TWI516604B - 高爐操作方法 - Google Patents

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Description

高爐操作方法
本發明是有關於一種自高爐風口吹入粉煤等固體還原材料、及LNG(Liquefied Natural Gas：液化天然氣)或都市煤氣等易燃性還原材料，而使燃燒溫度上昇，藉此謀求生產性的提昇及還原材料基準量的減少的高爐操作方法。
近年來，由二氧化碳排出量的增加所引起的全球暖化正成為問題，於煉鐵業中，抑制CO2的排出亦為重要的課題。因此，於最近的高爐操作中，正強力地推進低還原材料比(低RAR：Reducing Agent Rate的簡稱，每製造1t生鐵時的來自風口的吹入還原材料與自爐頂所裝入的焦炭的合計量)操作。高爐主要將自爐頂所裝入的作為固體還原材料的焦炭、及自風口所吹入的作為固體還原材料的粉煤用作還原材料，為了達成低還原材料比，進而達成二氧化碳排出的抑制，利用廢塑膠、都市煤氣、重油等氫含有率高的還原材料來替換作為固體還原材料的焦炭或粉煤等的方案較有效。於下述專利文獻1中，提出有將自風口吹入還原材料的噴槍設定為二重管，自二重管噴槍的內側管吹入LNG、自二重管噴槍的外側管吹入粉煤。另外，於下述專利文獻2中，提出有同樣將自風口吹入還原材料的噴槍設定為二重管，自二重管噴槍的內側管吹入粉煤、自二重管噴槍的外側管吹入LNG。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利第3176680號公報
[專利文獻2]日本專利特公平1-29847號公報
上述專利文獻1中所記載的高爐操作方法、及上述專利文獻2中所記載的高爐操作方法與先前的自風口僅吹入粉煤的方法相比，對於提昇燃燒溫度或減少還原材料基準量均具有效果，但存在進一步改良的餘地。
本發明是著眼於如上所述的問題點而完成的發明，其目的在於提供一種可進一步提昇燃燒溫度及減少還原材料基準量的高爐操作方法。
為了解決上述課題，本發明提供一種高爐操作方法，其是自風口經由噴槍而吹入易燃性還原材料與固體還原材料的高爐操作方法，其特徵在於：利用二重管噴槍吹入上述易燃性還原材料與固體還原材料，將上述二重管噴槍的外側管的出口流速設定為20m/sec~120m/sec，且將朝向風口的送風的氧氣過剩率設定為0.7~1.3。
於上述高爐操作方法中，較佳為自上述二重管噴槍的內側管吹入固體還原材料，並且自二重管噴槍的外側管吹入易燃性還原材料。
另外，於上述高爐操作方法中，較佳為自上述二重管噴槍的內側管吹入易燃性還原材料，並且自二重管噴槍的外側管吹入固體還原材料。
較佳為上述固體還原材料為粉煤。
於上述高爐操作方法中，較佳為相對於每1t的生鐵，於50kg~300kg的範圍內吹入上述固體還原材料。更佳為相對於每1t的生鐵，於60kg~180kg的範圍內吹入上述固體還原材料。
於上述高爐操作方法中，較佳為於上述固體還原材料的粉煤中混合廢塑膠、廢棄物固體燃料、有機資源、廢料。
另外，較佳為將上述固體還原材料的粉煤的比例設定為80mass%以上，並混合使用廢塑膠、廢棄物固體燃料、有機資源、廢料。
另外，較佳為上述易燃性還原材料為都市煤氣、天然氣、丙烷氣、氫氣、轉爐氣、高爐氣、焦爐氣。
另外，較佳為相對於每1t的生鐵，於1kg~50kg的範圍內吹入上述易燃性還原材料。更佳為相對於每1t的生鐵，於10kg~35kg的範圍內吹入上述易燃性還原材料。
