JPS5934762B2 - シヤフト炉式製鉄法における排ガスの再利用方法 - Google Patents

シヤフト炉式製鉄法における排ガスの再利用方法

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JPS5934762B2
JPS5934762B2 JP53011078A JP1107878A JPS5934762B2 JP S5934762 B2 JPS5934762 B2 JP S5934762B2 JP 53011078 A JP53011078 A JP 53011078A JP 1107878 A JP1107878 A JP 1107878A JP S5934762 B2 JPS5934762 B2 JP S5934762B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明はシャフト炉式製鉄法における排ガスの再利用方
法に係り、特に製鉄原料(ペレット、塊鉱石等)の装入
されたシャフト炉内に、改質炉から得られる水素と一酸
化炭素を含んだ還元ガスを導入して、上記製鉄原料を還
元するようにしたシャフト炉式製鉄法において、上記還
元反応に寄与した還元ガスをその寄与した程度を基に、
二つの分量に分けるとともにこれらを別個に炉外へ排気
し、これらの中で還元反応に寄与した程度の犬なるガス
(水分含有量の犬なるガス)についてはベンチュリース
クラバ等を用いて湿式除塵及び冷却後、還元製品の冷却
ガスや還元ガスとして再使用するとともに、還元反応に
寄与した程度の小なるガス(水分含有量の小なるガス)
についてはサイクロン等を用いて幹式除塵後上記改質炉
の燃料として使用するようになし、以上により炉からの
排ガスを高温状態のま捷で改質炉へ導入して熱料ガスと
して使用することを可能とするとともに、湿式除塵及び
冷却装置へ送られる排ガス量を低減させて、排ガス冷却
工程において必要とされる冷却水量を可及的に節減する
ことを可能とした方法に関するものである。
シャフト炉式製鉄法(以下、単にシャフト炉法という)
とは、シャフト炉と呼ばれる竪型の炉内にその頂部より
製鉄原料(ペレット、塊鉱石等)を装入するとともに、
炉内下部より上方へ向けて水素と一酸化炭素を主成分と
する高温の還元ガスを流し、炉内を降下する間に製鉄原
料を還元するようにした製鉄方法である。
この製鉄方法においては、炉内へ導入される還元ガスは
最終的に炉頂部の排気口より炉外へ排気されるのである
が、この排ガス中には未だかなりの量の一酸化炭素や水
素が含まれているため、通常この排ガスは炉の下部へ戻
されて還元ガスや原料冷却ガスとして再使用されたり、
或いは改質炉の燃料として使用される。
第1図は従来のシャフト炉式製鉄設備の一例を示す系統
図であり、図示の如くシャフト炉aの排気口すから炉外
へ排気される高温排ガスは先ずベンチュリスクラバCに
送られ、ここで湿式除塵がなされた後、更にクーラdへ
と送られ、所定の温度にまで冷却され同時に含有水分の
凝縮除去が行なわれる。
次いで、この冷却されたガスはコンプレッサeによって
加圧され、炉の底部に形成された冷却ガス供給口f、炉
の下部を取り巻く還元ガス供給ヘッダg及び改質炉りへ
とそれぞれ送られる。
しかしながら、この従来設備には以下の如き問題があっ
た。
■ 改質炉用燃料ガスの温度はできる限り高温であるこ
とが望ましいが、改質炉りへ送られる炉からの排ガスは
クーラdによって冷却されてしまったものであるから、
温度が低く、このため改質炉りにおける燃焼効率が悪い
2 炉aの排気口すから排出される高温排ガスを直接に
改質炉りへ送れば、改質炉の燃焼効率は改善されると考
えられるが、炉の排ガス中には還元ガス中の水素と製鉄
原料中の酸素原子とが化合した結果中じた多量の水分が
含まれており、従って炉からの高温排ガスを改質炉へ直
接に送った場合含有水分が多いためガス自体の温度は高
くても燃焼効率は改善されない。
また、以上の如く炉からの排ガス中には多量の水分が含
まれているため、送給管路内において多量の水滴が生ず
