JP2017008386A

JP2017008386A - 高炉および高炉の運転方法

Info

Publication number: JP2017008386A
Application number: JP2015126255A
Authority: JP
Inventors: 政嗣森田; Masatsugu Morita; 中村　義久; Yoshihisa Nakamura; 義久中村
Original assignee: IHI Corp; Paul Wurth IHI Co Ltd
Current assignee: IHI Corp; Paul Wurth IHI Co Ltd
Priority date: 2015-06-24
Filing date: 2015-06-24
Publication date: 2017-01-12

Abstract

【課題】受入部内の空気と、ホッパー内に残留した高炉ガスとをそれぞれ適切な排気機構で処理することにより、環境の阻害を回避する。
【解決手段】高炉１は、コンベヤヘッドカバー５６（受入部）と、ホッパー５２と、高炉本体１０と、均排圧機構１００と、原料を搬入する際に受入部内のガスを吸引して除塵するとともに、除塵したガスを鋳床集塵機２０２の煙突２１２（第１の排気機構）から放散する炉頂集塵装置２００と、を備え、均排圧機構は、駆動ガスの流れによってホッパー内のガスを吸引する第２エジェクター１５０（エジェクター）を含んで構成され、高炉本体への原料の装入後にホッパー内を排圧して、受入部からホッパーに原料が導入される際に、第２エジェクターは、ホッパー内のガスを吸引して第１の排気機構とは異なる放散筒７０（第２の排気機構）から放散する。
【選択図】図１

Description

本発明は、高炉ガス本体に原料を装入するホッパーを備えた高炉および高炉の運転方法に関する。

従来、例えば特許文献１に示されるように、鉄鉱石、コークス等の燃料となる還元剤、不純物を除去する石灰石等の原料を収容するホッパーと、このホッパーから装入された原料に含まれる鉄鉱石を溶融して銑鉄を生成する高炉本体とを備えた高炉が知られている。また、高炉には、ホッパーに原料を装入するための装入コンベヤと、装入コンベヤから落下した原料が通過するとともに、通過した原料をホッパーに導く受入部が設けられている。

このような高炉においては、装入コンベヤからの原料の落下に伴って生じた粉塵を除去するために、炉頂集塵装置が設けられている。炉頂集塵装置は、粉塵を含む空気を受入部から吸引して粗集塵した後、鋳床集塵を含む空気とともにさらに集塵し、粉塵が取り除かれた空気を、地上近傍に設けられた煙突から大気放散している。

実公昭５２−３１２８４号公報

高炉においては、原料を高炉本体に装入する際に、高炉ガスや窒素ガス等の気体をホッパー内に導いてホッパー内を昇圧（加圧）する均圧操作や、原料の装入後、ホッパー内の高炉ガスを排出してホッパー内を大気圧程度まで排圧（減圧）する排圧操作がなされる。そして、排圧操作が終了すると、装入コンベヤからホッパーに原料を装入して、均圧操作が繰り返されることとなる。

ここで、排圧操作後においてホッパーには大気圧程度の高炉ガスが残留しており、装入コンベヤからホッパーへ原料が装入されると、装入された原料の容積分、ホッパーから受入部へ高炉ガスが押し出されることとなる。したがって、上記の炉頂集塵装置は、空気および高炉ガスを吸引し、鋳床集塵を含む空気とともに集塵した後、粉塵が取り除かれた気体を、地上近傍に設けられた煙突から放散することとなる。そうすると、地上近傍に設けられた煙突から高炉ガスが大気放散され、風向きによっては煙突周囲の環境が阻害されるおそれがある。

本発明の目的は、受入部内の空気と、ホッパー内に残留した高炉ガスとをそれぞれ適切な排気機構で処理することにより、環境の阻害を回避することが可能な高炉、および、高炉の運転方法を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明の高炉は、少なくとも鉄鉱石を含む原料が搬入され、該原料が通過する受入部と、前記受入部に連通可能に設けられ、該受入部を通過した前記原料を収容するホッパーと、前記ホッパーから装入された原料に含まれる鉄鉱石を溶融して銑鉄を生成する高炉本体と、前記ホッパーから前記高炉本体に前記原料を装入する際、予め定められた均圧ガスを該ホッパーに導いて該ホッパー内を加圧するとともに、該原料の装入後、該ホッパー内を減圧する均排圧機構と、前記原料を搬入する際に前記受入部内のガスを吸引して除塵するとともに、除塵した該ガスを第１の排気機構から放散する炉頂集塵装置と、を備え、前記均排圧機構は、駆動ガスの流れによって前記ホッパー内のガスを吸引するエジェクターを含んで構成され、前記高炉本体への原料の装入後に前記ホッパー内を減圧して、前記受入部から該ホッパーに該原料が装入される際に、前記エジェクターは、該ホッパー内のガスを吸引して前記第１の排気機構とは異なる第２の排気機構から放散することを特徴とする。

