高爐操作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及從高爐的送風風口向爐內鼓入粉煤進行操作的高爐操作方法。
【背景技術】
[0002] 近年來，由二氧化碳排放量增加導致的全球變暖成為了問題，而抑制0)2的排放也 是鋼鐵行業的重要課題。近年的高爐使用了從爐頂部裝入的塊狀焦炭和從風口鼓入的粉煤 作為還原材料。對于抑制CO 2的排放而言，從通過預處理而產生的二氧化碳排放量之差考 慮，相比于從爐頂裝入的塊狀焦炭，使用經由風口向爐內鼓入的粉煤更有助于抑制CO 2的排 放。
[0003] -般來說，對于從風口鼓入的粉煤而言，在專利文獻1中，按照以粉煤比計每1噸 生鐵150kg/t以上的比例鼓入揮發成分為25質量％以下的粉煤。而且，在該情況下，為了 防止粉煤的燃燒效率降低，可以通過從噴槍（lance)同時供給粉煤及70體積％以上的氧來 謀求燃燒效率的提高。另外，在該專利文獻1中，提出了如下方法：在噴槍為單管的情況下， 從噴槍鼓入氧和粉煤的混合物；另一方面，在噴槍為雙重管的情況下，從內管鼓入粉煤，從 內管與外管之間鼓入氧。
[0004] 在專利文獻2中提出了如下方法：在減產操作（出鐵比1. 8以下）時通過使粉煤 比為150kg/t_p以上來降低燃燒效率的情況下，在使用揮發成分為28質量％以上的高揮發 成分粉煤的同時，將以固體熱容量和氣體熱容量之比表示的熱流比控制在〇. 8以下。
[0005] 現有技術文獻
[0006] 專利文獻
[0007] 專利文獻1 :日本特開2003-286511號公報
[0008] 專利文獻2 :日本特開2011-127176號公報
【發明內容】
[0009] 發明要解決的課題
[0010] 從風口向爐內鼓入的粉煤的作用是提供熱源及還原材料源。已知該粉煤的燃燒性 受到未燃煤粉（未燃焦化物）的影響。即，在高爐內發生了 C+C02=2C0所表示的溶損反 應，該反應量雖然根據操作而變化，但大約為80~100kg-C/t-p。作為該反應中消耗的C 源，認為是從爐頂裝入爐內的塊狀焦炭、燒結礦中含有的焦炭粉、粉煤的未燃煤粉。在該情 況下，根據比表面積（粒徑）之差，可認為這些C源中上述粉煤的未燃煤粉會被優先消耗。
[0011] 因此，在從風口鼓入的粉煤的燃燒性降低的情況下，鼓入爐內的未燃煤粉的量增 加，其發生上述溶損反應而被優先消耗，結果是本來應該被消耗的焦炭粉未被消耗而滯留 在爐內。該爐內滯留焦炭粉增加會引起高爐內的空隙率、平均粒徑降低，其結果是導致爐 內的通氣性變差。另外，已知焦炭的爐內產生粉量受到焦炭的冷強度（JIS.K. 2151 :轉鼓強 度）的影響較大。因此，對于高爐內的通氣性的評價而言，重要的是不僅要考慮從風口鼓入 的粉煤的燃燒性，還要同時考慮從爐頂裝入的塊狀焦炭的性狀。
[0012] 另外，對于上述專利文獻1公開的技術而言，使用揮發成分為25質量％以下的粉 煤作為從風口鼓入的粉煤，在粉煤比：150kg/t-p以上的條件、也就是粉煤的燃燒效率降低 的條件下進行操作時，通過在從噴槍鼓入粉煤的同時供給氧，特別是使鼓入粉煤用輸送氣 體中的氧濃度為70體積％以上，能夠提高燃燒效率，從而實現爐內通氣性的改善。但是，已 知對于燃燒效率而言，有時即使是相同揮發成分（25質量％以下）的粉煤，根據其粒度、送 風溫度的不同，即使輸送氣體中的氧濃度為70體積％以上燃燒效率也沒有提高，反而在輸 送氣體的氧濃度不在70體積％以上時能夠保持較高的燃燒效率。
