JPH0689386B2 - 溶融還元炉発生ガスの改質・除塵方法 - Google Patents
溶融還元炉発生ガスの改質・除塵方法Info
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- JPH0689386B2 JPH0689386B2 JP4688286A JP4688286A JPH0689386B2 JP H0689386 B2 JPH0689386 B2 JP H0689386B2 JP 4688286 A JP4688286 A JP 4688286A JP 4688286 A JP4688286 A JP 4688286A JP H0689386 B2 JPH0689386 B2 JP H0689386B2
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/10—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions
- Y02P10/143—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions of methane [CH4]
-
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、溶融還元製鉄法を実施するに当たり溶融還元
炉内で２次燃焼された発生ガスを予備還元炉へ導入して
原料鉄鉱石の加熱及び予備還元を行なう方法において、
上記発生ガスを、簡単な設備でしかも効率良く、予備還
元炉への導入に適した温度及び還元力に改質することの
できる方法に関するものである。
炉内で２次燃焼された発生ガスを予備還元炉へ導入して
原料鉄鉱石の加熱及び予備還元を行なう方法において、
上記発生ガスを、簡単な設備でしかも効率良く、予備還
元炉への導入に適した温度及び還元力に改質することの
できる方法に関するものである。
［従来の技術］ 高炉によらないで銑鉄を製造する技術としていわゆる直
接製鉄法が脚光を浴びつつあり、これまでKR法、COIN
法、川鉄法、住金法等が開発されてきた。これらの方法
は、第５図に記す如く鉄鉱石を予備還元炉１から溶融還
元炉２へ順次送って還元しようとするものであり、予備
還元炉１においては、矢印３の如く装入された鉄鉱石が
後述の改質ガスによって予備還元される。該予備還元炉
１内で予備還元された鉄鉱石は、引き続き溶融還元炉２
へ導かれるのであるが（矢印５）、該鉄鉱石は、外部か
ら吹き込まれる微粉炭及び酸素（矢印６）によって更に
還元され銑鉄として取り出される（矢印）。ところで溶
融還元炉２内の鉄浴上には溶融還元に伴う副生ガスとし
てCOガス（但しCO2，H2，H2Oガス等も含まれる）が存在
するが、該COガスやH2ガス等のエネルギーを有効に活用
する目的で、矢印８に示す如く酸素ガスを吹き込んでCO
を燃やすという処理、いわゆるポストコンバッション処
理が行なわれ前記鉄浴の昇温を図る場合がある。該ポス
トコンバッション処理が行なわれると、上記COガスやH2
ガスはCO2及びH2Oガスになるが、これらのガスは還元能
力を喪失しているものの高温であり熱エネルギーに富ん
でいる。そこでこれらを矢印４の如くリフォーマー９へ
導き炭化水素や炭素等の還元剤との接触によって改質し
還元ポテンシャルを回復させた後、高温サイクロン11で
ダストを除去してから前記予備還元炉１へリサイクルし
ている（矢印10）。
接製鉄法が脚光を浴びつつあり、これまでKR法、COIN
法、川鉄法、住金法等が開発されてきた。これらの方法
は、第５図に記す如く鉄鉱石を予備還元炉１から溶融還
元炉２へ順次送って還元しようとするものであり、予備
還元炉１においては、矢印３の如く装入された鉄鉱石が
後述の改質ガスによって予備還元される。該予備還元炉
１内で予備還元された鉄鉱石は、引き続き溶融還元炉２
へ導かれるのであるが（矢印５）、該鉄鉱石は、外部か
ら吹き込まれる微粉炭及び酸素（矢印６）によって更に
還元され銑鉄として取り出される（矢印）。ところで溶
融還元炉２内の鉄浴上には溶融還元に伴う副生ガスとし
てCOガス（但しCO2，H2，H2Oガス等も含まれる）が存在
するが、該COガスやH2ガス等のエネルギーを有効に活用
