JP2021081113A - Steel making systeme - Google Patents

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大塚 裕之
Hiroyuki Otsuka
裕之 大塚
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Abstract

To make the running cost of a bag filter lower than the conventional one.SOLUTION: A steel making system subjecting an exhaust gas generated upon melting a metal raw material by a melting furnace to purification treatment comprises an exhaust gas purification device, where, regarding slag generated together with the metal raw material in the melting furnace (electric furnace 4), under installing a dust removal machine 7 installed at the inside between a bag filter 9 and an electric furnace 4, powder dust with a relatively large diameter in the exhaust gas is filtered, further, the exhaust gas is cooled by a heat conduction tube passing through the slab, and that is connected to the bag filter 9.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、製鋼システムに関する。 The present invention relates to a steelmaking system.

下記特許文献1には、製鋼用電気炉の排熱回収装置が開示されている。この排熱回収装置は、電気炉の排ガスを別途用意した燃焼装置に導入して燃焼処理するものであり、当該燃焼処理した後の排ガスをバグフィルタを用いて浄化処理するものである。 The following Patent Document 1 discloses an exhaust heat recovery device for an electric furnace for steelmaking. This exhaust heat recovery device introduces the exhaust gas of an electric furnace into a separately prepared combustion device and performs combustion treatment, and purifies the exhaust gas after the combustion treatment using a bag filter.

特開平11−248371号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 11-248371

ところで、上記バグフィルタは、ろ布を用いることにより排ガスに含まれる粉塵を除去する集塵装置である。このバグフィルタにおけるろ布は、例えば織布や不織布等であり、劣化した際のメンテナンスにおいて交換される消耗品である。したがって、上位背景技術には、排ガスの清浄化処理にランニングコストが掛かるという問題がある。 By the way, the bug filter is a dust collector that removes dust contained in exhaust gas by using a filter cloth. The filter cloth in this bug filter is, for example, a woven cloth or a non-woven fabric, and is a consumable item that is replaced during maintenance when it deteriorates. Therefore, the higher-level background technology has a problem that a running cost is required for the exhaust gas cleaning process.

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、ランニングコストを従来よりも低下させることを目的とするものである。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to reduce the running cost as compared with the conventional case.

上記目的を達成するために、本発明では、製鋼システムに係る第1の解決手段として、溶解炉で金属原料を溶解させる際に発生する排ガスを浄化処理する製鋼システムであって、
前記溶解炉において前記金属原料と共に発生するスラグを用いて前記排ガスを浄化処理する排ガス浄化装置を備える、という手段を採用する。
In order to achieve the above object, in the present invention, as a first solution relating to a steelmaking system, a steelmaking system that purifies and treats exhaust gas generated when a metal raw material is melted in a melting furnace.
A means of providing an exhaust gas purification device for purifying the exhaust gas by using the slag generated together with the metal raw material in the melting furnace is adopted.

本発明では、製鋼システムに係る第2の解決手段として、上記第1の解決手段において、前記排ガス浄化装置は、前記排ガスから排熱を回収する、という手段を採用する。 In the present invention, as a second solution related to the steelmaking system, in the first solution, the exhaust gas purifying device adopts a means of recovering exhaust heat from the exhaust gas.

本発明では、製鋼システムに係る第3の解決手段として、上記第1または第2の解決手段において、前記金属原料を予熱して前記溶解炉に供給する原料予熱器をさらに備える、という手段を採用する。 In the present invention, as a third solution according to the steelmaking system, the first or second solution further includes a raw material preheater that preheats the metal raw material and supplies it to the melting furnace. To do.

本発明では、製鋼システムに係る第4の解決手段として、上記第2または第3の解決手段において、前記排熱を前記原料予熱器における前記金属原料の予熱に供する、という手段を採用する。 In the present invention, as a fourth solution relating to the steelmaking system, in the second or third solution, the means of applying the exhaust heat to the preheating of the metal raw material in the raw material preheater is adopted.

本発明では、製鋼システムに係る第5の解決手段として、上記第2〜第4のいずれかの解決手段において、前記原料予熱器は、前記排熱によって生成された加熱ガスを用いて前記金属原料を予熱するものであり、前記原料予熱器で前記金属原料の予熱に供された加熱ガスを前記溶解炉に供給する加熱ガス供給管をさらに備える、という手段を採用する。 In the present invention, as a fifth solution according to the steelmaking system, in any of the second to fourth solutions, the raw material preheater uses the heating gas generated by the exhaust heat to use the metal raw material. The raw material preheater further comprises a heating gas supply pipe for supplying the heating gas used for preheating the metal raw material to the melting furnace.

本発明では、製鋼システムに係る第6の解決手段として、上記第1〜第5のいずれかの解決手段において、前記溶解炉は、アーク放電に基づくアーク熱を利用して原料を溶解させる電気炉である、という手段を採用する。 In the present invention, as a sixth solution for a steelmaking system, in any of the first to fifth solutions, the melting furnace is an electric furnace that melts raw materials by utilizing arc heat based on arc discharge. Is adopted.

本発明によれば、ランニングコストを従来よりも低下させることが可能である。 According to the present invention, it is possible to reduce the running cost as compared with the conventional case.

本発明の一実施形態に係る製鋼システムの全体構成を示すシステム構成図である。It is a system block diagram which shows the whole structure of the steelmaking system which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態における排ガス浄化装置の構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the exhaust gas purification apparatus in one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態における排熱温度の変動を示す特性図である。It is a characteristic figure which shows the fluctuation of the exhaust heat temperature in one Embodiment of this invention.

