JPS6199613A - 直接還元炉のガス再循環装置 - Google Patents

直接還元炉のガス再循環装置

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JPS6199613A
JPS6199613A JP59220381A JP22038184A JPS6199613A JP S6199613 A JPS6199613 A JP S6199613A JP 59220381 A JP59220381 A JP 59220381A JP 22038184 A JP22038184 A JP 22038184A JP S6199613 A JPS6199613 A JP S6199613A
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JP
Japan
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gas
furnace
exhaust gas
reduction
waste gas
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Pending
Application number
JP59220381A
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English (en)
Inventor
Kentaro Shibamura
芝村 謙太郎
Kiyoshi Uenoyama
清 上野山
Akira Kamimura
彰 上村
Wataru Shiromizu
渡 白水
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Nippon Steel Plant Designing Corp
Original Assignee
Nittetsu Plant Designing Corp
Nippon Steel Corp
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21BMANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B13/00Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
    • C21B13/02Making spongy iron or liquid steel, by direct processes in shaft furnaces
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21BMANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B2100/00Handling of exhaust gases produced during the manufacture of iron or steel
    • C21B2100/20Increasing the gas reduction potential of recycled exhaust gases
    • C21B2100/22Increasing the gas reduction potential of recycled exhaust gases by reforming
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
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    • C21B2100/00Handling of exhaust gases produced during the manufacture of iron or steel
    • C21B2100/40Gas purification of exhaust gases to be recirculated or used in other metallurgical processes
    • C21B2100/44Removing particles, e.g. by scrubbing, dedusting
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21BMANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B2100/00Handling of exhaust gases produced during the manufacture of iron or steel
