、助燃バーナーは、中心側から順に、固体燃料の噴射管、気体燃料の噴射管、支燃性ガスの噴射管が同芯状に配された構造を有することを特徴とする助燃バーナーを備えた電気炉の操業方法。
[7]上記[1]〜[6]のいずれかの操業方法を実施しつつ、電気炉において鉄系スクラップを溶解し、溶鉄を得ることを特徴とする電気炉による溶鉄の製造方法。
[5] The operation of the electric furnace with an auxiliary burner according to the operation method of [4], wherein the purge gas is injected at a discharge gas flow rate satisfying a discharge gas flow rate ratio Vr of 0.8 to 1.2. Method.
[6] In the operation method according to any one of the above [1] to [5], the auxiliary burner includes, in order from the center side, an injection pipe for solid fuel, an injection pipe for gaseous fuel, and an injection pipe for supporting gas. A method for operating an electric furnace having an auxiliary burner characterized by having a structure arranged in a shape.
[7] A method for producing molten iron using an electric furnace, wherein the iron-based scrap is melted in an electric furnace to obtain molten iron while performing the operation method according to any one of [1] to [6].

本発明によれば、助燃バーナーのバーナー先端部への炉内溶融物の付着が抑えられるため、助燃バーナーのノズル閉塞やノズル先端の溶損を適切に軽減することができる。さらに、このパージガスの吐出ガス流速を最適化することにより、ノズル閉塞やノズル先端の溶損をより効果的に軽減することができる。このため本発明によれば、助燃バーナーのメンテナンス性が高まることにより、バーナーの保全等のコストを大幅に削減することができ、また、ノズル閉塞などによる操業トラブルの発生を防止することができる。さらに、本発明では、助燃バーナーをラバールノズル構造のようなノズル設計にする必要がないため、助燃バーナーで使用される固体燃料の燃焼性を十分確保することができ、微粉炭などの安価な固体燃料を用いて、鉄系スクラップを効率よく加熱又は溶解することができる。このため、助燃バーナーのノズル閉塞やノズル先端の溶損が軽減されることと相俟って、電気炉を効率よく操業することができ、電気炉の生産性を向上させることができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, since the adhesion | attachment of the melt in a furnace to the burner front-end | tip part of an auxiliary combustion burner is suppressed, the nozzle blockage of the auxiliary combustion burner and the erosion of the nozzle front-end | tip can be reduced appropriately. Further, by optimizing the discharge gas flow rate of the purge gas, it is possible to more effectively reduce nozzle blockage and erosion at the nozzle tip. For this reason, according to the present invention, the maintenance property of the auxiliary burner is enhanced, so that the cost for maintenance of the burner can be significantly reduced, and the occurrence of operation trouble due to nozzle blockage or the like can be prevented. Furthermore, in the present invention, since it is not necessary to use a nozzle design such as a Laval nozzle structure for the combustion burner, it is possible to sufficiently secure the flammability of the solid fuel used in the combustion burner, and to use an inexpensive solid fuel such as pulverized coal. , The iron-based scrap can be efficiently heated or melted. For this reason, the electric furnace can be operated efficiently, and the productivity of the electric furnace can be improved, together with the fact that the nozzle blockage of the auxiliary combustion burner and the melting damage of the nozzle tip are reduced.

本発明法で使用する助燃バーナーの一実施形態を模式的に示す縦断面図Longitudinal sectional view schematically showing one embodiment of a combustion support burner used in the method of the present invention. 本発明法の実施状況の一例(電気炉半径方向での縦断面)を模式的に示す説明図Explanatory drawing which shows typically an example of implementation of the method of this invention (vertical cross section in the radial direction of the electric furnace). 実施例で使用した電気炉における助燃バーナーの設置位置の概略を示す説明図Explanatory drawing which shows the outline of the installation position of the auxiliary burner in the electric furnace used in the Example 助燃バーナーの先端部に炉内溶融物が付着し、ノズル閉塞とノズル先端の溶損が生じた状況の一例を模式的に示す説明図Explanatory drawing which shows typically an example of the situation where the melt in the furnace adhered to the tip of the auxiliary burner, and nozzle clogging and melting of the nozzle tip occurred. 助燃バーナーの先端部に炉内溶融物が付着し、ノズル閉塞とノズル先端の溶損が生じた状況の他の例を模式的に示す説明図Explanatory view schematically showing another example of a situation in which the melt in the furnace adheres to the tip of the combustion burner, causing nozzle blockage and melting of the nozzle tip.

本発明は、助燃バーナーを備えた電気炉の操業方法であり、この電気炉の操業では鉄系スクラップ(以下、説明の便宜上、単に「スクラップ」という)を溶解して溶鉄を製造する。本発明で使用する助燃バーナーは、燃料として気体燃料と固体燃料を用いるものであり、気体燃料と固体燃料と支燃性ガスをそれぞれ噴射するための噴射管(複数の噴射管)を有する。
図1は、本発明で使用する助燃バーナーの一実施形態を模式的に示す縦断面図であり、この助燃バーナーは、気体燃料と固体燃料と支燃性ガスをそれぞれ噴射するための同芯状に配された複数の噴射管を有している。
The present invention is a method for operating an electric furnace equipped with an auxiliary burner. In the operation of the electric furnace, molten iron is produced by melting iron-based scrap (hereinafter simply referred to as “scrap” for convenience of explanation). The auxiliary burner used in the present invention uses gaseous fuel and solid fuel as fuel, and has injection pipes (a plurality of injection pipes) for respectively injecting gaseous fuel, solid fuel and supporting gas.
FIG. 1 is a longitudinal sectional view schematically showing one embodiment of an auxiliary burner used in the present invention. This auxiliary burner has concentric shapes for injecting a gaseous fuel, a solid fuel, and a supporting gas, respectively. Has a plurality of injection pipes.

