高炉设备的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种高炉设备(100)，其用给料机(152)将高品位煤(12)供应到滚磨机(153)粉碎后制成煤粉(18)，然后通过燃烧气体(108)气流运输煤粉(18)将其装入供应仓(120)，并且用干燥装置(122)、干馏装置(123)、冷却装置(124)、粉碎装置(125)将低品位煤(2)干燥、干馏、冷却、粉碎后制成煤粉(8)，然后用给料机(127)由储存仓(126)供应煤粉(8)，通过氮气(102)气流运输将其装入供应仓，再通过运输气体(107)将供应仓内的煤粉(8，18)由供应管线(119)气流运输到喷枪(116)，此时以规定量Ct维持供应到风口的煤粉(18)的供应量C1与煤粉(8)的供应量C2的合计量，并用控制装置(160)控制给料机，以便逐渐增加煤粉(8)的供应量C2。
【专利说明】高炉设备
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种高炉设备。
【背景技术】
[0002]高炉设备通过从顶部将铁矿石、石灰石和煤炭等原料装入高炉主体内部，并且从侧部靠下方的风口喷吹热风及作为辅助燃料的煤粉(Pulverized Coal Inject1n:PCI煤)，从而可由铁矿石制造出生铁。
[0003]现有技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1:日本专利特开平4-093512号公报
[0006]专利文献2:日本专利特开平10-060508号公报
[0007]专利文献3:日本专利特开平11-092809号公报
[0008]专利文献4:日本专利特开2007-239019号公报
[0009]发明拟解决的问题
[0010]由于作为辅助燃料喷吹到高炉主体内部的PCI煤产生未燃碳后，该未燃碳可能阻碍燃烧气体流通，因此要求高燃烧性能，故此使用高品质高价的无烟煤和沥青煤等，导致生铁制造成本上升。
【发明内容】
[0011]因此，本发明的目的在于，提供一种可降低生铁制造成本的高炉设备。
[0012]为解决上述课题的第一发明涉及的高炉设备，其具备:高炉主体；原料装入单元，所述原料装入单元从顶部将原料装入所述高炉主体内部；热风喷吹单元，所述热风喷吹单元从风口将热风喷吹到所述高炉主体内部；以及，煤粉供应单元，所述煤粉供应单元从所述风口将煤粉供应到所述高炉主体内部，其特征在于，所述煤粉供应单元具备:高品位煤用水分除去单元，所述高品位煤用水分除去单元蒸发高品位煤中的水分；高品位煤用粉碎单元，所述高品位煤用粉碎单元将用所述高品位煤用水分除去单元除去水分的所述高品位煤粉碎后作为煤粉；低品位煤用水分除去单元，所述低品位煤用水分除去单元蒸发低品位煤中的水分；干馏单元，所述干馏单元将用所述低品位煤用水分除去单元除去水分的所述低品位煤干馏；冷却单元，所述冷却单元将用所述干馏单元干馏的所述低品位煤冷却；低品位煤用粉碎单元，所述低品位煤用粉碎单元将用所述冷却单元冷却的所述低品位煤粉碎后作为煤粉；供应仓，所述供应仓将内部保持为惰性气体环境，并将用所述高品位煤用粉碎单元及所述低品位煤用粉碎单元粉碎的所述高品位煤煤粉及所述低品位煤煤粉装入内部；高品位煤用运输单元，所述高品位煤用运输单元将用所述高品位煤用粉碎单元粉碎的所述高品位煤煤粉运输到所述供应仓内；高品位煤用供应量调节单元，所述高品位煤用供应量调节单元调节运输到所述供应仓内的所述高品位煤煤粉的供应量Cl ;低品位煤用运输单元，所述低品位煤用运输单元用惰性气体将用所述低品位煤用粉碎单元粉碎的所述低品位煤煤粉气流运输到所述供应仓内；低品位煤用供应量调节单元，所述低品位煤用供应量调节单元调节运输到所述供应仓内的所述低品位煤煤粉的供应量C2 ;煤粉气流供应单元，所述煤粉气流供应单元通过运输气体气流运输所述供应仓内的所述煤粉并供应到所述风口 ；以及，控制单元，所述控制单元以规定量Ct维持所述供应量Cl与所述供应量C2的合计量，并控制所述低品位煤用供应量调节单元及所述高品位煤用供应量调节单元，以逐渐增加所述供应量C2。
[0013]第二发明涉及的高炉设备，其特征在于，在第一发明中，所述煤粉供应单元具备:运输气体状态检测单元，所述运输气体状态检测单元检测所述风口附近的所述运输气体的温度、氧浓度、一氧化碳浓度、二氧化碳浓度中的至少一种，并且所述煤粉气流供应单元具备:空气输送单元，所述空气输送单元输送空气；空气输送量调节单元，所述空气输送量调节单元调节来自所述空气输送单元的空气的输送量Gl ;惰性气体输送单元，所述惰性气体输送单元输送惰性气体；惰性气体输送量调节单元，所述惰性气体输送量调节单元调节来自所述惰性气体输送单元的惰性气体的输送量G2 ;以及，供应管线，所述供应管线通过将来自所述空气输送单元的空气与来自所述惰性气体输送单元的惰性气体合流的所述运输气体，将所述煤粉气流运输并供应到所述风口，所述控制单元进而以规定量Gt维持所述输送量Gl与所述输送量G2的合计量，并根据所述运输气体状态检测单元提供的信息，控制所述空气输送量调节单元及所述惰性气体输送量调节单元，使所述运输气体的温度Tg为上限值Tu与下限值Td之间的范围。
[0014]第三发明涉及的高炉设备，其特征在于，在第二发明中，所述控制单元根据所述运输气体状态检测单元提供的信息，在所述运输气体的温度Tg为所述上限值Tu以下时，控制所述低品位煤用供应量调节单元，使所述低品位煤煤粉的所述供应量C2增加，并控制所述高品位煤用供应量调节单元，使所述高品位煤煤粉的所述供应量Cl减少；在所述运输气体的温度Tg超过所述上限值Tu时，控制所述惰性气体输送量调节单元，使所述惰性气体的所述输送量G2增加，并控制所述空气输送量调节单元，使所述空气的所述输送量Gl减少。
