Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP5553145B2 - Calculating method, device, program for carbon usage in blast furnace and method for evaluating validity of normal RAR - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP5553145B2 - Calculating method, device, program for carbon usage in blast furnace and method for evaluating validity of normal RAR - Google Patents

Calculating method, device, program for carbon usage in blast furnace and method for evaluating validity of normal RAR Download PDF

Info

Publication number
JP5553145B2
JP5553145B2 JP2010021447A JP2010021447A JP5553145B2 JP 5553145 B2 JP5553145 B2 JP 5553145B2 JP 2010021447 A JP2010021447 A JP 2010021447A JP 2010021447 A JP2010021447 A JP 2010021447A JP 5553145 B2 JP5553145 B2 JP 5553145B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
carbon
furnace
blast furnace
amount
rar
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2010021447A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2011157605A (en
Inventor
博之 吉野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel and Sumitomo Metal Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Steel and Sumitomo Metal Corp filed Critical Nippon Steel and Sumitomo Metal Corp
Priority to JP2010021447A priority Critical patent/JP5553145B2/en
Publication of JP2011157605A publication Critical patent/JP2011157605A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5553145B2 publication Critical patent/JP5553145B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Blast Furnaces (AREA)

Description

本発明は、高炉等のシャフト型還元炉において、鉄鉱石等の各種酸化鉄原料を還元するに要した炭素総量を算出する技術、及び、公表されている還元材比(RAR)等の指標に対して、その妥当性を客観的に評価する技術に関する。   The present invention relates to a technique for calculating the total amount of carbon required to reduce various iron oxide raw materials such as iron ore in a shaft type reduction furnace such as a blast furnace, and a published index of reducing material ratio (RAR). On the other hand, it relates to a technique for objectively evaluating the validity.

高炉操業で使用された炭材の量を評価する指標として、RAR(Reduction Agent Ratio)という指標が一般に公表されている。RAR[単位:kg/pig−ton]の算出方法についての細かい計算ロジックは、各会社・各高炉工場により異なる。しかしながら、基本的な算出の考え方は、コークス・微粉炭・LNG等で代表される炭材の単位時間当たりの使用量[例えば、kg/min]を分子にして、単位時間当たりの出銑量[例えば、pig−ton/min]で割り戻す(分母にする)ことで求められる(以下、通常RARと称す)。つまり、通常RARは、単位出銑量生産するための炭材使用効率を表現したものになっていて、通常RARが高ければ、炭材の使用効率が低く、通常RARが低ければ、炭材の使用効率が高いことを示している。一般に、通常RARの他に、各高炉の出銑量[pig−ton/day]も月平均で公表されているので、各高炉が使用した炭材の量[kg/day]は、(通常RAR×出銑量)として算出できることになる。   As an index for evaluating the amount of carbon material used in blast furnace operation, an index called RAR (Reduction Agent Ratio) is generally disclosed. The detailed calculation logic about the calculation method of RAR [unit: kg / pig-ton] differs depending on each company and each blast furnace factory. However, the basic idea of the calculation is that the consumption per unit time [for example, kg / min] of carbonaceous materials represented by coke, pulverized coal, LNG, etc. For example, it is obtained by dividing by (pig-ton / min) (using the denominator) (hereinafter referred to as normal RAR). In other words, the normal RAR expresses the efficiency of using the carbonaceous material for producing the unit yield, and if the normal RAR is high, the usage efficiency of the carbonaceous material is low, and if the normal RAR is low, It shows that the usage efficiency is high. In general, in addition to the normal RAR, the output [pig-ton / day] of each blast furnace is also published on a monthly average, so the amount [kg / day] of the carbon material used by each blast furnace is (normal RAR). X output amount).

通常RARの他には、高炉における全炭材の使用量を示す指標は、知られていない。非特許文献1には、高炉操業に関する各種考え方・モデル等が明示されているが、当時「燃料比」と称されていた通常RARについては、高炉関係者なら当然知っている指標として取り扱っており、その算出方法すら記載されていない。非特許文献1の第6章等には、高炉内の熱収支・物質収支に基づく、高炉操業理論の考え方が記載されているが、通常RAR算出の問題点については、全く言及されていない。   In addition to the normal RAR, there is no known index indicating the amount of total carbon material used in the blast furnace. Non-Patent Document 1 clearly states various ideas and models related to blast furnace operation, but the normal RAR, which was called “fuel ratio” at that time, is treated as an index that is naturally known to blast furnace personnel. Even the calculation method is not described. Chapter 6 of Non-Patent Document 1 describes the concept of blast furnace operation theory based on the heat balance and mass balance in the blast furnace, but does not mention any problems of normal RAR calculation.

重見彰利、「製銑ハンドブック」地人書館、1979、第6章Akitoshi Shigemi, “Shoyo Handbook” Jishinshokan, 1979, Chapter 6

第1に、通常RARでは、各社各工場での炭材装入量の算出方法の違い等によって、その算出方法に任意性があるので、高炉毎に算出結果にバラツキが生じる可能性がある。例えば、その還元材種類は、コークス、微粉炭、LNG、重油、含炭塊成鉱等と多様化しているので、その種類・物理的性状の異なる炭材を統一的に一元化し、各社横並び評価ができる算出方法を案出することは益々難しくなっていくと考えられる。つまり、通常RARの算出方法の本質的な問題点は、装入炭材(固体)や、重油(液体)、含炭素還元ガス(ガス)等、性状が全く異なる炭素供給源が混在しているにも係わらず、「各種炭素源の高炉への供給側(装入・吹き込み)条件」を元にして、通常RARを算出している点にあると考えられる。   First, in the normal RAR, there is a possibility that the calculation result varies depending on the blast furnace because the calculation method is arbitrary due to the difference in the calculation method of the carbon material charging amount at each factory. For example, since the types of reducing materials are diversified, such as coke, pulverized coal, LNG, heavy oil, coal-containing agglomerates, etc., coal materials with different types and physical properties are unified and evaluated side by side. It is thought that it will become more and more difficult to devise a calculation method that can be used. In other words, the essential problem of the normal RAR calculation method is that carbon sources such as charged carbonaceous material (solid), heavy oil (liquid), carbon-containing reducing gas (gas) and the like are completely different. Nevertheless, it is considered that the normal RAR is calculated based on the “conditions for supplying various carbon sources to the blast furnace (charging / blowing) conditions”.

さらに、通常RARは、本質的に、炭材の「炭素」の使用量を指標化できている訳ではない。通常RAR算出の際の分子は、炭材の単純質量を使用しているので、用いた炭材の種類によって、実際に使用した「炭素」の量は大きく変化することになる。例えば、コークスや微粉炭等の質量は、アッシュ・含水分・結晶水分・結合各種元素等の炭素以外の不純物が含まれた質量であって、その含有量比率は、炭材種類によって大きなバラツキがある。つまり、同じ炭材の質量であっても、その中に含まれている炭素量は、各社・各工場の原料条件・季節・期間等の条件によって大きく変化している訳である。特に微粉炭については、その含有揮発成分量やアッシュ成分量の違いによって、炭素含有量が大きく異なるので、単純な質量比較では、使用炭素量の実態が反映できない可能性が高い。   Furthermore, the normal RAR cannot essentially index the amount of “carbon” used in the carbonaceous material. Usually, the numerator for calculating the RAR uses the simple mass of the carbonaceous material, so the amount of “carbon” actually used varies greatly depending on the type of the carbonaceous material used. For example, the mass of coke and pulverized coal is the mass that contains impurities other than carbon, such as ash, moisture content, crystal moisture, and various binding elements, and the content ratio varies greatly depending on the type of carbonaceous material. is there. In other words, even if the mass of the same carbonaceous material, the amount of carbon contained therein varies greatly depending on the raw material conditions, season, period, etc. of each company / factory. In particular, for pulverized coal, the carbon content varies greatly depending on the amount of volatile components and the amount of ash components contained therein, so it is highly possible that the actual amount of carbon used cannot be reflected by simple mass comparison.