図1の助燃バーナーにおいて、燃料及び支燃性ガス供給用の本体部分は、3つの管体が同芯状に配された3重管構造となっている。すなわち、この3重管構造は、中央部の固体燃料噴射管1と、その外側に配された気体燃料噴射管2と、さらにその外側に配された支燃性ガス噴射管3で構成されている。固体燃料噴射管1は、その内部が固体燃料流路10を構成し、気体燃料噴射管2は、固体燃料噴射管1との間の空間部が気体燃料流路20を構成し、支燃性ガス噴射管3は、気体燃料噴射管2との間の空間部が支燃性ガス流路30を構成している。固体燃料流路10、気体燃料流路20及び支燃性ガス流路30は、それぞれ先端が開放され、それらの開放端がそれぞれリング状の固体燃料吐出口11(噴射口)、気体燃料吐出口21(噴射口)、支燃性ガス吐出口31(噴射口)を構成している。   In the auxiliary burner shown in FIG. 1, the main body for supplying fuel and supporting gas has a triple tube structure in which three tubes are concentrically arranged. That is, this triple pipe structure is constituted by a solid fuel injection pipe 1 in the center, a gas fuel injection pipe 2 disposed outside the fuel injection pipe 1, and a combustion supporting gas injection pipe 3 disposed further outside the solid fuel injection pipe 1. I have. The solid fuel injection pipe 1 has a solid fuel flow path 10 inside, and the gas fuel injection pipe 2 has a gas fuel flow path 20 in the space between the solid fuel injection pipe 1 and the solid fuel injection pipe 1. The space between the gas injection pipe 3 and the gaseous fuel injection pipe 2 constitutes a combustion supporting gas flow path 30. The solid fuel flow path 10, the gaseous fuel flow path 20, and the supporting gas flow path 30 are open at their respective ends, and their open ends are ring-shaped solid fuel discharge ports 11 (injection ports) and gas fuel discharge ports, respectively. 21 (injection port) and a flammable gas discharge port 31 (injection port).

バーナー後端側において、支燃性ガス噴射管3には、支燃性ガス流路30に支燃性ガスを供給するための支燃性ガス供給口32が設けられている。同じく気体燃料噴射管2には、気体燃料流路20に燃料を供給するための気体燃料供給口22が設けられている。同じく固体燃料噴射管1には、固体燃料流路10に搬送ガスを介して固体燃料を供給するための固体燃料供給口12が設けられている。
また、図示しないが、支燃性ガス噴射管3の外側には、さらに内側管体と外側管体が同芯状に配され、それら外側管体と内側管体との間と、内側管体と支燃性ガス噴射管3との間に、相互に連通した冷却流体用流路(冷却流体の往路及び復路)を形成している。
なお、通常、3重管構造の各噴射管間にはスペーサ(図示せず)が配置され、各噴射管間の間隔が保持される。
On the rear end side of the burner, the combustion supporting gas injection pipe 3 is provided with a combustion supporting gas supply port 32 for supplying a combustion supporting gas to the combustion supporting gas passage 30. Similarly, the gaseous fuel injection pipe 2 is provided with a gaseous fuel supply port 22 for supplying fuel to the gaseous fuel flow path 20. Similarly, the solid fuel injection pipe 1 is provided with a solid fuel supply port 12 for supplying solid fuel to the solid fuel flow path 10 via a carrier gas.
Although not shown, an inner tube and an outer tube are further arranged concentrically outside the combustible gas injection tube 3, between the outer tube and the inner tube, and between the inner tube and the inner tube. A cooling fluid flow path (outgoing path and returning path of the cooling fluid) communicating with each other is formed between the cooling fluid and the combustion supporting gas injection pipe 3.
Normally, a spacer (not shown) is arranged between the injection pipes of the triple pipe structure, and the interval between the injection pipes is maintained.

このような助燃バーナーでは、バーナー使用時には固体燃料噴射管1からは固体燃料(及び搬送気体)が、気体燃料噴射管2からはLNGなどの気体燃料が、支燃性ガス噴射管3からは酸素などの支燃性ガスがそれぞれ噴射され、気体燃料と支燃性ガスの燃焼により固体燃料の着火温度以上の燃焼場が作られ、この燃焼場に固体燃料が送り込まれることで着火温度まで温度上昇し、固体燃料が燃焼(気化→着火)する。   In such an auxiliary burner, when the burner is used, solid fuel (and carrier gas) is supplied from the solid fuel injection pipe 1, gaseous fuel such as LNG is supplied from the gaseous fuel injection pipe 2, and oxygen is supplied from the combustion supporting gas injection pipe 3. The combustion of the gaseous fuel and the combustion support gas creates a combustion field above the ignition temperature of the solid fuel, and the solid fuel is sent into this combustion field to raise the temperature to the ignition temperature. Then, the solid fuel burns (vaporization → ignition).