於是，根據本發明的高爐操作方法，藉由先與送風中的O2接觸的易燃性還原材料燃燒，該易燃性還原材料的內側的固體還原材料的溫度大幅度地上昇，藉此固體還原材料的加熱速度上昇，此時將朝向風口的送風的氧氣過剩率設定為0.7~1.3，藉此固體還原材料充分地燃燒，其結果，燃燒溫度大幅度地提昇，因而可減少還原材料基準量，並且藉由將二重管噴槍的外側管的出口流速設定為20m/sec~120m/sec以上，可防止由昇溫所引起的二重管噴槍的變形。
其次，一面參照圖式一面對本發明的高爐操作方法的一實施形態進行說明。
圖1是應用了本實施形態的高爐操作方法的高爐的整體圖。如圖所示，於高爐(blast furnace)1的風口(tuyere)3處連接有用以傳送熱風的送風管(blow pipe)2，且貫穿該送風管2而設置有噴槍4。於風口3的熱風送風方向前方的焦炭堆積層中，存在被稱為線槽(raceway)5的燃燒空間，在該燃燒空間內主要進行還原材料的燃燒、氣化。
圖2表示自噴槍4僅吹入作為固體還原材料的粉煤6時的燃燒狀態。自噴槍4通過風口3而被吹入至線槽5內的粉煤6的揮發物及固定碳與焦炭7一同燃燒，未燃燒完而殘留的一般被稱為炭(char)的碳與灰的集合體作為未燃炭(unburnt char)8被自線槽中排出。風口3的熱風送風方向前方的熱風速度約為200m/sec，自噴槍4的前端至線槽5內的O2的存在區域約為0.3~0.5m，因此實質上必需以1/1000秒的位準來提昇粉煤粒子的溫度及改善與O2的接觸效率(分散性)。再者，被吹入至高爐內的粉煤的平均粒徑是以10μm~100μm來使用。
圖3表示僅將粉煤(圖中，PC：Pulverized Coal)6自噴槍4吹入至送風管2內時的燃燒機制。自風口3被吹入至線槽5內的粉煤6的粒子因來自線槽5內的火焰的輻射傳熱而得到加熱，進而，粒子溫度因輻射傳熱、傳導傳熱而急遽地上昇，自昇溫至300℃以上的時間點起開始熱 分解，揮發物著火後形成火焰，且燃燒溫度到達1400℃~1700℃。若揮發物釋放出，則成為上述的炭8。炭8主要是固定碳，因此與燃燒反應的同時，亦產生被稱為碳熔解反應的反應。
圖4表示將作為易燃性還原材料的都市煤氣9與粉煤(圖中為PC)6一同自噴槍4吹入至送風管2內時的燃燒機制。都市煤氣9的主成分是甲烷，此外包含乙烷、丙烷、丁烷等。下述表1中表示都市煤氣的組成例。關於粉煤6與都市煤氣9的吹入方法，表示單純地平行吹入的情況。再者，圖中的雙點劃線是將圖3所示的僅吹入粉煤時的燃燒溫度作為參考來表示。當如上述般同時吹入粉煤與都市煤氣時，可認為作為氣體的都市煤氣優先燃燒，藉由該燃燒熱而導致粉煤急速地加熱、昇溫，藉此於接近噴槍的位置上燃燒溫度進一步上昇。
基於此種見解，使用圖5所示的燃燒實驗裝置進行燃燒實驗。為了模擬高爐內部，於實驗爐11內填充有焦炭，可自窺視窗觀察線槽15的內部。於送風管12內插入有噴 槍14，可將由燃燒器13所產生的熱風以規定的送風量傳送至實驗爐11內。另外，該送風管12亦可調整送風的氧富集量。噴槍14可將粉煤及都市煤氣的任一者或兩者吹入至送風管12內。實驗爐11內所產生的排氣藉由被稱為旋風分離器(cyclone)的分離裝置16而分離成排氣與灰塵，排氣被輸送至助燃爐等排氣處理設備中，灰塵被捕獲箱17捕獲。
