[发明专利]高炉操作方法

说明书

技术领域

本发明涉及高炉操作方法，在该方法中，在将粉煤(微粉炭)作为辅助还原材进行利用的高炉工艺中，将对生物质进行干馏而得到的生物质焦(biomass char)作为高炉的辅助还原材进行利用。

背景技术

在以立式炉为代表的高炉中，将铁矿石或废铁等铁源以及作为铁矿石还原材和热源的焦炭用作原料。为了制造适于高炉操作的焦炭，需要昂贵且品质优良的原料煤(coal for coke making)。因此，目前进行的是将对燃料用煤进行微粉碎而成的粉煤作为热源从高炉的风口吹入来削减昂贵的焦炭用量的高炉操作方法。用于高炉吹入的粉煤与焦炭用煤(coal for coke making)不同，一般使用粘结性(caking property)差的煤(不粘结煤)(noncaking coal)。吹入的粉煤量根据操作条件的不同也有所不同，吹入量越多则越可削减焦炭用量，可以降低成本。通常，若相对于每1吨生铁吹入100kg～200kg的粉煤，则可大致削减同量的焦炭用量。对于此处所吹入的粉煤的粒度来说，工业上通常使用74μm以下的粉煤占粉煤全部质量的60％～80％(将其简记为粉煤粒度为74μm以下、60～80质量％。)的范围的粉煤。

在高炉中，从炉下部风口部吹入约1100℃的高温且高速的空气(风口前端气体速度为约200m/s)，焦炭转换为还原气体，将铁矿石还原。在风口前端，由于该鼓风能量的作用，形成了被称为燃烧带(回旋区(レ一スゥェィ))的空间，在该空间中，焦炭被转换为还原气体。在风口部作为辅助还原材被吹入的粉煤也需要在该回旋区被转换为还原气体。但是，通过回旋区的粉煤的停留时间为0.01秒左右，希望为燃烧性良好的粉煤性状。对于粉煤的燃烧性，其粒径虽也是重要的，但其依赖于挥发成分量(例如，参见非专利文献1、2。)。在回旋区内未燃烧完的粉煤作为未燃炭(チャ一)与气体一同在高炉内上升。此时，与通过铁矿石还原所生成的CO₂和H₂O发生反应，转换为CO。该CO被用于铁矿石的还原。未燃炭的消耗量由炉内生成的CO₂和H₂O量来决定。

另一方面，从防止地球温室化的方面出发，CO₂排出量的削减为紧急课题。在钢铁业中也进行了用于削减CO₂排出量的技术的开发。作为削减CO₂排出量的方法，有削减投入的碳量、回收排出的CO₂、将现有的煤和石油等替换为不含碳(carbon free)的碳源等方法。作为不含碳的碳源已知有生物质，在钢铁业中如果能使用生物质作为煤替代物，则可有助于CO₂排出量的削减。作为生物质，有房屋建筑的解体中产生的木材废弃物、木材加工处产生的木质系废弃物、森林等中的剪枝废弃物、农业系废弃物等。作为其处理利用方法，主要为填埋、放置、焚烧、燃料等。并且，已知还有以燃料利用为目的的生物燃料作物。

生物质由碳、氧、氢构成，但其本身为高含水率、低热值(例如，水分15质量％、热值16.2MJ/kg-干燥基准)，从效率方面考虑，在直接炼铁工艺中的使用还不能说是有利的。并且，利用通常的磨煤机(辊磨机、球磨机等)难以将废木材直接粉碎至74μm以下，需要利用冲击方式等的粉碎机。

现有技术文献

非专利文献

非专利文献1：日本钢铁协会“铁和钢”vol.81、1995年、p.1114

非专利文献2：日本钢铁协会“铁和钢”vol.78、1992年、p.1206

发明内容

发明所要解决的课题

上述的现有技术中具有以下(a)～(d)的课题。

(a)挥发成分浓度低的粉煤(例如无烟煤)的燃烧性通常较差，无法确保风口前端的高燃烧率。

(b)回旋区内的燃烧不充分的情况下，生成未燃烧的炭(由燃烧不充分的粉煤生成的炭)，受到高炉内产生的CO₂和H₂O的作用而发生气化。但是，未燃烧的炭量多的情况下，在高炉内未被消耗，炉内的压力损失增加。

(c)在选择高炉吹入用煤的情况下，需要考虑挥发成分量等。

(d)如上所述，将生物质作为高炉吹入用炭材进行利用的情况下，其为高含水率、低热值，同时难以粉碎至微粉，不能与粉煤进行同样的操作，无法在高炉中有效使用，因而焦炭削减效果小。