また、前記駆動ガスは、窒素および水蒸気のいずれか一方または両方であるとしてもよい。

また、前記第２の排気機構の高さは、前記高炉本体から排出される高炉ガスの排出基準を満たす高さであるとしてもよい。

上記課題を解決するために、本発明の高炉の運転方法は、少なくとも鉄鉱石を含む原料を受入部に搬入する工程と、前記原料を搬入する際に前記受入部内のガスを吸引して除塵するとともに、除塵した該ガスを第１の排気機構から放散する工程と、前記受入部を通過した前記原料を収容するホッパーから、該原料に含まれる鉄鉱石を溶融して銑鉄を生成する高炉本体に該原料を装入する工程と、前記ホッパーから前記高炉本体に前記原料を装入する際、予め定められた均圧ガスを該ホッパーに導いて該ホッパー内を加圧する工程と、前記高炉本体への前記原料の装入後、前記ホッパー内を減圧する工程と、前記原料の装入後に前記ホッパー内を減圧して、前記受入部から該ホッパーに該原料が装入される際に、駆動ガスの流れによってガスを吸引するエジェクターを用いて該ホッパー内のガスを吸引し、前記第１の排気機構とは異なる第２の排気機構から放散する工程と、を含むことを特徴とする。

本発明によれば、受入部内の空気と、ホッパー内に残留した高炉ガスとをそれぞれ適切な排気機構で処理することにより、環境の阻害を回避することが可能となる。

高炉の全体系統を説明する図である。第２エジェクターの具体的な構成を説明するための図である。制御部によるバルブの開閉を説明するための図である。変形例にかかる高炉の全体系統を説明する図である。変形例にかかるエジェクターの具体的な構成を説明するための図である。変形例にかかる制御部によるバルブの開閉を説明するための図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

図１は、高炉１の全体系統を説明する図である。図１に示す高炉１は、金属原料である鉄鉱石を溶融して銑鉄を生成する高炉本体１０と、この高炉本体１０の鉛直上方に設置され、鉄鉱石、コークス等の燃料となる還元剤、不純物を除去する石灰石等（以下、鉄鉱石、還元剤、石灰石等の混合物を単に「原料」と称する）を、高炉本体１０に対して、その炉頂から装入するベルレス式炉頂装入装置５０と、を備えて構成される。

高炉本体１０の炉頂内部には、ベルレス式炉頂装入装置５０から装入された原料を、トラフ状の傾斜面上で滑らせながら下方に落下させる分配シュート１２が設けられている。この分配シュート１２は、一端側が高炉本体１０の中心に位置するとともに、他端側が、一端側よりも下方に位置するように設けられている。そして、高炉本体１０に設けられた不図示の駆動装置を駆動すると、分配シュート１２は、旋回しながらその傾斜角度を可変して、一端側を中心軸として回転する。これにより、高炉本体１０内に装入された原料は、分配シュート１２のトラフ状の傾斜面上を滑りながら落下するとともに、高炉本体１０の円周方向に分配装入されることとなる。

ベルレス式炉頂装入装置５０は、高炉本体１０よりも鉛直上方に設置される２つのホッパー５２を備えた、所謂、パラレル式の炉頂装入装置で構成されている。ホッパー５２の上端には、ホッパー５２内に原料を装入する装入口５２ａが形成されるとともに、この装入口５２ａを開閉する上部シール弁５４が設けられている。また、ホッパー５２の鉛直上方には、コンベヤヘッドカバー５６（受入部）が設けられており、このコンベヤヘッドカバー５６の底面とホッパー５２の装入口５２ａとが、レシービングシュート５８によって接続されている。

コンベヤヘッドカバー５６内には、原料を搬送する装入コンベヤ６０の終端部ヘッドプーリーが位置しており、装入コンベヤ６０によって不図示の原料槽から搬送された原料が、終端部ヘッドプーリーからコンベヤヘッドカバー５６に落下、装入される。また、レシービングシュート５８内には、旋回シュート５８ａが設けられており、この旋回シュート５８ａによって、コンベヤヘッドカバー５６に投入された原料が、レシービングシュート５８を介して２つのホッパー５２に振り分けられることとなる。

また、ホッパー５２の下端には、ホッパー５２内に収容された原料を、鉛直下方に排出する排出口５２ｂが形成されている。この排出口５２ｂには、その開度を可変とするための不図示の原料流調ゲートが設けられており、この原料流調ゲートの開度制御によって原料の装入量が制御されることとなる。そして、ホッパー５２の鉛直下方には集合ホッパー６２が設けられている。この集合ホッパー６２には、ホッパー５２の排出口５２ｂに臨む不図示の投入口と、この投入口を開閉する下部シール弁６４とが設けられている。

したがって、下部シール弁６４を開弁後、原料流調ゲートを開にすると、ホッパー５２に収容された原料が、集合ホッパー６２に落下、装入される。このようにして集合ホッパー６２に装入された原料は、垂直シュート６６を介して、高炉本体１０の中心から分配シュート１２上に装入され、分配シュート１２によって高炉本体１０内に分配装入されることとなる。

上記のようにして高炉本体１０に原料が装入されると、高炉本体１０内を降下する過程で、金属原料である鉄鉱石が溶融して銑鉄が生成される。この高炉本体１０の上部には、不図示の上昇管が接続されており、高炉本体１０における銑鉄の生成過程で生じた高炉ガスは、上昇管を介して高炉本体１０の外部に排出される。上昇管には、下降管１４が接続され、下降管１４には、基端から先端に向かって内径が漸増する拡がり管１６が接続されており、この拡がり管１６には、高炉ガスに含有されるダスト（粗粒子ダスト、中粒子ダスト）を重力沈降式でを取り除く、所謂ダストキャッチャーと称される除塵器１８（乾式除塵器）が接続されている。したがって、高炉本体１０から排出された高炉ガスは、上昇管、下降管１４、および、拡がり管１６を介して除塵器１８に導かれ、この除塵器１８において、高炉ガス中の粗粒子ダスト、中粒子ダストが粗集塵されることとなる。

