JPS58102020A - ア−ク炉の排ガス処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 鉄の溶解、精錬中に製鋼用のアーク炉から発生する高温
の含塵ガス中には、爆発可燃性のＣＯガスが多量に含ま
れているため、ＣＯガス爆発を防止する目的でアーク炉
の排ガスに外気を流入させて燃焼塔でＣＯガスを完全に
燃焼させた後に集塵機に導いている〇 本発明は、このようなアーク炉の排ガス処理装置の改良
に関するものである。

製鋼用のアーク炉から発生する排ガスを捕集する方式の
１つに、炉蓋またはアーク炉の側壁に適当な孔をあけて
煙道に直結し、吸引プロアによって発生ガスをアーク炉
内から強制吸引する直接吸引方式がある。

このような方式で使用されている従来の排ガス処理装置
の一例を第１図について説明すると、アーク炉（８）、
炉集塵エルボ（ｈ）、摺動部（１）、集塵ダクト（、ｉ
）、燃焼塔（−）、冷却塔（１）、吸引ブロア（ｇ）、
集塵機体）、ダスト処理設備１）が順次配管で結合され
ている０アーク炉（α）から発生゛する高温の含塵ガス
に含まれている爆発可燃性のＣＯガスが集塵機（ｈｌ内
で爆発するのを防止するために燃焼塔（＃）が設けられ
ており、炉集塵エルｍ　（６）の摺動部（ｃ）がら空気
を流入させ、燃焼塔（−）でＣＯガスを完全燃焼させる
ことを図っている。

ところで直接吸引方式では通常、アーク炉（、）内は強
制吸引中は負圧と々るので、ＣＯガス燃焼用の過剰空気
はできるだけ吸引せず、ガスの冷却は水冷ダクトや冷却
塔（力によって吸引プロア（ｇ）の処理風量を少なくす
る必要がある０これはガスが高温であるため、ガスを水
冷ダクトや冷却塔（１）によって冷却しない場合は、ガ
ス温度を下げるために空気を多量に吸引しなければなら
なくなるからである。

しかし、実際の操業においての流入空気量は、アーク炉
（ａｌの発生ガスを燃焼させるのに必要な理論空気量の
３ないし５倍の過剰空気が導入されている。これは安全
操業の面と、発生ガス量が鉄の溶解から精錬までの操業
周期に対し変化するために、ガス発生量の最大量を目安
に流入空気量を固定して設定しているためである０この
ような燃焼用空気の従来の流入方法の一例を第２図につ
いて説明すると、アーク炉（α）で発生したガスは、吸
引ブロア（ｇ）の吸引力により炉集塵エル・ボ（ｂ）で
直接捕集され、燃焼塔（＃）を鮭て集塵機（ｈ）（第１
図参照）に導びかれる。この際、燃焼塔（−）にて発生
ガス中のＣＯガスの完全燃焼を図るため、ブレークフラ
ンジと称される摺動部（６）から集塵ダクト（ｄ）の吸
込圧力を利用して燃焼用空気が流入されている。この流
入空気量は、アーク炉（α）からの最大量の発生ガス中
のＣＯガスを燃焼させるのに必要な理論空気量の３ない
し５倍になるように、摺動部（１）のフランジ間隙を設
定している。

一方、燃焼塔（１）内の燃焼状況の監視は一切はどこさ
れず、何らかの条件によって万一燃焼塔（−）内が爆発
するような状況になった場合の装置の破壊を防止するた
めに、安全弁（ｊ）が設けられているに過ぎない。

このような爆発を防ぐため、従来性なわれている吸引ガ
スの総量を規制する方法を第３図について説明する。

前述のようにガス吸引中はアーク炉（ａｌ内は負圧とな
るため、必要以上のガスの吸引は圧力も変動して製鋼に
及ぼす影響が大きく、熱損失も多くなる。このため炉圧
検出装置（ｋ）、炉圧調節装置（Ｊ）、ダンパー作動装
置ｂ）、炉圧調節ダンパー（−を設け、アーク炉（α）
内を適正炉圧に制御しながら操業できるように、設定炉
圧に対応したガス吸引量を炉圧調節ダンパー（ｔＬ）に
より制御する方法がとられている。

