JPH04314808A - 溶融還元炉における排ガス改質方法と装置 - Google Patents
溶融還元炉における排ガス改質方法と装置Info
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- JPH04314808A JPH04314808A JP3082656A JP8265691A JPH04314808A JP H04314808 A JPH04314808 A JP H04314808A JP 3082656 A JP3082656 A JP 3082656A JP 8265691 A JP8265691 A JP 8265691A JP H04314808 A JPH04314808 A JP H04314808A
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- gas
- reforming
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/10—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions
- Y02P10/143—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions of methane [CH4]
Landscapes
- Manufacture Of Iron (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、鉱石の予備還元に利用
するために、溶融還元炉の排ガスを改質する技術に関す
る。
するために、溶融還元炉の排ガスを改質する技術に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来から、粉鉱石を予備還元するための
流動層還元装置とこの還元装置によって略３０％程度ま
で予備還元された鉱石を溶融還元する溶融還元炉とを連
結した溶融還元設備がある。
流動層還元装置とこの還元装置によって略３０％程度ま
で予備還元された鉱石を溶融還元する溶融還元炉とを連
結した溶融還元設備がある。
【０００３】かかる設備においては、溶融還元炉におい
て発生した排ガスは流動層還元装置に導入され、ここで
流動ガスとして機能する予備還元用の還元ガスとして利
用されることが多い。
て発生した排ガスは流動層還元装置に導入され、ここで
流動ガスとして機能する予備還元用の還元ガスとして利
用されることが多い。
【０００４】この予備還元のために用いられる還元ガス
としての適温は９００℃程度であるのに対して、溶融還
元炉での酸素吹込操業中は炉口近傍で排ガスの温度は２
０００℃以上に及ぶことがある。そのため、この排ガス
を予備還元用の還元ガスとして利用するためには冷却が
必要である。
としての適温は９００℃程度であるのに対して、溶融還
元炉での酸素吹込操業中は炉口近傍で排ガスの温度は２
０００℃以上に及ぶことがある。そのため、この排ガス
を予備還元用の還元ガスとして利用するためには冷却が
必要である。
【０００５】この排ガス冷却の手段として、排ガスをボ
イラー等の熱交換器によって冷却する方法、炉内に冷材
を投入して発生する排ガス温度を低下させる方法等も知
られている。
イラー等の熱交換器によって冷却する方法、炉内に冷材
を投入して発生する排ガス温度を低下させる方法等も知
られている。
【０００６】一方、この排ガスを予備還元炉のための還
元ガスとしての利用する場合は温度の調整と共に、その
酸化度（ＯＤ（％）＝（ＣＯ２ ＋Ｈ２ Ｏ）／（ＣＯ
＋ＣＯ２ ＋Ｈ２ ＋Ｈ２ Ｏ） ×１００）を小さ
く、すなわち、この排ガス中のＣＯ，Ｈ２ を多くして
鉱石に対する還元能を高める必要がある。
元ガスとしての利用する場合は温度の調整と共に、その
酸化度（ＯＤ（％）＝（ＣＯ２ ＋Ｈ２ Ｏ）／（ＣＯ
＋ＣＯ２ ＋Ｈ２ ＋Ｈ２ Ｏ） ×１００）を小さ
く、すなわち、この排ガス中のＣＯ，Ｈ２ を多くして
鉱石に対する還元能を高める必要がある。
【０００７】この還元ガス変成のために、固体石炭を直
接炉内に装入して、ガスの変成と共に排ガス温度の適温
までの低下を狙った方法も、特開昭６２−６０８０６号
公報において開示されている。
接炉内に装入して、ガスの変成と共に排ガス温度の適温
までの低下を狙った方法も、特開昭６２−６０８０６号
公報において開示されている。
【０００８】この固体石炭を装入する方法は、溶融還元
