JP2013002724A

JP2013002724A - 廃熱回収設備、廃熱回収方法、および焼結機システム

Info

Publication number: JP2013002724A
Application number: JP2011133963A
Authority: JP
Inventors: Seiji Fushikawa; 清司伏川; Takeshi Sekiguchi; 関口　　毅
Original assignee: JP Steel Plantech Co
Current assignee: JP Steel Plantech Co
Priority date: 2011-06-16
Filing date: 2011-06-16
Publication date: 2013-01-07
Anticipated expiration: 2031-06-16
Also published as: JP5755042B2

Abstract

【課題】廃熱回収する際に用いる除塵器としてブローダウン方式を用いる場合に、除塵器の集塵ホッパより抜き出されたブローダウン排ガスの顕熱を有効に利用することができる、焼結機システムに用いる廃熱回収設備を提供すること。
【解決手段】焼結機システム１の焼結鉱冷却装置３に用いられる廃熱回収設備４は、焼結鉱冷却装置３の前半部分から発生した高温の排ガスが導かれる排気ダクト４３と、排気ダクト４３に設けられた慣性力除塵器または遠心力除塵器からなるブローダウン方式の除塵器４４と、除塵器４４で除塵された排ガスの廃熱を回収するボイラ４５と、除塵器４４の下部に設けられた集塵ホッパ４４ａから抜き出した顕熱を有するブローダウン排ガスを焼結機２の点火炉１２へ導く熱供給ダクト４７と熱供給ダクト４７に設けられた集塵装置４８およびファン４９とを有し、ブローダウン排ガスを点火炉１２の燃焼空気または燃料の予熱空気として利用する。
【選択図】図１

Description

本発明は、高炉原料として用いる焼結鉱を製造する焼結機システムに用いる廃熱回収設備、廃熱回収方法、および焼結機システムに関する。

高炉原料として用いる焼結鉱を製造する焼結機は、循環移動するパレット上に焼結原料を装入し焼結原料層を形成し、前段部に設けられた点火炉にて焼結原料層中の炭材に点火し、空気を吸引しつつ炭材を燃焼させて、その際の燃焼熱によって焼結原料を焼結する。そして、得られた焼結鉱は、クラッシャーで粉砕された後、焼結鉱冷却装置の循環移動するパレット上に装入され、その間に空気が吹き付けられることにより冷却される。このような焼結機および焼結鉱冷却装置により焼結機システムを構成している。

ところで、冷却装置に装入された当初の焼結鉱は６００〜７００℃という高温であり、多大なエネルギーを有するため、その廃熱を回収することが行われている。例えば、冷却装置の前半部分から排出される高温の排ガスを、比較的簡易な除塵器にて後段の設備に影響が出ない程度に除塵した後、ボイラにて熱回収を行い、後段の集塵装置にて、大気へ放出可能なダスト濃度に除塵した後、大気に放出する技術（例えば、非特許文献１）や、冷却装置の前半部分から排出される高温の排ガスを簡易除塵器で簡易除塵した後、ボイラにて熱回収を行い、熱回収により温度の下がった排ガスを冷却装置の前半部分の冷却用ガスとして循環再利用する技術（例えば、特許文献１）が知られている。

このような廃熱回収設備に用いられる除塵器としては、ルーバー形に代表される慣性力除塵器や、サイクロンに代表される遠心力除塵器が多用されており、これらの除塵器では、除塵効率向上の目的で、下部の集塵ホッパよりガスの一部を抜き出すブローダウン方式が多く利用されている（例えば、特許文献２）。この集塵ホッパより抜き出されたブローダウン排ガスは、ダストを大量に含んでいるため、そのままでは使用することができず、既存の集塵系に合流させ、大気へ放出するか、別途高性能の集塵装置で除塵した後にボイラ通過後のガスへ戻す等の対策が採られている。

特開昭５３−１８０４１号公報特開昭５７−１７４６８７号公報

第３版鉄鋼便覧第II巻製鉄・製鋼（１９８０年発行）ｐ．９４−１０４

ところで、除塵器の下部の集塵ホッパより抜き出されたブローダウン排ガスは約４００℃であり顕熱を有しているが、上述したように既存の集塵系に合流させて、大気へ放出するか、または別途高性能の集塵装置で除塵した後にボイラ通過後のガスへ戻す場合には、下部ホッパより抜き出されたブローダウン排ガスの顕熱が有効に利用されていない。

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、廃熱回収する際に用いる除塵器としてブローダウン方式を用いる場合に、除塵器の集塵ホッパより抜き出されたブローダウン排ガスの顕熱を有効に利用することができる、焼結機システムに用いる廃熱回収設備、廃熱回収方法、および焼結機システムを提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明の第１の観点では、無端移動式のパレット上に焼結原料を装入し、点火炉にて焼結原料に点火した後、前記パレットを移動させながらパレットに沿って複数配置された風箱を介して焼結原料に空気を供給することにより焼結原料中の炭材を燃焼させてその燃焼熱で焼結させ焼結鉱を製造する焼結機と、無端移動式のパレット上に焼結機で焼結されて粉砕された焼結鉱を装入し、前記パレットを移動させながら焼結鉱に冷却空気を供給して焼結鉱を冷却させる焼結鉱冷却装置とを有する焼結機システムにおいて発生する高温の排ガスから廃熱を回収する廃熱回収設備であって、高温の排ガスが導かれる排気ダクトと、前記排気ダクトに設けられた慣性力除塵器または遠心力除塵器からなるブローダウン方式の除塵器と、前記排気ダクトの前記除塵器の下流側に設けられ、前記除塵器で除塵された排ガスの廃熱を回収するボイラと、前記除塵器の下部に設けられた集塵ホッパから抜き出した顕熱を有するブローダウン排ガスを前記焼結機の前記点火炉へ導く熱供給ダクトと、前記熱供給ダクト内で前記ブローダウン排ガスの前記点火炉へ向かう流れを形成するファンと、前記熱供給ダクトに設けられた集塵装置とを有し、前記ブローダウン排ガスを、前記点火炉の燃焼空気および／または燃料の予熱空気として利用することを特徴とする廃熱回収設備を提供する。

