JP4661890B2 - 高炉操業方法 - Google Patents
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Description
3Fe2O3+CO→2Fe3O4+CO2(反応熱:+38kcal/kgFe)・・・(a)
Fe3O4+CO→3FeO+CO2(反応熱:−38kcal/kgFe)・・・(b)
FeO+CO→Fe+CO2(反応熱:+60 kcal/kgFe)・・・(c)
3Fe2O3+H2→2Fe3O4+H2O(反応熱:+5kcal/kgFe)・・・(d)
Fe3O4+H2→3FeO+H2O(反応熱:−96kcal/kgFe)・・・(e)
FeO+H2→Fe+H2O(反応熱:−116kcal/kgFe)・・・(f)
上記の反応式は、羽口からの投入水素量が増え、酸化鉄の還元のうち、水素還元の比率が大きくなっていくとシャフト部の温度が低下し、鉄鉱石、焼結鉱等装入物の低温領域での滞留時間が拡大する可能性があることを示唆している。シャフト部の低温領域の拡大は焼結鉱の還元粉化領域の拡大を意味し、還元による鉄鉱石等の粉化により、通気性および装入物降下挙動を悪化させる。また、炉頂ガスの温度も低下させることが指摘されている。炉頂ガス温度は高炉操業上110℃以上であることが望ましく、炉頂ガスの温度が低下すると、高炉ガス中の水分が凝結し、設備腐食をきたす等の問題が発生する。
(1)羽口から、Hを10質量%以上含有する還元材を吹き込み、予熱ガスをシャフト部から高炉の炉内に吹き込むことで、炉頂ガス温度を110℃以上に上昇させることを特徴とする高炉操業方法。
(2)Hを10質量%以上含有する還元材として、LNG、COG、水素含有量を10質量%以上に高めたBFG改質ガス、都市ガス、液化石油ガス、メタンを改質して得られた合成ガス、COG改質ガスの中から選ばれる1種または2種以上を用いることを特徴とする(1)に記載の高炉操業方法。
(3)予熱ガスとして、燃焼ガスおよび/またはCOとH2とを含有する還元性ガスを加熱したガスを用いることを特徴とする(1)または(2)に記載の高炉操業方法。
(4)予熱ガスとして燃焼ガスを用いる場合、高炉に装入したコークスと前記燃焼ガス中のCO2、H2Oとのガス化反応が進行しない温度範囲として吹き込むことを特徴とする(3)に記載の高炉操業方法。
(5)予熱ガスとして燃焼ガスを用いる場合、吹き込み位置は高炉シャフト部のPCO/(PCO+PCO2)比は0.3〜0.7の範囲であり、予熱ガス温度は900℃以下で吹き込むことを特徴とする(3)または(4)に記載の高炉操業方法。
(6)予熱ガスとして燃焼ガスを用いる場合、予熱ガスは円周方向均等に吹き込み、予熱ガス吹き込み配管は、1段あるいは複数段に配置することを特徴とする(3)ないし(5)のいずれか一つに記載の高炉操業方法。
(7)予熱ガスとして燃焼ガスを用いる場合、高炉に原料を装入する際に、周辺部に高還元粉化性(RDI)焼結鉱を装入することを特徴とする(3)ないし(6)のいずれか一つに記載の高炉操業方法。
(8)予熱ガスとして燃焼ガスを用いる場合、該燃焼ガスとして、BFG、COG、COG改質ガス、LNG、H2ガス、LDGを、酸素あるいは空気により燃焼させた燃焼ガスの中から選ばれる1種または2種以上を用いることを特徴とする(3)ないし(7)のいずれか一つに記載の高炉操業方法。
(9)予熱ガスとしてBFGを用いる場合、予めCO2を除去したBFGを用いることを特徴とする(8)に記載の高炉操業方法。
(10)予熱ガスとしてBFGを用いる場合、予めCO2およびN2を除去したBFGを用いることを特徴とする(8)に記載の高炉操業方法。
(11)高炉から排出される炉頂ガスの一部を分岐させ、燃焼炉で燃焼させて、800〜1000℃としたBFGの燃焼ガスを用いることを特徴とする(8)ないし(10)のいずれか一つに記載の高炉操業方法。
(12)予熱された還元性ガスを吹き込むことにより、装入物の粉化を抑制しながら、鉄鉱石・焼結鉱を予備還元することを特徴とする(3)ないし(11)のいずれか一つに記載の高炉操業方法。
(13)予熱ガスとして還元性ガスを用いる場合、高炉に原料を装入する際に、周辺部に低反応性鉱を装入することを特徴とする(3)ないし(12)のいずれか一つに記載の高炉操業方法。
(14)予熱ガスとして還元性ガスを用いる場合、高炉に原料を装入する際に、周辺部の鉱石層厚比を増加させることを特徴とする(3)ないし(13)のいずれか一つに記載の高炉操業方法。
(15)予熱ガスとして還元性ガスを用いる場合、炉内温度700〜1000℃域に吹き込むことを特徴とする(3)ないし(14)のいずれか一つに記載の高炉操業方法。
(16)Hを10質量%以上含有する還元材とともに、微粉炭を吹込むことを特徴とする(1)ないし(15)のいずれか一つに記載の高炉操業方法。
(17)Hを10質量%以上含有する還元材を、該還元材吹き込み由来の水素分として3kg/t−pig以上吹き込むことを特徴とする(1)ないし(16)のいずれか一つに記載の高炉操業方法。
