JP2001153322A - 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Info
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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
などの燃料を低減させる。 【解決手段】これを発電用のガスとしてボイラーや蒸気
などに用いる昇温ガスとして用いる方法。炉内を３５０
℃以上で、かつ酸素０％の還元雰囲気で、酸欠状態にし
てこれらの一般生活ゴミ、産業廃棄物から炭化物を生成
させる。また、生成した固体の炭化物をコークスや石炭
などの固体と、あるいは重油や灯油などの液体と、ある
いは天然ガスやプロパンなどの気体と反応させ炭化させ
て、コークスや石炭あるいは重油や天然ガスの代替燃料
とする。さらに発生ガスをエネルギー源とし、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に活用する。
などの燃料を低減させる。 【解決手段】これを発電用のガスとしてボイラーや蒸気
などに用いる昇温ガスとして用いる方法。炉内を３５０
℃以上で、かつ酸素０％の還元雰囲気で、酸欠状態にし
てこれらの一般生活ゴミ、産業廃棄物から炭化物を生成
させる。また、生成した固体の炭化物をコークスや石炭
などの固体と、あるいは重油や灯油などの液体と、ある
いは天然ガスやプロパンなどの気体と反応させ炭化させ
て、コークスや石炭あるいは重油や天然ガスの代替燃料
とする。さらに発生ガスをエネルギー源とし、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に活用する。
Description
【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炭化制御とその炭化
物のエネルギー利用システムに関するものである。
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炭化制御とその炭化
物のエネルギー利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。
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】このように、例えば、鉄鉱石や金属屑類や
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や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力などで行なわれてい
た。
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や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力などで行なわれてい
た。
【０００４】このように鉄鉱石や金属屑やダストの溶融
精錬、あるいは一般生活ゴミの溶融あるいは産業廃棄物
の溶融あるいはタイヤ類、木材類、石油化学製品類を溶
融するのに、プラズマやアークの電力、重油、灯油など
の液体燃料、天然ガス、プロパンなどの気体燃料、また
コークス石炭などの固体燃料など高価な燃料を使い、そ
のコストが非常に高くかかるという問題をかかえてい
た。
精錬、あるいは一般生活ゴミの溶融あるいは産業廃棄物
の溶融あるいはタイヤ類、木材類、石油化学製品類を溶
融するのに、プラズマやアークの電力、重油、灯油など
の液体燃料、天然ガス、プロパンなどの気体燃料、また
コークス石炭などの固体燃料など高価な燃料を使い、そ
のコストが非常に高くかかるという問題をかかえてい
た。
【０００５】
【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、これにより原料などを溶融
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。
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、これにより原料などを溶融
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。
【０００６】
【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
の廃品などの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、３５０℃以上の
温度でかつ酸素０％の酸欠状態にして炭化させて、コー
クスや石炭あるいは重油や天然ガスの代替燃料とする方
法。
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
の廃品などの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、３５０℃以上の
温度でかつ酸素０％の酸欠状態にして炭化させて、コー
クスや石炭あるいは重油や天然ガスの代替燃料とする方
法。
【０００７】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、Ｈ２）してその還元ガスや固体カーボ
ンを用いるエネルギー再利用法。
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、Ｈ２）してその還元ガスや固体カーボ
ンを用いるエネルギー再利用法。
【０００８】また、炉内で炭化した炭化物をこれらの還
元ガスや固体炭化物と固体炭化物と反応させてＣＯやＨ
２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Ｈ２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
ーや蒸気などに用いる昇温ガスとして用いる方法。
元ガスや固体炭化物と固体炭化物と反応させてＣＯやＨ
２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Ｈ２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
ーや蒸気などに用いる昇温ガスとして用いる方法。
【０００９】
【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炭化システムを説
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
の原料鉄鉱石とコークスの層で、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
品類などを炉内に投入し、これらを昇温せしめ、３５０
℃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。
明する。図１に高炉を用いた本発明の炭化システムを説
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
の原料鉄鉱石とコークスの層で、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
品類などを炉内に投入し、これらを昇温せしめ、３５０
℃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。
【００１０】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。
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。
【００１１】図３に炉内温度（℃）と炭化量（％）の実
績データを示す。一般ゴミを炉内にて昇温させ、その炭
化量（％）との関係を示した。炉内温度が３５５℃にな
ると炉内ガスＮ２７％以上、ＣＯ２ガス２％以上の炉内
雰囲気で、一般生活ゴミと木材類と廃タイヤ類が急激に
