高炉操作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及从高炉的送风风口向炉内鼓入粉煤进行操作的高炉操作方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，由二氧化碳排放量增加导致的全球变暖成为了问题，而抑制0)2的排放也 是钢铁行业的重要课题。近年的高炉使用了从炉顶部装入的块状焦炭和从风口鼓入的粉煤 作为还原材料。对于抑制CO 2的排放而言，从通过预处理而产生的二氧化碳排放量之差考 虑，相比于从炉顶装入的块状焦炭，使用经由风口向炉内鼓入的粉煤更有助于抑制CO 2的排 放。
[0003] -般来说，对于从风口鼓入的粉煤而言，在专利文献1中，按照以粉煤比计每1吨 生铁150kg/t以上的比例鼓入挥发成分为25质量％以下的粉煤。而且，在该情况下，为了 防止粉煤的燃烧效率降低，可以通过从喷枪（lance)同时供给粉煤及70体积％以上的氧来 谋求燃烧效率的提高。另外，在该专利文献1中，提出了如下方法：在喷枪为单管的情况下， 从喷枪鼓入氧和粉煤的混合物；另一方面，在喷枪为双重管的情况下，从内管鼓入粉煤，从 内管与外管之间鼓入氧。
[0004] 在专利文献2中提出了如下方法：在减产操作（出铁比1. 8以下）时通过使粉煤 比为150kg/t_p以上来降低燃烧效率的情况下，在使用挥发成分为28质量％以上的高挥发 成分粉煤的同时，将以固体热容量和气体热容量之比表示的热流比控制在〇. 8以下。
[0005] 现有技术文献
[0006] 专利文献
[0007] 专利文献1 :日本特开2003-286511号公报
[0008] 专利文献2 :日本特开2011-127176号公报
【发明内容】
[0009] 发明要解决的课题
[0010] 从风口向炉内鼓入的粉煤的作用是提供热源及还原材料源。已知该粉煤的燃烧性 受到未燃煤粉（未燃焦化物）的影响。即，在高炉内发生了 C+C02=2C0所表示的溶损反 应，该反应量虽然根据操作而变化，但大约为80~100kg-C/t-p。作为该反应中消耗的C 源，认为是从炉顶装入炉内的块状焦炭、烧结矿中含有的焦炭粉、粉煤的未燃煤粉。在该情 况下，根据比表面积（粒径）之差，可认为这些C源中上述粉煤的未燃煤粉会被优先消耗。
[0011] 因此，在从风口鼓入的粉煤的燃烧性降低的情况下，鼓入炉内的未燃煤粉的量增 加，其发生上述溶损反应而被优先消耗，结果是本来应该被消耗的焦炭粉未被消耗而滞留 在炉内。该炉内滞留焦炭粉增加会引起高炉内的空隙率、平均粒径降低，其结果是导致炉 内的通气性变差。另外，已知焦炭的炉内产生粉量受到焦炭的冷强度（JIS.K. 2151 :转鼓强 度）的影响较大。因此，对于高炉内的通气性的评价而言，重要的是不仅要考虑从风口鼓入 的粉煤的燃烧性，还要同时考虑从炉顶装入的块状焦炭的性状。
[0012] 另外，对于上述专利文献1公开的技术而言，使用挥发成分为25质量％以下的粉 煤作为从风口鼓入的粉煤，在粉煤比：150kg/t-p以上的条件、也就是粉煤的燃烧效率降低 的条件下进行操作时，通过在从喷枪鼓入粉煤的同时供给氧，特别是使鼓入粉煤用输送气 体中的氧浓度为70体积％以上，能够提高燃烧效率，从而实现炉内通气性的改善。但是，已 知对于燃烧效率而言，有时即使是相同挥发成分（25质量％以下）的粉煤，根据其粒度、送 风温度的不同，即使输送气体中的氧浓度为70体积％以上燃烧效率也没有提高，反而在输 送气体的氧浓度不在70体积％以上时能够保持较高的燃烧效率。
[0013] 另外，关于高炉内的通气性，即使粉煤的燃烧效率稍有降低，如果从炉顶装入块状 焦炭的强度较大，则对于通气性的不良影响就较小。因此，对于上述专利文献1而言，存在 以下问题：根据鼓入用粉煤、炉顶装入用块状焦炭的性状、送风条件的不同，有时不能发挥 效果，反之，有时由于效果过度而使成本增高。
[0014] 另外，近年来从进一步降低排放CO2的要求考虑，例如，期望使粉煤比为170kg/t_p 以上。但是，对于粉煤比为170kg/t_p以上的高粉煤比操作而言，如上述专利文献1所记载， 即使从双重管喷枪的内管鼓入粉煤，并从内管与外管之间鼓入氧，燃烧温度也已饱和，燃烧 效率不会提高。而且，插入鼓风管内的鼓风喷枪暴露于1000~1200°C的热风中，因此如上 述专利文献1所记载，使用单管喷枪供给高浓度的氧与粉煤的混合物从安全性方面也是不 现实的。
[0015] 另外，对于上述专利文献2而言，在减产操作时通过使粉煤比为150kg/t_p以上 来降低燃烧效率的情况下，通过使用挥发成分为28质量％以上的高挥发成分的粉煤，同时 将以固体热容量和气体热容量之比所表示的热流比控制在〇. 8以下，可谋求粉煤的有效燃 烧。但是，在该情况下，为了降低热流比，使氧富集率降至2. 0体积％以下，优选降至1. 5体 积％，这意味着粉煤的燃烧效率降低，因此根据送风条件（送风温度）、粉煤性状（粒度）而 将挥发成分设定为28质量％以上，也有无助于燃烧效率的改善的情况。
