RU2784932C1

RU2784932C1 - Method for operation of a blast furnace

Info

Publication number: RU2784932C1
Application number: RU2021125466A
Authority: RU
Inventors: Хироси САКАИ; Коки НИСИОКА; Каору НАКАНО
Original assignee: Ниппон Стил Корпорейшн; ДжейЭфИ СТИЛ КОРПОРЕЙШН; Кабусики Кайся Кобе Сейко Се (Кобе Стил, Лтд.); Ниппон Стил Инджиниринг Ко., Лтд.
Priority date: 2019-02-18
Filing date: 2020-02-17
Publication date: 2022-12-01

Abstract

FIELD: furnaces.

SUBSTANCE: invention relates to a method for controlling the injection of reducing gas including hydrogen and carbon atoms into a blast furnace. Method includes the stage of finding the correlation between the carbon consumption in the reducing gas and the reduction in Input ΔC in the specific carbon consumption caused by the injection of said reducing gas into the blast furnace, in accordance with the molar ratio of carbon atoms to hydrogen atoms in the reducing gas C/H; determining the carbon consumption in the reducing gas when the reduction in Input ΔC in the specific carbon consumption is equal to or greater than the set target value, based on the correlation found for C/H; and adjusting the amount of reducing gas injected into the blast furnace based on the determined carbon consumption in the reducing gas and the proportion of carbon in the reducing gas.

EFFECT: reduction in the consumption of reducing material and the amount of CO₂ emissions.

13 cl, 3 dwg, 5 tbl, 2 ex

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИFIELD OF TECHNOLOGY

[0001] Настоящее изобретение относится к способу эксплуатации доменной печи.[0001] The present invention relates to a method for operating a blast furnace.

Приоритет испрашивается по заявке на патент Японии №2019-026220, поданной 18 февраля 2019 г., содержание которой включено в настоящий документ посредством ссылки.Priority is claimed from Japanese Patent Application No. 2019-026220, filed February 18, 2019, the contents of which are hereby incorporated by reference.

ПРЕДШЕСТВУЮШИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИPRIOR ART

[0002] В сталелитейной промышленности доменный процесс является основным направлением для осуществления процесса выплавки стали. В доменном процессе железосодержащие материалы для доменной печи (сырье, включающее оксид железа; в основном спеченные руды; в дальнейшем просто именуемые "железосодержащие материалы") и кокс поочередно загружают слоями в доменную печь с верхней части доменной печи, и горячее дутье вдувают в доменную печь через фурмы в нижней части доменной печи. Горячее дутье вступает в реакцию с пылевидным углем, вдуваемым вместе с горячим дутьем, и с коксом в доменной печи, так что в доменной печи образуется высокотемпературный восстановительный газ (в данном случае в основном газообразный CO). То есть горячее дутье газифицирует кокс и пылевидный уголь в доменной печи. Восстановительный газ поднимается в доменной печи и восстанавливает железосодержащий материал при нагревании железосодержащих материалов. Железосодержащие материалы нагреваются и восстанавливаются восстановительным газом, опускаясь в доменной печи. Далее, железосодержащие материалы расплавляются и падают в доменной печи при дальнейшем восстановлении коксом. В конце концов, железосодержащие материалы накапливаются в горне в виде расплавленного железа (чугуна), содержащего примерно 5 мас.% углерода. Расплавленное железо из горна извлекают через летку и используют для следующего процесса выплавки стали. Соответственно, в доменном процессе в качестве восстановительного материала используют углеродный материал, такой как кокс или пылевидный уголь.[0002] In the steel industry, the blast furnace process is the main direction for the implementation of the steelmaking process. In the blast furnace process, blast furnace iron-containing materials (raw materials including iron oxide; mainly sintered ores; hereinafter simply referred to as "iron-containing materials") and coke are alternately charged in layers into the blast furnace from the top of the blast furnace, and hot blast is blown into the blast furnace through lances at the bottom of the blast furnace. The hot blast reacts with the pulverized coal injected with the hot blast and with the coke in the blast furnace, so that a high temperature reducing gas (in this case mainly CO gas) is formed in the blast furnace. That is, hot blast gasifies coke and pulverized coal in a blast furnace. The reducing gas rises in the blast furnace and reduces the iron-bearing material when the iron-bearing materials are heated. The iron-bearing materials are heated and reduced by the reducing gas, descending in the blast furnace. Further, the iron-bearing materials are melted and dropped in the blast furnace for further coke reduction. Eventually, the iron-bearing materials accumulate in the hearth as molten iron (cast iron) containing about 5% by weight of carbon. Molten iron is extracted from the hearth through a tap-hole and used for the next steelmaking process. Accordingly, in the blast furnace process, a carbonaceous material such as coke or pulverized coal is used as a reducing material.

[0003] Между тем в последнее время глобальное потепление стало социальной проблемой, и в качестве контрмеры против глобального потепления было заявлено сокращение выбросов диоксида углерода (газообразного CO₂), который является одним из газов с парниковым эффектом. Как описано выше, в доменном процессе большое количество чугуна получают с использованием углеродного материала в качестве восстановительного материала. Поэтому образуется большое количество CO₂. Соответственно, сталелитейная промышленность является основной отраслью в отношении выбросов газообразного CO₂ и должна удовлетворять требованиям общества. В частности, дополнительное уменьшение расходуемого восстановительного материала (количество восстановительного материала, используемого на тонну расплавленного железа), настоятельно требуется в работе доменной печи. В частности, расход восстановительного материала относится к общей массе кокса и пылевидного угля, необходимой для производства одной тонны расплавленного железа и, (если восстановительный газ вдувается через фурму), восстановительный газ (описанный ниже, вдуваемый через фурму).[0003] Meanwhile, recently, global warming has become a social problem, and as a countermeasure against global warming, the reduction of carbon dioxide (CO ₂ gas), which is one of the greenhouse gases, has been claimed. As described above, in the blast furnace process, a large amount of iron is produced using carbon material as a reducing material. Therefore, a large amount of CO ₂ is formed. Accordingly, the steel industry is the main industry in terms of CO ₂ gas emissions and must meet the requirements of society. In particular, a further reduction in the reducing material consumed (the amount of reducing material used per ton of molten iron) is strongly required in blast furnace operation. In particular, the consumption of reducing material refers to the total mass of coke and pulverized coal required to produce one ton of molten iron and, (if the reducing gas is blown through the lance), the reducing gas (described below, blown through the lance).

[0004] Восстановительный материал выполняет функцию нагревающих материалов, загружаемых в печь в качестве источника тепла, и функцию восстановления железосодержащего материала в печи, при этом необходимо повысить эффективность восстановления в печи для уменьшения расхода восстановительного материала. Реакции восстановления в печи могут быть представлены различными уравнениями реакций. Среди этих реакций восстановления реакция прямого восстановления коксом (уравнение реакции: FeO+C→Fe+Co) является эндотермической реакцией, сопровождающейся высоким поглощением тепла. Соответственно, чтобы уменьшить расход восстановительного материала, важно, насколько возможно, подавить возникновение реакции прямого восстановления. Причина этого заключается в том, что, по возможности, подавляя протекание реакции прямого восстановления, можно уменьшить количество кокса и восстановительного материала, используемого в качестве источника тепла, необходимого для реакции прямого восстановления. Реакция прямого восстановления происходит в нижней части доменной печи. Следовательно, поскольку железосодержащие материалы могут быть в достаточной степени восстановлены восстановительным газом, таким как CO или H₂, до тех пор, пока железосодержащие материалы не достигнут нижней части печи, могут быть уменьшены железосодержащие материалы в качестве цели реакции прямого восстановления.[0004] The reducing material has a function of heating materials loaded into the furnace as a heat source and a function of reducing the iron-containing material in the furnace, and it is necessary to improve the reduction efficiency in the furnace to reduce the consumption of the reducing material. Furnace reduction reactions can be represented by various reaction equations. Among these reduction reactions, the coke direct reduction reaction (reaction equation: FeO+C→Fe+Co) is an endothermic reaction accompanied by high heat absorption. Accordingly, in order to reduce the consumption of the reducing material, it is important to suppress the occurrence of the direct reduction reaction as much as possible. The reason for this is that by suppressing the direct reduction reaction as much as possible, the amount of coke and reducing material used as a heat source required for the direct reduction reaction can be reduced. The direct reduction reaction takes place at the bottom of the blast furnace. Therefore, since the iron-containing materials can be sufficiently reduced by a reducing gas such as CO or H ₂ until the iron-containing materials reach the bottom of the furnace, the iron-containing materials can be reduced as the target of the direct reduction reaction.

[0005] В качестве методов для решения вышеописанной проблемы в предшествующем уровне техники, например, как описано в патентных документах 1-3, известен способ повышения восстановительного потенциала газа в печи путем вдувания восстановительного газа (например, коксового газа COG (coke oven gas), сжиженного природного газа LPG или газообразного метана), включающих в себя углерод, вместе с горячим дутьем из фурмы. В этом способе углерод в восстановительном газе, выдуваемом из фурмы, преобразуется в газообразный СО в доменной печи для восстановления железосодержащих материалов. В результате, количество железосодержащих материалов как цели реакции прямого восстановления может быть уменьшено. В последующем описании, если не указано иное, "углерод" и "водород" представляют "атом углерода" и "атом водорода", соответственно.[0005] As methods for solving the above-described problem, in the prior art, for example, as described in Patent Documents 1 to 3, a method is known to increase the reduction potential of a gas in an oven by injecting a reducing gas (for example, COG (coke oven gas), liquefied natural gas (LPG) or methane gas), including carbon, together with hot blast from the tuyere. In this method, the carbon in the reduction gas blown from the lance is converted to CO gas in a blast furnace to reduce iron-bearing materials. As a result, the amount of iron-containing materials as the target of the direct reduction reaction can be reduced. In the following description, unless otherwise indicated, "carbon" and "hydrogen" represent "carbon atom" and "hydrogen atom", respectively.

[0006][0006]

[Патентный документ 1] Патент Японии №6019893[Patent Document 1] Japanese Patent No. 6019893

[Патентный документ 2] Патент Японии №5070706[Patent Document 2] Japanese Patent No. 5070706

[Патентный документ 3] не прошедшая экспертизу японская патентная заявка №6019893, первая публикация №2007-169750[Patent Document 3] Japanese Unexamined Patent Application No. 6019893, First Publication No. 2007-169750

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDISCLOSURE OF THE INVENTION

ПРОБЛЕМЫ, РЕШАЕМЫЕ С ПОМОЩЬЮ ИЗОБРЕТЕНИЯPROBLEMS SOLVED BY THE INVENTION

[0007] Однако, когда количество восстановительного газа, включающего в себя вдуваемый углерод (его количество, вдуваемое на тонну расплавленного железа), увеличивается, количество углерода, подаваемого в доменную печь, увеличивается вместе с увеличением количества вдуваемого восстановительного материала. Вместе с увеличением объема восстановительного газа изменяется коэффициент использования газообразного СО в доменной печи. Когда объем восстановительного газа чрезмерно увеличивается, большая часть восстановительного газа выводится без его использования в печи. Соответственно, когда только количество вдуваемого восстановительного газа увеличивается, углерод в восстановительном газе выводится без его использования для восстановления, так что может увеличиться расход восстановительного материала или могут увеличиться выбросы CO₂.[0007] However, when the amount of the reducing gas including injected carbon (its amount injected per ton of molten iron) increases, the amount of carbon supplied to the blast furnace increases along with the increase in the amount of injected reducing material. Along with the increase in the amount of reducing gas, the utilization rate of CO gas in the blast furnace also changes. When the volume of the reducing gas is excessively increased, most of the reducing gas is discharged without being used in the furnace. Accordingly, when only the amount of injected reducing gas is increased, the carbon in the reducing gas is removed without being used for reduction, so that consumption of the reducing material may increase or CO ₂ emissions may increase.

[0008] Таким образом, настоящее изобретение было создано с учетом вышеописанных проблем и целью настоящего изобретения является создание нового и улучшенного способа эксплуатации доменной печи, в котором может быть получен желаемый эффект уменьшения расхода восстановительного материала.[0008] Thus, the present invention has been made in view of the above-described problems, and it is an object of the present invention to provide a new and improved method for operating a blast furnace in which the desired effect of reducing the consumption of reducing material can be obtained.

СРЕДСТВА ДЛЯ РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМЫREMEDIES FOR SOLVING THE PROBLEM

[0009] Для достижения цели авторы настоящего изобретения определили параметра InputΔC уменьшения для удельного расхода углерода, вызываемого вдуванием восстановительного газа в доменную печь. В настоящем документе удельный расход углерода InputC (кг/т чугуна) относится к количеству углерода, потребляемому на тонну расплавленного железа (чугуна), и, более конкретно, относится к общей массе кокса, пылевидного угля и углерода в восстановительном газе, выдуваемом из фурмы, необходимой для производства одной тонны расплавленного железа. В частности, InputC вычисляют из следующего числового выражения (1).[0009] To achieve the goal, the inventors of the present invention determined the reduction parameter InputΔC for the specific carbon consumption caused by injection of the reducing gas into the blast furnace. In this document, the specific carbon consumption InputC (kg/t pig iron) refers to the amount of carbon consumed per tonne of molten iron (iron), and more specifically refers to the total mass of coke, pulverized coal and carbon in the reducing gas blown from the tuyere, needed to produce one ton of molten iron. In particular, InputC is calculated from the following numeric expression (1).

[0010] InputC (кг/т чугуна) = Расход кокса (кг/т чугуна) × Доля углерода (мас.%) в коксе + Расход пылевидного угля (кг/т чугуна) × Доля углерода (мас.%) в пылевидном угле + Расход используемого восстановительного газа (Нм³/т чугуна) × Доля углерода (кг/Нм³) в восстановительном газе (1).[0010] InputC (kg/t pig iron) = Coke consumption (kg/t pig iron) × Carbon fraction (wt%) in coke + Pulverized coal consumption (kg/t pig iron) × Carbon fraction (wt%) in pulverized coal + Flow rate of the reducing gas used (Nm ³ /t pig iron) × Carbon fraction (kg/Nm ³ ) in the reducing gas (1).

