JP4246347B2 - Coke bed top level control method for dust reduction furnace - Google Patents

Coke bed top level control method for dust reduction furnace Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多段の送風羽口を有するダスト還元処理炉内で鉄屑およびダスト塊成鉱を溶解・還元処理するに際して、送風羽口から廃プラスチックを吹き込んでコークスベッドの上端レベルを制御するダスト還元処理炉のコークスベッド上端レベル制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、廃棄物は可燃物と不燃物とに分別して回収されているが、不燃物の中には実際は燃焼可能なプラスチック製品も含まれている。したがって、廃プラスチックは、不燃物として回収された後、最終処分地に埋め立て処理されている。好景気時代の余波であるのか、依然として使い捨て思考が定着しているが、近年の廃棄物量の増加に伴って、廃プラスチックの処理方法が問題となっている。
【0003】
また、使用済みの洗濯機、冷蔵庫、エアーコンディショナ等の廃家電は、金属の他、プラスチックやゴム等を含有する複合廃棄物である。従来、このような複合廃棄物は鉄、アルミニウム、銅等の有益な金属材料を含有しているにもかかわらず、まるごと小片に解体および破砕され、最終処分地に埋め立て処理されていた。
【0004】
しかし、最終処分地の不足やリサイクル新法の制定等の情勢にともなって、リサイクル実証プラントなどが建設され、複合廃棄物を分別処理して有益な金属材料を回収する試みがなされている。すなわち、複合廃棄物を洗濯機、冷蔵庫等の製品種別に応じて分類し、冷却媒体や潤滑油等の危険物質を抜き取った後、構成部品・部材ごとに解体し、その解体片を金属やプラスチック等の原材料ごとに分別して、その原材料に応じた処理を施している。例えば、分別後の金属屑はコークスなどとともに溶融炉内へ装入して溶融処理され、分別後の廃プラスチックは破砕して埋め立て処理されている。
【0005】
このような分別処理方法は、有益な金属材料を回収することができ、埋め立て処理する破砕片を減量化することができる点で有効な手段である。しかし、廃プラスチックは依然として埋め立て処理されている。
そこで、高炉やキュポラのようなシャフト炉内へ廃プラスチックを装入し、焼却処分する試みがなされている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
このようなシャフト炉では、有害物質を発生させることなく、廃プラスチックを安全に処理することが可能である。しかし、通常、高炉やキュポラの羽口は単一段として構成されており、ダスト還元処理炉のような二段以上の多段羽口を有する溶融炉に廃プラスチック吹き込んで、炉内制御、例えばコークスベッドの上端レベルの制御に利用する場合の具体的な条件については、何ら解明されていなかった。
【0007】
本発明の目的は、上記課題に鑑み、多段の送風羽口を有するダスト還元処理炉に廃プラスチック吹き込む際の具体的な条件を設定して、炉内下部に位置するコークスベッドの上端レベルが変化しないように制御することができるダスト還元処理炉のコークスベッド上端レベル制御方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成すべく、本発明のダスト還元処理炉のコークスベッド上端レベル制御方法は、多段の送風羽口を有するダスト還元処理炉内へ鉄屑、ダスト塊成鉱およびコークスを装入して溶解・還元処理する際して、下段羽口を主羽口とし、かつ該主羽口は羽口径や炉内突き出し位置がレースウエイを形成しないように設定され、主羽口から酸素富化量が2%以上の常温の酸素富化送風下でコークスベッドへレースウエイを形成しない送風を行うとともに、粒状の廃プラスチックを吹き込んで、原燃料の降下速度が一定となるように該廃プラスチックの吹き込み量を調整し、コークスベッドの上端レベルが変化しないように制御するものである。
【0010】
また、この廃プラスチックの吹き込み量は、0.2kg/Nm以下に設定している。
【0011】
そして、炉中心部に鉄屑を大径のコークスと混合して装入し、炉周辺部にダスト塊成鉱を小径のコークスと混合して装入することが好ましい。
【0012】
本発明によれば、多段の送風羽口を有するダスト還元処理炉において、主羽口からコークスベッドへ常温の酸素富化送風下で粒状の廃プラスチックを吹き込んでいる。その際、レースウエイを形成していないのは、レースウエイ空間部を形成すると、コークスの燃焼、ソルーション反応が進行し、ダスト還元処理炉の効率が低下するからである。
【0013】
主羽口からコークスベッドへ廃プラスチックを吹き込むことにより、コークスベッドの上端レベルが変化しないように制御することが可能となる。その理由は、主羽口から吹き込まれた廃プラスチックが、コークスよりも優先的に酸素およびCO2と反応することから、コークスベッド内のコークス消費を抑制でき、また、吹き込む廃プラスチックの粒度および量を調整することによって、コークスベッド内のコークス消費量を制御することが可能だからである。
ただし、燃焼生成ガスが多いため、ガス温度が低下し、鉄屑溶解/ダスト還元のように金属溶解を行うプロセスでは、熱不足気味となる。この熱不足を補うために、常温の酸素富化送風を行う。
【0014】
常温送風の酸素富化量を2%以上としたのは、2%以下であると、廃プラスチック吹き込みに伴い、炉内ガス量増大する結果、ガス温度が低下し、スラグ、メタルの溶解に支障となるからである。
【0015】
また、原燃料の降下速度が一定となるように廃プラスチックの吹き込み量を調整している。このように、原燃料の降下速度に基づいて廃プラスチックの吹き込み量を調整するのは、コークスベッド内でのCO2とコークスとの反応(ソルーションロス反応)量を一定値に保持することを狙いとしているからである。
【0016】
さらに、廃プラスチックの吹き込み量を0.2kg/Nm3 以下に設定するのは、廃プラスチックの吹き込み量の上限が0.2kg/Nm3 を超えると、上限量を超えた廃プラスチックは燃焼しないため、コークスとの燃料代替えとならず、有効に活用されないからである。
【0017】
そして、炉中心部に鉄屑および大径のコークスを、炉周辺部にダスト塊成鉱および小径のコークスを区分け装入するのは、炉内中心部において鉄屑の溶解処理を行うとともに、炉内周辺部においてダスト塊成鉱の還元処理を行い、さらに炉内中心部にガス流を形成して、ダスト還元処理炉の安定操業を行うためである。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のダスト還元処理炉のコークスベッド上端レベル制御方法における実施の形態を添付図面に基づいて詳述するが、本発明は以下の実施の形態に限るものではない。
【0019】
図1(a)は、本発明のダスト還元処理炉のコークスベッド上端レベル制御方法に使用するダスト還元処理炉を示す概略図である。図示するように、このダスト還元処理炉1の炉頂には、装入装置2が設けられている。装入装置2は、バケット3、ベル4、可動アーマー5および装入ガイド6を有しており、原料および燃料を半径方向に区分けして装入することが可能な装置として構成されている。
【0020】