[0015]第四发明涉及的高炉设备，其特征在于，在第二或第三发明中，所述控制单元根据所述运输气体状态检测单元提供的信息，在所述运输气体的温度Tg为所述下限值Td以上时，控制所述惰性气体输送量调节单元，使所述惰性气体的所述输送量G2增加，并控制所述空气输送量调节单元，使所述空气的所述输送量Gl减少；在所述运输气体的温度Tg不足所述下限值Tu时，判断所述低品位煤煤粉的所述供应量C2是否为所述规定量Ct ;在所述低品位煤煤粉的所述供应量C2为所述规定量Ct时，控制所述空气输送量调节单元及所述惰性气体输送量调节单元，使所述运输气体的温度Tg为所述上限值Tu与所述下限值Td之间的范围；所述低品位煤煤粉的所述供应量C2不为所述规定量Ct时，控制所述低品位煤用供应量调节单元，使所述低品位煤煤粉的所述供应量C2增加，并控制所述高品位煤用供应量调节单元，使所述高品位煤煤粉的所述供应量Cl减少。
[0016]第五发明涉及的高炉设备，其特征在于，在第一至第四发明的任意一个中，所述干馏单元以400?600 °C干馏所述低品位煤。
[0017]第六发明涉及的高炉设备，其特征在于，在第一至第五发明的任意一个中，所述高品位煤为无烟煤或沥青煤，所述低品位煤为次烟煤或褐煤。
[0018]第七发明涉及的高炉设备，其特征在于，在第一至第六发明的任意一个中，所述惰性气体为氮气、由所述高炉主体排出的废气、将所述废气与空气一起燃烧后的燃烧排气中的至少一种。
[0019]发明效果
[0020]本发明涉及的高炉设备可一边操作高炉主体，一边将输送到高炉主体风口的喷吹煤(PCI煤)从高品位煤煤粉切换到低品位煤煤粉，所以可安全使用廉价低品位煤煤粉作为喷吹煤(PCI煤)，从而可降低生铁的制造成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1是本发明涉及的高炉设备第一实施方式的煤粉供应单元侧主要部分的概要结构图。
[0022]图2是本发明涉及的高炉设备第一实施方式的高炉主体侧主要部分的概要结构图。
[0023]图3是本发明涉及的高炉设备第一实施方式的主要部分的控制方块图。
[0024]图4是本发明涉及的高炉设备第一实施方式的主要部分的控制流程图。
[0025]图5是本发明涉及的高炉设备第二实施方式的高炉主体侧主要部分的概要结构图。
[0026]图6是本发明涉及的高炉设备第二实施方式的主要部分的控制方块图。
【具体实施方式】
[0027]虽然根据附图对本发明涉及的高炉设备的实施方式进行说明，但是本发明并不只限定于根据附图所说明的以下实施方式。
[0028]<第一实施方式>
[0029]根据图1?4对本发明涉及的高炉设备的第一实施方式进行说明。
[0030]如图2所示，定量供应铁矿石、石灰石和煤炭等原料I的原料定量供应装置111与运输该原料I的装入输送机112的运输方向上游侧相连。此装入输送机112的运输方向下游侧与高炉主体110顶部的炉顶料斗113上方相连。输送热风101 (1000?1300°C )的热风输送装置114与设在所述高炉主体110风口的吹风管115连结。
[0031]在这种本实施方式中，由所述原料定量供应装置111、所述装入输送机112、所述炉顶料斗113等构成原料装入单元，由所述热风输送装置114、所述吹风管115等构成热风喷吹单元。
[0032]所述吹风管115的中途插入连接喷枪116的顶端侧。所述喷枪116的基端侧通过供应管线119连结输送空气106的空气输送单元兼空气输送量调节单元即鼓风机117的送风口。所述供应管线119的所述鼓风机117的送风口与所述喷枪116的基端侧之间通过惰性气体输送量调节单元即流量调节阀118连结输送惰性气体即氮气102的惰性气体输送单元即氮气供应源121 (参考图1)。
[0033]另一方面，如图1所示，所述高炉主体110附近配设有将无烟煤或沥青煤等高品位煤12储存到内部的储存仓151。所述储存仓151下部连结定量供应该储存仓151内高品位煤12的给料机152的基端侧。所述给料机152的顶端侧与微粉碎(直径100 μ m以下)所述高品位煤12的滚磨机153的接入口连结。
[0034]所述滚磨机153的送出口通过运输管线155与旋风分离器156的接入口连结。所述滚磨机153连结输送燃烧天然气108a等燃烧气体108的燃烧器154，该滚磨机153可通过由该燃烧器154输送的燃烧气体108将所述高品位煤12加热(约250°C左右)干燥且微粉碎，并通过所述运输管线155将微粉碎后的煤粉18气流运输到所述旋风分离器156。
[0035]此外，所述高炉主体110附近配设有蒸发次烟煤或褐煤等低品位煤2中水分3的蒸汽管干燥器方式的干燥装置122，该干燥装置122通过将所述氮气102由所述氮气供应源121输送到内部，并将加热介质即水蒸气103输送到配设在中心部分的线圈状加热管内部，从而可将内部保持为低氧环境(数％左右)，并加热(100?200°C )由料斗122a供应的所述低品位煤2，将水分3及在相对低温挥发的挥发成分4从该低品位煤2中除去，制造干燥煤炭5，同时将该水分3及该挥发成分4与所述氮气102 —起排出到外部。
[0036]所述干燥装置122的所述干燥煤炭5的排出口通过旋转阀131与带覆盖周围屏蔽罩的输送机141的运输方向上游侧连接。所述输送机141的所述屏蔽罩内侧可输送来自所述氮气供应源121的氮气102，该输送机141的该屏蔽罩内为氮气环境。