する目的で、矢印８に示す如く酸素ガスを吹き込んでCO
を燃やすという処理、いわゆるポストコンバッション処
理が行なわれ前記鉄浴の昇温を図る場合がある。該ポス
トコンバッション処理が行なわれると、上記COガスやH2
ガスはCO2及びH2Oガスになるが、これらのガスは還元能
力を喪失しているものの高温であり熱エネルギーに富ん
でいる。そこでこれらを矢印４の如くリフォーマー９へ
導き炭化水素や炭素等の還元剤との接触によって改質し
還元ポテンシャルを回復させた後、高温サイクロン11で
ダストを除去してから前記予備還元炉１へリサイクルし
ている（矢印10）。
ところで上記改質法に関する技術としては、特開昭59−
222508号公報を挙げることができる。即ち上記開示方法
は、前記ポストコンバッションにより生じた高温のCO2
及びH2Oガス（約1600℃）をリフォーマー９へ送り、矢
印12で示す如く化石燃料（石炭や炭化水素等、以下CH4
で代表する）を吹き込んで下記（１）及び（２）の如く
反応せしめ、これによって上記CO2ガス等の温度を低下
させる（約850℃）と共に還元ポテンシャルの上昇を図
って改質ガスとしようとするものである。
222508号公報を挙げることができる。即ち上記開示方法
は、前記ポストコンバッションにより生じた高温のCO2
及びH2Oガス（約1600℃）をリフォーマー９へ送り、矢
印12で示す如く化石燃料（石炭や炭化水素等、以下CH4
で代表する）を吹き込んで下記（１）及び（２）の如く
反応せしめ、これによって上記CO2ガス等の温度を低下
させる（約850℃）と共に還元ポテンシャルの上昇を図
って改質ガスとしようとするものである。
CO2＋CH4＝2CO＋２H2−59100Kcal/Kg・mole …（１） H2O＋CH4＝CO＋３H2−49000Kcal/Kg・mole …（２） この様な過程を経て改質された改質ガスは、前述した如
く高温サイクロン11を経由して予備還元炉１へ導かれ
（矢印10）、予備還元用ガスとして前述の如く用いられ
ることとなる。
く高温サイクロン11を経由して予備還元炉１へ導かれ
（矢印10）、予備還元用ガスとして前述の如く用いられ
ることとなる。
［発明が解決しようとする問題点］ 上記改質反応［即ち前記（１）及び（２）の反応］はい
ずれも吸熱反応であるから、改質反応の進行に従ってリ
フォーマー反応系の温度は低下する。一方予備還元反応
は850℃前・後の温度にした場合にはじめて効率良く進
行することが分かっているから、上記吸熱反応に伴う温
度低下はそれ自体予備還元反応にとって好ましいことで
ある。
ずれも吸熱反応であるから、改質反応の進行に従ってリ
フォーマー反応系の温度は低下する。一方予備還元反応
は850℃前・後の温度にした場合にはじめて効率良く進
行することが分かっているから、上記吸熱反応に伴う温
度低下はそれ自体予備還元反応にとって好ましいことで
ある。
ところが上記改質反応が行なわれるリフォーマーは熱風
炉に似た複雑な内部構造を有している為、ダストの内部
沈着といった問題がつきまとい、設備の保守・管理が非
常に面倒であるばかりでなく改質反応効率（ひいては改
質ガスの温度や還元ポテンシャル等）を一定に保つこと
も容易でない。こうした問題を回避する手段として、２
基以上のリフォーマーを並設しておいて切換運転し、改
質と内部清掃を併行して行なう方法も考えられるが、設
備費が嵩むので実情にそぐわない。
炉に似た複雑な内部構造を有している為、ダストの内部
沈着といった問題がつきまとい、設備の保守・管理が非
常に面倒であるばかりでなく改質反応効率（ひいては改
質ガスの温度や還元ポテンシャル等）を一定に保つこと
も容易でない。こうした問題を回避する手段として、２
基以上のリフォーマーを並設しておいて切換運転し、改
質と内部清掃を併行して行なう方法も考えられるが、設
備費が嵩むので実情にそぐわない。
本発明はこの様な事情に着目してなされたものであっ
て、その目的は、前述の様な問題を生ずるリフォーマー
を省略しても十分な改質効果を保障することのできる方
法を提供しようとするものである。
て、その目的は、前述の様な問題を生ずるリフォーマー
を省略しても十分な改質効果を保障することのできる方
法を提供しようとするものである。
