JP7099147B2 - 焼結鉱の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、既存設備の簡易な改良によって生産性を向上させることが可能な焼結鉱の製造方法に関するものである。

焼結鉱を製造する焼結設備の一例の概略説明図を図６に示す。焼結設備では、粒度が５mm以下の粉鉱石、石灰粉、コークス粉などを原料槽１から切り出した後、ミキサー２で所定量の水分を添加して混合造粒して疑似粒子を形成する。

当該疑似粒子は、ホッパー３、ドラムフィーダー４、シュート５を介して焼結機６のパレット上に装入された後、点火炉７にて表面側から着火される。着火された疑似粒子は、パレットの移動中に、主排風機（以下、「ブロア」という。）８によるパレット下方からの空気の吸引によって、疑似粒子中のコークス粉が順次燃焼して焼成し、塊状の焼結鉱が生成される。

一方、焼結機内の排ガスは前記ブロア８によって吸引され、電気集塵機９にて排ガス中のダストを除去した後、煙突１０から排出される。

また、さらに、必要に応じ、電気集塵機９の下流側に除塵機能を有する活性炭吸着式の排ガス処理設備（以下、「濾過集塵機」という。）が配置される場合がある（例えば特許文献１の段落００２１及び図１参照）。この濾過集塵機の例えば下流側には、排ガスの吸引を促進するためのファンが設けられる（例えば特許文献１の段落００２４及び図１参照）。

焼結機からの前記排ガスにかかる従来技術としては、前記特許文献１の他、例えば特許文献２に記載された技術が挙げられる。

ところで、ブロアの機能は、焼結機のパレット下方から空気を吸引して疑似粒子中のコークス粉を燃焼させて疑似粒子を焼成しつつ焼結機内の排ガスを排出するだけではなく、焼結鉱の生産性にも影響を与える。つまり、ブロアによって吸引する排ガス量を増加させると、パレット内の疑似粒子の下向き燃焼速度が促進され、より早いタイミングで焼結が完了するので、コンベアの移動速度を速くすることができ、生産性が向上する。

ブロアによって吸引する排ガス量を増加させるには、単純にはブロアの排風能力を向上させればよい。これには、高性能のブロアを設置するか、複数台のブロアを並列に設置することで実現できる。

しかしながら、高性能のブロアは高価であり、また、一般的に大型である。そのため、高性能のブロアを採用する場合は、広い設置スペースや大規模な工事が必要になる。複数のブロアを並列に設置する場合も、高性能のブロアを採用する場合と同様の問題がある。そのため、高性能のブロアの設置や複数台のブロアの並列設置は、焼結設備を新設する場合はともかく、既存設備の改造においては採用に困難が伴う。

特開２００１－１３７６４４号公報 特開２００１－３１７８７７号公報

本発明が解決しようとする課題は、排風量を増加させる目的で、高性能のブロアを設置する、或いは、複数台のブロアを並列に設置することは、広い設置スペースや大規模な工事が必要になるため、既存設備の改造においては採用に困難が伴うという点である。

特許文献１，２に記載された技術をはじめとする従来技術の場合、ブロアの役割とファンの役割は切り離して考えられていた。

例えば特許文献２で提案された技術の場合、図７に示すように、上流側の焼結機用ブロア８と、下流側の乾式排ガス処理設備用排風機（ファン）１１の間に外気吸引口１２を設けている。図７中の１３ａ～１３ｃは風量調整ダンパー、１４は乾式の濾過集塵機、１５は濾過集塵機１４の入側に配置された風量調整ダンパー１３ｂの制御用コントローラ、１６はブロア８とファン１１を繋ぐ配管中の圧力を計測する圧力計を示す。

この特許文献２で提案された技術は、下流側の影響を上流側に及ぼさないようにする設計思想に基づくもので、下流側では大気圧に対して必要な負圧を確保しつつも、圧力損を考慮してもなお上流側設備を過剰な負圧にしないことを意図した構造としている。つまり、特許文献２で提案された技術は、その設計思想から操業時におけるブロア直後の下流側を大気圧に対して負圧にするという考えはなく、ブロア直後の下流側は大気圧に対して僅かに正圧の状態で操業している。

