JP2001208316A - ダスト還元処理炉のコークスベッド上端レベル制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ダスト還元処理炉に廃プラスチック吹き込む
際の具体的な条件を設定して、コークスベッドの上端レ
ベルが変化しないように制御することができるダスト還
元処理炉のコークスベッド上端レベル制御方法を提供す
る。 【解決手段】 多段羽口９ａ，９ｂを有するダスト還元
処理炉１内へ鉄屑、ダスト塊成鉱およびコークスを装入
して溶解・還元処理する際し、主羽口９ａからコークス
ベッド１３へレースウエイを形成しない送風を行うとと
もに、粒状の廃プラスチックを吹き込んで、コークスベ
ッドの上端レベルが変化しないように制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、多段の送風羽口を
有するダスト還元処理炉内で鉄屑およびダスト塊成鉱を
溶解・還元処理するに際して、送風羽口から廃プラスチ
ックを吹き込んでコークスベッドの上端レベルを制御す
るダスト還元処理炉のコークスベッド上端レベル制御方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、廃棄物は可燃物と不燃物とに分
別して回収されているが、不燃物の中には実際は燃焼可
能なプラスチック製品も含まれている。したがって、廃
プラスチックは、不燃物として回収された後、最終処分
地に埋め立て処理されている。好景気時代の余波である
のか、依然として使い捨て思考が定着しているが、近年
の廃棄物量の増加に伴って、廃プラスチックの処理方法
が問題となっている。

【０００３】また、使用済みの洗濯機、冷蔵庫、エアー
コンディショナ等の廃家電は、金属の他、プラスチック
やゴム等を含有する複合廃棄物である。従来、このよう
な複合廃棄物は鉄、アルミニウム、銅等の有益な金属材
料を含有しているにもかかわらず、まるごと小片に解体
および破砕され、最終処分地に埋め立て処理されてい
た。

【０００４】しかし、最終処分地の不足やリサイクル新
法の制定等の情勢にともなって、リサイクル実証プラン
トなどが建設され、複合廃棄物を分別処理して有益な金
属材料を回収する試みがなされている。すなわち、複合
廃棄物を洗濯機、冷蔵庫等の製品種別に応じて分類し、
冷却媒体や潤滑油等の危険物質を抜き取った後、構成部
品・部材ごとに解体し、その解体片を金属やプラスチッ
ク等の原材料ごとに分別して、その原材料に応じた処理
を施している。例えば、分別後の金属屑はコークスなど
とともに溶融炉内へ装入して溶融処理され、分別後の廃
プラスチックは破砕して埋め立て処理されている。

【０００５】このような分別処理方法は、有益な金属材
料を回収することができ、埋め立て処理する破砕片を減
量化することができる点で有効な手段である。しかし、
廃プラスチックは依然として埋め立て処理されている。
そこで、高炉やキュポラのようなシャフト炉内へ廃プラ
スチックを装入し、焼却処分する試みがなされている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このようなシャフト炉
では、有害物質を発生させることなく、廃プラスチック
を安全に処理することが可能である。しかし、通常、高
炉やキュポラの羽口は単一段として構成されており、ダ
スト還元処理炉のような二段以上の多段羽口を有する溶
融炉に廃プラスチック吹き込んで、炉内制御、例えばコ
ークスベッドの上端レベルの制御に利用する場合の具体
的な条件については、何ら解明されていなかった。

【０００７】本発明の目的は、上記課題に鑑み、多段の
送風羽口を有するダスト還元処理炉に廃プラスチック吹
き込む際の具体的な条件を設定して、炉内下部に位置す
るコークスベッドの上端レベルが変化しないように制御
することができるダスト還元処理炉のコークスベッド上
端レベル制御方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく、
本発明のダスト還元処理炉のコークスベッド上端レベル
制御方法は、多段の送風羽口を有するダスト還元処理炉
内へ鉄屑、ダスト塊成鉱およびコークスを装入して溶解
・還元処理する際して、主羽口からコークスベッドへレ
ースウエイを形成しない送風を行うとともに、粒状の廃
プラスチックを吹き込んで、コークスベッドの上端レベ
ルが変化しないように制御するものである。