上記第１の観点において、前記廃熱回収設備として、前記焼結鉱冷却装置の前半部分の高温の排ガスから廃熱を回収するものを挙げることができる。この場合に、前記排気ダクトは、前記ボイラにより廃熱が回収されて冷却された排ガスを、前記焼結鉱冷却装置の前半部分に戻すように構成され、前記排気ダクトにはファンが設けられ、このファンにより排ガスを循環させるものであってもよいし、前記排気ダクトは、前記ボイラにより廃熱が回収されて冷却された排ガスを、前記焼結機に供給するものであってもよい。後者の場合は、前記ボイラにより廃熱が回収されて冷却された排ガスを、前記焼結機の後半部分に供給してもよいし、前半部分に供給してもよい。また、廃熱回収設備として、前記焼結機の高温の排ガスから廃熱を回収するものを挙げることができる。

本発明の第２の観点では、無端移動式のパレット上に焼結原料を装入し、点火炉にて焼結原料に点火した後、前記パレットを移動させながらパレットに沿って複数配置された風箱を介して焼結原料に空気を供給することにより焼結原料中の炭材を燃焼させてその燃焼熱で焼結させ焼結鉱を製造する焼結機と、無端移動式のパレット上に焼結機で焼結されて粉砕された焼結鉱を装入し、前記パレットを移動させながら焼結鉱に冷却空気を供給して焼結鉱を冷却させる焼結鉱冷却装置とを有する焼結機システムにおいて発生する高温の排ガスから廃熱を回収する、廃熱回収方法であって、高温の排ガスを排気ダクトに導き、慣性力除塵器または遠心力除塵器からなるブローダウン方式の除塵器で排ガスを除塵した後、ボイラにより排ガスの廃熱を蒸気として回収し、前記除塵器の下部に設けられた集塵ホッパから抜き出した顕熱を有するブローダウン排ガスを前記焼結機の前記点火炉へ導き、前記点火炉の燃焼空気および／または燃料の予熱空気として利用することを特徴とする廃熱回収方法を提供する。

上記第２の観点において、廃熱回収方法として、前記焼結鉱冷却装置の前半部分の高温の排ガスから廃熱を回収するものを挙げることができる。この場合に、前記焼結鉱冷却装置の前半部分の高温の排ガスから廃熱を回収した後の冷却された排ガスを前記焼結鉱冷却装置の前半部分に戻して循環させてもよいし、前記焼結鉱冷却装置の前半部分の高温の排ガスから廃熱を回収した後の冷却された排ガスを前記焼結機に供給するようにしてもよい。後者の場合は、廃熱を回収した後の冷却された排ガスを、前記焼結機の後半部分に供給してもよいし、前半部分に供給してもよい。また、廃熱回収方法として、前記焼結機の高温の排ガスから廃熱を回収するものを挙げることができる。

本発明の第３の観点では、無端移動式のパレット上に焼結原料を装入し、点火炉にて焼結原料に点火した後、前記パレットを移動させながらパレットに沿って複数配置された風箱を介して焼結原料に空気を供給することにより焼結原料中の炭材を燃焼させてその燃焼熱で焼結させ焼結鉱を製造する焼結機と、無端移動式のパレット上に焼結機で焼結されて粉砕された焼結鉱を装入し、前記パレットを移動させながら焼結鉱に冷却空気を供給して焼結鉱を冷却させる焼結鉱冷却装置と、焼結鉱冷却装置の前半部分の高温の排ガスから廃熱を回収する、焼結鉱冷却装置の廃熱回収設備とを有する焼結機システムであって、前記廃熱回収設備は、前記焼結鉱冷却装置の前半部分から発生した高温の排ガスが導かれる排気ダクトと、前記排気ダクトに設けられた慣性力除塵器または遠心力除塵器からなるブローダウン方式の除塵器と、前記排気ダクトの前記除塵器の下流側に設けられ、前記除塵器で除塵された排ガスの廃熱を回収するボイラと、前記除塵器の下部に設けられた集塵ホッパから抜き出した顕熱を有するブローダウン排ガスを前記焼結機の前記点火炉へ導く熱供給ダクトと、前記熱供給ダクト内で前記ブローダウン排ガスの前記点火炉へ向かう流れを形成するファンと、前記熱供給ダクトに設けられた集塵装置とを有し、前記ブローダウン排ガスを、前記点火炉の燃焼空気および／または燃料の予熱空気として利用することを特徴とする焼結機システムを提供する。

上記第３の観点において、前記焼結機の高温の排ガスから廃熱を回収する焼結機廃熱回収設備をさらに有し、前記焼結機廃熱回収設備が、前記焼結機から発生した高温の排ガスが導かれる排気ダクトと、前記排気ダクトに設けられた慣性力除塵器または遠心力除塵器からなるブローダウン方式の除塵器と、前記排気ダクトの前記除塵器の下流側に設けられ、前記除塵器で除塵された排ガスの廃熱を回収するボイラと、前記除塵器の下部に設けられた集塵ホッパから抜き出した顕熱を有するブローダウン排ガスを前記焼結機の前記点火炉へ導く熱供給ダクトと、前記熱供給ダクト内で前記ブローダウン排ガスの前記点火炉へ向かう流れを形成するファンと、前記熱供給ダクトに設けられた集塵装置とを有し、前記ブローダウン排ガスを、前記点火炉の燃焼空気および／または燃料の予熱空気として利用するものであることが好ましい。