そして、除塵器１８でダストが粗集塵された高炉ガスは、除塵器１８から湿式集塵機２０に送出される。湿式集塵機２０は、高炉ガスを水分でスプレー洗浄して高炉ガス中の微細粒ダストまで取り除く。なお、湿式集塵機２０は、水洗によって高炉ガス中のダストを取り除くものであれば、その具体的な構成は特に限定されないが、ここでは、所謂、リング・スリット・ウォッシャー（ＲＳＷ）で構成されているものとする。

また、湿式集塵機２０には、ミストセパレーター２２が接続されており、湿式集塵機２０においてダストが除去された高炉ガス（以下、湿式集塵機２０で洗浄されたガスを「半清浄ガス」と称する）に含まれる水分が、ミストセパレーター２２によって除去される。こうして、ミストセパレーター２２において水分が除去された高炉ガス（以下、ミストセパレーター２２で水分が除去されたガスを「清浄ガス」と称する）は、合流管２４に排出される。この合流管２４には、炉頂圧力回収発電装置２６（ＴＲＴ）が接続されるとともに、低圧側清浄ガス本管２８を介して不図示のガスホルダーが接続されている。ガスホルダーに導かれた清浄ガスは、加熱炉などの燃料ガスとして用いられることとなる。

ここで、高炉本体１０の内部は高圧であるため、ホッパー５２から高炉本体１０に原料を装入するためには、ホッパー５２の内圧を、高炉本体１０の内圧と等しくする均圧操作を行う必要がある。具体的には、ホッパー５２から高炉本体１０に原料を装入する際には、上部シール弁５４および下部シール弁６４を閉弁してホッパー５２を密閉した状態で、ホッパー５２に高炉ガスや窒素ガスの気体を送出し、ホッパー５２の内圧を高炉本体１０の内圧と等しくする。こうしてホッパー５２の内圧を、高炉本体１０の内圧と等しい均圧状態に維持したまま、下部シール弁６４を開弁後、原料流調ゲートの開度制御を行って、ホッパー５２から高炉本体１０に原料を装入する。

また、ホッパー５２から高炉本体１０に対する原料の装入が完了すると、ホッパー５２には、再度、装入コンベヤ６０から原料が装入される。このとき、ホッパー５２の内圧が高くなっているため、ホッパー５２の内圧を大気圧程度まで排圧（減圧）する排圧操作を行う必要がある。具体的には、ホッパー５２に原料を装入する際には、原料流調ゲートおよび下部シール弁６４を閉弁し、ホッパー５２から気体を外部に排出して、ホッパー５２の内圧を大気圧程度まで排圧する。こうしてホッパー５２内の圧力が大気圧程度となったら、上部シール弁５４を開弁して、旋回シュート５８ａおよびレシービングシュート５８を介して、ホッパー５２に原料を装入することとなる。

そこで、本実施形態の高炉１は、上記の均圧操作および排圧操作（以下、均圧操作および排圧操作を合わせて「均排圧操作」と称する）を行うべく、均排圧機構１００を備えている。以下に、この均排圧機構１００について詳述する。

均排圧機構１００は、湿式集塵機２０に接続され、湿式集塵機２０でスプレー洗浄された半清浄ガスの一部が導かれる半清浄ガス管１０２と、この半清浄ガス管１０２とホッパー５２とを接続する一次均圧ライン１０４と、を備えている。また、均排圧機構１００は、窒素等の不活性ガスが充填された高圧ガス源１０６と、この高圧ガス源１０６から供給される不活性ガス（窒素ガス）をホッパー５２に導く、二次均圧ライン１０８と、を備えている。

さらに、均排圧機構１００は、排圧操作においてホッパー５２から排出された気体を低圧側清浄ガス本管２８に導くＢＧＦ回収ライン１１０と、原料装入時においてホッパー５２から排出された気体を放散筒７０（第２の排気機構）に導く排圧ライン１１２とを備えている。また、それぞれのホッパー５２に接続された排圧ライン１１２は、１の合流ライン１１２ａに合流し、合流ライン１１２ａに放散筒７０が接続される。

なお、一次均圧ライン１０４上、ＢＧＦ回収ライン１１０上、および、排圧ライン１１２上には、サイクロン除塵器１２０が設けられている。

また、均排圧機構１００は、上部シール弁５４、下部シール弁６４、一次均圧ライン１０４に設けられた一次均圧弁１０４ａ、二次均圧ライン１０８に設けられた二次均圧弁１０８ａ、ＢＧＦ回収ライン１１０に設けられたＢＧＦ回収弁１１０ａ、排圧ライン１１２に設けられた排圧弁１１２ｂ、サイクロン除塵器１２０のダスト排出ラインに設けられたダスト排出弁１２２、第１駆動ガスライン１４２に設けられた第１駆動弁１４２ａ、第２駆動ガスライン１５４に設けられた第２駆動弁１５４ｂ等を制御する制御部１３０を備えている。

