JP2001089805A

JP2001089805A - 還元鉄の製造装置

Info

Publication number: JP2001089805A
Application number: JP26326599A
Authority: JP
Inventors: Susumu Kamikawa; 進神川; Koichi Hirata; 耕一平田; Hideaki Mizushiro; 英明水城
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1999-09-17
Filing date: 1999-09-17
Publication date: 2001-04-03

Abstract

(57)【要約】【課題】還元鉄の製造装置において、排気ガス中の未
燃ガスを除去することで周辺環境の悪化を防止する。【解決手段】還元炉１９の排気ダクト３３に、排出さ
れた直後の排気ガスを冷却ジャケット４１で冷却しなが
ら、この排気ガス対してアフターバーナー４２により燃
焼用空気を供給して未燃ガス（ＣＯガス）を燃焼する冷
却ダクト４３を接続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鉄原料と還元剤と
の混合粉末を造粒したペレットを高温雰囲気中で還元し
て還元鉄を製造する還元鉄の製造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図４に従来の還元鉄の製造装置による製
造工程を表す概略を示す。

【０００３】従来の還元鉄の製造装置において、図４に
示すように、まず、鉄鉱石の粉末と石炭の粉末と結合剤
とが図示しないミキサーによって混合され、この混合粉
末がペレタイザー001にてグリーンボール（生ペレッ
ト）GBに造粒される。次に、グリーンボールGBは、乾燥
機002に投入され、後述する還元炉004からの排気ガスに
より乾燥される。そして、乾燥したグリーンボールGBは
ペレット供給装置003により還元炉004に供給される。一
方、この還元炉004内はバーナー005により加熱されて高
温雰囲気に維持され、内部の排気ガスが排気ダクト006
から排出されている。

【０００４】そのため、グリーンボールGBは、還元炉00
4内を移動するときに炉壁からの輻射熱により加熱さ
れ、石炭により鉄鉱石中の酸化鉄を還元することでペレ
ット状の還元鉄が生成される。そして、還元済ペレット
はペレット排出装置007により排出され、容器008に収容
される。なお、排気ダクト006から排出された排気ガス
は一次冷却器009で冷却されてから熱交換器010に送ら
れ、ここで熱交換が行われて昇温した空気が還元炉004
に送られ、燃料と共に炉内に供給される。一方、排気ガ
スは二次冷却器011で再び冷却されその一部が、前述し
たように、グリーンボールGBの乾燥用空気として乾燥機
002に送られ、その後、集塵機012で清浄化されて大気に
放出される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、還元
炉004内の排気ガスは排気ダクト006から外部に排出さ
れ、一次冷却器009、熱交換器010、二次冷却器011で冷
却されてから集塵機012で清浄化されて大気に放出され
る。ところが、グリーンボールGBの原料となる鉄鉱石や
石炭、あるいはバーナー005で使用される燃料の種類に
よっては、この排気ガス中に未燃ガス（ＣＯガス）が混
入する場合があり、周辺環境を悪化させてしまう虞があ
る。

【０００６】本発明はこのような問題を解決するもので
あり、排気ガス中の未燃ガスを除去することで周辺環境
の悪化を防止する還元鉄の製造装置を提供することを目
的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めの請求項１の発明の還元鉄の製造装置は、鉄原料と還
元剤との混合粉末を造粒したペレットを高温雰囲気中で
還元して還元鉄を製造する還元鉄の製造装置において、
外部に排出された直後の排気ガスを冷却する冷却ジャケ
ットと該排気ガスに対して燃焼用空気を供給する空気供
給手段とを有する冷却ダクトを設けたことを特徴とする
ものである。

【０００８】また、請求項２の発明の還元鉄の製造装置
では、前記冷却ダクトにおける前記排気ガスの流動方向
下流側に、該排気ガスの流速を低下させるガス流速低下
手段を設けたことを特徴としている。

