高爐還原劑吹入裝置和使用該裝置的高爐作業方法
2023-04-23 04:53:06 2
專利名稱:高爐還原劑吹入裝置和使用該裝置的高爐作業方法
技術領域：
本發明涉及從高爐風口部(tuyere)單獨吹入氣體還原劑或和其它還原劑一起吹入氣體還原劑的還原吹入裝置和使用該裝置的高爐作業方法。
背景技術：
在高爐作業中，作為昂貴的焦炭(coke)的替代品，通常從風口吹入廉價且燃燒性(combustibility)好的燃料(微粉碳、石油、石腦油)，特別是從風口吹入天然氣等燃料氣體(fuel gas)，就這些狀況已知以下方法。
(1)一種高爐作業方法，其目的在於，當即使以170kg/t以上吹入微粉碳時，也確保其燃燒性，較高地保持其和焦炭的置換率(replacementratio)，並維持生產量、燃料比(fuel rate)，其特徵在於，在微粉碳吹入位置的外側(靠近操作者一側)吹入燃料氣體(參考特開平4-268003號公報)。
(2)一種高爐作業方法，其目的在於，實現大量吹入合成樹脂(plastics)，其特徵在於，從設置在風口部送風支管上的補助燃料吹入噴嘴吹入天然氣等補助燃料，同時，從設置在比該補助燃料吹入位置還位於送風的上遊側的噴嘴(nozzle)吹入合成樹脂粒(參考特開2000-178614號公報)。
而且，關於微粉碳吹入作業，提出了設定最佳吹入管位置的方法，在該位置，即使大量吹入微粉碳，也不會使高爐爐下部爐壁部的熱負荷增大，並且，能防止微粉碳吹入管熔損。
該吹入管位置設定方法是微粉碳吹入管位置設定方法，在該方法中，使微粉碳吹入管貫穿與高爐風口連接的熱風吹入用吹管(blowpipe)的壁，使該吹入管的前端向該吹管內突出，從高爐風口同時吹入從上述吹入管吹入的微粉碳和在上述吹管內流動的熱風。設定上述吹入管的配置位置的原則是，使從高爐風口和吹管的邊界位置到上述吹入管前端的距離(以下有時稱為吹入管位置)L(mm)滿足下述(1)式(參考特開平8-134518號公報)。
0.22×[PCR]+48.2≤L≤1017.3-1.33×[PCR]-14.7×[VM]…(1)其中，[PCR]微粉碳吹入量(kg/生鐵t)[VM]微粉碳中揮發成分含有率(％)在特開平4-268003號公報中公開的高爐作業方法中，主要著眼於使微粉碳吹入量增多，吹入燃料氣的目的在於促進微粉碳熱分解。
因而，本申請的燃料氣等和微粉碳同樣用作還原劑，這在本質上是不同的。
而且，特開2000-178614號公報中記載的方法的主要目的在於實現大量吹入合成樹脂，為了實現這個目的，規定了合成樹脂吹入位置和補助燃料吹入位置的相對關係。
這樣，在特開平4-268003號公報、特開2000-178614號公報中，雖然公開了從風口吹入天然氣等的技術，但並沒有言及其前提是將天然氣等作為和微粉碳等同樣的還原劑，及提出此時的技術問題和其解決方案，不是公開了指出這種技術問題及其解決手段的現有技術。
本發明公開了在從高爐風口吹入作為氣體還原劑的天然氣等時具體的技術問題及其解決方案。
由於天然氣等燃燒性高，當從高爐風口吹入時，在吹管的中間吹入時，吹入的天然氣等劇烈燃燒，氣體體積增大，其結果是，在吹管內產生壓損(pressure drop)。當產生壓損時，向高爐內的送風量不得不降低，產生生產性下降等重要問題。為了避免該問題，必須使送風能力變大，但增大送風能力會增加運行成本(running cost)，而且，因壓損程度不同還產生送風機(ventilator)能力不足的問題。
而且，當天然氣等在吹管內燃燒時，其熱量被冷卻風口和吹管周圍的冷卻裝置(cooling system)奪取，由此，熱量浪費了。而且，冷卻裝置的冷卻效率也變低了。
當從風口吹入天然氣等氣體還原劑時，從吹入管吹入的民用燃氣(city gas)瞬時燃燒。因此，高爐內的迴旋區(raceway)內的最高溫度位置(以下僅稱為「爐內最高溫度位置」)比只吹入微粉碳時還要向爐壁側移動，高爐爐壁溫度升高，存在從爐壁的熱損增大的問題。
通常，當爐壁溫度升高時，要加強爐壁冷卻，當這樣時熱效率將降低。雖然吹入民用燃氣目的在於低還原劑比的作業，但只要沒有解決高爐爐壁溫度上升問題，就難以實現低還原劑比作業。
在這方面，在特開平4-268003號公報、特開2000-178614號公報中，雖然吹入了天然氣等氣體還原劑，但只規定了微粉碳吹入管或合成樹脂吹入管與氣體還原劑吹入管的相對位置，對於爐內最高溫度位置也沒有任何涉及。
另一方面，在特開平8-134518號公報中，雖然考慮了爐內最高溫度位置，但在特開平8-134518號公報中，止於僅吹入微粉碳的考慮，對於氣體還原劑的吹入沒有任何涉及。
如上，由於從風口吹入氣體還原劑，從而爐內最高溫度位置的移動所造成高爐爐壁溫度上升的問題，在現有技術中也沒有任何解決方案。
發明內容本發明目的在於，提供即使從高爐風口吹入作為氣體還原劑的天然氣等時，也不會產生壓損且能降低焦炭比(coke rate)的高爐還原劑吹入裝置及使用該裝置的高爐作業方法。
而且，本發明目的在於，提供當從風口吹入氣體還原劑時，能抑制高爐爐壁溫度上升的還原劑吹入裝置及高爐作業方法。
(1)本發明的高爐還原劑吹入裝置，是從高爐風口吹入氣體還原劑的還原劑吹入裝置，其特徵在於，氣體還原劑的吹入口設置在上述高爐風口的爐內側前端部附近。
另外，所謂高爐風口的爐內側前端部附近是指，不會產生因氣體體積增大所引起的壓損的位置，所述氣體氣體增大是由從氣體還原劑的吹入口吹入的氣體還原劑在風口或吹管內燃燒所造成的。
(2)而且，本發明的高爐還原劑吹入裝置，是從高爐風口吹入氣體還原劑的還原劑吹入裝置，其特徵在於，具有吹入氣體還原劑的氣體還原劑吹入管，該氣體還原劑吹入管的吹入口配置在上述高爐風口的爐內側端部附近。
(3)而且，本發明的高爐還原劑吹入裝置，其特徵在於，氣體還原劑吹入位置配置在從上述高爐風口的爐內側前端部向爐外側0～50mm的範圍內。
(4)而且，在上述(1)～(3)中記載的高爐還原劑吹入裝置中，其特徵在於，具有固體還原劑吹入管，該固體還原劑吹入管的吹入口配置在相對於氣體還原劑吹入管的吹入口的送風方向上遊側。
(5)而且，在上述(4)記載的高爐還原劑吹入裝置中，其特徵在於，在送風通路內，固體還原劑吹入管和氣體還原劑吹入管交叉配置。
(6)而且，在上述(4)或(5)記載的高爐還原劑吹入裝置中，其特徵在於，固體還原劑吹入管的吹入口配置在從高爐風口的爐內側前端部向爐外側50～200mm的範圍內。
(7)而且，在上述(2)～(6)中記載的高爐還原劑吹入裝置中，其特徵在於，氣體還原劑吹入管具有彎折部或彎曲部。
