JP3236737B2 - 竪型鉄スクラップ溶解炉の操業方法 - Google Patents
竪型鉄スクラップ溶解炉の操業方法Info
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Description
高い鉄スクラップの溶解法に係わり、特に鉄スクラップ
と炭材の装入物分布を調整して、鉄スクラップの溶解を
行う技術に関する。
い、鉄スクラップのリサイクルが環境保全や製鋼コスト
低減の観点から注目されつつある。従来、製鋼用の鉄源
としては、鉄鉱石を高炉で溶融還元して得た溶銑、ある
いはこれを冷却、凝固させた冷銑に加えて、鉄鋼材料の
加工や建築物や機械製品等の老朽化に伴い発生する鉄ス
クラップ等がある。
て、溶銑や冷銑の場合は、鉄鉱石を溶融還元するのに多
大のエネルギーを必要とするのみならず、鉄鉱石等の原
料の事前処理や、高炉・転炉といった大規模な設備投資
を必要とするのが通常である。これに対して、一般に鉄
スクラップの使用は、鉄鉱石と比較して還元熱分だけエ
ネルギー使用量を少なくできることと、原料の事前処理
を簡略化できることにより、大規模な設備、装置が不要
であるといった利点を有する。
る利点を享受する上で、竪型炉による鉄スクラップの溶
解法(キュポラ炉)の採用は、一般的に熱源としてコー
クスなどの安価な炭材が使用できることと、炉の特性上
排ガス温度を低位にすることが可能であることから熱効
率を向上できるため、エネルギー使用量、コストの両面
で有利に作用する。
電気エネルギーを使用する鉄スクラップ溶解法は、発電
時のエネルギー変換効率が約35%と低いことを考慮す
ると、エネルギー使用量の面で不利となる。しかしなが
ら、従来法における竪型炉による鉄スクラップの溶解法
(キュポラ炉)では、炉頂におけるCO/CO2 比が高
く、炭材の燃焼エネルギーが十分利用されていないとい
う問題点があった。
01号公報では、炉頂におけるCO/CO2 比を低減す
る、すなわち炭材の燃焼エネルギーを十分に利用する技
術が開示されている。この方法によれば、図3に示すよ
うに鉄源と熱源(炭材)の装入位置(レベル)を変更
し、鉄源は竪型炉頂部から、熱源(炭材)は炉床上側部
から装入するため、シャフト部には熱源(炭材)が介在
せず、鉄源のみの充填層が形成される。この結果、シャ
フト部においてはCO2 +C→2COなる吸熱反応が生
じないため、炭材の燃焼エネルギーを有効に利用でき
る。
図3からも明らかなように、 (1)キュポラに代表される一般的な竪型炉と比較した
場合、装置構造が大幅に複雑となることに起因して、既
存の竪型炉(キュポラ炉)の小規模の改造では実現でき
ないので、新規に建設することが必要となり、その際に
は多額の設備投資が必要となる。 (2)シャフト部における充填物は鉄源のみで炭材が存
在しないことから、特に鉄源が鉄スラップの場合には、
高温ガスによる加熱を受けて変形、部分溶融し、そのた
め燃焼ガスの通気性が阻害されるのみならず、鉄スクラ
ップの融着により棚吊り現象が生じ、安定操業が困難と
なる場合がある。 (3)元来、竪型炉をスクラップ溶解炉として採用する
利点は、炭材の燃焼ガスで装入物が加熱できるため、燃
焼ガスの顕熱の有効利用が図れる点にあるが、この先行
技術においては、スクラップの加熱は可能であるが、炭
材の直接加熱はできない。すなわち、炭材燃焼ガスの顕
熱の有効利用が不十分となる。 等の問題点があった。
を解決するために、すなわち、(1)炭材の燃焼エネル
ギーを有効に利用でき(すなわち、炉頂CO/CO2 比
を出来るかぎり低くでき)、(2)スクラップの変形、
部分溶融による竪型炉内での棚吊りが起こらず、(3)
鉄源であるスクラップと炭材であるコークス、石炭など
を燃焼ガス顕熱で出来るかぎり加熱(予熱)でき(すな
わち、炭材の燃焼ガス顕熱の有効利用が図られ)、
(4)その際に、既存のキュポラ等、竪型炉の小改造で
上記課題を達成できる、方法の提供を目的とする。
解決するものであり、炉下部に送風羽口を設けた竪型鉄
スクラップ溶解炉を用いて鉄スクラップを溶解し、溶
銑、あるいは溶鋼を製造するに際して、鉄源および炭材
各々の装入物の該溶解炉半径方向分布が、鉄源を炉壁側
に密に、また炭材を炉中心部に密になるよう、該鉄源及
びコークスを装入することを特徴とする竪型鉄スクラッ
プ溶解炉の操業方法である。
部に送風羽口を設けた竪型炉における鉄スクラップの溶
解方法について検討を行ったところ、 (1)鉄源として、鉄スクラップを使用する銑鉄製造方
法は、高炉法などの鉄鉱石を使用する方法と比較して、
酸化鉄を還元する必要がなく、加熱および溶解に必要な
熱を供給すれば良いため、エネルギー使用量が少なくて
済み経済的である。 (2)また、鉄スクラップの溶解において竪型炉の使用
は、熱源としてコークスなどの安価な炭材が使用でき、
加えて炉の特性上排ガス温度を低位にすることが可能で
あることから熱効率を向上でき、エネルギー使用量およ
びコストの両面で有利である。 (3)さらに熱源(炭材)の使用量低減の観点から前述
の先行技術である特表平1−501401号公報開示の
技術と同様に、CO2 ガスと炭材中炭素との吸熱反応の
抑制(炉頂ガス組成CO/CO2 を小さくすること)が
エネルギ効率向上の観点から重要であるとの結論に達し
た。
内に装入する一般的な竪型炉の操業方法において、その
吸熱反応を抑制する方策として、 (a)例えば図2(a)、(b)に示すように、竪型炉
横断面における鉄源1bと熱源(炭材)1aの装入場所
を出来るかぎり離すこと 、 (b)それによって、スクラップ層の通気抵抗と炭材層
の通気抵抗(一般にスクラップ層の通気抵抗は炭材層の
通気抵抗の2/3である)に従い、炉下部での炭材の燃
焼で生成したCO2 を多く含有する高温の燃焼ガスは炭
材層を余り通過せずにスクラップを予熱(加熱)して炉
頂ガスとして排出される。 (c)その場合、スクラップ層の近傍に炭材層が存在す
ることは該高温の燃焼ガスの輻射で炭材を加熱(予熱)
できる。 (d)その際、竪型炉横断面における鉄源と熱源(炭
材)の存在場所の条件としては、炉中心部に熱源(炭
材)1a、その炉壁側に鉄源1b(図2(a)あるいは
図2(b)でも良い)とする。
れたものである。すなわち、本発明において骨子となる
技術は、一般的に竪型炉内において生ずる炭材中の炭素
と高温排ガスに含まれるCO2 ガスとの吸熱反応の抑制
による熱効率向上の実現である。さらに詳しくは、竪型
炉下部に設置された羽口からの送風により、炉内の羽口
近傍レベルで空気中の酸素と炭材中の炭素とが反応によ
りCOガスが、さらにこのCOガスと空気中の酸素とが
反応しCO2 ガスが生成するわけであるが、このCO2
ガスが炉内を上昇し系外に排出される過程で、充填層中
の炭材と接触し、炭材中の炭素とCO2 +C→2COな
る吸熱反応が生ずるために、熱エネルギー的に不利とな
るのみならず、炭材の消費量が増加するため、エネルギ
ーの有効利用の観点から望ましくない。
の観点から上述の吸熱反応を抑制する方法として、竪型
炉内の鉄スクラップと炭材の装入方法について着目し
た。すなわち、竪型炉横断面における鉄スクラップと炭
材の装入方法を、例えば図1に示すように、中心部に炭
材1aを、その外周部に鉄スクラップ1bを分布するよ
うに装入することで、炭材部分の通気抵抗が鉄スクラッ
プ部分と比較して大きいことから炭材部分の通気ガス流
量を大幅に減少可能であることが、本発明者らの検討の
結果明らかとなった。
2 ガスを含む排ガスとの反応量の低減が実現でき、炭材
の持つエネルギーを鉄スクラップの加熱、溶解に効率良
く利用できるという意味で有効である。
鉄スクラップ溶解炉の説明図である。図1に示すよう
に、装入原料である、炭材1aとしてのコークスと鉄ス
クラップ1bと、さらに石灰石を竪型炉1に装入し、炉
体下部に設置した送風羽口2から酸素富化空気を送風す
ると共に、装入原料を連続的に装入、溶解して溶銑5を
製造する。
t/hの能力を有するキュポラを用いて100tの鉄ス
クラップを溶解した。キュポラで使用した鉄スクラップ
は、サイズが25〜150mmのシュレッダー屑であ
り、炭材としては、サイズが25〜75mmの高炉用コ
ークスを使用した。
ップとコークスの装入を図2(b)に示すようにキュポ
ラ横断面において、中心部に炭材1aその外周部に鉄ス
クラップ1bが分布するようにした。これらの原料の装
入方法として、竪型炉1の中心部に分布する炭材1a
は、竪型炉1の直上から直接炉内に装入し、竪型炉1の
外周部に分布する鉄スクラップ1bは、竪型炉1の上部
側壁よりシューターを介して炉内に装入した。
銑中炭素濃度が3.5±0.3%となるように炉上から
のコークス装入量を調整した。一方、送風羽口2から
は、空気を80Nm3 /min、酸素を1.5Nm3 /
minの割合で供給した。
ークス原単位は69kg/tとなり、炉頂ガスのCO/
CO2 は約0.05であった。
炭の吹き込みを行う場合の操業条件に従うが、鉄スクラ
ップと高炉用コークスは、各々平面層状となるように交
互に装入した。この結果、コークス原単位で82kg/
t、微粉炭原単位で30kg/t、すなわち合計の炭材
原単位として112kg/tであった。また、炉頂ガス
のCO/CO2 は約1であった。
かなように、本発明は、低炭材原単位、すなわち低エネ
ルギー使用量での鉄スクラップの溶解が可能となる。
ラップの溶解を行うに際して、効率的操業に優れた効果
を奏する。
ップ溶解炉の縦断面の説明図である。
A矢視断面図であり、装入された鉄源と熱源の好ましい
竪型炉の半径方向の分布状況を示す。
の説明図を示し、図3(b)は図3(a)の平面図であ
る。
Claims (1)
- 【請求項1】 炉下部に送風羽口を設けた竪型鉄スクラ
ップ溶解炉を用いて鉄スクラップを溶解し、溶銑、ある
いは溶鋼を製造するに際して、鉄 源および炭材各々の装入物の該溶解炉半径方向分布
が、鉄源を炉壁側に密に、また炭材を炉中心部に密にな
るよう、該鉄源及びコークスを装入することを特徴とす
る竪型鉄スクラップ溶解炉の操業方法。
Priority Applications (2)
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CN107400748A (zh) * | 2017-07-14 | 2017-11-28 | 蔡连举 | 一种熔融还原炉及熔融还原工艺 |
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1994
- 1994-08-25 JP JP20096294A patent/JP3236737B2/ja not_active Expired - Lifetime
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1998
- 1998-10-06 JP JP10284359A patent/JPH11189816A/ja active Pending
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