JP5962912B2 - Blast furnace operation method - Google Patents
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Description
本発明は、高炉操業方法、特に高炉内に装入された焼結鉱や鉄鉱石のような装入原料の昇温−還元時におけるこれらの崩壊、粉化による炉内通気性の悪化を抑制する方法として有効な高炉操業方法に関する。 The present invention suppresses deterioration of the air permeability of the furnace due to the collapse and pulverization of the blast furnace operating method, in particular, the temperature rise and reduction of the charged raw materials such as sintered ore and iron ore charged in the blast furnace. The present invention relates to an effective blast furnace operation method.
高炉は、炉内に装入した鉄鉱石や焼結鉱などの装入原料が、その炉内を降下する間に還元、溶融することによって溶鉄を製造する炉であるが、この高炉の操業において重要なことは、速やかで安定した上記の還元反応を維持することである。そのためには、一定の炉内温度の確保すなわち熱の供給やCO、H2等の還元ガスの供給を適正にすることが必要である。 A blast furnace is a furnace that produces molten iron by reducing and melting charged raw materials such as iron ore and sintered ore while descending in the furnace. In the operation of this blast furnace, What is important is to maintain a rapid and stable reduction reaction. For this purpose, it is necessary to ensure a certain furnace temperature, that is, to appropriately supply heat and supply a reducing gas such as CO and H 2 .
ところで、近年、炭酸ガス排出量の増加による地球温暖化が問題となっている。製鉄所においても、排出二酸化炭素の抑制は極めて重要な課題となっている。そこで、最近の高炉では、低還元材比(低RAR)操業が脚光を浴びている。なお、RARとは、銑鉄1トンを製造するときの、吹き込み燃料と炉頂から装入されるコークスの合計量との割合である。 By the way, in recent years, global warming due to an increase in carbon dioxide emission has been a problem. Even at steelworks, the suppression of carbon dioxide emissions is an extremely important issue. Therefore, in recent blast furnaces, low reductant ratio (low RAR) operation is in the spotlight. In addition, RAR is the ratio of the total amount of coke charged from the injected fuel and the top of the furnace when producing 1 ton of pig iron.
高炉の操業においては、一般に、還元材比(RAR)が低下すると送風量の低下を招き、その結果、シャフト上部において装入物(焼結鉱やコークス等)の昇温が遅れ、順調な還元が阻害されることが知られている。加えて、シャフト上部の低温域が拡大すると、亜鉛化合物などの壁付きが助長され、風圧変動や荷下がり異常などの炉況悪化を招く懸念がある。また、炉頂部の温度が低下し、100℃を割り込むような場合には、排ガス中の水分が配管内に凝縮するという問題も生じる。 In blast furnace operation, generally, when the reducing material ratio (RAR) decreases, the blowing rate decreases, and as a result, the temperature rise of the charged materials (sintered ore, coke, etc.) is delayed at the top of the shaft, resulting in a smooth reduction. Is known to be inhibited. In addition, when the low temperature region at the upper part of the shaft is expanded, the attachment of a wall of zinc compound or the like is promoted, and there is a concern that the furnace condition deteriorates such as wind pressure fluctuation or unloading abnormality. In addition, when the temperature at the top of the furnace is lowered and falls below 100 ° C., there is a problem that moisture in the exhaust gas is condensed in the pipe.
また、高炉の操業において、装入した焼結鉱等に含まれる酸化鉄の還元を促進するためには、炉内の通気性の向上を図ることが重要であり、高炉内での粉の発生をできる限り抑制することが有効である。そのためには、装入原料である焼結鉱自体の特性、例えば、還元粉化特性を示すRDI、あるいはコークスの粉化特性を示すDIなどの調整が重要な指標となる。 Also, in the operation of the blast furnace, in order to promote the reduction of iron oxide contained in the charged sinter or the like, it is important to improve the air permeability in the furnace, and the generation of powder in the blast furnace It is effective to suppress as much as possible. For that purpose, adjustment of the characteristics of the sintered ore itself as the charging raw material, for example, RDI indicating the reduced powdering characteristics or DI indicating the powdering characteristics of coke is an important index.
前述したように、近年の高炉操業では、低RARを目標として操業する結果、シャフト上部が低温傾向になる。このことに対し、従来、その低温傾向になるという弊害を除去するために、特許文献1では、シャフト上部から炉内にCO2を除去した燃焼ガスを利用する予熱ガスを吹き込むことにより、シャフト上部における低温領域の拡大や炉頂ガスの温度低下を防止する方法を提案している。 As described above, in the recent blast furnace operation, as a result of operating with a low RAR as a target, the upper part of the shaft tends to be low temperature. On the other hand, in order to eliminate the adverse effect of the low temperature tendency, in Patent Document 1, conventionally, a preheating gas using combustion gas from which CO 2 has been removed is blown into the furnace from the upper portion of the shaft. Has proposed a method for preventing the expansion of the low temperature region and the temperature drop of the furnace top gas.
