專利名稱：高爐操作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及從高爐風(fēng)口噴吹粉煤(pulverized coal)和合成樹脂材料及以天然氣等以甲烷為主要成分的氣體還原劑的高爐操作方法。
背景技術(shù)：
在制造生鐵的高爐中作為還原劑使用的焦炭，作為原料必須使用高價(jià)的強(qiáng)粘結(jié)性煤(焦煤)，另外，因?yàn)楸仨毣ㄙM(fèi)建設(shè)、運(yùn)轉(zhuǎn)、及維修其制造設(shè)備煉焦?fàn)t等費(fèi)用，所以，一般價(jià)格較高。因此，希望降低通過減少高爐中的焦炭用量來降低生鐵制造成本。
為了達(dá)到上述目的，大量使用比焦炭廉價(jià)的粉煤，或使用廢棄物中含有的合成樹脂材料作為高爐的還原劑。
但是，這些粉煤和合成樹脂材料等固體狀還原劑(以下稱為固體還原劑)存在一般燃燒速度慢，生成的未燃燒碳等未燃燒物作為粉末在高爐內(nèi)積累，阻礙高爐穩(wěn)定操作的問題。
因此，提出一種同時(shí)噴吹著火和燃燒快的氣體還原劑，促進(jìn)上述固體還原劑燃燒的方案。
例如，在特公平1-29847號公報(bào)中，公開了一種將從吹管供給的熱風(fēng)溫度調(diào)整為810℃以上，與噴吹粉體燃料(近年，投入到高爐中的煤、焦炭類作為鐵礦石還原劑發(fā)揮作用，因此由“燃料”改稱其為“還原劑”，因此稱其為固體還原劑)的管平行地配置氣體燃料(出于上述的理由，以下稱為“氣體還原劑”)噴吹管，一邊進(jìn)行固體還原劑和氣體還原劑的混合燃燒，一邊向高爐內(nèi)噴吹，由此改善固體還原劑的燃燒性的技術(shù)。
在特公平1-29847號公報(bào)中，利用氣體還原劑的燃燒熱，促進(jìn)固體還原劑升溫，可以實(shí)現(xiàn)固體還原劑的迅速燃燒(參照特公平1-29847號公報(bào)的第2頁第4欄第29～33行)，但關(guān)于固體還原劑和氣體還原劑的噴吹比(噴吹比表示每1噸生鐵的還原劑噴吹量，單位以kg/t-p表示)的信息不得不說是不明確的，不知道在怎樣的噴吹比時(shí)燃燒性能夠得以改善。
因此，發(fā)明人等從無論固體還原劑和氣體還原劑的噴吹比是多少、都可以改善燃燒性的觀點(diǎn)出發(fā)，由各種實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證在特公平1-29847號公報(bào)中公開的技術(shù)。其結(jié)果是明白了無論固體還原劑和氣體還原劑的噴吹比是多少，為了改善燃燒性，必須將氣體還原劑的燃燒熱傳遞到固體還原劑，因此氣體還原劑的燃燒火焰和固體還原劑的接觸性是重要的。
并且，為了確保上述接觸性，顯而易見地，在使用特公平1-29847號公報(bào)的實(shí)施例中所示的同芯型噴槍(在固體還原劑的噴吹管外周部分配置氣體還原劑的噴吹管，氣體還原劑的燃燒火焰包入固體還原劑的流線的結(jié)構(gòu)的噴槍)進(jìn)行噴吹，或分別從不同的噴槍噴吹固體還原劑和氣體還原劑時(shí)，必須極其小心地調(diào)整噴槍的位置、方向以使從各個(gè)噴槍噴出的固體流和氣體流良好地接觸。
但是，因?yàn)閲姶禈尡仨氊灤┍环Q為吹管的高爐送風(fēng)管而進(jìn)行設(shè)置，因此優(yōu)選其外徑較小，如果噴吹槍的外徑大，則必須在送風(fēng)管上開相應(yīng)大的孔，對送風(fēng)管的強(qiáng)度和耐熱性造成顯著的壞影響。
因此，外徑變大的同芯型槍在實(shí)驗(yàn)爐等中可以使用，但在24小時(shí)連續(xù)操作的實(shí)際的制造設(shè)備中使用有實(shí)質(zhì)性困難。
另外，進(jìn)行了從多支噴槍分別噴吹固體還原劑和氣體還原劑、使其流線接觸的實(shí)驗(yàn)，但仍然是困難的。即，在實(shí)際設(shè)備中適當(dāng)調(diào)整噴槍的位置、角度是相當(dāng)困難的，即使適當(dāng)調(diào)整了，由于熱風(fēng)的流速、固體和氣體還原劑的噴出速度等脈動(dòng)、或由于制造設(shè)備的少許振動(dòng)引起噴槍位置變化，因此流線很難總是保持在接觸狀態(tài)。