炉からの排ガスの改質と同時に予備還元鉱石の還元、装
入物の溶融熱源、溶融鉄酸化物の還元剤、加炭のための
炭素源となるチヤーが同時に生成でき、チャー化、チャ
ーの回収、装入等の工程が省略できるので設備費等、経
費の低減が可能であるという利点があるが、酸素吹込み
操業を行う場合には、燃焼が先行してしまい、ガス改質
が余り行われず、むしろ排ガス中のＣＯ２ ，Ｈ２ が
増加して還元能が低下し、予備還元用のガスとして適性
が低下するという問題がある。
炉からの排ガスの改質と同時に予備還元鉱石の還元、装
入物の溶融熱源、溶融鉄酸化物の還元剤、加炭のための
炭素源となるチヤーが同時に生成でき、チャー化、チャ
ーの回収、装入等の工程が省略できるので設備費等、経
費の低減が可能であるという利点があるが、酸素吹込み
操業を行う場合には、燃焼が先行してしまい、ガス改質
が余り行われず、むしろ排ガス中のＣＯ２ ，Ｈ２ が
増加して還元能が低下し、予備還元用のガスとして適性
が低下するという問題がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、溶融還元炉
からの排ガスを予備還元用として適性の高い還元用ガス
に効果的に改質する方法および装置を提供するものであ
る。
からの排ガスを予備還元用として適性の高い還元用ガス
に効果的に改質する方法および装置を提供するものであ
る。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の第１の発明は、
溶融還元炉の排ガスを予備還元用の還元ガスとして用い
る際に、ガス改質用炭素物質を排ガスに対するガス改質
能別に分級して複数のホッパーに夫々貯留しておき、該
排ガスの性状に応じて各ホッパーからのガス改質用炭素
物質の切出し量を調整してガス改質能を調整し、これを
該排ガス中に投入し、該排ガスの酸化度を調整すること
を特徴とする溶融還元炉の排ガス改質方法であり、第２
の発明は、予備還元装置に排ガス供給する溶融還元炉に
複数種のガス改質用炭素物質を貯留し、該排ガス通路へ
の切出装置を備えた複数のホッパーと、排ガス通路に設
けた排ガス性状検出装置と、この排ガス性状検出装置か
らのガス性状検出情報に基づいて前記ホッパーからの該
排ガス通路への炭素物質の切出し量を調整する演算制御
装置を設けたことを特徴とする溶融還元炉の排ガス改質
装置である。
溶融還元炉の排ガスを予備還元用の還元ガスとして用い
る際に、ガス改質用炭素物質を排ガスに対するガス改質
能別に分級して複数のホッパーに夫々貯留しておき、該
排ガスの性状に応じて各ホッパーからのガス改質用炭素
物質の切出し量を調整してガス改質能を調整し、これを
該排ガス中に投入し、該排ガスの酸化度を調整すること
を特徴とする溶融還元炉の排ガス改質方法であり、第２
の発明は、予備還元装置に排ガス供給する溶融還元炉に
複数種のガス改質用炭素物質を貯留し、該排ガス通路へ
の切出装置を備えた複数のホッパーと、排ガス通路に設
けた排ガス性状検出装置と、この排ガス性状検出装置か
らのガス性状検出情報に基づいて前記ホッパーからの該
排ガス通路への炭素物質の切出し量を調整する演算制御
装置を設けたことを特徴とする溶融還元炉の排ガス改質
装置である。
【００１１】また、第３の発明は、溶融還元炉の排ガス
を予備還元用の還元ガスとして用いる際に、溶融還元炉
に設けた複数のホッパーからの排ガス改質用炭素物質の
投入により排ガスを改質し、改質後の排ガス中に改質用
炭素物質より揮発分の他、石炭、コークス、チャー等、
炭素質装入フラックスを投入して、改質ガスの温度を降
下させ、この降温改質ガスを予備還元装置に供給するこ
とを特徴とする溶融還元炉の排ガス改質方法であり、第
４の発明は、溶融還元炉の排ガスを予備還元用の還元ガ
スとして用いる際に、該排ガス中に炭素物質を投入して
、該排ガスを改質し、改質後の排ガス中に炭素物質と共
に予備還元後の鉱石を投入し、改質ガスを降温し、併せ
て該予備還元鉱の還元度をさらに高めて溶融還元炉に供
給することを特徴とする溶融還元炉の排ガス改質方法で
ある。
を予備還元用の還元ガスとして用いる際に、溶融還元炉
に設けた複数のホッパーからの排ガス改質用炭素物質の
投入により排ガスを改質し、改質後の排ガス中に改質用
炭素物質より揮発分の他、石炭、コークス、チャー等、
炭素質装入フラックスを投入して、改質ガスの温度を降
下させ、この降温改質ガスを予備還元装置に供給するこ
とを特徴とする溶融還元炉の排ガス改質方法であり、第
