404983 五、發明説明（1 ) 發明之背景 1.發明之領域 本發明係W於一種廢料熔化方法，特別鼷於一種可使用 廢科作為鐵源來製造熔融嫌並獲得具有高度利用價值之高 卡廢氣作為燃料氣體之廢料熔化方法。 2 .有關技藝之說明 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部中央標準局負工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4· ) -4 - 修正頁 ^04983 A7 B7_ 五、發明説明（2 ) 料熔化方法（TETSU TO HAGANE Vol. 79,No. 2， 139-146 頁）。將用作鐵源之廢料及鼓風逋焦炭裝入轚嫿中*而其 燃燒伐將普通溫度之富氧空氣及粉煤自風嘴部吹入爐內而 產生。廢料係由燃燒氣體之感懕热所熔化*廢料之熔似I藉 自豎井部注入空氣造成燃焼氣體之找燃燒所促進。 此外，另一種方法亦ΐΐ出作為裔料熔化方法（日本専利 公開1-195225號）。燃燒粉煤用之燃燒爐設在豎爐之外側 ，俾可在此燃燒爐内燒製大量粉煤。將所產生之燃燒氣體 導入其内装有廢料及焦庚之豎埔內，在導入時，供應含氧 氣體，造成燃燒氣體之錢燃燒，Κ藉燃燒氣體之感應熱來 熔化廢料。 以此等後出之廢料熔化方法可達到經濟的操作，因為粉 煤可用作一部份熱源及較便宜的鼓風爐焦炭可用作裝入爐 內之焦炭。 然而，上逑廢料熔化方法均屬在朝向根據低燃料比使能 量達最小化之技術當中。為此理由，進行一項操作，其中 燃料比被保持啉（燃料比：30 Okg/咐式Μ下）而含氧氣饈如 空氣被額外吹入一由粉煤之堍製所產生之燃燒氣體内，造 成其燃燒，俾可促進在低燃料比下料之熔化。換言之 ，此奪習用廢料熔化方法之目的為達成在低成本下藉使用 粉煤供燃料比之減少並作為一部份熱源來熔化廢料。因此 ，其不希望藉供應大量粉煤、从在高燃料比下進行操作及將 充分供應之粉煤活性轉仏成燃燒氣體而獲得大量廢氣（燃 料氣體）。其对後供操作條件及f：置供眯可能。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ' ~ -------------^------1T------4 < t** -*_ (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 404983 A7 B7 五、發明説明（3) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 又，雖然上述廢料熔化方法使用粉煤作為一部份熱源來 降低生產成本，1〖伐其在依照粉煤/焦炭比之供應量為低 於1(最高約0.9)。雖然燃料比被保持至低位準，却難Μ键升 言在焦炭對粉煤之比為栩當高之情況下可使成本降低達到 理想。 另外，在此等廢料熔化方法中，含氧氣體如全氣被額外 吹入粉煤之燃燒氣體中以造成燃燒，使得在低燃料比下 之操作成為可能。另外，由於空氣或富氧空氣被用於粉煤 之燒製及燃燒，所排出之廢氣必然含有大量氮氣，C02 等。因此，在此等習用廢料熔化方法中，欲自爐排放之廢 氣，即使具有一些利用價值作為燃料氣體，其並非一含有 大量熱之高卡氣體，其可用作燃料氣體供進行高效電力產 生或作為加熱爐之燃料氣體。 例如，雖然文|；C'(TETSU TO HAGAHE Vol. 79,N〇. 2， 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 139-146頁）說明二習用技藝之前者宣稱可得較熔鐵燫方法 更高卡之廢氣且此具有作為燃料氣體之利用價值，惟廢氣 之熱卡僅約為 2,000kcal/Hm3 (約 8,400KJ/Nm3 )。又，雖 然相同顯示為達實驗目的而不嘴進行二次燃燒下所實 施之試驗例之數據。惟即使在此情況下，由本發明人等所 嚐試之燃燒结果顯示廢氣之熱卡最高僅約為2,300kcal/Nm3 。通常，2,500kcal/Nm3或Μ上之高卡氣體被用作燃料氣 體供加熱爐用或供高效率電力之產生。因此，由習知技藝 所得之廢氣不適於加熱爐或高效率電力之產生，其僅為低 利用價值。另外*由於燃燒乃根據低燃料比來操作，所產 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ2.97公釐） 404983五、發明説明（4 ) A7 B7 生之廢氣量小，而由此Μ及廢氣之低卡二者結合之事實來 看，其可無法被視為可穩定地供應大量高品質燃料氣體之 技術。 另外，對於二習知技藝之後者（日本專利公開1-195225) ，其設備成本高，因為其需要一燃燒爐。供燃燒與熔化表 面分開之粉煤。又，其具有經濟上之問題，因為在藉由氣 體管將燃燒爐内所產生之高溫氣體引向豎爐之過程中會使 有些氣體之感應熱消失。 須知，雖已提出一種自風嘴吹製富氧熱空氣及粉煤之方 法（Klaus Scheiding: 22頁，”利用廢料、煤及氧之熱金 鼷製造”），此法需要使用在鼓風爐焦炭當中羼於相當大尺 寸之焦炭，因而導致較高生產成本之問題。另外，由於此 技藝類似於前述習知技藝，其目的並非為供應大量粉煤Μ 達成其轉化成燃燒氣體，因此其並不提供為使其可能達到 該目的之操作條件及手段。又，自進行含氮之熱空氣之吹 製之事實而言，該方法最不可能獲得高卡廢氣。