專利名稱：高爐操作方法和用于其的低發(fā)熱量氣體的燃燒方法以及高爐設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于實施穩(wěn)定的低還原材料比操作的高爐操作方法和高爐設備、低發(fā)熱量氣體的燃燒方法。
背景技術：
近年來，二氧化碳排出量的增加所導致的地球溫暖化成為問題，抑制煉鐵業(yè)中排出的二氧化碳也是重要的課題。有鑒于此，最近的高爐操作中強烈推進的是低還原材料比 (低RAR)操作。RAR (Reduction Agent fcitio)是相對于每1噸生鐵的、吹入燃料和由爐頂裝入的焦炭的總量。然而，RAR降低時，理論上送風量降低，結果導致爐身上部處裝入物的升溫遲緩、無法達成順利的還原。反而助長鋅化合物等的附壁，有可能導致風壓變動或下料異常等爐況不正常。另外，在爐頂溫度下降至低于100°c時，還會發(fā)生排氣中的水分在配管內冷凝的問題。通常的高爐操作中，為了防止上述各種爐況不正常，特別是為了防止爐上部處裝入物的升溫不良，通常采用以下對策
(a)降低富氧率、增加氣體量(降低熱流比、提高氣體溫度)。(b)增加微粉炭等燃料吹入量(降低熱流比、提高氣體溫度)。(c)降低還原效率(爐身效率)、提高還原材料比。然而，上述(a)的對策由于會導致生產量降低，因而不理想。上述(b)依賴于吹入能力的富裕程度，對于在能力極限附近進行操作的煉鐵廠來說，其增加量有限。另外，當增加燃料吹入量時，爐腹氣體量增加而使生產量降低，因此有必要同時實施富氧化。但是，可使用的氧量在供給能力上也有限。上述(c)特意指向降低效率的操作，與削減二氧化碳的本來目的相悖。如此，在普通高爐中進行低RAR操作時，通過在通常的操作范圍內改變操作條件來避免各種爐況不正常、特別是爐上部的升溫不良是困難的。另一方面，在高爐操作中，將由高爐風口部的焦炭燃燒而產生的CO等還原氣體用于鐵礦石的還原，但提高其利用效率導致RAR的降低。本來高爐氣體是低發(fā)熱量氣體，但如上述那樣RAR降低時，則產生的高爐氣體的發(fā)熱量會進一步降低。另外，鋼鐵制造工藝中，作為排熱回收的一環(huán)，用焦炭干式滅火設備 (CDQ)來回收由焦炭爐排出的紅熱焦炭的顯熱。CDQ用惰性氣體來冷卻焦炭，但也會混入回收時由焦炭產生的氣體，而作為300kcal/Nm3左右的低發(fā)熱量氣體被回收。 工業(yè)上使用的氣體燃燒器，根據(jù)燃料氣體與助燃氣體(含氧氣體)的混合形式而大致分為擴散燃燒方式(外部混合)的燃燒器、和預混合燃燒方式(內部混合)的燃燒器，任一燃燒器均形成為在燃燒器前端的更前方形成火焰的結構。擴散燃燒方式(外部混合)的燃燒器是在燃燒器前端使燃料氣體與助燃氣體混合并燃燒的燃燒器，可得到高溫的火焰，而受到廣泛利用。另外，預混合燃燒方式的燃燒器具有可形成較短火焰等的優(yōu)點。但是，上述以往的燃燒器由于在燃燒器前端的更前方形成火焰，因此有必要在燃燒器前方確保寬闊的燃燒用空間，存在燃燒設備必然為大型的問題。作為以往的燃燒器中使用的燃料氣體，除了 LNG或丙烷氣體之外，還有鋼鐵制造工藝所副產的焦炭爐氣體、高爐氣體、混合高爐氣體與轉爐氣體而得的MIX氣體等，它們中，單獨使用高爐氣體這樣的低發(fā)熱量氣體時，由于空氣比的改變或氣體發(fā)熱量的增減造成火焰的穩(wěn)定并不充分，有時還會發(fā)生火焰熄滅。因此，為了維持火焰或維持燃燒，采用另外設置導燃器、或事先對燃料氣體、助燃氣體進行預熱的方法。另外，使用低發(fā)熱量氣體時， 根據(jù)燃燒條件，容易產生NOx等有害物質的生成量增加、烴等未燃燒成分排出、或煤煙生成等問題，有可能成為環(huán)境污染源之一。對于專利文獻1，在進行富氧率為10體積％以下的風口熱風吹入的普通高爐中， 進行低還原材料比操作時，為了解決爐身上部處裝入物的升溫遲緩這一問題，爐頂溫度為 110°C以下時，將爐頂氣體量的10體積％以下的量的氣體作為爐身氣體而從爐身上部吹入爐內。另外，專利文獻1公開了將從爐頂部排出、然后通過氣體凈化裝置的高爐氣體的一部分取出，并用燃燒爐加熱后用作上述爐身氣體。專利文獻3中公開了為了使低發(fā)熱量氣體燃燒而使用管狀火焰燃燒器，使燃料氣體與含氧氣體(助燃氣體)一邊旋轉一邊導入燃燒室內進行燃燒的方法。該專利文獻3的方法中，使用氧濃度為60VOW)以上的含氧氣體來作為助燃氣體，并在供給氧量相對于理論氧量之比為1. (Tl. 4的范圍下實施?，F(xiàn)有技術文獻專利文獻
專利文獻1 日本特開2008 214735號公報專利文獻2 日本特開昭62 27509號公報專利文獻3 日本特開2007 271188號公報非專利文獻
非專利文獻1 大野等人“鐵與鋼”日本鋼鐵協(xié)會75 (1989年)，p. 1278。

發(fā)明內容
發(fā)明要解決的技術問題
專利文獻1的方法中，將高爐氣體在燃燒爐進行加熱(預熱)再吹入爐內，要求該吹入氣體受到充分預熱，并且具有比吹入位置的爐內壓更高的壓力。但是，與進行純氧送風的所謂氧高爐工藝(例如，參照專利文獻2、非專利文獻1) 不同，普通高爐工藝所產生的高爐氣體為低發(fā)熱量，因此有時難以在燃燒爐升溫至所需的溫度，例如，有時需要使用高發(fā)熱量的輔助燃料等的對策。另外，由于高爐氣體為低發(fā)熱量， 因此在通常的燃燒爐中容易產生燃燒溫度的波動，因而存在氧殘留于燃燒氣體中，從而在吹入爐內時使正在還原的鐵氧化物(Fe304、Fe0)再氧化的問題。另外，也難以穩(wěn)定地將預熱氣體吹入具有規(guī)定爐內壓的高爐內。上述專利文獻3的方法中，存在如下所述的問題
(1)作為助燃氣體，需要為具有60voW)以上的氧濃度的含氧氣體，但為了得到這樣高濃度的氧，另外還需要深冷分離或膜分離等氧分離工藝；
(2)使低發(fā)熱量氣體在高濃度的氧下燃燒時，局部成為高溫，有可能產生環(huán)境上有問題的熱N0X。另外，燃料氣體中含有S成分時，還會促進SOx的產生；
(3)用配管等導入高濃度的氧時，需要實施脫脂處理等，并利用不銹鋼制管等來構建配管和閥類。因而需要昂貴的材料，設備成本變高。本發(fā)明的第1目的在于提供可以防止低RAR操作時的爐況不正常、特別是可以防止爐上部處裝入物的升溫不良，同時即使使用高爐氣體這樣的低發(fā)熱量氣體作為吹入氣體時，也可以使其穩(wěn)定地燃燒而作為預熱氣體、且可將該預熱氣體穩(wěn)定地吹入具有規(guī)定爐內壓的高爐內的高爐操作方法和高爐設備。本發(fā)明的第2目的在于解決用燃燒器使低發(fā)熱量氣體燃燒時的現(xiàn)有技術的問題， 提供可以在燃燒器中不使用高氧濃度的助燃氣體，而穩(wěn)定地使低發(fā)熱量氣體燃燒的燃燒方法。 用于解決技術問題的手段
本發(fā)明人等為了解決上述以往的技術問題，特別是圍繞預熱氣體的生成吹入機構(手段)進行了研究，結果發(fā)現(xiàn)通過在爐身部設置利用了以往加熱爐或燃燒機器中使用的管狀火焰燃燒器的方式的氣體燃燒吹入裝置、并將該氣體燃燒吹入裝置的燃燒氣體作為預熱氣體吹入爐內，即便在使用高爐氣體這樣的低發(fā)熱量氣體時，也可以使其穩(wěn)定地燃燒而形成預熱氣體，且可將該預熱氣體穩(wěn)定地吹入具有規(guī)定爐內壓的高爐內。本發(fā)明是基于上述見解而完成的，其主旨如下所述。( 1)高爐操作方法，其是將空氣或富氧空氣從風口吹入高爐內的高爐操作方法，其特征在于，
將預熱氣體從設于爐身部的氣體吹入部(A)吹入高爐內時，由在前端開放的管狀燃燒室的內壁面上形成用于分別吹入燃料氣體與助燃氣體或者用于吹入燃料氣體與助燃氣體的預混合氣體以在燃燒室內產生氣體渦流的開口、并使前述燃燒室的前端與高爐內部連通而得到的氣體燃燒吹入裝置(a)來構成氣體吹入部(A)，并將該氣體燃燒吹入裝置(a) 的燃燒氣體作為預熱氣體吹入高爐內。(2) (1)所述的高爐操作方法，其特征在于，由在前端開放的管狀燃燒室的內壁面上形成用于在該內壁面的大致切線方向上分別吹入燃料氣體與助燃氣體或者用于吹入燃料氣體與助燃氣體的預混合氣體以在燃燒室內產生氣體渦流的開口、并使前述燃燒室的前端與高爐內部連通而得到的氣體燃燒吹入裝置(a)來構成前述氣體吹入部(A)。(3) (1)所述的高爐操作方法，其特征在于，供給至氣體燃燒吹入裝置(a)的燃料氣體為高爐氣體。(4) (1)所述的高爐操作方法，其特征在于，用于通過在燃燒室的內壁面上形成的開口而向燃燒室內分別供給燃料氣體與助燃氣體的氣體噴嘴或用于供給燃料氣體與助燃氣體的預混合氣體的氣體噴嘴是由在裝置的軸線方向上并列的多個噴嘴管來構成的。(5) (1)所述的高爐操作方法，其特征在于，在氣體燃燒吹入裝置(a)中，使燃燒室內的氣流的旋流數(shù)Sw為3 10。(6)權利要求1所述的高爐操作方法，其特征在于，向氣體燃燒吹入裝置(a)的燃燒室內供給對燃燒氣體進行稀釋以調整氣體溫度和/或氣體組成的稀釋氣體。