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
本実施形態に係る製鋼システムは、図1に示すように原料供給配管1、原料予熱器2、予熱原料供給配管3、電気炉4、臭気ガス供給管5、第1排ガス管6、除塵器7、第2排ガス管8、バグフィルタ9、第3排ガス管10、送風機11、空気供給管12及び加熱空気供給管13を備えている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, the steelmaking system according to the present embodiment includes a raw material supply pipe 1, a raw material preheater 2, a preheated raw material supply pipe 3, an electric furnace 4, an odor gas supply pipe 5, a first exhaust gas pipe 6, and a dust remover 7. , A second exhaust gas pipe 8, a bag filter 9, a third exhaust gas pipe 10, a blower 11, an air supply pipe 12, and a heated air supply pipe 13.

原料供給配管1は、一端が原料供給源に接続され、他端が原料予熱器2に接続された配管である。この原料供給配管1には原料供給源から所定の金属原料が順次供給される。この金属原料は、例えば金属スクラップであり、自動車等の金属製品をスクラップ工場で金属スクラップに前加工したものである。すなわち、金属原料は、鉄を主成分とする金属部品が所定サイズまで切り刻まれた金属小片である。 The raw material supply pipe 1 is a pipe in which one end is connected to the raw material supply source and the other end is connected to the raw material preheater 2. A predetermined metal raw material is sequentially supplied to the raw material supply pipe 1 from the raw material supply source. This metal raw material is, for example, metal scrap, which is a metal product such as an automobile preprocessed into metal scrap at a scrap factory. That is, the metal raw material is a small piece of metal in which a metal part containing iron as a main component is chopped to a predetermined size.

原料予熱器2は、加熱空気を用いて上記原料を予熱する。加熱空気の温度は例えば400℃である。この原料予熱器2は、400℃の加熱空気によって所定の温度(例えば200℃)まで昇温させた原料を予熱原料として予熱原料供給配管3に供給する。 The raw material preheater 2 preheats the raw material using heated air. The temperature of the heated air is, for example, 400 ° C. The raw material preheater 2 supplies the raw material heated to a predetermined temperature (for example, 200 ° C.) with heated air at 400 ° C. as a preheating raw material to the preheating raw material supply pipe 3.

このような原料予熱器2では、金属原料に不可避的に含まれる不純物に起因して臭気ガスが発生する。すなわち、金属原料に付着した塗料等の不純物が加熱空気の熱によって気化して臭気ガスとなる。この臭気ガスは、金属原料の予熱に供された加熱空気、つまり温度がある程度低下した加熱空気に混合して臭気ガス供給管5に排出される。このような臭気ガスの温度は、例えば200℃である。なお、上記加熱空気は、本発明の加熱ガスに相当する。 In such a raw material preheater 2, odorous gas is generated due to impurities inevitably contained in the metal raw material. That is, impurities such as paint adhering to the metal raw material are vaporized by the heat of the heated air to become an odorous gas. This odor gas is mixed with the heated air used for preheating the metal raw material, that is, the heated air whose temperature has dropped to some extent, and is discharged to the odor gas supply pipe 5. The temperature of such an odorous gas is, for example, 200 ° C. The heated air corresponds to the heating gas of the present invention.

予熱原料供給配管3は、一端が原料予熱器2に接続され、他端が電気炉4に接続されてた配管である。この予熱原料供給配管3は、原料予熱器2から受け入れた予熱原料を電気炉4に供給する。 The preheating raw material supply pipe 3 is a pipe having one end connected to the raw material preheater 2 and the other end connected to the electric furnace 4. The preheating raw material supply pipe 3 supplies the preheating raw material received from the raw material preheater 2 to the electric furnace 4.

また、予熱原料供給配管3には、図示するように開閉弁3aが設けられている。この開閉弁3aは、予熱原料の通過/通過阻止を設定するものである。すなわち、予熱原料は、開閉弁3aが開状態の場合に予熱原料供給配管3から電気炉4に供給され、開閉弁3aが閉状態の場合には電気炉4への供給が停止する。 Further, the preheating raw material supply pipe 3 is provided with an on-off valve 3a as shown in the figure. The on-off valve 3a sets the passage / prevention of passage of the preheating raw material. That is, the preheating raw material is supplied to the electric furnace 4 from the preheating raw material supply pipe 3 when the on-off valve 3a is in the open state, and the supply to the electric furnace 4 is stopped when the on-off valve 3a is in the closed state.

電気炉4は、例えばアーク放電に基づくアーク熱を利用して予熱原料を溶解させるアーク炉である。この電気炉4は、本発明の溶解炉に相当する。この電気炉4は、複数の耐熱性電極を備え、該耐熱性電極に外部電源から電力を給電することにより炉内でアーク放電を発生させ、当該アーク放電に伴って発生するアーク熱を予熱原料に作用させることにより当該予熱原料を溶解させる。 The electric furnace 4 is an arc furnace that melts a preheating raw material by utilizing, for example, arc heat based on arc discharge. The electric furnace 4 corresponds to the melting furnace of the present invention. The electric furnace 4 is provided with a plurality of heat-resistant electrodes, and an arc discharge is generated in the furnace by supplying power to the heat-resistant electrodes from an external power source, and the arc heat generated by the arc discharge is used as a preheating raw material. Dissolves the preheating raw material by acting on.