[0011] В настоящем документе расход кокса и расход пылевидного угля относятся к количествам кокса и пылевидного угля, использованных на тонну расплавленного железа. Расход используемого восстановительного газа относится к объему восстановительного газа на тонну расплавленного железа. Доля углерода в коксе относится к мас.% углерода по отношению к общей массе кокса, а доля углерода в пылевидном угле относится к мас.% углерода по отношению к общей массе пылевидного угля. Доля углерода в восстановительном газе относится к содержанию углерода в единице объема восстановительного газа. В численном выражении (1) объем (Нм³/т чугуна) восстановительного газа, вдуваемого для получения одной тонны расплавленного железа, использовали в качестве расхода используемого восстановительного газа, а содержание углерода (кг/Нм³) в единице объема восстановительного газа использовали в качестве доли углерода в восстановительном газе. Однако массу (кг/т чугуна) восстановительного газа, вдуваемого для получения одной тонны расплавленного железа, использовали в качестве расхода используемого восстановительного газа, а в качестве доли углерода в восстановительном газе использовали мас.% углерода по отношению к общей массе восстановительного газа.[0011] As used herein, coke consumption and pulverized coal consumption refer to the amounts of coke and pulverized coal used per ton of molten iron. The flow rate of the reducing gas used refers to the volume of reducing gas per tonne of molten iron. The proportion of carbon in coke refers to the mass % of carbon relative to the total mass of the coke, and the proportion of carbon in the pulverized coal refers to the mass % of carbon relative to the total mass of the pulverized coal. The carbon fraction in the reducing gas refers to the carbon content per unit volume of the reducing gas. In numerical terms (1), the volume (Nm ³ /t pig iron) of the reducing gas injected to produce one ton of molten iron was used as the flow rate of the reducing gas used, and the carbon content (kg/Nm ³ ) per unit volume of the reducing gas was used as fraction of carbon in the reducing gas. However, the mass (kg/ton of pig iron) of the reducing gas injected to produce one ton of molten iron was used as the flow rate of the reducing gas used, and the wt % of carbon relative to the total mass of the reducing gas was used as the proportion of carbon in the reducing gas.

[0012] InputΔC можно определить, например, как долю снижения (в процентах, %) удельного потребления углерода (Input C) операции, при которой заданное количество восстановительного газа вдувают относительно базовой работы. При базовой работе, например, могут быть установлены условия работы, при которых восстановительный газ не вдувают. Когда InputC базовой работы представлен как A (кг/т чугуна), а InputC работы, при которой вдувают заданное количество восстановительного газа, представлен как B (кг/т чугуна), InputΔC представлен следующим численным выражением (2). Конечно, уменьшение InputΔC в удельном потреблении углерода не ограничивается значением, представленным следующим численным выражением (2), и может быть значением, представляющим степень уменьшения удельного потребления углерода по отношению к базовой работе. Например, InputΔC может быть разницей (A-B) между A и B.[0012] InputΔC can be defined, for example, as the percentage reduction (in percent, %) of the specific carbon consumption (Input C) of the operation in which a given amount of reducing gas is injected relative to the base work. In base operation, for example, operating conditions can be set under which no reducing gas is blown in. When the base job InputC is represented as A (kg/t iron) and the job InputC in which a given amount of reducing gas is blown in is B (kg/t iron), InputΔC is represented by the following numerical expression (2). Of course, the decrease in InputΔC in specific carbon consumption is not limited to the value represented by the following numerical expression (2), and may be a value representing the degree of reduction in specific carbon consumption relative to the base work. For example, InputΔC could be the difference (A-B) between A and B.

InputΔC = (A-B)/A×100 (%) (2)InputΔC = (A-B)/A×100 (%) (2)

[0013] InputΔC является параметром, соответствующим расходу восстановительного материала, и когда InputΔC возрастает, то возрастает уменьшение в расходе восстановительного материала по отношению к базовой работе. Как подробно описано ниже в примерах, авторы настоящего изобретения вычислили InputΔC относительно количеств множества вдуваемых восстановительных газов, путем моделирования эксплуатации доменной печи при изменении типа восстановительного газа и количества вдуваемого восстановительного газа (количество восстановительного газа, вдуваемого на тонну расплавленного железа). В результате, пока количество вдуваемого восстановительного газа мало, InputΔC увеличивается вместе с увеличением количества вдуваемого восстановительного газа. Однако было установлено, что, когда количество вдуваемого восстановительного газа далее увеличивается, то увеличение InputΔC снижается, и InputΔC начинает уменьшаться.[0013] InputΔC is a parameter corresponding to the consumption of reducing material, and when InputΔC increases, the decrease in the consumption of reducing material with respect to base work increases. As detailed in the examples below, the present inventors calculated InputΔC with respect to the amounts of a plurality of reducing gases injected by simulating the operation of a blast furnace by changing the type of reducing gas and the amount of reducing gas injected (amount of reducing gas injected per ton of molten iron). As a result, while the amount of injected reducing gas is small, InputΔC increases along with an increase in the amount of injected reducing gas. However, it has been found that when the amount of injected reducing gas is further increased, the increase in InputΔC decreases and InputΔC starts to decrease.

[0014] Таким образом, авторы настоящего изобретения провели исследование параметров, которые влияют на InputΔC или расход восстановительного материала. Во-первых, авторы настоящего изобретения сосредоточились на количестве водорода, подаваемого (Нм³/т чугуна) в доменную печь на тонну расплавленного железа. Водород, представленный в настоящем документе, относится к водороду, подаваемому во фронт (перед) фурмы, и включает в себя не только водород в восстановительном газе, но и водород в гигроскопической влаге воздуха и водород в пылевидном угле. Авторы настоящего изобретения изменяли количество подаваемого водорода, изменив тип восстановительного газа и количество вдуваемого восстановительного газа, и получили корреляцию между количеством подаваемого водорода и степенью водородного восстановления (%) в это время посредством моделирования эксплуатации доменной печи. В настоящем документе моделирование эксплуатации доменной печи было выполнено с использованием того же метода, что и в примере 1 ниже. Степень водородного восстановления определяют как долю оксида железа, восстановленного водородом, в оксиде железа, поданном в печь, и сумма степени восстановления CO (доля оксида железа, восстановленного газообразным CO) и степени прямого восстановления (доля оксида железа, восстановленного путем прямого восстановления с помощью C) составляет 100%. Результаты показаны на фиг.2. На фиг.2 в качестве восстановительного газа использовали коксовый газ (COG), природный газ (NG) и смешанный газ из коксового газа и газообразного водорода. В настоящем документе во время смешивания коксового газа и газообразного водорода для смешанного газа, COG:H₂=1:1,43, если общее количество водорода, подаваемого в печь, составляет ≈270 Нм³/т чугуна, и COG:H₂=1:2,28, если общее количество водорода, подаваемого в печь, составляет ≈340 Нм³/т чугуна. При базовой работе восстановительный газ не вдували. В результате можно видеть, что, независимо от типа восстановительного газа, так как увеличивается количество подаваемого водорода, степень водородного восстановления (%) по существу монотонно возрастает. Когда железосодержащие материалы восстановлены полностью, сумма степени водородного восстановления, степени восстановления СО и степени прямого восстановления составляет 100%, и существует соотношение, при котором, поскольку увеличивается степень водородного восстановления степень прямого восстановления (или степень восстановления СО) уменьшается. Фиг.3 в это время показывает степень прямого восстановления. В этом испытании, поскольку количество подаваемого водорода увеличивается, степень водородного восстановления монотонно возрастает, степень прямого восстановления монотонно уменьшается, при этом InputΔC монотонно увеличивается вместе с увеличением количества подаваемого водорода. Следовательно, специфическое поведение, при котором увеличение InputΔC снижается вместе с увеличением количества подаваемого водорода, а InputΔC начинает уменьшаться, маловероятно. Соответственно, было обнаружено, что количество подаваемого водорода не является параметром, влияющим на поведение InputΔC или расход восстановительного материала.[0014] Thus, the authors of the present invention conducted a study of parameters that affect the InputΔC or consumption of the reducing material. First, the authors of the present invention focused on the amount of hydrogen supplied (Nm ³ /t iron) in the blast furnace per ton of molten iron. The hydrogen presented herein refers to the hydrogen supplied to the front (front) of the lance, and includes not only hydrogen in the reducing gas, but also hydrogen in the hygroscopic moisture of the air and hydrogen in the pulverized coal. The present inventors changed the amount of hydrogen supplied by changing the type of reducing gas and the amount of injected reducing gas, and obtained a correlation between the amount of hydrogen supplied and the degree of hydrogen reduction (%) at this time by simulating the operation of a blast furnace. In this document, the blast furnace operation simulation was performed using the same method as in Example 1 below. The hydrogen reduction ratio is defined as the proportion of hydrogen reduced iron oxide in the iron oxide fed to the furnace and the sum of the CO reduction ratio (the proportion of iron oxide reduced by CO gas) and the direct reduction ratio (the proportion of iron oxide reduced by direct reduction with C ) is 100%. The results are shown in Fig.2. In FIG. 2, coke oven gas (COG), natural gas (NG), and a mixed gas of coke oven gas and hydrogen gas were used as the reducing gas. Herein, at the time of mixing coke oven gas and hydrogen gas for mixed gas, COG:H ₂ =1:1.43 if the total amount of hydrogen supplied to the furnace is ≈270 Nm ³ /t pig iron, and COG:H ₂ = 1:2.28 if the total amount of hydrogen supplied to the furnace is ≈340 Nm ³ /t pig iron. In baseline operation, no reducing gas was blown. As a result, it can be seen that, regardless of the type of reducing gas, as the amount of hydrogen supplied increases, the hydrogen reduction ratio (%) increases substantially monotonically. When the iron-containing materials are completely reduced, the sum of the hydrogen reduction ratio, the CO reduction ratio, and the direct reduction ratio is 100%, and there is a ratio in which, as the hydrogen reduction ratio increases, the direct reduction ratio (or CO reduction ratio) decreases. Fig. 3 at this time shows the degree of forward reduction. In this test, as the amount of hydrogen supplied increases, the degree of hydrogen reduction increases monotonically, the degree of direct reduction decreases monotonically, while InputΔC increases monotonically along with the increase in the amount of hydrogen supplied. Therefore, a specific behavior in which the increase in InputΔC decreases along with an increase in the amount of hydrogen supplied, and InputΔC begins to decrease, is unlikely. Accordingly, it has been found that the amount of hydrogen supplied is not a parameter influencing the behavior of InputΔC or consumption of the reducing material.

[0015] Далее, авторы настоящего изобретения сосредоточились на потреблении углерода, подаваемого в доменную печь вместе с восстановительным газом, выдуваемым из фурмы. В настоящем документе потребление углерода, подаваемого в доменную печь вместе с восстановительным газом, представляет собой значение, полученное путем умножения доли углерода (кг/Нм³) в восстановительном газе на объем восстановительного газа (Нм³/т чугуна) на тонну расплавленного железа. В дальнейшем в настоящем документе потребление углерода, подаваемого в доменную печь вместе с восстановительным газом, также будет называться как "потребление углерода в восстановительном газе".[0015] Further, the authors of the present invention focused on the consumption of carbon supplied to the blast furnace along with the reducing gas blown from the tuyere. In this document, the consumption of carbon supplied to the blast furnace along with the reducing gas is a value obtained by multiplying the fraction of carbon (kg/Nm ³ ) in the reducing gas by the volume of reducing gas (Nm ³ /t pig iron) per ton of molten iron. Hereinafter, the consumption of carbon supplied to the blast furnace along with the reducing gas will also be referred to as "carbon consumption in the reducing gas".

[0016] Авторы настоящего изобретения вычислили InputΔC, путем проведения моделирования эксплуатации доменной печи при изменении потребления углерода в восстановительном газе и типа восстановительного газа, как подробно описано ниже в примерах. В результате, авторы настоящего изобретения обнаружили, что существует корреляция между InputΔC и потреблением углерода в восстановительном газе.[0016] The inventors of the present invention calculated InputΔC by conducting simulations of blast furnace operation by changing the carbon consumption of the reducing gas and the type of reducing gas, as detailed below in the examples. As a result, the present inventors have found that there is a correlation between InputΔC and carbon consumption in the reducing gas.

[0017] Авторы настоящего изобретения провели исследование корреляции между InputΔC и потреблением углерода в восстановительном газе и выяснили, что корреляция между InputΔC и потреблением углерода в восстановительном газе имеет тенденцию изменяться между случаем, когда молярное отношение C/H атомов углерода и атомов водорода в восстановительном газе составляет 0,15 или выше, и случаем, когда C/H ниже 0,15. Более конкретно, если C/H в восстановительном газе составляет 0,15 или выше, корреляция между InputΔC и потреблением углерода в восстановительном газе однозначно определяется независимо от типа восстановительного газа (другими словами, независимо от C/H в восстановительном газе). С другой стороны, когда C/H в восстановительном газе ниже 0,15, корреляция между InputΔC и потреблением углерода в восстановительном газе изменяется в зависимости от C/H в восстановительном газе. Следует отметить, что во всех случаях корреляция между InputΔC и потреблением углерода в восстановительном газе представлена графиком, образующим выпуклую вверх кривую (то есть, если потребление углерода в восстановительном газе составляет заданное значение, то отображается максимальное значение).[0017] The present inventors conducted a study on the correlation between InputΔC and carbon consumption in the reducing gas, and found that the correlation between InputΔC and carbon consumption in the reducing gas tends to change between the case where the C/H molar ratio of carbon atoms and hydrogen atoms in the reducing gas is 0.15 or higher, and the case where C/H is lower than 0.15. More specifically, if the C/H in the reducing gas is 0.15 or higher, the correlation between InputΔC and carbon consumption in the reducing gas is uniquely determined regardless of the type of reducing gas (in other words, regardless of the C/H in the reducing gas). On the other hand, when the C/H in the reducing gas is lower than 0.15, the correlation between InputΔC and carbon consumption in the reducing gas changes depending on the C/H in the reducing gas. It should be noted that in all cases, the correlation between InputΔC and carbon consumption in the reducing gas is plotted with an upward convex curve (i.e., if the carbon consumption in the reducing gas is the target value, then the maximum value is displayed).

[0018] Соответственно, путем получения корреляции между InputΔC и потреблением углерода в восстановительном газе заранее от C/H в восстановительном газе, потребление углерода в восстановительном газе может быть определено таким образом, что InputΔC является заранее заданным целевым значением или выше на основе корреляции. К тому же количество восстановительного газа, вдуваемого в доменную печь, можно регулировать на основе определенного потребления углерода в восстановительном газе и доли углерода в восстановительном газе. В результате, может быть получен желаемый InputΔC (то есть InputΔC, который является целевым значением или выше). То есть может быть получен желаемый эффект уменьшения расхода восстановительного материала, и дополнительно расход восстановительного материала может быть уменьшен более надежно. Кроме того, в соответствии с этой корреляцией, если потребление углерода в восстановительном газе составляет заданное значение, InputΔC показывает максимальное значение (конкретный график будет описан ниже). Соответственно, если потребление углерода в восстановительном газе определяют таким образом, что InputΔC близко к максимальному значению, расход восстановительного материала может быть более эффективно снижен. Кроме того, путем получения корреляции от C/H в восстановительном газе, количество вдуваемого восстановительного газа может быть определено на основе корреляции, соответствующей C/H в восстановительном газе. Авторы настоящего изобретения завершили настоящее изобретение на основе вышеописанных выводов.[0018] Accordingly, by obtaining a correlation between InputΔC and carbon consumption in the reducing gas in advance from C/H in the reducing gas, carbon consumption in the reducing gas can be determined such that InputΔC is a predetermined target value or higher based on the correlation. In addition, the amount of reducing gas blown into the blast furnace can be controlled based on a certain consumption of carbon in the reducing gas and the proportion of carbon in the reducing gas. As a result, a desired InputΔC (that is, an InputΔC that is a target value or higher) can be obtained. That is, the desired effect of reducing the consumption of the reducing material can be obtained, and further, the consumption of the reducing material can be reduced more reliably. In addition, according to this correlation, if the carbon consumption in the reducing gas is a predetermined value, InputΔC shows the maximum value (a specific graph will be described below). Accordingly, if the consumption of carbon in the reducing gas is determined such that InputΔC is close to the maximum value, the consumption of the reducing material can be more efficiently reduced. In addition, by obtaining a correlation from C/H in the reducing gas, the amount of injected reducing gas can be determined based on the correlation corresponding to C/H in the reducing gas. The inventors of the present invention have completed the present invention based on the above findings.