(8)而且，本發明的高爐還原劑吹入裝置，是從高爐風口至少吹入氣體還原劑的還原劑吹入裝置，其特徵在於，具有風口和氣體還原劑入口，所述風口設置為從高爐內壁面向爐內側突出長度(distancebetween tuyere tip and furnace wall)350～600mm，所述氣體還原劑吹入口設置在該風口的爐內側前端部附近。
另外，所謂高爐風口的爐內側前端部附近是指，不會產生因氣體體積增大所引起的壓損的位置，所述氣體氣體增大是由從氣體還原劑的吹入口吹入的氣體還原劑在風口或吹管內燃燒所造成的。
(9)而且，是從高爐風口至少吹入氣體還原劑的還原劑吹入裝置，其特徵在於，具有風口和氣體還原劑入口，所述風口設置為從高爐內壁面向爐內側突出長度350～400mm，所述氣體還原劑吹入口設置在該風口的爐內側前端部附近。
通過設置在從高爐內壁面向爐內側突出長度350～400mm，即使在從風口吹入民用氣等氣體還原劑時，通過防止爐內最高溫度位置向爐內側移動，能抑制高爐爐壁的溫度上升，同時，能儘可能地防止風口前端的缺損。
(10)而且，是從高爐風口至少吹入氣體還原劑的還原劑吹入裝置，其特徵在於，具有風口和吹入氣體還原劑的氣體還原劑吹入管，所述風口設置為從高爐內壁面向爐內側突出長度350～600mm，所述氣體還原劑吹入管的吹入口設置在上述風口的爐內側前端部附近。
(11)而且，是從高爐風口至少吹入氣體還原劑的還原劑吹入裝置，其特徵在於，具有風口和吹入氣體還原劑的氣體還原劑吹入管，所述風口設置為從高爐內壁面向爐內側突出長度350～400mm，所述氣體還原劑吹入管的吹入口設置在上述風口的爐內側前端部附近。
(12)而且，在上述(10)或(11)的還原劑吹入裝置中，其特徵在於，氣體還原劑吹入管的吹入口配置在從風口前端向爐外側0～25mm的範圍內。
(13)而且，本發明的高爐作業方法的特徵在於，使用上述(1)～(12)中任一項記載的還原劑吹入裝置，且從該氣體還原劑吹入裝置吹入氣體還原劑。
圖1本發明一實施方式的還原劑吹入裝置的說明圖。
圖2用於本發明實施例的試驗爐的說明圖。
圖3實施例1中比較例的實驗結果的曲線圖。
圖4實施例1中比較例的實驗結果的曲線圖。
圖5表示實施例1中壓損變化率和民用燃氣吹入位置的關係的曲線圖。
圖6表示實施例6中灰塵捕集量和微粉碳吹入位置的關係的曲線圖。
圖7表示實施例6中壓損和微粉碳吹入位置的關係的曲線圖。
圖8本發明一實施方式的還原劑吹入裝置的說明圖。
圖9表示本發明一實施方式的檢驗結果的曲線圖。
圖10表示不吹入民用燃氣時爐內最高溫度位置的曲線圖。
圖11表示已有例中吹入民用燃氣時爐內最高溫度位置的曲線圖。
圖12風口向爐內的突出長度L的說明圖。
圖13風口缺損的說明圖。
圖14表示風口突出長度L和風口缺損長度La、Lb的關係的曲線圖。
圖15本發明其它實施方式的氣體還原劑吹入裝置。
圖16本發明其它實施方式的固體還原劑吹入裝置。
(標號說明)1風口、1a風口爐內側端部、3吹管、5氣體還原劑吹入管、5a氣體還原劑吹入口、7固體還原劑吹入管、7a、固體還原劑吹入口。
具體實施方式(實施方式1)圖1是本實施方式的高爐還原劑吹入裝置的主要部分的說明圖。
本實施方式的還原劑吹入裝置為，在和高爐風口1連接的吹管3內，設置吹入作為氣體還原劑的民用燃氣的氣體還原劑吹入管5和吹入作為固體還原劑的微粉碳的固體還原劑吹入管7，使兩者交叉設置。
另外，民用燃氣主要是液化天然氣，並添加了增燃用液化丙烷氣，使用的氣體的發熱量調整為11000±100kcal/m3。
氣體還原劑吹入管5從吹管3的周向壁朝向吹管3的中心斜著插入，在吹管3的中心附近彎折成和吹管3的軸線平行的方向。而且，位於氣體還原劑吹入管5前端的氣體還原劑吹入口5a配置在從風口爐內側前端部1a向爐外側後退25mm的位置。
設置固體還原劑吹入管7，和氣體還原劑吹入管5同樣地從吹管3的周向壁朝向吹管3的中心斜著插入。而且，位於固體還原劑吹入管7前端的固體還原劑吹入口7a比與氣體還原劑吹入管5交叉的位置向爐內側延伸一些，且配置在比位於氣體還原劑吹入管5前端的氣體還原劑吹入口5a的爐外側。
氣體還原劑吹入管5的後端側與供給民用燃氣的民用燃氣供給管連接，從未圖示的民用燃氣供給裝置向民用燃氣供給管提供規定壓力、規定量的民用燃氣。
而且，固體還原劑吹入管7的後端側與氣流輸送由未圖示的微粉碳製造裝置製造的微粉碳的微粉碳氣流輸送管連接。
在上述構成的還原劑吹入裝置中，由氣體還原劑吹入管5吹入規定量的民用燃氣，並且，由固體還原劑吹入管7吹入規定量的微粉碳。吹入的民用燃氣和微粉碳作為還原劑代替焦炭發揮作用。
而且，在本實施方式中，由於位於氣體還原劑吹入管5前端的氣體還原劑吹入口5a配置在風口爐內側前端附近，具體的說在從風口前端部1a向爐外側後退25mm的位置，因而從氣體還原劑吹入管5吹入的民用燃氣在吹管3和風口內不會燃燒，供給爐內且在爐內燃燒而成為還原性氣體。
另外，在上述實施方式中，雖然示出了位於氣體還原劑吹入管5前端的氣體還原劑吹入口5a的位置配置在從風口爐內側前端1a向爐外側後退25mm的例子，但本發明不限於此，位於氣體還原劑吹入管5前端的氣體還原劑吹入口5a的位置只要是不會發生壓損的位置即可，所述壓損由從氣體還原劑吹入管5吹入的民用燃氣在吹管3或風口1內燃燒造成的氣體體積增大所導致。具體地，優選配置在從風口爐內側前端1a向爐外側0～50mm的範圍內。而且，更好是配置在從風口前端位置向爐外側0～25mm的範圍內。
另外，之所以將氣體還原劑吹入管的爐外側的極限位置設定為距風口爐內側前端50mm處，是因為，通過將氣體還原劑吹入管的民用燃氣吹入位置從風口爐內側前端逐漸地向爐外側移動，試驗測量壓損變化率(壓損變化率＝民用燃氣吹入後壓損/民用燃氣吹入前壓損)，其結果表明，在距風口爐內側前端50mm的位置，壓損變化率急劇上升。在後述的實施例中會詳細說明具體情況。
在上述實施方式中，作為氣體還原劑吹入手段，示出了從吹管3的周壁插入的氣體還原劑吹入管5，但本發明不限於此，如圖15所示，也可以在風口設置通氣通道來吹入氣體還原劑。
而且，在吹入多種固體還原劑時，也可以如圖1 6所示，使固體還原劑吹入管為雙層管或三層管以上的多層管，從一個位置吹入2種以上的固體還原劑a、b。這樣，能夠提高固體還原劑的吹入效率。
(實施方式2)在上述實施方式1中，關於固體還原劑吹入管7的配置，雖然固體還原劑吹入口7a比氣體還原劑吹入口5a還位於爐外側，但沒有示出具體的範圍。
在該實施方式2中，在下面討論了固體還原劑吹入口7a的最佳配置位置，同時示出了其具體的範圍。