しかしこの方法は、燃焼塔（１）内でＣＯガスを燃焼さ
せるに必要な最少流入空気量の制御ではなく、燃焼塔（
ＩＩ）内の燃焼状態が効率よく、かつ安全性の高い監視
装置としては働いていない。

この炉圧調節ダンパー（％）はアーク炉（α）内の圧力
を調節するものではあるが、摺動部（１）からの流入空
気量を加えた集塵機（ｈ）（第１図参照）の処理風量の
総量を二次的に加減することにはなるけれども、いずれ
にしても燃焼塔（＃）への流入空気量のみを単独に制御
しているものではなく、不必要な空気を吸引していると
いう点では第２図の装置と同じである。

また炉圧調節ダンパー（、）は１，０００℃以上の高温
状態にて使用されるため、過大な熱負荷を常時受けて、
炉圧調節ダンパー侮）自体の安定作動が困難であるのが
実状である。そこで第６図に示すように摺動部（ｃ）に
可動ダク）　（ｏ）を設け、可動ダク）　（ｏ）によシ
燃焼塔（−）への流入空気量を調節している例はあるが
、これも燃焼塔（−）内の燃焼状況を監視、制御してい
るのではなく、単に経験的に手動で動作させているのに
過ぎない。

いずれにせよ現状は、十分に完全燃焼させるために必要
な空気量の数倍という過剰の空気が燃焼塔（−）に導入
されている。このため従来におけるアーク炉の排ガス処
理装置は、次のような欠点があった。

■　燃焼塔（−）への流入空気が過剰であるため、この
過剰空気量に比例して集塵機（Ａ）への吸引量が増大し
、集塵機（Ａ）の容量が必要以上に大きくなって経済性
が悪い。

■　アーク炉（、）が必要以上に吸引されるため、アー
ク炉（ａ）からの発生ガスの熱損失飛火きい。

■　燃焼塔（１１）内での完全燃焼状況が操業条件に応
じて連続的に監視されていないため、燃焼塔（１）内の
安全性が低い。

■　摺動部（ｃ）における可゛動ダク）　（（＋）の間
隙調節により流入空気量を調節している例もあるが、可
動ダク）　（ｏ）の絞り度合は弁による絞りに比して極
めて小さいため、発生ガス量の変動に対して精度の高い
空気流入量の調節ができない。

■　摺動部（１）における可動ダク）　（ｏ）の間隙調
節が手動設定となっているため、操業周期により変動す
る発生ガス量に対して適切な流入空気量を設定すること
ができない。

本発明は叙上の欠点を改善し、燃焼塔内でＣＯＯガス完
全燃焼させるのに必要な流入空気を最少量に制御し、ア
ーク炉から発生した可燃性のＣＯＯガス燃焼塔内で爆発
しない範囲の最少空気量でＣＯＯガス完全燃焼させ、集
塵機の処理風量を常に最少に制御できるようにすること
を目的とし、アーク炉、燃焼塔、＠Ｎ＼＼＼Ｓ集塵機を
順次配管で結合したアーク炉の排ガス処理系統の途中に
設けられたＣＯＯガス知装置と、前記アーク炉と燃焼塔
とを結合する配管に冷空気を供給する冷空気流入ダクト
と、該冷空気流入ダクト中を流れる冷空気量を調節する
冷空気流量調節弁と、前記ＣＯＯガス知装置のＣＯガス
量量比出値応じて前記冷空気流量調節弁の開度を制御す
るＣＯＯガス度制御装置とを備え、前記集塵機に送られ
る排ガスのＣＯＯガス度が爆発しない範囲で前記冷空気
流入ダクトよシ供給される冷空気が最少量になるように
したことを特徴とするアーク炉の排ガス処理装置に係る
ものである。

