JP2001152215A - 竪型シャフト炉・キュポラ・高炉・ロータリーキルンの溶融炉法 - Google Patents

竪型シャフト炉・キュポラ・高炉・ロータリーキルンの溶融炉法

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JP2001152215A
JP2001152215A JP37077599A JP37077599A JP2001152215A JP 2001152215 A JP2001152215 A JP 2001152215A JP 37077599 A JP37077599 A JP 37077599A JP 37077599 A JP37077599 A JP 37077599A JP 2001152215 A JP2001152215 A JP 2001152215A
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furnace
gas
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rotary kiln
blast
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Shoichi Kume
正一 久米
Chuichi Onishi
忠一 大西
Kazutaka Miyatake
和孝 宮武
Naomasa Ishino
尚正 石野
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TOKYO KOZAI KK
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    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21BMANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B5/00Making pig-iron in the blast furnace
    • C21B5/02Making special pig-iron, e.g. by applying additives, e.g. oxides of other metals
    • C21B5/023Injection of the additives into the melting part
    • C21B5/026Injection of the additives into the melting part of plastic material
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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Abstract

(57)【要約】 【課題】高価なコークス、石炭あるいは重油、天然ガス
などの燃料の使用を低減させる。 【解決手段】コークス、石炭、重油、天然ガスなどの石
炭石油系の燃料の代替燃料として、一般生活ゴミ、産業
廃棄物、また、木材類、タイヤ類、ペットボトルやFR
Pや衣類などの石油化学製品、包装容器類、家電や事務
機器などとその廃品などCOガスやHガスを発生させ
る物質を竪型シャフト炉・キュポラ・高炉・ロータリー
キルンなどの炉に投入して、酸素0%の雰囲気内でCO
やHなどの還元ガスを生成させて代替エネルギーと
し、発電用のガスとしてボイラーや蒸気などの昇温ガス
としてエネルギーの再利用をするものである。また炭化
させて、コークスや石炭の代替燃料とするものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般生活ゴミ、産
業廃棄物、ペットボトル、FRPなどの石油化学製品、
木材、油、タイヤ、紙、あるいはこれらの廃棄物、ま
た、コークス、アルミ灰などをガス化あるいは炭化ある
いはガス炭化させるための竪型シャフト炉・キュポラ・
高炉・ロータリーキルンなどの炉の制御とそこから発生
するエネルギーの活用システムに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の高炉あるいはキュポラ溶融炉とし
ては、図2に示すように、耐火性レンガを敷き詰めた炉
床1を形成し、その上部は溶解した銑鉄が集まるように
溶銑床2を設け、その上部には鉱滓を分離する鉱滓床3