ることが予測され、管路内が閉塞される虞れもある。
3 昨今、この種製鉄設備に対する引合注文が中東諸国
から盛んに行なわれ、これらの国においては水の元単位
が著しく高いのであるが、前述の従来設備においてはベ
ンチュリースクラバ、クーラ等における水の消費量が多
く、このため中東諸国における運転においてはランニン
グコストが必然的に高くなってしまう。
そこで、本発明者は従来の製鉄設備における以上の如き
問題点に鑑み、これらを有効に解決するために本発明を
創案するに至ったものである。
従って、本発明の目的とするところは、改質炉から得ら
れる水素を含んだ還元ガスを用いて製鉄原料を還元し、
且つ炉内からの排気ガスを冷却ガスや改質炉の燃料とし
て使用するようにしたシャフト炉式製鉄設備において、
排気ガスの冷却に要する水の量を可及的に低減させると
ともに、改質炉へできる限り高温且つ含有水分の少ない
ガスを燃料として供給することができる方法を提供する
ものである。
以下に、本発明方法を添付図面に従って詳細に説明する
図面は本発明方法を説明するだめのもので、第2図は本
発明方法を実施するための製鉄設備の一例を示す系統図
、第3図は同梱の例を示す系統図である。
シャフト炉式製鉄法においてシャフト炉内へ吹き込まれ
た還元ガスは炉内に満たされた製鉄原料間の隙間を通っ
て炉内を上昇しつつ最終的に頂部から排気され、その間
に還元ガス中の含有水分は徐々に増加する。
即ち、炉内へ吹き込まれたばかりの還元ガスは未だ還元
反応には充分寄与していないから還元ガス中の水素原子
は殆んど水素の形で存在するが、炉内を上昇する間に還
元反応が進行すると還元ガス中の水素原子は製鉄原料に
含まれる酸素原子と化合して水とがり還元ガス中の水分
含有量が増加するのである。
従って、炉内に吹込まれた還元ガスの一部を未だ充分に
還元反応に寄与していない時点で炉外へと抜き出せば、
高温且つ水分含有量の少ない排ガスを得ることができ、
このように水分含有量の少ないガスであればサイクロン
等のような乾式除塵装置が使用できるからガスの温度を
大幅に低下させることなく除塵処理を行々うことができ
、これによシ改質炉へ高温且つ水分含有量が少なく、し
かも清浄なガスを燃料ガスとして供給することが可能と
なるのである。
一方、炉内において充分に還元反応に寄与した還元ガス
については、従来通りの方法でベンチュリースクラバや
クーラ等を用いて除塵、冷却後冷却ガスとして炉の下部
へ供給するなどすればよい。
本発明方法においてベンチュリースクラバ及びクーラへ
送られる排ガスの量は当初炉内へ吹込まれた還元ガスか
ら改質炉の燃料ガスとして炉外へ抜き出されたものを減
じたものに相当するため、当然その量は従来設備におけ
るそれよりも大幅に少なく、従ってベンチュリースクラ
バ及びクーラにおける水の消費量は従来設備に比べて大
幅に節減されることとなるのである。
次に、本発明方法を実施するための設備の一例を第2図
に従って説明する。
第2図において、1はシャフト炉であシ、シャフト炉1
はその底部を漏斗状に形成された竪型筒状の炉体2を有
し、この炉体2の下端には切出口3が形成されておシ、
この切出口3の直下にはコンベア4が配置されている。
また、炉体2の下部には炉体の周囲を取シ巻くリングヘ
ッダ5が支持されておシ、とのリングヘッダ5は炉体側
面に形成された図示しない還元ガス吹込ロヘ連通するよ
うになされている。
一方、炉体2内の上部は炉体中央部を取囲む如く炉体頂
部から垂下突設された隔壁6によって区画され、予備還
元室7が形成されている。
この予備還元室7の頂部には主排気口8が形成されてお
シ、またこの予備還元室7内にはその頂部を貫通して原
料投入管9,9が適宜長さ垂直に挿入されている。
これらの原料投入管9゜9は多数の管体を上下に摺動自
在に嵌挿するなどによりそれぞれ伸縮自在に構成されて
おり、それぞれその上端には原料投入ホッパ10が配置
されている。
また、前記隔壁6と炉体上部側壁2aとの間の空間の上
部には副排気口11が形成されている。
主排気口8は管路12を介してベンチュリースクラバ1