由於固體還原劑的比熱比氣體還原劑高，升溫速度慢。因此，固體還原劑吹入口配置在比氣體還原劑吹入口更遠離風口前端的爐外側，這使固體還原劑在吹管內的預熱時間變長，在高爐內的燃燒性提高。
另一方面，當預熱時間短時，在高爐內的燃燒性降低，在還原劑比不下降的同時，會使未燃固體還原劑在焦炭填充層內發生堵塞，則會產生通氣性變差的問題。
另一方面，當使固體還原劑吹入口的位置向爐外側後退時，預熱時間變長，當後退一定距離以上時，固體還原劑在吹管或風口內就會燃燒。當固體還原劑在吹管或風口內燃燒時，產生壓損，向高爐內的送風量減少，會產生還原效率低等重要問題。
這樣，雖然為了充分預熱可以使固體還原劑吹入口的位置從風口爐內側前端更多地後退到爐外側，但另一方面，由於當過度後退時會產生壓損問題，因此善於取得該平衡是很重要的。
但是，在過去，取得這種平衡非常難，為了避免固體還原劑在吹管或風口內燃燒產生壓損這一更重要的問題，允許產生一些未燃的問題，固體還原劑吹入口配置在從風口前端向爐外側50～150mm的範圍內。
因此，在本實施方式2中，以實施方式1示出的氣體還原劑吹入口配置在從風口前端向爐外側0～50mm的新設計結構為前提，討論固體還原劑吹入口的最佳位置範圍。
其結果是，如果以氣體還原劑吹入口配置在從風口前端向爐外側0～50mm為前提，當固體還原劑吹入口的位置配置在距風口前端200mm範圍內時，能保持固體還原劑在爐內的高燃燒性，同時也看不出來會產生由固體還原劑在吹管或風口內燃燒所造成的壓損問題。
從而，本實施方式2的還原劑吹入裝置是，圖1所示氣體還原劑吹入口5a配置在從風口前端向爐外側0～50mm的範圍內，並且固體還原劑吹入口7a配置在從風口前端向爐外側200mm的範圍內。
而且，更好的是，固體還原劑吹入口7a配置在從風口前端向爐外側75～200mm的範圍內。
上述範圍為最佳範圍的理由如下。
由於在風口前端附近吹入氣體還原劑，通過氣體還原劑的助燃作用，固體還原劑在爐內的未燃部分變少。也就是，固體還原劑吹入口7a的位置即使在從風口前端向爐外側50mm程度處，由於在風口前端附近吹入的氣體還原劑的助燃作用，也不會大量產生未燃部分，不會產生通氣性(permeability)變差的問題。
而且，當固體還原劑吹入口7a的位置在從風口前端向爐外側200mm處時，雖然固體還原劑充分預熱，在爐內的燃燒性進一步提高，但恐怕有如上述的固體還原劑在吹管或風口內燃燒所造成的壓損問題。
但是，由於在風口前端附近吹入氣體還原劑，在氣體還原劑吹入口5a附近，藉助於在爐內風口附近的氣體還原劑的燃燒和在風口前端附近的不產生壓損程度的氣體還原劑的燃燒，即使消耗熱風中的氧而充分預熱的固體還原劑通過風口前端附近，也不會在固體還原劑上引起產生壓損的燃燒。
另外，關於固體還原劑吹入口7a配置在從風口前端向爐外側200mm範圍內時的具體效果，將在下面的實施例6中進行證實。
(實施方式3)而且，為了解決爐內最高溫度位置移動所造成的高爐爐壁溫度上升的問題，發明人使用模擬高爐的焦炭填充型試驗燃燒爐，就吹入民用燃氣時爐內最高溫度位置移動程度進行了考察。
如圖2所示，焦炭填充型試驗燃燒爐(experimental combustionfurnace equipped with coke packed bed)10是爐內高度為1000mm，爐內進深為600mm的矩形爐，爐壁10a上有一條風口11。熱風吹入用吹管13與風口11連接，在吹管13上設置有測量吹管內壓力的入口側壓力計15。而且，在爐上部設置有焦炭裝入口17和排氣口19，在排氣口上設置有測量排氣壓力的出口側壓力計21。
而且，吹管13上設置有氣體還原劑吹入管和微粉碳吹入管。在焦炭填充型試驗燃燒爐10中，可以適當地改變氣體還原劑吹入管和固體還原劑吹入管各自的設置位置以及風口的位置。
在上述結構的焦炭填充型試驗燃燒爐10中，和高爐同樣地從風口吹入熱風，同時吹入微粉碳和作為氣體還原劑的民用燃氣，使爐內的焦炭燃燒。
首先，只吹入微粉碳，測量此時爐內氣體溫度。其結果示於圖10中。在圖10中，橫軸是從風口前端向爐內側的距離，縱軸表示氣體組成和氣體溫度。
如圖10所示可知，當不吹入民用燃氣時，爐內最高溫度位置是距風口前端約500mm處的位置。
接著，對吹入民用燃氣的情況進行同樣的試驗。其結果示於圖11中。另外，民用燃氣的燃燒性高，吹入後直接燃燒。因此，當民用燃氣吹入位置在吹管內時，通過民用燃氣燃燒所造成的氣體體積增加，會產生壓損。因此，民用燃氣吹入位置形成在風口前端附近。另外， 此處所謂的壓損是指用入口側壓力計15測量的入口側壓力和用出口側壓力計21測量的出口側壓力之差。另外，在實驗中使用的民用燃氣的組成為甲烷氣88.5體積％、乙烷氣4.6體積％、丙烷氣5.4體積％、丁烷氣1.5體積％，卡路裡為11800kcal/kg。
如圖11所示可知，當吹入民用燃氣時，爐內最高溫度位置為距風口前端約400mm處的位置。
比較圖10和圖11可知，通過吹入民用燃氣，爐內最高溫度位置向爐外側移動約100mm。由於民用燃氣吹入位置決定了爐內最高溫度位置，在吹入民用燃氣的情形，為了使爐內最高溫度位置退回到和不吹入民用燃氣時同樣的位置，使民用燃氣的吹入位置向爐內側移動100mm即可。
但是，當僅使民用燃氣吹入管越過風口前端向爐內延伸時，管會直接熔損掉。
為了防止該情況，發明人使風口向爐內側的突出長度增長，如果將管設置在其中，則能防止管的熔損並可向爐內側移動管的前端。
如上，在吹入民用燃氣的情況下，為了解決爐內最高溫度位置向爐內側移動所造成的高爐爐壁溫度上升的問題，使民用燃氣的吹入位置向爐內側移動100mm即可，即移動吹入民用燃氣所造成的上述移動量。
發明人進一步考察注意到，從防止高爐爐壁溫度上升的觀點出發，希望使爐內最高溫度位置比只吹入微粉碳的情況還要向爐內側移動。
不過，為了使爐內最高溫度位置進而向爐內側移動，必須使民用燃氣的吹入位置向爐內側移動，在這種情況下，將會使風口進一步突出於爐內側。當風口進一步向爐內側突出時，認為焦炭和爐渣等爐內物的影響會造成風口的損耗。因此，不能使風口任意地向爐內側突出。
在此，為了從風口缺損狀況怎樣變化的觀點出發，調查使風口向爐內側突出時的影響，發明人進行了以下作業實驗。
1)試驗方法(1)準備表1所示條數的下述表1示出的不同爐內突出長度的風口，並設置在高爐上。另外，如圖12所示，所謂爐內突出長度L是指，將風口30設置在高爐上的狀態下，從高爐爐內壁面31到風口爐內側前端30a的距離。
表1
(2)在設置3個月後取下風口，如圖13所示，測量風口前端的風口上部缺損長度La和風口下部缺損長度Lb。
2)試驗結果圖14是表示風口突出長度L和風口缺損長度La、Lb的關係的曲線圖，橫軸表示爐內突出長度L，縱軸表示風口前端缺損長度。
