JP2017008386A - 高炉および高炉の運転方法 - Google Patents
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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
【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。
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。
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/cm2G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、650mmH2O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、4000mmH2O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/cm2G)。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(0〜5mmH2O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。
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、4000mmH2O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。
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。
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、4000mmH2O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(0〜5mmH2O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、0〜5mmH2O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/cm2G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
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 (4)
- 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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015126255A JP2017008386A (ja) | 2015-06-24 | 2015-06-24 | 高炉および高炉の運転方法 |
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Family
ID=57763364
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JP2015126255A Pending JP2017008386A (ja) | 2015-06-24 | 2015-06-24 | 高炉および高炉の運転方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2017008386A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107541576A (zh) * | 2017-10-23 | 2018-01-05 | 成都瑞柯林工程技术有限公司 | 高炉炉顶送料气密箱卸压排气净化回收系统 |
CN112594851A (zh) * | 2020-12-22 | 2021-04-02 | 黎坤娣 | 一种铁屑尘空气过滤净化装置 |
CN113151626A (zh) * | 2021-05-17 | 2021-07-23 | 中冶京诚工程技术有限公司 | 一种并联均压放散煤气全回收系统 |
CN113278747A (zh) * | 2020-02-20 | 2021-08-20 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种防止冒灰的高炉炉顶放散方法 |
-
2015
- 2015-06-24 JP JP2015126255A patent/JP2017008386A/ja active Pending
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