【０００９】また、請求項３の発明の還元鉄の製造装置
では、前記ガス流速低下手段は、前記排気ガス中のダス
トを回収する集塵手段を有することを特徴としている。

【００１０】また、請求項４の発明の還元鉄の製造装置
では、前記冷却ダクトにおける前記排気ガスの流動方向
下流側に、該排気ガスの旋回流を発生させるガス旋回流
発生手段を設けたことを特徴としている。

【００１１】また、請求項５の発明の還元鉄の製造装置
では、前記ガス旋回流発生手段は、前記排気ガス中のダ
ストを回収するサイクロンを有することを特徴としてい
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施の形態を詳細に説明する。

【００１３】図１に本発明の第１実施形態に係る還元鉄
の製造装置の概略構成を示す。

【００１４】本実施形態の還元鉄の製造装置において、
図１に示すように、ペレットの原材料となる鉄鉱石の粉
末（鉄原料）と石炭の粉末（還元剤）と石灰石の粉末と
はそれぞれホッパ１１，１２，１３から供給され、ホッ
パ１４から供給された結合剤と共にミキサー１５で混合
される。この混合粉末はペレタイザー１６にて直径１０
〜２０mmのグリーンボール（生ペレット）GBに造粒さ
れ、乾燥機１７に投入され、後述する還元炉１９からの
排気ガスにより乾燥される。乾燥したグリーンボールGB
はコンベヤ１８を介してペレット供給装置３１により還
元炉１９に供給される。

【００１５】この還元炉１９にはバーナー３２が装着さ
れ、内部が加熱されて高温雰囲気に維持され、排気ガス
が排気ダクト３３から排出可能となっている。そのた
め、グリーンボールGBが還元炉１９内を移動するときに
内部で高温に加熱され、石炭により鉄鉱石中の酸化鉄を
還元することでペレット状の還元鉄を生成することがで
きる。そして、還元済ペレットは、ペレット排出装置３
４により還元炉１９内から搬出され、容器２０に収容さ
れて次工程に搬送される。

【００１６】一方、排気ダクト３３から排出された排気
ガスは、所定温度まで冷却されてから、前述したよう
に、乾燥機１７に循環されてグリーンボールGBの乾燥用
ガスとして用いられた後、清浄化されて大気に開放され
る。

【００１７】ところが、還元炉１９の排出される排気ガ
スには、グリーンボールGBの原料となる鉄鉱石や石炭、
あるいはバーナー３２で使用される燃料などの種類によ
り、未燃ガス（ＣＯガス）が混入する場合がある。そこ
で、本実施形態では、還元炉１９から排出された直後の
高温の排気ガスを冷却しながら、燃焼用の空気を供給す
ることで、排気ガスの昇温を抑制しながら未燃ガス（Ｃ
Ｏガス）を完全燃焼させるようにしている。

【００１８】即ち、還元炉１９の排気ダクト３３には、
この排気ダクト３３から排出された直後の排気ガスを冷
却する冷却ジャケット４１とこの排気ガス対して燃焼用
空気を供給する空気供給手段としてのアフターバーナー
４２とを有する冷却ダクト４３が接続されている。この
冷却ジャケット４１は、所定長さの複数の冷却管の外周
部を円筒形状をなすように溶接連結すると共に、複数の
冷却管を直列に連結して構成されており、一端部に冷却
水供給口４４が、他端部に冷却水排出口４５が形成され
ている。また、アフターバーナー４２は、この冷却ジャ
ケット４１内を流動する排気ガスに対して燃焼用空気を
供給するものであり、図示しない着火用のパイロットバ
ーナを有している。