４の発明は、溶融還元炉の排ガスを予備還元用の還元ガ
スとして用いる際に、該排ガス中に炭素物質を投入して
、該排ガスを改質し、改質後の排ガス中に炭素物質と共
に予備還元後の鉱石を投入し、改質ガスを降温し、併せ
て該予備還元鉱の還元度をさらに高めて溶融還元炉に供
給することを特徴とする溶融還元炉の排ガス改質方法で
ある。
【００１２】また、第５の発明は、前記第２の発明にお
いて、ホッパーの一つに気化物（ＶＭ）の少ない石炭ま
たは気化物（ＶＭ）のほとんどないコークスまたはホッ
トサイクロン等で回収したチャーを冷却したものを収納
して、予備還元炉導入ガスの性状検出装置およびホット
サイクロンの上流で他のホッパーからのガス改質用石炭
の排ガス中への投入位置から上流に投入することによっ
て、ガス温度を主に調整する溶融還元炉における排ガス
改質方法である。
いて、ホッパーの一つに気化物（ＶＭ）の少ない石炭ま
たは気化物（ＶＭ）のほとんどないコークスまたはホッ
トサイクロン等で回収したチャーを冷却したものを収納
して、予備還元炉導入ガスの性状検出装置およびホット
サイクロンの上流で他のホッパーからのガス改質用石炭
の排ガス中への投入位置から上流に投入することによっ
て、ガス温度を主に調整する溶融還元炉における排ガス
改質方法である。
【００１３】
【作用】石炭吹き込みによるガス改質は、下記のガス化
反応が挙げられる。
反応が挙げられる。
【００１４】
■石炭→Ｈ２ ，Ｃｍ Ｈｎ ，Ｃ −１０００ｋｃ
ａｌ 反応（１） （乾留
熱分解反応） ■Ｃ＋２Ｈ２ →ＣＨ４ ＋１７９００ ｋｃａｌ
反応（２） （
チャーの水素化によるメタン生成反応）■Ｃ＋Ｈ２ Ｏ
→ＣＯ＋Ｈ２ −３１４００ ｋｃａｌ
反応（３） （チャーの水性ガス、
反応不均一系）■Ｃ＋２Ｈ２ Ｏ→ＣＯ２ ＋２Ｈ２
−１８２００ ｋｃａｌ 反応（４）
（チャーの水性ガス、反応不均一系）■Ｃ＋ＣＯ２
→２ＣＯ −３８２００ ｋｃａｌ
反応（５） （発生炉ガス反応
） この内、反応（１）で示される”熱分解”は、比較的低
温の３５０℃以上に加熱されると乾留熱分解されること
が知られている。熱分解によって、ＣＨ４ ，ＣＯ，Ｈ
２ 等のガス成分、Ｃｍ Ｈｎ で代表される分解油お
よびタール等の液状成分、Ｃで示されるチャー等の固体
成分に変えられる。完全ガス化を目的とした高温乾留は
、７００℃以上で行われ、油およびタール分を減じて、
ガス化率の向上を図ることが知られている。
ａｌ 反応（１） （乾留
熱分解反応） ■Ｃ＋２Ｈ２ →ＣＨ４ ＋１７９００ ｋｃａｌ
反応（２） （
チャーの水素化によるメタン生成反応）■Ｃ＋Ｈ２ Ｏ
→ＣＯ＋Ｈ２ −３１４００ ｋｃａｌ
反応（３） （チャーの水性ガス、
反応不均一系）■Ｃ＋２Ｈ２ Ｏ→ＣＯ２ ＋２Ｈ２
−１８２００ ｋｃａｌ 反応（４）
（チャーの水性ガス、反応不均一系）■Ｃ＋ＣＯ２
→２ＣＯ −３８２００ ｋｃａｌ
反応（５） （発生炉ガス反応
） この内、反応（１）で示される”熱分解”は、比較的低
温の３５０℃以上に加熱されると乾留熱分解されること
が知られている。熱分解によって、ＣＨ４ ，ＣＯ，Ｈ
２ 等のガス成分、Ｃｍ Ｈｎ で代表される分解油お
よびタール等の液状成分、Ｃで示されるチャー等の固体
成分に変えられる。完全ガス化を目的とした高温乾留は
、７００℃以上で行われ、油およびタール分を減じて、
ガス化率の向上を図ることが知られている。
【００１５】反応（２）によるチャーのメタン化は、反
応式より低温（例えば７００℃以下）で、水素分圧が高
い条件下で起こるので、溶融還元炉排ガスの予備還元炉
への利用を考える場合、改質後のガス温度を約１０００
〜１２００℃を目標としているため、主反応として起こ
り得ないものである。
応式より低温（例えば７００℃以下）で、水素分圧が高
い条件下で起こるので、溶融還元炉排ガスの予備還元炉
への利用を考える場合、改質後のガス温度を約１０００
〜１２００℃を目標としているため、主反応として起こ
り得ないものである。
【００１６】ガス化温度が１１００℃以上の高温下では
反応（３）が主体で、１０００℃以下では反応（４）が
併存するためＣＯ２ を生成しはじめるとされている。 反応（３）の水性ガス化反応の平衡組成は、１１００〜
１２００℃の範囲で、ＣＯ，Ｈ２ のみの組成になり、
それ以上高温にしてもガス組成は変わらないことが知ら
れている。
反応（３）が主体で、１０００℃以下では反応（４）が
併存するためＣＯ２ を生成しはじめるとされている。 反応（３）の水性ガス化反応の平衡組成は、１１００〜
