JP7697494B2 - Blast furnace operating method and pulverized coal for injection into blast furnace - Google Patents
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Description
本発明は、高炉の羽口から炉内への微粉炭吹き込みに際し、その微粉炭として搬送性を改善したものを用いる高炉の操業方法および高炉内吹き込み用微粉炭に関する。 The present invention relates to a method of operating a blast furnace that uses pulverized coal with improved transportability when injecting pulverized coal into a blast furnace from the tuyere, and to pulverized coal for injection into a blast furnace.
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おり、製鉄業においてもCO2の排出量を抑制することが重要な課題となっている。このため、最近の高炉操業では、低還元材比(低RAR:Reduction Agent Rate)操業、即ち、銑鉄を1t製造するときの、羽口から吹き込む還元材(微粉炭)と炉頂から装入されるコークスとの合計量が少ない操業が推奨されている。 In recent years, global warming due to an increase in carbon dioxide emissions has become a problem, and suppressing CO 2 emissions has become an important issue in the steel industry as well. For this reason, in recent blast furnace operations, low reducing agent ratio (low RAR) operation, that is, operation in which the total amount of reducing agent (pulverized coal) injected from the tuyere and coke charged from the furnace top when producing 1 ton of pig iron, is small, is recommended.
なお、高炉は、一般に主として炉頂から装入されるコークスと、羽口から吹き込まれる微粉炭とを還元材として使用している。この高炉の操業において、低還元材比操業および炭酸ガス排出量の抑制を達成するには、その1つの方法として、操業トラブルがなるべく無いという条件下で、羽口に微粉炭を吹き込むことにより、コークス比を低減する方策が有効であると考えられている。 Generally, blast furnaces use coke, which is charged from the top of the furnace, and pulverized coal, which is blown into the tuyere, as reducing agents. In order to achieve low reducing agent ratio operation and suppression of carbon dioxide emissions in the operation of blast furnaces, it is believed that one effective method is to reduce the coke ratio by blowing pulverized coal into the tuyere under conditions where there are as few operational problems as possible.
一般に、微粉炭は、配管を使って気流搬送され、最終的に羽口を通じて高炉内に吹き込まれるが、この際、微粉炭の銘柄や粒度などの違いによって微粉炭の搬送性が大きく変化する。その結果、気流搬送中に配管内に微粉炭が付着し、その配管が閉塞し、高炉内の通気性の悪化や温度の低下をもたらしてコークス比が増加する場合があった。このような微粉炭の搬送性の問題を解決するため、従来から種々の方法が提案されている。 Generally, pulverized coal is transported by airflow through piping and finally injected into the blast furnace through the tuyere. However, the transportability of the pulverized coal varies greatly depending on the brand and particle size of the pulverized coal. As a result, the pulverized coal adheres to the inside of the piping during airflow transport, causing the piping to become clogged, leading to a decrease in the air permeability and temperature drop inside the blast furnace, and an increase in the coke ratio. Various methods have been proposed to solve these problems with the transportability of pulverized coal.