炭化量が多くなり、その炭化量は６０％を越える。この
ように炉内温度を３５５℃以上にして酸素０％の酸欠状
態で炭化させることを本発明の特徴とする。
績データを示す。一般ゴミを炉内にて昇温させ、その炭
化量（％）との関係を示した。炉内温度が３５５℃にな
ると炉内ガスＮ２７％以上、ＣＯ２ガス２％以上の炉内
雰囲気で、一般生活ゴミと木材類と廃タイヤ類が急激に
炭化量が多くなり、その炭化量は６０％を越える。この
ように炉内温度を３５５℃以上にして酸素０％の酸欠状
態で炭化させることを本発明の特徴とする。
【００１２】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Ｈ２ガスなど還元ガスを炉内で発生させる方法。
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Ｈ２ガスなど還元ガスを炉内で発生させる方法。
【００１３】
【表１】
【００１４】従来、一般ゴミ１トン当り必要なエネルギ
ーコークスが３１０ｋｇであったが、本発明により２２
０ｋｇと大幅に低下させることができた。
ーコークスが３１０ｋｇであったが、本発明により２２
０ｋｇと大幅に低下させることができた。
【図１】本発明の概略図である。
【図２】従来の方法を示す断面図である。
【図３】炭化量と炉内温度を示す図である。
３０・・・・原料 ３１・・・・竪型炉・キュポラ・高炉・ロータリーキル
ン等の炉 ３２・・・・ボイラー ３３・・・・冷却塔 ３４・・・・集塵機 ３５・・・・排風機 ３６・・・・煙突 ３７・・・・ＣＯガス ３８・・・・Ｈ２ガス ３９・・・・タービン ４０・・・・発電機 ４１・・・・復水器 ４２・・・・電気
ン等の炉 ３２・・・・ボイラー ３３・・・・冷却塔 ３４・・・・集塵機 ３５・・・・排風機 ３６・・・・煙突 ３７・・・・ＣＯガス ３８・・・・Ｈ２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 (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ２７Ｂ 1/10 Ｆ２７Ｂ 7/20 7/20 Ｂ０９Ｂ 3/00 ３０２Ｆ (72)発明者 秋山 友宏 宮城県仙台市青葉区赤坂２丁目１番19号 (72)発明者 大柳 富夫 茨城県取手市戸頭２−47−５ Ｆターム(参考） 3K061 AA16 AB02 AB03 AC01 AC05 AC13 AC14 AC17 AC19 BA08 BA10 CA08 DA19 DB16 FA10 FA21 FA25 4D004 AA10 AA11 AA12 AA44 AA46 BA03 CA26 CA29 CA37 CB04 CC01 CC15 CC16 DA02 DA03 DA06 DA10 4K012 BA04 BA06 CA05 CB02 CB04 4K045 AA01 AA02 AA05 BA02 BA10 GB10 4K061 AA02 AA08 BA02 BA12 FA06 FA11
Claims (5)
- 【請求項１】 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
３５０℃以上で、かつ酸素０％の還元雰囲気で、酸欠状
態にしてこれらの一般生活ゴミ、産業廃棄物から炭化物
を生成する竪型炉・キュポラ・高炉・ロータリーキルン
等の炭化溶融炉法。 - 【請求項２】 竪型炉・キュポラ・高炉・ロータリーキ
ルン等の炉において上記（請求項１）より生成させた炭
化物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・ロータリーキルンなどの還元溶融炉法。 - 【請求項３】 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、上記（請求項１）
（請求項２）で生成した固体の炭化物をコークスや石炭
などの固体と、あるいは重油や灯油などの液体と、ある
いは天然ガスやプロパンなどの気体と反応させることを
特徴とする竪型シャフト炉・キュポラ・高炉・ロータリ
ーキルンなどの炭化物反応溶融炉法。 - 【請求項４】 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で生成した炭化物をエネルギー源と
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・溶融炉法と電力発電
システム法。 - 【請求項５】 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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP37071899A JP2001153322A (ja) | 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 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP37071899A JP2001153322A (ja) | 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 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001153322A true JP2001153322A (ja) | 2001-06-08 |
Family
ID=18497480
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP37071899A Pending JP2001153322A (ja) | 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 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001153322A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105647556A (zh) * | 2016-01-19 | 2016-06-08 | 青岛理工大学 | 一种利用高炉渣余热资源化塑料及无害化铬渣的同步技术 |
| CN106766901A (zh) * | 2016-12-19 | 2017-05-31 | 郑州釜鼎热能技术有限公司 | 一种利用烟气回流低氧高温燃烧的熔铝炉 |
| CN110857843A (zh) * | 2018-08-22 | 2020-03-03 | 赫普科技发展（北京）有限公司 | 一种焦炉余热斯特林发电系统 |
| JP2021161253A (ja) * | 2020-03-31 | 2021-10-11 | 宇部興産株式会社 | 燃料の改質方法、及び燃料の改質装置 |
| CN115354095A (zh) * | 2022-08-14 | 2022-11-18 | 新疆八一钢铁股份有限公司 | 一种处理及预防高炉炉缸严重亏热的方法 |
| CN115949951A (zh) * | 2023-01-28 | 2023-04-11 | 山东吉阳新能源科技股份有限公司 | 高温裂解内循环垃圾焚烧炉 |
-
1999
- 1999-11-19 JP JP37071899A patent/JP2001153322A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| CN105647556B (zh) * | 2016-01-19 | 2019-07-30 | 青岛理工大学 | 一种利用高炉渣余热资源化塑料及无害化铬渣的同步技术 |
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| JP7498012B2 (ja) | 2020-03-31 | 2024-06-11 | Ｕｂｅ三菱セメント株式会社 | 燃料の改質方法、及び燃料の改質装置 |
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