如圖14所示可知，當增長爐內突出長度L時，風口下部缺損長度Lb幾乎沒有變化，與此相對，風口上部缺損長度La在爐內突出長度L超過600mm時急劇增加。
當風口在爐內突出長度L超過600mm時，風口上部缺損長度La急劇增加的理由考慮如下。
認為風口前端的缺損由兩種原因造成的，一種是迴旋區部的焦炭迴旋造成的磨損，一種是由爐內滴下鐵水造成的熔損。當向爐內的突出長度L較短時，由於焦炭的迴旋造成的磨損佔大部分，風口上下部的缺損長度沒有大的變化。但是，認為當突出長度L超過600mm時，風口上部受到滴下鐵水的影響，由熔損造成的缺損長度急劇增加。
如圖12、圖13所示，在風口的內部設置有冷卻管33，管內流動著冷卻水。因此，當缺損到達冷卻管33時，冷卻管33損壞，水將會浸入爐內，因此，該風口30已經不能使用了。因而，可以認為直到缺損到達冷卻管33的時間為風口壽命。
當這樣考慮時，風口突出長度L超過600mm會使風口壽命明顯變短，同時，作業中發生冷卻管33損壞而水浸入到爐內的故障的危險性變高。
因而，從風口壽命和防止由冷卻管損壞造成的爐內故障的觀點出發，可以說應將風口突出長度L設定為600mm以下。
而且，和單獨吹入微粉碳相比，為了使爐內最高溫度位置進一步向爐內側移動，並進一步降低爐壁的熱損失，將實現低還原劑比作業，也可以在從高爐內壁面2向爐內側600mm以下的範圍內進一步增長風口的突出長度L。如果風口突出長度L在600mm以下範圍內，如前所述，風口壽命不會變得極短，因此能夠供於實用。
根據下述理由，更好是設為350～400mm。
在下述實施方式中，示出了使用從高爐內壁面2向爐內側的突出長度L設為400mm的風口的例子。由於氣體還原劑吹入管5用於配置在爐內側，風口中從高爐內壁面2向爐內側的突出長度L不一定是400mm，只要增加吹入民用燃氣所造成的爐內最高溫度位置的移動量的突出長度就可以了。按照發明人的考察，由於吹入民用燃氣造成的爐內最高溫度位置的移動量是50～100mm，因此風口突出長度比通常要長50～100mm，在350～400mm範圍內就可以了。
圖8是本發明實施方式的高爐還原劑吹入裝置的主要部分的說明圖。
本實施方式的氣體還原劑吹入裝置是從高爐風口吹入微粉碳和氣體還原劑的還原劑吹入裝置，具有從高爐內壁面2向爐內側的突出長度L設定為400mm的風口1，在與風口1連接的吹管3內，吹入作為氣體還原劑的民用燃氣的氣體還原劑吹入管5、和吹入作為固體還原劑的微粉碳的固體還原劑吹入管7兩者交叉設置。
風口的從高爐內壁面2向爐內側的突出長度L設定為400mm，這是因為，通常風口的從高爐內壁面2向爐內側的突出長度L為約300mm，因此，通過使風口1向爐內側的突出長度加長僅100mm，即加長吹入民用燃氣造成的最高溫度位置的移動量，民用燃氣吹入位置能夠向爐內側移動100mm。
氣體還原劑吹入管5從吹管3的周向壁斜著朝向吹管3的中心插入，並在吹管3的中心附近彎折成和吹管3的軸線平行的方向。而且，氣體還原劑吹入管5的前端部5a配置在和風口爐內側前端部1a相同的位置。
和氣體還原劑吹入管5同樣地，從吹管的周向壁斜著朝向吹管3的中心插入設置固體還原劑吹入管7。而且，位於固體還原劑吹入管7前端的固體還原劑吹入口7a比和氣體還原劑吹入管5交叉的位置還向爐內側延伸一些，且配置在位於氣體還原劑吹入管5前端的氣體還原劑吹入口5a的爐外側。
氣體還原劑吹入管5的後端側與供給民用燃氣的民用燃氣供給管連接，從未圖示的民用燃氣供給裝置向民用燃氣供給管提供規定壓力、規定量的民用燃氣。
而且固體還原劑吹入管7的後端側與氣流輸送由未圖示的微粉碳製造裝置製造的微粉碳的微粉碳氣流輸送管連接。
在上述構成的還原劑吹入裝置中，由氣體還原劑吹入管5吹入規定量的民用燃氣，並且，由固體還原劑吹入管7吹入規定量的微粉碳。吹入的民用燃氣和微粉碳作為還原劑能代替焦炭起作用。
而且，在本實施方式3中，由於配備了從高爐內壁面2向爐內側的突出長度L設定為400mm的風口1，且位於氣體還原劑吹入管5前端的氣體還原劑吹入口5a配置在風口爐內側前端附近，因此，位於氣體還原劑吹入管5前端的氣體還原劑吹入口5a會配置在比通常情況還位於爐內側約100mm處，能使爐內最高溫度位置形成在和通常只吹入微粉碳時同樣的位置。
這樣，在本實施方式3中，使用從高爐內壁面2向爐內側的突出長度L設定成比通常情況還長100mm的400mm的風口1，同時，位於氣體還原劑吹入管5前端的氣體還原劑吹入口5a配置在風口爐內側前端附近，由此，位於氣體還原劑吹入管5前端的氣體還原劑吹入口5a能配置在比通常情況還位於爐內側約100mm處，能避免由吹入民用燃氣所造成的爐內最高溫度位置的移動。
在上述第3實施方式中，雖然示出了位於氣體還原劑吹入管5前端的氣體還原劑吹入口5a的位置配置在和風口爐內側前端1a同一位置的例子，但由於本質上是使位於氣體還原劑吹入管5前端的氣體還原劑吹入口5a的位置向爐內側延伸吹入民用燃氣所造成的爐內最高溫度位置的移動量，因此，當風口的爐內側延伸長度比上述移動量還長時，不一定需要與風口爐內側前端1a一致。
可是，必須設定在不會產生壓損的位置，所述壓損是由從氣體還原劑吹入管5吹入的民用燃氣在吹管3或風口1內燃燒所造成的氣體體積增大所引起的，這意味著，較好是配置在從風口爐內側前端1a向爐外側0～50mm範圍內，更好是配置在0～25mm範圍內。
而且，在上述實施方式1、2和3中，由於位於氣體還原劑吹入管5前端的氣體還原劑吹入口5a都配置在風口爐內側前端附近，因此，供給的民用燃氣不會在風口內或吹管內燃燒，從而沒有在風口內和吹管內燃燒時產生的氣體體積增大所引起的壓損問題。而且，由於民用燃氣在爐內燃燒，也不會將過大的熱負荷施加在冷卻風口1和吹管3周圍的冷卻裝置上，並且，也減少了熱損。
而且，在上述實施方式1、2和3中，由於固體還原劑吹入管7都和氣體還原劑吹入管5交叉配置，因此，從固體還原劑吹入管7噴出的微粉碳不會直接吹在氣體還原劑吹入管5上，能防止氣體還原劑吹入管5的損耗。
而且，在上述實施方式1、2和3中，氣體還原劑吹入管5的前端部附近都彎折或彎曲，以成為與吹管3的軸線平行的方向，並且使民用燃氣吹出位置處於風口中心位置，因此，民用燃氣能不偏斜地吹入爐內，可以穩定地進行作業。為了穩定地進行作業，當風口為圓形時，民用燃氣吹入位置最好是在從風口中心軸開始的半徑為風口直徑的六分之一以內的圓形內。
如果偏斜吹入民用燃氣，則爐內的還原反應發生偏斜，導致裝入物下降異常等的作業狀態惡化，其結果是還原效率變差。
另外，由於是氣體流過氣體還原劑吹入管5內，即使彎折或彎曲氣體還原劑吹入管，也不用擔心管的堵塞和損耗。