また、高炉の実操業において、高炉へ実際に供給した「炭素」量を正確に把握しておくことは、高炉の熱管理・温度管理において、非常に重要であることは言うまでもない。ところが、単純な質量比較から算出した通常RARの計算値から、各種炭材材料の分析値を用いて、正確な「炭素」量を推定することには限界がある。例えば、ある炭材の含有炭素量は、サンプリングされた試料の固定炭素量分析値を元にするので、その代表性を確保するためには、多くの分析結果を総合しなければならない。炭材の銘柄・種類が多様化していく中で、これらの正確な分析値を決定することは、大きな作業負荷となる上に、その信頼性には最後まで疑問が残ることになる。このように、高炉操業管理上も、通常RARだけを元にして炭素供給量を管理していると、思いがけない熱不足や、熱過剰ということにもなりかねず、大きな操業トラブルに結びつく危険もあるのである。   Needless to say, in actual operation of the blast furnace, it is very important to accurately grasp the amount of “carbon” actually supplied to the blast furnace in thermal management and temperature management of the blast furnace. However, there is a limit in estimating an accurate amount of “carbon” using the analysis value of various carbonaceous materials from the calculated value of normal RAR calculated from simple mass comparison. For example, the carbon content of a certain carbonaceous material is based on a fixed carbon content analysis value of a sampled sample. Therefore, in order to ensure its representativeness, many analysis results must be combined. As the brands and types of charcoal materials diversify, determining these accurate analytical values will be a heavy workload, and its reliability will be questioned to the end. In this way, in terms of blast furnace operation management, if the carbon supply is managed based only on the normal RAR, it can lead to unexpected heat shortages and excessive heat, and there is also a risk that can lead to major operational troubles. There is.

さらに、今後、国際的なCO2ガス排出量削減の動きの中で、実際に使用した「炭素」量を客観的に評価する必要があるが、通常RARでは、言わば申告者の言い値で決まる危険性もある。そして、申告された通常RARが、操業実態を反映した妥当な値であるかどうかを検証することは、極めて難しいという問題も抱えている。 Furthermore, in the future, it will be necessary to objectively evaluate the amount of “carbon” actually used in the international movement of reducing CO 2 gas emissions. There is also sex. In addition, there is a problem that it is extremely difficult to verify whether the declared normal RAR is an appropriate value reflecting the actual operation.

加えて、通常RARは、各種炭材の単純質量から算出したものであるため、将来、通常RARの多少に応じて、炭素税等が課税される状況を想定してみると、炭材原料選定の考え方に歪が生じる可能性も否定できない。例えば、通常RAR算出の考え方を元にすると、羽口吹き込み用微粉炭種の選定に当って、炭素の含有量比率の高い微粉炭を使った方が、通常RARが下がる計算となる。つまり、不純物の多い劣質炭の使用を検討する場合、通常RARでの課税メリットを評価してもマイナスになり、さらに、高炉操業の安定性にもマイナスであることを考慮すると、敢えて、そのような石炭を使用するメリットは全くなくなるのである。今後、全地球的に炭材資源の有効活用を図る上では、高炉においても炭素含有量比率の低い劣質炭を使いこなす技術を確立することが重要であると思われるが、通常RARで評価してしまうと、このような技術開発モチベーションを喚起することは難しくなってしまうのである。   In addition, since the normal RAR is calculated from the simple mass of various carbon materials, it is assumed that the carbon tax will be imposed in the future depending on the amount of the normal RAR. There is no denying that there is a possibility of distortion in the idea. For example, based on the concept of normal RAR calculation, when selecting a pulverized coal type for tuyere blowing, calculation using a pulverized coal with a high carbon content ratio usually results in a lower RAR. In other words, when considering the use of inferior coal with a lot of impurities, it would be negative even if the tax benefits of normal RAR were evaluated, and in addition, considering that the stability of blast furnace operation was also negative, we dare The advantage of using fresh coal is completely lost. In the future, in order to make effective use of charcoal resources globally, it will be important to establish technology that makes use of inferior coal with a low carbon content ratio even in blast furnaces. After that, it will be difficult to evoke such technological development motivation.

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、高炉で使用した実炭素量を算出するにあたり、炭素含有原料の供給側(装入・吹き込み)条件を使用することを避け、羽口からの送風流量条件と、炉頂におけるガス成分分析条件から、高炉における「炭素」の使用量を定量化する方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such points, and avoids the use of the supply side (charging / blowing) conditions of the carbon-containing raw material in calculating the actual carbon amount used in the blast furnace. It aims at providing the method of quantifying the usage-amount of "carbon" in a blast furnace from the blast flow condition from a gas and the gas component analysis conditions in a furnace top.

本発明の高炉における炭素使用量の算出方法は、高炉炉内に吹き込まれた不活性ガス総流量と、炉頂排出ガスの該不活性ガス体積分率分析値から、炉頂排出ガス総流量を求めて、該炉頂排出ガスの二酸化炭素体積分率及び一酸化炭素体積分率から、該炉頂排出ガスからの炭素排出量を算出し、高炉で使用した全炭素使用量、又は、還元材比(RAR)を算出することを特徴とする。
また、本発明の高炉における炭素使用量の算出方法の他の特徴とするところは、該不活性ガスとして窒素を用いる点にある。
本発明の通常RARの妥当性評価方法は、本発明の高炉における炭素使用量の算出方法により算出したRARと、高炉への供給炭材の使用量から算出された通常RARを比較することで、該通常RARの妥当性を評価することを特徴とする
本発明の高炉における炭素使用量の算出装置は、高炉炉内に吹き込まれた不活性ガス総流量と、炉頂排出ガスの該不活性ガス体積分率分析値から、炉頂排出ガス総流量を求めて、該炉頂排出ガスの二酸化炭素体積分率及び一酸化炭素体積分率から、該炉頂排出ガスからの炭素排出量を算出し、高炉で使用した全炭素使用量、又は、還元材比(RAR)を算出する演算手段を備えたことを特徴とする。
本発明のプログラムは、高炉炉内に吹き込まれた不活性ガス総流量と、炉頂排出ガスの該不活性ガス体積分率分析値から、炉頂排出ガス総流量を求めて、該炉頂排出ガスの二酸化炭素体積分率及び一酸化炭素体積分率から、該炉頂排出ガスからの炭素排出量を算出し、高炉で使用した全炭素使用量、又は、還元材比(RAR)を算出する処理をコンピュータに実行させる。
The calculation method of carbon usage in the blast furnace of the present invention is based on the total flow rate of the inert gas blown into the blast furnace and the analysis value of the inert gas volume fraction of the exhaust gas at the top of the furnace. Obtain the carbon discharge volume from the furnace top exhaust gas from the carbon dioxide volume fraction and the carbon monoxide volume fraction of the furnace top exhaust gas, and use the total carbon used in the blast furnace or the reducing material A ratio (RAR) is calculated.
Another feature of the method for calculating the amount of carbon used in the blast furnace of the present invention is that nitrogen is used as the inert gas.
Usually validity evaluation method of RAR of the present invention, by comparing the RAR calculated by the calculation method of the carbon amount in the blast furnace of the present invention, a normal RAR calculated from the amount of supply carbonaceous material to the blast furnace, It is characterized by evaluating the validity of the normal RAR.
The apparatus for calculating the amount of carbon used in the blast furnace according to the present invention calculates the total top exhaust gas flow rate from the total inert gas flow rate injected into the blast furnace furnace and the inert gas volume fraction analysis value of the top exhaust gas. Obtain the carbon discharge volume from the furnace top exhaust gas from the carbon dioxide volume fraction and the carbon monoxide volume fraction of the furnace top exhaust gas, and use the total carbon used in the blast furnace or the reducing material An arithmetic means for calculating the ratio (RAR) is provided.
The program of the present invention obtains the total exhaust gas flow rate from the total flow rate of the inert gas blown into the blast furnace furnace and the inert gas volume fraction analysis value of the exhaust gas at the top of the furnace. From the carbon dioxide volume fraction and carbon monoxide volume fraction of the gas, the carbon emission amount from the furnace top exhaust gas is calculated, and the total carbon usage amount used in the blast furnace or the reducing material ratio (RAR) is calculated. Have the computer execute the process.