を設けてあり、それらを囲繞して耐火性レンガで形成し
た炉腹4を設け、その上部には一体として耐火性レンガ
を積み上げてシャフト5を形成し、これらの周囲は鉄板
6で包囲され保護されている。炉壁には温風を送り込む
羽口7が数十カ所開いており、炉内ではレースウェイ8
を通して完全に熱が行き渡るように形成されている。こ
こから吹き込まれた高温の熱風は、多段層9Aになった
鉄鉱石原料とコークス(例えば25層ずつ)の間を通り
燃焼ガスとなり鉄鉱石を還元させ、溶解して銑鉄を下に
落として取り出すとともに、ガスは炉頂10から高炉ガ
ス上昇管11に集められる。また、鉱滓も系外に取り出
す構造になっている。鉄鉱石、コークス、石灰石などの
原料9の装入はベルトコンベアー12で上部の炉頂10
に運ばれ、ホッパー13に投入され、外部の信号により
大ベル14により、一定周期で常に原料装入表面15ま
で補給されていく。炉内温度は、下部ほど高く、最高域
では約2000℃の高温になっている。16は高炉支
柱、17は熱風管、18はガス灰ダスト沈降装置、19
は出銑口、20はそこから出た銑鉄を運ぶトーピードカ
ー、21は鉱滓の出口、22は鉱滓車、23は熱風環状
管である。
【0003】この様に例えば金属屑類やそのダスト類の
溶融製錬は高炉のコークスの固体燃料やロータリーキル
ンの重油天然ガスなどの液体気体燃料、また電気炉や高
周波炉の電気などで行われている。
【0004】この様に、鉄鉱石や金属屑、ダストの溶融
精錬、あるいは一般生活ゴミの溶融あるいは産業廃棄物
の溶融、あるいは又、タイヤ類、木材類、石油化学製品
類その他などのあるいは又、その廃棄物を溶融するの
に、プラズマやアーク炉などの電気、重油、灯油などの
液体燃料、天然ガス、プロパンガスなどの気体燃料、ま
たコークスや石炭などの固体燃料など、高価な燃料を使
用しそのコストが非常に高くかかるという問題があっ
た。
【0005】一方、これまで、一般生活ゴミや産業廃棄
物、また、木材類、タイヤ類、石油化学製品類、またそ
の廃棄物などは例えば炉ロータリーキルンでは、これら
のゴミや廃棄物を酸素雰囲気で、液体や気体であるバー
ナーやコークスと混合して燃焼させてCOあるいはH
ガス化させて処理しており、還元雰囲気のCOガスや
ガスには酸素雰囲気のためなり得なかった。
【0006】一方、また、これまで電気炉では、これら
の一般生活ゴミや廃棄物を電気のアークによって雰囲気
の酸素雰囲気のもとで酸素と反応させて、燃焼させてC
ガスやHOガスとしており、雰囲気が還元性では
なく、酸素雰囲気であるため、ロータリーキルンと同様
にCOやHガスになり得ず、ほとんどが酸素と燃焼し
てCOやHOのガスとなっていた。
【0007】また、一方、これまで、ペットボトルなど
石油化学製品の一部では、これを小粒化し、高炉など
で、その送風空気に混入させて、燃焼させ、COやH
Oにするという代替の燃焼燃料としていた。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の知見に
基づいてなされたものである。これまでの一般の高炉溶
融炉ではシャフト内部にコークスの多段層が詰ってお
り、羽口より供給された空気はレースウェイの所でコー
クスを燃焼させて約2000℃の高温の一酸化炭素と炭
酸ガスとの混合ガスとなり、これにより原料を溶融還元
させ、炉の下部から溶融物として取り出す。このように
燃料として高価なコークス、石炭あるいは重油、天然ガ
スなどを用いてきたが、本発明ではこのような高価な燃
料を低減しようとするものである。
【0009】
【発明が解決しようとする手段】本発明では、これらの
コークス、石炭、重油、天然ガスなどの石炭石油系の燃
料の代替燃料として、一般生活ゴミ、産業廃棄物、ま
た、木材類、タイヤ類、ペットボトルやFRPや衣類な
どの石油化学製品、包装容器類、家電や事務機器などと
その廃品などCOガスやHガスを発生させる物質を竪
型シャフト炉・キュポラ・高炉・ロータリーキルンなど
の炉に投入して、酸素0%の雰囲気内でCOやHなど
の還元ガスを生成させて代替エネルギーとし、また炭化
させて、コークスや石炭の代替燃料とするものである。
【0010】本発明では、一般生活ゴミ、産業廃棄物、
また木材類、タイヤ類、ペットボトルやFRPや衣類な
どの石油化学製品、包装容器、家電類、事務機器やまた
その廃棄物を、105℃にまで昇温せしめ更に昇温しつ
つ、液化もしくは気化させて、酸素0%の酸欠雰囲気の
条件でCO1%以上やH1%以上のガスを生成させる
ものである。