１２００℃の範囲で、ＣＯ，Ｈ２ のみの組成になり、
それ以上高温にしてもガス組成は変わらないことが知ら
れている。
【００１７】上記現象を説明したものとして、図２にＬ
ｕｒｇｉ 社で行われたカーボン（チャー）、酸素、水
蒸気の各圧力における温度と平衡ガス組成を、図３に水
性ガス化反応と発生炉ガス反応の平衡組成を示す。また
、表１はガス化反応の平衡定数である。
ｕｒｇｉ 社で行われたカーボン（チャー）、酸素、水
蒸気の各圧力における温度と平衡ガス組成を、図３に水
性ガス化反応と発生炉ガス反応の平衡組成を示す。また
、表１はガス化反応の平衡定数である。
【００１８】
【表１】
【００１９】
【表２】
【００２０】
【表３】
【００２１】一方、図４は Ｗｅｎによる熱分解・燃焼
・ガス化時の石炭・チャーのガス化初期反応速度を示す
。これら参考諸データを利用して、溶融還元炉排ガスの
ガス改質を効果的に行うため、排ガス温度に適したガス
改質炭材の性状、サイズを考慮して、複数の炭材添加位
置を設定するものである。
・ガス化時の石炭・チャーのガス化初期反応速度を示す
。これら参考諸データを利用して、溶融還元炉排ガスの
ガス改質を効果的に行うため、排ガス温度に適したガス
改質炭材の性状、サイズを考慮して、複数の炭材添加位
置を設定するものである。
【００２２】図４は前述のとおり石炭・チャーの熱分解
・燃焼・ガス化時の初期反応速度を示す図であり、同図
で明らかなように、石炭の熱分解反応は酸素による燃焼
と同等の速度で瞬時に終了する。一方、生成したチャー
とＣＯ２ ，Ｈ２ Ｏとの反応は温度が低下すると遅く
なり、ガス改質剤としての効果は薄い。
・燃焼・ガス化時の初期反応速度を示す図であり、同図
で明らかなように、石炭の熱分解反応は酸素による燃焼
と同等の速度で瞬時に終了する。一方、生成したチャー
とＣＯ２ ，Ｈ２ Ｏとの反応は温度が低下すると遅く
なり、ガス改質剤としての効果は薄い。
【００２３】従って、石炭吹き込みによるガス改質は、
熱分解によって石炭から揮発するＣｍ Ｈｎ とＣＯ２
，Ｈ２ Ｏとの気相反応が主であり、チャーや煤との
反応は期待できない。
熱分解によって石炭から揮発するＣｍ Ｈｎ とＣＯ２
，Ｈ２ Ｏとの気相反応が主であり、チャーや煤との
反応は期待できない。
【００２４】一方、同一排ガス条件下において、石炭粒
径が小さくなるほど石炭粒の加熱速度が早く、さらに単
位石炭重量当たりの表面積（比表面積）が大きくなるこ
とから、単位石炭重量当たり揮発分重量が多くなること
が明らかとなっており、同種の石炭であれば、吹き込み
添加される石炭は粒径が小さいほどガス改質能が高く、
粒径が大きくなるほど改質能は低いといえる。
径が小さくなるほど石炭粒の加熱速度が早く、さらに単
位石炭重量当たりの表面積（比表面積）が大きくなるこ
とから、単位石炭重量当たり揮発分重量が多くなること
が明らかとなっており、同種の石炭であれば、吹き込み
添加される石炭は粒径が小さいほどガス改質能が高く、
粒径が大きくなるほど改質能は低いといえる。
【００２５】したがって、本発明においては、これらの
ことから揮発性が高く粒径の小さい石炭を溶融還元炉か
らの排ガスの改質剤として用いるものであるが、この石
炭の排ガス改質能は、排ガス温度、排ガス組成等ガスの
性状、排ガス量によっても変化し、排ガスの改質効率は
変化するので、石炭を予め排ガス改質能（揮発性、粒度
が支配的）別に分級、貯留しておき、この排ガス改質効
率を高位に維持するために、排ガスの性状に応じて、前
記分級されている石炭の中から種類を選択し、同時にそ
の供給量、投入速度等を設定し、排ガス中に所定の石炭
を供給し、該排ガスの改質を行うようにしている。
ことから揮発性が高く粒径の小さい石炭を溶融還元炉か
らの排ガスの改質剤として用いるものであるが、この石
炭の排ガス改質能は、排ガス温度、排ガス組成等ガスの
性状、排ガス量によっても変化し、排ガスの改質効率は
変化するので、石炭を予め排ガス改質能（揮発性、粒度
が支配的）別に分級、貯留しておき、この排ガス改質効
率を高位に維持するために、排ガスの性状に応じて、前
記分級されている石炭の中から種類を選択し、同時にそ
の供給量、投入速度等を設定し、排ガス中に所定の石炭
を供給し、該排ガスの改質を行うようにしている。
【００２６】通常の溶融還元炉の場合、炉口近傍の１６
００℃以上の温度域においては、この排ガス改質剤とし
ての石炭の粒径は２〜５ｍｍであることが実験の結果確
認されている。