ダスト還元処理炉1の炉体7の上部には、炉内の向流ガスを排気するための排ガス管8が設けられている。排ガス管8に接続されている排ガス系統は、例えば、ごみ溶融炉用のものが流用されている。
一方、炉体7の下部には、炉内下部に送風するための羽口9が設けられている。羽口9は、炉体7の側壁高さ方向に多段に設けられており、図1(a)では下段羽口9aと上段羽口9bとの2段羽口として形成されている。また、これらの羽口9a,9bは、炉体7の周方向に適宜間隔で複数配置されている。
【0021】
送風条件は、下段羽口9aを主羽口として、主羽口9aから常温の酸素富化送風を行い、上段羽口9bはコークスベッド上端レベルの観察のために使用する。主羽口9aから常温の酸素富化送風を行う場合に、酸素富化量は2%以上に設定して送風される。また、羽口9a,9bは、粉状鉄源や廃プラスチックを吹き込む場合にもレースウエイを形成しないように設定され、羽口径や炉内突き出し位置を変更しうるように構成されている。
【0022】
なお、本実施形態では、炉体7の側壁高さ方向に設けられた多段羽口9が、下段羽口9aと上段羽口9bとの2段羽口として形成されているが、3段以上の羽口を設けてもよい。例えば3段の場合には、中段に位置する羽口を主羽口とし、この中段羽口より主な送風を行って燃焼効率を維持するものである。
【0023】
また、原料および燃料は、炉中心部11と炉周辺部12とに区分けして装入することが可能であり、上述したように、炉頂部には半径方向に区分け装入が可能な装入装置2を有している(図1(b)、(c))。
【0024】
図2に示すように、炉内下部のコークスベッド13は、その上端レベルが上段羽口9bと略同レベルに位置するように、廃プラスチックの吹き込みにより高さ調整して形成される。すなわち、下段羽口9aを主羽口として、この主羽口9aからコークスベッド13内へ常温の酸素富化送風下で廃プラスチックが吹き込まれることになる。
【0025】
このようにダスト還元処理炉1は、高炉やキュポラのようなシャフト炉と異なり、多段の送風羽口を有しており、鉄屑の溶解処理を行うとともに、ダスト塊成鉱の還元処理を行う溶融炉である。
【0026】
次に、上記のダスト還元処理炉1を用いて実施する本発明のコークスベッド上端レベル制御方法を説明する。
炉頂から装入する原料は主に鉄屑およびダスト塊成鉱であり、燃料はコークスを主体とし、主羽口9aから粒状の廃プラスチックを吹き込んで処理する。
【0027】
装入方法は、コークスベッドを形成するためにコークスを装入した後、原燃料を完全混合または層状装入する通常の装入方法と、原燃料を半径方向に区分けして装入する方法とを採用する。
【0028】
図3に示すように、区分け装入方法は、鉄屑と大径のコークスとを混合して炉内中心部に装入し、ダスト塊成鉱と小径のコークスと混合して炉周辺部に装入することで、反応効率の高い操業を指向する。炉中心部に鉄屑を装入し、炉周辺部にダスト塊成鉱を装入するのは、炉中心部で鉄屑の溶解処理を行い、炉周辺部でダスト塊成鉱の還元処理を行うとともに、炉中心部のガス流化を促進して、高ηCO条件を継続するためである。
【0029】
ダスト還元処理炉の操業は、コークスベッドの上端レベル高さを一定に維持すべく、原燃料の大小に応じた区分け装入法、主羽口の送風条件(送風温度、酸素富化量、羽口径、突き出し位置、送風比)、原燃料の降下速度に基づく廃プラスチックの吹き込み量等で制御する。
なお、コークスベッド内では、コークスおよび廃プラスチックの燃焼反応と、燃焼後のソルーションロス反応が進行するが、両反応の反応速度を、燃料粒度、ガス流速、送風温度等により調整する。
【0030】
本発明のコークスベッド上端レベル制御方法は、多段の送風羽口を有するダスト還元処理炉1において、主羽口9aからコークスベッド13へ常温の酸素富化送風下でレースウエイを形成せずに、粒状の廃プラスチックを吹き込んでいる。このようにレースウエイを形成しないのは、レースウエイ空間部を形成すると、コークスの燃焼、ソルーション反応が進行し、ダスト還元処理炉の効率が低下するからである。
【0031】
コークスベッドへ直接廃プラスチックを吹き込むことにより、コークスベッド13の上端レベルが変化しないように維持することができるが、その理由は、主羽口から吹き込まれた廃プラスチックが、コークスよりも優先的に酸素およびCO2と反応することから、コークスベッド内のコークス消費量を抑制でき、また、吹き込む廃プラスチックの粒度および量を調整することによって、コークスベッド内のコークス消費量を制御することが可能だからである。
【0032】
しかし、燃焼生成ガスが多いため、ガス温度が低下し、鉄屑溶解/ダスト還元のように金属溶解を行うプロセスでは、熱不足気味となる。この熱不足を補うために、本発明では2%以上の酸素を富化した常温送風を行う。
【0033】
主羽口9aから常温の酸素富化送風を行う場合に、酸素富化量を2%以上としたのは、2%以下とすると、廃プラスチック吹き込みに伴い、炉内ガス量増大する結果、ガス温度が低下し、スラグ、メタルの溶解に支障となるからである。
【0034】
本実施形態では、廃プラスチックの性状は問わないが、常温の酸素富化送風下で廃プラスチックの吹き込みを行う場合には、例えば5mm以下、望ましくは1mm以下の粒度の小さな廃プラスチックを使用する。
【0035】
また、原燃料の降下速度が一定となるように廃プラスチックの吹き込み量を調整している。このように、原燃料の降下速度に基づいて廃プラスチックの吹き込み量を調整するのは、コークスベッド内でのCO2とコークスとの反応(ソルーションロス反応)量を一定値に保持するためで、そのためにはコークスよりも優先的にCO2 と反応する廃プラスチックを吹き込み、かつ、原燃料の降下速度変動の原因となっているソルーションロス反応量を廃プラスチックを吹き込むことで調整するためである。
【0036】
さらに、この廃プラスチックの吹き込み量は、0.2kg/Nm3 以下に設定する。吹き込み量の上限を0.2kg/Nm3 に設定するのは、廃プラスチックの吹き込み量が0.2kg/Nm3 を超えると、上限量を超えた廃プラスチックは燃焼しないため、コークスとの燃料代替えとならず、有効に活用されないからである。
【0037】
つぎに、半径方向の区分け装入法を採用した処理方法が、操業の安定性、低燃料比操業に有効で、原料の種類、粒度によらず、効率の良い操業が指向できること、また、原料、燃料の性状に応じて、効率の良い操業を指向するための操業方法について、説明する。
半径方向の区分け装入法については、原料の種類によって、適正な装入法がある。一つは、炉内のηCOを高くして、効率の良い操業を指向する例で、原料の金属化率(M.Fe/T.Fe)による分別法であり、一方は原料の粒度に応じた分別法である。
【0038】
まず、最初に、原料の金属化率(M.Fe/T.Fe)による分別法が、操業安定化に寄与し、効率の良い操業が指向できることを説明する。
原料が数種類に及び、M.Fe/T.Feの大小で分別できる場合、好ましくは、金属化率の高い原料、例えば鉄屑等は炉中心部に装入し、金属化率の低い原料、例えばダスト塊成鉱等を炉周辺部に装入する。炉周辺部に金属化率の低い原料を装入し、炉中心部に金属化率の高い原料を装入する理由は、炉中心部のコークスベッドの高さ制御を容易にすること、中心ガス流を確保すること、低燃料比操業を指向することにある。
【0039】