助燃バーナーに使用される気体燃料としては、例えば、LPG(液化石油ガス)、LNG(液化天然ガス)、水素、製鉄所副生ガス(Cガス、Bガス等)、これらの2種以上の混合ガスなどが挙げられる。また、固体燃料としては、例えば、石炭(微粉炭)、プラスチック(粒状又は粉状のもの。廃プラスチックを含む)などが挙げられ、これらの1種以上を用いることができるが、石炭(微粉炭)が特に好ましい。また、支燃性ガスとしては、純酸素(工業用酸素)、酸素富化空気、空気のいずれを用いてもよいが、スクラップを溶解させる場合には純酸素を用いることが好ましい。また、固体燃料の搬送気体としては、例えば、窒素、アルゴン等の不活性ガスや空気などの1種以上を用いることができるが、一般的には燃料の自己発火防止のために窒素、アルゴン等の不活性ガスが用いられる。   Examples of the gaseous fuel used in the auxiliary burner include LPG (liquefied petroleum gas), LNG (liquefied natural gas), hydrogen, by-product gas from steelworks (C gas, B gas, etc.), and a mixture of two or more of these. Gas and the like. Examples of the solid fuel include coal (pulverized coal) and plastics (granular or pulverized ones; including waste plastics). One or more of these can be used. Is particularly preferred. As the supporting gas, any of pure oxygen (industrial oxygen), oxygen-enriched air, and air may be used, but when dissolving scrap, it is preferable to use pure oxygen. As the carrier gas for the solid fuel, for example, one or more of an inert gas such as nitrogen and argon and air can be used, but in general, nitrogen, argon and the like are used to prevent self-ignition of the fuel. Inert gas is used.

図2は、本発明法の実施状況の一例(電気炉の半径方向での縦断面)を模式的に示すものであり、7は炉体、8は電極、9は助燃バーナー、xはスクラップである。助燃バーナー9は、適当な伏角をもって設置される。このような助燃バーナー9は、電気炉内のいわゆるコールドスポットにあるスクラップを加熱又は溶解できるように、通常、複数基設置される。電気炉の操業では、スクラップの溶解量が多い場合は、当然のこととして、バーナー出力を大きくする必要があるが、安定した火炎を供給するためには、それに応じたガス流量や冷却構造が必要となるため、バーナー出力を大きくするのにも自ずと限界がある。このため必要とされるスクラップ溶解量に応じて、複数の助燃バーナーを設置するのが好ましい。   FIG. 2 schematically shows an example of the state of implementation of the method of the present invention (vertical cross section in the radial direction of the electric furnace), wherein 7 is a furnace body, 8 is an electrode, 9 is a combustion burner, and x is scrap. is there. The auxiliary burner 9 is installed with an appropriate inclination. Usually, a plurality of such auxiliary burners 9 are provided so as to heat or melt the scrap at a so-called cold spot in the electric furnace. In the operation of electric furnaces, if the amount of scrap melted is large, it is natural that the burner output must be increased, but in order to supply a stable flame, the gas flow rate and cooling structure must be adjusted accordingly. Therefore, there is naturally a limit in increasing the burner output. For this reason, it is preferable to install a plurality of auxiliary burners according to the required amount of scrap dissolved.

以上のような助燃バーナーを用いる電気炉の操業では、バーナーの使用停止時(例えばスクラップ装入時など)にスプラッシュの飛散などにより炉内溶融物がバーナー先端部に付着し、ノズル閉塞やノズル先端の溶損が生じる。図4及び図5は、そのような炉内溶融物の付着によりノズル閉塞及びノズル先端の溶損を生じた状況を模式的に示したものである。このうち図4では、バーナー先端部に付着した炉内溶融物(スラグ)により固体燃料用のノズル先端(固体燃料噴射管1の先端)がほぼ完全に閉塞して固体燃料の供給が不可能となり、また、ノズル先端の溶損も生じている。一方、図5では、バーナー先端部に付着した炉内溶融物(スラグ)による固体燃料の供給トラブルはないものの、ノズル閉塞及びノズル先端の溶損を生じている。   In the operation of an electric furnace using an auxiliary burner as described above, when the use of the burner is stopped (for example, when charging scrap), the melt in the furnace adheres to the tip of the burner due to splash of splash, etc. Melts. FIG. 4 and FIG. 5 schematically show a situation in which the nozzle clogging and the melting of the nozzle tip are caused by the adhesion of the melt in the furnace. In FIG. 4, in FIG. 4, the solid fuel nozzle tip (the tip of the solid fuel injection pipe 1) is almost completely blocked by the in-furnace melt (slag) attached to the burner tip, so that the supply of the solid fuel becomes impossible. In addition, erosion of the nozzle tip also occurs. On the other hand, in FIG. 5, although there is no trouble in supplying the solid fuel due to the in-furnace melt (slag) attached to the burner tip, the nozzle is clogged and the nozzle tip is melted.