００℃以上の温度域においては、この排ガス改質剤とし
ての石炭の粒径は２〜５ｍｍであることが実験の結果確
認されている。
【００２７】
【実施例】図１は、本発明を実施する溶融還元プロセス
例を概略的に示す図である。
例を概略的に示す図である。
【００２８】溶融還元炉２からの排ガスＧは、煙道３よ
り流動層予備還元装置１の上流に設けられたホットサイ
クロン４から、流動層予備還元装置１の上昇管５に導入
され、鉄鉱石を流動上昇させながら還元した後、上昇管
５と連結した下降管６の上方に位置するサイクロン式固
気分離装置を経て、流動層予備還元装置１の下流に設け
られたサイクロン７を経て排出される。
り流動層予備還元装置１の上流に設けられたホットサイ
クロン４から、流動層予備還元装置１の上昇管５に導入
され、鉄鉱石を流動上昇させながら還元した後、上昇管
５と連結した下降管６の上方に位置するサイクロン式固
気分離装置を経て、流動層予備還元装置１の下流に設け
られたサイクロン７を経て排出される。
【００２９】また、流動層予備還元装置１の上昇管５の
下部の鉱石装入部８から導入された鉱石Ｋは、溶融還元
炉２からの排ガスＧによって流動層を形成しつつ上昇管
５から下降管６に高速循環している間に部分還元され、
部分還元された鉱石ＲＫは頂部から溶融還元炉２内に装
入される。溶融還元炉２に装入された予備還元鉱石ＲＫ
は、別途溶融還元炉上部から装入される炭材およにフラ
ックスと、前記ホットサイクロン４において分離された
チャーＣＨと共に形成されたスラグ層Ｓの上から酸素ラ
ンス９によって吹き込まれる酸素と底吹き攪拌ガスによ
って精錬される。
下部の鉱石装入部８から導入された鉱石Ｋは、溶融還元
炉２からの排ガスＧによって流動層を形成しつつ上昇管
５から下降管６に高速循環している間に部分還元され、
部分還元された鉱石ＲＫは頂部から溶融還元炉２内に装
入される。溶融還元炉２に装入された予備還元鉱石ＲＫ
は、別途溶融還元炉上部から装入される炭材およにフラ
ックスと、前記ホットサイクロン４において分離された
チャーＣＨと共に形成されたスラグ層Ｓの上から酸素ラ
ンス９によって吹き込まれる酸素と底吹き攪拌ガスによ
って精錬される。
【００３０】１０はガス改質用炭材供給装置であって、
揮発分の異なる分級された５種類の石炭を別々に収納す
るためのホッパーＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅを有する。範囲に
よって最も熱分解能が低い石炭が分級されたホッパーに
は、浴組成への悪影響を少なくするために、ガス改質に
寄与しない成分と反応しスラグ化する作用を有する生石
灰、螢石、ドロマイト等のフラックス材を該石炭に混合
することが好ましい。
揮発分の異なる分級された５種類の石炭を別々に収納す
るためのホッパーＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅを有する。範囲に
よって最も熱分解能が低い石炭が分級されたホッパーに
は、浴組成への悪影響を少なくするために、ガス改質に
寄与しない成分と反応しスラグ化する作用を有する生石
灰、螢石、ドロマイト等のフラックス材を該石炭に混合
することが好ましい。
【００３１】それぞれ分級された石炭ＴＡ ，ＴＢ ，
ＴＣ は、それぞれの石炭が有する揮発分の熱分解能に
応じて装入位置が変えられており、溶融還元炉２からの
排ガスの温度に応じた３箇所に投入口１１，１２，１３
が設けられている。
ＴＣ は、それぞれの石炭が有する揮発分の熱分解能に
応じて装入位置が変えられており、溶融還元炉２からの
排ガスの温度に応じた３箇所に投入口１１，１２，１３
が設けられている。
【００３２】第１の投入口１１はホットサイクロン４の
近くに設けられており、投入口位置は、第２および第３
の投入口よりもガス温度は低いため、炭材中のＶＭの分
解は可能であっても、生成チャーのガス化までは進まな
い。したがって、主にガス温度調整を主体とする機能を
持たせるため、使用炭材としては、ＶＭ率の低いもの、
場合によってはコークスやホットサイクロン４で回収し
たチャーを使用することが望ましい。一方、サイズ的に
は、熱分解後の未反応分チャーは、ホットサイクロン４
によって分離されることが望ましい。一方、炭材中のア
ッシュの融点は、改質後の最終ガス温度１０００〜１２
００℃より高温であって、液化しないものが望ましい。
近くに設けられており、投入口位置は、第２および第３
の投入口よりもガス温度は低いため、炭材中のＶＭの分
