JP7849649B2 - Blast furnace, tuyeres for blast furnace, and method for supplying reducing gas to a blast furnace. - Google Patents
Blast furnace, tuyeres for blast furnace, and method for supplying reducing gas to a blast furnace.Info
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Description
本願は、高炉、高炉用羽口及び高炉への還元ガス供給方法を開示する。This application discloses a blast furnace, a tuyeres for a blast furnace, and a method for supplying reducing gas to a blast furnace.
製鉄プロセスにおいてＣＯ２排出量を削減することが検討されている。例えば、高炉にて銑鉄を製造する際、還元材としてのコークス等の一部に替えて、水素ガス等の還元ガスを利用することがあり得る。高炉への還元ガス供給方法として、特許文献１及び２には、熱風羽口の熱風流路内又は壁面内に還元ガス吹込用のランスを配置し、当該ランスを介して還元ガスを吹き込む方法が開示されている。尚、還元ガスの吹き込みを想定したものではないが、特許文献３には、熱風羽口の壁面内に燃料吹込ランスを挿入し、当該燃料吹込ランスを介して高炉内へと燃料としての粉炭を吹き込む方法が開示されている。 Reducing CO2 emissions in the steelmaking process is being considered. For example, when producing pig iron in a blast furnace, it is possible to use a reducing gas such as hydrogen gas instead of some of the reducing agent such as coke. Patent documents 1 and 2 disclose a method of supplying reducing gas to a blast furnace in which a lance for injecting reducing gas is placed inside or on the wall of the hot air passage of the hot air tuyer, and the reducing gas is injected through the lance. Although not intended for injecting reducing gas, patent document 3 discloses a method in which a fuel injection lance is inserted into the wall of the hot air tuyer, and pulverized coal is injected into the blast furnace as fuel through the fuel injection lance.
熱風羽口を介して高炉内へと還元ガスを供給する場合、高炉の内部の炉径方向における還元ガスの濃度に偏りが生じ易い。When reducing gas is supplied into a blast furnace via a hot air tuyer, an uneven distribution of reducing gas concentration tends to occur within the furnace in the radial direction.
本願は、上記課題を解決するための手段として、以下の複数の態様を開示する。
＜態様１＞
熱風羽口を有する高炉であって、
前記熱風羽口が、
羽口本体と、
第１の還元ガス吹込ポートと、
第２の還元ガス吹込ポートと、
を有し、
前記羽口本体が、熱風流路を有し、
前記第１の還元ガス吹込ポートが、前記羽口本体の壁を貫通し、
前記第２の還元ガス吹込ポートが、前記第１の還元ガス吹込ポートとは異なる位置にて、前記羽口本体の壁を貫通する、
高炉。
＜態様２＞
態様１の高炉であって、
前記第１の還元ガス吹込ポートの吹出口及び前記第２の還元ガス吹込ポートの吹出口の各々が、前記熱風流路に面する、
高炉。
＜態様３＞
態様１又は２の高炉であって、
前記第１の還元ガス吹込ポートの吹出口の中心の高さ位置Ｐ１が、前記羽口本体の開口の中心の高さ位置Ｐ２よりも上方に存在し、
前記第２の還元ガス吹込ポートの吹出口の中心の高さ位置Ｐ３が、前記羽口本体の開口の中心の高さ位置Ｐ２よりも下方に存在する、
高炉。
＜態様４＞
態様１～３のいずれかの高炉であって、
前記第１の還元ガス吹込ポート及び前記第２の還元ガス吹込ポートから供給される還元ガスが、水素ガスを含む、
高炉。
＜態様５＞
高炉への還元ガス供給方法であって、
前記高炉の熱風羽口を介して、前記高炉の内部へと、熱風を供給するとともに、
前記熱風羽口の羽口本体の壁を貫通する第１の還元ガス吹込ポートと、前記第１の還元ガス吹込ポートとは異なる位置にて前記羽口本体の壁を貫通する第２の還元ガス吹込ポートと、を介して、前記高炉の内部へと、還元ガスを供給すること、
を含む、高炉への還元ガス供給方法。
＜態様６＞
態様５の高炉への還元ガス供給方法であって、
前記第１の還元ガス吹込ポートの吹出口及び前記第２の還元ガス吹込ポートの吹出口の各々から前記羽口本体の熱風流路へと還元ガスが供給される、
高炉への還元ガス供給方法。
＜態様７＞
態様５又は６の高炉への還元ガス供給方法であって、
前記第１の還元ガス吹込ポートの吹出口の中心の高さ位置Ｐ１が、前記羽口本体の開口の中心の高さ位置Ｐ２よりも上方に存在し、
前記第２の還元ガス吹込ポートの吹出口の中心の高さ位置Ｐ３が、前記羽口本体の開口の中心の高さ位置Ｐ２よりも下方に存在する、
高炉への還元ガス供給方法。
＜態様８＞
態様５～７のいずれかの高炉への還元ガス供給方法であって、
前記還元ガスが、水素ガスを含む、
高炉への還元ガス供給方法。
＜態様９＞
高炉用羽口であって、
羽口本体と、
第１の還元ガス吹込ポートと、
第２の還元ガス吹込ポートと、
を有し、
前記羽口本体が、熱風流路を有し、
前記第１の還元ガス吹込ポートが、前記羽口本体の壁を貫通し、
前記第２の還元ガス吹込ポートが、前記第１の還元ガス吹込ポートとは異なる位置にて、前記羽口本体の壁を貫通する、
高炉用羽口。
This application discloses several embodiments as means for solving the above-mentioned problems.
<Appearance 1>
A blast furnace having hot air tuyeres,
The aforementioned hot air nozzle
The tuyere body and
The first reducing gas injection port,
The second reducing gas injection port,
It has,
The tuyeres body has a hot air passage,
The first reducing gas injection port penetrates the wall of the tuyere body,
The second reducing gas injection port penetrates the wall of the tuyere body at a different position from the first reducing gas injection port.
Blast furnace.
<Aspect 2>
A blast furnace according to embodiment 1,
Each of the outlets of the first reducing gas injection port and the second reducing gas injection port faces the hot air flow path.
Blast furnace.
<Appearance 3>
A blast furnace according to embodiment 1 or 2,
The height position P1 of the center of the outlet of the first reducing gas injection port is above the height position P2 of the center of the opening of the tuyere body.
The height position P3 of the center of the outlet of the second reducing gas injection port is lower than the height position P2 of the center of the opening of the tuyere body.
Blast furnace.
<Appearance 4>
A blast furnace according to any of the embodiments 1 to 3,
The reducing gas supplied from the first reducing gas injection port and the second reducing gas injection port contains hydrogen gas.
Blast furnace.
<Aspect 5>
A method for supplying reducing gas to a blast furnace,
Hot air is supplied into the interior of the blast furnace through the hot air tuyeres of the blast furnace,
Reducing gas is supplied into the blast furnace via a first reducing gas injection port that penetrates the wall of the tuyere body of the hot air tuyere, and a second reducing gas injection port that penetrates the wall of the tuyere body at a different location from the first reducing gas injection port.
A method for supplying reducing gas to a blast furnace, including the supply of reducing gas.
<Aspect 6>
A method for supplying reducing gas to a blast furnace according to embodiment 5,
Reducing gas is supplied from the outlet of the first reducing gas injection port and the outlet of the second reducing gas injection port to the hot air passage of the tuyere body.
A method for supplying reducing gas to a blast furnace.
<Pattern 7>
A method for supplying reducing gas to a blast furnace according to embodiment 5 or 6,
The height position P1 of the center of the outlet of the first reducing gas injection port is above the height position P2 of the center of the opening of the tuyere body.
The height position P3 of the center of the outlet of the second reducing gas injection port is lower than the height position P2 of the center of the opening of the tuyere body.
A method for supplying reducing gas to a blast furnace.
<Patent 8>
A method for supplying reducing gas to a blast furnace according to any of embodiments 5 to 7,
The reducing gas includes hydrogen gas.
A method for supplying reducing gas to a blast furnace.
<Aspect 9>
A tuyeres for blast furnaces,
The tuyeres body and
The first reducing gas injection port,
The second reducing gas injection port,
It has,
The tuyeres body has a hot air passage,
The first reducing gas injection port penetrates the wall of the tuyere body,
The second reducing gas injection port penetrates the wall of the tuyere body at a different position from the first reducing gas injection port.
Tuyere for blast furnace.
本開示の技術によれば、高炉の内部へと還元ガスを供給する場合に、高炉の内部の炉径方向における還元ガスの濃度の偏りを抑えることができる。According to the technology of this disclosure, when supplying reducing gas into the interior of a blast furnace, it is possible to suppress the uneven distribution of reducing gas concentration in the radial direction inside the blast furnace.
以下、本開示の高炉及び高炉への還元ガス供給方法の一実施形態について説明する。ただし、本開示の高炉及び高炉への還元ガス供給方法は以下の実施形態に限定されるものではない。The following describes one embodiment of the blast furnace and the method for supplying reducing gas to the blast furnace according to this disclosure. However, the blast furnace and the method for supplying reducing gas to the blast furnace according to this disclosure are not limited to the following embodiment.
１．高炉
図１に示されるように、一実施形態に係る高炉１００は、熱風羽口１０を有する。図２Ａ及び２Ｂに示されるように、前記熱風羽口１０は、羽口本体１１と第１の還元ガス吹込ポート１２と第２の還元ガス吹込ポート１３とを有する。前記羽口本体１１は、熱風流路１１ａを有する。前記第１の還元ガス吹込ポート１２は、前記羽口本体１１の壁を貫通する。前記第２の還元ガス吹込ポート１３は、前記第１の還元ガス吹込ポート１２とは異なる位置にて、前記羽口本体１１の壁を貫通する。
1. Blast Furnace As shown in Figure 1, a blast furnace 100 according to one embodiment has a hot air tuyere 10. As shown in Figures 2A and 2B, the hot air tuyere 10 has a tuyere body 11, a first reducing gas injection port 12, and a second reducing gas injection port 13. The tuyere body 11 has a hot air passage 11a. The first reducing gas injection port 12 penetrates the wall of the tuyere body 11. The second reducing gas injection port 13 penetrates the wall of the tuyere body 11 at a different position from the first reducing gas injection port 12.