これは、後述するように、従来の焼結設備の操業プロセスでは、ブロア直後の下流側の圧力は大気圧とほぼ同じ、もしくは大気圧よりも僅かに正圧とされてきたためである。そのため、少なくともブロアの下流側に配置されたファンによって、焼結鉱の生産性を高めようとする検討は、これまで行われていなかった。

しかしながら、発明者らの検討により、上流側のブロアに加えて下流側のファンを適切に稼働させて焼結機と煙突を繋ぐ配管内の排風量を増加させた場合には、図１に示すように、焼結鉱の生産性を向上させ得ることを見出した。

本発明は、発明者らの検討による知見に基づいてなされたものである。
すなわち、本発明の焼結鉱の製造方法は、
焼結機から排出する排ガスの排出設備は、排ガスの流れ方向に沿って、電気集塵機と、濾過集塵機と、煙突とを順に配置し、
さらに、前記電気集塵機直近の下流側にブロアを、前記濾過集塵機直近の上流側にファンを、それぞれ設置した焼結設備を使用し、
焼結鉱の製造中は、前記ブロア及びファンを共に稼働させてそれぞれの上流側の排ガスを吸引することにより、前記ブロア直後の下流側配管内のガス圧力を大気圧に対して負圧とすることを最も主要な特徴としている。

本発明は、焼結鉱の製造中は、電気集塵機直近のブロア及び濾過集塵機直近のファンを共に稼働させてそれぞれの上流側の排ガスを吸引し、ブロア直後の下流側配管内のガス圧力を大気圧に対して負圧とする。従って、ブロアによって吸引する排ガス量が増加し、パレット内造粒物の下向き燃焼速度が促進され、より早いタイミングで焼結が完了するので、コンベアの移動速度を速くすることができ、生産性が向上する。

本発明において、ブロア直後の下流側配管内のガス圧力を一定に保つには、前記ブロアよりも出力の小さい前記ファンの回転数若しくは翼角若しくは吸込みベーンの少なくとも何れか一つを制御することが望ましい。

また、本発明において、ファンと前記配管を、濾過集塵機を介さずに接続するバイパス管を備えさせれば、濾過集塵機の停止時にはファンを通過した排ガスはバイパス管を通って煙突から排出することができる。

前記配管は、濾過集塵機及びファンを介さずブロアと煙突を直接つなぐ配管であってもよい。

本発明では、焼結鉱の製造中は、電気集塵機直近のブロア及び濾過集塵機直近のファンを共に稼働させてそれぞれの上流側の排ガスを吸引し、ブロア直後の下流側配管内のガス圧力を大気圧に対して負圧としている。従って、ブロアによって吸引する排ガス量が増加し、パレット内造粒物の下向き燃焼速度が促進され、より早いタイミングで焼結が完了して生産性が向上する。

焼結機と煙突を繋ぐ配管内の排風量と焼結鉱の生産量の相関関係の一例を示した図である。 本発明の焼結鉱の製造方法に使用する焼結設備の第１の例の概略説明図である。 焼結機と煙突を繋ぐ配管内の排風量とブロア直後の下流側の配管内のガス圧力を示した図で、操業開始から３時間半は従来方法、操業開始から３時間半以降は本発明方法である。 本発明の焼結鉱の製造方法に使用する焼結設備の第２の例の概略説明図である。 本発明の焼結鉱の製造方法に使用する焼結設備の第３の例の概略説明図である。 従来の焼結鉱の製造方法に使用する焼結設備の一例の概略説明図である。 特許文献２で提案された方法に使用する焼結設備の一例の概略説明図である。

本発明は、高性能のブロアを設置する、或いは、複数台のブロアを並列に設置することは、広い設置スペースや大規模な工事が必要になるため、既存設備の改造においては採用に困難が伴うという課題の解決を目的とするものである。

そして、前記目的を、焼結鉱の製造中は、電気集塵機直近のブロア及び濾過集塵機直近のファンを共に稼働させてそれぞれの上流側の排ガスを吸引し、ブロア直後の下流側配管内のガス圧力を大気圧に対して負圧とすることで実現した。

以下、本発明の焼結鉱の製造方法を、図２を用いて説明する。
図２は、本発明の焼結鉱の製造方法に使用する焼結設備の第１の例の概略説明図である。

本発明は、焼結機６から排出する排ガスの排出設備として、排ガスの流れ方向に沿って、電気集塵機９と、濾過集塵機１４と、煙突１０とを順に配置したものを使用する。その際、前記電気集塵機９の直近の例えば下流側にブロア８を、前記濾過集塵機１４の直近の例えば上流側にファン１１を、それぞれ設置する。