ここで、金属原料及び予熱原料の主成分は鉄なので、予熱原料の溶融温度は約1500℃である。すなわち、上記電気炉4は、耐熱性電極と予熱原料との間に発生するアーク放電によって予熱原料を約1500℃を超える温度まで加熱させ、以って予熱原料を十分に溶解させて溶融金属を生成させる溶解炉である。 Here, since the main components of the metal raw material and the preheating raw material are iron, the melting temperature of the preheating raw material is about 1500 ° C. That is, in the electric furnace 4, the preheating raw material is heated to a temperature exceeding about 1500 ° C. by an arc discharge generated between the heat-resistant electrode and the preheating raw material, whereby the preheating raw material is sufficiently melted to melt the molten metal. It is a melting furnace to generate.

また、電気炉4は、臭気ガス供給管5から供給される臭気ガスを熱分解する熱分解炉でもある。すなわち、この電気炉4は、臭気ガスを約1500℃の高温に晒すことによって熱分解させる。本実施形態では、別途エネルギーを投入することなく、電気炉4が有している約1500℃の高温を有効活用することにより臭気ガスを熱分解することにより、無害な熱分解ガスに転化させる。 The electric furnace 4 is also a pyrolysis furnace that thermally decomposes the odorous gas supplied from the odorous gas supply pipe 5. That is, the electric furnace 4 thermally decomposes the odorous gas by exposing it to a high temperature of about 1500 ° C. In the present embodiment, the odorous gas is thermally decomposed by effectively utilizing the high temperature of about 1500 ° C. possessed by the electric furnace 4 without separately inputting energy, thereby converting it into a harmless thermal decomposition gas.

このような電気炉4では、予熱原料の溶解に伴って排ガスが発生する。この排ガスは、上記熱分解ガスをも含む高温ガスであり、最高温度が例えば約900℃にも達する。このような排ガスは、予熱原料供給配管3の途中部位に設けられた排気口を介して第1排ガス管6に排出される。上記排気口は、図示するように予熱原料供給配管3において開閉弁3aの下方つまり電気炉4側の部位に設けられている。 In such an electric furnace 4, exhaust gas is generated as the preheating raw material is melted. This exhaust gas is a high-temperature gas including the above-mentioned pyrolysis gas, and the maximum temperature reaches, for example, about 900 ° C. Such exhaust gas is discharged to the first exhaust gas pipe 6 through an exhaust port provided in the middle of the preheating raw material supply pipe 3. As shown in the figure, the exhaust port is provided below the on-off valve 3a, that is, on the side of the electric furnace 4 in the preheating raw material supply pipe 3.

ここで、図示していないが、電気炉4は、溶融金属を外部に排出するための溶融金属排出口や原料に含まれる溶融金属以外のスラグ(電気炉系スラグ)を外部に排出するためのスラグ排出口等を備えている。このような溶融金属排出口やスラグ排出口等は、電気炉4の動作状態に応じて適宜開閉される。 Here, although not shown, the electric furnace 4 is for discharging the molten metal discharge port for discharging the molten metal to the outside and slag other than the molten metal (electric furnace system slag) contained in the raw material to the outside. It is equipped with a slag outlet, etc. Such a molten metal discharge port, a slag discharge port, and the like are appropriately opened and closed according to the operating state of the electric furnace 4.

臭気ガス供給管5は、一端が原料予熱器2に接続され、他端が電気炉4に接続された配管である。この臭気ガス供給管5は、原料予熱器2から受け入れた臭気ガスを電気炉4に供給する。 The odor gas supply pipe 5 is a pipe having one end connected to the raw material preheater 2 and the other end connected to the electric furnace 4. The odor gas supply pipe 5 supplies the odor gas received from the raw material preheater 2 to the electric furnace 4.

ここで、臭気ガス供給管5の一端は、原料予熱器2において後述する加熱空気供給管13の他端と対向配置されている。すなわち、臭気ガス供給管5の一端と加熱空気供給管13の他端とは、金属原料を挟んだ状態で対向配置されている。 Here, one end of the odor gas supply pipe 5 is arranged to face the other end of the heated air supply pipe 13 described later in the raw material preheater 2. That is, one end of the odor gas supply pipe 5 and the other end of the heated air supply pipe 13 are arranged to face each other with the metal raw material sandwiched between them.

第1排ガス管6は、一端が予熱原料供給配管3の排気口に接続され、他端が除塵器7に接続された配管である。この第1排ガス管6は、電気炉4から受け入れた排ガスを除塵器7に供給する。 The first exhaust gas pipe 6 is a pipe in which one end is connected to the exhaust port of the preheating raw material supply pipe 3 and the other end is connected to the dust collector 7. The first exhaust gas pipe 6 supplies the exhaust gas received from the electric furnace 4 to the dust collector 7.

除塵器7は、電気炉4(溶解炉)で発生した電気炉系スラグを用いて排ガスを浄化処理する排ガス浄化装置である。すなわち、この除塵器7は、電気炉4(溶解炉)において溶融金属と共に発生する電気炉系スラグをろ体として用いることにより、排ガスに含まれる比較的大径の粉塵をろ過する。 The dust remover 7 is an exhaust gas purification device that purifies exhaust gas using the electric furnace system slag generated in the electric furnace 4 (melting furnace). That is, the dust collector 7 filters relatively large-diameter dust contained in the exhaust gas by using the electric furnace system slag generated together with the molten metal in the electric furnace 4 (melting furnace) as a filter medium.