この操業を指向する場合、主羽口は、羽口先端が炉壁よりも炉内部に突き出した構造とし、基本的には、主羽口の先端位置を、炉中心部と炉周辺部の境界に設けるのが理想的である。また、ガス流を中心流とすることを重視すると、周辺部の燃料は小径が好ましく、中心部の燃料は大径が好ましい。
【0040】
主羽口を炉の中心部と周辺部の境界に設定する理由は、主羽口からの送風を周辺部に存在する燃料の燃焼に使用させないためで、主羽口からの送風はCOガス燃焼用に作用させるためである。炉中心部は溶解機能を促進させるため、炉中心部のηCO>90%の操業を指向すれば最も効率的であり、炉中心部の燃料は最低燃料比である浸炭分程度とすることができる。そのため、急激なコークスベッド高さの変化を抑制できる上、粒径を維持したコークスがコークスベッドとなるため、通気・通液性を確保した低燃料比操業が可能となる。
【0041】
この操業においては、コークスベッド高さにより、主羽口の適正送風量が決まる。コークスベッド上端レベルのηCOが60%以上の場合には、主羽口からの送風によりηCO>90%に設定することが可能であり、炉中心部に関して理想的な操業が可能となる。
【0042】
つぎに、金属化率の低い原料を炉周辺部に装入する場合に、燃料と混合する装入法が効率的であることを説明する。
ηCOの高い操業を指向できれば、低燃料比の操業が可能となるが、金属化率の低い原料をηCO>30%の条件で還元させる実験を実施したところ、コークスと混合しない条件では、還元反応は進行せず、高温部で操業に悪影響を及ぼす溶融還元を引き起こす。それに対し、金属化率の低い原料でも、コークスと混合して装入すると、コークスと混合しない場合に比べ、少なくとも20%以上の還元率改善効果があることが、オフラインシミュレータの検討結果で明かとなった。
【0043】
このことは、金属化率の低い原料を装入する操業では、燃料(小径コークス)と混合する装入法が、燃料(小径コークス)と混合しない操業に比べると、複合廃棄物の還元性改善に効果があり、その結果、溶融時のスラグ融液量を低減することができ、棚吊り回避にも寄与することを示している。
【0044】
つぎに、主羽口からコークスベッドへの廃プラスチックの吹き込みに加えて、炉半径方向の区分け装入方法がコークスベッド高さを維持するのに寄与する点について述べる。
コークスベッド高さの制御が難しいのは、これが炉の中心下部にあり、コークス比が適当でなければ、未還元のFeO分が炉下部で溶融還元し、コークスベッドを消費することによって、コークスベッドの異常消耗が引き起こされるためである。特に、炉の中心下部で、このようなコークスの異常消耗が生じると、鉄分の溶解に支障となる上、スラグの固化等により、操業不能に陥る可能性もあり、問題となる。
【0045】
そこで、上述したように、炉中心部には、主として金属化率の高い原料、例えば鉄屑を装入することにより、炉中心部で溶融還元の生じ難い操業とし、炉中心部のコークスベッドの異常消耗を抑制する。また、コークスのソルーションロス反応を極力抑制するために、炉中心部に装入する燃料を、炉周辺部に装入する燃料と区別し、大径コークスを使用する。これによって、炉中心部のコークスベッドの異常損耗を抑制でき、さらに、炉下部の燃焼効率ηCOを高めた操業が可能となる。
一方、炉周辺部には、主として金属化率の低い原料、例えばダスト塊成鉱を装入することにより、炉周辺部で溶融還元の生じ易い操業とする。
【0046】
上段羽口の設置位置は、コークス粒度、送風量等の操業諸元によって、適正位置が存在するが、基本的には、主羽口部でのηCOレベルがηCO>60%程度が目安となる。
【0047】
コークスベッド高さを制御または監視する簡易法として、上段羽口部での肉眼観察、炉内圧損値による判定などがある。上段羽口部での観察は、少なくとも原料の溶融部位が上段羽口の上部か下部のいずれかに存在することを判定できる。また、下段羽口と上段羽口の圧損差を検知することにより、コークスベッド上端位置の確認が可能である。操業例によると、コークスベッドの上端レベルが上段羽口より下にある場合、下段羽口と上段羽口の圧損差が大きく検知される。これは、溶融部位の存在が圧損値を大きくするためである。
【0048】
また、コークスベッド高さを、精度良く測定する方法としては、炉上部から装入した垂直ゾンデもしくは鉄線類の降下挙動を測定することによって、判定可能である。垂直ゾンデの場合、炉内温度が急に上昇し、1200℃以上となる部位に相当し、鉄線類を用いた場合、降下速度がストップした地点が、コークスベッドの上端部に相当する。
【0049】
本発明でいう炉中心部と炉周辺部の境界位置は、原料の金属化率やコークス粒度によって、多少は炉半径方向で移動する。
この炉中心部と炉周辺部の境界位置riは、各部に装入する原料と燃料の量が決まれば、下記(1)式によって求められる。
ri2=(Wm(c)/ρm(c)+Wc(c)/ρc(c))/{(Wm(c)/ρm(c)+
Wc(c)/ρc(c))+(Wm(p)/ρm(p)+Wc(p)/ρc(p))}・・・(1)
但し、ri:中心部と周辺部との無次元境界半径(−)
Wm(c) : 中心部に装入する原料重量(kg/チャージ)
Wc(c) : 中心部に装入する燃料重量(kg/チャージ)
Wm(p) : 周辺部に装入する原料重量(kg/チャージ)
Wc(p) : 周辺部に装入する燃料重量(kg/チャージ)
ρm(c) : 中心部に装入する原料の嵩密度(kg/m3
ρc(c) : 中心部に装入する燃料の嵩密度(kg/m3
ρm(p) : 周辺部の装入する原料の嵩密度(kg/m3
ρc(p) : 周辺部に装入する燃料の嵩密度(kg/m3
【0050】
なお、このriは、無次元半径で表されており、炉中心部と炉周辺部の装入物の降下速度を一定とした場合の境界位置を示している。このriで示される境界位置を調節するための装入方法については、種々考えられるが、ベル式の装入装置を使用する場合でも、アーマーを使用し、装入チャージ毎に中心装入、周辺装入を交互に繰り返して装入することにより、一部混合層が生成するものの、所定の境界設定は可能である。
【0051】
図4は、通常のコークスベッド内に廃プラスチックを吹き込んだ場合のコークスベッド内でのCO2 、CO及びO2 の変化を示す図である。
コークス中のCまたは廃プラスチック中のCの消費には下記の2形態が存在する。
C + O2 → CO2 ・・・(2)
C + CO2 → 2CO ・・・(3)
【0052】
図4において、CO2 濃度の曲線に示されるように、送風羽口からコークスベッド上方にいくにしたがって、(2)式の反応によりCO2 濃度が上昇し、O2 は消費され減少していく。そして、O2 の消失した位置より上方では、(3)式の反応によりCO2 濃度が減少し、CO濃度が上昇しはじめる。
【0053】
(2)式の反応は、発熱反応でコークス中のCが有効に利用されるが、(3)式の反応は吸熱反応でCが有効に利用されないことになる。従って、コークスには極力(2)式の反応をさせる必要があるが、O2 のない状態で、高温のCO2に接すると(3)式の反応によりコークスのソルーションロスが起こり、コークスが無駄に消費されることになる。
【0054】
廃プラスチックはコークスに比べ燃焼速度が速いため、コークスベッド内に廃プラスチックを吹き込むと、吹き込まない場合に比べて、O2 の消失位置が下ることになる。従って、廃プラスチックを吹き込まない条件のままで、むやみにコークスベッド内へ廃プラスチックを吹き込んでも、O2 の消失位置より上方にコークスが存在することになり、(2)式のコークス消費量を減少できても、(3)式でコークス消費量が増大し、結果的に廃プラスチック吹き込みがコークス消費量の低減に寄与することができなくなる。