１．１ 熱風羽口
図１に示されるように、熱風羽口１０は、例えば、高炉１００のシャフト下端１０１ａｘよりも下方かつ出銑口１０２よりも上方に設けられる。「シャフト下端」とは、シャフト１０１ａと炉腹（ベリー）１０１ｂとの境界部分をいう。「シャフト」とは、炉腹１０１ｂよりも上方の部分であって、通常、上から下に向かうにつれて炉径が増大する部分をいう。「炉腹」とは、シャフトよりも下方かつ朝顔（ボッシュ）１０１ｃよりも上方の部分であって、通常、炉径が最大となる部分をいう。炉腹１０１ｂの炉径（直径）は、例えば、５ｍ以上２０ｍ以下、又は、１０ｍ以上１８ｍ以下であってもよい。「出銑口」とは、高炉１００の下部に設けられた溶銑出湯口をいう。「熱風羽口」とは、高炉に熱風を供給するためのノズルをいう。高炉１００は、炉腹下端１０１ｂｘよりも下方かつ出銑口１０２よりも上方に熱風羽口１０を有していてもよく、朝顔下端１０１ｃｘよりも下方かつ出銑口１０２よりも上方に熱風羽口１０を有していてもよい。
1.1 Hot Air Tuyeres As shown in Figure 1, the hot air tuyeres 10 are provided, for example, below the lower end 101ax of the shaft of the blast furnace 100 and above the tapping port 102. "Lower end of shaft" refers to the boundary between the shaft 101a and the furnace belly (belly) 101b. "Shaft" refers to the part above the furnace belly 101b, where the furnace diameter usually increases from top to bottom. "Furnace belly" refers to the part below the shaft and above the bellows (bosch) 101c, where the furnace diameter is usually the largest. The furnace diameter (diameter) of the furnace belly 101b may be, for example, 5m or more and 20m or less, or 10m or more and 18m or less. "Tapping port" refers to the molten iron tapping port provided at the bottom of the blast furnace 100. "Hot air tuyeres" refers to nozzles for supplying hot air to the blast furnace. The blast furnace 100 may have hot air tuyeres 10 located below the lower end 101bx of the furnace belly and above the taphole 102, or it may have hot air tuyeres 10 located below the lower end 101cx of the bellows and above the taphole 102.
高炉１００に設けられる熱風羽口１０の数は、特に限定されるものではなく、高炉の内容積に応じて、決定され得る。高炉１００には、複数の熱風羽口１０が高炉１００の周方向に配置されてもよい。言い換えれば、高炉１００においては、上面視において、複数の熱風羽口１０が、円周方向上に配置されてもよい。通常、複数の熱風羽口１０の各々の中心の高さ位置Ｐ２は、同じである。 The number of hot air tuyeres 10 provided in the blast furnace 100 is not particularly limited and can be determined according to the internal volume of the blast furnace. Multiple hot air tuyeres 10 may be arranged in the circumferential direction of the blast furnace 100. In other words, in the blast furnace 100, multiple hot air tuyeres 10 may be arranged in the circumferential direction when viewed from above. Typically, the height position P2 of the center of each of the multiple hot air tuyeres 10 is the same.
１．１．１ 羽口本体
羽口本体１１は、熱風流路１１ａを有する中空の部材である。羽口本体１１は、熱風流路１１ａの上流側が不図示のブローパイプに接続され、熱風流路１１ａの下流側が高炉１００の内部に面する。羽口本体１１は、高炉１００の炉内に面する先端において、熱風流路１１ａの出口としての開口１１ａｘ（熱風出口）を有する。羽口本体１１は、高炉１００の外部の熱風炉に対して、熱風管やブローパイプ等を介して接続され得る。言い換えれば、高炉１００は、熱風炉から熱風管、ブローパイプ及び羽口本体１１を介して、高炉１００の内部に熱風が供給されるように構成され得る。羽口本体１１の開口径（高炉１００の内部に面する開口１１ａｘの円相当直径、ノズル径）は、例えば、２０ｍｍ以上４００ｍｍ以下、又は、４０ｍｍ以上３００ｍｍ以下であってもよい。
1.1.1 Tuyere Body The tuyere body 11 is a hollow member having a hot air passage 11a. The upstream side of the hot air passage 11a of the tuyere body 11 is connected to a blowpipe (not shown), and the downstream side of the hot air passage 11a faces the inside of the blast furnace 100. At the tip of the tuyere body 11 facing the inside of the blast furnace 100, the tuyere body 11 has an opening 11ax (hot air outlet) as the outlet for the hot air passage 11a. The tuyere body 11 can be connected to a hot air furnace outside the blast furnace 100 via a hot air pipe, blowpipe, etc. In other words, the blast furnace 100 can be configured so that hot air is supplied to the inside of the blast furnace 100 from the hot air furnace via a hot air pipe, blowpipe, and tuyere body 11. The opening diameter of the tuyere body 11 (the circular diameter of the opening 11ax facing the inside of the blast furnace 100, the nozzle diameter) may be, for example, 20 mm or more and 400 mm or less, or 40 mm or more and 300 mm or less.
図２Ａ及び２Ｂに示されるように、羽口本体１１の壁は、例えば、熱風流路１１ａに面する内面１１ｘと、高炉１００の炉内側に面する外面１１ｙ及び端面１１ｚとを有する。後述する第１の還元ガス吹込ポート１２及び第２の還元ガス吹込ポート１３は、当該壁を貫通するように設けられている。羽口本体１１は、当該壁の内部に冷却水流路を有していてもよい。これにより、高炉１００の操業時、羽口本体１１及びその周辺を冷却して、熱損傷等を抑制することができる。羽口本体１１は、公知の材質からなり、例えば銅製である。As shown in Figures 2A and 2B, the wall of the tuyere body 11 has, for example, an inner surface 11x facing the hot air passage 11a, and an outer surface 11y and end surface 11z facing the inside of the blast furnace 100. The first reducing gas injection port 12 and the second reducing gas injection port 13, which will be described later, are provided so as to penetrate the wall. The tuyere body 11 may have a cooling water passage inside the wall. This allows the tuyere body 11 and its surroundings to be cooled during the operation of the blast furnace 100, thereby suppressing thermal damage and the like. The tuyere body 11 is made of a known material, for example, copper.
１．１．２ 第１の還元ガス吹込ポート
第１の還元ガス吹込ポート１２は、高炉１００の外部の還元ガス供給源２０に対して、還元ガス供給流路２１等を介して接続され得る。言い換えれば、高炉１００は、還元ガス供給源２０から還元ガス供給流路２１及び第１の還元ガス吹込ポート１２を介して、高炉１００の内部へと還元ガスが供給されるように構成され得る。還元ガス供給源２０や還元ガス供給流路２１の形態に特に制限はない。
1.1.2 First Reducing Gas Injection Port The first reducing gas injection port 12 may be connected to an external reducing gas supply source 20 of the blast furnace 100 via a reducing gas supply channel 21, etc. In other words, the blast furnace 100 may be configured so that reducing gas is supplied from the reducing gas supply source 20 to the inside of the blast furnace 100 via the reducing gas supply channel 21 and the first reducing gas injection port 12. There are no particular restrictions on the form of the reducing gas supply source 20 or the reducing gas supply channel 21.
図２Ａ及び２Ｂに示されるように、第１の還元ガス吹込ポート１２は、羽口本体１１の壁を貫通するように設けられている。例えば、第１の還元ガス吹込ポート１２は、羽口本体１１の壁面内に流路１２ａを有し、当該流路１２ａの下流側に吹出口１２ａｘを有する。第１の還元ガス吹込ポート１２の流路１２ａの長さや長手形状や開口形状等は、羽口本体１１の壁の厚みや壁内の水冷構造との兼ね合いで、適宜決定され得る。As shown in Figures 2A and 2B, the first reducing gas injection port 12 is provided so as to penetrate the wall of the tuyere body 11. For example, the first reducing gas injection port 12 has a flow path 12a within the wall surface of the tuyere body 11, and an outlet 12ax downstream of the flow path 12a. The length, longitudinal shape, and opening shape of the flow path 12a of the first reducing gas injection port 12 can be appropriately determined in consideration of the thickness of the wall of the tuyere body 11 and the water cooling structure within the wall.
図２Ａに示されるように、第１の還元ガス吹込ポート１２の吹出口１２ａｘは、上記の熱風流路１１ａに面していてもよい。すなわち、第１の還元ガス吹込ポート１２は、上記の熱風流路１１ａに合流するように、還元ガスを供給するものであってもよい。或いは、図２Ｂに示されるように、第１の還元ガス吹込ポート１２の吹出口１２ａｘは、羽口本体１１の端面１１ｚに設けられてもよい。すなわち、第１の還元ガス吹込ポート１２は、上記の熱風流路１１ａとは独立して、高炉１００の内部へと還元ガスを供給するものであってもよい。本発明者の知見によると、特に、図２Ａに示されるように、第１の還元ガス吹込ポート１２の吹出口１２ａｘ及び後述の第２の還元ガス吹込ポート１３の吹出口１３ａｘの各々が、上記の熱風流路１１ａに面する場合（すなわち、第１の還元ガス吹込ポート１２の吹出口１２ａｘ及び第２の還元ガス吹込ポート１３の吹出口１３ａｘの各々から熱風流路１１ａへと還元ガスが供給される場合）に、高炉１００の内部の炉径方向における還元ガスの濃度分布をより均一化することができる。この場合、熱風流路１１ａの下流側の開口１１ａｘの中心（図心）から第１の還元ガス吹込ポート１２の吹出口１２ａｘの中心（図心）までの距離は、特に限定されるものではない。当該距離は、例えば、５０ｍｍ以上３００ｍｍ以下、又は、７０ｍｍ以上１５０ｍｍ以下であってもよい。As shown in Figure 2A, the outlet 12ax of the first reducing gas injection port 12 may face the hot air passage 11a. That is, the first reducing gas injection port 12 may supply reducing gas so as to merge with the hot air passage 11a. Alternatively, as shown in Figure 2B, the outlet 12ax of the first reducing gas injection port 12 may be provided on the end face 11z of the tuyere body 11. That is, the first reducing gas injection port 12 may supply reducing gas into the blast furnace 100 independently of the hot air passage 11a. According to the inventors' findings, in particular, as shown in Figure 2A, when the outlet 12ax of the first reducing gas injection port 12 and the outlet 13ax of the second reducing gas injection port 13 (described later) face the hot air flow path 11a (i.e., when reducing gas is supplied to the hot air flow path 11a from the outlet 12ax of the first reducing gas injection port 12 and the outlet 13ax of the second reducing gas injection port 13), the concentration distribution of reducing gas in the radial direction inside the blast furnace 100 can be made more uniform. In this case, the distance from the center (centroid) of the downstream opening 11ax of the hot air flow path 11a to the center (centroid) of the outlet 12ax of the first reducing gas injection port 12 is not particularly limited. This distance may be, for example, 50 mm or more and 300 mm or less, or 70 mm or more and 150 mm or less.
