從高爐風(fēng)口吹入氧氣的設(shè)備和高爐操作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及從包括噴槍的高爐風(fēng)口吹入氧氣的設(shè)備和高爐操作方法，所述噴槍能夠從高爐風(fēng)口向高爐內(nèi)吹入煤粉，并且從該煤粉的吹入位置附近吹入氧氣。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，由于二氧化碳排出量的增加導(dǎo)致的地球變暖現(xiàn)象正成為問題，在煉鐵業(yè)中，抑制排出C02也是重要的課題。因此，在最近的高爐操作中，正強力地推進從高爐風(fēng)口也吹入還原材料而進行的低還原材料比操作(也稱為低RAR操作，RAR是“Reducing AgentRat1”的簡稱，是指降低每制造I噸生鐵的、來自高爐風(fēng)口的吹入還原材料和從爐頂裝入的焦炭的合計量的操作)。從高爐風(fēng)口吹入的還原材料主要使用煤粉。為了提高從該高爐風(fēng)口向高爐內(nèi)吹入的煤粉的燃燒性，并降低還原材料比，考慮在該煤粉的吹入位置附近從吹入煤粉的噴槍吹入氧氣。
[0003]另一方面，在煉鐵廠中，一般來說，在廠內(nèi)產(chǎn)生的高爐煤氣或焦爐煤氣等燃料類氣體、助燃性氣體即氧氣、氮氣等非活性氣體這樣的氣體通過管道設(shè)備輸送。在該情況下，基本上設(shè)計為在一條管道中流動一種氣體，發(fā)生與不同種類氣體的混合的場所限定于燃燒器或氣體混合設(shè)備等設(shè)備。其原因在于，考慮到了:由于始終進行不同種類的氣體的管道彼此的連接，向一方管道混入另一方的氣體，結(jié)果，根據(jù)氣體種類的不同，會產(chǎn)生在管道內(nèi)的異常燃燒、氣體純度下降等故障。因此，應(yīng)避免在一條管道中混入兩種以上氣體。例如，在停止向?qū)⒀鯕夤┙o到噴槍的管道供給氧氣的情況下，當(dāng)氧氣的供給停止后高爐的爐內(nèi)氣體流入氧氣管道時，有可能異常燃燒。因此，需要在向氧氣管道停止供給氧氣后，用氮氣等非活性氣體凈化氧氣管道(置換為非活性氣體)。
[0004]作為置換管道內(nèi)的氣體的方法，有如下方法:將氮氣等非活性氣體的管道與成為置換對象的管道連接并供給非活性氣體，確認管道內(nèi)的氣體濃度成為不會引起異常燃燒等的范圍，之后，為了構(gòu)筑在管道內(nèi)的作業(yè)環(huán)境，將新種類的氣體例如空氣供給到管道內(nèi)。在該方法中，若考慮作業(yè)效率，優(yōu)選安全且短時間內(nèi)對管道內(nèi)進行氣體置換。作為這樣的氣體置換方法，例如，如專利文獻I記載的那樣，有如下方法，在管道內(nèi)局部地形成非活性氣體濃度高的區(qū)域，以不與殘留于管道內(nèi)的氣體接觸的方式供給并置換空氣。另外，為了防止管道內(nèi)的氣體濃度異常燃燒等，如專利文獻2記載的那樣，也有如下方法，在通往氣體利用目的地的管道的途中設(shè)置氣體保持器，在緊急時暫時用氣體保持器儲存氣體而不使氣體向下游側(cè)流動直到切斷通往氣體利用目的地的氣體。