    • C21B2100/60Process control or energy utilisation in the manufacture of iron or steel
    • C21B2100/64Controlling the physical properties of the gas, e.g. pressure or temperature
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
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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】 (産業上の利用分野j 本発明は、酸化鉄を直接還元して固体の盆属鉄、すなわ
ち海綿鉄を作る一般的分野のうちで、特に上記酸化鉄を
還元するための還元ガスの発生・利用を計る装fK関す
る。
(従来の技術〕 本分野に関する従来技術として、特許Ht4nlasz
aa号には、第3図に示す如く還元反応炉lがらの排ガ
ス中の還元成分を再度酸化鉄の還元に利用するために、
該排ガスを冷却・除鳳・除湿した後、外部からの還元ガ
スと合流し、岑用の再加熱器504にて鼻加熱して前記
還元反応炉に供佑する技術が開示されている。また同特
許には、還元反応炉内の、主として酸化鉄の還元t−お
こなう1次還元帝501と、X[K蓋属化された海綿鉄
を冷却する冷却帯5030間に2次還元帯502を設け
、実質上・不活性な熱いガスをこの2次還元帯番て流通
させて・炭化第二鉄を減らすと同時に高度に戴属化され
た海綿鉄を得る技術が開示されている。
この方法は、還元反応炉排ガスを脱炭酸することなく再
循環するすぐれた方法でるるが〜いくりかり欠点を有す
る。七の主なものは、還元反応炉御ガスと還元ガス混合
物の専用再加熱器504、および2送還元ガス循環用の
専用再加熱器511が必要でめること、リフオーマー9
”9からの改質ガスと瀘元反応デ牌ガスとをそcL)ま
ま混合して再加熱しても・還元反応デにおいて酸化鉄を
充分還元できる能力′ft持つ組成とならないために、
リフオーマー炉からの改質ガスを1いったん冷却・除朧
・除譲(至)506で冷却して水分を跳動除去し九健、
藺紀排ガスと混合せねはならないと等がめげられる0 ま7t1従米技4Nの他O方法として、特許第9固0フ
号には、第4−に示す如く、還元反応SP上からの排ガ
スリ少なくとt−鄭管ガス状畿化水素2トと混合し・販
混合物tリフオーマー炉9の中O間接B’JK、?1l
lF1%gtLrcmllJ。30KmL?!j 7i
−i yグし、鉱元ガスりおおむね全St生凧し1原遺
元ガスを前記還元反応炉に供給する技術が開示されてい
る。
この方法は、還元反応炉排ガスを再利用するのに、専用
再加熱器を必要としないすぐれた方法であるが、この方
法もいくつかの欠点を有する。その主なものは、原料酸
化鉄鉱石や、ガス状炭化水素に伴つ°C系に入ってくる
硫黄が、前記還元反応fi#ガス中に流出するので、リ
フオーマ−炉の触媒に対して悪影響を与え、したがって
原料鉱石中の硫黄分等が−足り制限を受けること、ガス
状炭化水素を改質する改質剤が、主として炭酸ガスとな
るため・水蒸気改質KIiRべて改質ガス中のCO/H
1が大きくなり、従って還元反応炉における還元常にお
いて、Fe5Cか過剰に生成しやすいこと、リフオーマ
−rには改質剤として有効な炭酸ガスの他に、−ば化炭
素、水素も同伴されるのでり7オ一マー炉Q通ガス量が
多くなシ、したがってり7オーマー炉の設備費、設備寸
法が大きくなること等があげられる。
(発明が解決しようとする問題点) 本発明は、従来方法のこのよう逓欠点を無くすべくなさ
れたものである。すなわち、本発明は、還元反応炉排ガ
スと還元ガス混合物の専用再加熱たト2名還元ガス循環
用専用再加熱器をいづれも必要とせず、またリフオーマ
−炉からの改質ガスをいったん冷却する工程なしで、高
い還元能力を持つ還元ガスを作ろうとするものであシ、
さらに還元反応炉に装入される原料酸化鉄鉱石中の硫黄
分についてU制限をなくし・かつ・第3図、第4図に示
す従来方法によるよりも、lFe5Cの生成の制御が容
易かつ確実におこなえるようくしようとするものでめる
。リフオーマ−炉の同一容量におシする比較では、本発
明は、第4図に示す従来方法Klべて設備費、寸法を大
幅に削減し得るものでめる0 (問題点を解決するため0手段) 本発明は姐元反応炉に装入した酸化鉄を主として一酸化
炭素と水素からなる還元ガスで直接還元し、還元反応炉
からの排ガスの大部分を再循環系で再生して使用する還
元鉄製造装置において・上記還元反応炉排ガスの一部を