本発明によれば、その算出の標準化が困難で信頼性に欠けるような、炭素含有原料の供給側(装入・吹き込み)条件に頼ることなく、計測方法の標準化が比較的容易な、羽口からの送風流量や、炉頂集合管での炉頂ガス成分の体積分率計測データ等から、高炉操業において使用した全炭素量を定量化することができる。そして、高炉に供給した実炭素量が定量化できるので、高炉操業における熱・温度管理の正確性を大きく向上させることができる。   According to the present invention, the tuyere is relatively easy to standardize the measurement method without relying on the supply side (charging / blowing) conditions of the carbon-containing raw material, which is difficult to standardize the calculation and lacks reliability. The total carbon amount used in the operation of the blast furnace can be quantified from the flow rate of air from the top, the volume fraction measurement data of the top gas component in the furnace top collecting pipe, and the like. And since the amount of real carbon supplied to the blast furnace can be quantified, the accuracy of heat and temperature management in blast furnace operation can be greatly improved.

高炉における炭素使用量の算出装置の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the calculation apparatus of the carbon usage-amount in a blast furnace. 実施例における炭素使用量の算出方法の計算例を説明するための特性図である。It is a characteristic view for demonstrating the calculation example of the calculation method of the carbon usage-amount in an Example. 本発明のRARと、通常RARの関係を説明するための特性図である。It is a characteristic view for demonstrating the relationship between RAR of this invention and normal RAR.

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。
高炉操業においては、炉下部の円周方向に並んだ複数の羽口より、酸素を含んだ高温ガスを送り込み、高炉炉内で不完全燃焼を起こして、COガスを生成している。そして、このCOガスが炉頂へと上昇する間に、その一部が、炉上部から降下してくる各種鉄鉱石を還元し、炉頂CO2ガスとなって炉頂から排出されることになる(ウスタイトFeOの還元反応を例に取れば、FeO+CO→Fe+CO2)。加えて、COガスの生成源は、このような羽口前での不完全燃焼によるものだけではなく、一度還元に寄与したCO2ガスが、再び炉内の固体炭素と結びついて(CO2+C→2COのソルロス反応と呼ばれる)、COガスが再生する反応も絡んでくる。このCOガスが再度、鉄鉱石還元に寄与すると、CO2ガスが再生成することになる。
Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
In blast furnace operation, high temperature gas containing oxygen is fed from a plurality of tuyere arranged in the circumferential direction at the lower part of the furnace, and incomplete combustion occurs in the blast furnace furnace to generate CO gas. And while this CO gas rises to the furnace top, a part of it reduces various iron ores that descend from the upper part of the furnace, and is discharged from the furnace top as CO 2 gas at the furnace top. (If the reduction reaction of wustite FeO is taken as an example, FeO + CO → Fe + CO 2 ). In addition, the generation source of CO gas is not only due to such incomplete combustion before the tuyere, but CO 2 gas once contributed to the reduction is again combined with the solid carbon in the furnace (CO 2 + C (This is called the 2CO Sollos reaction), and the reaction of CO gas regeneration is also involved. When this CO gas contributes again to iron ore reduction, CO 2 gas is regenerated.

このように、高炉内で消費される「炭素」ガスに着目すると、羽口前不完全燃焼によるCOガス、鉄鉱石の還元反応によるCO2ガス、及び、ソルロス反応によるCOガス、のいずれかとなることが分かる。最終的には、その大部分が、炉頂COガス又は炉頂CO2ガスとして、炉外に排出されることになる。従って、炉頂ガス内の炉頂COガス量及び炉頂CO2ガス量を定量化することが、高炉で使用した炭素量(単位時間当たりの炭素使用量)を決定する上で非常に重要である。 Thus, when focusing on the “carbon” gas consumed in the blast furnace, it becomes one of CO gas due to incomplete combustion before the tuyere, CO 2 gas due to iron ore reduction reaction, and CO gas due to the Sollos reaction. I understand that. Eventually, most of it will be discharged out of the furnace as furnace top CO gas or furnace top CO 2 gas. Therefore, it is very important to quantify the amount of CO gas in the furnace top gas and the amount of CO 2 gas in the furnace top gas in determining the amount of carbon used in the blast furnace (the amount of carbon used per unit time). is there.

本発明の内容について、不活性ガスとして、最も吹き込み量が多く、一般的に使用される窒素を代表例として、炉頂全ガス流量、炉頂COガス、炉頂CO2ガス等、それぞれの排出流量を算出する方法について説明し、その上で、高炉で使用した全炭素量を推定する方法について説明する。 As for the contents of the present invention, as the inert gas, the most blown-in amount is used. As a representative example, generally used nitrogen, the total gas flow at the top of the furnace, the top CO gas, the top CO 2 gas, etc. are discharged. A method for calculating the flow rate will be described, and then a method for estimating the total amount of carbon used in the blast furnace will be described.

Figure 0005553145
Figure 0005553145

式(1)は、羽口から吹き込んだ全O2流量O2all,blowを推定する式である。全O2流量O2all,blowは、送風流量Vbと酸素富化流量O2との和であることを示している。式(1)において、送風流量Vbは、空気の標準状態での流量なので、空気中の酸素含有比率0.21を乗じている。また、酸素富化流量O2の単位は、慣例的に[Nm3/hr]であるので、60[min]で除している。式(2)は、羽口から吹き込んだ全N2流量N2all,blowを推定する式である。式(1)及び式(2)より、羽口前送風ガスの酸素、窒素それぞれの体積比率xO2,blow、xN2,blowを概算することができる。その結果が、式(3)及び式(4)である。式(5)は、羽口から流入する全N2流量N2all,blowが炉頂より排出する全N2流量N2all,topと概略バランスすることを示す式である。式(6)は、式(3)を変形したものであり、式(7)は、炉頂より排出する全N2ドライ流量N2all,top,dryについて、炉頂全ガス流量Vall,topと、炉頂における窒素体積比率xN2,topで表現した式になっている。式(6)及び式(7)を式(5)に代入して、炉頂全ガス流量Vall,topについて解くと、式(8)になる。式(8)右辺各項は、既知条件となるので、式(8)より、ドライ基準での炉頂全ガス流量Vall,topが、算出できることになる。ここで、炉頂全ガス流量Vall,topを求める際には、式(5)での窒素バランスを取ることが重要である。従って、通常羽口から空気に同伴して吹き込まれる窒素以外に、窒素富化して吹き込んだり、羽口以外の場所から窒素を吹き込んだりした場合には、式(2)、式(3)及び、式(6)等に対して、適宜、窒素流量補正を施す必要があることは言うまでもない。 Expression (1) is an expression for estimating the total O 2 flow rate O2 all, blow blown from the tuyere. The total O 2 flow rate O2 all, blow indicates the sum of the blowing flow rate V b and the oxygen-enriched flow rate O2. In Formula (1), since the ventilation flow rate Vb is a flow rate in the standard state of air, it is multiplied by an oxygen content ratio in air of 0.21. Moreover, since the unit of the oxygen enrichment flow rate O2 is conventionally [Nm 3 / hr], it is divided by 60 [min]. Expression (2) is an expression for estimating the total N 2 flow rate N2 all, blow blown from the tuyere. From equation (1) and (2), can be approximated oxygen feather preoral blowing gas, nitrogen respective volume ratio x O2, blow, the x N2, blow. The result is Formula (3) and Formula (4). Expression (5) is an expression indicating that the total N 2 flow rate N2 all, blow flowing from the tuyere is roughly balanced with the total N 2 flow rate N2 all, top discharged from the top of the furnace. Equation (6) is a modification of Equation (3). Equation (7) is the total top gas flow rate V all, top for the total N 2 dry flow rate N2 all, top, dry discharged from the top. And the nitrogen volume ratio x N2, top at the top of the furnace. By substituting Equation (6) and Equation (7) into Equation (5) and solving for the furnace top total gas flow rate V all, top , Equation (8) is obtained. Since each term on the right side of Equation (8) is a known condition, the furnace top total gas flow rate V all, top on a dry basis can be calculated from Equation (8). Here, when obtaining the furnace top total gas flow rate V all, top , it is important to balance the nitrogen in the equation (5). Therefore, in addition to nitrogen normally blown with air from the tuyere, when nitrogen is enriched or blown from a place other than the tuyere, formula (2), formula (3), and Needless to say, it is necessary to appropriately correct the nitrogen flow rate for the equation (6) and the like.