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 如上所述，對於已提議之廢料熔化技術而言，由於其基 本上係針對根據燃料比之減少Κ使能量達最小化，因此其 廢氣之熱量小，其排放量亦小，因而其僅具有低利用價值 。又，雖燃粉煤被用作熱源之一部份，但因無法達成粉煤 之有效燃燒，因此粉煤對焦炭之比仍無法充分提高。因而 由於所使用之粉煤，使得成本之減低無法達到理想的程度。 發明之概述 7 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） 4049 焱 五、發明説明（5) 本發明之目的為提供一種 廢料熔化方法，其可藉充分 熔化廢料來製造熔融嫌，並製造大量具有高利用價值之高 卡廢务纟為燃料氣體，及就其高卡廢氣之利用價值而言’其可 較習知技藝更低製造成多卞進行操作。 為達到ItW的，本發明後供一種廢料熔化方法，包含之步 嫌為： 將廢料及焦炭裝入一具有風嘴構件之豎爐内； 將粉煤藉由粉煤注射構件及將氧氣藉由氧氣注射構件皆 注入翬爐内，粉煤注射構件係K設在風嘴構件之燃燒器之 徑向方向定位在其中心或附近，氧氣注射構件被定位在燃 燒器內之粉煤注射構件之外側，將粉煤及氧氣混合並將粉 煤燃燒Μ產生燃燒氣體；及 藉燃燒氣體之感應熱來熔化廢料以產生熔融鐵，及回收 燃燒氣體作為燃料氣體而不會實質上造成豎爐内之復燃燒。 附圖之簡單說明 圖1為一槪示_，例示一欲用於本發明廢料熔化方法之 豎爐結構之例之概念。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 圖2為一說明圖，例示一圖1豎爐風嘴部份之結構之例。 圖3為一說明圖，例示一圖2所示之燃燒器之粉煤PC冷却 02對燃燒器之徑向方向注射方式之例。 圈4為一說明圖，例示一圖2所燃燒器之粉煤PC及冷 却氧氣〇2對燃燒器之徑向方向吹送方式之例。 圖5為一說明圖，例示另一圖1豎爐風嘴部份之结構之例。 圖6為一說明圖，例示g —圖5所孓i燃燒器之粉煤PC及冷 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -« - 404983 A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、 發明説明 6 ) 却 氧 氣 〇 2 對 m Λ(、、》 燒 器 之 徑 向 方 向 吹 送 方 式 之 例 〇 圖 7為- -說明圖 例示另- -圖5所 示 之 燃 燒 器 之 粉 煤 PC及 冷 却 氧 氣 〇 2 對 m 燒 器 之 徑 向 方 向 吹 送 方 式 之 例 .〇 圖 8為- -說明圖 例示另_ -圖5所 示 之 燃 燒 器 之 粉 煤 PC及 冷 却 氧 氣 〇 Z 對 m Λ»、、、 燒 器 之 徑 向 方 向 吹 送 方 式 之 例 0 圖 9為習知系統風嘴部份之剖面圖 圖 10為 一 座 標 圖 顯 示 導 入 之 粉 煤 PC (k g / h ) 對 氧 氣 流 動 〇2 (N m 3 /h) 之 比 與 依 昭 本 發 明 之 爐 頂 氣 體 内 乾 灰 塵 之 濃 度 C之間之關係 ) 具 體 例 之 說 明 本 發 明 係 利 用 在 高 m /V'rt 料 比 根 據 大 量 粉 煤 之 注 射 之 高 粉 煤 比 操 作 下 之 下 列 (1)至（3) 項 完 成 〇 (1)氧氣係與粉煤- -起在風嘴部份自燃燒器注射 5 (2 )粉煤及氧氣係藉- 特殊方法注射 使其互相接觸而 超 過 風 嘴 混 合 藉 以 達 成 粉 煤 之 快 速 m 燒 0 (3)顯藉後燃燒並不容許自粉煤之燃燒造成之燃燒氣體。 因 此 依 眧 本 發 明 提 供 一 種 m 料 熔 化 方 法 用 作 鐵 源 之 m 料 將 焦 炭 導 入 豎 爐 内 及 將 粉 煤 及 氧 氣 白 提 供 在 風 嘴 部 份 之 燃 燒 器 導 入 爐 内 在 粉 煤 及 氧 氣 之 該 注 射 中 粉 煤 係 Μ 燃 燒 器 之 徑 向 方 向 i 其 中 心 或 附 近 注 射 氧 氣 商 其 周 圍 導 入 以 混 合 二 者 藉 Μ 快 速 燒 形 成 超 越 風 嘴 形 成 之 m At、、、 燒 壓 內 之 粉 煤 m 料 係 藉 該 m Λλ、、 燒 氣 體 之 感 隱 熱 來 熔 化 Κ 產 生 熔 融 爐 及 燃 燒 氣 體 被 收 集 為 燃 料 氣 體 而 不 會 造 成 其 顯 著 後 m n、、、 燒 0 在 本 發 明 之 廢 料 熔 化 方 法 中 氧 氣 可 白 m ΛΜΗ 燒 器 內 粉 煤 注 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS〉A4規格（210X297公釐） 9 4 4〇4983 a7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 B7 五、發明説明（ 7 ) 1 1 1 射 部 份 之 内 側 附 加 注 射 0因 此 在 該十1況 中 » 氣 氣 ht K 燃 1 1 I 燒 器 之 向 方 向 白 其 中， 近 注 射 ，粉煤 係 白 進 一 步注 1 | 请 I 氣 之 部 份 画 繞 之 其 周 圍 注射 〇 先 閲 1 1 在 本 發 明 中 鼓 風 爐 焦炭 可 被 用 作焦炭 Η 裝 入 豎 逋内 0 背 ir 1 另 外 在 針 對 大 量 粉 煤 之鼓 風 及 其效率 燃 燒 之 本 發明 中 之 注 棄 1 I 9 欲 白 燃 燒 器 注 射 之 粉 煤量 PC (k g /h )對氧 氣 流 動 〇 2 (Hm9 / 事 項 存 J I h )之 比 [PC/02)較好為0 .7kg /N B3 或K上< > % Μ 耒 1 裝 另 外 » 在 本 發 明 中 Μ燃 料 比 為 300kg/ 10 η熔融鐵或& % 1 ί 上 及 粉 煤 比 (k g / to η熔融娥） 對 焦 炭 比（U/噸 熔 融 截 )之軎 1 量 比 [粉煤比/ 焦 炭 比 ]為1 . 