JPH11179129A - 電気炉の排ガス処理方法及び装置 - Google Patents

電気炉の排ガス処理方法及び装置

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JPH11179129A
JPH11179129A JP35845197A JP35845197A JPH11179129A JP H11179129 A JPH11179129 A JP H11179129A JP 35845197 A JP35845197 A JP 35845197A JP 35845197 A JP35845197 A JP 35845197A JP H11179129 A JPH11179129 A JP H11179129A
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JP
Japan
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exhaust gas
electric furnace
combustion chamber
steelmaking
temperature
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Application number
JP35845197A
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English (en)
Inventor
Takahiro Hosokawa
隆弘 細川
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JFE Engineering Corp
Original Assignee
NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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Publication date
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Publication of JPH11179129A publication Critical patent/JPH11179129A/ja
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/30Technologies for a more efficient combustion or heat usage

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  • Waste-Gas Treatment And Other Accessory Devices For Furnaces (AREA)
  • Chimneys And Flues (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電気炉排ガスの顕熱及び潜熱の総和エネルギ
ーを最大限利用して、ダイオキシンの燃焼分解に必要な
条件を安定的に持続させる。 【解決手段】 電気炉1から発生する高温の排ガス1a
を、炉内天井の燃焼チャンバー3で燃焼させ、更に別の
燃焼室2で燃焼した排ガスを急冷塔9、10に導き、そ
の排ガスを80℃以下まで冷却し、次いで集塵装置12
としてのバグフィルターで排ガスを浄化する。電気炉上
部炉壁に補助燃焼用のバーナー8を設ける。更に、電気
炉から燃焼室までに至る間が密閉化して熱ロスを減ら
す。 【効果】 排ガスの持つエネルギーを有効に利用して、
ダイオキシンを安定して除去するこことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、鉄スクラップ等
を溶解・精錬して鉄鋼を製造するための製鋼用電気炉設
備の操業中に、電気炉から発生する排ガスを冷却し清浄
化処理する技術であって、特にこの排ガス中に含まれる
ダイオキシン等の有毒物質の発生を抑制し、除去する方
法及びそのような装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】製鋼用電気炉では、通常、鉄スクラップ
を主原料としてアークエネルギー又は高周波エネルギー
等により加熱溶解し、酸化精錬及び還元精錬を行ない、
溶湯を取鍋に出鋼し、その際合金鉄を添加して溶湯の成
分を調整して溶鋼を製造する。このように、製鋼用電気
炉で鉄スクラップを加熱溶解し、得られた溶湯を精錬
し、取鍋に出鋼し、そしてスラグを排滓する一連の工程
において、電気炉からは排ガスが発生する。この排ガス
中には、CO、CO2 、N2 、O2 、H2 及びH2O等
のガス成分、酸化鉄微粉、及び、ZnやSnのような高
蒸気圧金属元素の他に、有毒物質であるダイオキシンが
含まれている。ダイオキシンの発生源は、溶解主原料の