另外，在上述實施方式1、2和3中，作為氣體還原劑的例子，雖然例舉了民用燃氣，但其它也可以使用液化天然氣(LNG)、液化石油氣(LPG)、焦炭氣(COG)等。
另外，在上述實施方式1、2和3中，作為固體還原劑的例子，雖然例舉了微粉碳，但也可以使用其它微粒化的合成樹脂、木屑等。
而且，在上述實施方式1、2和3中，雖然示出了吹入氣體還原劑和固體還原劑兩者的例子，但即使在只吹入氣體還原劑的情況，也是同樣的。
實施例1為了確認本發明的效果，使用模擬高爐的焦炭填充型試驗燃燒爐來驗證民用燃氣吹入和壓損的關係。
焦炭填充型試驗燃燒爐10使用圖2所示的焦炭填充型試驗燃燒爐。
在上述構成的焦炭填充型試驗燃燒爐10中，和高爐同樣地從風口11吹入熱風，同時吹入作為固體還原劑的微粉碳和作為氣體還原劑的民用燃氣，使爐內的焦炭燃燒。
在本實施例中實施兩種情況，一種是在從風口爐內側前端開始的200mm位置處吹入微粉碳和民用燃氣(比較例)，另一種是在風口爐內側前端位置吹入民用燃氣，從其後方在從風口爐內側前端開始的200mm位置處吹入微粉碳(本發明例)。另外，在本實施例中使用的民用燃氣的組成為甲烷氣88.5體積％、乙烷氣4.6體積％、丙烷氣5.4體積％、丁烷氣1.5體積％，卡路裡為11800kcal/kg。而且，關於本實施例中使用的微粉碳，通過74μm篩眼間隔的篩的微粒為80％，品種是blackwater炭。
圖3、圖4將上述兩種情況的焦炭填充型試驗燃燒爐10的試驗結果製成曲線圖，圖3、圖4的縱軸均表示壓損(kPa)，橫軸均表示時間(min)。圖3是比較例，圖4是本發明的實施例。另外，在此處，所謂壓損是指用入口側壓力計15測量的入口側壓力和用出口側壓力計21測量的出口側壓力之差。
如圖3所示，在比較例中，在開始吹入民用燃氣的時間點(從實驗開始起約40分鐘的時間點)壓損從約4kPa上升到約6kPa。這認為是由於吹入民用燃氣，民用燃氣在風口內燃燒，因氣體體積增大而流道阻力增加，壓損上升。
另一方面，在本發明實施例中，開始吹入民用燃氣後壓損也沒有大的變化。
這樣，本發明的實施例驗證了即使吹入作為氣體還原劑的民用燃氣，也沒有發生壓損。
其次，為了調查民用燃氣吹入位置和壓損的關係，使民用燃氣吹入位置從風口爐內側前端緩緩地移動到爐外側，求出壓損變化率。如前所述，所謂壓損變化率是用民用燃氣吹入前壓損去除民用燃氣吹入後壓損得到的值。
圖5是表示壓損變化率和民用燃氣吹入位置的關係的曲線圖，縱軸表示壓損變化，橫軸表示從風口爐內側前端開始的距離。
由圖5可知，從風口爐內側前端開始到50mm處，壓損變化率為1.0，大致持平，從超過50mm處開始，壓損變化率急劇上升。
因此，認為能不產生壓損地吹入民用燃氣的位置是從風口爐內側前端開始到爐外側50mm的範圍內。
另外，考慮到要可靠地防止壓損發生，更希望民用燃氣吹入位置為從風口爐內側前端開始到爐外側25mm的範圍內。
根據上述試驗爐的驗證結果可知，當採用本發明例的方式吹入氣體還原劑時，不會發生壓損問題。在此，就該點對高爐實際作業的影響進行了驗證。驗證結果示於表2中。
表2
在表2中，只吹入微粉碳不吹入民用燃氣的情況(以下稱為「基本作業」)記載在左欄中；在距風口爐內側前端200mm的位置吹入微粉碳(PC(Pulverized Coal)100kg/T)和民用燃氣(50kg/T)的情況(以下稱為「比較例」)記載在中間欄中；用圖1所示的本發明例的吹入管和比較例相同地吹入微粉碳(PC(Pulverized Coal)100kg/T)和民用燃氣(50kg/T)的情況(在風口爐內側前端位置吹入民用燃氣，從其後方在距風口爐內側前端200mm位置處吹入微粉碳的情況，以下稱為「本發明例」)記載在右欄中。
見表2的送風量欄，基本作業中為8005(Nm3/min)、比較例中為7930(Nm3/min)、本發明例中變為7770(Nm3/min)。這表示，由於使用了本發明例的民用燃氣吹入結構，在吹入民用燃氣時也可以和基本作業同樣的送風。這是因為即使吹入民用燃氣也沒有產生壓損。
見還原劑比(RAR(Reducing Agent rate))欄可知，在基本作業中還原劑比是500(kg/T)，在本發明例中降低到490(kg/T)，還原效率提高了。這表示能有效地利用還原效率高的民用燃氣作為還原劑。另一方面，在比較例中，雖然吹入了和本發明例同樣量的民用燃氣，但還原劑比為520(kg/T)，還原劑比變得比基本作業時還要高。這表示，雖然吹入了還原效率良好的民用燃氣，但由於壓損上升助長了送風量降低和作業不穩定化，不能有效地作為還原劑利用。
而且，見焦炭比(CR)欄，在基本作業中焦炭比為400(kg/T)，本發明例中變為340(kg/T)，可知焦炭比下降了60(kg/T)。由於吹入了50(kg/T)民用燃氣，焦炭比下降了60(kg/T)，這表示，吹入的民用燃氣和焦炭有效地進行了置換(焦炭置換率60/50＝1.20)。另一方面，在比較例中，雖然吹入了和本發明例同樣量的民用燃氣，但焦炭比為370(kg/T)，不過是比基本作業時降低了30(kg/T)。這表示，雖然吹入了還原效率良好的民用燃氣，但由於壓損上升助長了送風量降低和作業不穩定化，不能有效地和焦炭置換(焦炭置換率30/50＝0.60)。其結果是，在焦炭置換率中示出了數值，在比較例中為0.60，與此對應，本發明中增大到1.20，焦炭的削減效果較大。另外，用民用燃氣比去除焦炭比的削減量求得焦炭的置換率。
而且，見表2的出生鐵量欄，在基本作業中出生鐵量為11500(T/D)，本發明例中增加到11700(T/D)，吹入還原效率良好的民用燃氣的效果反映在出生鐵量方面。另一方面，在比較例中，出生鐵量為11000(T/D)，比基本作業時還少。這是因為，雖然吹入了還原效率良好的民用燃氣，但由於吹入方式不合適，由壓損上升助長了送風量降低和作業不穩定化，不能有效地作為還原劑利用。
這樣，即使吹入如民用燃氣這樣還原效率高的氣體還原劑，如果其吹入方式不合適，也不能進行有效的高爐作業。
在這方面，按照本發明，實現了有效的高爐作業，其效果非常大。
(實施例2) (氣體還原劑LNG)用液化天然(LNG)氣代替實施例1的民用燃氣，就用試驗爐的驗證和對高爐實際作業的影響進行了驗證。另外，除用LNG氣代替民用燃氣以外，試驗條件實行和實施例1相同的方法。另外，本實施例中使用的LNG氣的組成為甲烷氣88.8體積％、乙烷氣5.6體積％、丙烷氣3.7體積％、丁烷氣1.8體積％，卡路裡為11800kcal/kg。而且，關於本實施例中使用的微粉碳，通過74μm篩眼間隔的篩的微粒為80％，品種是blackwater炭。