(7) (1)所述的高爐操作方法，其特征在于，通過氣體導管而使氣體燃燒吹入裝置(a)的燃燒室的前端與高爐內部連通。(8) (7)所述的高爐操作方法，其特征在于，氣體導管為岔管，該岔管通過連接管與形成在爐體上的多個氣體吹入口連接，同時與氣體燃燒吹入裝置(a)的燃燒室的前端連接。(9) (1)或(2)所述的高爐操作方法，其特征在于，前述燃燒氣體向高爐內的吹入是使用發(fā)熱量為lOOOkcal/Nm3以下的氣體作為燃料氣體，同時在吹入燃燒室前的燃料氣體和/或吹入燃燒室后的燃料氣體中加入氫進行燃燒，并將其燃燒氣體作為預熱氣體吹入高爐內。(10) (9)所述的高爐操作方法，其特征在于，前述燃料氣體是含有CO的燃料氣體， 前述氫是以使絕熱火焰溫度為750°C以上的方式來加入的。(11) (9)所述的高爐操作方法，其特征在于，前述燃料氣體與助燃氣體或者燃料氣體與助燃氣體的預混合氣體是從在氣體燃燒吹入裝置(a)的軸線方向上并列設置的多個噴嘴管吹入的。(12) (9)所述的高爐操作方法，其特征在于，前述燃料氣體為高爐氣體。(13) (9)所述的高爐操作方法，其特征在于，使用在燃燒室的內壁面上形成了用于吹入氣體以在燃燒室內產生氣體渦流的其它開口的氣體燃燒吹入裝置(a)，從前述開口向燃燒室內吹入氫。(14) (9)所述的高爐操作方法，其特征在于，使用在燃燒室的內壁面上進一步形成了用于在該內壁面的大致切線方向上吹入氣體以在燃燒室內產生氣體渦流的其它開口的氣體燃燒吹入裝置(a)，從前述開口向燃燒室內吹入氫。(15) (13)或(14)所述的高爐操作方法，其特征在于，用于通過在燃燒室的內壁面上形成的其它開口而向燃燒室內供給氫的氣體噴嘴是由在裝置的軸線方向上并列的多個噴嘴管構成的。(16) (9)所述的高爐操作方法，其特征在于，在氣體燃燒吹入裝置(a)中，使燃燒室內的氣流的旋流數(shù)Sw為3 10。(17) (9)所述的高爐操作方法，其特征在于，向氣體燃燒吹入裝置(a)的燃燒室內供給對燃燒氣體進行稀釋以調整氣體溫度和/或氣體組成的稀釋氣體。(18) (1)或(2)所述的高爐操作方法，其中，前述燃燒氣體向高爐內的吹入包括使用高爐氣體作為燃料氣體，同時在吹入燃燒室前的高爐氣體和/或吹入燃燒室后的高爐氣體中加入氫進行燃燒，并將其燃燒氣體作為預熱氣體吹入高爐內。(19)( 18)所述的高爐操作方法，其特征在于，前述燃料氣體為高爐氣體，前述氫是以使絕熱火焰溫度為750°C以上的方式來加入的。(20) (18)所述的高爐操作方法，其特征在于，用于通過在燃燒室的內壁面上形成的開口而向燃燒室內分別供給燃料氣體與助燃氣體的氣體噴嘴或用于供給燃料氣體與助燃氣體的預混合氣體的氣體噴嘴是由在裝置的軸線方向上并列的多個噴嘴管構成的。(21) (18)所述的高爐操作方法，其特征在于，使用在燃燒室的內壁面上進一步形成了用于吹入氣體以在燃燒室內產生氣體渦流的其它開口的氣體燃燒吹入裝置(a)，從前述開口向燃燒室內吹入氫。
(22) (18)所述的高爐操作方法，其特征在于，使用在燃燒室的內壁面上進一步形成了用于在該內壁面的大致切線方向上吹入氣體以在燃燒室內產生氣體渦流的其它開口的氣體燃燒吹入裝置(a)，從前述開口向燃燒室內吹入氫。(23) (18)所述的高爐操作方法，其特征在于，用于通過在燃燒室的內壁面上形成的其它開口而向燃燒室內供給氫的氣體噴嘴是由在裝置的軸線方向上并列的多個噴嘴管構成的。(24) (18)所述的高爐操作方法，其特征在于，在氣體燃燒吹入裝置(a)中，使燃燒室內的氣流的旋流數(shù)Sw為3 10。(25) (18)所述的高爐操作方法，其特征在于，向氣體燃燒吹入裝置(a)的燃燒室內供給對燃燒氣體進行稀釋以調整氣體溫度和/或氣體組成的稀釋氣體。( 26)高爐設備，其是將空氣或富氧空氣從風口吹入高爐內的高爐，其特征在于， 在爐身部設置氣體吹入部(A)，由在前端開放的管狀燃燒室的內壁面上形成用于分別
吹入燃料氣體與助燃氣體或者用于吹入燃料氣體與助燃氣體的預混合氣體以在燃燒室內產生氣體渦流的開口、并使前述燃燒室的前端與高爐內部連通而得到的氣體燃燒吹入裝置(a)來構成氣體吹入部(A)，使該氣體燃燒吹入裝置(a)的燃燒氣體吹入高爐內。(27) (26)所述的高爐設備，其特征在于，由在前端開放的管狀燃燒室的內壁面上形成用于在該內壁面的大致切線方向上分別吹入燃料氣體與助燃氣體或者用于吹入燃料氣體與助燃氣體的預混合氣體以在燃燒室內產生氣體渦流的開口、并使前述燃燒室的前端與高爐內部連通而得到的氣體燃燒吹入裝置(a)來構成前述氣體吹入部(A)。(28) (26)所述的高爐設備，其特征在于，具備用于從由高爐的爐頂部排出的高爐氣體的流路取出高爐氣體的一部分、并供給至氣體燃燒吹入裝置(a)的流路。(29) (26)所述的高爐設備，其特征在于，具有用于將供給至氣體燃燒吹入裝置 (a)的燃料氣體與助燃氣體分別升壓或者用于將燃料氣體與助燃氣體的預混合氣體升壓的升壓機。(30) (26)所述的高爐設備，其特征在于，氣體燃燒吹入裝置(a)中，用于通過在燃燒室的內壁面上形成的開口而向燃燒室內分別供給燃料氣體與助燃氣體的氣體噴嘴或用于供給燃料氣體與助燃氣體的預混合氣體的氣體噴嘴是由在裝置的軸線方向上并列的多個噴嘴管構成的。(31) (26)所述的高爐設備，其特征在于，氣體燃燒吹入裝置(a)具有向燃燒室內供給對燃燒氣體進行稀釋以調整氣體溫度和/或氣體組成的稀釋氣體的機構。(32) (26)所述的高爐設備，其特征在于，通過氣體導管而使氣體燃燒吹入裝置 (a)的燃燒室的前端與高爐內部連通。(33) (32)所述的高爐設備，其特征在于，氣體導管為岔管，該岔管通過連接管與形成在爐體上的多個氣體吹入口連接，同時與氣體燃燒吹入裝置(a)的燃燒室的前端連接。接著，本發(fā)明人等為了解決上述第2課題而進行了研究，結果發(fā)現(xiàn)為了使 IOOOkcaVNm3以下(特別是800kcal/Nm3以下)的低發(fā)熱量氣體穩(wěn)定燃燒，有效的是在使用管狀火焰燃燒器的同時向燃料氣體中加入氫。另外，為了解決上述第二課題，特別是圍繞預熱氣體的生成吹入機構而進行了研究，結果發(fā)現(xiàn)通過在爐身部設置利用了以往在加熱爐或燃燒機器中使用的管狀火焰燃燒器的方式的氣體燃燒吹入裝置、并在用作該氣體燃燒吹入裝置的燃料氣體的低發(fā)熱量氣體中加入氫，將其燃燒氣體作為預熱氣體吹入爐內，可以使高爐氣體等低發(fā)熱量氣體穩(wěn)定地燃燒而形成預熱氣體，且可將該預熱氣體穩(wěn)定地吹入具有規(guī)定爐內壓的高爐內。(34)利用燃燒器的低發(fā)熱量氣體的燃燒方法，其特征在于，在前端開放的管狀燃燒室的內壁面上形成了用于分別吹入燃料氣體與助燃氣體或者用于吹入燃料氣體與助燃氣體的預混合氣體以在燃燒室內產生氣體渦流的開口的燃燒器中，使用發(fā)熱量為 IOOOkcaVNm3以下的氣體作為燃料氣體時，向吹入燃燒室前的燃料氣體和/或吹入燃燒室后的燃料氣體中加入氫(其中，包括作為含氫氣體加入的情形)。(35) (34)所述的低發(fā)熱量氣體的燃燒方法，其中，由在前端開放的管狀燃燒室的內壁面上形成用于在該內壁面的大致切線方向上分別吹入燃料氣體與助燃氣體或者用于吹入燃料氣體與助燃氣體的預混合氣體以在燃燒室內產生氣體渦流的開口、并使前述燃燒室的前端與高爐內部連通而得到的氣體燃燒吹入裝置(a)來構成前述氣體吹入部(A)。(36) (34)所述的利用燃燒器的低發(fā)熱量氣體的燃燒方法，其特征在于，向含有CO 的燃料氣體中加入氫以使絕熱火焰溫度為750°C以上。(37) (34)所述的利用燃燒器的低發(fā)熱量氣體的燃燒方法，其特征在于，用于通過在燃燒室的內壁面上形成的開口而向燃燒室內分別供給燃料氣體與助燃氣體的氣體噴嘴或用于供給燃料氣體與助燃氣體的預混合氣體的氣體噴嘴是由在燃燒器軸方向上并列的多個噴嘴管構成的。(38) (34)所述的利用燃燒器的低發(fā)熱量氣體的燃燒方法，其特征在于，燃料氣體為高爐氣體。(39) (34)所述的利用燃燒器的低發(fā)熱量氣體的燃燒方法，其特征在于，使用在燃燒室的內壁面上進一步形成了用于吹入氣體以在燃燒室內產生氣體渦流的其它開口的燃燒器，從前述開口向燃燒室內吹入氫。(40) (34)所述的利用燃燒器的低發(fā)熱量氣體的燃燒方法，其特征在于，使用在燃燒室的內壁面上進一步形成了用于在該內壁面的大致切線方向上吹入氣體以在燃燒室內產生氣體渦流的其它開口的燃燒器，從前述開口向燃燒室內吹入氫。(41) (34)所述的利用燃燒器的低發(fā)熱量氣體的燃燒方法，其特征在于，用于通過在燃燒室的內壁面上形成的其它開口而向燃燒室內供給氫的氣體噴嘴是由在燃燒器軸方向上并列的多個噴嘴管構成的。(42) (34)所述的利用燃燒器的低發(fā)熱量氣體的燃燒方法，其特征在于，使燃燒室內的氣流的旋流數(shù)Sw為;Γιο。