また、特許文献2では、低RAR高炉操業を行なうことによる炉況不調や炉上部での装入物の昇温不足を防ぐために、前記予熱ガスの吹き込みに際し、その吹き込みの位置や吹き込み速度の調整、あるいは予熱ガス種の選択、調整を行なうことにより、安定した低RAR操業の実現を目指す提案を行なっている。 Further, in Patent Document 2, in order to prevent a malfunction of the furnace due to low RAR blast furnace operation and an insufficient temperature rise of the charge in the upper part of the furnace, the position and speed of the preheating gas are adjusted when the preheating gas is injected. Or, by making selections and adjustments of preheating gas species, we are making proposals aimed at realizing stable low RAR operations.
ところで、高炉操業において、炉内のとくにシャフト部での鉄鉱石および焼結鉱に含まれる酸化鉄の還元反応を考えるとき、該シャフト部に供給する熱と還元ガスとをどのように利用するかが、高炉の安定操業を実現する上で重要となる。とりわけ、重要なのが炉内の通気性の確保である。 By the way, in blast furnace operation, when considering the reduction reaction of iron oxide contained in iron ore and sintered ore, especially in the shaft, how to use heat and reducing gas supplied to the shaft However, it is important to realize stable operation of the blast furnace. Particularly important is ensuring air permeability in the furnace.
この点、近年、良質な原料資源の枯渇により、鉄鉱石については結晶水を多く含むピソライト鉱石、石炭については非微粘炭といった劣質な原料を使用せざるを得ないのが実情である。そのために、近年の高炉装入原料は、以前のものに比べると還元粉化性(RDI)が低く、コークス粉化性(DI)も低下しており、高炉内での通気性の確保が増々困難となっている。 In this respect, due to the depletion of high-quality raw material resources in recent years, inferior raw materials such as pisolite ore containing a large amount of crystal water for iron ore and non-minor cohesive coal must be used. For this reason, blast furnace charging materials in recent years have lower reduced dustability (RDI) and lower coke dustability (DI) compared to the previous ones, and securing of air permeability in the blast furnace is increasing. It has become difficult.
ところで、上掲の2つの従来技術(特許文献1、2)は、予熱ガスの吹き込み調整に主眼があり、近年の原料事情の悪化に応じて再検討が必要とされる炉内通気性の観点からその改善を図るための方法について言及したものではない。 By the way, the above-mentioned two prior arts (Patent Documents 1 and 2) focus on preheating gas blowing adjustment, and the viewpoint of in-furnace air permeability that needs to be reexamined in accordance with the recent deterioration of raw material circumstances. It does not mention how to improve it.
しかし、高炉シャフト部での還元反応を考えるには、装入原料の還元粉化特性、とくにこの特性を考慮して装入原料の降下調整を行なうこと、とりわけ還元粉化を起こしにくく、通気性の悪化を招きにくい装入原料の降下制御を行なうことが必要であると考えられる。 However, in order to consider the reduction reaction at the blast furnace shaft, reducing powdering characteristics of the charged raw material, especially by adjusting the lowering of the charged raw material in consideration of this characteristic, in particular, reducing powdering is less likely to occur, and air permeability It is thought that it is necessary to control the lowering of the charged raw material, which is difficult to cause deterioration.
そこで、本発明の目的は、高炉シャフト部での装入原料の還元粉化を抑制して炉内通気性の改善を図り、このことによって、高炉の安定した操業を果すための方法を確立することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to reduce the reduction powder of the charged raw material in the blast furnace shaft portion and improve the air permeability in the furnace, thereby establishing a method for achieving stable operation of the blast furnace. There is.
近年の原料事情に伴なう原料品位の低下時にあっても、高炉シャフト部で良好な還元反応を起させるようにするために、前述した従来技術が抱えている課題を克服する方法について鋭意研究を重ねた。その結果、発明者らは、以下の述べるような方法の採用が有効であるとの知見を得て本発明を開発するに到った。 Intensive research on how to overcome the above-mentioned problems in the prior art in order to cause a good reduction reaction in the blast furnace shaft even when the quality of raw materials deteriorates due to recent raw material circumstances Repeated. As a result, the inventors have obtained the knowledge that the following method is effective, and have developed the present invention.
