高炉的操作方法技术

提供一种能够大幅度削减CO2排出量、并且在商业高炉中能够长期且稳定地制造生铁的高炉的操作方法。一种高炉的操作方法，所述高炉从炉顶装入铁矿石和焦炭、从常规风口吹入粉煤，所述操作方法的特征在于，将含有氢气和烃中的至少任一方的气体与所述粉煤一起从所述常规风口吹入，并且，从高炉的炉顶排气中除去二氧化碳和水蒸气后，从炉身部风口向炉内吹入该炉顶排气。该炉顶排气。该炉顶排气。

【技术实现步骤摘要】
高炉的操作方法
[0001]本申请是申请号为201580003888.7、专利技术名称为“高炉的操作方法”、申请日2015年1月6日、进入中国国家阶段日期为2016年7月6日的专利技术专利申请的分案申请。


[0002]本专利技术涉及高炉的操作方法。特别是涉及对于下述(1)～(3)的情形的高炉的操作方法：(1)从常规风口吹入氢气含有率高的气体；(2)从常规风口或设置于炉中段部的风口吹入炉顶排气；以及，(3)在从常规风口吹入氢气含有率高的气体和炉顶排气时，使所送的风的富氧率为10％以上40％以下。

技术介绍

[0003]对于高炉中的生铁制造，以焦炭为首的碳材料是必需的，但减少每吨生铁的碳材料使用量(以下称为“还原材料比”)是改善制造成本的主要课题，一直以来孜孜不倦地进行着这方面的努力。
[0004]例如，专利文献1的目的是通过尽可能地增大在以往的高炉操作中不能够使用的粗粉煤的使用量来降低成本。在专利文献1中公开了一种高炉操作方法，在将氧浓度为40％以上的气体以常温从风口吹入的操作中，将粉煤之中+2mm的粗粉煤为5～30％、最大粒度为5mm的粉煤从风口或风口附近吹入炉内。
[0005]另外，在专利文献2中，通过调节从高炉炉身部风口吹入的炉顶排气与被吹入到炉床部风口中的炉顶排气之比，使高炉的热需要量和热供给量以最佳状态一致，与众所周知的数值相比，能够显著改善焦炭消耗量和装入效率。
[0006]另外，专利文献3公开了一种高炉操作方法，通过将燃料气体与粉煤一起从高炉的风口部吹入，来确保粉煤的燃烧性，谋求生产率提高和燃料比(与还原材料比同义)降低。
[0007]另外，在专利文献4中，将以稳定的高生产率进行高炉操作作为目的，公开了一种高炉操作方法，通过从风口吹入氧浓度为30％以上且低于100％的送风气体、并且从高炉中段的炉身部吹入预热气体，来大量使用粉煤。
[0008]通过如上所述的各种技术革新，操作效率飞跃性地提高，已达到每吨生铁的碳材料使用量低于500kg的水平。
[0009]除了这样的高炉操作中的还原材料比降低等的改善制造成本这一课题以外，近年来还广泛要求削减作为地球温室化的主要原因的温室效应气体之一即二氧化碳(CO2)的排出量。在CO2排出量方面，作为主要的产业之一的钢铁业必须应对该社会性要求，在钢铁制造中使用大量的碳材料的高炉操作中的进一步削减已成为当务之急。
[0010]日本钢铁业界设立自主行动目标，一直在努力削减CO2排出量，但目光更长远的技术开放已迫在眉睫。
[0011]可是，专利文献1～4都没有将削减CO2排出量作为主要的课题，根本性地削减CO2产生量的功能并不充分。
[0012]这样，就成为了下述状况：只要立足于以往的操作方式，即使着眼于热效率方面，
也不会看到进一步大幅度降低碳消耗量的余地。
[0013]鉴于这样的状况，想要大幅度削减高炉操作中的碳消耗量的技术开发在欧州不断进展。即，在被称为ULCOS的项目中正在开发一种高炉工艺，该高炉工艺以氧气高炉为基础，组合CO2分离回收技术，从炉顶排气中分离CO2后，进行再加热，从在高炉中段的炉体侧壁新设置的风口、或常规风口再次吹入到炉内(非专利文献1)。
[0014]图1中示出了所述ULCOS的高炉工艺流程。是被认为高炉碳消耗量的削减效果最高的工艺流程。与通常的高炉操作大不相同的特征是：(1)作为从常规风口输送的风，不使用高温空气而是吹入常温的氧气和粉煤；(2)进行“封闭的气体循环”，即，将炉顶排气的几乎总量进行CO2分离后吹入到高炉中；以及，(3)在将所述炉顶排气的循环气体从常规风口吹入时也加热至高温。再者，在图1的高炉工艺流程中，矿石的间接还原率高达89.7％，相对于通常操作时的每1吨生铁(1tHM)的碳(C)投入量289kg/tHM，实现了28％的碳削减率。另外，从炉顶排气中分离CO2是采用Vacuum Pressure Swing Adsorption法进行的，图1中的“Vol.”表示标准状态下的气体的量。
[0015]这些特征，在应用于商业高炉上存在严重的风险。即，所述(1)为了将风口前燃烧带的温度维持为适当的值而需要吹入大量的粉煤。根据ULCOS项目的报告，粉煤比(每1吨生铁的粉煤使用量)达到300kg/tHM，其结果，焦炭比降低至200kg/tHM以下，在只在大约270kg/tHM以上的焦炭比下才具有操作实际成绩的现状的高炉操作技术中，不能够容易地建立稳定的操作状态。而且，送风氧气为常温，没有由送风所致的显热投入，因此假如由于操作不顺利而陷入炉冷的情况下，存在无法使炉内迅速生热、难以重新进行操作这样的问题。另外，所述(2)的“封闭的气体循环”操作，存在使气相中所含的微量元素(例如硫分等)在高炉工艺内循环而浓缩的危险性，能否长期地维持稳定操作是个问题。
[0016]这样，ULCOS项目的目标的高炉工艺，即使能够实现短期的实验操作基准，也难以适用于必须使生铁制造稳定且长期地继续下去的商业高炉。
[0017]另一方面，有通过使氢气承担高炉操作中的碳的作用之一即还原功能来削减碳使用量的方法。即，是将天然气和/或焦炉气(以下记为“COG”)等含氢气的还原性气体吹入高炉的操作，但涉及这样的操作方法的专利技术有很多，尤其是公开了以削减高炉的CO2排出量为目的，将从炉顶排气中分离出的CO2和CO的混合气体改性为甲烷(CH4)，并将改性后的气体再次吹入高炉中的方法(专利文献5)。
[0018]该方法从炉顶排气中分离回收CO2(和/或CO)，向其添加H2而转换处理成为CH4后，再次吹入高炉中，但存在下述课题：需要新增CH4转换装置；仅吹入CH4并不能充分削减高炉的碳消耗量，不能说能充分应对上述的削减CO2排出量的社会性要求。
[0019]在先技术文献
[0020]专利文献
[0021]专利文献1：日本特公平5
‑
86444号公报
[0022]专利文献2：日本特公昭52
‑
32323号公报
[0023]专利文献3：日本特开平5
‑
179323号公报
[0024]专利文献4：日本特开昭63
‑
57704号公报
[0025]专利文献5：日本特开2011
‑
225969号公报
[0026]非专利文献
[0027]非专利文献1：“Final Evaluation of the Ulcos TGR
‑
BF Pilot Tests Performed at the LKAB Experimental Blast”,Pettrsson Mikael,Silkstrom Peter,Eklund Nicklas,Proceedings of 6th ICSTI(2012),p960

技术实现思路

[0028]在已有的操作技术的范围内使高炉的碳消耗量大幅度降低是很重要的。另外，存在的课题是提供即使是万一发生了炉冷故障本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高炉的操作方法，所述高炉从炉顶装入铁矿石和焦炭、从常规风口吹入粉煤，所述操作方法的特征在于，将含有氢气和烃中的至少任一方的气体与所述粉煤一起从所述常规风口吹入，并且，从炉身部风口向炉内吹入从高炉的炉顶排气除去二氧化碳和水蒸气后的气体。2.根据权利要求1所述的高炉的操作方法，其特征在于，还从常规风口向炉内吹入从高炉的炉顶排气除去二氧化碳和水蒸气后的气体。3.根据权利要求1或2所述的高炉的操作方法，其特征在于，从所述常规风口吹入的气体富氧化至富氧率为10％以上、且下述式所示的Y％以下，Y＝0.079
×
CH4+32式中的CH4表示从常规风口吹入的气体中的甲烷的体积％。4.根据权利要求1～3中的任一项所述的高炉的操...

【专利技术属性】
技术研发人员：稻田隆信，酒井博，宇治泽优，
申请(专利权)人：杰富意钢铁株式会社株式会社神户制钢所日铁工程技术株式会社，
类型：发明
国别省市：