JP2013185180A - Method of blowing reducing gas from blast furnace tuyere and blowing lance - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、高炉羽口からの還元性ガス吹き込み方法及び吹き込みランスに関する。 The present invention relates to a reducing gas blowing method and a blowing lance from a blast furnace tuyere.
従来、製鉄所の高炉においては、燃料として、主にコークスを使用してきたが、コークスの原料である高粘結炭の枯渇に対応し、微粉炭(以下、PCと記す。)の使用量を増加させてきた。高炉へのPC吹き込み方法は、高炉への熱風吹き込み管であるブローパイプにPC吹き込みパイプを挿入し、高炉羽口に吹き込み、羽口前レースウェイでPCを燃焼させる方法が一般的である。 Conventionally, coke is mainly used as fuel in blast furnaces at steelworks, but the amount of pulverized coal (hereinafter referred to as “PC”) used in response to the depletion of highly caking coal that is the raw material of coke. Has increased. The PC blowing method into the blast furnace is generally a method in which a PC blowing pipe is inserted into a blow pipe that is a hot air blowing pipe into the blast furnace, blown into the blast furnace tuyere, and PC is burned in the raceway before the tuyere.
一方、近年、地球環境保護の観点から、二酸化炭素の排出低減の必要性が増大し、高炉における二酸化炭素の削減策が、検討されている。高炉で燃焼されるコークス及びPCは、主成分である炭素が燃焼し、羽口前レースウェイ内で一酸化炭素となり、高炉内を上昇する際に鉄鉱石を還元し、二酸化炭素となって炉頂より排出される。
ここで、炭素が主成分であるコークス及びPCに替わり、水素とメタンを大量に含むコークス炉ガス(以下、COGと記す。)、天然ガス(以下、LNGと記す。)、又は、COGを改質した水素ガス等を高炉に吹き込むことにより、高炉から排出される二酸化炭素の低減が期待できる。
On the other hand, in recent years, from the viewpoint of protecting the global environment, the need for reducing carbon dioxide emissions has increased, and measures for reducing carbon dioxide in blast furnaces have been studied. The coke and PC burned in the blast furnace burns carbon, which is the main component, becomes carbon monoxide in the raceway in front of the tuyere, reduces iron ore as it rises in the blast furnace, and becomes carbon dioxide It is discharged from the top.
Here, coke oven gas containing a large amount of hydrogen and methane (hereinafter referred to as COG), natural gas (hereinafter referred to as LNG), or COG is modified instead of coke and PC mainly composed of carbon. By blowing quality hydrogen gas or the like into the blast furnace, reduction of carbon dioxide discharged from the blast furnace can be expected.
従来、製鉄所における冶金炉にPC及びLNG等を吹き込む技術としては、転炉の上吹き及び底吹きランスがある(特許文献1)。
転炉における上吹きランスは、多重環ランスから酸素、PC及びLNG等を転炉内の溶湯表面に吹き付けるものであり、底吹きランスは、多重環ランスから酸素、PC及びLNG等を転炉内の溶湯内に吹き込むものである。
Conventionally, as a technique for blowing PC, LNG, and the like into a metallurgical furnace in an ironworks, there are an upper blowing and a bottom blowing lance of a converter (Patent Document 1).
The top blowing lance in the converter blows oxygen, PC, LNG, etc. from the multi-ring lance to the surface of the molten metal in the converter, and the bottom blowing lance sends oxygen, PC, LNG, etc. from the multi-ring lance in the converter. Is blown into the molten metal.
前記転炉において吹き込まれた酸素、PC及びLNG等は、燃焼による発熱と同時に溶湯内の炭素を燃焼して銑鉄を鋼に精錬することを目的としている。
これに対し、本発明が課題とする高炉へのCOG、LNG、又は、水素ガスの吹き込みは、高炉への熱風吹き込み管であるブローパイプに還元性ガス吹き込みパイプを挿入し、狭い羽口、およびレースウェイを通してCOG、LNG、又は、水素ガス等を還元ガスとして炉内に吹き込むことを目的とする。従って、高炉へのCOG、LNG、又は、水素ガスの吹き込みは、前記転炉における酸素、PC及びLNG等の吹き込みとは、産業上の利用分野が相違し、解決すべき課題も相違する。
The oxygen, PC, LNG, and the like blown in the converter are intended to refine the pig iron into steel by burning the carbon in the molten metal simultaneously with the heat generated by the combustion.
