JP2010002179A - 還元鉄製造設備の排ガス処理装置およびその操業方法 - Google Patents

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大吾 宮田
Hirotoku Naka
広徳 仲
Tsutomu Yamazaki
強 山崎
Akira Nobemoto
明 延本
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Abstract

【課題】排ガス吸引ダクトの閉塞および内張耐火物の損傷を防止することができる還元鉄製造設備の排ガス処理装置およびその操業方法を提供する。
【解決手段】製鉄工程で発生する鉄酸化物と炭材とを混合した塊成物を還元する還元鉄製造設備から排出される飛散ダスト中のＴFeが１８〜５５％、該飛散ダストの温度が１１００℃以上である排ガス処理装置において、前記排ガスを吸引する排ガス吸引ダクトの前段に、該排ガス中に冷却媒体を供給する冷却媒体供給装置を設置することを特徴とする還元鉄製造設備の排ガス処理装置およびその操業方法。
【選択図】 図４

Description

本発明は、製鉄工程で発生するダストやスラッジなどの鉄酸化物と炭材とを混合した塊成物を還元する還元鉄製造設備の排ガス処理装置およびその操業方法に関する。
製鉄工程で発生するダストやスラッジなどの鉄酸化物と炭材とを混合した塊成物を還元する還元鉄製造設備の排ガス処理については従来から種々の提案がなされている。
例えば、特開２００１−３３１７３号公報には、回転床を有する酸化金属の還元炉から発生する排ガスの経路に、付着ダスト除去装置を有する廃熱ボイラー、水散布もしくは空気弁導入による排ガス冷却機、付着ダスト除去装置を有する熱交換器、および、集塵機を、前記の順の設置してあり、排ガス流量と複数の部位の排ガス温度の測定値を制御パラメータとして、前記の排ガス冷却機を用いて、排ガス経路に導入する冷媒の流量を調整することにより、排ガスの冷却および集塵を効率的に行い、また、亜鉛、鉛、塩素等の揮発不純物による排ガスダスト経路の閉塞と壁の腐食、および、集塵機の酸腐食やフィルターの焼損等を防止する排ガス処理設備が開示されている。
しかし、この特開２００１−３３１７３号公報は、排ガス流量と温度が廃熱回収を効率的に行うための適正な値になるように冷媒の流量を調整して、亜鉛系ダストなどの二次ダストによる排ガスダスト経路の閉塞と壁の腐食、および、集塵機の酸腐食やフィルターの焼損等を防止するものであり、本発明が課題としている、酸化鉄系のダストによる排ガス吸引ダクトにおける閉塞や耐火物の損傷を防止することができないという問題点があった。
特開２００１−３３１７３号公報
本発明は、前述のような従来技術の問題点を解決し、排ガス吸引ダクトの閉塞および内張耐火物の損傷を防止することができる還元鉄製造設備の排ガス処理装置およびその操業方法を提供することを課題とする。
本発明は、前述の課題を解決するために、排ガス吸引ダクトの前段に、該排ガス中に冷却媒体を供給する冷却媒体供給装置を設置することにより、排ガス吸引ダクトの閉塞および内張耐火物の損傷を防止することができる還元鉄製造設備の排ガス処理装置およびその操業方法を提供するものであり、その要旨とするところは特許請求の範囲に記載した通りの下記内容である。
（１）製鉄工程で発生する鉄酸化物と炭材とを混合した塊成物を還元する還元鉄製造設備から排出される飛散ダスト中のＴFeが１８〜５５％、該飛散ダストの温度が１１００℃以上である排ガス処理装置において、
前記排ガスを吸引する排ガス吸引ダクトの前段に、該排ガス中に冷却媒体を供給する冷却媒体供給装置を設置することを特徴とする還元鉄製造設備の排ガス処理装置。
（２）前記冷却媒体が、不活性ガス、気水状態の水、空気のいずれか１種以上であることを特徴とする（１）に記載の還元鉄製造設備の排ガス処理装置。
（３）（１）または（２）に記載の還元鉄製造設備の排ガス装置の操業方法であって、前記排ガス吸引ダクト内の排ガス温度を９００℃〜１１００℃とすることを特徴とする還元鉄製造設備の排ガス処理装置の操業方法。
本発明によれば、排ガス吸引ダクトの前段に、該排ガス中に冷却媒体を供給する冷却媒体供給装置を設置することにより、排ガス吸引ダクトの閉塞および内張耐火物の損傷を防止することができる還元鉄製造設備の排ガス処理装置およびその操業方法を提供することができ、産業上有用な著しい効果を奏する。
飛散ダストの軟化・溶融温度を示す図である。 CaO-SiO2-FeO三元系状態図である。 亜鉛系の二次ダストの示差熱分析結果を示す図である。 本発明における還元鉄製造設備の排ガス処理装置の実施例を示す図である。 回収ダストの鉄分変化を示す図である。 本発明が対象とする還元鉄製造設備の排ガス処理フローを例示する図である。
本発明の実施形態について、図１乃至図６を用いて詳細に説明する。
図６は、本発明が対象とする還元鉄製造設備の排ガス処理フローを例示する図である。
製鉄工程で発生するダストやスラッジなどの鉄酸化物と炭材とを混合して塊成物とし、例えば回転炉床炉にて還元する還元鉄製造設備の排ガスは、図６に示すように、排ガス吸引ダクトを通じて、冷却器に導入され冷却される。
冷却器として一次冷却器、熱交換器、および、二次冷却器を構成しても何ら差し支えない。冷却された排ガスは、冷却器および次のバグフィルター式集塵装置にてダストを回収した後に大気に排出される。
本発明は、この排ガス吸引ダクトの閉塞内張耐火物の損傷を防止することができる還元鉄製造設備の排ガス処理装置およびその操業方法を提供するものである。
図４は、本発明における還元鉄製造設備の排ガス処理装置の実施例を示す図であり、図４の左側が比較例を示し、右側が本発明例を示す。
まず、図４の左側の比較例では、回転炉床炉から吸引された排ガスの温度は、例えば１３００℃程度の比較的高温であり、図４に網目模様で示すように、酸化鉄系の飛散ダストが溶融して排ガス吸引ダクトの内壁に固着して、排ガス吸引ダクトの入り口部分を閉塞するうえ、ダストと排ガス流体が衝突して排ガス吸引ダクトの内張耐火物の損傷が起こり、修繕時間の確保およびダクト閉塞に伴なう排ガス吸引能力の低下により、大きな生産障害要因となっていた。
一方、図４の右側の本発明例では、排ガス吸引ダクトの前段に冷媒供給装置を設置しており、回転炉床炉と排ガス吸引ダクトの接続部から冷却媒体を供給することにより、排ガス温度を従来に比べて低く調整して、飛散ダストの溶融・固着を抑制し、ダクトの閉塞と内張耐火物の損傷を防止することができる。
本発明においては、冷却媒体の種類は問わないが、冷却能力および入手の容易性から、例えば窒素ガスなどの不活性ガス、気水状態の水、安価な空気のいずれか１種以上とすることが好ましい。不活性ガスを用いることにより、排ガス中に含まれる可燃ガスの燃焼反応を生じさせることなく効率的に排ガスを冷却することができ、また、冷媒として気水状態の水を用いることにより、蒸発潜熱により効率的に排ガスを冷却することができる。
また、前記排ガス吸引ダクト内の排ガス温度は９００℃〜１１００℃とすることが好ましい。その理由は、９００℃未満では亜鉛系二次ダストが排ガス吸引ダクトの内壁に固着し易く、また、１１００℃を超えると飛散ダストが溶融を開始するからである。
図１は、飛散ダストの軟化・溶融温度を示す図である。
図１の横軸は、ダスト中のTotal Fe(%)を示し、縦軸は飛散ダストの軟化・溶融温度（℃）を示す。
ここに、飛散ダストとは、回転炉床炉内で飛散し、排ガス吸引ダクトに吸引される酸化鉄系ダストをいう。
図１に示すように、ダスト中のFe（%）が上昇するとともに軟化・溶融温度が１２００℃まで低下しており、１２００℃前後では飛散ダストは軟化・溶融状態にあることがわかる。
図２は、CaO-SiO2-FeO三元系状態図である。
図２から、１１００℃前後で状態図が変化しており、飛散ダストが溶融する可能性のある最低温度は１１００℃前後と推定される。
図３は、転炉系ダストを還元処理したときに発生する亜鉛系の二次ダストの示差熱分析結果例を示す図である。
図３の横軸は、温度（℃）を示し、縦軸は起電力（μV）を示す。
図３より、亜鉛系の二次ダストは４２９℃および８７８℃で状態変化を起こすと推定される。そのため、ダクト内で亜鉛系の二次ダストの付着を防止するためには、排ガス温度を４００℃以下あるいは９００℃以上に調整することが好ましい。
従って、排ガス吸引ダクト内の排ガス温度を９００℃〜１１００℃とすることにより、酸化鉄系のダストの排ガス吸引ダクトの内壁への付着防止に加えて、亜鉛系の二次ダストの付着防止も実現することができる。
図５は、回収ダストの鉄分変化を示す図である。
図５の実施前は比較例を示し、実施後は本発明例を示す。
図５より、本発明によれば、排ガス吸引ダクト以降で回収されるダスト中の鉄分濃度が１１．１％となり、比較例の２．３％に比べて著しく増加している。
この結果は、比較例において排ガス吸引ダクト内に捕捉されていた酸化鉄主体の飛散ダストが、本発明例では、排ガス吸引ダクト内に捕捉されずに、後段のダスト内に混入していることを意味しており、本発明により、排ガス吸引ダクト内の閉塞と内張耐火物の損傷を防止することができることが確認された。

Claims (3)

  1. 製鉄工程で発生する鉄酸化物と炭材とを混合した塊成物を還元する還元鉄製造設備から排出される飛散ダスト中のＴFeが１８〜５５％、該飛散ダストの温度が１１００℃以上である排ガス処理装置において、
    前記排ガスを吸引する排ガス吸引ダクトの前段に、該排ガス中に冷却媒体を供給する冷却媒体供給装置を設置することを特徴とする還元鉄製造設備の排ガス処理装置。
  2. 前記冷却媒体が、不活性ガス、気水状態の水、空気のいずれか１ 種以上であることを特徴とする請求項１に記載の還元鉄製造設備の排ガス処理装置。
  3. 請求項１または請求項２に記載の還元鉄製造設備の排ガス装置の操業方法であって、前記排ガス吸引ダクト内の排ガス温度を９００ ℃ 〜１１００℃ とすることを特徴とする還元鉄製造設備の排ガス処理装置の操業方法。
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