このような問題に対して本発明では、電気炉の操業中における助燃バーナーの使用停止時に、助燃バーナーの複数の噴射管のうちの少なくとも一部の噴射管からパージガスを噴射することにより、バーナー先端部近傍の炉内溶融物(換言するとスプラッシュやスラグフォーミングなどによってバーナー先端部に接近する炉内溶融物)をバーナー前面からガスパージし、バーナー先端部への炉内溶融物の付着を抑えるようにするものである。
パージガスの種類は特に制限はなく、ユーティリティの関係や酸欠防止対策などを考慮してガスの種類を適宜選定すればよいが、通常は窒素又は空気が用いられる。
また、パージガスはバーナーを構成する任意の噴射管から噴射することができるが、固体燃料噴射管1はノズル閉塞が特に生じやすく、また、そのノズル閉塞は操業トラブルになりやすいことから、少なくとも固体燃料噴射管1からパージガスを噴射することが好ましく、さらに、全部の噴射管(固体燃料噴射管1、気体燃料噴射管2及び支燃性ガス噴射管3)からパージガスを噴射することがより好ましい。
In order to solve such a problem, according to the present invention, when the use of the auxiliary burner is stopped during the operation of the electric furnace, the purge gas is injected from at least a part of the plurality of injection tubes of the auxiliary burner, thereby making the burner tip. The furnace melt near the part (in other words, the furnace melt approaching the burner tip by splashing or slag forming) is gas-purged from the front of the burner to suppress the adhesion of the furnace melt to the burner tip. Things.
The type of the purge gas is not particularly limited, and the type of the gas may be appropriately selected in consideration of the relationship between utilities and measures for preventing oxygen deficiency. Usually, nitrogen or air is used.
Further, the purge gas can be injected from any injection pipe constituting the burner. However, since the solid fuel injection pipe 1 is particularly susceptible to nozzle blockage, and the nozzle blockage tends to cause operational trouble, at least the solid fuel It is preferable to inject the purge gas from the injection pipe 1, and it is more preferable to inject the purge gas from all the injection pipes (the solid fuel injection pipe 1, the gas fuel injection pipe 2, and the supporting gas injection pipe 3).

また、パージガスの噴射によって、バーナー先端部近傍の炉内溶融物をより確実にガスパージし、バーナー先端部への炉内溶融物の付着を抑えるには、パージガスのガス吐出流速を最適化することが好ましい。具体的には、下記(1)式で定義される吐出ガス流速比Vrが0.5〜2.1を満足する吐出ガス流速でパージガスを噴射する(高速パージする)ことが好ましい。

Figure 0006624140
In addition, in order to more surely purge the melt in the furnace near the tip of the burner by injecting the purge gas and suppress the adhesion of the melt in the furnace to the tip of the burner, it is necessary to optimize the gas discharge flow rate of the purge gas. preferable. Specifically, it is preferable to inject the purge gas at a discharge gas flow rate satisfying the discharge gas flow rate ratio Vr defined by the following equation (1) of 0.5 to 2.1 (high-speed purging).
Figure 0006624140

ここで、助燃バーナーの噴射管(固体燃料噴射管1、気体燃料噴射管2及び支燃性ガス噴射管3)から噴射されるパージガスの適正吐出ガス流速vthは、上記(2)式で計算される。パージガスの適正吐出ガス流速vthは、バーナー先端部近傍の炉内溶融物をガスパージし、バーナー先端部への炉内溶融物の付着を抑えるための適正なパージ流速の計算値を表しており、一方、パージガスの吐出ガス流速vは、実際に操業を行うパージ流速を表している。したがって、v/vthは、適正なパージ流速の計算値に対する実操業値の比率を表している。 Here, the appropriate discharge gas flow rate v th of the purge gas injected from the injection pipes (the solid fuel injection pipe 1, the gaseous fuel injection pipe 2, and the supporting gas injection pipe 3) of the auxiliary burner is calculated by the above equation (2). Is done. The appropriate discharge gas flow rate v th of the purge gas represents a calculated value of an appropriate purge flow rate for gas purging the furnace melt near the burner tip and suppressing the adhesion of the furnace melt to the burner tip. on the other hand, the discharge gas flow rate v g of the purge gas represents a purge flow rate for actual operation. Therefore, v g / v th represents the ratio of the actual operation values for calculating values of proper purge flow rate.

吐出ガス流速比Vrが0.5未満では、パージガス流速が十分でないため、バーナー先端部近傍の炉内溶融物を適切にガスパージできず、炉内溶融物がバーナー先端部に付着してノズル閉塞などを生じるおそれがある。一方、スプラッシュなどの炉内溶融物をガスパージする観点からは、吐出ガス流速比Vrは大きい方が好ましいが、吐出ガス流速比Vrが2.1を超えると流速が過大となり、操業コストの上昇を招く。また、通常のノズル構造ではパージガス流速に限界があるため、ノズル形状を抜本的に変更する必要が生じるなどの懸念もある。以上の理由から、吐出ガス流速比Vrは0.5〜2.1が好ましく、0.8〜1.2がより好ましい。
ここで、吐出ガス流速vと適正吐出ガス流速vthは、ノズル先端(吐出口)での流速であり、吐出ガス流速vは実操業中にパージした吐出ガス流量とノズル先端の断面積を除して計算される。
If the discharge gas flow rate ratio Vr is less than 0.5, the flow rate of the purge gas is not sufficient, so that the furnace melt near the tip of the burner cannot be properly purged, and the melt in the furnace adheres to the tip of the burner and the nozzle is clogged. May occur. On the other hand, from the viewpoint of purging the melt in the furnace such as splash, the discharge gas flow rate ratio Vr is preferably large. However, when the discharge gas flow rate ratio Vr exceeds 2.1, the flow velocity becomes excessive, and the operating cost increases. Invite. Further, since the flow rate of the purge gas is limited in the normal nozzle structure, there is a concern that the nozzle shape needs to be drastically changed. For the above reasons, the discharge gas flow velocity ratio Vr is preferably 0.5 to 2.1, and more preferably 0.8 to 1.2.
Here, the proper discharge gas flow rate v th a discharge gas velocity v g is the velocity at the nozzle tip (discharge port), the cross-sectional area of the discharge gas flow rate v g is the discharged gas flow rate and nozzle tip purged during actual operation Divided by