【０００９】上記コークスベッド上端レベル制御方法に
おいて、常温の酸素富化送風下で粒状の廃プラスチック
を吹き込むことが好ましい。この常温送風の酸素富化量
は２％以上であることが好ましい。

【００１０】また、原燃料の降下速度が一定となるよう
に廃プラスチックの吹き込み量を調整することが好まし
い。さらに、この廃プラスチックの吹き込み量は、０．
２ｋｇ／Ｎｍ³ 以下に設定している。

【００１１】そして、炉中心部に鉄屑を大径のコークス
と混合して装入し、炉周辺部にダスト塊成鉱を小径のコ
ークスと混合して装入することが好ましい。

【００１２】本発明によれば、多段の送風羽口を有する
ダスト還元処理炉において、主羽口からコークスベッド
へ常温の酸素富化送風下で粒状の廃プラスチックを吹き
込んでいる。その際、レースウエイを形成していないの
は、レースウエイ空間部を形成すると、コークスの燃
焼、ソルーション反応が進行し、ダスト還元処理炉の効
率が低下するからである。

【００１３】主羽口からコークスベッドへ廃プラスチッ
クを吹き込むことにより、コークスベッドの上端レベル
が変化しないように制御することが可能となる。その理
由は、主羽口から吹き込まれた廃プラスチックが、コー
クスよりも優先的に酸素およびＣＯ₂と反応することか
ら、コークスベッド内のコークス消費を抑制でき、ま
た、吹き込む廃プラスチックの粒度および量を調整する
ことによって、コークスベッド内のコークス消費量を制
御することが可能だからである。ただし、燃焼生成ガス
が多いため、ガス温度が低下し、鉄屑溶解／ダスト還元
のように金属溶解を行うプロセスでは、熱不足気味とな
る。この熱不足を補うために、常温の酸素富化送風を行
う。

【００１４】常温送風の酸素富化量を２％以上としたの
は、２％以下であると、廃プラスチック吹き込みに伴
い、炉内ガス量増大する結果、ガス温度が低下し、スラ
グ、メタルの溶解に支障となるからである。

【００１５】また、原燃料の降下速度が一定となるよう
に廃プラスチックの吹き込み量を調整している。このよ
うに、原燃料の降下速度に基づいて廃プラスチックの吹
き込み量を調整するのは、コークスベッド内でのＣＯ₂
とコークスとの反応（ソルーションロス反応）量を一定
値に保持することを狙いとしているからである。

【００１６】さらに、廃プラスチックの吹き込み量を
０．２ｋｇ／Ｎｍ³ 以下に設定するのは、廃プラスチッ
クの吹き込み量の上限が０．２ｋｇ／Ｎｍ³ を超える
と、上限量を超えた廃プラスチックは燃焼しないため、
コークスとの燃料代替えとならず、有効に活用されない
からである。

【００１７】そして、炉中心部に鉄屑および大径のコー
クスを、炉周辺部にダスト塊成鉱および小径のコークス
を区分け装入するのは、炉内中心部において鉄屑の溶解
処理を行うとともに、炉内周辺部においてダスト塊成鉱
の還元処理を行い、さらに炉内中心部にガス流を形成し
て、ダスト還元処理炉の安定操業を行うためである。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明のダスト還元処理炉
のコークスベッド上端レベル制御方法における実施の形
態を添付図面に基づいて詳述するが、本発明は以下の実
施の形態に限るものではない。

【００１９】図１（ａ）は、本発明のダスト還元処理炉
のコークスベッド上端レベル制御方法に使用するダスト
還元処理炉を示す概略図である。図示するように、この
ダスト還元処理炉１の炉頂には、装入装置２が設けられ
ている。装入装置２は、バケット３、ベル４、可動アー
マー５および装入ガイド６を有しており、原料および燃
料を半径方向に区分けして装入することが可能な装置と
して構成されている。

【００２０】ダスト還元処理炉１の炉体７の上部には、
炉内の向流ガスを排気するための排ガス管８が設けられ
ている。排ガス管８に接続されている排ガス系統は、例
えば、ごみ溶融炉用のものが流用されている。一方、炉
体７の下部には、炉内下部に送風するための羽口９が設
けられている。羽口９は、炉体７の側壁高さ方向に多段
に設けられており、図１（ａ）では下段羽口９ａと上段
羽口９ｂとの２段羽口として形成されている。また、こ
れらの羽口９ａ，９ｂは、炉体７の周方向に適宜間隔で
複数配置されている。