并且，如果流線從接觸狀態(tài)偏離，則固體還原劑的燃燒性降低、未燃燒成分大量產(chǎn)生，出現(xiàn)透氣性變差和偏流現(xiàn)象(channelingphenomenon)等不理想的影響。
這里所謂的偏流是指還原性氣流停止，爐內(nèi)壓力上升，達(dá)到一定壓力時(shí)，還原性氣體的上升爆發(fā)性地重新開始的現(xiàn)象。這樣的情況下，因?yàn)榕c氣流的重新開始同時(shí)，爐內(nèi)裝入物與氣體同時(shí)移動(dòng)，所以，層狀堆積的裝入物的分布變得凌亂。如果裝入物的分布凌亂，則透氣性更加惡化，產(chǎn)生氧化鐵的還原不良等，因此不僅對高爐操作產(chǎn)生極壞的影響，而且由于壓力上升對高爐爐體產(chǎn)生機(jī)械損害，高溫氣體的急劇噴出所產(chǎn)生的對各設(shè)備的不良熱影響也是問題。
如上所述，在特公平1-29847號公報(bào)中，未示出關(guān)于固體還原劑和氣體還原劑噴吹比的信息，設(shè)為怎樣的噴吹比對改善燃燒性是有效的尚不明確。
另外，如果想要不依賴固體還原劑和氣體還原劑的噴吹比地改善燃燒性，則必須使用特公平1-29847號公報(bào)中所示的特殊噴槍，在實(shí)際設(shè)備中實(shí)施是困難的。
本發(fā)明是用于解決上述現(xiàn)有技術(shù)課題而形成的發(fā)明，其目的在于提供一種高爐操作方法，通過明確氣體還原劑和固體還原劑的噴吹比的適當(dāng)范圍，在固體還原劑和氣體還原劑的混合燃燒中改善燃燒性，并且在實(shí)際設(shè)備中也能夠?qū)崿F(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明基于上述固體還原劑和氣體還原劑同時(shí)噴吹所產(chǎn)生的固體還原劑的燃燒促進(jìn)機(jī)構(gòu)的解釋和基于其的各種實(shí)驗(yàn)，是解決上述問題的發(fā)明。
(1)本發(fā)明的高爐操作方法，作為輔助還原劑，從風(fēng)口噴吹氣體還原劑和固體還原劑，其特征在于，將氣體還原劑的噴吹比調(diào)整為10至80kg/t-p，并且將固體還原劑的噴吹比調(diào)整為50至150kg/t-p進(jìn)行噴吹。
另外，在這里所說的輔助還原劑是從風(fēng)口噴吹的還原劑，是氣體還原劑和固體還原劑的總稱。氣體還原劑和固體還原劑在常溫常壓下分別是氣體和固體的物質(zhì)，作為還原劑從風(fēng)口噴吹。
(2)另外，在上述(1)中記載的內(nèi)容中，其特征在于，作為固體還原劑使用粉煤和/或合成樹脂材料。
另外，在這里所說的粉煤是從風(fēng)口噴吹的煤粉，使用的粉煤的粒度一般為75μm以下左右。另外，合成樹脂材料在后文定義。
(3)在上述(1)或(2)中記載的內(nèi)容中，其特征在于，在干燥基元素分析中，使用含有50質(zhì)量％以上的碳的氣體還原劑。
(4)在上述(1)或(2)中記載的內(nèi)容中，其特征在于，使用以CH4為主要成分的氣體還原劑。


圖1是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的高爐操作方法的實(shí)施中所使用的高爐及其周邊設(shè)備的說明圖。
圖2是用于完成本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)中所使用的燃燒試驗(yàn)裝置的說明圖。
圖3是表示用于完成本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)中的氣體噴吹比和火焰溫度的實(shí)測結(jié)果的圖表，同時(shí)表示熱輻射能的計(jì)算值、粉煤的燃燒率(其一)。
圖4是表示用于完成本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)中的氣體噴吹比和火焰溫度的實(shí)測結(jié)果的圖表，同時(shí)表示熱輻射能的計(jì)算值、粉煤的燃燒率(其二)。