例えば、特許文献1では、高炉の炉内への微粉炭の吹き込み方法として、微粉炭製造装置によって製造された微粉炭を搬送経路から取り出して粒度分布測定装置で周期的に測定する粒度分布測定工程と、該粒度分布測定工程で測定された測定値と目標値との偏差を用いて前記微粉炭製造装置における石炭粉砕力を調整する粉砕力調整工程とを有し、粒度分布測定工程は、標準試料の測定値の標準偏差が1%以内である粒度分布測定装置を用いる方法が開示されており、微粉炭のうち-44μmの粒度の質量割合と、-74μmの粒度の質量割合とを基準にして微粉炭の粒度分布を測定し、その微粉炭の粒度分布が「45%≦-44μm割合(%)≦50%、60%≦-74μm割合(%)」になるように粉砕された微粉炭を吹き込む方法を提案している。
For example,
また、特許文献2では、微粉炭の気流輸送方法に関し、粒度以外の指標として、微粉炭の粒子間付着力に着目し、Rumpfの式に基づいて算出された粒子間付着力の値が3.26×10-7N以下の微粉炭を高炉の炉内へ吹き込む方法を提案している。
Furthermore,
また、特許文献3では、微粉炭を上部セルと下部セルから構成されるセルに装入し、該セルを4.0MPaの圧力で60秒間圧縮して微粉炭粉体層を作製し、次いで、前記下部セルを固定したまま、前記上部セルと前記微粉炭粉体層とを上方向に、0.1mm/secの速度で引張り、分断し、その際に要した引張破断強度が50kPa以下である微粉炭を高炉内に吹き込む方法を提案している。
また、特許文献4では、石炭中に存在する27Alまたは29Siの核磁気共鳴スペクトルを測定し、その測定結果に基づいて石炭中に存在するAlとSiを主成分とする無機鉱物の化学形態を分類し、その分類に基づいて上記石炭(微粉炭)の搬送性を評価する方法を提案している。
Furthermore,
また、特許文献5では、冶金炉又は焼結炉の吹き込み口から吹き込む微粉炭の搬送性を向上させるべく、微粉炭に水に可溶な無機塩からなる微粉炭搬送性向上剤を添加する方法を提案している。
特許文献1に開示された方法では、石炭の銘柄に関わらず微粉炭の粒度分布が「45%≦-44μm割合(%)≦50%、60%≦-74μm割合(%)」となるように調整して、高炉につながる配管の閉塞防止を試みている。しかしながら、実際の操業においては、粒度分布の調整を行ったとしても、図6に示すように、石炭の銘柄によって配管の閉塞頻度が高いものが存在し、閉塞本数が却って増加するという問題があった。
The method disclosed in
また、特許文献2に開示された方法では、Rumpfの式に基づく粒子間付着力の値によって使用する石炭の銘柄を選択しているが、配管の閉塞時には、微粉炭が粉体層となって配管に付着するので、微粉炭の粒度が変化した場合や微粉炭の粉体層の空隙率が変化した場合には、微粉炭の粉体層の引張破断強度が変化して配管が閉塞するという問題があった。また、実際の操業においては、粒子間付着力の低い銘柄を選択しても、図7に示すように配管の閉塞頻度の高いものが存在していた。
In addition, in the method disclosed in
また、特許文献3に開示された方法では、40MPaの圧力で60秒間圧縮して作成された微粉炭の粉体層を引張り、分断し、その際に要した引張破断強度の値で使用する石炭の銘柄を選択しているが、実際の操業では、微粉炭は配管中を流動しているため、上記のように静止した粉体層の引張破断強度から微粉炭の搬送性を評価することに問題があった。
In addition, in the method disclosed in
また、特許文献4に開示された方法では、微粉炭中に存在する27Alまたは29Siの核磁気共鳴スペクトルを測定し、その測定結果から微粉炭の搬送性を評価しているが、核磁気共鳴スペクトル装置は、非常に高価かつ繊細な設備であるため、高炉の炉内の状況に応じて、使用銘柄や吹き込み量が変更される実機の操業に利用するのが困難である。また、この方法では、アルミニウムとケイ素を主成分とする無機鉱物の化学形態までが定量的に実施されるものの、最終的な搬送性の評価はその存在比に応じて定性的になされるため、一般性の高い方法とは言い難いという問題がある。
In addition, in the method disclosed in
また、特許文献5に開示された方法は、微粉炭の摩擦帯電量の低減によって搬送性の向上が期待される一方で、添加された無機塩が、高炉炉下部の粉率上昇に伴う通気性の悪化により、高炉の安定操業の妨害因子として作用する可能性がある。また、これらの無機塩が溶融することにより、炉内に滞留する溶融スラグの総量が増加し、炉下部のガスパスの狭小化に伴う通気性の悪化も懸念される。これらの問題は、炉内でガスパスとして作用するコークスの使用量を増やすことで対応することができるが、溶銑コストの悪化に繋がる。また、無機塩の昇温と溶融に必要な熱量分、高炉において還元材比を増やす必要があり、高炉からのCO2排出量の増加が懸念される。従って、本方法は、微粉炭の搬送性向上によって得られる効果以上に、高炉本体でのデメリットが多いという問題がある。
In addition, the method disclosed in
本発明は、前記各従来技術が抱えている問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、予め搬送性が改善された微粉炭を高炉内に吹き込むことで、配管の閉塞を防止して、コークス比が高くなるのを抑制することができる高炉の操業方法と高炉内吹き込み用微粉炭を提案することにある。 The present invention was made in consideration of the problems associated with the above-mentioned conventional technologies, and its purpose is to propose a method of operating a blast furnace and pulverized coal for injection into a blast furnace that can prevent blockage of pipes and suppress an increase in the coke ratio by injecting pulverized coal whose transportability has been improved in advance into the blast furnace.