Figure 0005553145
Figure 0005553145

炉頂ガス成分は、ガスクロマトグラフィーで計測されており、その計測結果から各成分のガス体積比率を推定している。典型的には、ドライ基準で計測している組成成分数は、4種類であり、一酸化炭素CO、二酸化炭素CO2、窒素N2、水素H2、が一般的ある。式(9)は、炉頂H2ガス体積比率xH2,top,dry、炉頂CO2ガス体積比率xCO2,top,dry、炉頂COガス体積比率xCO,top,dry、炉頂N2ガス体積比率xN2,top,dryの、炉頂ガス成分体積比率の総和が1.0であることを示す式である。ここで、式(9)の左辺にある全ての炉頂ガス成分体積比率は、既知となる。そして、炉頂全ガス流量Vall,topと炉頂ガス成分体積比率から、炉頂における一酸化炭素CO、及び二酸化炭素CO2の各ガスモル流量は、式(10)、及び式(11)で求めることができる。但し、ρ0,Xは、成分Xの標準状態での密度を表し、MWXは、成分Xの分子量を表す。即ち、高炉から排出される「炭素」ガス量は、一酸化炭素CO、又は、二酸化炭素CO2のどちらかとなるので、式(10)及び、式(11)より、式(12)で表現される。式(12)では、高炉で排出される「炭素」ガス量Carbonall,Gasは、炭素の原子量MWCを乗ずることによって、[kg/min]の単位に換算している。 The furnace top gas component is measured by gas chromatography, and the gas volume ratio of each component is estimated from the measurement result. Typically, the number of composition components measured on a dry basis is four, and carbon monoxide CO, carbon dioxide CO 2 , nitrogen N 2 , and hydrogen H 2 are common. Equation (9) is obtained by the following equation: furnace top H 2 gas volume ratio x H2, top, dry , furnace top CO 2 gas volume ratio x CO2, top, dry , furnace top CO gas volume ratio x CO, top, dry , furnace top N 2 is a formula indicating that the sum of the volume ratios of the top gas components of the gas volume ratio x N2, top, dry is 1.0. Here, all the furnace top gas component volume ratios on the left side of Expression (9) are known. And from the top gas flow rate V all, top and the top gas component volume ratio, the gas molar flow rates of carbon monoxide CO and carbon dioxide CO 2 at the top of the furnace are expressed by the equations (10) and (11). Can be sought. Where ρ 0, X represents the density of component X in the standard state, and MW X represents the molecular weight of component X. That is, since the amount of “carbon” gas discharged from the blast furnace is either carbon monoxide CO or carbon dioxide CO 2 , it is expressed by equation (12) from equations (10) and (11). The In the equation (12), the “carbon” gas amount Carbon all, Gas discharged from the blast furnace is converted to a unit of [kg / min] by multiplying by the carbon atomic amount MW C.

Figure 0005553145
Figure 0005553145

高炉の炉頂より排出される炭素量は、高炉において消費される炭素量の大部分を占めるが、その他の寄与を含めることで、総炭素使用量を評価することができる。例えば、総炭素使用量Carbonallは、式(13)を用いて計算する。式(13)では、炉頂ガスとして排出される炭素以外にも、溶銑の中に溶け込んでいる炭素量(溶銑中の質量%:Mass%C)及び、炉頂から排出されるダスト中のカーボン量DustCも考慮した式となっている。ここで、式(13)では、出銑量Pmaxが一般的に[pig−ton/day]で表現されるので、そのための単位調整も行っている。また、出銑量Pmaxとしては、高炉の休止(休風)時間等の考慮方法の違いにより、その定義が異なるが、各炉横並びで成績比較するためには、休風時間を含まない出銑量Pmaxを用いることが望ましいと思われる。その理由は、例えば、1日当たりの高炉の稼動時間を別途計算して、式(13)に掛け合わせれば、1日に排出した炭素量[kg]を算出することが可能であるからである。また、出銑量Pmaxの算出方法についても、統一した算出方法とするのが望ましいが、高炉毎に若干の違いがあることはやむを得ない。代表的な出銑量Pmaxの算出方法は、炉頂からの鉱石装入ピッチ(単位時間当たりに何回鉱石を装入したか)、1回の装入ピッチ当りの装入鉱石質量、鉱石中に含まれる鉄分含有質量比率、の3項目を掛け合わせて算出する。炉頂ダスト中のカーボン量DustCは、高炉で排出される「炭素」ガス量Carbonall,Gasと比べると、かなり僅かな量となるが、炉頂で捕集されたダスト量と、その中に含まれる平均炭素含有量等から換算して考慮することが可能である。 The amount of carbon discharged from the top of the blast furnace occupies most of the amount of carbon consumed in the blast furnace, but the total amount of carbon used can be evaluated by including other contributions. For example, the total carbon usage amount Carbon all is calculated using Equation (13). In the formula (13), in addition to the carbon discharged as the furnace top gas, the amount of carbon dissolved in the hot metal (mass% in hot metal: Mass% C ) and the carbon in the dust discharged from the furnace top The amount Dust C is also taken into consideration. Here, in Expression (13), the output amount P max is generally expressed by [pig-ton / day], and unit adjustment for that is also performed. In addition, the definition of the amount of output P max differs depending on the method of consideration such as the blast furnace downtime (breeze), but in order to compare the results of each furnace side by side, It may be desirable to use a soot amount P max . The reason is that, for example, the amount of carbon discharged [kg] per day can be calculated by separately calculating the operating time of the blast furnace per day and multiplying it by equation (13). In addition, it is desirable that the calculation method of the amount P max is a unified calculation method, but it is inevitable that there is a slight difference for each blast furnace. A typical method for calculating the amount P max is the ore charging pitch from the furnace top (how many times ore was charged per unit time), the ore mass charged per charging pitch, ore It is calculated by multiplying the three items of the iron-containing mass ratio contained therein. The carbon amount Dust C in the furnace top dust is considerably smaller than the “carbon” gas amount Carbon all, Gas discharged in the blast furnace, but the amount of dust collected in the furnace top and It is possible to consider in terms of the average carbon content contained in the.

最後に、炉頂ガスとして排出される炭素量に基づくRAR(銑鉄生産量(出銑量)Pmax当りの炭素使用量:以下、本発明のRARと称す)の算出方法であるが、例えば、式(14)を用いて計算する。式(14)についても、慣習的な単位系の換算を行っている。この場合も、出銑量Pmaxとしては、休風時間を含まない出銑量を使用することが望ましい。また、通常RARも、前述のように、同様の考え方から算出してはいるが、通常RARでは、式(14)のCarbonall,Gasを用いずに、炭素含有原料の供給側(装入又は吹き込み)条件より算出している点が大きく異なっている。 Finally, there is a method for calculating RAR based on the amount of carbon discharged as the furnace top gas (the amount of carbon used per pig iron production (the amount of output) P max : hereinafter referred to as the RAR of the present invention). It calculates using Formula (14). For the equation (14), a conventional unit system conversion is also performed. In this case as well, it is desirable to use an output amount that does not include a resting time as the output amount Pmax . Further, as described above, the normal RAR is also calculated based on the same concept. However, in the normal RAR, the carbon-containing raw material supply side (charging or charging) is used without using Carbon all, Gas in Equation (14). The point calculated from the (blowing) condition is very different.

以上の計算方法は、炉頂ガス成分(成分X)として、ドライ基準の体積分率の計測値xX,top,dryを用いている。その一方で、水素による還元量を算出する目的も含めて、水素利用率ηH2の推定値を用いて、ドライ基準の体積分率の計測値を、ウエット基準の炉頂ガス各種成分体積分率に換算してから、炉頂から排出される炭素量Carbonall,Gasを計算する方法も考えられる。ところが、この場合も、式(12)の計算結果は、全く同じとなり、どちらの方法で計算しても、原理的に、炉頂ガス中の炭素使用量Carbonall,Gasの計算値には、殆ど影響を及ぼさないことも付言しておく。 In the above calculation method, the measured value x X, top, dry of the dry standard volume fraction is used as the furnace top gas component (component X). On the other hand, using the estimated value of the hydrogen utilization rate η H2 , including the purpose of calculating the reduction amount by hydrogen, the measured value of the dry-based volume fraction is changed to the wet-based top gas various component volume fraction. A method of calculating the carbon amount Carbon all, Gas discharged from the top of the furnace after conversion into the above is conceivable. However, also in this case, the calculation result of the equation (12) is exactly the same, and in principle, the calculation value of the carbon usage amount Carbon all, Gas in the furnace top gas is the same regardless of which method is used. I also add that it has little effect.

