JPS62250110A - スクラツプ溶解方法および装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、電気炉に代替するため、電力番で代る安価な
エネルギー源として石炭等の炭素質物質を利用するスク
ランプ溶解プロセスの改良に関する。

（従来の技術） スクラップ溶解に炭素源を利用する従来技術としては、
特公昭５９−４４５６５の方法がある。この方法では、
リアクター内に上部に空間を残して収容した溶鉄中にス
クラップおよび炭素質物質材料を装入し溶鉄中に酸素ガ
スを吹込んで、溶湯を攪拌するとともに炭素質材料を主
としてＣＯ４で酸化し、またリアクター内の溶鉄湯面上
の上記空間にも酸素ガスを吹込んで、上記ＣＯガスをＣ
Ｏｔで酸化し、酸化により発生した熱で装入スクラップ
を溶解し、高温の排ガスを装入するスクラップの予熱に
利用している。

（発明が解決しようとする問題点） 石炭を利用するスクラップ溶解法においては、そのエネ
ルギー効率を高めるためにはＣＯの２次燃焼を行わせる
ポストコンパッションは必須である。すなわち、スクラ
ップ１トンを溶解するのに必要な石炭の量で比較すると
、ポストコンパッションを行なわない場合は純酸素で５
５ｔｓのポストコンパッションを行なった場合の約４．
５倍にも達する。しかしながら、ＣＯのポストコンパッ
ションにより発生した熱の約１０〜２０％は排ガスに移
行するため、前記の純酸素によるポストコンパッション
率を３５％とシタ場合、スクラップ溶解炉から出る排ガ
スの温度は１７００’Ｃ以上にも達し、前記従来技術に
おいてはこの極めて高温の排ガスが直ちにスクラップ予
熱部に導入されるため、スクラップの部分溶着が起シま
たスクラップ装入機器類に悪影響が及ぶ等の問題がるる
。また前記従来技術ではりアクタ−上部にスクラップ予
熱槽を設けているため、スクラップ形状に制約があり、
スクラップのサイジングを必要とする等の問題がある。

本発明は、従来技術の前記問題点を解決し、予熱中のス
クラップの部分溶着によるトラブルを皆無とし、エネル
ギー回収効率が良く系外放出ガスの発生を極力少くした
自己完結形に近いスクラップ溶解プロセスを提供するこ
とを目的とする。

（問題点を解決するための手段、作用）前記目的は、本
発明のスクラップ溶解方法により、溶解炉に予熱された
スクラップを装入し炉内底部から炭素質および酸素含有
ガスを吹込んで行なわせる１次燃焼熱および炉内上部に
酸素含有ガスを吹込んで行なわせる２次燃焼熱の一部に
よりスクラップを溶解する方法において、２次燃焼の酸
素含有ガス源として２次燃焼排ガスが交替的に通過しそ
の保有熱量により蓄熱される゛蓄熱室を交替的に通過し
て予熱される高温予熱空気を使用し、蓄熱室を通過した
排ガスは排熱ボイラーを通過させて６００〜９５０℃の
温度まで冷却したのちスクラップ予熱槽を通過させてス
クラップを予熱し、さらに他の排熱ボイラーを通過させ
て残余の排ガス顕熱を回収するようにすることにより達
成される。

第１図は本発明方法の実施に直接使用する装置を示すス
クラップ溶解プロセスフローで、このフローに即して本
発明方法を具体的に説明する。

スクラップ溶解炉＜１）には予熱されたスクラップが装
入され溶解される。溶解の熱量は炉内底部から吹込まれ
る粉体吹込ステーション（２）からの微粉炭等の炭素源
および底吹ガスパルプステーション（３）からの酸素含
有ガスによる１次燃焼熱および１次燃焼により発生した
主としてＣＯからなるガスと炉内上部に鉄浴表面に向け
て吹付ける酸素含有ガスとによる２次燃焼、すなわちポ
ストコンパッションの熱の一部が利用される。

