JP2000169906A - 回転炉床式還元炉の排ガス処理方法及び装置 - Google Patents

回転炉床式還元炉の排ガス処理方法及び装置

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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 排ガスの処理にあたり、系統設備への固着や
腐食劣化を防止し、かつ排ガス顕熱を有効に回収し得る
方法。 【解決手段】 回転炉床式焼成還元炉内にて、炭材及び
酸化金属を含有する原料を造粒したペレットを還元処理
して還元ペレットを製造するにあたり、回転炉床から発
生する排ガスの処理流路の第1段階として、冷媒を流し
た冷却配管表面が該排ガス中の低融点化合物の融点以下
となるような冷却設備を設置した、回転炉床の排ガス処
理装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、酸化鉄分と炭素源
を含む製鉄所内発生ダストを混合造粒したペレットを回
転炉床式焼成還元炉(以下、回転炉床と称す)にて還元
する際に発生する排ガスの処理方法及び装置に関し、さ
らに詳しくは、排ガスの顕熱を有効に回収する上での排
ガス中に含まれる塩化物等の低融点物質の効率的な処理
技術に関する。
【0002】
【従来の技術】還元鉄の製造プロセスとしては、水素ガ
スによるペレットの直接還元法、流動層によるガス還元
法、等があるが、安価な石炭エネルギーをベースとする
回転炉床法、キルン法、その他を用いる還元鉄ペレット
の製造方法は、還元鉄の安価な製造方法として有効な技
術である。このうち例えば特開平6−238207号公
報に示される、回転炉床法での還元鉄ペレットの製造方
法は、生産性、製品歩留まりが高い等の特徴を有し、特
に有効な技術である。回転炉床法は、その特徴を活か
し、鉄鉱石と石炭を用いた直接還元鉄の製造や、特殊鋼
の電気炉ダストの還元に用いられ、製品の還元ペレット
は主として電気炉用の鉄原料として用いられている。さ
らに、回転炉床内における還元反応を効果的に応用する
ものとして、原料中に含まれる亜鉛の還元揮発除去によ
る脱亜鉛プロセスへの適用が示されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】回転炉床内の高温場で
の還元反応においては、原料中の亜鉛や鉛は金属蒸気と
なって揮発し排ガスとして炉外への排出系に導入され
る。これと同時に、ナトリウムやカリウム等のアルカリ
金属や塩素等は揮発し易く、同様に排ガス中に含まれ
る。該排ガスは高温の回転炉床から排出されるため、回
転炉床から排出される時点で1000℃以上の高温を有
しており、エネルギーの有効活用の観点からその廃熱回
収を行うことは当然実施すべきものである。従来技術に
おいては、排ガスの顕熱回収の方法として、回転炉床本
体に取り付けられた燃焼バーナーへの供給燃料や空気の
温度上昇を目的とした熱交換器の供給熱源として活用す
ることが一般的であった。
【0004】しかしながら、当該排ガスは前述の通り亜
鉛やアルカリ金属、塩素等を含んでおり、これらの化合
物による、熱交換器等を含む排ガス処理系の配管への固
着閉塞や設備の早期腐食劣化等の問題が生じていた。従
って、このような排ガスの処理にあたり、系統設備への
固着や腐食劣化を防止し、かつ排ガス顕熱を有効に回収
し得る方法が望まれていた。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、回転炉床式焼
成還元炉内にて、炭材及び酸化金属を含有する原料を造
粒したペレットを還元処理して還元ペレットを製造する
にあたり、回転炉床から発生する排ガスの処理流路の第
1段階として、冷媒を流した冷却配管表面が該排ガス中
の低融点化合物の融点以下となるような冷却設備を設置
することにより低融点物質を冷却配管部にて固化分離す
ること、及び原料として金属精錬工程より発生するダス
トを使用すること、及び金属精錬工程として鉄鋼製造工
程より発生するダストを使用すること、及び該冷却配管
表面温度を400℃以下とすること、及び冷却配管内を
流す冷媒として水を用いること、及び冷却設備としてボ
イラー設備を用いること、及び冷却配管に固化付着した
低融点物質を分離するための、スートブロー及び/又
は、ハンマリング機構を設置することを特徴とする回転
炉床の排ガス処理方法及び装置である。即ち本発明にお
いては、排ガスの処理にあたり、系統設備へのアルカリ
金属塩を主体とした低温溶融物の固着や、これによる系
統設備の腐食劣化を防止し、かつ排ガス顕熱を有効に回
収し得る技術を提供するものである。
【0006】
【発明の実施の形態】回転炉床法においては、石炭、コ
ークス、その他の炭素源及び粉鉱石、金属精錬工程で発