また、パージガスの噴射を行うのは、電気炉の操業中における助燃バーナーの使用停止時であり、具体的には、スプラッシュなどが生じやすいスクラップ装入及び追装時、スクラップ溶け落ち時(溶け落ち後の時間帯)、スラグ排滓時及び溶鉄出鋼時などである。なお、パージガス流速を適切に設定することで、高速パージによる溶鉄温度の低下を抑えることができる。
本発明では、上述したような助燃バーナーを用いるとともに、バーナー使用停止時間帯にパージガスの噴射を行うことで、微粉炭などの固体燃料を用いて鉄系スクラップを効率よく加熱または溶解することができ、しかも助燃バーナーのノズル閉塞やノズル先端の溶損が軽減され、バーナーのメンテナンス性が良くなり、保全の効率化を図ることができる。
The injection of the purge gas is performed when the use of the auxiliary burner is stopped during the operation of the electric furnace. Specifically, when the scrap is charged and recharged, which tends to generate splashes, etc. Later time zone), at the time of slag discharge and at the time of molten steel tapping. By appropriately setting the flow rate of the purge gas, it is possible to suppress a decrease in the molten iron temperature due to the high-speed purge.
In the present invention, while using the auxiliary combustion burner as described above, by injecting the purge gas during the burner use stop time, the iron-based scrap can be efficiently heated or melted using a solid fuel such as pulverized coal. In addition, the nozzle blockage of the auxiliary burner and the erosion at the nozzle tip are reduced, so that the maintenance of the burner is improved and the maintenance efficiency can be improved.

図1に示す構造の助燃バーナーを設置した電気炉で試験を行った。図3に、試験を行った電気炉の水平断面を模式的に示す。この電気炉は、炉径が約6.3m、炉高が約4.1m、Tap容量が約120トンであり、中心に電極が1本ある直流タイプである。助燃バーナーは、炉体周方向において、溶鉄出鋼側に2箇所(バーナー(1)、バーナー(2))、スラグ排滓側に2箇所(バーナー(3)、バーナー(4))の計4箇所に設置した。
助燃バーナーの燃料にはLNG(気体燃料)と微粉炭(固体燃料)を用い、支燃性ガスには酸素を用い、中心の固体燃料噴射管から窒素を搬送気体として微粉炭を噴射するとともに、その外側の気体燃料噴射管からLNGを、その外側(最外周)の支燃性ガス噴射管から酸素を、それぞれ噴射した。この助燃バーナーの出力及び使用条件を表1に示す。微粉炭とLNGのエネルギー比率は、微粉炭:LNG=90:10とした。また、微粉炭としては、表2に示す成分、低位発熱量、粒度のMDTを用いた。
The test was performed in an electric furnace equipped with an auxiliary burner having the structure shown in FIG. FIG. 3 schematically shows a horizontal cross section of the electric furnace subjected to the test. This electric furnace has a furnace diameter of about 6.3 m, a furnace height of about 4.1 m, a Tap capacity of about 120 tons, and is a DC type having one electrode at the center. In the circumferential direction of the furnace, there are a total of four auxiliary burners, two at the molten steel tapping side (burner (1) and burner (2)) and two at the slag discharge side (burner (3) and burner (4)). It was installed in the place.
LNG (gas fuel) and pulverized coal (solid fuel) are used as the fuel for the auxiliary burner, oxygen is used as the combustion supporting gas, and pulverized coal is injected from the central solid fuel injection pipe using nitrogen as a carrier gas. LNG was injected from the outer gaseous fuel injection pipe, and oxygen was injected from the outer (outermost) combustible gas injection pipe. Table 1 shows the output and operating conditions of this burner. The energy ratio between pulverized coal and LNG was pulverized coal: LNG = 90: 10. As the pulverized coal, MDT having the components shown in Table 2, a lower calorific value, and a particle size was used.

電気炉の操業中であって助燃バーナーを消火しているバーナー使用停止時間帯、具体的にはスクラップ装入及び追装時、スクラップ溶け落ち時(溶け落ち後の時間帯)、スラグ排滓時及び溶鉄出鋼時に、助燃バーナーの各噴射管(固体燃料噴射管1、気体燃料噴射管2及び支燃性ガス噴射管3)からパージガス(窒素)を噴射した。
この実施例のスラグ原単位は120kg/ton溶鉄であり、この条件での適正吐出ガス流速vthは(2)式より85.2m/sと算出される。この適正吐出ガス流速vthに対して吐出ガス流速vを変えることで、種々の吐出ガス流速比Vrでパージガス(窒素)の噴射を行った。電気炉の操業は1日あたり9〜11ch実施され、その日の操業が終わり次第、助燃バーナーを電気炉の炉体から取り出し、ノズル先端の状態を確認した。本実施例における助燃バーナーのメンテナンス性、操業性、コストを評価した結果を、パージガスの吐出ガス流速比Vrとともに表3に示す。
During the operation of the electric furnace, when the burner is extinguished and the fire burner is off, specifically during scrap loading and reloading, when the scrap burns off (time after the burn-off), and when the slag is discharged At the time of molten steel tapping, a purge gas (nitrogen) was injected from each injection pipe (solid fuel injection pipe 1, gas fuel injection pipe 2, and oxidizing gas injection pipe 3) of the auxiliary burner.
The slag specific unit in this embodiment is 120 kg / ton molten iron, and the appropriate discharge gas flow rate v th under this condition is calculated to be 85.2 m / s from the equation (2). By changing the discharge gas flow rate v g for this proper discharge gas flow rate v th, it was injection of the purge gas (nitrogen) at various discharge gas flow rate ratio Vr. The operation of the electric furnace was performed 9 to 11 ch per day. As soon as the operation was completed on that day, the auxiliary burner was taken out of the furnace of the electric furnace, and the state of the nozzle tip was confirmed. Table 3 shows the results of evaluating the maintainability, operability, and cost of the auxiliary burner in this example, together with the purge gas discharge gas flow rate ratio Vr.