［問題点を解決する為の手段］ 本発明に係る溶融還元炉発生ガスの改質・除塵方法は、
鉄鉱石を予備還元炉で予備還元した後溶融還元炉に導入
して溶融還元すると共に、該溶融還元炉で発生するガス
を鉄浴上で燃焼させ、燃焼後の高温の発生ガスを予備還
元炉へ送る直接製鉄法において、前記発生ガスを還元剤
と共にサイクロン分離器に吹込み、上記発生ガス中に含
まれる鉄分の触媒作用を利用して該発生ガスを改質して
還元ポテンシャルの増加を図ると共に、該発生ガス中の
ダストを分離除去するところに要旨を有するものであ
る。
鉄鉱石を予備還元炉で予備還元した後溶融還元炉に導入
して溶融還元すると共に、該溶融還元炉で発生するガス
を鉄浴上で燃焼させ、燃焼後の高温の発生ガスを予備還
元炉へ送る直接製鉄法において、前記発生ガスを還元剤
と共にサイクロン分離器に吹込み、上記発生ガス中に含
まれる鉄分の触媒作用を利用して該発生ガスを改質して
還元ポテンシャルの増加を図ると共に、該発生ガス中の
ダストを分離除去するところに要旨を有するものであ
る。
［作用］ 溶融還元炉発生ガスの改質用還元剤としてたとえばメタ
ンを用いた場合の改質反応は前記（１）、（２）式に示
した通りであり、この反応は約1200℃以上の高温域であ
れば無触媒下でもすみやかに進行する。しかし上記温度
より低い温度のもとでは触媒が存在しなければ上記改質
反応は進行しにくい。こうした傾向を従来の改質反応に
適用して考えた場合、ポストコンバッション処理後の発
生ガス温度は1500〜1650℃の高温であるから、その輸送
ライン内でメタンを混入してやれば無触媒でも改質反応
は十分に進行すると考えられる。但しこの改質反応は前
述の如く吸熱反応であり反応の進行と共に温度は急激に
低下する。そしてその温度が1200℃以下になると改質反
応の進行速度は非常に遅くなり、このままの状態では改
質ガスの還元ポテンシャルを満足のいく程度まで高める
ことができない。そのため従来では前述の如く改質専用
のリフォーマーを設けて改質反応を促進させることが必
須とされていたものと考えられる。
ンを用いた場合の改質反応は前記（１）、（２）式に示
した通りであり、この反応は約1200℃以上の高温域であ
れば無触媒下でもすみやかに進行する。しかし上記温度
より低い温度のもとでは触媒が存在しなければ上記改質
反応は進行しにくい。こうした傾向を従来の改質反応に
適用して考えた場合、ポストコンバッション処理後の発
生ガス温度は1500〜1650℃の高温であるから、その輸送
ライン内でメタンを混入してやれば無触媒でも改質反応
は十分に進行すると考えられる。但しこの改質反応は前
述の如く吸熱反応であり反応の進行と共に温度は急激に
低下する。そしてその温度が1200℃以下になると改質反
応の進行速度は非常に遅くなり、このままの状態では改
質ガスの還元ポテンシャルを満足のいく程度まで高める
ことができない。そのため従来では前述の如く改質専用
のリフォーマーを設けて改質反応を促進させることが必
須とされていたものと考えられる。
一方本発明者等が1200℃以下で行なったメタン分解実験
によると、メタンの分解反応速度は、温度及びメタン濃
度はもとより、系中に存在する触媒の濃度によっても大
きな影響を受け、これらの関係は下記（３）式によって
表わすことができる。
によると、メタンの分解反応速度は、温度及びメタン濃
度はもとより、系中に存在する触媒の濃度によっても大
きな影響を受け、これらの関係は下記（３）式によって
表わすことができる。
但しPCH4 ：メタンの分圧 ｔ ：時間 Ａ ：頻度因子 Ｒ ：ガス定数 Ｔ ：温度 Rcat ：気流中の触媒占積率 他方本発明者等が実験により確認したところによると、
溶融還元炉発生ガス中に含まれるダストの殆んどは鉄分
であり、これは上記メタン分解反応（即ち本発明で意図
する改質反応）の触媒として作用し得ることが明らかと
なってきた。ところが通常の発生ガス中に混入してくる
鉄分は非常に少なく、上記改質反応に及ぼす影響は実際
上無視し得る程度にすぎない為、従来の改質法において
も少量の鉄分が含まれているにもかかわらず、該鉄分の
触媒作用を有効に活用しようとする着想すらも持たれた
ことがなかった。
溶融還元炉発生ガス中に含まれるダストの殆んどは鉄分