このような課題を解決するため鋭意検討した結果、発明者らは、微粉炭の高炉への搬送過程において、該微粉炭の静電気力が搬送配管への付着や閉塞を引き起こす原因となっていることに着目し、該微粉炭の飽和帯電量によって搬送性を評価できることを知見し、本発明を開発するに至った。 As a result of thorough research to solve these problems, the inventors noticed that the electrostatic force of the pulverized coal causes adhesion and clogging of the transport pipes during the process of transporting the pulverized coal to the blast furnace, and discovered that the transportability can be evaluated by the saturated charge of the pulverized coal, which led to the development of the present invention.
本発明は、上記知見に基づいてなされたものであり、その要旨とするところは、以下の通りである。
すなわち、本発明は、高炉の炉内に羽口からの送風に合わせて微粉炭を吹き込む高炉の操業方法において、炉内に吹き込むその微粉炭をまず、内部に電場を形成してなるサイクロンに供給し、そのサイクロンで電圧を印加する処理を行い、かつ該サイクロンの排出口に設置した電位測定器にて該微粉炭の飽和帯電量を測定することによって搬送性を評価した上で、高炉の羽口から炉内に吹き込むことを特徴とする。
The present invention has been made based on the above findings, and the gist of the present invention is as follows.
That is, the present invention is a method for operating a blast furnace in which pulverized coal is injected into the furnace in conjunction with the air blown from the tuyere, characterized in that the pulverized coal to be injected into the furnace is first supplied to a cyclone forming an electric field inside, a voltage is applied to the cyclone, and the saturation charge of the pulverized coal is measured with a potential meter installed at the outlet of the cyclone to evaluate its transportability, before the pulverized coal is injected into the furnace from the tuyere of the blast furnace.
また、本発明の高炉の操業方法においては、
(1)吹き込みに好適な搬送性を示す前記微粉炭は、前記サイクロンの排出口に設置した電位測定器にて測定したときの飽和帯電量が400nC/g以下を示すものであること、
(2)前記微粉炭は、乾燥処理されたものであること、
(3)前記微粉炭の乾燥処理は、100℃以上の温度に加熱して行うこと、
が好ましい。
In addition, in the blast furnace operation method of the present invention,
(1) The pulverized coal exhibiting suitable transportability for injection has a saturated charge of 400 nC/g or less when measured by a potential meter installed at the outlet of the cyclone;
(2) The pulverized coal is dried;
(3) The drying treatment of the pulverized coal is carried out by heating it to a temperature of 100° C. or more;
is preferred.
また、本発明は、内部に電場を形成してなるサイクロン内にて電圧を印加する処理が施されたものであって、該サイクロンの排出口に設置した電位測定器にて測定したときの飽和帯電量が400nC/g以下を示すものであることを特徴とする高炉内吹き込み用微粉炭である。 The present invention also relates to pulverized coal for injection into a blast furnace, which is treated by applying a voltage inside a cyclone that forms an electric field inside, and is characterized in that the saturated charge, as measured by a potential meter installed at the outlet of the cyclone, is 400 nC/g or less.
なお、本発明の高炉内吹き込み用微粉炭においては、
(1)前記微粉炭は、乾燥処理されたものであること、
(2)前記微粉炭は、100℃以上の温度で乾燥処理されたものであること、
が好ましい。
In addition, in the pulverized coal for injection into a blast furnace according to the present invention,
(1) The pulverized coal is dried;
(2) The pulverized coal is dried at a temperature of 100° C. or higher;
is preferred.
本発明によれば、予め搬送性を評価してなる微粉炭を高炉の羽口から炉内に吹き込むことで、該微粉炭自身の特性に起因する配管の閉塞を抑制しながら高炉の操業を行うことができるようになる。そのため、高炉内の通気性の悪化および温度の低下を抑制することができるようになり、コークス比の増加等を効果的に抑制することができる。 According to the present invention, by injecting pulverized coal, the transportability of which has been evaluated in advance, into the blast furnace through the tuyere, it becomes possible to operate the blast furnace while suppressing blockage of the piping caused by the characteristics of the pulverized coal itself. This makes it possible to suppress deterioration of the air permeability and decrease in temperature inside the blast furnace, and effectively suppresses increases in the coke ratio, etc.
以下、本発明に係る高炉の操業方法を、図面を用いて説明する。
図1は、本発明に係る高炉の操業方法を実施するために用いられる高炉と、その付帯設備を示す模式図であり、図1を用いて微粉炭を高炉の炉内に羽口から吹き込む方法について説明する。
Hereinafter, a method for operating a blast furnace according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram showing a blast furnace and its associated equipment used to carry out the blast furnace operation method according to the present invention. A method of injecting pulverized coal into a blast furnace from a tuyere will be described with reference to FIG. 1.
ヤードにストックされている石炭1は、石炭ホッパー2に貯留されたのち、フィーダー3によって微粉炭製造装置4に切り出される。微粉炭製造装置4では、石炭1が粉砕され、乾燥されたのち、所定の粒度の微粉炭5に調整される。
このようにして調整された微粉炭5は、主管6を通してバグフィルタ7へ気流搬送される。バグフィルタ7で捕集された微粉炭5は、コールビン8に貯留され、その後、吹込みタンク9へ輸送される。吹込みタンク9に輸送された微粉炭5は、気流搬送により分配器10に供給され、さらに分配器10から複数の枝管11およびブローパイプ12を経て高炉13の下部に配設されている各羽口14に分配される。なお、微粉炭5は、熱風炉15から各羽口14につながるブローパイプ12に供給される熱風中に噴射され、その熱風と共に羽口14から高炉13内に吹き込まれる。このようにして高炉13の操業が行われる。
The pulverized
微粉炭5は、上述したように、いくつかの配管系、即ちパイプ、バルブ、ホルダー等や吹込み装置等を経て羽口14から高炉13内に吹き込まれる。このように高炉13内に多量の微粉炭5を吹き込むとき、その微粉炭5の一部が配管系等の内部に付着し、付着した微粉炭5の粉体層が成長して配管が閉塞する場合があり、正常な高炉操業を継続することができなくなる。そのため、高炉13の炉内への微粉炭5の吹き込みに当たっては、微粉炭5がその配管系に付着したり、閉塞が発生したりすることなく、スムーズに流れるようにすること(搬送性の向上)が強く求められる。
As described above, the pulverized
微粉炭5が各配管内に付着する原因としては、微粉炭5と配管の間に何らかの付着力が作用する必要があり、その付着力を形態別に分類すると、ファンデルワールス力、液架橋力、静電気力の存在が考えられる。
For the pulverized
まず、前記ファンデルワールス力は、原子、イオン、分子の間に働く分子間力であり、その起源は分子内の電子分布の非定常的な偏りに由来する電気双極子同士の分散力にある。その作用力は等方向性で原子間距離の7乗に反比例するため、微粉炭5と配管が接触していない状態ではその力は極めて小さいものとなる。しかし、このファンデルワールス力は、配管系等に付着した微粉炭5による粉体層の生成過程にあっては有意に作用する可能性があるものの、配管系等への微粉炭5の付着の根本的な原因になるものではないと考えられる。
First, the van der Waals force is an intermolecular force acting between atoms, ions, and molecules, and its origin is the dispersion force between electric dipoles resulting from the non-steady distribution of electrons within the molecules. This force is isotropic and inversely proportional to the seventh power of the interatomic distance, so the force is extremely small when the pulverized
次に、前記液架橋力は、気相中に液体が存在し、その液体が粒子間に保持される場合に粒子同士に働く引力であり、物理的には凹凸の曲面を有する液架橋内の表面張力として説明できる。この液架橋力は、架橋の形状や粒子の表面粗さ、吸着水性状、吸着水中の不純物濃度によって変化するものの、付着力として有意に働くのは相対湿度が60%以上の環境下であるとされている。これに対し、高炉13の羽口14につながるブローパイプ12内は、微粉炭5の搬送環境が温度約100℃、搬送気流20m/s程度であり、相対湿度は極めて低位である。従って、この液架橋力は、配管系等への微粉炭5の付着の原因になるものではないと考えられる。
Next, the liquid bridge force is an attractive force that acts between particles when liquid exists in the gas phase and is held between the particles, and can be physically explained as the surface tension in the liquid bridge having an uneven curved surface. This liquid bridge force varies depending on the shape of the bridge, the surface roughness of the particles, the adsorbed water state, and the impurity concentration in the adsorbed water, but it is said that it acts significantly as an adhesive force in an environment with a relative humidity of 60% or more. In contrast, inside the
一方、前記静電気力は、帯電粒子間に働く力であり、その値はそれぞれの電荷の積に比例するとともに、電荷間距離の2乗に反比例する。前記ファンデルワールス力が粒子間距離の7乗に反比例するのに対して、静電気力は距離の2乗に反比例する力であるため、配管と粒子が接触していない状態であったとしても接触に有意な力が作用する可能性は高い。また、高炉13の羽口14につながるブローパイプ12は、通常、アースされているため、静電気力は作用しないと考えられるが、実際には帯電していない物体と帯電している粒子の間にも電気影像力と呼ばれる静電気力が働くことが知られている。これは、帯電していない物体内の自由電子が、帯電粒子の電荷に引き寄せられることで生じる引力である。従って、微粉炭5の、高炉13への搬送過程において、静電気力が微粉炭5の付着の原因になっている可能性が極めて高いと考えられる。
On the other hand, the electrostatic force is a force acting between charged particles, and its value is proportional to the product of the charges and inversely proportional to the square of the distance between the charges. While the van der Waals force is inversely proportional to the seventh power of the interparticle distance, the electrostatic force is inversely proportional to the square of the distance, so there is a high possibility that a significant force acts on the contact even if the pipe and the particles are not in contact. In addition, the
以上を踏まえて、本発明では、微粉炭5の高炉13への搬送過程における静電気力に着目し、高炉13の羽口14から炉内に吹き込む微粉炭5の飽和帯電量によって搬送性を評価することが有効であるとの結論に達した。
Based on the above, in this invention, we focus on the electrostatic force during the process of transporting pulverized
そこで、高炉の炉内に吹き込まれる微粉炭5の飽和帯電量についての検討を行った。
図2は、微粉炭5の飽和帯電量を測定する方法を示す模式図である。なお、本発明において微粉炭5の飽和帯電量とは、電圧を印加したサイクロン19の内部に搬送気流18とともに微粉炭5を流入させ、該微粉炭5を、サイクロン19の排出部に設置したファラデーゲージ23にて捕集し、ファラデーゲージ23に接続したエレクトロメーター24にて測定される帯電量の最大値(nC/g)である。なお、サイクロン19に印加する電圧は、微粉炭5が少なくとも飽和帯電量となる電圧であり、好ましくは-1~1kVの範囲である。
Therefore, the saturated charge amount of the pulverized
2 is a schematic diagram showing a method for measuring the saturated charge of pulverized
サイクロン19は、図2に示すように、外部電極20と内部電極21を有し、その内部電極21には、高電圧発生装置22によって電圧が印加される。これにより、サイクロン19の内部に電場が形成され、微粉炭5が、その電場を通過することで帯電されることになる。
As shown in FIG. 2, the
以下に説明する実施形態では、評価用の微粉炭として、微粉炭A、B、C、D、E、F、Gを準備した。各微粉炭A~Gは、それぞれ調和平均粒径が15~20μmになるように粒度調整した。なお、調和平均粒径は、レーザー回折散乱法による湿式の粒度分布測定装置を用いて微粉炭A~Gの粒度分布を測定し、各粒径における体積割合(体積%)と下記式(1)を用いて算出した。
Dp=Σn/Σ(n/d)・・・(1)
但し、上記式(1)において、Dpは調和平均粒径(μm)であり、dは微粉炭の粒径(μm)であり、nは体積割合(体積%)である。
In the embodiment described below, pulverized coals A, B, C, D, E, F, and G were prepared as pulverized coals for evaluation. The particle size of each of the pulverized coals A to G was adjusted so that the harmonic mean particle size was 15 to 20 μm. The harmonic mean particle size was calculated by measuring the particle size distribution of the pulverized coals A to G using a wet particle size distribution measuring device using a laser diffraction scattering method, and using the volume ratio (volume %) of each particle size and the following formula (1).
Dp=Σn/Σ(n/d)...(1)
In the above formula (1), Dp is the harmonic mean particle diameter (μm), d is the particle diameter of the pulverized coal (μm), and n is the volume fraction (volume %).