On the other hand, COG, LNG, or hydrogen gas blowing into the blast furnace, which is the subject of the present invention, is a method of inserting a reducing gas blowing pipe into a blow pipe that is a hot air blowing pipe into the blast furnace, and a narrow tuyere, The purpose is to blow COG, LNG, hydrogen gas or the like into the furnace as a reducing gas through the raceway. Therefore, COG, LNG, or hydrogen gas blowing into the blast furnace is different from the blowing of oxygen, PC, LNG, and the like in the converter in the fields of industrial use and the problems to be solved are also different.
COG、LNG、又は、水素ガス等の還元性ガスを高炉に吹き込む場合、高炉への熱風吹き込み管であるブローパイプに還元性ガス吹き込みパイプを挿入し、高炉羽口を通して炉内に吹き込む方法が考えられる。還元性ガスが送風空気中の酸素と接触するとガスは燃焼し、CO2やH2Oに酸化されて還元性を失う。炭化水素系のガスは羽口先からレースウェイ内ではCOとH2までの部分燃焼にとどめ、高炉炉内で酸化鉄を還元させる還元性を保つことが期待される。そこで、吹き込まれた還元性ガスと送風空気中の酸素との接触をできるだけ避けて、ガスはできるだけ燃焼させないで還元性を保ったままレースウェイを抜けて高炉炉内に入ることを可能にするランス構造が望ましい。
又、高炉羽口からPCと共にCH4やH2などの還元性ガスを吹き込む場合、還元性ガス、送風空気中の酸素と接触すると、ガス−ガス反応となるため微粉炭に先行して燃焼してしまい、ガスはCO2やH2Oに酸化されて還元性を失う。一方、微粉炭はガスの方に酸素を取られて燃焼不足となり未燃チャーが残るなどの現象が起こる。そこで、吹き込まれた還元性ガスと送風中の酸素との接触をできるだけ避けて、送風中の酸素は、微粉炭との燃焼に優先させ、還元性ガスは、燃焼することなく還元性を保ったままレースウェイを抜けて高炉炉内に入ることが可能なランス構造が望ましい。
本発明の目的は、還元性ガスの還元性を保ったまま高炉炉内に入ることを可能にする高炉羽口からの還元性ガス吹き込み方法及び吹き込みランスを提供することである。
When reducing gas such as COG, LNG, or hydrogen gas is blown into the blast furnace, a method of inserting the reducing gas blowing pipe into the blow pipe that is a hot air blowing pipe into the blast furnace and blowing it into the furnace through the blast furnace tuyere is considered. It is done. When the reducing gas comes into contact with oxygen in the blown air, the gas burns and is oxidized to CO 2 or H 2 O and loses reducing properties. The hydrocarbon-based gas is expected to remain in the partial combustion from the tuyere to the CO and H 2 in the raceway, and to maintain the reducing ability to reduce iron oxide in the blast furnace furnace. Therefore, avoiding the contact between the reducing gas blown in and oxygen in the blown air as much as possible, the gas is not burned as much as possible, and it is possible to pass through the raceway and enter the blast furnace furnace while maintaining reducing properties. A structure is desirable.
In addition, when reducing gas such as CH 4 or H 2 is blown together with PC from the blast furnace tuyere, if it comes into contact with reducing gas or oxygen in the blown air, a gas-gas reaction occurs, and therefore combustion precedes pulverized coal. As a result, the gas is oxidized to CO 2 or H 2 O and loses reducibility. On the other hand, pulverized coal undergoes a phenomenon such that oxygen is taken by the gas, combustion becomes insufficient, and unburned char remains. Therefore, avoid contact between the reducing gas blown in and the oxygen being blown as much as possible. The oxygen in the blowing gives priority to the combustion with pulverized coal, and the reducing gas kept reducing without burning. A lance structure that can enter the blast furnace through the raceway is desirable.