【００１９】従って、還元炉１９の排気ダクト３３から
排出された直後の排気ガスの温度は１２００℃〜１３０
０℃であるため、冷却ダクト４３にてこの排気ガスに対
してアフターバーナー４２から空気を供給するだけでＣ
Ｏガスを燃焼させることができる。この場合、排気ガス
中のＣＯガスと供給された空気とが十分に混合して燃焼
するには、冷却ダクト４３内に排気ガス中を所定時間以
上滞留させる必要があり、冷却ダクト４３の内径に応じ
てその長さが設定されている。また、排気ガス中のＣＯ
ガスを燃焼させるためには、排気ガス中の温度が８００
℃以上でよく、冷却水供給口４４から冷却水を供給して
冷却水排出口４５から排出することで、冷却ジャケット
４１に冷却水を循環して排気ガスを冷却し、ＣＯガスの
燃焼に伴う排気ガス温度の上昇を抑制している。更に、
排気ガス中（ＣＯガス）と空気との混合不良などにより
失火した場合、パイロットバーナを用いて着火すること
ができる。

【００２０】そして、この冷却ダクト４３には、水スプ
レー式の一次冷却器２１、熱交換器２２及び送風ファン
２３、二次冷却器２４が連結されている。即ち、冷却ダ
クト４３から排出された排気ガスは、一次冷却器２１で
冷却されてから熱交換器２２で送風ファン２３により送
られた空気と熱交換を行ってから、二次冷却器２４で再
び冷却される。なお、熱交換器２２で加熱された空気は
還元炉１９に送られ、燃料と共に炉内に供給される。そ
して、二次冷却器２４で冷却された排気ガスは、ファン
２５により乾燥機１７に送られ、ここでグリーンボール
GBを乾燥してから、集塵機２６で清浄化され、更に排気
ファン２７により煙突２８に送られ、脱硫されてから大
気に放出される。

【００２１】このように本実施形態の還元鉄の製造装置
にあっては、還元炉１９の排気ダクト３３に、排出され
た直後の排気ガスを冷却ジャケット４１で冷却しなが
ら、この排気ガス対してアフターバーナー４２により燃
焼用空気を供給して未燃ガス（ＣＯガス）を燃焼する冷
却ダクト４３を接続している。従って、排気ガスがこの
冷却ダクト４３内を通過するときに、排気ガス中の未燃
ガス（ＣＯガス）が完全燃焼することとなり、この未燃
ガスの大気放出を阻止して周辺環境の悪化を防止するこ
とができる。また、冷却ダクト４３でＣＯガスが完全燃
焼された排気ガスは、９００℃〜１１００℃に冷却され
ることで、以降のＮＯｘ除去に最適な温度にすることが
できる。

【００２２】図２に本発明の第２実施形態に係る還元鉄
の製造装置の概略構成を示す。なお、以下に説明する各
実施形態にて、前述した実施形態で説明したものと同様
の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説
明は省略する。

【００２３】本実施形態の還元鉄の製造装置では、図２
に示すように、還元炉１９から排出された直後の高温の
排気ガスを冷却しながら、燃焼用の空気を供給すること
で、排気ガスの昇温を抑制しながら未燃ガス（ＣＯガ
ス）を燃焼させると共に、その後、排気ガスの流速を低
下させることで、排気ガスを完全燃焼させながら、排気
ガス中のダストを回収するようにしている。

【００２４】即ち、還元炉１９の排気ダクト３３には、
この排気ダクト３３から排出された直後の排気ガスを冷
却する冷却ジャケット５１とこの排気ガス対して燃焼用
空気を供給する空気供給手段としてのアフターバーナー
５２とを有する冷却ダクト５３が接続されている。この
冷却ダクト５３は前述した実施形態の冷却ダクト４３と
ほぼ同様の構成となっており、冷却ジャケット５１は、
冷却水供給口５４と冷却水排出口５５とを有し、アフタ
ーバーナー５２は着火用のパイロットバーナを有してい
る。そして、冷却ダクト５３は冷却ダクト４３に比べて
短く設定されている。

【００２５】また、冷却ダクト５３における排気ガスの
出口側には、排気ガスの流速を低下させるガス流速低下
手段及び排気ガス中のダストを回収する集塵手段として
の集塵室６１が接続されている。この集塵室６１は流路
断面積を冷却ダクト５３よりも大きく形成することで、
排気ガスの流速を低下させるようにしている。また、集
塵室６１内に複数の邪魔板６２を取付けることで排気ガ
ス流路を湾曲させている。更に、集塵室６１の下部には
ダストを回収するホッパ６３が形成されている。