即ち、本発明は、シャフト部から高炉の炉内に、脱CO 2 装置を用いてCO 2 を除去した高炉ガス(BFG)を燃焼させて得られる950℃以上の予熱ガスを100Nm 3 /t以上吹き込むことにより、装入原料が炉内を荷下がりする際の、800〜1000℃の温度域を通過する該装入原料の滞留時間を60分以上とすることを特徴とする高炉操業方法を提案する。 That is, according to the present invention, a preheated gas at 950 ° C. or higher obtained by burning CO 2 -removed blast furnace gas (BFG) using a de-CO 2 device into the furnace of the blast furnace from the shaft portion is 100 Nm 3 / t or more. Proposing a blast furnace operation method characterized in that the residence time of the charged raw material that passes through the temperature range of 800 to 1000 ° C. is 60 minutes or longer when the charged raw material is unloaded in the furnace by blowing. To do.
本発明に係る前記高炉操業方法においては、
(1)前記装入原料は、焼結鉱および/または鉄鉱石であること、
(2)高炉の装入羽口からは、微粉炭および/または還元剤を吹き込むこと、
がより好ましい課題を解決手段になり得るものと考えられる。
In the blast furnace operating method according to the present invention,
( 1 ) The charging material is sintered ore and / or iron ore,
( 2 ) Blowing pulverized coal and / or a reducing agent from the inlet of the blast furnace,
However, it can be considered as a solution to a more preferable problem.
上記のように構成される本発明に係る高炉操業方法によれば、高炉シャフト上部での800℃未満の滞留時間を短く、800℃〜1000℃の滞留時間を長くすることにより、焼結鉱や鉄鉱石などの装入原料の亀裂内に、主に金属鉄粒子による架橋組織を生成させることができ、ひいてはシャフト部での装入原料の還元粉化や崩壊を防止して安定した高炉の操業を行なうことができるようになる。 According to the blast furnace operating method according to the present invention configured as described above, the residence time below 800 ° C. at the upper part of the blast furnace shaft is shortened, and the residence time at 800 ° C. to 1000 ° C. is lengthened, A stable blast furnace operation can be achieved by forming a cross-linked structure mainly of metallic iron particles in the cracks of the charging materials such as iron ore, and thus preventing the reduced charging and collapse of the charging materials at the shaft. Can be performed.
発明者らは、高炉内での鉄鉱石や焼結鉱などの装入原料の還元粉化を抑制するための方法について、まず、ラボ実験により検討した。その結果、高炉内に装入された装入原料の高炉シャフト上部における還元粉化特性に関して、次のような事実を知見した。 The inventors first examined by a laboratory experiment a method for suppressing the reduction powdering of charging raw materials such as iron ore and sintered ore in a blast furnace. As a result, the following facts were found regarding the reduction powdering characteristics of the raw material charged in the blast furnace at the top of the blast furnace shaft.
図1は、焼結鉱を反応器に装入して高炉内を模擬した昇温、還元実験を行った結果である。図1によると、還元粉化温度である500℃〜600℃をピークとして、これより高い温度になると焼結鉱の粉化率は4〜5%も低下することがわかった。なお、この図において、中断温度とは、炉の加熱を中止し、同時に反応器に供給するガスをCOやH2を含む還元ガスから不活性のN2ガスに切り替えた温度であり、条件Aとは、一般的な高炉操業を想定した昇温およびガス条件であり、条件Bとは、高炉への微粉炭吹込み量増加により還元ガス中のH2ガスの割合が増加した状況を想定した昇温およびガス条件である。なお、還元実験後の焼結鉱を反応器から取り出すのは、試料温度が室温程度まで低下した時点であり、そのときの反応器内は、上述のとおりN2ガスに置換されている。 FIG. 1 shows the results of a temperature increase and reduction experiment simulating the inside of a blast furnace by charging sintered ore into a reactor. According to FIG. 1, it was found that the powdering rate of the sintered ore is lowered by 4 to 5% when the reduced powdering temperature is 500 ° C. to 600 ° C. and the temperature is higher than this. In this figure, the interruption temperature is a temperature at which the heating of the furnace is stopped and at the same time the gas supplied to the reactor is switched from a reducing gas containing CO or H 2 to an inert N 2 gas. Is the temperature rise and gas conditions assuming general blast furnace operation, and condition B assumes the situation where the proportion of H 2 gas in the reducing gas has increased due to the increase in the amount of pulverized coal injected into the blast furnace Temperature rise and gas conditions. The sintered ore after the reduction experiment is taken out of the reactor when the sample temperature is lowered to about room temperature, and the inside of the reactor at that time is replaced with N 2 gas as described above.
そして、高炉内を模擬した上記実験において、還元、冷却後に採取した焼結鉱の断面組織を金属顕微鏡により観察したところ、図2(1000℃で中断)、図3(900℃で中断)、図4(800℃で中断)に示すように、それぞれの中断温度(還元粉化温度)で発生した亀裂は、それらの中断温度以上の温度でも残留するが、一部で金属鉄による架橋組織(○印部分)が形成されるため、破壊、即ち粉化が抑制されることがわかった。特に、中断温度を800℃以上に維持すると、これらの抑制効果がより顕著になることが判明した。その推定メカニズムの概略を図5に示す。 Then, in the above experiment simulating the inside of the blast furnace, the cross-sectional structure of the sintered ore collected after reduction and cooling was observed with a metallurgical microscope. FIG. 2 (interrupted at 1000 ° C.), FIG. 4 (interrupted at 800 ° C.), cracks generated at the respective interrupting temperatures (reduction powdering temperatures) remain even at temperatures higher than those interrupting temperatures, but some of the cross-linked structure (○ It was found that destruction, i.e., pulverization, is suppressed because the mark portion) is formed. In particular, it has been found that when the interruption temperature is maintained at 800 ° C. or higher, these suppression effects become more remarkable. An outline of the estimation mechanism is shown in FIG.
図5は、焼結鉱に生じた亀裂内に、還元ガスを流入することによって、還元によって生成する浮遊金属鉄粒子が互いに付着し合って成長し、やがて亀裂内でこれら金属鉄が架橋を起こして粉化を抑制するメカニズムを模式的に示したものである。このように、一旦500〜600℃域で発生した亀裂は、800℃以上の温度に保持されることにより、生成した金属鉄粒子などによる架橋結合を生じることがわかる。 FIG. 5 shows that floating metal iron particles produced by reduction grow by adhering to each other by injecting a reducing gas into cracks generated in the sintered ore, and eventually these metal irons crosslink within the cracks. The mechanism for suppressing powdering is schematically shown. Thus, it can be seen that the crack once generated in the 500 to 600 ° C. region is cross-linked by the generated metallic iron particles and the like by being maintained at a temperature of 800 ° C. or higher.
また、図6は、架橋組織を作る金属結合過程を模式的に示した。この図に示すように、高炉内に装入された焼結鉱等の装入原料は、シャフト部において、500〜600℃に加熱されると分子間結合力が低下して酸化鉄粒子が離脱する。しかし、その離脱した酸化鉄粒子も800℃以上の温度では、亀裂内に流入した還元ガスによって還元され、酸化鉄(マグネタイト、ウスタイト)粒子および金属鉄粒子を生成させると同時に、亀裂内においてその壁面に付着すると共に、次第に成長を遂げて架橋構造を導き、強固な金属結合の組織を形成するものと考えられる。このことから、装入原料は800℃以上の温度域に長く保持した方が金属鉄粒子などを介した架橋結合によって、亀裂の修復が起りやすくなることがわかった。 FIG. 6 schematically shows a metal bonding process for forming a crosslinked structure. As shown in this figure, when the raw materials such as sintered ore charged in the blast furnace are heated to 500 to 600 ° C. in the shaft portion, the intermolecular bonding force decreases and the iron oxide particles are detached. To do. However, the separated iron oxide particles are also reduced at a temperature of 800 ° C. or more by the reducing gas flowing into the cracks to generate iron oxide (magnetite, wustite) particles and metallic iron particles, and at the same time, the wall surfaces in the cracks. It is thought that it gradually grows and leads to a crosslinked structure to form a strong metal bond structure. From this, it was found that when the charging raw material was kept longer in the temperature range of 800 ° C. or longer, the repair of cracks was more likely to occur due to cross-linking through metallic iron particles and the like.
本発明においては、前述したように、シャフト部の500〜600℃域で装入原料中に発生した前記亀裂を、シャフト部の800〜1000℃に長く保持することによって金属鉄粒子による架橋結合を導き、それによって該装入原料の崩壊、粉化を防ぎ、炉内通気性を向上させることが望ましい。そのためには、その800〜1000℃の温度域に滞留させる該装入原料の滞留時間を、少なくとも60分、好ましくは65分以上保持することが有効である。それは、この温度域の滞留時間が60分未満では、上記の作用効果が十分に得られないからである。 In the present invention, as described above, the cracks generated in the charging raw material in the 500 to 600 ° C. region of the shaft portion are held at 800 to 1000 ° C. of the shaft portion for a long time, thereby causing cross-linking by the metal iron particles. Therefore, it is desirable to prevent collapse and pulverization of the charged raw material and improve the air permeability in the furnace. For this purpose, it is effective to maintain the residence time of the charged raw material to be retained in the temperature range of 800 to 1000 ° C. for at least 60 minutes, preferably 65 minutes or more. This is because if the residence time in this temperature range is less than 60 minutes, the above-mentioned effects cannot be obtained sufficiently.