An object of the present invention is to provide a reducing gas blowing method and a blowing lance from a blast furnace tuyere that allow the reducing gas to enter the blast furnace furnace while maintaining the reducing property.
本発明者は、ランスの中心部から還元性ガスを吹き込み、その外側から窒素を吹き込むことにより、還元性ガスの先行燃焼を抑制し、還元性を保ったまま高炉内に還元性ガスを吹き込むことができることを見出した。本発明は、この知見に基づいて上記の課題を解決するためになされたものであり、その要旨とするところは、以下のとおりである。 The inventor blows reducing gas from the center of the lance and blows nitrogen from the outside thereof, thereby suppressing the preceding combustion of the reducing gas and blowing the reducing gas into the blast furnace while maintaining the reducing property. I found out that I can. The present invention has been made to solve the above problems based on this finding, and the gist of the present invention is as follows.
(1)高炉羽口から3重環ランスを用いて還元性ガスを吹き込む方法であって、
中心部管から還元性ガス、中間部管から窒素、さらにその外側の外周部管から酸素富化した空気を吹き込むことを特徴とする高炉羽口からの還元性ガス吹き込み方法。
(2)前記3重環ランスの外周部管に合流する微粉炭吹き込み単管から微粉炭を吹き込むことを特徴とする(1)に記載の高炉羽口からの還元性ガス吹き込み方法。
(3)高炉羽口から還元性ガスを吹き込む3重環ランスであって、
中心部管から還元性ガス、中間部管から窒素、さらにその外側の外周部管から酸素富化した空気を吹き込むことを特徴とする高炉羽口からの還元性ガス吹き込みランス。
(4)前記還元性ガス吹き込み用ランスの外周部管内に微粉炭吹き込みノズルを合流させることを特徴とする(3)に記載の高炉羽口からの還元性ガス吹き込みランス。
(1) A method of injecting reducing gas from a blast furnace tuyere using a triple ring lance,
A reducing gas blowing method from a blast furnace tuyere, wherein reducing gas is blown from a central pipe, nitrogen is blown from an intermediate pipe, and oxygen-enriched air is blown from an outer peripheral pipe.
(2) The method of blowing reducing gas from a blast furnace tuyere according to (1), characterized in that pulverized coal is blown from a single pulverized coal blowing single pipe that joins the outer peripheral pipe of the triple ring lance.
(3) A triple ring lance for blowing reducing gas from the blast furnace tuyere,
A reducing gas blowing lance from a blast furnace tuyere, wherein reducing gas is blown from a central pipe, nitrogen is blown from an intermediate pipe, and oxygen-enriched air is blown from an outer peripheral pipe.
(4) The reducing gas blowing lance from the blast furnace tuyere according to (3), wherein a pulverized coal blowing nozzle is joined into an outer peripheral pipe of the reducing gas blowing lance.
本発明は、還元性ガスの還元性を保ったまま高炉炉内に入ることを可能にする高炉羽口からの還元性ガス吹き込み方法及び吹き込みランスを提供することができる。 The present invention can provide a reducing gas blowing method and a blowing lance from a blast furnace tuyere that allow the reducing gas to enter the blast furnace furnace while maintaining the reducing property.
