吹风管结构的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于高炉设备的吹风管结构，特别涉及一种适用于将粉碎低阶煤而成的煤粉作为辅助燃料与热风一起喷吹到炉内的吹风管结构。
【背景技术】
[0002]高炉设备通过从顶部将铁矿石、石灰石和煤炭等原料投入高炉主体内部，并且从靠侧部下方的风口喷吹热风及作为辅助燃料的煤粉(PCI煤)，从而可由铁矿石制造出生铁。
[0003]在这种高炉设备中，进行煤粉的喷吹运行时，如果使用次烟煤、褐煤等通常灰熔点较低在1100?1300°C左右的低阶煤作为煤粉，则用于将煤粉喷吹到炉内的约1200°C的热风中所含氧气与一部分煤粉发生燃烧反应。通过这种方式，熔点较低的灰(以下称为“炉渣”)会由于此时产生的燃烧热而在喷枪或风口内熔解。
[0004]这样熔解的炉渣与为保护不受高炉温度影响而始终进行冷却的风口接触后，得到快速冷却。其结果为存在固体炉渣附着在风口导致吹风管通路堵塞的问题。
[0005]为解决此类问题，例如下述专利文献I中公开的以往技术所示，在煤粉中的炉渣软化点(温度)较低时实施软化点调节处理，使熔点为高炉内的温度以上，防止炉渣附着到风口。
[0006]现有技术文献
[0007]专利文献
[0008]专利文献1:日本专利特开平5-156330号公报发明概要
[0009]发明拟解决的问题
[0010]但是，采用上述以往技术的方法时，被指出存在下述两个问题。
[0011]第一个问题是难以使煤粉和添加物完全(均匀)地混合，其结果为不能在添加物的混合比例低于规定值的部分防止炉渣形成。
[0012]第二个问题是必须使用新的石灰石或蛇纹岩等氧化钙(CaO)源，因此有时会产生额外成本。
[0013]在这种背景下，人们希望在用于高炉设备的吹风管结构中，即使不实施软化点调节，也可以通过简单的结构来抑制炉渣的附着。
[0014]本发明为解决上述课题开发而成，其目的在于提供一种高炉设备的吹风管结构，其即使在使用不实施软化点调节的煤粉时，也可以通过简单的结构来抑制炉渣的附着。
【发明内容】
[0015]
[0016]本发明为解决上述课题，采用下述方法。
[0017]本发明的一实施方式所涉及的吹风管结构为，安装在从铁矿石制造生铁的高炉主体的风口，与热风一起喷吹作为辅助燃料的煤粉，并且所述煤粉的炉渣中含有因所述热风及/或所述煤粉的燃烧热而熔融的成分，其中在将所述煤粉投入吹风管内的喷枪的下游侦牝设有增加管内壁面侧的通路电阻，使所述热风和所述煤粉的流动集中至通路轴中心的电阻元件。
[0018]根据这种吹风管结构，由于在将煤粉投入吹风管内的喷枪的下游侧，设有增加管内壁面侧的通路电阻，使热风和煤粉的流动集中至通路轴中心的电阻元件，所以可通过使喷吹至高炉主体的煤粉的流动集中至通路中心，使炉渣难以附着到风口表面或吹风管内壁面。也就是说，通过在电阻元件的后游侧形成煤粉浓度的分布，将通路中心侧作为高煤粉浓度的热风流动，并降低风口表面和吹风管内壁面侧的煤粉浓度，从而抑制炉渣的附着。
[0019]上述发明中，优选所述电阻元件为突设在所述内壁面的多个块体，该块体配置为从所述风口的出口开口向通路轴中心方向突出，并且多个块体协动，从所述出口开口来看覆盖所述管内壁面的四周。此时，配置块体时，可以将在圆周方向上留有间隔并配置多个的块体作为一个单元，在通路轴方向上以覆盖四周的方式错开圆周方向上的位置(使其向圆周方向旋转)设置多个单元，或者在同一圆周上以覆盖四周的方式配置I列或多列。
[0020]此外，上述发明中，优选所述电阻元件为在所述内壁面的四周上突设的一个或多个环状块体，该环状块体从所述风口的出口开口向通路轴中心方向突出。
[0021]在上述发明中，优选所述块体和所述环状块体具有使通路剖面积向流动方向上游侧逐渐减少的倾斜面。因此，可以防止通路剖面积的急剧减少。作为可以形成使通路剖面积向流动方向上游侧逐渐减少的倾斜面的剖面形状，例如可列举三角形或楔形等。
[0022]上述发明中，优选所述块体和所述环状块体具有通路轴中心方向上的突出量可变机构。通过这种方式，可以相应炉渣的附着状况，容易地调整突出量并进行优化。
[0023]发明效果
[0024]根据上述本发明的吹风管结构，由于使喷吹至高炉主体的煤粉的流动集中至通路中心，所以炉渣难以附着在风口表面或吹风管内壁面，因此即使不进行软化点调节，也可以通过设置类似块体或环状块体等电阻元件的简单结构来抑制炉渣的附着。