第１の還元ガス吹込ポート１２の吹出口１２ａｘの直径（面積円相当直径）は、例えば、１０ｍｍ以上５０ｍｍ以下であってもよく、２０ｍｍ以上３０ｍｍ以下であってもよい。或いは、第１の還元ガス吹込ポート１２の吹出口１２ａｘの直径は、羽口本体１１の開口１１ａｘの直径の１０％以上５０％以下、又は、１５％以上３０％以下であってもよい。吹出口１２ａｘがこのような直径を有する場合、還元ガスの流量制御がより容易である。The diameter (area circle equivalent diameter) of the outlet 12ax of the first reducing gas injection port 12 may be, for example, 10 mm or more and 50 mm or less, or 20 mm or more and 30 mm or less. Alternatively, the diameter of the outlet 12ax of the first reducing gas injection port 12 may be 10% or more and 50% or less, or 15% or more and 30% or less, of the diameter of the opening 11ax of the tuyere body 11. When the outlet 12ax has such a diameter, the flow rate of the reducing gas is easier to control.
１．１．３ 第２の還元ガス吹込ポート
第２の還元ガス吹込ポート１３は、第１の還元ガス吹込ポート１２と同様に、高炉１００の外部の還元ガス供給源２０に対して、還元ガス供給流路２１等を介して接続され得る。言い換えれば、高炉１００は、還元ガス供給源２０から還元ガス供給流路２１及び第２の還元ガス吹込ポート１３を介して、高炉１００の内部へと還元ガスが供給されるように構成され得る。還元ガス供給源２０や還元ガス供給流路２１の形態に特に制限はない。第２の還元ガス吹込ポート１３に接続される還元ガス供給源２０及び還元ガス流路２１は、上述の第１の還元ガス吹込ポート１２に接続される還元ガス供給源２０及び還元ガス流路２１と同じ形態であってもよいし、異なる形態であってもよい。
1.1.3 Second Reducing Gas Injection Port The second reducing gas injection port 13, like the first reducing gas injection port 12, can be connected to a reducing gas supply source 20 outside the blast furnace 100 via a reducing gas supply channel 21, etc. In other words, the blast furnace 100 can be configured so that reducing gas is supplied from the reducing gas supply source 20 to the inside of the blast furnace 100 via the reducing gas supply channel 21 and the second reducing gas injection port 13. There are no particular restrictions on the form of the reducing gas supply source 20 and the reducing gas supply channel 21. The reducing gas supply source 20 and the reducing gas channel 21 connected to the second reducing gas injection port 13 may be the same form as the reducing gas supply source 20 and the reducing gas channel 21 connected to the first reducing gas injection port 12 described above, or they may be of a different form.
尚、第１の還元ガス吹込ポート１２に接続される還元ガス供給源と、第２の還元ガス吹込ポート１３に接続される還元ガス供給源とは、互いに同じであってもよく、互いに異なっていてもよい。すなわち、１つの還元ガス供給源から分岐流路を介して第１の還元ガス吹込ポート１２及び第２の還元ガス吹込ポート１３の各々へと還元ガスが供給されてもよいし、１つの還元ガス供給源から第１の還元ガス吹込ポート１２へと還元ガスが供給され、それとは別の還元ガス供給源から第２の還元ガス吹込ポート１３へと還元ガスが供給されてもよい。Furthermore, the reducing gas supply source connected to the first reducing gas injection port 12 and the reducing gas supply source connected to the second reducing gas injection port 13 may be the same or different. That is, reducing gas may be supplied from one reducing gas supply source to the first reducing gas injection port 12 and the second reducing gas injection port 13 via a branched flow path, or reducing gas may be supplied from one reducing gas supply source to the first reducing gas injection port 12, and reducing gas may be supplied from a different reducing gas supply source to the second reducing gas injection port 13.
図２Ａ及び２Ｂに示されるように、第２の還元ガス吹込ポート１３は、第１の還元ガス吹込ポート１２とは異なる位置にて、羽口本体１１の壁を貫通するように設けられている。例えば、第２の還元ガス吹込ポート１３は、羽口本体１１の壁面内に流路１３ａを有し、当該流路１３ａの下流側に吹出口１３ａｘを有する。第２の還元ガス吹込ポート１３の流路１３ａの長さや長手形状や開口形状等は、羽口本体１１の壁の厚みや壁内の水冷構造との兼ね合いで、適宜決定され得る。As shown in Figures 2A and 2B, the second reducing gas injection port 13 is provided at a different location from the first reducing gas injection port 12, penetrating the wall of the tuyere body 11. For example, the second reducing gas injection port 13 has a flow path 13a within the wall surface of the tuyere body 11, and an outlet 13ax downstream of the flow path 13a. The length, longitudinal shape, and opening shape of the flow path 13a of the second reducing gas injection port 13 can be appropriately determined in consideration of the thickness of the wall of the tuyere body 11 and the water cooling structure within the wall.
図２Ａに示されるように、第２の還元ガス吹込ポート１３の吹出口１３ａｘは、上記の熱風流路１１ａに面していてもよい。すなわち、第２の還元ガス吹込ポート１３は、上記の熱風流路１１ａに合流するように、還元ガスを供給するものであってもよい。或いは、図２Ｂに示されるように、第２の還元ガス吹込ポート１３の吹出口１３ａｘは、羽口本体１１の端面１１ｚに設けられてもよい。すなわち、第２の還元ガス吹込ポート１３は、上記の熱風流路１１ａとは独立して、高炉１００の内部へと還元ガスを供給するものであってもよい。上述の通り、第１の還元ガス吹込ポート１２の吹出口１２ａｘ及び第２の還元ガス吹込ポート１３の吹出口１３ａｘの各々が、上記の熱風流路１１ａに面する場合（すなわち、第１の還元ガス吹込ポート１２の吹出口１２ａｘ及び第２の還元ガス吹込ポート１３の吹出口１３ａｘの各々から熱風流路１１ａへと還元ガスが供給される場合）に、高炉１００の内部の炉径方向における還元ガスの濃度分布をより均一化することができる。この場合、熱風流路１１ａの下流側の開口１１ａｘの中心（図心）から第２の還元ガス吹込ポート１３の吹出口１３ａｘの中心（図心）までの距離は、特に限定されるものではない。当該距離は、例えば、５０ｍｍ以上３００ｍｍ以下、又は、７５ｍｍ以上１５０ｍｍ以下であってもよい。As shown in Figure 2A, the outlet 13ax of the second reducing gas injection port 13 may face the hot air passage 11a. That is, the second reducing gas injection port 13 may supply reducing gas so as to merge with the hot air passage 11a. Alternatively, as shown in Figure 2B, the outlet 13ax of the second reducing gas injection port 13 may be provided on the end face 11z of the tuyere body 11. That is, the second reducing gas injection port 13 may supply reducing gas into the blast furnace 100 independently of the hot air passage 11a. As described above, when the outlet 12ax of the first reducing gas injection port 12 and the outlet 13ax of the second reducing gas injection port 13 face the hot air flow path 11a (i.e., when reducing gas is supplied to the hot air flow path 11a from the outlet 12ax of the first reducing gas injection port 12 and the outlet 13ax of the second reducing gas injection port 13), the concentration distribution of reducing gas in the radial direction inside the blast furnace 100 can be made more uniform. In this case, the distance from the center (centroid) of the downstream opening 11ax of the hot air flow path 11a to the center (centroid) of the outlet 13ax of the second reducing gas injection port 13 is not particularly limited. This distance may be, for example, 50 mm or more and 300 mm or less, or 75 mm or more and 150 mm or less.
第２の還元ガス吹込ポート１３の吹出口１３ａｘの直径（面積円相当直径）は、例えば、１０ｍｍ以上５０ｍｍ以下であってもよく、２０ｍｍ以上３０ｍｍ以下であってもよい。或いは、第２の還元ガス吹込ポート１３の吹出口１３ａｘの直径は、羽口本体１１の開口１１ａｘの直径の１０％以上５０％以下、又は、１５％以上３０％以下であってもよい。吹出口１３ａｘがこのような直径を有する場合、還元ガスの流量制御がより容易である。The diameter (area circle equivalent diameter) of the outlet 13ax of the second reducing gas injection port 13 may be, for example, 10 mm or more and 50 mm or less, or 20 mm or more and 30 mm or less. Alternatively, the diameter of the outlet 13ax of the second reducing gas injection port 13 may be 10% or more and 50% or less, or 15% or more and 30% or less, of the diameter of the opening 11ax of the tuyere body 11. When the outlet 13ax has such a diameter, the flow rate of the reducing gas is easier to control.
１．１．４ その他の還元ガス吹込ポート
熱風羽口１０は、第１の還元ガス吹込ポート１２及び第２の還元ガス吹込ポート１３に加えて、その他の還元ガス吹込ポートを有していてもよい。その他の還元ガス吹込ポートの形態は、特に限定されるものではない。熱風羽口１０に備えられるその他の還元ガス吹込ポートの数は、１つであってもよく、複数であってもよい。熱風羽口１０に備えられる還元ガス吹込ポートの高さ位置は、特に限定されるものではない。第１の還元ガス吹込ポート１２の吹出口１２ａｘの中心の高さ位置Ｐ１及び第２の還元ガス吹込ポート１３の吹出口１３ａｘの中心の高さ位置Ｐ３については、後述する。
1.1.4 Other Reducing Gas Injection Ports The hot air tuyere 10 may have other reducing gas injection ports in addition to the first reducing gas injection port 12 and the second reducing gas injection port 13. The form of the other reducing gas injection ports is not particularly limited. The number of other reducing gas injection ports provided in the hot air tuyere 10 may be one or more. The height position of the reducing gas injection ports provided in the hot air tuyere 10 is not particularly limited. The height position P1 of the center of the outlet 12ax of the first reducing gas injection port 12 and the height position P3 of the center of the outlet 13ax of the second reducing gas injection port 13 will be described later.