鉄スクラップに付着・混入している塩化ビニールやプラ
スティック塗料等に起因する有機塩素系化合物にあり、
これらが所定の条件下で燃焼する場合に生成する。電気
炉から発生する排ガスは、所定の装置で冷却され、集塵
機に導かれ、ダストが除去され、清浄化処理が施され、
その結果、排ガス中の粉塵含有率及び有害物質成分濃度
等が規定値以下になった後に大気へ放散される。従っ
て、製鋼用電気炉の操業においては、ダイオキシンが生
成しないような条件下で操業することが望まれている。
【0003】図3に、従来の製鋼用電気炉の排ガス処理
装置例の概略フロー図を示す。同図において、1は製鋼
用電気炉、2は燃焼室、2’は二次燃焼装置、9’は散
水式スプレー冷却塔、12は集塵機である。電気炉1か
ら発生した高温の排ガス1aを燃焼室2に導き、排ガス
中の可燃ガスを燃焼させると共に、更に二次燃焼装置
2’であるバーナー等で排ガスを加熱して、その排ガス
温度を高め、排ガス中のダイオキシンを燃焼分解させ
る。次いで、ダイオキシンの無くなった排ガスを水冷ダ
クト3に通して間接冷却し、そして、散水式スプレー冷
却塔9’に導き直接冷却する。
【0004】この排ガス冷却では、ダイオキシンの再合
成反応を阻止するために、排ガス温度が約350℃以上
から約250℃以下までの間を急冷する。この急冷が不
十分な場合はダイオキシンの再合成により排ガスは汚れ
る。集塵機12としてのバグフィルター入口での排ガス
温度を望ましくは80℃以下まで下げて、排ガス中の粉
塵にダイオキシンを吸着させ、ダイオキシンが吸着した
粉塵をバグフィルターで捕集する。こうして、ダイオキ
シン及び粉塵が除去された排ガス14aを煙突14から
放散する(以下、「先行技術1」という)。
【0005】また、製鋼用電気炉の操業において、ダイ
オキシンの発生を防止する技術として、例えば、特許番
号第2596507号公報は次の方法を開示している。
原料装入中及び出湯中に電気炉から発生した低温の排ガ
スに対しては、ダクトの途中に吸着剤を吹き込んで排ガ
ス中のダイオキシンを吸着させ、ダイオキシンで汚れた
吸着剤を含んだ排ガスをフィルターを通してこの汚れた
吸着剤を含んだ粉塵(有害粉塵)を排ガスから分離し、
この有害粉塵を回収して再度電気炉に吹き込む。一方、
溶解・精錬中に電気炉から発生した高温の排ガスに対し
ては、外部からエネルギーを供給しつつ排ガスを燃焼さ
せ、ダイオキシンを分解させて無害化した排ガスに変
え、この排ガスを水冷ダクトを通して冷却し、これに更
にダイオキシンを含まない別の冷風を混ぜて冷却し、こ
れをフィルターに通してダイオキシンを含まない粉塵を
分離する(以下、「先行技術2」という)。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上述した先行技術に
は、下記問題点がある。先行技術1によれば、二次燃焼
装置の運転条件を管理することにより、排ガス中のダイ
オキシンを確実に分解させることができる。しかしなが
ら、二次燃焼装置を設けて排ガス中ダイオキシンを二次
燃焼させて分解させる方法であるから、二次燃焼装置の
ランニングコストがかかること、また、余分なエネルギ
ー消費につながることより、経済上問題が残る。また、
燃焼室から排出された高温排ガスの冷却能を効率良く高
め、集塵装置へ入る前の排ガス温度を80℃以下まで安
定的に下げるための技術開発が望まれる。
【0007】先行技術2では、排ガス中のダイオキシン
を含んだ粉塵を再度電気炉へ吹き込む工程を実施しなけ
ればならないが、この工程を安全に安定して行なう方法
の開発が望まれ、問題が残る。
【0008】従って、この発明の課題は、電気炉排ガス
の顕熱及び潜熱の総和エネルギーを最大限に利用し、余
分なエネルギー消費を極力避け、ダイオキシンの燃焼分
解に必要な条件を安定的に持続させることができるよう
な電気炉の排ガス処理方法及び装置を開発することにあ
る。そして、この発明の目的は、上記課題を解決するこ
とにより、電気炉排ガスに混入するダイオキシンを安価
に且つ安全に無害化処理することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上述した観点から、製鋼
用電気炉の排ガス処理方法を開発すべく鋭意研究を重ね
た。本発明者等は先ず、製鋼用電気炉から発生する排ガ
スがもつエネルギーの総和の水準を調査した。図2は、
図3に示した従来の電気炉操業における燃焼室出口温度
であって、二次燃焼装置2’(図3参照)であるバーナ
ーを使用しない場合であって、通常操業条件で連続操業
中のヒートにおいて、電気炉から発生する排ガス温度の
経時変化の一例を示すグラフである。図2からわかるよ
うに、燃焼室から排出される排ガス顕熱の累積を1ヒー
トサイクル時間帯に平均化し、この平均顕熱を排ガスに
付与したと仮定すると、この場合の排ガス平均温度は、
約900℃以上になることをがわかる。また、この排ガ
ス平均温度は、電気炉操業条件に大きく依存すると考え