【００２６】従って、還元炉１９の排気ダクト３３から
排出された直後の排気ガスに対して、冷却ダクト５３に
てアフターバーナー５２から空気を供給するだけでＣＯ
ガスを燃焼させることができる。また、このとき、冷却
ジャケット５１に冷却水を循環することで排気ガスを冷
却し、ＣＯガスの燃焼に伴う排気ガス温度の上昇を抑制
している。そして、冷却ダクト５３から排出された排気
ガスは、集塵室６１に流入してその流速が低下して滞留
時間が長くなるため、冷却ダクト５３で処理されずに残
ったＣＯガスと空気とが十分に混合し、完全燃焼するこ
とができる。また、集塵室６１にて排気ガスはその流速
が低下し、且つ、複数の邪魔板６２に衝突することで、
排気ガス中の比較的重いダストが落下し、集塵室６１の
下部のホッパ６３に回収され、図示しない排出シュート
から外部にすることができる。

【００２７】このように本実施形態の還元鉄の製造装置
にあっては、還元炉１９の排気ダクト３３に、排出され
た直後の排気ガスを冷却ジャケット５１で冷却しなが
ら、この排気ガス対してアフターバーナー５２により燃
焼用空気を供給して未燃ガス（ＣＯガス）を燃焼する冷
却ダクト５３を接続し、また、この冷却ダクト５３に、
排気ガスの流速を低下させると共に排気ガス中のダスト
を回収する集塵室６１を接続している。従って、排気ガ
スがこの冷却ダクト５３内を通過するときに排気ガス中
の未燃ガス（ＣＯガス）が燃焼し、また、排気ガスが集
塵室６１を通過するときに流速が低下して残留した未燃
ガスが完全燃焼し、且つ、排気ガスに含有するダストを
回収することとなり、この未燃ガスやダストの大気放出
を阻止して周辺環境の悪化を防止することができる。そ
して、集塵室６１で排気ガスの流速を低下して未燃ガス
を完全燃焼できるため、冷却ダクト５３の短く設定する
ことができる。

【００２８】図３に本発明の第３実施形態に係る還元鉄
の製造装置の概略構成を示す。

【００２９】本実施形態の還元鉄の製造装置では、図３
に示すように、還元炉１９から排出された直後の高温の
排気ガスを冷却しながら、燃焼用の空気を供給すること
で、排気ガスの昇温を抑制しながら未燃ガス（ＣＯガ
ス）を燃焼させると共に、その後、排気ガスを旋回流と
することで、排気ガスを完全燃焼させながら、排気ガス
中のダストを回収するようにしている。

【００３０】即ち、還元炉１９の排気ダクト３３には、
この排気ダクト３３から排出された直後の排気ガスを冷
却する冷却ジャケット７１とこの排気ガス対して燃焼用
空気を供給する空気供給手段としてのアフターバーナー
７２とを有する冷却ダクト７３が接続されている。この
冷却ダクト７３は前述した実施形態の冷却ダクト４３と
ほぼ同様の構成となっており、冷却ジャケット７１は、
冷却水供給口７４と冷却水排出口７５とを有し、アフタ
ーバーナー７２は着火用のパイロットバーナを有してい
る。そして、冷却ダクト７３は冷却ダクト４３に比べて
短く設定されている。

【００３１】また、冷却ダクト７３における排気ガスの
出口側には、排気ガスの旋回流を発生させるガス旋回流
発生手段として排気ガス中のダストを回収するサイクロ
ン８１が接続されている。このサイクロン８１は内部で
排気ガスを旋回流とすることで、排気ガスの滞留時間を
長くするようにしている。また、サイクロン８１の側部
には排気ガスを接線方向に取り込むガス供給口８２が設
けられる一方、上部にはガス排出口８３が設けられ、更
に、サイクロン８１の下部にはダストを回収するホッパ
８４が設けられている。

【００３２】従って、還元炉１９の排気ダクト３３から
排出された直後の排気ガスに対して、冷却ダクト６３に
てアフターバーナー６２から空気を供給するだけでＣＯ
ガスを燃焼させることができる。また、このとき、冷却
ジャケット７１に冷却水を循環することで排気ガスを冷
却し、ＣＯガスの燃焼に伴う排気ガス温度の上昇を抑制
している。そして、冷却ダクト７３から排出された排気
ガスは、サイクロン８１にガス供給口６２から流入して
旋回流となって滞留時間が長くなるため、冷却ダクト７
３で処理されずに残ったＣＯガスと空気とが十分に混合
し、完全燃焼することができる。また、サイクロン８１
にて排気ガスの旋回流により軽いガスはガス排出口８３
から外部にされる一方、排気ガス中の比較的重いダスト
が沈降し、サイクロン８１の下部のホッパ８４に回収さ
れ、図示しない排出シュートから外部にすることができ
る。

【００３３】このように本実施形態の還元鉄の製造装置
にあっては、還元炉１９の排気ダクト３３に、排出され
た直後の排気ガスを冷却ジャケット７１で冷却しなが
ら、この排気ガス対してアフターバーナー７２により燃
焼用空気を供給して未燃ガス（ＣＯガス）を燃焼する冷
却ダクト７３を接続し、また、この冷却ダクト７３に、
排気ガスを旋回流とすると共に排気ガス中のダストを回
収するサイクロン８１を接続している。従って、排気ガ
スがこの冷却ダクト７３内を通過するときに排気ガス中
の未燃ガス（ＣＯガス）が燃焼し、また、排気ガスがサ
イクロン８１内で旋回流となって滞留時間が長くなり、
残留した未燃ガスが完全燃焼し、且つ、排気ガスに含有
するダストを回収することとなり、この未燃ガスやダス
トの大気放出を阻止して周辺環境の悪化を防止すること
ができる。

【００３４】なお、上記実施形態では、冷却ダクト４
３，５３，７３の冷却ジャケット４１，５１，７１を、
複数の冷却管の外周部を円筒形状をなすように溶接連結
して構成したが、円筒管の外周部に冷却管を周方向に巻
き付けて構成してもよい。また、ガス流速低下手段及び
集塵手段としての集塵室６１を設けたが、冷却ダクト５
３の下流端部の径を大きくしたガス流速低下手段を構成
し、冷却ダクト５３内に邪魔板を取付けて集塵手段を構
成してもよい。

【００３５】

【発明の効果】以上、実施形態において詳細に説明した
ように請求項１の発明の還元鉄の製造装置によれば、鉄
原料と還元剤との混合粉末を造粒したペレットを高温雰
囲気中で還元して還元鉄を製造する還元鉄の製造装置に
おいて、外部に排出された直後の排気ガスを冷却する冷
却ジャケットと排気ガスに対して燃焼用空気を供給する
空気供給手段とを有する冷却ダクトを設けたので、排気
ガスがこの冷却ダクトを通過するときに、排気ガス中の
未燃ガスが燃焼用空気により完全燃焼することとなり、
この未燃ガスの大気放出を阻止して周辺環境の悪化を防
止することができると共に、排気ガスは燃焼時に冷却さ
れることで、温度上昇を抑制することができる。

【００３６】また、請求項２の発明の還元鉄の製造装置
によれば、冷却ダクトにおける排気ガスの流動方向下流
側に排気ガスの流速を低下させるガス流速低下手段を設
けたので、排気ガスが冷却ダクトを通過するときに、排
気ガス中の未燃ガスが燃焼用空気により燃焼し、更に、
その下流側で流速が低下することで滞留時間が長くな
り、未燃ガスを確実に燃焼することができる。

