吹風(fēng)管結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于高爐設(shè)備的吹風(fēng)管結(jié)構(gòu)，特別涉及一種適用于將粉碎低階煤而成的煤粉作為輔助燃料與熱風(fēng)一起噴吹到爐內(nèi)的吹風(fēng)管結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]高爐設(shè)備通過從頂部將鐵礦石、石灰石和煤炭等原料投入高爐主體內(nèi)部，并且從靠側(cè)部下方的風(fēng)口噴吹熱風(fēng)及作為輔助燃料的煤粉(PCI煤)，從而可由鐵礦石制造出生鐵。
[0003]在這種高爐設(shè)備中，進行煤粉的噴吹運行時，如果使用次煙煤、褐煤等通常灰熔點較低在1100?1300°C左右的低階煤作為煤粉，則用于將煤粉噴吹到爐內(nèi)的約1200°C的熱風(fēng)中所含氧氣與一部分煤粉發(fā)生燃燒反應(yīng)。通過這種方式，熔點較低的灰(以下稱為“爐渣”)會由于此時產(chǎn)生的燃燒熱而在噴槍或風(fēng)口內(nèi)熔解。
[0004]這樣熔解的爐渣與為保護不受高爐溫度影響而始終進行冷卻的風(fēng)口接觸后，得到快速冷卻。其結(jié)果為存在固體爐渣附著在風(fēng)口導(dǎo)致吹風(fēng)管通路堵塞的問題。
[0005]為解決此類問題，例如下述專利文獻I中公開的以往技術(shù)所示，在煤粉中的爐渣軟化點(溫度)較低時實施軟化點調(diào)節(jié)處理，使熔點為高爐內(nèi)的溫度以上，防止?fàn)t渣附著到風(fēng)口。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0007]專利文獻
[0008]專利文獻1:日本專利特開平5-156330號公報發(fā)明概要
[0009]發(fā)明擬解決的問題
[0010]但是，采用上述以往技術(shù)的方法時，被指出存在下述兩個問題。
[0011]第一個問題是難以使煤粉和添加物完全(均勻)地混合，其結(jié)果為不能在添加物的混合比例低于規(guī)定值的部分防止?fàn)t渣形成。
[0012]第二個問題是必須使用新的石灰石或蛇紋巖等氧化鈣(CaO)源，因此有時會產(chǎn)生額外成本。
[0013]在這種背景下，人們希望在用于高爐設(shè)備的吹風(fēng)管結(jié)構(gòu)中，即使不實施軟化點調(diào)節(jié)，也可以通過簡單的結(jié)構(gòu)來抑制爐渣的附著。
[0014]本發(fā)明為解決上述課題開發(fā)而成，其目的在于提供一種高爐設(shè)備的吹風(fēng)管結(jié)構(gòu)，其即使在使用不實施軟化點調(diào)節(jié)的煤粉時，也可以通過簡單的結(jié)構(gòu)來抑制爐渣的附著。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]
[0016]本發(fā)明為解決上述課題，采用下述方法。
[0017]本發(fā)明的一實施方式所涉及的吹風(fēng)管結(jié)構(gòu)為，安裝在從鐵礦石制造生鐵的高爐主體的風(fēng)口，與熱風(fēng)一起噴吹作為輔助燃料的煤粉，并且所述煤粉的爐渣中含有因所述熱風(fēng)及/或所述煤粉的燃燒熱而熔融的成分，其中在將所述煤粉投入吹風(fēng)管內(nèi)的噴槍的下游偵牝設(shè)有增加管內(nèi)壁面?zhèn)鹊耐冯娮?，使所述熱風(fēng)和所述煤粉的流動集中至通路軸中心的電阻元件。
[0018]根據(jù)這種吹風(fēng)管結(jié)構(gòu)，由于在將煤粉投入吹風(fēng)管內(nèi)的噴槍的下游側(cè)，設(shè)有增加管內(nèi)壁面?zhèn)鹊耐冯娮?，使熱風(fēng)和煤粉的流動集中至通路軸中心的電阻元件，所以可通過使噴吹至高爐主體的煤粉的流動集中至通路中心，使?fàn)t渣難以附著到風(fēng)口表面或吹風(fēng)管內(nèi)壁面。也就是說，通過在電阻元件的后游側(cè)形成煤粉濃度的分布，將通路中心側(cè)作為高煤粉濃度的熱風(fēng)流動，并降低風(fēng)口表面和吹風(fēng)管內(nèi)壁面?zhèn)鹊拿悍蹪舛龋瑥亩种茽t渣的附著。
[0019]上述發(fā)明中，優(yōu)選所述電阻元件為突設(shè)在所述內(nèi)壁面的多個塊體，該塊體配置為從所述風(fēng)口的出口開口向通路軸中心方向突出，并且多個塊體協(xié)動，從所述出口開口來看覆蓋所述管內(nèi)壁面的四周。此時，配置塊體時，可以將在圓周方向上留有間隔并配置多個的塊體作為一個單元，在通路軸方向上以覆蓋四周的方式錯開圓周方向上的位置(使其向圓周方向旋轉(zhuǎn))設(shè)置多個單元，或者在同一圓周上以覆蓋四周的方式配置I列或多列。
[0020]此外，上述發(fā)明中，優(yōu)選所述電阻元件為在所述內(nèi)壁面的四周上突設(shè)的一個或多個環(huán)狀塊體，該環(huán)狀塊體從所述風(fēng)口的出口開口向通路軸中心方向突出。
[0021]在上述發(fā)明中，優(yōu)選所述塊體和所述環(huán)狀塊體具有使通路剖面積向流動方向上游側(cè)逐漸減少的傾斜面。因此，可以防止通路剖面積的急劇減少。作為可以形成使通路剖面積向流動方向上游側(cè)逐漸減少的傾斜面的剖面形狀，例如可列舉三角形或楔形等。
[0022]上述發(fā)明中，優(yōu)選所述塊體和所述環(huán)狀塊體具有通路軸中心方向上的突出量可變機構(gòu)。通過這種方式，可以相應(yīng)爐渣的附著狀況，容易地調(diào)整突出量并進行優(yōu)化。
[0023]發(fā)明效果
[0024]根據(jù)上述本發(fā)明的吹風(fēng)管結(jié)構(gòu)，由于使噴吹至高爐主體的煤粉的流動集中至通路中心，所以爐渣難以附著在風(fēng)口表面或吹風(fēng)管內(nèi)壁面，因此即使不進行軟化點調(diào)節(jié)，也可以通過設(shè)置類似塊體或環(huán)狀塊體等電阻元件的簡單結(jié)構(gòu)來抑制爐渣的附著。
[0025]其結(jié)果為即便是次煙煤、褐煤等灰熔點較低在1100?1300°C左右的低階煤，通過將其作為原料煤的改質(zhì)等，便可作為輔助燃料的煤粉使用。
【附圖說明】
[0026]圖1示出了本發(fā)明所涉及的吹風(fēng)管結(jié)構(gòu)的一個實施方式的概略構(gòu)成圖，(a)示出了軸方向剖面的縱向剖面圖，(b)是從高爐主體的內(nèi)部觀察的正面圖。
[0027]圖2示出了塊體的剖面形狀的第I改進例的剖面圖。
[0028]圖3示出了塊體的剖面形狀的第2改進例的剖面圖。
[0029]圖4示出了使用圖1所示的吹風(fēng)管結(jié)構(gòu)的高爐設(shè)備的構(gòu)成例的圖。
【具體實施方式】
[0030]以下，根據(jù)附圖對本發(fā)明所涉及的吹風(fēng)管結(jié)構(gòu)的一個實施方式進行說明。
[0031]本實施方式的吹風(fēng)管結(jié)構(gòu)用于將原料煤為低階煤的煤粉與熱風(fēng)一起從風(fēng)口噴吹到高爐內(nèi)的高爐設(shè)備。
[0032]例如，如圖4所不的尚爐設(shè)備中，鐵礦石、石灰石及煤炭等原料I由原料定量供應(yīng)裝置10通過搬入輸送機11供應(yīng)到設(shè)于高爐主體20頂部的爐頂料斗21。高爐主體20的下部側(cè)壁具備沿圓周方向以大致等間距配設(shè)的多個風(fēng)口 22。各風(fēng)口 22連結(jié)著向高爐主體20內(nèi)部供應(yīng)熱風(fēng)2的吹風(fēng)管30的下游側(cè)端部。此外，各吹風(fēng)管30的上游側(cè)端部與向高爐主體20內(nèi)部所供應(yīng)熱風(fēng)2的供應(yīng)源即熱風(fēng)輸送裝置40連接。
[0033]高爐主體20的附近設(shè)置著進行從原料煤(次煙煤、褐煤等低階煤)蒸發(fā)煤炭中水分等預(yù)處理(改質(zhì))，并在此預(yù)處理后粉碎低階煤制成煤粉的煤粉制造裝置50。
[0034]由煤粉制造裝置50制造的改質(zhì)后煤粉(改質(zhì)煤)3通過氮氣等運輸氣體4氣體運輸?shù)叫L(fēng)分離器60。用旋風(fēng)分離器60將運輸氣體4分離后，氣體運輸?shù)拿悍?墜落并儲藏到儲藏倉70內(nèi)。這種改質(zhì)后煤粉3用作高爐主體20的高爐噴吹煤(PCI煤)。
[0035]儲藏倉70內(nèi)的煤粉3供應(yīng)到上述吹風(fēng)管30的噴槍(以下稱為“槍”)31內(nèi)。此煤粉3通過供應(yīng)到吹風(fēng)管30中流動的熱風(fēng)中而燃燒，在吹風(fēng)管30的頂端變成火焰形成風(fēng)口回旋區(qū)。通過這種方式，將投入到高爐主體20內(nèi)的原料I中所含的煤炭等燃燒。其結(jié)果為原料I中所含的鐵礦石還原，變成生鐵(鐵水)5由出鐵口 23取出。
[0036]由上述槍31供應(yīng)到吹風(fēng)管30內(nèi)部成為高爐噴吹煤的煤粉3的適宜性狀，即將低階煤改質(zhì)后粉碎而成的改質(zhì)煤粉(輔助燃料)的適宜性狀為，氧原子含有比例(干基準)10?ISwt %，且平均細孔徑10?50nm (納米)。改質(zhì)煤粉更優(yōu)選的平均細孔徑為20?50nm(納米)ο
[0037]這種煤粉3的含氧官能基(幾基、酸基、醋基、輕基等)的焦油生成基脫尚后大幅減少，但主骨架(以C、H、O為中心的燃燒成分)的分解(減少)得到大幅抑制。因此，與熱風(fēng)2—起從風(fēng)口 22噴吹到高爐主體20內(nèi)部后，主骨架中含有大量氧原子，并且不僅熱風(fēng)2的氧氣容易通過直徑較大的細孔擴散到煤炭內(nèi)部，還非常難以生成焦油成分，所以可完全燃燒而幾乎不生成未燃碳(煤)。
[0038]為制造(改質(zhì))這種煤粉3、在上述煤粉制造裝置50中實施干燥工序，所述干燥工序在氧濃度5v%以下的低氧環(huán)境中對原料煤即次煙煤、褐煤等低階煤(干基的氧原子含有比例:大于18wt%，平均細孔徑:3?4nm)進行加熱(110?200°C X0.5?I小時)后干燥。
[0039]通過上述干燥工序除去水分后實施干餾工序，所述干餾工序在低氧環(huán)境中(氧濃度:2v%以下)對原料煤再次加熱(460?590°C (優(yōu)選為500?550°C ) Χ0.5?I小時)。通過此干餾工序?qū)⒃厦焊绅s后，生成水、二氧化碳及焦油成分作為干餾氣體或干餾油除去。
[0040]然后，進入冷卻工序的原料煤在氧濃度2v%以下的低氧環(huán)境中冷卻(50°C以下)后，通過細磨工序進行細磨(粒徑:77μπι以下(80%通過))便可容易地制造而成。
[0041]本實施方式中，例如，如圖1所示，吹風(fēng)管結(jié)構(gòu)安裝在從鐵礦石制造生鐵的高爐主體20的風(fēng)口 22，與熱風(fēng)2 —起噴吹作為輔助燃料的煤粉3，煤粉3的爐渣中含有因熱風(fēng)2及/或煤粉3的燃燒熱而熔融的成分，其中在將煤粉3投入吹風(fēng)管30內(nèi)的槍31的下游側(cè)，設(shè)有增加吹風(fēng)管30的內(nèi)壁面?zhèn)鹊耐冯娮?，使熱風(fēng)2和煤粉3的流動集中至通路軸中心的電阻元件80。也就是說，通過在吹風(fēng)管30的內(nèi)壁面設(shè)置電阻元件80，在吹風(fēng)管30內(nèi)流動的熱風(fēng)2和煤粉3的流動會集中至通路電阻少于管內(nèi)壁面?zhèn)鹊耐份S中心。
[0042]圖示的