高炉操作方法
【专利说明】
[0001] 本申请是分案申请，其原申请的申请号为201080048910. 7,申请日为2010年10月 28日，发明名称为"高炉操作方法"。
技术领域
[0002] 本发明涉及高炉操作方法，在该方法中，在将粉煤（微粉炭）作为辅助还原材进行 利用的高炉工艺中，将对生物质进行干馏而得到的生物质焦（biomass char)作为高炉的辅 助还原材进行利用。
【背景技术】
[0003] 在以立式炉为代表的高炉中，将铁矿石或废铁等铁源以及作为铁矿石还原材和热 源的焦炭用作原料。为了制造适于高炉操作的焦炭，需要昂贵且品质优良的原料煤（coal for coke making)。因此，目前进行的是将对燃料用煤进行微粉碎而成的粉煤作为热源从 高炉的风口吹入来削减昂贵的焦炭用量的高炉操作方法。用于高炉吹入的粉煤与焦炭用煤 (coal for coke making)不同，一般使用粘结性（caking property)差的煤（不粘结煤） (noncaking coal)。吹入的粉煤量根据操作条件的不同也有所不同，吹入量越多则越可削 减焦炭用量，可以降低成本。通常，若相对于每1吨生铁吹入100kg~200kg的粉煤，则可 大致削减同量的焦炭用量。对于此处所吹入的粉煤的粒度来说，工业上通常使用74 μπι以 下的粉煤占粉煤全部质量的60%~80% (将其简记为粉煤粒度为74 μπι以下、60~80质 量％。）的范围的粉煤。
[0004] 在高炉中，从炉下部风口部吹入约1100°C的高温且高速的空气（风口前端气体速 度为约200m/s)，焦炭转换为还原气体，将铁矿石还原。在风口前端，由于该鼓风能量的作 用，形成了被称为燃烧带（回旋区（b))的空间，在该空间中，焦炭被转换为还 原气体。在风口部作为辅助还原材被吹入的粉煤也需要在该回旋区被转换为还原气体。但 是，通过回旋区的粉煤的停留时间为0.01秒左右，希望为燃烧性良好的粉煤性状。对于粉 煤的燃烧性，其粒径虽也是重要的，但其依赖于挥发成分量（例如，参见非专利文献1、2。）。 在回旋区内未燃烧完的粉煤作为未燃炭（千々一）与气体一同在高炉内上升。此时，与通 过铁矿石还原所生成的COjPH 2O发生反应，转换为C0。该CO被用于铁矿石的还原。未燃 炭的消耗量由炉内生成的〇)2和H 20量来决定。
[0005] 另一方面，从防止地球温室化的方面出发，CO2排出量的削减为紧急课题。在钢铁 业中也进行了用于削减CO2排出量的技术的开发。作为削减CO2排出量的方法，有削减投 入的碳量、回收排出的CO 2、将现有的煤和石油等替换为不含碳（carbon free)的碳源等方 法。作为不含碳的碳源已知有生物质，在钢铁业中如果能使用生物质作为煤替代物，则可有 助于CO 2排出量的削减。作为生物质，有房屋建筑的解体中产生的木材废弃物、木材加工处 产生的木质系废弃物、森林等中的剪枝废弃物、农业系废弃物等。作为其处理利用方法，主 要为填埋、放置、焚烧、燃料等。并且，已知还有以燃料利用为目的的生物燃料作物。
[0006] 生物质由碳、氧、氢构成，但其本身为高含水率、低热值（例如，水分15质量％、热 值16. 2MJ/kg-干燥基准），从效率方面考虑，在直接炼铁工艺中的使用还不能说是有利的。 并且，利用通常的磨煤机（辊磨机、球磨机等）难以将废木材直接粉碎至74 μ m以下，需要 利用冲击方式等的粉碎机。
[0007] 现有技术文献 [0008] 非专利文献
[0009] 非专利文献1 :日本钢铁协会"铁和钢" vol. 81、1995年、p. 1114
[0010] 非专利文献2 :日本钢铁协会"铁和钢" vol. 78、1992年、p. 1206
【发明内容】
[0011] 发明所要解决的课题
[0012] 上述的现有技术中具有以下（a)~（d)的课题。
[0013] (a)挥发成分浓度低的粉煤（例如无烟煤）的燃烧性通常较差，无法确保风口前端 的高燃烧率。
[0014] (b)回旋区内的燃烧不充分的情况下，生成未燃烧的炭（由燃烧不充分的粉煤生 成的炭），受到高炉内产生的〇) 2和H2O的作用而发生气化。但是，未燃烧的炭量多的情况 下，在高炉内未被消耗，炉内的压力损失增加。