於燃燒實驗中，將單管噴槍與二重管噴槍這兩種噴槍用於噴槍14，針對使用單管噴槍僅吹入粉煤的情況，及使用二重管噴槍，自二重管噴槍的內側管吹入粉煤、自二重管噴槍的外側管吹入作為易燃性還原材料的都市煤氣的情況，及自二重管噴槍的內側管吹入作為易燃性還原材料的都市煤氣、自二重管噴槍的外側管吹入粉煤的情況的各情況，自窺視窗測定利用二色溫度計的燃燒溫度、燃燒位置、未燃炭的燃燒狀況、擴散性。眾所周知，二色溫度計是利用熱放射(電磁波自高溫物體朝低溫物體的移動)進行溫度測定的放射溫度計，其是著眼於若溫度變高則波長分布偏向短波長側這一點，藉由測定波長分布的溫度的變化來求出溫度的波長分布形的一種，其中，為了掌握波長分布，測定兩種波長下的放射能，然後根據比率測定溫度。關於未燃炭的燃燒狀況，利用探針於自實驗爐11的送風管12內的噴槍14的前端起150mm、300mm的位置回收未燃炭，於埋入樹脂、研磨後，藉由圖像分析來測定炭內空隙率，並判定未燃炭的燃燒狀況。
粉煤的要素為固定碳(FC：Fixed Carbon)77.8%、揮發物(VM：Volatile Matter)13.6%、灰(Ash)8.6%，將吹入條件設定為29.8kg/h(相當於針對每1t的溶銑，吹入100kg的粉煤)。另外，將都市煤氣的吹入條件設定為3.6kg/h(5Nm3/h，相當於針對每1t的溶銑，吹入10kg的都市煤氣)。將送風條件設定為送風溫度1200℃、流量300Nm3/h、流速70m/s、O2富集+5.5(氧氣濃度26.5%，相對於空氣中的氧氣濃度21%，富集了5.5%)。將N2用於粉煤的載送氣體。再者，關於粉煤與載送粉煤的載送氣體的固氣比，於以較少的氣體量輸送粉體，即粉煤的方式(高濃度載送)中，固氣比為10kg/Nm3~25kg/Nm3，於以大量的氣體輸送的方式(低濃度輸送)中，固氣比為5kg/Nm3~10kg/Nm3。載送氣體除N2以外，亦可使用空氣。實驗結果的評價是以自單管僅吹入粉煤時的燃燒溫度、燃燒位置、未燃炭的燃燒狀況、擴散性(主要是粉煤)為基準，對自二重管噴槍的內側管吹入粉煤、自外側管吹入都市煤氣的情況，及自二重管噴槍的內側管吹入都市煤氣、自外側管吹入粉煤的情況分別進行評價。評價是以△表示與僅吹入粉煤的情況相同程度的情況，以○表示略微得到改善的情況，以◎表示得到大幅度改善的情況。
圖6表示上述燃燒實驗的結果。粉煤(圖中為PC)是藉由載送氣體(使用氮氣N2)而吹入。如根據該圖可明確般，當自二重管噴槍的內側管吹入粉煤、自外側管吹入都市煤氣時，可看到燃燒位置得到改善，但其他項目未看到 變化。可認為其原因在於：粉煤的外側的都市煤氣先與O2接觸而迅速地燃燒，因其燃燒熱而導致粉煤的加熱速度上昇，但O2於都市煤氣的燃燒中被消耗，粉煤的燃燒所需的O2減少，未上昇至充分的燃燒溫度，且未燃炭的燃燒狀況亦未得到改善。另一方面，當自二重管噴槍的內側管吹入都市煤氣、自外側管吹入粉煤時，可看到燃燒溫度、未燃炭的燃燒狀況得到改善，且可看到擴散性得到大幅度的改善，但燃燒位置未看到變化。可認為其原因在於：通過外側的粉煤區域且至內側的都市煤氣為止的O2的擴散需要時間，但若內側的易燃性的都市煤氣燃燒，則產生爆發性的擴散，粉煤因都市煤氣的燃燒熱而得到加熱且燃燒溫度亦上昇，未燃炭的燃燒狀況亦得到改善。
本案發明者根據該實驗結果，進行了用以於自二重管噴槍的內側管吹入粉煤、自外側管吹入都市煤氣的情況下，或者於自二重管噴槍的內側管吹入都市煤氣、自外側管吹入粉煤的情況下，尤其使燃燒溫度上昇的研究，並著眼於對於送風的富氧，即氧氣過剩率。因此，使用上述燃燒實驗裝置，例如自二重管噴槍的內側管吹入粉煤，並且自外側管吹入都市煤氣，且對氧氣過剩率進行各種變更來進行燃燒溫度與燃燒位置的測定。此情況下的氧氣過剩率成為送風中的氧氣量除以粉煤的完全燃燒所需的氧氣量所得的值，若數值為1，則進行完全燃燒，若小於1，則無法進行完全燃燒。以下，表示實際的操作中的氧氣過剩率。
