高炉的操作方法与流程

本发明涉及从设置于高炉的炉身部的吹入管吹入炉身气体的高炉的操作方法。

背景技术：

1、近年来，以地球环境问题为背景，强烈要求削减二氧化碳(co2)的排放量。因此，在设置于炼铁厂内的高炉的操作中，要求进行低还原剂比(低rar)操作。

2、在通常的高炉中，从设置于炉下部的风口向高炉内吹入作为送风气体的热风(加热至1200℃左右的空气)。由此，热风中的氧与作为还原剂的焦炭、粉煤反应，生成一氧化碳(co)气体和氢气(h2)，利用该一氧化碳气体和氢气将装入高炉内的铁矿石还原。由于铁矿石的还原反应，产生二氧化碳(co2)气体。送风气体是从风口吹入高炉内的气体，在高炉内起到将焦炭和粉煤气化的作用。

3、作为高炉操作中的二氧化碳的排放量削减技术，已知如下技术：对从高炉等中排出的副产气体中所含的一氧化碳、二氧化碳进行改质，从而生成甲烷、乙醇等烃，将烃作为还原剂再次导入高炉内。

4、专利文献1中公开了将通过对从高炉等中排出的副产气体进行改质而生成的甲烷气体再次导入高炉内的技术。根据专利文献1，在将甲烷气体再次导入高炉内时，通过使高炉为氧气高炉而不为热风高炉，能够增加甲烷气体的吹入量，并且能够大幅削减二氧化碳的排放量。

5、这样，提高送风气体中的氧浓度，能够增加甲烷气体等还原剂吹入量，因此被认为对削减二氧化碳的排放量是有效的。然而，若提高送风气体中的氧浓度，则送风气体中的氮减少。送风气体中的氮减少时，在高炉内流动的送风气体流量与热风高炉相比变少，因此装入物的热容量与炉内气体的热容量之比(以下，将装入物的热容量与炉内气体的热容量之比称为“热流比”)上升。热流比上升时，从送风气体供给至原料的热量也变少，因此原料的升温变得不充分，担心导致铁水温度不足。

6、通常，为了稳定地操作高炉，优选使铁水温度为1500℃以上，铁水温度低于1500℃时，高炉的操作有可能不稳定或不能进行。作为该对策，只要增加装入高炉内的焦炭量，则即使在高氧浓度条件下也能够实现低热流比，但这会导致二氧化碳的排放量增加，因此不优选。

7、为了解决低热流比的氧气高炉的问题，专利文献2中公开了通过从高炉的炉身部吹入预热气体来促进炉身部内的原料升温的技术。专利文献3中公开了在从炉身部吹入还原气体的高炉中通过在壁面附近装入小粒铁矿石而在炉内最大限度地利用还原气体的技术。专利文献4中公开了通过降低炉壁附近的矿石层与焦炭层的层厚比o/c而能够使炉壁的附着物消失的技术。

8、现有技术文献

9、专利文献

10、专利文献1：国际公开第2021/106578号

11、专利文献2：日本特开昭63-169310号公报

12、专利文献3：日本特开2015-199984号公报

13、专利文献4：日本特开平10-280014号公报

14、非专利文献

15、非专利文献1：佐藤健、其他2人，“高炉操業シミュレータの開発と溶銑シリコン低減への適用(高炉操作模拟器的开发和在降低铁水硅中的应用)”，川崎制铁技报，vol.29(1997)，no.1

技术实现思路

1、发明所要解决的问题

2、在高炉中，由于在高炉的炉下部的焦炭等的燃烧而产生的气体(以下，将该气体称为“炉腹气体”)深深地渗透炉芯，并沿炉截面的整个面上升。与此相对，从高炉的炉身部吹入的炉身气体难以渗透到炉内，会沿炉壁附近上升。因此存在如下问题：即使如专利文献2中公开的技术那样从炉身部吹入预热气体，也仅在炉壁部流动，无法促进炉身部内的原料的升温，不能实现稳定的高炉的操作。特别是，在如专利文献4那样进行通过降低炉壁的矿石层与焦炭层的层厚比o/c来抑制炉壁上的附着物的操作的情况下，由于炉壁附近的透气阻力变小，因此容易发生炉身气体仅在炉壁流动的现象。

3、另一方面，认为通过应用专利文献3中公开的技术，能够使吹入的还原气体渗透到炉内，能够实现高的铁水温度。然而，在专利文献3公开的技术中，由于在壁面附近装入小粒铁矿石，因此小粒铁矿石有可能进入设置于炉身部的气体吹入喷嘴而导致喷嘴堵塞。因此，即使应用专利文献3中公开的技术，也存在不能实现稳定的高炉的操作的问题。

4、本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供能够抑制从高炉的炉身部吹入的炉身气体仅在炉壁附近流动的现象并使炉身气体向炉内的中心方向分散的高炉的操作方法。

5、用于解决问题的方法

6、用于解决上述问题的方法如下。

7、[1]一种高炉的操作方法，其中，从高炉的炉顶交替装入焦炭和矿石而在所述高炉的炉内交替形成焦炭层和矿石层，从设置于所述高炉的炉下部的风口吹入送风气体，并且从设置于所述高炉的炉身部的吹入管吹入炉身气体，所述高炉的操作方法中，将所述炉身气体的吹入量设为v1(nm3/t)、将利用从所述风口吹入的送风气体产生的炉腹气体量设为v2(nm3/t)时，使将所述高炉的中心位置设为0.00、将所述高炉的炉壁面位置设为1.00的高炉的归一化半径为(v2/(v1+v2))0.5以上且1.00以下的范围所装入的矿石层厚度相对于焦炭层厚度之比是归一化半径为0.00以上且1.00以下的范围所装入的矿石层厚度相对于焦炭层厚度之比的0.7倍以上。

8、[2]根据[1]所述的高炉的操作方法，其中，v2/(v1+v2)为0.5以上。

9、[3]根据[1]或[2]所述的高炉的操作方法，其中，在设置所述吹入管的高度的下方的所述炉内的热流比为0.9以上。

10、[4]根据[1]或[2]所述的高炉的操作方法，其中，所述炉身气体的温度为850℃以上。

11、[5]根据[1]或[2]所述的高炉的操作方法，其中，所述炉身气体中所含的co2浓度与h2o浓度的合计为5体积%以上。

12、[6]根据[1]或[2]所述的高炉的操作方法，其中，所述炉身气体通过还原性气体的部分燃烧来制造。

13、[7]根据[6]所述的高炉的操作方法，其中，所述还原性气体为高炉煤气。

14、发明效果

15、通过实施本发明的高炉的操作方法，能够使从高炉的炉身部吹入的炉身气体向炉内的中心方向分散。

1.一种高炉的操作方法，其中，从高炉的炉顶交替装入焦炭和矿石而在所述高炉的炉内交替形成焦炭层和矿石层，从设置于所述高炉的炉下部的风口吹入送风气体，并且从设置于所述高炉的炉身部的吹入管吹入炉身气体，所述高炉的操作方法中，

2.根据权利要求1所述的高炉的操作方法，其中，v2/(v1+v2)为0.5以上。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的高炉的操作方法，其中，在设置所述吹入管的高度的下方的所述炉内的热流比为0.9以上。

4.根据权利要求1或权利要求2所述的高炉的操作方法，其中，所述炉身气体的温度为850℃以上。

5.根据权利要求1或权利要求2所述的高炉的操作方法，其中，所述炉身气体中所含的co2浓度与h2o浓度的合计为5体积%以上。

6.根据权利要求1或权利要求2所述的高炉的操作方法，其中，所述炉身气体通过还原性气体的部分燃烧来制造。

7.根据权利要求6所述的高炉的操作方法，其中，所述还原性气体为高炉煤气。