JPH01205007A - 微粉炭燃料吹込操業における高炉制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は高炉内装入物の降下速度、特に炉内周辺部側に
おける降下速度を炉内中心部側における降下速度に対し
て相対的に調整することによって高炉の操業効率を向上
させる方法に関するものである。

［従来の技術］ 高炉−転炉による一貫製鉄においては、高炉の操業効率
を向上させることが製鉄コストを低減させる上での最重
要課題の１つとなっている。その為ブラックボックスで
ある高炉内状況を色々な手法を用いて推定し、操業条件
と推定結果の相関性を把握して制御精度の向上に資する
という努力が払われている。

高炉の操業効率を高めて生産性の向上を図る手段として
は、例えば中心流の形成や荷下りの安定化等が知られて
いるが、高炉内で発生した熱量を炉内で可及的有効に利
用することも上記目的を達成する上で有効なことである
と考えられる。例えば羽目において形成される火炎に基
づく発生熱は本来炉内部で利用すべきものであるが、こ
れを炉壁側に伝達して鉄皮外へ放散させるということは
熱経済上のロスであり、コークスの利用率低下によるコ
ークス比の増大を招く他、炉体耐火壁の保全という観点
すら見ても不都合なことである。

従って高炉内への吹込燃料の燃焼状況を把握し、レース
ウェイ内での発熱を高炉内において如何に効率良く利用
し、炉壁への抜熱量を如何に軽減するかという制御方法
の確立が高炉操業における課題の１つとならなければな
らない。

一方高炉への吹込燃料については石油事情の変動以後微
粉炭燃料を多用する傾向が強まっており、従来の重油吹
込操業における知見をそのまま転用することは非常に危
険であることが分かってきた。その為微粉炭燃料の吹込
操業においては全く−から検討し直す必要が生じ、微粉
炭燃料を使用する場合における問題点の洗い直しが進め
られた。

本発明者等もこの様な観点から微粉炭吹込操業における
問題、例えば燃焼性や溶融灰分の付着性といったポイン
トについて研究を重ね、例えば特公昭６０−５３０８１
号に開示した様な微粉炭燃料吹込技術を開発し続けてき
た。しかしながら従来の開発指向は、微粉炭中の介在灰
分による付着トラブルを防止しつつ最善の燃焼性を発揮
させるという方向にあり、換言すれば重油等に比べて燃
料としての特性が低いという欠点を如何にうまくカバー
するかということが最大の懸案となっていた。

［発明が解決しようとする課題］ これらの項目においてはある程度満足すべき結果を得た
ので、更に研究を進め微粉炭燃料吹込技術を高炉操業の
効率化に向けて積極的に利用するという観点から検討を
行なった。

高炉操業における熱収支は操業効率と密接な関係があり
、羽口から吹込まれた燃料の燃焼によって発生する熱を
鉄鉱石の還元に有効に利用することは非常に大切なこと
である。しかしながらこれまでに開発された微粉炭燃料
吹込技術を適用した高炉操業では、上記発生熱のうち相
当量が高炉耐火壁への伝熱放散に消費され、゛レースウ
ェイ直上部を降下してくるコークス類の酸化反応：Ｃ＋
ＣＯ２−２ＣＯ が不十分となる傾向が認められた。

一方高炉内における装入物の降下現象は、上記酸化反応
に基づくコークス中Ｃの消耗に基づくものである。しか
るにブローパイプ内に微粉炭を供給することはこの微粉
炭による熱風中０２の消費を招き、従って前記酸化反応
に供給される０□の減少、ひいてはコークス消費量の減
少を招き、レースウェイ内における装入物降下速度の低
下を招く。この様な現象は所謂オールコークス操業に比
べて微粉炭吹込操業の方が顕著であるところからも確認
される。こうして炉内周辺側のコークス類降下速度が遅
くなると、その分炉中心側のコークス類が相対的に早く
酸化を受けて降下し、従って高炉内融着帯形状を最適形
態（逆Ｖ字形）に保持することが困難となり、余り好ま
しくないとされているＷ字形を呈しているという徴候が
認められる様である。

この様なところから、高炉内の周辺側におけるコークス
類の降下速度を中心側における降下速度より相対的に早
くして逆■字形融着帯形状を形成し得る様な操業条件を
確率する必要が生じた。そこで本発明者等は更に研究を
進め、微粉炭吹込量を一定とした場合における燃焼性（
微粉炭の燃焼による消費量）を制御すれば、内壁側装入
物の降下速度を中心側装入物の降下速度に対して相対的
に調整し得るのではないかとの着想を、その様な制御手
段を開発することとした。