[0019] Краткое изложение настоящего изобретения заключается в следующем.[0019] A summary of the present invention is as follows.

[0020] В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения предложен способ эксплуатации доменной печи, в котором восстановительный газ, включающий в себя атомы водорода и атомы углерода, вдувают в доменную печь, причем способ включает в себя: получение корреляции между потреблением углерода в восстановительном газе и уменьшением InputΔC в удельном потреблении углерода, вызванном вдуванием восстановительного газа в доменную печь, от молярного отношения C/H атомов углерода к атомам водорода в восстановительном газе; определение потребления углерода в восстановительном газе, где уменьшение InputΔC в удельном потреблении углерода является заданным целевым значением или выше на основе корреляции, полученной от C/H; и регулирование количества восстановительного газа, вдуваемого в доменную печь, на основе определенного потребления углерода в восстановительном газе и доли углерода в восстановительном газе.[0020] In accordance with one aspect of the present invention, there is provided a method for operating a blast furnace, wherein a reducing gas including hydrogen atoms and carbon atoms is blown into the blast furnace, the method including: correlating carbon consumption in the reducing gas and a decrease in InputΔC in specific carbon consumption caused by the injection of reducing gas into the blast furnace from the molar ratio C/H of carbon atoms to hydrogen atoms in the reducing gas; determining carbon consumption in the reducing gas, where the decrease in InputΔC in specific carbon consumption is a predetermined target value or higher based on the correlation obtained from C/H; and adjusting the amount of reducing gas blown into the blast furnace based on the determined carbon consumption in the reducing gas and the proportion of carbon in the reducing gas.

[0021] В настоящем документе молярное отношение C/H атомов углерода к атомам водорода в восстановительном газе может составлять 0,15 или выше.[0021] Herein, the C/H molar ratio of carbon atoms to hydrogen atoms in the reducing gas may be 0.15 or higher.

[0022] Кроме того, корреляция может быть представлена квадратичным выражением потребления углерода в восстановительном газе.[0022] In addition, the correlation can be represented by a quadratic expression of carbon consumption in the reducing gas.

[0023] Кроме того, корреляция может быть представлена с помощью Y=a1X²+b1X+c1 (где X представляет потребление углерода в восстановительном газе, Y представляет уменьшение InputΔC в удельном потреблении углерода, при этом все коэффициенты a1, b1 и c1 представляют значения, которые не зависят от молярного отношения C/H).[0023] In addition, the correlation can be represented by Y=a1X ² +b1X+c1 (where X represents the carbon consumption in the reducing gas, Y represents the decrease in InputΔC in the specific carbon consumption, with all coefficients a1, b1 and c1 representing the values , which do not depend on the C/H molar ratio).

[0024] Кроме того, потребление углерода в восстановительном газе может быть установлено в диапазоне от 21 кг/т чугуна до 107 кг/т чугуна.[0024] In addition, the consumption of carbon in the reducing gas can be set in the range from 21 kg/t iron to 107 kg/t iron.

[0025] Кроме того, потребление углерода в восстановительном газе может быть установлено в диапазоне от 21 кг/т чугуна до 65 кг/т чугуна.[0025] In addition, the consumption of carbon in the reducing gas can be set in the range from 21 kg/t iron to 65 kg/t iron.

[0026] Кроме того, молярное отношение C/H атомов углерода к атомам водорода в восстановительном газе может быть выше 0 и ниже 0,15.[0026] In addition, the molar ratio C/H of carbon atoms to hydrogen atoms in the reducing gas may be above 0 and below 0.15.

[0027] Кроме того, молярное отношение C/H атомов углерода к атомам водорода в восстановительном газе может составлять 0,13 или ниже.[0027] In addition, the C/H molar ratio of carbon atoms to hydrogen atoms in the reducing gas may be 0.13 or lower.

[0028] Кроме того, молярное отношение C/H атомов углерода к атомам водорода в восстановительном газе может составлять 0,10 или ниже.[0028] In addition, the C/H molar ratio of carbon atoms to hydrogen atoms in the reducing gas may be 0.10 or lower.

[0029] К тому же корреляция может быть представлена Y=a2X²+b2X+c2 (где X представляет потребление углерода в восстановительном газе, Y представляет уменьшение InputΔC в удельном потреблении углерода, и, по меньшей мере, один из коэффициентов a2, b2 и c2 представляет функцию, включающую в себя молярное отношение C/H в качестве переменной).[0029] In addition, the correlation can be represented by Y=a2X ² +b2X+c2 (where X represents the carbon consumption in the reducing gas, Y represents the decrease in InputΔC in the specific carbon consumption, and at least one of the coefficients a2, b2 and c2 is a function including the C/H molar ratio as a variable).

[0030] К тому же, когда восстановительный газ вдувается в доменную печь, температура пламени может быть отрегулирована, чтобы она была 2000°C или выше.[0030] In addition, when the reducing gas is blown into the blast furnace, the flame temperature can be adjusted to be 2000°C or higher.

[0031] К тому же для регулировки температуры пламени на 2000°C или выше может быть скорректировано, по меньшей мере, одно из объема дутья или коэффициента обогащения дутья кислородом при горячем дутье.[0031] In addition, to adjust the flame temperature to 2000° C. or higher, at least one of the blast volume or the hot blast oxygen enrichment ratio can be adjusted.

[0032] Кроме того, восстановительный газ может быть выбран из группы, состоящей из коксового газа, природного газа, подвергнутого риформингу колошникового газа (BFG, blast-furnace gas), коммунального газа, смешанного из них газа, а также водородного смешанного газа, полученного путем смешивания с ними газообразного водорода.[0032] In addition, the reducing gas may be selected from the group consisting of coke oven gas, natural gas, reformed top gas (BFG, blast-furnace gas), utility gas, blended gas thereof, and hydrogen blended gas produced by mixing hydrogen gas with them.

ЭФФЕКТЫ ИЗОБРЕТЕНИЯEFFECTS OF THE INVENTION

[0033] В соответствии с аспектом настоящего изобретения может быть получен желаемый эффект уменьшения расхода восстановительного материала.[0033] According to an aspect of the present invention, the desired effect of reducing the consumption of the reducing material can be obtained.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

[0034] Фиг.1 представляет собой график, показывающий корреляцию между InputΔC и потреблением углерода (кг/т чугуна) в восстановительном газе от C/H в восстановительном газе.[0034] FIG. 1 is a graph showing the correlation between InputΔC and carbon consumption (kg/t pig iron) in the reducing gas versus C/H in the reducing gas.

Фиг.2 представляет собой график, показывающий зависимость между степенью водородного восстановления и количеством водорода, подаваемого (Нм³/т чугуна) в доменную печь на тонну расплавленного железа.2 is a graph showing the relationship between the degree of hydrogen reduction and the amount of hydrogen supplied (Nm ³ /t iron) to the blast furnace per ton of molten iron.

Фиг.3 представляет собой график, показывающий зависимость между степенью прямого восстановления и количеством водорода, подаваемого (Нм³/т чугуна) в доменную печь на тонну расплавленного железа.3 is a graph showing the relationship between the degree of direct reduction and the amount of hydrogen supplied (Nm ³ /t pig iron) to the blast furnace per ton of molten iron.

ВАРИАНТЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯEMBODIMENTS FOR CARRYING OUT THE INVENTION

[0035] Далее в настоящем документе будет подробно описан предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения. В следующем варианте осуществления диапазон числовых ограничений, представленный с использованием "до", относится к диапазону, включающему в себя числовые значения до и после "до" в качестве нижнего предела и верхнего предела. Числовое значение, показанное вместе с "больше" или "меньше", не входит в числовой диапазон.[0035] Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail. In the following embodiment, the range of numerical restrictions represented using "to" refers to a range including the numerical values before and after "to" as the lower limit and the upper limit. The numeric value shown with "greater than" or "less than" is not in the numeric range.

[0036] 1. Корреляция между InputΔC и потреблением углерода в восстановительном газе[0036] 1. Correlation between InputΔC and carbon consumption in the reducing gas

Во-первых, корреляция между InputΔC и потреблением углерода в восстановительном газе, выдуваемом из фурмы (в дальнейшем корреляция будет также называться как "корреляция ΔC-восстановительный газ") будет описана на основе фиг.1. На фиг. 1 вертикальная ось (ось y) представляет InputΔC(%), а горизонтальная ось (ось x) представляет потребление углерода (кг/т чугуна) в восстановительном газе.First, the correlation between InputΔC and carbon consumption in the reducing gas blown from the lance (hereinafter, the correlation will also be referred to as "ΔC-reducing gas correlation") will be described based on FIG. In FIG. 1, the vertical axis (y-axis) represents Input∆C(%) and the horizontal axis (x-axis) represents the carbon consumption (kg/t pig iron) in the reducing gas.

[0037][0037]

В настоящем документе InputΔC можно определить как долю уменьшения удельного расхода углерода, вызванного вдуванием восстановительного газа в доменную печь. Если InputC базовой работы представлен с помощью A (кг/т чугуна), а InputC работы, в которой вдувается заданное количество восстановительного газа, представлен как B (кг/т чугуна), InputΔC представлен следующим численным выражением (2). Следует отметить, что InputΔC базовой работы на фиг.1 равно 0,0. Конечно, InputΔC не ограничивается будучи представленным следующим численным выражением (2). Например, разница (A-B) между A и B может быть получена как InputΔC.In this document, InputΔC can be defined as the fraction of the reduction in specific carbon consumption caused by injection of the reducing gas into the blast furnace. If the InputC of the base job is represented by A (kg/t iron) and the InputC of the job in which a given amount of reducing gas is injected is B (kg/t iron), InputΔC is represented by the following numerical expression (2). It should be noted that the InputΔC of the base operation in FIG. 1 is 0.0. Of course, InputΔC is not limited to being represented by the following numerical expression (2). For example, the difference (A-B) between A and B can be obtained as InputΔC.

InputΔC=(A-B)/A×100 (%) (2)InputΔC=(A-B)/A×100 (%) (2)

[0038] Потребление углерода в восстановительном газе относится к потреблению углерода, подаваемого в доменную печь с помощью восстановительного газа, выдуваемого из фурмы, как описано выше, и может быть получено путем умножения доли углерода (кг/Нм³) в восстановительном газе на объем восстановительного газа (Нм³/т чугуна) на тонну расплавленного железа.[0038] The consumption of carbon in the reducing gas refers to the consumption of carbon supplied to the blast furnace by the reducing gas blown from the tuyere as described above, and can be obtained by multiplying the proportion of carbon (kg/Nm ³ ) in the reducing gas by the volume of the reducing gas (Nm ³ /t pig iron) per ton of molten iron.

[0039] Восстановительный газ вдувают в доменную печь из фурмы, предусмотренной в доменной печи. Восстановительный газ включает в себя восстановительные компоненты, которые восстанавливают железосодержащие материалы в доменной печи. В настоящем документе восстановительные компоненты согласно варианту осуществления включают в себя не только компонент (например, газообразный СО или газообразный водород), который может сам по себе восстанавливать железосодержащие материалы, но также компонент (например, газообразный СО₂ или углеводородный газ), который может производить восстановительный газ посредством реакции в доменной печи (например, в реакции с коксом, пылевидным углем или т.п. или разложением).[0039] The reducing gas is blown into the blast furnace from a tuyere provided in the blast furnace. The reducing gas includes reducing components that reduce iron-bearing materials in a blast furnace. Herein, the reducing components according to an embodiment include not only a component (for example, CO gas or hydrogen gas) that can itself reduce iron-containing materials, but also a component (for example, CO ₂ gas or hydrocarbon gas) that can produce reducing gas by reaction in a blast furnace (for example, by reaction with coke, pulverized coal or the like, or decomposition).

[0040] Корреляцию ΔC-восстановительный газ, показанную на фиг.1, получают путем проведения, например, моделирования эксплуатации доменной печи. Как моделирование эксплуатации доменной печи может использоваться, например, так называемая "Blast Furnace Mathematical Model" Kouji TAKATANI, Takanobu INADA, Yutaka UJISAWA, "Three-dimensional Dynamic Simulator for Blast Furnace", ISIJ International, Vol. 39 (1999), No.1, p.15 to 22. В этой математической модели доменной печи внутренняя область доменной печи разделена в направлении высоты, радиальном направлении, а также окружном направлении, для определения множества ячеек (небольших областей), при этом моделируется поведение каждой из ячеек. Краткое описание моделирования эксплуатации доменной печи выглядит следующим образом. То есть моделирование эксплуатации доменной печи выполняют с использованием различных случаев, когда C/H в восстановительном газе и количество вдуваемого восстановительного газа (его количество, вдуваемое на тонну расплавленного железа) отличаются друг от друга. Случаи также включают в себя базовую работу (случай, когда объем уменьшающегося газа равен 0). При этом условия эксплуатации регулируют таким образом, чтобы температура пламени и температура расплавленного железа были как можно более постоянными в этих случаях. Например, может быть скорректировано, по меньшей мере, одно из объема дутья или коэффициента обогащения дутья кислородом при горячем дутье. В настоящем документе температура пламени относится к внутрипечной температуре в концевой части наконечника фурмы на внутренней части печи, и также будет называться "температура наконечника фурмы". В реальной работе температуру пламени вычисляют как теоретическую температуру горения в наконечнике фурмы в соответствии с уравнением Ламма (Lamm), описанным в "Ironmaking Handbook" (Chijinshokan Co., Ltd.), Akitoshi SHIGEMI. Горячее дутье, вдуваемое в доменную печь, представляет собой газ, содержащий воздух. Горячее дутье может содержать гигроскопичную влагу и быть обогащенным кислородом, в дополнение к воздуху. Схематически, коэффициент обогащения дутья кислородом относится к объемной доле кислорода в горячем дутье по отношению к общему объему горячего дутья и представлен как "Коэффициент обогащения дутья кислородом (%)={(Объем дутья [Нм³/мин]×0,21+Количество обогащающего кислорода [Нм³/мин] /(Объем дутья [Нм³/мин]+Количество обогащающего кислорода [Нм₃/мин])}×100-21. К тому же, регулирование вышеописанных факторов или вместо него, по меньшей мере, одного из расхода кокса или пылевидного угля можно скорректировать. В результате, в каждом конкретном случае получают InputΔC и потребление углерода в восстановительном газе. Кстати, точка, представляющая InputΔC и потребление углерода в восстановительном газе в каждом из случаев, нанесена на плоскость xy, показанную на фиг.1. Точки P1-P8 являются примерами нанесенных точек. Построенную по точкам кривую каждого из участков получают с использованием метода аппроксимации, такого как метод наименьших квадратов или т.п. Эти построенные по экспериментальным точкам кривые образуют график, показывающий корреляцию ΔC-восстановительный газ. Графики L1-L5 являются примерами графика, показывающего корреляцию ΔC-восстановительный газ.[0040] The ΔC-reducing gas correlation shown in FIG. 1 is obtained by performing, for example, a blast furnace operation simulation. How blast furnace operation simulation can be used, for example, the so-called "Blast Furnace Mathematical Model" by Kouji TAKATANI, Takanobu INADA, Yutaka UJISAWA, "Three-dimensional Dynamic Simulator for Blast Furnace", ISIJ International, Vol. 39 (1999), No.1, p.15 to 22. In this mathematical model of a blast furnace, the interior of a blast furnace is divided in the height direction, the radial direction, and the circumferential direction to define a plurality of cells (small areas), while modeling the behavior of each cell. A brief description of the blast furnace operation simulation is as follows. That is, the operation simulation of the blast furnace is performed using various cases where the C/H in the reducing gas and the injection amount of the reducing gas (the amount injected per ton of molten iron) are different from each other. The cases also include base work (the case where the volume of the decreasing gas is 0). In this case, the operating conditions are regulated in such a way that the temperature of the flame and the temperature of the molten iron are as constant as possible in these cases. For example, at least one of the blast volume or the hot blast oxygen enrichment factor can be adjusted. In this document, the flame temperature refers to the in-furnace temperature at the tip of the lance on the inside of the furnace, and will also be referred to as "lance tip temperature". In actual work, the flame temperature is calculated as the theoretical combustion temperature at the lance tip according to the Lamm equation described in "Ironmaking Handbook" (Chijinshokan Co., Ltd.), Akitoshi SHIGEMI. The hot blast blown into the blast furnace is a gas containing air. The hot blast may contain hygroscopic moisture and be enriched with oxygen, in addition to air. Schematically, the oxygen enrichment ratio of the blast refers to the volume fraction of oxygen in the hot blast relative to the total volume of the hot blast, and is represented as "Oxygen enrichment ratio of the blast (%)={(Blast volume [Nm ³ /min]×0.21+Amount of oxygen enrichment oxygen [Nm ³ /min] /(Blow volume [Nm ³ /min]+Amount of enriching oxygen [Nm ₃ /min])}×100-21. from the consumption of coke or pulverized coal can be corrected.As a result, in each case, InputΔC and consumption of carbon in the reducing gas are obtained.By the way, the point representing the InputΔC and carbon consumption in the reducing gas in each case is plotted on the xy plane shown in Fig. .1 Points P1-P8 are examples of plotted points.The plotted curve of each section is obtained using an approximation method such as least squares or the like. At the experimental points, the curves form a graph showing the ΔC-reducing gas correlation. Graphs L1-L5 are examples of a graph showing ΔC-reducing gas correlation.

