JP4336437B2 - ロータリーキルンの制御方法及びその装置 - Google Patents
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Description
【発明が属する技術分野】
本発明はロータリーキルンの制御方法及びその装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
ロータリーキルンを用いた酸化鉄含有原料の処理は、従来、直接還元製鉄法の1つであり、気固相反応による還元鉄の製造であった。そのため、1000℃前後の低温で操業を行うが、ロータリーキルン内壁へのFeOやFeやスラグの付着により堰が生じ、被処理物が堰止められ下流開口端方向への移動が妨げられる現象(以下、「ダムリング」という。)が生じてしまい問題である。そこで、従来技術においては、ダムリングの原因であるFeO/Fe変態時の温度管理に注意を払っていた。また、生成した還元鉄がロータリーキルン内で酸化したり、溶融したりすることがない操業条件の下で、従来酸化鉄含有原料の加熱・還元を行っていた。
【0003】
なお、処理対象は、酸化鉄含有原料として、鉄鉱石のみならず製鉄所で発生する多種の廃棄物(例えば、高炉ダスト、転炉ダスト、圧延スラッジ、めっきスラッジ)があり、他に非鉄金属及び非鉄金属酸化物(例えば、Ni、Cr、Cu、Ti)を含む原料も処理対象である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術は気固相反応であるため反応が遅く、溶融鉄あるいは銑鉄を製造するのに長時間を必要とする。
【0005】
そこで、上記問題点に鑑みて鋭意研究開発が行われ本発明に至ったものであり、本発明の目的は、比較的高温における気相、固相、液相の3相反応を考慮し、酸化金属、特に酸化鉄の還元・溶融を制御することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、請求項1に記載の本発明に係るロータリーキルンの制御方法、すなわち、ロータリーキルンの上流開口端から酸化鉄含有原料及び炭素含有原料を投入し、ロータリーキルンの上流開口端近くに設置された重油バーナーの炎をロータリーキルンの内部へ放射して、酸化鉄含有原料を還元・溶融し、ロータリーキルンの下流開口端の下部から溶融鉄を得るとともに下流開口端から排ガスが排出されるロータリーキルンの制御方法であって、当該排ガス中のCO濃度及びロータリーキルン内の温度を測定して、当該排ガス中のCO濃度が2〜10%の範囲内になるように、当該測定値に基づいて当該重油バーナーへ供給する重油量及び空気量を制御することを特徴とするロータリーキルンの制御方法によって達成される。
【0007】
また、上記目的は、請求項4に記載の本発明に係るロータリーキルンの制御装置、すなわち、ロータリーキルンの上流開口端近くに設置され、ロータリーキルンの内部へ炎を放射する重油バーナーと、ロータリーキルン内の温度を測定する温度測定器と、ロータリーキルンの排ガス中のCO濃度を測定するCO濃度測定器と、当該重油バーナーへ供給する重油量及び空気量を制御装置とを有し、当該温度測定器の測定値及び当該CO濃度測定器の測定値に基づき、当該排ガス中のCO濃度が2〜10%の範囲内になるように、当該制御装置によって当該重油バーナーへ供給する重油量及び空気量を制御する、ロータリーキルンの制御装置によって達成される。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
【0009】
図1は本発明の実施形態のロータリーキルン及び二次燃焼室の正面断面を示す概略図である。
【0010】
ロータリキルン1は円筒形状であり外面は外皮鋼板101であり、その内側には耐火レンガ102が内張りされている。酸化鉄含有原料や還元性原料やスラグ生成剤を投入する上流開口端110が溶融金属3や排ガス7を放出する下流開口端120よりもわずかに高く、中心軸105がほぼ水平となるように配置してある。上流開口端110はフロントウォール103によって閉鎖されているが、重油バーナー130がフロントウォール103を貫通し、重油バーナー130の先端はロータリーキルン1の内部へ伸びており、火炎135をロータリーキルン1の内部へ放射している。ロータリーキルン1は中心軸105のまわりに回転しており、酸化鉄含有原料等2は撹拌されながら、上流から下流へ向かって徐々に移動しつつ加熱され、酸化鉄は次式のように還元され、一酸化炭素が生成される。
【式1】
FeO+C=Fe+CO
【0011】
酸化鉄FeOが固相であるか液相であるかによって、反応速度が異なるため、発生するCO量も異なる。ロータリーキルン1の下流開口端120の近くの二次燃焼室4の内部に一酸化炭素ガス濃度測定器6を設置し、CO濃度を測定した。ロータリーキルンの運転条件(重油バーナー130への重油供給量及び空気供給量)を変化させ、CO濃度測定値と運転結果(目視確認や銑鉄成分分析結果)とを対比したところ、相関関係があることが明らかになった。すなわち、排ガス中のCO濃度を2%以上10%以下に保つことによって、ロータリーキルンの運転が安定し、不純物混入が少なく良品質の銑鉄を得ることができ、かつ、ダムリングも生じにくくなることがわかった。特に、スラグと銑鉄の分離効率を良い状態に維持するためには、好ましくは、CO濃度を4%以上8%以下に保つことが重要である。