【0055】
こうした状況を回避し、廃プラスチック吹き込みによりコークス代替を行わせるには、以下の二つの方法が有効である。即ち(3)式の反応をコークスベッド内で行わせないようにするか、(3)式で反応するコークス中のCを廃プラスチック中のCに置き換えることによりコークスのソルーションロスを起こさせないようにすることである。
【0056】
第一の方法は、主羽口から吹き込まれたO2 が廃プラスチックも加味して消失する高さにコークスベッドの上端レベルを設定し、O2 の存在しない領域にはコークスも存在しないようにして、廃プラスチックを主羽口レベルとコークスベッド上端レベルとの間に吹き込む方法であり、上述した常温の酸素富化送風下で廃プラスチックを吹き込む場合に対応する。この場合、廃プラスチックの吹き込み位置は、主羽口レベルとコークスベッド上端レベルとの間であれば主羽口をも含めて任意の位置で良く、一段でも復数段でも良い。
【0057】
第二の方法は、主羽口から吹き込まれたO2 が廃プラスチックも加味して消失する高さよりコークスベッドの上端レベルを上方に設定する場合で、このときは、廃プラスチックを主羽口レベルとコークスベッド上端レベルとの間に吹き込むとともに、O2 の存在しないコークスベッド上部領域にもコークスに代替してソルーションロスを起こさせるための廃プラスチックを吹き込む方法である。この場合、下部の廃プラスチック吹き込み位置は、主羽口レベルとO2 消失点レベルとの間であれば主羽口をも含めて任意の位置で良く、一段でも複数段でも良い。また、上部の廃プラスチック吹き込み位置もO2 消失点レベルとコークスベッド上端レベルとの間であれば任意の位置で良く、一段でも複数段でも良い。この方法によれば、上部に吹き込む分だけ廃プラスチックの吹き込み量を増やすことが可能となる。
【0058】
【実施例】
以下、本発明のダスト還元処理炉の廃プラスチック吹き込み方法における実施例を説明するが、本発明は以下の実施例に限るものではない。
ダスト還元処理炉のコークスベッド上端レベルの維持効果を狙い、レースウエイを形成しないで常温送風を行うという送風条件下で、コークスベッドへの廃プラスチック吹き込み実験(ホットモデル実験)を実施した。
【0059】
廃プラスチックとしては、ポリエチレン粒子(〜1.0mm、代表粒径680μm、嵩密度0.408t/m3 )を使用した。なお、ポリエチレン粒子の組成は、C:85.2%、H:14.3%、O:<0.1%であり、発熱量は10000calである。送風は常温の酸素富化送風とし、酸素富化量は4%とした。また、廃プラスチックの吹き込み量は、0.15kg/Nm3を目標とした。
【0060】
第5図に試験操業時の一例を示す。試験炉には主羽口(一次羽口)上に、70cm、80cm(二次羽口部)、90cmの位置に覗き孔を設けており、この覗き孔から、コークスベッド上端位置(原料の溶融する部位)を直接観察することができる。
図5では、主羽口から廃プラスチックを定常的に0.15kg/Nm3 吹き込んでいたが、実験開始後、5時間後にコークスベッド上端位置が低下し始めたことから、廃プラスチックの吹き込み量を0.16kg/Nm3 に増大させて、コークスベッド上端位置を元のレベルに戻した状況を示す実験例である。
炉頂からは、廃プラスチックの粒状物は見られず、ガス中にCH4 ガスも存在しないことから、羽口から吹きまれた廃プラスチックは炉内で消費されていることを確認している。また、廃プラスチックを吹き込むことによって、コークス比が低減しており、コークスの代替え燃料として、有効に活用されている。
【0061】
以上の実験結果から、常温送風下でも、主羽口からコークスベッドへの廃プラスチック吹込みは、廃プラスチックの処理に有効であり、かつコークスベッド上端レベルを変化させない安定な操業が可能であることが確認された。
【0062】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、多段の送風羽口を有するダスト還元処理炉に廃プラスチック吹き込む際の具体的な条件を設定することにより、炉内下部に位置するコークスベッドの上端レベルが変化しないように制御することができるという優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のダスト還元処理炉の廃プラスチック吹き込み方法に使用するダスト還元処理炉であり、(a)はその全体構成を示す概略図、(b)はその装入装置の炉中心部への装入状況を示す概略図、(c)はその装入装置の炉周辺部への装入状況を示す概略図である。
【図2】2段羽口のダスト還元処理炉におけるコークスベッドの上端レベル、および廃プラスチック吹き込み位置を示す概略図である。
【図3】炉半径方向における区分け装入状況を示す概略図である。
【図4】炉内のCO2濃度曲線を示す説明図である。
【図5】本発明の実施例において、コークスベッド上端レベルを変化させないように廃プラスチック吹き込み量を調整した操業例を示す説明図である。
【符号の説明】
1 ダスト還元処理炉
2 装入装置
3 バケット
4 ベル
5 可動アーマー
6 装入ガイド
7 炉体
8 排ガス管
9 羽口
9a 下段羽口
9b 上段羽口
11 炉中心部
12 炉周辺部
13 コークスベッド
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
In the present invention, when melting and reducing iron scrap and dust agglomerated ore in a dust reduction treatment furnace having a multistage blower tuyere, dust that blows waste plastic from the blower tuyere and controls the upper level of the coke bed The present invention relates to a coke bed upper end level control method for a reduction furnace.
[0002]
[Prior art]
In general, waste is separated and collected into combustibles and noncombustibles, but incombustibles actually include combustible plastic products. Therefore, the waste plastic is collected as an incombustible material and then landfilled at the final disposal site. Disposable thinking is still established as the aftermath of the booming economy, but with the increase in the amount of waste in recent years, the disposal method of waste plastics has become a problem.