[第一の実施形態]
高炉羽口から3重環ランスを用いて還元性ガスを吹き込む実施形態である。中心部から還元性ガス、中間部から窒素、さらにその外側(外周部)から酸素富化した空気を吹き込む。還元性ガスとしては、COG、LNG、水素ガス又はメタンガス等がある。
図1に還元性ガス吹き込みの3重環ランスの一例を示す。還元性ガスは、中心部管1から吹き込まれ、窒素は、中間部管2から吹き込まれ、酸素富化した送風は、外周部管3から高炉内に吹き込まれる。中心部管1から吹き込まれた還元性ガスと、酸素富化した送風は、中間部管2から吹き込まれた窒素により遮断されているため、還元性ガスが早期に燃焼することは無い。そこで、還元性ガスは還元性を保ったままレースウェイを抜けて高炉炉内に入ることが可能となる。
[第二の実施形態]
高炉羽口から3重環ランスを用いて還元性ガスとPCを吹き込む実施形態である。中心部から還元性ガス、その中間部から窒素、さらにその外側(外周部)から酸素富化した空気を吹き込み、PCは、別の単管から吹き込む。PCの吹き込み量が多い場合は、PC吹き込み単管は、複数本になる。
図2にPC及び還元性ガス吹き込みの3重環ランスの一例を示す。還元性ガスは、中心部管1から吹き込まれ、窒素は、中間部管2から吹き込まれ、酸素富化した送風は、外周部管3から高炉内に吹き込まれ、PCは、PC吹き込み単管4から吹き込まれる。中心部管1から吹き込まれた還元性ガスと、酸素富化した送風は、中間部管2から吹き込まれた窒素により遮断されているため、還元性ガスが早期に燃焼することは無い。還元性ガスは還元性を保ったままレースウェイを抜けて高炉炉内に入ることが可能となる。そして、PCの燃焼は、酸素濃度が高い雰囲気で行われ、その結果、微粉炭のCが燃え残って炉芯に蓄積する量が減少する。
[First embodiment]
In this embodiment, reducing gas is blown from a blast furnace tuyere using a triple ring lance. Reducing gas is blown from the center, nitrogen is blown from the middle, and oxygen-enriched air is blown from the outside (outer periphery). Examples of the reducing gas include COG, LNG, hydrogen gas, and methane gas.
FIG. 1 shows an example of a triple ring lance in which reducing gas is blown. Reducing gas is blown from the
[Second Embodiment]
In this embodiment, reducing gas and PC are blown from a blast furnace tuyere using a triple ring lance. Reducing gas is blown from the central portion, nitrogen is blown from the middle portion, and oxygen-enriched air is blown from the outer side (outer peripheral portion), and PC is blown from another single tube. When the amount of PC blowing is large, there are a plurality of single PC blowing tubes.
FIG. 2 shows an example of a triple ring lance with PC and reducing gas blowing. Reducing gas is blown from the
次に、本発明の実施例について説明するが、本発明は、これに限られるものではない。 Next, examples of the present invention will be described, but the present invention is not limited thereto.
図3にレースウェイ模擬燃焼実験装置を示す。炉は、下部炉5と中部炉6からなり、試験終了後の下部炉5の炉内容物のサンプリングの便宜のため、中部炉6は、取り外し可能である。コークスは、中部炉6の上部より装入される。コークスと、下部炉の羽口7から吹き込まれたCOG、LNG、又は、水素ガス等の還元性ガスは、羽口前レースウェイ8で燃焼する。燃焼試験中は、羽口前レースウェイ8の温度を測定し、試験終了後は、レースウェイの解体調査を行い、微粉炭の未燃チャーを調べる。
図4にレースウェイ模擬燃焼実験装置の温度計の配置を示す。(A)は側面図、(B)は平面図を示す。温度計9は、上下2段の合計10箇所を測定する。
(実施例1)
メタン及び水素から成る還元性ガスを羽口から吹き込む実験を行った。吹き込みの条件を表1に示す。比較例1(A)は、送風のみで、還元性ガス吹き込みが無い場合である。比較例2(B)は、送風ブローパイプの中にあるガス吹き込み単管から還元性ガスを吹き込む場合である。実施例1(C)は、本願請求項1に係る発明の3重管により、還元性ガスを吹き込む場合である。
実施例1(C)では、図2に示す還元性ガス吹き込みの3重環ランスを用いた。中心部管1から還元性ガス、中間部管2から窒素、外周部管3から酸素富化した空気を吹き込んだ。
FIG. 3 shows a raceway simulation combustion experiment apparatus. The furnace is composed of a
FIG. 4 shows the arrangement of thermometers in the raceway simulation combustion experiment apparatus. (A) is a side view and (B) is a plan view. The
Example 1
An experiment was conducted in which reducing gas consisting of methane and hydrogen was blown from the tuyere. Table 1 shows the blowing conditions. Comparative Example 1 (A) is a case where only blowing and no reducing gas blowing. Comparative Example 2 (B) is a case where reducing gas is blown from a gas blowing single pipe in a blow blow pipe. Example 1 (C) is a case where reducing gas is blown by the triple pipe of the invention according to
In Example 1 (C), a reducing gas-injected triple ring lance shown in FIG. 2 was used. Reducing gas was blown from the
図5に羽口前レースウェイの温度を示す。
まず、比較例1(A)について述べる。比較例1(A)で、酸素富化した送風によりコークスだけを燃焼させる場合は、次の反応が起きる。
C+O2→CO2 (1)
CO2+C→2CO (2)
コークスは、(1)式の発熱反応により燃焼し、燃焼による発熱でレースウェイ内のガス温度が上昇する。O2がほとんどなくなると(2)式の吸熱反応が起こって温度が低下するが、この反応は、比較的緩やかに起こる。その結果、図5のAに示すレースウェイ内の温度が測定された。
FIG. 5 shows the temperature of the front tuyere raceway.