【００３７】また、請求項３の発明の還元鉄の製造装置
によれば、ガス流速低下手段に排気ガス中のダストを回
収する集塵手段を設けたので、排気ガスが冷却ダクトを
通過するときに、排気ガス中の未燃ガスが燃焼用空気に
より燃焼し、更に、その下流側で流速が低下して滞留時
間が長くなることで、排気ガスに含有する比較的重いダ
ストが落下して回収されることとなり、未燃ガスやダス
トの大気放出を阻止して周辺環境の悪化を防止すること
ができる。

【００３８】また、請求項４の発明の還元鉄の製造装置
によれば、冷却ダクトにおける排気ガスの流動方向下流
側に排気ガスの旋回流を発生させるガス旋回流発生手段
を設けたので、排気ガスが冷却ダクトを通過するとき
に、排気ガス中の未燃ガスが燃焼用空気により燃焼し、
更に、その下流側で排気ガスの旋回流が発生することで
滞留時間が長くなり、未燃ガスを確実に燃焼することが
できる。

【００３９】また、請求項５の発明の還元鉄の製造装置
によれば、ガス旋回流発生手段に排気ガス中のダストを
回収するサイクロンを設けたので、排気ガスが冷却ダク
トを通過するときに、排気ガス中の未燃ガスが燃焼用空
気により燃焼し、更に、その下流側のサイクロンで排気
ガスの旋回流が発生して滞留時間が長くなることで、排
気ガスに含有する比較的重いダストが落下して回収され
ることとなり、未燃ガスやダストの大気放出を阻止して
周辺環境の悪化を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係る還元鉄の製造装置
の概略構成図である。

【図２】本発明の第２実施形態に係る還元鉄の製造装置
の概略構成図である。

【図３】本発明の第３実施形態に係る還元鉄の製造装置
の概略構成図である。

【図４】従来の還元鉄の製造装置による製造工程を表す
概略図である。

【符号の説明】

１５ミキサー１６ペレタイザー１７乾燥機１９還元炉２０容器３１ペレット供給装置３２バーナ３３排気ダクト３４ペレット排出装置４１，５１，７１冷却ジャケット４２，５４，７２アフターバーナー（空気供給手段）４３，５３，７３冷却ダクト６１集塵室（ガス流速低下手段、集塵手段）８１サイクロン（ガス旋回流発生手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者水城英明広島県広島市西区観音新町四丁目６番22号三菱重工業株式会社広島製作所内Ｆターム(参考） 4K001 AA10 BA02 CA44 DA01 4K012 CA05 CA07 CB02 CB07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】鉄原料と還元剤との混合粉末を造粒した
ペレットを高温雰囲気中で還元して還元鉄を製造する還
元鉄の製造装置において、外部に排出された直後の排気
ガスを冷却する冷却ジャケットと該排気ガスに対して燃
焼用空気を供給する空気供給手段とを有する冷却ダクト
を設けたことを特徴とする還元鉄の製造装置。
【請求項２】請求項１記載の還元鉄の製造装置におい
て、前記冷却ダクトにおける前記排気ガスの流動方向下
流側に、該排気ガスの流速を低下させるガス流速低下手
段を設けたことを特徴とする還元鉄の製造装置。
【請求項３】請求項２記載の還元鉄の製造装置におい
て、前記ガス流速低下手段は、前記排気ガス中のダスト
を回収する集塵手段を有することを特徴とする還元鉄の
製造装置。
【請求項４】請求項１記載の還元鉄の製造装置におい
て、前記冷却ダクトにおける前記排気ガスの流動方向下
流側に、該排気ガスの旋回流を発生させるガス旋回流発
生手段を設けたことを特徴とする還元鉄の製造装置。
【請求項５】請求項４記載の還元鉄の製造装置におい
て、前記ガス旋回流発生手段は、前記排気ガス中のダス
トを回収するサイクロンを有することを特徴とする還元
鉄の製造装置。