氧氣過剩率=(自風口及噴槍所吹入的空氣、純氧、固體還原材料中的氧氣量)/(使固體還原材料中的碳、氫、硫燃燒來形成CO2、H2O、SO2所需的氧氣量)
將實驗結果示於圖7。如根據該圖可明確般，與利用單管噴槍僅吹入粉煤的情況相比，於例如自二重管噴槍的內側管吹入粉煤且自外側管吹入都市煤氣的情況下，若氧氣過剩率為0.7以上，則在任何情況下，接近噴槍的位置上的燃燒溫度均上昇。尤其，於自二重管噴槍的內側管吹入粉煤且自外側管吹入都市煤氣的情況下，若氧氣過剩率為1以上，則在自噴槍起的任何位置上，燃燒溫度均上昇。因此，於自二重管噴槍的內側管吹入粉煤且自外側管吹入都市煤氣的情況下，將氧氣過剩率為0.7以上設定為下限，將氧氣過剩率為1.3以下設定為上限。若增大氧氣過剩率，則可期待燃燒溫度進一步上昇，但鑒於氧氣製造成本，而將氧氣過剩率的上限設定為1.3。較佳為將氧氣過剩率設定為0.9~1.2。再者，可認為於自二重管噴槍的內側管吹入都市煤氣、自外側管吹入粉煤的情況下，亦可獲得相同的結果。此處，燃燒溫度的提昇是燃燒量增加的佐證，藉由吹入固體還原材料的燃燒量增加，風口前端的堆積微粉量(爐內投入微粉量)減少，爐內的透氣得到改善。若熱平衡適當，則對應於經改善的透氣，可減少裝入的焦炭(焦炭比)，因此結果減少還原材料基準量。另外，雖然將都市煤氣作為易燃性還原材料的例子，但如下述表2所 示，天然氣(LNG)的主成分與都市煤氣相同為甲烷，而亦可使用。
然而，伴隨如上所述的燃燒溫度的上昇，二重管噴槍的外側管容易曝露於高溫下。二重管噴槍例如由不鏽鋼鋼管構成。當然，對二重管噴槍的外側管施加了被稱為所謂水套的水冷，但無法覆蓋至噴槍前端為止。圖8表示自內側管吹入粉煤、自外側管吹入都市煤氣的二重管噴槍的水套的狀態。圖9表示自內側管吹入都市煤氣、自外側管吹入粉煤的二重管噴槍的水套的狀態。於圖8、圖9中，可知尤其該水冷所達不到的二重管噴槍的外側管的前端部會因熱而變形。若二重管噴槍的外側管變形，即彎曲，則無法將粉煤或都市煤氣吹入至所期望的部位，且作為消耗品的噴槍的更換作業存在障礙。另外，亦可想到粉煤的流動因彎曲而發生變化並碰撞風口，在此種情況下，存在風口受損的可能性。若二重管噴槍的外側管彎曲，則與內側管的間隙被堵塞，若氣體不自外側管流出，則亦存在二重管噴槍的外側管熔損，有時送風管破損的可能性。若噴槍變 形或損耗，則無法確保如上所述的燃燒溫度，進而亦無法減少還原材料基準量。
為了冷卻無法進行水冷的二重管噴槍的外側管，僅藉由被輸送至內部的氣體來散熱。當流入至內部的氣體散熱來將二重管噴槍的外側管本身加以冷卻時，一般認為氣體的流量會對噴槍溫度造成影響。因此，本發明者等對自二重管噴槍的外側管所吹入的氣體的流量進行各種變更來測定噴槍表面的溫度。實驗是自二重管噴槍的外側管吹入都市煤氣、自內側管吹入粉煤來進行，氣體的流量調整是於自外側管所吹入的都市煤氣中增減作為惰性氣體的N2。再者，N2亦可挪用用於載送粉煤的載送氣體的一部分。將測定結果示於圖10。
將被稱為20A Schedule 5S的鋼管、及被稱為25A Schedule 5S的鋼管這兩種鋼管用於二重管噴槍的外側管。另外，將一種被稱為15A Schedule 90的鋼管用於二重管噴槍的內側管，且對N2與都市煤氣的合計流量進行各種變更來測定噴槍表面的溫度。此處，「15A]、「20A」、「25A」是JIS G 3459中所規定的鋼管外徑的標稱尺寸，15A是外徑21.7mm，20A是外徑27.2mm，25A是外徑34.0mm。另外，「Schedule」是JIS G 3459中所規定的鋼管的壁厚的標稱尺寸，Schedule 5S是1.65mm，15A Schedule 90是3.70mm。當將鋼管用於二重管噴槍的外側管時，設定為具有上述兩種程度的外徑的鋼管較現實。另外，亦可使用20A Schedule 90(壁厚：3.9mm)、25A Schedule 90(壁厚：4.5 mm)。再者，除不鏽鋼鋼管以外，亦可利用普通鋼。此情況下的鋼管的外徑由JIS G 3452規定，壁厚由JIS G 3454規定。