【００２１】送風条件は、下段羽口９ａを主羽口とし
て、主羽口９ａから常温の酸素富化送風を行い、上段羽
口９ｂはコークスベッド上端レベルの観察のために使用
する。主羽口９ａから常温の酸素富化送風を行う場合
に、酸素富化量は２％以上に設定して送風される。ま
た、羽口９ａ，９ｂは、粉状鉄源や廃プラスチックを吹
き込む場合にもレースウエイを形成しないように設定さ
れ、羽口径や炉内突き出し位置を変更しうるように構成
されている。

【００２２】なお、本実施形態では、炉体７の側壁高さ
方向に設けられた多段羽口９が、下段羽口９ａと上段羽
口９ｂとの２段羽口として形成されているが、３段以上
の羽口を設けてもよい。例えば３段の場合には、中段に
位置する羽口を主羽口とし、この中段羽口より主な送風
を行って燃焼効率を維持するものである。

【００２３】また、原料および燃料は、炉中心部１１と
炉周辺部１２とに区分けして装入することが可能であ
り、上述したように、炉頂部には半径方向に区分け装入
が可能な装入装置２を有している（図１（ｂ）、
（ｃ））。

【００２４】図２に示すように、炉内下部のコークスベ
ッド１３は、その上端レベルが上段羽口９ｂと略同レベ
ルに位置するように、廃プラスチックの吹き込みにより
高さ調整して形成される。すなわち、下段羽口９ａを主
羽口として、この主羽口９ａからコークスベッド１３内
へ常温の酸素富化送風下で廃プラスチックが吹き込まれ
ることになる。

【００２５】このようにダスト還元処理炉１は、高炉や
キュポラのようなシャフト炉と異なり、多段の送風羽口
を有しており、鉄屑の溶解処理を行うとともに、ダスト
塊成鉱の還元処理を行う溶融炉である。

【００２６】次に、上記のダスト還元処理炉１を用いて
実施する本発明のコークスベッド上端レベル制御方法を
説明する。炉頂から装入する原料は主に鉄屑およびダス
ト塊成鉱であり、燃料はコークスを主体とし、主羽口９
ａから粒状の廃プラスチックを吹き込んで処理する。

【００２７】装入方法は、コークスベッドを形成するた
めにコークスを装入した後、原燃料を完全混合または層
状装入する通常の装入方法と、原燃料を半径方向に区分
けして装入する方法とを採用する。

【００２８】図３に示すように、区分け装入方法は、鉄
屑と大径のコークスとを混合して炉内中心部に装入し、
ダスト塊成鉱と小径のコークスと混合して炉周辺部に装
入することで、反応効率の高い操業を指向する。炉中心
部に鉄屑を装入し、炉周辺部にダスト塊成鉱を装入する
のは、炉中心部で鉄屑の溶解処理を行い、炉周辺部でダ
スト塊成鉱の還元処理を行うとともに、炉中心部のガス
流化を促進して、高ηＣＯ条件を継続するためである。

【００２９】ダスト還元処理炉の操業は、コークスベッ
ドの上端レベル高さを一定に維持すべく、原燃料の大小
に応じた区分け装入法、主羽口の送風条件（送風温度、
酸素富化量、羽口径、突き出し位置、送風比）、原燃料
の降下速度に基づく廃プラスチックの吹き込み量等で制
御する。なお、コークスベッド内では、コークスおよび
廃プラスチックの燃焼反応と、燃焼後のソルーションロ
ス反応が進行するが、両反応の反応速度を、燃料粒度、
ガス流速、送風温度等により調整する。

【００３０】本発明のコークスベッド上端レベル制御方
法は、多段の送風羽口を有するダスト還元処理炉１にお
いて、主羽口９ａからコークスベッド１３へ常温の酸素
富化送風下でレースウエイを形成せずに、粒状の廃プラ
スチックを吹き込んでいる。このようにレースウエイを
形成しないのは、レースウエイ空間部を形成すると、コ
ークスの燃焼、ソルーション反応が進行し、ダスト還元
処理炉の効率が低下するからである。