(43) (34)所述的利用燃燒器的低發(fā)熱量氣體的燃燒方法，其特征在于，向燃燒室內供給對燃燒氣體進行稀釋以調整氣體溫度和/或氣體組成的稀釋氣體。(44)利用燃燒器的低發(fā)熱量氣體的燃燒方法，其特征在于，在前端開放的管狀燃燒室的內壁面上形成了用于分別吹入燃料氣體與助燃氣體或者用于吹入燃料氣體與助燃氣體的預混合氣體以在燃燒室內產生氣體渦流的開口的燃燒器中，使用高爐氣體作為燃料氣體時，向吹入燃燒室前的高爐氣體和/或吹入燃燒室后的高爐氣體中加入氫。(45) (44)所述的利用燃燒器的低發(fā)熱量氣體的燃燒方法，其特征在于，由在前端開放的管狀燃燒室的內壁面上形成用于在該內壁面的大致切線方向上分別吹入燃料氣體與助燃氣體或者用于吹入燃料氣體與助燃氣體的預混合氣體以在燃燒室內產生氣體渦流的開口、并使前述燃燒室的前端與高爐內部連通而得到的氣體燃燒吹入裝置(a)來構成前述氣體吹入部(A)。(46) (44)所述的利用燃燒器的低發(fā)熱量氣體的燃燒方法，其特征在于，在高爐氣體中加入氫以使絕熱火焰溫度為750°C以上。(47) (44)所述的利用燃燒器的低發(fā)熱量氣體的燃燒方法，其特征在于，用于通過在燃燒室的內壁面上形成的開口而向燃燒室內分別供給燃料氣體與助燃氣體的氣體噴嘴或用于供給燃料氣體與助燃氣體的預混合氣體的氣體噴嘴是由在燃燒器軸方向上并列的多個噴嘴管構成的。(48) (44)所述的利用燃燒器的低發(fā)熱量氣體的燃燒方法，其特征在于，使用在燃燒室的內壁面上進一步形成了用于吹入氣體以在燃燒室內產生氣體渦流的其它開口的燃燒器，從前述開口向燃燒室內吹入氫。(49) (44)所述的利用燃燒器的低發(fā)熱量氣體的燃燒方法，其特征在于，使用在燃燒室的內壁面上進一步形成了用于在該內壁面的大致切線方向上吹入氣體以在燃燒室內產生氣體渦流的其它開口的燃燒器，從前述開口向燃燒室內吹入氫。(50) (44)所述的利用燃燒器的低發(fā)熱量氣體的燃燒方法，其特征在于，用于通過在燃燒室的內壁面上形成的其它開口而向燃燒室內供給氫的氣體噴嘴是由在燃燒器軸方向上并列的多個噴嘴管構成的。(51) (44)所述的利用燃燒器的低發(fā)熱量氣體的燃燒方法，其特征在于，使燃燒室內的氣流的旋流數(shù)Sw為;Γ10。(52) (44)所述的利用燃燒器的低發(fā)熱量氣體的燃燒方法，其特征在于，向燃燒室內供給對燃燒氣體進行稀釋以調整氣體溫度和/或氣體組成的稀釋氣體。發(fā)明效果
根據(jù)本發(fā)明，在普通高爐的操作中，可以防止低RAR操作時的爐上部處裝入物的升溫不良，同時還可以有效地抑制爐頂溫度降低所致的水分冷凝或鋅化合物的附壁等，因此可以穩(wěn)定地實施低RAR操作。而且，通過用管狀火焰燃燒器類型的氣體燃燒吹入裝置來構成氣體吹入部，即使在使用高爐氣體這樣的低發(fā)熱量氣體作為吹入氣體時，也可以使其穩(wěn)定地燃燒而形成預熱氣體，且可將該預熱氣體穩(wěn)定地吹入具有規(guī)定爐內壓的高爐內。另外，根據(jù)本發(fā)明所述的利用燃燒器的低發(fā)熱量氣體的燃燒方法，可以使從高爐氣體或CDQ回收的氣體等低發(fā)熱量氣體穩(wěn)定地燃燒，可以將低發(fā)熱量氣體作為燃料有效地利用。


[圖1]模式地表示本發(fā)明的一實施方式的說明圖表示圖1的實施方式中構成氣體吹入部A的氣體燃燒吹入裝置a的一實施方式的部分欠缺的平面2的沿III III線的剖面圖表示圖1的實施方式中構成氣體吹入部A的氣體燃燒吹入裝置a的其它實施方式的部分欠缺的平面圖[圖5]部分地表示圖4的氣體燃燒吹入裝置a的底面圖 [圖6]圖4的沿VI VI線的剖面圖 [圖7]圖4的沿VII VII線的剖面圖 [圖8]表示實施例的燃燒試驗中使用的試驗裝置的說明圖 [圖9]表示實施例進行的燃燒試驗中的燃燒室內壓力與有效熱利用率的關系的圖 [圖10]模式地表示本發(fā)明中使用的氣體燃燒吹入裝置a中、燃燒室內部的直徑方向剖面的說明圖模式地表示本發(fā)明中使用的氣體燃燒吹入裝置a中、燃燒室內部的直徑方向剖面的說明1 是在使爐體為水平剖面的狀態(tài)下模式地表示本發(fā)明中的氣體吹入部A 的設置方式的一例的說明圖；圖12b是在使爐體為水平剖面的狀態(tài)下模式地表示本發(fā)明中的氣體吹入部A的設置方式的其它例子的說明圖；圖12c是在使爐體為水平剖面的狀態(tài)下模式地表示本發(fā)明中的氣體吹入部A的設置方式的其它例子的說明圖表示本發(fā)明中使用的燃燒器的一實施方式的部分欠缺的平面圖 [圖14]圖13的沿II II線的剖面圖表示本發(fā)明中使用的燃燒器的其它實施方式，是沿與圖13相同的剖面線的剖
面圖表示本發(fā)明中使用的燃燒器的其它實施方式的部分欠缺的平面圖部分地表示圖16的燃燒器的底面16的沿VI VI線的剖面16的沿VII VII線的剖面圖模式地表示本發(fā)明的高爐操作方法的一實施方式的說明圖模式地表示本發(fā)明中使用的燃燒器中、燃燒室內部的直徑方向剖面的說明圖模式地表示本發(fā)明中使用的燃燒器中、燃燒室內部的直徑方向剖面的說明圖表示本發(fā)明中使用的燃燒器的一實施方式的部分欠缺的平面23的沿II II線的剖面圖表示本發(fā)明中使用的燃燒器的其它實施方式，是沿與圖M相同的剖面線的剖
面圖表示本發(fā)明中使用的燃燒器的其它實施方式的部分欠缺的平面圖部分地表示圖沈的燃燒器的底面沈的沿VI VI線的剖面沈的沿VII VII線的剖面圖模式地表示本發(fā)明的高爐操作方法的一實施方式的說明圖模式地表示本發(fā)明中使用的燃燒器中、燃燒室內部的直徑方向剖面的說明圖模式地表示本發(fā)明中使用的燃燒器中、燃燒室內部的直徑方向剖面的說明圖。
具體實施方式

[實施方式1]本發(fā)明以對空氣或富氧空氣進行風口送風的高爐操作、即普通高爐的操作作為對象。 將富氧空氣進行風口送風時，通常，進行富氧率20體積％以下、優(yōu)選10體積％以下的操作。 應予說明，隨著富氧率增加，通過爐內的氣體量會減少，將爐身上部升溫所需的吹入氣體量會大幅增加，因此從該點出發(fā)也優(yōu)選如上所述富氧率下的操作。 圖1是模式地表示本發(fā)明的一實施方式的說明圖。圖中，20為高爐、21為其風口， 熱風與輔助還原材料(例如，微粉炭、LNG等)被從該風口 21吹入爐內。從高爐20的爐頂部排出的高爐氣體(爐頂氣體)在被作為氣體清潔裝置的集塵器 22除去灰塵、同樣被濕氣分離器23除去水分后，被導入爐頂氣體發(fā)電裝置M，在爐頂氣體的壓力被作為電力回收后，導出體系外。本發(fā)明中，從設置于爐身部(優(yōu)選爐身中部 上部)的氣體吹入部A向高爐內吹入氣體。如此向爐內吹入氣體的主要目的是為了補償?shù)蚏AR操作所致的送風量的降低、以確保爐上部的氣體流量，但無用地吹入使爐頂氣體溫度降低的溫度的氣體由于與發(fā)明的主旨相悖，故使用預熱氣體作為吹入氣體。如此從氣體吹入部A向高爐內吹入預熱氣體時，本發(fā)明中，由在前端開放的管狀燃燒室的內壁面上形成用于分別吹入燃料氣體與助燃氣體或者用于吹入燃料氣體與助燃氣體的預混合氣體以在燃燒室內產生氣體渦流的開口、并使前述燃燒室的前端與高爐內部連通而得到的氣體燃燒吹入裝置a來構成氣體吹入部A，并將該氣體燃燒吹入裝置a的燃燒氣體作為預熱氣體吹入高爐內。上述氣體燃燒吹入裝置a的基本結構已知為，例如，日本特開11 觀1015號公報所示的管狀火焰燃燒器。但是，該管狀火焰燃燒器是作為加熱爐或燃燒機器用而被開發(fā)使用的，在應用于高爐的氣體吹入機構方面則完全沒有研究。另外，近年來的高爐操作是在高壓條件下進行，預熱氣體需要升壓至比吹入位置的爐內壓更高的壓力來吹入，但管狀火焰燃燒器卻是以在常壓狀態(tài)下的使用為前提，對于在如上述的壓力條件下使用方面也完全沒有研究。與此相對，本發(fā)明中發(fā)現(xiàn)作為使高爐氣體等低發(fā)熱量氣體燃燒而進行預熱、并將其從高爐的爐身部吹入爐內的機構，管狀火焰燃燒器型的氣體燃燒吹入裝置a具有非常優(yōu)異的功能。圖1的實施方式中，將從爐頂部排出、然后經過了氣體清潔裝置(集塵器22和濕氣分離器23)、爐頂氣體發(fā)電裝置M的高爐氣體的一部分取出，并用升壓機2 升壓后，作為燃料氣體而導入構成氣體吹入部A的氣體燃燒吹入裝置a。從高爐20的爐頂部排出的高爐氣體的流路27中，分支有用于從爐頂氣體發(fā)電裝置M的下游側的流路部分向氣體燃燒