如該圖中由雙點劃線所示般，於尺寸不同的各鋼管中，伴隨自二重管噴槍的外側管所吹入的氣體的合計流量的增加，噴槍表面的溫度成反比例地下降。其原因在於：若鋼管的尺寸不同，則即便是相同的氣體合計流量，氣體的流速亦不同。當將鋼管用於二重管噴槍時，若二重管噴槍的表面溫度超過880℃，則會產生蠕變，且二重管噴槍彎曲。因此，將20A Schedule 5S或25A Schedule 5S的鋼管用於二重管噴槍的外側管，且二重管噴槍的表面溫度為880℃以下時的來自外側管的吹入氣體的流量為85Nm3/h以上，使用該些鋼管時的二重管噴槍的外側管的出口流速變成20m/sec以上。而且，當將二重管噴槍的外側管的吹入氣體的流量設定為85Nm3/h以上，且二重管噴槍的外側管的出口流速為20m/sec以上時，二重管噴槍的外側管的表面溫度變成880℃以下，二重管噴槍不會產生變形或彎曲。另一方面，若二重管噴槍的外側管的吹入氣體的合計流量超過800Nm3/h、或者出口流速超過120m/sec，則就設備的運用成本的觀點而言並不實用，因此將二重管噴槍的外側管的吹入氣體的合計流量的上限設定為800Nm3/h，將出口流速的上限設定為120m/sec。即，為了冷卻無法進行水冷的二重管噴槍的外側管，調整二重管噴槍的外側管的吹入氣體的合計流量，並將二重管噴槍的外側 管的出口流速設定為20m/sec~120m/sec。
於二重管噴槍中，調整自二重管噴槍的外側管所吹入的固體還原材料的載送氣體或易燃性還原材料的流量，並將二重管噴槍的外側管的出口流速設定為20m/sec以上，從而防止二重管噴槍的變形(彎曲)，對應於此，相對於每1t的生鐵，將自二重管噴槍所吹入的粉煤等固體還原材料設定為50kg~300kg。即，噴槍存在設備限制方面的吹入下限，因此若吹入還原材料比降低，則需要拉長吹入風口的間隔後吹入等對應措施，結果吹入還原材料的風口與不吹入還原材料的風口混合存在，而於圓周方向上產生偏差，在高爐的穩定操作方面不佳。因此，相對於每1t的生鐵，將固體還原材料設定為50kg以上。另外，若固體還原材料的吹入還原材料比下降，則於氣體與裝入物的熱交換過程中，作為被供給熱之側的裝入物的比率增加，爐頂氣體溫度下降。就防止該爐頂氣體溫度變成露點以下的觀點而言，相對於每1t的生鐵，亦將固體還原材料設定為50kg以上，較佳為60kg以上。
進而，在以低還原材料比操作為目標方面，因透氣的限制，故吹入還原材料比存在上限，伴隨吹入固體還原材料比的增加，自爐頂所裝入的固體還原材料(焦炭)比減少，因此透氣變得困難，但若超過可容許的總壓力損失(送風壓一爐頂壓)，則即便增加吹入還原材料，亦無法降低還原材料(焦炭)比，除妨礙穩定操作以外，亦存在無法操作的可能性。另外，為了保護爐頂設備，相對於每1t的 生鐵，亦將固體還原材料設定為300kg以下。
另外，都市煤氣、天然氣(LNG)等易燃性還原材料就確保較高的燃燒溫度的觀點而言，相對於每1t的生鐵，需要1kg以上，為了保護風口及爐頂機器，相對於每1t的生鐵，將易燃性還原材料的上限設定為50kg以下。較佳為相對於每1t的生鐵，易燃性還原材料為10kg~35kg。