[0037]所述输送机141的运输方向下游侧通过旋转阀132与干馏所述干燥煤炭5的回转炉方式的干馏装置123的该干燥煤炭5的接入口连接，该干馏装置123通过将所述氮气102由所述氮气供应源121输送到内部，并将加热介质即燃烧气体104输送到被固定支撑的外侧套管，从而可将内部保持为氮气环境，并加热(400?600°C )所述干燥煤炭5，将在高温挥发的挥发成分6从该干燥煤炭5中除去，制造干馏煤炭7，同时将该挥发成分6与所述氮气102 —起排出到外部。
[0038]所述干馏装置123的所述干馏煤炭7的排出口通过旋转阀133与带覆盖周围屏蔽罩的输送机142的运输方向上游侧连接。所述输送机142的所述屏蔽罩内侧可输送来自所述氮气供应源121的氮气102，该输送机142的该屏蔽罩内为氮气环境。
[0039]所述输送机142的运输方向下游侧通过旋转阀134与冷却所述干馏煤炭7的蒸汽管干燥器方式的冷却装置124的该干馏煤炭7的接入口连接，该冷却装置124通过将所述氮气102由所述氮气供应源121输送到内部，并将冷却介质即冷却水105输送到配设在中心部分的线圈状冷却管内部，从而可将内部保持为氮气环境，并冷却(200°C以下)所述干馏煤炭7。
[0040]所述冷却装置124的所述干馏煤炭7的排出口通过旋转阀135与带覆盖周围屏蔽罩的输送机143的运输方向上游侧连接。所述输送机143的所述屏蔽罩内侧可输送来自所述氮气供应源121的氮气102，该输送机143的该屏蔽罩内为氮气环境。
[0041]所述输送机143的运输方向下游侧通过旋转阀136与粉碎所述干馏煤炭7的研磨机形式的粉碎装置125的该干馏煤炭7的接入口连接，该粉碎装置125通过与该干馏煤炭7 一起输送的氮气，从而可将内部保持为氮气环境，并粉碎该干馏煤炭7作为煤粉8 (直径100 μ m 以下)。
[0042]所述粉碎装置125下部通过旋转阀137与储存所述煤粉8的储存仓126上部连接，该储存仓126可将内部保持为氮气环境。所述储存仓126下部连结定量供应该储存仓126内所述煤粉8的给料机127的基端侧。所述给料机127的顶端侧与来自所述氮气供应源121的运输管线128的中途连接。所述运输管线128与旋风分离器129的接入口连接。
[0043]所述旋风分离器129，156下部与将所述煤粉8，18装入内部的供应仓120上方连接，该供应仓120可将内部保持为氮气环境，并可由内部落下供应所述煤粉2，18。
[0044]如图1，2所示，所述供应仓120下部与所述供应管线119的所述鼓风机117及所述流量调节阀118与所述喷枪116之间连接，该供应管线119通过将来自所述鼓风机的所述空气106与来自所述氮气供应源121的氮气102合流的运输气体107，从而可将由所述供应仓120内部落下供应的所述煤粉8，18由所述喷枪116气流运输到所述吹风管115并供应到所述风口。
[0045]如图2所示，所述喷枪116的基端侧附近，即所述风口附近设有检测该喷枪116内温度的运输气体状态检测单元即温度传感器161。如图3所示，所述温度传感器161与控制单元即控制装置160的输入部电气连接。所述控制装置160的输出部分别与所述鼓风机117、所述流量调节阀118、所述给料机127，152电气连接，该控制装置160根据所述温度传感器161等提供的信息，从而可分别控制所述鼓风机117的送风量、所述流量调节阀118的开度、所述给料机127，152供应的所述煤粉8，18的供应量(详情后述)。
[0046]另外，在本实施方式中，由所述氮气供应源121、所述干燥装置122、所述旋转阀131等构成低品位煤用水分除去单元，由所述氮气供应源121、所述干馏装置123、所述旋转阀132，133、所述输送机141等构成干馏单元，由所述氮气供应源121、所述冷却装置124、所述旋转阀134，135、所述输送机142等构成冷却单元，由所述氮气供应源121、所述粉碎装置125、所述旋转阀136、所述输送机143等构成低品位煤用粉碎单元，由所述储存仓126、所述给料机127、所述旋转阀136等构成低品位煤用供应量调节单元，由所述氮气供应源121、所述运输管线128、所述旋风分离器129等构成低品位煤用运输单元，由所述储存仓151、所述给料机152等构成高品位煤用供应量调节单元，由所述滚磨机153、所述燃烧器154、所述运输管线155、所述旋风分离器156等兼作并构成高品位煤用水分除去单元、高品位煤用粉碎单元与高品位煤用运输单元，由所述吹风管115、所述喷枪116、所述鼓风机117、所述流量调节阀118、所述供应管线119、所述氮气供应源121等构成煤粉气流供应单元。此外，图1中，IlOa是取出熔融生铁(铁水)9的出铁口。
[0047]下面，对这种本实施方式涉及的高炉设备100的运行进行说明。
[0048]由所述原料定量供应装置111定量供应所述原料I后，该原料I用所述装入输送机112供应到所述炉顶料斗113内，并装入所述高炉主体110内。
[0049]与此一起运行所述控制装置160后，该控制装置160运行控制所述鼓风机117，以便以规定量Gt输送来自所述鼓风机117的空气106的输送量Gl，并运行控制所述给料机152的供应速度，以便以规定量Ct由所述储存仓151内向所述滚磨机153供应高品位煤12的供应量Cl (图4中Sll)。
[0050]由所述给料机152供应的所述高品位煤12用所述滚磨机153通过来自所述燃烧器154的燃烧气体108 (约250°C左右)加热干燥并微粉碎，制成煤粉18(直径100 ym以下)后通过所述运输管线155气流运输到所述旋风分离器156。气流运输到所述旋风分离器156的所述煤粉18与所述燃烧气体108分离后，装入所述供应仓120内。
