JP2009256746A - 回転炉床炉の加熱燃焼領域の炉温調整方法および回転炉床炉 - Google Patents

Abstract

【課題】回転炉床炉の加熱燃焼領域での被処理材の爆裂や脆化を防止するとともに、被処理材を均一加熱することができる、回転炉床炉の加熱燃焼領域の炉温調整方法および回転炉床炉を提供する。
【解決手段】回転炉床炉１に装入された被処理物を加熱燃焼領域６および還元燃焼領域７で加熱、還元して還元鉄を製造する回転炉床炉の炉温調整方法において、回転炉床炉から排出される排ガスを冷却し、集塵機にて除塵した排ガス（温度：１５０℃〜２５０℃、酸素濃度：２容量％〜１０容量％）の一部を加熱燃焼領域に吹き込んで７００℃〜１１００℃で被処理物を加熱する。
【選択図】図１

Description

本発明は、鉄鉱石、製鋼ダストなどの製鉄廃棄物を原料とし、主として還元鉄を製造する回転炉床炉の加熱燃焼領域の炉温調整方法および回転炉床炉に関するものである。

製鋼ダストや粉鉱石などの製鉄廃棄物に含まれる酸化鉄を再利用するため、これらと還元剤やバインダを混練・造粒した被処理材を回転炉床炉に装入して、加熱・還元することにより還元鉄を製造することが行われている。回転炉床炉は燃料と燃焼空気を吹き込んで燃焼させることによって得られる高温の燃焼ガスと被処理材を向流させて加熱し、還元するものである（特許文献１参照）。

図２は従来の回転炉床炉設備の概略模式図である。

図２において、内壁と外壁で環状に形成された回転炉床炉１は、炉内底面を水平面で回転する回転炉床（図示せず）が設けられている。装入口４から装入された被処理材を回転炉床の回転により移動させながら加熱、還元して排出口５から排出する。炉内は、装入口側が加熱燃焼領域６となり、この領域に続いて排出口側が還元燃焼領域７となっている。

加熱燃焼領域６および還元燃焼領域７にはそれぞれにバーナ８，９が回転炉床炉１の内壁２および外壁３に設置されている。加熱燃焼領域６に装入された被処理材は、バーナ８で加熱されて還元が始まり、二酸化炭素を主成分とするガスが発生する。その後、被処理材は還元が進み、還元燃焼領域７に移動したときは一酸化炭素を主成分とする還元ガスを発生する。したがって、還元燃焼領域７ではバーナ９から供給される燃料に加えて被処理材から発生する還元ガスも燃焼用燃料となる。

回転炉床炉１は加熱燃焼領域６と還元燃焼領域７が炉内で連通状態にあるため、還元燃焼領域７で発生したガスあるいは吹き込まれたガスは、被処理材の移動に向流して加熱燃焼領域６を通って排ガス排出口１０へ排出される。

排ガス排出口１０から排出された約１３００℃の排ガスは、ボイラーで熱回収され、ボイラーの排ガスはレキュペレーターで熱交換された後、排ガス減温塔で２５０℃〜１５０℃に冷却され、バグフィルータで集じんされた後、送風機（ＩＤＦ）を経て煙突から放出される。
特開平１１−３３７２６４号公報

従来の回転炉床炉では、加熱燃焼領域が高温であり且つ酸素の燃焼により、回転炉床上に装入された被処理材が急速加熱されて爆裂したり、脆化したりしている。また、高温での急速加熱によりＮＯ_Ｘの発生が増加したり、あるいはヒートスポットの発生や燃料の未燃焼により被処理材を均一に加熱できなかったりしていた。

そこで、本発明は、回転炉床炉の加熱燃焼領域での被処理材の爆裂や脆化を防止するとともに、被処理材を均一加熱することができる、回転炉床炉の加熱燃焼領域の炉温調整方法および回転炉床炉を提供するものである。

本発明は、回転炉床に装入された被処理物を加熱燃焼領域および還元燃焼領域で加熱、還元して還元鉄を製造する回転炉床炉の炉温調整方法において、回転炉床炉から排出される排ガスを冷却し、集塵機にて除塵した排ガスの一部を加熱燃焼領域に吹き込んで７００℃〜１１００℃で被処理物を加熱することを特徴とする。

前記構成において、排ガスの温度は１５０℃〜２５０℃、酸素濃度は２容量％〜１０容量％が好ましい。

また、本発明の方法を実施する回転炉床炉は、回転炉床炉の加熱燃焼領域に、回転炉床炉から排出される排ガスを冷却し、集塵機にて除塵した排ガスを炉内に吹き込む排ガス吹き込みノズルが配設されていることを特徴とする。

本発明は回転炉床炉の排ガスを集塵機にて除塵した、低温・低酸素濃度の排ガスの一部を加熱燃焼領域に吹き込むことで、加熱燃焼領域の温度を減温調整して回転炉床上の被処理物の急速加熱による爆裂や脆化を防止することが可能となる。

また、本発明では、低酸素燃焼により緩慢燃焼させてＮＯ_Ｘを低減させることが可能となる。

また、本発明では、低酸素濃度燃焼により加熱燃焼領域でのヒートスポットの発生を防止するとともに、燃料の未燃焼分の完全燃焼させることにより、加熱燃焼領域の温度が均等化されて、被処理物を均一に加熱することが可能となる。

本発明においては、回転炉床炉から排気される高温の排ガスを熱回収し、減温し、集塵機にて除塵して得られる低温・低酸素濃度の排ガスの一部を加熱燃焼領域に吹き込むことで、以下の作用が生じる。

加熱燃焼領域の温度が高すぎることが原因で回転炉床上のペレットが急速加熱されて爆裂や脆化するが、本発明では、除塵された低温（１４０〜２５０℃）排ガスの一部を加熱燃焼領域に供給することで、加熱燃焼領域の温度を、二次燃焼するＣＯ，Ｈ_２，ＣＨ_４ガスが自己着火できる７００℃以上で、かつ被処理物の爆裂・脆化が生じない１１００℃以下の範囲に調整することができる。

加熱燃焼領域に酸素濃度の低い排ガスの一部を供給して燃料の未燃分を緩慢燃焼させることで二次燃焼の火炎温度を下げることが可能となり、ＮＯ_Ｘを低減することが可能となる。

加熱燃焼領域に低い酸素濃度（２％〜１０％０_２）の排ガスの一部、及び空気（大気）をバーナあるいは吹き込みノズルから供給して燃料未燃分を緩慢燃焼させることで火炎温度を下げ、加熱燃焼領域の局部的なヒートスポットの発生を回避することで均温化し、回転炉床上の被処理物を均一に加熱することができる。

図１は本発明の炉温調整方法を適用する回転炉床炉設備の概略模式図である。

図１に示す従来の回転炉床炉１と同様に、内壁２と外壁３で環状に形成された回転炉床炉１は、炉内底面を水平に回転する回転炉床（図示せず）が配設されている。製鋼ダストや粉鉱石などの製鉄廃棄物、還元剤、バインダを混練・造粒した被処理材（ペレット）は装入口４から回転炉床上に装入される。装入された被処理材は回転炉床の回転により移動しながら加熱、還元されて排出口５から排出される。

炉内は、装入口４の側の領域が加熱燃焼領域６となり、この加熱燃焼領域６に続いて排出口５の側の領域が還元燃焼領域７となっている。加熱燃焼領域６および還元燃焼領域７にはそれぞれにバーナ８，９が回転炉床炉の内壁２および外壁３に設置されている。さらに、加熱燃焼領域６のバーナ８には、低温で低酸素濃度の排ガスが導入される。低温で低酸素濃度の排ガスはバーナ８の間で燃焼用空気用として吹き込みノズルを設けて炉内に吹き込んでもよい。

低温で低酸素濃度の排ガスは、回転炉床炉１の排ガス排出口１０から排出された排ガスを使用する。排ガス排出口１０から排出された約１０００℃の排ガスは、ボイラーで熱回収され、ボイラーの排ガスはレキュペレーターで熱交換された後、排ガス減温塔で２５０℃〜１５０℃に冷却され、バグフィルータで集じんされた後、送風機（ＩＤＦ）を経て煙突から放出される。排ガスの酸素濃度は２〜５容積％である。煙突の手前からファン１１で取り込んだ排ガスを加熱燃焼領域６に導入する。ファン１１で取り込まれた低温で低酸素濃度の排ガスを加熱燃焼領域６の温度調節計１２の信号によりファン１１および流量調整弁１３で最適流量を調整しながら吹き込む。

加熱燃焼領域６に装入された被処理材は、バーナ８，９で加熱されて還元が始まり、二酸化炭素を主成分とするガスが発生する。その後、被処理材の還元が進み、還元燃焼領域７に移動したときは一酸化炭素を主成分とする還元ガスを発生する。したがって、還元燃焼領域７ではバーナ９から供給される燃料に加えて被処理材から発生する還元ガスも燃焼用燃料となる。

回転炉床炉１は加熱燃焼領域６と還元燃焼領域７が炉内で連通状態にあるため、還元燃焼領域７で発生したガスあるいは吹き込まれたガスは、被処理材の移動に向流して加熱燃焼領域６を通って排ガス排出口１０へ排出される。

回転炉床炉から排出される排ガスは、顕熱回収され、集塵器により浄化されて煙突より放散される。放散される排ガスのＯ_２濃度は２〜１０％になっており、また、温度が１５０〜２５０℃のため、この排ガスを回転炉床炉内の還元ゾーンに吹き込み、炉内温度を１０００℃〜１１００℃に制御することで、被処理材の温度上昇を防ぎ被処理材の爆裂や亀裂を防止することができる。また、この排ガスを還元ゾーン燃焼用バーナの燃焼用空気として使用することで、Ｏ_２濃度が低いため、燃焼温度が上昇せず、還元ゾーンの出側の炉内温度を制御することができる。

本発明の炉温調整方法を適用する回転炉床炉設備の概略模式図である。 従来の回転炉床炉設備の概略模式図である。

符号の説明

１：回転炉床炉
２：内壁
３：外壁
４：装入口
５：排出口
６：加熱燃焼領域
７：還元燃焼領域
８：バーナ
９：バーナ
１０：排ガス排出口
１１：ファン
１２：温度調節計
１３：流量調整弁

Claims (3)

1. 回転炉床上に装入された被処理物を加熱燃焼領域および還元燃焼領域を通過させて加熱、還元して還元鉄を製造する回転炉床炉の炉温調整方法において、回転炉床炉から排出される排ガスを冷却し、除塵した排ガスの一部を加熱燃焼領域に吹き込んで７００℃〜１１００℃で被処理物を加熱することを特徴とする回転炉床炉の加熱燃焼領域の炉温調整方法。
2. 加熱燃焼領域に吹き込む排ガスの温度が１５０℃〜２５０℃、酸素濃度が２容量％〜１０容量％であることを特徴とする請求項１記載の回転炉床炉の加熱燃焼領域の炉温調整方法。
3. 回転炉床上に装入された被処理物を加熱燃焼領域および還元燃焼領域を通過させて加熱、還元して還元鉄を製造する回転炉床炉において、回転炉床炉の加熱燃焼領域に、回転炉床炉から排出される排ガスを冷却し、集塵機にて除塵した排ガスを炉内に吹き込む排ガス吹き込みノズルが配設されていることを特徴とする回転炉床炉。

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