[0005]在上述任一種方法中均進行氣體的置換。在該情況下，熟知有在連接的管道的最下游側(cè)(連接端側(cè))設(shè)置有切斷閥的方式。關(guān)于該切斷閥的開閉動作，以流經(jīng)流入目的地的管道內(nèi)的氣體的壓力、流量等狀態(tài)信息為基礎(chǔ)進行控制。作為這樣的切斷閥開閉控制，例如，如專利文獻3、專利文獻4記載的那樣，提出了如下方法，將凈化用的氮氣管道與供燃料類氣體流動的管道連接，在該氮氣管道中設(shè)置切斷閥和流量調(diào)整閥，并控制這些切斷閥和流量調(diào)整閥。
[0006]在先技術(shù)文獻
[0007]專利文獻
[0008]專利文獻1:日本專利第4781032號公報
[0009]專利文獻2:日本特開2011-6576號公報
[0010]專利文獻3:日本特公昭50-40085號公報
[0011]專利文獻4:日本專利第4744349號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]發(fā)明要解決的問題
[0013]然而，由于專利文獻I或?qū)＠墨I2記載的氣體置換方法是在利用一個切斷閥停止氣體供給的狀態(tài)下進行氣體置換的方法，在由于停電或大地震等原因切斷閥的動力源失效的情況下，有可能阻礙氣體的順暢的置換作業(yè)。例如，如上所述，在從噴槍向高爐風(fēng)口供給煤粉和氧氣的情況下，當(dāng)停止向該氧氣管道供給氧氣時，首先需要用氮氣等非活性氣體凈化氧氣管道，由于閥動力源的失效，非活性氣體的切斷閥不打開而不能向氧氣管道內(nèi)輸送非活性氣體的情況下，高爐爐內(nèi)氣體混入氧氣管道中，有可能引起異常燃燒。特別是使用噴槍從高爐風(fēng)口向高爐內(nèi)吹入煤粉和氧氣的高爐操作中，即使氧氣的供給停止，也需要迅速地將殘留在氧氣管道內(nèi)的氧氣置換成氮氣等非活性氣體而去除氧氣。其原因在于，包括CO的高爐煤氣有可能在氧氣管道中逆流，并與殘留的氧氣反應(yīng)而引起異常燃燒。
[0014]在專利文獻3、專利文獻4記載的方法中，與燃料類氣體的管道始終連接的凈化用氮氣管道的閥結(jié)構(gòu)均由一個流量調(diào)整閥和最下游側(cè)(連接端側(cè))的一個切斷閥構(gòu)成，在由于某些原因產(chǎn)生切斷閥的關(guān)閉不良或破損的情況下或燃料類氣體的管道內(nèi)壓力成為比凈化用氮氣的管道內(nèi)壓力始終高的狀態(tài)的情況下，產(chǎn)生燃料類氣體向氮氣管道側(cè)的混入，在該狀態(tài)下，例如當(dāng)為了維護而對氮氣管道側(cè)進行空氣置換時，有可能產(chǎn)生異常燃燒。即，在用噴槍向高爐風(fēng)口部吹入煤粉，并在該吹入位置附近從相同的噴槍吹入氧氣的設(shè)備中，將凈化用氮氣的管道與氧氣管道始終連接，用一個切斷閥控制氮氣流動的情況下，有可能產(chǎn)生在氧氣管道中混入高爐爐內(nèi)氣體、在氮氣管道中混入高爐爐內(nèi)氣體或氧氣這樣的故障。
[0015]本發(fā)明著眼于上述問題點而做出，其目的在于提供一種在用噴槍向高爐風(fēng)口部吹入煤粉，并在該吹入位置附近從相同的噴槍吹入氧氣的操作中，在停止氧氣供給的情況下，能夠可靠地防止高爐爐內(nèi)氣體混入氧氣管道中、高爐爐內(nèi)氣體或氧氣混入氮氣管道中的、從高爐風(fēng)口向高爐內(nèi)吹入氧氣的設(shè)備和高爐操作方法。另外，本發(fā)明涉及的從高爐風(fēng)口向高爐內(nèi)吹入氧氣的設(shè)備和高爐操作方法的目的在于，在用噴槍吹入煤粉和氧氣的操作中，即使在閥動力源失效的情況下，也能夠防止高爐爐內(nèi)氣體混入氧氣管道中。