[0051]装入所述供应仓120内的所述煤粉18通过每次定量落下供应，利用由来自所述鼓风机117的所述空气106组成的运输气体107通过所述供应管线119气流运输到所述喷枪116，并与所述运输气体107 —起供应到所述吹风管115内部，再供应到来自所述热风输送装置114的所述热风101中，从而燃烧。
[0052]在所述吹风管115内部燃烧的所述煤粉18，变成火焰由所述风口在所述高炉主体110内部形成风口回旋区，燃烧所述高炉主体110内的所述原料I中的煤炭等。由此，所述原料I中的铁矿石还原后变成生铁(铁水)9由所述出铁口 IlOa取出。
[0053]另一方面，由所述氮气供应源121输送氮气102，并将所述低品位煤2由所述干燥装置122的所述料斗122a供应到该干燥装置122内部后，该低品位煤2在低氧环境(数％左右)中利用所述水蒸气103通过所述加热管加热(100?200°C )，所述水分3及所述挥发成分4蒸发后与所述氮气102 —起排出到系统外，从而该低品位煤2干燥后变成干燥煤炭5o
[0054]另外，含有所述挥发成分4的所述氮气102在未图示的燃烧炉中进行燃烧处理，从而用作所述燃烧气体104后进行净化处理。
[0055]所述干燥煤炭5通过所述旋转阀131供应到所述输送机141并在氮气环境中运输，再通过所述旋转阀132供应到所述干馏装置123内部，在氮气环境中利用所述燃烧气体104通过所述加热管加热(400?600°C )，所述挥发成分6蒸发后与所述氮气102 —起排出到系统外，从而所述干燥煤炭5干馏后变成与氧气反应活性较高的干馏煤炭7。
[0056]另外，含有上述挥发成分6的所述氮气102在未图示的燃烧炉中进行燃烧处理，从而用作所述燃烧气体104后进行净化处理。
[0057]所述干馏煤炭7通过所述旋转阀133供应到所述输送机142并在氮气环境中运输，再通过所述旋转阀134供应到所述冷却装置124内部，在氮气环境中利用所述冷却水105通过所述冷却管冷却(200°C以下)，然后通过所述旋转阀135供应到所述输送机143并在氮气环境中运输，再通过所述旋转阀136供应到所述粉碎装置125内部，在氮气环境中粉碎(直径100 μ m以下)，从而形成煤粉8。
[0058]所述煤粉8通过所述旋转阀137供应到所述储存仓126内部，在氮气环境中暂时保持。
[0059]如此将由所述高品位煤12组成的所述煤粉18喷吹到所述高炉主体110，并操作该高炉主体110，经过指定时间后，所述控制装置160运行控制所述给料机127的供应速度，以便由所述储存仓126内以供应量C2供应所述煤粉8，并运行控制所述给料机152的供应速度，以便将来自所述储存仓151内的所述煤粉18的供应量Cl仅减少所述煤粉8的供应量C2 (Cl = Ct-C2)(图 4 中 S12)。
[0060]以供应量C2由所述给料机127供应的所述煤粉8，利用来自所述氮气供应源121的氮气102通过所述运输管线128气流运输到所述旋风分离器129，分离所述氮气102后，装入所述供应仓120内。
[0061]由此，所述供应仓120内以规定量Ct ( = C1+C2)装入由所述高品位煤12组成的供应量Cl的所述煤粉18与由所述低品位煤2组成的供应量C2的所述煤粉8的混合物。
[0062]在所述供应仓120内混合的所述煤粉8，18与前面的说明相同，通过每次定量落下供应，利用由来自所述鼓风机117的所述空气106组成的所述运输气体107通过所述供应管线119气流运输到所述喷枪116。
[0063]这种情况下，由所述低品位煤2组成的所述煤粉8干馏后反应活性变高，并且所述运输气体107含有氧气(约21体积％ )，因此所述煤粉8的一部分在气流运输中与氧气反应后燃烧。因此，上述运输气体107及上述煤粉8，18通过自我加热而温度上升。
[0064]而且，所述控制装置160依据所述温度传感器161提供的信息，判断所述运输气体107的温度Tg是否为上限值Tu以下(图4中S13)。
[0065]所述运输气体107的温度Tg为上限值Tu以下时(Tg ( Tu)，所述控制装置160运行控制所述给料机127的供应速度，以便进一步增加来自所述储存仓126内的所述煤粉8的供应量C2，并运行控制所述给料机152的供应速度，以便将来自所述储存仓151内的所述煤粉18的供应量Cl仅减少所述煤粉8进一步的增加量(Cl = Ct-C2)(图4中S14)。
[0066]另一方面，所述运输气体107的温度Tg大于上限值Tu时(Tg > Tu)，所述控制装置160运行控制所述流量调节阀118的开度，以便以输送量G2由所述氮气供应源121输送所述氮气102，并运行控制该鼓风机117，以便将来自所述鼓风机117的所述空气106的输送量Gl仅减少所述氮气102的输送量G2 (G1 = Gt_G2)(图4中S15)。
[0067]由此，气流运输所述煤粉8，18，所述运输气体107的氧浓度降低，在气流运输中与氧气反应后燃烧的所述煤粉8的量减少，因此上述运输气体107及上述煤粉8，18的上升温度得到抑制。
[0068]而且，所述控制装置160依据所述温度传感器161提供的信息，判断所述运输气体107的温度Tg是否为下限值Td以上(图4中S16)。
[0069]所述运输气体107的温度Tg为下限值Td以上时(Tg彡Td)，所述控制装置160运行控制所述流量调节阀118的开度，以便进一步增加来自所述氮气供应源121的所述氮气102的输送量G2，并运行控制所述鼓风机117，以便将来自所述鼓风机117的所述空气106的输送量Gl仅减少所述氮气102的进一步的增加量(G1 = Gt-G2)(图4中S17)。