このうような除塵器7は、図2に示すように、筐体7a、伝熱管7b及びスラグ7cを備えている。筐体7aは、流入口7dと流出口7eとが形成された箱型の容器である。流入口7dは第1排ガス管6の他端に接続され、流出口7eは第2排ガス管8の一端に接続されている。このような筐体7aにおいて、流入口7dと流出口7eとは伝熱管7b及びスラグ7cを挟んで対向配置されている。 As shown in FIG. 2, such a dust collector 7 includes a housing 7a, a heat transfer tube 7b, and a slag 7c. The housing 7a is a box-shaped container in which an inflow port 7d and an outflow port 7e are formed. The inflow port 7d is connected to the other end of the first exhaust gas pipe 6, and the outflow port 7e is connected to one end of the second exhaust gas pipe 8. In such a housing 7a, the inflow port 7d and the outflow port 7e are arranged so as to face each other with the heat transfer tube 7b and the slag 7c interposed therebetween.

伝熱管7bは、図示するようにジグザグ状に折れ曲がった金属管であり、内部を一端から他端に向かってフレッシュ空気が流通する。この伝熱管7bは、流入口7dと流出口7eとの間に設けられると共にスラグ7cに埋まった状態で筐体7a内に固定配置されている。 The heat transfer tube 7b is a metal tube bent in a zigzag shape as shown in the figure, and fresh air flows through the inside from one end to the other end. The heat transfer tube 7b is provided between the inflow port 7d and the outflow port 7e and is fixedly arranged in the housing 7a in a state of being buried in the slag 7c.

また、この伝熱管7bは、図示するように直管部と湾曲部とが交互に設けられることとによりジグザグ状の形状を有する。このような伝熱管7bでは、複数の直管部が流入口7dと流出口7eとの対向方向に直交する姿勢、かつ、当該対向方向に隣り合って配列するように設けられている。 Further, the heat transfer tube 7b has a zigzag shape by alternately providing straight tube portions and curved portions as shown in the figure. In such a heat transfer tube 7b, a plurality of straight pipe portions are provided so as to be in a posture orthogonal to the opposite direction of the inflow port 7d and the outflow port 7e and to be arranged adjacent to each other in the opposite direction.

スラグ7cは、電気炉4で発生し、予め回収された廃棄物(電気炉系スラグ)である。すなわち、このスラグ7cは、製鋼システムが稼働することによって電気炉4で順次生成される廃棄物であり、廃棄物として別途処理される。本実施形態では、このような廃棄物の一部をスラグ7cとして流用する。 The slag 7c is waste (electric furnace system slag) generated in the electric furnace 4 and recovered in advance. That is, the slag 7c is waste that is sequentially generated in the electric furnace 4 by operating the steelmaking system, and is separately treated as waste. In the present embodiment, a part of such waste is diverted as slag 7c.

このスラグ7cは、酸化カルシウム(CaO)、酸化第一鉄(FeO)及び酸化ケイ素(SiO)等の酸化金属を主成分とする粒状あるいは粉体状の固形物であり、ろ体として利用するために筐体7a内に密に充填されている。なお、電気炉4で生成されるスラグとして一般的に酸化スラグと還元スラグとが知られているが、本実施形態におけるスラグ7cは、酸化スラグあるいは還元スラグの何れでも良く、また両者の混合物であってもよい。 This slag 7c is a granular or powdery solid containing a metal oxide such as calcium oxide (CaO), ferrous oxide (FeO) and silicon oxide (SiO 2 ) as a main component, and is used as a filter. Therefore, the housing 7a is densely filled. Oxidized slag and reduced slag are generally known as slag produced in the electric furnace 4, but the slag 7c in the present embodiment may be either oxidized slag or reduced slag, or a mixture of both. There may be.

このようなスラグ7cが充填された筐体7a内では、電気炉4の排ガスが流入口7dから流出口7eに向かって流れる。また、この筐体7a内には粒状のスラグ7cが密に充填されているので、排ガスが流入口7dから流出口7eまで流通する間に、排ガスに含まれる比較的大径の粉塵がスラグ7cによって捕捉される。すなわち、除塵器7は、排ガスに含まれる比較的大径の粉塵をろ過するろ過器として機能する。 In the housing 7a filled with such slag 7c, the exhaust gas of the electric furnace 4 flows from the inflow port 7d toward the outflow port 7e. Further, since the housing 7a is densely filled with granular slag 7c, while the exhaust gas flows from the inflow port 7d to the outflow port 7e, relatively large-diameter dust contained in the exhaust gas is slag 7c. Captured by. That is, the dust remover 7 functions as a filter for filtering relatively large-diameter dust contained in the exhaust gas.

また、筐体7a内に収容された伝熱管7bは、一端が空気供給管12に接続され、他端が加熱空気供給管13に接続されている。この伝熱管7bでは、空気供給管12から供給されるフレッシュ空気が加熱空気供給管13に向かって流通する。このフレッシュ空気は、電気炉4の排ガスとの熱交換によって加熱空気となり、伝熱管7bから加熱空気供給管13に供給される。このような除塵器7は、常温のフレッシュ空気を例えば700℃の排ガスで加熱することにより、例えば200℃の加熱空気を生成する。 Further, one end of the heat transfer tube 7b housed in the housing 7a is connected to the air supply pipe 12, and the other end is connected to the heated air supply pipe 13. In the heat transfer pipe 7b, the fresh air supplied from the air supply pipe 12 flows toward the heated air supply pipe 13. This fresh air becomes heated air by heat exchange with the exhaust gas of the electric furnace 4, and is supplied from the heat transfer pipe 7b to the heated air supply pipe 13. Such a dust collector 7 generates heated air at, for example, 200 ° C. by heating fresh air at room temperature with exhaust gas at, for example, 700 ° C.