次に本発明の一実施例を第４図について説明すると、ア
ーク炉（１）、炉集塵エルボ（２）、摺動部（３）、集
塵ダクト（４）、燃焼塔（５）が順に結合され、燃焼塔
（５）の排気側は配管（６）を介し、図示しない第１図
の冷却塔（１）と同様の冷却塔、吸引プロア（７）、集
塵機（８）が順次結合され、アーク炉（１）の排ガス処
理系統が形成されている。摺動部（３）には、操作装置
（９）によって開閉される可動ダク）　ＱＯが設けられ
ており、燃焼塔（５）には安全弁αυが取り付けられて
いる。

集塵ダクト（４）には、冷空気流量調節弁（イ）を有す
る冷空気流入ダクト（至）が接続されており、燃焼塔（
５）排気側の配管（６）にはＣＯガス検知装置α委が取
り付けられている。ＣＯＯガス知装置α４は燃焼塔（５
）から排出されるガス中のＣＯＯガス度を検出し、ＣＯ
Ｏガス度指示調節計（至）に入力するようになっている
。ＣＯＯガス度指示調節計００は、予め設定されたＣＯ
Ｏガス度とＣＯガス検知装置α→の検出したＣＯＯガス
度とを比較し、その偏差信号を冷空気流量調節計（至）
に入力し、弁作動装置αηを作動させて冷空気流量調節
弁（２）を開閉し、冷空気流入ダクト（至）中を流れる
冷空気量を調節するようになっている。上記のＣＯガス
検知装誼０４、ＣＯＯガス度指示調節計（２）、冷空気
流量調節計（至）によって、ＣＯＯガス度制御装置（至
）が構成される０ 第４図の装置を使用してアーク炉（１）で発生した高温
の含塵ガスを集塵する場合には、操作装置（９）を作動
して可動ダクト０１を全閉状態にしておく０そして吸引
プロア（７）を作動すると、ア一　−り炉（１）で発生
した含塵ガスは炉集塵エルボ（２）、集塵ダクト（４）
、燃焼塔（５）、配管（６）、図示しない冷却塔、吸引
プロア（７）を経て集塵機（８）に導びか　　　−れる
〇 一方、ＣＯＯガス発範囲は、濃度１２〜７５％、着火温
度１ｄ６１０℃であるので、燃焼塔（５）内のＣＯＯガ
ス度を爆発条件にならない範囲に常に保持できるように
するため、冷空気流入ダクトα枠から集塵ダクト（４）
を経て燃焼塔（５）内に冷空気を流入させながら燃焼塔
（５）内の完全燃焼を図ることになる。このためＣＯガ
ス濃度指示調節計αのに、例えば０〜５％程度の範囲に
予め濃度を設定しておく。そして燃焼塔（５）内のＣＯ
濃度が、ＣＯガス濃度指示調節計αＱに予め設定しであ
る濃度になるようにＣＯＯガス度指示調節計（ハ）から
出る偏差信号によって冷空気流量調節計（２）を作動さ
せ、弁作動装置Ｑ″Ｉ）を介して冷空気流量調節弁（２
）の開度を調節し、冷空気流入ダクト（至）から燃焼塔
（５）に供給される冷空気の量を調節する。

鉄の原料としてスクラップまたは還元鉄を用いて製鋼を
行なうアーク炉（１）において、アーク炉（１）から発
生するガスは、燃焼塔（５）内で主とじで次の反応をす
る。

ｃｏ　＋　７０□→ＣＯ□ 従ってＣＯを完全に燃焼させるのに必要な最少の空気量
が燃焼塔（５）に流入されればよく、理論空気量により
近い量の流入空気量で安全に完全燃焼させることが最も
効率のよい条件となる。

若し冷空気流入ダクト（２）から流入する空気量が少な
ければＣＯガスが燃焼塔（５）内に残存し、このＣＯガ
スはＣＯガス検知装置α４によって検知され、ＣＯガス
濃度指示調節計（至）の偏差信号によシ冷空気流量調節
計（２）、弁作動装置的を介して冷空気流量調節弁＠の
開度が大きくされる。

また逆に冷空気流入ダクト（至）から流入する空気量が
多すぎる場合には燃焼塔（５）内のＣＯガスは０％とな
り、過剰０雪が残存することになる。

このときにはＣＯガス検知装置α４の検出値は０チとな
り、冷空気流量調節弁（２）の開度は絞られて予めＣＯ
ガス濃度指示調節計（ト）に設定されたＣＯガス濃度に
保たれる０ このようにしてＣＯガスに爆発が発生しない範囲で最少
の空気量が燃焼塔（５）内に自動制御によって供給され
、燃焼塔（５）内でＣＯガスは完全燃焼をする。

なおＣＯガス検知装置α→は燃焼塔（５）の密閉系内に
設置して外気と遮断した方が燃焼後のＣＯガス濃度を直
接測定できるので好ましいが、燃焼塔（５）の前方に設
置して流入側のＣＯ濃度を検出し、その濃度に見合った
空気量が得られるように冷空気流量調節弁（２）の開度
を制御することもできる。

冷空気流量調節弁＠を通って供給される空気量が多い場
合には、前述したように燃焼塔（５）内のＣＯガスは０
％となって過剰０２が残存するので、ＣＯガス検知装置
α→の代シに０２ガス濃度検知装置を使用することがで
きるが、ＣＯガス検知装置Ｑ４）を使用した方が直接的
で爆発防止の監視には有効である。但しＣＯガス検知装
置α局と共に０２ガス濃度検知装置を併用すれば、安全
性はさらに高まることになる。

本発明はＣＯガス濃度が爆発しない範囲で冷空気流入ダ
クトより供給される冷空気量が最少量になるようにした
ので、次のような効果がある。

■　集塵機の処理風量は常に最少量になるように制御で
きるため、吸引プロア、集塵機、配管等の容量を従来よ
シも小さくし、設備費、運転費を大幅に減少すること−
ができる。

■　最少処理風量であるため、効率の良い集塵ができる
。

■　吸引風量が最少状態であるため、アーク炉から吸引
する総ガス量も最少となシ、アーク炉の排ガス損失熱を
少なくすることができる。

■　ＣＯガス濃度が常に検出されているので、燃焼塔内
の燃焼状況が自動的に監視でき、゛安全性が高くなる。

■　冷空気流量調節弁の開度を自動的に制御しているの
で、吸引ガス流量の変動に対しても応答性、制御性の良
い冷空気の流量制御ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来装置の系統図、第２図、第３図は従来装置
の要部の系統図、第４図は本発明の一実施例の系統図で
ある。 （１）・・・アーク炉、（５）・・・燃焼塔、（６）・
・・配管、（７）・・・吸引プロア、（８）・・・集塵
機、（イ）・・・冷空気流量調節弁、（至）・・・冷空
気流入ダクト、α４・・・ＣＯガス検知装ガ、（至）・
・・ＣＯガス濃度制御装置。 特許出願人 石川島播磨重工業株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）アーク炉、燃焼塔、集塵機を順次配管で結合したア
   ーク炉の排ガス処理系統の途中に設けられたＣＯガス検
   知装置と、前記アーク炉′と燃焼塔とを結合する配管に
   冷空気を供給する冷空気流入ダクトと、該冷空気流入ダ
   クト中を流れる冷空気量を調節する冷空気流量調節弁と
   、前記ＣＯガス検知装置のＣＯガス量検出値に応じて前
   記冷空気流量調節弁の開度を制御するＣ。 ガス濃度制御装置とを備え、前記集塵機に送られる排ガ
   スのＣＯガス濃度が爆発しない範囲で前記冷空気流入ダ
   クトより供給される冷空気が最少量になるようにしたこ
   とを特徴とするアーク炉の排ガス処理装置＠