１．２ 羽口本体の開口と各吹出口との高さ位置
図３Ａに示されるように、第１の還元ガス吹込ポート１２の吹出口１２ａｘの中心の高さ位置Ｐ１は、羽口本体１１の開口１１ａｘの中心の高さ位置Ｐ２よりも上方に存在していてもよい。例えば、第１の還元ガス吹込ポート１２の吹出口１２ａｘの中心は、羽口本体１１の開口１１ａｘの中心の真上に設けられていてもよい。すなわち、高炉１００の周方向における第１の還元ガス吹込ポート１２の吹出口１２ａｘの中心の位置が、羽口本体１１の開口１１ａｘの中心の位置と同じであってもよい。或いは、第１の還元ガス吹込ポート１２の吹出口１２ａｘの中心は、羽口本体１１の開口１１ａｘの中心の斜め上に設けられていてもよい。すなわち、高炉１００の周方向において、第１の還元ガス吹込ポート１２の吹出口１２ａｘの中心の位置が、羽口本体１１の開口１１ａｘの中心の位置とは異なっていてもよい。例えば、図３Ｂに示されるように、羽口本体１１の開口１１ａｘを正面から見た場合に、当該開口１１ａｘの中心及び吹出口１２ａｘの中心を通る直線Ｌ１は、当該開口１１ａｘの中心を通る鉛直線Ｌ２に対して、角度θ１だけ傾いていてもよい。当該角度θ１は、例えば、０°以上４５°以下であってもよい。尚、図３Ｂにおいては、羽口本体１１の左半分側に吹出口１２ａｘが存在する形態を例示したが、羽口本体１１の右半分側に吹出口１２ａｘが存在していてもよい。
1.2 Height Position of the Tuyere Body Opening and Each Outlet As shown in Figure 3A, the height position P1 of the center of the outlet 12ax of the first reducing gas injection port 12 may be above the height position P2 of the center of the opening 11ax of the tuyere body 11. For example, the center of the outlet 12ax of the first reducing gas injection port 12 may be located directly above the center of the opening 11ax of the tuyere body 11. That is , the position of the center of the outlet 12ax of the first reducing gas injection port 12 in the circumferential direction of the blast furnace 100 may be the same as the position of the center of the opening 11ax of the tuyere body 11. Alternatively, the center of the outlet 12ax of the first reducing gas injection port 12 may be located diagonally above the center of the opening 11ax of the tuyere body 11. In other words, in the circumferential direction of the blast furnace 100, the position of the center of the outlet 12ax of the first reducing gas injection port 12 may be different from the position of the center of the opening 11ax of the tuyere body 11. For example, as shown in Figure 3B, when the opening 11ax of the tuyere body 11 is viewed from the front, the straight line L1 passing through the center of the opening 11ax and the center of the outlet 12ax may be inclined by an angle θ1 with respect to a vertical line L2 passing through the center of the opening 11ax. This angle θ1 may be, for example, 0° or more and 45° or less. Although Figure 3B illustrates a configuration in which the outlet 12ax is located on the left half side of the tuyere body 11, the outlet 12ax may also be located on the right half side of the tuyere body 11.
図３Ｃに示されるように、第１の還元ガス吹込ポート１２の吹出口１２ａｘの中心の高さ位置Ｐ１は、羽口本体１１の開口１１ａｘの中心の高さ位置Ｐ２よりも下方に存在していてもよい。例えば、第１の還元ガス吹込ポート１２の吹出口１２ａｘの中心は、羽口本体１１の開口１１ａｘの中心の真下に設けられていてもよい。すなわち、高炉１００の周方向における第１の還元ガス吹込ポート１２の吹出口１２ａｘの中心の位置が、羽口本体１１の開口１１ａｘの中心の位置と同じであってもよい。或いは、第１の還元ガス吹込ポート１２の吹出口１２ａｘの中心は、羽口本体１１の開口１１ａｘの中心の斜め下に設けられていてもよい。すなわち、高炉１００の周方向において、第１の還元ガス吹込ポート１２の吹出口１２ａｘの中心の位置が、羽口本体１１の開口１１ａｘの中心の位置とは異なっていてもよい。例えば、図３Ｄに示されるように、羽口本体１１の開口１１ａｘを正面から見た場合に、当該開口１１ａｘの中心及び吹出口１２ａｘの中心を通る直線Ｌ１は、当該開口１１ａｘの中心を通る鉛直線Ｌ２に対して、角度θ２だけ傾いていてもよい。当該角度θ２は、例えば、０°以上４５°以下であってもよい。尚、図３Ｄにおいては、羽口本体１１の左半分側に吹出口１２ａｘが存在する形態を例示したが、羽口本体１１の右半分側に吹出口１２ａｘが存在していてもよい。 As shown in Figure 3C, the height position P1 of the center of the outlet 12ax of the first reducing gas injection port 12 may be lower than the height position P2 of the center of the opening 11ax of the tuyere body 11. For example, the center of the outlet 12ax of the first reducing gas injection port 12 may be located directly below the center of the opening 11ax of the tuyere body 11. That is, the position of the center of the outlet 12ax of the first reducing gas injection port 12 in the circumferential direction of the blast furnace 100 may be the same as the position of the center of the opening 11ax of the tuyere body 11. Alternatively, the center of the outlet 12ax of the first reducing gas injection port 12 may be located diagonally below the center of the opening 11ax of the tuyere body 11. That is, in the circumferential direction of the blast furnace 100, the position of the center of the outlet 12ax of the first reducing gas injection port 12 may be different from the position of the center of the opening 11ax of the tuyere body 11. For example, as shown in Figure 3D, when the opening 11ax of the tuyere body 11 is viewed from the front, the straight line L1 passing through the center of the opening 11ax and the center of the outlet 12ax may be inclined by an angle θ2 with respect to a vertical line L2 passing through the center of the opening 11ax. This angle θ2 may be, for example, 0° or more and 45° or less. In Figure 3D, an example is shown in which the outlet 12ax is located on the left half of the tuyere body 11, but the outlet 12ax may be located on the right half of the tuyere body 11.
図３Ｅに示されるように、第１の還元ガス吹込ポート１２の吹出口１２ａｘの中心の高さ位置Ｐ１は、羽口本体１１の開口１１ａｘの中心の高さ位置Ｐ２と同じであってもよい。例えば、第１の還元ガス吹込ポート１２の吹出口１２ａｘの中心は、羽口本体１１の開口１１ａｘの中心の真横に設けられていてもよい。尚、図３Ｅにおいては、羽口本体１１の左半分側に吹出口１２ａｘが存在する形態を例示したが、羽口本体１１の右半分側に吹出口１２ａｘが存在していてもよい。 As shown in Figure 3E, the height position P1 of the center of the outlet 12ax of the first reducing gas injection port 12 may be the same as the height position P2 of the center of the opening 11ax of the tuyere body 11. For example, the center of the outlet 12ax of the first reducing gas injection port 12 may be located directly to the side of the center of the opening 11ax of the tuyere body 11. In Figure 3E, a configuration in which the outlet 12ax is located on the left half side of the tuyere body 11 is illustrated, but the outlet 12ax may also be located on the right half side of the tuyere body 11.
図４Ａに示されるように、第２の還元ガス吹込ポート１３の吹出口１３ａｘの中心の高さ位置Ｐ３は、羽口本体１１の開口１１ａｘの中心の高さ位置Ｐ２よりも上方に存在していてもよい。例えば、第２の還元ガス吹込ポート１３の吹出口１３ａｘの中心は、羽口本体１１の開口１１ａｘの中心の真上に設けられていてもよい。すなわち、高炉１００の周方向における第２の還元ガス吹込ポート１３の吹出口１３ａｘの中心の位置が、羽口本体１１の開口１１ａｘの中心の位置と同じであってもよい。或いは、第２の還元ガス吹込ポート１３の吹出口１３ａｘの中心は、羽口本体１１の開口１１ａｘの中心の斜め上に設けられていてもよい。すなわち、高炉１００の周方向において、第２の還元ガス吹込ポート１３の吹出口１３ａｘの中心の位置が、羽口本体１１の開口１１ａｘの中心の位置とは異なっていてもよい。例えば、図４Ｂに示されるように、羽口本体１１の開口１１ａｘを正面から見た場合に、当該開口１１ａｘの中心及び吹出口１３ａｘの中心を通る直線Ｌ３は、当該開口１１ａｘの中心を通る鉛直線Ｌ２に対して、角度θ３だけ傾いていてもよい。当該角度θ３は、例えば、０°以上４５°以下であってもよい。尚、図４Ｂにおいては、羽口本体１１の左半分側に吹出口１３ａｘが存在する形態を例示したが、羽口本体１１の右半分側に吹出口１３ａｘが存在していてもよい。 As shown in Figure 4A, the height position P3 of the center of the outlet 13ax of the second reducing gas injection port 13 may be above the height position P2 of the center of the opening 11ax of the tuyere body 11. For example, the center of the outlet 13ax of the second reducing gas injection port 13 may be located directly above the center of the opening 11ax of the tuyere body 11. That is, the position of the center of the outlet 13ax of the second reducing gas injection port 13 in the circumferential direction of the blast furnace 100 may be the same as the position of the center of the opening 11ax of the tuyere body 11. Alternatively, the center of the outlet 13ax of the second reducing gas injection port 13 may be located diagonally above the center of the opening 11ax of the tuyere body 11. That is, in the circumferential direction of the blast furnace 100, the position of the center of the outlet 13ax of the second reducing gas injection port 13 may be different from the position of the center of the opening 11ax of the tuyere body 11. For example, as shown in Figure 4B, when the opening 11ax of the tuyere body 11 is viewed from the front, the straight line L3 passing through the center of the opening 11ax and the center of the outlet 13ax may be inclined by an angle θ3 with respect to the vertical line L2 passing through the center of the opening 11ax. This angle θ3 may be, for example, 0° or more and 45° or less. In Figure 4B, an example is shown in which the outlet 13ax is located on the left half of the tuyere body 11, but the outlet 13ax may be located on the right half of the tuyere body 11.