其結果是，在本發明範圍內，吹入氣體還原劑不會產生壓損問題。而且，就對高爐實際作業的影響進行了驗證，其效果示於表3中。
表3
在表3中，不吹入LNG氣的情況(以下稱為「基本作業」)記載在左欄中；在距風口爐內側前端200mm的位置吹入微粉碳和LNG氣(50kg/T)的情況(以下稱為「比較例」)記載在中間欄中；用圖1所示本發明例的吹入管和比較例相同地吹入LNG氣(50kg/T)的情況(在風口爐內側前端位置吹入LNG氣，從其後方在距風口爐內側前端200mm位置處吹入微粉碳的情況，以下稱為「本發明例」)記載在右欄中。
見表3的送風量欄，基本作業中為8005(Nm3/min)、比較例中為7930(Nm3/min)、本發明例中變為7770(Nm3/min)。這表示，由於使用了本發明例的LNG氣吹入結構，在吹入LNG氣時也可以和基本作業同樣的送風。這是因為即使吹入LNG氣也沒有產生壓損。
見還原劑比欄可知，在基本作業中還原劑比是500(kg/T)，在本發明例中降低到495(kg/T)，還原效率提高了。這表示能有效地利用還原效率高的LNG氣作為還原劑。另一方面，在比較例中，雖然吹入了和本發明例同樣量的LNG氣，但還原劑比為522(kg/T)，還原劑比變得比基本作業時還要高。這表示，雖然吹入了還原效率良好的LNG氣，但由於壓損上升助長了送風量降低和作業不穩定化，不能有效地作為還原劑利用。
而且，見焦炭比欄，在基本作業中焦炭比為400(kg/T)，本發明例中變為345(kg/T)，可知焦炭比下降了55(kg/T)。由於按50(kg/T)吹入LNG氣，焦炭比下降了55(kg/T)，這表示，吹入的LNG氣和焦炭有效地進行了置換(焦炭置換率55/50＝1.10)。另一方面，在比較例中，雖然吹入了和本發明例同樣量的LNG氣，但焦炭比為372(kg/T)，不過是比基本作業時降低了28(kg/T)。這表示，雖然吹入了還原效率良好的LNG氣，但由於壓損上升助長了送風量降低和作業不穩定化，不能有效地和焦炭置換(焦炭置換率28/50＝0.56)。和實施例1同樣，其結果是，焦炭置換率在比較例中為0.58，與此相對，本發明中增大到1.10。
而且，見表3的出生鐵量欄，在基本作業中出生鐵量為11500(T/D)，本發明例中增加到11600(T/D)，吹入還原效率良好的LNG氣的效果反映在出生鐵量方面。另一方面，在比較例中，出生鐵量為11200(T/D)，比基本作業時還少。這是因為，雖然吹入了還原效率良好的LNG氣，但由於吹入方式不合適，由壓損上升助長了送風量降低和作業不穩定化，不能有效地作為還原劑利用。
這樣，即使吹入如LNG氣這樣還原效率高的氣體還原劑，如果其吹入方式不合適，也不能進行有效的高爐作業。
在這方面，按照本發明，實現了有效的高爐作業，其效果非常大。
(實施例3)(氣體還原劑LPG)用丙烷氣(LPG)代替實施例1的民用燃氣，就用試驗爐的驗證和對高爐實裝作業的影響進行了驗證。另外，除用LPG氣代替民用燃氣以外，試驗條件實行和實施例1相同的方法。另外，本實施例中使用的LPG氣的組成為丙烷氣95體積％、丁烷氣5體積％，卡路裡為11100kcal/kg。而且，關於本實施例中使用的微粉碳，通過74μm篩眼間隔的篩的微粒為80％，品種是blackwater炭。
其結果是，在本發明範圍內，吹入氣體還原劑不會產生壓損問題。而且，就對高爐實際作業的影響進行了驗證，其效果示於表4中。
表4
在表4中，不吹入LPG氣的情況(以下稱為「基本作業」)記載在左欄中；在距風口爐內側前端200mm的位置吹入微粉碳和LPG氣(50kg/T)的情況(以下稱為「比較例」)記載在中間欄中；用圖1所示本發明例的吹入管和比較例相同地吹入LPG氣(50kg/T)的情況(在風口爐內側前端位置吹入LPG氣，從其後方在距風口爐內側前端200mm位置處吹入微粉碳的情況，以下稱為「本發明例」)記載在右欄中。
見表4的送風量欄，基本作業中為8005(Nm3/min)、比較例中為7900(Nm3/min)、本發明例中變為7890(Nm3/min)。這表示，由於使用了本發明例的LPG氣吹入結構，在吹入LPG氣時也可以和基本作業同樣的送風。這是因為即使吹入LPG氣也沒有產生壓損。
見還原劑比欄可知，在基本作業中還原劑比是500(kg/T)，在本發明例中降低到488(kg/T)，還原效率提高了。這表示能有效地利用還原效率高的LPG氣作為還原劑。另一方面，在比較例中，雖然吹入了和本發明例同樣量的LPG氣，但還原劑比為517(kg/T)，還原劑比變得比基本作業時還要高。這表示，雖然吹入了還原效率良好的LPG氣，但由於壓損上升助長了送風量降低和作業不穩定化，不能有效地作為還原劑利用。
而且，見焦炭比欄，在基本作業中焦炭比為400(kg/T)，本發明例中變為338(kg/T)，可知焦炭比下降了62(kg/T)。由於按50(kg/T)吹入LPG氣，焦炭比下降了62(kg/T)，這表示，吹入的LPG氣和焦炭有效地進行了置換(焦炭置換率62/50＝1.24)。另一方面，在比較例中，雖然吹入了和本發明例同樣量的LPG氣，但焦炭比為367(kg/T)，不過是比基本作業時降低了33(kg/T)。這表示，雖然吹入了還原效率良好的LPG氣，但由於壓損上升助長了送風量降低和作業不穩定化，不能有效地和焦炭置換(焦炭置換率33/50＝0.66)。
而且，見表4的出生鐵量欄，在基本作業中出生鐵量為11500(T/D)，本發明例中增加到11900(T/D)，吹入還原效率良好的LPG氣的效果反映在出生鐵量方面。另一方面，在比較例中，出生鐵量為11400(T/D)，比基本作業時減少。這是因為，雖然吹入了還原效率良好的LPG氣，但由於吹入方式不合適，由壓損上升助長了送風量降低和作業不穩定化，不能有效地作為還原劑利用。
這樣，即使吹入如LPG氣這樣還原效率高的氣體還原劑，如果其吹入方式不合適，也不能進行有效的高爐作業。
在這方面，按照本發明，實現了有效的高爐作業，其效果非常大。
(實施例4)(氣體還原劑COG)用焦炭氣(COG)代替實施例1的民用燃氣，就用試驗爐的驗證和對高爐實裝作業的影響進行了驗證。另外，除用COG氣代替民用燃氣以外，試驗條件實行和實施例1相同的方法。另外，本實施例中使用的COG氣的組成為氫58.5體積％、CO氣6.4體積％、CO2氣2.0體積％、甲烷氣27.4體積％、乙烷氣2.6體積％、N2氣2體積％，另外，卡路裡為4580kcal/Nm3。而且，關於本實施例中使用的微粉碳，通過74μm篩眼間隔的篩的微粒為80％，品種是blackwater炭。