[0025]其结果为即便是次烟煤、褐煤等灰熔点较低在1100?1300°C左右的低阶煤，通过将其作为原料煤的改质等，便可作为辅助燃料的煤粉使用。
【附图说明】
[0026]图1示出了本发明所涉及的吹风管结构的一个实施方式的概略构成图，(a)示出了轴方向剖面的纵向剖面图，(b)是从高炉主体的内部观察的正面图。
[0027]图2示出了块体的剖面形状的第I改进例的剖面图。
[0028]图3示出了块体的剖面形状的第2改进例的剖面图。
[0029]图4示出了使用图1所示的吹风管结构的高炉设备的构成例的图。
【具体实施方式】
[0030]以下，根据附图对本发明所涉及的吹风管结构的一个实施方式进行说明。
[0031]本实施方式的吹风管结构用于将原料煤为低阶煤的煤粉与热风一起从风口喷吹到高炉内的高炉设备。
[0032]例如，如图4所不的尚炉设备中，铁矿石、石灰石及煤炭等原料I由原料定量供应装置10通过搬入输送机11供应到设于高炉主体20顶部的炉顶料斗21。高炉主体20的下部侧壁具备沿圆周方向以大致等间距配设的多个风口 22。各风口 22连结着向高炉主体20内部供应热风2的吹风管30的下游侧端部。此外，各吹风管30的上游侧端部与向高炉主体20内部所供应热风2的供应源即热风输送装置40连接。
[0033]高炉主体20的附近设置着进行从原料煤(次烟煤、褐煤等低阶煤)蒸发煤炭中水分等预处理(改质)，并在此预处理后粉碎低阶煤制成煤粉的煤粉制造装置50。
[0034]由煤粉制造装置50制造的改质后煤粉(改质煤)3通过氮气等运输气体4气体运输到旋风分离器60。用旋风分离器60将运输气体4分离后，气体运输的煤粉3坠落并储藏到储藏仓70内。这种改质后煤粉3用作高炉主体20的高炉喷吹煤(PCI煤)。
[0035]储藏仓70内的煤粉3供应到上述吹风管30的喷枪(以下称为“枪”)31内。此煤粉3通过供应到吹风管30中流动的热风中而燃烧，在吹风管30的顶端变成火焰形成风口回旋区。通过这种方式，将投入到高炉主体20内的原料I中所含的煤炭等燃烧。其结果为原料I中所含的铁矿石还原，变成生铁(铁水)5由出铁口 23取出。
[0036]由上述枪31供应到吹风管30内部成为高炉喷吹煤的煤粉3的适宜性状，即将低阶煤改质后粉碎而成的改质煤粉(辅助燃料)的适宜性状为，氧原子含有比例(干基准)10?ISwt %，且平均细孔径10?50nm (纳米)。改质煤粉更优选的平均细孔径为20?50nm(纳米)ο
[0037]这种煤粉3的含氧官能基(幾基、酸基、醋基、轻基等)的焦油生成基脱尚后大幅减少，但主骨架(以C、H、O为中心的燃烧成分)的分解(减少)得到大幅抑制。因此，与热风2—起从风口 22喷吹到高炉主体20内部后，主骨架中含有大量氧原子，并且不仅热风2的氧气容易通过直径较大的细孔扩散到煤炭内部，还非常难以生成焦油成分，所以可完全燃烧而几乎不生成未燃碳(煤)。
[0038]为制造(改质)这种煤粉3、在上述煤粉制造装置50中实施干燥工序，所述干燥工序在氧浓度5v%以下的低氧环境中对原料煤即次烟煤、褐煤等低阶煤(干基的氧原子含有比例:大于18wt%，平均细孔径:3?4nm)进行加热(110?200°C X0.5?I小时)后干燥。
[0039]通过上述干燥工序除去水分后实施干馏工序，所述干馏工序在低氧环境中(氧浓度:2v%以下)对原料煤再次加热(460?590°C (优选为500?550°C ) Χ0.5?I小时)。通过此干馏工序将原料煤干馏后，生成水、二氧化碳及焦油成分作为干馏气体或干馏油除去。
[0040]然后，进入冷却工序的原料煤在氧浓度2v%以下的低氧环境中冷却(50°C以下)后，通过细磨工序进行细磨(粒径:77μπι以下(80%通过))便可容易地制造而成。
[0041]本实施方式中，例如，如图1所示，吹风管结构安装在从铁矿石制造生铁的高炉主体20的风口 22，与热风2 —起喷吹作为辅助燃料的煤粉3，煤粉3的炉渣中含有因热风2及/或煤粉3的燃烧热而熔融的成分，其中在将煤粉3投入吹风管30内的枪31的下游侧，设有增加吹风管30的内壁面侧的通路电阻，使热风2和煤粉3的流动集中至通路轴中心的电阻元件80。也就是说，通过在吹风管30的内壁面设置电阻元件80，在吹风管30内流动的热风2和煤粉3的流动会集中至通路电阻少于管内壁面侧的通路轴中心。
[0042]图示的