図４Ｃに示されるように、第２の還元ガス吹込ポート１３の吹出口１３ａｘの中心の高さ位置Ｐ１は、羽口本体１１の開口１１ａｘの中心の高さ位置Ｐ２よりも下方に存在していてもよい。例えば、第２の還元ガス吹込ポート１３の吹出口１３ａｘの中心は、羽口本体１１の開口１１ａｘの中心の真下に設けられていてもよい。すなわち、高炉１００の周方向における第２の還元ガス吹込ポート１３の吹出口１３ａｘの中心の位置が、羽口本体１１の開口１１ａｘの中心の位置と同じであってもよい。或いは、第２の還元ガス吹込ポート１３の吹出口１３ａｘの中心は、羽口本体１１の開口１１ａｘの中心の斜め下に設けられていてもよい。すなわち、高炉１００の周方向において、第２の還元ガス吹込ポート１３の吹出口１３ａｘの中心の位置が、羽口本体１１の開口１１ａｘの中心の位置とは異なっていてもよい。例えば、図４Ｄに示されるように、羽口本体１１の開口１１ａｘを正面から見た場合に、当該開口１１ａｘの中心及び吹出口１３ａｘの中心を通る直線Ｌ３は、当該開口１１ａｘの中心を通る鉛直線Ｌ２に対して、角度θ４だけ傾いていてもよい。当該角度θ４は、例えば、０°以上４５°以下であってもよい。尚、図４Ｄにおいては、羽口本体１１の左半分側に吹出口１３ａｘが存在する形態を例示したが、羽口本体１１の右半分側に吹出口１３ａｘが存在していてもよい。 As shown in Figure 4C, the height position P1 of the center of the outlet 13ax of the second reducing gas injection port 13 may be lower than the height position P2 of the center of the opening 11ax of the tuyere body 11. For example, the center of the outlet 13ax of the second reducing gas injection port 13 may be located directly below the center of the opening 11ax of the tuyere body 11. That is, the position of the center of the outlet 13ax of the second reducing gas injection port 13 in the circumferential direction of the blast furnace 100 may be the same as the position of the center of the opening 11ax of the tuyere body 11. Alternatively, the center of the outlet 13ax of the second reducing gas injection port 13 may be located diagonally below the center of the opening 11ax of the tuyere body 11. That is, in the circumferential direction of the blast furnace 100, the position of the center of the outlet 13ax of the second reducing gas injection port 13 may be different from the position of the center of the opening 11ax of the tuyere body 11. For example, as shown in Figure 4D, when the opening 11ax of the tuyere body 11 is viewed from the front, the straight line L3 passing through the center of the opening 11ax and the center of the outlet 13ax may be inclined by an angle θ4 with respect to the vertical line L2 passing through the center of the opening 11ax. This angle θ4 may be, for example, 0° or more and 45° or less. In Figure 4D, a configuration in which the outlet 13ax is located on the left half of the tuyere body 11 is illustrated, but the outlet 13ax may be located on the right half of the tuyere body 11.
図４Ｅに示されるように、第２の還元ガス吹込ポート１３の吹出口１３ａｘの中心の高さ位置Ｐ１は、羽口本体１１の開口１１ａｘの中心の高さ位置Ｐ２と同じであってもよい。例えば、第２の還元ガス吹込ポート１３の吹出口１３ａｘの中心は、羽口本体１１の開口１１ａｘの中心の真横に設けられていてもよい。尚、図４Ｅにおいては、羽口本体１１の左半分側に吹出口１３ａｘが存在する形態を例示したが、羽口本体１１の右半分側に吹出口１３ａｘが存在していてもよい。 As shown in Figure 4E, the height position P1 of the center of the outlet 13ax of the second reducing gas injection port 13 may be the same as the height position P2 of the center of the opening 11ax of the tuyere body 11. For example, the center of the outlet 13ax of the second reducing gas injection port 13 may be located directly to the side of the center of the opening 11ax of the tuyere body 11. In Figure 4E, a configuration in which the outlet 13ax is located on the left half side of the tuyere body 11 is illustrated, but the outlet 13ax may also be located on the right half side of the tuyere body 11.
第１の還元ガス吹込ポート１２と第２の還元ガス吹込ポート１３との各々は、吹出口１２ａｘ、１３ａｘ同士が干渉しないように、羽口本体１１の壁の任意の位置を貫通し得る。羽口本体１１を上半分と下半分とに分けた場合、第１の還元ガス吹込ポート１２の吹出口１２ａｘが上半分のいずれかの位置に存在し、第２の還元ガス吹込ポート１３の吹出口１３ａｘが下半分のいずれかの位置に存在していてもよく、或いは、第１の還元ガス吹込ポート１２の吹出口１２ａｘ及び第２の還元ガス吹込ポート１３の吹出口１３ａｘがともに上半分のいずれかの位置に存在していてもよく、或いは、第１の還元ガス吹込ポート１２の吹出口１２ａｘ及び第２の還元ガス吹込ポート１３の吹出口１３ａｘがともに下半分のいずれかの位置に存在していてもよい。本発明者の知見によると、各吹出口１２ａｘ、１３ａｘの高さ位置を上下に分けた場合に、高炉１００の内部の炉径方向における還元ガス濃度の分布をより均一化することができる。この点、一実施形態において、第１の還元ガス吹込ポート１２の吹出口１２ａｘの中心の高さ位置Ｐ１が、第２の還元ガス吹込ポート１３の吹出口１３ａｘの中心の高さ位置Ｐ３よりも上方にあってもよい。例えば、一実施形態において、第１の還元ガス吹込ポート１２の吹出口１２ａｘの中心の高さ位置Ｐ１が、羽口本体１１の開口１１ａｘの中心の高さ位置Ｐ２よりも上方に存在し、かつ、第２の還元ガス吹込ポート１３の吹出口１３ａｘの中心の高さ位置Ｐ３が、羽口本体１１の開口１１ａｘの中心の高さ位置Ｐ２よりも下方に存在していてもよい。言い換えれば、羽口本体１１を上半分と下半分とに分けた場合、第１の還元ガス吹込ポート１２の吹出口１２ａｘが上半分のいずれかの位置に存在し、第２の還元ガス吹込ポート１３の吹出口１３ａｘが下半分のいずれかの位置に存在していてもよい。或いは、一実施形態において、羽口本体１１を上半分と下半分とに分けた場合、第１の還元ガス吹込ポート１２の吹出口１２ａｘ及び第２の還元ガス吹込ポート１３の吹出口１３ａｘがともに上半分のいずれかの位置に存在し、かつ、第１の還元ガス吹込ポート１２の吹出口１２ａｘの中心の高さ位置Ｐ１が、第２の還元ガス吹込ポート１３の吹出口１３ａｘの中心の高さ位置Ｐ３よりも上方にあってもよい。或いは、一実施形態において、羽口本体１１を上半分と下半分とに分けた場合、第１の還元ガス吹込ポート１２の吹出口１２ａｘ及び第２の還元ガス吹込ポート１３の吹出口１３ａｘがともに下半分のいずれかの位置に存在し、かつ、第１の還元ガス吹込ポート１２の吹出口１２ａｘの中心の高さ位置Ｐ１が、第２の還元ガス吹込ポート１３の吹出口１３ａｘの中心の高さ位置Ｐ３よりも上方にあってもよい。 The first reducing gas injection port 12 and the second reducing gas injection port 13 can each penetrate any position in the wall of the tuyere body 11 so that the outlets 12ax and 13ax do not interfere with each other. When the tuyere body 11 is divided into an upper half and a lower half, the outlet 12ax of the first reducing gas injection port 12 may be located in any position in the upper half and the outlet 13ax of the second reducing gas injection port 13 may be located in any position in the lower half, or both the outlet 12ax of the first reducing gas injection port 12 and the outlet 13ax of the second reducing gas injection port 13 may be located in any position in the upper half, or both the outlet 12ax of the first reducing gas injection port 12 and the outlet 13ax of the second reducing gas injection port 13 may be located in any position in the lower half. According to the inventors' findings, when the height positions of the respective outlets 12ax and 13ax are divided into upper and lower sections, the distribution of reducing gas concentration in the radial direction inside the blast furnace 100 can be made more uniform. In this regard, in one embodiment, the height position P1 of the center of the outlet 12ax of the first reducing gas injection port 12 may be above the height position P3 of the center of the outlet 13ax of the second reducing gas injection port 13. For example, in one embodiment, the height position P1 of the center of the outlet 12ax of the first reducing gas injection port 12 may be above the height position P2 of the center of the opening 11ax of the tuyere body 11, and the height position P3 of the center of the outlet 13ax of the second reducing gas injection port 13 may be below the height position P2 of the center of the opening 11ax of the tuyere body 11. In other words, when the tuyere body 11 is divided into an upper half and a lower half, the outlet 12ax of the first reducing gas injection port 12 may be located in one position in the upper half, and the outlet 13ax of the second reducing gas injection port 13 may be located in one position in the lower half. Alternatively, in one embodiment, when the tuyere body 11 is divided into an upper half and a lower half, both the outlet 12ax of the first reducing gas injection port 12 and the outlet 13ax of the second reducing gas injection port 13 may be located in one position in the upper half, and the height position P1 of the center of the outlet 12ax of the first reducing gas injection port 12 may be higher than the height position P3 of the center of the outlet 13ax of the second reducing gas injection port 13. Alternatively, in one embodiment, when the tuyere body 11 is divided into an upper half and a lower half, the outlet 12ax of the first reducing gas injection port 12 and the outlet 13ax of the second reducing gas injection port 13 may both be located in one of the lower halves, and the height position P1 of the center of the outlet 12ax of the first reducing gas injection port 12 may be higher than the height position P3 of the center of the outlet 13ax of the second reducing gas injection port 13.
１．４ 熱風
熱風羽口１０から高炉１００の内部へと供給される熱風は、例えば、空気からなるものであってもよいし、空気を酸素富化したものであってもよい。熱風の温度は、例えば、１０００℃以上である。熱風の温度は、１０００℃以上２０００℃以下、１０００℃以上１７００℃以下、１０００℃以上１５００℃以下、又は、１０００℃以上１３００℃以下であってもよい。羽口本体１１の開口１１ａｘにおける熱風の流速は、高炉１００の操業状況に応じて、適宜調整されればよく、例えば、１００ｍ／ｓ以上３００ｍ／ｓ以下、又は、２００ｍ／ｓ以上２５０ｍ／ｓ以下であってもよい。
1.4 Hot air The hot air supplied from the hot air tuyeres 10 into the blast furnace 100 may consist of, for example, air, or oxygen-enriched air. The temperature of the hot air is, for example, 1000°C or higher. The temperature of the hot air may be 1000°C to 2000°C, 1000°C to 1700°C, 1000°C to 1500°C, or 1000°C to 1300°C. The flow velocity of the hot air at the opening 11ax of the tuyeres body 11 may be adjusted as appropriate according to the operating conditions of the blast furnace 100, for example, 100 m/s to 300 m/s, or 200 m/s to 250 m/s.