[0041] 1-1. Случай, когда C/H составляет 0,15 или выше[0041] 1-1. Case where C/H is 0.15 or higher

Как описано выше, корреляция между InputΔC и потреблением углерода в восстановительном газе, то есть корреляция ΔC-восстановительный газ, имеет тенденцию изменяться между случаем, когда молярное отношение C/H атомов углерода к атомам водорода в восстановительном газе составляет 0,15 или выше, и случаем, когда C/H ниже 0,15. Поэтому, во-первых, корреляция ΔC-восстановительный газ в случае, когда C/H составляет 0,15 или выше, будет описана на основе точек P1-P4 и графика L1.As described above, the correlation between InputΔC and carbon consumption in the reducing gas, that is, the ΔC-reducing gas correlation, tends to change between the case where the C/H molar ratio of carbon atoms to hydrogen atoms in the reducing gas is 0.15 or higher, and when C/H is below 0.15. Therefore, firstly, the ΔC-reducing gas correlation in the case where the C/H is 0.15 or higher will be described based on the points P1 to P4 and the graph L1.

[0042] В настоящем документе точка P1 представляет InputΔC и потребление углерода в восстановительном газе при базовой работе (работа, когда восстановительный газ не вдувают), точки P2 и P4 представляют InputΔC и потребление углерода в восстановительном газе при работе, когда вдувают коксовый газ (COG, C/H=0,186) в качестве восстановительного газа, а точка P3 представляет InputΔC и потребление углерода в восстановительном газе при работе, когда вдувают природный газ (C/H=0,25) в качестве восстановительного газа. Точки P1-P3 были получены с использованием того же метода, что и в примере 1, описанном ниже. Точка P4 была получена с использованием того же метода, что и в примере 1, за исключением того, что температура пламени была установлена равной 2085°C или 2315°C. График L1 представляет собой график, показывающий построенную по экспериментальным точкам кривую из точек от P1 до P4, то есть корреляцию ΔC-восстановительный газ.[0042] Herein, point P1 represents InputΔC and carbon consumption in the reducing gas at base operation (operation when no reducing gas is blown in), points P2 and P4 represent InputΔC and carbon consumption in the reducing gas during operation when coke oven gas (COG) is blown in , C/H=0.186) as the reducing gas, and point P3 represents InputΔC and carbon consumption in the reducing gas during operation when natural gas (C/H=0.25) is injected as the reducing gas. Points P1-P3 were obtained using the same method as in example 1 described below. Point P4 was obtained using the same method as in example 1, except that the flame temperature was set to 2085°C or 2315°C. Plot L1 is a plot showing a curve plotted from experimental points from points P1 to P4, that is, ΔC-reducing gas correlation.

[0043] Примеры восстановительного газа, где C/H составляет 0,15 или выше, включают в себя COG, природный газ, коммунальный газ и т.п. Восстановительным газом может быть газ, полученный путем риформинга колошникового газа (BFG), (газ, полученный путем удаления водяного пара и газообразного CO₂ из колошникового газа). Среди них предпочтителен восстановительный газ, включающий в себя углеводородный газ, то есть COG, природный газ, коммунальный газ или т.п. Когда используют этот восстановительный газ, углеводородный газ сжигается в печи для выработки тепла сгорания. Поэтому можно ожидать дополнительного уменьшения расхода восстановительного материала. Кроме того, на чугунолитейном заводе, где имеется коксовая печь, энергия может быть обеспечена от самого чугунолитейного завода путем использования COG. COG более предпочтителен по сравнению с другими восстановительными газами с точки зрения затрат. Верхний предел C/H особо не ограничивается и, например, может составлять 0,3 или менее.[0043] Examples of the reducing gas where C/H is 0.15 or higher include COG, natural gas, utility gas, and the like. The reducing gas may be a top gas (BFG) reforming gas (a gas obtained by removing steam and CO ₂ gas from the top gas). Among them, a reducing gas including a hydrocarbon gas such as COG, natural gas, utility gas or the like is preferable. When this reducing gas is used, the hydrocarbon gas is burned in a furnace to generate heat of combustion. Therefore, an additional reduction in the consumption of reducing material can be expected. In addition, in an iron foundry that has a coke oven, power can be provided from the iron foundry itself by using COG. COG is more cost effective than other reducing gases. The upper limit of C/H is not particularly limited, and may be 0.3 or less, for example.

[0044] Состав COG, использованный для получения данных точек P2 и P4, показан в таблице 1, а состав природного газа, использованного для получения данных точки P3, показан в таблице 2. Эти составы были определены с помощью газовой хроматографии, масс-спектрометра или т.п. Численные значения каждого из компонентов, показанные в таблицах 1 и 2, представляют собой молярное отношение (более конкретно, отношение молярных концентраций (моль/л)). Следует отметить, что C представляет собой долю углерода (кг/Нм³) в восстановительном газе. C/H в COG, имеющем состав, показанный в таблице 1 ниже, составляет 0,185. Пример расчета выглядит следующим образом.[0044] The composition of COG used to obtain the P2 and P4 data is shown in Table 1, and the composition of the natural gas used to obtain the P3 data is shown in Table 2. These compositions were determined using gas chromatography, mass spectrometer, or etc. The numerical values of each of the components shown in tables 1 and 2 represent a molar ratio (more specifically, the ratio of molar concentrations (mol/l)). It should be noted that C represents the proportion of carbon (kg/Nm ³ ) in the reducing gas. The C/H in COG having the composition shown in Table 1 below is 0.185. An example calculation is as follows.

(0,065+0,025+0,292+0,02×2+0,008×2)/(0,535×2+0,292×4+0,02×4+0,008×6)=0,185(0.065+0.025+0.292+0.02×2+0.008×2)/(0.535×2+0.292×4+0.02×4+0.008×6)=0.185

[0045] К тому же, C/H природного газа, имеющего состав, показанный в таблице 2 ниже, составляет 0,271. Пример расчета выглядит следующим образом.[0045] In addition, the C/H of natural gas having the composition shown in Table 2 below is 0.271. An example calculation is as follows.

(0,85+0,03×2+0,12×2)/(0,85×4+0,03×4+0,12×6)=0,271(0.85+0.03×2+0.12×2)/(0.85×4+0.03×4+0.12×6)=0.271

[0046] Таблица 1[0046] Table 1

Пример состава коксового газа COGExample of COG Composition COCO CO₂ _CO2 H₂ _H2 N₂ N ₂ CH₄ CH ₄ C₂H₄ C ₂ H ₄ C₂H₆ C ₂ H ₆ CC C/HC/H (-)(-) (-)(-) (-)(-) (-)(-) (-)(-) (-)(-) (-)(-) (кг/Нм³)(kg/Nm ³ ) (-)(-) 0,0650.065 0,0250.025 0,5350.535 0,0550.055 0,2920.292 0,020.02 0,0080.008 0,230.23 0,1850.185

[0047] Таблица 2[0047] Table 2

Пример состава природного газаAn example of the composition of natural gas CH₄ CH ₄ C₂H₄ C ₂ H ₄ C₂H₆ C ₂ H ₆ CC C/HC/H (-)(-) (-)(-) (-)(-) (кг/Нм³)(kg/Nm ³ ) (-)(-) 0,850.85 0,030.03 0,120.12 0,620.62 0,2710.271

[0048] Как можно видеть из фиг.1, точки P1-P4 присутствуют по существу на одном и том же графике L1. Соответственно, получая потребление углерода в восстановительном газе независимо от типа восстановительного газа (другими словами, независимо от C/H в восстановительном газе), InputΔC может быть определено однозначно. То есть InputΔC и потребление углерода в восстановительном газе имеют корреляцию, которая не зависит от C/H, эта корреляция представлена графиком L1. Кроме того, когда принимается во внимание тот факт, что точка P4 присутствует на графике L1, можно сказать, что корреляция также не зависит от температуры пламени.[0048] As can be seen from figure 1, points P1-P4 are present essentially on the same chart L1. Accordingly, by obtaining the carbon consumption in the reducing gas regardless of the type of reducing gas (in other words, regardless of the C/H in the reducing gas), InputΔC can be uniquely determined. That is, InputΔC and carbon consumption in the reducing gas have a correlation that is independent of C/H, this correlation is represented by the plot L1. In addition, when the fact that point P4 is present on the L1 graph is taken into account, it can be said that the correlation is also independent of the flame temperature.

[0049] Поскольку график L1 представлен выпуклым вверх графиком, потребление углерода в восстановительном газе представляют квадратичным выражением. Например, график L1 представлен численным выражением Y=a1X²+b1X+c1. X представляет потребление углерода в восстановительном газе, а Y представляет InputΔC. Все коэффициенты a1, b1 и c1 представляют собой значения, которые не зависят от молярного отношения C/H. В примере на фиг.1 график L1 представлен численным выражением[0049] Since the graph L1 is represented by an upward convex graph, the carbon consumption in the reducing gas is represented by a quadratic expression. For example, the graph L1 is represented by the numerical expression Y=a1X ² +b1X+c1. X represents carbon consumption in the reducing gas and Y represents InputΔC. All coefficients a1, b1 and c1 are values that are independent of the C/H molar ratio. In the example of figure 1, the graph L1 is represented by a numerical expression

Y=-0,0014X²+0,194X (то есть a1=-0,0014, b1=0,194, c1=0). Конечно, график L1 не ограничивается представлением этого численного выражения.Y=-0.0014X ² +0.194X (i.e. a1=-0.0014, b1=0.194, c1=0). Of course, the L1 plot is not limited to representing this numerical expression.

[0050] Согласно графику L1, если потребление углерода в восстановительном газе находится в диапазоне 65 кг/т чугуна или ниже, то InputΔC имеет положительную корреляцию с потреблением углерода в восстановительном газе, а если потребление углерода в восстановительном газе находится в диапазоне выше 65 кг/т чугуна, то InputΔC имеет отрицательную корреляцию с потреблением углерода в восстановительном газе. К тому же, если потребление углерода в восстановительном газе составляет примерно 65 кг/т чугуна, то InputΔC показывает максимальное значение. Соответственно, если потребление углерода в восстановительном газе определяется таким образом, что InputΔC близко к максимальному значению, то расход восстановительного материала может быть дополнительно уменьшен.[0050] According to graph L1, if the carbon consumption in the reducing gas is in the range of 65 kg/t hot metal or lower, then InputΔC has a positive correlation with the carbon consumption in the reducing gas, and if the carbon consumption in the reducing gas is in the range above 65 kg/ tons of pig iron, then InputΔC has a negative correlation with carbon consumption in the reducing gas. In addition, if the consumption of carbon in the reducing gas is approximately 65 kg/t pig iron, then InputΔC shows the maximum value. Accordingly, if the consumption of carbon in the reducing gas is determined such that InputΔC is close to the maximum value, then the consumption of the reducing material can be further reduced.

[0051] Более конкретно, когда потребление углерода в восстановительном газе находится в диапазоне от 21 кг/т чугуна до 107 кг/т чугуна, InputΔC составляет приблизительно 4,0% или выше. В этом случае, например, предполагая, что расход восстановительного материала при базовой работе составляет от 375 кг/т чугуна до 500 кг/т чугуна, расход восстановительного материала уменьшается примерно на 15 кг/т чугуна-20 кг/т чугуна или более. Это уменьшение является существенным значением с учетом ежедневных колебаний расхода восстановительного материала, при этом можно ожидать эффективности снижения расхода восстановительного материала. Соответственно, потребление углерода в восстановительном газе составляет предпочтительно от 21 кг/т чугуна до 107 кг/т чугуна.[0051] More specifically, when the consumption of carbon in the reducing gas is in the range of 21 kg/t iron to 107 kg/t iron, InputΔC is about 4.0% or higher. In this case, for example, assuming that the consumption of reducing material in the base operation is from 375 kg/t of iron to 500 kg/t of iron, the consumption of reducing material is reduced by about 15 kg/t of iron-20 kg/t of iron or more. This reduction is significant given the daily fluctuations in the consumption of the reductant, and can be expected to be effective in reducing the consumption of the reductant. Accordingly, the consumption of carbon in the reducing gas is preferably 21 kg/t iron to 107 kg/t iron.