【００３１】コークスベッドへ直接廃プラスチックを吹
き込むことにより、コークスベッド１３の上端レベルが
変化しないように維持することができるが、その理由
は、主羽口から吹き込まれた廃プラスチックが、コーク
スよりも優先的に酸素およびＣＯ₂と反応することか
ら、コークスベッド内のコークス消費量を抑制でき、ま
た、吹き込む廃プラスチックの粒度および量を調整する
ことによって、コークスベッド内のコークス消費量を制
御することが可能だからである。

【００３２】しかし、燃焼生成ガスが多いため、ガス温
度が低下し、鉄屑溶解／ダスト還元のように金属溶解を
行うプロセスでは、熱不足気味となる。この熱不足を補
うために、本発明では２％以上の酸素を富化した常温送
風を行う。

【００３３】主羽口９ａから常温の酸素富化送風を行う
場合に、酸素富化量を２％以上としたのは、２％以下と
すると、廃プラスチック吹き込みに伴い、炉内ガス量増
大する結果、ガス温度が低下し、スラグ、メタルの溶解
に支障となるからである。

【００３４】本実施形態では、廃プラスチックの性状は
問わないが、常温の酸素富化送風下で廃プラスチックの
吹き込みを行う場合には、例えば５ｍｍ以下、望ましく
は１ｍｍ以下の粒度の小さな廃プラスチックを使用す
る。

【００３５】また、原燃料の降下速度が一定となるよう
に廃プラスチックの吹き込み量を調整している。このよ
うに、原燃料の降下速度に基づいて廃プラスチックの吹
き込み量を調整するのは、コークスベッド内でのＣＯ₂
とコークスとの反応（ソルーションロス反応）量を一定
値に保持するためで、そのためにはコークスよりも優先
的にＣＯ₂ と反応する廃プラスチックを吹き込み、か
つ、原燃料の降下速度変動の原因となっているソルーシ
ョンロス反応量を廃プラスチックを吹き込むことで調整
するためである。

【００３６】さらに、この廃プラスチックの吹き込み量
は、０．２ｋｇ／Ｎｍ³ 以下に設定する。吹き込み量の
上限を０．２ｋｇ／Ｎｍ³ に設定するのは、廃プラスチ
ックの吹き込み量が０．２ｋｇ／Ｎｍ³ を超えると、上
限量を超えた廃プラスチックは燃焼しないため、コーク
スとの燃料代替えとならず、有効に活用されないからで
ある。

【００３７】つぎに、半径方向の区分け装入法を採用し
た処理方法が、操業の安定性、低燃料比操業に有効で、
原料の種類、粒度によらず、効率の良い操業が指向でき
ること、また、原料、燃料の性状に応じて、効率の良い
操業を指向するための操業方法について、説明する。半
径方向の区分け装入法については、原料の種類によっ
て、適正な装入法がある。一つは、炉内のηＣＯを高く
して、効率の良い操業を指向する例で、原料の金属化率
（Ｍ．Ｆｅ／Ｔ．Ｆｅ）による分別法であり、一方は原
料の粒度に応じた分別法である。

【００３８】まず、最初に、原料の金属化率（Ｍ．Ｆｅ
／Ｔ．Ｆｅ）による分別法が、操業安定化に寄与し、効
率の良い操業が指向できることを説明する。原料が数種
類に及び、Ｍ．Ｆｅ／Ｔ．Ｆｅの大小で分別できる場
合、好ましくは、金属化率の高い原料、例えば鉄屑等は
炉中心部に装入し、金属化率の低い原料、例えばダスト
塊成鉱等を炉周辺部に装入する。炉周辺部に金属化率の
低い原料を装入し、炉中心部に金属化率の高い原料を装
入する理由は、炉中心部のコークスベッドの高さ制御を
容易にすること、中心ガス流を確保すること、低燃料比
操業を指向することにある。