であり、これは上記メタン分解反応（即ち本発明で意図
する改質反応）の触媒として作用し得ることが明らかと
なってきた。ところが通常の発生ガス中に混入してくる
鉄分は非常に少なく、上記改質反応に及ぼす影響は実際
上無視し得る程度にすぎない為、従来の改質法において
も少量の鉄分が含まれているにもかかわらず、該鉄分の
触媒作用を有効に活用しようとする着想すらも持たれた
ことがなかった。
しかし本発明者等がリフォーマーを省略するか又はリフ
ォーマーの代替物を探す目的で色々研究を進めるうち、
次の様な事実が明らかとなってきた。
ォーマーの代替物を探す目的で色々研究を進めるうち、
次の様な事実が明らかとなってきた。
溶融還元炉発生ガス中に混入してくる鉄分量は前述の
如く少なく、このままの濃度では改質反応の触媒として
有効に活用できないが、これは処理ラインにおいて濃縮
してやれば触媒作用を有効に発揮するかも知れない。
如く少なく、このままの濃度では改質反応の触媒として
有効に活用できないが、これは処理ラインにおいて濃縮
してやれば触媒作用を有効に発揮するかも知れない。
上記（３）式にも示した通り約1200℃以下での改質反
応はメタン濃度によっても著しく影響を受けるので、上
記の様に発生ガス中の鉄分濃度を部分的に高めると共に
当該濃縮部すなわち、サイクロンの外筒壁に沿った部分
へメタンを集中的に混入させてやれば、低温雰囲気下で
も改質反応が効率良く進行する。
応はメタン濃度によっても著しく影響を受けるので、上
記の様に発生ガス中の鉄分濃度を部分的に高めると共に
当該濃縮部すなわち、サイクロンの外筒壁に沿った部分
へメタンを集中的に混入させてやれば、低温雰囲気下で
も改質反応が効率良く進行する。
発生ガスをサイクロン分離器に通すと、該ガス中に含
まれる鉄分はサイクロン分離器本来の遠心分離作用によ
って当該分離器の外筒壁側へ濃縮分離される為、この鉄
分濃縮部へメタンを集中的に混入させてやれば鉄分の触
媒作用が効果的に発揮され、改質反応を効率良く進める
ことができる。しかもこの方法を採用すればサイクロン
分離器の外筒壁近傍で改質反応が急速に進行して吸熱を
生ずる為、サイクロン分離器自体の熱劣化も抑制され
る。
まれる鉄分はサイクロン分離器本来の遠心分離作用によ
って当該分離器の外筒壁側へ濃縮分離される為、この鉄
分濃縮部へメタンを集中的に混入させてやれば鉄分の触
媒作用が効果的に発揮され、改質反応を効率良く進める
ことができる。しかもこの方法を採用すればサイクロン
分離器の外筒壁近傍で改質反応が急速に進行して吸熱を
生ずる為、サイクロン分離器自体の熱劣化も抑制され
る。
上記〜に示した事実は、改質剤としてメタンを用
いた場合に限られる訳ではなく、溶融還元炉発生ガスに
対して還元剤として作用する油、天然ガス、微粉炭等を
用いた場合でも全く同様に適用される。
いた場合に限られる訳ではなく、溶融還元炉発生ガスに
対して還元剤として作用する油、天然ガス、微粉炭等を
用いた場合でも全く同様に適用される。
本発明はこうした知見を基になされたものであって、要
するに溶融還元炉発生ガスを還元剤と共にサイクロン分
離器に吹き込み、該発生ガス中に含まれる鉄分の触媒作
用を利用して該発生ガスを改質し還元ポテンシャルの増
加を図ると共に、該発生ガス中のダストを分離除去する
ところに特徴を有するものであり、言わばサイクロン分
離器の機能を活用して一石２鳥（改質反応の促進とダス
トの分離除去）の効果を得ると共に、改質反応に伴う吸
熱を分離器の熱劣化防止に活用できる様にしたものであ
る。
するに溶融還元炉発生ガスを還元剤と共にサイクロン分
離器に吹き込み、該発生ガス中に含まれる鉄分の触媒作
用を利用して該発生ガスを改質し還元ポテンシャルの増
加を図ると共に、該発生ガス中のダストを分離除去する
ところに特徴を有するものであり、言わばサイクロン分
離器の機能を活用して一石２鳥（改質反応の促進とダス
トの分離除去）の効果を得ると共に、改質反応に伴う吸
熱を分離器の熱劣化防止に活用できる様にしたものであ
る。
第１図は本発明の実施例を示す概略フロー図であり、基
本的な構成は第５図に示した従来例と共通しているの
で、共通部分には同一の符号を付して重複説明は省略す
る。
本的な構成は第５図に示した従来例と共通しているの
