JPH0723495B2 - 溶融還元炉の操業方法 - Google Patents
溶融還元炉の操業方法Info
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- JPH0723495B2 JPH0723495B2 JP63016723A JP1672388A JPH0723495B2 JP H0723495 B2 JPH0723495 B2 JP H0723495B2 JP 63016723 A JP63016723 A JP 63016723A JP 1672388 A JP1672388 A JP 1672388A JP H0723495 B2 JPH0723495 B2 JP H0723495B2
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- reduction furnace
- pulverized coal
- secondary combustion
- gas
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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、二次燃焼を行う溶融還元炉を操業する方法に
関する。
関する。
＜従来の技術＞ 最近、高炉・転炉法に代わる製鉄技術として溶融還元精
錬法が注目を浴びている。この方法で使用する溶融還元
炉は、使用する原料に制約を受けることなく、より小規
模な設備により鉄系合金溶湯を製造すること、及び精錬
反応の際に生じる熱を有効に回収することを目的として
開発されたものである。
錬法が注目を浴びている。この方法で使用する溶融還元
炉は、使用する原料に制約を受けることなく、より小規
模な設備により鉄系合金溶湯を製造すること、及び精錬
反応の際に生じる熱を有効に回収することを目的として
開発されたものである。
溶融還元炉の生産性を上げるには熱供給を効率よく行う
ことが重要であるが、例えば上吹酸素により安定な二次
燃焼帯を作り、高い二次燃焼率を得る装置が特開昭62-1
92513号公報に提案されている。二次燃焼した排ガス
は、例えば特開昭60-145307号公報で提案されたフロー
で処理される。すなわち、溶融還元炉で発生した高温の
ガスは、排気口から排出され、廃熱ボイラー等の熱交換
器により熱交換される。次いで、このガスは、予備還元
炉から回収されたガスの一部と混合され、ガスホルダー
に蓄えられる。そして、混合ガスの一部が脱炭酸装置に
おける脱炭酸により酸化度0.07〜0.15の範囲に調整され
た後、加熱器により加熱されて予備還元炉に導入され
る。
ことが重要であるが、例えば上吹酸素により安定な二次
燃焼帯を作り、高い二次燃焼率を得る装置が特開昭62-1
92513号公報に提案されている。二次燃焼した排ガス
は、例えば特開昭60-145307号公報で提案されたフロー
で処理される。すなわち、溶融還元炉で発生した高温の
ガスは、排気口から排出され、廃熱ボイラー等の熱交換
器により熱交換される。次いで、このガスは、予備還元
炉から回収されたガスの一部と混合され、ガスホルダー
に蓄えられる。そして、混合ガスの一部が脱炭酸装置に
おける脱炭酸により酸化度0.07〜0.15の範囲に調整され
た後、加熱器により加熱されて予備還元炉に導入され
る。
＜発明が解決しようとする問題点＞ 前記特開昭62-192513号公報に記載のような方法によっ
て高二次燃焼率を得るように溶融還元炉を操業すると、
排ガスは高温かつ高酸化度となり、前記特開昭60-14530
7号公報のフローにある熱交換器や脱炭酸装置など多く
の処理設備が必要となり、その処理能力も大きなものが
要求される。
て高二次燃焼率を得るように溶融還元炉を操業すると、
排ガスは高温かつ高酸化度となり、前記特開昭60-14530
7号公報のフローにある熱交換器や脱炭酸装置など多く
の処理設備が必要となり、その処理能力も大きなものが
要求される。
そこで、本発明は、溶融還元炉内で、二次燃焼帯へは影
響を与えずに、二次燃焼したガスの改質と熱回収を行
い、より低温で低酸化度のガスとして排出することによ
って、ガスの処理設備を簡単なものにできるか、あるい
は一部省略できるように開発されたものである。
響を与えずに、二次燃焼したガスの改質と熱回収を行
い、より低温で低酸化度のガスとして排出することによ