【００３９】この操業を指向する場合、主羽口は、羽口
先端が炉壁よりも炉内部に突き出した構造とし、基本的
には、主羽口の先端位置を、炉中心部と炉周辺部の境界
に設けるのが理想的である。また、ガス流を中心流とす
ることを重視すると、周辺部の燃料は小径が好ましく、
中心部の燃料は大径が好ましい。

【００４０】主羽口を炉の中心部と周辺部の境界に設定
する理由は、主羽口からの送風を周辺部に存在する燃料
の燃焼に使用させないためで、主羽口からの送風はＣＯ
ガス燃焼用に作用させるためである。炉中心部は溶解機
能を促進させるため、炉中心部のηＣＯ＞９０％の操業
を指向すれば最も効率的であり、炉中心部の燃料は最低
燃料比である浸炭分程度とすることができる。そのた
め、急激なコークスベッド高さの変化を抑制できる上、
粒径を維持したコークスがコークスベッドとなるため、
通気・通液性を確保した低燃料比操業が可能となる。

【００４１】この操業においては、コークスベッド高さ
により、主羽口の適正送風量が決まる。コークスベッド
上端レベルのηＣＯが６０％以上の場合には、主羽口か
らの送風によりηＣＯ＞９０％に設定することが可能で
あり、炉中心部に関して理想的な操業が可能となる。

【００４２】つぎに、金属化率の低い原料を炉周辺部に
装入する場合に、燃料と混合する装入法が効率的である
ことを説明する。ηＣＯの高い操業を指向できれば、低
燃料比の操業が可能となるが、金属化率の低い原料をη
ＣＯ＞３０％の条件で還元させる実験を実施したとこ
ろ、コークスと混合しない条件では、還元反応は進行せ
ず、高温部で操業に悪影響を及ぼす溶融還元を引き起こ
す。それに対し、金属化率の低い原料でも、コークスと
混合して装入すると、コークスと混合しない場合に比
べ、少なくとも２０％以上の還元率改善効果があること
が、オフラインシミュレータの検討結果で明かとなっ
た。

【００４３】このことは、金属化率の低い原料を装入す
る操業では、燃料（小径コークス）と混合する装入法
が、燃料（小径コークス）と混合しない操業に比べる
と、複合廃棄物の還元性改善に効果があり、その結果、
溶融時のスラグ融液量を低減することができ、棚吊り回
避にも寄与することを示している。

【００４４】つぎに、主羽口からコークスベッドへの廃
プラスチックの吹き込みに加えて、炉半径方向の区分け
装入方法がコークスベッド高さを維持するのに寄与する
点について述べる。コークスベッド高さの制御が難しい
のは、これが炉の中心下部にあり、コークス比が適当で
なければ、未還元のＦｅＯ分が炉下部で溶融還元し、コ
ークスベッドを消費することによって、コークスベッド
の異常消耗が引き起こされるためである。特に、炉の中
心下部で、このようなコークスの異常消耗が生じると、
鉄分の溶解に支障となる上、スラグの固化等により、操
業不能に陥る可能性もあり、問題となる。

【００４５】そこで、上述したように、炉中心部には、
主として金属化率の高い原料、例えば鉄屑を装入するこ
とにより、炉中心部で溶融還元の生じ難い操業とし、炉
中心部のコークスベッドの異常消耗を抑制する。また、
コークスのソルーションロス反応を極力抑制するため
に、炉中心部に装入する燃料を、炉周辺部に装入する燃
料と区別し、大径コークスを使用する。これによって、
炉中心部のコークスベッドの異常損耗を抑制でき、さら
に、炉下部の燃焼効率ηＣＯを高めた操業が可能とな
る。一方、炉周辺部には、主として金属化率の低い原
料、例えばダスト塊成鉱を装入することにより、炉周辺
部で溶融還元の生じ易い操業とする。

【００４６】上段羽口の設置位置は、コークス粒度、送
風量等の操業諸元によって、適正位置が存在するが、基
本的には、主羽口部でのηＣＯレベルがηＣＯ＞６０％
程度が目安となる。

【００４７】コークスベッド高さを制御または監視する
簡易法として、上段羽口部での肉眼観察、炉内圧損値に
よる判定などがある。上段羽口部での観察は、少なくと
も原料の溶融部位が上段羽口の上部か下部のいずれかに
存在することを判定できる。また、下段羽口と上段羽口
の圧損差を検知することにより、コークスベッド上端位
置の確認が可能である。操業例によると、コークスベッ
ドの上端レベルが上段羽口より下にある場合、下段羽口
と上段羽口の圧損差が大きく検知される。これは、溶融
部位の存在が圧損値を大きくするためである。