吹入裝置a供給高爐氣體的一部分的流路觀。另外，氣體燃燒吹入裝置a中供給有作為氧或含氧氣體(空氣、富氧空氣等)的助燃氣體，該助燃氣體也在用升壓機2 升壓后導入氣體燃燒吹入裝置a。應予說明，氣體燃燒吹入裝置a中使用燃料氣體與助燃氣體的預混合氣體時，可以預先用升壓機25a， 25b將燃料氣體與助燃氣體分別升壓，也可以將預混合氣體用單一的升壓機25升壓。圖2和圖3表示構成氣體吹入部A的氣體燃燒吹入裝置a的一實施方式，圖2 為部分欠缺的平面圖，圖3為沿圖2中的III III線的剖面圖。圖中，1為前端開放的管狀(圓筒狀)的燃燒室、3a為燃料氣體用的氣體噴嘴、3b為助燃氣體用的氣體噴嘴。
前述燃燒室1通過其前端與設置于爐體的氣體吹入口 16連接，從而與高爐內部連通。在該燃燒室1的內部(后端側)的內壁面100上形成有用于分別吹入燃料氣體與助燃氣體以在燃燒室內產生氣體渦流(沿內壁面100的周方向的氣體渦流)的開口 2a，2b (噴嘴口)，前述氣體噴嘴3a，北分別與這些開口 2a，沘連接。前述開nh，2b (噴嘴口)形成為在偏離燃燒室1的軸芯的方向(偏芯方向)上吹入氣體，以使吹入燃燒室1內的氣體形成渦流。本實施方式的開口 2a，2b形成為在內壁面100的大致切線方向上分別吹入燃料氣體與助燃氣體。前述開口 2a，2b形成為沿管軸方向的狹縫狀，并在內壁面100 (內周面)上設置于 180°對向的位置。上述開口加與開口沘可各自設置多個，此時，相對于各開口 2a，沘連接有氣體噴嘴3a，3b。應予說明，該實施方式中，通過使燃燒室1的前端與氣體吹入口 16直接連接而與高爐內部連通，但也可以使燃燒室10的前端通過適當?shù)臍怏w導管(例如，如圖12b、圖12c所示的岔管)而與高爐內部連通。該情形中，從燃燒室1的前端排出的燃燒氣體經由氣體導管而被吹入高爐內
這里，可以從開口 h，2b (噴嘴口)分別吹入燃料氣體與助燃氣體以在燃燒室1內產生氣體渦流(沿內壁面100的周方向的氣體渦流)，特別優(yōu)選設定來自開口 2a，2b的氣體的吹入方向，以使氣體渦流達到如后述的優(yōu)選旋流數(shù)Sw (在伴隨旋轉的流體的流動中表示旋轉的強度的無因次數(shù))的范圍。圖10模式地表示形成了開口 2a，2b的位置處的燃燒室內部的直徑方向剖面。在上述燃燒室1的直徑方向剖面中，在內壁面100的周方向上的開口 2a, 2b的端部中，以從開口 2a，2b排出并旋轉的氣流的旋轉(回旋)方向上的前端側的端部為點P，以該點P上的內壁面100的切線為X，以從開口 2a，2b排出的氣流的中心線(=氣體噴嘴3a，3b的軸芯)為y，以切線χ與氣流中心線y所成的角度為氣體吹入角度θ時，優(yōu)選設定該氣體吹入角度θ，以達到優(yōu)選的旋流數(shù)Sw的范圍(Sw:3 10)。即，以由氣體噴嘴3a 的內徑算出的開口加處的燃料氣體速度為Vf，以由氣體噴嘴北的內徑算出的開口 2b處的助燃氣體速度為Va時，切線χ方向上的燃料氣體速度分量Vfl與助燃氣體速度分量Val則為如下
Vfl = VfXcos θ Val = VaXcos θ。并且，優(yōu)選確定氣體吹入角度θ，以使將該Vfl、Val作為開口 2a，2b處的氣體速度而算出的旋流數(shù)Sw達到規(guī)定的優(yōu)選范圍。旋流數(shù)Sw的求法如后所述。另一方面，從氣體燃燒吹入裝置a的結構方面來說，氣體燃燒吹入裝置a優(yōu)選為在燃燒室1的內壁面100上形成了用于在該內壁面的大致切線方向上分別吹入燃料氣體與助燃氣體的開口 2a，2b的結構。這是因為只要形成如上述的結構，則不管氣體量或氣體速度的改變、變化，均可實現(xiàn)優(yōu)選的旋流數(shù)Sw。具體地，理想的是使圖10所示的氣體吹入角度θ為30°以下、更優(yōu)選為10°以下。該氣體吹入角度θ變大則有可能因氣體量或氣體速度而無法適當?shù)匦纬裳貎缺诿?00的氣體渦流。本實施方式、后述圖4 圖7的實施方式均是氣體吹入角度θ ^O0 5°左右。這樣的氣體燃燒吹入裝置a中，向氣體噴嘴3a供給作為燃燒氣體的高爐氣體、 向氣體噴嘴北供給助燃氣體，且上述燃料氣體與助燃氣體被從開口 2a，2b (噴嘴口)吹入燃燒室1內。該燃料氣體與助燃氣體一邊沿燃燒室1的內壁面100形成渦流，一邊燃燒形成火焰。應予說明，該氣體燃燒吹入裝置a也可以使用燃料氣體與助燃氣體的預混合氣體，該情形中，在燃燒室1的內壁面100上形成有用于吹入燃料氣體與助燃氣體的預混合氣體以在燃燒室1內產生氣體渦流(沿內壁面100的周方向的氣體渦流)的1個以上的開口 2 (噴嘴口)，該開口 2上連接有預混合氣體供給用的氣體噴嘴3。前述開口 2與圖2和圖3的開口 2a，2b —樣，形成為在偏離燃燒室1的軸芯的方向(偏芯方向)上吹入氣體，以使吹入燃燒室1內的氣體形成渦流，特別優(yōu)選形成為在內壁面100的大致切線方向上吹入氣體(預混合氣體)。應予說明，也可以從該開口 2吹入氣體以在燃燒室1內產生氣體渦流(沿內壁面100的周方向的氣體渦流)，但氣體吹入方向的優(yōu)選設定方法、或作為燃燒器結構優(yōu)選的氣體吹入角度θ與之前基于圖10說明的開口 2a，2b相同。可以使用空氣等含氧氣體、氧氣體來作為助燃氣體，本發(fā)明在使用空氣作為助燃氣體時特別有用。助燃氣體的供給量是維持穩(wěn)定燃燒狀態(tài)所需的量。使用空氣作為助燃氣體時，通常以空氣比為1以上的方式進行供給。空氣比是燃料的燃燒所需的理論空氣量與實際供給的空氣量之比(實際的空氣量/理論空氣量)，空氣比為1則燃料氣體完全燃燒，成為0)2和吐0。空氣比小于1的條件下則為不完全燃燒，變得無法繼續(xù)穩(wěn)定的燃燒。另外， 空氣比過量時則為稀薄燃燒，該情形也無法維持穩(wěn)定燃燒狀態(tài)。因此，通常優(yōu)選在空氣比為 1. (Tl. 5的范圍供給助燃氣體。燃料氣體與助燃氣體從噴嘴(開口)噴出的速度沒有特別限制，但優(yōu)選兩者為同水平的速度。如上述的氣體燃燒吹入裝置a中，從氣體噴嘴3a，: 和開口 2a，2b吹入燃燒室1 內而形成渦流的燃料氣體與助燃氣體(或兩者的預混合氣體)因氣體的密度差而分層、在火焰的兩側形成密度不同的氣體層。即，高溫的燃燒排氣存在于回旋速度小的軸心側、未燃燒的氣體存在于回旋速度大的內壁面100側。另外，在內壁面100附近，由于回旋速度高于火焰?zhèn)鞑ニ俣?，故火焰無法停留于內壁面附近。因此，在燃燒室1內穩(wěn)定地生成管狀的火焰。 另外，由于燃燒室1的內壁面附近存在未燃燒的氣體，故燃燒室1的內壁面不會因直接的傳熱而被加熱至高溫。并且，燃燒室1內的氣體一邊回旋一邊流向前端側，這期間，內壁面100 側的氣體依次燃燒并向軸心側移動，燃燒氣體從開放的前端排出，通過氣體吹入口 16而被吹入高爐內。圖Γ圖7表示本發(fā)明所使用的氣體燃燒吹入裝置a的其它實施方式，圖4為氣體燃燒吹入裝置a的部分欠缺的平面圖、圖5為部分地表示氣體燃燒吹入裝置a的底面圖、圖6為沿圖4中VI VI線的剖面圖、圖7為沿圖4中VII VII線的剖面圖。圖Γ圖7的實施方式中，燃料氣體用的氣體噴嘴3a與助燃氣體用的氣體噴嘴北分別由在燃燒器軸方向上并列的多個噴嘴管300a，300b構成。如此用多個噴嘴管300a， 300b來構成氣體噴嘴3a，3b，是為了如后所述利用氣體噴嘴3a，: 來在燃燒室1內形成合適的渦流，同時使旋流數(shù)Sw為規(guī)定的優(yōu)選范圍內。與圖2和圖3的實施方式相同，在前述燃燒室1的內部(后端側)的內壁面100上形成有用于分別吹入燃料氣體與助燃氣體以在燃燒室1內產生氣體渦流(沿內壁面100的周方向的氣體渦流)的開口 h，2b (噴嘴口)，這些開口 2a，沘也各自由多個開口 200a，200b構成。而且，各開口 200a各自與前述噴嘴管300a連接，各開口 200b各自與前述噴嘴管300b 連接。前述開口 200a，200b形成為在偏離燃燒室10的軸芯的方向(偏芯方向)上吹入氣體以使吹入燃燒室1內的氣體形成渦流。本實施方式的開口 200a，200b形成為在內壁面100 的大致切線方向上分別吹入燃料氣體與助燃氣體。另外，在比前述氣體噴嘴3a，3b(開口加，2b)更靠燃燒室前端的位置設置有用于向燃燒室1內供給對燃燒氣體進行稀釋以調整其溫度和/或組成的稀釋氣體的氣體噴嘴14。 該氣體噴嘴14供給對燃燒氣體進行稀釋的氣體，因而可以設置在不妨礙燃燒室1內的氣體燃燒的位置，對燃燒室長度方向上的設置(連接)位置沒有特別限制，本實施方式中，設置于比燃燒室長度方向的中央位置更靠燃燒室前端的位置。氣體噴嘴14可以用單一的噴嘴管構成，但本實施方式中是由在燃燒器軸方向上并列的多個噴嘴管140來構成的。設置有氣體噴嘴14的位置的燃燒室1的內壁面100上， 形成有用于在相同內壁面的大致切線方向上吹入稀釋氣體以在燃燒室1內產生氣體渦流 (沿內壁面100的周方向的氣體渦流)的開口 15 (噴嘴口)，該開口 15與前述氣體噴嘴14連接。本實施方式中，開口 15由多個開口 150構成，各開口 150各自與前述噴嘴管140連接， 也可以使開口 15為沿管軸方向的狹縫狀的單一開口，并將其與單一的氣體噴嘴14連接。