[0016]用于解決問題的手段
[0017]用于解決上述問題的本發(fā)明的主旨如以下。
[0018](I) 一種從高爐風(fēng)口吹入氧氣的設(shè)備，包括:噴槍，能夠從高爐風(fēng)口向高爐內(nèi)吹入煤粉和氧氣；氧氣管道，與所述噴槍連接并向該噴槍供給氧氣；流量調(diào)整閥，設(shè)置于所述氧氣管道；氮氣管道，在所述流量調(diào)整閥的上游與所述氧氣管道連接，并設(shè)置有氮氣切斷閥；氧氣切斷閥，在所述氧氣管道與所述氮氣管道的連接位置的上游，設(shè)置于所述氧氣管道；以及控制裝置，進行所述氧氣切斷閥和所述氮氣切斷閥的開閉控制，所述控制裝置在所述氧氣切斷閥為打開的情況下將所述氮氣切斷閥設(shè)為關(guān)閉，在所述氧氣切斷閥為關(guān)閉的情況下將所述氮氣切斷閥設(shè)為打開。
[0019](2) 一種從高爐風(fēng)口吹入氧氣的設(shè)備，包括:噴槍，能夠從高爐風(fēng)口向高爐內(nèi)吹入煤粉和氧氣；氧氣管道，與所述噴槍連接并向該噴槍供給氧氣；流量調(diào)整閥，設(shè)置于所述氧氣管道；氮氣管道，在所述流量調(diào)整閥的上游與所述氧氣管道連接；兩個氧氣切斷閥，在所述氧氣管道與所述氮氣管道的連接位置的上游，設(shè)置于所述氧氣管道；以及氧氣釋放閥，在所述兩個氧氣切斷閥之間設(shè)置于所述氧氣管道。
[0020](3)上述(2)所述的從高爐風(fēng)口吹入氧氣的設(shè)備，所述氮氣管道包括單向閥、配置于所述單向閥的上游的兩個氮氣切斷閥以及配置于所述兩個氮氣切斷閥之間的氮氣釋放閥。
[0021](4)上述(3)所述的從高爐風(fēng)口吹入氧氣的設(shè)備，控制裝置，進行所述兩個氧氣切斷閥和所述兩個氮氣切斷閥的開閉控制，所述控制裝置在所述兩個氧氣切斷閥為打開的情況下將所述兩個氮氣切斷閥設(shè)為關(guān)閉，在所述兩個氧氣切斷閥為關(guān)閉的情況下將所述兩個氮氣切斷閥設(shè)為打開。
[0022](5) 一種從高爐風(fēng)口吹入氧氣的設(shè)備，包括:噴槍，能夠從高爐風(fēng)口向高爐內(nèi)吹入煤粉和氧氣；氧氣管道，與所述噴槍連接并向該噴槍供給氧氣；流量調(diào)整閥，設(shè)置于所述氧氣管道；氮氣管道，在所述流量調(diào)整閥的上游與所述氧氣管道連接；以及氧氣流切斷機構(gòu)，在所述氧氣管道與所述氮氣管道的連接位置的上游，所述氧氣流切斷機構(gòu)設(shè)置于所述氧氣管道，在動力源失效的情況下，所述氧氣流切斷機構(gòu)切斷所述氧氣管道的氧氣流。
[0023](6)上述(5)所述的從高爐風(fēng)口吹入氧氣的設(shè)備，所述氮氣管道包括單向閥和氮氣流開閉機構(gòu)，所述氮氣流開閉機構(gòu)配置于所述單向閥的上游，并在動力源失效的情況下使氮氣在所述氮氣管道中流動。
[0024](7)上述(6)所述的從高爐風(fēng)口吹入氧氣的設(shè)備，所述氮氣流開閉機構(gòu)包括氮氣釋放閥和兩個氮氣切斷閥，所述兩個氮氣切斷閥在動力源失效的情況下進行打開動作，所述氮氣釋放閥配置于所述兩個氮氣切斷閥之間，并在動力源失效的情況下進行關(guān)閉動作。
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