解は可能であっても、生成チャーのガス化までは進まな
い。したがって、主にガス温度調整を主体とする機能を
持たせるため、使用炭材としては、ＶＭ率の低いもの、
場合によってはコークスやホットサイクロン４で回収し
たチャーを使用することが望ましい。一方、サイズ的に
は、熱分解後の未反応分チャーは、ホットサイクロン４
によって分離されることが望ましい。一方、炭材中のア
ッシュの融点は、改質後の最終ガス温度１０００〜１２
００℃より高温であって、液化しないものが望ましい。
【００３３】第２の投入口１２は、溶融還元炉２の炉口
近くの予備還元された鉱石の投入口と略同位置か、また
は同位置より炉体に近く配置される。この位置で投入さ
れる炭材は、ガス温度も未だ高温であることから、ＶＭ
率が高くて良く、チャーのガス化反応も充分期待できる
ので、サイズ的にも比較的制約を受けない。すなわち、
チャーのガス化は、投入位置からホットサイクロン４ま
でに反応すれば良い。しかし、第１の投入口１１よりも
上流で、チャーのガス化反応が完了することが、 ガ
ス温度の制御上好ましく、上限粒径として２〜５ｍｍが
実験結果より確認されて いる。
近くの予備還元された鉱石の投入口と略同位置か、また
は同位置より炉体に近く配置される。この位置で投入さ
れる炭材は、ガス温度も未だ高温であることから、ＶＭ
率が高くて良く、チャーのガス化反応も充分期待できる
ので、サイズ的にも比較的制約を受けない。すなわち、
チャーのガス化は、投入位置からホットサイクロン４ま
でに反応すれば良い。しかし、第１の投入口１１よりも
上流で、チャーのガス化反応が完了することが、 ガ
ス温度の制御上好ましく、上限粒径として２〜５ｍｍが
実験結果より確認されて いる。
【００３４】一方、サイズ的に大きくて、溶融還元炉か
らの排ガス流速で飛翔しない炭材は炉内に落下すること
、炭材中のアッシュ分も液化して炉内に滴下し得るか、
固体炭材に付着した状態でホットサイクロン４で回収す
ることが狙える。
らの排ガス流速で飛翔しない炭材は炉内に落下すること
、炭材中のアッシュ分も液化して炉内に滴下し得るか、
固体炭材に付着した状態でホットサイクロン４で回収す
ることが狙える。
【００３５】この投入位置での本来の狙いは、炉口を通
り抜ける排ガスの温度分布やガス流速の偏差を少なくす
るために、次に示す第３の投入口１３の位置（高さレベ
ル）および円周位置の両方から異にすることにある。し
たがって、第２の投入口１２から投入するガス改質用炭
材は、その一部あるいは大半を第３の投入口１３から投
入することも可能である。
り抜ける排ガスの温度分布やガス流速の偏差を少なくす
るために、次に示す第３の投入口１３の位置（高さレベ
ル）および円周位置の両方から異にすることにある。し
たがって、第２の投入口１２から投入するガス改質用炭
材は、その一部あるいは大半を第３の投入口１３から投
入することも可能である。
【００３６】また、サイズ制約を厳しくすることと、炭
材のＶＭレベル次第では、第１の投入口１１の炭材と兼
用することも可能である。この場合は、第３の投入口１
３の炭材と兼用することは、全ての改質用炭材に制約を
設けることになり望ましくない。
材のＶＭレベル次第では、第１の投入口１１の炭材と兼
用することも可能である。この場合は、第３の投入口１
３の炭材と兼用することは、全ての改質用炭材に制約を
設けることになり望ましくない。
【００３７】第３の投入口１３は、溶融還元炉２の炉口
内に開口し、排ガス温度が最も高温の位置へ炭材を投入
するためのものである。炭材としては熱分解後の未反応
チャーが炉内に落下しても、スラグ層に入り、炉内の冶
金反応に利用されるので無駄にはならない。したがって
、炭材のサイズは、比較的大きなもの、”塊炭材”５ｍ
ｍ以上のものを使用することも可能である。一方、ガス
顕熱の最大有効利用の考え方からすれば、ＶＭ率の高い
炭材が望ましい。一方、ＶＭ率が高い程、吸熱反応も大
きくなることから、炉内壁耐火物の高温ガスからの保護
に対しても効果的である。
内に開口し、排ガス温度が最も高温の位置へ炭材を投入
するためのものである。炭材としては熱分解後の未反応
チャーが炉内に落下しても、スラグ層に入り、炉内の冶
金反応に利用されるので無駄にはならない。したがって
、炭材のサイズは、比較的大きなもの、”塊炭材”５ｍ
ｍ以上のものを使用することも可能である。一方、ガス
顕熱の最大有効利用の考え方からすれば、ＶＭ率の高い
炭材が望ましい。一方、ＶＭ率が高い程、吸熱反応も大