生するダスト、その他の酸化鉄等を主体とした混合原料
に、場合によりベントナイト等のバインダーを添加した
ものを造粒機にて造粒したペレット(以下、生ペレット
と称す)を、回転炉床内にて加熱して、生ペレット内に
て、 C+Fet O=CO+tFe CO+Fet O=CO2 +tFe の反応により、金属鉄を生じる。1000℃程度からこ
の反応が始まるが、1200℃以上では、反応が特に活
発になり、回転炉床の生産性が向上するため、一般的に
は1200℃以上の反応温度で操業を行っている。
【0007】本発明者らは、図1に示す回転炉床の実験
炉において、種々の実験を行い、排ガスの最適処理方法
を研究した結果、排ガスが高温状態の時点において所定
温度以下の冷却条件による処理を行うことにより、所期
の目的にあった排ガス顕熱を有効に回収し得る排ガスの
処理方法及び設備を見出した。図1において、1は発熱
体であり、アルミナ管2の炉床に置かれたアルミナボー
ト3の上にペレット4を置いて上下方向から焼成する。
アルミナ管の端部は栓でふさがれており、栓の中央を貫
通して窒素等の雰囲気ガスを吹き込むガス管5が差し込
まれている。6は熱電対であり、レコーダー7を介して
装置内の温度を所定の温度に保っている。8は反応排ガ
スの排出管であり、その先に排ガス冷却収集装置9及び
トラップ10が連接されている。排ガス冷却装置9には
冷却配管11が備えられ、所定の冷媒を流すことが可能
となっている。また12は冷却配管表面に設置された熱
電対、13は熱電対12にて測定される冷却配管表面温
度を記録するレコーダーである。
【0008】本発明者らは、製鉄工程で発生するダスト
を原料として造粒したペレットを使用して、当該装置に
て還元反応実験を行い、冷媒として水及び空気を用いた
排ガス冷却収集装置にて、発生する反応排ガス中の化合
物を回収、分析した。本発明者らは、まず排ガス冷却収
集装置9の冷却配管11に水を冷媒として流し、還元反応
実験を行い、冷却配管表面に析出付着した物質を回収し
た。回収された物質の分析結果を表1に示す通り、冷却
配管の表面には、アルカリ金属塩及び酸化亜鉛を主成分
とした物質が析出していることを確認した。この条件で
の冷却配管表面温度は200℃であった。
【0009】次に本発明者らは、冷却配管に流す冷媒と
して空気を用いた場合の、冷却配管表面に析出付着した
物質の回収調査を行った。この場合の付着物の分析結果
でも、水を冷媒とした場合と同様主体はアルカリ金属塩
であった。さらにこの場合、付着物は配管表面に溶着し
たようにこびり付いており、冷媒に水を使用した条件で
回収した付着物が非常に剥離し易かったのに比べ、付着
物の剥離が大変困難であった。この条件での冷却配管表
面温度は600℃であった。さらに本発明者らは、これ
らの付着物の融点を測定した。この結果、付着物の融点
は400℃から500℃の間で、複合的に存在すること
を確認した。当該付着物の分析結果で確認したそれぞれ
の化合物の単独の融点は表2に示す通り、今回実測した
付着物の融点に比べ高く、当該付着物は当該化合物の複
合体を形成して融点が降下したものであることを見出し
た。
【0010】このことから、本発明者らは、冷却配管に
流す冷媒として空気を用いた場合、冷却配管表面温度が
600℃と当該複合体の融点よりも高いため、冷却配管
表面にて当該複合体が溶融状態で析出付着した事をつき
とめた。一方、冷却配管に流す冷媒として水を用い、冷
却配管表面温度を200℃とした条件においては、冷却
配管表面にて当該複合体が一気に融点以下まで冷却され
て固体状態で析出したことにより、剥離性も良く、スー
トブローやハンマリング装置等の付着物除去装置にて容
易に除去できることをつきとめた。
【0011】さらに本発明者らは、冷却配管に流す冷媒
として空気を用い、空気量を増加させて冷却配管表面の
温度と付着状況の変化を調査することにより、冷却収集
装置での排ガス処理の適性範囲を詳細に検討した。この
結果、冷却配管表面温度が400℃以下になると、冷却
配管表面に付着する物質が常に剥離し易い状態で析出す
ることを見出した。
【0012】以上より、回転炉床式焼成還元炉内にて、
炭材及び酸化金属を含有する原料を造粒したペレットを
還元処理して還元ペレットを製造するにあたり、回転炉
床から発生する排ガスの処理流路の第1段階として、冷
媒を流した冷却配管表面が該排ガス中の低融点化合物の
融点以下、望ましくは400℃以下となるような冷却設
備を設置することにより低融点物質が冷却配管部にて容
易に固化析出され、スートブローやハンマリング装置等
にて容易に分離除去でき、他の系統設備への低温溶融物
の半溶融状態での固着や、これによる系統設備の腐食劣
化を防止し、かつ排ガス顕熱を有効に回収できること
を、本発明者らは見出した。
【0013】
【実施例】本発明で得られた回転炉床の排ガス処理条件