図1に、高炉における炭素使用量の算出装置の概略構成を示す。図1において、101は入力部であり、入力条件として高炉における各種操業データが入力される。   In FIG. 1, the schematic structure of the calculation apparatus of the carbon usage-amount in a blast furnace is shown. In FIG. 1, 101 is an input unit, and various operation data in the blast furnace are input as input conditions.

102は演算部であり、これまでに説明した各数式による、時系列的な計算処理が実行される。   Reference numeral 102 denotes a calculation unit, which executes time-series calculation processing using the mathematical formulas described so far.

103は出力部であり、例えば、演算部102により算出された、高炉で排出される総炭素使用量(式(13))、本発明のRAR(式(14))等を時系列変化として、グラフ化して出力する。   Reference numeral 103 denotes an output unit. For example, the total amount of carbon used in the blast furnace calculated by the calculation unit 102 (formula (13)), the RAR of the present invention (formula (14)), and the like are changed over time. Graph and output.

図1の入力部101の入力条件として、羽口での送風流量Vb、羽口での酸素富化流量O2、炉頂COガス体積比率xCO,top,dry、炉頂CO2ガス体積比率xCO2,top,dry、炉頂N2ガス体積比率xN2,top,dry、炉頂H2ガス体積比率xH2,top,dry、銑鉄生産量(出銑量)Pmax、溶銑の中に溶け込んでいる炭素質量%Mass%C、炉頂から排出されるダスト中のカーボン量DustC等である。これらのデータは、時系列的に入力される。その際、瞬時値データで処理しても構わないが、データ精度等を考慮すると、予め瞬時値計測データを平均化して、30分以上間隔の入力データとして図1の演算部102へ引き渡す方が、現実的であると考えられる。 As input conditions of the input unit 101 in FIG. 1, the air flow rate V b at the tuyere, the oxygen enrichment flow rate O2 at the tuyere, the furnace top CO gas volume ratio x CO, top, dry , and the furnace top CO 2 gas volume ratio x CO2, top, dry, furnace top N 2 gas volume ratio x N2, top, dry, furnace top H 2 gas volume ratio x H2, top, dry, pig iron production (tapping quantity) P max, in the hot metal For example, carbon mass% Mass% C dissolved, carbon amount Dust C in dust discharged from the top of the furnace, and the like. These data are input in time series. At that time, the processing may be performed using instantaneous value data. However, in consideration of the data accuracy, it is preferable to average the instantaneous value measurement data in advance and pass it to the calculation unit 102 in FIG. 1 as input data at intervals of 30 minutes or more. , Considered realistic.

図1の演算部102では、入力データから、式(1)〜式(14)を用いて、各計算を実行する。最終的には、式(13)や、式(14)の計算結果が、本発明の高炉における炭素使用量の出力値となる。   In the calculation unit 102 in FIG. 1, each calculation is executed from the input data using Expressions (1) to (14). Eventually, the calculation results of Expression (13) and Expression (14) become the output value of the amount of carbon used in the blast furnace of the present invention.

なお、本実施形態の高炉における炭素使用量の算出装置は、上述した機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体を、システム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ(又はCPUやMPU)が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行することによっても、達成されることは言うまでもない。   Note that the carbon usage calculation device in the blast furnace of the present embodiment supplies a storage medium storing software program codes for realizing the functions described above to the system or apparatus, and the system (or CPU or CPU) of the system or apparatus. Needless to say, this can also be achieved by the MPU) reading and executing the program code stored in the storage medium.

この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が上述した実施形態の機能を実現することになり、プログラムコード自体及びそのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、CD−ROM、CD−R、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ROM等を用いることができる。   In this case, the program code itself read from the storage medium realizes the functions of the above-described embodiments, and the program code itself and the storage medium storing the program code constitute the present invention. As a storage medium for supplying the program code, for example, a flexible disk, a hard disk, an optical disk, a magneto-optical disk, a CD-ROM, a CD-R, a magnetic tape, a nonvolatile memory card, a ROM, or the like can be used.

なお、本発明の高炉における炭素使用量の算出方法では、炉頂から排出される総ガス流量(式(8))推定値の信頼性が、その精度に大きく影響することになる。即ち、式(8)における各項の値の計測精度を十分確保することが大きなポイントである。従って、本指標を有効に活用するために、1)羽口からの送風流量を測定するオリィフィス式流量計、2)炉頂での各ガス体積比率を測定するガスクロマトグラフィー、それぞれの計測装置の計測方法について、高炉毎に計測方法が異なることによる誤差が生じないように、標準化・基準化を行うべきことは言うまでもない。   In the calculation method of carbon usage in the blast furnace according to the present invention, the reliability of the estimated value of the total gas flow rate (formula (8)) discharged from the top of the furnace greatly affects its accuracy. That is, it is a big point to ensure sufficient measurement accuracy of the value of each term in Expression (8). Therefore, in order to use this index effectively, 1) an orifice-type flow meter that measures the flow rate of air from the tuyere, 2) a gas chromatography that measures the volume ratio of each gas at the top of the furnace, Needless to say, the measurement method should be standardized and standardized so as not to cause errors due to different measurement methods for each blast furnace.

また、究極的には、式(1)の送風流量Vb=0という純酸素吹き込み操業を実施することも考えられる。この場合には、本発明で説明したような、窒素という不活性なガス成分がないので、式(5)の不活性ガス(窒素)バランスを考えることができなくなり、本発明の方法は、適用できなくなってしまう。この場合には、羽口より、窒素、アルゴン等、不活性なガストレーサーを敢えて吹き込んで、式(5)に相当する式が成立するように配慮することが必要となる。その際、羽口、炉頂において、当該不活性ガス成分の計測精度が十分に取れる程度の量を吹き込む必要があることは、言うまでもない。 It is also conceivable to perform a pure oxygen blowing operation of the air flow rate V b = 0 in the equation (1) in the ultimate. In this case, since there is no inert gas component called nitrogen as described in the present invention, the inert gas (nitrogen) balance of the formula (5) cannot be considered, and the method of the present invention can be applied. It becomes impossible. In this case, it is necessary to consider so that an equation corresponding to the equation (5) is established by injecting an inert gas tracer such as nitrogen or argon from the tuyere. At that time, it goes without saying that it is necessary to blow in the tuyere and the top of the furnace so that the measurement accuracy of the inert gas component can be sufficiently obtained.

なお、本発明で言う不活性ガス成分とは、高炉の鉄鉱石還元反応に直接関与しないガス成分のことを指しており、例えば、窒素、アルゴン、ネオン、キセノン等が考えられる。窒素の場合、若干、供給原料中に含まれるが、羽口からの窒素吹き込み量の方が、圧倒的に多いことを想定している。従って、羽口から純酸素に近い、空気・酸素の混合ガスを吹き込む場合は、不活性ガスとして窒素が適当であるかどうかは、式(5)の物質バランス的に検討する必要がある。つまり、不活性ガス種類を選定するに当り、それぞれの不活性ガスが、高炉供給原料の中に、どの程度入っているかを十分吟味して、式(5)に相当する物質バランスに問題がないかどうかを検討する必要があることは言うまでもない。   In addition, the inert gas component referred to in the present invention refers to a gas component that is not directly involved in the iron ore reduction reaction of the blast furnace, and for example, nitrogen, argon, neon, xenon, and the like are conceivable. In the case of nitrogen, it is slightly contained in the feedstock, but it is assumed that the amount of nitrogen blown from the tuyere is overwhelmingly large. Therefore, when air / oxygen mixed gas close to pure oxygen is blown from the tuyere, whether or not nitrogen is appropriate as the inert gas needs to be examined in terms of the material balance of equation (5). In other words, when selecting the type of inert gas, it is necessary to carefully examine how much each inert gas is contained in the blast furnace feedstock, and there is no problem in the material balance corresponding to equation (5). It goes without saying that it is necessary to consider whether or not.