應予說明，該稀釋氣體用的開口 15也可不必形成吹入氣體以在燃燒室10內產生氣體渦流的結構。圖Γ圖7所示的實施方式的氣體燃燒吹入裝置a的其它結構、功能與圖2和圖 3所示實施方式的氣體燃燒吹入裝置a相同，故省略詳細說明。另外，也可以從前述開口 200a，200b吹入氣體以在燃燒室1內產生氣體渦流(沿內壁面100的周方向的氣體渦流)，氣體吹入方向的優(yōu)選設定方法、或作為燃燒器結構的優(yōu)選的氣體吹入角度θ與之前基于圖10說明的開口 2a，2b相同。應予說明，該實施方式中，通過將燃燒室1的前端與氣體吹入口 16直接連接而使之與高爐內部連通，但也可以通過適當?shù)臍怏w導管(例如，如圖12b、圖12c所示的岔管)而使燃燒室1的前端與高爐內部連通。該情形中，從燃燒室1的前端排出的燃燒氣體經由氣體導管而吹入高爐內。本發(fā)明中使用的氣體燃燒吹入裝置a中，在燃燒室1內產生高溫的燃燒氣體，例如，高爐氣體的理論燃燒溫度在空氣比ι. O的條件下為約1300°C。以這樣的燃燒氣體為預熱氣體吹入高爐內時，優(yōu)選對燃燒氣體進行稀釋并控制其溫度或組成，以使爐內的焦炭不被吹入的燃燒氣體中的(X)2所消耗、或者在爐內還原的鐵礦石(磁鐵礦)不被再氧化。本實施方式中，為了這樣的目的，將用于調整燃燒氣體的溫度和/或組成的稀釋氣體從氣體噴嘴14供給至燃燒室1內。使用的稀釋氣體的種類可以對應于添加至燃燒氣體中的目的(氣體溫度調整和/ 或氣體組成調整)而適宜選擇，從調整燃燒氣體的組成方面出發(fā)，優(yōu)選含有CO、H2等還原氣體的稀釋氣體?？梢允褂美绺郀t氣體、轉爐氣體、焦炭爐氣體等中的1種以上，特別優(yōu)選取出高爐氣體的一部分來用作稀釋氣體。另外，理想的是吹入高爐內的預熱氣體的溫度為500°C以上，優(yōu)選為800°C以上、 IOOO0C以下，因而優(yōu)選對稀釋氣體的溫度與供給量進行選擇，以達到這樣的預熱氣體溫度。應予說明，對于具有用于吹入燃料氣體與助燃氣體的預混合氣體的氣體噴嘴的氣體燃燒吹入裝置a，可以用在燃燒器軸方向上并列的多個噴嘴管來構成其氣體噴嘴。另夕卜，對于該氣體燃燒吹入裝置a，可以設置如上述的稀釋氣體用的氣體噴嘴14與開口 15。本發(fā)明的方法中，優(yōu)選使燃燒室1內的氣流的旋流數(shù)Sw為3 10的范圍。旋流數(shù)是在伴隨旋轉的流體流動中表示旋轉的強度的無因次數(shù)，旋流數(shù)越大則越是旋轉強的流動。 旋流數(shù)過小則燃料氣體與助燃氣體的混合變得不充分，燃料氣體的點火變得不穩(wěn)定，另一方面，過大則燃燒火焰有時會被吹滅。從以上的觀點出發(fā)，旋流數(shù)Sw優(yōu)選為3 10的范圍。旋流數(shù)Sw可以按照用于算出其的公知基本式子，通過對應于使用的氣體燃燒吹入裝置a的形式或其使用方式的式子算出，例如，在使用如圖2和圖3的實施方式那樣的、 具有燃料氣體吹入用的開口加與助燃氣體吹入用的開口 2b的氣體燃燒吹入裝置a時， 旋流數(shù)Sw可通過下式求出
_ (pa Qa ‘ Va+pf ■ Qf - Vf》· Rb -- [(pa . Qa^pf- Qf) ■ (Qa+Qf) · Rb] /Ab
其中，Rb:燃燒室半徑(m)
Ab 燃燒室剖面積(m2) P a 助燃氣體密度(kg/m3) P f 燃料氣體密度(kg/m3) Va 開口(噴嘴口)處的助燃氣體速度(m/s) Vf 開口(噴嘴口)處的燃料氣體速度(m/s) Qa 助燃氣體實際流量(m3/s) Qf 燃料氣體實際流量(m3/s)。另外，使用具有用于吹入燃料氣體與助燃氣體的預混合氣體的開口的氣體燃燒吹入裝置a時，旋流數(shù)Sw可通過下式求出
—(fim · Q · Vm) · Rb
舊·[, . . .. "■-"-■■ . ............jt| -| m .............I I I I
—KiO觀· Qn) - Qbi - Rb] /Ab
其中，Rb:燃燒室半徑(m)
Ab 燃燒室剖面積(m2)
々m:預混合氣體密度(kg/m3)
Vm 開口(噴嘴口)處的預混合氣體速度(m/s)
Qm 預混合氣體實際流量(m3/s)。在使旋流數(shù)Sw為如上述的優(yōu)選范圍時，優(yōu)選如圖Γ圖7的實施方式那樣，分別用在燃燒器軸方向上并列的多個噴嘴管300a，300b來構成燃料氣體用的氣體噴嘴3a與助燃氣體用的氣體噴嘴3b。這是因為下述原因。例如，在燃燒室內徑50mm、高爐氣體量30Nm3/ h (氣體密度1. 34kg/Nm3)、空氣量:21. 4Nm3/h (氣體密度1. 2mig/Nm3)、空氣比:1. 1、高爐的爐內壓245kPa的條件的情形，氣體噴嘴12a，12b分別由單一(1根)噴嘴管構成時，對于使旋流數(shù)Sw為3的噴嘴管的內徑(換算為圓的內徑。即、將噴嘴管內部的剖面積換算為圓的面積時的該圓的直徑。以下，提及“噴嘴管的內徑”時，表示相同含義)，氣體噴嘴3a為21mm(開口 Ila處的燃料氣體速度7m/s)、氣體噴嘴北為21mm(開口 2b處的助燃氣體速度5m/ s)。但是，像這樣用單一的噴嘴管來構成氣體噴嘴3a，3b時，在圖2的II II線剖面中， 噴嘴管的內徑變?yōu)槿紵覂葟降募s4/10，燃料氣體和助燃氣體在燃燒室中心方向(軸心)上的流量均增加，變得難以形成良好的渦流。因此，存在于軸心側的高溫燃燒排氣有可能被冷卻，本發(fā)明的效果有可能降低。圖11模式地表示形成有開口 2a，2b的位置處的燃燒室內部的直徑方向剖面，將燃燒室1的半徑作為R、將燃燒室直徑方向上的氣體噴嘴3a，3b的內部寬度或實際內徑作為t時，則從開口 2a，2b吹入的氣流的中心位置(=氣體噴嘴3a，3b的軸芯)位于距離燃燒室1的中心(R t/2)的位置。這里，若t相對于R變大，則在燃燒室中心方向(軸心)上的流量增加而變得難以形成良好的渦流，且管狀火焰會形成于偏離管壁的位置，燃燒容易變得不穩(wěn)定。從這樣的觀點出發(fā)，優(yōu)選(R t/2) /R ^ 0. 8，但上述例子在該優(yōu)選的條件之外。與此相對，用在燃燒器軸方向上并列的多個噴嘴管300a，300b來構成氣體噴嘴 3a，;3b時，由于每一噴嘴管的內徑變小，故難以發(fā)生如上述的問題，可以使旋流數(shù)Sw在優(yōu)選的范圍，同時產生良好的渦流。因此，燃料氣體用的氣體噴嘴3a與助燃氣體用的氣體噴嘴 3b優(yōu)選分別用在燃燒器軸方向上并列的多個噴嘴管300a，300b來構成。基于相同的原因， 對于具有用于吹入燃料氣體與助燃氣體的預混合氣體的氣體噴嘴的氣體燃燒吹入裝置 a，也優(yōu)選用在燃燒器軸方向上并列的多個噴嘴管來構成其氣體噴嘴。另外，在如圖Γ圖7所示的氣體燃燒吹入裝置a的情形中，為了對燃燒氣體進行稀釋并控制其溫度或組成，以使焦炭不被吹入高爐內的燃燒氣體中的(X)2所消耗、或者在爐內還原的鐵礦石(磁鐵礦)不被再氧化，而從氣體噴嘴14向燃燒室1內供給稀釋氣體。如前所述，作為稀釋氣體，優(yōu)選含有C0、H2等還原氣體的稀釋氣體，可以使用例如高爐氣體、轉爐氣體、焦炭爐氣體等中的1種以上，其中，優(yōu)選取出高爐氣體的一部分來用作稀釋氣體。另夕卜，如后所述，優(yōu)選吹入爐內的預熱氣體的溫度為500°C以上，理想為800°C以上、1000°C以下，因此優(yōu)選對稀釋氣體的溫度與供給量進行選擇，以達到上述預熱氣體溫度。本發(fā)明中，將使用如上述的管狀火焰燃燒器類型的氣體燃燒吹入裝置a而得的效果與使用以往其它類型的氣體燃燒器的情形進行比較說明。以往，在工業(yè)上使用的氣體燃燒器根據(jù)燃料氣體與助燃氣體的混合方式大致分為擴散燃燒方式(外部混合)的燃燒器與預混合燃燒方式(內部混合)的燃燒器，但這些氣體燃燒器均為在燃燒器前端的更前方形成火焰的結構。因此，使用這樣的氣體燃燒器作為氣體燃燒吹入裝置a時，火焰與從高爐上部落下的裝入物(鐵礦石、焦炭)直接接觸，而發(fā)生焦炭的溶損反應，產生焦炭無用地被消耗等的問題。另外，進行純氧送風的氧高爐工藝的爐頂氣體是氮少而CO為主體的氣體，因此發(fā)熱量高(例如，約1200kcal/Nm3)。因此即便是在如上述以往的一般的氣體燃燒器中，也可沒有特別問題地用作燃料氣體。與此相對，本發(fā)明作為對象的普通高爐工藝中產生的高爐氣體的發(fā)熱量低(例如，約800kcal/Nm3)，即使應用于如上述以往的一般的氣體燃燒器中，也難以穩(wěn)定燃燒。另外，指向低RAR操作時，高爐氣體的發(fā)熱量進一步降低。例如，以高爐內熱質平衡模型來計算時，高爐氣體的發(fā)熱量(1)在相當于RAR494kg/t的操作中為S^kcal/ Nm3, (2)在相當于RAR460kg/t的操作中為812kcal/Nm3、(3)在相當于RAR437kg/t的操作中為75miCal/Nm3、(4)在相當于RAR似6kg/t的操作中為724kcal/Nm3，根據(jù)上述計算，高爐爐頂氣體的溫度為110°c以下。