で、共通部分には同一の符号を付して重複説明は省略す
る。
但し本発明では、溶融還元炉２から抜き出される発生ガ
スを従来法の様にリフォーマーへ導入して改質するので
はなく、通気ダクト14及びサイクロン分離器13を通過す
る過程で改質と除塵を済ませ、ライン15を通して予備還
元炉１へ返送する様にしている。この間の改質経緯をよ
り詳細に説明すると、通気ダクト14から抜き出される溶
融還元炉発生ガス（ポストコンバッション処理後のも
の：約1500〜1650℃）には、まず通気ダクト14の適所
（通常は溶融還元炉２寄りの位置）Ａ点で、熱化学的に
ガス温度が1300〜1060℃程度となるのに必要な量の還元
剤（炭化水素ガス、油、天然ガス、微粉炭等を意味する
が、以下最も一般的なメタンで代表する）を吹き込み、
ダクト14内で改質反応を進行させる。このときの設定温
度は必ずしも上記の範囲に限定される訳ではないが、サ
イクロン分離器13の熱劣化をより確実に防止し、且つダ
クト14内において発生ガスの保有熱を利用し改質反応を
効率良く進める為には上記温度範囲となる様に還元剤の
吹き込み量を調節するのがよい。即ち一般の高温サイク
ロンに用いられる耐火物の熱劣化を抑制し長期間使用で
きる様にするには、サイクロン分離器13へ送り込まれる
ガスの温度を1300℃以下に抑えておくのがよく、また少
量（即ち低濃度）の鉄分の共存下でも改質反応を有効に
進める為には、ガス温度を約1060℃以上に保持するのが
よい。その結果発生ガスはＡ点からサイクロン分離器13
に至るまでの過程で特に熱による改質を受けながら吸熱
反応により降温した後サイクロン分離器13へ送り込まれ
るが、該サイクロン分離器13へ送り込まれる直前の位置
（Ｂ点）で該ガス中に更にメタンを混入される。このと
きのメタン混入量は、予備還元用ガスとして適正なガス
組成（還元ポテンシャル）と温度に改質するのに必要な
量とし、サイクロン分離器13内において更に改質反応を
進めると共にダストの分離除去が行なわれる。
スを従来法の様にリフォーマーへ導入して改質するので
はなく、通気ダクト14及びサイクロン分離器13を通過す
る過程で改質と除塵を済ませ、ライン15を通して予備還
元炉１へ返送する様にしている。この間の改質経緯をよ
り詳細に説明すると、通気ダクト14から抜き出される溶
融還元炉発生ガス（ポストコンバッション処理後のも
の：約1500〜1650℃）には、まず通気ダクト14の適所
（通常は溶融還元炉２寄りの位置）Ａ点で、熱化学的に
ガス温度が1300〜1060℃程度となるのに必要な量の還元
剤（炭化水素ガス、油、天然ガス、微粉炭等を意味する
が、以下最も一般的なメタンで代表する）を吹き込み、
ダクト14内で改質反応を進行させる。このときの設定温
度は必ずしも上記の範囲に限定される訳ではないが、サ
イクロン分離器13の熱劣化をより確実に防止し、且つダ
クト14内において発生ガスの保有熱を利用し改質反応を
効率良く進める為には上記温度範囲となる様に還元剤の
吹き込み量を調節するのがよい。即ち一般の高温サイク
ロンに用いられる耐火物の熱劣化を抑制し長期間使用で
きる様にするには、サイクロン分離器13へ送り込まれる
ガスの温度を1300℃以下に抑えておくのがよく、また少
量（即ち低濃度）の鉄分の共存下でも改質反応を有効に
進める為には、ガス温度を約1060℃以上に保持するのが
よい。その結果発生ガスはＡ点からサイクロン分離器13
に至るまでの過程で特に熱による改質を受けながら吸熱
反応により降温した後サイクロン分離器13へ送り込まれ
るが、該サイクロン分離器13へ送り込まれる直前の位置
（Ｂ点）で該ガス中に更にメタンを混入される。このと
きのメタン混入量は、予備還元用ガスとして適正なガス
組成（還元ポテンシャル）と温度に改質するのに必要な
量とし、サイクロン分離器13内において更に改質反応を
進めると共にダストの分離除去が行なわれる。
サイクロン分離器13においては、第２図（概略縦断面
図）及び第３図（概略横断面図）に示す如く、ガスは該
分離器13の外筒壁に沿って旋回しながら降下し、その後
上向きの上昇流となってダクト15方向へ流出して行く
が、このときの旋回流によって生じる遠心力によってガ
ス中の鉄分はサイクロン分離器13の外筒壁方向へ振り飛