上記の均排圧機構１００によれば、ホッパー５２から高炉本体１０に原料を装入する際に、均圧操作として一次均圧および二次均圧を行う。具体的に説明すると、均圧操作を行う場合、まず、制御部１３０は、一次均圧として、一次均圧ライン１０４に設けられた一次均圧弁１０４ａを開き、湿式集塵機２０でスプレー洗浄された半清浄ガスの一部（均圧ガス）を、半清浄ガス管１０２、一次均圧ライン１０４を介してホッパー５２に導く。こうして半清浄ガスが導入され、ホッパー圧力計１３２によって測定されたホッパー５２内の圧力が所定の圧力まで昇圧（加圧）したら、制御部１３０は、一次均圧弁１０４ａを閉じて半清浄ガスの導入を停止する。

次いで、ホッパー５２内の圧力降下を防止すべく、制御部１３０は、二次均圧として、二次均圧ライン１０８に設けられた二次均圧弁１０８ａを開き、高圧ガス源１０６から二次均圧ライン１０８を介してホッパー５２に不活性ガス（窒素ガス）を導入し、ホッパー５２内の圧力を所定の圧力まで昇圧する。こうして不活性ガス（均圧ガス）が導入され、ホッパー圧力計１３２によって測定されたホッパー５２内の圧力が所定の圧力まで昇圧したら（ホッパー５２内の原料が高炉本体１０へ装入される容積に見合う分の不活性ガスが導入されたら）、制御部１３０は、二次均圧弁１０８ａを閉じて不活性ガスの導入を停止する。

以上のようにして一次均圧および二次均圧を順次行うことで、ホッパー５２内の圧力が高炉本体１０の圧力（例えば、３ｋｇ／ｃｍ^２Ｇ程度）と等しくなり、ホッパー５２から高炉本体１０への原料の装入が可能となる。

一方で、高炉本体１０への原料の装入後、ホッパー５２内を大気圧程度まで排圧する場合には、排圧操作として一次排圧および二次排圧を行う。具体的に説明すると、排圧操作を行う場合、まず、一次排圧として、制御部１３０は、ＢＧＦ回収ライン１１０に設けられたＢＧＦ回収弁１１０ａを開き、ホッパー５２内の高炉ガスの一部を、サイクロン除塵器１２０で除塵した後、ＢＧＦ回収ライン１１０、低圧側清浄ガス本管２８を介してガスホルダー（例えば、６５０ｍｍＨ_２Ｏ程度）へ導く。こうして、ホッパー５２内の高炉ガスを燃料ガスとしてガスホルダーに導入することにより、省エネルギー化を図っている。

そして、ホッパー圧力計１３２によって測定されたホッパー５２内の圧力が所定の圧力（例えば、４０００ｍｍＨ_２Ｏ程度）まで排圧したら、二次排圧として、制御部１３０は、ＢＧＦ回収ライン１１０に設けられた第１エジェクター１４０を駆動する。具体的に説明すると、第１エジェクター１４０は、第１駆動ガスライン１４２が半清浄ガス管１０２に接続されており、駆動ガスとして半清浄ガスが用いられる。そして、制御部１３０は、第１駆動ガスライン１４２に設けられた第１駆動弁１４２ａ（流量調整弁）の開度を調整し、第１エジェクター１４０内に半清浄ガスを導入する。そうすると、第１エジェクター１４０において、半清浄ガスの流れによって、ホッパー５２内の高炉ガスが吸引され（ベンチュリー効果）、吸引された高炉ガスは、サイクロン除塵器１２０で除塵された後、ＢＧＦ回収ライン１１０を介して低圧側清浄ガス本管２８に導かれることとなる。こうして高炉ガスが排出され、ホッパー圧力計１３２によって測定されたホッパー５２内の圧力が所定の圧力（例えば、大気圧程度）まで排圧したら、制御部１３０は、第１駆動ガスライン１４２に設けられた第１駆動弁１４２ａを閉じて第１エジェクター１４０の駆動を停止するとともに、ＢＧＦ回収弁１１０ａを閉じて高炉ガスの排出を停止する。

以上のようにして一次排圧および二次排圧を順次行うことで、ホッパー５２内の圧力が大気圧程度まで排圧され、再度、装入コンベヤ６０からホッパー５２への原料の装入が可能となる。

なお、装入コンベヤ６０から原料を落下させると、粉塵が生じるため、粉塵を含んだ空気（大気）がコンベヤヘッドカバー５６に充満してしまうこととなる。そこで、本実施形態の高炉１は、コンベヤヘッドカバー５６から粉塵を含んだ空気を吸引する炉頂集塵装置２００を備えている。以下に、この炉頂集塵装置２００について詳述する。

炉頂集塵装置２００は、気体中の粉塵を集塵（除塵）する鋳床集塵機２０２を備えている。鋳床集塵機２０２には、鋳床集塵ダクト２０４を介して地上近傍の鋳床集塵箇所２０６が接続されており、炉頂集塵ダクト２０８を介してコンベヤヘッドカバー５６が接続されている。したがって、鋳床集塵機２０２は、鋳床集塵箇所２０６およびコンベヤヘッドカバー５６から排気された気体中の粉塵を集塵することとなる。また、鋳床集塵機２０２には、排風機２１０が接続されており、排風機２１０は、鋳床集塵機２０２によって粉塵が除去された気体を吸引する。こうして、排風機２１０によって吸引された気体は、煙突（第１の排気機構）２１２から大気中に放散される。なお、炉頂集塵ダクト２０８には、ダンパー２１４と、粉塵を粗集塵するプレダスター２１６が設けられている。このように、コンベヤヘッドカバー５６で生じた粉塵は、炉頂集塵装置２００によって集塵され、粉塵とともに吸引された空気は、鋳床集塵を含む空気とともにさらに集塵されて粉塵が取り除かれ、地上近傍に設けられた煙突２１２から放散されることとなる。