すなわち、除塵器7は、スラグ7cによる排ガスのガス清浄化機能に加え、排ガスとフレッシュ空気との熱交換によって加熱空気を生成する熱交換機能を併せ持つ。なお、このような除塵器7では、第1清浄化排ガスがフレッシュ空気によって冷却されて第2排ガス管8に排出される。 That is, the dust collector 7 has a heat exchange function of generating heated air by heat exchange between the exhaust gas and fresh air, in addition to the gas purification function of the exhaust gas by the slag 7c. In such a dust collector 7, the first purified exhaust gas is cooled by fresh air and discharged to the second exhaust gas pipe 8.

第2排ガス管8は、一端が除塵器7に接続され、他端がバグフィルタ9に接続された配管である。この第2排ガス管8は、除塵器7から受け入れた第1清浄化排ガスをバグフィルタ9に供給する。 The second exhaust gas pipe 8 is a pipe having one end connected to the dust collector 7 and the other end connected to the bug filter 9. The second exhaust gas pipe 8 supplies the first purified exhaust gas received from the dust collector 7 to the bag filter 9.

バグフィルタ9は、第2排ガス管8から供給される第1清浄化排ガスから比較的小径な粉塵(固形分)を除去するフィルタである。このバグフィルタ9は、第1清浄化排ガスから比較的小径な粉塵(固形分)を除去することにより第2清浄化排ガスを生成し、当該第2清浄化排ガスを第3排ガス管10に排出する。 The bag filter 9 is a filter that removes dust (solid content) having a relatively small diameter from the first purified exhaust gas supplied from the second exhaust gas pipe 8. The bug filter 9 generates a second purified exhaust gas by removing relatively small-diameter dust (solid content) from the first purified exhaust gas, and discharges the second purified exhaust gas to the third exhaust gas pipe 10. ..

第3排ガス管10は、一端がバグフィルタ9に接続され、他端は大気開放された配管である。この第3排ガス管10は、バグフィルタ9から受け入れた第2清浄化排ガスを大気に放出する。 One end of the third exhaust gas pipe 10 is connected to the bug filter 9, and the other end is a pipe open to the atmosphere. The third exhaust gas pipe 10 releases the second purified exhaust gas received from the bag filter 9 to the atmosphere.

送風機11は、大気から取り込んだフレッシュ空気をある程度圧縮し、空気供給管12に送り出す。この送風機11は、熱交換器9に供給するフレッシュ空気の供給量つまり原料予熱器2に供給する加熱空気(加熱ガス)の供給量を調節する。 The blower 11 compresses the fresh air taken in from the atmosphere to some extent and sends it out to the air supply pipe 12. The blower 11 adjusts the supply amount of fresh air supplied to the heat exchanger 9, that is, the supply amount of heated air (heating gas) supplied to the raw material preheater 2.

空気供給管12は、一端が送風機11に接続され、他端が熱交換器9に接続された配管である。この空気供給管12は、送風機11から受け入れたフレッシュ空気(原料ガス)を熱交換器9に供給する。 The air supply pipe 12 is a pipe having one end connected to the blower 11 and the other end connected to the heat exchanger 9. The air supply pipe 12 supplies the fresh air (raw material gas) received from the blower 11 to the heat exchanger 9.

加熱空気供給管13は、一端が熱交換器9に接続され、他端が原料予熱器2に接続された配管である。この加熱空気供給管13は、熱交換器9から受け入れた加熱空気を原料予熱器2に供給する。 The heated air supply pipe 13 is a pipe having one end connected to the heat exchanger 9 and the other end connected to the raw material preheater 2. The heated air supply pipe 13 supplies the heated air received from the heat exchanger 9 to the raw material preheater 2.

次に、本実施形態に係る製鋼システムの動作について、図3をも参照して詳しく説明する。 Next, the operation of the steelmaking system according to the present embodiment will be described in detail with reference to FIG.

本製鋼システムでは、原料予熱器2において金属原料が予熱されて予熱原料となる。すなわち、原料予熱器2では、原料供給配管1から供給された原料が加熱空気供給管13から供給された加熱空気によって加熱(予熱)される。そして、予熱原料は、予熱原料供給配管3を介して電気炉4に供給される。 In this steelmaking system, the metal raw material is preheated in the raw material preheater 2 to become a preheating raw material. That is, in the raw material preheater 2, the raw material supplied from the raw material supply pipe 1 is heated (preheated) by the heated air supplied from the heated air supply pipe 13. Then, the preheating raw material is supplied to the electric furnace 4 via the preheating raw material supply pipe 3.

ここで、予熱原料供給配管3の開閉弁3aが開状態に設定されることによって予熱原料が原料予熱器2から電気炉4に供給され、開閉弁3aが閉状態に設定されることによって予熱原料の原料予熱器2から電気炉4への供給が停止する。すなわち、本製鋼システムでは、予熱原料が間欠的(バッチ的)に原料予熱器2から電気炉1に供給される。 Here, the preheating raw material is supplied from the raw material preheater 2 to the electric furnace 4 by setting the on-off valve 3a of the preheating raw material supply pipe 3 to the open state, and the preheating raw material is set to the closed state by setting the on-off valve 3a to the closed state. The supply from the raw material preheater 2 to the electric furnace 4 is stopped. That is, in the present steelmaking system, the preheating raw material is intermittently (batch-like) supplied from the raw material preheater 2 to the electric furnace 1.

また、原料予熱器2では金属原料の予熱に伴って臭気ガスが発生する。この臭気ガスは、金属原料の予熱に供された加熱空気と共に臭気ガス供給管5に送り出され、当該臭気ガス供給管5を介して電気炉4に供給される。 Further, in the raw material preheater 2, odorous gas is generated as the metal raw material is preheated. This odor gas is sent out to the odor gas supply pipe 5 together with the heated air used for preheating the metal raw material, and is supplied to the electric furnace 4 through the odor gas supply pipe 5.

電気炉4は、原料予熱器2から予熱原料が投入される度にアーク放電によって予熱原料を溶融させる。すなわち、電気炉4は、予熱原料が投入されると、耐熱性電極に電力を所定時間だけ給電させて、耐熱性電極と予熱原料との間にアーク放電を発生させる。予熱原料は、このアーク放電に伴うアーク熱によって約1500℃以上に加熱されることによって溶融金属となる。また、電気炉4では、予熱原料の加熱溶融に伴って排ガスが発生する。 The electric furnace 4 melts the preheating raw material by arc discharge each time the preheating raw material is input from the raw material preheating device 2. That is, when the preheating raw material is charged, the electric furnace 4 supplies electric power to the heat-resistant electrode for a predetermined time to generate an arc discharge between the heat-resistant electrode and the preheating raw material. The preheating raw material becomes a molten metal by being heated to about 1500 ° C. or higher by the arc heat accompanying this arc discharge. Further, in the electric furnace 4, exhaust gas is generated as the preheating raw material is heated and melted.

また、電気炉4では、このような予熱金属の加熱溶融と並行して、臭気ガスの熱分解が進行する。すなわち、原料予熱器2から臭気ガス供給管5を介して電気炉4に供給された臭気ガスは、電気炉4内の高温雰囲気によって熱分解されることによって、臭気性を伴わない熱分解ガスとなる。そして、この熱分解ガスを含む排ガスは、電気炉4から第1排ガス管6に排出される。 Further, in the electric furnace 4, the thermal decomposition of the odorous gas proceeds in parallel with the heating and melting of the preheated metal. That is, the odorous gas supplied from the raw material preheater 2 to the electric furnace 4 via the odorous gas supply pipe 5 is thermally decomposed by the high temperature atmosphere in the electric furnace 4, so that the odorous gas is not odorous. Become. Then, the exhaust gas containing the pyrolysis gas is discharged from the electric furnace 4 to the first exhaust gas pipe 6.

ここで、このような電気炉4におけるバッチ運転では、電気炉4の炉内温度が給電開始から給電停止までの期間に上昇を続け、給電停止後に徐々に低下して溶融金属の出鋼時に最も低下する。この際における排ガス温度は、図2に示すように給電開始t1において400℃程度だったものが給電停止t2までの期間に約900℃まで上昇し、給電停止後には徐々に低下して出鋼時t3には再び400℃程度まで低下する。すなわち、初期排ガス温度は時系列的に大きく変動する。 Here, in such a batch operation in the electric furnace 4, the temperature inside the electric furnace 4 continues to rise during the period from the start of the power supply to the stop of the power supply, and gradually decreases after the power supply is stopped, and is the most when the molten metal is discharged. descend. At this time, the exhaust gas temperature, which was about 400 ° C. at the start of power supply t1 as shown in FIG. At t3, the temperature drops to about 400 ° C. again. That is, the initial exhaust gas temperature fluctuates greatly over time.

電気炉4の排ガスは、第1排ガス管6から除塵器7に供給され、当該除塵器7において比較的大径の粉塵が除去される。そして、除塵器7では排ガスから比較的大径の粉塵が除去されることによって第1清浄化排ガスが生成される。そして、この第1清浄化排ガスは、第2排ガス管8を介してバグフィルタ9に供給される。 The exhaust gas from the electric furnace 4 is supplied to the dust collector 7 from the first exhaust gas pipe 6, and the dust remover 7 removes dust having a relatively large diameter. Then, in the dust collector 7, the first purified exhaust gas is generated by removing dust having a relatively large diameter from the exhaust gas. Then, the first purified exhaust gas is supplied to the bug filter 9 via the second exhaust gas pipe 8.

また、このような除塵器7では、第1清浄化排ガスとフレッシュ空気との熱交換によって約400℃の加熱空気が生成される。すなわち、除塵器7では、常温のフレッシュ空気が約600℃の第1清浄化排ガスによって加熱されることにより、約400℃の加熱空気が生成される。また、熱交換器9では、第1清浄化排ガスとフレッシュ空気との熱交換によって第1清浄化排ガスが冷却される。 Further, in such a dust collector 7, heated air at about 400 ° C. is generated by heat exchange between the first purified exhaust gas and fresh air. That is, in the dust collector 7, fresh air at room temperature is heated by the first purified exhaust gas at about 600 ° C., so that heated air at about 400 ° C. is generated. Further, in the heat exchanger 9, the first purified exhaust gas is cooled by heat exchange between the first purified exhaust gas and the fresh air.

そして、除塵器7で冷却された第1清浄化排ガスは、第2排ガス管8を介してバグフィルタ9に供給される。バグフィルタ9では、第1清浄化排ガスから比較的小径の粉塵が除去されることによって第2清浄化排ガスが生成される。そして、この第2清浄化排ガスは、第3排ガス管10を介して大気に放出される。 Then, the first purified exhaust gas cooled by the dust collector 7 is supplied to the bug filter 9 via the second exhaust gas pipe 8. In the bag filter 9, the second purified exhaust gas is generated by removing dust having a relatively small diameter from the first purified exhaust gas. Then, the second purified exhaust gas is released into the atmosphere through the third exhaust gas pipe 10.

一方、送風機11は、所定流量のフレッシュ空気を大気から取り込み、空気供給管12に送り出す。このフレッシュ空気は、空気供給管12から除塵器7に供給されて電気炉4の排ガスとの熱交換に供される。そして、このフレッシュ空気は、除塵器7で加熱されて加熱空気となり、除塵器7から加熱空気供給管13を介して原料予熱器2に供給される。 On the other hand, the blower 11 takes in fresh air having a predetermined flow rate from the atmosphere and sends it out to the air supply pipe 12. This fresh air is supplied from the air supply pipe 12 to the dust collector 7 and used for heat exchange with the exhaust gas of the electric furnace 4. Then, this fresh air is heated by the dust collector 7 to become heated air, and is supplied from the dust collector 7 to the raw material preheater 2 via the heated air supply pipe 13.

ここで、除塵器7に供給されるフレッシュ空気の流量つまり除塵器7から原料予熱器2に供給される加熱空気の流量は、送風機11によって調節される。すなわち、送風機11は、原料予熱器2における予熱原料の温度が所望温度(例えば200℃)となるように除塵器7に供給するフレッシュ空気の流量を調節する。 Here, the flow rate of the fresh air supplied to the dust collector 7, that is, the flow rate of the heated air supplied from the dust collector 7 to the raw material preheater 2 is adjusted by the blower 11. That is, the blower 11 adjusts the flow rate of the fresh air supplied to the dust collector 7 so that the temperature of the preheated raw material in the raw material preheater 2 becomes a desired temperature (for example, 200 ° C.).

このような本実施形態によれば、バグフィルタ9の前段に設けられた除塵器7においてスラグ7c(廃棄物)を用いて電気炉4の排ガスから比較的大径の粉塵を除去するので、バグフィルタ9のランニングコストを低減することが可能であり、以って製鋼システムのランニングコストを従来よりも低下させることが可能である。 According to this embodiment, the dust remover 7 provided in front of the bag filter 9 uses the slag 7c (waste) to remove dust having a relatively large diameter from the exhaust gas of the electric furnace 4, which is a bug. It is possible to reduce the running cost of the filter 9, and thus the running cost of the steelmaking system can be reduced as compared with the conventional case.

すなわち、本実施形態によれば、廃棄物であるスラグ7cを用いて比較的大径の粉塵を除去するので、比較的大径の粉塵の除去に要するランニングコストを最小限に抑えることが可能である。また、本実施形態によれば、排ガスの経路においてバグフィルタ9の上流側に設けられた除塵器7で比較的大径の粉塵を除去するので、バグフィルタ9におけるろ体の交換回数を削減することが可能であり、よってバグフィルタ9のランニングコストを低減することが可能である。 That is, according to the present embodiment, since the slag 7c, which is a waste, is used to remove the dust having a relatively large diameter, it is possible to minimize the running cost required for removing the dust having a relatively large diameter. is there. Further, according to the present embodiment, since the dust collector 7 provided on the upstream side of the bug filter 9 removes the dust having a relatively large diameter in the exhaust gas path, the number of times the filter body is replaced in the bug filter 9 is reduced. Therefore, it is possible to reduce the running cost of the bug filter 9.

また、本実施形態によれば、電気炉4の排ガスを用いて加熱空気を生成する除塵器7を備えるので、加熱ガスの生成に別途エネルギを投入する必要がない。すなわち、本実施形態によれば、加熱ガスの生成についてもエネルギー効率の低下を抑制すると共に温室効果ガスの排出を低減することが可能である。 Further, according to the present embodiment, since the dust collector 7 for generating heated air using the exhaust gas of the electric furnace 4 is provided, it is not necessary to separately input energy for generating the heated gas. That is, according to the present embodiment, it is possible to suppress the decrease in energy efficiency and reduce the emission of greenhouse gases in the generation of heating gas.

さらに、本実施形態によれば、原料予熱器2で発生した臭気ガスが電気炉4で熱分解されるので、臭気ガスの処理に別途エネルギを投入する必要がない。したがって、本実施形態によれば、エネルギー効率の低下を従来よりも抑制すると共に温室効果ガスの排出を従来よりも低減することが可能である。 Further, according to the present embodiment, since the odorous gas generated in the raw material preheater 2 is thermally decomposed in the electric furnace 4, it is not necessary to separately input energy into the processing of the odorous gas. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to suppress the decrease in energy efficiency more than before and to reduce the emission of greenhouse gases more than before.

