高炉附属设备及高炉的操作方法与流程

本发明涉及高炉附属设备及高炉的操作方法。

背景技术：

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

2、一般的高炉中，从风口向高炉内吹入热风（加热至1200℃左右的空气）作为送风气体。由此，热风中的氧与成为还原剂的焦炭、粉煤反应而生成一氧化碳（co）气体、氢（h2）气体。装入高炉的内的铁矿石被这些一氧化碳气体、氢气还原。另外，该铁矿石的还原反应中，产生二氧化碳。需要说明的是，送风气体是被从高炉的风口向高炉内吹入的气体。送风气体在高炉内起到将粉煤、焦炭气化的作用。

3、作为这样的高炉的操作中的二氧化碳的排出量削减技术，提出了将从高炉等排出的副产气体中包含的一氧化碳、二氧化碳改性从而生成甲烷、乙醇等烃，将生成的烃再次导入高炉作为还原剂的技术。

4、例如，专利文献1中公开了“一种高炉的操作方法，其特征在于，具有如下工序：从含有co2及/或co的混合气体中分离回收co2及/或co的工序（a）；向在该工序（a）中分离回收的co2及/或co添加氢，将co2及/或co转变为ch4的工序（b）；从经该工序（b）的气体分离除去h2o的工序（c）；和将经该工序（c）的气体吹入高炉内的工序（d）。”

5、专利文献2公开了“一种高炉操作方法，其特征在于，从使用高炉气体作为燃料的一部分或者全部的燃烧炉的排气中分离出co2，将分离出的co2改性为甲烷而得到的还原气体吹入高炉。”

6、专利文献3公开了“一种高炉操作方法，其具有：从被从所述高炉排出的副产物气体生成再生甲烷气体的工序；和从所述高炉的风口向所述高炉内吹入送风气体及还原剂的工序，其中，使用氧气作为所述送风气体，并且，所述还原剂的至少一部分使用所述再生甲烷气体。”。

7、专利文献4公开了“一种高炉操作方法，其具有：使用从所述高炉排出的副产物气体生成再生甲烷气体的工序；和从所述高炉的风口向所述高炉的内部吹入送风气体及还原剂的工序，其中，使用氧气作为所述送风气体，并且，所述还原剂的至少一部分使用所述再生甲烷气体，将所述氧气及/或所述再生甲烷气体在从所述高炉的风口吹入所述高炉的内部前进行预热。”。

8、非专利文献1公开了能够重现高炉的操作状态的高炉模拟模型的构成。

9、现有技术文献

10、专利文献

11、专利文献1：日本特开2011-225969号公报

12、专利文献2：日本特开2014-005510号公报

13、专利文献3：国际公开2021/106578号小册子

14、专利文献4：国际公开2021/131866号小册子

15、非专利文献

16、非专利文献1：佐藤等人，川崎制铁技报，vol.29（1997年），第30-36页

技术实现思路

1、发明所要解决的课题

2、专利文献1和2的技术中，作为还原剂吹入高炉的甲烷的量为一定以上时，有时引起高炉下部的传热不足、压力损失上升以及出渣不良等操作故障。因此，为了进行稳定的操作需要限制甲烷的吹入量，二氧化碳的排出量削减效果受限。

3、专利文献3的技术中，作为送风气体，不使用加热后的空气（热风）而使用氧气。以下，将使用热风作为送风气体的一般高炉称为热风高炉，将使用氧气作为送风气体的高炉称为氧气高炉。专利文献3的技术中，通过采用氧气高炉而非热风高炉，即使在吹入大量甲烷的情况下，也能适当控制风口前端温度，从而能够大幅削减二氧化碳的排出量。但是，对抑制二氧化碳排出的要求已显著高涨，难以获得足以满足该要求的二氧化碳削减效果。

4、另外，专利文献4的技术中，作为送风气体，不使用加热后的空气（热风）而使用氧气，并且将氧气及/或再生甲烷气体在从高炉的风口吹入高炉内部之前进行预热。专利文献4的技术中，通过预热氧气及/或再生甲烷气体，高炉所需的热量之中，原本通过燃烧焦炭等碳来供给的部分被氧气及/或再生甲烷气体的显热替代，因此焦炭等碳的燃烧量减少，从而能够进一步大幅度削减二氧化碳的排出量。然而，若将甲烷加热至高温则引起热分解，碳析出并附着于配管，导致配管堵塞、操作变得不稳定。因此，为了实现稳定的操作，难以将再生甲烷气体预热至高温，作为甲烷气体显热能够供给的热量也受到限制。结果，难以获得足以满足社会要求的充分的二氧化碳削减效果。

5、本公开文本是鉴于上述现状而开发的，其目的在于提供能在抑制烃的热分解的同时进一步削减从高炉排出的二氧化碳量的高炉的操作方法及高炉附属设备。

6、用于解决课题的手段

7、本技术发明人为了达成上述目的进行了锐意研究。结果发现，通过对将烃与氢混合而得的混合气体进行预热，然后从风口吹入，能够在将从风口吹入的还原剂预热至高温的同时，抑制甲烷等烃的热分解。

8、本发明的主旨构成如下。

9、（1）高炉的操作方法，其是从风口吹入送风气体及还原剂（reducing agent）的高炉的操作方法，

10、其特征在于，前述还原剂含有烃-氢混合气体，

11、前述高炉的操作方法包括：

12、将前述烃-氢混合气体预热而生成高温烃-氢混合气体的工序；和

13、将前述高温烃-氢混合气体从前述高炉的风口吹入的工序。

14、（2）如前述（1）所述的高炉的操作方法，其中，前述烃-氢混合气体为甲烷-氢混合气体。

15、（3）如前述（1）或（2）所述的高炉的操作方法，其中，相对于前述烃-氢混合气体中包含的烃与氢的合计量而言，氢量的比率为10体积%以上80体积%以下。

16、（4）如前述（1）~（3）中任一项所述的高炉的操作方法，其中，前述烃-氢混合气体的至少一部分为将从前述高炉排出的高炉气体用于原料而合成的再生烃气体。

17、（5）如前述（1）~（4）中任一项所述的高炉的操作方法，其中，相对于前述烃-氢混合气体中包含的烃而言，来源于再生烃气体的烃的比率为80体积%以上。

18、（6）如前述（1）~（5）中任一项所述的高炉的操作方法，其中，前述烃-氢混合气体的90体积%以上在被从前述风口吹入前述高炉内前被预热。

19、（7）如前述（1）~（6）中任一项所述的高炉的操作方法，其中，前述烃-氢混合气体的预热温度为500℃以上。

20、（8）如前述（1）~（7）中任一项所述的高炉的操作方法，其中，送风气体是氧浓度为80体积%以上的氧气。

21、（9）如前述（1）~（8）中任一项所述的高炉的操作方法，其中，相对于前述还原剂的吹入量而言，前述烃-氢混合气体的吹入量的比率为90wt%以上。

22、（10）高炉附属设备，其特征在于，具备：

23、预热装置，其将前述烃-氢混合气体预热而生成高温烃-氢混合气体；和

24、吹入装置，其具有将前述高温烃-氢混合气体导入风口的烃-氢混合气体供给部。

25、（11）如前述（10）所述的高炉附属设备，其还具备将烃气体与氢气混合而生成烃-氢混合气体的混合装置。

26、发明效果

27、根据本发明，能够提供能在抑制烃的热分解的同时进一步削减从高炉排出的二氧化碳量的高炉的操作方法及高炉附属设备。