JPH09176706A

JPH09176706A - 高炉への微粉炭吹き込み方法

Info

Publication number: JPH09176706A
Application number: JP33304395A
Authority: JP
Inventors: Michitaka Satou; 道貴佐藤; Tatsuro Ariyama; 達郎有山; Ryota Murai; 亮太村井
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1995-12-21
Filing date: 1995-12-21
Publication date: 1997-07-08

Abstract

(57)【要約】【課題】微粉炭吹き込み時にレースウエイ外周部にア
ッシュによって形成される固着層の生成を抑制する高炉
への微粉炭吹き込み方法を提供する。【解決手段】時間当たりの微粉炭吹き込み量の平均値
より所定の割合だけ増加させた量の微粉炭を吹き込む工
程（Ａ）と時間当たりの微粉炭吹き込み量の平均値より
前記所定の割合だけ減少させた量の微粉炭を吹き込む工
程（Ｂ）とを所定の時間周期で交互に繰り返す高炉への
微粉炭吹き込み方法。【効果】微粉炭多量吹き込み時にレースウエイ外周部
に微粉炭吹き込みよって形成される固着層の生成を抑制
し、炉壁部熱負荷上昇、スリップ等の炉況悪化を回避
し、安定した微粉炭多量吹き込み操業を行うことができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高炉への微粉炭吹
き込み方法、特に微粉炭吹き込み時にレースウエイ外周
部に微粉炭およびコークス中のアッシュによって形成さ
れる固着層（通称、鳥の巣）の生成を抑制し、レースウ
エイ周りの通気性を維持して安定して微粉炭吹き込みを
行う技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】高炉への微粉炭吹き込み操業は、微粉炭
と高炉用コークスとの価格差によるコスト効果が大きい
ことから石油危機以降、高炉への重油吹き込み操業に代
わって実施されてきた。

【０００３】さらに、近年になって、高炉への微粉炭吹
き込み量の増加がコークス炉の負荷軽減となりコークス
炉の延命に繋がるとの観点から、銑鉄トン当たり２００
ｋｇを超える多量吹き込み技術の開発が活発に行われる
ようになってきた。

【０００４】ところで、高炉への微粉炭吹き込み量を増
加させて行くと、炉下部の通気不良や炉内ガスの周辺流
化による荷下がり不順といった不安定な操業になるほ
か、炉内ガスの周辺流化による炉体熱放散の増加による
燃料比の上昇を招くことが知られている。その原因とし
て、炉床のコークス堆積層内の羽口先に形成される燃焼
空間（レースウエイと呼ぶ）の奥から下部にかけて外周
部に形成される固着層（鳥の巣という）が考えられる。

【０００５】この固着層は、コークスおよび微粉炭の燃
焼によって生成するアッシュが、レースウエイ外周部の
コークス堆積層のコークス粒子間に堆積、固着しつつ形
成されるもので、固着層形成部分はコークス粒子間が完
全に塞がれてしまう。その結果、レースウエイからのガ
スの排出が全方向において均一に行われず、即ち、炉芯
方向へのガスが流れずに上方へのみガスが流れるように
なり、いわゆる、周辺流化が起こる。これによって、
炉壁部への熱負荷が上昇するとともに、レースウエイか
ら排出するガス流速が増大するので、レースウエイへ落
下してくるコークスや銑滓はフラッディングを起こし易
い状況となる。固着層の成長が著しく進行すると、荷下
がり変動、吹抜けなどの炉況悪化に至る場合もある。ま
た、この固着層の生成はレースウエイ深度の縮小や縦長
化を誘起し、これらもまた、ガス流れの周辺流化や炉壁
熱負荷上昇を助長させる要因となる。

【０００６】この固着層の生成を抑制する方法が、特公
平６−８９３８２号公報に開示されている。これは、コ
ークス、微粉炭からの酸性成分スラグであるＳｉＯ₂−
Ａｌ ₂Ｏ₃の粘性と融点を下げることを目的として、Ｃ
ａＯ，ＭｇＯなどの塩基性微粉媒溶剤を微粉炭と同時に
吹き込み、アッシュの滓化を促進させることにより固着
層を溶解除去するものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報の方法は、次のような問題がある。（１）微粉炭吹き込み量の増加に伴い、高価な微粉造滓
剤の吹き込み量も増加させる必要がある。また、造滓剤
を微粉化するための大容量の粉砕設備が必要となる。（２）高炉スラグ比の上昇を招き、延いては燃料比の増
加に繋がる。（３）微粉炭吹き込み量の増加に伴い、微粉造滓剤の吹
き込み量を増加させると、微粉炭の燃焼性を著しく阻害
する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の問題点
を以下の手段によって解決する。

