JP2013139344A - Method for recovering heat of molten slag - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for recovering heat of molten slag capable of obtaining high-temperature heat recovery gas by recovering heat from molten slag generated in a blast furnace.SOLUTION: In this method for recovering heat, molten slag generated in a blast furnace is solidified, and the solidified slag S is supplied into a heat recovery device 13, and heat recovery gas G is supplied simultaneously into the same device 13, to thereby recover heat of the solidified slag S through the gas G, wherein combustion exhaust gas discharged from a hot blast stove 14 is used as the heat recovery gas G.

Description

本発明は溶融スラグの熱回収方法に関し、特に、高炉で発生する溶融スラグから熱を回収して高温の熱回収ガスを得ることができる溶融スラグの熱回収方法に関するものである。   The present invention relates to a heat recovery method for molten slag, and more particularly to a heat recovery method for molten slag that can recover heat from molten slag generated in a blast furnace to obtain a high-temperature heat recovery gas.

近年、地球温暖化の防止を目的として、鉄鋼業のようなＣＯ２を多量に発生させる製造プロセスにおいて、更なる省エネルギー化が求められている。こうした省エネルギー対策の１つとして排熱回収があるが、特に鉄鋼業のような大量生産プロセスにおいては、排熱として捨てられているエネルギーが大きいため、排熱回収により非常に大きな省エネルギー効果が期待できる。 In recent years, for the purpose of preventing global warming, further energy saving has been demanded in manufacturing processes that generate a large amount of CO 2 such as in the steel industry. One of such energy saving measures is exhaust heat recovery, but especially in mass production processes such as the steel industry, a large amount of energy is wasted as exhaust heat, so exhaust heat recovery can be expected to have a very large energy saving effect. .

鉄鋼製造プロセスにおいて利用されていない排熱の１つに、溶融スラグが有するスラグ顕熱がある。このスラグ顕熱は、銑鉄トン当たり０．５ＧＪ程度であるため、このスラグ顕熱を回収できれば、大きな省エネルギー効果が期待できる。しかしながら、スラグを材料として利用する観点から、水砕処理や徐冷処理が施され、スラグ顕熱が捨てられる場合が多いのが現状である。   One of waste heat that is not used in the steel manufacturing process is slag sensible heat that molten slag has. Since this slag sensible heat is about 0.5 GJ per ton of pig iron, if this slag sensible heat can be recovered, a large energy saving effect can be expected. However, from the viewpoint of using slag as a material, a water granulation process or a slow cooling process is performed, and the slag sensible heat is often discarded.

スラグ顕熱を回収する技術の１つとして、スラグ風砕法がある（例えば特許文献１〜３参照）。この方法では、熱回収率は高いものの、風砕処理後のスラグが微粒子状や繊維状になりやすく、熱回収後のスラグを材料として利用する観点においてメリットに乏しい。また、微粒子状に凝固した風砕スラグについては、真球に近い形状を有し安息角が小さくなるため、ハンドリング性が悪いのも難点である。さらに、粘度の高いスラグを用いる場合、粒状化のために多量のガス噴射が必要となるため、ブロア動力等のコストも高くなる。   One technique for recovering slag sensible heat is a slag crushing method (see, for example, Patent Documents 1 to 3). In this method, although the heat recovery rate is high, the slag after the air crushing treatment tends to be in the form of fine particles or fibers, and the merit is poor from the viewpoint of using the slag after the heat recovery as a material. In addition, the air-pulverized slag solidified into fine particles has a shape close to a true sphere and has a small angle of repose, which makes it difficult to handle. In addition, when using a slag having a high viscosity, a large amount of gas injection is required for granulation, which increases the cost of blower power and the like.

そこで、上記のような風砕処理を行わずに、スラグを一旦凝固成形した後に熱回収装置に供給する方法が提案されている。例えば、特許文献４および５には、溶融スラグをロール表面で急冷して凝固成形した後、凝固成形後のスラグを熱回収装置に供給してスラグ顕熱を回収する技術について記載されている。   Therefore, a method has been proposed in which the slag is once solidified and formed and then supplied to the heat recovery device without performing the above-described crushing treatment. For example, Patent Documents 4 and 5 describe techniques for recovering slag sensible heat by rapidly cooling molten slag on the roll surface and solidifying and then supplying the slag after solidification to a heat recovery device.

しかし、これらの方法で得られる凝固スラグは、厚さ５ｍｍ未満の薄片状となるため、溶融スラグが凝固する際、および熱回収装置に凝固スラグを搬送する際にスラグの温度が低下し、熱回収装置において高い熱回収率を得ることができない。また、熱回収装置により少量の低圧蒸気程度しか回収することができず、用途も洗浄や乾燥程度に限定されるため、投資効果に見合うだけのメリットが得られない問題があった。   However, since the solidified slag obtained by these methods is in the form of flakes having a thickness of less than 5 mm, the temperature of the slag decreases when the molten slag solidifies and when the solidified slag is conveyed to the heat recovery device, A high heat recovery rate cannot be obtained in the recovery device. In addition, only a small amount of low-pressure steam can be recovered by the heat recovery device, and the use is limited to the degree of washing and drying.

そこで、スラグを肉厚に凝固成形して熱回収装置に供給する方法が提案されている。例えば、特許文献６には、鋳滓機を用いて溶融スラグを従来よりも肉厚に凝固成形することにより、スラグ単位体積当りの表面積を小さくして凝固スラグの温度低下を抑制し、熱回収率を高める技術について記載されている。   Therefore, a method has been proposed in which slag is solidified and formed into a thick wall and supplied to a heat recovery device. For example, in Patent Document 6, the molten slag is solidified and molded using a caster to reduce the surface area per unit volume of the slag, thereby suppressing the temperature drop of the solidified slag and heat recovery. It describes the technology that increases the rate.