また、ここまでは、窒素を代表例とする不活性ガスの大部分は、羽口から吹き込まれることを前提とした、一般的な高炉操業を想定して説明してきた。しかしながら、例えば、シャフト部等、羽口とは異なる高さ位置より、式(5)の物質バランスに影響を与える量の不活性ガスを導入する場合には、その量を考慮して、式(5)に相当する式を導出する必要があることは、言うまでもない。   In addition, so far, the description has been made assuming a general blast furnace operation on the assumption that most of the inert gas having nitrogen as a representative example is blown from the tuyere. However, for example, when introducing an inert gas in an amount that affects the material balance of equation (5) from a height position different from the tuyere, such as the shaft portion, the equation (5) Needless to say, it is necessary to derive an expression corresponding to 5).

なお、本発明による炭素使用量の算出方法は、高炉単独での総炭素使用量、又は、高炉単独での本発明のRARを算出する方法となっている。従って、羽口から通常吹き込まれる酸素・空気以外に、一酸化炭素や二酸化炭素などの含炭素ガスを吹き込んだ場合にも、その吹き込み量に応じて、式(3)の窒素吹き込み比率を修正すれば、式(13)、又は、式(14)が適用できることになる。これに対して、炉頂ガスの一部をリサイクルして、羽口より再吹き込みする場合には、そのリサイクルした炭素含有ガス量を式(13)、又は、式(14)より差し引く考え方もある。しかしながら、この場合にも、このガスリサイクル操作は、「高炉系外」での調整操作であると考えると、高炉単独での炭素使用量は、式(13)、又は、式(14)で評価できるのである。   The carbon usage calculation method according to the present invention is a method for calculating the total carbon usage of the blast furnace alone or the RAR of the present invention alone. Therefore, even when carbon-containing gas such as carbon monoxide or carbon dioxide is blown in addition to oxygen / air normally blown from the tuyere, the nitrogen blowing ratio of the formula (3) should be corrected according to the blowing amount. For example, Expression (13) or Expression (14) can be applied. On the other hand, when a part of the furnace top gas is recycled and re-injected from the tuyere, there is also an idea of subtracting the amount of the carbon-containing gas recycled from the formula (13) or the formula (14). . However, in this case as well, if this gas recycling operation is considered to be an adjustment operation "outside the blast furnace system", the amount of carbon used in the blast furnace alone is evaluated by the equation (13) or the equation (14). It can be done.

図2は、ある高炉操業について、本発明の入力条件(a)〜(g)と、本発明による(h)全炭素使用量、(i)本発明のRARと通常RARの、それぞれの推定結果のシリーズ(40日間)を示したものである。これらは、24時間平均値であり、入力データは、上から7段目までのグラフの縦軸値推移である。なお、図2における(c)炉頂CO体積比率、(d)炉頂CO2体積比率、(e)炉頂N2体積比率等は、縦軸が[%]表示となっているが、実際の計算では、その1/100を取って、式(9)の形式に合わせた単位にして計算している。本発明の計算結果である図2の(h)全炭素使用量、(i)本発明のRARは、それぞれ、式(13)、式(14)により計算しており、いずれも、炉頂から排出されるダスト中のカーボン量DustCは、無視している。ここで、式(1)〜式(14)中の各物性値は、以下のように仮定している。即ち、標準状態のCOガスの密度ρ0,CO=1.123kg/m3、標準状態のCO2ガスの密度ρ0,CO2=1.773kg/m3、COの分子量MWCO=28、CO2の分子量MWCO2=44、炭素の分子量MWC=12である。 FIG. 2 shows the estimated results of the input conditions (a) to (g) of the present invention, (h) the total carbon usage according to the present invention, and (i) the RAR of the present invention and the normal RAR for a certain blast furnace operation. The series (40 days) is shown. These are 24-hour average values, and the input data is the vertical axis value transition of the graph from the top to the seventh row. Note that (c) furnace top CO volume ratio, (d) furnace top CO 2 volume ratio, (e) furnace top N 2 volume ratio, etc. in FIG. In the calculation of (1), 1/100 is taken, and the calculation is performed in units according to the form of equation (9). The calculation results of the present invention (h) total carbon usage in FIG. 2 and (i) the RAR of the present invention are calculated by the equations (13) and (14), respectively. The amount of carbon Dust C in the discharged dust is ignored. Here, each physical property value in the formulas (1) to (14) is assumed as follows. That is, the density [rho 0 of CO gas in the standard state, CO = 1.123kg / m 3, the density of CO 2 gas in the standard state ρ 0, CO2 = 1.773kg / m 3, the molecular weight of CO MW CO = 28, CO 2 molecular weight MW CO2 = 44, carbon molecular weight MW C = 12.

図2の(h)全炭素使用量については、この期間は、漸増していることが分かる。実際に、この期間は、図2の(f)出銑量の推移を見れば分かるように、徐々に出銑量を上げており、出銑量の増加に合わせて、全炭素使用量が増えていることが分かる。図2の(h)全炭素使用量グラフの縦軸は、24時間平均での[kg/min]であるが、この値に24[hr]×60[min]の値を掛け合わすことで、1日に使用した全炭素使用量[kg]を算出することができる。但し、休風等で、実際の稼動時間が短い場合には、その分を考慮する必要があることは言うまでもない。   It can be seen that (h) total carbon usage in FIG. 2 gradually increases during this period. Actually, during this period, as can be seen from the transition of the amount of output in Fig. 2 (f), the amount of output increased gradually, and as the amount of output increased, the total carbon usage increased. I understand that The vertical axis of the (h) total carbon usage graph of FIG. 2 is [kg / min] on average for 24 hours, and by multiplying this value by a value of 24 [hr] × 60 [min], The total amount of carbon used [kg] used per day can be calculated. However, it is needless to say that when the actual operation time is short due to a rest wind or the like, it is necessary to consider that amount.

図2の(i)本発明のRARと通常RAR、においては、本発明のRAR(左縦軸:実線)の他に、通常RAR(右縦軸:破線)についてもプロットしている。まず、本発明のRARの方が、通常RARに比べて、その絶対値が小さくなっていることが分かる。これは、式(12)において、[kg−mol/min]から[kg/min]へ換算するに際して、炭素の分子量MWCを用いているためである。即ち、本発明では、実質的な炭素の使用量を算出するために、炭素の分子量MWCを用いている点が特徴である。その一方で、通常RARは、コークス・微粉炭等の「全炭材質量」を用いて計算しているので、炭素以外に、それらに含まれているアッシュ分や水分の寄与を加えた上での計算値ということになる。参考まで、アッシュが含んだ形で、コークスと微粉炭の炭素基準分子量(炭素1モルに付随しているアッシュモル数から換算)を推定すると、MWCoke&PC=14〜16程度となる。従って、式(12)において、炭素の分子量MWCの替りに、コークスと微粉炭の炭素基準分子量MWCoke&PCを用いると、本発明のRARは、通常RARとオーダーが一致することになる。具体的に、この考えに基づいて、式(12)を書き換えると、式(15)のようになる。 In FIG. 2 (i) RAR and normal RAR of the present invention, in addition to the RAR of the present invention (left vertical axis: solid line), the normal RAR (right vertical axis: broken line) is also plotted. First, it can be seen that the absolute value of the RAR of the present invention is smaller than that of the normal RAR. This, in Formula (12), when converted to [kg / min] from [kg-mol / min], is due to the use of molecular weight MW C carbon. That is, the present invention is characterized in that the molecular weight MW C of carbon is used in order to calculate the substantial amount of carbon used. On the other hand, since RAR is usually calculated using “total carbon mass” such as coke and pulverized coal, in addition to carbon, the contribution of ash and moisture contained in them is added. This is the calculated value of. For reference, when the carbon reference molecular weight of coke and pulverized coal (converted from the number of ash moles attached to 1 mole of carbon) is estimated in a form containing ash, MW Coke & PC = about 14-16. Therefore, in the formula (12), when the carbon reference molecular weight MW Coke & PC of coke and pulverized coal is used in place of the molecular weight MW C of carbon, the RAR of the present invention matches the order of the normal RAR. Specifically, when Equation (12) is rewritten based on this idea, Equation (15) is obtained.

Figure 0005553145
Figure 0005553145

このように、本発明のRARは、「炭素」の使用量を定量化した計算値であるのに対して、通常RARは、炭素以外の不純物を含んだ上での計算値である。本発明のRARの方が、炭材原料が全く異なる条件間で比較する場合においても、使用した「炭素」の量を適正に評価できることは言うまでもない。   Thus, the RAR of the present invention is a calculated value obtained by quantifying the amount of “carbon” used, whereas the normal RAR is a calculated value including impurities other than carbon. Needless to say, the RAR of the present invention can appropriately evaluate the amount of “carbon” used even when the carbonaceous raw materials are compared between completely different conditions.

