JPS601362B2 - 転炉排ガスの熱エネルギ−回収方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は酸素転炉の未燃焼排ガスのもつ熱エネルギーの
回収方法に関するものであり、その目的は吹鎌中に発生
する排ガスの顕熱を回収ガスの化学エネルギーに有効に
転換して回収する方法を提供することにある。

酸素転炉において○２吹銭により鋼を精錬するときに発
生するＣＯを多量に含んだガスを未燃焼のま）回収し有
効利用する方法は、燃焼させて緋熱ボイラーの熱源とし
て利用する方式などと比べて多くの利点を有するため広
く採用されてきている。しかし未燃焼のま）回収する方
法の場合は、発生排ガスの持つ多量の顕熱はほとんど回
収利用されていないのが現状である。しかも未燃焼回収
法といえども、炉口部からの侵入空気による部分燃焼は
ほとんど避けられずガスの温度上昇という形になってし
まい、やはり利用されないで損失となっている。これら
の顕熱を有効に利用する試みとして、鰹道を兼ねたガス
冷却Ｃ岬ｎ＋ｍＣ０２こ靴Ｃ０十も２・・・・・・・・
・ｍ器の冷却水をボイラー給水に利用したり、さらに積
極的に緋熱ボイラーとすることなどが行なわれたりして
いるが、設備が大がかりになることや、ダスト含有量が
多く設備トラブルの発生が避けられず、さらに基本的に
は、熱源が吹鎌の周期と一致して間歌的なものである欠
点を有するため採用しにくい。本発明者は、禾燃焼のま
＞回収する方法の持つ多くの利点を残したま）発生ガス
の頭熱を有効回収する方法を研究した結果吸熱化学反応
の生成物には、反応に必要な熱量が化学エネルギー（燃
焼熱）の形で転換蓄積されることに着目し以下に示す方
法の開発に成功したものである。

その要旨は、酸素転炉の吹鏡中に発生する排ガスを未燃
焼のま）回収する方法において、吹銭中の排ガス回収系
路に炭化水素系ガスを吹込み、排ガス顕熱により排ガス
と前記炭化水素系ガスの反応を行なわせ生成ガスの回収
を行なうことを特徴とする転炉排ガスの熱エネルギー回
収方法である。酸素転炉から吹錬中に発生する排ガスは
、炉□からの侵入空気で一部酸化（燃焼）されて二酸化
炭素を含む高温の排ガスとなる。

而して一般に炭化水素と二酸化炭素との反応は次式で表
わされる平衡反応である。

この平衡反応は温度が高くなるほど右に進み６００〜７
００ｑｏ以上ではほとんどＣ○、比になることが知られ
ている。

また、この反応は右へ進む時に吸熱仮応であるのでＣｍ
Ｈｎ＋ｍＣ。

２＝狐Ｃ。

十壱日２−△Ｑ・・・・・‐．‐．【２１とも表わせる
が熱化学の法則によりこの吸収熱△Ｑは反応生成物の鱗
膝熱の形で蓄積される。これが本発明の基本とする原理
であり、以下、本発明の方法をさらに詳しく実施例によ
って説明する。第１図に本発明の方法の一実施例の概念
図を示す。転炉１内の綾銑３に、ランス２を通して酸素
を吹き込むと、溶銑３内の不要元素は酸化されて精錬が
進む。溶銑中のＣはほとんどが、ＣＯの形で、一部はＣ
０２の形となって炉頂部より排出される。この時のガス
の温度は１２５０ｏｏ程度である。炉頂部は、スカート
と呼ばれる昇降機構を有するフード４で外気の侵入を遮
断されているが、僅かな侵入空気はあるので、ＣＯの一
部は燃焼してさらに高温の排ガス７となって鰹道部５へ
と導かれている。燃焼率は１０〜２０％位で、排ガス温
度は１５００〜１６００ｑ０になる。この排ガスの成分
の一例は次の第１表のとおりである。第１表 この時の排ガス流量は約９００００Ｎで／日であった。

計算よりこの時の燃焼率は１２％であることがわかる。
さて、本発明の方法では、この高温の排ガス７に対して
、適当な量の炭化水素系ガス、こ）ではＬＮＧを煙道５
の入口附近に設けた吹込み部６より吹込む。排ガス７中
の二酸化炭素と吹込みＬＮＧの炭化水素とが、前記ｍ、
【２）式で代表される反応をして、排ガスの熱を奪って
低温の改質排ガス７′となる。改質排ガス７′は、１次
集塵器８およびこれに続く集塵器で、除塵・冷却されて
回収機構を経て図示していないガスホルダ−に蓄えられ
る。吹込みＬＮＧの量は、流量調節弁９によって調節さ
れる。この流量調節弁９は、ガスサンプラー１２、ガス
分析計１３によって測った排ガス７′の成分と吹込みＬ
ＮＧの流量および排ガス流量信号１６などから、吹込流
量函数演算器１５で演算した結果を調節器１４に送り流
量計１０、発信器１１の信号と比較して調節される。本
実施例により生成されたガスの平均的な成分の一例を次
の第２表に示す。