【0011】このように一般生活ゴミ、産業廃棄物、木
材類、タイヤ類、ペットボトルやFRPなどの石油化学
品類、包装容器類、家電・事務機器類などを炉で炭化還
元ガス化(CO、H)してその還元ガスや固体カーボ
ンを燃料に用いるものである。
【0012】また、炉で発生したこれらの還元ガスや固
体炭化物と固体炭化物と反応させてCOやHガスを生
成もしくは固体炭化物と固体コークスや固体石炭や液体
重油と反応させてCOガスやHガスなどの還元ガスを
生成して、これを発電用のガスとして、ボイラーや蒸気
などの昇温ガスとして用いるものである。
【0013】上記
【0009】
【0010】また
【0011】で生成した還元ガスをガスタービン、マイ
クロタービン、スターリングエンジンなどのタービン
類、エンジン類の駆動装置と組合わせたガス発生炉とタ
ービンやエンジンの駆動発電システムとして利用するも
のである。
【0014】
【実施の形態】本発明の実施の形態を実施例に基づき説
明する。図1に高炉を用いた本発明の電力発電システム
を説明する。図1において、炉床1は耐火性レンガを載
置して形成され、その上部には溶融された銑鉄の溜まる
溶銑床2と鉱滓床3が形成されるよう炉腹4が囲繞し、
炉腹4の上部には耐火性レンガを積み上げた構造のシャ
フト5があり、この高炉全体を鉄板6などで囲繞して強
過保護している。装入物である鉄鉱石、コークス、石灰
石、スラジやダスト類産業廃棄物、一般ゴミ等9は原料
装入ベルトコンベアー12で高炉の炉頂10から投入さ
れる。13は指示信号に従って鉄鉱石、コークス、石灰
石を順次投入していく投入ホッパーである。9Aは炉内
での原料とコークスの層で、最下段の位置は羽口7の上
方部に形成されている。図2において、ベルトコンベア
ー、スキップバケットなどの投入装置によって一般生活
ゴミ、産業廃棄物、木材類、タイヤ類、石油化学製品類
などの原料30を炉内に投入し、これらを105℃に昇
温せしめ、投入したものを昇温しつつ液化や気化させて
COガス37やHガス38を生成させる。そしてさら
に、昇温させて450℃から600℃の範囲において、
これらの投入物を酸素を0%の酸欠状態で炭化させる。
【0015】炭化された一般生活ゴミ、産業廃棄物、木
材類、タイヤ類、ペットボトルやFRPなど石油化学製
品類、その他などはコークスの代替固体燃料として利用
される。
【0016】また、この一般生活ゴミ、産業廃棄物、木
材類、タイヤ類、ペットボトルやFRPなど石油化学製
品類、その他などから生成した固体炭化物と赤熱コーク
スとの反応あるいは、この生成した固体炭化物の赤熱し
たもの同士の反応、あるいは、この生成した固体炭化物
と重油や天然ガスなどの他燃料と反応させて、COガス
やHガスなど還元ガスを炉内で発生させる。
【0017】図3に示す通り、一般生活ゴミと木材類、
廃タイヤを100gづつ、合計300gを昇温させてそ
のガス発生量の実績データを示す。この時の炉内ガスは
が5%以上COが1%以上の雰囲気条件で、炉内
温度が105℃になると急激にガス発生量が多くなる。
従って、炉内温度105℃に昇温させることを、本発明
の特徴とする。
【0018】
【発明の効果】本発明により生成された発生ガスを有効
利用でき、重油や灯油、プロパン等の助燃油の使用を大
幅に低減できる。また炭化された一般生活ゴミ、産業廃
棄物、木材類、タイヤ類、ペットボトルやFRPなど石
油化学製品類、その他などはコークスの代替固体燃料と
して利用できる。
【表1】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の概念図である。
【図2】従来の方法を示す断面図である。
【図3】ガス発生量と炉内温度の関係図である。
【符号の説明】
30・・・投入する原料 31・・・竪型炉、キュポラ、シャフト炉、溶融炉、ロ
ータリーキルン等の炉 32・・・ボイラー 33・・・冷却塔 34・・・集塵器 35・・・排風機 36・・・煙突 37・・・COガス 38・・・Hガス 39・・・タービン 40・・・発電機 41・・・復水器 42・・・電気
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4D004 AA02 AA07 AA11 BA03 CA26 CA29 CA42 CB04 CB09 CB34 CC11 CC15 DA02 DA03 DA06 DA10 4K012 BA04 BA08 BB02 4K045 AA02 AA04 AA05 BA02 BA07 BA10 CA02 DA02 GB10 GC01 4K061 AA02 AA05 AA08 BA07 BA12 DA05 DA07 FA04 GA03 HA05

