JP2002090065A - キュポラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 炭酸ガスの排出量を低減できるキュポラを提
供することである。 【解決手段】 単位発熱量当たりの炭酸ガス発生量がコ
ークスよりも少ない都市ガスを補助燃料として用い、こ
の都市ガスを羽口２の中で炉内中心に向けて配置された
燃料供給管３の先端開口３ａから噴出し、羽口２から吹
き込まれる熱風とともに、ベッドコークス層１４の中に
満遍なく侵入させて、ベッドコークス層１４内の隙間で
燃焼させ、ベッドコークス層１４の全体でコークスの燃
焼を抑制することにより、燃焼に伴う炭酸ガスの生成量
を少なくし、キュポラからの炭酸ガス排出量を低減し
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、コークスを主燃
料として鉄鋼地金を溶解するキュポラに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】旧来、鉄鋼地金を溶解するキュポラは、
コークスを燃料として用いるものが多い。このキュポラ
は、炉内の下部にベッドコークス層を形成し、このベッ
ドコークス層の部位に対向する炉壁の下部に羽口を設
け、羽口から吹き込まれる熱風（通常の空気の他に酸素
富化したものも含む。以下、まとめて熱風という。）に
よりコークスを燃焼させ、この燃焼熱で地金を溶解し
て、炉底部の出湯口から溶湯を取り出すものである。

【０００３】上記旧来のコークスを燃料とするキュポラ
は、燃焼排ガス中の粉塵が多く、その除塵のために多大
な設備投資を必要とする問題があった。この問題を回避
するためには、燃料として液体燃料や気体燃料を用いる
ことが考えられるが、このような燃料の転換は、キュポ
ラの炉体構造を根本的に異なるものとする必要があり、
さらに大きな設備投資を必要とする。

【０００４】この問題に対処するため、特開昭５１−１
３６５０４号公報には、旧来のキュポラの構造をそのま
ま利用して、液化石油ガスを補助燃料として使用し、コ
ークス比を低減したキュポラが開示されている。

【０００５】このキュポラは、図３に示すように、羽口
５１の上方の炉壁５２に液化石油ガスを燃焼させるバー
ナ５３を設置している。バーナ５３には送風機５４によ
り二次空気を供給する配管５５が接続され、この配管５
５の中にＬＰガスボンベ５６からの液化石油ガスが噴出
されるようになっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述した補助燃料を使
用する従来のキュポラは、補助燃料としての液化石油ガ
スをバーナでフレーム燃焼させるので、燃焼フレームが
到達するベッドコークス層の表層部では、コークスの燃
焼を抑制して、粉塵の発生量を減らすことができる。し
かしながら、ベッドコークス層の内部では、未燃焼の液
化石油ガスが殆ど侵入して来ないので、旧来のキュポラ
と同様にコークスが優先的に燃焼する。

【０００７】炭素の酸化反応であるコークスの燃焼で
は、炭酸ガスと一酸化炭素が生成される。一酸化炭素の
一部は、ベッドコークス層から出るときに、上記フレー
ム等で酸化されて炭酸ガスとなる。このため、この補助
燃料を使用するキュポラは、旧来のコークスのみを燃料
とするキュポラと同様に、大量の炭酸ガスを発生させ
る。

【０００８】近年、炭酸ガスは地球温暖化の元凶とさ
れ、各種産業設備や自動車等に対して、その排出量を少
なくすることが求められており、大量の炭酸ガスを発生
するキュポラについても、炭酸ガスの排出量を低減する
ことは、地球温暖化の防止に貢献する処が大きい。

【０００９】そこで、この発明の課題は、炭酸ガスの排
出量を低減できるキュポラを提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、この発明は、炉内の下部にベッドコークス層が形
成され、このベッドコークス層が形成された部位に対向
する炉壁の下部に羽口が設けられ、羽口に接続された熱
風配管から炉内へ熱風を吹き込んで、前記ベッドコーク
ス層の上方から炉内に装入される鉄鋼地金を溶解するキ
ュポラにおいて、前記羽口内または羽口に近い前記熱風
配管内に先端が開口する燃料供給管を設け、この燃料供
給管の開口から、補助燃料として気体燃料を炉内に供給
する構成を採用したものである。

【００１１】すなわち、炭化水素を主成分とし、単位発
熱量当たりの炭酸ガス発生量がコークスよりも少ない気
体燃料を補助燃料として用い、この気体燃料を羽口内ま
たは羽口に近い熱風配管内に先端が開口する燃料供給管
から供給することにより、羽口から炉内へ吹き込まれる
熱風とともに、気体燃料をベッドコークス層の中に満遍
なく侵入させて、ベッドコークス層内の隙間で燃焼さ
せ、ベッドコークス層の全体でコークスの燃焼を抑制し
て、燃焼に伴う炭酸ガスの生成量を低減した。

【００１２】前記気体燃料としては、石炭ガス、石油系
ガス、天然ガス等や、これらを混合したものを使用する
ことができ、これらはいずれもメタンガス等の炭化水素
を主成分とし、燃焼に伴って水素ガスや一酸化炭素等の
還元性ガスを発生するので、ベッドコークス層を滴下す
る溶湯の酸化を抑制する冶金的な付帯効果も期待でき
る。