特開昭５４−７２２０４JP 54-72204 A 特開昭６２−１８７１４６JP 62-187146 A 特開２００４−２３８２３３JP 2004-238233 A 特開昭５７−３１７８４JP-A-57-31784 特開２００１−１８０９９０JP 2001-180990 A 特開昭５７−１８２０８６JP 57-182086

しかしながら、凝固スラグを肉厚に鋳造して熱回収装置により凝固スラグの顕熱を回収したところ、熱回収装置から排出される熱回収ガスの温度が当初の予想よりも低いことが判明し、この問題の解決が課題となっていた。
そこで、本発明の目的は、高炉で発生する溶融スラグから熱を回収して高温の熱回収ガスを得ることができる溶融スラグの熱回収方法を提供することにある。 However, when the solidified slag was cast to a thick wall and the sensible heat of the solidified slag was recovered by the heat recovery device, it was found that the temperature of the heat recovery gas discharged from the heat recovery device was lower than originally expected. Solving the problem was an issue.
Accordingly, an object of the present invention is to provide a heat recovery method for molten slag capable of recovering heat from molten slag generated in a blast furnace and obtaining a high-temperature heat recovery gas.

発明者らは、上記課題を解決する方途について鋭意検討した。そのために、熱回収ガスの温度が当初の予想よりも低い原因について検討したところ、凝固スラグの熱伝導率が低いために、肉厚の凝固スラグを用いると、スラグ内部の熱が熱回収ガスに伝達されにくいことが原因であると判明した。このような熱伝導率が低い材料から高温の熱回収ガスを得るためには、充填層の高さを高くして充填物質との接触面積を増やす必要があるが、充填層が大きくなると、設備全体が大型化し、更に充填層内での充填物質の圧壊防止なども課題となってくる。そこで、発明者らは、熱伝導率が低いスラグからより簡便かつ効率的に高温の熱回収ガスを得るための方法を鋭意検討した結果、熱風炉から排出された燃焼排ガスを熱回収ガスとして用いることが有効であることを見出し、本発明を完成させるに至った。   The inventors diligently studied how to solve the above problems. Therefore, when the cause of the low temperature of the heat recovery gas was lower than originally expected, the heat conductivity of the solidified slag is low, so if thick solidified slag is used, the heat inside the slag becomes the heat recovery gas. It turned out to be caused by difficulty in transmission. In order to obtain a high-temperature heat recovery gas from such a material with low thermal conductivity, it is necessary to increase the height of the packed bed and increase the contact area with the packed substance. The overall size is increased, and the prevention of crushing of the filling material in the packed bed is also an issue. Accordingly, the inventors have intensively studied a method for obtaining a high-temperature heat recovery gas more easily and efficiently from slag having a low thermal conductivity, and as a result, the combustion exhaust gas discharged from the hot stove is used as the heat recovery gas. Has been found to be effective, and the present invention has been completed.

すなわち、本発明の要旨構成は以下の通りである。
（１）高炉で発生する溶融スラグを鋳型に供給して鋳造された凝固スラグを熱回収装置に供給するとともに同装置に熱回収ガスを供給し、該ガスを介して前記凝固スラグの熱を回収する熱回収方法において、前記熱回収ガスとして熱風炉から排出された燃焼排ガスを用いることを特徴とする溶融スラグの熱回収方法。 That is, the gist of the present invention is as follows.
(1) Supplying molten slag generated in a blast furnace to a mold and supplying the solidified slag cast into a heat recovery device and supplying heat recovery gas to the device, and recovering the heat of the solidified slag through the gas A heat recovery method for molten slag, characterized in that combustion exhaust gas discharged from a hot stove is used as the heat recovery gas.

（２）熱回収後の前記熱回収ガスをボイラーに供給して蒸気を回収する、前記（１）に記載の溶融スラグの熱回収方法。 (2) The heat recovery method for molten slag according to (1), wherein the heat recovery gas after heat recovery is supplied to a boiler to recover steam.

（３）前記回収した熱を、熱風炉で使用するガスの予熱に用いる、前記（１）に記載の溶融スラグの熱回収方法。 (3) The heat recovery method for molten slag according to (1), wherein the recovered heat is used for preheating gas used in a hot stove.

（４）前記ガスの予熱は、熱交換装置を用いて行う、前記（３）に記載の溶融スラグの熱回収方法。 (4) The heat recovery method for molten slag according to (3), wherein the preheating of the gas is performed using a heat exchange device.

（５）前記熱回収ガスによる前記凝固スラグの熱回収後に、前記熱回収装置に前記燃焼排ガスよりも低温のガスを供給して前記凝固スラグの残熱を回収する、前記（１）〜（４）のいずれか一項に記載の溶融スラグの熱回収方法。 (5) After the heat recovery of the solidified slag by the heat recovery gas, the residual heat of the solidified slag is recovered by supplying a gas having a temperature lower than the combustion exhaust gas to the heat recovery device. The heat recovery method of molten slag as described in any one of 1).

（６）前記鋳造された凝固スラグの厚みは５ｍｍ以上３０ｍｍ以下である、前記（１）〜（５）のいずれか一項に記載の溶融スラグの熱回収方法。 (6) The heat recovery method for molten slag according to any one of (1) to (5), wherein the cast solidified slag has a thickness of 5 mm to 30 mm.

本発明によれば、熱風炉から排出された燃焼排ガスを熱回収ガスとして用いるため、熱回収により高温の熱回収ガスを得ることができる。   According to the present invention, since the combustion exhaust gas discharged from the hot stove is used as the heat recovery gas, a high-temperature heat recovery gas can be obtained by heat recovery.