圖5是表示粉煤比和粉煤燃燒率的關(guān)系的圖表。
圖6是本發(fā)明的其它實(shí)施方式的固體還原劑噴吹裝置。
圖7是本發(fā)明的其它實(shí)施方式的氣體還原劑和固體還原劑噴吹裝置。
(標(biāo)號說明)1高爐、2送風(fēng)管、3粉煤噴吹槍、4合成樹脂材料噴吹槍、5氣體還原劑噴吹槍。
具體實(shí)施例方式
作為固體還原劑的燃燒促進(jìn)方法，發(fā)明人等研討了不依存于固體還原劑和氣體還原劑的流線接觸狀態(tài)的輻射燃燒。其理由是，如果是利用即使不依存于固體還原劑和氣體還原劑的流線接觸狀態(tài)也可以促進(jìn)燃燒的輻射燃燒的燃燒方式，不管是接觸燃燒、輻射燃燒，可以改善燃燒一般的燃燒性。
詳細(xì)情況如下。
一般地，來自黑體面(吸收、發(fā)射所有電磁波能量的理想面)的熱輻射的能量E，根據(jù)斯蒂芬-波爾茲曼法則(Stefan-Boltzmann law)，由常數(shù)σ和絕對溫度T，以下式1表示。
E＝σ·T4(W/m2)……(式1)現(xiàn)在，因?yàn)榭紤]氣體還原劑的燃燒生成物產(chǎn)生的高溫輻射，因此如果將CO2、H2O和N2等混合氣體的輻射率設(shè)為ε、則能夠利用的熱輻射能E*，可以用下式2表示。
E*＝ε·σ·T4(W/m2)……(式2)這樣，因?yàn)闊彷椛淠芘c溫度的4次方成比例變化，所以，熱輻射能受溫度的影響非常大。
因此可知，為了利用熱輻射能促進(jìn)固體還原劑的燃燒，控制氣體還原劑的火焰溫度是重要的。
另外，輻射率ε的值根據(jù)溫度等而變化，大致來說，CO2是0.06、H2O是0.05左右的值，CO2為稍大值。因此，在特公平1-29847號公報(bào)中敘述了因?yàn)闅涞娜紵俣瓤?，因此氫作為氣體還原劑最為有利，但如果考慮到熱輻射能，可以說甲烷(CH4)等生成CO2的還原劑有利。
如上所述，因?yàn)橐阎刂茪怏w還原劑的火焰溫度是重要的，因此對于在熱風(fēng)氣流中的氣體還原劑的燃燒火焰溫度進(jìn)行了研討。以下作為氣體還原劑使用了甲烷氣體。
在充分混合氧和甲烷后點(diǎn)火、產(chǎn)生燃燒的所謂預(yù)混合燃燒中，由于平均地產(chǎn)生燃燒反應(yīng)，該燃燒溫度為接近理論火焰溫度(假定為絕熱系統(tǒng)，由熱焓平衡和物質(zhì)平衡決定的平均溫度)的值，能夠由計(jì)算求出，但在熱風(fēng)氣流中使甲烷從噴槍噴出并燃燒時(shí)，成為所謂的擴(kuò)散燃燒，未必等于理論火焰溫度。這里所謂的擴(kuò)散燃燒是指以下燃燒。從噴槍噴出的氣體還原劑流成為以噴槍為頂點(diǎn)的圓錐形。在圓錐內(nèi)部不存在氧，因而不進(jìn)行燃燒反應(yīng)，在圓錐的外周表層部，和熱風(fēng)混合的氣體還原劑開始燃燒。此后，火焰向著圓周內(nèi)部擴(kuò)散并傳播。這稱為擴(kuò)散燃燒。
這樣，在熱風(fēng)氣流中使甲烷從噴槍噴出并燃燒時(shí)，變?yōu)閿U(kuò)散燃燒，因此其燃燒溫度不會成為單純的絕熱平均溫度。因此，實(shí)測求出火焰溫度。具體如下所示。
使用如在圖2中所示的、可以再現(xiàn)實(shí)際設(shè)備的高爐的一個(gè)風(fēng)口的燃燒試驗(yàn)裝置進(jìn)行火焰溫度的實(shí)測。送風(fēng)溫度固定在1200℃，送風(fēng)量設(shè)為300Nm3/hr，使甲烷的噴吹比在0～100kg/t-p(單位kg/t-p表示每1噸生鐵的氣體噴吹量)的范圍變化。在距離噴槍前端100mm和200mm的下游，通過輻射溫度計(jì)從側(cè)面觀察窗實(shí)測火焰溫度。
對于甲烷的噴吹比，由式3所示的換算式，從每小時(shí)噴吹量變換為每1噸生鐵的噴吹量。