0或 上 較佳， 藉 Μ 廢 料 可挑裔效 - 1 I 地 熔 化 且 穩舍ί產Θ坆懕 變 成大 量 高 卡 觫氣之 可 能 ◊ - 1 j丁 | 在 Μ 環 練粉 煤 之 方 式 自燃 燒 器 注 射氧氣 中 氧 氣 可藉 由 1 Μ 環 粉 煤 注 射 部 之 周 邊設 置 之 氧 氣硌％部 注 射 或 氧氣 可 1 I 藉 由 多 個 在 缠 當 間 隔 下 画繞 粉 煤 注 射部配 置 之 氧 氣 注射 部 1 I 注 射 〇 另 外 粉 煤 在 m 燒器 内 之 注 射立置 可 稍 微 白 燃燒 器 之 中 心 偏 向 〇 主 要 的 是 ，粉 煤作Μ 燃燒器 之 徑 向 方 向自 其 1 ] 中 心 或 附 近 注 射 及 氧 氣％自 其 周 圍 注射。 1 I 另 外 又 在 白 粉 煤 注V 部 之 内 供額外 注 射 氧 氣 之方 法 1 1 1 中 粉 煤 可 藉 由 環 繞 氧氣 注 射 部 之周邊 設 置 之 粉 煤注 射 1 1 部 注 射 或 粉 煤 可 藉 由 多個 在 適 當 間隔下 圍 繞 氣 氣 注射 部 1 1 配 置 之 粉 煤 注 射 部 注 射 。自你_ 画 注射氧 氣 之 方 法 說吐 I 〇 另 外 在 氣 氣 自 該 粉 煤注 射 部 之 内側注倩 況 下 注射 氧 1 I 氣 之 位 置 亦 可 稍 微 自 燃 燒器 之 中 心 偏向。 1 1 須 知 9 本 發 明 不 排 除 除了 廢 料 Μ外i其他 鏺 源 及 /或進料 1 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2IOX297公釐） 404983 A7 B7 五、發明説明（8) 裝入爐內。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 為了在廣料之熔化時主動獲得高卡廢氣，Μ依照本發明 之廢料熔化方法作為前顯進行操作，其中燃料比被增加及 粉煤比對焦炭比$藉注射大量粉煤增加。為了有效燃燒已 大量注射入爐内之粉煤及減少廢氣内i低卡成份，氧氣作、與 粉煤一起在風嘴部自燃燒货;〗射。使用其特殊注射方法，使 粉煤及氧氣快速互相接觸以越過風嘴混合。因而，注射之 粉煤就在風嘴上快速燃燒，Μ有將其轉化成燃燒氣體。 另外，藉將燃燒氣體排入爐之外側而不會造成其技燃燒， 廢料之熔化及高卡廢氣之收集得Μ在低成本下完成。 現詳述本發明 將作為鐵源之廢料及焦炭自f埔之頂端裝入％爐内。普 通鼓風埔焦炭（通常具有粒子大小為20〜δΟιηιη)可被用作焦 炭。裝入爐内之焦炭具有保持填於爐內之廢料之功效並變 成一部份熔化廢料之熱源。然而，在本發明中，藉由風嘴 注射之粉煤作為熱源相對地更重要。 經濟部中央標準局員工消費合作社印繁 粉煤及氧氣（其可為冷却氧氣K東自設在風嘴之燃燒器注 射。這時由於粉煤後Μ圍繞其周邊之氧氣圍繞之方式注射 ，在粉煤與氧氣間之儍異接觸導致二者就在風嘴上方快速 混合而快速燃燒粉煤。因此，即使注射每單元量之氧氣大 量粉煤，粉煤被有效燃燒Κ轉化成燃燒氣體。換言之*即 使（PC/02)被增加至充分高位率，粉煤被有效轉化成燃燒 並排放至爐之外側之粉煤量作為粉％可控制成極低位今。 另一方面，在粉煤%利用習知吹氧管系統注射之情況下 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2丨OX297公釐） -11 - 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（9) (參照圖9)或在注射不但氧氣而且熱空氣及/或富氧空氣之 況下，由於無法確保在氧氣與粉煤間之充分接觸，粉煤 無法被有效地燃燒而無法達成大量吹送粉煤（高粉煤比）。 藉與氧氣一起注射之粉煤之快速燃燒;在溫度約2000 之 高溫燃燒壓就在風嘴上方形成，使廢料藉該熱熔化並取出 至燫之外側作為熔融鐵。@私煤之快速燃燒產生之還原燃燒 氣體藉由豎爐向上移動，同時利用其感應熱將廢料預熱並 自爐之上部排出作為廢氣。在本發明中，藉粉煤之燃燒所 產生之燃燒氣體彳^自埔排出而不會顯著造成其二次燃燒。 換言之，不像習知技藝，藉供應空氣或富氧空氣專豎爐之 燃燒氧體之ft燃燒並未進行。 在本發明中，欲藉由風嘴部注射供燃燒之氣體為氧氣， 如所述，每單元量之大量粉煤可有效地料化成燃燒氣 體。另外，如所述，燃燒氣體未受二次燃燒。因而，可得 高卡廢氣（2,700kcal/Nni3或Μ上），其在高百分比下包含 (：0及112 (即，包含極低百分比之C02，N2)。 在本發明中，由於粉煤可Μ有效方式燃燒，穩定操作成 為可能，即使位準為[PC/0z]ffi0.7kg/Nm3或Μ上（較佳為 1.0kg/Nm3或W上）亦然，大量供應之粉煤可有效燃燒Κ 得大量高卡廢氣。 在氧氣自粉煤注射部之外側額外注射，即，於一氧氣以 燃燒器之徑向方向自其中心或附近注射，粉煤自其周圍及 氧氣自其進一第周圍注射之糸铳内，由於粉煤係Μ氧氣夾 住之方式自其內、外側注射，一較佳接觸在粉煤與氧氣之 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） -----------1^.------、訂------k • * - % * (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁)