表3において、助燃バーナーのメンテナンス性はノズルの閉塞率で評価し、ノズル閉塞が全くなければ“〇”とした。また、操業に支障がない程度のノズル閉塞、具体的には、固体燃料噴射管1、気体燃料噴射管2及び支燃性ガス噴射管3の1つ以上において、ノズル先端の流路断面積に対して5%以下のノズル閉塞であれば“△”とした。一方、明らかに操業に支障がありメンテナンス・清掃が必要と判断されるノズルの閉塞、具体的には、固体燃料噴射管1、気体燃料噴射管2及び支燃性ガス噴射管3の1つ以上において、ノズル先端の流路断面積に対して5%超のノズル閉塞であれば“×”とした。助燃バーナーは4本設置しているため、それぞれの助燃バーナーのノズル先端の状態を確認した。   In Table 3, the maintainability of the auxiliary burner was evaluated based on the nozzle blocking rate, and was evaluated as “Δ” if there was no nozzle blocking. In addition, the nozzle blockage to the extent that it does not hinder the operation, specifically, in one or more of the solid fuel injection pipe 1, the gaseous fuel injection pipe 2, and the flammable gas injection pipe 3, the flow path cross-sectional area at the nozzle tip is reduced. On the other hand, if the nozzle was clogged by 5% or less, "と し た" was given. On the other hand, clogging of nozzles that obviously impede operation and require maintenance / cleaning, specifically, one or more of solid fuel injection pipe 1, gas fuel injection pipe 2, and flammable gas injection pipe 3 In the above, if the nozzle clogging was more than 5% with respect to the cross-sectional area of the flow path at the tip of the nozzle, it was evaluated as “x”. Since four burners were installed, the state of the tip of the nozzle of each burner was checked.

操業性の評価は、トラブルなく操業できれば“〇”とし、ノズルが閉塞し、微粉炭が搬送できなくなったなどの操業トラブルが生じた場合は“×”とした。
コストの評価は、コスト指数により行った。コスト指数とは、パージガスの噴射を行うことで生じるコストを、助燃バーナーを導入時の経済的メリットで除した指数であり、この指数が低いほど経済的メリットを享受できることを意味している。以下にコスト指数の計算方法を示す。
The operability was evaluated as “Δ” when the operation was possible without any trouble, and “×” when an operation trouble occurred such as the nozzle was clogged and the pulverized coal could not be conveyed.
The cost was evaluated by the cost index. The cost index is an index obtained by dividing the cost generated by injecting the purge gas by the economic merit at the time of introducing the auxiliary burner. The lower the index is, the more economic merit can be enjoyed. The method of calculating the cost index is shown below.

電気炉における助燃バーナーを用いた操業では、助燃バーナーで使用する燃料について、微粉炭のような安価な燃料でLNGなどの高価な燃料の一部を代替することにより経済的メリットを享受できる。このため、まず、微粉炭+LNGを燃料とする助燃バーナーを用いた操業を行うことによる経済的メリット(以下、説明の便宜上「微粉炭+LNGバーナーによる経済的メリット」という)を以下の計算式で算出した。

Figure 0006624140
In an operation using an auxiliary burner in an electric furnace, an economic advantage can be obtained by replacing a part of an expensive fuel such as LNG with an inexpensive fuel such as pulverized coal for the fuel used in the auxiliary burner. For this reason, first, the economic merit (hereinafter, referred to as “economic merit by pulverized coal + LNG burner”) by operating with the auxiliary burner using pulverized coal + LNG as fuel is calculated by the following formula. did.
Figure 0006624140

ここで、LNGコストとは、LNGのみを燃料とする通常の助燃バーナーを用いた場合の操業コストであり、バーナー1本当たり200Nm/h、LNG吹込み時間40分/ch、LNG単価70円/Nmとすると、LNGコストは9333円/chとなる。また、微粉炭+LNGコストとは、微粉炭+LNGを燃料とする助燃バーナーを用いた場合の操業コストであり、本実施例においてはバーナー1本当たり微粉炭240kg/h、LNG20Nm/h、微粉炭+LNG吹込み時間40分/ch、微粉炭単価20円/kg(粉砕コスト含む)とすると、微粉炭+LNGコストは4133円/chとなる。以上より、微粉炭+LNGバーナーによる経済的メリットとしては、電気炉のTap容量120ton溶鉄/chとするとバーナー1本あたり43.3円/ton溶鉄となる。 Here, the LNG cost is an operation cost when a normal auxiliary burner using only LNG as fuel is used, and 200 Nm 3 / h per burner, LNG blowing time 40 minutes / ch, LNG unit price 70 yen Assuming / Nm 3 , the LNG cost is 9333 yen / ch. The pulverized coal + LNG cost is the operating cost when an auxiliary burner using pulverized coal + LNG as a fuel is used. In the present embodiment, pulverized coal per burner is 240 kg / h, LNG 20 Nm 3 / h, pulverized coal is used. Assuming that + LNG injection time is 40 minutes / ch and pulverized coal unit price is 20 yen / kg (including pulverization cost), the pulverized coal + LNG cost is 4133 yen / ch. As described above, the economical advantage of pulverized coal + LNG burner is 43.3 yen / ton of molten iron per burner when the Tap capacity of the electric furnace is 120 ton molten iron / ch.