3へと連結されておシ、更にベンチュリースクラバ13
は管路14を介してクーラ15へと連結されている。
尚、16はクーラ15の給水管である。
クーラ15は管路17を介してコンプレッサ18へと連
結されており、コンプレッサ18の出口側は2本の管路
19,20へ分岐して冷却ガス吹込口21及びリングヘ
ッダ5へと連結されている。
一方、副排気口11は管路22を介してサイクロン23
へと連結されており、またサイクロン23は管路24を
介して改質炉25の燃料供給口26.26.26へと連
結されている。
また、改質炉25の還元ガス排出口27は管路28を介
してリングへラダ5へと連結されている。
また、前記副排気口11とサイクロン23との間の管路
22には流量調整弁29が介設されている。
次に、以上の構成よりなる本発明設備の作用を系統的に
説明する。
原料供給ホッパ10内へ満たされた製鉄原料Wは原料投
入管9,9を通って降下し、その下端に取付けられた分
配器9a、9aの周側面に案内されつつ炉体2内へと投
入され、炉体2内に徐々に堆積する。
更に、原料投入を継続すると炉内原料レベルは隔壁6の
下端位置を越え、予備還元室7内に堆積していき原料投
入管9の下端位置まで達することとなる。
この状態において、リングへラダ5から還元ガスを炉内
へ吹込むと、吹込まれた還元ガスは炉体2内に満された
原料間の隙間を通って上方へ向けて流れる。
ここで、流量調整弁29の開度を適宜調整すると、炉体
2内を上方へ向けて流れる還元ガスは予備還元室7内へ
浸入して主排気口8から炉外へ排気されるものと、予備
還元室7を迂回して副排気口11から炉外へ排出される
ものとに分かれる。
即ち、流量調整弁29の開度を増加させると、副排気口
11へ向う流れが増加し、逆に流量調整弁29の開度を
減少させると主排気口8へ向う流れが増加するのである
ここで、主排気口8へ向う還元ガス中の水分含有量と副
排気口11へ向う還元ガス中のそれとを比べると、主排
気口8へ向う還元ガスは副排気口11へ向う還元ガスに
比較して厚さdだけ原料堆積層30内を余分に通過せね
ばならないから、還元反応の進行によって水分含有量も
多くなり、逆に副排気口11より排気されるガス中の水
分含有量は少なくなる。
そこで、隔壁6の垂れ下げ長さを適当に定めれば、副排
気口11からは水分含有量が少なく且つ温度の高い(6
00°C程度)の排ガスを得ることができる。
また、その流量比としては流量調整弁29の調整により
副排気口11からは40係、主排気口8からは60係程
度を排気することが好ましい。
次いで、副排気口11からの排ガスはサイクロン23へ
送られて乾式除塵が行なわれ、サイクロン23を出た約
200℃程度の排ガスが改質炉25の燃料ガス供給口2
6へと送られるのである。
一方、主排気口8からの排ガスはベンチュリースクラバ
13、クーラ15を経て防塵、冷却が行なわれ、更にコ
ンプレッサ18によって加圧されて冷却ガス吹込口21
及びリングへラダ5へと送られるものである。
ここで、ベンチュリースクラバ13及びクーラ15へと
送られる排ガス量を前述の如く炉内へ吹込まれた還元ガ
ス全量の60%とすれば、当然ベンチュリースクラバ1
3及びクーラ15において消費される水量も、ガス全量
をベンチュリースクラバ13及びクーラ15に通過させ
る従来方法に比較して60優に低減させることができる
第3図は、本発明方法を実施するだめの設備の他の一例
を示すもので、この設備の特徴はシャフト炉1の上部構
造にあり、他の構成は第2図の設備と全く同様である。
従って、第2図に示す構成と同一の部分については同符
号を付して説明を省略する。
第3図に示す如く、シャフト炉1の炉体2め上部には、
炉体中心部を取囲む如くその頂部より隔壁6が垂下突設
されて予備還元室7が区画されている。
予備還元室7の頂部には副排気口31が形成され、この
副排気口31は管路32を介してサイクロン23へと連
結されている。
一方、隔壁6と炉体上部側壁2aとの間の空間Sにはそ
の頂部を貫通させて原料投入管9,9が適宜長さ挿入さ