また、前記廃熱回収設備の前記排気ダクトは、前記ボイラにより廃熱が回収されて冷却された排ガスを、前記焼結鉱冷却装置の前半部分に戻すように構成され、前記排気ダクトにはファンが設けられ、このファンにより排ガスを循環させるように構成することができる。また、前記廃熱回収設備の前記排気ダクトは、前記ボイラにより廃熱が回収されて冷却された排ガスを、前記焼結機に供給する構成であってもよい。この場合に、前記排気ダクトは、前記ボイラにより廃熱が回収されて冷却された排ガスを、前記焼結機の後半部分に供給するものであっても、前半部分に供給されるものであってもよい。

本発明によれば、廃熱回収する際に用いる除塵器としてブローダウン方式を用いる場合に、除塵器の下部に設けられた集塵ホッパより抜き出された顕熱を有するブローダウン排ガスを点火炉へ導いて、点火炉の燃焼空気および／または燃料の予熱空気として利用するので、ブローダウン排ガスの顕熱を有効に利用することができる。

本発明の第１の実施形態に係る焼結機システムを示す概略構成図である。本発明の第２の実施形態に係る焼結機システムを示す概略構成図である。本発明の第３の実施形態に係る焼結機システムを示す概略構成図である。本発明の第４の実施形態に係る焼結機システムを示す概略構成図である。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。

＜第１の実施形態＞
まず、第１の実施形態について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る焼結機システムを示す概略構成図である。

焼結機システム１は、焼結原料を焼結する焼結機２と、焼結機２で製造された焼結鉱を冷却する焼結鉱冷却装置３と、焼結鉱冷却装置３の前半部分から排出される排ガスの熱を回収する廃熱回収設備４とを有する。

焼結機２は、下方吸引式無端移動型のものであり、無端移動式のパレット１１を有しており、そのパレット１１上に、装入システム（図示せず）により焼結原料が装入され、焼結原料層１３が形成されるようになっている。焼結原料としては、粉鉄鉱石に、ＣａＯやＳｉＯ_２等を含む副原料、炭材等を混合・造粒して得られた擬似粒子を用いる。

パレット１１の移動経路の上方には点火炉１２が設けられており、パレット１１上の焼結原料（擬似粒子）がその点火炉１２を通過する際に点火されて原料層１３の焼結が開始される。

パレット１１の直下には、パレット１１の進行方向に沿って、複数のウインドボックス（風箱）１５が配列されており、各ウインドボックス１５にはダクト１６が接続されている。これにより、焼結原料層１３の上方の空気がウインドボックス１５およびダクト１６により焼結原料層１３を通過して吸引され、吸引された空気により炭材が燃焼し、その燃焼熱により焼結原料が焼結される。

ダクト１６は、水平に配置された主排ガスダクト１７に接続されている。主排ガスダクト１７には、集塵装置１８、排風機１９、煙突２０が設けられており、排風機１９により焼結原料層１３の上方から吸引されたダストを含む空気が、ウインドボックス１５、ダクト１６を経て主排ガスダクト１７に吸引されて集塵装置１８に至り、ダストを取り除かれた排ガスが煙突２０から排出される。

パレット１１の出口側には、クラッシャー２１が設けられており、このクラッシャー２１によりパレット１１から落下した焼結鉱を粉砕する。クラッシャー２１の下方には粉砕された焼結鉱のうち微粉をカットするスクリーン２２が設けられており、スクリーン２２上に残存した焼結鉱が焼結鉱冷却装置３に供給される。

クラッシャー２１には、排ガスダクト２３が接続されている。排ガスダクト２３には、集塵装置２４、排風機２５、煙突２６が設けられており、排風機２５により、クラッシャー２１内からの排ガスが排ガスダクト２３に吸引されて集塵装置２４に至り、ダストを取り除かれた排ガスが煙突２６から排出される。

上記焼結鉱冷却装置３は、無端移動式のパレット３１を有しており、そのパレット３１上に、焼結機２からの粉砕された焼結鉱３３がシュート３２により装入され焼結鉱３３の層が形成されるようになっている。

パレット３１の直下には、パレット３１の進行方向に沿って、複数のウインドボックス（風箱）３５が配列されており、各ウインドボックス３５には送風ダクト３６が接続されている。送風ダクト３６は複数のゾーンに分かれており、最も上流側のゾーンは、後で説明するように、上記廃熱回収設備４からの排ガスが循環供給されるようになっており、他のゾーンには冷却ファン３７が接続されている。そして、廃熱回収設備４からの排ガス、および、冷却ファン３７からの冷却空気が、送風ダクト３６およびウインドボックス３５を介してパレット３１上の焼結鉱３３に送られ、焼結鉱３３が冷却されるようになっている。パレット３１の出口側にはコンベア（図示せず）が設けられており、１００℃以下程度まで冷却された焼結鉱がパレット３１からコンベアへ排出され、高炉へ搬送される。

上記廃熱回収設備４は、焼結機２から排出された６００〜７００℃という高温の焼結鉱３３に、焼結鉱冷却装置３において冷却のための空気を供給した際に発生する高温の排ガスから廃熱を回収するためのものであり、焼結鉱冷却装置３の前半部分におけるパレット３１移動経路の上方に設けられたフード４１と、フード４１と送風ダクト３６の最上流側のゾーンとを繋ぐ循環排気ダクト４３と、循環排気ダクト４３に設けられた慣性力除塵器または遠心力除塵器からなるブローダウン方式の比較的簡易な構造を有する除塵器４４と、循環排気ダクト４３の除塵器４４の下流側に設けられ、除塵器４４で除塵された排ガスの廃熱を回収するボイラ４５と、循環排気ダクト４３のボイラ４５の下流側に設けられ、フード４１から高温の排ガスを吸引して送風ダクト３６の最上流側のゾーンに戻すファン４６と、除塵器４４の下部に設けられた集塵ホッパ４４ａから抜き出した顕熱を有するブローダウン排ガスを点火炉１２へ導く熱供給ダクト４７と、熱供給ダクト４７に設けられたマルチサイクロン等の高性能の集塵装置４８と、熱供給ダクト４７内で点火炉１２に向かうブローダウン排ガスの流れを形成するファン４９とを有している。

除塵器４４を構成する、ルーバー形に代表される慣性力除塵器や、サイクロンに代表される遠心力除塵器は、ダストを多く含んだ排ガスが導入され、ダストを下方の集塵ホッパ４４ａへ導くとともに、ダストが除かれた除塵排ガスをボイラ４５に導くようになっている。そして、除塵器４４に導入された排ガスの３％前後の量が集塵ホッパ４４ａから集塵装置４８を介して熱供給ダクト４７へ導かれる。

以上のように構成された焼結機システム１においては、循環移動するパレット１１上に焼結原料を装入し焼結原料層１３を形成し、点火炉１２にて焼結原料層１３中の炭材に点火し、焼結原料層１３の上方から、排風機１９により空気を吸引しつつ炭材を燃焼させて、その際の燃焼熱によって焼結原料を焼結する。そして、得られた焼結鉱をクラッシャー２１で粉砕し、焼結鉱冷却装置３に供給する。

焼結鉱冷却装置３のパレット３１上に供給された焼結鉱３３は、６００〜７００℃という高温であるから、冷却ファン３７により送風ダクト３６、ウインドボックス３５を介して空気を供給することにより焼結鉱３３を冷却し、冷却された焼結鉱３３をコンベアに排出して高炉へ搬送する。

一方、焼結鉱冷却装置３の前半部分では、焼結鉱３３は６００〜７００℃という高温であるため、これに冷却のための空気を供給すると高温の排ガスが発生する。このため、廃熱回収設備４により焼結鉱３３を冷却した後の高温の排ガスから廃熱を回収する。廃熱回収設備４ではフード４１に接続された循環排気ダクト４３を介してボイラ４５に高温の排ガスを供給する。ボイラ４５では、高温の廃熱によりボイラ４５に備わる蒸発器（図示せず）に流れる水が蒸気とされ、排ガスの廃熱が蒸気として回収される。この蒸気は、蒸気タービンに供されて発電等に利用される。また、熱回収により温度の下がった排ガスは、送風ダクト３６の最上流側のゾーンに戻され、焼結鉱冷却装置３の前半部分の冷却用ガスとして循環再利用する。このため、ボイラ４５から排出されたダストを含んだ排ガスを大気中に放出しないので、排ガス中のダスト濃度を排出基準以下にするための高性能で高価な集塵装置は不要である。

廃熱回収設備４で用いられる慣性力除塵器または遠心力除塵器からなるブローダウン方式の除塵器４４では、その下部に設けられた集塵ホッパ４４ａにダストを貯留し、除塵効率向上の目的で、集塵ホッパ４４ａより排ガスの一部をブローダウン排ガスとして抜き出す。集塵ホッパ４４ａより抜き出されたブローダウン排ガスは、ダストを大量に含んでいるため、そのままでは使用することができず、従来は、既存の集塵系に合流させ、大気へ放出するか、別途高性能の集塵装置で除塵した後にボイラ通過後のガスへ戻す等の対策が採られていた。

しかし、除塵器の下部の集塵ホッパより抜き出されたブローダウン排ガスの温度は約４００℃であり顕熱を有しているため、上述したように既存の集塵系に合流させて、大気へ放出するか、または別途高性能の集塵装置で除塵した後にボイラ通過後のガスへ戻す場合には、この顕熱を捨てることになる。

そこで、本実施形態では、除塵器４４の下部に設けられた集塵ホッパ４４ａから抜き出したブローダウン排ガスを高性能の集塵装置４８で除塵した後、ファン４９により熱供給ダクト４７を介して焼結機２の点火炉１２に導き、排ガスの顕熱を有効利用する。すなわち、高温のブローダウン排ガスを高性能の集塵装置４８で集塵した後、焼結機の点火炉１２に供給して点火炉用燃焼空気および／または燃料の予熱空気として使用することで、ブローダウン排ガスの顕熱を有効利用することができる。

廃熱回収設備４における排ガス量は５００〜８００Ｎｍ^３／ｔ−ｓ程度であるから、ブローダウン排ガスはその３％前後の１２〜２６Ｎｍ^３／ｔ−ｓ程度である。一方、焼結機２の点火炉１２で使用される燃焼空気のガス量は、概ね１０〜２０Ｎｍ^３／ｔ−ｓであるから、点火炉１２で使用される燃焼空気をほぼブローダウン排ガスでまかなえることになる。また、ブローダウン排ガス量が点火炉用燃焼空気の必要量よりも多い場合には、燃料の予熱空気や焼結鉱の予熱空気等に利用することができる。

点火炉の燃焼空気として焼結鉱冷却装置の排ガスを使用する方法は、例えば特開昭５７−１９３３３９号公報等に開示されているが、この方法を採用する場合には、点火炉の燃焼空気や予熱空気として必要な分の排ガスしか使用できず、廃熱の回収効率が低いものとなる。また、焼結鉱冷却装置の高温の排ガスをボイラによる廃熱回収と点火炉に燃焼空気として送ることによる廃熱回収の両方を行おうとすると、ブローダウン排ガスに用いる集塵装置の他に、点火炉に供給される排ガスの集塵装置も必要となり、特に、点火炉バーナーへ送る排ガスはダストによる摩耗を防止するために高性能の集塵装置を設置する必要があり、高性能の集塵装置が２台必要となり設備費等が高価になるという問題点がある。

これに対し、本実施形態では、焼結鉱冷却装置３の廃熱回収設備における除塵器４４の集塵ホッパ４４ａからのブローダウン排ガスを高性能の集塵装置４８で除塵した後、点火炉１２に供給するようにしたので、高性能の集塵装置としては、もともと必要であったブローダウン排ガス用のもののみでよく、設備費を低減することができる。また、ブローダウン排ガスの量は点火炉１２での必要量にほぼ等しく、焼結鉱冷却装置３のブローダウン排ガス以外の排ガスはボイラ４５による廃熱回収に供されるので廃熱回収効率が高い。

＜第２の実施形態＞
次に、第２の実施形態について説明する。図２は、本発明の第２の実施形態に係る焼結機システムを示す概略構成図である。

第２の実施形態の焼結機システム１０１では、焼結機２に焼結機廃熱回収設備５を設けた他は第１の実施形態の焼結機システム１と同様に構成されているから、図２において図１と同じものには同じ符号を付して説明を省略する。

焼結機廃熱回収設備５は、主排ガスダクト１７に接続された排気ダクト５１と、排気ダクト５１に設けられた慣性力除塵器または遠心力除塵器からなるブローダウン方式の比較的簡易な構造を有する除塵器５２と、排気ダクト５１の除塵器５２の下流側に設けられ、除塵器５２で除塵された排ガスの廃熱を回収するボイラ５３と、排気ダクト５１の下流側に設けられたファン５４と、除塵器５２の下部に設けられた集塵ホッパ５２ａから抜き出した顕熱を有するブローダウン排ガスを点火炉１２に導く熱供給ダクト５５と、熱供給ダクト５５に設けられたマルチサイクロン等の高性能の集塵装置５６と、熱供給ダクト５５内で点火炉１２に向かうブローダウン排ガスの流れを形成するファン５７とを有している。

排気ダクト５１は、主排ガスダクト１７における最終のウインドボックスに対応する位置に吸引端が接続され、主排ガスダクト１７のボイラ５３のパレット１１進行方向下流側に排出端が接続されている。そして、焼結機２の後半部分の所定の範囲のウインドボックス１５に接続されたダクト１６を介して廃熱を回収する。

この焼結機廃熱回収設備５では、ファン５４により、焼結原料層１３の後段側からウインドボックス１５、ダクト１６、主排ガスダクト１７、および排気ダクト５１を介して、ボイラ５３に高温の排ガスを供給する。ボイラ５３では、排ガスの廃熱が蒸気として回収される。蒸気は蒸気タービンに供され、発電等に利用される。ボイラ５３で廃熱が回収された後の排ガスは、主排ガスダクト１７へ供給され、集塵装置１８でダストを取り除かれた後、煙突２０から排出される。

焼結機廃熱回収設備５においては、主排ガスの温度が酸露点以下になると主排ガスダクト１７、集塵装置１８、ファン１９が主排ガスに含まれるＳＯｘにより低温腐食してしまうので、これを防止するために熱回収量を調整・制限する。

除塵器５２を構成する、ルーバー形に代表される慣性力除塵器や、サイクロンに代表される遠心力除塵器は、ダストを多く含んだ排ガスが導入され、ダストを下方の集塵ホッパ５２ａへ導くとともに、ダストが除かれた除塵排ガスをボイラ５３に導くようになっている。そして、除塵器５２に導入された排ガスの３％前後の量が集塵ホッパ５２ａから集塵装置５６を介して熱供給ダクト５５へ導かれる。これにより、従来利用されていなかった除塵器５２のブローダウン排ガスの顕熱も点火炉１２で有効利用することができる。焼結機廃熱回収設備５における排ガス量は３００〜４００Ｎｍ^３／ｔ−ｓ程度であるから、ブローダウン排ガスはその３％前後の７〜１４Ｎｍ^３／ｔ−ｓ程度である。一方、焼結機２の点火炉１２で使用される燃焼空気のガス量は、概ね１０〜２０Ｎｍ^３／ｔ−ｓであるから、点火炉１２で使用される燃焼空気の半分以上をブローダウン排ガスでまかなえることになる。ただし、焼結機廃熱回収設備５で用いられる焼結機２の排ガスはＳＯｘを含むため、焼結鉱冷却装置３の排ガスよりも酸素ガスの量が少なく、点火炉用燃焼空気としてはあまり適していない。したがって、除塵器５２のブローダウン排ガスは燃料の予熱空気として使用することが好ましい。

焼結機廃熱回収設備５における焼結機２の廃熱を回収するウインドボックス１５の範囲は、ファン５４を制御することにより調整することができる。すなわち、ファン５４の出力を大きくするほど排気ダクト５１側に吸引されるウインドボックス１５の範囲を広くすることができ、ファン５４の出力を小さくするほど排気ダクト５１側に吸引されるウインドボックス１５の範囲を狭くすることができる。このため、主排ガスの温度が酸露点以上になるようにファン５４の出力を制御して廃熱を回収するウインドボックス１５の範囲を調整する。

ファン５４を設ける代わりに、主排ガスダクト１７の後段部分において、各ウインドボックス１５の間に対応する位置に複数の遮断弁を設置し、これらを切り替えることで廃熱回収領域を調整することもできる。

＜第３の実施形態＞
次に、第３の実施形態について説明する。図３は、本発明の第３の実施形態に係る焼結機システムを示す概略構成図である。

第３の実施形態の焼結機システム２０１では、焼結鉱冷却装置３に第１および第２の実施形態における循環方式の廃熱回収設備４とは異なる廃熱回収設備４′を用いた他は第２の実施形態の焼結機システム１０１と同様に構成されているから、図３において図２と同じものには同じ符号を付して説明を省略する。

廃熱回収設備４′は、循環排気ダクト４３を設ける代わりに、複数のウインドボックス（風箱）１５の後段部分に設けられたフード４２およびフード４１とフード４２とを繋ぐ排気ダクト４３′を有している点のみが廃熱回収設備４とは異なっている。フード４２はウインドボックス１５の５個分の幅で設けられているが、これに限定されるものではない。なお、フード４２は、ウインドボックス１５の個数の３分の１程度の個数分に対応する位置に設けられていることが好ましい。

本実施形態では、焼結機２で焼結原料を焼結し、焼結鉱冷却装置３により焼結鉱を冷却し、焼結鉱冷却装置３の前半部分で廃熱回収設備４′により焼結鉱３３を冷却した後の高温の排ガスから廃熱を回収し、かつ廃熱回収設備４′の除塵器４４における集塵ホッパ４４ａからのブローダウン排ガスの顕熱を有効利用することができるといった、第１および第２の実施形態と同様の効果を得ることができる。

本実施形態では、これに加えて、廃熱回収設備４′のボイラ４５には、４００℃程度の排ガスが供給され、廃熱が回収された後の排ガスは、１５０℃以上、典型的には２００℃程度であることから、廃熱が回収された後の排ガスを有効利用する。ただし、この際に、焼結鉱冷却装置の設備を高価なものとすることないことが要求される。また、ボイラ４５から排出された排ガスはダストを除塵するための高性能で高価な集塵装置が不要であることが求められる。そこで、本実施形態では、廃熱回収設備４′において、排気ダクト４３′をフード４２に接続し、焼結鉱冷却装置３から排出された高温の排ガスをボイラ４５により熱回収するとともに、熱回収後の排ガスを焼結機２の複数のウインドボックス（風箱）１５のうち後段部分に供給するようにした。

ボイラ４５により熱回収した後の１５０℃以上、典型的には２００℃の排ガスを焼結機２の後半部分に供給することにより、焼結機２において高温排ガスの領域が増加し、排ガス温度も上昇するので、焼結機２において有効な廃熱回収量を増加させることができ、焼結鉱冷却装置３の廃熱回収設備４′で熱回収した後の排ガスを有効利用することができる。すなわち、焼結機廃熱回収設備５により、焼結機２の後半部分から排出される高温の排ガスが循環して廃熱回収されることにより、排ガス温度が低下するため、焼結鉱冷却装置３から熱回収した後の排ガスを焼結機２に戻さない場合には、このような温度が低下した排ガスにより主排ガス温度がより低下する可能性がある。焼結機主排ガス中にはＳＯｘが含まれており、温度低下により主排ガス温度が酸露点以下に低下して主排ガスダクト１７、集塵装置１８、ファン１９が低温腐食しないように熱回収量を調整・制限する必要があり、運転状況によっては低温腐食が発生してしまう。これに対し、本実施形態では、焼結機２の後半部分において、焼結鉱冷却装置３の廃熱回収設備４′からの１５０℃以上の排ガスが供給されて、焼結機２からの排ガスの高温となる領域が広がるので、廃熱回収後の焼結機２の主排ガス温度が酸露点以下に低下することを防止することができる。このため、主排ガスダクト１７や集塵装置１８等の腐食を生じさせることなく焼結機２の廃熱を回収することができる。また、廃熱回収後の排ガスは焼結機２の集塵装置２４で集塵されるので、廃熱回収設備４′自体に高価な集塵装置を付加する必要がなくなる。

この場合に、廃熱回収設備４′で廃熱回収された後の排ガスを複数のウインドボックス（風箱）１５のうち後段部分でかつ少なくとも最終のものを除いたものに対応する部分に供給するようにすることにより、最終のウインドボックスにおいて焼結鉱３３の温度上昇を抑えることができ、焼結鉱冷却装置３に供給される焼結鉱３３の温度が高いことによる焼結鉱冷却装置３の冷却能力が低下することを防止することができる。

＜第４の実施形態＞
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。図４は、本発明の第４の実施形態に係る焼結機システムを示す概略構成図である。

第３の実施形態の廃熱回収設備４′では、焼結鉱冷却装置３の前半部分の廃熱を回収した後、排ガスを複数のウインドボックス（風箱）１５のうち焼結機２の後段部分にフード４２を設けた例を示したが、本実施形態では、廃熱回収設備４′の代わりに、焼結機２の前半部分にフード４２を設けている点のみが廃熱回収設備４′とは異なっている廃熱回収設備４″を設けている。

本実施形態では、廃熱回収設備４″で廃熱を回収した後の排ガスを焼結機２の前半部分に供給して、焼結原料中の炭材の燃焼空気として有効利用することができる。

すなわち、廃熱回収設備４″からの２００℃程度の排ガスの顕熱が燃焼空気に付与されることとなり、効率的な焼結を行うことができる。また、本実施形態では、焼結機２の前半部分にフード４２を設けたので、焼結鉱冷却装置３の冷却能力を低下させることはない。

なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく、種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、焼結鉱冷却装置の廃熱回収設備からのブローダウン排ガスの顕熱を点火炉に供給するか、またはこれに加えて焼結機廃熱回収設備からのブローダウン排ガスの顕熱を点火炉に供給した例を示したが、焼結機廃熱回収設備からのブローダウン排ガスの顕熱のみを点火炉に供給するものであってもよい。また、焼結鉱冷却装置の廃熱回収設備で廃熱を回収した後の排ガスを焼結機の後半部分または前半部分に供給した例を示したが、焼結機の全体に供給してもよい。さらに、焼結機および焼結鉱冷却装置のパレットとして直線状に移動するものを用いたが、円形状に移動することで無端移動型としたものであってもよい。さらにまた、焼結鉱冷却装置において焼結鉱に冷却空気を送風するようにしたが、冷却空気を吸引するようにしてもよい。

また、本発明は、上記実施形態の構成要素を全て具備している必要はなく、本発明の範囲を逸脱しない限り、上記実施形態の構成要素を一部取り除いたものも本発明の範囲内である。

１，１０１，２０１，３０１；焼結機システム
２；焼結機
３；焼結鉱冷却装置
４，４′，４″；焼結鉱冷却装置の廃熱回収設備
５；焼結機廃熱回収設備
１１；パレット
１２；点火炉
１３；焼結原料層
１５；ウインドボックス
１６；ダクト
１７；主排ガスダクト
３１；パレット
３３；焼結鉱
３５；ウインドボックス
３６；送風ダクト
３７；冷却ファン
４１，４２；フード
４３；循環排気ダクト
４３′；排気ダクト
４４；除塵器
４４ａ；集塵ホッパ
４５；ボイラ
４６；ファン
４７；熱供給ダクト
４８；集塵装置
４９；ファン
５１；排気ダクト
５２；除塵器
５２ａ；集塵ホッパ
５３；ボイラ
５４；ファン
５５；熱供給ダクト
５６；集塵装置
５７；ファン

Claims

無端移動式のパレット上に焼結原料を装入し、点火炉にて焼結原料に点火した後、前記パレットを移動させながらパレットに沿って複数配置された風箱を介して焼結原料に空気を供給することにより焼結原料中の炭材を燃焼させてその燃焼熱で焼結させ焼結鉱を製造する焼結機と、無端移動式のパレット上に焼結機で焼結されて粉砕された焼結鉱を装入し、前記パレットを移動させながら焼結鉱に冷却空気を供給して焼結鉱を冷却させる焼結鉱冷却装置とを有する焼結機システムにおいて発生する高温の排ガスから廃熱を回収する廃熱回収設備であって、
高温の排ガスが導かれる排気ダクトと、
前記排気ダクトに設けられた慣性力除塵器または遠心力除塵器からなるブローダウン方式の除塵器と、
前記排気ダクトの前記除塵器の下流側に設けられ、前記除塵器で除塵された排ガスの廃熱を回収するボイラと、
前記除塵器の下部に設けられた集塵ホッパから抜き出した顕熱を有するブローダウン排ガスを前記焼結機の前記点火炉へ導く熱供給ダクトと、
前記熱供給ダクト内で前記ブローダウン排ガスの前記点火炉へ向かう流れを形成するファンと、
前記熱供給ダクトに設けられた集塵装置と
を有し、
前記ブローダウン排ガスを、前記点火炉の燃焼空気および／または燃料の予熱空気として利用することを特徴とする廃熱回収設備。
前記廃熱回収設備は、前記焼結鉱冷却装置の前半部分の高温の排ガスから廃熱を回収するものであることを特徴とする請求項１に記載の廃熱回収設備。
前記排気ダクトは、前記ボイラにより廃熱が回収されて冷却された排ガスを、前記焼結鉱冷却装置の前半部分に戻すように構成され、前記排気ダクトにはファンが設けられ、このファンにより排ガスを循環させることを特徴とする請求項２に記載の廃熱回収設備。
前記排気ダクトは、前記ボイラにより廃熱が回収されて冷却された排ガスを、前記焼結機に供給することを特徴とする請求項２に記載の廃熱回収設備。
前記排気ダクトは、前記ボイラにより廃熱が回収されて冷却された排ガスを、前記焼結機の後半部分に供給されることを特徴とする請求項４に記載の廃熱回収設備。
前記排気ダクトは、前記ボイラにより廃熱が回収されて冷却された排ガスを、前記焼結機の前半部分に供給されることを特徴とする請求項４に記載の廃熱回収設備。
前記廃熱回収設備は、前記焼結機の高温の排ガスから廃熱を回収するものであることを特徴とする請求項１に記載の廃熱回収設備。
無端移動式のパレット上に焼結原料を装入し、点火炉にて焼結原料に点火した後、前記パレットを移動させながらパレットに沿って複数配置された風箱を介して焼結原料に空気を供給することにより焼結原料中の炭材を燃焼させてその燃焼熱で焼結させ焼結鉱を製造する焼結機と、無端移動式のパレット上に焼結機で焼結されて粉砕された焼結鉱を装入し、前記パレットを移動させながら焼結鉱に冷却空気を供給して焼結鉱を冷却させる焼結鉱冷却装置とを有する焼結機システムにおいて発生する高温の排ガスから廃熱を回収する、廃熱回収方法であって、
高温の排ガスを排気ダクトに導き、慣性力除塵器または遠心力除塵器からなるブローダウン方式の除塵器で排ガスを除塵した後、ボイラにより排ガスの廃熱を蒸気として回収し、前記除塵器の下部に設けられた集塵ホッパから抜き出した顕熱を有するブローダウン排ガスを前記焼結機の前記点火炉へ導き、前記点火炉の燃焼空気および／または燃料の予熱空気として利用することを特徴とする廃熱回収方法。
前記焼結鉱冷却装置の前半部分の高温の排ガスから廃熱を回収することを特徴とする請求項８に記載の廃熱回収方法。
前記焼結鉱冷却装置の前半部分の高温の排ガスから廃熱を回収した後の冷却された排ガスを前記焼結鉱冷却装置の前半部分に戻して循環させることを特徴とする請求項９に記載の廃熱回収方法。
前記焼結鉱冷却装置の前半部分の高温の排ガスから廃熱を回収した後の冷却された排ガスを前記焼結機に供給することを特徴とする請求項９に記載の廃熱回収方法。
前記焼結鉱冷却装置の前半部分の高温の排ガスから廃熱を回収した後の冷却された排ガスを前記焼結機の後半部分に供給することを特徴とする請求項１１に記載の廃熱回収方法。
前記焼結鉱冷却装置の前半部分の高温の排ガスから廃熱を回収した後の冷却された排ガスを前記焼結機の前半部分に供給することを特徴とする請求項１１に記載の廃熱回収方法。
前記焼結機の高温の排ガスから廃熱を回収することを特徴とする請求項８に記載の廃熱回収方法。
無端移動式のパレット上に焼結原料を装入し、点火炉にて焼結原料に点火した後、前記パレットを移動させながらパレットに沿って複数配置された風箱を介して焼結原料に空気を供給することにより焼結原料中の炭材を燃焼させてその燃焼熱で焼結させ焼結鉱を製造する焼結機と、
無端移動式のパレット上に焼結機で焼結されて粉砕された焼結鉱を装入し、前記パレットを移動させながら焼結鉱に冷却空気を供給して焼結鉱を冷却させる焼結鉱冷却装置と、
焼結鉱冷却装置の前半部分の高温の排ガスから廃熱を回収する、焼結鉱冷却装置の廃熱回収設備とを有する焼結機システムであって、
前記廃熱回収設備は、
前記焼結鉱冷却装置の前半部分から発生した高温の排ガスが導かれる排気ダクトと、
前記排気ダクトに設けられた慣性力除塵器または遠心力除塵器からなるブローダウン方式の除塵器と、
前記排気ダクトの前記除塵器の下流側に設けられ、前記除塵器で除塵された排ガスの廃熱を回収するボイラと、
前記除塵器の下部に設けられた集塵ホッパから抜き出した顕熱を有するブローダウン排ガスを前記焼結機の前記点火炉へ導く熱供給ダクトと、
前記熱供給ダクト内で前記ブローダウン排ガスの前記点火炉へ向かう流れを形成するファンと、
前記熱供給ダクトに設けられた集塵装置と
を有し、
前記ブローダウン排ガスを、前記点火炉の燃焼空気および／または燃料の予熱空気として利用することを特徴とする焼結機システム。
前記焼結機の高温の排ガスから廃熱を回収する焼結機廃熱回収設備をさらに有し、
前記焼結機廃熱回収設備は、
前記焼結機から発生した高温の排ガスが導かれる排気ダクトと、
前記排気ダクトに設けられた慣性力除塵器または遠心力除塵器からなるブローダウン方式の除塵器と、
前記排気ダクトの前記除塵器の下流側に設けられ、前記除塵器で除塵された排ガスの廃熱を回収するボイラと、
前記除塵器の下部に設けられた集塵ホッパから抜き出した顕熱を有するブローダウン排ガスを前記焼結機の前記点火炉へ導く熱供給ダクトと、
前記熱供給ダクト内で前記ブローダウン排ガスの前記点火炉へ向かう流れを形成するファンと、
前記熱供給ダクトに設けられた集塵装置と
を有し、
前記ブローダウン排ガスを、前記点火炉の燃焼空気および／または燃料の予熱空気として利用することを特徴とする請求項１５に記載の焼結機システム。
前記廃熱回収設備の前記排気ダクトは、前記ボイラにより廃熱が回収されて冷却された排ガスを、前記焼結鉱冷却装置の前半部分に戻すように構成され、前記排気ダクトにはファンが設けられ、このファンにより排ガスを循環させることを特徴とする請求項１５または請求項１６に記載の焼結機システム。
前記廃熱回収設備の前記排気ダクトは、前記ボイラにより廃熱が回収されて冷却された排ガスを、前記焼結機に供給することを特徴とする請求項１５または請求項１６に記載の焼結機システム。
前記廃熱回収設備の前記排気ダクトは、前記ボイラにより廃熱が回収されて冷却された排ガスを、前記焼結機の後半部分に供給されることを特徴とする請求項１８に記載の焼結機システム。
前記廃熱回収設備の前記排気ダクトは、前記ボイラにより廃熱が回収されて冷却された排ガスを、前記焼結機の前半部分に供給されることを特徴とする請求項１８に記載の焼結機システム。