そして、800〜1000℃の温度領域に60分以上滞留させるために、本発明では、高炉シャフト部からの予熱ガスの吹き込みに当たっては、950℃以上のガスを用い、100Nm3/t以上の吹き込みを目標とする操業を行なう。その理由は、予熱ガスの温度が950℃未満では、吹込み量が100Nm3/tでは高炉内焼結鉱等を加熱するのに必要とする熱量が不足し、800℃に達しないためである。一方、その量が100Nm3/t未満では予熱ガス温度が950℃では高炉内焼結鉱等を加熱するのに要する熱量が不足し、800℃に達しないためだからである。 And in order to make it stay for 60 minutes or more in the temperature range of 800-1000 degreeC, in this invention, in blowing in the preheating gas from a blast furnace shaft part, 950 degreeC or more gas is used, and blowing of 100 Nm < 3 > / t or more is carried out. Perform the target operation. The reason is that when the temperature of the preheating gas is less than 950 ° C., the amount of heat required for heating the blast furnace sintered ore and the like is insufficient and does not reach 800 ° C. when the blowing amount is 100 Nm 3 / t. . On the other hand, when the amount is less than 100 Nm 3 / t, when the preheating gas temperature is 950 ° C., the amount of heat required to heat the sintered blast furnace ore and the like is insufficient and does not reach 800 ° C.
次に、本発明に適合する高炉操業方法の一実施形態を図7を用いて説明する。この図7に示す実施形態は、高炉1の送風羽口2より熱風を吹き込むと共に、シャフト部にある予熱ガス吹き込み配管3から予熱ガス4を炉内に吹き込む例である。なお、前記送風羽口2からは、熱風5の他、燃料ガス6や微粉炭7の吹き込みを併せて行なう例を示している。 Next, an embodiment of a blast furnace operating method suitable for the present invention will be described with reference to FIG. The embodiment shown in FIG. 7 is an example in which hot air is blown from the blower tuyere 2 of the blast furnace 1 and preheated gas 4 is blown into the furnace from a preheated gas blowing pipe 3 in the shaft portion. In addition, the example which performs blowing of the fuel gas 6 and pulverized coal 7 other than the hot air 5 from the said ventilation tuyere 2 is shown.
この実施形態において、前記予熱ガス4の吹き込み位置は、高炉シャフト部であればいずれの位置でもよい。使用する予熱ガス4としては、BFG、COGあるいは改質COG等の燃料ガスの使用が可能であるが、本発明では特に高炉ガス(BFG)を空気あるいは酸素富化空気(支燃性ガス9)により燃焼炉10にて部分燃焼させて950℃以上とした燃焼ガスを使用する。950℃以上の予熱ガスとするために、部分燃焼させる際の空気比は、0.5〜0.8程度が好ましい。空気比が0.5以下では、着火性が悪く燃焼が安定しない。 In this embodiment, the blowing position of the preheating gas 4 may be any position as long as it is a blast furnace shaft portion. As the preheating gas 4 to be used, a fuel gas such as BFG, COG or reformed COG can be used. In the present invention, blast furnace gas (BFG) is particularly air or oxygen-enriched air (combustible gas 9). ) by that use combustion gas and 950 ° C. or more as is partially combusted in the combustion furnace 10. In order to obtain a preheated gas of 95 0 C or higher, the air ratio at the time of partial combustion is preferably about 0.5 to 0.8. If the air ratio is 0.5 or less, the ignitability is poor and combustion is not stable.
予熱ガスの温度を950℃以上とするためには、支燃性ガスの酸素濃度を高めることは有効である。一方、空気比が0.8以上では燃焼ガスのPCO/(PCO+PCO2))比が、高炉シャフト部のPCO/(PCO+PCO2)比である0.3〜0.7よりも大幅に小さくなるので、鉄鉱石や焼結鉱が再酸化されて強固な金属結合の組織が得られなくなる。部分燃焼させる際の空気比は、高炉に吹き込まれる時点の予熱ガスの組成が得られる空気比のことであり、例えば、空気比1.2で燃焼した燃焼ガスに燃料ガスを混合して、空気比が0.5〜0.8相当のガス組成に調整してもよい。 In order to set the temperature of the preheating gas to 950 ° C. or higher, it is effective to increase the oxygen concentration of the combustion-supporting gas. On the other hand, from the P CO / (P CO + P CO2)) ratio of the combustion gases in the air ratio is 0.8 or more, a P CO / (P CO + P CO2) ratio of the blast furnace shaft portion 0.3-0.7 Since the iron ore and sintered ore are reoxidized, a strong metal bond structure cannot be obtained. The air ratio at the time of partial combustion is the air ratio at which the composition of the preheated gas at the time of being blown into the blast furnace is obtained. For example, the fuel gas is mixed with the combustion gas burned at the air ratio of 1.2, and the air The ratio may be adjusted to a gas composition corresponding to 0.5 to 0.8.
なお、前記支燃性ガス9は、これを昇温させて燃焼炉10に供給してもよく、COおよびH2を含有する還元性ガスを間接加熱し所定温度に昇温したガスを燃焼炉10に供給することもできる。 The combustion-supporting gas 9 may be heated to be supplied to the combustion furnace 10, and the reducing gas containing CO and H 2 is indirectly heated to raise the temperature to a predetermined temperature. 10 can also be supplied.
前記予熱ガス4として、前記燃焼炉10の代わりに、高炉のシャフト部側面に燃焼バーナーを直接設置して、その燃焼ガスを炉内に吹き込むようにしてもよい。 As the preheating gas 4, instead of the combustion furnace 10, a combustion burner may be directly installed on the side surface of the shaft portion of the blast furnace, and the combustion gas may be blown into the furnace.
高炉1のシャフト部から予熱ガス4を炉内に吹き込むとき、予熱ガス4として高炉1から排出される炉頂ガスであるBFG8の一部を分岐させ、これを支燃性ガス9を使って燃焼炉10にて部分燃焼させ、950℃以上の燃焼ガスとして高炉シャフト部に吹き込んでもよい。また、BFG8を利用するとき、CO2を除去する脱CO2装置11を用いて、CO2を除去したガスを燃焼炉10で燃焼させて、燃焼ガスとして高炉シャフト部に吹き込む。それは、CO2を除去することで、予熱ガスの燃焼に必要な酸素あるいは空気量を軽減できるからである。還元に寄与しないCO2およびN2を除去すると更に好ましい。予熱ガスからCO2を除去する方法としては、アルキルアミンによる化学吸収法などがよく、その他、物理吸着法、物理吸収法、膜分離法であってもよい。N2の除去方法としては、物理吸着法、物理吸収法、膜分離法などによる方法が利用できる。 When the preheating gas 4 is blown into the furnace from the shaft portion of the blast furnace 1, a part of the BFG 8, which is the top gas discharged from the blast furnace 1, is branched as the preheating gas 4, and this is burned using the combustion supporting gas 9. It may be partially burned in the furnace 10 and blown into the blast furnace shaft portion as a combustion gas of 950 ° C. or higher. Also, when using BFG8, with de-CO 2 apparatus 11 for removing CO 2, the gas to remove CO 2 is burned in the combustion furnace 10, write no blown into the blast furnace shaft portion as a combustion gas. This is because the amount of oxygen or air necessary for combustion of the preheated gas can be reduced by removing CO 2 . More preferably, CO 2 and N 2 that do not contribute to the reduction are removed. As a method for removing CO 2 from the preheating gas, a chemical absorption method using an alkylamine or the like may be used, and a physical adsorption method, a physical absorption method, or a membrane separation method may be used. As a method for removing N 2 , a physical adsorption method, a physical absorption method, a membrane separation method, or the like can be used.
燃焼排ガスなどの予熱ガスを用いる場合、吹き込み位置は高炉シャフト部であればいずれの位置でもよい。これらの予熱ガスは、シャフト部から炉内に吹き込まれるため、予熱ガスの吹き込みは炉内の装入物降下を阻害しないように、鉄鉱石およびコークスの流動化条件以下のガス速度で吹き込むことが好ましい。該予熱ガスは、円周方向に均等に吹き込むようにすることが好ましく、予熱ガス吹き込み配管は、1段あるいは複数段に配置してもよい。 When a preheating gas such as combustion exhaust gas is used, the blowing position may be any position as long as it is a blast furnace shaft portion. Since these preheated gases are blown into the furnace from the shaft, the preheated gas may be blown at a gas velocity below the fluidization condition of iron ore and coke so as not to hinder the charge drop in the furnace. preferable. The preheating gas is preferably blown evenly in the circumferential direction, and the preheating gas blowing pipe may be arranged in one stage or a plurality of stages.
高炉における予熱ガス吹き込みの主な条件としては、例えば、特許文献1に開示されているような方法の適用が考えられる。即ち、高炉の炉口半径をR0
とし、ストックラインからの深さがR0の位置をp1、シャフト部下端からの高さがシャフト部全高の1/3である位置をp2としたとき、炉高方向において位置p1と位置p2との間に予熱ガス吹込部を設け、酸素富化率が20vol.%以下の熱風を送風羽口から高炉内に吹き込むと同時に、前記予熱ガス吹込部からは予熱ガスを吹き込む。その予熱ガスの吹き込みに当たっては、炉周方向の4箇所以上16箇所以下に等間隔に設けられていた予熱ガス吹込部から、15〜72m/sの線速度となるようにすることが好ましい。
As a main condition for blowing the preheating gas in the blast furnace, for example, application of a method as disclosed in Patent Document 1 can be considered. That is, the radius of the blast furnace outlet is R0.
When the position where the depth from the stock line is R0 is p1, and the position where the height from the lower end of the shaft part is 1/3 of the total height of the shaft part is p2, the position p1 and the position p2 in the furnace height direction A preheating gas blowing section was provided between them, and the oxygen enrichment rate was 20 vol. % Of hot air is blown into the blast furnace from the blower tuyere, and preheated gas is blown from the preheated gas blowing section. In blowing the preheating gas, it is preferable that the linear velocity is 15 to 72 m / s from the preheating gas blowing portion provided at equal intervals in the furnace circumferential direction at 4 or more and 16 or less.
また、前記予熱ガス吹込部は、ストックラインからの深さが7mの位置と、シャフト部下端からの高さがシャフト部全高の1/3の位置との間に設けられていることが好ましい。 The preheating gas blowing section is preferably provided between a position where the depth from the stock line is 7 m and a position where the height from the lower end of the shaft section is 1/3 of the total height of the shaft section.
なお、高炉のシャフト部内に予熱ガス(シャフトガス)は、シャフトガス吹き込み管から、水平方向または下向きに吹き込むことが好ましい。例えば、0度以上、45度以下の角度で吹き込むことができるようにする。この場合において、予熱ガスの吹き込みを、水平方向から15度〜45度の下向きとすることが、高炉の安定操業、すなわち配管の詰まり、予熱ガスの逆流防止の観点からより好ましい。 In addition, it is preferable to inject the preheating gas (shaft gas) into the shaft portion of the blast furnace horizontally or downward from the shaft gas blowing tube. For example, the air can be blown at an angle of 0 ° to 45 °. In this case, it is more preferable that the preheating gas be blown downward by 15 to 45 degrees from the horizontal direction from the viewpoint of stable operation of the blast furnace, that is, clogging of piping and prevention of backflow of the preheating gas.
この実施例は、シミュレーション計算により、シャフト部に予熱ガスを吹き込む時の温度推移を模擬した還元実験を行って、本発明の効果を検証するものである。
この高炉シミュレーション計算では、内容積5000m3の高炉に、微粉炭を吹き込む操業において、出銑比:2.3t/m3/d、羽口先温度:2200℃、微粉炭吹き込み量:160kg/tとして、シャフト上部に吹き込む予熱ガスの温度を適宜に変更する実験を行なった。使用した予熱ガスとしては、BFGの部分燃焼ガスを用い、シャフトガス吹き込み管の管径は20cmとした。このときの高炉操業パターン1〜4を表1に示す。
In this embodiment, the effect of the present invention is verified by performing a reduction experiment simulating the temperature transition when the preheating gas is blown into the shaft portion by simulation calculation.
In this blast furnace simulation calculation, in an operation in which pulverized coal is blown into a blast furnace having an internal volume of 5000 m 3 , the output ratio: 2.3 t / m 3 / d, tuyere temperature: 2200 ° C., pulverized coal injection amount: 160 kg / t An experiment was carried out in which the temperature of the preheating gas blown into the upper part of the shaft was appropriately changed. As the preheating gas used, BFG partial combustion gas was used, and the diameter of the shaft gas blowing tube was 20 cm. Table 1 shows blast furnace operation patterns 1 to 4 at this time.
操業パターン1は、従来の一般的な操業条件であって、予熱ガスの吹き込みがなく、パターン2は、予熱ガスをシャフト部から吹き込んだが、その温度を700℃とした例、パターン3、パターン4は本発明の適合例に相当するものであって、シャフト部に、それぞれ950℃、1100℃の予熱ガスを吹き込んだ例である。 The operation pattern 1 is a conventional general operation condition, in which no preheating gas is blown, and in the pattern 2, the preheating gas is blown from the shaft portion, but the temperature is set to 700 ° C., pattern 3, pattern 4 Corresponds to a conforming example of the present invention, in which preheated gases of 950 ° C. and 1100 ° C. are blown into the shaft portion, respectively.