肉厚に鋳造された凝固スラグから熱回収を行う際のスラグ内の温度分布を示す図である。It is a figure which shows the temperature distribution in slag at the time of performing heat recovery from the solidification slag cast by thickness. 鋳型を用いて凝固スラグを鋳造する場合の熱回収システムの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the heat recovery system in the case of casting the solidification slag using a casting_mold | template. 鋳型を用いて凝固スラグを鋳造する場合の鋳型の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the casting_mold | template in the case of casting the solidification slag using a casting_mold | template. 鋳型を用いて凝固スラグを鋳造する場合の鋳型の別の例を示す図である。It is a figure which shows another example of the casting_mold | template in the case of casting the solidification slag using a casting_mold | template. 熱回収装置から排出された熱回収ガスから回収された熱を熱風炉用ガスの予熱に用いる場合の熱回収システムの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the heat recovery system in the case of using the heat collect | recovered from the heat recovery gas discharged | emitted from the heat recovery apparatus for the preheating of the gas for hot stove. 凝固スラグから残顕熱を回収する場合の熱回収装置の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the heat recovery apparatus in the case of collect | recovering residual sensible heat from solidification slag. 熱回収装置の充填層における熱回収ガスの温度分布を示す図である。It is a figure which shows the temperature distribution of the heat recovery gas in the packed bed of a heat recovery apparatus. 熱回収後の残顕熱の回収の有無と熱回収率との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the presence or absence of collection | recovery of the residual sensible heat after heat recovery, and a heat recovery rate.

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
本発明の溶融スラグの熱回収方法は、高炉で発生する溶融スラグを鋳型に供給して鋳造された凝固スラグを熱回収装置に供給するとともに同装置に熱回収ガスを供給し、該ガスを介して凝固スラグの熱を回収するものである。ここで、熱回収ガスとして、熱風炉から排出された燃焼排ガスを用いることが肝要である。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
According to the heat recovery method for molten slag of the present invention, the molten slag generated in the blast furnace is supplied to the mold, the solidified slag cast is supplied to the heat recovery device, and the heat recovery gas is supplied to the device, through the gas. The heat of the solidified slag is recovered. Here, it is important to use the combustion exhaust gas discharged from the hot stove as the heat recovery gas.

上述のように、肉厚の凝固スラグを用いて熱回収を行うと、熱回収装置から排出された熱回収ガスの温度が当初の予想よりも低いことが判明した。従来、熱回収ガスとしては、例えば空気等の常温のガスが用いられており、熱回収装置に供給されて凝固スラグ間を流通させて熱回収を行っていた。ここで、凝固スラグの温度は通常９００〜１０００℃程度であり、常温ガスがスラグと接触してスラグから熱が与えられ、加熱された熱回収ガスが熱回収装置から排出される。   As described above, when heat recovery is performed using thick solidified slag, it has been found that the temperature of the heat recovery gas discharged from the heat recovery device is lower than originally expected. Conventionally, a normal temperature gas such as air is used as the heat recovery gas, and the heat recovery gas is supplied to the heat recovery device and circulated between the solidified slags to recover the heat. Here, the temperature of the solidified slag is usually about 900 to 1000 ° C., normal temperature gas comes into contact with the slag, heat is applied from the slag, and the heated heat recovery gas is discharged from the heat recovery device.

発明者らは、得られた熱回収ガスの温度が当初の予想よりも低いことを受けて、その原因を詳細に調査した。その結果、スラグの熱伝導率が低いために肉厚に鋳造された凝固スラグ内部の熱が熱回収ガスに伝達されにくいことが原因であると判明した。図１は、肉厚に鋳造された凝固スラグから熱回収を行う際のスラグ内の温度分布を示す図である。この図に示すように、熱回収装置に凝固スラグを装入して熱回収ガスＧとしての常温の空気を供給してスラグの熱を回収すると、常温の空気が凝固スラグ間を流通することにより、凝固スラグの表面温度は大きく低下する。しかし、上述のように凝固スラグの熱伝導率が小さいために、スラグの表面温度が低下してもスラグ内部から表面への熱伝導が律速されてしまう。その結果、スラグ表面の温度は低下したままの状態となり、熱回収ガスＧがスラグ顕熱を十分に回収できずに熱回収ガスＧの温度が低下してしまうのである。このような熱伝導率が低い材料から高温の熱回収ガスを得るためには、充填層の高さを高くして充填物質との接触面積を増やす必要があるが、充填層が大きくなると、設備全体が大型化し、更に充填層内での充填物質の圧壊防止なども課題となってくる。そこで、発明者らは、熱伝導率が低いスラグからより簡便かつ効率的に高温の熱回収ガスを得るための方法を鋭意検討した結果、熱風炉から排出された燃焼排ガスを熱回収ガスＧとして用いることが有効であることを見出したのである。以下、本発明の溶融スラグの熱回収方法の各工程について説明する。   Inventors investigated the cause in detail in response to the temperature of the obtained heat recovery gas being lower than originally expected. As a result, it has been found that the reason is that the heat inside the solidified slag cast into a thick wall is not easily transferred to the heat recovery gas because the thermal conductivity of the slag is low. FIG. 1 is a diagram showing a temperature distribution in a slag when heat is recovered from a solidified slag cast to a thickness. As shown in this figure, when solidified slag is inserted into the heat recovery device and normal temperature air as heat recovery gas G is supplied to recover the heat of the slag, the normal temperature air flows between the solidified slag. The surface temperature of the solidified slag is greatly reduced. However, since the heat conductivity of the solidified slag is small as described above, the heat conduction from the inside of the slag to the surface is limited even if the surface temperature of the slag is lowered. As a result, the temperature of the slag surface remains lowered, and the heat recovery gas G cannot sufficiently recover the slag sensible heat, and the temperature of the heat recovery gas G decreases. In order to obtain a high-temperature heat recovery gas from such a material with low thermal conductivity, it is necessary to increase the height of the packed bed and increase the contact area with the packed substance. The overall size is increased, and the prevention of crushing of the filling material in the packed bed is also an issue. Accordingly, the inventors have intensively studied a method for obtaining a high-temperature heat recovery gas more easily and efficiently from slag having a low thermal conductivity. As a result, the combustion exhaust gas discharged from the hot stove is used as the heat recovery gas G. They found that it was effective to use. Hereinafter, each process of the heat recovery method for molten slag of the present invention will be described.

