JP2000074567A - 溶解装置 - Google Patents
溶解装置Info
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- Vertical, Hearth, Or Arc Furnaces (AREA)
- Waste-Gas Treatment And Other Accessory Devices For Furnaces (AREA)
- Treating Waste Gases (AREA)
Abstract
ギーロスの削減を図るとともに、系外への排出ガス量を
低減させ、しかも、酸素の希釈作用を確保したうえで排
出ガスの処理系統を小型化できるようにする。 【解決手段】 溶解炉1からの排ガス中のCO分を燃焼
させる燃焼炉12と、この燃焼炉12からの燃焼ガスの
大部分を酸素ガスとともに溶解炉1へ供給する手段3
1、32、33とを有する。または、溶解炉からの排ガ
スの大部分を酸素ガスとともに溶解炉へ供給する手段を
有する。つまり、熱と二酸化炭素の大量放出を伴い環境
汚染の少ない鉄源溶解炉(コークス燃料キュポラ)を、
排ガス成分に応じた酸素吹込量、コークス供給量となる
ように制御を行い、かつ排ガス再循環を行うことによ
り、熱損失や二酸化炭素排出を大幅に削減した、鉄源溶
解炉兼炭酸ガス(含液化物、固化物)製造プラントとす
る。
Description
を用いた、鋳鉄などの金属のための溶解装置に関する。
おいて、その鋳鉄溶解の手段としては、キュポラ、電気
炉、ガス炉などがある。このうち、コークスによるキュ
ポラ溶解は有効な手段である。なぜなら、鋼屑のリサイ
クルの要請が増加すると見込まれる今後に、コークスが
鋳鉄のための加炭材と燃料とを兼ね、また連続大量出湯
が容易なためである。さらに、エネルギー源としてのコ
ークス(石炭)は、化石燃料の中では可採埋蔵量も多い
ためである。
示す。ここで1は溶解炉であり、その頂部には装入口2
が設けられている。この装入口2を利用して、溶解炉1
の内部に、鉄源3とコークス4と石灰石などの造滓材5
とが投入される。溶解炉1の底部には出湯口6が形成さ
れ、それよりも上方にはスラグ排出口7が設けられてい
る。スラグ排出口7よりも上方には羽口部8が設けられ
ている。
側には排ガス吸引部9が設けられ、この排ガス吸引部9
には排ガス路10が接続されている。そして排ガス路1
0には、CO、CO2 、O2 計11と、排ガス燃焼炉1
2と、送風予熱器13と、排ガス冷却器14と、集塵装
置15と、脱硫装置16と、排風機17とが、溶解炉に
近い側からこの順で設けられている。排ガス燃焼炉12
と送風予熱器13との間における排ガス路10の部分に
は、冷却用送風機18からの空気が供給されるように構
成されている。
時には、コークスの燃焼によって発熱が行われるととも
に炉内にCO2 が発生する。このCO2 は、炉内の高温
燃焼帯において吸熱反応により上部からのコークスと接
し、その一部がCOガスに還元され、弱酸性雰囲気とな
る。これにより、溶湯性状が良好に保たれる。したがっ
て、排ガス路10には溶解炉1からCOとCO2 と微量
のO2 とを含むガスが排出される。排ガス燃焼炉12で
は、このようにして排出されたCOを燃焼させてCO2
を発生させる。このとき、CO、CO2 、O2 計11に
よってそれらの濃度を検出し、その濃度に応じて、送風
機19から燃焼炉12への供給空気量を制御する。
のCO2 を含むガスが排出されるが、このガスは、冷却
用送風機18から供給される空気によって、送風予熱器
13に送り込むのに適した温度に冷却される。送風予熱
器13では、送風機20からの空気が熱交換により予熱
され、この予熱された空気は、羽口部8に供給されるこ
とで溶解炉1のための燃焼用空気として利用される。送
風予熱器13から排出されたガスは、排ガス冷却器14
に送り込まれ、送風機21からの空気によって熱交換に
より冷却される。冷却された排ガスは、集塵装置15に
送られることで排ガスダスト22が除去され、次に脱硫
装置により脱硫が行われたうえで、排風機17によって
排出される。
装置の熱収支を図5(b)に示す。溶解炉1に供給され
る熱量の合計を100%として、投入コークス4による
熱量が87%、送風予熱器13によって羽口部8への熱
風として回収される熱量が11%、その他の熱量が2%
となっている。そして、この100%の供給熱量のう
ち、42%が鉄の昇温、溶解に伴って溶湯に移行し、1
0%がスラグ、冷却水、周囲環境への移行による損失と