一方で本発明においては、電気炉の操業中における助燃バーナーの使用停止時にパージガス噴射を行うことでノズル閉塞を防止するものであるが、パージ流量を適切に設定せずに大量のパージを行うと、その分パージコストが増大してしまい、微粉炭+LNGバーナーによる経済的メリットが減殺されてしまう。バーナー1本あたりのパージコストは以下の計算式で算出した。

Figure 0006624140
On the other hand, in the present invention, nozzle clogging is prevented by performing purge gas injection when the use of the auxiliary combustion burner is stopped during operation of the electric furnace, but when a large amount of purge is performed without appropriately setting the purge flow rate. However, the purging cost is increased accordingly, and the economic merit of the pulverized coal + LNG burner is reduced. The purge cost per burner was calculated by the following formula.
Figure 0006624140

ここで、適正パージ流量とは、吐出ガス流速比Vrが1.0のときのパージ流量であり、本実施例においては、固体燃料噴射管、気体燃料噴射管、支燃性ガス噴射管の全てからパージを行い、その全流量は700Nm/hとした。パージガス単価は窒素4.5円/Nmとし、パージ時間は30分/chとした。以上より、吐出ガス流速比Vrを1.0とすると、パージコストは13.1円/ton溶鉄となり、Vrを変更することでパージコストが増減する。
以上より、例えば、Vrが1.0のときのパージコストを微粉炭+LNGバーナーによる経済的メリットで除すとコスト指数は0.30となる。
Here, the appropriate purge flow rate is a purge flow rate when the discharge gas flow rate ratio Vr is 1.0, and in this embodiment, all of the solid fuel injection pipe, the gas fuel injection pipe, and the supporting gas injection pipe are used. , And the total flow rate was 700 Nm 3 / h. The unit price of the purge gas was 4.5 yen / Nm 3 for nitrogen, and the purge time was 30 minutes / ch. As described above, when the discharge gas flow rate ratio Vr is set to 1.0, the purge cost is 13.1 yen / ton molten iron, and the purge cost increases or decreases by changing Vr.
From the above, for example, if the purge cost when Vr is 1.0 is divided by the economic merit of pulverized coal + LNG burner, the cost index is 0.30.

表3によれば、比較例1(Vr=0.2)はパージガス流速が低いために炉内溶融物のガスパージが不十分であり、このためバーナー先端部への炉内溶融物の付着を適切に抑えることができず、バーナー(1)〜(4)の全てにおいて、操業中に微粉炭が供給できなくなるようなノズル閉塞が生じた。また、比較例2(Vr=0.4)でも、スラグ排滓側のバーナー(3)、(4)において、比較例1と同様の理由で、操業中に微粉炭が供給できなくなるようなノズル閉塞が生じた。すなわち、比較例1、2では、パージガス流速が低いために炉内溶融物のガスパージが不十分であり、このためバーナー先端部への炉内溶融物の付着を適切に抑えることができず、ノズル閉塞による操業トラブルが生じた。   According to Table 3, in Comparative Example 1 (Vr = 0.2), the purge gas flow rate was low, so that the gas purge of the melt in the furnace was insufficient, so that the adhesion of the melt in the furnace to the burner tip was appropriate. In all of the burners (1) to (4), nozzle blockage occurred such that pulverized coal could not be supplied during operation. Also in Comparative Example 2 (Vr = 0.4), in the burners (3) and (4) on the slag discharge side, for the same reason as in Comparative Example 1, a nozzle that could not supply pulverized coal during operation was used. An occlusion has occurred. That is, in Comparative Examples 1 and 2, gas purge of the furnace melt was insufficient due to the low flow rate of the purge gas, and therefore, adhesion of the melt in the furnace to the tip of the burner could not be appropriately suppressed. An operation trouble due to blockage occurred.

これに対して、発明例1〜9では、十分なパージガス流速でパージガスを噴射しているため、バーナー先端部近傍の炉内溶融物がバーナー前面からガスパージされ、バーナー先端部への炉内溶融物の付着が効果的に抑えられるため、操業トラブルが生じるようなノズル閉塞(及び溶損)は生じていない。
特にVr=0.8である発明例3、Vr=1.0である発明例4、Vr=1.2である発明例5は、いずれもメンテナンス性、操業性が全て“〇”の評価であり、コスト指数も低い。
On the other hand, in Examples 1 to 9, since the purge gas is injected at a sufficient flow rate of the purge gas, the melt in the furnace near the tip of the burner is gas-purged from the front of the burner, and the melt in the furnace to the tip of the burner. Since nozzle adhesion is effectively suppressed, there is no nozzle blockage (and erosion) that would cause an operational trouble.
In particular, Invention Example 3 in which Vr = 0.8, Invention Example 4 in which Vr = 1.0, and Invention Example 5 in which Vr = 1.2 all have maintenance performance and operability all evaluated as “〇”. Yes, and the cost index is low.