きくなることから、炉内壁耐火物の高温ガスからの保護
に対しても効果的である。
【００３８】なお、以上の説明では、ガス改質用炭材の
ガス改質能別分級は、ＶＭ率分級としたが、前記のとお
り、炭材の粒度によっても改質能は異なることから、粒
度別分級にしても良く、また、ＶＭ率分級と粒度分級と
を併用しても良い。
ガス改質能別分級は、ＶＭ率分級としたが、前記のとお
り、炭材の粒度によっても改質能は異なることから、粒
度別分級にしても良く、また、ＶＭ率分級と粒度分級と
を併用しても良い。
【００３９】１４は予備還元炉２のガス導入口に設けら
れたガス流量、ガス組成と温度を検出する装置であって
、検出したガス流量、ガス組成と温度を溶融還元炉２の
希望還元率とするために、最も効果的な分級石炭を選択
し、その投入量を制御することによって石炭原単位を理
論値に近く下げることが可能になる。排ガスの発生量、
ガス組成、温度等は略一定のパターンによって変化する
ので、予めこの変化パターンを考慮してガス改質用炭材
の投入を自動制御することも可能である。
れたガス流量、ガス組成と温度を検出する装置であって
、検出したガス流量、ガス組成と温度を溶融還元炉２の
希望還元率とするために、最も効果的な分級石炭を選択
し、その投入量を制御することによって石炭原単位を理
論値に近く下げることが可能になる。排ガスの発生量、
ガス組成、温度等は略一定のパターンによって変化する
ので、予めこの変化パターンを考慮してガス改質用炭材
の投入を自動制御することも可能である。
【００４０】
【発明の効果】本発明によって以下の効果を奏すること
ができる。
ができる。
【００４１】■ 溶融還元炉からの排ガスの温度低下
とガス改質後のガス成分を安定して得られる。
とガス改質後のガス成分を安定して得られる。
【００４２】■ 上記結果により、予備還元炉におい
て鉱石の還元率を安定させることができる。一方、鉱石
の還元率が安定化するため、溶融還元炉の操業も安定す
る。
て鉱石の還元率を安定させることができる。一方、鉱石
の還元率が安定化するため、溶融還元炉の操業も安定す
る。
【００４３】■ 予備還元炉への導入還元ガス温度を
還元ガスの組成、特に酸化度（ＯＤ）への影響を少なく
して制御できる。
還元ガスの組成、特に酸化度（ＯＤ）への影響を少なく
して制御できる。
【図１】本発明を説明するためのシステムの概略図を示
す。
す。
【図２】カーボン（チャー）、酸素、水蒸気の各圧力に
おける温度と平衡ガス組成との関係説明図である。
おける温度と平衡ガス組成との関係説明図である。
【図３】水性ガス化反応の平衡組成との関係説明図であ
る。
る。
【図４】熱分解・燃焼・ガス化時の石炭・チャーの初期
ガス化反応速度の説明図である。
ガス化反応速度の説明図である。
１ 流動層予備還元装置
２ 溶融還元炉
３ 煙道
４ ホットサイクロン
５ 上昇管
６ 下降管
７ サイクロン
８ 鉱石装入部
９ 酸素ランス
１０：ガス改質用炭材供給装置
１１，１２，１３ 改質用石炭投入口１４ ガス性
状検出装置 Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ ホッパー
状検出装置 Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ ホッパー
Claims (5)
- 【請求項１】 溶融還元炉の排ガスを予備還元用の還
元ガスとして用いる際に、ガス改質用炭素物質を排ガス
に対するガス改質能別に分級して複数のホッパーに夫々
貯留しておき、該排ガスの性状に応じて各ホッパーから
のガス改質用炭素物質の切出し量を調整してガス改質能
を調整し、これを該排ガス中に投入し、該排ガスの酸化
度を調整することを特徴とする溶融還元炉の排ガス改質
方法。 - 【請求項２】 予備還元装置に排ガス供給する溶融還
元炉に複数種のガス改質炭素物質を貯留し、該排ガス通
路への切出装置を備えた複数のホッパーと、排ガス通路
に設けた排ガス性状検出装置と、この排ガス性状検出装
置からのガス性状検出情報に基づいて前記ホッパーから
の該排ガス通路への炭素物質の切出し量を調整する演算
制御装置を設けたことを特徴とする溶融還元炉の排ガス
改質装置。 - 【請求項３】 溶融還元炉の排ガスを予備還元用の還
元ガスとして用いる際に、溶融還元炉に設けた複数のホ
ッパーからの排ガス改質用炭素物質の投入により排ガス
を改質し、改質後の排ガス中に改質用炭素物質より揮発
分の他、石炭、コークス、チャー等、炭素質装入フラッ
