JPH04247818A - 高炉への補助燃料吹込み方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高炉への補助燃料吹込
み方法に関し、詳細には、一般に燃焼性が異なる微粉炭
などの固体燃料と重油、タールなどの液体燃料とを混焼
させたり、あるいは固体燃料とコークス炉ガス、天然ガ
スなどのガス燃料とを混焼させる際の安定した高炉操業
を得るための高炉への補助燃料吹込み方法に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】石油価格の大幅な高騰を契機に、高炉に
おいては補助燃料として吹込んでいた重油を全面的に中
止するオールコークス操業に移行した。その後、高炉操
業の安定化とコークスの代替として経済効果が高い微粉
炭吹込みが注目され、現在では日本国内高炉の過半数で
採用されるまでに至った。

【０００３】しかしながら、微粉炭等の粉体燃料は重油
に比べて燃焼性が悪く、灰分を含有するという欠点を有
しているので、吹込みに当たってはさまざまな対策を講
じる必要がある。

【０００４】こうした状況のもとで、本出願人もかねて
より微粉炭等の粉体燃料の効果的な吹込み法を確立すべ
く鋭意研究開発を進めており、例えば特公昭６０−５３
０８１号、特公昭６３−３２８４２号、特公平　１−２
９８４６号公報に開示する技術を提案した。

【０００５】特公昭６０−５３０８１号では、微粉炭等
の粉体燃料の燃焼率向上とブローパイプ内への灰分付着
防止という二つの要望をどちらも満足させる手段として
粉体燃料の吹込み位置をブローパイプ内の上流側へ移行
したものである。

【０００６】また、特公昭６３−３２８４２号および特
公平　１−２９８４６号では、１０５０℃を下まわる様
な低温の熱風を使用した場合でも微粉炭等の粉体燃料の
燃焼率を充分に高めるために、コークス炉ガスや天然ガ
スなどの易燃焼ガスを微粉炭の外周から熱量換算で２％
以上混焼するか、または熱風中の酸素濃度を２３容量％
以上に酸素富化燃焼することを提案した。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、微粉炭等の
粉体燃料を補助燃料として使用する高炉操業の場合、補
助燃料の需給バランスの制約や、燃料コストの変動ある
いは微粉炭吹込み設備の故障、保全などの時に複数の補
助燃料を同時に高炉内へ吹込むことがある。例えば、製
鉄所ではコークス炉ガス、転炉ガスなどの多量な副生ガ
スを発生し、製鉄所内の使用バランス上から過剰になる
場合があり、これらのガスを補助燃料として高炉へ吹込
むこともある。また、コークスよりも安価で容易に入手
可能な天然ガスやタールを補助燃料として吹込んでコー
クス比を低減させる場合もある。即ち、高炉操業におい
ては、従来から異なった補助燃料を同時に吹込むことが
あった。この場合には、補助燃料の吹込み量は少なくコ
ークス換算で５０ｋｇ／銑鉄トン以下であり、燃焼性の
差が高炉の操業へ及ぼすこともなかった。そのため、吹
込み位置など吹込み方法は特に補助燃料の燃焼性の差に
着目して変えることはせず、同一位置で同じ羽口から異
なった補助燃料を吹込んでいた。

【０００８】しかしながら、近年はさまざまな補助燃料
を　１００ｋｇ／銑鉄トン以上多量に吹込み、コークス
比を下げ製銑コストを低減させることが最重要課題とな
ってきた。

【０００９】とりわけ、石炭はコークスに比べて価格が
約半分であり、高炉微粉炭吹込み用は粘結炭（原料炭）
に限定されず一般炭まで使用可能であるから、経済性お
よび石炭ソースの多様化の両面からより多くの微粉炭を
吹込むことが可能になればメリットは一層大きくなる。 更に、微粉炭以外の補助燃料をも多量に吹込むことが可
能になれば、コークス比を大幅に低減でき製銑コストを
非常に低下できる。

【００１０】しかしながら、吹込み位置を同一位置で異
なった羽口に異なった補助燃料をコークス換算で５０ｋ
ｇ／銑鉄トン以上吹込むと、燃焼性の良いガス燃料や重
油燃料は羽口内の燃焼により熱風温度を大幅に高め、羽
口先流速も大幅に高まる。この結果、ブローパイプ内の
圧力も大幅に高まる。一方、燃焼性の悪い微粉炭を吹込
んでいる羽口は、熱風温度の上昇は小さい。従って、燃
焼性の異なる補助燃料を異なる羽口から同一量吹込むと
、熱風本管内の熱風圧力が等しいので燃焼性の良い燃料
を吹込んでいる羽口の熱風量は少なく、燃焼性の悪い燃
料を吹込んでいる羽口の熱風量は増加し、各羽口の風量
バランスが崩れ高炉操業が不安定となる。

【００１１】そこで、本発明は、上記事情に鑑み、燃焼
性の異なる複数の補助燃料を同時に多量に高炉へ吹込ん
でも、安定した高炉操業がなし得る高炉への補助燃料吹
込み方法を提供することを目的とするものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明に係わる高炉への補助燃料吹込み方法は、
高炉羽口または高炉羽口に連接された熱風吹込み用ブロ
ーパイプの壁から燃焼性の異なる複数の補助燃料を同時
に吹込むにあたり、補助燃料毎に独立の羽口またはブロ
ーパイプから吹込むとともに、燃焼性の良い補助燃料の
吹込み位置を、燃焼性の悪い補助燃料の吹込み位置より
炉内側にして補助燃料を吹込むことを要旨とするもので
ある。

【００１３】そして、燃焼性の異なる複数の補助燃料を
、円周上の羽口またはブローパイプから交互に吹込んで
もよい。

【００１４】また、燃焼性の異なる複数の補助燃料を異
なる羽口またはブローパイプから吹込むにあたり、各羽
口およびブローパイプの送風圧損がほぼ等しくなるよう
に吹込み位置を調整してもよい。

【００１５】さらに、燃焼性の異なる複数の補助燃料と
して微粉炭、Ｃ重油、コークス炉ガスを用いる場合にお
いては、微粉炭の吹込み位置を基準にして、Ｃ重油は　
１５０〜２５０ｍｍ、コークス炉ガスは　２５０〜　３
５０ｍｍ炉内側の下流から吹込むとよい。

【００１６】

【作用および実施例】以下実験経過および解析結果に沿
って本発明の構成および作用効果を詳細に説明する。図
２は燃焼実験で使用した装置の概略図であり、実際の高
炉羽口部に模した構造に設計されている。粉体燃料（微
粉炭）Ａは地上ホッパ１からスクリューコンベア２によ
ってコールビン３へ搬送される。コールビン３の下部に
は粉体燃料定量供給機４が設けられており、この部分で
一定量ずつ切り出された粉体燃料Ａは、輸送空気５と共
に輸送管６によってバーナ７へ送られる。一方高温熱風
炉８で得られた熱風は、送風管９からブローパイプ１０
および水冷羽口１１を経て燃焼試験炉１２へ送られる。 図中１３は煙突である。

【００１７】高炉の燃料吹込み部は一般の燃焼装置とは
全く異なり、ブローパイプ１０および水冷羽口１１で構
成されているので、この実験装置は常圧であり実際の高
炉吹込みより圧力は低いが形状は近似させている。また
燃焼試験炉１２には粉体燃料の燃焼状態および着火状態
を観察する為の覗き窓を多数設けると共に、炉内温度、
炉内ガス組成、炉内ダスト、火炎輻射量等を測定するた
めの検査孔が設けられ、且つブローパイプ１０の上流側
曲がり部には、該ブローパイプ１０の壁面への灰の付着
状況を観察するための覗き窓１４が設けられている。

【００１８】この装置を用いた後記一連の実験における
条件は下記の通りである。 液体燃料　　　　　　　　　　　　：Ｃ重油ガス燃料　
　　　　　　　　　　　：コークス炉ガス粉体燃料　　
　　　　　　　　　　：石炭（揮発分３４重量％，灰分
１０．５重量％） 補助燃料吹込み量　　　　：　１４８ｋｇ／銑鉄　１ト
ン相当（Ｔ−Ｐ） 熱風温度　　　　　　　　　　　　：１２００℃補助燃
料吹込み位置Ｌ：羽口１１とブローパイプ１０の境界位
置を基準として、上流（負符号）Ｌ＝−２００ｍｍ　〜
下流（正符号）Ｌ＝＋４９６ｍｍ　（炉内側羽口内）

【
００１９】先ず、本出願人は、前記した諸問題を知見し
た後これら諸問題の発生原因をより明確にするために実
験を行った。その結果を以下に説明する。

【００２０】図３は補助燃料吹込み部の拡大図である。 本吹込み部の構成は実際の高炉の吹込み部の構成と同一
であり、ブローパイプ１０、水冷羽口１１および補助燃
料吹込みバーナ７から構成されている。そして、補助燃
料吹込みバーナ７の上流には、ブローパイプ圧力測定孔
１５を設け、補助燃料吹込みによるブローパイプ上昇圧
力△Ｐを測定した。

【００２１】図１は、微粉炭、Ｃ重油およびコークス炉
ガスを単味で前記補助燃料吹込みバーナ７から吹込んだ
場合のブローパイプ圧力を示す。同一の補助燃料吹込み
量および熱風量の条件下で補助燃料吹込み位置Ｌを変化
させてブローパイプ圧力を測定した。この図から明らか
なように、燃焼性の良いコークス炉ガスやＣ重油は、補
助燃料吹込み位置がＬ＝−２００ｍｍ　〜＋２００ｍｍ
　では燃焼がブローパイプ、羽口内で急速に起こるので
熱風が高温になりブローパイプ圧力が大幅に上昇する。 しかし、下流側の炉内へ補助燃料吹込み位置を移動させ
るとブローパイプ圧力は次第に低下する。従って、微粉
炭、Ｃ重油、コークス炉ガスを補助燃料吹込み位置Ｌ＝
０の同一位置で吹込むとブローパイプ圧力は、コークス
炉ガスでは８４０ｍｍＨ２Ｏ、Ｃ重油では８００ｍｍＨ
２Ｏ、微粉炭では５８０ｍｍＨ２Ｏになる。実際の高炉
では高圧操業しているのでこの圧力差は更に大きくなる
。この場合、実高炉においては熱風本管の圧力が等しい
ので、微粉炭を吹込んでいる羽口には圧力損失が小さい
ため多量の熱風が供給され、Ｃ重油、コークス炉ガスを
吹込んでいる羽口には、微粉炭を吹込んでいる羽口より
少量の熱風が流れることになる。即ち、この場合には、
各羽口によって熱風量が大幅に異なることになり、高炉
の円周バランスが崩れて炉況が不安定となる。

【００２２】そこで、本発明では、各羽口の圧力損失を
一定に保ち、各羽口への風量配分を均等にすることを考
えた。その具体的な方法は、高炉羽口または高炉羽口に
連接された熱風吹込み用ブローパイプの壁から燃焼性の
異なる複数の補助燃料を同時に吹込むにあたり、補助燃
料毎に独立の羽口またはブローパイプから吹込むととも
に、燃焼性の良い補助燃料の吹込み位置を、燃焼性の悪
い補助燃料の吹込み位置より炉内側にして補助燃料を吹
込み、各羽口の圧力損失をほぼ等しくして、高炉におけ
る風量の円周バランスを保って炉況を安定させるもので
ある。

【００２３】例えば、図１において、微粉炭をＬ＝＋２
００ｍｍ　で吹込み、Ｃ重油をＬ＝＋４００ｍｍ　およ
び／またはコークス炉ガスをＬ＝＋５００ｍｍ　で吹込
むことにより、ブローパイプ圧力は各羽口でほぼ等しく
なり、風量の円周バランスが保たれる。

【００２４】なお、上記例は、熱風温度が１２００℃の
例であるが、熱風温度が低下すれば当然のことながら、
羽口内またはブローパイプ内での燃焼は遅くなりブロー
パイプ圧力は低下する。しかし、その各燃料の減少傾向
は上述した熱風温度が１２００℃の例と類似しており、
ほぼ微粉炭の吹込み位置を基準に採れば、Ｃ重油は　１
５０〜　２５０ｍｍ、コークス炉ガスは　２５０〜　３
５０ｍｍ炉内側の下流から吹込むと、燃料によるブロー
パイプ圧力はの差は問題にならなく、最適になることが
明らかとなった。

【００２５】また、実際の高炉操業においては、羽口内
の圧力損失および燃焼率が等しくても、レースウェイ内
に流れ込む未燃炭素量は微粉炭が最も多く、次にＣ重油
、コークス炉ガスの順に低下する。従って、燃焼性の異
なる補助燃料を同時に高炉内に吹込む場合には、高炉の
円周上の羽口またはブローパイプから交互に吹込むこと
により、レースウェイ内に流れ込む未燃炭素量の円周バ
ランスも良くなる。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の高炉への
補助燃料吹込み方法によれば、熱風の羽口圧損を等しく
保ちながら炉況を悪化させることなく、燃焼性の異なる
複数の補助燃料を高炉へ同時に多量に吹込むことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】ブローパイプ圧力と補助燃料吹込み位置Ｌとの
関係を示す図である。

【図２】本発明方法に適用した実験炉の説明図である。

【図３】図２の要部（補助燃料吹込み部）の拡大図であ
る。

【符号の説明】

７：補助燃料吹込みバーナ　　　　　　８：高温熱風炉
　　　　　　９：送風管 １０：ブローパイプ　　　　　　１１：水冷羽口　　　
　　　１２：燃焼試験炉

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　高炉羽口または高炉羽口に連接された
   熱風吹込み用ブローパイプの壁から燃焼性の異なる複数
   の補助燃料を同時に吹込むにあたり、補助燃料毎に独立
   の羽口またはブローパイプから吹込むとともに、燃焼性
   の良い補助燃料の吹込み位置を、燃焼性の悪い補助燃料
   の吹込み位置より炉内側にして補助燃料を吹込むことを
   特徴とする高炉への補助燃料吹込み方法。
2. 【請求項２】　　燃焼性の異なる複数の補助燃料を円周
   上の羽口またはブローパイプから交互に吹込むことを特
   徴とする上記請求項１に記載の高炉への補助燃料吹込み
   方法。
3. 【請求項３】　　燃焼性の異なる複数の補助燃料を異な
   る羽口またはブローパイプから吹込むにあたり、各羽口
   およびブローパイプの送風圧損がほぼ等しくなるように
   吹込み位置を調整することを特徴とする上記請求項１に
   記載の高炉への補助燃料吹込み方法。
4. 【請求項４】　　燃焼性の異なる複数の補助燃料として
   微粉炭、Ｃ重油、コークス炉ガスを用いる場合において
   、微粉炭の吹込み位置を基準にして、Ｃ重油は１５０〜
   　２５０ｍｍ、コークス炉ガスは　２５０〜　３５０ｍ
   ｍ炉内側の下流から吹込むことを特徴とする上記請求項
   １に記載の高炉への補助燃料吹込み方法。