【００１３】前記燃料供給管の先端を羽口内または羽口
に近い熱風配管内に開口させたのは、燃料供給管の先端
部が高温の燃焼ガスに曝されて耐久寿命が短くなるのを
防止するためである。また、燃料供給管をこれらの部位
で開口させることにより、炉壁に別途の開口を開ける必
要がなく、炉の構造もシンプルなものとすることができ
る。

【００１４】前記燃料供給管の先端開口を炉内中心に向
け、前記気体燃料を加圧してこの先端開口から噴出させ
ることにより、気体燃料をより満遍なくベッドコークス
層の中に侵入させることができる。

【００１５】前記燃料供給管から供給する気体燃料を都
市ガスとすることにより、都市ガスは供給元のガス会社
で予め加圧されて供給されるので、別途の気体燃料の加
圧手段を設けることなく、加圧された都市ガスを配管か
らそのまま前記燃料供給管に導くことができる。

【００１６】上記各キュポラは、炉壁が鉄皮で形成さ
れ、外部水冷されるものに適用すると好適である。すな
わち、鉄皮のみで形成された炉壁は、開口を設けるとそ
の周囲の養生が難しいので、前記燃料供給管の開口を羽
口内に設けることにより、この難しい養生を不要とする
ことができる。

【００１７】前記ベッドコークス層が形成された部位の
上部に対向する炉壁に、二次空気の供給口を設けること
により、ベッドコークス層の上部に生じる還元帯での燃
焼効率を高めて、ベッドコークス層の上の地金の溶解帯
をより高温化、かつ広域化し、キュポラの溶解能力を向
上させることができる。また、この二次空気の量を調節
することにより、前記気体燃料の燃焼域を制御し、各溶
解作業に応じた最適な加熱形態を追求することもでき
る。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づき、この発明の
実施形態を説明する。図１は、キュポラの実施形態を示
す。このキュポラは鉄鋼地金を溶解するものであり、鉄
皮で形成された竪型円筒状の炉壁１の下部に熱風を吹き
込む羽口２が放射状に設けられ、各羽口２の中に、補助
燃料としての都市ガスを供給する燃料供給管３が導入さ
れており、炉壁１の上部には燃焼排ガスの排気口４が設
けられている。溶解材料である地金と主燃料であるコー
クスは、炉頂部の蓋５を開けて装入され、溶解された溶
湯は、耐火物で形成された炉底部６の出湯口７から排出
される。

【００１９】前記炉壁１は、冷却水を供給する配管８に
接続され、炉体を囲んで配設された枝配管９から噴射さ
れる冷却水により外部冷却される。また、各羽口２は、
炉体を囲む環状の熱風配管１０に枝配管１１を介して接
続されている。図示は省略するが、排気口４はダクトに
より集塵機に接続されており、排気口４から排出される
燃焼排ガスは、熱風配管１０へ供給されるフレッシュエ
アと、後述する二次空気との熱交換用に使用される。

【００２０】前記出湯口７から排出される溶湯は、スラ
グと一緒にスラグ分離炉１２に流入し、流入した溶湯の
液面に浮かぶ比重の軽いスラグは、このスラグ分離炉１
２に設けられたスラグ排出口（図示省略）からオーバフ
ローして分離除去され、溶湯のみがスラグ分離炉１２の
底部に設けられた溶湯取出口１３から外部に取り出され
る。

【００２１】図２に示すように、キュポラ内の下部には
ベッドコークス層１４が形成され、このベッドコークス
層１４の上に地金１５と追込めコークス１６が交互に装
填されており、ベッドコークス層１４の下に滴下する溶
解した地金１５は、溶湯となって前記出湯口７からスラ
グ分離炉１２に流入する。

【００２２】前記各羽口２はこのベッドコークス層１５
の下部に対向する炉壁１に設けられ、燃料供給管３は、
各羽口２の中で先端の開口３ａを炉内中心に向けて配置
され、ガス配管１８から加圧供給される都市ガスをベッ
ドコークス層１４に向けて噴出する。したがって、開口
３ａから噴出する都市ガスを、羽口２から吹き込まれる
熱風とともにベッドコークス層１４の中に満遍なく侵入
させて、ベッドコークス層１４内の隙間で燃焼させ、ベ
ッドコークス層１４の全体でコークスの燃焼を抑制する
ように制御できる。なお、燃料供給管３の開口３ａは、
熱風配管１０の枝配管１１内で、羽口２からもっと後退
させた位置に設けてもよい。

【００２３】前記ベッドコークス層１４の上部に対向す
る炉壁１には、二次空気の供給口１９が、羽口２と同様
に放射状に設けられている。この二次空気の供給は、ベ
ッドコークス層１４の上部に生じる還元帯での燃焼効率
を高めて、ベッドコークス層１４の上の地金１５が装填
された溶解帯をより高温化、かつ広域化して、キュポラ
の溶解能力を向上させるためのものである。

【００２４】

【実施例】上述したキュポラのコークス比を、従来の補
助燃料を使用しない場合の３／４として、残りの１／４
の必要熱量を補助燃料の都市ガスで置換し、溶解作業を
行った。また、比較例として、コークスのみを燃料とし
た溶解も行った。なお、キュポラの容量は６トンであ
り、比較例のコークス比は１１％とした。

【００２５】この結果、単位時間当たりの炭酸ガス排出
量が、補助燃料として都市ガスを使用した実施例では１
９２２ｋｇ、コークスのみを燃料とした比較例では２１
８０ｋｇとなり、炭酸ガスの排出量を、比較例の場合よ
にも約１２％低減することができた。

【００２６】

【発明の効果】以上のように、この発明のキュポラは、
単位発熱量当たりの炭酸ガス発生量がコークスよりも少
ない気体燃料を補助燃料として用い、この気体燃料を羽
口内または羽口に近い熱風配管内に先端が開口する燃料
供給管から供給するようにしたので、羽口から吹き込ま
れる熱風とともに、気体燃料をベッドコークス層の中に
満遍なく侵入させて、ベッドコークス層内の隙間で燃焼
させ、ベッドコークス層の全体でコークスの燃焼を抑制
して、燃焼に伴う炭酸ガスの生成量を少なくし、キュポ
ラからの炭酸ガス排出量を低減することができる。

【００２７】前記燃料供給管の先端開口を炉内中心に向
け、気体燃料を加圧してこの先端開口から噴出させるこ
とにより、気体燃料をより満遍なくベッドコークス層の
中に侵入させ、炭酸ガス排出量をさらに低減することが
できる。

【００２８】前記燃料供給管から供給する気体燃料を都
市ガスとすることにより、都市ガスは供給元のガス会社
で予め加圧されて供給されるので、別途の気体燃料の加
圧手段を設けることなく、加圧された都市ガスを配管か
らそのまま前記燃料供給管に導くことができる。

【００２９】前記ベッドコークス層が形成された部位の
上部に対向する炉壁に、二次空気の供給口を設けること
により、ベッドコークス層の上部に生じる還元帯での燃
焼効率を高めて、ベッドコークス層の上の地金の溶解帯
をより高温化、かつ広域化し、キュポラの溶解能力を向
上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】キュポラの実施形態を示す縦断面図

【図２】図１の要部を拡大して示す縦断面図

【図３】従来のキュポラを示す縦断面図

【符号の説明】

１ 炉壁 ２ 羽口 ３ 燃料供給管 ３ａ 開口 ４ 排気口 ５ 蓋 ６ 炉底部 ７ 出湯口 ８ 配管 ９ 枝配管 １０ 配管 １１ 枝配管 １２ スラグ分離炉 １３ 溶湯取出口 １４ ベッドコークス層 １５ 地金 １６ 追込めコークス １８ ガス配管 １９ 供給口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 栗田 重人 大阪市西区北堀江１丁目12番19号 株式会 社栗本鐵工所内 (72)発明者 牟▲禮▼ 真太郎 大阪市西区北堀江１丁目12番19号 株式会 社栗本鐵工所内 (72)発明者 清水 行男 大阪市中央区平野町四丁目１番２号 大阪 瓦斯株式会社内 (72)発明者 藤井 岳 大阪市中央区平野町四丁目１番２号 大阪 瓦斯株式会社内 (72)発明者 末安 兼之 大阪市中央区平野町四丁目１番２号 大阪 瓦斯株式会社内 (72)発明者 杉本 長治 大阪市中央区平野町四丁目１番２号 大阪 瓦斯株式会社内 Ｆターム(参考） 4K045 AA02 BA02 GB11 GB16 MA02

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 炉内の下部にベッドコークス層が形成さ
   れ、このベッドコークス層が形成された部位に対向する
   炉壁の下部に羽口が設けられ、羽口に接続された熱風配
   管から炉内へ熱風を吹き込んで、前記ベッドコークス層
   の上方から炉内に装入される鉄鋼地金を溶解するキュポ
   ラにおいて、前記羽口内または羽口に近い前記熱風配管
   内に先端が開口する燃料供給管を設け、この燃料供給管
   の開口から、補助燃料として気体燃料を炉内に供給する
   ようにしたことを特徴とするキュポラ。
2. 【請求項２】 前記燃料供給管の先端開口を炉内中心に
   向け、前記気体燃料を加圧してこの先端開口から噴出さ
   せるようにした請求項１に記載のキュポラ。
3. 【請求項３】 前記燃料供給管から供給する気体燃料が
   都市ガスである請求項１または２に記載のキュポラ。
4. 【請求項４】 前記炉壁が鉄皮で形成され、外部水冷さ
   れるものである請求項１乃至３のいずれかに記載のキュ
   ポラ。
5. 【請求項５】 前記ベッドコークス層が形成された部位
   の上部に対向する炉壁に、二次空気の供給口を設けた請
   求項１乃至４のいずれかに記載のキュポラ。