【０００９】第１の発明は、高炉の炉床部へ複数の羽口
から送風とともに所定量の微粉炭を吹き込む高炉への微
粉炭吹き込み方法において、時間当たりの微粉炭吹き込
み量の平均値より所定の割合だけ増加させた量の微粉炭
を吹き込む工程（Ａ）と時間当たりの微粉炭吹き込み量
の平均値より前記所定の割合だけ減少させた量の微粉炭
を吹き込む工程（Ｂ）とを所定の時間周期で交互に繰り
返す方法である。

【００１０】第２の発明は、第１の発明において、微粉
炭吹き込み量の増加または減少の割合が平均値の１０％
〜４０％の間とする方法である。

【００１１】第３の発明は、第１の発明において、所定
の時間周期を３時間〜１２時間の間とする方法である。

【００１２】「作用」微粉炭またはコークス中のアッシ
ュによって固着層が生成される条件は、レースウエイ奥
のコークス層への微粉炭およびコークスからのアッシュ
の供給速度が、上方から滴下する鉱石からのスラグと滓
化して滴下、排出される速度を上回る場合であると推定
される。即ち、レースウエイ奥に供給されるアッシュ量
が少ないときは、レースウエイのコークス層に保持され
たアッシュが滴下するスラグにより即座に滓化される
が、アッシュ供給速度が一定量を超えると、コークス層
に保持される速度が滓化によって滴下する速度を上回
り、徐々に、コークス充填層の空隙を埋め、固着層が成
長していくものと考えられる。

【００１３】発明者等は、先ず、微粉炭燃焼実験炉を用
い、アッシュ量の異なる５種類の微粉炭を用い、また吹
き込み量を種々変えることにより固着層が成長する条件
について検討した。表１に、使用した微粉炭の工業分析
値を示す。

【００１４】

【表１】

【００１５】図７は、微粉炭吹き込み量と微粉炭中のア
ッシュ％の関係を示す図中で、アッシュ供給量をパラメ
ータとして固着層の生成する領域を示したものである。
図中、右下がりの曲線はアッシュ吹き込み量に換算した
等値線であるが、この実験では、銑鉄１トン当たり約１
２ｋｇのアッシュ供給量を境にして、これ以上（ハッチ
ングを施した領域）では、固着層の生成が経時的に進行
することが分かる。逆に、アッシュ供給量が１２ｋｇ未
満では固着層はできないことが分かる。これは、アッシ
ュ供給量が１２ｋｇ未満では、滴下する量がアッシュの
供給量を上回るからであると考えられる。

【００１６】また、発明者等は、レースウエイの大きさ
が微粉炭の吹き込み量の多少に依存することに着目し
た。

【００１７】即ち、微粉炭の吹き込み量を常に一定に保
つのではなく、平均値より一定量多く吹き込む期間と平
均値より一定量少なく吹き込む期間とを周期的に交互に
繰り返すことにより、微粉炭の吹き込み量は平均値とし
ては変えずに、レースウエイの大きさを周期的に変化さ
せ、形成されつつある固着層を途中で破壊して強固な固
着層の形成を抑制することができる。

【００１８】また、高炉操業では、銑鉄トン当たりに使
用する量の鉄鉱石の脈石分と、コークスおよび微粉炭か
ら発生するアッシュとを滓化して、所定の塩基度のスラ
グを生成するように予め副原料として必要量の造滓剤を
装入している。

【００１９】従って、脈石分とアッシュと造滓剤が充分
接触すれば、微粉炭およびコークスに由来するアッシュ
も充分滓化されるのであるが、レースウエイの周囲に固
着層が形成されると、ガスの流れが偏り、アッシュの滓
化に係わるスラグ流との接触が局所的になるためアッシ
ュの滓化が充分行われなくなる。そこで、レースウエイ
の大きさを変化させることで、形成されつつある固着層
を途中で破壊し、破壊された固着層およびアッシュとス
ラグ流との接触を充分行わせれば、わざわざ塩基性微粉
媒溶剤を吹込まなくもアッシュの滓化を促進させること
ができる。

【００２０】第１の発明のように、平均値より所定の割
合だけ増加させた量の微粉炭を吹き込む工程と所定の割
合だけ減少させた量の微粉炭を吹き込む工程とを所定の
時間周期で交互に繰り返すと、レースウエイの大きさが
変化することにより固着層が破壊され、破壊された固着
層のみならずコークスおよび微粉炭から発生するアッシ
ュとスラグ流との接触が充分行われ滓化されるから、レ
ースウエイ外周部の空隙率の減少が抑制され、良好な通
気性を維持することができる。