って、ガスの処理設備を簡単なものにできるか、あるい
は一部省略できるように開発されたものである。
＜問題点を解決するための手段＞ 本発明の溶融還元炉の操業方法は、二次燃焼により生成
した高温で酸化度の高いガスを、炉内の二次燃焼帯の直
上で吹き込んだ微粉炭と反応させて、より低温で酸化度
の低いガスとして炉外に排出することを特徴とする。
した高温で酸化度の高いガスを、炉内の二次燃焼帯の直
上で吹き込んだ微粉炭と反応させて、より低温で酸化度
の低いガスとして炉外に排出することを特徴とする。
以下図面を用いて詳細に説明する。第１図は本発明を転
炉型の溶融還元炉に適用した例である。
炉型の溶融還元炉に適用した例である。
即ち溶融還元炉の下部には溶銑12が、その上に炭材の懸
濁したスラグ相13があり、その表面からは還元反応と炭
素の燃焼によって生成したCOガスと、石炭の熱分解生成
物であるH2ガスなどが発生している。上吹酸素17による
二次燃焼を行うと、この酸素ジェットが周囲のガスを巻
き込み、ガス中のCO、H2と の反応を行い、燃焼熱によって高温のガスとなり、スラ
グ面に衝突して伝熱し、鉱石の還元、溶解に必要な熱を
供給する。一部の熱は燃焼生成ガスの顕熱となってその
温度を上昇させる。特に二次燃焼率が高くなるように操
業すると、燃焼生成ガスの温度が上昇する。二次燃焼帯
18では、燃焼生成ガスの一部が再び酸素ジェットに巻き
込まれて循環流を形成するが、二次燃焼帯の上部領域20
では、ガスは上昇流を形成している。この領域に−1mm
程度の微粉炭を吹き込むと、ガスの酸化度が高く、1500
〜2000℃程度の高温であるとき容易に下記の反応 III.CO2＋Ｃ→2CO IV.H2O＋Ｃ→CO＋H2 が起こり、かつ微粉炭中に揮発分があるときは、熱分解
反応によりCO,H2が発生する。原料装入シュート21から
装入される原料中の炭材は、二次燃焼帯18の上部領域20
でのガス上昇流に抗して、スラグ13上まで供給される必
要があるため、その炭材の平均粒径は数mmオーダで微粉
炭19よりも大きい。一方、上部領域20での反応III、IV
および熱分解反応は粒径に強く依存するため、原料装入
シュート21から装入される原料中の炭材によるこの反応
は僅かしか生じない。そのため、この反応を積極的に生
じせしめるためには、微粉炭19を微粉炭吹込みノズル15
より上部領域20に吹き込むことが必要である。
濁したスラグ相13があり、その表面からは還元反応と炭
素の燃焼によって生成したCOガスと、石炭の熱分解生成
物であるH2ガスなどが発生している。上吹酸素17による
二次燃焼を行うと、この酸素ジェットが周囲のガスを巻
き込み、ガス中のCO、H2と の反応を行い、燃焼熱によって高温のガスとなり、スラ
グ面に衝突して伝熱し、鉱石の還元、溶解に必要な熱を
供給する。一部の熱は燃焼生成ガスの顕熱となってその
温度を上昇させる。特に二次燃焼率が高くなるように操
業すると、燃焼生成ガスの温度が上昇する。二次燃焼帯
18では、燃焼生成ガスの一部が再び酸素ジェットに巻き
込まれて循環流を形成するが、二次燃焼帯の上部領域20
では、ガスは上昇流を形成している。この領域に−1mm
程度の微粉炭を吹き込むと、ガスの酸化度が高く、1500
〜2000℃程度の高温であるとき容易に下記の反応 III.CO2＋Ｃ→2CO IV.H2O＋Ｃ→CO＋H2 が起こり、かつ微粉炭中に揮発分があるときは、熱分解
反応によりCO,H2が発生する。原料装入シュート21から
装入される原料中の炭材は、二次燃焼帯18の上部領域20
でのガス上昇流に抗して、スラグ13上まで供給される必
要があるため、その炭材の平均粒径は数mmオーダで微粉
炭19よりも大きい。一方、上部領域20での反応III、IV
および熱分解反応は粒径に強く依存するため、原料装入
シュート21から装入される原料中の炭材によるこの反応
は僅かしか生じない。そのため、この反応を積極的に生
じせしめるためには、微粉炭19を微粉炭吹込みノズル15
より上部領域20に吹き込むことが必要である。
この領域20を通過するガスの温度と酸化度 によって微粉炭の吹き込み量を調節する。この反応領域
20を仮に改質反応帯と呼ぶことにすると、改質反応帯20
を通過するガスの酸化度0.5以上、温度1500℃以上であ
るとき炉内へ装入している炭材量の30％以下に相当する
微粉炭をノズル15より改質反応帯20に吹き込む。改質反
応帯20を通過したガスは、反応III、IVおよび微粉炭の