[0003]
In addition, waste home appliances such as used washing machines, refrigerators, and air conditioners are composite waste containing plastic, rubber, and the like in addition to metal. Conventionally, such composite waste has been disassembled and crushed into small pieces and landfilled at the final disposal site, despite containing useful metal materials such as iron, aluminum and copper.
[0004]
However, due to the shortage of final disposal sites and the enactment of new recycling laws, a recycling demonstration plant has been constructed, and attempts have been made to separate the composite waste and recover useful metal materials. In other words, composite waste is classified according to the type of product such as washing machines, refrigerators, etc., after extracting dangerous substances such as cooling media and lubricating oil, it is disassembled for each component and member, and the dismantled piece is made of metal or plastic Each raw material is sorted and processed according to the raw material. For example, the separated metal scrap is charged into a melting furnace together with coke and melted, and the waste plastic after separation is crushed and landfilled.
[0005]
Such a separation processing method is an effective means in that useful metal materials can be collected and the amount of crushed pieces to be landfilled can be reduced. However, waste plastic is still being landfilled.
Therefore, attempts have been made to insert waste plastic into a shaft furnace such as a blast furnace or cupola and incinerate it.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In such a shaft furnace, it is possible to safely process waste plastic without generating harmful substances. However, the blast furnace and cupola tuyere are usually configured as a single stage, and waste plastic is blown into a melting furnace having two or more multi-stage tuyere such as a dust reduction treatment furnace to control inside the furnace, for example, a coke bed. No specific conditions have been elucidated for use in the control of the upper end level.
[0007]
In view of the above problems, the object of the present invention is to set specific conditions for injecting waste plastic into a dust reduction treatment furnace having a multistage blower tuyere and to change the upper end level of the coke bed located in the lower part of the furnace. An object of the present invention is to provide a coke bed upper end level control method for a dust reduction treatment furnace that can be controlled so as not to occur.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve the above object, the method of controlling the upper level of the coke bed of the dust reduction treatment furnace of the present invention is to charge iron dust, dust agglomerate, and coke into a dust reduction treatment furnace having a multistage blowing tuyere. When dissolving and reducing,The lower tuyere is the main tuyere, and the main tuyere is set so that the tuyere diameter and the protruding position in the furnace do not form a raceway,From the main tuyereUnder normal temperature oxygen-enriched air flow with oxygen enrichment of 2% or moreWhile blowing air without forming a raceway to the coke bed, blowing granular waste plastic,Adjust the amount of waste plastic blown so that the raw fuel descent rate is constant,It controls so that the upper end level of a coke bed does not change.
[0010]
  AlsoThisOf waste plastic is 0.2kg / Nm3The following are set.
[0011]
It is preferable that iron scrap is mixed with a large-diameter coke and charged in the furnace center, and a dust agglomerate is mixed with a small-diameter coke and charged in the furnace periphery.
[0012]
According to the present invention, in a dust reduction treatment furnace having a multi-stage blower tuyere, granular waste plastic is blown from the main tuyere into the coke bed under a normal temperature oxygen-enriched blower. At that time, the reason why the raceway is not formed is that when the raceway space is formed, the combustion of the coke and the solution reaction proceed, and the efficiency of the dust reduction treatment furnace decreases.
[0013]
By blowing waste plastic from the main tuyere into the coke bed, it is possible to control so that the upper end level of the coke bed does not change. The reason is that the waste plastic blown from the main tuyere has oxygen and CO preferentially over coke.2This is because the coke consumption in the coke bed can be suppressed, and the coke consumption in the coke bed can be controlled by adjusting the particle size and amount of the waste plastic to be blown.
However, since the combustion product gas is large, the gas temperature is lowered, and in the process of metal dissolution such as iron scrap dissolution / dust reduction, it becomes a lack of heat. In order to make up for this lack of heat, an oxygen-enriched air blow at room temperature is performed.
[0014]
The oxygen enrichment amount of the normal temperature blast is set to 2% or more. If the oxygen enrichment amount is 2% or less, the amount of gas in the furnace increases as the waste plastic is blown in. As a result, the gas temperature decreases, which hinders melting of slag and metal. Because it becomes.
[0015]
In addition, the amount of waste plastic blown in is adjusted so that the lowering speed of the raw fuel is constant. In this way, the amount of waste plastic blown in based on the descent speed of the raw fuel is adjusted by the CO in the coke bed.2This is because the aim is to keep the amount of reaction between the coke and coke (solution loss reaction) at a constant value.
[0016]
Furthermore, the amount of waste plastic blown is 0.2 kg / Nm.ThreeThe upper limit for the amount of waste plastic blown is 0.2 kg / Nm.ThreeThis is because the waste plastic that exceeds the upper limit amount does not burn, so that it does not replace fuel with coke and is not used effectively.
[0017]
And, iron scrap and large-diameter coke in the furnace center part, and dust agglomerate and small-diameter coke in the furnace peripheral part are charged separately. This is because the dust agglomerated ore is reduced in the inner peripheral part, and further a gas flow is formed in the center part of the furnace for stable operation of the dust reduction treatment furnace.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the method for controlling the coke bed upper end level of the dust reduction furnace of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to the following embodiments.
[0019]
FIG. 1A is a schematic view showing a dust reduction treatment furnace used in the coke bed upper end level control method of the dust reduction treatment furnace of the present invention. As shown in the figure, a charging device 2 is provided at the top of the dust reduction treatment furnace 1. The charging device 2 includes a bucket 3, a bell 4, a movable armor 5, and a charging guide 6, and is configured as a device capable of charging the raw material and fuel in a radial direction.
[0020]
An exhaust gas pipe 8 for exhausting counterflow gas in the furnace is provided on the upper part of the furnace body 7 of the dust reduction treatment furnace 1. As the exhaust gas system connected to the exhaust gas pipe 8, for example, a waste melting furnace is used.
On the other hand, a tuyere 9 for blowing air to the lower part in the furnace is provided at the lower part of the furnace body 7. The tuyere 9 is provided in multiple stages in the side wall height direction of the furnace body 7, and is formed as a two-stage tuyere of a lower tuyere 9a and an upper tuyere 9b in FIG. Further, a plurality of these tuyere 9a, 9b are arranged at appropriate intervals in the circumferential direction of the furnace body 7.
[0021]
The blowing condition is that the lower tuyere 9a is the main tuyere, oxygen-enriched blowing at room temperature is performed from the main tuyere 9a, and the upper tuyere 9b is used for observing the upper level of the coke bed. When performing oxygen-enriched ventilation at room temperature from the main tuyere 9a, the oxygen-enriched amount is set to 2% or more and the air is blown. Further, the tuyere 9a, 9b is set so as not to form a raceway even when a powdered iron source or waste plastic is blown, and is configured to be able to change the tuyere diameter and the position of protrusion in the furnace.