First, Comparative Example 1 (A) will be described. In Comparative Example 1 (A), when only coke is burned by oxygen-enriched air, the following reaction occurs.
C + O 2 → CO 2 (1)
CO 2 + C → 2CO (2)
The coke burns by the exothermic reaction of the formula (1), and the gas temperature in the raceway rises due to the heat generated by the combustion. When O 2 almost disappears, an endothermic reaction of formula (2) occurs and the temperature decreases, but this reaction occurs relatively slowly. As a result, the temperature in the raceway shown in FIG. 5A was measured.
次に、比較例2(B)について述べる。比較例2(B)の、還元性ガス(CH4,H2)をガス吹き込み単管により羽口先端位置に吹き込んだ場合、前記(1)式、(2)式の他に、次の反応が起きる。
CH4+2O2→CO2+2H2O (4)
H2+1/2O2→H2O (5)
H2O+C→H2+CO (3)
CH4+CO2→ CO+2H2 (6)
吹き込まれたCH4、H2ガスは、コークスの燃焼に先行して、(4)式、(5)式の反応により燃焼発熱し、その後、(1)式によるコークスの燃焼も加速して高温になる。レースウェイ内の最高温部は、早期に燃焼する還元性ガスにより、比較例1(A)の場合よりも羽口側に移動する。最高温部より先のレースウェイ奥側では、(2)式、(3)式の吸熱反応が開始する。(2)式、(3)式の反応で生成した還元性ガス(CO,H2)およびレースウェイで昇温されたN2ガスは、(2)式、(3)式が吸熱反応であること、燃焼生成ガスから周囲のコークスに伝熱すること及び炉壁からの熱損失によりガス温度は低下していく。その結果、図5のBに示すレースウェイ内の温度が測定された。
Next, Comparative Example 2 (B) will be described. When the reducing gas (CH 4 , H 2 ) of Comparative Example 2 (B) is blown into the tuyere tip position by a gas blowing single tube, the following reaction is performed in addition to the above formulas (1) and (2). Happens.
CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O (4)
H 2 + 1 / 2O 2 → H 2 O (5)
H 2 O + C → H 2 + CO (3)
CH 4 + CO 2 → CO + 2H 2 (6)
The injected CH 4 and H 2 gas generates heat by the reaction of the equations (4) and (5) prior to the combustion of the coke, and then accelerates the combustion of the coke according to the equation (1) at a high temperature. become. The highest temperature part in the raceway moves to the tuyere side more than the case of the comparative example 1 (A) by the reducing gas combusted at an early stage. The endothermic reaction of equations (2) and (3) starts on the rear side of the raceway beyond the highest temperature part. For the reducing gas (CO, H 2 ) generated by the reaction of the formulas (2) and (3) and the N 2 gas heated at the raceway, the formulas (2) and (3) are endothermic reactions. In addition, the gas temperature is lowered due to heat transfer from the combustion product gas to the surrounding coke and heat loss from the furnace wall. As a result, the temperature in the raceway shown in FIG. 5B was measured.