図2の(i)のグラフにおいて、本発明のRARと通常RARの動きを比較すれば分かるように、両者のRARは、必ずしも「平行」関係を保ちながら推移しているとは言えない。そして、本発明のRARで評価すると、この期間の「炭素」供給量は、単位出銑量に対して殆ど変動がなく、安定した「炭素」供給量管理ができていることが分かる。即ち、本発明のRARで見ると、10kg/pig−ton以内の小さな変動の範囲に収まっている。これに対して、通常RARでは、それ以上の変動があり、その変動も本発明のRARの動きと全く連動していない。このように、通常RARのみでは、「炭素」の量は不明であるので、本発明のRARで補完することにより、実操業の「炭素」供給量管理に関して、より正確を期すことが可能となる。   In the graph of FIG. 2 (i), it can be said that the RARs of the two do not always change while maintaining the “parallel” relationship, as can be seen by comparing the movements of the RAR of the present invention and the normal RAR. Then, when evaluated by the RAR of the present invention, it can be seen that the “carbon” supply amount during this period hardly fluctuates with respect to the unit output, and stable “carbon” supply amount management can be performed. That is, in the RAR of the present invention, it is within a small fluctuation range within 10 kg / pig-ton. On the other hand, in normal RAR, there is a further fluctuation, and the fluctuation is not linked to the movement of the RAR of the present invention at all. As described above, since the amount of “carbon” is not clear only with the normal RAR, it is possible to make more accurate management of the “carbon” supply amount in actual operation by supplementing with the RAR of the present invention. .

図3には、本発明のRARと、通常RARの相関関係について、炉容積の異なる4つの高炉に対して比較した結果を示している。それぞれの高炉に対して、24時間平均で算出した2つのRARを更に30日平均にして、プロットしている。縦軸(本発明のRAR)と横軸(通常RAR)は、既に説明した理由により、その絶対値がずれている。図3には、実線と破線の2つのラインも図示されているが、これらのラインは、式(12)と式(15)より、本発明のRARと、通常RARが、概略、式(16)で示した関係にあると仮定して直線表示したものである。式(16)は、溶銑の中に溶け込んでいる炭素質量%Mass%Cや、炉頂から排出されるダスト中のカーボン量DustCの影響が、無視できるとした場合に、概略成立する近似式である。 FIG. 3 shows the results of comparing the correlation between the RAR of the present invention and the normal RAR for four blast furnaces having different furnace volumes. For each blast furnace, the two RARs calculated on average for 24 hours are further averaged for 30 days and plotted. The absolute values of the vertical axis (RAR of the present invention) and the horizontal axis (normal RAR) are deviated for the reasons already described. FIG. 3 also shows two lines, a solid line and a broken line. These lines are based on the equation (12) and the equation (15). It is displayed in a straight line assuming that the relationship shown in FIG. Expression (16) is an approximate expression that is generally established when the influence of carbon mass% Mass% C dissolved in the hot metal and the carbon amount Dust C in the dust discharged from the furnace top is negligible. It is.

Figure 0005553145
Figure 0005553145

図3の凡例に示したように、実線が、コークスと微粉炭の炭素基準分子量MWCoke&PC=15とした時の、破線が、コークスと微粉炭の炭素基準分子量MWCoke&PC=16とした時の、それぞれの直線である。標準的なコークスの炭素基準分子量MWCoke&PCが、概略15程度であることを考慮すると、本発明のRARと通常RARの関係は、この2つの直線の周辺にプロットされることが予想できる。 As shown in the legend of FIG. 3, when the solid line is the carbon reference molecular weight MW Coke & PC = 15 of coke and pulverized coal, the broken line is the carbon reference molecular weight MW Coke & PC = 16 of coke and pulverized coal. Each straight line. Considering that the carbon reference molecular weight MW Coke & PC of standard coke is about 15, it can be expected that the relationship between the RAR of the present invention and the normal RAR is plotted around these two straight lines.

高炉1と高炉2については、ほぼ両直線の間で操業されており、コークスや微粉炭等の炭材原料条件変化幅が、比較的小さいことが推察できる。一方、高炉3については、特に「A」で示した領域において、通常RARは低い操業でありながら、本発明のRARで見ると、相対的に高い操業を行っていたことを示している。この現象を定性的に説明すると、この領域「A」での期間の高炉3は、使用した炭材の原料条件として、アッシュの含有比率が低く、比較的炭素含有率の高い原料を用いて操業していた可能性が高いと解釈することができる。その反対に、高炉4については、「B」で示した領域において、通常RARが高い操業でありながら、本発明のRARは相対的に低い操業を行っていたことを示している。これも、同様の説明を加えると、この領域「B」の期間での高炉4は、アッシュの含有比率が高く、炭素含有率の低い劣質原料を用いて操業していた可能性が高いと解釈することができる。   About the blast furnace 1 and the blast furnace 2, it operate | moves between both straight lines, and it can be guessed that the carbon material raw material condition change widths, such as coke and pulverized coal, are comparatively small. On the other hand, regarding the blast furnace 3, particularly in the region indicated by "A", although the RAR is usually low, it is shown that the RAR according to the present invention performed a relatively high operation. To explain this phenomenon qualitatively, the blast furnace 3 in the period “A” is operated using a raw material having a low ash content and a relatively high carbon content as a raw material condition of the used carbonaceous material. It can be interpreted that there was a high possibility that On the other hand, for the blast furnace 4, in the region indicated by "B", the RAR according to the present invention was operated at a relatively low operation while the operation was normally performed at a high RAR. If the same explanation is added, the blast furnace 4 in the period of the region “B” is interpreted as having a high possibility of being operated using an inferior raw material having a high ash content ratio and a low carbon content ratio. can do.

このように、通常RARは、元々が、炭材の単純質量に基づいて算出しているために、原理的に、炭材原料に含まれる「炭素」と「不純物」を区別することはできない。つまり、通常RARは、実際の炭素使用量を適正に反映した指標にはならないのである。そこで、本発明のRARを援用することで、図3のような関係を明示することができ、実際の「炭素」使用量を把握することが可能となるのである。例えば、日々の操業管理の中で、図3の高炉4の領域「B」にあるような場合には、羽口からの送風条件を「いつもより」増熱側に設定する等して、「炭素」不足分を補うようなアクションを実行すれば、大きな操業トラブルを回避することが可能となる。   As described above, since the normal RAR is originally calculated based on the simple mass of the carbonaceous material, in principle, “carbon” and “impurities” contained in the carbonaceous material cannot be distinguished. In other words, the normal RAR is not an index that appropriately reflects the actual amount of carbon used. Therefore, by using the RAR of the present invention, the relationship as shown in FIG. 3 can be clearly shown, and the actual amount of “carbon” can be grasped. For example, in daily operation management, when it is in the area “B” of the blast furnace 4 in FIG. If you take action to make up for the carbon deficiency, you can avoid major operational problems.

以上、説明してきたように、たとえ、通常RARを中心として高炉操業管理する場合にも、本発明のRARから図3のような関係を求めて、通常RAR計算値の妥当性を評価し、的確な操業アクション判断に結び付けていくことは、非常に有意義であると考えられる。既に説明したように、図3に示した両者RARの相関関係のプロット位置は、使用した炭材に含まれる不純物量に依存している。従って、図3の「A」や「B」のポジションに操業状態がある場合には、念のために、使用しているコークス、及び微粉炭について、その工業分析値、アッシュの質量比率、アッシュの成分分析値等、不純物分析結果も照合した上で、通常RAR計算値の妥当性が評価できれば、さらに望ましい高炉操業アクション判断ができると考えられる。   As described above, even when managing the blast furnace operation centering on the normal RAR, the relationship as shown in FIG. 3 is obtained from the RAR of the present invention, and the validity of the normal RAR calculation value is evaluated to ensure the accuracy. It is considered to be very meaningful to be linked to the judgment of a proper operation action. As already explained, the plot position of the correlation between the two RARs shown in FIG. 3 depends on the amount of impurities contained in the used carbonaceous material. Therefore, when there is an operational state at the positions “A” and “B” in FIG. 3, the coke and pulverized coal used are analyzed in terms of industrial analysis values, ash mass ratio, ash. If the validity of the normal RAR calculation value can be evaluated after checking the result of impurity analysis such as the component analysis value, it is considered that a more desirable blast furnace operation action can be determined.