因此，例如，將從爐頂部排出的高爐氣體的一部分取出并用氧燃燒得到的預熱氣體從爐身部吹入爐內、將高爐爐頂氣體溫度保持于110°c以上時，高爐氣體發(fā)熱量會進一步降低。例如，上述(2)的操作中，吹入800°C的預熱氣體100Nm3/t時， 高爐氣體發(fā)熱量變?yōu)?^kcal/Nm3，另外，上述(3)的操作中，吹入800°C的預熱氣體150Nm3/ t時，高爐氣體發(fā)熱量變?yōu)?Mkcal/Nm3。這類低RAR操作導致的高爐氣體發(fā)熱量的降低使得利用如上述以往的一般氣體燃燒器的穩(wěn)定燃燒更加困難。另外，通常的高爐是在4、kg/cm2的加壓下進行操作的同時從高爐上部落下裝入物，因此時常發(fā)生壓力變化。另外，還會因高爐爐壁上附著物的生成而產生漏氣(blow-by) 等。如上述以往的一般氣體燃燒器中，由于上述原因使得火焰的穩(wěn)定性受到阻害，還有可能發(fā)生吹滅等。針對如以上的以往一般氣體燃燒器的問題，本發(fā)明中通過使用管狀火焰燃燒器類型的氣體燃燒吹入裝置a，可得到如下效果。(a)氣體在燃燒室1內燃燒、燃燒室1的外側不存在火焰，因此火焰不會與從高爐上部落下的裝入物(鐵礦石、焦炭)直接接觸，對裝入物的影響少。另外，同樣地，由于燃燒室1的外側不存在火焰，故不會受到高爐的爐內壓或其變化、漏氣等的影響，可以形成穩(wěn)定的火焰，并向爐內穩(wěn)定地吹入期望溫度的燃燒氣體。(b)吹入爐內的預熱氣體需要具有比吹入位置的爐內壓更高的壓力，因此，實質上需要在氣體燃燒吹入裝置a的燃燒室1內、在加壓下進行氣體燃燒，通過如此使燃燒室1 為加壓狀態(tài)，使得特別如高爐氣體之類的低發(fā)熱量氣體也可穩(wěn)定地進行燃燒。氣體燃燒吹入裝置a中，由于在燃燒室1內形成了穩(wěn)定的火焰，燃料氣體與助燃氣體(氧)的混合性也良好，因而可以使氣體高效且均一地燃燒，特別是，通過如上所述使燃燒室1為加壓狀態(tài)， 氣體密度會增加，因而相對于標準狀態(tài)下的發(fā)熱量，表觀發(fā)熱量增加。因此，燃料氣體即便是如高爐氣體這樣的低發(fā)熱量氣體，或者即便燃料氣體成分的濃度非常低時，也可以使之穩(wěn)定地燃燒。(c)同樣地，通過使燃燒室1為加壓狀態(tài)，氣體密度會變高，可以將燃料氣體所具有的熱量有效地轉移至燃燒氣體。特別是由于在燃燒室1的內壁面100附近存在未燃燒的氣體和助燃氣體，因而燃燒室1的內壁面100不會因直接的傳熱而被加熱至高溫，由于來自管壁的熱損失少，因此該效果進一步提高。(d)從氣體吹入部A吹入的預熱氣體優(yōu)選不含氧(作為&的氧氣。以下相同)或氧濃度低。這是因為預熱氣體中存在氧時，會使在爐內正在還原的鐵氧化物(Fe304、Fe0)發(fā)生再氧化的緣故。在這點上，氣體燃燒吹入裝置a通過在燃燒室1內形成穩(wěn)定的火焰，可提高氧利用效率，特別是通過使燃燒室1為加壓狀態(tài)，可以進一步提高氧利用效率，使得可以在比理論氧量更少的氧量下進行穩(wěn)定燃燒。因此，可以向爐內吹入不含氧或者氧濃度非常低的預熱氣體。(e)通過在燃燒室1內形成穩(wěn)定的火焰，吹入爐內的預熱氣體(燃燒氣體)的溫度的波動減小，可以使來自爐下部的高爐氣體與從爐上部落下的裝入物的溫度沒有波動地上升。通常，在將高爐氣體導入升壓機6的流路9中，設置有測定高爐氣體的組成、溫度和壓力等的傳感器26a，另外，在氣體吹入部A附近設置有測定爐內壓力、溫度的傳感器^b，基于這些傳感器^a，26b的測定值，而對由升壓機25a，25b升壓的氣體壓力、加入氣體燃燒吹入裝置a中的助燃氣體量等進行控制。從氣體吹入部A吹入預熱氣體可以不斷進行，也可以僅在爐頂氣體溫度降低時進行。后者的情形中，例如，用傳感器測定爐頂氣體溫度，在爐頂氣體溫度達到規(guī)定溫度以下 (例如，IlO0C以下)時，進行從氣體吹入部A吹入預熱氣體。從氣體吹入部A吹入的預熱氣體的溫度沒有特別限制，但比吹入位置的爐內氣體溫度低時，則反而會冷卻爐內，因此優(yōu)選為比吹入位置的爐內氣體溫度高的溫度，通常為 500°C以上、優(yōu)選800°C以上是理想的。另一方面，從抑制高爐內的溶損反應、或抑制用于提高裝置耐熱性的設備(材料)成本的觀點出發(fā)，預熱氣體的溫度優(yōu)選為1000°C以下。預熱氣體中含有CO2或H2O時，若預熱氣體溫度超過1000°C，則C02、H2O與爐內的焦炭變得易于發(fā)生如下反應(溶損反應)，使得焦炭被消耗。C (焦炭)+ CO2 — 2C0 C (焦炭)+ H2O — CO + H2
另外，預熱氣體中不含(X)2或H2O之類的氧化性氣體時，雖然沒有上述反應所致的焦炭的消耗，但需要以昂貴的耐熱材料來構成裝置(構成構件)，設備成本會增大。調整預熱氣體溫度時，例如，除了改變所使用燃料氣體的組成而對氣體熱量進行調整、在規(guī)定的范圍內調整空氣比等之外，如圖Γ圖7那樣向燃燒氣體添加稀釋氣體時，還可以調整稀釋氣體的溫度與供給量。預熱氣體的吹入量也沒有特別限制，通常可以是使爐頂氣體溫度維持在100°C以上的氣體吹入量。例如，在相當于RAR470kg/t的操作中，若吹入800°C的預熱氣體IOONm3/ t，則可以將爐頂氣體溫度維持在100°C以上。爐高方向上的氣體吹入部A的設置位置(預熱氣體的吹入位置)優(yōu)選為爐身中部 上部，特別是將爐口半徑設為R。、將距離料線(Stock line)的深度為Rtl的位置設為P1、將距離爐身部下端的高度為爐身部總高1/3的位置設為P2時，在爐高方向上、在位置P1與位置P2之間設置氣體吹入部A，并由該氣體吹入部A吹入預熱氣體是優(yōu)選的。若預熱氣體的吹入位置過淺(過于上方位置)，則原料充填層的荷重小，因而產生原料的流動化或攪拌，有可能導致原料落下的穩(wěn)定性降低。另一方面，若預熱氣體的吹入位置過深(過于下方位置)， 則有可能達到到爐內的軟熔帶，故不優(yōu)選。爐周方向上的氣體吹入部A的設置數(shù)目、設置方式沒有特別限定，但優(yōu)選在爐周方向上以等間隔在多處進行設置。特別是，各氣體吹入部A由1個氣體吹入口 16以及與之連接的1個氣體燃燒吹入裝置a來構成時，至少在爐周方向上以等間隔設置η處(其中， η為4以上的偶數(shù))氣體吹入部Α，并對應于預熱氣體的吹入總量，從前述η處氣體吹入部A 之中、在爐周方向上以等間隔選擇進行預熱氣體吹入的氣體吹入部A是優(yōu)選的。此時，氣體吹入部A的等間隔的設置數(shù)目為4，8，16，32，64等。應予說明，實際的設備中，由于與爐體冷卻結構等的關系，有時難以在爐周方向上嚴格以等間隔設置氣體吹入部Α，因此允許設置位置的一些偏差。各氣體吹入部A可以如上所述由1個氣體吹入口 16以及與之連接的1個氣體燃燒吹入裝置a來構成(圖纊圖7的實施方式與之相符)，也可以由多個氣體吹入口 16、和通過岔管與之連接的1個或2個以上氣體燃燒吹入裝置a來構成。
2
圖12 (βΓ (C)是以水平橫切爐體的狀態(tài)的模式圖來表示氣體吹入部A的各種設置方式。其中，圖12 (a)的實施方式以1個氣體吹入口 16和與之連接的1個氣體燃燒吹入裝置a來構成氣體吹入部A，且在爐周方向上隔著間隔而設置多個該氣體吹入部A。這樣的實施方式中，可以根據(jù)每一個氣體吹入口 16來調整預熱氣體的吹入條件(預熱氣體溫度、吹入量等)。應予說明，圖12 (a)中，僅針對一部分(2個)氣體吹入部A來圖示氣體燃燒吹入裝置a。另一方面，圖12 (b)與圖12 (c)的實施方式是由多個氣體吹入口 16、和通過岔管與之連接的氣體燃燒吹入裝置a來構成氣體吹入部A。這樣的實施方式中，從氣體燃燒吹入裝置a的燃燒室1排出的燃燒氣體經由岔管而從多個氣體吹入口 16吹入高爐內。圖12 (b)的實施方式中，在爐周方向上隔著間隔設置多個氣體吹入口 16，同時將這些氣體吹入口 16分為多個氣體吹入口組17廣17山并對上述各氣體吹入口組17a 17d分別配置岔管18。而且，這些岔管通過連接管19而與構成各氣體吹入口組17a 17d的多個氣體吹入口 16連接，同時還與氣體燃燒吹入裝置a的燃燒室1的前端連接。這樣的實施方式中，可根據(jù)每一個氣體吹入口組17iTl7d來調整預熱氣體的吹入條件(預熱氣體溫度、吹入量等)。應予說明，該實施方式中，相對于1個岔管18而連接1個氣體燃燒吹入裝置a， 但也可以連接2個以上氣體燃燒吹入裝置a。另外，圖12 (c)的實施方式中，在爐周方向上隔著間隔設置多個氣體吹入口 16，同時還配置沿著爐全周的環(huán)狀的岔管18。而且，該岔管18通過連接管19與全部氣體吹入口 16連接，同時還與氣體燃燒吹入裝置a的燃燒室1的前端連接。應予說明，該實施方式中，岔管18上連接有1個氣體燃燒吹入裝置a，但也可以連接2個以上氣體燃燒吹入裝置a。本發(fā)明為優(yōu)選使用低發(fā)熱量且可從極近位置導入的高爐氣體作為氣體燃燒吹入裝置a的燃料氣體的實施方式，其中，從適當?shù)牧髀肺恢萌〕鲇蔂t頂部排出的高爐氣體的一部分來作為燃料氣體使用是特別優(yōu)選的實施方式。其中，作為燃料氣體，可以使用高爐氣體以外的氣體，另外，還可以將高爐氣體及其以外的氣體(例如、焦炭爐發(fā)生氣體)混合使用。另外，作為高爐氣體，可以使用從氣體清潔裝置(集塵器22，濕氣分離器23)的下游側取出的高爐氣體、從爐頂部與氣體清潔裝置之間取出的高爐氣體、儲藏于儲氣瓶中的高爐氣體等。[實施例]