られる。そこで、本発明者等は先ず、基本技術として電
気炉操業条件の変動に係わらず、電気炉排ガスをいかに
して完全燃焼させるかが重要であると考えた。更に、最
近の研究によれば、一般にダイオキシンを燃焼分解させ
る条件として、850℃以上で1秒以上維持させること
が必要であることが明らかになりつつある。
【0010】上記状況を考慮し、本発明者等は電気炉の
炉内空間容積を拡大し、且つ炉内空間における排ガスの
混合を促進させるような形状にすること、電気炉炉内の
天井部に排ガスの燃焼チャンバーを設けること、排ガス
燃焼室内での排ガス滞留時間をできるだけ長くするよう
に、内径を大きく且つ長さを長くすることを組み合わせ
ることにより、ダイオキシンの燃焼分解条件を満たすこ
とが可能であるとの知見を得た。また、排ガス冷却能を
安定して強化する方法として、急冷等を採用することに
より、排ガス温度を80℃以下に確実に下げるのに効果
的であることを着想した。
【0011】この発明は上記知見に基づきなされたもの
であり、その構成は下記のとおりである。なお、この明
細書において排ガスとは、電気炉から発生した排ガスを
母体としておれば、その後の排ガス処理工程において、
これに空気が吸引されたり、燃焼前又は後であったり、
ダイオキシン、粉塵、吸着剤等を含むか否か等に関わら
ず、排ガスということにする。
【0012】請求項1記載の製鋼用電気炉の排ガス処理
方法は、製鋼用電気炉の操業過程で電気炉から発生する
高温の排ガスを燃焼室に導き、この排ガス中の未燃ガス
成分を燃焼室で高温燃焼させることによりこの排ガス中
のダイオキシンを燃焼分解させ、次いで上記燃焼室から
排出された高温の排ガスを冷却装置で冷却し、この冷却
された排ガスを集塵装置に導き、この集塵装置で上記排
ガスを浄化処理する製鋼用電気炉の排ガス処理方法にお
いて、上記電気炉内で発生する高温の排ガスを、電気炉
の天井部に設けられた燃焼チャンバーで燃焼させ、この
燃焼チャンバーで燃焼した排ガスを燃焼室に導き、この
燃焼室で燃焼した排ガスを急冷塔に導き、この急冷塔で
上記排ガスを80℃以下まで冷却し、次いで上記80℃
以下まで冷却された排ガスをバグフィルターに導き、こ
のバグフィルターで上記排ガスを浄化することに特徴を
有するものである。
【0013】請求項2記載の製鋼用電気炉の排ガス処理
装置は、製鋼用背高型電気炉と、この電気炉から発生す
る排ガス中の未燃ガス成分を燃焼させる上記電気炉の天
井部に設けられた燃焼チャンバーと、この燃焼チャンバ
ーから排出された排ガスを更に燃焼させる燃焼室と、こ
の燃焼室から排出された排ガスを冷却する急冷塔と、こ
の急冷塔から排出された排ガスから粉塵を浄化処理する
バグフィルタとを備えたことに特徴を有するものであ
る。
【0014】請求項1及び2において、急冷塔としては
サイクロン式急冷塔又は多管式急冷塔等が好ましく使用
することができる。請求項3記載の製鋼用電気炉の排ガ
ス処理装置は、請求項2記載の発明において、電気炉の
炉壁上部に補助燃焼用のバーナーが設けられていること
に特徴を有するものである。
【0015】請求項4記載の製鋼用電気炉の排ガス処理
装置は、請求項2又は3記載の発明において、電気炉か
ら燃焼室までに至る間が密閉化されていることに特徴を
有するものである。
【0016】
【発明の実施の形態】次に、この発明を、図面を参照し
ながら説明する。図1は、この発明の電気炉の排ガス処
理方法を実施するための排ガス処理装置例を示す概略フ
ロー図である。この装置は、電気炉1、燃焼チャンバー
3、燃焼室2、急冷装置、及び集塵装置12等からな
る。電気炉1から発生した高温の排ガス1aは先ず電気
炉1の天井部に設けられた燃焼チャンバー3にはいり、
ここで滞留時間を付与して一次燃焼させる。一次燃焼し
て高温になった排ガスはキャスタブルダクト4を通って
燃焼室2に入る。燃焼室2は横断面積及び高さ共に大き
くし、排ガスの撹拌を良くし、滞留時間が長くなるよう
に設計し、排ガスの完全燃焼が行なわれるようにしてあ
る。燃焼室2出口の排ガス温度は800℃以上、望まし
くは850℃以上となるようにし、排ガスは温度850
℃以上での保持時間が1秒以上となるように操業する。
こうして、排ガス中のダイオキシンは燃焼分解する。次
いで、排ガスは高温状態で耐熱性のキャスタブルダクト
5を通ってサイクロン式急冷塔9及び10にはいる。排
ガス冷却手段はサイクロン式急冷塔の替わりに多管式急
冷塔であってもよい。図1ではサイクロン式急冷塔を直
列に2基配置している。急冷塔の構成は、必要な冷却能
力に応じてその基数を増加しうる。その場合、冷却塔の
配置は直列配置と並列配置を適宜組み合わせる。こうし
て、排ガス温度を850℃程度から80℃以下まで下げ
る。この間、350℃以上から250℃以下までの急冷
によりダイオキシンの再合成は抑止される。排ガス温度
は80℃以下で集塵装置12としてのバッグフィルタに
入るので、排ガス中に僅かにダイオキシンが存在する場
合でも、排ガス中粉塵に吸着された状態でフィルタに捕
捉される。そして、浄化処理をへた排ガス14aは排風
機7の作用で煙突14から放散される。
【0017】なお、サイクロン式急冷塔10で冷却され
た排ガスに、建屋集塵排ガス(図示せず)を混合すれ
ば、集塵装置12へ入る排ガス温度は一層安定して低く
なる。この発明の最大の特徴は、排ガスの燃焼チャンス
を2回与え、しかも排ガスの撹拌を活発にし、完全燃焼
をねらっていること、及び急冷効果の大きい冷却装置を
使用していることである。
【0018】なお、電気炉の非定常操業や異常操業時の
対策として、活性炭や水酸化カルシウム等の吸着剤吹込
み装置(図示せず)を冷却装置の下流側であって集塵装
置の上流側のダクトの途中に設置し、吸着剤を吹込み、
排ガス中に含まれるダイオキシンを吸着させ、しかる後
に粉塵を除去して清浄な排ガスを放散する。
【0019】
【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
製鋼用電気炉の操業過程で電気炉から発生する排ガス中
に含まれるダイオキシンの発生を抑止するに当たり、電
気炉から発生する排ガスの持つエネルギーを有効に利用
することができる。また、冷却能力を容易に大きくする
ことができるので、集塵装置入側での排ガス温度を低く
することができる。従って、排ガスからダイオキシンを
安定して除去することができる。このような効果を発揮
する製鋼用電気炉の排ガス処理方法及び装置を提供する
ことができ、工業上有用な効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の電気炉の排ガス処理方法を実施する
ための排ガス処理装置例を示す概略フロー図である。
【図2】通常の電気炉操業条件における1ヒートサイク
ル間の排ガス燃焼室の出口における排ガス温度の経時変
化の一例を示すグラフである。
【図3】従来の製鋼用電気炉の排ガス処理装置例の概略
フロー図である。
【符号の説明】
1 製鋼用電気炉 1a 排ガス 1b エルボ管 1c 摺動管 1d 集煙管 2 燃焼室 2’二次燃焼装置 3 燃焼チャンバー 4 キャスタブルダクト 5 キャスタブルダクト 6 キャスタブルダクト 7 排風機 8 バーナー 9 サイクロン式急冷塔 9’ 水スプレー冷却塔 10 サイクロン式急冷塔 12 集塵装置 13 燃焼制御機構 14 煙突 14a 排ガス
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI F27D 17/00 104 F23J 15/00 K

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 製鋼用電気炉の操業過程で前記電気炉か
    ら発生する高温の排ガスを燃焼室に導き、前記排ガス中
    の未燃ガス成分を前記燃焼室で高温燃焼させることによ
    り前記排ガス中のダイオキシンを燃焼分解させ、次いで
    前記燃焼室から排出された高温の排ガスを冷却装置で冷
    却し、この冷却された排ガスを集塵装置に導き、この集
    塵装置で前記排ガスを浄化処理する製鋼用電気炉の排ガ
    ス処理方法において、 前記電気炉内で発生する高温の排ガスを、前記電気炉の
    天井部に設けられた燃焼チャンバーで燃焼させ、この燃
    焼チャンバーで燃焼した排ガスを燃焼室に導き、この燃
    焼室で燃焼した排ガスを急冷塔に導き、この急冷塔で前
    記排ガスを80℃以下まで冷却し、次いで前記80℃以
    下まで冷却された排ガスをバグフィルターに導き、この
    バグフィルターで前記排ガス浄化することを特徴とする
    製鋼用電気炉の排ガス処理方法。
  2. 【請求項2】 製鋼用背高型電気炉と、前記電気炉から
    発生する排ガス中の未燃ガス成分を燃焼させる前記電気
    炉の天井部に設けられた燃焼チャンバーと、前記燃焼チ
    ャンバーから排出された排ガスを更に燃焼させる燃焼室
    と、前記燃焼室から排出された排ガスを冷却する急冷塔
    と、この急冷塔から排出された排ガスから粉塵を浄化処
    理するバグフィルタとを備えたことを特徴とする、製鋼
    用電気炉の排ガス処理装置。
  3. 【請求項3】 前記電気炉は炉壁上部に補助燃焼用のバ
    ーナーが設けられていることを特徴とする、請求項2記
    載の製鋼用電気炉の排ガス処理装置。
  4. 【請求項4】 前記電気炉から前記燃焼室までに至る間
    が密閉化されていることを特徴とする、請求項2又は3
    記載の製鋼用電気炉の排ガス処理装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004110927A1 (ja) * 2003-06-10 2004-12-23 Frontier Carbon Corporation フラーレンの製造方法

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