其結果是，在本發明範圍內，吹入氣體還原劑不會產生壓損問題。而且，就對高爐實際作業的影響進行了驗證，其效果示於表5中。
表5
在表5中，不吹入COG氣的情況(以下稱為「基本作業」)記載在左欄中；在距風口爐內側前端200mm的位置吹入微粉碳和COG氣(50kg/T)的情況(以下稱為「比較例」)記載在中間欄中；用圖1所示本發明例的吹入管和比較例相同地吹入COG氣(50kg/T)的情況(在風口爐內側前端位置吹入COG氣，從其後方在距風口爐內側前端200mm位置處吹入微粉碳的情況，以下稱為「本發明例」)記載在右欄中。
見表5的送風量欄，基本作業中為8005(Nm3/min)、比較例中為7780(Nm3/min)、本發明例中變為7760(Nm3/min)。這表示，由於使用了本發明例的COG氣吹入結構，在吹入COG氣時也可以和基本作業同樣的送風。這是因為即使吹入COG氣也沒有產生壓損。
見還原劑比欄可知，在基本作業中還原劑比是500(kg/T)，在本發明例中為500(kg/T)沒有變化，但在比較例中，吹入了同樣量的LPG氣，但還原劑比上升到529(kg/T)。
而且，見焦炭比欄，在基本作業中焦炭比為400(kg/T)，本發明例中降低到350(kg/T)，可知能夠減少高價焦炭50(kg/T)(焦炭置換率50/50＝1.00)。另一方面，在比較例中，雖然吹入了和本發明例同樣量的COG氣，但焦炭比為379(kg/T)，不過是比基本作業時降低了21(kg/T)。這表示，雖然吹入了還原效率良好的COG氣，但由於壓損上升助長了送風量降低和作業不穩定化，不能有效地和焦炭置換(焦炭置換率21/50＝0.42)。
而且，見表5的出生鐵量欄，在基本作業中出生鐵量為11300(T/D)，本發明例中增加到11900(T/D)，吹入還原效率良好的COG氣的效果反映在出生鐵量方面。另一方面，在比較例中，出生鐵量為11300(T/D)，比基本作業時還少。這是因為，雖然吹入了還原效率良好的COG氣，但由於吹入方式不合適，由壓損上升助長了送風量降低和作業不穩定化，不能有效地作為還原劑利用。
這樣，即使吹入如COG氣這樣還原效率高的氣體還原劑，如果其吹入方式不合適，也不能進行有效的高爐作業。
在這方面，按照本發明，實現了有效的高爐作業，其效果非常大。
(實施例5) (固體還原劑合成樹脂)用合成樹脂(灰分3.0質量％(db)，C85.0質量％(daf)，H15質量％(daf))代替實施例1的微粉碳，就用試驗爐的驗證和對高爐實裝作業的影響進行了驗證。另外，除用合在樹脂代替微粉碳以外，試驗條件實行和實施例1相同的方法。另外，本實施例中使用的合成樹脂的平均粒徑為6.5mm，樹脂種類是聚乙烯。
其結果是，在本發明範圍內，吹入氣體還原劑不會產生壓損問題。而且，就對高爐實際作業的影響進行了驗證，其效果示於表6中。
表6
在表6中，不吹入民用燃氣的情況(以下稱為「基本作業」)記載在左欄中；在距風口爐內側前端200mm的位置吹入合成樹脂和民用燃氣(50kg/T)的情況(以下稱為「比較例」)記載在中間欄中；用圖1所示本發明例的吹入管和比較例相同地按50(kg/T)吹入民用燃氣的情況(在風口爐內側前端位置吹入民用燃氣，從其後方在距風口爐內側前端200mm位置處吹入合成樹脂的情況，以下稱為「本發明例」)記載在右欄中。
見表6的送風量欄，基本作業中為7870(Nm3/min)、比較例中為7950(Nm3/min)、本發明例中變為7800(Nm3/min)。這表示，由於使用了本發明例的民用燃氣吹入結構，在吹入民用燃氣時也可以和基本作業同樣的送風。這是因為即使吹入民用燃氣也沒有產生壓損。
見還原劑比欄可知，在基本作業中還原劑比是503(kg/T)，在本發明例中降低到493(kg/T)，還原效率提高了。這表示能有效地利用還原效率高的民用燃氣作為還原劑。另一方面，在比較例中，雖然吹入了和本發明例同樣量的民用燃氣，但還原劑比為520(kg/T)，還原劑比變得比基本作業時還要高。這表示，雖然吹入了還原效率良好的民用燃氣，但由於壓損上升助長了送風量降低和作業不穩定化，不能有效地作為還原劑利用。
而且，見焦炭比欄，在基本作業中焦炭比為403(kg/T)，本發明例中變為343(kg/T)，可知焦炭比下降了60(kg/T)。由於吹入了50(kg/T)民用燃氣，焦炭比下降了60(kg/T)，這表示，吹入的民用燃氣和焦炭有效地進行了置換(焦炭置換率60/50＝1.20)。另一方面，在比較例中，雖然吹入了和本發明例同樣量的民用燃氣，但焦炭比為370(kg/T)，不過是比基本作業時降低了33(kg/T)。這表示，雖然吹入了還原效率良好的民用燃氣，但由於壓損上升助長了送風量降低和作業不穩定化，不能有效地和焦炭置換(焦炭置換率33/50＝0.66)。
而且，見表6的出生鐵量欄，在基本作業中出生鐵量為11500(T/D)，本發明例中增加到11700(T/D)，吹入還原效率良好的民用燃氣的效果反映在出生鐵量方面。另一方面，在比較例中，出生鐵量為11400(T/D)，比基本作業時還少。這是因為，雖然吹入了還原效率良好的民用燃氣，但由於吹入方式不合適，由壓損上升助長了送風量降低和作業不穩定化，不能有效地作為還原劑利用。
這樣，即使吹入如民用燃氣這樣還原效率高的氣體還原劑，如果其吹入方式不合適，也不能進行有效的高爐作業。
在這方面，按照本發明，實現了有效的高爐作業，其效果非常大。
實施例6為了證實實施方式2的效果，使用圖2所示的焦炭填充型試驗燃燒爐進行實驗，對吹入和不吹入民用燃氣的情形，調查微粉碳吹入位置的影響。另外，民用燃氣吹入位置恆定設為距風口爐內前端25mm處。
圖6中示出了當使微粉碳吹入位置距風口前端按50mm變化時微粉碳吹入位置和排氣中的灰塵捕集量的關係的曲線圖。在圖6中，縱軸表示灰塵捕集量，橫軸表示微粉碳吹入位置。
如圖6曲線圖所示，在吹入和不吹入民用燃氣時，微粉碳吹入位置越從風口前端向爐外側後退，排氣中的灰塵捕集量越減少。這說明，從風口前端開始的距離越長，在吹管內的微粉碳的預熱越充分，微粉碳在爐內的燃燒性越高。
而且，在吹入民用燃氣的情形下，從排氣中的灰塵捕集量減少來看，認為通過民用燃氣在爐內的燃燒熱所引起的助燃效果，微粉碳的燃燒性提高了。
從圖6的曲線圖可知，當在風口前端附近吹入民用燃氣時，即使微粉碳吹入位置在距風口前端50mm處，排氣中的灰塵捕集量和不吹入民用燃氣時的大致最低值是同等程度的。由此證實，即使實施方式2所述的微粉碳吹入位置在距風口前端50mm處，也不會發生通氣性問題。
圖7示出了當使微粉碳吹入位置距風口前端按50mm變化時微粉碳吹入位置和壓損的關係的曲線圖。在圖7中，縱軸表示壓損，橫軸表示微粉碳吹入位置。