熱分解反応の吸熱によって温度が700〜1300℃に低下
し、酸化度も0.1〜0.5に低下して炉外へ排出される。こ
の際、ガス量が最大30％程度増加する。、改質反応帯20
へ吹き込む微粉炭量が多すぎると、温度の低下により反
応III、IVが十分に進行せず、未燃焼の炭素が一部二次
燃焼帯18に巻きこまれて二次燃焼率を低下させることに
なり鉄浴への熱供給の効率が低下する。さらに排ガス中
の炭素分も増加する。
20を仮に改質反応帯と呼ぶことにすると、改質反応帯20
を通過するガスの酸化度0.5以上、温度1500℃以上であ
るとき炉内へ装入している炭材量の30％以下に相当する
微粉炭をノズル15より改質反応帯20に吹き込む。改質反
応帯20を通過したガスは、反応III、IVおよび微粉炭の
熱分解反応の吸熱によって温度が700〜1300℃に低下
し、酸化度も0.1〜0.5に低下して炉外へ排出される。こ
の際、ガス量が最大30％程度増加する。、改質反応帯20
へ吹き込む微粉炭量が多すぎると、温度の低下により反
応III、IVが十分に進行せず、未燃焼の炭素が一部二次
燃焼帯18に巻きこまれて二次燃焼率を低下させることに
なり鉄浴への熱供給の効率が低下する。さらに排ガス中
の炭素分も増加する。
改質反応帯への微粉炭吹き込み方法の１つとして、第２
図に示したように３個以上のノズルを水平方向に中心か
ら15〜45度の角度α傾けて設置し、これから微粉炭を改
質反応帯へ吹き込むと、より大きな改質効果が得られ
る。この場合改質反応帯に旋回流が形成され、上昇して
きたガス流と微粉炭の反応III、IVが促進される。傾斜
角度が15度未満であると、十分に旋回流が形成されず、
45度を超えると、吹きこまれたガス及び微粉炭が炉壁へ
衝突しやすくなり効果的な改質反応帯を形成することが
できない。
図に示したように３個以上のノズルを水平方向に中心か
ら15〜45度の角度α傾けて設置し、これから微粉炭を改
質反応帯へ吹き込むと、より大きな改質効果が得られ
る。この場合改質反応帯に旋回流が形成され、上昇して
きたガス流と微粉炭の反応III、IVが促進される。傾斜
角度が15度未満であると、十分に旋回流が形成されず、
45度を超えると、吹きこまれたガス及び微粉炭が炉壁へ
衝突しやすくなり効果的な改質反応帯を形成することが
できない。
更にまた改質反応帯への微粉炭吹き込み方法の１つとし
て、第３図に示したように炉口の上から斜めにランス22
を挿入して改質反応帯へ微粉炭を吹き込んでもよい。こ
の場合ランスが可動であるから炉内の状況に応じて任意
の高さ位置に微粉炭を吹き込んで改質反応帯を形成させ
ることができる。
て、第３図に示したように炉口の上から斜めにランス22
を挿入して改質反応帯へ微粉炭を吹き込んでもよい。こ
の場合ランスが可動であるから炉内の状況に応じて任意
の高さ位置に微粉炭を吹き込んで改質反応帯を形成させ
ることができる。
改質反応帯を通過したガスは温度が低下するため、それ
より上部では炉壁耐火物の損傷は軽減し、炉上部で排ガ
スの通過するフードへの熱的負荷が低減し、放散熱によ
る熱損失も減少する。さらに、排ガス予備還元工程のプ
ロセスとして導入するための熱交換器、ガス改質の設備
等も減じることができる。
より上部では炉壁耐火物の損傷は軽減し、炉上部で排ガ
スの通過するフードへの熱的負荷が低減し、放散熱によ
る熱損失も減少する。さらに、排ガス予備還元工程のプ
ロセスとして導入するための熱交換器、ガス改質の設備
等も減じることができる。
＜実施例＞ 1.第１図に示した転炉型の溶融還元炉を用いて本発明を
実施した例を示す。
実施した例を示す。
溶銑12とスラグ13の存在する溶融還元炉３に、上方に備
えた装入口21から予備還元された鉱石と石炭が連続的に
装入される。溶銑およびスラグは1450〜1550℃に保たれ
ている。炉底に設けられた羽口14からは酸素が吹き込ま
れている。装入された鉱石は溶銑中の炭素およびスラグ
中の炭材によって還元され、底吹された酸素は溶銑中の
酸素と反応して、共にCOガスを発生する。また石炭の熱
分解によってH2ガスが発生する。
えた装入口21から予備還元された鉱石と石炭が連続的に
装入される。溶銑およびスラグは1450〜1550℃に保たれ
ている。炉底に設けられた羽口14からは酸素が吹き込ま
れている。装入された鉱石は溶銑中の炭素およびスラグ
中の炭材によって還元され、底吹された酸素は溶銑中の
酸素と反応して、共にCOガスを発生する。また石炭の熱