【００４８】また、コークスベッド高さを、精度良く測
定する方法としては、炉上部から装入した垂直ゾンデも
しくは鉄線類の降下挙動を測定することによって、判定
可能である。垂直ゾンデの場合、炉内温度が急に上昇
し、１２００℃以上となる部位に相当し、鉄線類を用い
た場合、降下速度がストップした地点が、コークスベッ
ドの上端部に相当する。

【００４９】本発明でいう炉中心部と炉周辺部の境界位
置は、原料の金属化率やコークス粒度によって、多少は
炉半径方向で移動する。この炉中心部と炉周辺部の境界
位置ｒｉは、各部に装入する原料と燃料の量が決まれ
ば、下記（１）式によって求められる。 ｒｉ²＝（Ｗｍ(c)／ρｍ(c)＋Ｗｃ(c)／ρｃ(c)）／｛（Ｗｍ(c)／ρｍ(c)＋ Ｗｃ(c)／ρｃ(c)）＋（Ｗｍ(p)／ρｍ(p)＋Ｗｃ(p)／ρｃ(p)）｝ ・・・（１） 但し、ｒｉ：中心部と周辺部との無次元境界半径（−） Ｗｍ(c) ： 中心部に装入する原料重量（ｋｇ／チャージ） Ｗｃ(c) ： 中心部に装入する燃料重量（ｋｇ／チャージ） Ｗｍ(p) ： 周辺部に装入する原料重量（ｋｇ／チャージ） Ｗｃ(p) ： 周辺部に装入する燃料重量（ｋｇ／チャージ） ρｍ(c) ： 中心部に装入する原料の嵩密度（ｋｇ／ｍ³ ） ρｃ(c) ： 中心部に装入する燃料の嵩密度（ｋｇ／ｍ³ ） ρｍ(p) ： 周辺部の装入する原料の嵩密度（ｋｇ／ｍ³ ） ρｃ(p) ： 周辺部に装入する燃料の嵩密度（ｋｇ／ｍ³ ）

【００５０】なお、このｒｉは、無次元半径で表されて
おり、炉中心部と炉周辺部の装入物の降下速度を一定と
した場合の境界位置を示している。このｒｉで示される
境界位置を調節するための装入方法については、種々考
えられるが、ベル式の装入装置を使用する場合でも、ア
ーマーを使用し、装入チャージ毎に中心装入、周辺装入
を交互に繰り返して装入することにより、一部混合層が
生成するものの、所定の境界設定は可能である。

【００５１】図４は、通常のコークスベッド内に廃プラ
スチックを吹き込んだ場合のコークスベッド内でのＣＯ
₂ 、ＣＯ及びＯ₂ の変化を示す図である。コークス中の
Ｃまたは廃プラスチック中のＣの消費には下記の２形態
が存在する。 Ｃ ＋ Ｏ₂ → ＣＯ₂ ・・・（２） Ｃ ＋ ＣＯ₂ → ２ＣＯ ・・・（３）

【００５２】図４において、ＣＯ₂ 濃度の曲線に示され
るように、送風羽口からコークスベッド上方にいくにし
たがって、（２）式の反応によりＣＯ₂ 濃度が上昇し、
Ｏ₂ は消費され減少していく。そして、Ｏ₂ の消失した
位置より上方では、（３）式の反応によりＣＯ₂ 濃度が
減少し、ＣＯ濃度が上昇しはじめる。

【００５３】（２）式の反応は、発熱反応でコークス中
のＣが有効に利用されるが、（３）式の反応は吸熱反応
でＣが有効に利用されないことになる。従って、コーク
スには極力（２）式の反応をさせる必要があるが、Ｏ₂
のない状態で、高温のＣＯ₂に接すると（３）式の反応
によりコークスのソルーションロスが起こり、コークス
が無駄に消費されることになる。