根據以上的觀點，若倒過來算，則固體還原材料/易燃性還原材料(各mass%)為1~300，較佳為1~180。
進而，考慮到使用二重管噴槍時的固體還原材料、易燃性還原材料的燃燒性，將送風中的富氧率設定為2%~10%，較佳為2.5%~8%。
另外，粉煤的平均粒徑是以10μm~100μm來使用，但於本發明中，當要確保燃燒性，且考慮來自噴槍的輸送以及至噴槍為止的供給性時，較佳為將粉煤的平均粒徑設定為20μm~50μm。若粉煤的平均粒徑未滿20μm，則燃燒性優異，但於輸送粉煤(輸送氣體)時噴槍容易堵塞，若超過50μm，則存在粉煤燃燒性惡化的可能性。
另外，吹入的固體還原材料以粉煤為主，其中可混合使用廢塑膠、廢棄物固體燃料(RDF)、有機資源(生質)、廢料。於混合使用時，較佳為將粉煤對於所有固體還原材料的比設定為80mass%以上。即，由於粉煤與廢塑膠、廢棄物固體燃料(RDF)、有機資源(生質)、廢料等的由反應所產生的熱量不同，因此若彼此的使用比率接近，則燃燒容易產生偏差，操作容易變得不穩定。另外，與粉煤相 比，廢塑膠、廢棄物固體燃料(RDF)、有機資源(生質)、廢料等的由燃燒反應所產生的發熱量處於低位，因此若大量地吹入，則對於自爐頂所裝入的固體還原材料的代替效率下降，故較佳為將粉煤的比例設定為80mass%以上。
再者，廢塑膠、廢棄物固體燃料(RDF)、有機資源(生質)、廢料可作為6mm以下，較佳為3mm以下的細粒與粉煤混合使用。與粉煤的比例是可藉由與由載送氣體所運送的粉煤合流而混合的比例。亦可預先與粉煤混合後使用。
進而，易燃性還原材料除都市煤氣、天然氣以外，亦可使用丙烷氣、氫氣，此外亦可使用煉鐵廠中產生的轉爐氣、高爐氣、焦爐氣。
如此，於本實施形態的高爐操作方法中，自設置於風口3處的二重管噴槍4吹入粉煤(固體還原材料)6與都市煤氣(易燃性還原材料)9，且將朝向風口3的送風的氧氣過剩率設定為0.7~1.3，藉此先與送風中的O2接觸的都市煤氣(易燃性還原材料)9燃燒，由此粉煤(固體還原材料)6的溫度大幅度地上昇，因此粉煤(固體還原材料)6的加熱速度上昇並充分地燃燒，其結果，燃燒溫度大幅度地提昇，因而可減少還原材料基準量，並且藉由將二重管噴槍4的外側管的出口流速設定為20m/sec~120m/sec，可防止由昇溫所引起的二重管噴槍4的變形。
另外，自二重管噴槍4的內側管吹入粉煤(固體還原材料)6，並且自二重管噴槍4的外側管吹入都市煤氣(易燃性還原材料)9，藉此先與送風中的O2接觸的都市煤氣 (易燃性還原材料)9燃燒，由此該都市煤氣(易燃性還原材料)9的內側的粉煤(固體還原材料)6的溫度大幅度地上昇。
另外，自二重管噴槍4的內側管吹入都市煤氣(易燃性燃料)9，並且自二重管噴槍4的外側管吹入粉煤(固體燃料)6，藉此粉煤(固體燃料)6的內側的都市煤氣(易燃性燃料)9先燃燒，由此粉煤(固體燃料)6爆發性地擴散，同時粉煤(固體燃料)6的溫度因都市煤氣(易燃性燃料)9的燃燒熱而大幅度地上昇。
另外，於圖10的例中，將自二重管噴槍4的外側管所吹入的氣體的合計流量設定為85Nm3/h~800Nm3/h以上，藉此可防止由昇溫所引起的二重管噴槍4的變形。
1‧‧‧高爐
2‧‧‧送風管
3‧‧‧風口
4‧‧‧噴槍
5‧‧‧線槽
6‧‧‧粉煤(固體還原材料)/(固體燃料)
7‧‧‧焦炭
8‧‧‧炭
9‧‧‧都市煤氣(易燃性還原材料)
11‧‧‧實驗爐
12‧‧‧送風管
13‧‧‧燃燒器
14‧‧‧噴槍
15‧‧‧線槽
16‧‧‧分離裝置
17‧‧‧捕獲箱