[0070]另一方面，所述运输气体107的温度Tg小于下限值Td时(Tg < Td)，所述控制装置160判断来自所述储存仓126内的所述煤粉8的供应量C2是否为所述规定量Ct (C2 =Ct)，即判断来自所述储存仓151内的所述煤粉18的供应量Cl是否为零(Cl = O)(图4中S18)。
[0071]所述供应量C2为所述规定量Ct (C2 = Ct)，即所述供应量Cl为零(Cl = O)，换言之，将供应到所述高炉主体110的所述风口的喷吹煤(PCI煤)由所述高品位煤12的所述煤粉18切换成所述低品位煤2的所述煤粉8时，所述控制装置160依据所述温度传感器161提供的信息，运行控制所述流量调节阀118及所述鼓风机117，以便使所述运输气体107的温度Tg为上限值Tu与下限值Td之间的范围后，以规定量Gt输送所述运输气体107，并调节该运输气体107的氧浓度(图4中S19)。
[0072]另一方面，所述供应量C2不为所述规定量Ct (C2 ^ Ct)，即所述供应量Cl不为零(Cl幸O)时，所述控制装置160返回所述步骤S14，重复所述步骤。
[0073]S卩，虽然过去的高炉设备只使用高品质高价的无烟煤或沥青煤等高品位煤12的煤粉18作为喷吹煤(Pulverized Coal Inject1n:PCI煤)，但是本实施方式所述高炉设备100将次烟煤或褐煤等低品位煤2干燥并干馏后制成与氧气反应活性较高的干馏煤炭7 (与氧气反应性约为低品位煤2的20倍)，在氮气环境中，利用氮气气流运输冷却并微粉碎的煤粉8，将其供应到氮气环境的所述供应仓120内，以规定量Ct维持所述高品位煤12的煤粉18的供应量Cl与所述低品位煤2的煤粉8的供应量C2的合计量，逐渐增加所述低品位煤2的煤粉8的供应量C2并通过所述运输气体107由所述供应仓120内气流运输，从而可将所述煤粉18逐渐切换成为廉价低品位煤2赋予高燃烧性能的所述煤粉8，并安全地作为喷吹煤(PCI煤)使用。
[0074]因此，本实施方式所述高炉设备100中，虽然操作所述高炉主体110，但是却可将供应到该高炉主体110的所述风口的喷吹煤(PCI煤)由所述高品位煤12的所述煤粉18切换成所述低品位煤2的所述煤粉8，而不会在该煤粉8中产生异常燃烧。
[0075]因此，本实施方式所述高炉设备100可安全地使用廉价低品位煤2的煤粉8作为喷吹煤(PCI煤)，所以可降低生铁9的制造成本。
[0076]此外，可通过所述煤粉8与氧气反应而带来的自我加热来预热所述运输气体107及所述煤粉8，18，所以可加速该煤粉8，18的着火性，提高其完全燃烧性。
[0077]此外，随着提高喷吹煤(PCI煤)的着火性(完全燃烧性)，可削减喷吹煤(PCI煤)的供应量，从而可进一步降低生铁9制造成本。反之，随着喷吹煤(PCI煤)着火性(完全燃烧性)的提高，还可增加喷吹煤(PCI煤)的供应量，所以还可削减作为原料I供应到高炉主体I1顶部的煤炭(焦炭)的量，从而可进一步降低生铁9的制造成本。
[0078]另外，所述运输气体107的温度Tg的所述上限值Tu优选为所述低品位煤2的干馏温度(400?600°C)，尤其进一步优选为比该干馏温度低100°C左右的温度(300?500°C)。这是因为，如果所述上限值Tu超过所述干馏温度，则可能从所述煤粉8中产生焦油等热分解物，该热分解物在所述喷枪116的内壁面等附着，从而可能导致该喷枪116等的堵塞。
[0079]此外，所述运输气体107的温度Tg的所述下限值Td优选为200°C，尤其进一步优选为比所述上限值Tu低50?100°C左右的温度(200?450°C)。这是因为，如果所述下限值Td不足200°C，则可能难以充分提高所述煤粉8的着火性(完全燃烧性)。在这种情况下，如果为比所述上限值Tu低50?100°C左右的温度(200?450°C )，则可将温度的升降管理幅度设为所需的足够范围，从而可减少能量及时间的浪费。
[0080]此外，优选为所述控制装置160依据所述温度传感器161提供的信息，控制所述给料机127，152、所述流量调节阀118及鼓风机117，以便使所述运输气体107的温度Tg的单位时间上升温度(升温速度)在指定范围内，并调节所述煤粉8的供应量C2(增加量)及所述氮气102的输送量G2 (增加量)，换言之，调节所述煤粉18的供应量Cl (减少量)及所述空气106的输送量Gl (减少量)。
[0081]〈第二实施方式〉
[0082]根据图5，6对本发明涉及的高炉设备的第二实施方式进行说明。另外，对与上述实施方式相同的部分，通过使用与上述实施方式说明相同的符号，省略与上述实施方式说明重复的说明。
[0083]如图5所示，所述供应管线119的所述喷枪116与所述供应仓120之间的该喷枪116的基端附近连结分离管线263的基端侧。所述分离管线263的顶端侧与三通阀264的一个口连接。所述三通阀264的剩余两个口分别与过滤器装置265A，265B的接入口连接。
[0084]所述过滤器装置265A，265B的送出口与抽引泵266的抽引口连接。所述抽引泵266的送出口通过返回管线267和所述分离管线263的基端侧与所述喷枪116的基端侧之间连接。所述过滤器装置265A，265B的送出口与所述抽引泵266的抽引口之间设有检测从所述分离管线263分离的所述运输气体107中的一氧化碳浓度的一氧化碳传感器261。
[0085]如图6所示，所述一氧化碳传感器261与控制单元即控制装置260的输入部电气连接。所述控制装置260的输出部分别与所述鼓风机117、所述流量调节阀118、所述给料机127，152电气连接，该控制装置260根据所述一氧化碳传感器261等提供的信息，从而可分别控制所述鼓风机117的送风量、所述流量调节阀118的开度、所述给料机127，152供应的所述煤粉8，18的供应量(详情后述)。