[0022]
In the present embodiment, the multi-stage tuyere 9 provided in the height direction of the side wall of the furnace body 7 is formed as a two-stage tuyere including a lower tuyere 9a and an upper tuyere 9b. May be provided. For example, in the case of three stages, the tuyere located in the middle stage is used as the main tuyere, and the main blowing is performed from this middle stage tuyere to maintain the combustion efficiency.
[0023]
In addition, the raw material and fuel can be charged separately in the furnace center portion 11 and the furnace peripheral portion 12, and as described above, the charging that can be charged in the radial direction at the furnace top portion is possible. The apparatus 2 is included (FIGS. 1B and 1C).
[0024]
As shown in FIG. 2, the coke bed 13 in the lower part of the furnace is formed by adjusting the height by blowing waste plastic so that the upper end level thereof is positioned at substantially the same level as the upper tuyere 9 b. That is, with the lower tuyere 9a as the main tuyere, waste plastic is blown from the main tuyere 9a into the coke bed 13 under normal temperature oxygen-enriched blast.
[0025]
Thus, unlike the shaft furnace such as a blast furnace or a cupola, the dust reduction treatment furnace 1 has a multistage blower tuyere and performs a melting treatment of iron scrap and a reduction treatment of dust agglomerated ore. It is a melting furnace.
[0026]
Next, the coke bed upper end level control method of the present invention implemented using the dust reduction treatment furnace 1 will be described.
The raw materials charged from the top of the furnace are mainly iron scraps and dust agglomerates, and the fuel is mainly coke, and is processed by blowing granular waste plastic from the main tuyere 9a.
[0027]
The charging method includes a normal charging method in which the raw fuel is completely mixed or layered after charging the coke to form a coke bed, and a method in which the raw fuel is divided in the radial direction and charged. Is adopted.
[0028]
As shown in FIG. 3, the sorting and charging method mixes iron scrap and large-diameter coke and charges them in the center of the furnace, mixes with dust agglomerate and small-diameter coke, and mixes them in the periphery of the furnace. By charging, it aims to operate with high reaction efficiency. Iron scrap is charged in the center of the furnace and dust agglomerate is charged in the periphery of the furnace. The iron scrap is dissolved in the center of the furnace and the dust agglomerate is reduced in the periphery of the furnace. This is to promote gas flow in the center of the furnace and continue high ηCO conditions.
[0029]
The operation of the dust reduction furnace is to maintain the coke bed top level at a constant level, according to the charging method according to the size of the raw fuel, air blowing conditions of the main tuyere (air blowing temperature, oxygen enrichment, feather It is controlled by the amount of waste plastic blown in based on the lowering speed of the raw fuel.
In the coke bed, the combustion reaction of coke and waste plastic and the solution loss reaction after combustion proceed. The reaction rate of both reactions is adjusted by the fuel particle size, gas flow rate, blowing temperature, and the like.
[0030]
The coke bed upper end level control method of the present invention, in the dust reduction treatment furnace 1 having a multistage air tuyeres, without forming a raceway from the main tuyere 9a to the coke bed 13 under normal temperature oxygen-enriched air blowing, Blowing granular waste plastic. The reason why the raceway is not formed in this way is that when the raceway space is formed, the combustion of the coke and the solution reaction proceed, and the efficiency of the dust reduction treatment furnace decreases.
[0031]
By blowing waste plastic directly into the coke bed, it is possible to maintain the upper end level of the coke bed 13 so that the waste plastic blown from the main tuyere has priority over coke. Oxygen and CO2This is because the coke consumption in the coke bed can be suppressed, and the coke consumption in the coke bed can be controlled by adjusting the particle size and amount of the waste plastic to be blown.
[0032]
However, since there are many combustion product gases, gas temperature falls and it becomes a heat shortage in the process which melt | dissolves metals like iron scrap dissolution / dust reduction. In order to make up for this lack of heat, in the present invention, room temperature ventilation enriched with 2% or more oxygen is performed.
[0033]
When oxygen-enriched air is sent from the main tuyere 9a at room temperature, the oxygen enrichment amount is set to 2% or more. If the oxygen enrichment amount is 2% or less, the amount of gas in the furnace increases as waste plastic is blown. This is because the temperature is lowered, which hinders melting of slag and metal.
[0034]
In this embodiment, the properties of the waste plastic are not limited. However, when the waste plastic is blown under a normal temperature oxygen-enriched blow, a waste plastic having a small particle size of, for example, 5 mm or less, preferably 1 mm or less is used.
[0035]
In addition, the amount of waste plastic blown in is adjusted so that the lowering speed of the raw fuel is constant. In this way, the amount of waste plastic blown in based on the descent speed of the raw fuel is adjusted by the CO in the coke bed.2In order to maintain a constant amount of reaction (solution loss reaction) between the coke and the coke.2This is for the purpose of adjusting the amount of solution loss reaction that causes the fluctuation of the lowering speed of the raw fuel by blowing the waste plastic.
[0036]
Furthermore, the amount of waste plastic blown is 0.2 kg / Nm.ThreeSet as follows. The upper limit of the blowing rate is 0.2kg / NmThreeThe waste plastic blowing rate is set to 0.2kg / NmThreeThis is because the waste plastic that exceeds the upper limit amount does not burn, so that it does not replace fuel with coke and is not used effectively.
[0037]
Next, the processing method adopting the radial division charging method is effective for operation stability and low fuel ratio operation, and can be directed to efficient operation regardless of the type and particle size of the raw material. An operation method for directing efficient operation according to the properties of the fuel will be described.
There is an appropriate charging method depending on the type of raw material for the radial sorting charging method. One is an example of increasing the ηCO in the furnace and aiming for efficient operation, which is a fractionation method based on the metallization rate (M.Fe / T.Fe) of the raw material, and one depends on the particle size of the raw material This is a separate method.
[0038]
First, it will be explained that the fractionation method based on the metallization rate (M.Fe / T.Fe) of the raw material contributes to the stabilization of the operation, and the efficient operation can be directed.
There are several types of raw materials. Fe / T. When separation is possible according to the size of Fe, it is preferable that raw materials with a high metallization rate, such as iron scrap, be charged into the furnace center, and raw materials with a low metallization rate, such as dust agglomerates, are loaded in the periphery of the furnace. Enter. The reason why the raw material with a low metallization rate is charged in the periphery of the furnace and the raw material with a high metalization rate is charged in the center of the furnace is to make it easy to control the height of the coke bed in the furnace center. This is to ensure the flow and to aim for low fuel ratio operation.
[0039]
When directing this operation, the main tuyere has a structure in which the tip of the tuyere protrudes into the furnace rather than the furnace wall. Basically, the tip of the main tuyere is located at the boundary between the furnace center and the furnace periphery. Ideally provided in Further, considering the gas flow as the central flow, the peripheral fuel preferably has a small diameter, and the central fuel preferably has a large diameter.