１．５ 還元ガス
還元ガスは、高炉１００の内部において還元材として機能するガスである。すなわち、高炉１００の内部に供給される前において還元材として機能しないようなガスであっても、高炉１００の内部において熱分解するなどして還元材（還元成分）を生成し得るガスであれば、本願にいう「還元ガス」に含まれるものとする。このような還元ガスとしては、例えば、水素ガス、炭化水素ガス（例えば、メタンガス）、一酸化炭素ガス、アンモニアガス、及び、アルコールガス（例えば、メタノールガスやエタノールガス）から選ばれる少なくとも１種が挙げられる。また、本開示の技術においては、還元ガスとして、コークス炉ガス（ＣＯＧ）、転炉ガス（ＬＤＧ）、高炉ガス（ＢＦＧ）、天然ガス（ＮＧ）、及び、合成ガス（Ｓｙｎｇａｓ）等から選ばれる少なくとも１種が用いられてもよい。これら還元ガスは、１種が単独で用いられてもよいし、２種以上が複数組み合わされて用いられてもよい。特に、還元ガスが水素ガスを含む場合に、本開示の技術による一層高い効果が期待できる。第１の還元ガス吹込ポート１２及び第２の還元ガス吹込ポート１３から高炉１００の内部へと供給される還元ガスの温度は、例えば、０℃以上２０００℃以下、又は、２５℃以上１５００℃以下であってもよい。本実施形態において、第１の還元ガス吹込ポート１２の吹出口１２ａｘや第２の還元ガス吹込ポート１３の吹出口１３ａｘにおける還元ガスの流速は、例えば、各還元ガスの使用温度における音速以下であってもよい。例えば、第１の還元ガス吹込ポート１２の吹出口１２ａｘ及び第２の還元ガス吹込ポート１３の吹出口１３ａｘの各々における還元ガスの流速は１００ｍ／ｓ以上１０００ｍ／ｓ以下であってもよく、中でも２００ｍ／ｓ以上８００ｍ／ｓ以下であると、高炉１００の内部における通気が安定し、炉内還元反応が安定的に進む操業となり易い。
1.5 Reducing Gas A reducing gas is a gas that functions as a reducing agent inside the blast furnace 100. That is, even if a gas does not function as a reducing agent before being supplied to the inside of the blast furnace 100, if it can generate a reducing agent (reducing component) by thermal decomposition or the like inside the blast furnace 100, it is included in the term "reducing gas" as used in this application. Examples of such reducing gases include at least one selected from hydrogen gas, hydrocarbon gases (e.g., methane gas), carbon monoxide gas, ammonia gas, and alcohol gases (e.g., methanol gas and ethanol gas). In addition, in the technology of this disclosure, at least one selected from coke oven gas (COG), converter gas (LDG), blast furnace gas (BFG), natural gas (NG), and synthesis gas (Syngas) may be used as the reducing gas. These reducing gases may be used individually or in combination of two or more types. In particular, an even greater effect can be expected from the technology of this disclosure when the reducing gas includes hydrogen gas. The temperature of the reducing gas supplied to the inside of the blast furnace 100 from the first reducing gas injection port 12 and the second reducing gas injection port 13 may be, for example, 0°C to 2000°C or 25°C to 1500°C. In this embodiment, the flow velocity of the reducing gas at the outlet 12ax of the first reducing gas injection port 12 and the outlet 13ax of the second reducing gas injection port 13 may be, for example, less than or equal to the speed of sound at the operating temperature of each reducing gas. For example, the flow velocity of the reducing gas at the outlet 12ax of the first reducing gas injection port 12 and the outlet 13ax of the second reducing gas injection port 13 may be 100 m/s to 1000 m/s, and in particular, if it is 200 m/s to 800 m/s, the ventilation inside the blast furnace 100 will be stable, and the in-furnace reduction reaction will proceed stably.
１．６ その他のガス
第１の還元ガス吹込ポート１２及び第２の還元ガス吹込ポート１３からは、還元ガスとともにその他のガスが供給されてもよい。その他のガスとしては、例えば、窒素ガス等の不活性ガスが挙げられる。
1.6 Other Gases Other gases may be supplied along with the reducing gas from the first reducing gas injection port 12 and the second reducing gas injection port 13. Examples of other gases include inert gases such as nitrogen gas.
２．高炉への還元ガス供給方法
本開示の技術は、高炉への還元ガス供給方法としての側面も有する。すなわち、一実施形態に係る高炉１００への還元ガス供給方法は、
前記高炉１００の熱風羽口１０を介して、前記高炉１００の内部へと、熱風を供給するとともに、
前記熱風羽口１０の羽口本体１１の壁を貫通する第１の還元ガス吹込ポート１２と、前記第１の還元ガス吹込ポート１２とは異なる位置にて前記羽口本体１１の壁を貫通する第２の還元ガス吹込ポート１３と、を介して、前記高炉１００の内部へと、還元ガスを供給すること、
を含む。
2. Method for supplying reducing gas to a blast furnace The technology of this disclosure also has an aspect as a method for supplying reducing gas to a blast furnace. That is, a method for supplying reducing gas to a blast furnace 100 according to one embodiment is:
Hot air is supplied into the interior of the blast furnace 100 through the hot air tuyeres 10 of the blast furnace 100,
Reducing gas is supplied to the inside of the blast furnace 100 via a first reducing gas injection port 12 that penetrates the wall of the tuyere body 11 of the hot air tuyere 10, and a second reducing gas injection port 13 that penetrates the wall of the tuyere body 11 at a different location from the first reducing gas injection port 12.
Includes.
熱風や還元ガスの供給方法の詳細及び好ましい形態については、上述の通りである。例えば、本実施形態に係る高炉１００への還元ガスの供給方法においては、前記第１の還元ガス吹込ポート１２の吹出口１２ａｘ及び前記第２の還元ガス吹込ポート１３の吹出口１３ａｘの各々から前記熱風流路１１ａへと還元ガスが供給されてもよい。また、前記第１の還元ガス吹込ポート１２の吹出口１２ａｘの中心の高さ位置Ｐ１が、前記羽口本体１１の開口１１ａｘの中心の高さ位置Ｐ２よりも上方に存在し、前記第２の還元ガス吹込ポート１３の吹出口１３ａｘの中心の高さ位置Ｐ３が、前記羽口本体１１の開口１１ａｘの中心の高さ位置Ｐ２よりも下方に存在してもよい。また、前記還元ガスが、水素ガスを含んでいてもよい。 Details and preferred forms of the method for supplying hot air and reducing gas are as described above. For example, in the method for supplying reducing gas to the blast furnace 100 according to this embodiment, the reducing gas may be supplied to the hot air flow path 11a from the outlet 12ax of the first reducing gas injection port 12 and the outlet 13ax of the second reducing gas injection port 13. The height position P1 of the center of the outlet 12ax of the first reducing gas injection port 12 may be above the height position P2 of the center of the opening 11ax of the tuyere body 11, and the height position P3 of the center of the outlet 13ax of the second reducing gas injection port 13 may be below the height position P2 of the center of the opening 11ax of the tuyere body 11. The reducing gas may also contain hydrogen gas.
３．高炉用羽口
本開示の技術は、高炉用羽口としての側面も有する。当該高炉用羽口は、上述の熱風羽口１０に相当する。すなわち、一実施形態に係る高炉用羽口１０は、羽口本体１１と、第１の還元ガス吹込ポート１２と、第２の還元ガス吹込ポート１３と、を有する。ここで、前記羽口本体１１は、熱風流路１１ａを有し、前記第１の還元ガス吹込ポート１２は、前記羽口本体１１の壁を貫通し、前記第２の還元ガス吹込ポート１３は、前記第１の還元ガス吹込ポート１２とは異なる位置にて、前記羽口本体１１の壁を貫通する。各構成については、上述の通りであり、ここでは詳細な説明を省略する。
3. Tuyere for Blast Furnace The technology of this disclosure also has aspects as a tuyere for a blast furnace. This blast furnace tuyere corresponds to the hot air tuyere 10 described above. That is, the blast furnace tuyere 10 according to one embodiment has a tuyere body 11, a first reducing gas injection port 12, and a second reducing gas injection port 13. Here, the tuyere body 11 has a hot air passage 11a, the first reducing gas injection port 12 penetrates the wall of the tuyere body 11, and the second reducing gas injection port 13 penetrates the wall of the tuyere body 11 at a different position from the first reducing gas injection port 12. The details of each component are as described above, and a detailed explanation is omitted here.
４．補足
高炉１００の操業においては、例えば、高炉１００の上部から高炉１００の内部へと鉄鉱石（酸化鉄）やコークス等が装入され、高炉１００の外部の熱風炉から熱風管及び熱風羽口１０を介して高炉１００の内部へと熱風が供給され、高炉１００の外部の還元ガス供給源から還元ガス流路及び第１の還元ガス吹込ポート１２を介して高炉１００の内部へと還元ガスが供給され、かつ、高炉１００の外部の還元ガス供給源から還元ガス流路及び第２の還元ガス吹込ポート１３を介して高炉１００の内部へと還元ガスが供給される。高炉１００の内部に供給されたコークス等は、燃焼して還元ガスを発生させる。当該コークス等の燃焼によって生じた還元ガスや、第１の還元ガス吹込ポート１２及び第２の還元ガス吹込ポート１３から供給された還元ガスによって、酸化鉄が還元及び溶解されて、溶銑が得られる。当該溶銑は、高炉１００の下部に設けられた出銑口１０２から出湯される。本実施形態においては、第１の還元ガス吹込ポート１２及び第２の還元ガス吹込ポート１３を介して高炉１００の内部へと還元ガスが供給されることで、その分、コークス等のカーボン含有の還元材の使用量を削減することができる。結果として、ＣＯ２発生量を削減することができる。高炉１００は、上記のようにして銑鉄を製造可能である限りにおいて、様々な構成を採り得る。高炉１００は、例えば、上述の熱風羽口１０に加えて、その他の羽口やポートやランスを有していてもよい。また、上述の熱風羽口１０は、上述の羽口本体１１、第１の還元ガス吹込ポート１２及び第２の還元ガス吹込ポート１３に加えて、その他のポートやランス等を備え得る。例えば、熱風羽口１０は、微粉炭噴射ランス等を備えていてもよい。熱風羽口１０以外の高炉１００の構成については、本技術分野において公知であることから、ここでは詳細な説明を省略する。
4. Supplementary Information In the operation of the blast furnace 100, for example, iron ore (iron oxide) and coke are charged into the blast furnace 100 from the top of the blast furnace 100, hot air is supplied into the blast furnace 100 from a hot air furnace outside the blast furnace 100 via hot air pipes and hot air tuyeres 10, reducing gas is supplied into the blast furnace 100 from a reducing gas supply source outside the blast furnace 100 via a reducing gas flow path and a first reducing gas injection port 12, and reducing gas is also supplied into the blast furnace 100 from a reducing gas supply source outside the blast furnace 100 via a reducing gas flow path and a second reducing gas injection port 13. The coke and other materials supplied into the blast furnace 100 are burned to generate reducing gas. The iron oxide is reduced and dissolved by the reducing gas produced by the combustion of the coke and other materials, and by the reducing gas supplied from the first reducing gas injection port 12 and the second reducing gas injection port 13, thereby obtaining molten pig. The molten iron is tapped out from a tapping port 102 located at the bottom of the blast furnace 100. In this embodiment, reducing gas is supplied to the inside of the blast furnace 100 via the first reducing gas injection port 12 and the second reducing gas injection port 13, thereby reducing the amount of carbon-containing reducing agent such as coke used. As a result, the amount of CO2 generated can be reduced. The blast furnace 100 can take various configurations as long as it is possible to produce pig iron in the manner described above. For example, the blast furnace 100 may have other tuyeres, ports, or lances in addition to the hot air tuyere 10 described above. Furthermore, the hot air tuyere 10 may be equipped with other ports, lances, etc., in addition to the tuyere body 11, the first reducing gas injection port 12, and the second reducing gas injection port 13 described above. For example, the hot air tuyere 10 may be equipped with a pulverized coal injection lance, etc. Since the configuration of the blast furnace 100 other than the hot air tuyeres 10 is known in the art, a detailed explanation is omitted here.
