JP2001107119A - 回転炉床炉の加熱方法 - Google Patents

回転炉床炉の加熱方法

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JP2001107119A
JP2001107119A JP28898699A JP28898699A JP2001107119A JP 2001107119 A JP2001107119 A JP 2001107119A JP 28898699 A JP28898699 A JP 28898699A JP 28898699 A JP28898699 A JP 28898699A JP 2001107119 A JP2001107119 A JP 2001107119A
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heating
dust
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furnace
heating plate
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JP28898699A
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English (en)
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Yoshimasa Ikeda
善正 池田
Yoichi Abe
安部  洋一
Akira Ito
彰 伊藤
Takeichi Iwanaga
竹市 岩永
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Nippon Steel Corp
Nippon Steel Plant Designing Corp
Original Assignee
Nittetsu Plant Designing Corp
Nippon Steel Corp
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    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
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  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 鉄鉱石から還元鉄を製造し、またはダストを
還元処理する際、回転炉床の燃料使用量と煤塵を含んだ
排ガス量を削減する。 【解決手段】 回転炉床炉の炉床5と天井9との間に加
熱板12を設け、加熱板12と天井9との間にバーナー
13を設置して、加熱板12を通して間接的にバーナー
13で炉床5上の鉄鉱石またはダストを加熱する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、還元鉄を製造し、
またはダストを処理して鉄、ニッケル、クロム等を還元
する回転炉床炉の加熱方法に関する。
【0002】
【従来の技術】鉄鉱石またはダストを粉コークスまたは
粉石炭と混合成型してペレットまたはブリケットを製造
し、回転炉床炉で加熱して還元する方法では、回転炉床
炉の炉床に成型したペレットまたはブリケットを装入
し、炉床と天井の間にバーナーを設けて、ペレットを加
熱する。
【0003】図3に示すように、回転炉床炉は、炉床5
が1周する間に、装入装置1でペレットまたはブリケッ
トを炉床5に装入して、複数個設けたバーナー6で加熱
して、ペレットまたはブリケットに内装したカーボンで
金属酸化物を還元し、排出装置2で還元されたペレット
またはブリケットを炉外に排出する。炉内には、還元時
に発生するCOガスを燃焼する2次空気吹き込みノズル
7を複数個設置する。2次燃焼ノズル7は、バーナー6
の空気比を高くして、COガスの燃焼に必要な空気を供
給することで省略することも可能である。
【0004】回転炉床炉は、天井9、側壁8で外部と隔
離し、耐火物で断熱している。炉内で発生した排ガス
は、天井部に排気ダクト11を設けて炉外に排出する。
回転炉床炉の排ガスは900〜1200℃と温度が高い
ため、廃熱回収装置3で熱回収して、集塵装置4でダス
トを集塵し、排ガスファン10で昇圧して大気に排出す
る。
【0005】廃熱回収装置3は、レキュペレーターで燃
焼空気を予熱する方式が一般的であるが、ダストを処理