その結果、高炉内における焼結鉱をはじめとした装入原料の降下に伴う平均的な温度履歴は、図8に示すようになった。この温度履歴は、高炉の中心と炉壁との中間位置のものであり、操業に伴う荷下がりを考慮したものである。各パターン1〜4における800〜1000℃の滞留時間は、表2に示すようになった。 As a result, the average temperature history associated with the drop in the charged raw materials including the sintered ore in the blast furnace was as shown in FIG. This temperature history is an intermediate position between the center of the blast furnace and the furnace wall, and takes into account the unloading associated with the operation. The residence time of 800 to 1000 ° C. in each of the patterns 1 to 4 is as shown in Table 2.
そこで、表2に示す温度履歴のものについて、還元試験を実施して各パターンの予熱ガス吹き込みの効果を検証した。試験装置は、下方から還元ガスを流すことができる内径75mmφの反応容器を電気炉で加熱する形式とし、還元ガス組成は、高炉内還元を模擬するものとして、CO/CO2/H2/N2=30/30/5/35(vol.%)とした。還元ガスの流量は、15(lit./min.)とした。試料は、10〜15mmφの大きさの焼結鉱を用い上記反応容器に500g充填した。試験は、試料充填層の温度が1000℃に達した時点で加熱を停止し、ガスをN2に切替えることにより中断した。試験後の焼結鉱はJIS M8720に伴う回転ドラムによる強度評価を行い、2.8mmφ以下の重量比(粉化率)を算出した。 Therefore, a reduction test was performed on the temperature history shown in Table 2 to verify the effect of preheating gas blowing for each pattern. The test apparatus is a type in which a reaction vessel having an inner diameter of 75 mmφ through which a reducing gas can flow from below is heated in an electric furnace, and the reducing gas composition is CO / CO 2 / H 2 / N, simulating the blast furnace reduction. 2 = 30/30/5/35 (vol.%). The flow rate of the reducing gas was 15 (lit./min.). As a sample, 500 g of the reaction vessel was filled using a sintered ore having a size of 10 to 15 mmφ. The test was stopped by stopping the heating when the temperature of the sample packed bed reached 1000 ° C. and switching the gas to N 2. The sintered ore after the test was subjected to strength evaluation by a rotating drum according to JIS M8720, and a weight ratio (pulverization rate) of 2.8 mmφ or less was calculated.
各温度制御パターン1〜4についての粉化率を表3に示す。通常の高炉操業パターンを模擬した温度制御パターンである比較例1に対し、温度700℃の比較例2(パターン2)では粉化率の改善が認められなかった。一方、本発明の適合例である発明例1(パターン3:900℃)では、粉化率の低減が認められ、発明例2(パターン4:1600℃)ではさらに大幅に改善することが確認できた。 Table 3 shows the powdering rate for each of the temperature control patterns 1 to 4. Compared to Comparative Example 1, which is a temperature control pattern simulating a normal blast furnace operation pattern, no improvement in the powdering rate was observed in Comparative Example 2 (Pattern 2) at a temperature of 700 ° C. On the other hand, in Invention Example 1 (Pattern 3: 900 ° C.), which is a conforming example of the present invention, a reduction in the powdering rate is recognized, and in Invention Example 2 (Pattern 4: 1600 ° C.), it can be confirmed that the improvement is further improved. It was.
本発明に係る高炉操業方法は、シャフト部に予熱ガスを吹き込んだときの装入原料の滞留時間制御だけに止まらず、予熱ガスを吹き込まない燃料等吹き込み操業などにも応用が可能である。 The blast furnace operating method according to the present invention can be applied not only to the residence time control of the charged raw material when the preheating gas is blown into the shaft portion, but also to the operation of blowing fuel or the like without blowing the preheating gas.
1 高炉
2 送風羽口
3 予熱ガス吹き込み配管
4 予熱ガス
5 送風
6 燃料ガス
7 微粉炭
8 BFG
9 支燃性ガス
10 燃焼炉
11 脱CO2装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Blast furnace 2 Fan tuyere 3 Preheating gas blowing piping 4 Preheating gas 5 Blowing 6 Fuel gas 7 Pulverized coal 8 BFG
9 Combustion gas 10 Combustion furnace 11 De-CO 2 equipment
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