従来の炉頂集塵装置は、炉頂集塵ダクトがレシービングシュート５８にも接続されており、装入コンベヤ６０からホッパー５２へ原料を装入する際に、コンベヤヘッドカバー５６の空気とともに、ホッパー５２からレシービングシュート５８に押し出される高炉ガス（装入された原料の容積分の高炉ガス）が、炉頂集塵装置（排風機）によって吸引され、地上近傍に設けられた煙突から放散されていた。高炉ガスには、ＣＯガスが含まれているため、地上近傍に設けられた煙突から放散されると、風向きによっては煙突周囲の環境が阻害されるおそれがあった。

そこで、本実施形態の均排圧機構１００は、炉頂集塵装置２００とは別に、排圧操作終了後、原料装入時に、ホッパー５２から高炉ガスを排気する排気操作を行う第２エジェクター１５０を備える。第２エジェクター１５０は、機械的運動部分がなく、所定の条件下での流体の運動を扱い、吸引対象流体（ここでは、高炉ガス）の吸入圧力と、駆動流体（ここでは、駆動ガス）の駆動圧力との中間の圧力で吸引対象流体を吐出することができ、圧力エネルギーを運動エネルギーに交換するものである。以下に、第２エジェクター１５０の具体的な構成について説明する。

図２は、第２エジェクター１５０の具体的な構成を説明するための図である。第２エジェクター１５０は、例えば、炭素鋼、ステンレス鋼等の機械構造用材料で形成される。図２に示すように、第２エジェクター１５０は、合流ライン１１２ａに設けられ、駆動ライン接続管１５２と、第２駆動ガスライン１５４と、本体管１５６とを含んで構成される。

駆動ライン接続管１５２は、フランジ１５２ａを介して、合流ライン１１２ａにおける排圧ライン１１２側に接続されるとともに、フランジ１５２ｂを介して本体管１５６に接続される。駆動ライン接続管１５２は、高圧ガス源１０６に接続された第２駆動ガスライン１５４が挿入され、第２駆動ガスライン１５４の先端に設けられたノズル１５４ａが本体管１５６に臨むように、第２駆動ガスライン１５４を保持する。

本体管１５６は、一端が、フランジ１５２ｂを介して駆動ライン接続管１５２に接続されるとともに、他端が、フランジ１５６ａを介して合流ライン１１２ａにおける放散筒７０側に接続される。本体管１５６は、一端から他端に向かうに従って内径が漸減する入口吸込み部１５８ａと、入口吸込み部１５８ａから他端に向かって延在するとともに入口吸込み部１５８ａの内径が最も小さくなる部分と実質的に等しい内径のボディ１５８ｂと、ボディ１５８ｂから他端に向かって内径が漸増するディフューザ１５８ｃとを含んで構成される。

このように、第２エジェクター１５０は、簡易な構造であり、摩耗や破壊、故障の原因となる回転部分や運動部分がないため調整の必要もなく、また、潤滑油が不要であるため、保守や洗浄を容易に行うことができる。また、第２エジェクター１５０自体がコンパクトであるため、容易に点検できる。さらに、第２エジェクター１５０は、フランジ１５２ｂ、１５６ａを介して、合流ライン１１２ａに容易に設置することができ、修復や取り替えを容易に実行することが可能となる。

図１に戻って説明すると、本実施形態において、第２エジェクター１５０は、駆動ガスとして窒素が用いられ、制御部１３０によって、原料の装入時に駆動される。具体的に説明すると、制御部１３０は、第２駆動ガスライン１５４における高圧ガス源１０６と第２駆動弁１５４ｂ（流量調整弁）との間に設けられた減圧弁１５４ｃの開度を調整して、第２エジェクター１５０に導入される窒素の圧力を調整する（例えば、１〜２ｋｇ／ｃｍ^２Ｇ）。そして、制御部１３０は、排圧ライン１１２に設けられた排圧弁１１２ｂを開くとともに、ホッパー圧力計１３２によって測定されたホッパー５２内の圧力が所定の圧力（０〜５ｍｍＨ_２Ｏの範囲）となるように、第２駆動ガスライン１５４に設けられた第２駆動弁１５４ｂの開度を調整する。

そうすると、第２駆動ガスライン１５４によって第２エジェクター１５０に導入される窒素の圧力エネルギーが、ノズル１５４ａによって運動エネルギーに変換され（減圧、加速され）、窒素がボディ１５８ｂ内に噴射されることで、ノズル１５４ａの噴射出口（ボディ１５８ｂ内部）に負圧空間が形成される（ベンチュリー効果）。こうして形成された負圧空間に、外部の流体、すなわち、高炉ガスが吸引されることとなる。そして、ディフューザ１５８ｃによって、高炉ガスおよび窒素の混合ガスが減速、昇圧されて、合流ライン１１２ａに吐出される。

このように、高炉ガスは、サイクロン除塵器１２０で除塵された後、第２エジェクター１５０において強制的にドラフト（吸込み）増減が制御（調整）され、合流ライン１１２ａを介して放散筒７０に導かれる。