[0052] В настоящем документе, если потребление углерода в восстановительном газе составляет примерно 65 кг/т чугуна, InputΔC показывает максимальное значение, а если потребление углерода в восстановительном газе превышает 65 кг/т чугуна, то InputΔC начинает уменьшаться. То есть эффект от уменьшения InputC теряется. Например, предполагается, что причина этого заключается в том, что потребление углерода в восстановительном газе чрезмерно велико по сравнению с количеством, необходимым для внутрипечного восстановления, таким образом, что коэффициент использования газа уменьшается или что, хотя количество вдуваемого восстановительного газа увеличивается вместе с увеличением потребления углерода в восстановительном газе, при условии, что температура пламени постоянна, коэффициент обогащения дутья кислородом увеличивается вместе с увеличением количества вдуваемого восстановительного газа и количество газа, вдуваемого в доменную печь через воздухоподогреватель, уменьшается таким образом, что энтальпия сухого воздуха уменьшается или т.п. Соответственно, потребление углерода в восстановительном газе составляет более предпочтительно 65 кг/т чугуна или ниже, то есть от 21 кг/т чугуна до 65 кг/т чугуна. В этом случае InputΔC может быть сделано высоким (в частности, 4,0% или выше) при меньшем количестве вдуваемого восстановительного газа.[0052] Here, if the carbon consumption in the reducing gas is about 65 kg/t iron, InputΔC shows the maximum value, and if the carbon consumption in the reducing gas exceeds 65 kg/t iron, then InputΔC starts to decrease. That is, the effect of reducing InputC is lost. For example, it is assumed that the reason for this is that the consumption of carbon in the reducing gas is excessively large compared to the amount required for in-furnace reduction, such that the gas utilization rate decreases, or that although the amount of injected reducing gas increases along with an increase in consumption carbon in the reducing gas, provided that the flame temperature is constant, the oxygen enrichment ratio of the blast increases along with the increase in the amount of reducing gas injected, and the amount of gas injected into the blast furnace through the air preheater decreases so that the enthalpy of dry air decreases or the like. Accordingly, the consumption of carbon in the reducing gas is more preferably 65 kg/t iron or less, that is, 21 kg/t iron to 65 kg/t iron. In this case, InputΔC can be made high (particularly 4.0% or higher) with less reducing gas injected.

[0053] К тому же, если используют восстановительный газ, в котором доля углерода (кг/Нм³) низкая (в частности, восстановительный газ, в котором доля углерода ниже 0,6 кг/Нм³), то из-за ограничений эксплуатации может быть случай, когда потребление углерода в восстановительном газе составляет предпочтительно 65 кг/т чугуна или ниже. В дальнейшем в этом документе будет подробно описана причина этого.[0053] In addition, if a reducing gas in which the carbon fraction (kg/Nm ³ ) is low (in particular, a reducing gas in which the carbon fraction is lower than 0.6 kg/Nm ³ ) is used, due to operating limitations there may be a case where the consumption of carbon in the reducing gas is preferably 65 kg/t iron or less. The reason for this will be detailed later in this document.

[0054] При эксплуатации доменной печи необходимо, чтобы температура пламени поддерживалась на постоянном значении, которое равно заданному значению или выше него (здесь заданное значение изменяется в зависимости от различных факторов, но, вероятно, будет значение примерно 2000°C), насколько это возможно. Причина этого заключается в том, что, когда температура пламени ниже заданного значения, горючесть пылевидного угля снижается, и возникает проблема, в том, что, например, образуется несгоревший уголь и ухудшается внутрипечная проницаемость или в том, что только часть пылевидного угля, поданного в качестве восстановительного материала, может использоваться в качестве восстановительного газа (который образуется в печи) или т.п. Если доля углерода (кг/Нм³) в восстановительном газе, выдуваемом из фурмы, низкая, необходимо выдувать большое количество восстановительного газа, чтобы регулировать потребление углерода в восстановительном газе, чтобы оно было выше 65 кг/т чугуна. В результате, необходимо увеличивать коэффициент обогащения дутья кислородом при горячем дутье. Предполагается, что причина этого заключается в том, что, если коэффициент обогащения дутья кислородом не будет увеличен, может возникнуть ситуация, когда температура пламени не может поддерживаться на заданном значении или выше. Следует отметить, что поскольку коэффициент обогащения дутья кислородом увеличивается, доля кислорода в горячем дутье увеличивается таким образом, что вдувается чистый кислород. В это время коэффициент обогащения дутья кислородом достигает верхнего предела, и коэффициент обогащения дутья кислородом больше не может увеличиваться.[0054] When operating a blast furnace, it is necessary that the temperature of the flame is maintained at a constant value that is equal to or higher than the set value (here, the set value varies depending on various factors, but is likely to be about 2000°C), as far as possible . The reason for this is that when the flame temperature is lower than a predetermined value, the flammability of the pulverized coal decreases, and there is a problem that, for example, unburned coal is generated and the furnace permeability deteriorates, or that only a part of the pulverized coal supplied to as a reducing material, can be used as a reducing gas (which is generated in a furnace), or the like. If the proportion of carbon (kg/Nm ³ ) in the reducing gas blown from the lance is low, it is necessary to blow out a large amount of reducing gas in order to control the consumption of carbon in the reducing gas to be higher than 65 kg/t iron. As a result, it is necessary to increase the oxygen enrichment ratio of the blast when the blast is hot. It is believed that the reason for this is that if the oxygen enrichment ratio of the blast is not increased, a situation may arise where the flame temperature cannot be maintained at or above the set value. It should be noted that as the oxygen enrichment ratio of the blast increases, the proportion of oxygen in the hot blast increases so that pure oxygen is injected. At this time, the oxygen enrichment ratio of the blast reaches the upper limit, and the oxygen enrichment ratio of the blast can no longer be increased.

[0055] Например, когда потребление углерода в восстановительном газе регулируют до 83 кг/т чугуна с помощью COG, имеющего состав, показанный в таблице 1, необходимо вдувать COG при 350 Нм³/т чугуна. В этом случае, увеличивая коэффициент обогащения дутья кислородом, чтобы он был близок к верхнему пределу, температуру пламени можно поддерживать на заданном значении или выше. Однако, необходимо тщательно спроектировать рабочие элементы таким образом, чтобы температура пламени была очень близка к заданному значению, при этом необходимо тщательно контролировать элементы во время эксплуатации. Соответственно, работа может быть осуществлена, но для нее требуются время и усилия. Кроме того, если расход углерода в восстановительном газе составляет 95 кг/т чугуна, необходимо выдувать COG при 400 Нм³/т чугуна. В этом случае, даже если вдувают чистый кислород, то может возникнуть ситуация, когда температура пламени не может поддерживаться на заданном значении или выше. Если потребление углерода в восстановительном газе составляет 65 кг/т чугуна или ниже, то количество вдуваемого COG может быть сделано меньше 350 Нм³/т чугуна. Поэтому может быть задан допуск для коэффициента обогащения дутья кислородом и температуры пламени. Соответственно, если используют восстановительный газ, в котором доля углерода (кг/Нм³) низкая (в частности, восстановительный газ, в котором доля углерода ниже 0,6 кг/Нм³), потребление углерода в восстановительном газе составляет предпочтительно 65 кг/т чугуна или ниже.[0055] For example, when the carbon consumption in the reducing gas is adjusted to 83 kg/t iron with COG having the composition shown in Table 1, it is necessary to blow COG at 350 Nm ³ /t iron. In this case, by increasing the oxygen enrichment ratio of the blast to be close to the upper limit, the flame temperature can be maintained at or above the set value. However, it is necessary to carefully design the working elements so that the flame temperature is very close to the set value, and it is necessary to carefully control the elements during operation. Accordingly, the work can be done, but it takes time and effort. In addition, if the consumption of carbon in the reducing gas is 95 kg/t iron, it is necessary to blow COG at 400 Nm ³ /t iron. In this case, even if pure oxygen is blown in, there may be a situation where the flame temperature cannot be maintained at or above the set value. If the consumption of carbon in the reducing gas is 65 kg/t iron or lower, then the amount of injected COG can be made less than 350 Nm ³ /t iron. Therefore, a tolerance can be set for the oxygen enrichment factor of the blast and the flame temperature. Accordingly, if a reducing gas in which the carbon fraction (kg/Nm ³ ) is low (in particular, a reducing gas in which the carbon fraction is lower than 0.6 kg/Nm ³ ) is used, the carbon consumption of the reducing gas is preferably 65 kg/t cast iron or lower.

[0056] С другой стороны, если используют природный газ (доля углерода составляет 0,6 кг/Нм³ или выше), показанный в таблице 2, то в основном, описанные выше ограничения отсутствуют. Например, даже если потребление углерода в восстановительном газе составляет 100 кг/т чугуна, что намного выше, чем 65 кг/т чугуна, количество вдуваемого восстановительного газа должно составлять всего лишь примерно 170 Нм³/т чугуна. В этом случае, хотя речь идет об уменьшении температуры пламени, температуру пламени можно сделать равной заданному значению или выше за счет увеличения коэффициента обогащения дутья кислородом. Соответственно, потребление углерода в восстановительном газе может быть выше 65 кг/т чугуна.[0056] On the other hand, if natural gas (carbon fraction is 0.6 kg/Nm ³ or higher) shown in Table 2 is used, the limitations described above are basically not present. For example, even if the carbon consumption in the reducing gas is 100 kg/t hot metal, which is much higher than 65 kg/t hot metal, the amount of reducing gas injected should be only about 170 Nm ³ /t hot metal. In this case, although it is a question of reducing the flame temperature, the flame temperature can be made equal to or higher than the set value by increasing the oxygen enrichment ratio of the blast. Accordingly, the consumption of carbon in the reducing gas can be higher than 65 kg/t pig iron.

[0057][0057]

По вышеописанным причинам точка P2 отображена в диапазоне 65 кг/т чугуна или ниже, но точка P3 отображена в более широком диапазоне.For the reasons described above, point P2 is displayed in the range of 65 kg/t iron or lower, but point P3 is displayed in a wider range.

[0058] В условиях эксплуатации, исключая изменение условий, описанных выше условий, корреляция ΔC-восстановительный газ может незначительно отклоняться от графика L1. Однако даже в этом случае считают, что нет существенного колебания в предпочтительном диапазоне потребления углерода в восстановительном газе.[0058] Under operating conditions, except for changing the conditions described above, the ΔC-reducing gas correlation may slightly deviate from the L1 plot. However, even in this case, it is believed that there is no significant fluctuation in the preferred range of consumption of carbon in the reducing gas.

[0059] 1-2. Случай, когда C/H ниже 0,15[0059] 1-2. Case when C/H is below 0.15

Кстати, во-первых, корреляция ΔC-восстановительный газ в случае, когда C/H ниже 0,15, будет описана на основе точек P1 и P5-P8 и графиков L2-L5. Здесь точка P5 представляет InputΔC и потребление углерода в восстановительном газе в случае, если C/H в восстановительном газе составляет 0,054, точка P6 представляет собой InputΔC и потребление углерода в восстановительном газе в случае, если C/H в восстановительном газе составляет 0,097, точка P7 представляет InputΔC и потребление углерода в восстановительном газе в случае, если C/H в восстановительном газе составляет 0,137, и точка P8 представляет InputΔC и потребление углерода в восстановительном газе в случае, если C/H в восстановительном газе составляет 0,137, и точка P8 представляет InputΔC и потребление углерода в восстановительном газе в случае, когда C/H в восстановительном газе составляет 0,02. Точки P5-P8 были получены с использованием того же метода, что и в примере 2, описанном ниже. Графики L2-L5 являются графиками, показывающими построенные по экспериментальным точкам кривые с точками от P5 до P8, то есть корреляции ΔC- восстановительный газ, соответственно. Incidentally, firstly, the ΔC-reducing gas correlation in the case where C/H is lower than 0.15 will be described based on points P1 and P5-P8 and graphs L2-L5. Here, point P5 represents InputΔC and carbon consumption in the reducing gas in case the C/H in the reducing gas is 0.054, point P6 represents the InputΔC and carbon consumption in the reducing gas in case the C/H in the reducing gas is 0.097, point P7 represents InputΔC and carbon consumption in the reducing gas in case C/H in the reducing gas is 0.137, and point P8 represents InputΔC and carbon consumption in the reducing gas in case C/H in the reducing gas is 0.137, and point P8 represents InputΔC and carbon consumption in the reducing gas in the case where the C/H in the reducing gas is 0.02. Points P5-P8 were obtained using the same method as in example 2 described below. Graphs L2-L5 are graphs showing plotted curves from experimental points with points from P5 to P8, that is, ΔC-reducing gas correlations, respectively.

[0060] Авторы настоящего изобретения провели исследование восстановительного газа (например, COG, природного газа, коммунального газа и т.п.) в предшествующем уровне техники, и C/H в большей части восстановительных газов составляло 0,15 или выше. Следовательно, восстановительный газ, в котором C/H ниже 0,15, может быть получен, например, путем смешивания газообразного водорода с восстановительным газом, в котором C/H составляет 0,15 или выше. Восстановительный газ, в котором примешан газообразный водород, может быть любым, если это восстановительный газ, в котором C/H составляет 0,15 или выше, и примеры этого включают COG, природный газ, колошниковый газ, коммунальный газ и т.п. К тому же, способ получения восстановительного газа необязательно ограничивается этим способом. Например, восстановительный газ, в котором C/H ниже 0,15, может быть получен путем смешивания восстановительных газов, имеющих различные C/H (в частности, восстановительный газ, в котором C/H составляет 0,15 или выше, и восстановительный газ, в котором C/H ниже 0,02) друг с другом.[0060] The inventors of the present invention have studied the reducing gas (eg, COG, natural gas, utility gas, etc.) in the prior art, and the C/H in most of the reducing gases was 0.15 or higher. Therefore, a reducing gas in which C/H is lower than 0.15 can be obtained, for example, by mixing hydrogen gas with a reducing gas in which C/H is 0.15 or higher. The reducing gas in which hydrogen gas is mixed can be anything as long as it is a reducing gas in which C/H is 0.15 or higher, and examples thereof include COG, natural gas, top gas, utility gas, and the like. Also, the method for producing the reducing gas is not necessarily limited to this method. For example, a reducing gas in which C/H is less than 0.15 can be obtained by mixing reducing gases having different C/H (specifically, a reducing gas in which C/H is 0.15 or higher and a reducing gas , in which C/H is below 0.02) with each other.

