オンライン数式シミュレーターによる高炉の高性能化に関する研究

1994 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 05555194
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 石井 邦宜 北海道大学, 工学部, 教授 (00001214)
• 研究分担者: 渡辺 義見 北海道大学, 工学部, 助手 (50231014) ; 柏谷 悦童 北海道大学, 工学部, 助教授 (10169435)
• キーワード: 高炉シミュレーション / 低温 乾留コ-クス / 高反応性コ-クス

研究概要

高炉法は、鉄の量産技術としては最高のレベルに達しているが、良質のコ-クスと鉄鉱石の使用が不可欠である。現在の製鉄業は、過去20年間のように、良質原料の確保が許されない現状にあり、どのような製鉄法を採用すべきか、その決定は、差し迫った問題である。このような社会経済的環境の変化から、原燃料の多用性への対応、操業度の柔軟性、適正経済規模への拡大などを新たな目標として、新プロセスの開発が志向されている。
本研究では、新しい装入物を使った場合の高炉操業への影響を明らかにする目的で、低温乾留コ-クスを用いて高炉シミュレーション実験い、鉄鉱石の還元反応への影響を明らかにした。さらに高炉数学モデルにより、コ-クスの反応性が変化した場合の炉内プロセス変数の変化を調査した。
これらの結果、低温で還元されたコ-クスは、通常のコ-クスに比較して、十数倍の水素を含んでおり、還元反応を促進することがわかった。さらに、コ-クスそのものの反応性が上がることから、ガス化反応と還元反応の相乗的促進効果をもたらし、結果として高温度域でも還元反応を促進することがわかった。これらの実験結果をふまえ、一次元の高炉シミュレーターによって、コ-クスの反応性が変化した場合の炉内プロセス変数の変化予測を行った。その結果、コ-クスの反応性を増加させたとき、適切な操業条件を選ぶと、直接還元量の減少や燃料比の低減、また熱保存帯が短くなるなどの効率化がはかれることがわかった。