する場合には、ダスト中のアルカリ成分、亜鉛、鉛等が
低融点化合物を作り、ガス温度が400〜500℃以上
ではレキュペレーターを腐食するため、レキュペレータ
ーに高価な耐食合金を使用したり、レキュペレーターの
前に空気を導入し、または水を噴霧して温度を下げる対
策をとることもある。また、レキュペレーターの前に廃
熱ボイラーあるいは廃熱ボイラーだけを設置して、熱回
収する方法もある。
【0006】集塵装置4は、ベンチュリースクラバーあ
るいはバグフィルターを使用するのが一般的であるが、
バグフィルターを使用する場合は、バグフィルターの耐
熱性から、廃熱回収装置3の後段に空気を導入し、また
は水を噴霧して排ガス温度を150〜200℃に低下さ
せている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】従来は、回転炉床の高
温の排ガスを熱回収するのにレキュペレーターを使用す
るのが一般的であるが、レキュペレーターでは伝熱面積
の制約から排ガス温度は600℃程度まで回収するのが
一般的で、熱回収量が少ない欠点がある他に、排ガス成
分には、煤塵を含むため煤塵による摩耗、付着の問題が
発生する。さらに、ダストを還元する場合には、ダスト
中に含まれるNa、K等のアルカリ金属が亜鉛、鉛等と
低融点の複合化合物を作り、400〜500℃以上で激
しい腐食を発生する。低融点化合物による腐食を防止す
るためにレキュペレーター入口温度を低下させれば、熱
回収量が低下することになり、レキュペレーター入口温
度を高くして熱回収量を確保しようとすれば、レキュペ
レーターに高価な耐食材料を使用することになる。ま
た、ダストを処理する場合は、排ガス中の煤塵が付着性
の強いものになるので、レキュペレーターにダスト付着
の除去装置の設置が必須になる。
【0008】集塵装置は、鉄鉱石の還元ではベンチュリ
ースクラバーが使用できるが、ダストの還元では、排ガ
ス中の煤塵に鉛、亜鉛等を含有するので、固体状態で回
収して、回収した鉛、亜鉛を有効利用するため、バグフ
ィルターを使用することが多いが、バグフィルターで処
理する排ガス量は回転炉床炉から発生するガスに、ガス
冷却で使用する噴霧水、冷却空気が加わってガス量が増
加することになり、バグフィルターの容量が増加するの
が問題である。
【0009】従って、本発明の目的は、回転炉床炉の排
ガスを有効に熱回収して、燃料使用量の削減を図ると同
時に、集塵装置の容量を減らして設備費の低減を図る方
法を提供することである。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は以下の通りであ
る。
【0011】(1)鉄鉱石から還元鉄を製造しまたはダ
ストを還元処理する回転炉床炉の加熱方法において、炉
床と天井の間に加熱板を設け、前記加熱板と天井の間に
バーナーを設置して、炉床に装入した鉄鉱石またはダス
トを成型したペレットまたはブリケットを間接的に加熱
することを特徴とする回転炉床炉の加熱方法。
【0012】(2)前記バーナーとしてリジェネバーナ
ーを設置することを特徴とする前記(1)の回転炉床炉
の加熱方法。
【0013】(3)前記リジェネバーナーの排ガスの一
部を取り出すダクトの途中に空気予熱器を設け、予熱し
た空気を炉床と前記加熱板との間に設けた空気吹き込み
ノズルから吹き込み前記ペレットまたはブリケットから
発生するCOガスを燃焼することを特徴とする前記
(2)の回転炉床炉の加熱方法。
【0014】(4)前記(1)〜(3)のいずれかの回
転炉床炉の加熱方法において、加熱板と天井との間の炉
圧に対し、炉床と加熱板との間の炉圧を低くすることを
特徴とする回転炉床炉の加熱方法。
【0015】
【発明の実施の形態】回転炉床炉では、ペレットまたは
ブリケットは、バーナーで燃焼した燃焼排ガスで主に輻
射伝熱で加熱されて還元される。従って、燃焼排ガスと
ペレットまたはブリケットは直接接触する必要はなく、
間接的に加熱しても還元できる。間接的に加熱する場合
は、排ガスはペレットまたはブリケットから発生する煤
塵とは加熱板で仕切られていて直接接触しないので、ク
リーンな排ガスが得られることになる。一方、ペレット
またはブリケットから還元時に発生するCOを含んだガ
スは、煤塵を含んでいるので別途集塵して処理する。
【0016】クリーンな排ガスから効率よく熱回収する
方法としては、リジェネ方式の熱回収が採用できる。リ
ジェネ方式の熱回収は、2組のバーナーを設置して交互
に燃焼して、燃焼していないバーナーから排ガスを吸引
して蓄熱体に蓄熱し、燃焼する場合は、逆に蓄熱体から
燃焼空気に熱を移動させる方式で、30秒から1分間隔