れており、これらの原料投入管9,9は距離りの範囲で
伸縮自在に構成されている。
原料投入管9゜9の上端には原料供給ホッパ10が設け
られている。
また、上記空間Sの上部には主排気口33が形成されて
いる。
次に、以上の構成よりなる製鉄設備の作用を簡単に説明
する。
原料投入管9,9を介して炉体2内に製鉄原料Wを投入
すると、投入された原料Wは炉体2の底部から順次堆積
しつつ最終的に、原料投入管9の下端位置まで達する。
ここにおいて、原料投入管9.9を適宜昇降動させると
、隔壁6の下端から原料投入管9,9の下端までの距離
を変化させつつここに堆積される原料層34の厚さdを
変化させることができ、これにより炉内還元ガスを流量
調整弁等を用いることなく主排気口33と副排気口31
とに適宜分配しつつ、炉内還元ガスを排気することが可
能となり、還元ガス中の含有水分によって流量調整弁が
故障するなどの問題が未然に防止される。
ここに、副排気口31から排気される還元ガス中の水分
含有量は、原料層34の存在により主排気口33から排
気される還元ガス中の水分含有量よりも当然少なくなり
、従ってサイクロンを経て改質炉25へ送ることが可能
となるのである。
尚、以上の例においては炉内において還元反応に寄与し
た還元ガスを、その寄与した程度に基づいて2つの分量
に分ける手段として、シャフト炉の頂部に隔壁によって
予閣元室を区画したが、炉体内から還元反応に寄与した
程度の小なるガスを抜き取る手段は以上に限定されるも
のではなく、例えば炉体側壁の中腹に排気管を挿入して
還元ガスの一部を抜くなどの手段でもよいことは勿論で
あり、要するに炉内から含有水分の大小異なる還元ガス
を別個に排気させるものであればよい。
以上で明らかなように、本発明方法によれば改質炉から
得られる水素を含んだ還元ガスを用いて製鉄原料を還元
し、且つ炉内からの排気ガスを冷却ガスや改質炉の燃料
として使用するようにしたシャフト炉式製鉄設備におい
て、排気ガスの冷却に要する水の使用量を可及的に低減
させることができるとともに、改質炉へできる限り高温
且つ含有水分の少ないガスを燃料として送給することが
可能となる。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明を説明するためのもので、第1図は従来の
シャフト炉式製鉄設備の一例を示す系統図、第2図は本
発明方法を実施するだめの製鉄設備の一例を示す系統図
、第3図は同地の例を示す系統図である。 尚、図面中1はシャフト炉、25は改質炉、Wは製鉄原
料である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 製鉄原料の装入されたシャフト炉内に、改質炉から
    得られる水素を含んだ還元ガスを導入して、上記製鉄原
    料を還元するようにしたシャフト炉式製鉄法において、
    上記還元反応に寄与した還元ガスをその寄与した程度に
    基づいて二つの分量に分けるとともにこれらを別個に炉
    外へ排気し、これらの中で還元反応に寄与した程度の犬
    なるガスについては湿式除塵後冷却ガスや還元ガスとし
    て再使用するとともに、還元反応に寄与した程度の小な
    るガスについては乾式除塵後上記改質炉の燃料として使
    用することを特徴とするシャフト炉式製鉄法における排
    ガスの再利用方法。
JP53011078A 1978-02-03 1978-02-03 シヤフト炉式製鉄法における排ガスの再利用方法 Expired JPS5934762B2 (ja)

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JPH03129377U (ja) * 1990-04-10 1991-12-26
JPH04144514A (ja) * 1990-10-05 1992-05-19 Koichi Shimizu 衣服類収容吊袋

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