101 入力部
102 演算部
103 出力部
101 Input unit 102 Calculation unit 103 Output unit

Claims (5)

高炉炉内に吹き込まれた不活性ガス総流量と、炉頂排出ガスの該不活性ガス体積分率分析値から、炉頂排出ガス総流量を求めて、該炉頂排出ガスの二酸化炭素体積分率及び一酸化炭素体積分率から、該炉頂排出ガスからの炭素排出量を算出し、高炉で使用した全炭素使用量、又は、還元材比(RAR)を算出することを特徴とする高炉における炭素使用量の算出方法。   From the total flow rate of the inert gas blown into the blast furnace furnace and the analysis value of the inert gas volume fraction of the furnace top exhaust gas, the total flow rate of the furnace top exhaust gas is obtained, and the carbon dioxide volume fraction of the furnace top exhaust gas is obtained. A blast furnace characterized by calculating a carbon emission amount from the furnace top exhaust gas from a rate and a carbon monoxide volume fraction, and calculating a total carbon usage amount or a reducing material ratio (RAR) used in the blast furnace Of calculating carbon usage in Japan. 該不活性ガスとして窒素を用いることを特徴とする請求項1に記載の高炉における炭素使用量の算出方法。   The method for calculating the amount of carbon used in a blast furnace according to claim 1, wherein nitrogen is used as the inert gas. 請求項1又は2に記載の高炉における炭素使用量の算出方法により算出したRARと、高炉への供給炭材の使用量から算出された通常RARを比較することで、該通常RARの妥当性を評価することを特徴とする通常RARの妥当性評価方法 By comparing the RAR calculated by the carbon usage calculation method in the blast furnace according to claim 1 or 2 with the normal RAR calculated from the amount of carbon supplied to the blast furnace, the validity of the normal RAR can be confirmed. A method for evaluating the validity of a normal RAR, characterized by evaluating . 高炉炉内に吹き込まれた不活性ガス総流量と、炉頂排出ガスの該不活性ガス体積分率分析値から、炉頂排出ガス総流量を求めて、該炉頂排出ガスの二酸化炭素体積分率及び一酸化炭素体積分率から、該炉頂排出ガスからの炭素排出量を算出し、高炉で使用した全炭素使用量、又は、還元材比(RAR)を算出する演算手段を備えたことを特徴とする高炉における炭素使用量の算出装置。   From the total flow rate of the inert gas blown into the blast furnace furnace and the analysis value of the inert gas volume fraction of the furnace top exhaust gas, the total flow rate of the furnace top exhaust gas is obtained, and the carbon dioxide volume fraction of the furnace top exhaust gas is obtained. And calculating means for calculating the carbon emission amount from the top exhaust gas from the carbon monoxide volume fraction and the carbon monoxide volume fraction, and calculating the total carbon usage amount or reducing material ratio (RAR) used in the blast furnace. An apparatus for calculating the amount of carbon used in a blast furnace. 高炉炉内に吹き込まれた不活性ガス総流量と、炉頂排出ガスの該不活性ガス体積分率分析値から、炉頂排出ガス総流量を求めて、該炉頂排出ガスの二酸化炭素体積分率及び一酸化炭素体積分率から、該炉頂排出ガスからの炭素排出量を算出し、高炉で使用した全炭素使用量、又は、還元材比(RAR)を算出する処理をコンピュータに実行させるためのプログラム。   From the total flow rate of the inert gas blown into the blast furnace furnace and the analysis value of the inert gas volume fraction of the furnace top exhaust gas, the total flow rate of the furnace top exhaust gas is obtained, and the carbon dioxide volume fraction of the furnace top exhaust gas is obtained. The amount of carbon discharged from the furnace top exhaust gas is calculated from the rate and the volume fraction of carbon monoxide, and the computer is caused to execute processing for calculating the total amount of carbon used in the blast furnace or the reducing material ratio (RAR). Program for.
JP2010021447A 2010-02-02 2010-02-02 Calculating method, device, program for carbon usage in blast furnace and method for evaluating validity of normal RAR Active JP5553145B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010021447A JP5553145B2 (en) 2010-02-02 2010-02-02 Calculating method, device, program for carbon usage in blast furnace and method for evaluating validity of normal RAR

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010021447A JP5553145B2 (en) 2010-02-02 2010-02-02 Calculating method, device, program for carbon usage in blast furnace and method for evaluating validity of normal RAR

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2011157605A JP2011157605A (en) 2011-08-18
JP5553145B2 true JP5553145B2 (en) 2014-07-16

Family

ID=44589802

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010021447A Active JP5553145B2 (en) 2010-02-02 2010-02-02 Calculating method, device, program for carbon usage in blast furnace and method for evaluating validity of normal RAR

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5553145B2 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101400620B1 (en) 2012-03-29 2014-05-27 현대제철 주식회사 Prediction method predicting the reducing agents ratio of the blast furnace
KR101572388B1 (en) 2014-10-23 2015-11-26 현대제철 주식회사 Prediction method of blast furnace efficiency
CN119359325B (en) * 2024-12-23 2025-03-28 哈尔滨工业大学(深圳)(哈尔滨工业大学深圳科技创新研究院) A method, system, terminal and storage medium for evaluating the life cycle carbon reduction benefits of recycled water for agricultural water-fertilizer integration
CN121613051A (en) * 2025-11-21 2026-03-06 北京库索深科技有限公司 Method for measuring carbon emission of exhaust gas of oil gas recovery equipment

Also Published As

Publication number Publication date
JP2011157605A (en) 2011-08-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5553145B2 (en) Calculating method, device, program for carbon usage in blast furnace and method for evaluating validity of normal RAR
CN114943480A (en) A method for monitoring carbon emissions in iron and steel enterprises
CN115735010A (en) Operation guidance method, blast furnace operation method, molten iron manufacturing method, and operation guidance device
CN114611934B (en) A method for calculating carbon emissions from the entire process of steel enterprises based on Gaussian distribution fitting and rolling correction
CN101865867A (en) A method for real-time calculation of coal quality elements and industrial components
CN112593030B (en) A method for determining furnace heat by using blast furnace slag iron heat index
GB2628442A (en) Methods for monitoring and predicting energy consumption of production blast furnace (BF) and hydrogen-rich smelting respectively based on Rist operation line
CN112226563A (en) Method and system for source management and control of sulfur dioxide emission in flue gas of iron-making hot blast furnace
CN112989570B (en) Method for calculating top coal gas volume based on blast furnace conditions
CN104865367A (en) Dry quenching coke burn-out rate real-time measurement method
CN116127690A (en) Method, system, medium, equipment and terminal for predicting carbon emission of steel
KR101246513B1 (en) method for predicting variation of furnace heat for blast furnace
CN115062963B (en) Energy consumption quantitative analysis method, system, device and computer-readable storage medium based on iron-steel ratio
CN106527382A (en) Coke oven thermal efficiency online monitoring method
TWI795277B (en) Heat supply estimation method, heat supply estimation device, heat supply estimation program, and blast furnace operation method
CN112251610A (en) Titanium carbide slag and smelting method thereof
KR101246436B1 (en) Prediction method for product measuring of pig iron
JP7203680B2 (en) Method for setting gas blowing conditions and program for setting method for gas blowing conditions
JP2005320588A (en) Method for identifying predicting model of molten iron temperature in blast furnace and its program, and method for predicting molten iron temperature in blast furnace and its program
TWI886770B (en) Method and system for measuring concentration of mixed gas pipe nework
JP2024535089A (en) How a steel mill operates
CN116150938A (en) A Method for Analyzing Fluctuation of Blast Furnace Gas Production in Iron and Steel Enterprises
CN108138246A (en) Molten iron pretreatment method and molten iron pretreatment control device
CN120875226A (en) Carbon dioxide emission reduction assessment method and device for hydrogen-based shaft furnace ironmaking
CN114925899B (en) Blast furnace gas composition prediction method and device, electronic equipment and storage medium

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20120209

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20131126

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20140110

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20140501

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20140514

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 5553145

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350