分解によってH2ガスが発生する。
ここに、上吹ランス16からこの発生ガスの60〜70％を燃
焼させる量に相当するO2ガスを吹き込んだ。スラグ直上
の二次燃焼帯18で、発生ガスと酸素ジェットは燃焼反応
し、浴面への伝熱を行った。燃焼ガスの一部は二次燃焼
帯で循環流を形成した。二次燃焼帯を脱したガスは酸化
度0.6〜0.7、温度1700〜1800℃であった。ここに炉壁ノ
ズル15から、粒径0.1mm以下、揮発分30〜40％の微粉炭
を、上方投入石炭の20〜25％相当量吹き込んだ。この効
果により、溶融還元炉の炉口において酸化度0.3〜0.4、
温度800〜1000℃の排ガスが得られた。
焼させる量に相当するO2ガスを吹き込んだ。スラグ直上
の二次燃焼帯18で、発生ガスと酸素ジェットは燃焼反応
し、浴面への伝熱を行った。燃焼ガスの一部は二次燃焼
帯で循環流を形成した。二次燃焼帯を脱したガスは酸化
度0.6〜0.7、温度1700〜1800℃であった。ここに炉壁ノ
ズル15から、粒径0.1mm以下、揮発分30〜40％の微粉炭
を、上方投入石炭の20〜25％相当量吹き込んだ。この効
果により、溶融還元炉の炉口において酸化度0.3〜0.4、
温度800〜1000℃の排ガスが得られた。
2.実施例１と同様の転炉型の溶融還元炉に、第２図に示
す傾けた微粉炭吹き込みノズルを設置した。
す傾けた微粉炭吹き込みノズルを設置した。
実施例１より予備還元率の高い鉱石と、石炭を溶融還元
炉に供給し、上吹酸素量を減らしたところ二次燃焼帯を
脱したガスの酸化度は0.5〜0.6、温度1600〜1700℃であ
った。ここに炉壁ノズル15（角度α＝30°）から、粒径
0.5mm以下、揮発分30〜40％の微粉炭を、上方投入石炭
の15〜20％相当量吹き込んだところ、より温度が低い微
粉炭の粒度が粗いにもかかわらず改質反応帯で十分反応
が進行し、溶融還元炉の炉口において酸化度0.3〜0.4、
温度800〜1000℃の排ガスが得られた。
炉に供給し、上吹酸素量を減らしたところ二次燃焼帯を
脱したガスの酸化度は0.5〜0.6、温度1600〜1700℃であ
った。ここに炉壁ノズル15（角度α＝30°）から、粒径
0.5mm以下、揮発分30〜40％の微粉炭を、上方投入石炭
の15〜20％相当量吹き込んだところ、より温度が低い微
粉炭の粒度が粗いにもかかわらず改質反応帯で十分反応
が進行し、溶融還元炉の炉口において酸化度0.3〜0.4、
温度800〜1000℃の排ガスが得られた。
3.実施例１と同様の転炉型の溶融還元炉に、第３図に示
す斜め方向からの微粉炭吹き込み用ランス22を設置し
た。
す斜め方向からの微粉炭吹き込み用ランス22を設置し
た。
脈石成分の多い予備還元鉱石と、石炭を溶融還元炉に供
給し、実施例１と同様に操業したところ溶銑の生産と同
時にスラグが多量に生成し、スラグのレベルが上昇し
た。スラグレベルの上昇に合わせて上吹酸素ランスを上
昇させたため、二次燃焼帯も上方に移動した。これに合
わせて微粉炭吹き込み位置もランスを徐々に上昇させて
変更し、改質反応帯も十分に確保することができた。
給し、実施例１と同様に操業したところ溶銑の生産と同
時にスラグが多量に生成し、スラグのレベルが上昇し
た。スラグレベルの上昇に合わせて上吹酸素ランスを上
昇させたため、二次燃焼帯も上方に移動した。これに合
わせて微粉炭吹き込み位置もランスを徐々に上昇させて
変更し、改質反応帯も十分に確保することができた。
＜発明の効果＞ 以上に示したように、本発明においては、溶融還元炉の
スラグ上部の二次燃焼帯で酸化されたガスは、二次燃焼
帯直上の空間で吹き込まれた微粉炭と反応する改質反応
帯を形成し、ガス酸化度の低下および排ガス温度の低下
などの改質・熱回収がなされて炉外へ排出される。した
がって、この排ガスを予備還元工程へ導入するための熱
交換器、脱炭酸装置等の処理設備が簡単になり、または
一部省略できる。また、改質反応帯より上部ではガス温
度が低下するため、溶融還元炉の上部の耐火物は損傷が
軽減し、排ガスフードにおいても熱的負荷が少なくなる
とともに放散熱による熱損失が減少するなどの効果が得
られる。
スラグ上部の二次燃焼帯で酸化されたガスは、二次燃焼
帯直上の空間で吹き込まれた微粉炭と反応する改質反応
帯を形成し、ガス酸化度の低下および排ガス温度の低下
などの改質・熱回収がなされて炉外へ排出される。した
がって、この排ガスを予備還元工程へ導入するための熱