【００２１】第２の発明のように、第１の発明において
微粉炭吹き込み量の増加または減少の割合を平均値の１
０％〜４０％の間にするとより良好な通気性を維持する
ことができる。ここに、微粉炭吹き込み量の増加または
減少の割合が平均値の１０％未満のときは、時間当たり
の微粉炭吹き込み量の平均値より所定の割合だけ減少さ
せた量の微粉炭を吹き込む工程（Ｂ）でレースウエイの
大きさはあまり変化しないため、固着層の破壊に効果が
小さい。また、４０％を超えるときは、時間当たりの微
粉炭吹き込み量の平均値より所定の割合だけ増加させた
量の微粉炭を吹き込む工程（Ａ）で、微粉炭の燃焼性が
低下して置換率の低下を招いたり、アッシュの供給速度
が増大して固着層の生長が急増し、通気性が著しく阻害
されるため好ましくない。

【００２２】第３の発明のように、第１の発明において
時間周期を３時間〜１２時間の間にするとより良好な通
気性を維持することができる。ここに、３時間未満のと
きは、時間当たりの微粉炭吹き込み量の平均値より所定
の割合だけ減少させた量の微粉炭を吹き込む工程（Ｂ）
での固着層除去が充分に進行しないので好ましくない。
また、１２時間を超えるときは、時間当たりの微粉炭吹
き込み量の平均値より所定の割合だけ増加させた量の微
粉炭を吹き込む工程（Ａ）での通気性悪化に至る場合が
あるので好ましくない。

【００２３】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を以下に説明
する。図１（Ａ）は、本発明の微粉炭吹き込み方法の一
つの形態を示したものである。これは、アッシュが７．
５％の微粉炭の吹き込み量の平均値を２００ｋｇ／ｔ
（溶銑ｔ当たりの吹き込み量）とする場合、最大吹き込
み量；２５３ｋｇ／ｔ（平均吹き込み量の２７％増）、
最小吹き込み量；１４７ｋｇ／ｔ（平均吹き込み量の２
７％減）、変動周期；６時間、平均吹き込み量から最大
または最小吹き込み量にする時間；１時間とし、偶数番
羽口と奇数番羽口の吹き込み量の変動位相を３時間ずら
した例を示している。

【００２４】また、図１（Ｂ）は、本発明の微粉炭吹き
込み方法の他の形態を示したものである。これは、アッ
シュが７．５％の微粉炭の吹き込み量の平均値を２００
ｋｇ／ｔとする場合、最大吹き込み量、最小吹き込み
量、変動周期、および平均吹き込み量から最大または最
小吹き込み量にする時間を上記の例と同一として、全羽
口を同一位相で吹き込む例を示している。

【００２５】なお、吹き込み量の増減幅は平均吹き込み
量に対し１０％〜４０％とするのが好ましい。また、変
動周期は、３時間〜１２時間とするのが好ましい。

【００２６】

【実施例】本発明の微粉炭吹き込み方法を、内容積；４
２８８ｍ³、羽口数４０本を有する高炉で実施した。そ
のときの操業諸元は、表２に示す通りである。

【００２７】

【表２】

【００２８】使用した微粉炭は、アッシュを７．５％有
し、粒度は−７４μｍの粒子が８０％以上になるように
粉砕したものを用いた。微粉炭は高炉羽口１に連結する
ブローパイプ２の管壁を貫通させて設置したランス３か
ら平均吹き込み量として２００ｋｇ／ｔを吹き込んだ。

【００２９】微粉炭の吹き込みパターンは図１（Ａ）に
示した吹き込みパターンを採用した。また、比較のため
に、２００ｋｇ／ｔを一定量継続して吹き込む従来吹き
込み方法を実施した。

【００３０】図３は、本発明法と従来法における送風圧
とボッシュ内圧（羽口軸上５ｍの位置）との差圧の時間
変動を示したものである。従来法の差圧が、約０．８ｋ
ｇ／ｃｍ²であるのに対し本発明法の差圧が０．７５ｋ
ｇ／ｃｍ²と低い差圧となっている。これは、本発明法
において、レースウエイの固着層の形成が抑制されて通
気性が良好に維持されていることを示している。