まず、溶融スラグを鋳型に供給して板状ないし塊状の凝固スラグを鋳造する。凝固スラグの鋳造を鋳型を用いて行うことにより、溶融スラグの凝固時に気泡の発生を抑制して気孔率を抑えた緻密で強度の高い凝固スラグが得られる。図２は、鋳型を用いて凝固スラグを鋳造する場合の熱回収システムの一例を示す図である。この熱回収システム１は、高炉で発生する溶融スラグＭを受滓する鋳型１１を有し、受滓された溶融スラグＭを板状や塊状に凝固させる鋳滓装置１２と、凝固スラグＳを収容し、熱回収ガスＧを供給して、該ガスＧを介して凝固スラグＳの熱を回収する熱回収装置１３と、熱回収ガスＧとしての燃焼排ガスを熱回収装置１３に供給する熱風炉１４とを備える。   First, molten slag is supplied to a mold to cast a plate-shaped or lump-shaped solidified slag. By casting the solidified slag using a mold, a dense and high-strength solidified slag having a reduced porosity by suppressing the generation of bubbles during solidification of the molten slag can be obtained. FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a heat recovery system in the case of casting solidified slag using a mold. This heat recovery system 1 has a mold 11 that receives molten slag M generated in a blast furnace, and contains a cast iron device 12 that solidifies the received molten slag M into a plate shape or a lump shape, and a solidified slag S. The heat recovery device 13 supplies the heat recovery gas G and recovers the heat of the solidified slag S through the gas G, and the hot stove 14 supplies the combustion exhaust gas as the heat recovery gas G to the heat recovery device 13. With.

鋳滓装置１２は、連続して搬送される複数の鋳型１１を有しており、スラグ鍋１５からスラグ樋１６を介して鋳型１１に供給された溶融スラグＭは、コンベアにより搬送され、この搬送の際に鋳型１１中の溶融スラグＭが冷却されて板状ないし塊状の凝固スラグＳが鋳造される。こうして鋳造された凝固スラグＳは、鋳滓装置１２の末端で鋳型１１を反転させることにより、鋳型１１から剥離させて地面や容器内等に落下させて回収した後、熱回収装置１３内に供給される。その後、凝固スラグＳが剥離した鋳型１１は、溶融スラグＭの供給位置へと戻されて再び反転し、スラグ鍋１５から溶融スラグＭを再び受滓して、凝固スラグＳが連続的に鋳造されることになる。なお、上記鋳滓装置１２は用途や目的に応じて構成すればよく、図２に示された構成に限定されない。   The cast iron device 12 has a plurality of molds 11 that are continuously transported, and the molten slag M supplied from the slag pan 15 to the mold 11 via the slag pan 16 is transported by a conveyor. At this time, the molten slag M in the mold 11 is cooled, and a plate-shaped or lump-shaped solidified slag S is cast. The solidified slag S thus cast is recovered by dropping it from the mold 11 by dropping the mold 11 at the end of the casting apparatus 12 and dropping it into the ground or a container, and then supplying it to the heat recovery apparatus 13. Is done. Thereafter, the mold 11 from which the solidified slag S has peeled is returned to the supply position of the molten slag M and reversed again, receiving the molten slag M from the slag pan 15 again, and the solidified slag S is continuously cast. Will be. The cast iron device 12 may be configured according to the application and purpose, and is not limited to the configuration shown in FIG.

図３は、板状の凝固スラグＳの鋳造に用いる鋳型１１の一例を示す図である。この鋳型１１内部の形状は、図に示したような板状の凝固スラグＳが得られれば特に限定されず、目的に応じて適切に設定すればよい。この鋳型１１に供給された溶融スラグＭは、鋳型内で一様に冷却されて、厚みＴを有する板状の凝固スラグＳとなる。   FIG. 3 is a view showing an example of the mold 11 used for casting the plate-shaped solidified slag S. As shown in FIG. The shape inside the mold 11 is not particularly limited as long as a plate-like solidified slag S as shown in the drawing is obtained, and may be set appropriately according to the purpose. The molten slag M supplied to the mold 11 is uniformly cooled in the mold to become a plate-shaped solidified slag S having a thickness T.

ここで、鋳造する凝固スラグＳの厚みＴは、５ｍｍ以上３０ｍｍ以下とすることが好ましい。厚みＴを５ｍｍ以上とすることにより、溶融スラグＭを板状に鋳造する際に、冷却速度のばらつきや搬送時の温度低下を抑制し、ひいては熱回収装置１３に供給される凝固スラグＳの温度のばらつきを抑制することができる。また、厚みＴを３０ｍｍ以下とすることにより、溶融スラグＭを凝固させる際の冷却速度の低下を抑制し、凝固スラグＳ内における気泡の発生を抑制して気孔率を抑えた緻密で強度の高い凝固スラグを得ることができる。   Here, the thickness T of the solidified slag S to be cast is preferably 5 mm or more and 30 mm or less. By setting the thickness T to 5 mm or more, when casting the molten slag M into a plate shape, variations in the cooling rate and temperature drop during conveyance are suppressed, and consequently the temperature of the solidified slag S supplied to the heat recovery device 13. Can be suppressed. Further, by setting the thickness T to 30 mm or less, a decrease in the cooling rate when the molten slag M is solidified is suppressed, and the generation of bubbles in the solidified slag S is suppressed and the porosity is suppressed and the strength is high. Solidified slag can be obtained.

このように、凝固スラグＳの厚みを５ｍｍ以上３０ｍｍ以下に制御することにより、凝固スラグＳを、高温で温度のばらつきが小さく、さらに強度の高い状態で、熱回収装置１３に供給することができる。これにより、充填層内での凝固スラグＳの圧壊や粉化に伴う通風阻害等が発生しにくくなり、凝固スラグＳから熱を回収する際の熱回収率および熱回収ガスＧの圧力の低下、すなわち圧力損失のばらつきを抑制することができ、効率的な熱回収を行うことができる。
なお、凝固スラグＳが塊状の場合には、スラグＳにおいて最も厚い部分の厚みを板厚とする。
得られた凝固スラグＳは、例えばハンマーミル等を用いて凝固スラグを造粒した後、熱回収装置１に供給される。 In this way, by controlling the thickness of the solidified slag S to be 5 mm or more and 30 mm or less, the solidified slag S can be supplied to the heat recovery device 13 in a state where the temperature variation is small and the strength is high. . Thereby, it becomes difficult to generate | occur | produce the ventilation inhibition accompanying crushing and powdering of the solidification slag S in a packed bed, the fall of the heat recovery rate at the time of recovering heat from the solidification slag S, and the pressure of the heat recovery gas G, That is, variations in pressure loss can be suppressed, and efficient heat recovery can be performed.
In addition, when the solidification slag S is a lump shape, let the thickness of the thickest part in the slag S be board thickness.
The obtained solidified slag S is supplied to the heat recovery apparatus 1 after granulating the solidified slag using, for example, a hammer mill.

なお、鋳滓装置１２の鋳型１１は、図３に示したような、板状に凝固させる鋳型形状でもよいが、本発明では鋳滓装置１２に引き続いて熱回収装置１３へ凝固スラグを供給するため、図４に示すように、予め小片状に区分けされた鋳型形状を有する鋳型２１を用いることができる。この場合、上記の造粒処理を行うことなく熱回収装置１３に供給して、効率的な熱回収を実現することができる。特に、５ｍｍ以上の厚みを有する凝固スラグＳを用いて熱回収を行う場合、スラグ中の熱伝導が律速となり熱回収率が低下しやすいため、小片状にしてスラグの表面積を増やすことは、熱回収率の向上に有効である。   Note that the mold 11 of the cast iron device 12 may have a mold shape that solidifies into a plate shape as shown in FIG. 3, but in the present invention, the solidified slag is supplied to the heat recovery device 13 following the cast iron device 12. Therefore, as shown in FIG. 4, a mold 21 having a mold shape that has been divided into small pieces in advance can be used. In this case, efficient heat recovery can be realized by supplying the heat recovery device 13 without performing the granulation process. In particular, when heat recovery is performed using the solidified slag S having a thickness of 5 mm or more, the heat conduction in the slag becomes rate-limiting and the heat recovery rate is likely to decrease. It is effective for improving the heat recovery rate.

次いで、得られた凝固スラグＳを熱回収装置１３に供給するとともに同装置１３に熱回収ガスＧを供給し、該ガスＧを介して凝固スラグＳの熱を回収する。熱回収装置１３の装置構成は、特に限定されるものではなく、例えばスラグ充填槽、スラグ装入装置、スラグ排出装置、送風機からなる、向流型の充填層方式のものを用いることができる。この熱回収装置１３の上部から凝固スラグＳを装入して凝固スラグＳの充填層を形成した後、装置１３の下部から熱回収ガスＧを供給して充填層内で熱交換を行って凝固スラグＳの熱を回収し、加熱された熱回収ガスＧが熱回収装置１３から排出される。本発明において、スラグの熱とは、顕熱を意味している。   Next, the obtained solidified slag S is supplied to the heat recovery apparatus 13 and the heat recovery gas G is supplied to the apparatus 13, and the heat of the solidified slag S is recovered via the gas G. The apparatus configuration of the heat recovery apparatus 13 is not particularly limited, and for example, a countercurrent packed bed type system including a slag filling tank, a slag charging apparatus, a slag discharge apparatus, and a blower can be used. After the solidified slag S is charged from the upper part of the heat recovery device 13 to form a packed bed of the solidified slag S, the heat recovery gas G is supplied from the lower part of the device 13 to exchange heat in the packed bed and solidify. The heat of the slag S is recovered, and the heated heat recovery gas G is discharged from the heat recovery device 13. In the present invention, the heat of slag means sensible heat.

ここで、熱回収ガスＧとして、熱風炉１４から排出された燃焼排ガスを用いることが肝要である。上述のように、従来は、常温ガス（例えば空気）が熱回収ガスＧとして用いられてきたが、凝固スラグＳの低い熱伝導率のために、熱回収により得られた熱回収ガスＧの温度が低い。そこで、本発明においては、熱風炉１４から排出された燃焼排ガスを用いる。熱風炉１４では、通常、燃焼用空気を用いて燃焼ガスを燃焼させて高温の燃焼排ガスを発生させるが、この燃焼排ガスの温度は、通常２００℃程度と常温の空気よりもはるかに高温であるため、常温の空気を用いた場合よりも高温の熱回収ガスＧを得ることが可能となる。熱回収ガスとして高温のガスを用いることは、熱回収ガスの有効エネルギー（エクセルギーとも言う）が大きく、熱回収ガスのエネルギー利用率が高くなることからも有用である。   Here, it is important to use the combustion exhaust gas discharged from the hot stove 14 as the heat recovery gas G. As described above, conventionally, a normal temperature gas (for example, air) has been used as the heat recovery gas G, but due to the low thermal conductivity of the solidified slag S, the temperature of the heat recovery gas G obtained by heat recovery. Is low. Therefore, in the present invention, the combustion exhaust gas discharged from the hot stove 14 is used. In the hot stove 14, combustion gas is usually burned using combustion air to generate high-temperature combustion exhaust gas. The temperature of this combustion exhaust gas is usually about 200 ° C., which is much higher than room temperature air. For this reason, it is possible to obtain a heat recovery gas G having a temperature higher than that when air at normal temperature is used. The use of a high-temperature gas as the heat recovery gas is useful because the effective energy (also referred to as exergy) of the heat recovery gas is large and the energy utilization rate of the heat recovery gas is high.

こうして、熱風炉から排出された燃焼排ガスを熱回収ガスとして用いるため、熱回収により高温の熱回収ガスを得ることができる。   Thus, since the combustion exhaust gas discharged from the hot stove is used as the heat recovery gas, a high-temperature heat recovery gas can be obtained by heat recovery.

以上の本発明の溶融スラグの熱回収方法により得られた高温の熱回収ガスＧを、ボイラー（図示せず）に供給することにより、蒸気を回収することができる。本発明の熱回収方法により得られた熱回収ガスＧの温度は、従来の常温ガス（例えば空気）を用いた場合に比べてはるかに高いため、ボイラー入口でのガス温度が上昇し、回収できる蒸気量を増やして効率の良いボイラー運用を行うことができる。   Steam can be recovered by supplying a high-temperature heat recovery gas G obtained by the heat recovery method for molten slag of the present invention to a boiler (not shown). Since the temperature of the heat recovery gas G obtained by the heat recovery method of the present invention is much higher than when a conventional room temperature gas (for example, air) is used, the gas temperature at the boiler inlet rises and can be recovered. Efficient boiler operation can be performed by increasing the amount of steam.

また、本発明の溶融スラグの熱回収方法により得られた高温の熱回収ガスＧを、熱風炉１４で使用するガス（以下、「熱風炉使用ガス」と称する）の予熱に用いることができる。ここで、熱風炉使用ガスは、燃焼ガスおよび燃焼用空気であるが、それらのうち少なくとも一方を、熱回収装置１３で得られた高温の熱回収ガスＧを用いて予熱することができる。   Further, the high-temperature heat recovery gas G obtained by the method for recovering molten slag according to the present invention can be used for preheating gas used in the hot stove 14 (hereinafter referred to as “hot stove use gas”). Here, the hot stove use gas is combustion gas and combustion air, and at least one of them can be preheated using the high temperature heat recovery gas G obtained by the heat recovery device 13.

図５は、熱回収装置１３から排出された熱回収ガスＧから回収された熱を、熱風炉使用ガスの予熱に用いる場合の熱回収システムの一例を示す図である。ここで、熱回収装置１３以降の構成のみが示されており、また、図２と同じ構成には同じ番号が付されている。この熱回収システム２において、熱風炉使用ガスを熱風炉１４に供給する配管上に熱交換装置１７が設けられている。本発明の熱回収方法により、高温の熱回収ガスＧが得られるため、熱交換装置１７を介して熱風炉使用ガスを予熱することができる。これにより、より少ない燃焼ガスで高温の燃焼排ガスを得ることができるため、燃焼ガスの使用を削減して熱風炉１４の操業コストを下げることができる。   FIG. 5 is a diagram showing an example of a heat recovery system when heat recovered from the heat recovery gas G discharged from the heat recovery device 13 is used for preheating the hot stove use gas. Here, only the structure after the heat recovery apparatus 13 is shown, and the same number is attached | subjected to the same structure as FIG. In this heat recovery system 2, a heat exchanging device 17 is provided on a pipe for supplying the hot stove use gas to the hot stove 14. Since the high temperature heat recovery gas G is obtained by the heat recovery method of the present invention, the hot stove use gas can be preheated through the heat exchange device 17. Thereby, since high-temperature combustion exhaust gas can be obtained with less combustion gas, use of combustion gas can be reduced and the operating cost of the hot stove 14 can be reduced.

さらに、熱風炉１４からの燃焼排ガスを熱回収ガスＧとして溶融スラグＳの熱回収を行った後に、燃焼排ガスよりも低温のガスを熱回収装置１３に供給し、凝固スラグＳの残顕熱を回収することができる。本発明によれば、熱風炉１４の燃焼排ガスをそのまま再利用することにより、熱回収装置１３により高温の熱回収ガスＧを得ることができる。一方で、熱回収後に排出されるスラグＳの温度は、熱風炉１４の燃焼排ガスの温度である２００℃程度まで上昇してしまうため、スラグの熱回収率が低下し、上記の燃焼排ガス利用による熱エネルギーの利得分が一部相殺されてしまう。   Furthermore, after the heat recovery of the molten slag S using the combustion exhaust gas from the hot stove 14 as the heat recovery gas G, a gas lower in temperature than the combustion exhaust gas is supplied to the heat recovery device 13, and the residual sensible heat of the solidified slag S is reduced. It can be recovered. According to the present invention, the high temperature heat recovery gas G can be obtained by the heat recovery device 13 by reusing the combustion exhaust gas of the hot stove 14 as it is. On the other hand, since the temperature of the slag S discharged after the heat recovery rises to about 200 ° C., which is the temperature of the combustion exhaust gas of the hot stove 14, the heat recovery rate of the slag is reduced, and the above combustion exhaust gas is used. The gain of heat energy is partially offset.

そこで、熱風炉１４からの燃焼排ガスを用いて熱回収を行った後に、燃焼排ガスよりも低温のガスを熱回収装置１３に供給する。これにより、２００℃程度の残熱を有する熱回収後の凝固スラグＳから熱回収を行うことができる。   Therefore, after performing heat recovery using the combustion exhaust gas from the hot stove 14, gas having a temperature lower than that of the combustion exhaust gas is supplied to the heat recovery device 13. Thereby, heat recovery can be performed from the solidified slag S after heat recovery having a residual heat of about 200 ° C.

このスラグＳの残顕熱の回収は、図６に示すように、熱回収装置１３において、例えば、熱回収ガスＧである熱風炉１４から排出される燃焼排ガスを吹き込むための燃焼排ガス用吹き込み口１３ａとは別に、常温のガス（例えば空気）または熱風炉燃焼排ガスよりも温度の低い予熱ガスを吹き込むための低温ガス用吹き込み口１３ｂを別途設けることにより行うことができる。
このような２段階の熱回収を行うことにより、熱回収により熱回収装置１３から排出される凝固スラグＳの最終的な温度を低下させて、熱回収率を向上させることができる。 As shown in FIG. 6, the recovery of the residual sensible heat of the slag S is performed in the heat recovery device 13, for example, a combustion exhaust gas inlet for injecting combustion exhaust gas discharged from the hot stove 14 as the heat recovery gas G. Apart from 13a, it can be performed by separately providing a low-temperature gas inlet 13b for injecting a normal temperature gas (for example, air) or a preheating gas having a temperature lower than that of the hot-blast furnace combustion exhaust gas.
By performing such two-stage heat recovery, the final temperature of the solidified slag S discharged from the heat recovery device 13 by heat recovery can be reduced, and the heat recovery rate can be improved.

（発明例１）
本発明の熱回収方法により、溶融スラグＳから顕熱を回収した。まず、溶融スラグＭを、鋳型２１を用いて２５×１５０×１５０ｍｍの板状に凝固させ、得られた温度１０００℃の凝固スラグＳを内径φ５ｍ×高さ５ｍの充填層サイズを有する熱回収装置１３に６０ｔ／ｈの処理ピッチで連続的に供給しながら、熱風炉１４から排出された２００℃の燃焼排ガスを１０万Ｎｍ３／ｈで熱回収装置１３に供給して熱回収を行った。 (Invention Example 1)
Sensible heat was recovered from the molten slag S by the heat recovery method of the present invention. First, the molten slag M is solidified into a plate shape of 25 × 150 × 150 mm using the mold 21, and the obtained solidified slag S having a temperature of 1000 ° C. has a packed bed size of an inner diameter φ5 m × height 5 m. Heat was recovered by supplying the combustion exhaust gas at 200 ° C. discharged from the hot stove 14 to the heat recovery device 13 at 100,000 Nm 3 / h while continuously supplying the heat to 13 at a treatment pitch of 60 t / h.

（比較例）
発明例１と同様に、溶融スラグＭから凝固スラグＳを鋳造し、得られた凝固スラグＳを熱回収装置１３に供給し、スラグ顕熱を回収した。ただし、熱回収ガスＧとして、２５℃の空気を用いた。 (Comparative example)
Similarly to Invention Example 1, solidified slag S was cast from the molten slag M, and the obtained solidified slag S was supplied to the heat recovery device 13 to recover slag sensible heat. However, 25 ° C. air was used as the heat recovery gas G.

＜熱回収ガスの温度＞
図７は、熱回収装置１３における凝固スラグＳの充填高さと熱回収装置１３から排出される熱回収ガスＧの温度との関係を示す図である。ここで、「充填高さ」とは、充填層最下部からの高さ方向の位置を示しており、充填高さ５ｍの位置が充填層最上部である。また、充填高さ５ｍの位置でのガス温度が、熱回収装置１３から排出される最終的な熱回収ガスの温度を意味している。図中の点線は２５℃の空気を吹き込んだ際の熱回収ガスＧの温度であり（比較例）、実線は本発明の方法により、２００℃の熱風炉排ガスを吹き込んだ際の熱回収ガス温度である（発明例１）。
この図から明らかなように、比較例において、熱回収ガスＧとして２５℃の空気を用いた場合には、最終的に４００℃程度まで加熱されるのに対して、発明例１において、熱回収ガスＧとして熱風炉１４から排出された燃焼排ガスを用いることにより、最終的に５００℃近くまで上昇することが分かる。こうして、本発明により、より高温の熱回収ガスＧが得られることが分かる。 <Temperature of heat recovery gas>
FIG. 7 is a view showing the relationship between the filling height of the solidified slag S in the heat recovery apparatus 13 and the temperature of the heat recovery gas G discharged from the heat recovery apparatus 13. Here, the “filling height” indicates a position in the height direction from the lowermost part of the packed bed, and the position of the filled height of 5 m is the uppermost part of the packed bed. Further, the gas temperature at the filling height of 5 m means the temperature of the final heat recovery gas discharged from the heat recovery device 13. The dotted line in the figure is the temperature of the heat recovery gas G when 25 ° C. air is blown (comparative example), and the solid line is the temperature of the heat recovery gas when 200 ° C. hot stove exhaust gas is blown by the method of the present invention. (Invention Example 1).
As is clear from this figure, in the comparative example, when air at 25 ° C. is used as the heat recovery gas G, the air is finally heated to about 400 ° C., whereas in the invention example 1, the heat recovery is performed. It can be seen that by using the combustion exhaust gas discharged from the hot stove 14 as the gas G, the temperature finally rises to near 500 ° C. Thus, it can be seen that a higher temperature heat recovery gas G can be obtained by the present invention.