なる。そして残りの48%が排ガスに移行し、その48
%のうちの11%が上述のように送風予熱により回収さ
れ、残りの、48%のうちの37%に相当する部分が排
出されている。この37%のうちの幾分かは、上述のよ
うに排ガス冷却器14によって回収されている。
設備を要し、その割にはエネルギー変換ロスが存在し
て、有効回収率に限界があるという問題点を有する。
多量のCO2 を含むガスが排出されるため、溶解量当た
りのCO2 排出量を比較すると、電気炉が60kg/t
on相当、天然ガス炉が45kg/tonであるのに比
して、キュポラでは106kg/tonと汚染度が大で
ある。
径を必要とし、炉1の断面各部で材料が均等に溶け落ち
ることが必要条件となる。この場合に、コークスの燃焼
に必要なO2 ガスのみを吹き込んで供給したのでは、ガ
スの量が不足して、炉1の内部に分散投入された鉄源と
コークスとに行き亘らず、均一な燃焼と溶解とができな
い。そこで、従来においては、O2 がN2 によって希釈
された状態となっている空気を炉1の内部に吹き込むこ
とによって、炉内の熱分散を確保している。しかし、こ
のような従来の構成では、O2 の富化率に限界がある。
新たな空気を用いたのでは、この空気の約8割を占める
N2 は、上述のO2 の希釈作用を果たすものの、CO2
とともに上述のように投入熱量の37%を持ち出してし
まい、さらにNOxを発生させ、しかもその対策のため
のガス処理系統の大型化や動力の増加を招くという問題
点もある。
して、エネルギーロスの削減を図るとともに、系外への
排出ガス量を低減させ、しかも、O2 の希釈作用を確保
したうえで、排出ガスの処理系統を小型化できるように
することを目的とする。
本発明は、溶解炉からの排ガス中のCO分を燃焼させる
燃焼炉と、この燃焼炉からの燃焼ガスの大部分をO2 ガ
スとともに前記溶解炉へ供給する手段とを有するように
したものである。
分をO2 ガスとともに前記溶解炉へ供給する手段を有す
るようにしたものである。
ガスにおけるCO分を燃焼させたのち、または排ガスの
大部分をそのまま、前記溶解炉に再循環させて、新たに
必要なO2 分のみを補充することになるため、CO、C
O2 、O2 が熱量を保有したまま循環し、これらの顕熱
とCO分の燃焼熱とがともに溶解炉内に直接に還元さ
れ、したがってエネルギーロスが大幅に削減されるとと
もに、系外への排出ガス量が低減され、しかも排出ガス
の処理系統が小型化されることになる。また、排ガスに
おけるCO分を燃焼させたのちのガス、あるいは燃焼炉
からの燃焼ガスを、O2 ガスとともに溶解炉へ供給する
ため、これらの排ガスにおけるCO分を燃焼させたのち
のガス、あるいは燃焼炉からの燃焼ガスによって希釈さ
れたO2 ガスを溶解炉内に供給することが可能となる。
装置を、図面にもとづき、図6に示した部材と同一の部
材には同一の参照番号を付して、詳細に説明する。
概略構成を示す。ここでは、図6における送風予熱器1
3は設けられておらず、その代わりに、排ガス燃焼炉1
2からの燃焼ガスの大部分を、送風機31によって溶解
炉1の羽口部8へ供給するための燃焼ガス供給路32が
設けられている。排ガス路10は、供給路32へ送られ
なかった残部のガスを排ガス冷却器14へ供給するよう
に構成されている。冷却用送風機18からの空気は、排
ガス路10における、供給路32の分岐部と排ガス冷却
器14との間の部分に供給される。羽口部8には、95
%以上に純度を高めたO2 ガスの供給路33が接続され
ている。
2におけるCOの燃焼により多量のCO2 を含む状態と
なった高温の燃焼ガスの大部分は、送風機31の作用に
より供給路32を介して羽口部8より溶解炉1の内部に
加圧状態で吹き込まれる。また溶解炉1の内部には、供
給路33から羽口部8を通って、純度を高めたO2 ガス
が、上記の燃焼ガスとともに加圧状態で吹き込まれる。
ガスが溶解炉1に循環されることになり、このガスの顕
熱と燃焼炉12でのCO分の燃焼熱とが溶解炉1に直接
還元されることになって、エネルギーロスが大幅に低減
されることになる。
示す。溶解炉1に供給される熱量の合計を100%とす
ると、同図(b)の場合と同様に、そのうちの42%が
溶湯の加熱に用いられ、10%が損失となり、また48
%が排ガスに移行する。しかし、排ガスに移行した48
%のうちの43%が、上述のように溶解炉1に還元さ
れ、系外への熱の排出は48%のうちのわずか5%しか
発生しないことになる。このため、図6の従来装置にお
いては排ガスを本発明のように還元させずに系外に排出