【００３１】また、従来法と本発明法におけるレースウ
エイ４および周囲の状態の相違を把握するために、図２
に示した炉芯ゾンデ５を操業中に羽口１から挿入し、ゾ
ンデ挿入推力の変化および光ファイバーを利用した直接
観察によって、レースウエイの深さ測定および炉芯コー
クスの充填状態の観察を行った。図４は、従来法と本発
明法の場合の炉芯ゾンデの挿入推力の変化を羽口先から
の距離との関係で示したものである。従来法では、羽口
先１ｍ付近から急激に上昇している。これはレースウエ
イの深さが約１ｍで、レースウエイの奥に固い固着層が
有ることを示唆している。光ファイバーによる直接観察
の結果、これは、多量のスラグが固着したコークスの充
填層、即ち固着層であることが検証された。また、羽口
先から約２．３ｍで推力が設備の上限に達し、これ以上
挿入できなかった。

【００３２】一方、本発明法においては、推力の上昇は
羽口先から１．２ｍからであり、レースウエイの深さが
従来法のそれより拡大していた。推力の上昇は緩やかで
あり羽口先から３ｍの位置でも、１．５ｔと低い数値を
示している。直接観察でもレースウエイの炉芯コークス
の充填状態は、粗い、空隙率の多い固着層の無い状態が
観察された。

【００３３】さらに、本発明の方法を、図１（Ｂ）の吹
き込みパターンを適用し、微粉炭の平均吹き込み量を１
６０ｋｇ／ｔ〜２００ｋｇ／ｔ、平均値からの増減割合
を１０％〜４０％、所定の時間周期を３時間〜１２時間
の範囲で実施した複数の実施例における、微粉炭吹き込
み量と炉下部通気抵抗指数の関係を図５に、また、微粉
炭吹き込み量とボッシュ部の炉体熱損失量の関係を図６
に散布図の形で示した。図５及び図６には、比較のた
め、微粉炭の平均吹き込み量を一定に保つ従来法におけ
る値も示した。

【００３４】図５及び図６から、炉下部通気抵抗指数お
よびもボッシュ部の炉体熱損失量のいずれも、本発明の
方法の方が従来法より低いことが分かる。これは、本発
明の方法によればレースウエイ外周部の固着層生成が抑
制された結果、レースウエイ外周部の通気性が維持さ
れ、ボッシュ部の炉体熱損失量の上昇の原因となる周辺
流化が抑制されたためと考えられる。

【００３５】

【発明の効果】本発明の方法によれば、微粉炭多量吹き
込み時にレースウエイ外周部に微粉炭およびコークス中
のアッシュによって形成される固着層の生成を抑制し、
レースウエイ周りの通気性を維持するに当たり、（１）
特に高価な微粉造滓剤を吹き込む必要がなく、従って、
粉砕設備も必要がない。（２）また、高炉でのスラグ比
の上昇も招かず燃料比の増加もない。（３）さらに、微
粉造滓剤による微粉炭の燃焼阻害もひきこおこすことも
ない。その結果、極めて経済的に炉壁部熱負荷上昇、ス
リップ等の炉況悪化を回避し、安定した微粉炭多量吹き
込み操業を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）本発明の微粉炭吹き込み方法の一つの
形態を示した図である。（Ｂ）本発明の微粉炭吹き込み方法の他の形態を示し
た図である。

【図２】使用した炉芯ゾンデの概略図である。

【図３】従来法と本発明法における送風圧とボッシュ内
圧との差圧の時間推移を示すグラフである。

【図４】従来法と本発明法における炉芯ゾンデの挿入推
力変化を示すグラフである。

【図５】従来法と本発明法における微粉炭吹き込み量と
炉下部通気抵抗指数との関係を示す散布図である。

【図６】従来法と本発明法における微粉炭吹き込み量と
ボッシュ部炉体熱損失量との関係を示す散布図である。

【図７】アッシュ供給量をパラメータとして固着層の生
成する領域を表示した、微粉炭吹き込み量と微粉炭中の
アッシュ％の関係を示す図である。

【符号の説明】

１羽口２ブローパイプ３ランス４レースウエイ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高炉の炉床部へ複数の羽口から送風する
とともに所定量の微粉炭を吹き込む高炉への微粉炭吹き
込み方法において、時間当たりの微粉炭吹き込み量の平
均値より所定の割合だけ増加させた量の微粉炭を吹き込
む工程（Ａ）と時間当たりの微粉炭吹き込み量の平均値
より前記所定の割合だけ減少させた量の微粉炭を吹き込
む工程（Ｂ）とを所定の時間周期で交互に繰り返すこと
を特徴とする高炉への微粉炭吹き込み方法。
【請求項２】微粉炭の吹き込み量の増加または減少の
割合が平均値の１０％〜４０％の間であることを特徴と
する請求項１記載の高炉への微粉炭吹き込み方法。
【請求項３】所定の時間周期が３時間〜１２時間の間
であることを特徴とする請求項１または２記載の高炉へ
の微粉炭吹き込み方法。