ばされる為、該外筒壁側の鉄分濃度は非常に高くなる。
従って第２、３図に示す如くダクト14からサイクロン分
離器13の外筒壁に沿う様にメタンを吹き込むと、該分離
器13における外筒壁側の鉄分濃縮部では、ガス温度がか
なり降下しているにもかかわらず鉄分の触媒作用が発揮
されて改質反応は急速に進行し、導入ガスの還元ポテン
シャルを目標値まで高めることができる。しかもこの改
質反応はサイクロン分離器13の外筒壁側で集中的に進行
するので、吸熱作用によって外筒耐火壁の熱劣化を抑制
するという効果も生じてくる。更に触媒作用を有効に発
揮した鉄分は、外筒壁に沿ってその他の少量のダストと
共に下部の貯留部16へ落下捕集され、浄化された改質ガ
スはダクト15から予備還元炉１方向へ送られる。尚サイ
クロン分離器13で分離されたダストの大部分は前述の如
く鉄分であるから、ライン17から溶融還元炉２へ戻す様
にすれば銑鉄の歩留り向上にも資することができる。
図）及び第３図（概略横断面図）に示す如く、ガスは該
分離器13の外筒壁に沿って旋回しながら降下し、その後
上向きの上昇流となってダクト15方向へ流出して行く
が、このときの旋回流によって生じる遠心力によってガ
ス中の鉄分はサイクロン分離器13の外筒壁方向へ振り飛
ばされる為、該外筒壁側の鉄分濃度は非常に高くなる。
従って第２、３図に示す如くダクト14からサイクロン分
離器13の外筒壁に沿う様にメタンを吹き込むと、該分離
器13における外筒壁側の鉄分濃縮部では、ガス温度がか
なり降下しているにもかかわらず鉄分の触媒作用が発揮
されて改質反応は急速に進行し、導入ガスの還元ポテン
シャルを目標値まで高めることができる。しかもこの改
質反応はサイクロン分離器13の外筒壁側で集中的に進行
するので、吸熱作用によって外筒耐火壁の熱劣化を抑制
するという効果も生じてくる。更に触媒作用を有効に発
揮した鉄分は、外筒壁に沿ってその他の少量のダストと
共に下部の貯留部16へ落下捕集され、浄化された改質ガ
スはダクト15から予備還元炉１方向へ送られる。尚サイ
クロン分離器13で分離されたダストの大部分は前述の如
く鉄分であるから、ライン17から溶融還元炉２へ戻す様
にすれば銑鉄の歩留り向上にも資することができる。
上記では還元剤としてメタンを用いる例を示したが、還
元剤としてはこの他の炭化水素や油、天然ガス、微粉炭
等を使用し得ることは先に述べた通りであり、殊に微粉
炭を用いた場合は該微粉も鉄分と共に遠心力によってサ
イクロン外筒壁側へ移行するので、固気反応であるにも
かかわらずかなり高い改質効果を得ることができる。ま
たサイクロン分離器の形状や構造は勿論図示のものに限
定される訳ではなく、要は気体の旋回流に伴う遠心力で
浮遊物を分離する機能を備えたものであれば、あらゆる
タイプのサイクロン分離器を使用することができる。更
に必要によっては２基以上のサイクロン分離器を直列又
は並列に接続して改質・除塵効果を高めることも可能で
ある。また改質反応による吸熱だけで改質ガス温度を目
標値まで下げ難い場合は、第１図に鎖線18で示す如くラ
イン15の途中にボイラ（或は熱交換器）を設けて降温と
熱回収を図ることもできる。
元剤としてはこの他の炭化水素や油、天然ガス、微粉炭
等を使用し得ることは先に述べた通りであり、殊に微粉
炭を用いた場合は該微粉も鉄分と共に遠心力によってサ
イクロン外筒壁側へ移行するので、固気反応であるにも
かかわらずかなり高い改質効果を得ることができる。ま
たサイクロン分離器の形状や構造は勿論図示のものに限
定される訳ではなく、要は気体の旋回流に伴う遠心力で
浮遊物を分離する機能を備えたものであれば、あらゆる
タイプのサイクロン分離器を使用することができる。更
に必要によっては２基以上のサイクロン分離器を直列又
は並列に接続して改質・除塵効果を高めることも可能で
ある。また改質反応による吸熱だけで改質ガス温度を目
標値まで下げ難い場合は、第１図に鎖線18で示す如くラ
イン15の途中にボイラ（或は熱交換器）を設けて降温と
熱回収を図ることもできる。
［実施例］ 第４図に示すフローに準拠し、改質用還元剤としてメタ
ンを用いて実用規模（60トン／時間・溶銑）での溶融還
元製鉄の数値解析を行ない、改質前後における物質収
支、熱収支等を調べた。但し溶融還元炉におけるポスト