[0040]
The reason why the main tuyere is set at the boundary between the central part and the peripheral part of the furnace is that the air blown from the main tuyere is not used for the combustion of the fuel existing in the peripheral part. This is to make it work. Since the furnace center promotes the melting function, it is most efficient if the operation is directed to ηCO> 90% of the furnace center, and the fuel in the furnace center can be about carburized, which is the lowest fuel ratio. . Therefore, a rapid change in the coke bed height can be suppressed, and the coke having a maintained particle size becomes a coke bed, so that a low fuel ratio operation that ensures air permeability and liquid permeability becomes possible.
[0041]
In this operation, the appropriate air volume of the main tuyere is determined by the coke bed height. When ηCO at the upper end level of the coke bed is 60% or more, it is possible to set ηCO> 90% by blowing air from the main tuyere, and ideal operation is possible with respect to the furnace center.
[0042]
Next, it will be explained that when a raw material having a low metallization rate is charged into the periphery of the furnace, a charging method mixed with fuel is efficient.
If the operation with a high ηCO can be directed, an operation with a low fuel ratio can be realized. However, an experiment was conducted to reduce a raw material with a low metalization rate under the condition of ηCO> 30%. Does not proceed and causes smelting reduction which adversely affects the operation at high temperature. On the other hand, even if the raw material with a low metalization rate is mixed with coke and charged, compared with the case where it is not mixed with coke, the reduction rate improvement effect of at least 20% is clear from the examination results of the offline simulator. became.
[0043]
This means that in operations that charge raw materials with a low metallization rate, the charging method that mixes with fuel (small-diameter coke) improves the reduction of composite waste compared to operations that do not mix with fuel (small-diameter coke). As a result, it is shown that the amount of slag melt at the time of melting can be reduced, and this contributes to avoiding shelf hanging.
[0044]
Next, in addition to the injection of waste plastic from the main tuyere into the coke bed, the point that the section charging method in the furnace radial direction contributes to maintaining the coke bed height will be described.
It is difficult to control the height of the coke bed. This is at the lower center of the furnace. If the coke ratio is not appropriate, the unreduced FeO content is melted and reduced at the lower part of the furnace, and the coke bed is consumed. This is because the abnormal consumption of this is caused. In particular, when such an abnormal consumption of coke occurs in the lower center of the furnace, it becomes a problem because it interferes with melting of iron and may become inoperable due to solidification of slag.
[0045]
Therefore, as described above, by introducing a raw material having a high metallization rate, for example, iron scrap, into the furnace center, the operation is difficult to cause smelting reduction in the furnace center. Reduce abnormal consumption. Also, in order to suppress the coke solution loss reaction as much as possible, the fuel charged in the furnace center is distinguished from the fuel charged in the furnace periphery, and large-diameter coke is used. As a result, abnormal wear of the coke bed at the center of the furnace can be suppressed, and further, an operation with an increased combustion efficiency ηCO at the lower part of the furnace becomes possible.
On the other hand, a raw material having a low metallization rate, for example, a dust agglomerate, is mainly charged in the periphery of the furnace so that the operation easily causes smelting reduction in the periphery of the furnace.
[0046]
The installation position of the upper tuyere has an appropriate position depending on the operation specifications such as the coke granularity and the air flow rate, but basically, the ηCO level at the main tuyere is ηCO> 60% as a guide. .
[0047]
Simple methods for controlling or monitoring the coke bed height include visual observation at the upper tuyere and determination based on the pressure loss value in the furnace. The observation at the upper tuyere portion can determine that at least the melting portion of the raw material exists in either the upper part or the lower part of the upper tuyere. In addition, the upper end position of the coke bed can be confirmed by detecting the pressure loss difference between the lower tuyere and the upper tuyere. According to the operation example, when the upper end level of the coke bed is below the upper tuyere, the pressure loss difference between the lower tuyere and the upper tuyere is detected greatly. This is because the presence of the melted portion increases the pressure loss value.
[0048]
Further, as a method for measuring the coke bed height with high accuracy, it can be determined by measuring the descending behavior of a vertical sonde or iron wires charged from the upper part of the furnace. In the case of a vertical sonde, the temperature in the furnace suddenly rises and corresponds to a portion where the temperature is 1200 ° C. or higher. When iron wires are used, the point at which the descent speed stops corresponds to the upper end of the coke bed.
[0049]
In the present invention, the boundary position between the furnace center and the furnace periphery moves somewhat in the furnace radial direction depending on the metallization rate of the raw material and the coke grain size.
The boundary position ri between the furnace central part and the furnace peripheral part can be obtained by the following equation (1) if the amount of raw material and fuel charged in each part is determined.
ri2= (Wm (c) / ρm (c) + Wc (c) / ρc (c)) / {(Wm (c) / ρm (c) +
Wc (c) / ρc (c)) + (Wm (p) / ρm (p) + Wc (p) / ρc (p))} (1)
Ri: dimensionless boundary radius (−) between the central portion and the peripheral portion
Wm (c): Weight of raw material charged in the center (kg / charge)
Wc (c): Fuel weight charged in the center (kg / charge)
Wm (p): Raw material weight (kg / charge) charged to the periphery
Wc (p): Weight of fuel to be charged in the surrounding area (kg / charge)
ρm (c): Bulk density of raw material charged in the center (kg / mThree)
ρc (c): Bulk density of fuel to be charged in the center (kg / mThree )
ρm (p): Bulk density of raw material to be charged in the peripheral part (kg / mThree )
ρc (p): Bulk density of fuel to be charged in the peripheral part (kg / mThree )
[0050]
In addition, this ri is represented by a dimensionless radius, and indicates the boundary position when the descending speed of the charge in the furnace center and the furnace periphery is constant. Various charging methods for adjusting the boundary position indicated by ri can be considered. Even when a bell-type charging device is used, an armor is used, and a central charging and a peripheral charging are performed for each charging charge. Although a mixed layer is generated by charging repeatedly and alternately, a predetermined boundary can be set.
[0051]
Figure 4 shows the CO in the coke bed when waste plastic is blown into the normal coke bed.2 , CO and O2 It is a figure which shows the change of.
There are two forms of C consumption in coke or C in waste plastic:
C + O2  → CO2     ... (2)
C + CO2  → 2CO (3)
[0052]
In FIG. 4, CO2 As shown in the concentration curve, as the air blower tuyere moves upward from the coke bed, CO 2 is reacted by the reaction of equation (2).2 Concentration increases, O2 Is consumed and decreased. And O2 Above the position where the disappearance of CO2 occurs due to the reaction of formula (3).2 The concentration decreases and the CO concentration begins to increase.
[0053]
In the reaction of the formula (2), C in the coke is effectively used in an exothermic reaction, but in the reaction of the formula (3), C is not effectively used in an endothermic reaction. Therefore, it is necessary to cause the coke to react as much as (2).2 High temperature CO2When contact is made, coke solution loss occurs due to the reaction of equation (3), and coke is wasted.
[0054]
Waste plastic has a higher burning rate than coke. Therefore, when waste plastic is blown into the coke bed, it is O.2 The disappearance position of will go down. Therefore, even if waste plastic is blown into the coke bed under the condition that waste plastic is not blown, O2 Coke is present above the disappearance position of, and even though the coke consumption in equation (2) can be reduced, the coke consumption in equation (3) increases, and as a result, waste plastic blowing is associated with coke consumption. It becomes impossible to contribute to the reduction of.