そして、焼結鉱の製造中は、ブロア８及びファン１１を共に稼働させてそれぞれの上流側の排ガスを吸引し、ブロア８の直後の下流側の配管１７内のガス圧力（以下、単に「ブロア８の下流側圧力」という。）を大気圧に対して負圧とすることが特徴である。

図２中の１８は、ブロア８の下流側圧力を計測する圧力計、１９はファン１１の直前の上流側の前記配管１７内のガス圧力を計測する圧力計、２０は前記圧力計１の直前の上流側の前記配管１７部分に設けた開閉弁である。また、図２では、ファン１１及び濾過集塵機１４を介さずにブロア８と煙突１０を繋ぐ配管２１を設け、当該配管２１にも開閉弁２２を設けた例を示している。

従来の焼結鉱の製造では、ブロア８の下流側圧力（前記圧力計１８での圧力）は、大気圧とほぼ同じか僅かに正圧となるように操業する前提で設計されている。その理由は、電気集塵機９を経た排ガスは、そのまま煙突１０から大気中に排出される場合も想定されており、その観点ではブロア８の出側以降は大気圧に対して負圧とする必要はないからである。かえって、メンテナンスの観点からは、配管１７又は２１内が大気圧に対して負圧であれば、気密が不完全な個所から外気を吸引し、局所的な温度低下による配管１７又は２１内の結露等が懸念されるからである。

前記ブロア８の下流側圧力は、特許文献１，２で提案されたものも同様である。ちなみに、特許文献２には、ブロアの出側の配管について大気圧に対して約－９８０Pa程度の負圧に耐え得るように設計されていることが記載されている（特許文献２の段落０００３）。

しかしながら、当該記載は、焼結鉱の製造中は、ブロアの出側の配管内が大気圧に対して僅かに正圧であることを前提としつつ、製造中に何らかの環境・条件の変動によって前記配管内が大気圧に対して僅かに負圧に転じた場合でも耐え得るような設計としたものである。

つまり、特許文献２の前記記載は、焼結鉱の製造中、ブロアの出側の配管が、大気圧に対して常時負圧であっても耐え得るように設計することを意図したものではない。

これに対して、本発明は、焼結鉱の製造中は、ブロア８及びファン１１を共に稼働してそれぞれの上流側の排ガスを吸引することで、ブロア８の下流側圧力を大気圧に対して常時負圧とするものである。

因みに、従来方法と本発明方法によって焼結鉱を製造した場合における、配管１７内の排風量と圧力計１８で測定したブロア８の下流側圧力を図３に示す。図３は、操業開始から３時間半は従来方法で製造し、その後は本発明方法で製造した場合である。

操業初期では、ブロア８の下流側圧力（圧力計１８で測定）をほぼゼロ（実際は約１０Pa）とした製造条件で操業した（従来方法）。この製造条件の場合、排風量は６６５０nm³／min程度であった。

その後、ブロア８の出力はほぼそのままとして、ファン１１の出力を上昇してブロア８の下流側圧力を２０分毎に段階的に低下させた。前記ファン１１の出力は、ファン１１の翼角を制御することで、ファン１１の入側の圧力が一旦安定するように制御しながら、段階的に低下させた。

ファン１１の出力の上昇開始からブロア８の下流側圧力を－１．２kPaまで低下させた際、ファン１１の上流側の配管１７内の圧力（圧力計１９で測定）が－２．０kPaを超えたので、ファン１１の出力を調整し、最終的にブロア８の下流側圧力を－１．１kPaに落ち着かせた（本発明方法）。この製造条件の場合、排風量は最終的に７０５０nm³／minに至った。

図３に示したように、従来方法の場合、６６５０nm³／min程度の排風量であったものが、本発明方法の場合、７０５０nm³／minの排風量に増加した。つまり、図１に示した結果を踏まえて、本発明方法では従来方法と比較して焼結鉱の生産量が増加することは明らかである。

本発明において、大気圧に対して負圧とする前記ブロア８の下流側圧力は、特に限定されないが、図３に示した発明者らの操業では－１.１kPaとすれば排風量が約６％増加し、焼結鉱の生産量が増加することが確認された。