コンバッション比率は15％とし、メタン分解による反応
熱は次式の通りとした。
ンを用いて実用規模（60トン／時間・溶銑）での溶融還
元製鉄の数値解析を行ない、改質前後における物質収
支、熱収支等を調べた。但し溶融還元炉におけるポスト
コンバッション比率は15％とし、メタン分解による反応
熱は次式の通りとした。
ΔＨ＝63440＋10.02×（Ｔ−673） （Kcal/Kg・mol） ［但しＴ＞673℃］ 結果を以下に示す。
（Ｉ）ダクト14（Ａ点より上流側）におけるガス諸元 流量 :75000Nm3/h 温度 :1600℃ ガス組成:CO …67.1％ CO2…6.9％ H2 …17.3％ H2O…7.9％ N2 …0.8％ CH4…０％ （II）Ａ点でのメタン吹込み→Ｂ点 吹込み量:6280Nm3/h（25℃） 温度降下:1600℃→1070℃ （III）Ｂ点でのメタン吹込み→サイクロン通過 吹込み量:4180Nm3/h（25℃） 温度降下:1070→940℃ （IV）サイクロン分離器13から排出される改質ガスの諸
元 流量 :91780Nm3/h 温度 :940℃ ガス組成:CO …57.4％ CO2…6.6％ H2 …25.1％ H2O…2.2％ N2 …0.7％ CH4…8.0％ 上記の結果からも明らかな様に、本発明の方法によれば
格別のリフォーマーを使用せずとも溶融還元炉発生ガス
の改質を十分に進行せしめ得ることが分かる。尚本例で
は940℃で得られる改質ガスの温度を予備還元炉用に適
した840℃にまで下げる為ボイラ18で降温させたが、ポ
ストコンバッション比率を更に大きくして溶融還元炉発
生ガス中のCO2やH2Oの比率を高めておけば改質反応に伴
う吸熱だけで改質ガスの温度を目標値（840℃）まで下
げることもできる。
元 流量 :91780Nm3/h 温度 :940℃ ガス組成:CO …57.4％ CO2…6.6％ H2 …25.1％ H2O…2.2％ N2 …0.7％ CH4…8.0％ 上記の結果からも明らかな様に、本発明の方法によれば
格別のリフォーマーを使用せずとも溶融還元炉発生ガス
の改質を十分に進行せしめ得ることが分かる。尚本例で
は940℃で得られる改質ガスの温度を予備還元炉用に適
した840℃にまで下げる為ボイラ18で降温させたが、ポ
ストコンバッション比率を更に大きくして溶融還元炉発
生ガス中のCO2やH2Oの比率を高めておけば改質反応に伴
う吸熱だけで改質ガスの温度を目標値（840℃）まで下
げることもできる。
［発明の効果］ 本発明は以上の様に構成されており、次の様な効果を得
ることができる。
ることができる。
改質専用のリフォーマーを設置する必要がないので、
設備のイニシャルコストを低減し得るばかりでなく煩雑
な保守管理も不要となる。
設備のイニシャルコストを低減し得るばかりでなく煩雑
な保守管理も不要となる。
改質系統を著しく単純化することができるのでメンテ
ナンス性が向上するばかりでなく運転コストも低減する
ことができる。
ナンス性が向上するばかりでなく運転コストも低減する
ことができる。
発生ガス中に含まれる鉄分を濃縮し改質触媒として活
用する方法であるから極めて経済的である。
用する方法であるから極めて経済的である。
サイクロン分離器における改質反応は外筒壁近傍で進
行し、吸熱反応により外筒壁の昇温を防止する作用を発
揮するので、サイクロン分離器の寿命延長にも資するこ
とができる。
行し、吸熱反応により外筒壁の昇温を防止する作用を発
揮するので、サイクロン分離器の寿命延長にも資するこ
とができる。
第１図は本発明の実施例を示す概略フロー図、第２、３
図はサイクロン分離器内の状況を示すもので、第２図は
概略縦断面図、第３図は概略横断面図、第４図は実施例
で採用した本発明の概略フロー図、第５図は従来法を示
す概略フロー図である。 １……予備還元炉、２……溶融還元炉 ９……リフォーマー、13……サイクロン分離器
図はサイクロン分離器内の状況を示すもので、第２図は
概略縦断面図、第３図は概略横断面図、第４図は実施例
で採用した本発明の概略フロー図、第５図は従来法を示
す概略フロー図である。 １……予備還元炉、２……溶融還元炉 ９……リフォーマー、13……サイクロン分離器