[0086]另外，在本实施方式中，由所述一氧化碳传感器261、所述分离管线263、所述三通阀264、所述过滤器装置265A，265B、所述抽引泵266、所述返回管线267等构成运输气体状态检测单元。
[0087]在这种本实施方式所述高炉设备200中，与上述实施方式的情况相同，将所述原料I装入所述高炉主体I1内，另一方面，开闭操作所述三通阀264，以便只将所述过滤器装置265A，265B的其中一个(例如过滤器装置265A)与所述分离管线263及所述返回管线267连接，并且运行所述抽引泵266，再运行所述控制装置260后，该控制装置260与上述实施方式的情况相同，运行控制所述鼓风机117，以便由所述鼓风机117以规定量Gt输送输送量Gl的空气106，并运行控制所述给料机152的供应速度，以便以规定量Ct将高品位煤12的供应量Cl由所述储存仓151内供应到所述滚磨机153。
[0088]由所述给料机152供应的所述高品位煤12与上述实施方式的情况相同，变成煤粉18后气流运输，通过所述旋风分离器156与所述燃烧气体108分离后，装入所述供应仓120内。
[0089]装入所述供应仓120内的所述煤粉18与上述实施方式的情况相同，通过每次定量落下供应，利用由来自所述鼓风机117的所述空气106组成的运输气体107通过所述供应管线119气流运输到所述喷枪116，并与所述运输气体107 —起供应到所述吹风管115内部，再供应到来自所述热风输送装置114的所述热风101中，从而燃烧。
[0090]在所述吹风管115内部燃烧的所述煤粉18与上述实施方式的情况相同，变成火焰由所述风口在所述高炉主体110内部形成风口回旋区，燃烧所述高炉主体110内的所述原料I中的煤炭等。
[0091]另一方面，与上述实施方式的情况相同，干燥、干馏、冷却、粉碎所述低品位煤2后制造所述煤粉8，并将该煤粉8在氮气环境下暂时保持在所述储存仓126内部。
[0092]而且，将由所述高品位煤12组成的所述煤粉18喷吹到所述高炉主体110并操作该高炉主体110，经过指定时间后，所述控制装置260与上述实施方式的情况相同，运行控制所述给料机127的供应速度，以便由所述储存仓126内以供应量C2供应所述煤粉8，并运行控制所述给料机152的供应速度，以便将来自所述储存仓151内的所述煤粉18的供应量Cl仅减少所述煤粉8的供应量C2 (Cl = Ct-C2)。
[0093]由所述给料机127以供应量C2供应的所述煤粉8与上述实施方式的情况相同，利用氮气102气流运输，通过所述旋风分离器129与所述氮气102分离后，装入所述供应仓120 内。
[0094]由此，所述供应仓120内与上述实施方式的情况相同，以规定量Ct ( = C1+C2)装入由所述高品位煤12组成的供应量Cl的所述煤粉18与由所述低品位煤2组成的供应量C2的所述煤粉8的混合物。
[0095]在所述供应仓120内混合的所述煤粉8，18与上述实施方式的情况相同，通过每次定量落下供应，利用由来自所述鼓风机117的所述空气106组成的所述运输气体107通过所述供应管线119气流运输到所述喷枪116。
[0096]这种情况下，由所述低品位煤2组成的所述煤粉8如上述实施方式中说明所示，干馏后反应活性变高，并且所述运输气体107含有氧气(约21体积％ )，因此所述煤粉8的一部分在气流运输中与氧气反应后燃烧。因此，所述运输气体107及所述煤粉8，18通过自我加热而温度上升。
[0097]此处，气流运输到所述喷枪116的基端侧附近的所述运输气体107，其极少一部分通过所述抽引泵266由所述供应管线119分离到所述分离管线263，经由所述三通阀264用所述过滤器装置265A除去所述煤粉8，18等后，再用所述一氧化碳传感器261检测一氧化碳浓度，然后经由所述抽引泵266由所述返回管线267返回到所述供应管线119。
[0098]而且，所述控制装置260依据所述一氧化碳传感器261提供的信息，控制所述鼓风机117的送风量及所述流量调节阀118的开度。即，所述运输气体107中的一氧化碳浓度是根据所述煤粉8，18的种类(煤种)、所述煤粉8，18的供应量、该运输气体107中的氧浓度、该运输气体107的温度基本确定的值。
[0099]因此，由于可事先确定所述煤粉8，18的种类(煤种)及供应量，并且算出所述运输气体107中的氧浓度，故此通过检测所述运输气体107中的一氧化碳浓度，便可求出该运输气体107的温度Tg。
[0100]由此，所述控制装置260依据所述一氧化碳传感器261提供的信息，即根据所取样的所述运输气体107的一氧化碳浓度，换言之，根据所述风口附近的所述运输气体107的一氧化碳浓度等，算出该运输气体107的温度Tg，从而与上述实施方式的情况相同，根据该运输气体107的温度Tg的上限值Tu及下限值Td、以及所述煤粉8的供应量C2等，控制所述鼓风机117、所述流量调节阀118、所述给料机127，152。
[0101]另外，随着对所述运输气体107进行取样，所述过滤器装置265A逐渐堵塞，因此取样经过指定时间后，开闭操作所述三通阀264，以便只将所述过滤器装置265B与所述分离管线263及所述返回管线267连接，然后更换新的所述过滤器装置265A，从而便可连续进行所述运输气体107的取样。
[0102]S卩，在上述实施方式涉及的高炉设备100中，通过所述喷枪116的基端侧附近所设的所述温度传感器161直接检测所述运输气体107的温度，但是在本实施方式所述高炉设备200中，将所述喷枪116的基端侧附近的所述运输气体107取样到取样管线后，通过所述一氧化碳传感器261检测一氧化碳浓度，从而用所述控制装置260算出所述运输气体107的温度。
