收容于筒状容器内的填充层的处理方法与流程

本发明涉及收容于包括高炉在内的筒状容器内的填充层的处理方法。

背景技术：

1、近年来，作为温室气体之一的co2气体（二氧化碳气体）的减排的行动日益高涨，削减高炉操作中煤炭来源的还原材料已成为当务之急。还原材料具有在炉内转化为热量使炉料升温的作用、以及还原炉内的铁系原料（铁矿石、铁矿石的烧结矿、铁矿石的球团等）的作用。作为以削减co2气体排放为目的的还原材料，氢气备受关注。由于氢气的还原速度高于co气体的还原速度，因此通过向高炉吹入氢系还原气体，可以同时实现co2气体的减排和还原效率的提高。

2、由于氢对铁系原料的还原为吸热反应，因此存在高炉内炉料的升温延迟而无法顺利实现还原的课题。此外，为防止炉料升温不良而进行从竖炉部吹入高温气体的操作时，存在炉料的粒子填充层流态化而导致炉料下降不稳定。于是，公开了在防止构成填充层的填充粒子流态化的同时避免炉上部的炉料的升温不良的影响操作方法。专利文献1公开了将氧富集率为20体积%以下的热风从风口吹入高炉内并从预定的位置的预热气体吹入部吹入预热气体的高炉操作方法。专利文献2公开了在从高炉竖炉部吹入竖炉气体时，将竖炉气体的流速控制在100m/s以下的高炉操作方法。

3、此外，如后所述，非专利文献1公开了粉体的内摩擦角的测定方法，非专利文献2公开了粉体的壁面摩擦角的测定方法，非专利文献3公开了高炉模拟模型的构成。

4、现有技术文献

5、专利文献

6、专利文献1：日本特开2011-149085号公报

7、专利文献2：日本特开2011-231350号公报

8、非专利文献

9、非专利文献1：青木隆一著，“粉体的安息角和内摩擦角的测定方法”，粉体工学研究会议志，1969年第6卷第1号，p.3-8

10、非专利文献2：青木隆一著，“关于粉粒体的摩擦角”，化学工学，1960年第24卷第8号，p.598-600

11、非专利文献3：佐藤等人，川崎制铁技报，vol.29（1997），p.30-36

技术实现思路

1、然而，在专利文献1或2中，仅关注竖炉气体吹入喷嘴（以下也称sgi喷嘴）的气体流速来抑制流态化，而对于除此以外的高炉条件、例如sgi喷嘴的形状或构成填充层的填充粒子的性状等影响尚未进行充分研究。因此，即使对与专利文献1或2条件差异较大的填充层应用专利文献1或2的方法来控制气体流速，仍可预见填充粒子会发生流态化，存在改进的余地。

2、鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种填充层的处理方法，即使在向各种条件的填充层从容器侧部供给气体时也能抑制填充粒子的流态化。

3、本发明人为解决上述问题而进行了深入研究，结果获得了以下见解。通过使设置于筒状容器的侧部的喷嘴的喷嘴口的垂直方向长度dt、构成填充层的全部填充粒子的调和平均粒径dp、在喷嘴的高度位置从喷嘴供给的气体的水平方向的冲击风压pinj、以及填充层的水平方向的粉体压力ph这4个参数满足规定的关系，能够抑制填充粒子的流态化。此外，pinj和ph可以根据填充粒子的特性值和从喷嘴吹入的气体的特性值等根据规定公式算出。

4、即，本发明的主旨构成如下。

5、[1]一种收容于筒状容器内的填充层的处理方法，其特征在于，

6、在满足以下的式（1）的条件下进行如下工序：在所述筒状容器内收容有所述填充层的状态下，从设置于所述筒状容器的侧部的喷嘴向所述筒状容器内供给第一气体，

7、dt / dp ≤ 12 × (pinj / ph)－0.21 ···（1）

8、其中，

9、dt：所述喷嘴的喷嘴口的垂直方向长度（m），

10、dp：构成所述填充层的全部填充粒子的调和平均粒径（m），

11、pinj：所述喷嘴的高度位置的所述第一气体的水平方向的冲击风压（pa），

12、ph：所述喷嘴的高度位置的所述填充层的水平方向的粉体压力（pa）。

13、[2]根据上述[1]所述的填充层的处理方法，其中，所述冲击风压pinj和所述粉体压力ph根据以下的式（2）～（5）算出，

14、

15、

16、

17、

18、其中，

19、abf：所述喷嘴与所述填充层的上表面的中间的高度位置的所述筒状容器的水平截面的面积（m²），

20、pbf：所述喷嘴与所述填充层的上表面的中间的高度位置的所述筒状容器的水平截面的周长（m），

21、h：从所述喷嘴的高度位置到所述填充层的上表面的高度位置的距离（m），

22、ρp：所述全部填充粒子的平均堆积密度（kg/m³），

23、ε：所述填充层的平均空隙率（－），

24、φi：所述全部填充粒子的平均内摩擦角（°），

25、k：所述全部填充粒子的平均主动粉体压力系数（－），

26、x：所述第一气体的渗入距离（m），

27、cw：所述全部填充粒子的壁面摩擦系数（－），

28、uh：所述喷嘴的水平方向气体流速（m/s），

29、uv：所述喷嘴的高度位置的所述筒状容器内的垂直向上气体流速（m/s），

30、ρsgi：所述第一气体的密度（kg/m³），

31、μsgi：所述第一气体的粘度（pa·s），

32、ρbf：所述筒状容器内的平均气体密度（kg/m³），

33、μbf：所述筒状容器内的平均气体粘度（pa·s），

34、f：所述全部填充粒子的平均形状系数（－），

35、g：重力加速度（m/s²），

36、g’：所述筒状容器内的表观重力加速度（m/s²）。

37、[3]根据上述[1]或[2]所述的填充层的处理方法，其中，通过从设置于所述筒状容器下部的供给口供给气体而生成在所述筒状容器内上升的第二气体。

38、[4]根据上述[1]～[3]中任一项所述的填充层的处理方法，其中，所述筒状容器为高炉。

39、根据本发明的填充层处理方法，在从容器侧部向填充层供给气体时，能够抑制填充粒子的流态化。

1.一种收容于筒状容器内的填充层的处理方法，其特征在于，

2.根据权利要求1所述的填充层的处理方法，其中，所述冲击风压pinj和所述粉体压力ph根据以下式（2）～（5）算出：

3.根据权利要求1或2所述的填充层的处理方法，其中，通过从设置于所述筒状容器下部的供给口供给气体而生成在所述筒状容器内上升的第二气体。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的填充层的处理方法，其中，所述筒状容器为高炉。