PC‧‧‧粉煤
圖1是表示應用了本發明的高爐操作方法的高爐的一實施形態的縦剖面圖。
圖2是自圖1的噴槍僅吹入粉煤時的燃燒狀態的說明圖。
圖3是圖2的粉煤的燃燒機制的說明圖。
圖4是吹入粉媒與都市煤氣時的燃燒機制的說明圖。
圖5是燃燒實驗裝置的說明圖。
圖6是燃燒實驗結果的說明圖。
圖7是使氧氣過剩率變化時的燃燒溫度的說明圖。
圖8是二重管噴槍的水套的說明圖。
圖9是二重管噴槍的水套的說明圖。
圖10是表示自二重管噴槍的外側管所吹入的氣體的 流量與噴槍表面溫度的關係的說明圖。

Claims (11)

  1. 一種高爐操作方法，其是自風口經由噴槍而吹入易燃性還原材料與固體還原材料的高爐操作方法，其特徵在於：利用二重管噴槍吹入上述易燃性還原材料與固體還原材料，將上述二重管噴槍的外側管的出口流速設定為20m/sec~120m/sec，且將朝向風口的送風的氧氣過剩率設定為0.7~1.3，其中上述氧氣過剩率=(自風口及噴槍所吹入的空氣、純氧、固體還原材料中的氧氣量)/(使固體還原材料中的碳、氫、硫燃燒來形成CO2、H2O、SO2所需的氧氣量)。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之高爐操作方法，其中自上述二重管噴槍的內側管吹入固體還原材料，並且自二重管噴槍的外側管吹入易燃性還原材料。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之高爐操作方法，其中自上述二重管噴槍的內側管吹入易燃性還原材料，並且自二重管噴槍的外側管吹入固體還原材料。
  4. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述之高爐操作方法，其中上述固體還原材料為粉煤。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之高爐操作方法，其中相對於每1t的生鐵，於50kg~300kg的範圍內吹入上述固體還原材料。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之高爐操作方法，其中相對於每1t的生鐵，於60kg~180kg的範圍內吹入上述固體還原材料。
  7. 如申請專利範圍第4項所述之高爐操作方法，其中於上述固體還原材料的粉煤中混合廢塑膠、廢棄物固體燃料、有機資源、廢料。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之高爐操作方法，其中將上述固體還原材料的粉煤的比例設定為80mass%以上，並混合使用廢塑膠、廢棄物固體燃料、有機資源、廢料。
  9. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述之高爐操作方法，其中上述易燃性還原材料為都市煤氣、天然氣、丙烷氣、氫氣、轉爐氣、高爐氣、焦爐氣。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之高爐操作方法，其中相對於每1t的生鐵，於1kg~50kg的範圍內吹入上述易燃性還原材料。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之高爐操作方法，其中相對於每1t的生鐵，於10kg~35kg的範圍內吹入上述易燃性還原材料。
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