していたことに伴うエネルギーロスを、大幅に削減でき
ることになる。
計を100%として、そのうちの43%を、このように
再循環される排ガスによってまかなうことができる。そ
の結果、投入コークスによる熱量を100%のうちの5
5%まで低減することができる。これは、図5(b)の
従来のものでは100%のうちの87%をコークスによ
り供給していたのに比べ、この従来のコークス投入量を
100として、63まで低減させて燃料を節約すること
が可能であることを意味する。
出熱量に比例するが、図5(b)の従来のものでは全熱
量の37%が排出されていたのに対し、図5(a)の本
発明のものでは、全熱量の5%しか排出されず、これは
従来の排出量の約13%にしかならない。すなわち、系
外に排出される排ガスの量は、新たに補給されるコーク
スの燃焼ガス相当量のみにしかならない。このため、集
塵、脱硝、脱硫などの処理のための設備を小型化でき、
そのため資源を節減することができる。
なく供給路32を介して溶解炉1に還元されるため、炉
内でスラグに転化されて再利用に供されることになり、
したがって別個の処理を施す必要が無くなるなどの利点
がある。
環させるガスとともに、純度を高めたO2 ガスを、供給
路33によって溶解炉1に供給するため、コークスの燃
焼に必要なO2 ガスのみを炉内に供給して、循環ガスに
より均等に希釈すなわち分散させることができる。した
がって、この際に空気すなわちN2 ガスが炉内に導入さ
れないようにすることができ、このためNOxの発生を
防止できることになる。
より排ガス燃焼炉12に送られる排ガスは、CO、CO
2 、O2 計11によって、その濃度が測定される。そし
て、この測定された濃度と、純度を高めたO2 ガスとと
もに溶解炉へ循環されるガスの量とにもとづいて、溶解
炉1に供給される燃料すなわちコークス4の量が決めら
れる。また、供給路33から溶解炉1に供給される純度
を高めたO2 ガスの量は、CO、CO2 、O2 計11に
よって測定されるCOとCO2 との濃度比がCO/CO
2 =1.2〜1.8となるように設定される。この濃度
比が1.2を下回ると、炉内が酸化性雰囲気となって、
溶湯が酸化しやすくなる。また濃度比が1.8を上回る
と、炉内でCO2 がCOに変化する反応が強く起こるこ
とになる。
の状態に維持して、正常な出湯を得るには、投入熱量、
ガス速度、炉内雰囲気すなわち酸化・還元度をそれぞれ
適正にコントロールする必要がある。
うな本格的な排ガスの循環はなく、空気送風のみが行わ
れる。そして、炉内の燃焼により、溶解炉1の炉頂にお
ける排ガスの量は、送風量の約113%となる。このた
め、系外への排出熱ロスは約5%のみとなる。さらに、
このうちの余剰分の13%の排ガスが排出されて他の部
分が繰り返し使用され、またその後はコークス4とO2
ガスのみが炉内に供給されることになるので、操業開始
当初に溶解炉1内に存在していたN2 ガスは速やかに減
少し、排ガスの組成はCO2 とCOとが大部分を占める
ようになる。両者の比率は、上述のように溶解炉1の内
部のガスの還元性雰囲気を維持するために、供給される
O2 の比率によって制御される。
2の構成を示す。この装入口2には、上下二段の可動式
の仕切り34、35が交互に開閉するように設けられ、
これらの仕切り34、35は、それぞれ水平方向に作動
することによって開閉を行うように構成されている。ま
た上下の仕切り34、35の間は、鉄源3やコークス4
や造滓材5からなる原材料の1回の装入分を収容可能な
容量を有するように構成されている。
ッグ36が設けられ、また装入口2には、上下の仕切り
34、35の間の空間に連通する集塵装置37が設けら
れている。
ように炉頂部の装入口を大気に開放して、炉内への吸引
流を発生させただけのものに比べ、上下の仕切り34、
35を交互に開閉することにより、原材料の装入時を含
めて溶解炉1の炉頂部が常時閉止されることになる。し
たがってN2 を含む外気を炉内に吸引したり、炉内から
のガスの吹き出しが生じたりすることを、確実に防止で
きる。
置の概略構成を示す。ここでは、溶解炉1と排ガス燃焼
炉12との間における排ガス路10の部分から、溶解炉
1へ排ガスを循環させるための、送風機31を備えた燃
焼ガス供給路32が分岐されている。33は、純度を高
めたO2 ガスの供給路で、これは図1に示したものと同
様の構成である。
出された、COを含む排ガスは、ダストとともに、送風
機31を備えた燃焼ガス供給路32によってただちに溶
解炉1へ循環される。そして、COは、溶解炉1の中で