クスを投入して、改質ガスの温度を降下させ、この降温
改質ガスを予備還元装置に供給することを特徴とする溶
融還元炉の排ガス改質方法。 - 【請求項４】 溶融還元炉の排ガスを予備還元用の還
元ガスとして用いる際に、該排ガス中に炭素物質を投入
して、該排ガスを改質し、改質後の排ガス中に炭素物質
と共に予備還元後の鉱石を投入し、改質ガスを降温し、
併せて該予備還元鉱の還元度をさらに高めて溶融還元炉
に供給することを特徴とする溶融還元炉の排ガス改質方
法。 - 【請求項５】 請求項２において、ホッパーの一つに
気化物（ＶＭ）の少ない石炭または気化物（ＶＭ）のほ
とんどないコークスまたはホットサイクロン等で回収し
たチャーを冷却したものを収納して、予備還元炉導入ガ
スの性状検出装置およびホットサイクロンの上流で他の
ホッパーからのガス改質用石炭の排ガス中への投入位置
から上流に投入することによって、ガス温度を主に調整
する溶融還元炉における排ガス改質方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3082656A JPH04314808A (ja) | 1991-04-15 | 1991-04-15 | 溶融還元炉における排ガス改質方法と装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3082656A JPH04314808A (ja) | 1991-04-15 | 1991-04-15 | 溶融還元炉における排ガス改質方法と装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04314808A true JPH04314808A (ja) | 1992-11-06 |
Family
ID=13780480
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3082656A Withdrawn JPH04314808A (ja) | 1991-04-15 | 1991-04-15 | 溶融還元炉における排ガス改質方法と装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04314808A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011006745A (ja) * | 2009-06-26 | 2011-01-13 | Jfe Steel Corp | 溶融還元方法 |
| JP7315125B1 (ja) * | 2022-02-24 | 2023-07-26 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 粉鉄鉱石の還元方法 |
| WO2023162389A1 (ja) * | 2022-02-24 | 2023-08-31 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 粉鉄鉱石の還元方法 |
-
1991
- 1991-04-15 JP JP3082656A patent/JPH04314808A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011006745A (ja) * | 2009-06-26 | 2011-01-13 | Jfe Steel Corp | 溶融還元方法 |
| JP7315125B1 (ja) * | 2022-02-24 | 2023-07-26 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 粉鉄鉱石の還元方法 |
| WO2023162389A1 (ja) * | 2022-02-24 | 2023-08-31 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 粉鉄鉱石の還元方法 |
| AU2022442457B2 (en) * | 2022-02-24 | 2025-09-04 | Jfe Steel Corporation | Method of reducing iron ore powder |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
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