［課題を解決する為の手段］ 上記課題の下で完成された本発明の構成は高炉の送風羽
口に接続されたブローバイブに微粉炭燃料吐出ランスを
挿入し、該吐出ランスから吐出された微粉炭燃料をブロ
ーパイプ内の熱風流れによって高炉内へ吹込むに当たり
、前記吐出ランスにおける微粉炭燃料吐出先端の前記ブ
ローパイプ長さ方向位置を調節することにより、炉内周
辺部側の装入物降下速度を炉内中心部側の装入物降下速
度に対して相対的に調整する点に要旨が存在するもので
ある。

［作用］ 本発明はブローパイプ内への微粉炭燃料吐出位置をブロ
ーパイプの長さ方向に調節することによって炉内周辺部
側の装入物降下速度を相対的に調整することを要旨とす
るものである。高炉におけるこの様な制御技術は従来全
く行なわれたことがなく、本発明をもって唱矢とする。

第２図は本発明の実験において用いた実炉における微粉
炭燃料吹込装置を示す概略図であり、１は羽口、２はブ
ローパイプ、３は微粉炭燃料吐出ランスを示す。図では
微粉炭燃料吐出ランス３の取付位置をブローパイプ２の
長さ方向に沿って任意に変更できる様にランス挿入孔４
を多数設け、ランス３を挿入しないときは結栓５を施し
ておく。そして羽口１とブローパイプ２の境界位置をＳ
としたとき、吐出ランス３の先端位置Ｐが該接続点Ｓよ
り熱風吹込上流側（図では右側）をプラス（＋）、下流
側（出では左側）をマイナス（−）と定め、＋２００ｍ
ｍの場合と一１００＋ｎｍの場合について夫々下記の様
な実験を行なった。即ち上記２つの場合について個々に
微粉炭燃料の吹込操業を行ない高炉々壁の各ポイントに
おける温度を測定し、高炉の高さ方向に測温値をプロッ
トしたところ第１図に示す様な結果が得られた。

第１図の黒丸印は前記境界位置Ｓから上流側へ＋２００
ｍｍの地点へ微粉炭燃料を吐出させた場合の炉壁高さ方
向温度分布を示しており、同図の白丸印は反対に下流側
へ一１００＋＋ｖの地点へ吐出させた場合の炉壁高さ方
向温度分布を示している。

このグラフから明白である様に微粉炭燃料の吐出位置が
ブローパイプの長さ方向に見て異なっている場合は炉壁
温度の高さ方向分布に顕著な変異が認められる。即ち微
粉炭燃料の吐出位置がブローパイプの上流側へ近づくと
炉腹部における壁側温度が上昇し、反対にブローパイプ
の下流側へ近づくと炉腹部における壁側温度が低下して
いる。このことは次のことを意味するものと考えられる
。

すなわち微粉炭燃料がブローパイプの上流側へ吐出され
た場合は当該燃料の着火が比較的早く始まって羽口先で
の燃焼性が向上し、その結果、前に述べた様にレースウ
ェイ内での酸素量低減に基づく装入コークスの燃焼不良
、即ち降下速度の低下による軟化融着帯のＷ字形状化（
その結果としての周辺流の促進）の他、ブローパイプ内
での温度上昇による羽口冷却水の技熱能力低下も加わっ
て炉壁の温度を上昇させる。つまり炉壁からの熱損失量
が増大する結果、発生した熱量の高炉内での利用効率が
低下し高炉操業におけるコークス比が高くなって炉熱変
動も増加し、生産性の低下並びに炉況安定性の低下とい
った不都合が生じる。

従ってこの場合は高炉の周辺側におけるコークスの消化
量が減少気味となり、高炉内装人物の降下速度がおだや
かになっ、てくる。このことを相対的に言えば高炉内の
中心側における装入物降下速度に比べて周辺側の装入物
降下速度が遅くなることを意味し、従って鉄鉱石の還元
進行によって形成される軟化融着帯のプロフィールがＷ
字形となり、高炉操業上好ましくない状態が形成される
。