燃焼されてCO2 に変化することになる。この場合は、
図1に示したものに比べ、供給路32によって溶解炉1
へ循環される排ガスは、低温で、またその分だけ体積が
小さくなる。
溶解炉1に燃料としてのコークス4を足した分に相当す
る余剰の排ガスのみが供給され、この排ガスに含まれる
COが燃焼されてCO2 ガスが発生することになる。こ
のため、排ガス燃焼炉12は、図1に示したものに比べ
著しく小型に構成することができる。
CO、CO2 、O2 計11によって排ガス中のCO、C
O2 、O2 の濃度が測定され、この測定された濃度と、
純度を高めたO2 ガスとともに溶解炉へ循環されるガス
の量とにもとづいて、溶解炉1に供給されるコークス4
の量が決められる。また、供給路33によって溶解炉1
に供給されるO2 ガスの量は、同様にCOとCO2 との
濃度比がCO/CO2=1.2〜1.8となるように設
定される。
溶解装置の概略構成を示す。ここでは、溶解炉1から排
ガス燃焼炉12までの構成は図2のものと同じである
が、排ガス路10に沿った排ガス燃焼炉12よりも後流
側の構成が相違する。
燃焼炉12よりも後流側には、耐熱型の濾過集塵機39
と、脱硝装置40と、排ガス冷却器14と、CO2 分離
回収装置41と、脱硫装置16と、排風機17とが、こ
の順序で設けられている。
溶解炉1側へ供給されない部分は、含有する未燃COガ
スが燃焼炉12で燃焼され、耐熱型の集塵機39によっ
てダスト42の集塵が行われた後に、脱硝装置40によ
って500℃以上の高温で処理され、次いで排ガス冷却
器14によって排熱の回収が行われる。そして、その状
態のガスの成分の大部分を占めるCO2 が分離回収装置
41によって回収され、高濃度CO2 ガスまたは液化C
O2 ガス43として製品化される。そのうえで、残りの
少量の排ガスについて、脱硫装置16によって脱硫処理
が行われ、排風機17によって外部に排出される。これ
により、省エネルギーと、CO2 排出の極少化と、脱硫
による無害化とが同時に実現されることになる。
スであるとすると、従来はその21%しかCO2 が存在
しないが、上述の本発明の装置によると排ガスの99%
がCO2 になる。このため、回収、分離コストにすぐれ
たシステムを構築することができる。
らの排ガスにおけるCO分を燃焼させたのち、または排
ガスの大部分をそのまま、前記溶解炉に再循環させて、
新たに必要なO2 分のみを補充することになるため、C
O、CO2 、O2 が熱量を保有したまま循環し、これら
の顕熱とCO分の燃焼熱ともに溶解炉内に直接に還元で
き、したがってエネルギーロスを大幅に削減できるとと
もに、系外への排出ガス量を低減でき、しかも排出ガス
の処理系統を小型化できることになる。また、排ガスに
おけるCO分を燃焼させたのちのガス、あるいは燃焼炉
からの燃焼ガスを、O2 ガスとともに溶解炉へ供給する
ため、これらの排ガスにおけるCO分を燃焼させたのち
のガスあるいは燃焼炉からの燃焼ガスによって希釈され
たO2 ガスを溶解炉内に供給することができる。
す図である。
を示す図である。
略構成を示す図である。
の炉頂の部分の概略構成を示す図である。
置との熱収支を対比して示す図である。
Claims (6)
- 【請求項1】 溶解炉からの排ガス中のCO分を燃焼さ
せる燃焼炉と、この燃焼炉からの燃焼ガスの大部分をO
2 ガスとともに前記溶解炉へ供給する手段とを有するこ
とを特徴とする溶解装置。 - 【請求項2】 溶解炉からの排ガスの大部分をO2 ガス
とともに前記溶解炉へ供給する手段を有することを特徴
とする溶解装置。 - 【請求項3】 溶解炉からの排ガス中のCOとCO2 と
O2 との濃度を測定する手段をを有し、この濃度測定手
段によって測定された濃度と、O2 ガスとともに溶解炉
へ供給されるガスの量とにもとづいて、溶解炉に供給さ
れる燃料の量を決めるように構成され、かつ前記濃度測
定手段によって測定されるCOとCO 2 との濃度比がC
O/CO2 =1.2〜1.8となるように、溶解炉へ供
給されるO2 ガスの量を決めるように構成されているこ
とを特徴とする請求項1または2記載の溶解装置。 - 【請求項4】 排ガス中のダストも除塵することなく溶
解炉へ供給するように構成されていることを特徴とする
請求項1から3までのいずれか1項記載の溶解装置。 - 【請求項5】 溶解炉へ供給しない排ガス部分における
CO分を燃焼させる燃焼炉と、この燃焼炉からの燃焼ガ
ス中のダストを除塵する手段と、除塵後のガスを脱硝処