[0061] Как ясно видно из фиг.1, точки P5-P8 присутствуют на графиках L2-L5, которые отличаются друг от друга, соответственно. Соответственно, если C/H в восстановительном газе ниже 0,15, корреляция ΔC-восстановительный газ изменяется в зависимости от C/H в восстановительном газе. То есть получая C/H в восстановительном газе и потребление углерода в восстановительном газе, InputΔC может быть определен однозначно. Таким образом, InputΔC и потребление углерода в восстановительном газе имеют корреляцию, которая зависит от C/H, и корреляция от C/H представлена, например, графиками L2-L5. Следует отметить, что все корреляции представлены выпуклыми вверх графиками (то есть, когда потребление углерода в восстановительном газе составляет заданное значение, отображается максимальное значение). Предполагается, что даже при колебаниях температуры пламени по существу нет влияния на корреляцию, как в случае, когда C/H составляет 0,15 или выше.[0061] As can be clearly seen from figure 1, the points P5-P8 are present on the graphs L2-L5, which differ from each other, respectively. Accordingly, if the C/H in the reducing gas is lower than 0.15, the ΔC-reducing gas correlation changes depending on the C/H in the reducing gas. That is, by obtaining the C/H in the reducing gas and the carbon consumption in the reducing gas, InputΔC can be uniquely determined. Thus, InputΔC and carbon consumption in the reducing gas have a correlation that depends on C/H, and the correlation on C/H is represented, for example, by plots L2-L5. It should be noted that all correlations are represented by upward curved graphs (i.e., when the carbon consumption in the reducing gas is at the target value, the maximum value is displayed). It is assumed that even when the flame temperature fluctuates, there is essentially no effect on the correlation, as is the case when the C/H is 0.15 or higher.

[0062] Поскольку графики L2-L5 представляют собой выпуклый вверх график, графики L2-L5 представлены квадратичным выражением потребления углерода в восстановительном газе. Например, графики L2-L5 представлены численным выражением Y=a2X²+b2X+c2. Для упрощения чертежа на фиг.1 не показан кривой участок, где InputΔC начинает уменьшаться. X представляет потребление углерода в восстановительном газе, а Y представляет InputΔC. Поскольку формы графиков L2-L5 меняются в зависимости от C/H в восстановительном газе, по меньшей мере, один из коэффициентов a2, b2 и c2 представляет собой функцию, включающую C/H в восстановительном газе в качестве переменной. Соответственно, если потребление углерода в восстановительном газе определяют таким образом, что InputΔC близок к максимальному значению, расход восстановительного материала может быть уменьшен дополнительно. Как описано выше, предполагается, что причина, по которой графики L2-L5 начинают уменьшаться от максимального значения, заключается в том, что потребление углерода в восстановительном газе чрезмерно велико по сравнению с количеством, требуемым для внутрипечного восстановления, таким образом, что коэффициент использования газа уменьшается или что, хотя количество вдуваемого восстановительного газа увеличивается вместе с увеличением потребления углерода в восстановительном газе, при условии, что температура пламени постоянна, коэффициент обогащения дутья кислородом увеличивается вместе с увеличением количества вдуваемого восстановительного газа, и количество газа, вдуваемого в доменную печь через воздухоподогреватель, уменьшается таким образом, что энтальпия сухого воздуха уменьшается, и т.п.[0062] Since plots L2-L5 are an upward convex plot, plots L2-L5 are represented by a quadratic expression of carbon consumption in the reducing gas. For example, graphs L2-L5 are represented by the numerical expression Y=a2X ² +b2X+c2. To simplify the drawing, FIG. 1 does not show the curve where InputΔC starts to decrease. X represents carbon consumption in the reducing gas and Y represents InputΔC. Since the shapes of the graphs L2-L5 change with C/H in the reducing gas, at least one of the coefficients a2, b2 and c2 is a function including C/H in the reducing gas as a variable. Accordingly, if the consumption of carbon in the reducing gas is determined such that InputΔC is close to the maximum value, the consumption of the reducing material can be further reduced. As described above, it is believed that the reason why the L2-L5 graphs start to decrease from the maximum value is that the carbon consumption in the reducing gas is excessively large compared to the amount required for intra-furnace reduction, such that the gas utilization factor decreases or that although the amount of reducing gas injected increases with increasing consumption of carbon in the reducing gas, provided that the flame temperature is constant, the oxygen enrichment ratio of the blast increases with the increase in the amount of reducing gas injected, and the amount of gas injected into the blast furnace through the air preheater , decreases in such a way that the enthalpy of dry air decreases, etc.

[0063] Графики L2-L5 будут описаны более подробно. В диапазоне потребления углерода в восстановительном газе, когда InputΔC не достигает максимального значения, поскольку C/H уменьшается, наклоны графиков L2-L5 увеличиваются. То есть увеличение InputΔC относительно единичного увеличения потребления углерода в восстановительном газе увеличивается. Соответственно, так как C/H в восстановительном газе уменьшается, InputΔC может эффективно увеличиваться. Более конкретно, C/H в восстановительном газе составляет предпочтительно 0,13 или ниже, более предпочтительно 0,10 или ниже, и еще более предпочтительно 0,05 или ниже. Нижний предел C/H особенно не ограничивается, если он выше 0.[0063] Schedules L2-L5 will be described in more detail. In the range of consumption of carbon in the reducing gas, when InputΔC does not reach the maximum value, as C/H decreases, the slopes of the graphs L2-L5 increase. That is, an increase in InputΔC relative to a unit increase in carbon consumption in the reducing gas increases. Accordingly, since the C/H in the reducing gas decreases, InputΔC can effectively increase. More specifically, the C/H in the reducing gas is preferably 0.13 or less, more preferably 0.10 or less, and even more preferably 0.05 or less. The lower limit of C/H is not particularly limited if it is higher than 0.

[0064] Как описано выше, существует корреляция между InputΔC и потреблением углерода в восстановительном газе. Эта корреляция, то есть корреляция ΔC-восстановительный газ, имеет тенденцию варьироваться между случаем, когда молярное отношение C/H атомов углерода к атомам водорода в восстановительном газе составляет 0,15 или выше, и случаем, когда C/H ниже 0,15. То есть, когда C/H в восстановительном газе составляет 0,15 или выше, корреляция ΔC-восстановительный газ однозначно определяется независимо от типа восстановительного газа (другими словами, независимо от C/H в восстановительном газе). С другой стороны, если C/H в восстановительном газе ниже 0,15, корреляция ΔC-восстановительный газ меняется в зависимости от C/H в восстановительном газе. Следует отметить, что во всех случаях корреляция между InputΔC и потреблением углерода в восстановительном газе представлена выпуклым вверх графиком (то есть, если потребление углерода в восстановительном газе является заданным значением, то отображается максимальное значение).[0064] As described above, there is a correlation between InputΔC and carbon consumption in the reducing gas. This correlation, that is, the ΔC-reducing gas correlation, tends to vary between the case where the C/H molar ratio of carbon atoms to hydrogen atoms in the reducing gas is 0.15 or higher and the case when C/H is lower than 0.15. That is, when the C/H in the reducing gas is 0.15 or higher, the ΔC-reducing gas correlation is uniquely determined regardless of the type of the reducing gas (in other words, regardless of the C/H in the reducing gas). On the other hand, if the C/H in the reducing gas is lower than 0.15, the ΔC-reducing gas correlation changes depending on the C/H in the reducing gas. It should be noted that in all cases, the correlation between InputΔC and carbon consumption in the reducing gas is represented by an upward curve (ie, if the carbon consumption in the reducing gas is the target value, then the maximum value is displayed).

[0065] Соответственно, заранее получая корреляцию ΔC-восстановительный газ от C/H в восстановительном газе, потребление углерода в восстановительном газе может быть определено таким образом, что InputΔC является заранее заданным целевым значением или выше на основе корреляции. Более того, количество восстановительного газа, вдуваемого в доменную печь, можно регулировать на основе определенного потребления углерода в восстановительном газе и доли углерода в восстановительном газе. В результате можно получить желаемый InputΔC (то есть InputΔC, который является целевым значением или выше). То есть можно получить желаемый эффект уменьшения расхода восстановительного материала, при этом в дальнейшем расход восстановительного материала может быть уменьшен более надежно. Способ эксплуатации доменной печи в соответствии с вариантом осуществления сделан на основе вышеописанных выводов.[0065] Accordingly, by obtaining a correlation of ΔC-reducing gas from C/H in the reducing gas in advance, carbon consumption in the reducing gas can be determined such that InputΔC is a predetermined target value or higher based on the correlation. Moreover, the amount of reducing gas blown into the blast furnace can be controlled based on a certain consumption of carbon in the reducing gas and the proportion of carbon in the reducing gas. As a result, the desired InputΔC (that is, an InputΔC that is the target value or higher) can be obtained. That is, the desired effect of reducing the consumption of the reducing material can be obtained, whereby the consumption of the reducing material can be reduced more reliably in the future. The operation method of the blast furnace according to the embodiment is made on the basis of the above-described conclusions.

[0066] В описанном выше примере корреляция ΔC-восстановительный газ получена путем осуществления моделирования эксплуатации доменной печи, но способ получения корреляции ΔC-восстановительный газ этим не ограничивается. Аналогично, при работе в реальной печи (включая реальную работу и испытательную работу) или при испытательной работе в экспериментальной доменной печи корреляция ΔC-восстановительный газ может быть получена путем вычисления InputΔC при изменении расхода углерода в восстановительном газе.[0066] In the above example, the ΔC-reducing gas correlation is obtained by performing a blast furnace operation simulation, but the method for obtaining the ΔC-reducing gas correlation is not limited to this. Similarly, when operating in a real furnace (including real operation and test operation) or during test operation in an experimental blast furnace, the ΔC-reducing gas correlation can be obtained by calculating InputΔC when changing the carbon flow rate in the reducing gas.

[0067] 2. Способ Эксплуатации Доменной Печи[0067] 2. Blast Furnace Operation Method

Далее будет описан способ эксплуатации доменной печи в соответствии с вариантом осуществления. Способ эксплуатации доменной печи в соответствии с вариантом осуществления включает в себя первый-третий процессы, описанные ниже.Next, a method for operating a blast furnace according to the embodiment will be described. The method for operating a blast furnace according to an embodiment includes the first to third processes described below.

[0068] 2-1. Первый процесс[0068] 2-1. First process

В первом процессе корреляцию ΔC-восстановительный газ получают в расчете на C/H в восстановительном газе. Способ получения корреляции ΔC-восстановительный газ (способ получения) особенно не ограничивается. Например, корреляция ΔC-восстановительный газ может быть получена путем проведения моделирования эксплуатации доменной печи. В качестве моделирования эксплуатации доменной печи можно использовать, например, так называемую работу "Blast Furnace Mathematical Model" Kouji TAKATANI, Takanobu INADA, Yutaka UJISAWA, "Three-dimensional Dynamic Simulator for Blast Furnace", ISIJ International, Vol. 39 (1999), No.1, p.15 to 22. В этой математической модели доменной печи внутренняя область доменной печи разделена в направлении высоты, радиальном направлении и окружном направлении для образования множества ячеек (небольших областей), при этом моделируется поведение каждой из ячеек. Расчетные условия моделирования эксплуатации доменной печи особенно не ограничиваются и определяются предпочтительно в зависимости от реальных условий эксплуатации. Например, температура пламени составляет предпочтительно 2000°C или выше. Следует отметить, что, как описано выше, даже при изменениях температуры пламени корреляция ΔC-восстановительный газ существенно не колеблется. При проведении моделирования эксплуатации доменной печи получена корреляция ΔC-восстановительный газ от C/H. То есть получается график, показывающий корреляцию ΔC-восстановительный газ. В настоящем документе, как описано выше, корреляция ΔC-восстановительный газ имеет тенденцию изменяться между случаем, когда C/H в восстановительном газе составляет 0,15 или выше, и случаем, когда C/H в восстановительном газе ниже 0,15. Поэтому предпочтительно, чтобы было получено множество типов корреляций ΔC- восстановительный газ в различных случаях.In the first process, the ΔC-reducing gas correlation is obtained based on the C/H in the reducing gas. The ΔC-reducing gas correlation obtaining method (obtaining method) is not particularly limited. For example, a ΔC-reducing gas correlation can be obtained by running simulations of blast furnace operation. As a simulation of the operation of a blast furnace, for example, the so-called work "Blast Furnace Mathematical Model" by Kouji TAKATANI, Takanobu INADA, Yutaka UJISAWA, "Three-dimensional Dynamic Simulator for Blast Furnace", ISIJ International, Vol. 39 (1999), No.1, p.15 to 22. In this mathematical model of a blast furnace, the interior of a blast furnace is divided in the height direction, the radial direction, and the circumferential direction to form a plurality of cells (small regions), and the behavior of each of the cells. The design conditions for blast furnace operation simulation are not particularly limited, and are preferably determined depending on actual operating conditions. For example, the flame temperature is preferably 2000°C or higher. It should be noted that, as described above, even with changes in flame temperature, the ΔC-reducing gas correlation does not fluctuate significantly. When simulating the operation of a blast furnace, a correlation was obtained between ΔC-reducing gas and C/H. That is, a graph showing the ΔC-reducing gas correlation is obtained. Here, as described above, the ΔC-reducing gas correlation tends to change between the case where the C/H in the reducing gas is 0.15 or higher and the case when the C/H in the reducing gas is lower than 0.15. Therefore, it is preferable that a plurality of types of ΔC-reducing gas correlations be obtained in different cases.

[0069] Способ получения корреляций ΔC-восстановительный газ будет описан более подробно. Моделирование эксплуатации доменной печи проводят с использованием различных случаев, когда C/H в восстановительном газе и количество вдуваемого восстановительного газа (его количество, вдуваемого на тонну расплавленного чугуна) отличаются друг от друга. Эти случаи также включают в себя базовую работу (работу, при которой объем восстановительного газа равен 0). В настоящем документе предпочтительно, чтобы условия вычисления (условия эксплуатации) были отрегулированы таким образом, чтобы в этих случаях температура пламени и температура расплавленного железа были как можно более постоянными. Для обеспечения постоянной температуры пламени можно регулировать, по меньшей мере, одно из объема дутья или коэффициента обогащения кислородом в горячем дутье. В дополнение или вместо регулирования вышеописанных факторов, по меньшей мере, одно из расхода кокса и пылевидного угля может быть отрегулировано. В результате, InputΔC и потребление углерода в восстановительном газе получают в каждом случае. Кстати, точка, представляющая InputΔC и потребление углерода в восстановительном газе в каждом из случаев, нанесена, например, на плоскость xy, показанную на фиг.1. Точки P1-P8 являются примерами нанесенных точек. Далее, используя метод аппроксимации, такой как метод наименьших квадратов, получают построенную по точкам кривую для каждого из участков. Эти построенные по точкам кривые образуют график, показывающий корреляцию ΔC-восстановительный газ. Графики L1-L5 являются примерами графика, показывающего корреляцию ΔC-восстановительный газ.[0069] The method for obtaining ΔC-reducing gas correlations will be described in more detail. Blast furnace operation simulation is carried out using different cases where the C/H in the reducing gas and the amount of reducing gas injected (the amount injected per ton of molten iron) are different from each other. These cases also include base work (work where the volume of reducing gas is 0). Here, it is preferable that the calculation conditions (operating conditions) be adjusted so that in these cases, the flame temperature and the temperature of the molten iron are as constant as possible. To ensure a constant flame temperature, at least one of the blast volume or the oxygen enrichment factor in the hot blast can be adjusted. In addition to or instead of adjusting the above factors, at least one of the coke and pulverized coal consumption can be adjusted. As a result, InputΔC and carbon consumption in the reducing gas are obtained in each case. Incidentally, a point representing InputΔC and carbon consumption in the reducing gas in each case is plotted on the xy plane shown in FIG. 1, for example. Points P1-P8 are examples of plotted points. Next, using an approximation method such as the least squares method, a point-by-point curve is obtained for each of the sections. These point-by-point curves form a graph showing the ΔC-reducing gas correlation. Graphs L1-L5 are examples of a graph showing ΔC-reducing gas correlation.