本発明では、ポストコンパッションのタメの酸素含有ガ
スとして、純酸素を用いず、特に高温予熱空気を使用す
る。この高温予熱空気は、２次空気送風機（４）からの
空気が排ガス切替弁１５）の切替により一対の蓄熱室（
６Ａ）　（６Ｂ）の一方、例えば（６Ａ）を通り１００
０℃以上の温度に予熱され、また理論燃焼空気量の１．
３〜１．７倍の量で供給される。

第２図は横軸のポストコンパッション率（ＦＯＲ）（彌
と縦軸の石炭消費量原単位（＆９／Ｔスクラップ）との
関係および他の縦軸の排出ガス温度（匂との関係を示す
。

ポストコンパッションは溶解炉（１）の鉄浴から発生し
たＣＯおよびＩＩ　を吹付ガス中の酸素により次の燃焼
反応を起させ、 ｃｏ　＋＋ｏ、＝　ｃｏ、＋　６乙６５６　　ｋｃａ／
　／　ｍｏ／Ｈ，＋　＋Ｏ，＝　Ｈ，Ｏ＋　５７．７９
８　ｋｃａ／　／　ｍｏ！この熱量の一部が浴に伝わり
スクラップ溶解に利用するもので、ポストコンパッショ
ン率η（彌は次式の溶解炉出口ガスの酸化度で定義され
る。

η（＠＝−−」狙しニル免−−Ｘ１００Ｃｏ　＋　ＯＯ
ｘ　＋ＩＩｓ　＋　Ｈａ　Ｏ第２図から知られるように
、ポストコンパッションを行うことによシ石炭消費量の
削減効果は極めて大きい。しかしながらポストコンパッ
ションによる反応熱のうち８０〜９０％は鉄浴に伝わる
が残りの１０〜２０チは排ガスに伝わるため、ポストコ
ンパッションの酸素源として純酸素を使用した場合、溶
解炉の排ガス温度は、第２図の曲線（ｂ）に示すように
、ポストコンパッション率の増加とともに直線的に上昇
し、ポストコンパッション率３５％では１７３０℃に達
Ｌ、Ｃタラップ予熱時にスクラップ溶着等の熱的トラブ
ルを招く。本発明のようにこの酸素源として１０００℃
以上、例えば１２００’ｃの高温予熱空気を使用した場
合、Ｎ、の冷却効果により、第２図の曲線ｆａ）に示す
ように、排ガス温度は低下し、この温度は過剰空気によ
りさらに低下させることができ、しかもこの場合でも石
炭消費量は純Ｍ素の場合とほぼ同等に保つことが可能で
ある。

第５図は横軸の高温予熱空気の温度と縦軸の石炭消費量
との関係を示す。第３図から知られるように、空気予熱
温度の低下に伴い石炭消費Ｊ＃Ｌｉ１ｔ増大する。従っ
てボストコンパッション用空気は充分に予熱されること
が望ましく、１０００で以上の高温に予熱するために蓄
熱室を使用する。この予熱温度が１０００℃より低いと
石炭原単位が増大し蓄熱室を設ける意味がなくなる。ま
たポストコンパッション用空気の量は、温度負荷を軽減
する意味で理論燃焼空気量の１．６倍以上は必要であり
、かつ全体のエネルギーバランスから１．７倍以下とす
る。１．７倍より大きいと熱損失が大きくなり過ぎる。

溶解炉から排出される２次燃焼排ガスは、排ガス切替弁
（５）によって交替的に切替えられる他方の蓄熱室（６
Ｂ）に通され、その保有熱量の一部を蓄熱材に与えて蓄
熱しつつ自身は冷却される。

排ガスの保有熱量は、ポストコンパッション率によって
も大きく変化するが、　予熱空気による４５％ポストコ
ンパッションの場合でも２４５Ｍｃａ／／’ｆ’の顕熱
および５５０　Ｍｃａ／／Ｔの潜熱を有しており、溶解
炉排ガスは過剰空気により充分に燃焼させたのち蓄熱室
に蓄熱してボストコンパッション用空気の１０００’Ｃ
以上の温度への予熱に利用する。