理する手段と、脱硝処理されたガス中のCO2 を分離回
収する手段と、残りの排ガスについて脱硫処理を施す手
段とを有することを特徴とする請求項2または3記載の
溶解装置。 - 【請求項6】 溶解炉の頂部に原材料の装入口を設け、
この装入口に交互に開閉する上下二段の可動式仕切りを
設けて、前記溶解炉の頂部が常時閉止されているように
構成したことを特徴とする請求項1から5までのいずれ
か1項記載の溶解装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24643298A JP3877443B2 (ja) | 1998-09-01 | 1998-09-01 | 溶解装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24643298A JP3877443B2 (ja) | 1998-09-01 | 1998-09-01 | 溶解装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000074567A true JP2000074567A (ja) | 2000-03-14 |
JP3877443B2 JP3877443B2 (ja) | 2007-02-07 |
Family
ID=17148404
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP24643298A Expired - Lifetime JP3877443B2 (ja) | 1998-09-01 | 1998-09-01 | 溶解装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3877443B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114061320A (zh) * | 2020-08-07 | 2022-02-18 | 中冶长天国际工程有限责任公司 | 一种链箅机-回转窑-环冷机球团烟气循环耦合处理系统及其烟气处理工艺 |
CN114061319A (zh) * | 2020-08-07 | 2022-02-18 | 中冶长天国际工程有限责任公司 | 一种链箅机-回转窑球团烟气循环处理系统及其烟气处理工艺 |
CN114061321A (zh) * | 2020-08-07 | 2022-02-18 | 中冶长天国际工程有限责任公司 | 一种基于回转窑一次循环进风的球团烟气处理系统及其烟气处理工艺 |
-
1998
- 1998-09-01 JP JP24643298A patent/JP3877443B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114061320A (zh) * | 2020-08-07 | 2022-02-18 | 中冶长天国际工程有限责任公司 | 一种链箅机-回转窑-环冷机球团烟气循环耦合处理系统及其烟气处理工艺 |
CN114061319A (zh) * | 2020-08-07 | 2022-02-18 | 中冶长天国际工程有限责任公司 | 一种链箅机-回转窑球团烟气循环处理系统及其烟气处理工艺 |
CN114061321A (zh) * | 2020-08-07 | 2022-02-18 | 中冶长天国际工程有限责任公司 | 一种基于回转窑一次循环进风的球团烟气处理系统及其烟气处理工艺 |
CN114061320B (zh) * | 2020-08-07 | 2023-06-23 | 中冶长天国际工程有限责任公司 | 一种链箅机-回转窑-环冷机球团烟气循环耦合处理系统及其烟气处理工艺 |
CN114061321B (zh) * | 2020-08-07 | 2023-06-23 | 中冶长天国际工程有限责任公司 | 一种基于回转窑一次循环进风的球团烟气处理系统及其烟气处理工艺 |
CN114061319B (zh) * | 2020-08-07 | 2023-06-30 | 中冶长天国际工程有限责任公司 | 一种链箅机-回转窑球团烟气循环处理系统及其烟气处理工艺 |
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Publication number | Publication date |
---|---|
JP3877443B2 (ja) | 2007-02-07 |
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