[0070] 2-2. Второй процесс[0070] 2-2. Second process

Во втором процессе потребление углерода в восстановительном газе, где InputΔC является заданным целевым значением или выше, определяют на основе корреляцию ΔC-восстановительный газ, полученной в первом процессе. То есть выбирают корреляцию ΔC-восстановительный газ, соответствующую C/H в восстановительном газе, который будет фактически использоваться, и потребление углерода в восстановительном газе, когда InputΔC является заранее заданным целевым значением или выше, определяют на основе выбранной корреляции ΔC-восстановительный газ. C/H в восстановительном газе может быть получено, например, путем определения состава восстановительного газа с использованием описанного выше способа определения и получения C/H на основе точно определенного состава восстановительного газа.In the second process, the consumption of carbon in the reducing gas, where InputΔC is a predetermined target value or higher, is determined based on the ΔC-reducing gas correlation obtained in the first process. That is, a ΔC-reducing gas correlation corresponding to the C/H in the reducing gas to be actually used is selected, and the carbon consumption of the reducing gas when InputΔC is a predetermined target value or higher is determined based on the selected ΔC-reducing gas correlation. C/H in the reducing gas can be obtained, for example, by determining the composition of the reducing gas using the above-described method for determining and obtaining C/H based on a well-defined composition of the reducing gas.

[0071] В настоящем документе, как описано выше, корреляция ΔC-восстановительный газ представлена выпуклым вверх графиком. Соответственно, предпочтительно, чтобы потребление углерода в восстановительном газе определялось таким образом, чтобы InputΔC был близок к максимальному значению. В результате, расход восстановительного материала может быть дополнительно уменьшен. Например, если C/H в фактически используемом восстановительном газе составляет 0,15 или выше, предпочтительно, чтобы потребление углерода в восстановительном газе устанавливали в диапазоне от 21 кг/т чугуна до 107 кг/т чугуна, и более предпочтительно, чтобы потребление углерода в восстановительном газе устанавливали в диапазоне от 21 кг/т чугуна до 65 кг/т чугуна. Причина этого такова, как описано выше. То есть путем определения расхода углерода в восстановительном газе в диапазоне от 21 кг/т чугуна до 107 кг/т чугуна, InputΔC может быть сделан 4,0% или выше. Кроме того, путем установления расхода углерода в восстановительном газе в диапазоне от 21 кг/т чугуна до 65 кг/т чугуна можно добиться того, что InputΔC будет высоким (в частности, 4,0% или выше) с меньшим количеством вдуваемого восстановительного газа. Кроме того, даже если доля углерода в восстановительном газе низкая (в частности, когда доля углерода ниже 0,6 кг/Нм³), то температура пламени может стабильно поддерживаться на заданном значении или выше при увеличении InputΔC.[0071] Herein, as described above, the ΔC-reducing gas correlation is represented by an upwardly convex graph. Accordingly, it is preferable that the consumption of carbon in the reducing gas is determined so that InputΔC is close to the maximum value. As a result, the consumption of the reducing material can be further reduced. For example, if the C/H in the actually used reducing gas is 0.15 or higher, it is preferable that the carbon consumption of the reducing gas is set in the range of 21 kg/t hot metal to 107 kg/t hot metal, and more preferably the carbon consumption in reducing gas was set in the range from 21 kg/t iron to 65 kg/t iron. The reason for this is as described above. That is, by determining the consumption of carbon in the reducing gas in the range of 21 kg/t iron to 107 kg/t iron, InputΔC can be made 4.0% or higher. In addition, by setting the flow rate of carbon in the reducing gas in the range of 21 kg/t iron to 65 kg/t iron, the InputΔC can be high (eg 4.0% or more) with less reducing gas injected. In addition, even if the carbon content of the reducing gas is low (particularly when the carbon content is lower than 0.6 kg/Nm ³ ), the flame temperature can be stably maintained at or above the set value by increasing the InputΔC.

[0072] Если используют восстановительный газ, в котором C/H составляет 0,15 или выше, и потребление углерода в восстановительном газе выше 65 кг/т чугуна, как описано выше, температура пламени имеет тенденцию к уменьшению. Поэтому предпочтительно, чтобы элементы эксплуатации, включая коэффициент обогащения кислородом, регулировали таким образом, чтобы температура пламени имела заданное значение (например, 2000°C) или выше. К тому же, в установленном диапазоне значений InputΔC уменьшается. Следовательно, потребление углерода в восстановительном газе чрезмерно велико по сравнению с количеством, необходимым для внутрипечного восстановления, так что коэффициент использования газа уменьшается. Следовательно, могут быть приняты контрмеры для повышения коэффициента использования газа. Например, железосодержащий материал может быть заменен на материалы, обладающие превосходной восстановимостью.[0072] If a reducing gas in which C/H is 0.15 or higher is used, and the carbon consumption of the reducing gas is higher than 65 kg/t iron as described above, the flame temperature tends to decrease. Therefore, it is preferable that the operating elements, including the oxygen enrichment ratio, be adjusted so that the flame temperature is at a predetermined value (eg, 2000° C.) or higher. In addition, in the set value range, InputΔC decreases. Therefore, the consumption of carbon in the reducing gas is excessively large compared to the amount required for intra-furnace reduction, so that the gas utilization rate decreases. Therefore, countermeasures can be taken to increase the gas utilization rate. For example, the iron-containing material can be replaced with materials having excellent reducibility.

[0073] 2-3. Третий процесс[0073] 2-3. Third process

В третьем процессе количество восстановительного газа, вдуваемого в доменную печь (например, количество восстановительного газа, вдуваемого на тонну расплавленного железа), регулируют на основе потребления углерода в восстановительном газе, установленного во втором процессе, и доли углерода в восстановительном газе. Например, количество вдуваемого восстановительного газа может быть получено путем деления потребления углерода в восстановительном газе на долю углерода в восстановительном газе. Путем вдувания восстановительного газа в доменную печь в его установленном вдуваемом количестве может быть получен желаемый эффект уменьшения расхода восстановительного материала. Условия эксплуатации, отличные от вышеописанных условий, могут быть такими же, как и в предшествующем уровне техники.In the third process, the amount of reducing gas injected into the blast furnace (for example, the amount of reducing gas injected per ton of molten iron) is controlled based on the carbon consumption of the reducing gas set in the second process and the proportion of carbon in the reducing gas. For example, the amount of reducing gas injected can be obtained by dividing the carbon consumption in the reducing gas by the proportion of carbon in the reducing gas. By blowing the reducing gas into the blast furnace in its prescribed blowing amount, the desired effect of reducing the consumption of reducing material can be obtained. Operating conditions other than those described above may be the same as in the prior art.

[0074] Схематично, при альтернативной загрузке железосодержащих материалов и кокса слоями в доменную печь из верхней части доменной печи, восстановительный газ вдувают в доменную печь вместе с горячим дутьем из фурмы, предусмотренной в доменной печи. Типы железосодержащих материалов и кокса особенно не ограничиваются, при этом железосодержащие материалы и кокс, которые используют в работе доменной печи в предшествующем уровне техники, также могут быть надлежащим образом использованы в варианте осуществления. Количество вдуваемого восстановительного газа устанавливают на значении, определенному в третьем процессе. Восстановительный газ может быть, например, одним или более, выбранными из группы, состоящей из COG, природного газа, подвергнутого риформингу колошникового газа (BFG) и коммунального газа. Восстановительный газ может быть смешанным газом из газов или смешанным газом с водородом, полученным путем смешивания газообразного водорода с газами (включая смешанный газ). В частности, восстановительный газ, в котором C/H ниже 0,15, может быть получен путем смешивания газообразного водорода с COG или т.п.[0074] Schematically, in the alternative of loading iron-bearing materials and coke in layers into the blast furnace from the top of the blast furnace, a reducing gas is blown into the blast furnace along with hot blast from a tuyere provided in the blast furnace. The types of iron-containing materials and coke are not particularly limited, and the iron-containing materials and coke that are used in the operation of the blast furnace in the prior art can also be appropriately used in the embodiment. The amount of injected reducing gas is set to the value determined in the third process. The reducing gas may be, for example, one or more selected from the group consisting of COG, natural gas, reformed top gas (BFG), and utility gas. The reducing gas may be a mixed gas of gases or a mixed gas of hydrogen obtained by mixing hydrogen gas with gases (including mixed gas). In particular, a reducing gas in which C/H is lower than 0.15 can be obtained by mixing hydrogen gas with COG or the like.

[0075] Восстановительный газ можно вдувать в доменную печь без нагрева, но предпочтительно вдувать в доменную печь после его нагрева. При вдувании восстановительного газа в доменную печь после его нагрева можно ожидать дополнительного уменьшения расхода восстановительного материала. Температура нагрева составляет предпочтительно от 300°C до 350°C.[0075] The reducing gas can be blown into the blast furnace without being heated, but is preferably blown into the blast furnace after it has been heated. When the reducing gas is blown into the blast furnace after it has been heated, an additional reduction in the consumption of the reducing material can be expected. The heating temperature is preferably 300°C to 350°C.

[0076] Фурма для вдувания восстановительного газа в доменную печь (в дальнейшем в этом документе также называемая как "фурма для восстановительного газа") предусмотрена, например, в области заплечиков. Фурма для восстановления газа может быть предусмотрена в шахтной области. Фурма для восстановительного газа может быть предусмотрена как в шахтной области, так и в области заплечиков. Восстановительный газ, вдуваемый из шахтной части, содержит предпочтительно большое количество CO и/или H₂ и вдувается при контролировании C/H.[0076] A lance for injecting a reducing gas into a blast furnace (hereinafter also referred to as a "reducing gas lance" in this document) is provided, for example, in the shoulder area. A gas recovery lance may be provided in the mine area. The reducing gas lance can be provided both in the shaft area and in the shoulder area. The reducing gas injected from the shaft preferably contains a large amount of CO and/or H ₂ and is injected while controlling the C/H.

[0077] Как и в работе доменной печи в предшествующем уровне техники, в доменную печь вдувают горячее дутье. Температура горячего дутья, его состав и его количество могут быть такими же, как те, что при работе доменной печи в предшествующем уровне техники. Например, горячее дутье содержит воздух и может дополнительно включать в себя гигроскопичную влагу и может быть обогащено кислородом. Горячее дутье вдувают в доменную печь, например, из фурмы, предусмотренной в области заплечиков. Фурма для вдувания горячего дутья в доменную печь может быть общей или отличаться от фурмы для восстановительного газа.[0077] As in prior art blast furnace operation, a hot blast is blown into the blast furnace. The temperature of the hot blast, its composition and its amount may be the same as those during the operation of a blast furnace in the prior art. For example, the hot blast contains air and may further include hygroscopic moisture and may be enriched with oxygen. The hot blast is blown into the blast furnace, for example from a lance provided in the shoulder area. The lance for blowing hot blast into the blast furnace may be common or different from the reducing gas lance.

[0078] Как описано выше, в варианте осуществления потребление углерода в восстановительном газе, когда InputΔC является заранее заданным целевым значением или выше, определяют на основе заранее полученной корреляции ΔC-восстановительный газ, и количество выдуваемого восстановительного газа определяют на основе установленного потребления углерода в восстановительном газе и доли углерода в восстановительном газе. Соответственно, желаемый InputΔC может быть реализован относительно надежно. То есть может быть получен желаемый эффект уменьшения расхода восстановительного материала, и в дальнейшем расход восстановительного материала может быть уменьшен более надежно. В результате выбросы CO₂ могут быть сокращены. Кроме того, в соответствии с корреляцией ΔC-восстановительный газ, если потребление углерода в восстановительном газе составляет заданное значение (это значение изменяется в зависимости от C/H), то InputΔC показывает максимальное значение. Соответственно, если установленное значение расхода углерода в восстановительном газе определяют таким образом, что InputΔC близко к максимальному значению, то расход восстановительного материала может быть дополнительно уменьшен. Кроме того, путем получения корреляции от C/H, количество вдуваемого восстановительного газа можно определить и управлять им на основе корреляции, соответствующей C/H в восстановительном газе. Соответственно, элементы эксплуатации, необходимые для увеличения InputΔC, могут быть соответствующим образом установлены и регулироваться.[0078] As described above, in the embodiment, the carbon consumption in the reducing gas, when InputΔC is a predetermined target value or higher, is determined based on the predetermined correlation ΔC-reducing gas, and the amount of reducing gas blown out is determined based on the set carbon consumption in the reducing gas. gas and the fraction of carbon in the reducing gas. Accordingly, the desired InputΔC can be realized relatively reliably. That is, the desired effect of reducing the consumption of the reducing material can be obtained, and further the consumption of the reducing material can be reduced more reliably. As a result, CO ₂ emissions can be reduced. In addition, according to the correlation ΔC-reducing gas, if the carbon consumption in the reducing gas is a set value (this value varies with C/H), then InputΔC shows the maximum value. Accordingly, if the set value of the consumption of carbon in the reducing gas is determined such that InputΔC is close to the maximum value, then the consumption of the reducing material can be further reduced. In addition, by obtaining a correlation from C/H, the amount of injected reducing gas can be determined and controlled based on the correlation corresponding to C/H in the reducing gas. Accordingly, the operating elements necessary to increase the InputΔC can be set and adjusted accordingly.

ПримерыExamples

[0079] Далее, эффекты одного аспекта настоящего изобретения будут описаны более подробно с использованием примеров. Однако условия примеров являются просто показательными для подтверждения работоспособности и эффектов настоящего изобретения, при этом настоящее изобретение не ограничивается этими примерами. Настоящее изобретение может быть приспособлено к различным условиям в диапазоне, не выходящем за рамки настоящего изобретения, до тех пор, пока в этих условиях может быть достигнута цель настоящего изобретения.[0079] Next, the effects of one aspect of the present invention will be described in more detail using examples. However, the conditions of the examples are merely indicative of the performance and effects of the present invention, and the present invention is not limited to these examples. The present invention can be adapted to various conditions within the range of the present invention, as long as the object of the present invention can be achieved under these conditions.

[0080] 1. Пример 1[0080] 1. Example 1

В примере 1, путем проведения моделирования эксплуатации доменной печи, было подтверждено, что, если C/H составлял 0,15 или выше, то корреляция ΔC-восстановительный газ присутствовала.In Example 1, it was confirmed by conducting simulations of blast furnace operation that if C/H was 0.15 or higher, then the ΔC-reducing gas correlation was present.