リフオーマ−炉の燃料ガスとして利用し、その燃焼排ガ
ス中の炭酸ガスを該リフオーマー炉の改質剤として利用
する如くシ、かつ上記還元反応炉排ガスの残りの全部も
しくは一部を前記リフオーマ−炉内に設けた熱回収器に
よシ加熱せしめる如くなし友ことを!#徴とする直接還
元炉のガス再循環装置でめる。
(実施例) 第1図に本開明の実り例を示す。1はぼ化鉄を雀属鉄に
還元する製型還元反応炉を総体的に示す・酸化鉄の塊鉱
、ペレット、若しくは粉鉄は装入装置を経て、還元反応
炉IK装入され、還元帯において入口管32より還元反
応f1に供給される熱還元ガスと還元反応して葦嬌化さ
れた海is鉄を生成し・排出チャンバよシ排出される。
還元反応炉の炉頂近くで取シだべされた排ガスは、冷却
器2で直接水噴霧による冷却・除重・除湿がおこなわれ
る。ここでは、常温近くまで冷却され、還元反応炉にリ
サイクルするガス中の水分を除去することによって還元
能力を保持するとともK、改質炉で燃料として利用する
さいのカロリーアンプと燃焼の安定性をはかる。冷却・
除h・除湿された排ガスの相当量は、リフオーマ−炉内
に設置した熱回収器29t−通って再加熱された後、再
び還元反応−にリサイクルされる。後述する如く本発明
は、本質的に炭酸ガス改質と水蒸気改質を併用している
ため、従来の水蒸気改質法に比較して、リフオーマ−炉
で水蒸気発生のために消費される熱電が小さくなるため
、従来のように還元反応炉排ガスのリサイクル専用再加
熱器を設置する必要がない、さらに従来の水蒸気改質法
では、改質ガス中の水分製置が尚く、そのまま前記排ガ
スのりサイクル流れと混合したりでは、酸化鉄を充分還
元できる組成とならないために、いったん水墳霧冷却に
より水分の大部分を除去して還元能を高めてから、前記
排ガスのリサイクル成れと合流させる必要があったが、
本装置によれば、炭酸ガス改質を加味しているので、水
蒸気カーボ/比を水蒸気改質に2けるそれよりも小さく
することができ、したがって改質ガス中υH,0,00
2の1llfを充分小さくすることができる。従って、
該改質カスt−前記排ガスQリサイクル匹れと合流させ
る以前に冷却・除湿・除湿する必要がない。前記還元反
応炉の排ガスの相当量は、前述のとおり、最終的に還元
反応炉にリサイクルされるが、少くとも一部は別に〜リ
フオーマーf9の燃料として利用されると同時に、燃焼
によシ生成された炭酸ガスと、還元反応炉排ガス中に最
初から存在していた炭酸ガスQ一部が、ガス状炭化水垢
の改質剤として利用される。
本発明では、燃焼排ガスはまず空気予熱器11で燃焼空
気の予熱に使われた後、さらに炭酸ガス予熱器12でさ
らに炭酸ガスの予熱に使われた後、冷却器13で直接水
噴霧によって冷却・除湿・除湿がおこなわれる。さらに
公知の酸性ガス除去装置14で、燃焼排ガス中の炭はガ
スのみを抽出し、該炭酸ガスを炭酸ガス予熱器12.炭
酸ガス再加熱器23で熱回収したあと、ガス状炭化水素
源25からのガス状炭化水素、水蒸気発生源26からの
水蒸気と混合されて、間接的に加熱された触媒管30に
入りす7オーミ/グされて−ば化炭素と水垢を主成分と
する還元ガスtw成する。次に該還元ガスは管31’j
経て冷却・除湿することなく管5〃・らの循環する還元
反応炉排カスと合流して還元反応炉lに吹込まれる。こ
こで、バイパス弁15およびバイパス管16はスタート
アップ及びシャットダウン時に使用するものである。
本装置では、ば性ガス除去装&に公知の・炭酸ガス0み
に徴収できるプロセスを採用することによって、還元反
応炉排ガス中に含まれている硫黄化合物を系外に出し・
炭酸ガスのみをリサイクルさせることができる。したが
って原料酸化鉄鉱石中の硫黄の許容値は大幅に緩和され
る利点を有する。
本発明のさらに重要な利点は、グ■記のとおり、ガス状
炭化水素の改質剤として前記炭酸ガス抽出装置からの、
実質的に純炭酸ガスを用いているので、第4図に示す従
来の方法におけるような、水素、−酸化炭素等が含まれ
ておらず、したがってリフオーマ−rの設4a責、設備
寸法を大幅に削減することができる。
本装置のさらに別の利点は、本MYは炭酸ガス改質に水
蒸気改質が加味されているので、還元ガス中の水分が、
阪化鉄の還元能力をそこなわない範囲で充分含まれてい
るので、還元帯下部でGO発生を抑制するようにtl用
し、し九がって炭化第二鉄の過剰の生成が抑制される利
点を有しておシ、したがって第3図に示される従来方法
における二次還元ガス循環用専用再加熱器は不要である
ことである。また、本装置のさらに別の利点は系のスタ
ートアップ、シャットダウン時に1外部より不活性ガス
を供給する必要がないことである。すなわち、本発明で
は前記の如く、リフオーマ−炉からの燃焼排ガスの何利
用循環路を有しているため該循環路ば性ガス除去装置の