一方、Vr=1.5である発明例6、Vr=2.0である発明例7、Vr=2.1である発明例8は、ノズル閉塞がなく操業性に問題はないが、パージガス流量が多くなるため、コスト指数が若干高くなっている。なお、パージガス流量が多くなるとパージガスを大量に供給する設備やバーナー構造を変更する必要が生じるなど、設備上の対応が必要となる場合がある。
また、Vr=3.0である発明例9は、ノズル閉塞がなく操業性に問題はないが、パージガス流量がさらに多くなり、パージガスの噴射に要するコストがさらに高くなるため、助燃バーナーによる経済メリットが他の発明例に較べて小さい。
On the other hand, in Inventive Example 6 where Vr = 1.5, Inventive Example 7 where Vr = 2.0, and Inventive Example 8 where Vr = 2.1, there is no nozzle clogging and there is no problem in operability. , The cost index is slightly higher. If the flow rate of the purge gas is increased, it may be necessary to take measures on the facilities, such as a necessity of changing a facility for supplying a large amount of purge gas or a burner structure.
In addition, in Invention Example 9 in which Vr = 3.0, there is no nozzle clogging and there is no problem in operability, but the purge gas flow rate is further increased, and the cost required for injection of the purge gas is further increased. Is smaller than other invention examples.

Figure 0006624140
Figure 0006624140

Figure 0006624140
Figure 0006624140

Figure 0006624140
Figure 0006624140

1 固体燃料噴射管
2 気体燃料噴射管
3 支燃性ガス噴射管
7 炉体
8 電極
9 助燃バーナー
x 鉄系スクラップ
10 固体燃料流路
11 固体燃料吐出口
12 固体燃料供給口
20 気体燃料流路
21 気体燃料吐出口
22 気体燃料供給口
30 支燃性ガス流路
31 支燃性ガス吐出口
32 支燃性ガス供給口
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Solid fuel injection pipe 2 Gas fuel injection pipe 3 Burning gas injection pipe 7 Furnace body 8 Electrode 9 Supporting burner x Iron-based scrap 10 Solid fuel flow path 11 Solid fuel discharge port 12 Solid fuel supply port 20 Gas fuel flow path 21 Gas fuel discharge port 22 Gas fuel supply port 30 Combustible gas flow path 31 Combustible gas discharge port 32 Combustible gas supply port

Claims (6)

気体燃料と固体燃料と支燃性ガスをそれぞれ噴射するための噴射管を有する助燃バーナーを備えた電気炉の操業方法において、
電気炉の操業中における助燃バーナーの使用停止時に、前記複数の噴射管のうちの少なくとも一部の噴射管からパージガスを噴射することにより、バーナー先端部近傍の炉内溶融物をガスパージし、バーナー先端部への炉内溶融物の付着を抑えるようにした電気炉の操業方法であって、
下記(1)式で定義される吐出ガス流速比Vrが0.5〜2.1を満足する吐出ガス流速でパージガスを噴射することを特徴とする助燃バーナーを備えた電気炉の操業方法。
Figure 0006624140
In a method for operating an electric furnace having an auxiliary burner having an injection pipe for injecting a gaseous fuel, a solid fuel, and a supporting gas, respectively ,
When the use of the auxiliary burner is stopped during operation of the electric furnace, a purge gas is injected from at least a part of the plurality of injection pipes, thereby purging a furnace melt near the tip of the burner, thereby purging the burner tip. A method for operating an electric furnace, wherein the furnace melt is prevented from adhering to the part ,
A method for operating an electric furnace equipped with an auxiliary burner , wherein a purge gas is injected at a discharge gas flow rate satisfying a discharge gas flow rate ratio Vr defined by the following equation (1) of 0.5 to 2.1 .
Figure 0006624140
少なくとも固体燃料の噴射管からパージガスを噴射することを特徴とする請求項1に記載の助燃バーナーを備えた電気炉の操業方法。   The method for operating an electric furnace equipped with an auxiliary burner according to claim 1, wherein the purge gas is injected from at least a solid fuel injection pipe. 全部の噴射管からパージガスを噴射することを特徴とする請求項1に記載の助燃バーナーを備えた電気炉の操業方法。   The method for operating an electric furnace equipped with a burner according to claim 1, wherein the purge gas is injected from all the injection pipes. 吐出ガス流速比Vrが0.8〜1.2を満足する吐出ガス流速でパージガスを噴射することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の助燃バーナーを備えた電気炉の操業方法。 The method for operating an electric furnace equipped with an auxiliary burner according to any one of claims 1 to 3 , wherein the purge gas is injected at a discharge gas flow rate satisfying a discharge gas flow rate ratio Vr of 0.8 to 1.2. . 助燃バーナーは、中心側から順に、固体燃料の噴射管、気体燃料の噴射管、支燃性ガスの噴射管が同芯状に配された構造を有することを特徴とする請求項1〜のいずれかに記載の助燃バーナーを備えた電気炉の操業方法。 Auxiliary fuel burner, in order from the center side, the injection pipe of a solid fuel, injection pipe of the gaseous fuel injection pipes of combustion-supporting gas according to claim 1-4, characterized in that it has a placed structure to concentrically An operation method of an electric furnace equipped with the auxiliary burner according to any one of the above. 請求項1〜のいずれかに記載の操業方法を実施しつつ、電気炉において鉄系スクラップを溶解し、溶鉄を得ることを特徴とする電気炉による溶鉄の製造方法。 A method for producing molten iron by an electric furnace, comprising melting an iron-based scrap in an electric furnace to obtain molten iron while performing the operation method according to any one of claims 1 to 5 .
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