JPH05117668A - 転炉発生ガスの高効率改質方法 - Google Patents

転炉発生ガスの高効率改質方法

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JPH05117668A
JPH05117668A JP28446591A JP28446591A JPH05117668A JP H05117668 A JPH05117668 A JP H05117668A JP 28446591 A JP28446591 A JP 28446591A JP 28446591 A JP28446591 A JP 28446591A JP H05117668 A JPH05117668 A JP H05117668A
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coal
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JP28446591A
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Yuji Kawachi
雄二 河内
Hirofumi Maede
弘文 前出
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Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は転炉発生ガス(LDG)中のCO2
COに改質し、LDGのカロリーアップを図ると共に、
不純物を含有しないクリーンなLDGを製造する方法を
提供する。 【構成】非燃焼方式の発生ガス回収設備を有する転炉の
吹錬中に、発生ガス温度が600℃以上の煙道部内に石
炭を供給し、上昇するLDGに対して石炭を落下させな
がら接触させる。さらに石炭の粒度をLDGの吸引速
度、煙道寸法に応じて適正にコントロールし改質反応の
効率を高め、LDGのクリーン化を図る。 【効果】本発明により高カロリーでクリーンなLDGが
得られ、燃料用ガスとして多岐にわたり活用できる。ま
た転炉では高CO2発生ガス操業が可能となり、冷鉄源
を多量に溶解することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は転炉吹錬にて発生するガ
ス(以下LDGと称す)中に含有されるCO2をCOに変
換する方法に関するものである。これにより、LDGを
燃料ガスとして有効に利用するものである。
【0002】従来、高炉−転炉法からなる製鉄プロセス
において、転炉の機能は溶銑中のCの酸化除去であり、
このためLDGはCO:70〜90%、CO2:10〜
30%、その他若干のN2を含む組成である。このうち
COはCO2へ酸化させることにより酸化反応熱を放出
するため、LDGはエネルギー源として利用されてき
た。即ち、LDGを燃焼させ転炉炉上煙道部をボイラー
とすることにより発生熱を蒸気として回収する方式(燃
焼方式による利用)や、LDGをそのまま生ガスとして
回収し燃料として利用する方式(非燃焼方式による利
用)が工業化されてきた。特に非燃焼方式は、燃料とし
て種々活用できることから、LDG回収方式の主流を占
めるに至った。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】一方、最近の転炉にお
ける技術動向は、特開昭63−241107号にみられ
るように、原料自由度の拡大を狙った冷鉄源、即ちスク
ラップの多量溶解技術の開発である。このようなプロセ
スにおいては転炉内でCOをCO2まで燃焼させ、その
発生熱を利用してスクラップを溶解することにより、ス
クラップ溶解用の熱源(例えば石炭)の節減を図ってい
る。そのためにLDG中のCO含有率の低下、逆にCO
2含有率の増大を招き、LDGカロリーが大幅に低下す
るという欠点が生じてきていた。
【0004】本発明者らはこのような欠点を解消するた
め、特願平3−11649号を提案した。この方法は、
発生ガスを非燃焼方式で回収する設備を有する転炉にお
いて、吹錬中、発生ガス温度が800℃以上の煙道部内
に、石炭を供給し、該煙道部内で石炭を発生ガスととも
に上昇させながら接触させる(石炭移動層を形成させ
る)ことにより、発生ガス中のCO2をCOに改質する
ものである。
【0005】しかしながら、この方法では石炭中に含ま
れていた灰分が改質後のLDG中に混入し、灰分が非常
に微細なため、分離装置を介しても容易に除去できない
ことが明らかとなった。このため改質後のLDGを燃料
として利用することが困難となった。本発明は特願平3
−11649号の問題点を有利に解決するものであり、
灰分混入のないクリーンな高カロリーLDGの製造方法
を提示するものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨とするとこ
ろは以下の通りである。発生ガスを非燃焼方式で回収す
る設備を有する転炉において、吹錬中、発生ガス温度が
600℃以上の煙道部内に、石炭を供給し、該煙道部内
で石炭を落下させ、上昇する発生ガスと接触させること
により、発生ガス中のCO2をCOに改質することによ
り、灰分混入のないクリーンな高カロリーLDGの製造
方法を提示するものである。さらに発生ガスの吸引速度
に応じて、供給する石炭の粒度を適正にコントロール
し、石炭と発生ガスを接触せしめることにより効率的な
改質が可能となる。
【0007】
【作用】本発明におけるガス改質の基本反応を(1)式
に示す。(1)式の反応を効率的に促進させるため、石
炭を上昇する高温のLDG中で落下させながら直接接触
させる。 CO2(gas)+C(coal)→2CO(gas)…………(1) この方法の利点のひとつは、LDGの顕熱を反応に有効
に活用できることにある。本発明者らの実験結果による
と、LDG温度が800℃以上で(1)式の反応は進行
する。本発明法の如き、石炭粒子を上昇するLDG中で
落下させながら接触させる方式では、接触時間を長くと
るため、また石炭を事前に予熱できるため、LDG温度
が600℃以上の位置の煙道内に石炭を添加すればよ
い。なお、LDGは上昇する(煙道内を移動する)につ
れ温度が低下する。
【0008】もうひとつの利点は、LDGと石炭の接触
方式にある。即ち、本発明は石炭粒子を上昇するLDG
中で落下させながら接触させる方式であるため、石炭中
に含まれていた灰分及び未反応石炭が改質後のLDG中
に混入することなく、転炉内へ落下するため、よりクリ
ーンな高カロリーLDGが得られる。
【0009】しかしながら、石炭粒子とLDGの接触時
間を一定時間以上確保する必要があり、この点に関する
詳細な検討をおこなった。その結果、(2)式で求めら
れる石炭粒子とLDGの接触時間Tを3秒以上確保すれ
ば、(1)式の反応を促進できることがわかった。
【0010】 T=L/(Vc−Vg)……………………………………(2) T;石炭粒子とLDGの接触時間(sec) Vc;石炭粒子の終末速度(m/sec) Vg;LDGの吸引(上昇)速度(m/sec) L;LDG温度が800℃の煙道位置〜煙道入口間の距
離(m) (2)式におけるVcは(3)式により求める。 Vc={[4(ρc−ρg)・g・d]/3Cs・ρg}1/2……(3) ρc;石炭粒子密度(g/cm3) ρg;LDG密度(g/cm3) g;重力加速度=980(g/cm2) d;石炭粒子直径(cm) Cs;LDG流体のレイノルズ数により決る定数 Re<1のとき Cs=24/Re 1<Re<500のとき Cs=10/Re1/2 500<Re<2×105 Cs=0.44 (2)式によればVg及びLは転炉の形状、操業条件で
決定されるものであるから、T>3sec を確保するため
にはVcをコントロールすればよく、結果的には(3)
式から石炭の粒径を求めればよいことになる。即ち、転
炉の形状、操業条件で決まる発生ガスの吸引速度に応じ
て、供給する石炭の粒度を適正にコントロールすればよ
い。
【0011】本発明においてLDG回収方式を非燃焼方
式の転炉に限定する理由は、設備の安全性確保のためで
ある。即ち、非燃焼方式の転炉ではLDG中に酸素ガス
を含有しないため、石炭粒子を供給しても煙道内での爆
発の危険性が皆無なことによる。
【0012】また、石炭の供給方法は限定するものでは
ないが、石炭粒子吹込みのための金属ノズルを煙道部に
接続し、N2ガス等の不活性ガスと共に石炭粒子を煙道
内に直接吹込む方法等を採用できる。この際、煙道内で
の爆発を回避するため、石炭粒子吹込み装置からの空気
の混入防止対策を施す必要がある。
【0013】以上により本発明の概念図を示すと図1の
如くとなる。転炉aに直結した煙道部bに石炭粒子吹込
みノズル1を接続しブロータンク2を介して不活性ガス
と共に石炭粒子を煙道内へ供給する。煙道部bの位置の
LDG温度は600℃以上でなければならない。かくし
て煙道内を石炭粒子が落下しながらLDGと接触する状
況3が形成される。石炭粒子の落下に伴い改質反応が進
行し、高カロリーのLDGが製造される。改質反応によ
り生成する石炭中の灰分(Al23,SiO2等)は転
炉内に落下し、スラグ成分となる。このように改質され
た高カロリーLDGは既設のホルダーに回収され、多岐
にわたり燃料として活用できる。4はLDG中の粗粒ダ
スト分離装置、5はベンチュリースクラバー、6は吸引
ファン、7は石炭の流れ、8はLDGの流れの方向を示
す。次に本発明の実施例及び比較例を述べ、本発明の効
果について記載する。
【0014】
【実施例】煙道部のLDG流速Vgが6.9m/secの転
炉への本発明の適用を試みた。LDG温度が800℃の
煙道内位置〜煙道入口間の距離は10mである。またL