に従って、図2に示す設備構成、すなわち回転炉床1
4、廃熱回収ボイラー15、熱交換器16、バグフィル
ター17、吸込みファン18、煙突19からなる設備に
より、図3に示す操業条件にて排ガスの処理を適正に行
った結果、第1段の廃熱ボイラー冷却設備にてアルカリ
金属塩を主体とした低温溶融物を容易に分離でき、系統
設備の腐食劣化を防止し、排ガス顕熱を有効に回収する
ことができた。このときの水を冷媒とした実験での冷却
配管表面析出物質の分析結果を表1に、冷却配管表面主
要析出物質中の化合物単独の融点を表2に示す。
【0014】
【表1】
【0015】
【表2】
【0016】
【発明の効果】本発明の回転炉床の排ガス処理方法及び
装置により、炭材及び酸化金属を含有する原料を造粒し
たペレットを還元処理して還元ペレットを製造するにあ
たり、回転炉床から発生する排ガスの処理流路の第1段
階として、冷媒を流した冷却配管表面が該排ガス中の低
融点化合物の融点以下となるような冷却設備を設置する
ことにより低融点物質を冷却配管部にて容易に固化分離
でき、系統設備への固着や腐食劣化を防止し、かつ排ガ
ス顕熱を有効に回収するという目的にかなった回転炉床
から発生する排ガスの経済的な処理方法及び設備を提供
可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実験に用いた電気炉焼成還元装置及び
排ガス処理装置の概略図。
【図2】本発明による回転炉床の排ガス処理実施例の設
備構成のブロック図。
【図3】本発明による回転炉床の排ガス処理実施例の排
ガス及び系統設備内壁表面温度推移を示した図である。
【符号の説明】 1 発熱体 2 アルミナ管 3 アルミナボート 4 ペレット 5 雰囲気ガス導入管 6 熱電対 7 レコーダー 8 反応排ガスの排出管 9 排ガス冷却収集装置 10 トラップ 11 冷却配管 12 熱電対 13 レコーダー 14 回転炉床 15 廃熱回収ボイラー 16 熱交換器 17 バグフイルター 18 吸込みフアン 19 煙突
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 廣松 隆 千葉県君津市君津1番地 新日本製鐵株式 会社君津製鐵所内 (72)発明者 池田 善正 千葉県富津市新富20−1 新日本製鐵株式 会社技術開発本部内 Fターム(参考) 4K001 AA10 BA14 CA23 GA07 GB10 4K012 DD03 DD10 4K056 AA12 CA02 DA02 DA13 DA22 DB13 DB22 DB26

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 回転炉床式焼成還元炉内にて、炭材及び
    酸化金属を含有する原料を造粒したペレットを還元処理
    して還元ペレットを製造するにあたり、回転炉床から発
    生する排ガスの処理流路の第1段階として、冷媒を流し
    た冷却配管表面が該排ガス中の低融点化合物の融点以下
    となるような冷却設備を設置したことを特徴とする回転
    炉床の排ガス処理装置。
  2. 【請求項2】 回転炉床式焼成還元炉内にて、炭材及び
    酸化金属を含有する原料を造粒したペレットを還元処理
    して還元ペレットを製造するにあたり、回転炉床から発
    生する排ガスの処理流路の第1段階として、冷媒を流し
    た冷却配管表面が該排ガス中の低融点化合物の融点以下
    となるようにすることを特徴とする回転炉床の排ガス処
    理方法。
  3. 【請求項3】 原料として金属精錬工程より発生するダ
    ストを使用することを特徴とする請求項2に記載の回転
    炉床の排ガス処理方法。
  4. 【請求項4】 金属精錬工程として鉄鋼製造工程より発
    生するダストを使用することを特徴とする請求項3の回
    転炉床の排ガス処理方法。
  5. 【請求項5】 冷却配管表面温度を400℃以下とする
    ことを特徴とする請求項2又は3又は4に記載の回転炉
    床の排ガス処理方法。
  6. 【請求項6】 冷却配管内を流す冷媒として水を用いる
    ことを特徴とする請求項2又は3又は4に記載の回転炉
    床の排ガス処理方法。
  7. 【請求項7】 冷却設備としてボイラー設備を用いるこ
    とを特徴とする請求項1に記載の回転炉床の排ガス処理
    装置。
  8. 【請求項8】 冷却配管に固化付着した低融点物質を分
    離するための、スートブロー及び/又は、ハンマリング
    機構を設置することを特徴とする請求項1又は請求項8
    に記載の回転炉床の排ガス処理装置。
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