[0013] 另外，關于高爐內的通氣性，即使粉煤的燃燒效率稍有降低，如果從爐頂裝入塊狀 焦炭的強度較大，則對于通氣性的不良影響就較小。因此，對于上述專利文獻1而言，存在 以下問題：根據鼓入用粉煤、爐頂裝入用塊狀焦炭的性狀、送風條件的不同，有時不能發揮 效果，反之，有時由于效果過度而使成本增高。
[0014] 另外，近年來從進一步降低排放CO2的要求考慮，例如，期望使粉煤比為170kg/t_p 以上。但是，對于粉煤比為170kg/t_p以上的高粉煤比操作而言，如上述專利文獻1所記載， 即使從雙重管噴槍的內管鼓入粉煤，并從內管與外管之間鼓入氧，燃燒溫度也已飽和，燃燒 效率不會提高。而且，插入鼓風管內的鼓風噴槍暴露于1000~1200°C的熱風中，因此如上 述專利文獻1所記載，使用單管噴槍供給高濃度的氧與粉煤的混合物從安全性方面也是不 現實的。
[0015] 另外，對于上述專利文獻2而言，在減產操作時通過使粉煤比為150kg/t_p以上 來降低燃燒效率的情況下，通過使用揮發成分為28質量％以上的高揮發成分的粉煤，同時 將以固體熱容量和氣體熱容量之比所表示的熱流比控制在〇. 8以下，可謀求粉煤的有效燃 燒。但是，在該情況下，為了降低熱流比，使氧富集率降至2. 0體積％以下，優選降至1. 5體 積％，這意味著粉煤的燃燒效率降低，因此根據送風條件（送風溫度）、粉煤性狀（粒度）而 將揮發成分設定為28質量％以上，也有無助于燃燒效率的改善的情況。
[0016] 本發明是為了解決現有技術中的上述問題而開發的。即，本發明的目的在于提出 一種高爐操作方法，該方法即使在使粉煤比為150kg/t_p以上進行操作時，也能通過使該 粉煤的燃燒溫度升高而提高生產率并降低〇) 2的排放。
[0017] 解決問題的方法
[0018] 為了解決上述課題而開發的本發明提供一種高爐操作方法，該方法是經由噴槍從 送風風口向高爐內以150kg/t-p以上的鼓入量進行粉煤鼓入的高爐的操作方法，該方法包 括：
[0019] 在下述a、b、c這3個條件中的2個以上條件下進行操作時，經由噴槍向所述爐內 鼓入粉煤并同時鼓入氧，并且在此時使用氧濃度為60體積％~97體積％的氣體作為該粉 煤的鼓入用輸送氣體，
[0020] a、從爐頂裝入的塊狀焦炭的JIS-K2151中規定的強度（DI15° 15)為87%以下，
[0021] b、從風口鼓入的粉煤中粒徑74 ym以下者的重量比率為60質量％以下，且該粉煤 的平均揮發成分為25質量％以下，
[0022] c、從風口鼓入的送風溫度為IKKTC以下。
[0023] 需要說明的是，在本發明的高爐操作方法中，更優選的技術方案如下：
[0024] (1)所述塊狀焦炭的強度（DI15°15)為85%以下時，使用氧濃度為70體積％~97 體積％的氣體作為所述輸送氣體；
[0025] (2)所述塊狀焦炭的強度（DI15015)為83%以下時，使用氧濃度為80體積％~97 體積％的輸送氣體作為所述輸送氣體；
[0026] (3)所述塊狀焦炭的強度（DI15015)為78%以上；
[0027] (4)粒徑為74ym以下的粉煤的重量比率為30質量％以上；