[0016] 本发明是为了解决现有技术中的上述问题而开发的。即，本发明的目的在于提出 一种高炉操作方法，该方法即使在使粉煤比为150kg/t_p以上进行操作时，也能通过使该 粉煤的燃烧温度升高而提高生产率并降低〇) 2的排放。
[0017] 解决问题的方法
[0018] 为了解决上述课题而开发的本发明提供一种高炉操作方法，该方法是经由喷枪从 送风风口向高炉内以150kg/t-p以上的鼓入量进行粉煤鼓入的高炉的操作方法，该方法包 括：
[0019] 在下述a、b、c这3个条件中的2个以上条件下进行操作时，经由喷枪向所述炉内 鼓入粉煤并同时鼓入氧，并且在此时使用氧浓度为60体积％~97体积％的气体作为该粉 煤的鼓入用输送气体，
[0020] a、从炉顶装入的块状焦炭的JIS-K2151中规定的强度（DI15° 15)为87%以下，
[0021] b、从风口鼓入的粉煤中粒径74 ym以下者的重量比率为60质量％以下，且该粉煤 的平均挥发成分为25质量％以下，
[0022] c、从风口鼓入的送风温度为IKKTC以下。
[0023] 需要说明的是，在本发明的高炉操作方法中，更优选的技术方案如下：
[0024] (1)所述块状焦炭的强度（DI15°15)为85%以下时，使用氧浓度为70体积％~97 体积％的气体作为所述输送气体；
[0025] (2)所述块状焦炭的强度（DI15015)为83%以下时，使用氧浓度为80体积％~97 体积％的输送气体作为所述输送气体；
[0026] (3)所述块状焦炭的强度（DI15015)为78%以上；
[0027] (4)粒径为74ym以下的粉煤的重量比率为30质量％以上；
[0028] (5)所述送风温度为900°C以上；
[0029] (6)所述粉煤的鼓入量为300kg/t_p以下。
[0030] 发明的效果
[0031] 根据本发明的高炉操作方法，在粉煤的燃烧效率降低的条件下，考虑到炉顶装入 块状焦炭的强度，同时对高炉内的通气性进行综合判断，谋求从风口鼓入的粉煤的燃烧效 率的提高，因此能够有效地实现生产率提高及CO 2排放的减少。即，根据本发明，由从风口 鼓入的粉煤量、性状（粒度、挥发成分量）及送风温度等来判定粉煤的燃烧效率，且由粉煤 的燃烧效率和使用的块状焦炭的强度对通气性进行综合判断，由此，能够将粉煤的燃烧效 率设定在最优的范围内。其结果，能够一直有效地保持粉煤的燃烧效率，而且使炉内的通气 性稳定，结果能够实现生产率提高和CO 2排放的减少。
【附图说明】
[0032] 图1是采用本发明方法的高炉的示意图。
[0033] 符号说明
[0034] 1 ?高炉
[0035] 2.鼓风管
[0036] 3?风口
[0037] 4?喷枪
[0038] 5.回旋区
【具体实施方式】
[0039] 图1是示意性地示出采用本发明的高炉操作方法的高炉的图。如图所示，在高炉1 的风口 3后方连接有用于吹送热风的鼓风管（送风管）2,喷枪4以朝向炉内的方向插入该 鼓风管2中。在所述风口 3的热风吹送方向的前方认为存在被称为回旋区5的燃烧空间， 该燃烧空间也是焦炭堆积层，在该燃烧空间主要进行铁矿石的还原。虽然在图中只有1支 喷枪4被插入到鼓风管2中，但通常沿着炉的周围设置的多根鼓风管2中分别插入有喷枪 4。另外，每1根该鼓风管的喷枪数量不限定于1支，也可以设置2支以上。作为该喷枪的 结构，可以是单管喷枪、多重管喷枪、将多根鼓入管捆扎而成的管束型喷枪。
[0040] 通常，从插入鼓风管2内的喷枪4鼓入的粉煤经由风口 3到达高炉内的所述回旋 区5内，在这里，从炉顶装入的块状焦炭与其中含有的挥发成分及固定碳一起燃烧，从而有 助于升温。另外，将未燃尽而残留的被称为焦化物的碳与灰分的聚集体作为未燃焦化物从 回旋区5排出回旋区外。该焦化物以固定碳为主要成分，在发生燃烧反应的同时，还发生被 称为碳溶解反应的反应。
[0041] 另外，对于从喷枪4鼓入到鼓风管2和风口 3的粉煤而言，挥发成分较多者一方面 促进着火燃烧，增加燃烧量，提高粉煤的升温速度和最高温度，另一方面随着该粉煤的分散 性和温度的提高，焦化物的反应速度也加快。即，随着挥发成分的气化膨胀，粉煤扩散开来， 同时促进了挥发成分的燃烧，这时的燃烧热会使粉煤更加快速被加热而升温。由此，例如， 粉煤在靠近炉壁的位置会高效地燃烧。另外，可以认为对于JIS-K2151中规定的块状焦炭 强度（DI 15°15)〔％〕而言，块状焦炭强度（DIim15)〔％〕越大，炉内的焦炭粉的比例越少，例 如，焦炭粉在炉芯部的堆积量减少。
[0042] 以下，进行操作试验，对本发明适合的高炉操作条件进行了研究，对其结果进行说 明，所述操作试验是在炉内容积5000m 3的高炉中，改变炉顶装入块状焦炭的强度（DI 15°15) 〔％〕、粉煤量、粉煤性状（粒度、挥发成分）、送风温度，对通气性进行评价。
[0043] 在该操作试验中，控制送风量使得出铁量恒定为10000t/d，比较了各个条件下此 时的通气性。需要说明的是，该通气性的值