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形例が考えられる。
(1)上記実施形態では、除塵器7を図2に示すよう構成したが、本発明はこれに限定されない。例えば、除塵器7における伝熱管7bは図2に示す形態のものに限定されない。例えば、フレッシュ空気が流通する伝熱管7bを筐体7a内に複数設けてもよい。また、伝熱管7bの長さを増大させて伝熱効率を向上させるために、直管部と湾曲部とがさらに多い伝熱管を採用してもよい。
The present invention is not limited to the above embodiment, and for example, the following modifications can be considered.
(1) In the above embodiment, the dust collector 7 is configured as shown in FIG. 2, but the present invention is not limited thereto. For example, the heat transfer tube 7b in the dust collector 7 is not limited to the form shown in FIG. For example, a plurality of heat transfer tubes 7b through which fresh air flows may be provided in the housing 7a. Further, in order to increase the length of the heat transfer tube 7b and improve the heat transfer efficiency, a heat transfer tube having more straight pipe portions and curved portions may be adopted.

(2)上記実施形態では、除塵器7に熱交換機能を設けることにより加熱空気を生成したが、本発明はこれに限定されない。例えば、原料予熱器2を設けない場合つまり金属原料を予熱することなく電気炉4に投入する場合には、除塵器7から熱交換機能を削除してもよい。 (2) In the above embodiment, heated air is generated by providing the dust collector 7 with a heat exchange function, but the present invention is not limited to this. For example, when the raw material preheater 2 is not provided, that is, when the metal raw material is put into the electric furnace 4 without preheating, the heat exchange function may be deleted from the dust collector 7.

(3)上記実施形態では、臭気ガス供給管5を設けることにより原料予熱器2で発生した臭気ガスを電気炉4で熱分解したが、本発明はこれに限定されない。必要に応じて臭気ガス供給管5を削除し、臭気ガスを電気炉4以外の機器で熱分解してもよい。なお、原料予熱器2を設けない場合には臭気ガスが発生しないので、臭気ガス供給管5は当然に必要ない。 (3) In the above embodiment, the odor gas generated in the raw material preheater 2 is thermally decomposed in the electric furnace 4 by providing the odor gas supply pipe 5, but the present invention is not limited to this. If necessary, the odor gas supply pipe 5 may be deleted, and the odor gas may be thermally decomposed by a device other than the electric furnace 4. Since the odor gas is not generated when the raw material preheater 2 is not provided, the odor gas supply pipe 5 is naturally unnecessary.

(4)上記実施形態では、電気炉1としてアーク炉を採用したが、本発明はこれに限定されない。必要に応じて他の加熱方式の電気炉を採用してもよい。 (4) In the above embodiment, an arc furnace is adopted as the electric furnace 1, but the present invention is not limited to this. If necessary, another heating type electric furnace may be adopted.

1 原料供給配管
2 原料予熱器
3 予熱原料供給配管
4 電気炉(溶解炉、アーク炉)
5 臭気ガス供給管
6 第1排ガス管
7 除塵器
7a 筐体
7b 伝熱管
7c スラグ
7d 流入口
7e 流出口
8 第2排ガス管
9 バグフィルタ
10 第3排ガス管
11 送風機
12 空気供給管
13 加熱空気供給管

1 Raw material supply piping 2 Raw material preheater 3 Preheating raw material supply piping 4 Electric furnace (melting furnace, arc furnace)
5 Odor gas supply pipe 6 1st exhaust gas pipe 7 Dust collector 7a Housing 7b Heat transfer pipe 7c Slug 7d Inflow port 7e Outlet 8 2nd exhaust gas pipe 9 Bug filter 10 3rd exhaust gas pipe 11 Blower 12 Air supply pipe 13 Heated air supply tube

Claims (6)

溶解炉で金属原料を溶解させる際に発生する排ガスを浄化処理する製鋼システムであって、
前記溶解炉において前記金属原料と共に発生するスラグを用いて前記排ガスを浄化処理する排ガス浄化装置を備えることを特徴とする製鋼システム。
A steelmaking system that purifies the exhaust gas generated when melting metal raw materials in a melting furnace.
A steelmaking system comprising an exhaust gas purifying device for purifying the exhaust gas using slag generated together with the metal raw material in the melting furnace.
前記排ガス浄化装置は、前記排ガスから排熱を回収することを特徴とする請求項1に記載の製鋼システム。 The steelmaking system according to claim 1, wherein the exhaust gas purification device recovers exhaust heat from the exhaust gas. 前記金属原料を予熱して前記溶解炉に供給する原料予熱器をさらに備えることを特徴とする請求項1または2に記載の製鋼システム。 The steelmaking system according to claim 1 or 2, further comprising a raw material preheater that preheats the metal raw material and supplies the metal raw material to the melting furnace. 前記排熱を前記原料予熱器における前記金属原料の予熱に供することを特徴とする請求項2または3に記載の製鋼システム。 The steelmaking system according to claim 2 or 3, wherein the exhaust heat is applied to preheat the metal raw material in the raw material preheater. 前記原料予熱器は、前記排熱によって生成された加熱ガスを用いて前記金属原料を予熱するものであり、
前記原料予熱器で前記金属原料の予熱に供された加熱ガスを前記溶解炉に供給する加熱ガス供給管をさらに備えることを特徴とする請求項2〜4のいずれか一項に記載の製鋼システム。
The raw material preheater preheats the metal raw material using the heating gas generated by the exhaust heat.
The steelmaking system according to any one of claims 2 to 4, further comprising a heating gas supply pipe for supplying the heating gas used for preheating the metal raw material to the melting furnace by the raw material preheater. ..
前記溶解炉は、アーク放電に基づくアーク熱を利用して原料を溶解させる電気炉であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の製鋼システム。
The steelmaking system according to any one of claims 1 to 5, wherein the melting furnace is an electric furnace that melts raw materials by utilizing arc heat based on arc discharge.
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