[0103]因此，在本实施方式所述高炉设备200中，无需将传感器的检测部等突出到流通大部分所述运输气体107的管线中，便可检测该运输气体107的温度。
[0104]因此，本实施方式所述高炉设备200不仅可得到与上述实施方式的情况相同的效果，还可防止所述煤粉8，18在传感器的检测部等附着，所以可进行更加准确地进行控制，并且将所述喷枪116的基端侧附近的阻塞等防患于未然。
[0105]〈其他实施方式〉
[0106]另外，在所述第一、二实施方式中，利用蒸汽管干燥器方式对干燥装置122及冷却装置124的适用场合进行了说明，但是作为其他实施方式，例如也能将与所述干馏装置123相同的回转炉方式适用在干燥装置或冷却装置。
[0107]此外，在所述第一、二实施方式中，对由所述氮气供应源121输送氮气102的情况进行了说明，但是作为其他实施方式，例如也能利用由所述高炉主体110排出的高炉废气(约200°c )、或者将该高炉废气与空气一起燃烧用作所述热风101的热源后的高炉废气的燃烧排气(约100°C左右)，来代替所述氮气102作为惰性气体，即也能利用所述高炉主体110、或者所述热风输送装置114等作为惰性气体输送源。
[0108]此外，在所述第一、二实施方式中，将用所述燃烧器154燃烧所述天然气108a后的燃烧气体108输送到所述滚磨机153进行所述高品位煤12的干燥并用作所述煤粉18的气流运输用气体，但是作为其他实施方式，例如优选为利用热交换器等对在所述干馏装置123中用于干馏用加热的所述燃烧气体104进行热回收并除去水分后，将其输送到所述滚磨机153，即利用所述燃烧气体104代替所述燃烧气体108，便可大幅削减所述天然气1ga的消耗量，从而进一步实现低成本化。
[0109]此外，在所述第二实施方式中，通过所述一氧化碳传感器261检测所述运输气体107中的一氧化碳，从而求出该运输气体107的温度Tg，但是作为其他实施方式，例如通过利用检测所述运输气体107中的二氧化碳浓度的0)2传感器或者检测氧浓度的氧气传感器等代替所述一氧化碳传感器261，也能够求出所述运输气体107的温度Tg。
[0110]此外，储存所述高品位煤12的所述储存仓151非常大，且并排具备复数个(例如2个)所述给料机152、所述滚磨机153、所述燃烧器154或所述旋风分离器156等时，例如通过与所述运输管线128等相连，以便能利用所述旋风分离器156中的至少一个代替所述旋风分离器129，从而可省略所述旋风分离器129来削减设置空间。
[0111]在这种场合下，例如优选为下述情况。
[0112](I)通过具有鼓风机等的循环管线将所述旋风分离器156的气体送出口与所述运输管线128连接，以便能对由代替所述旋风分离器129所利用的所述旋风分离器156排出的氮气102进行再利用。
[0113](2)在所述(I)中，对代替所述旋风分离器129所利用的所述旋风分离器156，由所述高品位煤12的所述煤粉18切换成所述低品位煤2的所述煤粉8时，为防止氧气混入所述运输管线128中，在所述循环管线上设置O2传感器，流通来自所述氮气供应源121的所述氮气102，使在该循环管线中流通的气体中的O2浓度在规定值以下，然后将所述煤粉8供应到所述运输管线128上。
[0114](3)在所述(I)中，对代替所述旋风分离器129所利用的所述旋风分离器156，同时供应所述高品位煤12的所述煤粉18与所述低品位煤2的所述煤粉8时，在所述循环管线上设置02传感器、CO传感器、0)2传感器或温度传感器等，并且向产生将所述煤粉18气流运输到所述旋风分离器156的所述燃烧气体108的所述燃烧器154、以及所述运输管线155中追加供应氮气102，且根据所述传感器提供的信息将所述旋风分离器129内、所述运输管线128内等的氧浓度(温度)设在规定值以下。
[0115]工业实用性
[0116]本发明涉及的高炉设备能够降低生铁制造成本，因此在炼铁产业中，能极为有益地利用。
[0117]符号说明
[0118]I 原料
[0119]2低品位煤
[0120]3 水分
[0121]4，6挥发成分
[0122]5干燥煤炭
[0123]7干馏煤炭
[0124]8煤粉(低品位煤)
[0125]9生铁(铁水)
[0126]12尚品位煤
[0127]18煤粉(高品位煤)
[0128]100高炉设备
[0129]101 热风
[0130]102 氮气
[0131]103水蒸气
[0132]104燃烧气体
[0133]105冷却水
[0134]106 空气
[0135]107运输气体
[0136]108燃烧气体
[0137]108a 天然气
[0138]110高炉主体
[0139]IlOa 出铁口
[0140]111原料定量供应装置
[0141]112装入输送机
[0142]113炉顶料斗
[0143]114热风输送装置
[0144]115吹风管
[0145]116 喷枪
[0146]117鼓风机
[0147]118流量调节阀
[0148]119供应管线
[0149]120供应仓
[0150]121氮气供应源
[0151]122干燥装置
[0152]122a 料斗
[0153]123干馏装置
[0154]124冷却装置
[0155]125粉碎装置
[0156]126储存仓
[0157]127给料机
[0158]128运输管线
[0159]129旋风分离器
[0160]131?137旋转阀
[0161]141?143输送机
[0162]151储存仓
[0163]152给料机
[0164]153滚磨机
[0165]154燃烧器
[0166]155运输管线
[0167]156旋风分离器
[0168]160控制装置