実施に当たっては、各微粉炭A~Gを、サイクロン19の内部に流入させ、該サイクロン19に形成された電場内を通過させることで帯電させ、飽和帯電量を測定した。なお、測定は、サイクロン19の内部電極21に印加する電圧を0.2kV刻みで変更し、帯電量が飽和するまで測定を行った。
In carrying out the experiment, each of the pulverized coals A to G was introduced into the inside of the
前記サイクロン19への印加電圧と微粉炭5の帯電量との関係について、微粉炭Aを一例として図3に基づき説明する。この図3に示すように、微粉炭Aの帯電量は、印加電圧に対しておおよそ奇関数の関係を有していることが分かる。また、印加電圧が0kVのときの帯電量が、若干正の値に振れていることから、微粉炭Aはプラスの電荷を帯びやすい傾向にあることも分かった。そして、微粉炭Aの帯電量は、印加電圧の絶対値が約0.5kV以上になったときにおおよそ一定値に収束している。これらの結果から、微粉炭Aは、絶対値0.5kV以上の電圧を印加したサイクロン19の内部において、飽和帯電量に達するまで帯電していたことが判明した。なお、印加電圧がプラスの場合とマイナスの場合で飽和帯電量に若干の差があるが、絶対値として最大の方を飽和帯電量とした。また、微粉炭B~Gについても、サイクロン19の内部において、印加電圧が-1~1kVの範囲で印加すれば、飽和帯電量に達するまで帯電することが判明した。下記の表1は、微粉炭A~Gの飽和帯電量を示すものである。
The relationship between the voltage applied to the
次に、実機の搬送ラインにおける各微粉炭A~Gの帯電量を推測するため、実機の搬送ラインを模擬した試験系において、各微粉炭A~Gの帯電量の測定試験を行った。
図4は、実機での微粉炭A~Gの帯電量を推測するための試験系の模式図である。試験に供された微粉炭A~Gをそれぞれ、まずファラデーゲージ25に装入し、エレクトロメーター26にてその初期帯電量を測定した。微粉炭A~Gは、初期帯電量を測定した後、圧縮空気29(実機に合わせて温度100℃、20m/sとした。)に同伴させて、長さ1mの配管30内を通過させた。なお、配管30には、直径34mmのステンレス配管を用いた。なお、微粉炭A~Gは、配管30の通過中、粒子同士や配管30内壁との摩擦などによって帯電していく様子が確認された。
Next, in order to estimate the amount of charge of each of the pulverized coals A to G in the conveying line of the actual machine, a measurement test of the amount of charge of each of the pulverized coals A to G was carried out in a test system simulating the conveying line of the actual machine.
FIG. 4 is a schematic diagram of a test system for estimating the amount of charge of pulverized coal A to G in an actual machine. First, each of the pulverized coals A to G used in the test was loaded into a
次に、微粉炭A~Gを配管30の排出口に設置されたファラデーゲージ31に捕集し、ファラデーゲージ31に接続したエレクトロメーター32によって帯電量を測定した。エレクトロメーター26で測定した微粉炭A~Gの初期帯電量と、エレクトロメーター32で測定した配管30通過後の微粉炭A~Gの帯電量との差から、配管30を通過した微粉炭A~Gの単位搬送距離当たりの帯電量(nC/g・m)を求めた。
Next, the pulverized coal A to G were collected in a
次に、図4で示した試験系にて測定された微粉炭A~Gの単位搬送距離当たりの帯電量(nC/g・m)と、図2で測定された微粉炭A~Gの飽和帯電量(nC/g)とから、飽和帯電量に達するまでの微粉炭A~Gの臨界搬送距離(m)を推定した。 Next, the critical conveying distance (m) for pulverized coal A to G until the saturated charge amount is reached was estimated from the charge amount per unit conveying distance (nC/g·m) of pulverized coal A to G measured in the test system shown in Figure 4 and the saturated charge amount (nC/g) of pulverized coal A to G measured in Figure 2.
表2に、微粉炭A~Gについての単位搬送距離当たりの帯電量(nC/g・m)と、飽和帯電量に達するまでの臨界搬送距離(m)とを、飽和帯電量(nC/g)と共に示した。この表2に示す結果より、いずれの微粉炭A~Gも、搬送距離10m以下で飽和帯電量に達するものと推測された。 Table 2 shows the charge amount per unit conveying distance (nC/g·m) for pulverized coal A to G, the critical conveying distance (m) until the saturated charge amount is reached, along with the saturated charge amount (nC/g). From the results shown in Table 2, it was estimated that all of pulverized coal A to G reach the saturated charge amount at a conveying distance of 10 m or less.
表2の結果より、実機における微粉炭の搬送ラインが数100m規模であることを鑑みると、実機の操業において、微粉炭は搬送ラインの初期位置(10m以内の位置)で飽和帯電量に達するものと推測される。そこで、この微粉炭の飽和帯電量を指標として、実機の搬送ライン内での、該微粉炭の静電気力による配管系等への付着の影響について検討することにした。 Considering that the results in Table 2 show that the pulverized coal transport line in the actual equipment is several hundred meters long, it is estimated that the pulverized coal will reach a saturated charge at the initial position of the transport line (within 10 m) during operation of the actual equipment. Therefore, we decided to use the saturated charge of the pulverized coal as an indicator to study the effect of the electrostatic force of the pulverized coal on adhesion to piping systems, etc., in the transport line of the actual equipment.