本発明では、前記ブロア８の下流側圧力を大気圧に対して負圧とするので、ブロア８の出側からファン１１の入側までの配管１７を、例えば、厚さを厚くしたり、表面に補強リブを設けたりして前記負圧に耐えることができる配管とすることが必要である。

逆に言えば、特に既存設備の改造によって本発明方法を実施する場合、ブロア８は既存のままで、ファン１１を増設或いは高能力化する他は、ブロア８の出側からファン１１の入側までの配管１７を補強又は交換するのみで足りる。従って、設備スペースの拡大が必要であっても、小さいもので済み、かかるコストも少なくて済む。

本発明では、上記したように、操業時、大気圧に対して負圧とするブロア８の下流側圧力を安定させる、すなわち、できるだけ一定に制御することが望ましい。これは、操業変動を制御するためでもあり、また配管耐圧限界近くの圧力で操業させる場合の設備保護の観点から耐圧限界を超えないように制御するためでもある。そのためには、出力の大きいブロア８よりも出力の小さいファン１１を制御することが望ましい。その理由は、ファン１１を制御する方が設備規模が小さく、設備費が少なくて済み、また圧力の制御精度もよいからである。

ファン１１の圧力を制御する方法としては、ファンの翼角を変える場合に限らず、ファンの回転数を変更したり、ベーンを制御してもよい。また、これらの制御を組み合わせてもよい。

本発明は上記した例に限らないことは勿論であり、各請求項に記載の技術的思想の範疇であれば、適宜実施の形態を変更しても良いことは言うまでもない。

例えば、図４に示すように、ファン１１と濾過集塵機１４間の配管１７と前記配管２１をバイパス管２３で繋いだ場合、濾過集塵機１４の補修の際にも焼結設備の操業を停止する必要がない。この場合、濾過集塵機１４からバイパス管２３に至るまでの配管１７、及びバイパス管２３に夫々開閉弁２４，２５を設けておく。

図４に示した構成では、濾過集塵機１４の停止時にはファン１１を通過した排ガスはバイパス管２３、配管２１を通って煙突１０から排出される。

図５は、ファン１１及び濾過集塵機１４を介さずにブロア８と煙突１０を繋ぐ配管２１を設けない場合に、バイパス管２３を設置した態様である。この場合、バイパス管２３はファン１１の下流側の配管１７部分と濾過集塵機１４の下流側の配管１７部分を繋ぐように設ける。

６ 焼結機
８ ブロア
９ 電気集塵機
１０ 煙突
１１ ファン
１４ 濾過集塵機
１７ 配管
２１ 配管
２３ バイパス管

Claims (4)

1. 焼結鉱の製造方法であって、
   焼結機から排出する排ガスの排出設備は、排ガスの流れ方向に沿って、電気集塵機と、濾過集塵機と、煙突とを順に配置し、
   さらに、前記電気集塵機直近の下流側に主排風機を、前記濾過集塵機直近の上流側にファンを、それぞれ設置した焼結設備を使用し、
   焼結鉱の製造中は、前記主排風機及びファンを共に稼働させてそれぞれの上流側の排ガスを吸引することにより、前記主排風機直後の下流側配管内のガス圧力を大気圧に対して負圧とすることを特徴とする焼結鉱の製造方法。
2. 前記ファンの回転数若しくは翼角若しくは吸込みベーンの少なくとも何れか一つを制御することにより、前記主排風機の出側直後の配管内のガス圧力を一定に保つことを特徴とする請求項１に記載の焼結鉱の製造方法。
3. 前記ファンの下流側の配管と前記濾過集塵機及び前記ファンを介さず前記主排風機と煙突を直接つなぐ配管を、前記濾過集塵機を介さずに接続するバイパス管を備え、前記濾過集塵機の停止時には前記ファンを通過した排ガスが前記バイパス管を通って煙突から排出できるようにしたことを特徴とする請求項１又は２に記載の焼結鉱の製造方法。
4. 前記ファンの下流側の配管と前記濾過集塵機の下流側の配管を、前記濾過集塵機を介さずに接続するバイパス管を備え、前記濾過集塵機の停止時には前記ファンを通過した排ガスが前記バイパス管を通って煙突から排出できるようにしたことを特徴とする請求項１又は２に記載の焼結鉱の製造方法。

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