[0028] (5)所述送風溫度為900°C以上；
[0029] (6)所述粉煤的鼓入量為300kg/t_p以下。
[0030] 發明的效果
[0031] 根據本發明的高爐操作方法，在粉煤的燃燒效率降低的條件下，考慮到爐頂裝入 塊狀焦炭的強度，同時對高爐內的通氣性進行綜合判斷，謀求從風口鼓入的粉煤的燃燒效 率的提高，因此能夠有效地實現生產率提高及CO 2排放的減少。即，根據本發明，由從風口 鼓入的粉煤量、性狀（粒度、揮發成分量）及送風溫度等來判定粉煤的燃燒效率，且由粉煤 的燃燒效率和使用的塊狀焦炭的強度對通氣性進行綜合判斷，由此，能夠將粉煤的燃燒效 率設定在最優的范圍內。其結果，能夠一直有效地保持粉煤的燃燒效率，而且使爐內的通氣 性穩定，結果能夠實現生產率提高和CO 2排放的減少。
【附圖說明】
[0032] 圖1是采用本發明方法的高爐的示意圖。
[0033] 符號說明
[0034] 1 ?高爐
[0035] 2.鼓風管
[0036] 3?風口
[0037] 4?噴槍
[0038] 5.回旋區
【具體實施方式】
[0039] 圖1是示意性地示出采用本發明的高爐操作方法的高爐的圖。如圖所示，在高爐1 的風口 3后方連接有用于吹送熱風的鼓風管（送風管）2,噴槍4以朝向爐內的方向插入該 鼓風管2中。在所述風口 3的熱風吹送方向的前方認為存在被稱為回旋區5的燃燒空間， 該燃燒空間也是焦炭堆積層，在該燃燒空間主要進行鐵礦石的還原。雖然在圖中只有1支 噴槍4被插入到鼓風管2中，但通常沿著爐的周圍設置的多根鼓風管2中分別插入有噴槍 4。另外，每1根該鼓風管的噴槍數量不限定于1支，也可以設置2支以上。作為該噴槍的 結構，可以是單管噴槍、多重管噴槍、將多根鼓入管捆扎而成的管束型噴槍。
[0040] 通常，從插入鼓風管2內的噴槍4鼓入的粉煤經由風口 3到達高爐內的所述回旋 區5內，在這里，從爐頂裝入的塊狀焦炭與其中含有的揮發成分及固定碳一起燃燒，從而有 助于升溫。另外，將未燃盡而殘留的被稱為焦化物的碳與灰分的聚集體作為未燃焦化物從 回旋區5排出回旋區外。該焦化物以固定碳為主要成分，在發生燃燒反應的同時，還發生被 稱為碳溶解反應的反應。
[0041] 另外，對于從噴槍4鼓入到鼓風管2和風口 3的粉煤而言，揮發成分較多者一方面 促進著火燃燒，增加燃燒量，提高粉煤的升溫速度和最高溫度，另一方面隨著該粉煤的分散 性和溫度的提高，焦化物的反應速度也加快。即，隨著揮發成分的氣化膨脹，粉煤擴散開來， 同時促進了揮發成分的燃燒，這時的燃燒熱會使粉煤更加快速被加熱而升溫。由此，例如， 粉煤在靠近爐壁的位置會高效地燃燒。另外，可以認為對于JIS-K2151中規定的塊狀焦炭 強度（DI 15°15)〔％〕而言，塊狀焦炭強度（DIim15)〔％〕越大，爐內的焦炭粉的比例越少，例 如，焦炭粉在爐芯部的堆積量減少。
[0042] 以下，進行操作試驗，對本發明適合的高爐操作條件進行了研究，對其結果進行說 明，所述操作試驗是在爐內容積5000m 3的高爐中，改變爐頂裝入塊狀焦炭的強度（DI 15°15) 〔％〕、粉煤量、粉煤性狀（粒度、揮發成分）、送風溫度，對通氣性進行評價。
[0043] 在該操作試驗中，控制送風量使得出鐵量恒定為10000t/d，比較了各個條件下此 時的通氣性。需要說明的是，該通氣性的值