上記検討結果に基づき、実機を用いて微粉炭の飽和帯電量と微粉炭の搬送性について検証を行った。微粉炭の飽和帯電量の、実機における影響を確認するため、表1および表2に示した微粉炭A~Gについてそれぞれ、これらを高炉内に吹き込んで操業を行い、配管の閉塞性と微粉炭の飽和帯電量との相関関係を調査した。 Based on the above findings, the saturated charge of pulverized coal and its transportability were verified using an actual machine. To confirm the effect of the saturated charge of pulverized coal in an actual machine, pulverized coals A to G shown in Tables 1 and 2 were each injected into a blast furnace and operation was carried out, and the correlation between the blockage of the pipes and the saturated charge of pulverized coal was investigated.
使用した実機は、羽口34本、微粉炭の搬送配管68本を備える内容積4300m3の高炉であり、塊コークス比280kg/t、小塊コークス比70kg/t、目標10000t/dayの銑鉄生産量で、微粉炭を200kg/tの原単位で吹き込む操業を5日間実施した。なお、微粉炭の搬送配管が閉塞した場合であっても、閉塞を解消させず、未閉塞の配管に通常より多くの微粉炭を搬送し、微粉炭比が一定となるように操業した。また、吹き込む微粉炭の粒度は、調和平均粒径が15~20μmになるように随時粉砕条件を調整した。 The actual machine used was a blast furnace with an internal volume of 4300 m3 equipped with 34 tuyeres and 68 pulverized coal transport pipes. The operation was carried out for 5 days with a lump coke ratio of 280 kg/t, a small coke ratio of 70 kg/t, and a target pig iron production volume of 10,000 t/day, injecting pulverized coal at a unit cost of 200 kg/t. Even if the pulverized coal transport pipe was clogged, the blockage was not cleared, and more pulverized coal than usual was transported to the unclogged pipe, so that the pulverized coal ratio was kept constant. In addition, the pulverization conditions were adjusted as needed so that the particle size of the pulverized coal to be injected would be 15 to 20 μm in harmonic mean particle size.
図5に各微粉炭A~Gの飽和帯電量に対する、微粉炭の付着によって閉塞した搬送配管の1日平均の本数を示す。飽和帯電量が500nC/g以上であった微粉炭C、DおよびEを用いた場合には、1日平均の搬送配管の閉塞本数が7~10本であったのに対し、それ以外の、飽和帯電量が400nC/g以下であった微粉炭A、B、FおよびGを用いた場合には、1日平均の搬送配管の閉塞本数が1本以下と著しく減少した。 Figure 5 shows the average number of transport pipes blocked per day due to adhesion of pulverized coal for each saturated charge of pulverized coal A to G. When pulverized coal C, D, and E, which had a saturated charge of 500 nC/g or more, were used, the average number of blocked transport pipes per day was 7 to 10. However, when pulverized coal A, B, F, and G, which had a saturated charge of 400 nC/g or less, were used, the average number of blocked transport pipes per day was significantly reduced to 1 or less.
これらの結果から、高炉の操業においては、炉内に吹き込む微粉炭として飽和帯電量が400nC/g以下の微粉炭を用いることにより、配管系等への微粉炭の付着を確実に抑制することができるようになり、高炉の操業中に微粉炭の付着によって閉塞する配管の数を少なくすることができることが確認された。 These results confirmed that, in blast furnace operation, by using pulverized coal with a saturated charge of 400 nC/g or less as the pulverized coal to be injected into the furnace, it is possible to reliably prevent the adhesion of pulverized coal to piping systems, etc., and to reduce the number of pipes that become clogged due to the adhesion of pulverized coal during blast furnace operation.
したがって、高炉の操業にあたり、使用する高炉内への吹き込み用微粉炭の飽和帯電量を測定し、該飽和帯電量が400nC/g以下、好ましくは360nC/g以下の微粉炭を用いることで、微粉炭の搬送配管への付着が抑制され、高炉内の炉周方向のガス量や、温度の偏差の発生および炉内の通気性の悪化を抑制することができ、ひいては配管の閉塞によるコークス比の増加を抑制することができる。 Therefore, when operating a blast furnace, the saturated charge of the pulverized coal to be injected into the blast furnace is measured, and pulverized coal with a saturated charge of 400 nC/g or less, preferably 360 nC/g or less, is used. This prevents the pulverized coal from adhering to the transport pipes, and prevents deviations in the amount of gas around the periphery of the blast furnace, temperature, and deterioration of the gas permeability inside the furnace, which in turn prevents an increase in the coke ratio due to blockage of the pipes.