Gas.R＝(V/Vb)×Vg×(Mg/C)……(式3)其中，Gas.R每1噸生鐵的甲烷噴吹比(kg-gas/t-p)V送風(fēng)原單位(用于制造1噸生鐵必須的送風(fēng)量)(Nm3-air/t-p)Vb每小時(shí)送風(fēng)量(Nm3-air/hr)Vg每小時(shí)甲烷噴吹量(Nm3-gas/hr)Mg甲烷分子量(＝16)(kg-gas/kmol-gas)C將甲烷體積變換為摩爾數(shù)的系數(shù)(＝22.4)(Nm3-gas/kmol-gas)在圖3中表示火焰溫度的實(shí)測結(jié)果。同時(shí)在該圖中表示熱輻射能的計(jì)算值、粉煤的燃燒率。熱輻射能表示以1200℃時(shí)的熱輻射能(E*1200)為1時(shí)的相對值(E*/E*1200)。粉煤燃燒率通過在氣體火焰的燃燒溫度測定結(jié)束后，以100kg/t-p的噴吹比和噴吹氣體混合燃燒，捕集未燃燒粉塵，實(shí)際測定其燃燒率。燃燒率的實(shí)測方法通過下述參考文獻(xiàn)中記載的方法進(jìn)行測定。
參考文獻(xiàn)Advanced pulverized coal injection technology and blastfurnace operationEdited by K.Ishii，ELSEVIER 2000、P.68
如圖3所示可知，火焰溫度隨著氣體噴吹比的增大而上升，氣體噴吹比在18kg/t-p以上時(shí)，幾乎成為固定值。與此對應(yīng)地，來自火焰的熱輻射能也隨著氣體噴吹比的增大而增大，但如式1和式2所示，與溫度的4次方成比例地增大，因此其傾向極大。接受該熱輻射能，能夠改善粉煤的燃燒性。
粉煤燃燒率在氣體噴吹比是10kg/t-p以上時(shí)、幾乎成為固定值。粉煤的燃燒先于揮發(fā)成分的燃燒而產(chǎn)生，此后固定碳成分燃燒，其中，熱供給速率反應(yīng)可以認(rèn)為是揮發(fā)成分的放出及其燃燒反應(yīng)，氣體噴吹比在10kg/t-p以上時(shí)，熱輻射能還繼續(xù)上升，但使粉煤的揮發(fā)成分燃燒而供給充分的熱量，因此粉煤的燃燒率確定。換言之，可以認(rèn)為為了使粉煤的燃燒率進(jìn)一步上升，不是供給熱輻射能，而必須想辦法使固定碳和氧的接觸增大。
無論如何，為了提高粉煤的燃燒性，希望氣體噴吹比為10kg/t-p以上。
如果使氣體噴吹比增大，則如圖4中所示，在75kg/t-p以上時(shí)，火焰溫度開始下降。這可以認(rèn)為是如上所述，燃燒只在圓錐狀的氣體流的表層產(chǎn)生，即使噴吹比增大，該面積也不那么增大，另一方面，通過使氣體噴吹比增大，常溫的氣體作為冷卻劑發(fā)揮作用。即使燃燒溫度下降，燃燒率也能夠維持，但在輻射能E*/E*1200下跌到6的氣體噴吹比80kg/t-p以上時(shí)，粉煤的燃燒率開始下降。
因此，可以得出氣體還原劑的噴吹比為10～80kg/t-p是適合范圍的結(jié)論。
接著，研討本發(fā)明的粉煤等固體還原劑的噴吹比的上下限。對于固體還原劑噴吹比的下限值沒有特別重要的限制，但如果粉煤噴吹比是50kg/t-p以下，則如圖5所示，單獨(dú)噴吹粉煤時(shí)和氣體還原劑與粉煤同時(shí)噴吹時(shí)的粉煤燃燒率幾乎相同。通常，粉煤在常溫被噴吹時(shí)或根據(jù)情況預(yù)熱后被噴吹，但即使在被預(yù)熱時(shí)，也是煤的熱分解溫度(大概400℃)以下的溫度，與熱風(fēng)(大概1200℃)相比是低溫。因此，在粉煤的噴吹比較多時(shí)，剛噴吹后的氛圍溫度由于粉煤而被冷卻，大幅度下降，因此粉煤的燃燒顯著變慢。因此，通過同時(shí)噴吹氣體還原劑，氣體還原劑燃燒結(jié)果產(chǎn)生的熱輻射能促進(jìn)粉煤燃燒。另一方面，可以知道在粉煤噴吹比較少時(shí)，只由熱風(fēng)產(chǎn)生的熱供給就成為可以引發(fā)粉煤著火燃燒的條件。這樣，如果粉煤噴吹比是50kg/t-p以下，則可以容易地使粉煤充分燃燒，因而無需應(yīng)用本發(fā)明就可以得到高的燃燒率，因此在減少高價(jià)焦炭的同時(shí)、能夠經(jīng)濟(jì)地操作。
另一方面，從后述實(shí)施例的實(shí)際設(shè)備試驗(yàn)的結(jié)果可知，固體還原劑噴吹比的上限值是150kg/t-p。在以實(shí)際設(shè)備實(shí)施用于驗(yàn)證本發(fā)明的試驗(yàn)時(shí)，粉煤噴吹比大于150kg/t-p時(shí)、偏流現(xiàn)象就激增。由此可以推斷為可以說由本發(fā)明將粉煤燃燒率從60質(zhì)量％提高為70質(zhì)量％，但在噴吹的粉煤中，依然有30質(zhì)量％的未燃物進(jìn)入并積累在高爐內(nèi)部。
在上述實(shí)驗(yàn)中，噴吹的固體還原劑僅以粉煤為對象，但即使混合粉煤和合成樹脂材料噴吹也得到了同樣的結(jié)果。此外，也可以使用微粒化的合成樹脂、微粒化木屑等或其混合物。
在本發(fā)明中使用的合成樹脂是指聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚對苯二甲酸乙二酯、氯乙烯、聚乙烯醇、賽璐珞(celluloid商標(biāo))等以C、H、O為主體的塑料，從推進(jìn)廢棄物的循環(huán)再利用的觀點(diǎn)，特別優(yōu)選使用使用后的塑料。
所謂使用后的塑料是指從一般家庭作為垃圾被排出的塑料制品、和在工廠等進(jìn)行塑料制造、加工時(shí)所產(chǎn)生的屑和廢品(工業(yè)廢棄物)等，包含附著或混入塑料以外的異物(金屬、紙、其它無機(jī)物和有機(jī)物)的塑料類物品。作為這中使用后的塑料(廢塑料)的具體例子，例如有塑料瓶、塑料袋、塑料包裝材料、塑料膜、塑料盤、塑料杯、磁卡、磁帶、IC卡、軟質(zhì)包裝容器、印刷基板、印刷片、電線覆蓋材料、辦公機(jī)器或家電制品用機(jī)體和框架、裝飾合板、管、軟管、合成纖維或衣料、塑料成型托盤、聚氨酯材料、包裝布、包裝帶、包裝用減震材料、電氣部件、玩具、文具、色粉、汽車零件(例如內(nèi)裝件、減震器)、汽車或家電制品等的非回收殘?jiān)?shredder dust)、離子交換樹脂、合成紙、合成樹脂粘合劑、合成樹脂涂料、固體燃料(廢棄塑料減容物)等，可以將其保持廢棄物的原樣狀態(tài)使用，或使用根據(jù)需要施加預(yù)定處理的塑料。另外，也可以利用這些使用后的塑料和制品塑料的混合物。
另外，在上述實(shí)驗(yàn)中，作為氣體還原劑使用了甲烷氣體，但噴吹液化天然氣(LNG)、城市煤氣、液化石油氣(LPG)、焦煤氣(COG)、氫氣也得到了同樣的結(jié)果?？墒牵紤]來自上述式2中所示的輻射率高的CO2的熱輻射，在干燥基元素分析中優(yōu)選使用含有50質(zhì)量％以上的碳的甲烷、液化天然氣、城市煤氣、液化石油氣、焦煤氣等含碳的還原劑。另外，這些氣體在工業(yè)上也容易得到。另外，氫氣在熱輻射方面相比于CO2是不利的，在工業(yè)上也難以得到純粹的氫氣。
作為容易得到的氣體，例如優(yōu)選液化天然氣和城市煤氣，這些氣體大多以甲烷作為主要成分(大概是甲烷80體積％以上)。
實(shí)施例圖1是本實(shí)施方式的高爐操作方法的實(shí)施中使用的高爐及其周邊設(shè)備的概要說明圖。
本實(shí)施方式所使用的高爐及其周邊設(shè)備如圖1所示，與內(nèi)容積為3223m3的高爐1的送風(fēng)管2貫通地設(shè)有粉煤噴吹槍3、合成樹脂材料噴吹槍4、以及氣體還原劑噴吹槍5。
另外，本實(shí)施方式使用的粉煤、合成樹脂材料、氣體還原劑的各分析值如表1所示。另外，表2表示使用的氣體還原劑的構(gòu)成分子分析值。
在以下所述的實(shí)施例中，作為實(shí)施例在表3和表4中表示在各種噴吹條件下，實(shí)施作為輔助還原劑從風(fēng)口噴吹氣體還原劑和固體還原劑的高爐操作方法，將氣體還原劑的噴吹比調(diào)整為10至80kg/t-p范圍，并且固體還原劑的噴吹比調(diào)整為50至150kg/t-p范圍的多個(gè)例子。
另外，表5和表6將氣體還原劑的噴吹比和/或固體還原劑的噴吹比設(shè)為上述本發(fā)明的范圍外的例子作為比較例進(jìn)行表示。
另外，為了穩(wěn)定地進(jìn)行高爐操作，風(fēng)口前端的絕熱理論溫度穩(wěn)定為200℃左右的值是重要的，因此根據(jù)各送風(fēng)條件調(diào)整了富氧率。此時(shí)，使向高爐的供氧量一定(即生鐵的生產(chǎn)速度一定)地調(diào)整送風(fēng)量。在富氧率高的實(shí)施例中減少送風(fēng)量。
在這里，由于不噴吹還原劑時(shí)的焦炭比是499kg/t、和為了方便將氣體還原劑和合成樹脂材料的置換率固定為1.0，通過下式4算出粉煤的置換率。嚴(yán)謹(jǐn)?shù)卣f，置換率根據(jù)還原劑的種類不同而不同，但分別分離地計(jì)算多種還原劑的置換率是極其困難的。為了方便，固定粉煤以外的置換率，以粉煤的置換率代表多種還原劑的置換率，但如果考慮目的是最終降低合計(jì)的還原劑比，則可以認(rèn)為這樣的置換率計(jì)算方法作為簡便方法是有效的。
粉煤置換率＝(不噴吹輔助還原劑時(shí)的焦炭比-氣體還原劑噴吹比-合成樹脂噴吹比-噴吹輔助還原劑時(shí)的焦炭比)/粉煤噴吹比……(式4)
實(shí)施例1表示氣體還原劑C(甲烷)比為20kg/t-p、粉煤比為70kg/t-p時(shí)的情況。粉煤置換率高達(dá)0.71，可以說通過噴吹的還原劑，可以有效地減少焦炭。
實(shí)施例2表示氣體還原劑C(甲烷)比為20kg/t-p、粉煤比為70kg/t-p和合成樹脂材料比為30kg/t-p時(shí)的情況。固體還原劑的噴吹比是100kg/t-p，處于本發(fā)明的范圍內(nèi)，因此粉煤的置換率高達(dá)0.70，可以說通過噴吹的還原劑，可以有效地減少焦炭。
實(shí)施例3表示氣體還原劑C比為40kg/t-p、粉煤比為120kg/t-p時(shí)的情況。粉煤的置換率高達(dá)0.71，可以說通過噴吹的還原劑，可以有效地減少焦炭。
實(shí)施例4表示氣體還原劑C比為60kg/t-p、粉煤比為120kg/t-p和合成樹脂材料比為20kg/t-p時(shí)的情況。固體還原劑的噴吹比是140kg/t-p，處于本發(fā)明的范圍內(nèi)，因此粉煤的置換率高達(dá)0.70，可以說通過噴吹的還原劑，可以有效地減少焦炭。
實(shí)施例5表示氣體還原劑A比為20kg/t-p、粉煤比為50kg/t-p時(shí)的情況。粉煤置換率高達(dá)0.72，可以說通過噴吹的還原劑，可以有效地減少焦炭。
實(shí)施例6表示氣體還原劑A比成為20kg/t-p、粉煤比成為70kg/t-p和合成樹脂材料比成為30kg/t-p時(shí)的情況。固體還原劑的噴吹比是100kg/t-p，處于本發(fā)明的范圍內(nèi)，因此粉煤置換率高達(dá)0.73，可以說通過噴吹的還原劑，可以有效地減少焦炭。
實(shí)施例7表示氣體還原劑A比為40kg/t-p、粉煤比為100kg/t-p時(shí)的情況。粉煤置換率高達(dá)0.73，可以說通過噴吹的還原劑，可以有效地減少焦炭。
實(shí)施例8表示氣體還原劑A比為60kg/t-p、粉煤比為120kg/t-p和合成樹脂材料比為20kg/t-p時(shí)的情況。固體還原劑的噴吹比是140kg/t-p，處于本發(fā)明的范圍內(nèi)，因此粉煤置換率高達(dá)0.72，可以說通過噴吹的還原劑，可以有效地減少焦炭。
實(shí)施例9表示氣體還原劑B比為50kg/t-p、粉煤比為100kg/t-p和合成樹脂材料比為20kg/t-p時(shí)的情況。固體還原劑的噴吹比是120kg/t-p，處于本發(fā)明的范圍內(nèi)，因此粉煤置換率高達(dá)0.74，可以說通過噴吹的還原劑，可以有效地減少焦炭。
實(shí)施例10表示氣體還原劑B比為40kg/t-p、粉煤比為70kg/t-p和合成樹脂材料比為40kg/t-p時(shí)的情況。作為固體還原劑的噴吹比是110kg/t-p，處于本發(fā)明的范圍內(nèi)，因此粉煤置換率高達(dá)0.73，可以說通過噴吹的還原劑，可以有效地減少焦炭。
實(shí)施例11表示氣體還原劑A比為10kg/t-p、粉煤比為140kg/t-p時(shí)的情況。粉煤置換率高達(dá)0.72，可以說通過噴吹的還原劑，可以有效地減少焦炭。
實(shí)施例12表示氣體還原劑B比為10kg/t-p、粉煤比為100kg/t-p和合成樹脂材料比為40kg/t-p時(shí)的情況。固體還原劑的噴吹比是140kg/t-p，處于本發(fā)明的范圍內(nèi)，因此粉煤置換率高達(dá)0.73，可以說通過噴吹的還原劑，可以有效地減少焦炭。
實(shí)施例13表示氣體還原劑C比為10kg/t-p、粉煤比為120kg/t-p時(shí)的情況。粉煤置換率高達(dá)0.73，可以說通過噴吹的還原劑，可以有效地減少焦炭。
實(shí)施例14表示氣體還原劑A比為20kg/t-p、氣體還原劑B比為20kg/t-p、氣體還原劑C比為20kg/t-p、粉煤比為50kg/t-p和合成樹脂材料比為30kg/t-p時(shí)的情況。氣體還原劑的噴吹比是60kg/t-p、固體還原劑的噴吹比是80kg/t-p，處于本發(fā)明的范圍內(nèi)，因此粉煤置換率高達(dá)0.72，可以說通過噴吹的還原劑，可以有效地減少焦炭。
另一方面，比較例1表示氣體還原劑C比為5kg/t-p、粉煤比為100kg/t-p時(shí)的情況。氣體還原劑比較小，處于本發(fā)明的范圍外，粉煤的置換率低至0.59，可以說不能通過噴吹的還原劑有效地減少焦炭。
比較例2表示氣體還原劑C比為30kg/t-p、粉煤比為160kg/t-p時(shí)的情況。固體還原劑比過大，處于本發(fā)明的范圍外，粉煤置換率低至0.53，可以說不能通過噴吹的還原劑有效地減少焦炭。
比較例3表示氣體還原劑C比為15kg/t-p、粉煤比為120kg/t-p和合成樹脂材料比為40kg/t-p時(shí)的情況。固體還原劑比過大，高達(dá)160kg/t-p，處于本發(fā)明的范圍外，粉煤置換率低至0.52，可以說不能通過噴吹的還原劑有效地減少焦炭。
比較例4表示氣體還原劑C比為100kg/t-p、粉煤比為100kg/t-p時(shí)的情況。氣體還原劑比過大，處于本發(fā)明的范圍外，粉煤置換率低至0.53，可以說不能通過噴吹的還原劑有效地減少焦炭。
比較例5表示氣體還原劑A比為5kg/t-p、粉煤比成為60kg/t-p時(shí)的情況。氣體還原劑比小，處于本發(fā)明的范圍外，粉煤置換率低至0.57，可以說不能通過噴吹的還原劑有效地減少焦炭。
比較例6表示氣體還原劑A比為30kg/t-p、粉煤比為160kg/t-p時(shí)的情況。固體還原劑比過大，處于本發(fā)明的范圍外，粉煤置換率低至0.56，可以說不能通過噴吹的還原劑有效地減少焦炭。
比較例7表示氣體還原劑A比為20kg/t-p、粉煤比為120kg/t-p和合成樹脂材料比為50kg/t-p時(shí)的情況。固體還原劑比為170kg/t-p，處于本發(fā)明的范圍外，因此粉煤置換率低至0.53，可以說不能通過噴吹的還原劑有效地減少焦炭。
比較例8表示氣體還原劑A比為100kg/t-p、粉煤比為60kg/t-p時(shí)的情況。氣體還原劑比過大，處于本發(fā)明的范圍外，因此粉煤置換率低至0.53，可以說不能通過噴吹的還原劑有效地減少焦炭。
比較例9表示氣體還原劑B比為5kg/t-p、粉煤比為50kg/t-p時(shí)的情況。氣體還原劑比小，處于本發(fā)明的范圍外，粉煤置換率低至0.56，可以說不能通過噴吹的還原劑有效地減少焦炭。
比較例10表示氣體還原劑B比為90kg/t-p、粉煤比為120kg/t-p和合成樹脂材料比成為40kg/t-p時(shí)的情況。氣體還原劑比為90kg/t-p、固體還原劑比為160kg/t-p，均過大，處于本發(fā)明的范圍外，因此粉煤置換率低至0.53，可以說不能通過噴吹的還原劑有效地減少焦炭。
比較例11表示氣體還原劑C比為85kg/t-p、粉煤比為115kg/t-p和合成樹脂材料比為40kg/t-p時(shí)的情況。氣體還原劑比為85kg/t-p、固體還原劑比為155kg/t-p，均過大，處于本發(fā)明的范圍外，因此粉煤置換率低至0.54，可以說不能通過噴吹的還原劑有效地減少焦炭。
比較例12表示氣體還原劑C比為5kg/t-p、粉煤比為140kg/t-p和合成樹脂材料比為20kg/t-p時(shí)的情況。固體還原劑比為160kg/t-p，過大，并且氣體還原劑小，處于本發(fā)明的范圍外，因此粉煤置換率低至0.52，可以說不能通過噴吹的還原劑有效地減少焦炭。
比較例13表示氣體還原劑B比為10kg/t-p、氣體還原劑C比為5kg/t-p、粉煤比為160kg/t-p時(shí)的情況。固體還原劑比為160kg/t-p，過大，因此粉煤置換率低至0.51，可以說不能通過噴吹的還原劑有效地減少焦炭。
比較例14表示氣體還原劑A比為40kg/t-p、氣體還原劑B比為40kg/t-p、氣體還原劑C比為10kg/t-p、粉煤比為100kg/t-p時(shí)的情況。因?yàn)闅怏w還原劑比為90kg/t-p，過大，因此粉煤置換率低至0.52，可以說不能通過噴吹的還原劑有效地減少焦炭。
如上所述，本發(fā)明的實(shí)施例1～14都顯示粉煤置換率為0.7以上的高值，可以通過噴吹還原劑有效地減少焦炭。另外，偏流現(xiàn)象一次也沒有發(fā)生。
另一方面，比較例1～14的粉煤置換率都是0.6以下，無法通過噴吹還原劑有效地減少焦炭。另外，偏流現(xiàn)象多發(fā)，達(dá)到11次以上。
另外，關(guān)于輔助還原劑的噴吹方法，有各種各樣的方法，例如，可以考慮將粉煤、合成樹脂材料、氣體還原劑內(nèi)的2種或3種由同芯狀的多管噴槍同時(shí)噴吹的方法(參照圖6)，和以單管將2種或3種混合噴吹的方法(參照圖7)等多種方法，本發(fā)明對該方法沒有特別的限定。
這一點(diǎn)在以往技術(shù)中，因?yàn)楸仨毷箽怏w還原劑和噴吹的固體還原劑接觸、促進(jìn)傳熱，因此需要特別注意該噴槍的結(jié)構(gòu)和配置。
但是，在本發(fā)明中，為了利用由氣體還原劑燃燒產(chǎn)生的熱輻射，對噴槍的結(jié)構(gòu)和噴吹方法沒有特別的限制，因此在實(shí)際設(shè)備中的實(shí)施是容易的。
在本發(fā)明中，在從風(fēng)口噴吹作為輔助還原劑的氣體還原劑和固體還原劑的高爐操作方法中，將氣體還原劑的噴吹比調(diào)整為10至80kg/t-p，并且將固體還原劑的噴吹比調(diào)整為50至150kg/t-p進(jìn)行噴吹，因此無需對固體還原劑和氣體還原劑的噴吹比的全部組合進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬就可以決定最佳噴吹條件，減少高價(jià)焦炭的用量，可以降低生鐵制造成本。
表1

表2

表3

表4

表5

表6

權(quán)利要求
1.一種高爐操作方法，作為輔助還原劑，從風(fēng)口噴吹氣體還原劑和固體還原劑，其特征在于，將氣體還原劑的噴吹比調(diào)整為10至80kg/t-p，并且將固體還原劑的噴吹比調(diào)整為50至150kg/t-p進(jìn)行噴吹。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高爐操作方法，其特征在于，作為固體還原劑使用粉煤和/或合成樹脂材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高爐操作方法，其特征在于，在干燥基元素分析中，使用含有50質(zhì)量％以上的碳的氣體還原劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高爐操作方法，其特征在于，使用以CH4為主要成分的氣體還原劑。
全文摘要
本發(fā)明提供一種高爐操作方法，通過明確氣體還原劑和固體還原劑的噴吹比的適當(dāng)范圍，在固體還原劑和氣體還原劑的混合燃燒中改善燃燒性，并且在實(shí)際設(shè)備中也能夠?qū)崿F(xiàn)。具體地，作為輔助還原劑，從風(fēng)口噴吹氣體還原劑和固體還原劑，將氣體還原劑的噴吹比調(diào)整為10至80kg/t－p，并且將固體還原劑的噴吹比調(diào)整為50至150kg/t－p進(jìn)行噴吹。
文檔編號C21B5/00GK101052730SQ20068000112
公開日2007年10月10日 申請日期2006年1月27日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月31日
發(fā)明者村井亮太, 佐藤道貴, 有山達(dá)郎, 長谷川伸二, 下村昭夫 申請人:杰富意鋼鐵株式會社