為了驗證本發(fā)明中使用的氣體燃燒吹入裝置a的功能，使用圖8所示結構的試驗裝置(相當于氣體燃燒吹入裝置a的裝置)，進行提高了燃料氣體(低發(fā)熱量氣體)和助燃氣體(空氣)的供給壓力的燃燒試驗。該試驗裝置的燃燒室為內徑50mm、總長300mm，在其內壁面上形成的燃料氣體吹入用的開口(噴嘴狹縫)的長度48mm、寬度5mm，相同地，助燃氣體吹入用的開口(噴嘴狹縫)的長度31mm、寬度5mm。作為燃料氣體使用的低發(fā)熱量氣體的氣體組成為CO :22vol%、CO2 :21vol%、H2 5vol%、N2 :52vol%，發(fā)熱量為792kcal/Nm3。相對于該燃料氣體30Nm7h，供給空氣19. 5Nm3/ h以使理論氧量為1。圖9表示燃燒室內壓力與由燃燒氣體溫度的測量值(用設置于靠燃燒室前端的位置的熱電偶來測量)算出的有效熱利用率的關系。應予說明，有效熱利用率通過下式算出。有效熱利用率={(EXF)/ (CXG)} XlOO E 燃燒氣體所具有的焓(kcal/Nm3)
F 燃燒氣體流量(Nm3/h) C 燃料氣體發(fā)熱量(kcal/Nm3) G 燃料氣體流量(Nm3/h)
根據(jù)圖9，若燃燒室內壓力變高，則有效熱利用率提高，表示燃料氣體有效地轉換為熱。接著，使用構成燃料氣體用的氣體噴嘴與助燃氣體用的氣體噴嘴的噴嘴管的根數(shù)不同的氣體燃燒吹入裝置a (試驗裝置)，在表1所示條件下，進行使用了燃料氣體(高爐氣體)和助燃氣體(空氣)的燃燒試驗。這里，各氣體噴嘴由1根(單一)噴嘴管構成的氣體燃燒吹入裝置a是具有如圖2和圖3的實施方式所示結構的氣體噴嘴的裝置(燃燒器)， 各氣體噴嘴由多根噴嘴管構成的氣體燃燒吹入裝置a是具有如圖Γ圖7的實施方式所示結構的氣體噴嘴的裝置(燃燒器)。各氣體燃燒吹入裝置a的燃燒室的內徑50mm、總長700mm，構成燃料氣體用的氣體噴嘴與助燃氣體用的氣體噴嘴的各噴嘴管的根數(shù)為，試驗例1 :5根、試驗例2 :4根、試驗例3 2根、試驗例4 1根、試驗例5 4根、試驗例6 2根。 試驗例廣4中使用的氣體燃燒吹入裝置a中，構成燃料氣體吹入用的氣體噴嘴的噴嘴管的內徑為10mm，相同地，構成助燃氣體吹入用的氣體噴嘴的噴嘴管的內徑為10mm。 試驗例5中使用的氣體燃燒吹入裝置a中，構成燃料氣體吹入用的氣體噴嘴的噴嘴管的內徑為6mm，相同地，構成助燃氣體吹入用的氣體噴嘴的噴嘴管的內徑為6mm。試驗例6中使用的氣體燃燒吹入裝置a中，構成燃料氣體吹入用的氣體噴嘴的噴嘴管的內徑為10mm， 相同地，構成助燃氣體吹入用的氣體噴嘴的噴嘴管的內徑為10mm。作為燃料氣體使用的高爐氣體的氣體組成為CO 23. 5vol%、CO2 :23. Ovo 1%, H2 1. 5vol%、N2 :52vol%，發(fā)熱量為754kcal/Nm3。相對于該燃料氣體30Nm3/h，供給作為助燃氣體的空氣19. 4Nm3/h,以使理論氧量為1。應用的試驗爐的爐內壓為245kPa。試驗例6中，使用在燃燒器軸方向上距離燃料氣體助燃氣體的吹入位置中心 500mm的位置設置了稀釋氣體用的氣體噴嘴(內徑20mm)的氣體燃燒吹入裝置a，供給稀釋氣體(高爐氣體)24. 5Nm3/h,以使從燃燒室排出的燃燒排氣溫度為800°C。通過該稀釋氣體的添加，燃燒氣體組成變?yōu)楹蠧O (還原氣體)8. 4vol%。試驗例廣6中，進行燃燒室內的觀察(由圖8所示的觀察窗進行觀察)與燃燒排氣的氣體組成分析，按照下述基準評價燃燒狀況。將其結果與氣體噴嘴的構成、氣體流量、旋流數(shù)Sw、燃燒氣體組成(試驗例6中為添加稀釋氣體后的氣體組成)等一起示于表1。X 燃燒狀況中可見波動、測定到相當量的未燃CO。〇穩(wěn)定的燃燒繼續(xù)、基本未測定到未燃C0(其中，試驗例6的CO濃度是混合稀釋氣體所致的)
權利要求
1.高爐操作方法，其是將空氣或富氧空氣從風口吹入高爐內的高爐操作方法，其特征在于，將預熱氣體從設于爐身部的氣體吹入部(A)吹入高爐內時，由在前端開放的管狀燃燒室的內壁面上形成用于分別吹入燃料氣體與助燃氣體或者用于吹入燃料氣體與助燃氣體的預混合氣體以在燃燒室內產生氣體渦流的開口、并使前述燃燒室的前端與高爐內部連通而得到的氣體燃燒吹入裝置(a)來構成氣體吹入部(A)，將由該氣體燃燒吹入裝置(a) 生成的燃燒氣體作為預熱氣體吹入高爐內。
2.權利要求1所述的高爐操作方法，其特征在于，由在前端開放的管狀燃燒室的內壁面上形成用于在該內壁面的大致切線方向上分別吹入燃料氣體與助燃氣體或者用于吹入燃料氣體與助燃氣體的預混合氣體以在燃燒室內產生氣體渦流的開口、并使前述燃燒室的前端與高爐內部連通而得到的氣體燃燒吹入裝置(a)來構成前述氣體吹入部(A)。
3.權利要求1所述的高爐操作方法，其特征在于，供給至氣體燃燒吹入裝置(a)的燃料氣體為高爐氣體。
4.權利要求1所述的高爐操作方法，其特征在于，用于通過在燃燒室的內壁面上形成的開口而向燃燒室內分別供給燃料氣體與助燃氣體的氣體噴嘴或用于供給燃料氣體與助燃氣體的預混合氣體的氣體噴嘴是由在前述氣體燃燒吹入裝置(a)的軸線方向上并列的多個噴嘴管來構成的。
5.權利要求1所述的高爐操作方法，其特征在于，前述氣體燃燒吹入裝置(a)的燃燒室內的氣流具有3 10的旋流數(shù)Sw。
6.權利要求1所述的高爐操作方法，其特征在于，向氣體燃燒吹入裝置(a)的燃燒室內供給對燃燒氣體進行稀釋以調整氣體溫度和/或氣體組成的稀釋氣體。
7.權利要求1所述的高爐操作方法，其特征在于，通過氣體導管而使氣體燃燒吹入裝置(a)的燃燒室的前端與高爐內部連通。
8.權利要求7所述的高爐操作方法，其特征在于，氣體導管為岔管，該岔管通過連接管與形成在爐體上的多個氣體吹入口連接，同時與氣體燃燒吹入裝置(a)的燃燒室的前端連接。
9.權利要求1或2所述的高爐操作方法，其特征在于，前述燃燒氣體向高爐內的吹入是使用發(fā)熱量為lOOOkcal/Nm3以下的氣體作為燃料氣體，同時在吹入燃燒室前的燃料氣體和/或吹入燃燒室后的燃料氣體中加入氫進行燃燒，并將其燃燒氣體作為預熱氣體而吹入高爐內。
10.權利要求9所述的高爐操作方法，其特征在于，前述燃料氣體是含有CO的燃料氣體，前述氫是以使前述燃料氣體的絕熱火焰溫度為750°C以上的方式來加入的。
11.權利要求9所述的高爐操作方法，其特征在于，前述燃料氣體與助燃氣體或者燃料氣體與助燃氣體的預混合氣體是從在氣體燃燒吹入裝置(a)的軸線方向上并列設置的多個噴嘴管吹入的。
12.權利要求9所述的高爐操作方法，其特征在于，前述燃料氣體為高爐氣體。
13.權利要求9所述的高爐操作方法，其特征在于，使用在燃燒室的內壁面上設置了用于吹入氣體以在燃燒室內產生氣體渦流的其它開口的氣體燃燒吹入裝置(a)，從前述其它開口向燃燒室內吹入氫。
14.權利要求9所述的高爐操作方法，其特征在于，使用在燃燒室的內壁面上進一步設置了用于在該內壁面的大致切線方向上吹入氣體以在燃燒室內產生氣體渦流的其它開口的氣體燃燒吹入裝置(a)，從前述開口向燃燒室內吹入氫。
15.權利要求13或14所述的高爐操作方法，其特征在于，用于通過在燃燒室的內壁面上形成的其它開口而向燃燒室內供給氫的氣體噴嘴是由在裝置的軸線方向上并列的多個噴嘴管來構成的。
16.權利要求9所述的高爐操作方法，其特征在于，在氣體燃燒吹入裝置(a)中，使燃燒室內的氣流的旋流數(shù)Sw為3 10。
17.權利要求9所述的高爐操作方法，其特征在于，向氣體燃燒吹入裝置(a)的燃燒室內供給對燃燒氣體進行稀釋以調整氣體溫度和/或氣體組成的稀釋氣體。
18.權利要求1或2所述的高爐操作方法，其中，前述燃燒氣體向高爐內的吹入包括使用高爐氣體作為燃料氣體，同時在吹入燃燒室前的高爐氣體和/或吹入燃燒室后的高爐氣體中加入氫進行燃燒，并將其燃燒氣體作為預熱氣體而吹入高爐內。
19.權利要求18所述的高爐操作方法，其特征在于，前述燃料氣體為高爐氣體，前述氫是以使前述燃料氣體的絕熱火焰溫度為750°C以上的方式來加入的。