[0081] В моделировании эксплуатации доменной печи использовали описанную выше "математическую модель доменной печи". Условия вычислений приведены в таблице 3. Все железосодержащие материалы были спеченными рудами. К тому же, состав спеченных руд был Feобщ: 58,5%, FeO: 7,5%, C/S: 1,9 и Al₂O₃: 1,7%. К тому же в отношении кокса предполагали случай, когда использовали кокс, имеющий состав C: 87,2% и золу: 12,6% ("%" означает "мас.%" во всех случаях).[0081] The "blast furnace mathematical model" described above was used in the blast furnace operation simulation. The calculation conditions are shown in Table 3. All iron-bearing materials were sintered ores. In addition, the composition of the sintered ores was Fetot: 58.5%, FeO: 7.5%, C/S: 1.9 and Al ₂ O ₃ : 1.7%. In addition, with respect to coke, a case was assumed where coke having a composition of C: 87.2% and ash: 12.6% was used ("%" means "wt.%" in all cases).

[0082][0082]

Таблица 3Table 3

Условия вычисленийCalculation conditions ПроизводительностьPerformance т/день/м³ t / day / m ³ 2,71~2,812.71~2.81 Объем дутьяBlow volume Нм³/т чугунаNm ³ /t iron 4~10354~1035 Коэффициент обогащения дутья кислородомOxygen enrichment factor %% 7,6~78,97.6~78.9 Гигроскопическая влага воздухаHygroscopic moisture in the air г/Нм³ g/Nm ³ 55 Температура пламениFlame temperature °C°C 2175~22252175~2225

[0083] В примере 1, путем проведения моделирования эксплуатации доменной печи при изменении типа восстановительного газа (то есть значения C/H) и количества вдуваемого восстановительного газа (количество вдуваемого восстановительного газа на тонну расплавленного железа) было подтверждено, что корреляция ΔC-восстановительный газ присутствовала. В качестве восстановительного газа использовали COG, имеющий состав, показанный в таблице 1, или природный газ, имеющий состав, показанный в таблице 2. Восстановительный газ вдували в доменную печь из фурмы, предусмотренной в области заплечиков. Объем дутья и коэффициент обогащения дутья кислородом в горячем дутье были отрегулированы таким образом, чтобы температура пламени была как можно более постоянной (то есть, имела значение в диапазоне, показанном в таблице 3) при вдувании восстановительного газа. Следует отметить, что коэффициент обогащения кислородом отрегулировали таким образом, чтобы температура пламени была 2085°C в случае 8, а коэффициент обогащения дутья кислородом отрегулировали таким образом, чтобы температура пламени была 2315°C в случае 9. Кроме того, во всех случаях расход кокса регулировали таким образом, чтобы температура расплавленного железа была постоянной. В контролируемых условиях расход пылевидного угля был 115 кг/т чугуна, а температура дутья была 1000°C. Результаты вычислений показаны в таблице 4 и на фиг.1.[0083] In Example 1, by simulating the operation of a blast furnace by changing the type of reducing gas (i.e., C/H value) and the amount of injected reducing gas (the amount of injected reducing gas per ton of molten iron), it was confirmed that the correlation ΔC-reducing gas attended. As the reducing gas, COG having the composition shown in Table 1 or natural gas having the composition shown in Table 2 was used. The reducing gas was blown into the blast furnace from a tuyere provided in the shoulder region. The blast volume and the hot blast oxygen enrichment ratio were adjusted so that the flame temperature was as constant as possible (ie, within the range shown in Table 3) when the reducing gas was injected. It should be noted that the oxygen enrichment ratio was adjusted so that the flame temperature was 2085°C in case 8, and the oxygen enrichment ratio of the blast was adjusted so that the flame temperature was 2315°C in case 9. In addition, in all cases, the coke consumption regulated so that the temperature of the molten iron was constant. Under controlled conditions, the consumption of pulverized coal was 115 kg/t iron, and the blast temperature was 1000°C. The calculation results are shown in Table 4 and in Fig.1.

[0084][0084]

Таблица 4Table 4

Результаты вычисленийCalculation results Тип восстановительного газаReducing gas type Объем восстановительного газаReducing gas volume Потребление углерода в восстановительном газеCarbon consumption in reducing gas InputΔCInputΔC -- Нм³/т чугунаNm ³ /t iron кг/т чугунаkg/t pig iron %% Случай 0Case 0 ОтсутствуетMissing 00 00 0,00.0 Случай 1Case 1 COGCOG 8888 2121 4,04.0 Случай 2Case 2 COGCOG 191191 4646 5,65.6 Случай 3Case 3 COGCOG 244244 5959 6,16.1 Случай 4Case 4 Природный газNatural gas 5555 3434 4,94.9 Случай 5Case 5 Природный газNatural gas 106106 6565 6,66.6 Случай 6Case 6 Природный газNatural gas 141141 8787 6,26.2 Случай 7Case 7 Природный газNatural gas 173173 107107 4,24.2 Случай 8Case 8 COGCOG 195195 4646 5,65.6 Случай 9Case 9 COGCOG 193193 4545 5,45.4

[0085][0085]

Как показано в таблице 4 и на фиг.1, удалось подтвердить, что присутствует корреляция ΔC-восстановительный газ. Кроме того, было также установлено, что, если C/H в восстановительном газе составлял 0,15 или выше, то корреляцию ΔC-восстановительный газ однозначно определяли независимо от типа восстановительного газа (другими словами, независимо от C/H в восстановительном газе). Путем определения потребления углерода в восстановительном газе, когда InputΔC является заранее заданным целевым значением или выше, с использованием корреляции ΔC-восстановительный газ и определения количества вдуваемого восстановительного газа на основе определенного потребления углерода в восстановительном газе, расход восстановительного материала может быть уменьшен более надежно, при этом могут быть уменьшены дополнительные выбросы CO₂.As shown in Table 4 and FIG. 1, it was possible to confirm that there is a ΔC-reducing gas correlation. In addition, it was also found that if the C/H in the reducing gas was 0.15 or higher, then the ΔC-reducing gas correlation was unambiguously determined regardless of the type of reducing gas (in other words, regardless of the C/H in the reducing gas). By determining the carbon consumption of the reducing gas when InputΔC is a predetermined target value or higher using the ΔC-reducing gas correlation, and determining the injection amount of the reducing gas based on the determined carbon consumption of the reducing gas, the flow rate of the reducing material can be reduced more reliably when this can reduce additional CO ₂ emissions.

[0086] 2. Пример 2[0086] 2. Example 2

В примере 2, путем моделирования эксплуатации доменной печи было подтверждено, что, если C/H было ниже 0,15, то корреляция ΔC-восстановительный газ присутствовала.In Example 2, by simulating the operation of a blast furnace, it was confirmed that if the C/H was below 0.15, then the ΔC-reducing gas correlation was present.

[0087] В моделировании эксплуатации доменной печи использовали описанную выше "математическую модель доменной печи". Условия вычислений были такими же, как и в примере 1. К тому же, предполагали, что использовались те же железосодержащие материалы и такой же кокс, как те, что в примере 1.[0087] The "blast furnace mathematical model" described above was used in the blast furnace operation simulation. The calculation conditions were the same as in example 1. In addition, it was assumed that the same iron-containing materials and the same coke were used as those in example 1.

[0088] В примере 2, путем моделирования эксплуатации доменной печи при изменении C/H в восстановительном газе и количества вдуваемого восстановительного газа (количество вдуваемого восстановительного газа на тонну расплавленного железа), было установлено, что корреляция ΔC-восстановительный газ присутствует. В реальной работе C/H в восстановительном газе можно регулировать, например, путем смешивания COG, имеющего состав, показанный в таблице 1, с газообразным водородом при различном соотношении смешивания в каждом случае. Восстановительный газ вдували в доменную печь из фурмы, предусмотренной в области заплечиков. Объем дутья и коэффициент обогащения кислородом дутья в горячем дутье были отрегулированы таким образом, чтобы температура пламени была как можно более постоянной (то есть имела значение в диапазоне, показанном в таблице 3) при вдувании восстановительного газа. Кроме того, во всех случаях расход кокса регулировали таким образом, чтобы температура расплавленного железа была постоянной. Как контролируемые условия, расход пылевидного угля составлял 115 кг/т чугуна, а температура дутья составляла 1000°C. Результаты вычислений показаны в таблице 5 и на фиг.1.[0088] In Example 2, by simulating the operation of a blast furnace with a change in C/H in the reducing gas and the amount of reducing gas injected (the amount of reducing gas injected per ton of molten iron), it was found that a ΔC-reducing gas correlation was present. In actual operation, the C/H in the reducing gas can be controlled, for example, by mixing COG having the composition shown in Table 1 with hydrogen gas at a different mixing ratio in each case. The reducing gas was blown into the blast furnace from a tuyere provided in the shoulder region. The blast volume and the blast oxygen enrichment ratio in the hot blast were adjusted so that the flame temperature was as constant as possible (ie, within the range shown in Table 3) when the reducing gas was injected. In addition, in all cases, the flow of coke was controlled so that the temperature of the molten iron was constant. As controlled conditions, the consumption of pulverized coal was 115 kg/t iron, and the blast temperature was 1000°C. The results of the calculations are shown in table 5 and in Fig.1.

[0089][0089]

Таблица 5Table 5

Результаты вычисленийCalculation results C/H в восстановительном газеC/H in reducing gas Объем восстановительного газаReducing gas volume Потребление углерода в восстановительном газеCarbon consumption in reducing gas InputΔCInputΔC -- Нм³/т чугунаNm ³ /t iron кг/т чугунаkg/t pig iron %% Случай 0Case 0 -- 00 00 0,00.0 Случай 1Case 1 0,0540.054 9999 6,16.1 5,75.7 Случай 2Case 2 0,0540.054 199199 12,112.1 10,010.0 Случай 3Case 3 0,0540.054 294294 17,917.9 11,811.8 Случай 4Case 4 0,0540.054 396396 24,124.1 11,911.9 Случай 5Case 5 0,0970.097 9999 11,111.1 5,65.6 Случай 6Case 6 0,0970.097 199199 22,522.5 8,38.3 Случай 7Case 7 0,0970.097 292292 33,033.0 10,210.2 Случай 8Case 8 0,0970.097 393393 44,444.4 9,99.9 Случай 9Case 9 0,1370.137 9898 16,116.1 4,24.2 Случай 10Case 10 0,1370.137 199199 32,932.9 8,08.0 Случай 11Case 11 0,1370.137 293293 48,448.4 9,29.2 Случай 12Case 12 0,1370.137 340340 56,156.1 9,09.0 Случай 13Case 13 0,020.02 9999 2,62.6 5,15.1 Случай 14Case 14 0,020.02 390390 10,210.2 13,713.7 Случай 15Case 15 0,020.02 473473 12,312.3 13,413.4

[0090] Как показано в таблице 5 и на фиг.1, удалось установить наличие корреляции ΔC-восстановительный газ. Кроме того, было также установлено, что, если C/H в восстановительном газе было ниже 0,15, корреляция ΔC-восстановительный газ изменялась в зависимости от C/H в восстановительном газе. Соответственно, выбирают корреляцию, соответствующую C/H в восстановительном газе, а также потребление углерода в восстановительном газе, когда InputΔC является заданным целевым значением или выше, определяют с использованием выбранной корреляции. Путем определения количества вдуваемого восстановительного газа на основе определенного потребления углерода в восстановительном газе можно более надежно уменьшить расход восстановительного материала и дополнительно уменьшить выбросы CO₂.[0090] As shown in Table 5 and FIG. 1, a ΔC-reducing gas correlation was established. In addition, it was also found that if the C/H in the reducing gas was lower than 0.15, the ΔC-reducing gas correlation changed depending on the C/H in the reducing gas. Accordingly, a correlation corresponding to C/H in the reducing gas is selected, and carbon consumption in the reducing gas when InputΔC is a predetermined target value or higher is determined using the selected correlation. By determining the amount of injected reducing gas on the basis of a certain consumption of carbon in the reducing gas, it is possible to more reliably reduce the consumption of reducing material and further reduce CO ₂ emissions.

Claims

1. A method for controlling injection of a reducing gas into a blast furnace, wherein a reducing gas including hydrogen atoms and carbon atoms is injected into the blast furnace, the method comprising:

obtaining a correlation between carbon consumption in the reducing gas and a decrease in InputΔC in specific carbon consumption caused by injection of said reducing gas into the blast furnace according to the C/H molar ratio of carbon atoms to hydrogen atoms in the reducing gas;

determining the consumption of carbon in the reducing gas, when the decrease in InputΔC in the specific consumption of carbon is a predetermined target value or higher, based on the correlation obtained for C/H; and

adjusting the amount of reducing gas blown into the blast furnace based on the determined consumption of carbon in the reducing gas and the proportion of carbon in the reducing gas.

2. Method for controlling the injection of reducing gas into a blast furnace according to claim 1,

wherein the C/H molar ratio of carbon atoms to hydrogen atoms in the reducing gas is 0.15 or higher.

3. Method for controlling injection of reducing gas into a blast furnace according to claim 2,

in which the correlation is represented by a quadratic expression of the consumption of carbon in the reducing gas.

4. Method for controlling injection of reducing gas into a blast furnace according to claim 3,

in which the correlation is Y=a1X ² +b1X+c1, where X represents the carbon consumption in the reducing gas, Y represents the decrease in InputΔC in the specific carbon consumption, with all coefficients a1, b1 and c1 representing values that are independent of the molar ratio C/H.

5. Method for controlling injection of reducing gas into a blast furnace according to claim 4,

in which the consumption of carbon in the reducing gas is set in the range from 21 kg/t of pig iron to 107 kg/t of pig iron.

6. Method for controlling injection of reducing gas into a blast furnace according to claim 4 or 5,

in which the consumption of carbon in the reducing gas is set in the range from 21 kg/t of pig iron to 65 kg/t of pig iron.

7. Method for controlling injection of reducing gas into a blast furnace according to claim 1,

in which the molar ratio C/H of carbon atoms to hydrogen atoms in the reducing gas is above 0 and below 0.15.

8. Method for controlling injection of reducing gas into a blast furnace according to claim 7,

wherein the C/H molar ratio of carbon atoms to hydrogen atoms in the reducing gas is 0.13 or lower.

9. Method for controlling injection of reducing gas into a blast furnace according to claim 7 or 8,

wherein the C/H molar ratio of carbon atoms to hydrogen atoms in the reducing gas is 0.10 or lower.

10. Method for controlling injection of reducing gas into a blast furnace according to any one of claims 7 to 9,

in which the correlation is Y=a2X ² +b2X+c2, where X represents the carbon consumption in the reducing gas, Y represents the decrease in InputΔC in the specific carbon consumption, while at least one of the coefficients a2, b2 and c2 represents a function, including the molar ratio C/H as a variable.

11. Method for controlling injection of reducing gas into a blast furnace according to any one of claims 1 to 10,

wherein when the reducing gas is blown into the blast furnace, the flame temperature is controlled to be 2000° C. or higher.

12. Method for controlling injection of reducing gas into a blast furnace according to claim 11,

wherein, in order to control the flame temperature to be 2000° C. or higher, at least one of the blast flow rate or the blast oxygen enrichment ratio in the hot blast is adjusted.

13. Method for controlling injection of reducing gas into a blast furnace according to any one of claims 1 to 12,

wherein the reducing gas is selected from the group consisting of coke oven gas, natural gas, reformed top gas, utility gas, mixed gas therefrom, and hydrogen mixed gas obtained by mixing hydrogen gas therewith.