如圖7所示，在不吹入民用燃氣時，當距風口前端的距離超過150mm時，壓損急劇上升，與此對應，在吹入民用燃氣時，直到距風口前端的距離超過200mm時，才確認壓損上升。
在吹入民用燃氣時，由於在爐內的風口前端附近引起民用燃氣的燃燒，從吹管送出的熱風中的氧在風口前端附近消耗，難於引起在該位置的微粉碳的燃燒，認為使壓損上升的微粉碳吹入位置為從風口前端向爐外側偏移約50mm處。
這樣，從圖7的曲線圖可知，當在風口前端附近吹入民用燃氣時，即使微粉碳吹入位置在距風口前端200mm處，壓損和不吹入民用燃氣時的大致最低值是同等程度的。由此證實，即使實施方式2所述的微粉碳吹入位置在距風口前端200mm處，也不會發生壓損問題。
如上所述，證實了當將氣體還原劑吹入位置設定為距風口前端0～50mm範圍內時，希望固體還原劑吹入位置設定在比氣體還原劑吹入位置還位於爐外側的距風口前端200mm的範圍內。
而且，按照圖6、圖7，為了使灰塵捕集量更少且壓損更小，更為希望固體還原劑的吹入位置設定在距風口前端75～200mm範圍內。
實施例7為了確認本發明的效果，使用上述圖2所示的模擬高爐的焦炭填充型試驗燃燒爐，測定圖8所示實施方式的爐內最高溫度位置。其結果示於圖9中。
如圖9所示，爐內最高溫度位置為距風口前端約500mm處，和上述圖10所示的不吹入民用燃氣的情形相同。
由此證實，使用從高爐內壁面2向爐內側的突出長度L設定為400mm的風口1，同時，位於氣體還原劑吹入管5前端的氣體還原劑吹入口5a配置在風口爐內側前端附近，由此，能避免吹入民用燃氣造成的爐內最高溫度位置的移動。
工業實用性在本發明中，通過將氣體還原劑吹入位置形成在高爐風口爐內側前端部附近，能夠使氣體還原劑不在風口和吹管內燃燒而在爐內燃燒，能防止吹管內的壓損發生。其結果是，能有效地利用氣體還原劑而不使還原效率降低，能提高焦炭置換率。而且，能減輕冷卻風口和吹管等的冷卻設備的熱負荷，並防止熱損。
而且，在本發明中，具有從高爐內壁面向爐內側的突出長度設定為350～600mm的風口和設置在該風口爐內側前端部附近的氣體還原劑吹入口，由此，即使在從風口吹入民用燃氣等氣體還原劑時，也能防止爐內最高溫度位置向爐壁側移動，並能使爐內最高溫度位置更向爐內側移動，能抑制高爐爐壁溫度上升而不極度縮短風口壽命。其結果是，能利用民用燃氣吹入進行低還原劑比作業。
權利要求
1.一種高爐還原劑吹入裝置，是從高爐風口吹入氣體還原劑的還原劑吹入裝置，其中，氣體還原劑的吹入口設置在所述高爐風口的爐內側前端部附近。
2.一種高爐還原劑吹入裝置，是從高爐風口吹入氣體還原劑的還原劑吹入裝置，其中，具有用於吹入氣體還原劑的氣體還原劑吹入管，該氣體還原劑吹入管的吹入口配置在所述高爐風口的爐內側端部附近。
3.權利要求
1或2所述的高爐還原劑吹入裝置，其中，氣體還原劑吹入位置配置在從所述高爐風口的爐內側前端部向爐外側0～50mm的範圍內。
4.權利要求
1～3中任一項所述的高爐還原劑吹入裝置，其中，具有固體還原劑吹入管，該固體還原劑吹入管的吹入口配置在相對於氣體還原劑吹入管的吹入口的送風方向上遊側。
5.權利要求
4所述的高爐還原劑吹入裝置，其中，在送風通路內，固體還原劑吹入管和氣體還原劑吹入管交叉配置。
6.權利要求
4或5所述的高爐還原劑吹入裝置，其中，固體還原劑吹入管的吹入口配置在從高爐風口的爐內側前端部向爐外側的200mm的範圍內。
7.權利要求
1～6中任一項所述的高爐還原劑吹入裝置，其中，氣體還原劑吹入管具有彎折部或彎曲部。
8.權利要求
1～7中任一項所述的高爐還原劑吹入裝置，其中，風口設定成從高爐內壁面向爐內側突出長度為350mm～600mm。
9.權利要求
1～7中任一項所述的高爐還原劑吹入裝置，其中，風口設定成從高爐內壁面向爐內側突出長度為350mm～400mm。
10.權利要求
8或9中所述的高爐還原劑吹入裝置，其中，氣體還原劑吹入管的吹入口配置在從風口前端向爐外側0～25mm的範圍內。
11.一種高爐作業方法，其中，使用權利要求
1～10中任一項所述的高爐還原劑吹入裝置，且從該高爐還原劑吹入裝置至少吹入氣體還原劑。
12.一種高爐還原劑吹入裝置，是從高爐風口至少吹入氣體還原劑的還原劑吹入裝置，其特徵在於，具有設定成從高爐內壁面向爐內側突出長度為350mm～600mm的風口、和設置在該風口的爐內側前端部附近的氣體還原劑吹入口。
13.一種高爐還原劑吹入裝置，是從高爐風口至少吹入氣體還原劑的還原劑吹入裝置，其特徵在於，具有設定成從高爐內壁面向爐內側突出長度為350mm～400mm的風口、和設置在該風口的爐內側前端部附近的氣體還原劑吹入口。
14.一種高爐還原劑吹入裝置，是從高爐風口至少吹入氣體還原劑的還原劑吹入裝置，其特徵在於，具有設定成從高爐內壁面向爐內側突出長度為350mm～600mm的風口、和吹入氣體還原劑的氣體還原劑吹入管，該氣體還原劑吹入管的吹入口配置在所述風口的爐內側端部附近。
15.一種高爐還原劑吹入裝置，是從高爐風口至少吹入氣體還原劑的還原劑吹入裝置，其特徵在於，具有設定成從高爐內壁面向爐內側突出長度為350mm～400mm的風口、和吹入氣體還原劑的氣體還原劑吹入管，該氣體還原劑吹入管的吹入口配置在所述風口的爐內側端部附近。
16.權利要求
14或15所述的高爐還原劑吹入裝置，其特徵在於，氣體還原劑吹入管的吹入口配置在從風口前端向爐外側的0～25mm的範圍內。
17.一種高爐作業方法，使用權利要求
12～16中任一項所述的高爐還原劑吹入裝置，且從該高爐還原劑吹入裝置至少吹入氣體還原劑。
專利摘要
提供了即使從風口吹入作為氣體還原劑的天然氣等時，也能不產生壓損並降低焦炭比，並且能抑制高爐爐壁溫度上升的高爐還原劑吹入裝置及使用該裝置的高爐作業方法。具體地，是從高爐風口1吹入氣體還原劑的還原劑吹入裝置，具有吹入氣體還原劑的氣體還原劑吹入管5，位於該氣體還原劑吹入管5前端的氣體還原劑吹入口5a設置在高爐風口1的爐內側端部1a附近。並且，具有固體還原劑吹入管7，位於該固體還原劑吹入管7前端的固體還原劑吹入口7a配置在氣體還原劑吹入管5的氣體噴出口的送風方向上遊側。而且，具有從高爐內壁面2向爐內側突出長度設定為350～600mm的風口。
文檔編號C21B5/00GK1993483SQ200580026111
公開日2007年7月4日 申請日期2005年9月27日
發明者築地秀明, 山口富, 佐藤道貴, 長谷川伸二, 下村昭夫 申請人:傑富意鋼鐵株式會社導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan