JP3869751B2 - 回転平炉での銑鉄製出の際に生じる廃熱を利用する方法 - Google Patents

回転平炉での銑鉄製出の際に生じる廃熱を利用する方法 Download PDF

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蒸気発生器内で残余含有物ＣＯとＨ2 を含有する銑鉄製出の際に生じる低カロリーの廃ガスを燃焼空気と共に後燃焼してプロセスガスとし、この際このプロセスガスと熱交換を行わせることにより蒸気タービンプロセスのための高温蒸気を発生させる様式の、回転平炉(Drehherdofen)内での銑鉄の製出の際に生じる廃熱を利用するための方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
銑鉄を製出するための、MTP International,3/2000，１０２頁と１０３頁から知られている方法にあっては、鉄鉱石、骨材或いは粉砕された石炭は予加熱され、必要な比率で回転平炉に装填される。燃焼空気の添加の下で、装填された鉄鉱石は海綿状鉄に変換し、引続き電気炉内で放電され、そこで溶融される。回転平炉処理プロセスの過程にあっては、約１３７０℃の温度と残余含有物ＣＯとＨ2 とを有する低カロリーの廃ガスが生じる。約４００から８５０ＫＪ／ｍ3 の全発熱量を有するこの廃ガスを、この形では戸外（環境）に放出することはできない。銑鉄製出の際に生じる低カロリーの廃ガスが、燃焼空気の添加の下に後燃焼され、過熱ガスは高度に加熱した蒸気を製造するのに利用されることは知られている。この公知の処理の枠内においては、ガス流内に含有されている飛散灰の組成を変えるために後燃焼が行われる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の根底をなす課題は、回転平炉内で銑鉄を製出する際に生じる廃ガスの発熱量を蒸気発生に利用するのみならず、プロセスガスとして回転平炉内での銑鉄の製出のための十分な利用を行う方法を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記の課題は本発明により、蒸気発生器内で残余含有物ＣＯとＨ2 を含有する銑鉄の製出の際に生じる低カロリーの廃ガスを燃焼空気により後燃焼させて不活性のプロセスガスとし、この際このプロセスガスと熱交換を行わせることにより蒸気タービンプロセスのための高温蒸気を発生させる様式の、回転平炉内での銑鉄の製出の際に生じる廃熱を利用するための方法において、高温蒸気を多数の過熱段内でプロセスガスと熱交換させることにより過熱すること、プロセスガスを異となった温度水準の部分流内に導出すること、燃焼空気の量および／または温度により取出しガス温度を以下のように、即ち
過熱段間で蒸気発生器から導出される第一の部分流の温度水準が粗鉱を予加熱するためのプロセスガスの使用に適合されるように、かつ蒸気発生器の流出口において導出される第二の部分流の温度水準が石炭を乾燥するためのプロセスガスの使用に適合されるように、調節することによって解決される。
【０００５】
本発明による方法の他の構成により、粗鉱の予加熱に使用されるプロセスガス部分流は１０００℃から１２００℃の温度で導出され、石炭乾燥に使用されるプロセスガス部分流は７５０℃から９００℃の温度で蒸気発生器を流去させられる。
【０００６】
回転平炉内で銑鉄を製出する際に生じる廃ガスは高い温度を有している。この廃ガス内にまだ含有されている可燃性の成分、即ち一酸化炭素および炭化水素を完全に燃焼させるために、燃焼空気の形で酸素が供給される。この場合、ガスの温度は更に上昇する。高いガス温度により燃焼空気量が僅かであっても確実な燃焼が保証される。粗鉱を予加熱し、石炭を乾燥するためのプロセスガスとしての後燃焼される廃ガスの使用が３％までの残余酸素含有量を許容するので、化学量論的な過剰量での空気の供給が可能となる。この付加的な空気量は本発明により取出しガス温度の調節に使用される。燃焼空気量を制御することにより、プロセスガス部分流の取出しガス温度を＋／−５０Ｋの帯域幅に調節することが可能である。調節帯域幅は、廃ガス内で許容される残余酸素含有量によって定まる燃焼空気量の場合、燃焼空気の予加熱により更に増量可能である。
【０００７】
本発明による方法の優れた構成により、燃焼空気はプロセスガスにより作動する空気予熱器内で５５０℃までの温度に予加熱される。
【０００８】
本発明による方法の更なる構成により、過熱段間の高温蒸気に温度を調節するために水が供給され、プロセスガス部分流の取出しガス温度の微調節が高温蒸気流内に水を調節して添加することにより行われる。
【０００９】
水を調節して添加することにより、プロセスガス部分流の取出しガス温度を＋／−２０Ｋの帯域幅に調節することが可能である。
【００１０】