有率約25質量%)、BFG(高炉ガス:H含有率0.2〜0.5質量%)の水素含有量を10質量%以上に高めたBFG改質ガス、都市ガス(H含有率約23質量%)、液化石油ガス(LPG:H含有率約23質量%)、メタンを改質して得られた合成ガス(COとH2ガスとからなる還元性ガス、H含有率約17質量%)等を用いることができる。BFG改質ガスとは、BFGを水性ガスシフト反応(CO+H2O=CO2+H2)により改質し、水素含有率が10質量%以上になるようにCO2、N2を分離したガスである。ただし、水(H2O)の状態の水素は、本発明で用いる水素含有率の高い還元剤から除くものとする。水素ガスを用いることも可能であるが、純粋な水素ガスは、工業的に入手が困難である。入手が容易なガスとして、たとえば液化天然ガスや、都市ガスが望ましく、これらはメタンを主成分(概ねメタン80体積%以上)とすることが多い。従って、メタンを約44質量%含むCOGを改質して水素含有量を高めたCOG改質ガス(H含有率約65体積%)は特に水素含有率が高いので、COG改質ガスを羽口から吹き込む高炉操業に本発明を用いることは特に効果的である。上記水素含有率の高い還元材を、水素含有率の高い還元材吹き込み由来の水素分として3kg/t−pig以上、さらに好ましくは7kg/t−pig以上高炉に吹き込むことによって、本発明の効果をより良く発揮することができる。
2 羽口
3 予熱ガス吹き込み配管
4 予熱ガス
5 送風
6 水素含有率の高い還元材
7 微粉炭
8 BFG
9 酸素
10 燃焼炉
11 脱CO2装置
12 還元性ガス
13 排ガス
14 熱交換
15 予熱ガス
Claims (17)
- 羽口から、Hを10質量%以上含有する還元材を吹き込み、予熱ガスをシャフト部から高炉の炉内に吹き込むことで、炉頂ガス温度を110℃以上に上昇させることを特徴とする高炉操業方法。
- Hを10質量%以上含有する還元材として、LNG、COG、水素含有量を10質量%以上に高めたBFG改質ガス、都市ガス、液化石油ガス、メタンを改質して得られた合成ガス、COG改質ガスの中から選ばれる1種または2種以上を用いることを特徴とする請求項1に記載の高炉操業方法。
- 予熱ガスとして、燃焼ガスおよび/またはCOとH 2 とを含有する還元性ガスを加熱したガスを用いることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の高炉操業方法。
- 予熱ガスとして燃焼ガスを用いる場合、高炉に装入したコークスと前記燃焼ガス中のCO 2 、H 2 Oとのガス化反応が進行しない温度範囲として吹き込むことを特徴とする請求項3に記載の高炉操業方法。
- 予熱ガスとして燃焼ガスを用いる場合、吹き込み位置は高炉シャフト部のPCO/(PCO+PCO2)比は0.3〜0.7の範囲であり、予熱ガス温度は900℃以下で吹き込むことを特徴とする請求項3または請求項4に記載の高炉操業方法。
- 予熱ガスとして燃焼ガスを用いる場合、予熱ガスは円周方向均等に吹き込み、予熱ガス吹き込み配管は、1段あるいは複数段に配置することを特徴とする請求項3ないし請求項5のいずれか一つに記載の高炉操業方法。
- 予熱ガスとして燃焼ガスを用いる場合、高炉に原料を装入する際に、周辺部に高還元粉化性(RDI)焼結鉱を装入することを特徴とする請求項3ないし請求項6のいずれか一つに記載の高炉操業方法。
- 予熱ガスとして燃焼ガスを用いる場合、該燃焼ガスとして、BFG、COG、COG改質ガス、LNG、H 2 ガス、LDGを、酸素あるいは空気により燃焼させた燃焼ガスの中から選ばれる1種または2種以上を用いることを特徴とする請求項3ないし請求項7のいずれか一つに記載の高炉操業方法。
- 予熱ガスとしてBFGを用いる場合、予めCO2を除去したBFGを用いることを特徴とする請求項8に記載の高炉操業方法。
- 予熱ガスとしてBFGを用いる場合、予めCO 2 およびN 2 を除去したBFGを用いることを特徴とする請求項8に記載の高炉操業方法。
- 高炉から排出される炉頂ガスの一部を分岐させ、燃焼炉で燃焼させて、800〜1000℃としたBFGの燃焼ガスを用いることを特徴とする請求項8ないし請求項10のいずれか一つに記載の高炉操業方法。
- 予熱された還元性ガスを吹き込むことにより、装入物の粉化を抑制しながら、鉄鉱石・焼結鉱を予備還元することを特徴とする請求項3ないし請求項11のいずれか一つに記載の高炉操業方法。
- 予熱ガスとして還元性ガスを用いる場合、高炉に原料を装入する際に、周辺部に低反応性鉱を装入することを特徴とする請求項3ないし請求項12のいずれか一つに記載の高炉操業方法。
- 予熱ガスとして還元性ガスを用いる場合、高炉に原料を装入する際に、周辺部の鉱石層厚比を増加させることを特徴とする請求項3ないし請求項13のいずれか一つに記載の高炉操業方法。
- 予熱ガスとして還元性ガスを用いる場合、炉内温度700〜1000℃域に吹き込むことを特徴とする請求項3ないし請求項14のいずれか一つに記載の高炉操業方法。
- Hを10質量%以上含有する還元材とともに、微粉炭を吹込むことを特徴とする請求項1ないし請求項15のいずれか一つに記載の高炉操業方法。
- Hを10質量%以上含有する還元材を、該還元材吹き込み由来の水素分として3kg/t−pig以上吹き込むことを特徴とする請求項1ないし請求項16のいずれか一つに記載の高炉操業方法。
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