404983 五、發明説明（lo ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 間造成，可進一步增加粉煤之燃燒效率。為此理由，可進 一步減少自其頂端排至爐外側而不會燃燒成粉塵之粉煤之 量。 如所述，本發明預先提出一較習知方法增加之燃料比及 簧施大量注射之粉煤。基於真實操作之其目標範圍為燃料 比為300kg/噸或Μ上及粉煤比（kg/噸）對焦炭比（ks/噸）之 重量比[粉煤比/焦炭比]為1.0或以上。因此，熔融鐵可在 高效率下產生且如上述其可種定地供應大量高卡廢氣。另 外，雖然其上限係藉操作比、燃料成本及所需收集之氣體 平衡所決定，惟 燃料比為500kg /噸及[粉煤比/焦炭比] 約為2. 5被視為實際上限。 如所述，由於本發明預先提出一種在較需知方法高得多 之燃料比下進行之操作，雖然）其燃料成本較習知方法高， 另一方面，焦炭比之相對減少藉使用大量較焦炭便宜多之 粉煤而成為可能。此外，可大量產生具有高度利用價值之 高卡廢氣。因此，總而言之，其實施在較習知技藝更低生 產/操作成本下為可能。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 另外，Μ本發明之方式同時注射粉煤及氧氣亦可肋於產 率之固定及熔融金靨之品質。換言之，在假設一種僅焦炭 装入雔内作為熱源且僅氧氣藉由風嘴注射之情況下，氧氣 區係以深度方向長形之方式形成在風嘴上方•使流動在其 附近之熔融鐵容易被氧化。因此，鐵被移入熔渣内作為 FeO，Μ降低鐵之產率。另外，熔物成份内之懋浮氧化物造 成熔物品質之降低。相對照地，在本發明中•氧化區為逋 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Ad規格（210Χ 297公徒） -13 - 修正頁 經 樣 準 貝. 工 合 作 社 印 製 404983丨 .1 > 88. 4 .1雜卍 Λ7 R7 五、發明説明 MM 當 地 小 » 因 為 氧 氣 由 粉 煤 快 速 消 耗 0 為 此 理 由 9 上 述 熔 物 之 氧 化 不 成 問 題 0 此 外 特 別 在 CPC/Oz ]為0 .7kg/H m3 或 Μ 上 9 更 佳 為 1 . Ok g / Ν Π 3 或 以 上 可 有 利 獲 得 該 功 效 0 另 外 9 本 發 明 不 需 要 — 如 熔 鐵 爐 方 法 之 特 殊 薄 焦 炭 ， Μ 控 制 爐 内 之 溫 度 分 佈 9 因 為 廢 料 係 由 快 速 燃 燒 就 在 風 嘴 上 方 之 粉 煤 所 形 成 之 燃 燒 區 顒 利 熔 化 0 班 然、 本 發 明 之 方 法 需 要 焦 炭 在 熔 化 區 之 下 部 份 稱 為 循 環 區 之 燃 燒 區 Μ 保 持 装 填 之 廢 料 為 此 的 可 使 用 鼓 風 逋 焦 炎 〇 由 於 粉 煤 係 在 循 環 區 內 快 燃 m ηΤΰ >1 快 速 消 耗 氣 氣 還 原 氣 氛 在 爐 內 造 成 〇 因 此 熔 融 鐵 之 氧 化 被 有 效 控 制 使 熔 渣 内 之 Fe 0之悬極/」 Μ 造 成 較 高 產 率 〇 另 外 主 要 由 轉 化 成 粉 煤 之 燃 燒 氣 體 所 產 生 之 煤 灰 所 組 成 之 熔 渣 被 容 易 地 熔 化 並 在 爐 之 下 部 份 白 熔 融 鐵 分 黻 以 堆 積 在 其 上 部 份 〇 其 可 容 易 地 排 至 爐 之 外 側 且 不 畲 不 利 地 影 響 操 作 〇 - 須 知 在 本 發 明 之 方 法 中 f 除 了 藉 燃 焼 器 注 射 粉 煤 及 氧 氣 Μ 外 9 用 來 調 整 燃 燒 溫 度 (火焰溫度）之蒸氣 Λ 氮 氣 等 可 藉 由 相 同 燃 燒 器 適 當 地 注 射 作 為 冷 却 繭 0 而 * 為 了 不 妨 礙 在 粉 煤 與 氧 氣 間 之 接 觸 如 上 述 * 用 來 調 整 燃 燒 溫 度 之 該 流 體 較 好 自 配 置 瑁 鐃 粉 煤 注 射 部 之 氧 氣 注 射 部 之 外 側 位 置 供 懕 〇 在 本 發 明 中 9 欲 燃 燒 器 吹 送 之 可 實 行 最 高 純 度 之 氧 氣 較 佳 f 一 般 用 於 工 業 百 的之氧氣的鈍度高於99»!(通常 V — 般 可 得 之 工 業 氧 氣 之 純 度 約 為 9S .8¾〜99. 9» 而 白 煉 餓 廠之 氧氣廠所得之氧氣純度約為9S .5X) 0 此 位 準 即 為 理 想 之 纯 請 先 閲 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X297公# ) -14 - 修正頁 面 之 注 意 事 項 再 填 % 本 頁 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 404983_^_ 五、發明説明（12) 度。