【００５４】廃プラスチックはコークスに比べ燃焼速度
が速いため、コークスベッド内に廃プラスチックを吹き
込むと、吹き込まない場合に比べて、Ｏ₂ の消失位置が
下ることになる。従って、廃プラスチックを吹き込まな
い条件のままで、むやみにコークスベッド内へ廃プラス
チックを吹き込んでも、Ｏ₂ の消失位置より上方にコー
クスが存在することになり、（２）式のコークス消費量
を減少できても、（３）式でコークス消費量が増大し、
結果的に廃プラスチック吹き込みがコークス消費量の低
減に寄与することができなくなる。

【００５５】こうした状況を回避し、廃プラスチック吹
き込みによりコークス代替を行わせるには、以下の二つ
の方法が有効である。即ち（３）式の反応をコークスベ
ッド内で行わせないようにするか、（３）式で反応する
コークス中のＣを廃プラスチック中のＣに置き換えるこ
とによりコークスのソルーションロスを起こさせないよ
うにすることである。

【００５６】第一の方法は、主羽口から吹き込まれたＯ
₂ が廃プラスチックも加味して消失する高さにコークス
ベッドの上端レベルを設定し、Ｏ₂ の存在しない領域に
はコークスも存在しないようにして、廃プラスチックを
主羽口レベルとコークスベッド上端レベルとの間に吹き
込む方法であり、上述した常温の酸素富化送風下で廃プ
ラスチックを吹き込む場合に対応する。この場合、廃プ
ラスチックの吹き込み位置は、主羽口レベルとコークス
ベッド上端レベルとの間であれば主羽口をも含めて任意
の位置で良く、一段でも復数段でも良い。

【００５７】第二の方法は、主羽口から吹き込まれたＯ
₂ が廃プラスチックも加味して消失する高さよりコーク
スベッドの上端レベルを上方に設定する場合で、このと
きは、廃プラスチックを主羽口レベルとコークスベッド
上端レベルとの間に吹き込むとともに、Ｏ₂ の存在しな
いコークスベッド上部領域にもコークスに代替してソル
ーションロスを起こさせるための廃プラスチックを吹き
込む方法である。この場合、下部の廃プラスチック吹き
込み位置は、主羽口レベルとＯ₂ 消失点レベルとの間で
あれば主羽口をも含めて任意の位置で良く、一段でも複
数段でも良い。また、上部の廃プラスチック吹き込み位
置もＯ₂ 消失点レベルとコークスベッド上端レベルとの
間であれば任意の位置で良く、一段でも複数段でも良
い。この方法によれば、上部に吹き込む分だけ廃プラス
チックの吹き込み量を増やすことが可能となる。

【００５８】

【実施例】以下、本発明のダスト還元処理炉の廃プラス
チック吹き込み方法における実施例を説明するが、本発
明は以下の実施例に限るものではない。ダスト還元処理
炉のコークスベッド上端レベルの維持効果を狙い、レー
スウエイを形成しないで常温送風を行うという送風条件
下で、コークスベッドへの廃プラスチック吹き込み実験
（ホットモデル実験）を実施した。

【００５９】廃プラスチックとしては、ポリエチレン粒
子（〜１．０ｍｍ、代表粒径６８０μｍ、嵩密度０．４
０８ｔ／ｍ³ ）を使用した。なお、ポリエチレン粒子の
組成は、Ｃ：８５．２％、Ｈ：１４．３％、Ｏ：＜０．
１％であり、発熱量は１００００ｃａｌである。送風は
常温の酸素富化送風とし、酸素富化量は４％とした。ま
た、廃プラスチックの吹き込み量は、０．１５ｋｇ／Ｎ
ｍ³を目標とした。

【００６０】第５図に試験操業時の一例を示す。試験炉
には主羽口（一次羽口）上に、７０ｃｍ、８０ｃｍ（二
次羽口部）、９０ｃｍの位置に覗き孔を設けており、こ
の覗き孔から、コークスベッド上端位置（原料の溶融す
る部位）を直接観察することができる。図５では、主羽
口から廃プラスチックを定常的に０．１５ｋｇ／Nｍ³
吹き込んでいたが、実験開始後、５時間後にコークスベ
ッド上端位置が低下し始めたことから、廃プラスチック
の吹き込み量を０．１６ｋｇ／Ｎｍ³ に増大させて、コ
ークスベッド上端位置を元のレベルに戻した状況を示す
実験例である。炉頂からは、廃プラスチックの粒状物は
見られず、ガス中にＣＨ₄ ガスも存在しないことから、
羽口から吹きまれた廃プラスチックは炉内で消費されて
いることを確認している。また、廃プラスチックを吹き
込むことによって、コークス比が低減しており、コーク
スの代替え燃料として、有効に活用されている。

【００６１】以上の実験結果から、常温送風下でも、主
羽口からコークスベッドへの廃プラスチック吹込みは、
廃プラスチックの処理に有効であり、かつコークスベッ
ド上端レベルを変化させない安定な操業が可能であるこ
とが確認された。

【００６２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
多段の送風羽口を有するダスト還元処理炉に廃プラスチ
ック吹き込む際の具体的な条件を設定することにより、
炉内下部に位置するコークスベッドの上端レベルが変化
しないように制御することができるという優れた効果を
発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のダスト還元処理炉の廃プラスチック吹
き込み方法に使用するダスト還元処理炉であり、（ａ）
はその全体構成を示す概略図、（ｂ）はその装入装置の
炉中心部への装入状況を示す概略図、（ｃ）はその装入
装置の炉周辺部への装入状況を示す概略図である。

【図２】２段羽口のダスト還元処理炉におけるコークス
ベッドの上端レベル、および廃プラスチック吹き込み位
置を示す概略図である。

【図３】炉半径方向における区分け装入状況を示す概略
図である。

【図４】炉内のＣＯ₂濃度曲線を示す説明図である。

【図５】本発明の実施例において、コークスベッド上端
レベルを変化させないように廃プラスチック吹き込み量
を調整した操業例を示す説明図である。

【符号の説明】

１ ダスト還元処理炉 ２ 装入装置 ３ バケット ４ ベル ５ 可動アーマー ６ 装入ガイド ７ 炉体 ８ 排ガス管 ９ 羽口 ９ａ 下段羽口 ９ｂ 上段羽口 １１ 炉中心部 １２ 炉周辺部 １３ コークスベッド

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3K061 AA16 AB02 AB03 AC03 AC13 BA02 BA07 BA10 CA08 DB02 DB16 DB20 FA02 FA25 3K062 AA16 AB02 AB03 AC03 AC13 BA01 BB01 DA38 DB30 4F301 AA13 CA25 CA32 CA41 CA62 CA72

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 多段の送風羽口を有するダスト還元処理
   炉内へ鉄屑、ダスト塊成鉱およびコークスを装入して溶
   解・還元処理する際して、 主羽口からコークスベッドへレースウエイを形成しない
   送風を行うとともに、粒状の廃プラスチックを吹き込ん
   で、コークスベッドの上端レベルが変化しないように制
   御することを特徴とするダスト還元処理炉のコークスベ
   ッド上端レベル制御方法。
2. 【請求項２】 常温の酸素富化送風下で粒状の廃プラス
   チックを吹き込むことを特徴とする請求項１に記載のダ
   スト還元処理炉のコークスベッド上端レベル制御方法。
3. 【請求項３】 常温送風の酸素富化量が２％以上である
   ことを特徴とする請求項２に記載のダスト還元処理炉の
   コークスベッド上端レベル制御方法。
4. 【請求項４】 原燃料の降下速度が一定となるように廃
   プラスチックの吹き込み量を調整することを特徴とする
   請求項１から３のいずれかに記載のダスト還元処理炉の
   コークスベッド上端レベル制御方法。
5. 【請求項５】 廃プラスチックの吹き込み量を０．２ｋ
   ｇ／Ｎｍ³ 以下に設定することを特徴とする請求項１か
   ら４のいずれかに記載のダスト還元処理炉のコークスベ
   ッド上端レベル制御方法。
6. 【請求項６】 炉中心部に鉄屑を大径のコークスと混合
   して装入し、炉周辺部にダスト塊成鉱を小径のコークス
   と混合して装入することを特徴とする請求項１から５の
   いずれかに記載のダスト還元処理炉のコークスベッド上
   端レベル制御方法。