こうして、放散筒７０に導かれた高炉ガスは、大気放散されることとなる。放散筒７０の設置される高さは１００ｍ以上（例えば、１２５ｍ程度）であり、煙突２１２の高さ１５〜２０ｍより高い。このように、高炉ガスの排出基準を満たす高さである放散筒７０から高炉ガスを大気放散することにより、高炉ガスを効率よく大気に拡散することができ、環境を阻害する事態を回避することが可能となる。また、本実施形態の第２エジェクター１５０は、高炉ガスと窒素との混合ガスを放散筒７０に導く、つまり、第２エジェクター１５０によって高炉ガスが窒素で希釈されて放散筒７０から大気放散されることになる。したがって、放散筒７０から大気放散される高炉ガスの濃度を低減することができ、さらに、環境を阻害する事態を回避することが可能となる。

また、炉頂集塵装置２００には、コンベヤヘッドカバー５６内の、粉塵が混入された空気のみの風量が導入されることから、炉頂集塵装置２００を小型化することができ、鋳床集塵機２０２自体のコストおよびランニングコストを低減することが可能となる。

（高炉１の運転方法）
続いて、均排圧機構１００を用いた高炉１の運転方法について説明する。図３は、制御部１３０によるバルブの開閉を説明するための図である。

ホッパー５２から高炉本体１０への原料の装入が終了すると、制御部１３０は、ＢＧＦ回収弁１１０ａを開き、一次排圧操作を行う（ホッパー５２内を排圧する工程）。そして、ホッパー圧力計１３２によって測定されたホッパー５２内の圧力が所定の圧力（例えば、４０００ｍｍＨ_２Ｏ程度）まで排圧したら、制御部１３０は、第１駆動弁１４２ａを開いて第１エジェクター１４０を駆動させ、二次排圧操作を行う（ホッパー５２内を排圧する工程）。こうして、ホッパー５２内の高炉ガスは、ガスホルダーに強制的に回収される。ホッパー圧力計１３２によって測定されたホッパー５２内の圧力が大気圧程度まで排圧したら、制御部１３０は、ＢＧＦ回収弁１１０ａを閉じるとともに、第１駆動弁１４２ａを閉じて第１エジェクター１４０を停止させ、二次排圧操作を終了する。

続いて、制御部１３０は、装入コンベヤ６０によるホッパー５２への原料の装入を開始すべく、排圧弁１１２ｂを開いた後、第２駆動弁１５４ｂを開いて第２エジェクター１５０を駆動させ、ホッパー５２内の高炉ガスを放散筒７０から排気する排圧操作を行う（ホッパー５２内のガスを吸引し、放散筒７０から放散する工程）。そして、上部シール弁５４を開いて、所定時間の経過後、レシービングシュート５８を開いて、ホッパー５２への原料の装入を開始する（レシービングシュート５８を通じて原料を搬入する工程）。なお、原料を装入している間、装入コンベヤ６０からの原料の落下に伴う粉塵を排気するために、炉頂集塵装置２００によるコンベヤヘッドカバー５６内の排気を行う（除塵したガスを煙突２１２から放散する工程）。

そして、ホッパー５２への原料の装入が終了すると、制御部１３０は、レシービングシュート５８を閉じ、第２駆動弁１５４ｂを閉じて第２エジェクター１５０を停止した後、上部シール弁５４および排圧弁１１２ｂを閉じる。

続いて、制御部１３０は、一次均圧弁１０４ａを開いて一次均圧操作を行うとともに、ダスト排出弁１２２を開いてサイクロン除塵器１２０からダストを除去する（ホッパー５２内を昇圧する工程）。そして、ホッパー圧力計１３２によって測定されたホッパー５２内の圧力が所定の圧力まで昇圧したら、制御部１３０は、ダスト排出弁１２２を閉じるとともに、二次均圧弁１０８ａを開いて二次均圧操作を行う（ホッパー５２内を昇圧する工程）。そして、制御部１３０は、下部シール弁６４を開弁後、原料流調ゲートの開度制御を行って、ホッパー５２から高炉本体１０に原料を装入する（原料を装入する工程）。

以上説明したように、本実施形態にかかる高炉１および高炉１の運転方法によれば、ホッパー５２内に残留した高炉ガスを放散筒７０から大気放散させ、コンベヤヘッドカバー５６内の、粉塵が混入された空気を炉頂集塵装置２００から鋳床集塵機２０２の煙突２１２から大気放散させることで、環境の阻害を回避することが可能となる。

（変形例）
上記高炉１では、二次排圧操作を行う第１エジェクター１４０と、排気操作を行う第２エジェクター１５０とを備える均排圧機構１００について説明した。しかし、二次排圧操作を行うエジェクターと、排気操作を行うエジェクターとを共用することもできる。

図４は、変形例にかかる高炉２の全体系統を説明する図である。なお、上述した高炉１と実質的に等しい構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。

変形例にかかる高炉２においては、上記高炉１と同様に、ホッパー３０２には、一次均圧ライン１０４、二次均圧ライン１０８、ＢＧＦ回収ライン１１０、排圧ライン１１２が接続されており、一次均圧ライン１０４上、ＢＧＦ回収ライン１１０上、および、排圧ライン１１２上には、サイクロン除塵器１２０が設けられている。

図４に示すように、変形例において、一方のホッパー３０２（図４中、３０２Ａで示す）に接続されたＢＧＦ回収ライン１１０上、および、排圧ライン１１２上には、エジェクター３１０ａが設けられており、他方のホッパー３０２（図４中、３０２Ｂで示す）に接続されたＢＧＦ回収ライン１１０上、および、排圧ライン１１２上には、エジェクター３１０ｂが設けられる。