次に、実施例1(C)について述べる。本発明の3重管(図2参照)を使って還元性ガスを吹き込み、送風した。3重管の中間部管2から窒素ガスを10NM3/HR吹いているため、送風中のN2が10NM3/HR少なくなるように送風量を調整し、送風中のO2量がA,Bと同じになるように酸素富化率を調整した。また、3重管ランスの中央管から吹き込んでいる窒素ガスは常温のため、送風顕熱を維持するように送風温度を高めた。
中心部管1から吹き込まれた還元性ガス(CH4,H2)は、中間部管2から吹き込まれた窒素ガスにより、外周部管3から吹き込まれた酸素富化空気(熱風)との接触が妨げられ燃焼が遅れる。その結果、コークスと酸素富化空気(熱風)の燃焼が先行し、比較例1(A)に近い温度分布となる。一部の吹き込みガスが酸素富化空気と反応するのでわずかに比較例1(A)から比較例2(B)のパターンに近づくが、比較例2(B)に比べると最高温部はかなり奥側に戻り、レースウェイ奥での温度降下も緩和されている。したがって、吹き込まれたH2は多くが(5)式から(3)式の反応経路を経ることなく未反応のH2のまま昇温し、CH4は(4)式から(2)式、(3)式の経路を経ることなくレースウェイ奥側で(6)式の反応により還元性ガスになっていると考えられる。
このためガスからのヒートロスが少なくなり、ボッシュガス((2)式(6)式の反応で生成した還元性ガス(CO,H2)および吹き込まれたH2ガスおよびレースウェイで昇温されたN2)の顕熱が多く確保できる。以上のことより、図5のCに示すレースウェイ内の温度が測定された。
Next, Example 1 (C) will be described. The reducing gas was blown and blown using the triple pipe of the present invention (see FIG. 2). Since nitrogen gas is blown at 10 NM 3 / HR from the
The reducing gas (CH 4 , H 2 ) blown from the
For this reason, the heat loss from the gas was reduced, and the temperature was raised by the Bosch gas (reducing gas (CO, H 2 ) generated by the reaction of the formula (2) and the formula (6)), the injected H 2 gas, and the raceway. A lot of sensible heat of N 2 ) can be secured. From the above, the temperature in the raceway shown in FIG. 5C was measured.
(実施例2)
メタン及び水素から成る還元性ガスとPCを羽口から吹き込む実験を行った。吹き込みの条件を表2に示す。比較例3(D)は、PCのみの吹き込みであり、還元性ガス吹き込みが無い場合である。比較例4(E)は、送風ブローパイプの中にある2重管の内管からPCを、外管から還元性ガスを吹き込む場合である。実施例2(F)は、本願請求項2に係る発明の3重管により、還元性ガスを吹き込む場合である。図2に示すPC及び還元性ガス吹き込みの3重環ランスを用いた。中心部管1から還元性ガス、中間部管2から窒素、さらに外周部管3から酸素富化した空気を吹き込み、PCは、別のPC吹き込み単管から吹き込む。中心部管1から吹き込まれた還元性ガスは、外周部管3から吹き込まれた酸素富化した送風と、中間部管2から吹き込まれた窒素により遮断されているため、還元性ガスが早期に燃焼することは無い。従って、PCの燃焼は、還元性ガスにより送風中の酸素がとられることが無いため、還元性ガスに先行して行われると考えられる。
(Example 2)
An experiment was conducted in which reducing gas consisting of methane and hydrogen and PC were blown from the tuyere. Table 2 shows the blowing conditions. Comparative Example 3 (D) is a case where only PC is blown and no reducing gas is blown. Comparative Example 4 (E) is a case where PC is blown from the inner pipe of the double pipe in the blow blow pipe and reducing gas is blown from the outer pipe. Example 2 (F) is a case where reducing gas is blown by the triple pipe of the invention according to
図6に微粉炭及び還元性ガス吹き込み時のレースウェイ温度を示す。 FIG. 6 shows the raceway temperature when pulverized coal and reducing gas are injected.