另外;考廉自本發明种之功效及優點，粉煤之燃堍效 率随著具有純之氧氣而惡化，因為藉由風嘴吹送 之粉煤與氧氣間之充分接觸無法被確保。另外，廢氣內之 低卡氣體成份亦會增加而後難逹到本發明之目的。因此， 在本發明中/欲藉由風嘴注射之氧氣為具有純度為95JJ或以 上之氣氣。 另外，粉煤之顆粒大小雖不受特殊限制，例如，含有80 技伙上具有粒子大小為74w ^或以下之粉煤較適合。 實施例 靨1例示本發明廢料熔化方法所用之嘴爐結構例之概念 。設在%爐10頂部之原料裝填裝置16被構成為，逋之内部 可藉閉合裝置18自外側空氣隔離，因而可完全收集高溫爐 氣體。 圆2例示%爐10風嘴部12之結構之例（剖面圖）。燃燒器 13設在風嘴部12。粉煤PC係Μ燃燒器13之彳t向方向自中心 或中κ/i附近注射，而冷却氧氣02係自其周圍注射，使二者 會快速混合，因而粉煤在形成在風嘴卞端上之燃堍區内玟 速燃燒«此時，燃燒區14及循瓖區15被形成，如風 嘴12太端之附近所示。另外，例如，用來調整燃燒溫度之 蒸氣或氮氣作為冷却劑自燃燒器13注射入風嘴上方之部 份加。 圏3及4例示K燃燒器直徑之方向注射粉煤PC及冷却氧氣 02之方式。圖3顯示自環繞粉煤注射部”a”周邊之氧氣注射 部"b”注射冷却氧氣〇2之例。此外，圖4顯示冷却氧氣〇2作 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 15 !| — — ^1 I^II — — — ^ I'w • . --- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
88. =〇4ϋ8ό 五、發明説明（13 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 自多個在逋笛間隔下圍嬈粉煤注射部”a"配置之氧氣注射 部”b”注射之例。須知，圖3及4之” c"為供調整燃燒溢度之 冷却劑之注射部。 圈5顯示在一種氧氣額外自粉煤注射部之内«注射之方 法中風嘴部12之结構之例（剖面圖）。隨著設在Μ嘴部12之 燃燒器13，在此情況，冷却氣氣02係以其徑向方向自中心 或中心之附近注射*而粉煤PC係自再由注射冷却氧氣02之 部份圍繞之其周園注射。換言之，粉煤PC係K冷却氧氣〇2 自其外側及内側夾住之方式注射，藉Μ快速混合粉煤PC與 冷却氧氣02，使粉煤在形成在風嘴末端上之燃燒區14内快 速燃燒K熔化廢料。以此方式，由於粉煤PC與冷却氧氣〇z 間之接觸變得更佳，具有粉煤之燃燒效率進一步改良之優 點。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 圖6至8例示粉煤PC及冷却氧氣〇2以燃鴆器之徑向方向注 射之方式，如囫5所示。黼6顕示一例，其中，以燃焼器之 -徑阎方向在中心或中心附近之氧氣注射部"b”之周邊係由 注射粉煤PC之粉煤注射部” a"圍鐃，粉煤pc再由注射冷却 氧氣02之氧氣注射部”b”所環鐃。此外，麵7顯示一例，其 中，以燃燒器之徑向方向在中心或中心附近之氧氣注射部 ”b”之周邊係由注射粉煤PC之粉煤注射部” a"所圃繞，而冷 却氧氣02係自多個在適當間隔下鐃粉煤注射部"a ”配置之 氧氣注射部注射。此外，圖8顧示一例，其中粉煤PC係自 多個在缠當間隔下鐃以燃燒器徑向方向中心或中心附近之 氧氣注射部” b"配置之粉煤注射部"a”注射，而冷却氧氣Oz 則自多俚在遒當間隔下鐃粉煤注射部” a ”配置之氧氣注射 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公兹） -16 -
修正I 404983 A7 B7 五、發明説明（14) 部” b ”注射。 實施例1 一具有圖2所示结構之風嘴部之廢料熔化實驗爐（爐體積 :2.5m3 ，生產能力：10噸/日）被用作圖1之爐體，一具 有圖5所示结構之風嘴部之廢料熔化實驗爐（爐體積：2.5 ，生產能力：10噸/日）被用作圖1之爐體，使廢料藉改 變依照本發明之[PC/02]而熔化Μ產生熔融鐵。在本發明 中，在普通溫度下之氧氣（冷却氧氣）與粉煤一起自燃燒器 13注射，及氮氣與蒸氣作為冷却劑注射Μ調整火焰溫度（ 在風嘴前方之燃燒溫度）至2,00010。 另外，作為比較方法，一具有圖9所示風嘴部之實驗爐 被用作圖1之爐體，Μ藉改變[PC/0z]來熔化廢料Μ產生熔 融鐵。圖9顯示一系統，其中粉煤係基於習知熔鐵爐方法 藉由吹氧管20注射入一富氧氣之熱空氣。使用8001下之 熱空氣而[PC/02]i'i藉調整氧氣富集之量及粉煤富集之量 而改變。 須知，在此實施例中，一具有表1(其中75¾具有粒子大 小為74wm或Μ下）所示工業分析值之粉煤被用來注射*而 鼓風爐焦炭被用作焦# 。 表1 VM FC 灰 33.3¾ 59.3¾ 7.4¾ 參照本發明方法及比較法注射之限度，爐氣體中之粉f 被規則地收集Μ测定粉）|中C之濃度（¾)。