DG温度が600℃となる煙道部内位置〜煙道入口間の
距離は11.5mであるのでこの位置から石炭を吹込ん
だ。まず前述の(1)式から石炭粒子とLDGの接触時
間Tを3sec以上確保するには、石炭粒子の終末速度Vc
を10.3m/sec以下とする必要がある。さらに石炭粒
子が落下するためにはVcを6.9m/sec以上としなけ
ればならない。
【0015】これを満足する石炭粒子直径dを求めると
0.9〜1.4mmとなった。そこでdが1.0〜1.3m
mの石炭(C分=70.5%)を供給した。供給方式は
2ガスをキャリアとし、合計300kgの石炭を10
分間で供給した。この操作により、LDG中の成分変化
から、供給された石炭の92%が改質されCOとなっ
た。また改質後のLDG中への石炭起因の灰分の混入は
皆無であった。このように本発明ではクリーンな高カロ
リーLDGを製造することが可能である。
【0016】実施例と同様の操作をおこなった。但し、
石炭粒子の直径を0.3〜0.8mmとした。その結果、
石炭の大部分はLDGの流れに乗ってしまい。供給石炭
の僅か10%がCOに改質されたに留まり、LDG中へ
未反応石炭、灰分の混入がおこり好ましくない結果とな
った。また石炭粒子の直径を1.5〜2.0mmとした操
作をおこなったが、この場合は石炭とLDGの接触時間
が短く、石炭のCOへの改質率は30%と低レベルであ
った。
【0017】さらに石炭の供給を煙道入口間からの距離
9.5m位置に変更した操作をおこなったが、この場合
も石炭の予熱が不十分なため、石炭のCOへの改質率は
50%と低レベルに留った。
【0018】
【発明の効果】本発明により高カロリーでクリーンなL
DGが得られ、燃料用ガスとして多岐にわたり活用でき
る。また転炉では高CO2発生ガス操業が可能となり、
冷鉄源を多量に溶解する事が可能となる。
【図面の簡単な説明】 図1は本発明の実施態様を示す概念図である。
【符号の説明】
1:石炭吹込みノズル、 2:ブロータンク、 3:石
炭とLDGの接触領域、4:LDG中粗粒ダストの分離
装置、 5:ベンチュリースクラバー、 6:吸引ファ
ン、 7:石炭の流れ、 8:LDGの流れ。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】発生ガスを非燃焼方式で回収する設備を有
    する転炉において、吹錬中、発生ガス温度が600℃以
    上の煙道部内に、石炭を供給し、該煙道部内で石炭を落
    下させ、上昇する発生ガスと対向接触させることによ
    り、発生ガス中のCO2をCOに改質することを特徴と
    する転炉発生ガスの高効率改質方法。
  2. 【請求項2】発生ガスの吸引速度に応じて、供給する石
    炭の粒子直径dを(1)〜(3)式に従い適正に選定する請
    求項1記載の転炉発生ガスの高効率改質方法。 T>3 ………………………………………………… (1) T=L/(Vc−Vg) ………………………………… (2) Vc={[4(ρc−ρg)・g・d)/3Cs・ρg}1/2…(3) T;石炭粒子とLDGの接触時間(sec) Vc;石炭粒子の終末速度(m/sec) Vg;LDGの吸引(上昇)速度(m/sec) L;LDG温度が800℃の煙道内位置〜煙道入口間の
    距離(m) ρc;石炭粒子密度(g/cm3) ρg;LDG密度(g/cm3) g;重力加速度=980(g/cm2) d;石炭粒子直径(cm) Cs;LDG流体のレイノルズ数により決まる定数 Re<1のとき Cs=24/Re 1<Re<500のとき Cs=10/Re1/2 500<Re<2×105 Cs=0.44
JP28446591A 1991-10-30 1991-10-30 転炉発生ガスの高効率改質方法 Withdrawn JPH05117668A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011102658A (ja) * 2009-11-10 2011-05-26 Jfe Steel Corp 冶金炉発生排ガスからの顕熱回収方法および冶金炉発生排ガスの冷却方法
JP2011202271A (ja) * 2010-03-02 2011-10-13 Jfe Steel Corp 酸化炭素含有ガスの利用方法
US8765087B2 (en) 2008-05-16 2014-07-01 Jfe Steel Corporation Method for reforming exhaust gas generated from metallurgical furnace, method for cooling exhaust gas and apparatus therefor

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Effective date: 19990107