そして排ガス経路においては、蓄熱室を通過後に排熱ボ
イラー（７）を通過式せ、一部蒸気回収しつつ６００〜
９５０でまで温度を低下式せ、次いでの温度はスクラッ
プ部分溶着トラブルを防止する一方、充分な予熱効果を
得るための適正温度範囲である。スクラップ予熱装置（
８）を出た排ガスは、さらに他の排熱ボイラー（９）を
通４させ、主としてガス顕熱を回収しプロセス全体のエ
ネルギー効率を最も高く保つ。その後排ガスはバックフ
ィルター〇〇、排風機Ｏυを通り煙突（６）から放出さ
れる。

（実施例） 第１図に示すプロセスフローによる本発明方法の実施例
の操業原単位を第１表に示し、プロセス接続部のガス組
成をに２表に示す。

第１表操業実施原単位 ポストコンパッション率　：４５　％ スクラップ予熱温度：６００℃ 空気予熱温度：　１２００℃ 溶解後組成二０３％、８０．０４％、Ｐ　Ｏ，０２％、
１５００’ｃ 第２表　各部ガス組成等 （発明の名称） 本発明によると、ポストコンパッション用酸素源として
高温予熱空気を利用することによシスクラップ溶解炉排
ガス温度の過上昇を防止し、したことにより、スクラッ
プ部分溶着トラブル。

スクラップ切出し装置等の熱的トラブルが皆無となった
。また溶解炉発生ガスのエネルギーを効率よく回収する
ことが可能でるり、放出ガスの発生を極力少くした殆ん
ど自己完結形のプロセスを達成できた。前記プロセスメ
リットおよびポストコンパンジョン用の純酸素の高温予
熱空気への置換によシ大きなコスト低減が得られた０

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のスクラップ溶解方法の実施に直接使用
する装置の１例を示すプロセスフロー図、第２図は横軸
の溶解炉のポストコンパッション率とに１ａｌＩの石炭
消費量および排出ガス温度との関係を示す図、第５図は
横軸の高温予熱空気の温度と縦軸の石炭消費量との関係
を示す図である。 （１）・・スクラップ溶解炉、（２）・・粒体吸込ス弁
、（６Ａ）（６Ｂ）・・蓄熱室、（７）・・排熱ボイラ
ー（８）・・スクラップ予熱装置、（９）−・排熱ボイ
ラー、叫Φ・バッグフィルター、α］）１１・排風機、
（２）・・煙突、（ａｔ　（ｂ）・・曲線。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）溶解炉に予熱されたスクラップを装入し、炉内底
   部から炭素質および酸素含有ガスを吹込んで行なわせる
   １次燃焼熱および炉内上部に酸素含有ガスを吹込んで行
   なわせる２次燃焼熱の一部によりスクラップを溶解する
   方法において、２次燃焼の酸素含有ガスとして２次燃焼
   排ガスが交替的に通過しその保有熱量により蓄熱される
   蓄熱室を交替的に通過して予熱される高温予熱空気を使
   用し、蓄熱室を通過した排ガスは排熱ボイラーを通過さ
   せて６００〜９５０℃の温度まで冷却したのちスクラッ
   プ予熱槽を通過させてスクラップを予熱し、さらに他の
   排熱ボイラーを通過させて残余の排ガス顕熱を回収する
   ようにしたことを特徴とするスクラップ溶解方法。
2. （２）２次燃焼の酸素源とする高温予熱空気量を理論燃
   焼空気量の１．３〜１．７倍とする特許請求の範囲第１
   項記載のスクラップ溶解方法。
3. （３）２次燃焼の酸素源とする高温予熱空気の温度を１
   ０００℃以上とする特許請求の範囲第１項記載のスクラ
   ップ溶解方法。
4. （４）吹込炭素質を熱エネルギー源として利用するスク
   ラップ溶解炉に対し、その２次燃焼用空気および２次燃
   焼により発生した高温排ガスを交替的に切替えて通過さ
   せる蓄熱室を設け、蓄熱室の切替弁つづく排ガス経路に
   排熱ボイラー、スクラップ予熱装置および他の排熱ボイ
   ラーを順次接続したことを特徴とするスクラップ溶解装
   置。