其結果被示於圖 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） _ 1 7 _ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝_ 訂 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 404983 B7 五、發明説明（丨5) 10 〇 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 圖10顯示在導入之粉煤量PC(kg/小時）對氧氣流動02(Nm3 /小時）之比[PC/02]與乾粉在爐頂內之灑度間之闞係。 在比較方法中，當[PC/02]2值超過0.7kg/Nm3時，燫粉 1¾之C濃度會快速增加。此顯示一項事實，當[PC/02]在該 範圃内0，粉煤不會就在風嘴上方充分燃燒，並Μ其末燃 燒狀態自爐頂排放，即，吹送之粉煤並未完全用作燃料。 另一方面，在本發明之方法（1)内，乾爐氣體之C濃度被 保持低至[PC/02]在1.4kg/Nm3之附近，因而可知，即使 大量注射粉煤時丨其在爐内有效燃燒並轉化成燃燒氣體。另 外，在依照圖5系統之本發明方法中，可知粉煤甚至更有 效地燃燒。須知。[PC/02]以化學計量方式具有一上限實 質為 1.4kg/Nm3 ，乾爐之 C 湄度在[PC/02]Sl.4kg/Nm3 之 附近會實然增加之事實並不顯示本發明之限度。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 由本實施例可明白，依照本發明*由於藉由風嘴部注射 之粉煤及氣氧係在風嘴上方味速混合，使粉煤會快速燃燒 ，即使[PC/02]在充分高位準下，亦可有效燃燒粉煤K轉 化成燃燒氣體。另可證實本發明之方法亦不畲造成任何廢 料之熔化及熔融鐵之生產方面之問題。 實施例2 分別使用與實胞例1相同之具有圖2所示之風嘴部之實驗 爐及具有圖9所示之風嘴部之實驗爐來熔化廢料K產生熔 融鐵。使用類似於實施例i较煤及焦炭。另外，在此實施例 中，將後燃燒用之空氣導入爐内Μ造成燃燒氣體在若干 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） I ·, 〇 _ 404983 at B7 五、發明説明（衫） 比較例内之後燃燒。各實施例之生產條件及其结果被示於 表2及3。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 另外，當參照表2及3時，須知下列術語； ”所有焦炭”意指裝填焦炭而不用粉煤之注射。” P C I ”意 指粉煤注射及裝填焦炭。在6至11之情況，藉由風嘴之”氧 氣”係Μ富空氣之氧氣量來提供。”蒸氣”及”水”各用來調 整燃燒溫度。 在表2及3中，情況2至4為本發明之例，其餘皆為比較例 。另外，除了情況1Μ外之所有操作例中，實施粉煤藉由 風嘴部之注射。清況1至4及8至11係使用具有圍2所示之風 嘴部之實驗爐之例，而情況5至7係使用具有圖9所示之風 嘴部（粉煤藉吹氧管系統之注射）之實驗爐之例。在各情況 中，火焰（在風嘴末端之溫度）被保持恒定在2 , 2 0 0 °C。 在此實施例中，在任何情況下操作本身皆不會造成問題。 情況1為一操作例，其中未注射粉煤（自風嘴僅注射氧氣 )，使熱源完全由焦炭所提供（粉煤比=〇);另一方面，情 況2,3及4為自燃燒器注射粉煤及氧氣之操作例，其中粉煤 比係Μ情況2 , 3，4之順序增加。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 在未實驗粉煤注射之情況1中，由於循環區内之氧化區 被擴大之事實》熔渣内FeO會增加，造成熔融鐵之低品質 及低產率。此外，由於情況1之熱源完全由焦炭所提供， 生產成本必燃會高。 在情況2中，當實施粉煤之注射時，由於[PC/0z]低，熔 渣之FeO高，但不如情況I高。另外，在此操作例中，[粉 狀焦炭比]/ [焦炭比]約為〇 . 3 5，焦炭比相對高而造成生 19 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 404983 a? B7 五、發明説明（17) 產成本之問題。 相對戌忧，在情況3及4，其為本發明之較佳例，熔渣之 FeO低而造成熔融鐵之優異品質及產率。另外，在G況3及 4中，粉煤之燃燒被$效實施，儘管注射超過#.炭比之大量 粉煤之事實，可得大量高卡廢氣為2,700kcal/Nm3或W上。 情況5為一操作例，其中習用吹製風嘴（參照圖9)被使用 K吹送粉煤及氧氣。由於粉煤(、燒效率低，無法達成較 [PC/02]。為此理由，需要大量與粉煤相闞之焦炭Μ造成 高生產成本。另外，在風嘴上方粉煤與氧氣之間之接觸並 未充分確保，熔渣之FeO高而造成均私鐵之低品質及低產率。 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 情況6為一操作例，其中習用注射風嘴（f %圖9 )被使用Μ 吹送富氧空氣及粉煤。在此操作例中，除了使用習用類型 注射風嘴Κ外，由於富氧空氣被用作注射氣體，無法確保 在氧氣與粉煤間之充分接觸。為此理由，燃燒效率甚至低 於情況5者。因此*由於焦炭比必須被增加，生產成本較 高。另外，'^於使用富氧空氣（66%02)，廢氣之卡亦氐（低 於2 , 5 0 O kca 1 / N m 3 )。另外，如所述，由於無法充分確保在 氧氣與粉煤間之接觸，熔渣之FeO高而造成熔融鐵以包品質 及低產率。 情況7為操作例，其中習知吹製風嘴（參照圖9)被使用Μ 注射富氧空氣及粉煤，而二次燃燒用之空氣被導入%部內 。在此操作例中，雖然燃料比可被低，粉煤之燃燒效 率低，與情況6之理由類似。