まず、比較例3(D)について述べる。比較例3(D)の微粉炭のみ吹き込んだ場合は、次の反応が起きる。
PC+XO2→YCO2+ZH2O (7)
CO2+C→2CO (8)
H2O+C→H2+CO (9)
まずPCは、(7)式の反応で燃焼し、発熱によりガス温度が上昇する。O2がほとんどなくなると(8)式(9)式の吸熱反応が起こって温度が低下するが、この反応は、比較的緩やかに起こる。その結果、図6のDに示すレースウェイ内の温度が測定された。
First, Comparative Example 3 (D) will be described. When only the pulverized coal of Comparative Example 3 (D) is blown, the following reaction occurs.
PC + XO 2 → YCO 2 + ZH 2 O (7)
CO 2 + C → 2CO (8)
H 2 O + C → H 2 + CO (9)
First, PC burns by the reaction of equation (7), and the gas temperature rises due to heat generation. When O 2 almost disappears, an endothermic reaction of formula (8) and formula (9) occurs and the temperature decreases, but this reaction occurs relatively slowly. As a result, the temperature in the raceway shown in FIG. 6D was measured.
次に、比較例4(E)について述べる。PCおよび還元性ガス(CH4,H2)を、2重管ランスで吹き込んだ場合、下記式の反応が起こる。
CH4+2O2→CO2+2H2O (10)
H2+(1/2)O2→H2O (11)
吹き込まれた還元性ガス(CH4、H2)は、(10)式、(11)式の発熱反応で先行的に燃焼発熱し、(7)式によるPCの燃焼も加速して高温になる。レースウェイ内の最高温部は、比較例3(D)の場合よりも羽口側に移動する。最高温部より先のレースウェイ奥側では、(8)式、(9)式の吸熱反応が開始する。(8)式、(9)式の反応で生成した還元性ガス(CO,H2)およびレースウェイで昇温されたN2ガスは、(8)式、(9)式が吸熱反応であること、燃焼生成ガスから周囲のコークスに伝熱すること及び炉壁からの熱損失によりガス温度は低下していく。羽口からの距離が遠いレースウェイ奥側では比較例3(D)より温度が下がってしまう。その結果、図6のEに示すレースウェイ内の温度が測定された。
また、実験終了後に装置を解体してレースウェイ奥(炉芯)のコークス部位に残っていた未燃チャーを採取した。図7に微粉炭及び還元性ガス吹き込み時の未燃チャーの炉芯内残留量を示す。
比較例4(E)では、比較例3(D)に比べて多量の未燃チャーが残存していた。これは(10)式、(11)式の反応で酸素がガスの燃焼に先に消費されため、PCを燃やすための酸素が不足し、続いて起こる(8)式、(9)式の反応では、PC中のCより高温のコークスのCが先行して使われるため、PCのCが燃え残って炉芯に蓄積したものと推定される。
Next, Comparative Example 4 (E) will be described. When PC and reducing gas (CH 4 , H 2 ) are blown through a double tube lance, the reaction of the following formula occurs.
CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O (10)
H 2 + (1/2) O 2 → H 2 O (11)
The reducing gas (CH 4 , H 2 ) that has been blown out generates heat in advance by the exothermic reaction of the formulas (10) and (11), and the combustion of the PC by the formula (7) is also accelerated to a high temperature. . The highest temperature part in the raceway moves to the tuyere side compared to the case of Comparative Example 3 (D). On the back side of the raceway ahead of the highest temperature part, endothermic reactions of formulas (8) and (9) start. For the reducing gas (CO, H 2 ) generated by the reaction of the equations (8) and (9) and the N 2 gas heated by the raceway, the equations (8) and (9) are endothermic reactions. In addition, the gas temperature is lowered due to heat transfer from the combustion product gas to the surrounding coke and heat loss from the furnace wall. On the far side of the raceway that is far from the tuyere, the temperature is lower than that of Comparative Example 3 (D). As a result, the temperature in the raceway indicated by E in FIG. 6 was measured.