最後の過加熱段の流出口において付加的に蒸気を冷却することにより、蒸気タービンに供給される蒸気の温度を調節することが可能である。
【００１１】
取出しガス温度の負荷交番或いは設備故障によって左右される上昇はプロセスガス内への水を噴射注入することにより均衡される。
【００１２】
この水噴射注入は、それぞれの取出し位置において行われ、この場合１００Ｋより以上の温度低下が可能である。更に、プロセスガスは温度が極端に上昇した際直接水冷却が行われる緊急冷却導管を介して導出される。
【００１３】
本発明の枠内において、蒸気発生器は予加熱された供給水で作動させれる。供給水予加熱を制御することにより、蒸気発生器の流出口で導出されるプロセスガス部分流の取出しガス温度の微調節を行うことが可能である。
【００１４】
以下に添付した図面に図示した発明の実施の形態につき本発明を詳細に説明する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図面に図示したプラントは、回転平炉内での銑鉄の製出の際に生じる廃熱を利用するためのものである。銑鉄の製出の際に生じる残余含有物ＣＯとＨ2 を含有する低カロリーの廃ガス１は蒸気発生器２内で燃焼空気３により後燃焼されて不活性のプロセスガスに形成され、このプロセスガスとの熱交換により蒸気タービンプロセス５のための過熱ガス４が生成される。図１からは更に、プロセスガスが蒸気発生器から部分流６，７内に導出され、その際第一のプロセスガス部分流６が粗鉱を予過熱８するのに使用され、蒸気発生器の流出口において導出される第二の部分流７が石炭ミル(Kohlemuehle) ９に供給され、石炭の乾燥のために使用されるのが認められる。両部分流６，７の温度はそれぞれの使用に適合されている。
【００１６】
回転平炉内での銑鉄の製出の際に生じる低カロリーの廃ガス１は約１３７０℃の温度と約４００から８５０ＫＪ／ｍ3 の全発熱量を有している。蒸気発生器２は流入ガス温度が高いので冷却される壁部１０を備えている（図３参照）。この壁部は自然循環原理(Naturumlaufprinzip)により蒸発装置として構成されている。低カロリーの廃ガス１は耐火性の管路１１を備えている蒸気発生器２に供給される。廃ガス１内にまだ存在している可燃性の成分である一酸化炭素および水素を完全に燃焼させるために、燃焼空気３の形の酸素が供給される。この場合、ガス温度は約１４７０℃に上昇する。空気の供給は、蒸気発生器２内のガスの流入口１２と燃焼室１３自体内で、多段階で高いパルスで行われる。燃焼室１３内では、下方の空気面１４がバーナ面として構成されており、このバーナ面を経て確実なかつ完全燃焼のための燃焼補助のために天然ガス１５が供給される。高いガス温度により、空気供給が僅かであっても確実な燃焼が保証される。鉱石の予加熱および石炭乾燥のための不活性のプロセスガスの使用は、３％までの残余酸素含有量を許容する。これにより、空気の化学量論的な過剰量での供給および導出されるプロセスガス部分流６，７内の取出し温度の調節のための添加空気の利用が可能である。
【００１７】
図２と図３とから、後燃焼により約１４７０℃に加熱される廃ガスが、火室内に設けられていてかつ、図２においては火格子として図示されている熱伝達面１６に沿ってエネルギーを水循環系１７に放出し、その際３２３℃の温度で高度に加熱された蒸気が発生し、廃ガスは約１３２０℃に冷却される。蒸気タービンの作動させるのに必要な４５０℃の蒸気温度への蒸気の過熱は、多数の過熱段において行われる。この実施の態様にあっては、三つの過熱段１８，１８′，１８″が設けられている。廃ガス側において、第一と第二の過熱段１８，１８′間において、１０００℃から２０００℃の温度の不活性のプロセスガス部分流６が導出され、粗鉱の予加熱に使用される。この実施の態様にあっては、このプロセスガス部分流６の温度は１１００℃に調節されている。蒸気発生器の流出口で導出される第二のプロセスガス部分流７は、石炭の乾燥のためのプロセスガスとしての使用のための７５０℃から９００℃の温度を備えており、この実施の態様にあっては約７９０℃の取出し温度で導出される。燃焼空気量により、プロセスガス部分流６，７の導出ガス温度は＋／−５０Ｋの帯域幅に調節することが可能である。燃焼空気３はプロセスガスによって作動される空気予加熱器１９内で予加熱される。その際、この燃焼空気３の５５０℃までの温度への加熱が行われる。
【００１８】
高温蒸気４には、過熱段１８，１８′，１８″間で温度調節のため水２０が供給される。高温蒸気４内への調節された水の添加はプロセスガス部分流６，７の取出しガス温度の微調節のために行われる。水の添加を調節することにより、プロセスガス部分流６，７内の取出しガス温度は＋／−２０Ｋの帯域幅に調節される。
【００１９】
負荷交番或いはプラント故障によって左右される取出しガス温度の上昇は、プロセスガス内への水噴射注入により均衡することが可能である。取出し位置におけるこの水噴射注入により１００Ｋより以上のガス温度の降下が可能である。図１におけるプラントのフローシートにおいては、緊急冷却部２２を備えている別個のガス導出導管２１が設けられている。この緊急冷却部２２は水噴射注入部２３（急冷部）として働く。
【００２０】
蒸気発生器２は予加熱される供給水２４で働くのが有利である。供給水予加熱を制御することにより、蒸気発生器の流出口において導出されるプロセスガス部分流７の取出しガス温度を微調節することが可能である。
【００２１】
蒸気発生器からのプロセスガス部分流の取出しは、製鉄所の領域にあっては吸入送風機２５を介して調節が行われる。燃焼空気の量は廃ガス量流に応じて後調節される。その際、上記の構成は蒸気発生器から導出され、かつ粗鉱の予加熱並びに石炭の乾燥に使用されるプロセスガス部分流６，７の取出しガス温度が一定に維持される。
【００２２】
【発明の効果】
本発明による方法により、回転平炉内で銑鉄の製出の際に生じる廃ガスの発熱量を蒸気発生に利用することが可能であるのみならず、プロセスガスとして回転平炉内での銑鉄の製出のために十分に利用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】回転平炉内において銑鉄を製出する際に生じる廃ガスを利用するための方法工程プラントのフローシートである。
【図２】図１に図示した蒸気発生器の概略ブロック図である。
【図３】図２に図示した蒸気発生器２の構造の縦断面図である。
【符号の説明】
１ 廃ガス
２ 蒸気発生器
３ 燃焼空気
４ 高温蒸気
５ 蒸気タービンプロセス
６，７ 部分流
８ 予加熱部
９ 石炭ミル
１０ 壁部
１１ 管路
１２ 流入口
１３ 予燃焼室
１４ 空気面
１５ 天然ガス
１６ 熱伝導面
１７ 水循環系
１８，１８′，１８″１８ 過熱段
１９ 空気予加熱器
２０ 水
２１ 導出導管
２２ 緊急冷却部
２３ 水噴射注入部
２４ 供給水
２５ 吸引導出送風機

Claims (8)

  1. 蒸気発生器（２）内で残余含有物ＣＯとＨ2 を含有する銑鉄製出の際に生じる低カロリーの廃ガス（１）を燃焼空気（３）と共に後燃焼して、不活性プロセスガスとし、この際このプロセスガスと熱交換を行わせることにより蒸気タービンプロセス（５）のための高温蒸気（４）を発生させる様式の、回転平炉内での銑鉄製造の際に生じる廃熱を利用するための方法において、
    高温蒸気（４）を多数の過熱段（１８，１８′，１８″）内でプロセスガスと熱交換させることにより過熱すること、
    プロセスガスを異なった温度水準の部分流（６，７）内に導出すること、
    燃焼空気（３）の量および／または温度により取出しガス温度を以下のように、即ち
    過熱段（１８，１８′，１８″）間で蒸気発生器から導出される第一の部分流（６）の温度水準が粗鉱を予加熱（８）するためのプロセスガスの使用に適合されるように、かつ
    蒸気発生器の流出口において導出される第二の部分流（７）の温度水準が石炭を乾燥するためのプロセスガスの使用に適合されるように、
    調節することを特徴とする方法。
  2. 粗鉱の予加熱に使用されたプロセスガス部分流（６）を１０００℃から１２００℃の温度で導出すること、および石炭乾燥に使用されるプロセスガス部分流（７）を７５０℃から９００℃の温度で蒸気発生器（２）を流去させること特徴とする請求項１に記載の方法。
  3. 燃焼空気（３）をプロセスガスにより作動する空気予熱器（１９）内で５５０℃までの温度に予加熱することを特徴とする請求項１或いは２に記載の方法。
  4. プロセスガス部分流（６，７）の取出しガス温度を燃焼空気（３）の量を制御することにより＋／−５０Ｋの帯域幅に調節することを特徴とする請求項１から３までのいずれか一つに記載の方法。
  5. 過熱段（１８，１８′，１８″）間の高温蒸気（４）に温度を調節するために水（２０）を供給すること、およびプロセスガス部分流（６，７）の取出しガス温度の微調節を高温蒸気（４）内に水（２０）を調節して添加して行うことを特徴とする１から４までのいずれか一つに記載の方法。
  6. プロセスガス部分流（６，７）の取出しガス温度を水（２０）を調節して添加することにより＋／−２０Ｋの帯域幅に調節することを特徴とする請求項５に記載の方法。
  7. 取出しガス温度の負荷交番或いは設備故障によって左右される上昇をプロセスガス内への水を噴射注入させることにより均衡することを特徴とする請求項１から６までのいずれか一つに記載の方法。
  8. 蒸気発生器（２）を予加熱された供給水（２４）で作動させること、および供給水の予加熱を調節することにより蒸気発生器の流出口で導出されるプロセスガス部分流の取出しガス温度の微調節を行うことを特徴とする請求項１から７までのいずれか一つに記載の方法。
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