フロントページの続き (72)発明者 菊池 晶一 兵庫県神戸市灘区篠原伯母野山町２−３− １ (56)参考文献 特開 昭61−91308（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−16417（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】鉄鉱石を予備還元炉で予備還元した後溶融
還元炉に導入して溶融還元すると共に、該溶融還元炉で
発生するガスを鉄浴上で燃焼させ、燃焼後の高温の発生
ガスを予備還元炉へ送る直接製鉄法において、前記発生
ガスを還元剤と共にサイクロン分離器に吹込み、上記発
生ガス中に含まれる鉄分の触媒作用を利用して該発生ガ
スを改質して還元ポテンシャルの増加を図ると共に、該
発生ガス中のダストを分離除去することを特徴とする溶
融還元炉発生ガスの改質・除塵方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4688286A JPH0689386B2 (ja) | 1986-03-04 | 1986-03-04 | 溶融還元炉発生ガスの改質・除塵方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4688286A JPH0689386B2 (ja) | 1986-03-04 | 1986-03-04 | 溶融還元炉発生ガスの改質・除塵方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62205208A JPS62205208A (ja) | 1987-09-09 |
| JPH0689386B2 true JPH0689386B2 (ja) | 1994-11-09 |
Family
ID=12759725
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4688286A Expired - Lifetime JPH0689386B2 (ja) | 1986-03-04 | 1986-03-04 | 溶融還元炉発生ガスの改質・除塵方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0689386B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5504330B1 (ja) * | 2012-12-27 | 2014-05-28 | 株式会社川瀬工務店 | サイクロン式はつり装置 |
| CN114231322B (zh) * | 2021-12-31 | 2023-04-28 | 北京派创石油技术服务有限公司 | 煤气净化及二氧化碳循环处理方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5216417A (en) * | 1975-07-30 | 1977-02-07 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Process for production of reduced iron from fine iron ore |
| JPS60226028A (ja) * | 1984-04-24 | 1985-11-11 | Victor Co Of Japan Ltd | 情報記録媒体の記録面の加熱装置 |
| DE3437913A1 (de) * | 1984-10-12 | 1986-04-24 | Korf Engineering GmbH, 4000 Düsseldorf | Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines eisenschwamms bzw. roheisens |
-
1986
- 1986-03-04 JP JP4688286A patent/JPH0689386B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62205208A (ja) | 1987-09-09 |
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