[0055]
The following two methods are effective in avoiding this situation and allowing coke substitution by waste plastic blowing. That is, the reaction of the formula (3) is not performed in the coke bed, or the Coke in the coke reacted in the formula (3) is replaced with C in the waste plastic so as not to cause a coke solution loss. It is to be.
[0056]
The first method is O blown from the main tuyere2 Set the upper level of the coke bed to the height at which the waste plastics are added and disappear.2 In this method, waste plastic is blown between the main tuyere level and the coke bed upper end level so that coke does not exist in the non-existing area. Corresponding to In this case, the waste plastic blowing position may be an arbitrary position including the main tuyere as long as it is between the main tuyere level and the coke bed upper end level.
[0057]
The second method is O blown from the main tuyere2 In this case, the upper level of the coke bed is set higher than the height at which the waste plastic is taken into account. In this case, the waste plastic is blown between the main tuyere level and the upper level of the coke bed, and O2 In this method, waste plastic is blown into the upper area of the coke bed where no coke exists to cause solution loss instead of coke. In this case, the waste plastic blowing position at the bottom is the main tuyere level and O2 As long as it is between the vanishing point level, it may be at any position including the main tuyere, and may be one or more stages. In addition, the waste plastic blowing position at the top is also O2 As long as it is between the vanishing point level and the coke bed upper end level, it may be at an arbitrary position, and may be one or more stages. According to this method, the amount of waste plastic blown can be increased by the amount blown into the upper part.
[0058]
【Example】
Hereinafter, examples of the waste plastic blowing method of the dust reduction treatment furnace of the present invention will be described, but the present invention is not limited to the following examples.
Aiming at maintaining the upper end level of the coke bed of the dust reduction furnace, a waste plastic blowing experiment (hot model experiment) was conducted into the coke bed under the blowing condition of normal temperature blowing without forming a raceway.
[0059]
Waste plastics include polyethylene particles (up to 1.0 mm, typical particle size of 680 μm, bulk density of 0.408 t / m.Three)It was used. The composition of the polyethylene particles is C: 85.2%, H: 14.3%, O: <0.1%, and the calorific value is 10,000 cal. The air blowing was an oxygen-enriched air at normal temperature, and the oxygen enrichment amount was 4%. The amount of waste plastic blown is 0.15 kg / Nm.ThreeAimed at.
[0060]
FIG. 5 shows an example of the test operation. The test furnace has a peephole at 70 cm, 80 cm (secondary tuyere), and 90 cm on the main tuyere (primary tuyere). From this peephole, the upper end position of the coke bed (melting of raw material) Can be directly observed.
In FIG. 5, the waste plastic from the main tuyere is constantly 0.15 kg / Nm.ThreeThe coke bed top position began to drop 5 hours after the start of the experiment, but the amount of waste plastic blown was 0.16 kg / Nm.ThreeIt is an example of an experiment which shows a situation where the coke bed upper end position is returned to the original level by increasing it.
From the top of the furnace, no waste plastic particulates are seen, and CHFourSince there is no gas, it is confirmed that the waste plastic blown from the tuyere is consumed in the furnace. In addition, by blowing waste plastic, the coke ratio is reduced, and it is effectively used as an alternative fuel for coke.
[0061]
From the above experimental results, it is found that blowing plastic waste from the main tuyere into the coke bed is effective for the treatment of waste plastic and stable operation is possible without changing the top level of the coke bed even under normal temperature ventilation. Was confirmed.
[0062]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the upper level of the coke bed located in the lower part of the furnace is set by setting specific conditions when the waste plastic is blown into the dust reduction treatment furnace having a multistage blowing tuyere. It exhibits an excellent effect that it can be controlled so as not to change.
[Brief description of the drawings]
BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 is a dust reduction treatment furnace used in a method for blowing waste plastic in a dust reduction treatment furnace of the present invention, (a) is a schematic diagram showing the overall configuration, and (b) is a furnace center portion of the charging device. The schematic which shows the charging condition to a furnace, (c) is the schematic which shows the charging condition to the furnace peripheral part of the charging device.
FIG. 2 is a schematic view showing an upper end level of a coke bed and a waste plastic blowing position in a two-stage tuyere dust reduction treatment furnace.
FIG. 3 is a schematic view showing the state of sorting and charging in the furnace radial direction.
[Fig. 4] CO in the furnace2It is explanatory drawing which shows a density | concentration curve.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing an operation example in which the waste plastic blowing amount is adjusted so as not to change the coke bed upper end level in the embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Dust reduction furnace
2 Charger
3 buckets
4 bells
5 Movable armor
6 Charging guide
7 Furnace
8 Exhaust gas pipe
9 tuyere
9a Lower tuyere
9b Upper tuyere
11 Furnace center
12 Furnace area
13 Coke bed

Claims (3)

多段の送風羽口を有するダスト還元処理炉内へ鉄屑、ダスト塊成鉱およびコークスを装入して溶解・還元処理する際して、
下段羽口を主羽口とし、かつ該主羽口は羽口径や炉内突き出し位置がレースウエイを形成しないように設定され、主羽口から酸素富化量が2%以上の常温の酸素富化送風下でコークスベッドへレースウエイを形成しない送風を行うとともに、粒状の廃プラスチックを吹き込んで、原燃料の降下速度が一定となるように該廃プラスチックの吹き込み量を調整し、コークスベッドの上端レベルが変化しないように制御することを特徴とするダスト還元処理炉のコークスベッド上端レベル制御方法。
When charging iron dust, dust agglomerates, and coke into a dust reduction furnace with multi-stage air tuyeres,
The lower tuyere is the main tuyere, and the main tuyere is set so that the tuyere diameter and the protruding position in the furnace do not form a raceway, and the oxygen enrichment from the main tuyere is 2% or more at room temperature. In addition to blowing air that does not form a raceway into the coke bed under controlled air blowing, blow in granular waste plastic and adjust the amount of waste plastic blown so that the lowering speed of the raw fuel is constant, and the upper end of the coke bed A coke bed upper end level control method for a dust reduction treatment furnace, characterized in that the level is controlled so as not to change.
廃プラスチックの吹き込み量を0.2kg/Nm以下に設定することを特徴とする請求項1に記載のダスト還元処理炉のコークスベッド上端レベル制御方法。The method for controlling the coke bed upper end level of a dust reduction treatment furnace according to claim 1, wherein the amount of waste plastic blown is set to 0.2 kg / Nm 3 or less. 炉中心部に鉄屑を大径のコークスと混合して装入し、炉周辺部にダスト塊成鉱を小径のコークスと混合して装入することを特徴とする請求項1または2に記載のダスト還元処理炉のコークスベッド上端レベル制御方法。The scrap the furnace center portion is mixed with the large diameter coke is charged, according to claim 1 or 2, characterized in that charging the dust lump Naruko mixed with small diameter coke into the furnace peripheral portion Of coke bed top level control method for dust reduction furnaces.
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