で切り替えるのが一般的である。一般的なレキュペレー
ターによる熱回収では、燃焼空気温度は600℃程度が
一般的であるのに対し、リジェネ方式では、燃焼空気は
1000℃以上に加熱することが可能で、排ガス温度も
300℃以下にできるので熱回収量の大幅な増加が図
れ、燃料使用量の削減が可能になる。
【0017】図2は、本発明を実施するための装置の例
を示したもので、回転炉床炉は、円形炉を展開して平面
にして説明している。図1は、回転炉床炉の断面図であ
る。回転炉床炉の炉床5と天井9の間に加熱板12を設
置する。加熱板12と天井の間にはリジェネバーナー1
3を設置して加熱板12を加熱して、加熱板12から炉
床5に装入したペレットまたはブリケットを加熱して鉄
鉱石またはダストを還元する。リジェネバーナー13の
後段には、蓄熱体14、切替バルブ17、18、19、
リジェネバーナー燃焼空気ファン15、リジェネバーナ
ー排ガスファン16が接続される。切替バルブ17は、
燃料バルブで燃焼しないときは閉にする。切替バルブ1
8、19は、それぞれ排ガスと燃焼空気を切替るバルブ
で交互に開閉する。
【0018】燃焼排ガスの方が燃焼空気より多いため、
リジェネバーナー13で燃焼した排ガスの一部は抜き出
して放散するが、本発明では抜き出した排ガスの途中に
レキュペレーター20を設置して、燃焼空気ファン21
から供給される空気を鉄鉱石またはダストの還元時に発
生するCOガスを燃焼する2次空気の予熱に使用するこ
とでさらに燃料を削減することが可能になる。予熱した
2次空気は、炉床5と加熱板12の間に設けた複数の2
次空気吹き込みノズル7から吹き込むことで、発生した
COガスを燃焼してペレットまたはブリケットの加熱に
使用できる。ペレットまたはブリケットから発生したC
Oガスを2次燃焼した排ガスは、ペレットまたはブリケ
ットを加熱して排気ダクト11から炉外に排出される。
本排ガスは、ペレットまたはブリケットから発生する煤
塵を含むので集塵装置4で集塵され、排ガスファン10
で昇圧して大気に放出する。図示していないが、この排
ガスを廃熱ボイラー等を用いて熱回収することも可能で
ある。
【0019】ガスの流れについて説明を加える。リジェ
ネバーナー13の排ガスは、燃料の種類、温度条件で若
干変化するが、約80%はリジェネバーナー13の燃焼
空気の予熱に使用されて300℃以下で大気に放出す
る。残りの約20%の排ガスは、レキュペレーター20
でCOガスの2次燃焼空気の加熱に使用される。加熱板
12は耐熱金属板等で構成するが、熱膨張等が発生する
ので、密閉構造にするのは困難である。しかし、加熱板
12と天井9との間の炉圧を炉床5と加熱板12との間
の炉圧より高くすれば、リークが発生しても、リジェネ
バーナー13の排ガスの一部が加熱板12の隙間を通っ
て炉床5と加熱板12との間に流れているペレットまた
はブリケットから発生するガスと混合することになり、
煤塵を含んだペレットまたはブリケットから発生した排
ガスがリジェネバーナー13の排ガスに混合して煤塵を
含んだ排ガスが大気に放出することおよびリジェネバー
ナーの蓄熱体14が煤塵により閉塞することを防止でき
る。
【0020】なお、本発明は、リジェネバーナーの他に
通常のバーナーを使用することも可能であり、煤塵を含
んだ排ガス量を削減することは可能であるが、熱回収方
式が通常のレキュペレーターになるので、予熱空気温度
は600℃程度になり、燃料使用量をより削減できるリ
ジェネバーナーの使用が好ましい。
【0021】
【実施例】本発明の実施例を従来の回転炉床による例と
比較して説明する。表1に示した組成のダスト100重
量部に、粉コークスを23重量部添加して炭素含有率1
5%に成型したブリケット3.5T/Hを、回転炉床炉
で、実施例、比較例とも処理時間15分間で還元処理し
た。
【0022】
【表1】
【0023】還元率は、鉄、ニッケル、クロムが実施
例、比較例とも順に約92、98、6%で、亜鉛の除去
率は実施例、比較例とも95%以上で両者の差はほとん
どなかった。比較例では炉温は1200℃とし、実施例
では炉床と加熱板との間の炉温は1200℃、加熱板と
天井の間の炉温は1300℃として、鉄の還元率はいず
れも約90%であった。実施例で加熱板と天井との間の
炉温を高くしたのは、ペレットまたはブリケットを加熱
する炉床と加熱板の間の炉温を比較例と同じにするため
である。
【0024】実施例では、リジェネバーナーは、燃焼空
気1050℃、排ガス温度は300℃まで熱回収し、発
生するCOガスの2次燃焼空気は、リジェネバーナーの
排ガスとの熱交換で、レキュペレーターで600℃まで
予熱した結果、燃料使用量は2250Mcal/Hで、
煤塵を含んだ排ガスの発生量は2100Nm3/Hであ
った。炉圧は加熱板と天井の間は±0mmAq、炉床と
加熱板との間は−5〜−10mmAqとした結果、リジ
ェネバーナーの排ガスに煤塵が含まれることはなかっ
た。一方、比較例では燃焼空気の予熱を行わない条件
で、燃料4110Mcal/Hを使用し、煤塵を含んだ
排ガス量は10500Nm3/Hであった。この結果、
本発明では燃料の使用量を約55%に削減でき、煤塵を
含んだ排ガス量は約1/5に削減できた。この結果、燃
料使用量の削減と排ガス量減少による集塵設備の削減が
可能になった。
【0025】
【発明の効果】本発明によれば、回転炉床の炉床と天井
との間に加熱板を設け、加熱板と天井との間にバーナー
を設置して間接的に加熱することで、廃熱回収が容易に
なり、大幅な燃料使用量の削減ができる。さらに、煤塵
を含んだ排ガス量が減少して排ガス処理設備の容量を小
さくすることが可能になる。さらに、熱回収装置に入る
排ガスには煤塵を含まないので、伝熱管の腐食、摩耗が
なくなり、付着煤塵の除去が不要になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を実施するための回転炉床炉の断面図で
ある。
【図2】本発明を実施するための回転炉床炉の例を示す
図である。
【図3】従来の回転炉床炉を示す平面図(a)およびA
−A断面図(b)である。
【符号の説明】
1 装入装置 2 排出装置 3 廃熱回収装置 4 集塵装置 5 炉床 6 バーナー 7 2次空気吹き込みノズル 8 側壁 9 天井 10 排ガスファン 11 排気ダクト 12 加熱板 13 リジェネバーナー 14 蓄熱体 15 リジェネバーナー燃焼空気ファン 16 リジェネバーナー排気ファン 17 切替バルブ 18 切替バルブ 19 切替バルブ 20 レキュペレーター 21 燃焼空気ファン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安部 洋一 富津市新富20−1 新日本製鐵株式会社技 術開発本部内 (72)発明者 伊藤 彰 北九州市戸畑区大字中原46−59 新日本製 鐵株式会社エンジニアリング事業本部内 (72)発明者 岩永 竹市 北九州市戸畑区大字中原46−59 日鐵プラ ント設計株式会社内 Fターム(参考) 4K001 AA10 EA11 GA07 4K012 DD08 DD10

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 鉄鉱石から還元鉄を製造しまたはダスト
    を還元処理する回転炉床炉の加熱方法において、炉床と
    天井の間に加熱板を設け、前記加熱板と天井の間にバー
    ナーを設置して、炉床に装入した鉄鉱石またはダストを
    成型したペレットまたはブリケットを間接的に加熱する
    ことを特徴とする回転炉床炉の加熱方法。
  2. 【請求項2】 前記バーナーとしてリジェネバーナーを
    設置することを特徴とする請求項1記載の回転炉床炉の
    加熱方法。
  3. 【請求項3】 前記リジェネバーナーの排ガスの一部を
    取り出すダクトの途中に空気予熱器を設け、予熱した空
    気を炉床と前記加熱板との間に設けた空気吹き込みノズ
    ルから吹き込み前記ペレットまたはブリケットから発生
    するCOガスを燃焼することを特徴とする請求項2記載
    の回転炉床炉の加熱方法。
  4. 【請求項4】 請求項1〜3のいずれか1項に記載の回
    転炉床炉の加熱方法において、加熱板と天井との間の炉
    圧に対し、炉床と加熱板との間の炉圧を低くすることを
    特徴とする回転炉床炉の加熱方法。
JP28898699A 1999-10-12 1999-10-12 回転炉床炉の加熱方法 Withdrawn JP2001107119A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011236472A (ja) * 2010-05-11 2011-11-24 Kobe Steel Ltd 還元鉄の製造方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011236472A (ja) * 2010-05-11 2011-11-24 Kobe Steel Ltd 還元鉄の製造方法

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