５．効果
以上の通り、本実施形態によれば、高炉１００の内部へと還元ガスを供給する手段として、第１の還元ガス吹込ポート１２と第２の還元ガス吹込ポート１３とが併用され、複数の吹出口１２ａｘ、１３ａｘから還元ガスが供給されることで、１つの吹出口のみから還元ガスが供給される場合と比較して、高炉１００の内部の炉径方向における還元ガスの濃度分布を均一化することができる。
5. Effects As described above, according to this embodiment, the first reducing gas injection port 12 and the second reducing gas injection port 13 are used in combination as means for supplying reducing gas into the blast furnace 100, and reducing gas is supplied from multiple outlets 12ax, 13ax. Compared to the case where reducing gas is supplied from only one outlet, the concentration distribution of reducing gas in the radial direction inside the blast furnace 100 can be made more uniform.
また、高炉１００の内部へと還元ガスを供給する手段として、第１の還元ガス吹込ポート１２と第２の還元ガス吹込ポート１３とが併用される場合、一系統にて還元ガスを供給する場合と比較して、高炉１００の内部へと多量の還元ガスを供給することができ、かつ、還元ガスの供給を安定化させ易くなる。さらに、本発明者の知見によると、羽口本体１１の熱風流路１１ａ内に配置されたランスを介して還元ガスを供給する場合、上述したような羽口本体１１の壁を貫通するポートを介して還元ガスを供給する場合と比べて、熱風流路１１ａ内での還元ガスの燃焼率が増加する傾向にあり、羽口の溶損及び圧損が増加する傾向にある。本実施形態によれば、２つのポートを組み合わせることで、多量の還元ガスを供給可能であるとともに、熱風流路１１ａでの還元ガスの燃焼を抑えることも可能と考えられる。Furthermore, when the first reducing gas injection port 12 and the second reducing gas injection port 13 are used in combination as a means of supplying reducing gas into the blast furnace 100, a larger amount of reducing gas can be supplied into the blast furnace 100 compared to when the reducing gas is supplied through a single system, and the supply of reducing gas can be more easily stabilized. Moreover, according to the inventor's findings, when reducing gas is supplied via a lance placed in the hot air passage 11a of the tuyere body 11, the combustion rate of the reducing gas in the hot air passage 11a tends to increase, and the melting and pressure loss of the tuyere tends to increase compared to when the reducing gas is supplied via a port penetrating the wall of the tuyere body 11 as described above. According to this embodiment, by combining the two ports, it is possible to supply a large amount of reducing gas and also to suppress the combustion of the reducing gas in the hot air passage 11a.
以下、実施例を示しつつ本発明についてさらに説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。本発明は、その要旨を逸脱せず、その目的を達する限りにおいて、種々の条件を採用可能とするものである。以下の実施例においては、還元ガスとして水素ガスを採用した場合を例示するが、還元ガスの種類はこれに限定されるものではない。尚、以下に示される実施例においては、汎用熱流体解析ソフトウェアのFLUENTを使用し、ガス流れ、伝熱、化学反応を考慮したシミュレーションを行うことにより、高炉の内部における水素分子の濃度についての評価を行った。このとき、羽口近傍のレースウェイ領域はコークスの存在しない空洞として、レースウェイから離れた高炉内のコークス充填層領域は多孔質媒体として取り扱い、乱流解析には標準型k-εモデル、ガス燃焼には渦消散モデル、コークスのＯ２、ＣＯ２、Ｈ２Ｏのガス化反応にはField’sモデルを使用した。 The present invention will be further described below with reference to examples, but the present invention is not limited to the following examples. The present invention allows for the adoption of various conditions without departing from its gist and insofar as it achieves its objective. In the following examples, the case in which hydrogen gas is used as the reducing gas is illustrated, but the type of reducing gas is not limited thereto. In the examples shown below, the concentration of hydrogen molecules inside the blast furnace was evaluated by performing simulations that considered gas flow, heat transfer, and chemical reactions using the general-purpose thermal fluid analysis software FLUENT. At this time, the raceway region near the tuyeres was treated as a cavity without coke, and the coke-packed bed region inside the blast furnace away from the raceway was treated as a porous medium. A standard k-ε model was used for turbulence analysis, an eddy dissipation model for gas combustion, and Field's model for the gasification reactions of O₂ , CO₂ , and H₂O in coke.
１．水素ガスを１系統で供給した場合
シミュレーションを使用して、
（１）羽口本体の下部壁を貫通する水素吹込ポートのみから熱風流路内へと水素を供給した場合（図５Ａ）
（２）羽口本体の上部壁を貫通する水素吹込ポートのみから熱風流路内へと水素を供給した場合（図５Ｂ）
（３）羽口本体の熱風流路の内部に吹出口を有する水素吹込ランスのみから水素を供給した場合（図５Ｃ）
の各々について、高炉内の羽口中心から１２ｍの高さ位置における炉径方向の水素濃度分布を確認した。ポート／ランスから供給される水素ガスの流量は、２６１５Ｎｍ３／ｈｒとした。図６Ａに上記（１）の場合における水素濃度分布、図６Ｂに上記（２）の場合における水素濃度分布、図６Ｃに上記（３）の場合における水素濃度分布を示す。水素濃度分布は羽口中心から１２ｍの高さ位置における平均の水素モル分率で規格化した。
1. When hydrogen gas is supplied through a single system, use a simulation to...
(1) When hydrogen is supplied into the hot air flow path only through the hydrogen injection port that penetrates the lower wall of the tuyere body (Figure 5A)
(2) When hydrogen is supplied into the hot air flow path only through the hydrogen injection port that penetrates the upper wall of the tuyere body (Figure 5B)
(3) When hydrogen is supplied only from a hydrogen injection lance having an outlet inside the hot air passage of the tuyere body (Figure 5C)
For each of these cases, the hydrogen concentration distribution in the radial direction of the furnace was confirmed at a height of 12 m from the center of the tuyere inside the blast furnace. The flow rate of hydrogen gas supplied from the port/lance was set to 2615 Nm³ /hr. Figure 6A shows the hydrogen concentration distribution in case (1) above, Figure 6B shows the hydrogen concentration distribution in case (2) above, and Figure 6C shows the hydrogen concentration distribution in case (3) above. The hydrogen concentration distribution was normalized by the average hydrogen mole fraction at a height of 12 m from the center of the tuyere.
図６Ａ～６Ｃに示されるように、水素ガスを供給する手段や位置によって、炉内の水素濃度の偏りに差があることが分かる。例えば、上記（１）の場合、高炉内の炉壁と炉中心との間における水素濃度が高くなる。また、上記（２）の場合、高炉内の壁側及び炉中心における水素濃度が高くなる。また、上記（３）の場合、高炉内の炉壁と炉中心との間の炉壁寄りにおける水素濃度が高くなる。言い換えれば、熱風羽口において、水素ガス吹込手段の種類及び／又は吹出位置を複数とすることで、高炉の内部の炉径方向における水素濃度分布が平均化・均一化されるものと考えられる。特に、上記（１）の場合と上記（２）の場合とを組み合わせる、すなわち、複数の水素吹込ポートを併用することで、高炉の内部の炉径方向における水素濃度分布がより均一化されるものと考えられる。As shown in Figures 6A to 6C, it can be seen that there are differences in the distribution of hydrogen concentration inside the furnace depending on the means and location of hydrogen gas supply. For example, in case (1) above, the hydrogen concentration is higher between the furnace wall and the center of the blast furnace. Also, in case (2) above, the hydrogen concentration is higher on the wall side and at the center of the blast furnace. Also, in case (3) above, the hydrogen concentration is higher near the furnace wall between the furnace wall and the center of the blast furnace. In other words, it is thought that by using multiple types of hydrogen gas injection means and/or blowing positions at the hot air tuyeres, the hydrogen concentration distribution in the radial direction inside the blast furnace is averaged and made uniform. In particular, it is thought that by combining cases (1) and (2) above, that is, by using multiple hydrogen injection ports in combination, the hydrogen concentration distribution in the radial direction inside the blast furnace is made even more uniform.