バイパス管16.管24を利用することにより外部より
不活性ガスを供給することなくスタートアップ、シャッ
トダウンをおこなうCとができる。その操作手順を以下
に説明する。
還元反応デにば化鉄鉱石を装入した後、リフオーマー炉
9に、カス状炭化水嵩源25よりのカスr      
      7′イヒ′1′累を升33 t” Ij@
n 1 /’ −f 8 K供給11リフオーマ−炉を
改質温度まで昇温する。このさい燃焼排ガスは、全量管
21f通って排気スタック35より放出され、また・弁
34は全閉されている。
次K、リフオーマ−炉の昇温か完了したならは・燃舅排
ガスを、10,13,181経て11124よp系内に
導入し、還元反応炉排ガス循環圧縮4!l!3を起動し
てリフオーマ−炉と還元反応炉のガス儂塊を開始すると
ともK、カス抜き弁7を開いて系内の空気を抜く、系内
の空気がすべて燃焼排ガスにmgHlれたら、ガス抜き
弁7t−閉じるとともに弁341kIIII挺升33を
閉じ、ガス状炭化水翼、水蒸気を導入して正常運転に後
打する。第2−は第1図の技術にめってば性ガス除去d
i[14およびバイパス弁15.バイパス管16がなく
、さらに第1図におけるリフオーマ−炉への燃焼上気フ
ロワー28の代りに#II戚素供給源128を有するよ
うな実施例を示す0すなわち、憾黄分の少ない場合、空
気分喝装電等が設置されていてNA酸素が容易に利用で
きる場合は、あらた&)tlllf性ガス除去装置を設
置する必要はない。
(発明の効果ン 本発明は還元反応炉排ガスと還元ガス混合物の専用再加
熱器、二次還元ガス循環用専用再加熱器が不要となる。
ま九、リフオーマ−rからの改質ガスを、いったん冷却
する工程なしで、高い還元能力を持つ還元ガスを作るこ
とができるOさらに還元反応炉に装入される原料ば化鉄
鉱石中の一黄分に′:v−r′Cの制限が緩和される。
従来の方法によるよりも?θ3Cの生成の制御が容易か
つ確実におこなえる。同−容皿におけるリフオーマ−炉
の比較では、本発明は従来の第4図において使用される
ものに較べ、設備費、設備寸法を大幅に削減できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の設備の概略図とフローを示す70−シ
ート、系2図は、本発明の別の形態の設備の概略図と7
0−シート、第3図は、直接還元炉のガス再循環装置に
おいて従来の方法の一形態を示すフローシート、第4図
は、直接還元炉のガス再循環装置における従来の方法の
場らに別O一形態を示すフローシートである。 1・ ・・・・・還元反応r 2.506・・・・冷却・除塵・除湿器8・・・・・・
バーナー 9 ・・・・・リフオーマーr lO・・ ・・・燃焼排ガス出口管 11・・・・・空気予熱器 12・・ ・・・炭酸ガス予Fl!%器13・・・ ・
・冷却器 14・・・・・ば性ガス除去製置 15・・・・・バイパス弁 16・・・・・バイパス管 18・パ・・・炭ばカスvII環圧縮機21・・ ・ 
・ ・排ガス富 23・・・・・縦はガス丹児熱器 24・・・・・炭酸ガス戻シ管 25・・・・・ガス状炭化水素源 26・・・・・水蒸気発生源 28・・・ ・・燃焼空気ブロワ− 29・・・ ・・熱回収器 30・・・ ・・触媒管 31・・・・・改質ガス導管 32・・・・・入口管 33.3番・ ・ ・ ・弁 35・・−・・排気スタック 501・・・・・1次遺元帯 502・・−・・2送還元帯 503・・・・・冷却帯 504・・ ・・ 還元混合ガス専用貴加熱器511・
・・・・2次還元ガス専用丹加熱器第3図 第4図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 還元反応炉に装入した酸化鉄を主として一酸化炭素と水
    素からなる還元ガスで直接還元し、還元反応炉からの排
    ガスの大部分を再循環系で再生して使用する還元鉄製造
    装置において、上記還元反応炉排ガスの一部をリフオー
    マー炉の燃料ガスとして利用し、その燃焼排ガス中の炭
    酸ガスを該リフオーマー炉の改質剤として利用する如く
    し、かつ、上記還元反応炉排ガスの残りの全部もしくは
    一部を前記リフオーマー炉内に設けた熱回収器により加
    熱せしめる如くなしたことを特徴とする直接還元炉のガ
    ス再循環装置。
JP59220381A 1984-10-22 1984-10-22 直接還元炉のガス再循環装置 Pending JPS6199613A (ja)

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Cited By (3)

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