（発明例２）
＜熱回収率＞
発明例１の熱回収処理に引き続いて、２５℃の空気を熱回収装置１３に供給し、スラグＳの残顕熱を、スラグＳの温度が残顕熱回収前の３５０℃から２００℃になるまで回収した。図８は、熱回収後の残顕熱の回収の有無と熱回収率の関係を示す図である。ここで、熱回収率は、１０００℃の凝固スラグ顕熱に対する熱回収率とした。また、残顕熱を回収する発明例２については、顕熱の回収による熱回収率と残顕熱の回収による熱回収率との合算値で示している。この図に示すように、熱風炉１４の燃焼排ガスによる熱回収後では熱回収率は６７％であったのに対して、常温の空気によるスラグの残顕熱を回収した後には、熱回収率は８２％まで向上した。このように２段階の熱回収により熱回収率が向上することが分かる。 (Invention Example 2)
<Heat recovery rate>
Subsequent to the heat recovery process of Invention Example 1, 25 ° C. air is supplied to the heat recovery device 13, and the residual sensible heat of the slag S is changed from 350 ° C. to 200 ° C. before the residual sensible heat recovery. Until recovered. FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the presence or absence of residual sensible heat after heat recovery and the heat recovery rate. Here, the heat recovery rate was defined as the heat recovery rate for sensible heat of solidified slag at 1000 ° C. Moreover, about the invention example 2 which collect | recovers residual sensible heat, it has shown by the total value of the heat recovery rate by collection | recovery of sensible heat, and the heat recovery rate by collection | recovery of residual sensible heat. As shown in this figure, the heat recovery rate was 67% after the heat recovery by the flue gas of the hot stove 14, whereas the heat recovery rate after recovering the residual slag heat of air at room temperature. Improved to 82%. Thus, it turns out that a heat recovery rate improves by heat recovery of two steps.

本発明によれば、溶融スラグの顕熱を回収できるだけでなく、熱風炉の燃焼排ガスの熱エネルギーもそのまま再利用できるため、得られた熱回収ガスを用いてボイラーにおける蒸気の回収や、熱風炉に使用するガスの予熱等に利用することにより、製造コストを削減することができる。また、ＣＯ２排出量も大幅に削減することができるため、高炉での利用に極めて有用である。 According to the present invention, not only can the sensible heat of the molten slag be recovered, but also the thermal energy of the combustion exhaust gas from the hot stove can be reused as it is. Manufacturing costs can be reduced by using it for preheating the gas used in the process. In addition, since CO 2 emissions can be greatly reduced, it is extremely useful for use in a blast furnace.

１，２ 熱回収システム
１１，２１ 鋳型
１２ 鋳滓装置
１３ 熱回収装置
１３ａ 燃焼排ガス用吹き込み口
１３ｂ 低温ガス用吹き込み口
１４ 熱風炉
１５ スラグ鍋
１６ スラグ樋
１７ 熱交換装置
Ｍ 溶融スラグ
Ｓ 凝固スラグ
Ｇ 熱回収ガス DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 2 Heat recovery system 11, 21 Mold 12 Cast iron apparatus 13 Heat recovery apparatus 13a Combustion exhaust gas inlet 13b Low temperature gas inlet 14 Hot blast furnace 15 Slag pan 16 Slag bowl 17 Heat exchange apparatus M Molten slag S Solidification slag G Heat recovery gas

Claims (6)

高炉で発生する溶融スラグを鋳型に供給して鋳造された凝固スラグを熱回収装置に供給するとともに同装置に熱回収ガスを供給し、該ガスを介して前記凝固スラグの熱を回収する熱回収方法において、
前記熱回収ガスとして熱風炉から排出された燃焼排ガスを用いることを特徴とする溶融スラグの熱回収方法。 Heat recovery for supplying molten slag generated in a blast furnace to a mold and supplying the solidified slag cast to a heat recovery device and supplying a heat recovery gas to the device, and recovering the heat of the solidified slag via the gas In the method
A method for recovering heat of molten slag, wherein combustion exhaust gas discharged from a hot stove is used as the heat recovery gas. 熱回収後の前記熱回収ガスをボイラーに供給して蒸気を回収する、請求項１に記載の溶融スラグの熱回収方法。   The heat recovery method for molten slag according to claim 1, wherein steam is recovered by supplying the heat recovery gas after heat recovery to a boiler. 前記回収した熱を、熱風炉で使用するガスの予熱に用いる、請求項１または２に記載の溶融スラグの熱回収方法。   The heat recovery method for molten slag according to claim 1 or 2, wherein the recovered heat is used for preheating gas used in a hot stove. 前記ガスの予熱は、熱交換装置を用いて行う、請求項３に記載の溶融スラグの熱回収方法。   The heat recovery method for molten slag according to claim 3, wherein the preheating of the gas is performed using a heat exchange device. 前記熱回収ガスによる前記凝固スラグの熱回収後に、前記熱回収装置に前記燃焼排ガスよりも低温のガスを供給して前記凝固スラグの残熱を回収する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の溶融スラグの熱回収方法。   5. The residual heat of the solidified slag is recovered by supplying a gas having a temperature lower than that of the combustion exhaust gas to the heat recovery device after the heat recovery of the solidified slag by the heat recovery gas. The heat recovery method of molten slag as described in 2. 前記鋳造された凝固スラグの厚みは５ｍｍ以上３０ｍｍ以下である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の溶融スラグの熱回収方法。   The heat recovery method for molten slag according to any one of claims 1 to 5, wherein a thickness of the cast solidified slag is 5 mm or more and 30 mm or less.
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