２．水素ガスを２系統で供給した場合
シミュレーションを使用して、
（４）羽口本体の上部壁を貫通する水素吹込ポートと、羽口本体の下部壁を貫通する水素吹込ポートとの各々から熱風流路内へと水素を供給した場合（図７Ａ）
（５）参考として上記（２）の場合（図７Ｂ）
（６）羽口本体の上部壁を貫通する２本の水素吹込ポート（ここで、羽口本体の熱風流路出口を正面から見た場合において、一方の水素吹込みポートの吹出口の中心が羽口本体の開口の中心位置に対して左上の位置（真上から１５°となる位置）に存在し、かつ、他方の水素吹込みポートの吹き出し口の中心が羽口本体の開口の中心位置に対して右上の位置（真上から１５°となる位置）に存在する。）から熱風流路内へと水素を供給した場合（図７Ｃ）
の各々について、高炉内の羽口中心から１２ｍの高さ位置における炉径方向の水素濃度分布を確認した。供給される水素ガスの流量は、上記（４）、上記（６）の場合については２系統の合計で４２７０Ｎｍ３／ｈｒとし、上記（５）の場合については１系統のみで４２７０Ｎｍ３／ｈｒとした。図８Ａに上記（４）の場合における水素濃度分布、図８Ｂに上記（５）の場合における水素濃度分布、図８Ｃに上記（６）の場合における水素濃度分布を示す。
2. When hydrogen gas is supplied through two systems, use a simulation to...
(4) When hydrogen is supplied into the hot air flow path from both the hydrogen injection port that penetrates the upper wall of the tuyere body and the hydrogen injection port that penetrates the lower wall of the tuyere body (Figure 7A)
(5) For reference, the case of (2) above (Figure 7B)
(6) When hydrogen is supplied into the hot air passage from two hydrogen injection ports that penetrate the upper wall of the tuyere body (where, when the hot air passage outlet of the tuyere body is viewed from the front, the center of the outlet of one hydrogen injection port is located to the upper left (15° from directly above) relative to the center of the opening of the tuyere body, and the center of the outlet of the other hydrogen injection port is located to the upper right (15° from directly above) relative to the center of the opening of the tuyere body) (Figure 7C)
For each of these cases, the hydrogen concentration distribution in the radial direction of the furnace was confirmed at a height of 12 m from the center of the tuyere inside the blast furnace. The flow rate of the supplied hydrogen gas was set to 4270 Nm³ /hr for the two systems combined in the cases of (4) and (6) above, and to 4270 Nm³ /hr for only one system in the case of (5) above. Figure 8A shows the hydrogen concentration distribution in the case of (4), Figure 8B shows the hydrogen concentration distribution in the case of (5), and Figure 8C shows the hydrogen concentration distribution in the case of (6).
図８Ａ、８Ｂ及び８Ｃに示されるように、水素ガスを２系統で供給することで、水素ガスを１系統で供給する場合よりも、高炉の内部の炉径方向における水素濃度分布の偏りが小さくなることが分かる。As shown in Figures 8A, 8B, and 8C, supplying hydrogen gas through two separate systems reduces the bias in the hydrogen concentration distribution within the blast furnace in the radial direction compared to supplying hydrogen gas through a single system.
３．レースウェイにおける水素濃度分布
シミュレーションを使用して、レースウェイにおける水素濃度分布を確認したところ、上記（１）のように羽口本体の上部壁を貫通する水素吹込ポートから熱風流路内へと水素を供給した場合、レースウェイの上部空間における水素濃度が高くなり、上記（２）のように羽口本体の下部壁を貫通する水素吹込ポートから熱風流路内へと水素を供給した場合、レースウェイの下部空間における水素濃度が高くなる一方、上記（４）のように、２つの水素吹込ポートを併用した場合、レースウェイにおける水素の混合が良好なものとなることが分かった。すなわち、２つの水素吹込ポートを併用した場合、レースウェイからの送風と水素ガスの混合を促進することができ、高炉の内部における水素濃度が均一化するものと考えられる。
3. Hydrogen Concentration Distribution in the Raceway Using simulations, we confirmed the hydrogen concentration distribution in the raceway. We found that when hydrogen is supplied into the hot air flow path from a hydrogen injection port penetrating the upper wall of the tuyere body as described in (1) above, the hydrogen concentration in the upper space of the raceway increases. When hydrogen is supplied into the hot air flow path from a hydrogen injection port penetrating the lower wall of the tuyere body as described in (2) above, the hydrogen concentration in the lower space of the raceway increases. On the other hand, when two hydrogen injection ports are used in combination as described in (4) above, it was found that the mixing of hydrogen in the raceway is improved. In other words, it is thought that using two hydrogen injection ports in combination promotes the mixing of air blown from the raceway and hydrogen gas, resulting in a more uniform hydrogen concentration inside the blast furnace.
以上の結果から、以下の構成（i）～（iv）を備える高炉によれば、高炉の内部へと還元ガスを供給する場合に、高炉の内部の炉径方向における還元ガスの濃度分布の偏りを抑えることができるといえる。
（i）高炉の熱風羽口が、羽口本体と第１の還元ガス吹込ポートと第２の還元ガス吹込ポートとを有する。
（ii）前記羽口本体が、熱風流路を有する。
（iii）前記第１の還元ガス吹込ポートが、前記羽口本体の壁を貫通する。
（iv）前記第２の還元ガス吹込ポートが、前記第１の還元ガス吹込ポートとは異なる位置にて、前記羽口本体の壁を貫通する。
Based on the above results, it can be said that a blast furnace having the following configurations (i) to (iv) can suppress the bias in the concentration distribution of reducing gas in the radial direction inside the blast furnace when reducing gas is supplied into the blast furnace.
(i) The blast furnace tuyeres have a tuyere body, a first reducing gas injection port, and a second reducing gas injection port.
(ii) The tuyere body has a hot air passage.
(iii) The first reducing gas injection port penetrates the wall of the tuyere body.
(iv) The second reducing gas injection port penetrates the wall of the tuyere body at a different location from the first reducing gas injection port.
１００ 高炉
１０ 熱風羽口
１１ 羽口本体
１１ａ 熱風流路
１１ａｘ 開口
１２ 第１の還元ガス吹込ポート
１２ａ 流路
１２ａｘ 吹出口
１３ 第２の還元ガス吹込ポート
１３ａ 流路
１３ａｘ 吹出口
２０ 還元ガス供給源
２１ 還元ガス供給流路
100 Blast furnace 10 Hot air tuyeres 11 Tuyeres body 11a Hot air flow path 11ax Opening 12 First reducing gas injection port 12a Flow path 12ax Outlet 13 Second reducing gas injection port 13a Flow path 13ax Outlet 20 Reducing gas supply source 21 Reducing gas supply flow path
Claims (2)
前記熱風羽口が、
羽口本体と、
第１の還元ガス吹込ポートと、
第２の還元ガス吹込ポートと、
を有し、
前記羽口本体が、熱風流路を有し、
前記第１の還元ガス吹込ポートが、前記羽口本体の壁を貫通し、
前記第２の還元ガス吹込ポートが、前記第１の還元ガス吹込ポートとは異なる位置にて、前記羽口本体の壁を貫通し、
前記第１の還元ガス吹込ポートの吹出口及び前記第２の還元ガス吹込ポートの吹出口の各々が、前記熱風流路に面し、
前記第１の還元ガス吹込ポートの吹出口の中心の高さ位置Ｐ１が、前記羽口本体の開口の中心の高さ位置Ｐ２よりも上方に存在し、
前記熱風流路の下流側の開口の中心から前記第１の還元ガス吹込ポートの吹出口の中心までの距離が、５０ｍｍ以上３００ｍｍ以下であり、
前記第２の還元ガス吹込ポートの吹出口の中心の高さ位置Ｐ３が、前記羽口本体の開口の中心の高さ位置Ｐ２よりも下方に存在し、
前記熱風流路の下流側の開口の中心から前記第２の還元ガス吹込ポートの吹出口の中心までの距離が、５０ｍｍ以上３００ｍｍ以下であり、
前記第１の還元ガス吹込ポート及び前記第２の還元ガス吹込ポートから供給される還元ガスが、水素ガスを含む、
高炉。 A blast furnace having hot air tuyeres,
The aforementioned hot air nozzle
The tuyere body and
The first reducing gas injection port,
The second reducing gas injection port,
It has,
The tuyeres body has a hot air passage,
The first reducing gas injection port penetrates the wall of the tuyere body,
The second reducing gas injection port penetrates the wall of the tuyere body at a different position from the first reducing gas injection port,
The outlet of the first reducing gas injection port and the outlet of the second reducing gas injection port each face the hot air flow path,
The height position P1 of the center of the outlet of the first reducing gas injection port is above the height position P2 of the center of the opening of the tuyere body.
The distance from the center of the downstream opening of the hot air passage to the center of the outlet of the first reducing gas injection port is 50 mm or more and 300 mm or less.
The height position P3 of the center of the outlet of the second reducing gas injection port is lower than the height position P2 of the center of the opening of the tuyere body.
The distance from the center of the downstream opening of the hot air passage to the center of the outlet of the second reducing gas injection port is 50 mm or more and 300 mm or less.
The reducing gas supplied from the first reducing gas injection port and the second reducing gas injection port contains hydrogen gas.
Blast furnace.
前記高炉の熱風羽口を介して、前記高炉の内部へと、熱風を供給するとともに、
前記熱風羽口の羽口本体の壁を貫通する第１の還元ガス吹込ポートと、前記第１の還元ガス吹込ポートとは異なる位置にて前記羽口本体の壁を貫通する第２の還元ガス吹込ポートと、を介して、前記高炉の内部へと、還元ガスを供給すること、
を含み、
前記第１の還元ガス吹込ポートの吹出口及び前記第２の還元ガス吹込ポートの吹出口の各々から前記羽口本体の熱風流路へと還元ガスが供給され、
前記第１の還元ガス吹込ポートの吹出口の中心の高さ位置Ｐ１が、前記羽口本体の開口の中心の高さ位置Ｐ２よりも上方に存在し、
前記熱風流路の下流側の開口の中心から前記第１の還元ガス吹込ポートの吹出口の中心までの距離が、５０ｍｍ以上３００ｍｍ以下であり、
前記第２の還元ガス吹込ポートの吹出口の中心の高さ位置Ｐ３が、前記羽口本体の開口の中心の高さ位置Ｐ２よりも下方に存在し、
前記熱風流路の下流側の開口の中心から前記第２の還元ガス吹込ポートの吹出口の中心までの距離が、５０ｍｍ以上３００ｍｍ以下であり、
前記還元ガスが、水素ガスを含む、
高炉への還元ガス供給方法。 A method for supplying reducing gas to a blast furnace,
Hot air is supplied into the interior of the blast furnace through the hot air tuyeres of the blast furnace,
Reducing gas is supplied into the blast furnace via a first reducing gas injection port that penetrates the wall of the tuyere body of the hot air tuyere, and a second reducing gas injection port that penetrates the wall of the tuyere body at a different location from the first reducing gas injection port.
Includes,
Reducing gas is supplied from the outlet of the first reducing gas injection port and the outlet of the second reducing gas injection port to the hot air passage of the tuyere body.
The height position P1 of the center of the outlet of the first reducing gas injection port is above the height position P2 of the center of the opening of the tuyere body.
The distance from the center of the downstream opening of the hot air passage to the center of the outlet of the first reducing gas injection port is 50 mm or more and 300 mm or less.
The height position P3 at the center of the outlet of the second reducing gas injection port is lower than the height position P2 at the center of the opening of the tuyere body.
The distance from the center of the downstream opening of the hot air passage to the center of the outlet of the second reducing gas injection port is 50 mm or more and 300 mm or less.
The reducing gas includes hydrogen gas.
A method for supplying reducing gas to a blast furnace.
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