In addition, after the experiment was completed, the device was dismantled and unburned char remaining in the coke region at the back of the raceway (core) was collected. FIG. 7 shows the residual amount of unburned char in the furnace core when pulverized coal and reducing gas are injected.
In Comparative Example 4 (E), a larger amount of unburned char remained as compared with Comparative Example 3 (D). This is because the oxygen in the reaction of the equations (10) and (11) is consumed before the combustion of the gas, so that the oxygen for burning the PC is insufficient, and the reactions in the equations (8) and (9) occur subsequently. Then, since C of coke having a temperature higher than C in PC is used in advance, it is estimated that C of PC remains unburned and accumulates in the core.
次に、実施例2(F)について述べる。3重管ランスの中心部管1から窒素ガスを10NM3/HR吹いているため、送風中のN2が10NM3/HR少なくなるように送風量を調整し、送風中のO2量が比較例3(D)、比較例4(E)と同じになるように酸素富化率を調整した。また、3重管ランスの中心部管1から吹き込んでいる窒素ガスは常温のため、送風顕熱を維持するように送風温度を高めた。PC吹き込み単管4は、図2に示すように2本を使用して3重管の外周部管3を通して吹き込んだ。この吹き込みを行った結果、図6のFに示すレースウェイ内の温度が測定された。還元性ガス(CH4,H2)と酸素富化空気(熱風)は、間にある不活性な窒素により接触が妨げられて、PCは、外周部管3の酸素富化空気(熱風)と還元性ガスに先行して反応し、比較例3(D)に近い温度分布と成った。一部のガスが酸素富化空気と反応するのでわずかに比較例3(D)から比較例4(E)のパターンに近づくが、比較例4(E)に比べると最高温部はかなり奥側に戻り、レースウェイ奥での温度降下も緩和されている。
実験終了後に装置を解体してレースウェイ奥(炉芯)のコークス部位に残っていた未燃チャーを採取した。図7に示す実施例2(F)のFに示す未燃チャーは、比較例4(E)のEに比べて少なく、ほぼ比較例3(D)のDに近い量であった。微粉炭の燃焼が還元性ガスに酸素を取られて妨げられることなく、燃焼できたことを示している。
Next, Example 2 (F) will be described. Since nitrogen gas is blown at 10 NM 3 / HR from the
After the experiment was completed, the device was dismantled and unburned char remaining in the coke area at the back of the raceway (core) was collected. The amount of unburned char indicated by F in Example 2 (F) shown in FIG. 7 was smaller than E in Comparative Example 4 (E), and was almost the same as D in Comparative Example 3 (D). It shows that the combustion of the pulverized coal was able to be burned without being obstructed by taking oxygen into the reducing gas.
還元性ガスの還元性を保ったまま高炉炉内に入ることを可能にする高炉羽口からの還元性ガス吹き込み方法及び吹き込みランスを提供することができる。 It is possible to provide a reducing gas blowing method and a blowing lance from a blast furnace tuyere that allow the reducing gas to enter the blast furnace furnace while maintaining the reducing property.
1…中心部管、2…中間部管、3…外周部管、4…PC吹き込み単管、5…下部炉、6…中部炉、7…羽口、8…レースウェイ、9…温度計。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
中心部管から還元性ガス、中間部管から窒素、さらにその外側の外周部管から酸素富化した空気を吹き込むことを特徴とする高炉羽口からの還元性ガス吹き込み方法。 A method of blowing reducing gas from a blast furnace tuyere using a triple ring lance,
A reducing gas blowing method from a blast furnace tuyere, wherein reducing gas is blown from a central pipe, nitrogen is blown from an intermediate pipe, and oxygen-enriched air is blown from an outer peripheral pipe.
中心部管から還元性ガス、中間部管から窒素、さらにその外側の外周部管から酸素富化した空気を吹き込むことを特徴とする高炉羽口からの還元性ガス吹き込みランス。 A triple ring lance that blows reducing gas from the blast furnace tuyere,
A reducing gas blowing lance from a blast furnace tuyere, wherein reducing gas is blown from a central pipe, nitrogen is blown from an intermediate pipe, and oxygen-enriched air is blown from an outer peripheral pipe.
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