高炉的操作方法和高炉附属设备技术

本发明专利技术的高炉操作方法具有如下工序：从自高炉排出的副产气体分离出二氧化碳气体的工序，由二氧化碳气体生成再生甲烷气体的工序，从高炉的风口向高炉内吹入送风气体和还原剂的吹入的工序；其中，使用氧气作为送风气体，并且，还原剂的至少一部分使用再生甲烷气体。还原剂的至少一部分使用再生甲烷气体。还原剂的至少一部分使用再生甲烷气体。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】高炉的操作方法和高炉附属设备


[0001]本专利技术涉及高炉的操作方法和高炉附属设备。

技术介绍

[0002]近年，在地球环境问题的背景下，强烈要求减少二氧化碳(CO2)的排出量。因此，设置于炼钢厂内的高炉的操作要求进行低还原剂率(低RAR)操作。
[0003]一般的高炉中，从风口向高炉内吹入热风(加热到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和煤粉反应而生成一氧化碳(CO)气体、氢(H2)气体。装入高炉内的铁矿石被这些一氧化碳气体、氢气体还原。另外，该铁矿石的还原反应中产生二氧化碳。
[0004]此外，送风气体是从风口向高炉内吹入的气体。送风气体在高炉内也起到将煤粉、焦炭气化的作用。
[0005]作为这样的高炉的操作中的二氧化碳的排出量减少技术，提出了将从高炉等排出的副产气体中包含的一氧化碳、二氧化碳重整，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。
[0006]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和/或CO的混合气体中分离回收CO2和/或CO的工序(A)；向在该工序(A)中分离回收的CO2和/或CO添加氢，将CO2和/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)；将经该工序(C)的气体吹入高炉内的工序(D)。”[0007]另外，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燃烧炉的一部分或者全部排气中分离出CO2，将分离出的CO2重整为甲烷而得到的还原气体，吹入高炉。”[0008]现有技术文献
[0009]专利文献
[0010]专利文献1：日本特开2011
‑
225969号公报
[0011]专利文献2：日本特开2014
‑
005510号公报

技术实现思路

[0012]但是，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。
[0013]因此，寻求开发在稳定的操作下能够进一步减少来自高炉的二氧化碳的排出量的高炉的操作方法。
[0014]本专利技术是鉴于上述的现状开发的，目的在于提供在稳定的操作下，能够进一步减少来自高炉的二氧化碳的排出量的高炉的操作方法。
[0015]另外，本专利技术的目的在于提供上述的高炉的操作方法中使用的高炉附属设备。
[0016]在此，专利技术人等为了实现上述的目的进行了反复研究。
[0017]首先，专利技术人等对于在专利文献1和2的技术中使作为还原剂向高炉吹入的甲烷的量为一定以上的情况下产生操作故障的原因进行了研究。
[0018]其结果，得到了以下见解。
[0019]如果使作为还原剂向高炉吹瑞的甲烷的量为一定以上，则在风口的出口附近所产生的燃烧区域(回旋区)，所吹入的还原剂和焦炭燃烧而产生的火焰的温度(以下，也称为风口前段温度)大幅降低。进而，该风口前段温度的降低导致高炉下部的传热不足、压力损失上升、出渣不良等操作故障的产生。
[0020]即，从风口向高炉内吹入煤粉作为还原剂时，煤粉的主成分为碳，因此在回旋区引起如下反应。
[0021]C+0.5O2＝CO+110.5kJ/mol
[0022]另一方面，从风口向高炉内吹入甲烷作为还原剂时，在回旋区引起如下反应。
[0023]CH4+0.5O2＝CO+2H2+35.7kJ/mol
[0024]将该反应时产生的热量换算为相对于CO和H2的合计量的1摩尔当中的热量，则为11.9kJ/mol。
[0025]为了进行高炉的稳定操作，必须将风口前段温度控制在2000℃～2400℃的范围。但是，将吹入高炉内的还原剂的大部分由煤粉置换为甲烷气体，则因上述的反应热之差，风口前段温度降低。其结果，无法将风口前段温度控制在上述范围内，发生各种操作故障。
[0026]因此，专利技术人等基于上述见解进一步反复进行了研究。
[0027]其结果，发现通过使用氧气作为送风气体，而不是热风(加热到1200℃左右的空气)，即便作为吹入高炉内的还原剂使用大量的甲烷，也有效防止风口前段温度的降低。而且，由从高炉排出的副产气体再生这样的甲烷，通过向高炉内再次吹入该再生的甲烷(再生甲烷气体)作为还原剂，进一步减少来自高炉的二氧化碳的排出量，同时能够进行稳定的高炉的操作。
[0028]应予说明，专利技术人等对于通过使用氧气作为送风气体，从而即便作为向高炉内吹入的还原剂使用大量的甲烷也能够将风口前段温度控制在2000℃～2400℃的范围的理由，考虑如下。
[0029]即，使用热风(加热到1200℃左右的空气)作为送风气体时，燃烧气体中包含不参与燃烧反应的50体积％左右的氮气，因此回旋区的火焰的温度很难成为高温。因此，如果将高炉内吹入的还原剂的大部分从煤粉置换为甲烷气体，则因上述的煤粉与氧的反应的反应热与甲烷气体与氧的反应的反应热之差，风口前段温度降低，进而，风口前段温度下降到低于适合温度的下限即2000℃。
[0030]另一方面，通过使用氧气作为送风气体，能够抑制不参与燃烧反应的氮气的混入，因此能够将风口前段温度升温到充分的温度。即，与使用热风的情况相比，能够使回旋区的火焰的温度达到高温，因此从风口吹入大量的甲烷作为还原剂的情况下，也能够将风口前段温度控制在作为合适范围的2000℃～2400℃的范围。
[0031]本专利技术是基于上述见解进一步加以研究而完成的。
[0032]即，本专利技术的要旨构成如下。
[0033]1.一种高炉的操作方法，具有如下工序：
[0034]从自上述高炉排出的副产气体分离二氧化碳气体的工序，
[0035]由上述二氧化碳气体生成再生甲烷气体的工序，
[0036]从上述高炉的风口向上述高炉内吹入送风气体和还原剂的工序；
[0037]其中，使用氧气作为上述送风气体，并且，上述还原剂的至少一部分使用上述再生甲烷气体。
[0038]2.根据上述1所述的高炉的操作方法，其中，上述还原剂的循环碳原子的强度为60kg/t以上。
[0039]这里，循环碳原子的强度是制造1t铁水时作为还原剂吹入高炉内的再生甲烷气体的碳换算质量，由下式求出。
[0040][循环碳原子的强度(kg/t)]＝[作为还原剂吹入高炉内的再生甲烷气体中的甲烷的质量(kg)]×
(12/16)
÷
[铁水制造量(t)][0041]3.根据上述1或2所述的高炉的操作方法，其中，上述氧气的氧浓度为80体积％以上。
[0042]4.根据上述1～3中任一项所述的高炉的操作方法，其中，从上述副产气体的一部分分离出上述二氧化碳气体，将上述副产气体的剩余部分供给到炼钢厂内。
[0043]5.根据上述1～4中任一项所述的高炉的操作方法，其中，将上述再生甲烷气体的剩余部分供给到炼钢厂内。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种高炉的操作方法，具有如下工序：从自所述高炉排出的副产气体分离出二氧化碳气体的工序，由所述二氧化碳气体生成再生甲烷气体的工序，从所述高炉的风口向所述高炉内吹入送风气体和还原剂的工序；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。2.根据权利要求1所述的高炉的操作方法，其中，所述还原剂中的循环碳原子的强度为60kg/t以上，其中，循环碳原子的强度是指制造1t铁水时作为还原剂吹入到高炉内的再生甲烷气体的碳换算质量，由下式求出：[循环碳原子的强度(kg/t)]＝[作为还原剂吹入高炉内的再生甲烷气体中的甲烷的质量(kg)]
×
(12/16)
÷
[铁水制造量(t)]。...

【专利技术属性】
技术研发人员：高桥功一，野内泰平，小泽纯仁，川尻雄基，守田祐哉，
申请(专利权)人：杰富意钢铁株式会社，
类型：发明
国别省市：