由於焦炭比高，生產成本高 。另外，由於使用富氧空氣（66»；02)及將粉煤之燃燒所產 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐) _ 〇Λ _ A7 B7 404983 五、發明説明（18) 生之燃燒氣體受f|燃燒，燃燒氣體之卡極低（低於 l,800kca丨/ Nm3 )。另外，由於氧氣與粉煤間之接觸未充 分確保，與情況6類似，熔渣內之FeO高而導致熔融鐵之低 品質及低產率。 情況8為一操作例，其中使用對應於本發明方法之風嘴 注射系統，而富氧空氣彳t自粉煤之周圍注射。在此操作例 中，由於富氧空氣被用作注射氣體，無法確保氧氣與空氣 間之充分接觸。因此，粉煤之燃燒效率低。因而，由於佟 炭比必須被增加*導致高生產成本。另外，由於使用富氧 空氣（69ϋ!02)，燋燒氣體之卡亦低（低於2,400kcal/Nm3 ) 。另外，由於使用富氧考奮而無法確氣與粉煤間之充分接 觸，熔渣之FeO較情況3及4更高而造成熔融雜之低品質1¾%¾ 率〇 情況彳為一操作例，其中使用對應於本發明方法之風嘴注 射糸統及富氧空氣作自粉煤之周圍)主射而二次燃燒用之空 氣被導人%部内。在此操忤例中，雖然燃料比可作成低於 情況8者，惟粉煤之燃燒效率低，理由與情況8類似。由於 焦炭比如此高，生產成本高。此外，由於使用富氧t氣 (623!02)及將粉煤燃燒所產生之燃燒氣體受復燃燒，燃燒 氣體之卡極低（低於l,800kcal/Nm3 )。另外，由於無法類 似於情況8般確保氧氣與粉煤間之充分接觸，熔渣之FeO高 於情況3及4而導致熔融鐵之較低品質及產率。 情況10及11為低燃料比下之操作例。情況10為一操作例 ，其中使用對應於本發明方法之風嘴注射系統，富氧空氣 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 9 ·,~: ———-.^^1 - - Λ Hr ILI>^ n ^^1 d (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
、1T 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 404983 五、發明説明（19) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 自粉煤之周圍吹送。在此操作例中，由於富氧空氣被用 作注射氣體，無法確保氧氣與空氣間之充分接觸。為此理 由，粉煤纟炫'.燒效率低。因此，由於焦炭比必須增加，導致 高生產成本。另外，由於使用富氧空氣（63ίΚ0ζ)，燃燒氣 體之卡亦低（低於2,300kcal/Nm3 )。此外，由於此為一在 低燃料比下之操作丨廢氣之量亦小。另外，由於使用富氧空 氣而無法確保氧氣與粉煤間之充分接觸，熔渣之FeO高於 情況3及4而専致熔融鐵之較低品質及產率。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 情況11為一操作例，其中使用對應於本發明方法之風嘴 注射系統，富氧空氣彳i自粉煤之周圍吹送，並將燃燒用 之空氣専入豎部内。在此操作例中，雖然燃料比可作成低 於情況10者，惟粉煤之燃燒效率低，理由與情況10類似。 由於焦炭比如此高*生產成本高。此外，由於使用富氧空 氣（63!C02)及將粉煤燃燒所產生之燃燒氣體受it燃燒，燃 燒氣體之卡極低（低於1,80 Ojcca Ι/Nm3 )。另外，由於此為 一充取燃料比下之操作7廢氣之量亦小。此外，由於無法類似 於情況10般確保氧氣與粉煤間之充分接觸，熔渣之FeO高 於情況3及4而導致熔融鐵龟☆質及產率。 由上述實施例可知，為了藉有效地熔化/%料及基於高燃 料比及高粉煤比在操作下藉 獲得大量之高卡廢氣來完成 低成本操作，需要配合所有本發明方法之條件：（1)氧氣 與粉煤一起在風嘴部自燃燒器注射；（2)粉煤之快速燃燒 係藉一 殊方法注射粉煤及氧氣，使二者互相快速接觸就 在風嘴上方混令而完成；及（3 )顯著找燃燒不容許彳\燃燒， 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ~ r 88. 4. 14 Λ74049&3 ___—-——五、發明·~·~~」 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 其 由 於 粉 煤 之 燃 m 而 發 生 0 如 所 述 * 依 照 本 發 明 不 但 可 藉 熔 化 廢 科 有 效 地 產 生 一 熔 锇 而 且 可 得 大 量 具 有 高 利 用 價 值 之 高 卡 廢 氣 作 為 燃 科 氣 髖 0 另 外 9 藉 粒 化 普 通 煤 所 得 之 便 宜 粉 煤 可 用 作 主 要 熱 源 由 於 C p C / 〇 2 ]可作成較高， >大量粉煤可藉小量氧氣被轉化 成 燃 焼 氣 艘 〇 本 發 明 可 利 用 簡 犟 設 施 來 完 成 〇 熔 融 鐵 之 製 造 及 使 用 廢 料 及 粉 煤 之 高 卡 燃 m 氣 髓 作 為 原 料 之 製 造 可 在 低 成 本 下 完 成 0 特 別 考 盧 粉 煤 比 可 被 作 成 較 高 及 大 量 具 有 高 利 用 價 值 之 高 卡 廢 氣 可 製 成 之 事 賁 具 有 優 點 為 其 實 施 可 