交換器、脱炭酸装置等の処理設備が簡単になり、または
一部省略できる。また、改質反応帯より上部ではガス温
度が低下するため、溶融還元炉の上部の耐火物は損傷が
軽減し、排ガスフードにおいても熱的負荷が少なくなる
とともに放散熱による熱損失が減少するなどの効果が得
られる。
第１図は本発明を転炉型の溶融還元炉に適用した例を示
す図、第２図は第２請求項に記載のノズルを使用する場
合の炉断面の例を示す図、第３図は炉外より挿入したラ
ンスを用いて微粉炭吹き込みを行う例を示す図である。
す図、第２図は第２請求項に記載のノズルを使用する場
合の炉断面の例を示す図、第３図は炉外より挿入したラ
ンスを用いて微粉炭吹き込みを行う例を示す図である。
Claims (3)
- 【請求項１】予備還元炉より供給された半還元鉱石を鉄
浴中の炭素およびスラグ中の炭材で還元精錬すると同時
に上吹酸素により二次燃焼を行う溶融還元炉において、
炉内のCOおよび／またはH2が酸素と反応している二次燃
焼帯18の直上部に、炉体側壁に設けた微粉炭吹込ノズル
15より微粉炭19を吹き込むことを特徴とする溶融還元炉
の操業方法。 - 【請求項２】微粉炭吹込ノズル15を少なくとも３本以
上、水平方向でかつ炉中心方向に対し15度〜45度同一方
向に傾けて該還元炉二次燃焼帯18の直上部に設置して微
粉炭19を吹き込むことを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載の溶融還元炉の操業方法。 - 【請求項３】予備還元炉より供給された半還元鉱石を鉄
浴中の炭素およびスラグ中の炭材で還元精錬すると同時
に上吹酸素により二次燃焼を行う溶融還元炉において、
炉内のCOおよび／またはH2が酸素と反応している二次燃
焼帯18の直上部に、該還元炉の炉外斜め上方から挿入し
たランス22により微粉炭を吹き込むことを特徴とする溶
融還元炉の操業方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63016723A JPH0723495B2 (ja) | 1988-01-27 | 1988-01-27 | 溶融還元炉の操業方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63016723A JPH0723495B2 (ja) | 1988-01-27 | 1988-01-27 | 溶融還元炉の操業方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01191719A JPH01191719A (ja) | 1989-08-01 |
| JPH0723495B2 true JPH0723495B2 (ja) | 1995-03-15 |
Family
ID=11924184
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63016723A Expired - Lifetime JPH0723495B2 (ja) | 1988-01-27 | 1988-01-27 | 溶融還元炉の操業方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0723495B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2768775B2 (ja) * | 1989-09-04 | 1998-06-25 | 新日本製鐵株式会社 | 金属の溶融還元法及び溶融還元炉 |
| CN111270037A (zh) * | 2020-04-05 | 2020-06-12 | 上海泰普星坦新材料有限公司 | 富氢合成气直接还原生产海绵铁的系统和工艺方法 |
| CN114250329A (zh) * | 2020-09-25 | 2022-03-29 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种回旋区外置的炼铁工艺 |
-
1988
- 1988-01-27 JP JP63016723A patent/JPH0723495B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01191719A (ja) | 1989-08-01 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |