JPH0625727A - 鉄浴式溶融還元炉における炭素質固体の燃焼方法 - Google Patents
鉄浴式溶融還元炉における炭素質固体の燃焼方法Info
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- JPH0625727A JPH0625727A JP17836192A JP17836192A JPH0625727A JP H0625727 A JPH0625727 A JP H0625727A JP 17836192 A JP17836192 A JP 17836192A JP 17836192 A JP17836192 A JP 17836192A JP H0625727 A JPH0625727 A JP H0625727A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、鉄浴式溶融還元において、揮発分
の多い石炭を用いても、高二次燃焼・高着熱を達成する
ための、石炭および酸素の供給方法を提供する。 【構成】 還元炉円周方向二段に設けた数本の吹き込み
ノズルから、スラグ浴中に酸素および石炭を吹き込む。
酸素は、上段ノズルから、石炭は下段ノズルからインジ
ェクションする。下段ノズルからの石炭は、スラグ−メ
タル界面に向けて下方に、また、メタルに旋回流を与え
るように、炉中心をずらした円周方向に吹き込む。この
方法により、スラグ浴への揮発分の燃焼熱の伝熱促進を
図るとともに、石炭チャーの酸素燃焼消失反応を抑制し
て、高二次燃焼・高着熱を達成する。
の多い石炭を用いても、高二次燃焼・高着熱を達成する
ための、石炭および酸素の供給方法を提供する。 【構成】 還元炉円周方向二段に設けた数本の吹き込み
ノズルから、スラグ浴中に酸素および石炭を吹き込む。
酸素は、上段ノズルから、石炭は下段ノズルからインジ
ェクションする。下段ノズルからの石炭は、スラグ−メ
タル界面に向けて下方に、また、メタルに旋回流を与え
るように、炉中心をずらした円周方向に吹き込む。この
方法により、スラグ浴への揮発分の燃焼熱の伝熱促進を
図るとともに、石炭チャーの酸素燃焼消失反応を抑制し
て、高二次燃焼・高着熱を達成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、鉄浴式溶融還元炉によ
る炭素質固体の燃焼方法に関するものである。
る炭素質固体の燃焼方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】鉄浴式溶融還元においては、還元材およ
び熱供給媒体として、コークスあるいは石炭が用いられ
る。溶融還元プロセスを実現するためには、還元炉の熱
経済性を良くすることが重要であるが、これは、炉の二
次燃焼率および着熱効率を同時に向上させることを意味
する。
び熱供給媒体として、コークスあるいは石炭が用いられ
る。溶融還元プロセスを実現するためには、還元炉の熱
経済性を良くすることが重要であるが、これは、炉の二
次燃焼率および着熱効率を同時に向上させることを意味
する。
【０００３】従来の酸素上吹き、炭材上方投入型の溶融
還元炉において、炭材としてコークスを用いた場合、二
次燃焼率６０％、着熱効率９０％と熱効率の良い操業が
可能となるが、石炭を用いた場合、高二次燃焼率を得よ
うとすると、着熱効率が低くなり、高着熱効率を得よう
とすると二次燃焼率が低くなるという矛盾が生じること
が、実験的に明らかになっている。
還元炉において、炭材としてコークスを用いた場合、二
次燃焼率６０％、着熱効率９０％と熱効率の良い操業が
可能となるが、石炭を用いた場合、高二次燃焼率を得よ
うとすると、着熱効率が低くなり、高着熱効率を得よう
とすると二次燃焼率が低くなるという矛盾が生じること
が、実験的に明らかになっている。
【０００４】特に、揮発分含有量の多い石炭を炭材とし
て使用した場合、この傾向が著しい。例えば、揮発分３
０％の石炭の場合、二次燃焼率３０％の運転のときは、
着熱効率９０％になるが、二次燃焼率６０％の運転を行
うと、着熱効率は６０％程度にしか上がらない。着熱効
率を９０％に上げようとすると、排ガス温度が２０００
℃以上となり、実操業が不可能となる。
て使用した場合、この傾向が著しい。例えば、揮発分３
０％の石炭の場合、二次燃焼率３０％の運転のときは、
着熱効率９０％になるが、二次燃焼率６０％の運転を行
うと、着熱効率は６０％程度にしか上がらない。着熱効
率を９０％に上げようとすると、排ガス温度が２０００
℃以上となり、実操業が不可能となる。
【０００５】鉄浴式溶融還元炉の特長の一つとして、石
炭の直接使用による製銑工程の簡略化があげられるが、
揮発分含有量の多い石炭の直接使用では、高二次燃焼・
高着熱を達成し、熱効率の良いプロセスを確立すること
は困難である。
炭の直接使用による製銑工程の簡略化があげられるが、
揮発分含有量の多い石炭の直接使用では、高二次燃焼・
高着熱を達成し、熱効率の良いプロセスを確立すること
は困難である。
【０００６】石炭を直接使用して、高二次燃焼・高着熱
を実現するためには、溶融還元炉へ炭材の酸素による燃
焼熱を効率良く伝える必要がある。従来、伝熱促進のた
めに、いくつかの方法が提案されている。
を実現するためには、溶融還元炉へ炭材の酸素による燃
焼熱を効率良く伝える必要がある。従来、伝熱促進のた
めに、いくつかの方法が提案されている。
【０００７】特開昭５９−１５３８１９号公報は、上吹
き酸素の吹き込み方法を、スラグ浴の中心に向かう方法
からずらした方向にして、スラグ浴を旋回流動せしめ、
炉壁近傍に吹き寄せられた炭材を上吹き酸素によって、
有効に燃焼させる方法を開示している（また浴周縁に沿
って旋回流を起こさせる技術のみであれば「鉄と鋼」第
４９年（１９６３年）第３号１４９〜１５０頁に開示さ
れている。）。この方法は、炭材を燃焼させる方法とし
ては有効であるが、スラグ浴への伝熱促進には効果が小
さい。
き酸素の吹き込み方法を、スラグ浴の中心に向かう方法
からずらした方向にして、スラグ浴を旋回流動せしめ、
炉壁近傍に吹き寄せられた炭材を上吹き酸素によって、
有効に燃焼させる方法を開示している（また浴周縁に沿
って旋回流を起こさせる技術のみであれば「鉄と鋼」第
４９年（１９６３年）第３号１４９〜１５０頁に開示さ
れている。）。この方法は、炭材を燃焼させる方法とし
ては有効であるが、スラグ浴への伝熱促進には効果が小
さい。
【０００８】特開昭６２−１８８７１０号公報では、ス
ラグ浴への伝熱を促進させるために、溶鉄液滴を酸素ラ
ンス火点に飛ばすことで、溶鉄を昇温し、高着熱を狙う
ものであるが、この方式では、溶鉄液滴中のＣとランス
燃焼ガスの反応で、ＣＯガス生成が多くなり、高二次燃
焼率を得ることはできない。
ラグ浴への伝熱を促進させるために、溶鉄液滴を酸素ラ
ンス火点に飛ばすことで、溶鉄を昇温し、高着熱を狙う
ものであるが、この方式では、溶鉄液滴中のＣとランス
燃焼ガスの反応で、ＣＯガス生成が多くなり、高二次燃
焼率を得ることはできない。
【０００９】特開昭６２−２８０３１４号公報では、メ
インランスから、石炭および酸素を吹き込み、スラグ浴
内で一次燃焼させ、さらにサイド羽口酸素により、二次
燃焼させて伝熱促進を図るものである。この方式は、ス
ラグ浴内燃焼ということで、確かに高着熱を得ることが
できるが、石炭の固定炭素と酸素の反応の機会が多く、
高二次燃焼は期待できない。
インランスから、石炭および酸素を吹き込み、スラグ浴
内で一次燃焼させ、さらにサイド羽口酸素により、二次
燃焼させて伝熱促進を図るものである。この方式は、ス
ラグ浴内燃焼ということで、確かに高着熱を得ることが
できるが、石炭の固定炭素と酸素の反応の機会が多く、
高二次燃焼は期待できない。
【００１０】特開昭６３−２８８１０号公報では、スラ
グ液滴をランス火点に飛散させ、スラグによる伝熱を促
進させるものであるが、多量のスラグを炉内雰囲気中に
飛散させることは、飛散動力の大きさを考えると現実的
ではない。
グ液滴をランス火点に飛散させ、スラグによる伝熱を促
進させるものであるが、多量のスラグを炉内雰囲気中に
飛散させることは、飛散動力の大きさを考えると現実的
ではない。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、鉄浴式溶融
還元法において、高揮発分の石炭を炭材として用いて
も、高二次燃焼・高着熱を実現するという課題を解決し
ようとするものである。
還元法において、高揮発分の石炭を炭材として用いて
も、高二次燃焼・高着熱を実現するという課題を解決し
ようとするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段・作用】本発明は、鉄浴式
溶融還元炉の円周方向二段に設けた数本の吹き込みノズ
ルから、酸素および石炭を吹き込む方法において、石炭
を下段ノズルから、供給インジェクションさせること、
および石炭を吹き込む下段ノズルは、スラグ−メタル界
面直上部のスラグ浴部に設け、メタル界面に向けて下方
に吹き込むこと、さらに、この下段の石炭ノズルは、メ
タルスプラッシュがあまり飛散しないように、メタルに
旋回流を与える方向、すなわち、スラグ浴中の炉内円周
方向に吹き込むことに特徴がある。
溶融還元炉の円周方向二段に設けた数本の吹き込みノズ
ルから、酸素および石炭を吹き込む方法において、石炭
を下段ノズルから、供給インジェクションさせること、
および石炭を吹き込む下段ノズルは、スラグ−メタル界
面直上部のスラグ浴部に設け、メタル界面に向けて下方
に吹き込むこと、さらに、この下段の石炭ノズルは、メ
タルスプラッシュがあまり飛散しないように、メタルに
旋回流を与える方向、すなわち、スラグ浴中の炉内円周
方向に吹き込むことに特徴がある。
【００１３】以下に本発明について、詳細に説明する。
図１に本発明の溶融還元法の概略図を示す。この溶融還
元法において、酸素１は、還元炉円周方向二段ノズルの
上段ノズル２から、スラグ浴中にインジェクションされ
る。
図１に本発明の溶融還元法の概略図を示す。この溶融還
元法において、酸素１は、還元炉円周方向二段ノズルの
上段ノズル２から、スラグ浴中にインジェクションされ
る。
【００１４】一方、石炭３は、下段ノズル４から、スラ
グ−メタル界面５に向けて、下方に吹き込まれる。ま
た、下段ノズルは、メタル６に旋回流を与えるように、
炉内中心方向をずらした円周方向にインジェクションで
きるようになっている。酸素供給用上段ノズルおよび石
炭供給用下段ノズルは、還元炉円周方向に複数本設ける
ことが望ましい。
グ−メタル界面５に向けて、下方に吹き込まれる。ま
た、下段ノズルは、メタル６に旋回流を与えるように、
炉内中心方向をずらした円周方向にインジェクションで
きるようになっている。酸素供給用上段ノズルおよび石
炭供給用下段ノズルは、還元炉円周方向に複数本設ける
ことが望ましい。
【００１５】溶融還元における二次燃焼率（β％）およ
び着熱効率（η％）は、以下の（１），（２）式で表さ
れる（ガス濃度％は、排ガスＶＯＬ％）。 β＝１００×{(ＣＯ2 ％）＋（Ｈ2 Ｏ)}／ {(ＣＯ2 ％）＋（Ｈ2 Ｏ％）＋（Ｈ2 ％）＋（ＣＯ％)} （１） η＝１００×｛１−（排ガススパーヒート）／（二次燃焼発熱量）｝ （２） 石炭を用いて、高二次燃焼率および高着熱効率を達成す
るためには、排ガス中のＣＯ2 ・Ｈ2 Ｏ濃度をできるだ
け高くし、かつ排ガス温度をできるだけ、スラグ温度に
近くする必要がある。即ち、石炭揮発分の燃焼熱を有効
にスラグに伝熱し、石炭チャーと酸素の反応をできるだ
け抑制することが望ましい。
び着熱効率（η％）は、以下の（１），（２）式で表さ
れる（ガス濃度％は、排ガスＶＯＬ％）。 β＝１００×{(ＣＯ2 ％）＋（Ｈ2 Ｏ)}／ {(ＣＯ2 ％）＋（Ｈ2 Ｏ％）＋（Ｈ2 ％）＋（ＣＯ％)} （１） η＝１００×｛１−（排ガススパーヒート）／（二次燃焼発熱量）｝ （２） 石炭を用いて、高二次燃焼率および高着熱効率を達成す
るためには、排ガス中のＣＯ2 ・Ｈ2 Ｏ濃度をできるだ
け高くし、かつ排ガス温度をできるだけ、スラグ温度に
近くする必要がある。即ち、石炭揮発分の燃焼熱を有効
にスラグに伝熱し、石炭チャーと酸素の反応をできるだ
け抑制することが望ましい。
【００１６】図１において、下段からスラグ−メタル界
面に吹き込まれた石炭は、スラグ浴内で急速に熱分解反
応を起こし、石炭中揮発分を放出する。この揮発分は、
スラグ浴中を気泡となって上昇する。上昇の過程で、上
段から吹き込まれた酸素と接触、燃焼し、スラグ浴内燃
焼によって、石炭揮発分燃焼熱を効率的にスラグ浴に伝
熱することができる。
面に吹き込まれた石炭は、スラグ浴内で急速に熱分解反
応を起こし、石炭中揮発分を放出する。この揮発分は、
スラグ浴中を気泡となって上昇する。上昇の過程で、上
段から吹き込まれた酸素と接触、燃焼し、スラグ浴内燃
焼によって、石炭揮発分燃焼熱を効率的にスラグ浴に伝
熱することができる。
【００１７】スラグ浴上部表面から出る燃焼排ガスは、
スラグ浴温度と近い温度に熱交換されて排出されるた
め、着熱効率が非常に良くなる。一方、石炭熱分解反応
後に残されたチャーは、スラグ−メタル界面に向けて下
方に吹き込まれるため、スラグあるいはメタル中にトラ
ップされ、鉄鉱石の還元材として、還元反応に優先的に
消費されることになる。
スラグ浴温度と近い温度に熱交換されて排出されるた
め、着熱効率が非常に良くなる。一方、石炭熱分解反応
後に残されたチャーは、スラグ−メタル界面に向けて下
方に吹き込まれるため、スラグあるいはメタル中にトラ
ップされ、鉄鉱石の還元材として、還元反応に優先的に
消費されることになる。
【００１８】したがって、上段ノズルから吹き込まれた
酸素とチャーが反応する機会が少なくなり、二次燃焼率
の高い操業が可能となる。また、石炭をスラグ／メタル
に旋回流を与える方向に吹き込むことで、メタル液滴の
スラグ浴中への飛散を防止し、メタル液滴中Ｃと酸素の
反応を極力抑制できることになる。図２には、炉直径断
面方向の吹き込み状況を示している。
酸素とチャーが反応する機会が少なくなり、二次燃焼率
の高い操業が可能となる。また、石炭をスラグ／メタル
に旋回流を与える方向に吹き込むことで、メタル液滴の
スラグ浴中への飛散を防止し、メタル液滴中Ｃと酸素の
反応を極力抑制できることになる。図２には、炉直径断
面方向の吹き込み状況を示している。
【００１９】
【実施例】揮発分の多いＯｐｔｉｍｕｍ炭（ＶＭ＝３３
％）を用いて、５ｔ試験炉で従来の上吹き酸素、石炭上
方投入にて吹酸素速度９１５Nm3 ／ｈ、石炭投入速度１
３００kg／ｈ、鉄鉱石投入速度９００kg／ｈの条件で溶
融還元実験を行った。
％）を用いて、５ｔ試験炉で従来の上吹き酸素、石炭上
方投入にて吹酸素速度９１５Nm3 ／ｈ、石炭投入速度１
３００kg／ｈ、鉄鉱石投入速度９００kg／ｈの条件で溶
融還元実験を行った。
【００２０】二次燃焼率は２７％、着熱効率９０％とな
り、通常操業では、高二次燃焼率を得ることはできなか
った。二次燃焼率２０％から３０％では、図３に示すよ
うに、石炭チャーの酸素による燃焼消失量（ＣＯ2 との
消失反応も含む）は、石炭投入量１３００kg／ｈのうち
４３０kg／ｈである。
り、通常操業では、高二次燃焼率を得ることはできなか
った。二次燃焼率２０％から３０％では、図３に示すよ
うに、石炭チャーの酸素による燃焼消失量（ＣＯ2 との
消失反応も含む）は、石炭投入量１３００kg／ｈのうち
４３０kg／ｈである。
【００２１】本発明の方法によれば、石炭チャーの燃焼
反応量を１６０kg／ｈとすることが可能で、二次燃焼率
５５％を確保することができる。
反応量を１６０kg／ｈとすることが可能で、二次燃焼率
５５％を確保することができる。
【００２２】
【発明の効果】本発明により、鉄浴式溶融還元法におい
て、高揮発分の石炭を炭材として用いても、高二次燃焼
・高着熱を実現することができる。
て、高揮発分の石炭を炭材として用いても、高二次燃焼
・高着熱を実現することができる。
【図１】本発明の鉄鉱石の溶融還元法の概略図である。
【図２】図１のＸ−Ｘ炉径方向断面図である。
【図３】二次燃焼率と投入石炭量の関係を示す図表であ
る。
る。
１ 酸素 ２ 上段ノズル ３ 石炭 ４ 下段ノズル ５ スラグ−メタル界面 ６ メタル ７ スラグ ８ 鉄浴式溶融還元炉
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 橋本 茂 富津市新富20−１ 新日本製鐵株式会社技 術開発本部内
Claims (3)
- 【請求項１】 鉄浴式溶融還元炉のスラグ浴中に、炉円
周方向二段に設けた数本の吹き込みノズルから、酸素お
よび石炭を吹き込む方法において、石炭を下段ノズルか
ら、酸素を上段ノズルから、供給インジェクションする
炭素質固体の燃焼方法。 - 【請求項２】 石炭を吹き込む下段ノズルは、スラグ−
メタル界面直上部のスラグ浴部に設け、メタル界面に向
けて、下方に吹き込む請求項１に記載した炭素質固体の
燃焼方法。 - 【請求項３】 石炭を吹き込む下段ノズルは、メタルに
旋回流を与えるスラグ浴の炉内円周方向に吹き込む請求
項１に記載した炭素質固体の燃焼方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17836192A JPH0625727A (ja) | 1992-07-06 | 1992-07-06 | 鉄浴式溶融還元炉における炭素質固体の燃焼方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17836192A JPH0625727A (ja) | 1992-07-06 | 1992-07-06 | 鉄浴式溶融還元炉における炭素質固体の燃焼方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0625727A true JPH0625727A (ja) | 1994-02-01 |
Family
ID=16047151
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17836192A Withdrawn JPH0625727A (ja) | 1992-07-06 | 1992-07-06 | 鉄浴式溶融還元炉における炭素質固体の燃焼方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0625727A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100642440B1 (ko) * | 1999-06-04 | 2006-11-02 | 테크놀라지칼 리소시스 피티와이. 리미티드. | 직접적인 제련 방법 및 장치 |
| JP2012513007A (ja) * | 2008-12-22 | 2012-06-07 | 莱蕪鋼鉄集団有限公司 | 製錬炉、製鋼設備、及び製鋼方法 |
-
1992
- 1992-07-06 JP JP17836192A patent/JPH0625727A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100642440B1 (ko) * | 1999-06-04 | 2006-11-02 | 테크놀라지칼 리소시스 피티와이. 리미티드. | 직접적인 제련 방법 및 장치 |
| JP2012513007A (ja) * | 2008-12-22 | 2012-06-07 | 莱蕪鋼鉄集団有限公司 | 製錬炉、製鋼設備、及び製鋼方法 |
| EP2380995A4 (en) * | 2008-12-22 | 2017-07-26 | Laiwu Steel Group, Ltd. | Smelting vessel, steel making plant and steel production method |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19991005 |