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公開番号2024146447
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-15
出願番号2023059347
出願日2023-03-31
発明の名称高炉の操業方法
出願人日本製鉄株式会社
代理人個人,個人
主分類C21B 5/00 20060101AFI20241004BHJP(鉄冶金)
要約【課題】炉頂ガス温度及び羽口先燃焼温度のそれぞれを適正な温度に維持する。
【解決手段】窒素ガスを含む熱風と水素系ガスを高炉の羽口から吹き込む高炉の操業方法において、羽口先燃焼温度を2000[℃]以上とするための水素系ガスの吹込み量及び熱風温度を関係付けた第1関係情報に基づいて、水素系ガスの吹込み量及び熱風温度を決定する。そして、炉頂ガス温度を100[℃]以上とするための水素系ガスの吹込み量、熱風温度及び、熱風中の窒素ガス濃度を関係付けた第2関係情報に基づいて、決定した水素系ガスの吹込み量及び熱風温度に対応した窒素ガス濃度を決定する。
【選択図】図6
特許請求の範囲【請求項１】
窒素ガスを含む熱風と水素系ガスを高炉の羽口から吹き込む高炉の操業方法において、
羽口先燃焼温度を２０００［℃］以上とするための水素系ガスの吹込み量及び熱風温度を関係付けた第１関係情報に基づいて、水素系ガスの吹込み量及び熱風温度を決定し、
炉頂ガス温度を１００［℃］以上とするための水素系ガスの吹込み量、熱風温度及び、熱風中の窒素ガス濃度を関係付けた第２関係情報に基づいて、決定した水素系ガスの吹込み量及び熱風温度に対応した窒素ガス濃度を決定することを特徴とする高炉の操業方法。
続きを表示（約 840 文字）【請求項２】
水素系ガスの吹込み量を２００［Ｎｍ
３
／ｔ］よりも多くするとき、水素系ガスの吹込み量の増加量が１０［Ｎｍ
３
／ｔ］に対して、熱風温度の上昇量を３０［℃］以上とすることを特徴とする請求項１に記載の高炉の操業方法。
【請求項３】
熱風温度の上昇量が１００［℃］に対して、窒素ガス濃度の上昇量を２［ｖоｌ％］以上とすることを特徴とする請求項１又は２に記載の高炉の操業方法。
【請求項４】
前記第１関係情報において、水素系ガスの吹込み量が所定量であるとき、羽口先燃焼温度が高いほど、熱風温度を高くすることを特徴とする請求項１に記載の高炉の操業方法。
【請求項５】
前記第２関係情報において、水素系ガスの吹込み量が所定量であるとき、熱風温度が高いほど、窒素ガス濃度を高くすることを特徴とする請求項１に記載の高炉の操業方法。
【請求項６】
前記第１関係情報は、羽口先燃焼温度を２０００［℃］以上、２３００［℃］以下とするために、水素系ガスの吹込み量及び熱風温度を関係付けた情報であることを特徴とする請求項１に記載の高炉の操業方法。
【請求項７】
前記第２関係情報は、炉頂ガス温度を１００［℃］以上、２００［℃］以下とするために、水素系ガスの吹込み量、熱風温度及び、熱風中の窒素ガス濃度を関係付けた情報であることを特徴とする請求項１に記載の高炉の操業方法。
【請求項８】
熱風中の窒素ガス濃度を空気中の窒素ガス濃度よりも低くするとき、熱風に酸素を富化することにより、窒素ガスの濃度を調整することを特徴とする請求項１に記載の高炉の操業方法。
【請求項９】
熱風中の窒素ガス濃度を空気中の窒素ガス濃度よりも高くするとき、熱風に窒素を富化することにより、窒素ガスの濃度を調整することを特徴とする請求項１に記載の高炉の操業方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、窒素ガスを含む熱風と水素系ガスを高炉の羽口から吹き込む高炉の操業方法に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１では、装入原料の一部としてフェロコークスを使用する高炉操業において、羽口からの熱風の酸素富化率、羽口からの還元材吹込み量、羽口からの熱風の窒素富化量の中から選ばれる１種または２種以上を制御することにより、炉頂ガス温度の低下を抑制するようにしている。具体的には、酸素富化率を低下させたり、還元材吹込み量を増加させたり、窒素富化量を増加させたりすることにより、炉頂ガス温度を上昇させている。
【０００３】
一方、高炉における二酸化炭素ガスの排出量を低減するために、還元ガスである水素ガスを羽口から高炉の内部に吹き込む操業が知られている。水素ガスを用いて高炉内の鉄原料を還元することにより、還元材である炭材の使用量を減らすことができ、炭材の使用に伴う二酸化炭素ガスの発生を抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２００８－１１１１７２号公報
【非特許文献】
【０００５】
ＫｏｕｊｉＴＡＫＡＴＡＮＩ、ＴａｋａｎｏｂｕＩＮＡＤＡ、ＹｕｔａｋａＵＪＩＳＡＷＡ、「Ｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌＤｙｎａｍｉｃＳｉｍｕｌａｔｏｒｆｏｒＢｌａｓｔＦｕｒｎａｃｅ」、ＩＳＩＪＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ、Ｖｏｌ．３９（１９９９）、Ｎｏ．１、ｐ．１５－２２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
炉頂ガス温度の低下を抑制しながら、言い換えれば、炉頂ガス温度を一定に維持しながら、羽口からの水素ガス（常温）の吹込み量を増加させると、羽口先燃焼温度が低下してしまう。図１には、高炉数学モデル（非特許文献１）によってシミュレーションされた、水素ガスの吹込み量と羽口先燃焼温度との関係を示す。ここで、高炉数学モデルでは、熱風温度の条件を１２００［℃］に設定しており、図１に示す白丸は高炉数学モデルによるシミュレーション結果を示す。図１から分かるように、水素ガスの吹込み量が増えるほど、羽口先燃焼温度が低下する。
【０００７】
通常の高炉操業では、羽口先燃焼温度が２０００［℃］以上となるように管理されており、羽口先燃焼温度が２０００［℃］よりも低くなると、レースウェイでの微粉炭の燃焼性の低下、溶銑滓の昇温不足、特にスラグの昇温不足による排滓性の低下による操業不安定化が懸念される。図１によれば、羽口先燃焼温度を２０００［℃］以上とするためには、水素ガスの吹込み量を２００［Ｎｍ
３
／ｔ］以下に制限しなければならない。水素ガスの吹込み量を制限してしまうと、二酸化炭素ガスの排出量を低減する上では好ましくない。
【０００８】
一方、熱風温度を上昇させると、羽口先燃焼温度を上昇させることができる。図２には、熱風温度及び羽口先燃焼温度の関係を示すとともに、炉頂ガス温度が基本操業条件（１３５［℃］）を維持するための熱風温度に応じた酸素富化率を示す。図２に示す白丸及び黒丸は、水素ガスの吹込み量を３００［Ｎｍ
３
／ｔ］とする条件で高炉数学モデルによってシミュレーションした結果である。図２から分かるように、熱風温度を上昇させると、羽口先燃焼温度を上昇させることになるが、酸素富化率を低下させてしまう。
【０００９】
酸素富化率が０［％］に近づくと、炉頂ガス温度を一定に維持することができなくなる。図２によれば、熱風温度が１６００［℃］以上になると、酸素富化率が０［％］に近づくことになる。そして、図３に示すように、熱風温度が１６００［℃］以上になると、炉頂ガス温度が低下する。図３は、熱風温度及び炉頂ガス温度の関係を示しており、白丸は、水素ガスの吹込み量を３００［Ｎｍ
３
／ｔ］とする条件で高炉数学モデルによってシミュレーションした結果である。
【００１０】
上述したように、水素ガスの吹込み量を増加させることを前提として、熱風温度を上昇させることによって羽口先燃焼温度を上昇させようとすると、炉頂ガス温度が低下しやすくなってしまう。すなわち、羽口先燃焼温度及び炉頂ガス温度のそれぞれを適正な温度に維持することが難しくなる。
【課題を解決するための手段】
（【００１１】以降は省略されています）

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