第２表 この時の排ガス流量は約１１００００Ｎめ／日であった
。

また、１次集塵器８の入口のガスの温度は約７５０００
となっていた。ちなみにＬＮＧ吹込をしない時のこの部
分の温度は１０００ｑ○程度である。またＬＮＧの吹込
みは着火してから６分の後、６分間行なって７６側めを
吹込んだ。次に回収効果の点であるが、吹込みをしない
時との比較は、変動要因が多いため単純には出来ないが
、前述の例で６分間吹込んだ結果ガス量の増加は２００
０Ｎあとなり、発熱量で４００ＫｃａｌノＮが程度のエ
ネルギー増加が出来た。

而して吹込みＬＮＧの成分は、第３表の通りで発熱量は
１０５４０Ｋｃａｌ／Ｎ〆であり、回収熱エネルギーは
８１５６０皿Ｋｃａｌとなる。

第３表 このように、本発明の方法を採用することによって得ら
れる効果は、まず第１に回収エネルギー量が多くなるこ
と、第２に回収ガスのカロリーが高くなること、第３に
排ガスの温度が下がることによって煙道冷却器の整備性
が向上するなど多くのものがある。

本実施例ではＬＮＧの吹込みを煙道入口としたが、炉頂
とスカート４の間から吹込んでも良い。

また、反応速度をより促進するために触媒を使用するこ
とは、特に排ガス温度の低いところでは有効である。吹
込む炭化水素系ガスとしては、特に制限はないが、Ｃ／
日の値が大きいものでは、遊離炭素が発生しやすいので
、その意味からＬＮＧなどが適していると言える。もち
ろん液体燃料を炉外で予めガス化したものであっても差
し支えない。ＬＮＧの吹き込みの開始時点は、上述の実
施例では、着火後６分としたが「安全性の面からはもっ
と早い時点、具体的には排ガス回収系統中に酸素がなく
なった時点から可能であり、転炉の特性によって若干の
差はあるが、着火後１分前後に生成される不活性ガス（
Ｃ０２十Ｎ２）の掃気によってダクト内が掃気された直
後から可能ということになる。

もちろん本発明の方法は、ガス回収をしている期間のみ
に限って行なうべきであり、ガス回収が上述の掃気より
遅れる時は、ガス回収開始時が吹込み開始時となる。ま
た、非常停止あるし、は吹鏡末期に生成される不活性ガ
スの掃気が藤害されないように、ＩＤＦＡＮのトリップ
や停電あるいは酸素停止時には直ちに吹込みを遮断する
ことが必要で、第１図の１７はこの遮断弁を示している
。上述の実施例では、炉口での燃焼がかなりうまく制御
されているケースのものであるが燃焼率を実施例のよう
に１２％程度とすることは、必ずしも簡単ではない。し
かし、本発明の方法によれば燃焼率の制御をそれほど厳
密に行なわずとも良くすなわち一度燃焼してＣ０２にな
ったものを再び可燃ガスとすることが出来るので、炉内
圧制御などの操業が一層やりやすくなるという利点を有
している。前記実施例では炭化水素系ガスとしてＬＮＧ
（液化天然ガス）を用いたが、この他に天然ガスや常温
で液状をなす炭化水素物質たとえば原油、燃料油、重油
、各種の残留油などを周知手段でガス化したものを採用
することができる。

而して経済的、技術的な点からＬＮＧは使用が容易で利
点が多い。このように本発明の効果は、従来十分に活用
されていなかった熱エネルギーの回収が出来るだけでな
く、回収ガスのカロリーアップが出来、さらにガス回収
系の整備性を高め過剰燃焼をさげるための複雑な工夫な
どを不要にできるなどその工業的効果は大きいものがあ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法の実施例にかかる概略ブロック線
図である。 １・・・・・・転炉、２・・・・・・ランス、３・・・
・・・溶鉄、４・・・・・・フード、５…・・・煙道、
６・・・・・・吹込み部、７・・・・・・排ガス、７′
……改質排ガス、８……１次集塵器、９・・・・・・流
量調節弁、１０・・・・・・流量計、１１・・・・・・
発信器、１２・・・・・・ガスサンプラー、１３・・・
・・・ガス分析計、１４・・・…調節計、１５・・・・
・・吹込流量函数演算器、１７…・・・遮断弁。 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 酸素転炉の吹錬中に発生する排ガスを未燃焼のまゝ
   回収する方法において、吹錬中の排ガス回収系路に炭化
   水素系ガスを吹込み、排ガス顕熱により排ガスと前記炭
   化水素系ガスの反応を行なわせ生成ガスの回収を行なう
   ことを特徴とする転炉排ガスの熱エネルギー回収方法。