20.權利要求18所述的高爐操作方法，其特征在于，用于通過在燃燒室的內壁面上形成的開口而向燃燒室內分別供給燃料氣體與助燃氣體的氣體噴嘴或用于供給燃料氣體與助燃氣體的預混合氣體的氣體噴嘴是由在裝置的軸線方向上并列的多個噴嘴管來構成的。
21.權利要求18所述的高爐操作方法，其特征在于，使用在燃燒室的內壁面上進一步形成了用于吹入氣體以在燃燒室內產生氣體渦流的其它開口的氣體燃燒吹入裝置(a)， 從前述開口向燃燒室內吹入氫。
22.權利要求18所述的高爐操作方法，其特征在于，使用在燃燒室的內壁面上進一步形成了用于在該內壁面的大致切線方向上吹入氣體以在燃燒室內產生氣體渦流的其它開口的氣體燃燒吹入裝置(a)，從前述開口向燃燒室內吹入氫。
23.權利要求18所述的高爐操作方法，其特征在于，用于通過在燃燒室的內壁面上形成的其它開口而向燃燒室內供給氫的氣體噴嘴是由在裝置的軸線方向上并列的多個噴嘴管來構成的。
24.權利要求18所述的高爐操作方法，其特征在于，在氣體燃燒吹入裝置(a)中，使燃燒室內的氣流的旋流數(shù)Sw為3 10。
25.權利要求18所述的高爐操作方法，其特征在于，向氣體燃燒吹入裝置(a)的燃燒室內供給對燃燒氣體進行稀釋以調整氣體溫度和/或氣體組成的稀釋氣體。
26.高爐設備，其是將空氣或富氧空氣進行風口送風的高爐，其特征在于，在爐身部設置氣體吹入部(A)，由在前端開放的管狀燃燒室的內壁面上形成用于分別吹入燃料氣體與助燃氣體或者用于吹入燃料氣體與助燃氣體的預混合氣體以在燃燒室內產生氣體渦流的開口、并使前述燃燒室的前端與高爐內部連通而得到的氣體燃燒吹入裝置(a)來構成氣體吹入部(A)，該氣體燃燒吹入裝置(a)的燃燒氣體被吹入高爐內。
27.權利要求26所述的高爐設備，其特征在于，前述氣體吹入部(A)是由在前端開放的管狀燃燒室的內壁面上形成用于在該內壁面的大致切線方向上分別吹入燃料氣體與助燃氣體或者用于吹入燃料氣體與助燃氣體的預混合氣體以在燃燒室內產生氣體渦流的開口、并使前述燃燒室的前端與高爐內部連通而得到的氣體燃燒吹入裝置(a)來構成前述氣體吹入部(A)。
28.權利要求沈所述的高爐設備，其特征在于，具備用于從由高爐的爐頂部排出的高爐氣體的流路取出高爐氣體的一部分、并供給至氣體燃燒吹入裝置(a)的流路。
29.權利要求沈所述的高爐設備，其特征在于，具備用于將供給至氣體燃燒吹入裝置 (a)的燃料氣體與助燃氣體分別升壓或者用于將燃料氣體與助燃氣體的預混合氣體升壓的升壓機。
30.權利要求沈所述的高爐設備，其特征在于，在氣體燃燒吹入裝置(a)中，用于通過在燃燒室的內壁面上形成的開口而向燃燒室內分別供給燃料氣體與助燃氣體的氣體噴嘴或用于供給燃料氣體與助燃氣體的預混合氣體的氣體噴嘴是由在裝置的軸線方向上并列的多個噴嘴管來構成的。
31.權利要求沈所述的高爐設備，其特征在于，氣體燃燒吹入裝置(a)具有向燃燒室內供給對燃燒氣體進行稀釋以調整氣體溫度和/或氣體組成的稀釋氣體的機構。
32.權利要求沈所述的高爐設備，其特征在于，通過氣體導管而使氣體燃燒吹入裝置 (a)的燃燒室的前端與高爐內部連通。
33.權利要求32所述的高爐設備，其特征在于，氣體導管為岔管，該岔管通過連接管與形成在爐體上的多個氣體吹入口連接，同時與氣體燃燒吹入裝置(a)的燃燒室的前端連接。
34.利用燃燒器的低發(fā)熱量氣體的燃燒方法，其特征在于，在前端開放的管狀燃燒室的內壁面上形成用于分別吹入燃料氣體與助燃氣體或者用于吹入燃料氣體與助燃氣體的預混合氣體以在燃燒室內產生氣體渦流的開口的燃燒器中，使用發(fā)熱量為lOOOkcal/Nm3以下的氣體作為燃料氣體時，向吹入燃燒室前的燃料氣體和/或吹入燃燒室后的燃料氣體中加入S。
35.權利要求34所述的低發(fā)熱量氣體的燃燒方法，其特征在于，由在前端開放的管狀燃燒室的內壁面上形成用于在該內壁面的大致切線方向上分別吹入燃料氣體與助燃氣體或者用于吹入燃料氣體與助燃氣體的預混合氣體以在燃燒室內產生氣體渦流的開口、并使前述燃燒室的前端與高爐內部連通而得到的氣體燃燒吹入裝置(a)來構成前述氣體吹入部(A)。
36.權利要求34所述的利用燃燒器的低發(fā)熱量氣體的燃燒方法，其特征在于，向含有 CO的燃料氣體中加入氫以使前述燃料氣體的絕熱火焰溫度為750°C以上。
37.權利要求34所述的利用燃燒器的低發(fā)熱量氣體的燃燒方法，其特征在于，用于通過在燃燒室的內壁面上形成的開口而向燃燒室內分別供給燃料氣體與助燃氣體的氣體噴嘴或用于供給燃料氣體與助燃氣體的預混合氣體的氣體噴嘴是由在燃燒器軸方向上并列的多個噴嘴管構成的。
38.權利要求34所述的利用燃燒器的低發(fā)熱量氣體的燃燒方法，其特征在于，燃料氣體為高爐氣體。
39.權利要求34所述的利用燃燒器的低發(fā)熱量氣體的燃燒方法，其特征在于，使用在燃燒室的內壁面上形成了用于吹入氣體以在燃燒室內產生氣體渦流的其它開口的燃燒器， 從前述開口向燃燒室內吹入氫。
40.權利要求34所述的利用燃燒器的低發(fā)熱量氣體的燃燒方法，其特征在于，使用在燃燒室的內壁面上形成了用于在該內壁面的大致切線方向上吹入氣體以在燃燒室內產生氣體渦流的其它開口的燃燒器，從前述開口向燃燒室內吹入氫。
41.權利要求34所述的利用燃燒器的低發(fā)熱量氣體的燃燒方法，其特征在于，用于通過在燃燒室的內壁面上形成的其它開口而向燃燒室內供給氫的氣體噴嘴是由在燃燒器軸方向上并列的多個噴嘴管構成的。
42.權利要求34所述的利用燃燒器的低發(fā)熱量氣體的燃燒方法，其特征在于，使燃燒室內的氣流的旋流數(shù)Sw為3 10。
43.權利要求34所述的利用燃燒器的低發(fā)熱量氣體的燃燒方法，其特征在于，向燃燒室內供給對燃燒氣體進行稀釋以調整氣體溫度和/或氣體組成的稀釋氣體。
44.利用燃燒器的低發(fā)熱量氣體的燃燒方法，其特征在于，在前端開放的管狀燃燒室的內壁面上形成用于分別吹入燃料氣體與助燃氣體或者用于吹入燃料氣體與助燃氣體的預混合氣體以在燃燒室內產生氣體渦流的開口的燃燒器中，使用高爐氣體作為燃料氣體時， 向吹入燃燒室前的高爐氣體和/或吹入燃燒室后的高爐氣體中加入氫。
45.權利要求44所述的利用燃燒器的低發(fā)熱量氣體的燃燒方法，其中，由在前端開放的管狀燃燒室的內壁面上形成用于在該內壁面的大致切線方向上分別吹入燃料氣體與助燃氣體或者用于吹入燃料氣體與助燃氣體的預混合氣體以在燃燒室內產生氣體渦流的開口、并使前述燃燒室的前端與高爐內部連通而得到的氣體燃燒吹入裝置(a)來構成前述氣體吹入部(A)。
46.權利要求44所述的利用燃燒器的低發(fā)熱量氣體的燃燒方法，其特征在于，向高爐氣體中加入氫以使前述高爐氣體的絕熱火焰溫度為750°C以上。
47.權利要求44所述的利用燃燒器的低發(fā)熱量氣體的燃燒方法，其特征在于，用于通過在燃燒室的內壁面上形成的開口而向燃燒室內分別供給燃料氣體與助燃氣體的氣體噴嘴或用于供給燃料氣體與助燃氣體的預混合氣體的氣體噴嘴是由在燃燒器軸方向上并列的多個噴嘴管構成的。
48.權利要求44所述的利用燃燒器的低發(fā)熱量氣體的燃燒方法，其特征在于，使用在燃燒室的內壁面上形成了用于吹入氣體以在燃燒室內產生氣體渦流的其它開口的燃燒器， 從前述開口向燃燒室內吹入氫。
49.權利要求44所述的利用燃燒器的低發(fā)熱量氣體的燃燒方法，其特征在于，使用在燃燒室的內壁面上形成了用于在該內壁面的大致切線方向上吹入氣體以在燃燒室內產生氣體渦流的其它開口的燃燒器，從前述開口向燃燒室內吹入氫。
50.權利要求44所述的利用燃燒器的低發(fā)熱量氣體的燃燒方法，其特征在于，用于通過在燃燒室的內壁面上形成的其它開口而向燃燒室內供給氫的氣體噴嘴是由在燃燒器軸方向上并列的多個噴嘴管構成的。
51.權利要求44所述的利用燃燒器的低發(fā)熱量氣體的燃燒方法，其特征在于，使燃燒室內的氣流的旋流數(shù)Sw為3 10。
52.權利要求44所述的利用燃燒器的低發(fā)熱量氣體的燃燒方法，其特征在于，向燃燒室內供給對燃燒氣體進行稀釋以調整氣體溫度和/或氣體組成的稀釋氣體。
全文摘要
空氣或富氧空氣被從風口吹入高爐內，預熱氣體被從設于爐身部的氣體吹入部(A)吹入高爐內。氣體吹入部(A)具有氣體燃燒 吹入裝置(a)。氣體燃燒 吹入裝置(a)中，用于分別吹入燃料氣體與助燃氣體或者用于吹入燃料氣體與助燃氣體的預混合氣體以在燃燒室內產生氣體渦流的開口形成在管狀燃燒室的內壁面上。前述燃燒室的前端與高爐內部連通。該氣體燃燒 吹入裝置(a)的燃燒氣體被作為預熱氣體吹入高爐內。
文檔編號C21B5/00GK102459652SQ20108002967
公開日2012年5月16日 申請日期2010年4月30日 優(yōu)先權日2009年4月30日
發(fā)明者村尾明紀, 淺沼稔, 藤林晃夫, 野內泰平 申請人:杰富意鋼鐵株式會社