[0015] (C)在选择高炉吹入用煤的情况下，需要考虑挥发成分量等。
[0016] (d)如上所述，将生物质作为高炉吹入用炭材进行利用的情况下，其为高含水率、 低热值，同时难以粉碎至微粉，不能与粉煤进行同样的操作，无法在高炉中有效使用，因而 焦炭削减效果小。
[0017] 因此，本发明的目的在于提供一种高炉的操作方法，其解决在高炉操作中将这样 的粉煤作为辅助还原材进行利用时的课题，通过使用生物质来替代粉煤，能够对CO 2排出量 的削减做出贡献。
[0018] 用于解决课题的手段
[0019] 用于解决这样的课题的本发明的特征如下。
[0020] (1) 一种高炉操作方法，其为将粉煤作为辅助还原材从风口吹入的高炉操作方法， 在该方法中，对生物质进行干馏，将所得到的生物质焦粉碎，生成上述生物质焦的粉碎物； 将上述生物质焦的粉碎物与粉煤从上述风口吹入。
[0021] (2)如⑴所述的高炉操作方法，其中，上述生物质焦的粉碎物与粉煤的吹入包括 将粉煤与生物质焦混合后从风口进行吹入。
[0022] (3)如⑴所述的高炉操作方法，其中，上述生物质焦的粉碎物与粉煤的吹入包括 由同一风口内的生物质焦粉碎物吹入枪（7 >只）和粉煤吹入枪将生物质焦的粉碎物与粉 煤吹入。
[0023] (4)如⑴所述的高炉操作方法，其中，按照生物质焦的粉碎物与粉煤的挥发成分 的合计浓度为10质量％以上的方式从风口进行吹入。
[0024] (5)如（4)所述的高炉操作方法，其中，上述挥发成分的合计浓度为10质量％以 上、25质量％以下。
[0025] (6)如（5)所述的高炉操作方法，其中，上述挥发成分的合计浓度为15质量％以 上、25质量％以下。
[0026] (7)如⑴所述的高炉操作方法，其中，上述生物质焦的粉碎物具有25质量％以 上、50质量％以下的挥发成分。
[0027] (8)如⑴所述的高炉操作方法，其中，上述生物质焦的粉碎物与粉煤的吹入包括 按照以质量比例计生物质焦的粉碎物：粉煤=6~50 :94~50的比例从风口吹入生物质焦 的粉碎物与粉煤。
[0028] (9)如（8)所述的高炉操作方法，其中，上述生物质焦的粉碎物：粉煤为20~50 : 80~50的比例。
[0029] (10)如⑴所述的高炉操作方法，其中，上述生物质焦的粉碎物的粒度为，74μπι 以下的粉碎物占80质量％以上。
[0030] 发明效果
[0031] 根据本发明，可以不受粉煤的挥发成分的制约，即使为低品质的煤也能够用于高 炉中，并且通过在高炉中使用对生物质进行干馏而得到的生物质焦，可以有助于削减炼铁 工艺中的〇) 2排出量。
【附图说明】
[0032] 图1是本发明一个实施方式的说明图。
[0033] 图2是本发明中所用的生物质干馏装置的一个实施方式的说明图。
[0034] 图3是本发明中所用的生物质焦和粉煤的燃烧试验装置的说明图。
[0035] 图4是示出本发明的燃烧试验结果的图（回旋区内最高温度位置）。
[0036] 图5是示出本发明的燃烧试验结果的图（燃烧气化率）。
[0037] 图6是示出加和性（加成性）成立的情况下的燃烧气化率与实测的燃烧气化率的 关系的图。
【具体实施方式】
[0038] 本发明人为了解决上述课题反复进行了深入研宄，结果发现，通过对将生物质干 馏得到的生物质焦进行粉碎后与粉煤同时从高炉风口吹入，可以改善粉煤的燃烧性。从而， 即使为挥发成分浓度低的粉煤也能够用于高炉吹入，可使用的粉煤的煤种得以扩大。
[0039] 由于对生物质进行干馏而得到的生物质焦可以进行微粉碎，因而可以将粉煤与生 物质焦预先混合并通过使用粉煤吹入用配管而吹入到炉中、或者可以使用通常的粉煤吹入 用配管将生物质焦单独吹入到炉中。因而，只要为进行着粉煤吹入操作的高炉，无需特别进 行设备更新就可以实施生物质焦的高炉吹入操作。在将对生物质进行干馏而制造的生物质 焦与粉煤同时吹入到炉内时，由于生物质焦的燃烧速度快，因而借助生物质焦的燃烧热，粉 煤被加热，可以提高粉煤的燃烧性。通