[0169]161温度传感器
[0170]200高炉设备
[0171]260控制装置
[0172]261 一氧化碳传感器
[0173]263分离管线
[0174]264三通阀
[0175]265A，265B过滤器装置
[0176]266抽引泵
[0177]267返回管线
【权利要求】
1.一种高炉设备，其具备:高炉主体； 原料装入单元，所述原料装入单元从顶部将原料装入所述高炉主体内部； 热风喷吹单元，所述热风喷吹单元从风口将热风喷吹到所述高炉主体内部； 以及，煤粉供应单元，所述煤粉供应单元从所述风口将煤粉供应到所述高炉主体内部， 其特征在于， 所述煤粉供应单元具备: 高品位煤用水分除去单元，所述高品位煤用水分除去单元蒸发高品位煤中的水分；高品位煤用粉碎单元，所述高品位煤用粉碎单元将用所述高品位煤用水分除去单元除去水分的所述高品位煤粉碎后作为煤粉； 低品位煤用水分除去单元，所述低品位煤用水分除去单元蒸发低品位煤中的水分； 干馏单元，所述干馏单元将用所述低品位煤用水分除去单元除去水分的所述低品位煤干馏； 冷却单元，所述冷却单元将用所述干馏单元干馏的所述低品位煤冷却； 低品位煤用粉碎单元，所述低品位煤用粉碎单元将用所述冷却单元冷却的所述低品位煤粉碎后作为煤粉； 供应仓，所述供应仓将内部保持为惰性气体环境，并将用所述高品位煤用粉碎单元及所述低品位煤用粉碎单元粉碎的所述高品位煤煤粉及所述低品位煤煤粉装入内部； 高品位煤用运输单元，所述高品位煤用运输单元将用所述高品位煤用粉碎单元粉碎的所述高品位煤煤粉运输到所述供应仓内； 高品位煤用供应量调节单元，所述高品位煤用供应量调节单元调整运输到所述供应仓内的所述高品位煤煤粉的供应量Cl ; 低品位煤用运输单元，所述低品位煤用运输单元用惰性气体将用所述低品位煤用粉碎单元粉碎的所述低品位煤的煤粉气流运输到所述供应仓内； 低品位煤用供应量调节单元，所述低品位煤用供应量调节单元调整运输到所述供应仓内的所述低品位煤煤粉的供应量C2 ; 煤粉气流供应单元，所述煤粉气流供应单元通过运输气体气流运输所述供应仓内的所述煤粉并供应到所述风口； 以及，控制单元，所述控制单元以规定量Ct维持所述供应量Cl与所述供应量C2的合计量，并控制所述低品位煤用供应量调节单元及所述高品位煤用供应量调节单元，以逐渐增加所述供应量C2。
2.如权利要求1所述的高炉设备，其特征在于， 所述煤粉供应单元具备:运输气体状态检测单元，所述运输气体状态检测单元检测所述风口附近的所述运输气体的温度、氧浓度、一氧化碳浓度、二氧化碳浓度中的至少一种，并且所述煤粉气流供应单元具备: 空气输送单元，所述空气输送单元输送空气； 空气输送量调节单元，所述空气输送量调节单元调整来自所述空气输送单元的空气的输送量Gl ； 惰性气体输送单元，所述惰性气体输送单元输送惰性气体； 惰性气体输送量调节单元，所述惰性气体输送量调节单元调整来自所述惰性气体输送单元的惰性气体的输送量G2;以及，供应管线，所述供应管线通过将来自所述空气输送单元的空气与来自所述惰性气体输送单元的惰性气体合流的所述运输气体，将所述煤粉气流运输并供应到所述风口，所述控制单元进一步以规定量Gt维持所述输送量Gl与所述输送量G2的合计量，并依据所述运输气体状态检测单元提供的信息，控制所述空气输送量调节单元及所述惰性气体输送量调节单元，使所述运输气体的温度Tg在上限值Tu与下限值Td之间的范围。
3.如权利要求2所述的高炉设备，其特征在于， 所述控制单元依据所述运输气体状态检测单元提供的信息， 在所述运输气体的温度Tg为所述上限值Tu以下时，控制所述低品位煤用供应量调节单元，使所述低品位煤煤粉的所述供应量C2增加，并控制所述高品位煤用供应量调节单元，使所述高品位煤煤粉的所述供应量Cl减少； 在所述运输气体的温度Tg超过所述上限值Tu时，控制所述惰性气体输送量调节单元，使所述惰性气体的所述输送量G2增加，并控制所述空气输送量调节单元，使所述空气的所述输送量Gl减少。
4.如权利要求2所述的高炉设备，其特征在于， 所述控制单元依据所述运输气体状态检测单元提供的信息， 在所述运输气体的温度Tg为所述下限值Td以上时，控制所述惰性气体输送量调节单元，使所述惰性气体的所述输送量G2增加，并控制所述空气输送量调节单元，使所述空气的所述输送量Gl减少； 在所述运输气体的温度Tg不足所述下限值Tu时，判断所述低品位煤煤粉的所述供应量C2是否为所述规定量Ct ； 在所述低品位煤煤粉的所述供应量C2为所述规定量Ct时，控制所述空气输送量调节单元及所述惰性气体输送量调节单元，使所述运输气体的温度Tg在所述上限值Tu与所述下限值Td之间的范围； 所述低品位煤煤粉的所述供应量C2不为所述规定量Ct时，控制所述低品位煤用供应量调节单元，使所述低品位煤煤粉的所述供应量C2增加，并控制所述高品位煤用供应量调节单元，使所述高品位煤煤粉的所述供应量Cl减少。
5.如权利要求1所述的高炉设备，其特征在于， 所述干馏单元在400?600°C干馏所述低品位煤。
6.如权利要求1所述的高炉设备，其特征在于， 所述高品位煤为无烟煤或沥青煤， 所述低品位煤为次烟煤或褐煤。
7.如权利要求1所述的高炉设备，其特征在于， 所述惰性气体为氮气、由所述高炉主体排出的废气、将所述废气与空气一起燃烧后的燃烧排气中的至少一种。
【文档编号】C21B7/00GK104471081SQ201380037630
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2013年9月5日 优先权日:2012年9月20日
【发明者】中川庆一, 大本节男, 坂口雅一, 滨田务, 冈田刚嗣 申请人:三菱重工业株式会社