なお、本発明において前記微粉炭は、加熱して乾燥処理したものを用いることが好ましく、加熱処理を行うことにより、該微粉炭から揮発分が放出されるとともに、配管内に付着しても成長が抑制される(改質する)ので、配管の閉塞を効果的に抑制することができるようになる。 In addition, in the present invention, it is preferable to use pulverized coal that has been heated and dried. By carrying out the heating process, volatile matter is released from the pulverized coal, and even if the coal adheres to the inside of the pipe, its growth is suppressed (it is modified), so that clogging of the pipe can be effectively suppressed.
また、微粉炭の乾燥処理のため、加熱温度は90℃以上、好ましくは100℃以上とすることが好ましい。微粉炭の乾燥処理を行うことにより、粒子表面の付着水分の蒸発による液架橋力の減少を期待することができ、配管詰まりを防止することができる。 In addition, for drying the pulverized coal, the heating temperature is preferably 90°C or higher, and more preferably 100°C or higher. By drying the pulverized coal, it is expected that the liquid bridging force will decrease due to the evaporation of moisture adhering to the particle surface, and clogging of the pipes can be prevented.
以上、本発明の実施の形態について説明したが、この実施形態は、本発明の開示の一部をなすものであり、本発明はこれらの説明および図面により限定されるものではない。すなわち、本実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例、および運用技術等は全て本発明の範疇に含まれる。 Although an embodiment of the present invention has been described above, this embodiment constitutes a part of the disclosure of the present invention, and the present invention is not limited to these descriptions and drawings. In other words, other embodiments, examples, operational techniques, etc. made by those skilled in the art based on this embodiment are all included in the scope of the present invention.
本発明は、高炉への微粉炭の吹き込み方法のほか、微粉炭以外の同種の粉・粒体の搬送配管用の技術としても適用が可能である。 In addition to being used as a method for injecting pulverized coal into a blast furnace, the present invention can also be applied as a technology for transporting piping for similar powders and granular materials other than pulverized coal.
1 石炭
2 石炭ホッパー
3 フィーダー
4 微粉炭製造装置
5 微粉炭
6 主管
7 バグフィルタ
8 コールビン
9 吹込みタンク
10 分配器
11 枝管
12 ブローパイプ
13 高炉
14 羽口
15 熱風炉
18 搬送気流
19 サイクロン
20 外部電極
21 内部電極
22 高電圧発生装置
23 ファラデーゲージ
24 エレクトロメーター
25 ファラデーゲージ
26 エレクトロメーター
29 圧縮空気
30 配管
31 ファラデーゲージ
32 エレクトロメーター
Claims (6)
炉内に吹き込むその調和平均粒径が15~20μmの微粉炭をまず、内部に電場を形成してなるサイクロンに供給し、該電場を通過させることで-1~1kVの電圧を印加させ、次いで、該サイクロンの排出口に設置した電位測定器にて該微粉炭の飽和帯電量を測定することによって搬送性を評価した後、吹き込みに好適な搬送性を示す飽和帯電量が400nC/g以下の微粉炭を高炉の羽口から炉内に吹き込むことを特徴とする高炉の操業方法。 In a method of operating a blast furnace, pulverized coal is injected into the furnace in conjunction with the air blown from the tuyere.
This method for operating a blast furnace is characterized in that pulverized coal having a harmonic mean particle size of 15 to 20 μm to be injected into the furnace is first supplied to a cyclone forming an electric field inside, and a voltage of -1 to 1 kV is applied by passing the pulverized coal through the electric field, and then the saturated charge of the pulverized coal is measured with a potential meter installed at the outlet of the cyclone to evaluate transportability , and then the pulverized coal having a saturated charge of 400 nC/g or less, which shows suitable transportability for injection, is injected into the furnace from the tuyere of the blast furnace.
該微粉炭は、調和平均粒径が15~20μmであり、内部に電場を形成してなるサイクロン内にて-1~1kVの電圧が印加されたときの、該サイクロンの排出口に設置した電位測定器にて測定した飽和帯電量が400nC/g以下を示すものであることを特徴とする高炉内吹き込み用微粉炭。 Pulverized coal is blown into the blast furnace together with the air blown from the tuyere,
The pulverized coal for injection into a blast furnace is characterized in that the pulverized coal has a harmonic mean particle size of 15 to 20 μm, and exhibits a saturated charge of 400 nC/g or less when a voltage of -1 to 1 kV is applied inside a cyclone forming an electric field therein, as measured by a potential meter installed at the outlet of the cyclone.
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