変形例において、エジェクター３１０ａ、３１０ｂ（以下、エジェクター３１０ａ、３１０ｂを纏めて、エジェクター３１０とよぶ場合もある）は、二次排圧操作および排気操作を排他的に行う。

図５は、変形例にかかるエジェクター３１０の具体的な構成を説明するための図である。図５に示すように、エジェクター３１０は、駆動ライン接続管３５２と、駆動ガスライン３５４と、本体管３５６とを含んで構成される。

駆動ライン接続管３５２は、フランジ３５２ａを介して、ＢＧＦ回収ライン１１０、排圧ライン１１２におけるホッパー５２側に接続されるとともに、フランジ３５２ｂを介して、本体管３５６に接続される。駆動ライン接続管３５２は、駆動ガスライン３５４が挿入され、駆動ガスライン３５４の先端に設けられたノズル３５４ａが本体管３５６に臨むように駆動ガスライン３５４を保持する。また、駆動ガスライン３５４には、第１駆動ガスライン１４２および第２駆動ガスライン１５４が接続されている。

本体管３５６は、一端が、フランジ３５２ｂを介して駆動ライン接続管３５２に接続されるとともに、他端が、フランジ３５６ａを介してＢＧＦ回収ライン１１０における低圧側清浄ガス本管２８側、排圧ライン１１２における放散筒７０側に接続される。本体管３５６は、上記本体管１５６と同様に、一端から他端に向かうに従って内径が漸減する入口吸込み部３５８ａと、入口吸込み部３５８ａから他端に向かって延在するとともに入口吸込み部３５８ａの最も内径が小さい部分と実質的に等しい内径のボディ３５８ｂと、ボディ３５８ｂから他端に向かって内径が漸増するディフューザ３５８ｃとを含んで構成される。

このようにエジェクター３１０をＢＧＦ回収ライン１１０上、および、排圧ライン１１２上に設け、一方のエジェクター３１０ａで二次排圧操作を行っている際に、他方のエジェクター３１０ｂで排気操作（原料装入）を行い、一方のエジェクター３１０ａで排気操作を行っている際に、他方のエジェクター３１０ｂで二次排圧操作を行うことも可能である。

（高炉２の運転方法）
続いて、変形例の均排圧機構１００を用いた高炉２の運転方法について説明する。図６は、変形例にかかる制御部１３０によるバルブの開閉を説明するための図である。

ホッパー３０２から高炉本体１０への原料の装入が終了すると、制御部１３０は、ＢＧＦ回収弁１１０ａを開き、一次排圧操作を行う。そして、ホッパー圧力計１３２によって測定されたホッパー３０２内の圧力が所定の圧力（例えば、４０００ｍｍＨ_２Ｏ程度）まで排圧したら、制御部１３０は、第１駆動弁１４２ａを開いてエジェクター３１０を駆動させ、二次排圧操作を行う。こうして、ホッパー３０２内の高炉ガスは、ガスホルダーに強制的に回収される。ホッパー圧力計１３２によって測定されたホッパー３０２内の圧力が大気圧程度まで排圧したら、制御部１３０は、ＢＧＦ回収弁１１０ａを閉じるとともに、第１駆動弁１４２ａを閉じてエジェクター３１０を停止させ、二次排圧操作を終了する。

続いて、制御部１３０は、装入コンベヤ６０によるホッパー３０２への原料の装入を開始すべく、排圧弁１１２ｂを開いた後、第２駆動弁１５４ｂを開いてエジェクター３１０を駆動させ、ホッパー３０２内の高炉ガスを放散筒７０から排気する（排圧操作）。そして、上部シール弁５４を開いて、排圧弁１１２ｂを閉じた後、所定時間の経過後、レシービングシュート５８を開いて、ホッパー３０２への原料の装入を開始する。また、レシービングシュート５８の開放とともに、ダスト排出弁１２２を開いてサイクロン除塵器１２０からダストを除去する。なお、原料を装入している間、装入コンベヤ６０からの原料の落下に伴う粉塵を排気するために、炉頂集塵装置２００によるコンベヤヘッドカバー５６内の排気を行う。

そして、ホッパー３０２への原料の装入が終了すると、制御部１３０は、レシービングシュート５８を閉じ、第２駆動弁１５４ｂを閉じてエジェクター３１０を停止した後、上部シール弁５４を閉じる。

続いて、制御部１３０は、一次均圧弁１０４ａを開いて一次均圧操作を行う。そして、ホッパー圧力計１３２によって測定されたホッパー３０２内の圧力が所定の圧力まで昇圧したら、制御部１３０は、ダスト排出弁１２２を閉じるとともに、二次均圧弁１０８ａを開いて二次均圧操作を行う。

以上説明したように、変形例にかかる高炉２および高炉２の運転方法によっても、ホッパー３０２内に残留した高炉ガスを放散筒７０から大気放散させ、コンベヤヘッドカバー５６内の、粉塵が混入された空気を炉頂集塵装置２００から鋳床集塵機２０２の煙突２１２から大気放散させることができ、環境の阻害を回避することが可能となる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、上記実施形態では、制御部１３０が、ホッパー５２内の圧力が所定の圧力（０〜５ｍｍＨ_２Ｏの範囲）となるように、第２駆動ガスライン１５４に設けられた第２駆動弁１５４ｂの開度を調整する構成を例に挙げて説明した。しかし、制御部１３０が第２駆動弁１５４ｂの開度を調整する基準となるホッパー５２内の圧力は、０〜５ｍｍＨ_２Ｏの範囲に限らず、事前調査を行い適宜決定してもよい。