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 竪型シャフト炉・キュポラ・高炉・ロー
    タリーキルン等の炉に一般生活ゴミ、産業廃棄物やペッ
    トボトルやFRP等の石油化学製品、包装容器、タイヤ
    類、木材類などを投入して、炉内温度を105℃にし
    て、それら一般生活ゴミ、産業廃棄物からCOやH
    スを発生させてなる竪型シャフト炉・キュポラ・高炉・
    ロータリーキルンの溶融炉法。
  2. 【請求項2】 竪型炉・キュポラ・高炉・ロータリーキ
    ルン等の炉に一般ゴミ、産業廃棄物を投入して、炉内を
    105℃以上で、かつ酸素が0%の酸欠状態にして、C
    、Nガスに加えてがHが1%以上、COガスが
    1%以上の還元ガスとする請求項1からなるガス生成方
    法。
  3. 【請求項3】 竪型炉・キュポラ・高炉・ロータリーキ
    ルン等の炉、一般生活ゴミ、産業廃棄物、ペットボトル
    やFRP等の石油化学製品、包装容器、タイヤ類、木材
    類やその廃棄物を単独であるいはコークス石炭の固体燃
    料と混合して、あるいは又、重油天然ガスなどの液体燃
    料、気体燃料と混合させて投入し、炉内で反応させて還
    元性のHが1%以上COガス1%以上のガスを発生せ
    しめる請求項1記載の竪型シャフト炉・キュポラ・高炉
    ・ロータリーキルンの溶融炉法。
  4. 【請求項4】 竪型炉・キュポラ・高炉・ロータリーキ
    ルン等の炉において上記(請求項1)(請求項2)より
    生成させた還元ガスをエネルギー源としてなる竪型シャ
    フト炉・キュポラ・高炉・ロータリーキルン等にて金属
    や一般生活ゴミ、産業廃棄物などを精錬させたり、反応
    させて溶融させる溶融炉法。
  5. 【請求項5】 竪型シャフト炉・キュポラ・高炉あるい
    はロータリーキルンなどの溶融炉で還元ガスを発生さ
    せ、それをエネルギー源として暖房や蒸気発生などの燃
    料として利用する総合システムからなることを特徴とす
    る竪型シャフト炉・キュポラ・高炉・ロータリーキルン
    などの溶融炉エネルギー活用システム法。
  6. 【請求項6】 竪型シャフト炉・キュポラ・高炉ならび
    にロータリンキルンや電気炉などで、一般ゴミ、産業廃
    棄物より発生したCO、Hなどのガスをエネルギー源
    としてマイクロタービンやガスタービンやスターリング
    エンジンや蒸気との複合タービンまた蒸気タービンなど
    のエネルギーとして活用することを特徴とする請求項1
    記載の竪型シャフトキュポラ・高炉・溶融炉と電力発電
    システム法。
  7. 【請求項7】 このような方法で一般生活ゴミや産業廃
    棄物をガス化させて炭化させる請求項1からなる竪型シ
    ャフト炉・キュポラ・高炉・ロータリーキルンなどの溶
    融炉制御法。
  8. 【請求項8】竪型シャフト炉・キュポラ・高炉・ロータ
    リーキルンなどの炉のレンガ及び炉内熱またはガス、あ
    るいはメタル、スラグの熱を利用して、ヒートパイプま
    たはPCM、あるいはスターリングエンジン、蒸気ター
    ビン、ガスタービン、あるいはまた蒸気を発生させるな
    ど、エネルギーの再利用を行う炉をエネルギー再利用の
    エクセルギーシステムによる請求項1記載の竪型シャフ
    ト炉・キュポラ・高炉・ロータリーキルンの溶融炉法。
JP37077599A 1999-11-19 1999-11-19 竪型シャフト炉・キュポラ・高炉・ロータリーキルンの溶融炉法 Pending JP2001152215A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008039088A1 (en) * 2006-09-28 2008-04-03 Jerzy Piotr Gul Reductant for blast furnace charge
CN112902666A (zh) * 2021-01-20 2021-06-04 杨淑媛 一种具有控氧机构的金属冶炼用熔炼装置

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