在 較 習 知 技 m 更 低 生 產 /操作成本下完成< > [ 元 件 编 號 之 說 明 ] a 粉 煤 注 射 部 b 氧 氣 注 射 部 b ' 氧 氣 注 射 部 10 豎 埔 12 風 嘴 13 燃 焼 器 14 燃 焼 區 15 循 環 區 16 原 料 裝 *真 装 置 18 閉 合 裝 置 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210Χ297公楚） -23 - 修正頁 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 404983 五、發明説明（21) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 表2 實例後 物1 fm 2 3 ‘|例4 5 項目 祈有焦炭 PCI PCI PCI PCI 負荷及粉煤 焦炭比 （kg/t) 540 334 194 106 298 粉煤比 （kg/t) — 120 207 262 155 轉化器熔渣比（kg/t) 120 120 120 120 121 矽石比 （kg/t) — — 4 7 6 石灰石比 （kg/t) 20 3 _ — — 風嘴 mm (Hm3 /t) 293 241 208 188 221 空氣 (Nm3 /t) — — — — 蒸氣 (kj /t) 171 98 48 17 73 水 （卜j /t) — — — — — 火陷溫度 (V) 2200 2200 2200 2200 2200 PC/02 (kg/Nffl3 ) — 0.50 1.00 1.40 0.70 賴燒空氣 ) 無 無 無 無 無 爐頂 頂氣體溫度 CC) 250 250 250 250 250 廢氣 （Nm3 /t) 1046 840 712 635 734 廢矣成份 CO (%) 76.7 74.5 72.1 70.1 75.5 COzCK) 0.3 0.1 一 — — Hz (%) 22,5 22,9 23.3 23.5 21.8 H2 (¾) 0.5 2.5 4.6 6.4 2.7 廢氣之熱卡 （kcal/Νπι3 ) 2890 2837 2775 2721 2840 熔渣 熔渣比 （kg/t) 134 117 114 115 122 熔渣之FeO (¾) 7.0 5.2 1.9 0.9 4.3 (Ca0+_/Si02 1.1 1.1 1.1 1.1 1.1 熔渣溫度 0C) 1530 1535 1550 1540 1515 熔融鐵之溫度 (¾) 1470 1490 1515 1520 1480 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ^^^1' ^^^1 —^L— I HI ^^^1 ^1 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 'V/ 24 B7 __404983 五、發明説明（之2) 3 表 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 實例 物6 侧7 w ‘細10 ,!11 項目 PCI PCI PCI PCI PCI PCI 負荷及繼 mkh (kg/t) 322 275 212 184 150 125 繼比 (kg/t) 140 131 198 175 140 115 (kg/t) 124 110 121 113 97 95 矽石比 (kg/t) 5 5 5 6 4 4 era比 (kg/t) 麵 mM, (Nn3 /t) 174 142 175 148 147 122 Ota3 /t) 131 105 113 133 131 107 (K5 /t) 39 26 18 10 23 20 水 (M) /t) 'xmm (V) 2200 2200 2200 2200 2200 2200 PC/〇z (kg/Nm3 ) 0.70 0.80 1.00 1.00 0.81 0.80 (kg/t) 無 |i)C 無 100 無 75 mm 臟贈溫S (V) 250 285 250 285 185 225 麟 (Nib3 /t) 704 687 673 687 610 561 廢零_ CO (¾) 67.0 48.6 64.2 48.4 64.0 48.0 C02(«) 0.1 10.1 — 10.4 — 10.7 H2 (¾) 18.1 11.7 16.4 11.6 12.9 11.1 Nz (¾) 14.8 29.6 19.4 29.6 23.1 30.2 (kcal/Nm3 2489 1768 2360 1759 22^ 1735 m. 臟比 (kg/t) 119 113 104 100 94 82 賴:a^eO (¾) 4.5 4.7 2.3 2.4 2.3 2.5 (CaO+MgO) 1.1 1.1 1.1 1.1 1.1 1.1 fmm (V) 1550 1550 1545 1550 1535 1530 (V) 1505 1515 1520 1515 1490 1490 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X2.97公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 25