また、上記実施形態および変形例において、第２エジェクター１５０、エジェクター３１０が、窒素を駆動ガスとして用いる構成を例に挙げて説明した。しかし、第２エジェクター１５０、エジェクター３１０は、他のガスを駆動ガスとして用いてもよい。例えば、第２エジェクター１５０、エジェクター３１０は、スチーム（水蒸気）や空気を駆動ガスとして用いるとよい。一般的に、エジェクターは、駆動ガスの分子量が大きくなればなるほど、吸入能力（高炉ガスの吸入能力）が向上する。したがって、駆動ガスとしてスチームを用いると、窒素を用いる場合と比較して、高炉ガスの吸入能力を向上させることができる。

また、駆動ガスとしてスチームを用いる場合、スチームの圧力が高いほど、スチームの消費量を低減できる。なお、第２エジェクター１５０、エジェクター３１０の駆動ガスとしてスチームを用いる場合、スチームの圧力は、例えば、１．０〜２．０ｋｇ／ｃｍ^２Ｇ程度の低圧スチームが最も効率がよい。

また、第２エジェクター１５０、エジェクター３１０の駆動ガスとして用いるスチームは、乾き飽和蒸気、または、過熱蒸気（過熱度３０℃以内）がよく、例えば、高炉１、２が設けられる製鉄所内の動力用として一般的に使用されている過熱蒸気を用いることができる。なお、過熱蒸気は、大気圧下で１００℃の蒸気（飽和蒸気）をさらに加熱した蒸気であり、所定の圧力において飽和温度以上の蒸気温度を持つ蒸気のことである。

また、駆動ガスとしてスチームを用いる場合の第２エジェクター１５０、エジェクター３１０の可能吸込圧力を大気圧との比率で示すと、１／１〜１／７程度であるとよい。

また、上記実施形態では、２つのホッパー５２を備えたパラレル式のベルレス式炉頂装入装置５０について説明した。しかしながら、ホッパー５２の数は２つに限定されるものではなく、３つ以上であってもよいし、また、ホッパー５２が１つのみ設けられた、所謂、センターフィード式のベルレス式炉頂装入装置であってもよい。また、ベル式炉頂装入装置でも同様に適用することができる。

本発明は、高炉ガス本体に原料を装入するホッパーを備えた高炉および高炉の運転方法に利用することができる。

１高炉
１０高炉本体
２高炉
５２ホッパー
５６コンベヤヘッドカバー（受入部）
７０放散筒（第２の排気機構）
１００均排圧機構
１５０第２エジェクター（エジェクター）
２００炉頂集塵装置
２１２煙突（第１の排気機構）
３０２ホッパー
３１０エジェクター

Claims

少なくとも鉄鉱石を含む原料が搬入され、該原料が通過する受入部と、
前記受入部に連通可能に設けられ、該受入部を通過した前記原料を収容するホッパーと、
前記ホッパーから装入された原料に含まれる鉄鉱石を溶融して銑鉄を生成する高炉本体と、
前記ホッパーから前記高炉本体に前記原料を装入する際、予め定められた均圧ガスを該ホッパーに導いて該ホッパー内を加圧するとともに、該原料の装入後、該ホッパー内を減圧する均排圧機構と、
前記原料を搬入する際に前記受入部内のガスを吸引して除塵するとともに、除塵した該ガスを第１の排気機構から放散する炉頂集塵装置と、
を備え、
前記均排圧機構は、駆動ガスの流れによって前記ホッパー内のガスを吸引するエジェクターを含んで構成され、
前記高炉本体への原料の装入後に前記ホッパー内を減圧して、前記受入部から該ホッパーに該原料が装入される際に、前記エジェクターは、該ホッパー内のガスを吸引して前記第１の排気機構とは異なる第２の排気機構から放散することを特徴とする高炉。
前記駆動ガスは、窒素および水蒸気のいずれか一方または両方であることを特徴とする請求項１に記載の高炉。
前記第２の排気機構の高さは、前記高炉本体から排出される高炉ガスの排出基準を満たす高さであることを特徴とする請求項１または２に記載の高炉。
少なくとも鉄鉱石を含む原料を受入部に搬入する工程と、
前記原料を搬入する際に前記受入部内のガスを吸引して除塵するとともに、除塵した該ガスを第１の排気機構から放散する工程と、
前記受入部を通過した前記原料を収容するホッパーから、該原料に含まれる鉄鉱石を溶融して銑鉄を生成する高炉本体に該原料を装入する工程と、
前記ホッパーから前記高炉本体に前記原料を装入する際、予め定められた均圧ガスを該ホッパーに導いて該ホッパー内を加圧する工程と、
前記高炉本体への前記原料の装入後、前記ホッパー内を減圧する工程と、
前記原料の装入後に前記ホッパー内を減圧して、前記受入部から該ホッパーに該原料が装入される際に、駆動ガスの流れによってガスを吸引するエジェクターを用いて該ホッパー内のガスを吸引し、前記第１の排気機構とは異なる第２の排気機構から放散する工程と、
を含むことを特徴とする高炉の運転方法。