【0012】
CO濃度の制御は、重油バーナーへの重油供給量及び空気供給量を調整することによって、行うことができる。
【0013】
この調整方法においては、排ガス中のCO濃度とロータリーキルン内の温度とは密接な関係があることが確認された。例えば排ガス中のCO濃度を減少させる方法として、重油バーナーへの空気供給量を増やすと、ロータリーキルン内でCOガスの一部は燃焼しロータリーキルン内の温度が上昇する。また、重油バーナーへの重油供給量を減らすと、同様にCOの一部が燃焼し、ロータリーキルン内の温度が上昇する。
【0014】
【実施例】
次に、本発明の1つの実施例について説明する。ロータリーキルンの仕様は、直径4.9mで長さ14mのショートキルンである。また、ロータリーキルンの操業条件は、酸化鉄含有原料の供給を8.0t/hとし、還元剤の供給を1.0t/hとし、重油の供給を1500l/hとし、空気の供給を22000m3N/hとして、ロータリーキルン内のCO濃度を5%に保ち、かつ、温度を1310℃に保った。
【0015】
本実施形態においては、ロータリーキルン1の内部の2ケ所の温度を温度測定器51、52により測定している。すなわち、固相の酸化鉄の還元が開始する位置の近くに、温度測定器52を設置し、液相のFeが出現する位置の近くに温度測定器51を設置している。温度測定器としては熱電対や光温度計などを用いることができるが、熱電対を使用する場合には、ロータリーキルン1の内面に内張りされた耐火レンガ102の内部や耐火レンガ102と外皮鋼板101との間に設置してもよい。
【0016】
温度測定器51、52からの測定信号及び一酸化炭素ガス濃度測定器6からの測定信号は制御装置8の入力端子IN2,IN3,IN1にそれぞれ、入力され、予め定められたプログラムに従って、自動開閉弁132、134に対して、それぞれ、開閉信号を出力端子OUT1,OUT2から出力する。これらの間は導線80、81、82、83、84によって電気的に接続されている。自動開閉弁132、134は、開閉信号によって、それぞれの開度を自動的に調整される。自動開閉弁132、134は、それぞれ、重油バーナー130へ供給する重油供給パイプ131及び空気供給パイプ133に取り付けられているので、自動開閉弁132、134の開度を調整することによって、重油バーナーへの重油供給量及び空気供給量を独立に制御することができる。
【0017】
【発明の効果】
本発明によれば、ロータリーキルン内の温度及び排ガス中のCO濃度を測定し、当該測定値に基づいて、重油バーナーへ供給量及び空気量を制御するものであるから、酸化鉄の還元・溶融を安定して制御することができる。その結果、安定した品質の銑鉄を製造することが可能である。また、現場での人による目視確認を最小限に減らすことが可能となり、遠隔操作によっても安定した操業が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態のロータリーキルン及び2次燃焼室の正面断面を示す概略図である。
【符号の説明】
1 ロータリーキルン
101 外皮鋼板
102 耐火レンガ
103 フロントウォール
105 中心軸
110 上流開口端
120 下流開口端
130 重油バーナー
131 重油供給パイプ
132 自動開閉弁
133 空気供給パイプ
134 自動開閉弁
135 火炎
2 酸化鉄含有原料等
3 溶融金属
4 二次燃焼室
6 一酸化炭素ガス濃度測定器
7 排ガス
8 制御装置
51、52 温度測定器
80〜84 導線
Claims (3)
- ロータリーキルンの上流開口端から酸化鉄含有原料及び炭素含有原料を投入し、ロータリーキルンの上流開口端近くに設置された重油バーナーの炎をロータリーキルンの内部へ放射して、酸化鉄含有原料を還元・溶融し、ロータリーキルンの下流開口端の下部から溶融鉄を得るとともに下流開口端から排ガスが排出されるロータリーキルンの制御方法であって、当該排ガス中のCO濃度及びロータリーキルン内の温度を測定して、当該排ガス中のCO濃度が2〜10%の範囲内になるように、当該測定値に基づいて当該重油バーナーへ供給する重油量及び空気量を制御することを特徴とするロータリーキルンの制御方法。
- 当該排ガス中のCO濃度が4〜8%の範囲内になるように、当該重油バーナーへ供給する重油量及び空気量を制御することを特徴とする請求項1に記載のロータリーキルンの制御方法。
- ロータリーキルンの上流開口端近くに設置され、ロータリーキルンの内部へ炎を放射する重油バーナーと、ロータリーキルン内の温度を測定する温度測定器と、ロータリーキルンの排ガス中のCO濃度を測定するCO濃度測定器と、当該重油バーナーへ供給する重油量及び空気量を制御装置とを有し、当該温度測定器の測定値及び当該CO濃度測定器の測定値に基づき、当該排ガス中のCO濃度が2〜10%の範囲内になるように、当該制御装置によって当該重油バーナーへ供給する重油量及び空気量を制御する、ロータリーキルンの制御装置。
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