これに対して微粉炭燃料がブローパイプの下流側へ吐出
された場合は当該燃料の着火が遅れ羽口先での燃焼性が
悪くなる。従って炉壁方向への抜熱ユは少なくなり炉壁
温度の上昇は第１図に示した如く極めておだやかなもの
となる。この点前記特公昭６０−５３０８１号において
は、微粉炭燃料の吐出位置がブローパイプの下流側へ移
行するとブローパイプやレースウェイ内での不完全燃焼
に基づいて微粉炭が炉内充填層内に蓄積し通気性を悪化
させるという問題を招くことを懸念した。

その為微粉炭燃料の吐出位置はブローパイプ内の上流位
置にすると定めていたのであるが、このことは前述の如
くコークス比の向上や炉熱変動の多発という不都合を生
じる原因ともなっていたのである。これに対し本発明に
おいて検討した如く微粉炭燃料の吐出位置をブローパイ
プの下流側に設定した場合は前述の様に炉壁方向への抜
熱量が減少することによって発生熱量の有効利用が図ら
れ、コークス比の向上をもたらすという効果が得られる
だけでなく、未燃焼の微粉炭はコークスよりも早くガス
化し、炉の通気性に悪影響を及ぼす心配がないというこ
とを見出すに至った。

ちなみに第３図は微粉炭燃料のブローパイプ内燃焼率と
高炉腹部の熱損を相関させたグラフであり、微粉炭燃料
の燃焼率が低くなるほど腹部熱損が少なくなっているこ
とが分かる。

結局本願発明は微粉炭燃料のブローパイプ内への吐出位
置をブローパイプ長さ方向に変更することによって炉体
壁面への抜熱量をコントロールし、それによってコーク
ス比を調整しつつ炉体周辺側の装入物降下速度を炉体中
心側装入物の降下速度に対して相対的に制御するもので
あるが、−数的に言えばコークス比を減少させて炉体周
辺側の装入物降下速度を高め逆■字形の融着帯形状を形
成することは高炉操業上有意義なことであるから、微粉
炭燃料のブローパイプ内への吐出位置はできる限り下流
側を選択することが推奨される。

尚上流側にするときは、羽口ブローパイプの接続点より
上流側１００ｍｍ程度までで止めておく方が好ましい。

一方下流側については上記接続点より下流側３００ｍｍ
が限度であり、これより下流側になると燃焼性が極端に
悪くなり、燃料吹込みの趣旨に沿わなくなる。

［実施例］ 第３図は微粉炭燃料吐出位置を上記接続点を中心にして
上流側１００ｍｍ、下流側１００ｍｍの範囲内で調節し
たときの の比を求めたものであり、吐出位置を下流側へ設定した
ものほどに値が低下しており、炉壁に対する熱負荷の減
少していることが分かる。

第４図は下流側から上流側にかけてより広範囲に吐出位
置を制御したときの風圧指数（無次元）を求めたもので
あり風圧指数が高いものほど通気性障害が大きいことを
示す。このグラフから明らかな様に上記接続点を基準と
して下流側３００ｍｍを超えると、未燃焼の微粉炭燃料
が過剰に堆積して通気障害を生じていることが分かる。

［発明の効果］ 本発明は上記の様に構成されているので、高炉操業にお
ける炉内周辺側の装入物降下速度を中心側装入物の降下
速度に対して相対的に早める様に制御することができ、
コークス比の向上を図ると共に軟化融着帯形状の逆Ｖ字
化を促進することが可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は高炉高さ方向に見た炉壁温度の分布状況を示す
グラフ、第２図はブローパイプ部分の構造を示す説明図
、第３図は微粉炭燃料吐出位置と炉下部の温度（中心側
と周辺側の比）を示すグラフ、第４図は微粉炭燃料吐出
位置と風圧指数の関係を示すグラフである。 第１図 第２図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）高炉の送風羽口に接続されたブローパイプに微粉
   炭燃料吐出ランスを挿入し、該吐出ランスから吐出され
   た微粉炭燃料をブローパイプ内の熱風流れによって高炉
   内へ吹込むに当たり、前記吐出ランスにおける微粉炭燃
   料吐出先端の前記ブローパイプ長さ方向位置を調節する
   ことにより、炉内周辺部側の装入物降下速度を炉内中心
   部側の装入物降下速度に対して相対的に調整することを
   特徴とする高炉制御方法。
2. （２）請求項（１）に記載された相対的調整を行なうこ
   とによって炉体下方部の円周方向耐火壁の熱負荷を制御
   することを特徴とする高炉制御方法。