JPS6231272B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 本発明は電気製鋼炉排ガスによるスクラツプの
予熱方法およびその装置に関し、詳しくは、スク
ラツプを予熱することにより生じる悪臭排ガスの
完全な脱臭を可能にして、大気の汚染防止を図る
ことができるスクラツプの予熱方法および装置に
関する。これは、電気製鋼炉の操業に伴い発生す
る高い熱エネルギを保有する排ガスを用いて、電
気製鋼炉に装入されるスクラツプを予熱すること
により、電気製鋼炉における溶解電力原単位の低
減と製鋼時間の短縮を実現する分野で利用される
ものである。 〔従来技術〕 電気製鋼炉の操業に伴い発生する排ガスは、多
量の塵埃を含有するもののそれが保有する熱エネ
ルギ量は多大のものである。そこで、この排ガス
によつて電気製鋼炉に装入されるスクラツプを予
熱すれば、溶解電力の節減と製鋼時間の短縮を図
ることができる。しかしながら、スクラツプには
油、塗料、ゴム、プラスチツクなどが付着または
混入している場合が多いこと、排ガスがスクラツ
プの収容された予熱バスケツトを流過する間にス
クラツプとの熱交換によつて100〜300℃程度に降
温すること、そのためにスクラツプに混入してい
る上述の有機物を熱分解させる650〜700℃の温度
の維持が困難となり、不完全燃焼による悪臭を伴
う予熱済み排ガスが排出される。 そこで、その予熱済み排ガスから悪臭を除去す
ることによつて、大気や環境の汚染を防止しよう
としたものに、第３図に示すようなスクラツプの
予熱装置２０がある。これは、電気製鋼炉２から
排出された含塵高温排ガスを燃焼塔３でその中に
含まれている例えばCOガスなどの可燃物を燃焼
させた後、その排ガスを予熱バスケツト４ａまた
は４ｂに導入し、排ガスの保有する熱エネルギに
より、電気製鋼炉２に装入されるスクラツプを予
熱するものである。そして、誘引フアン２１によ
つて循環ダクト２２から燃焼塔３の上流における
主ダクト２３に設けられたガス供給箱２４に予熱
済み排ガスを帰還させ、電気製鋼炉２から排出さ
れた含塵高温排ガスと燃焼塔３において混合させ
た後、予熱済み排ガス中の悪臭成分を可燃物と共
に燃焼させることにより、脱臭を行なわせようと
するものである。 ところで、上述したように予熱済みガスを燃焼
させることにより悪臭成分を焼却させるのではな
く、排ガスに含まれる塵を排ガスの冷却と電気集
塵により除去するようにしたものがある。例えば
特開昭48−67860号公報には、電気製鋼炉と電気
集塵機との間の排ガスダクトに、ガス温度の平均
化と未燃ガスの燃焼を行なう燃焼筒と、高温ガス
を集塵可能温度にまで冷却すると共にばいじんに
適当な湿度を与えて電気固有抵抗を集塵に適当な
値にまで下げる調湿塔とを備えた装置が記載され
ている。これは予熱済みガスを脱臭しようとする
思想はなく、電気製鋼炉の排ガスを如何に効率よ
く乾式で電気集塵するかを目的としている。これ
によれば、集塵機内でCOガスの二次燃焼（爆
発）を起こすのを回避しかつガス温度と含塵濃度
を調整して集塵効率を高めることができる。しか
し、排ガスが悪臭を伴つていてもそれを脱臭する
ことはできない問題がある。そこで、その調湿塔
に例えば洗浄液を循環させるなどして、それに第
３図で述べたスクラツプを予熱した後の排ガスを
導入すれば、予熱済みガスの悪臭を除去すること
ができよう。しかしながら、その洗浄液と排ガス
をどのような状態となるように接触させるのかは
未解決であり、その解決と悪臭発生メカニズムの
技術的な解明が望まれるのである。 一方、電気製鋼炉の排ガスにあつては、第２図
に示すようにスクラツプの装入後の初期溶解にお
ける低い炉内温度、スクラツプを追装する際の外
気混入による温度低下、追装後の溶解における中
間温度、再追装の際の温度低下、再追装後の高い
溶解温度に依存して、排ガスの温度が400〜1200
℃の範囲で大きく変動する。その結果、排ガス温
度の低い時期には、燃焼塔３における温度が予熱
済み排ガスを脱臭する熱分解可能な650℃以上に
維持できず、嫌悪感の極めて強い悪臭の放散を防
止し得ない場合が生じ、連続的な操業が不可能と
なる問題がある。加えて、その燃焼塔３内の排ガ
スは、再度スクラツプ予熱器４に導入されるの
で、排ガスの多くが燃焼塔３とスクラツプ予熱器
４とを循環することになつて、排ガス顕熱の利用
率が著しく低下する。すなわち、悪臭除去のため
に予熱済み排ガスの全部が燃焼塔に循環されるの
で、電気炉排ガスの保有する熱エネルギを最大限
にスクラツプの予熱のために利用できないことに
なり、工業的規模においては基本的な欠点を有し
ていることが明らかになつた。 〔発明の目的〕 本発明は上述の問題に鑑みなされたもので、そ
の目的は、電気製鋼炉排ガスの保有する顕熱を最
大限にスクラツプの予熱に利用することができる
と共に、含塵高温排ガスを除塵しかつ予熱済み排
ガスを脱臭することにより、大気や環境の汚染を
防止して電気製鋼設備から排出される排ガスの無
公害化を実現することができる電気製鋼炉排ガス
によるスクラツプの予熱方法およびその装置を提
供することである。 なお、スクラツプの予熱済み排ガスに含まれる
悪臭は、従来、それを燃焼させなければ除去でき
ないと考えられていた。しかし、本発明者らの研
究によれば、その嫌悪感の極めて強い悪臭は油以
外のものに起因する一般の臭気物質とダライ粉な
どに含まれている切削・潤滑油が蒸発した油ミス
トからなり、しかもそれらは相互に悪臭を助長さ
せる相乗作用を有していることが確認された。こ
のような知見に基づくと、予熱済み排ガスを脱臭
するには、一般の臭気物質の除去と油ミストとの
捕集を行なえばよいことになり、これに着目して
それぞれを確実に除去または捕集できるよう配慮
することにより、本発明を完成させたものであ
る。 〔発明の構成〕 本発明の特徴とするところを説明すると、方法
の発明にあつては、燃焼後直接除塵のために導出
される排ガスに、スクラツプを予熱することによ
り降温した悪臭を伴う予熱済み排ガスを混合さ
せ、この混合排ガスを除塵した後、そのガス温度
の変動に応じて調整された洗浄液量により、混合
排ガスを所定温度に降温させて飽和蒸気を伴わせ
ると共に臭気物質を除去し、その臭気物質の除去
された排ガス中に浮遊する微細な油ミストを静電
作用によつて水蒸気粒子と共に捕集することによ
り、スクラツプの予熱済み排ガスに含まれる悪臭
と油ミストを除去できるようにした電気製鋼炉排
ガスによるスクラツプの予熱方法としたことであ
る。 また、装置の発明を第１図に示す図面に基いて
説明すると、含塵高温排ガスが導出される主ダク
ト６に介在された燃焼塔３に、スクラツプ予熱器
４に排ガスを導入する副ダクト８が設けられ、ス
クラツプを流過した悪臭を伴う予熱済み排ガスを
主ダクト６に導出させる還流ダクト８ａ〜８ｃに
ブースタフアン１０が設置され、その還流ダクト
との合流点６Ａ〜６Ｃより下流の主ダクト６に、
順次、除塵器１１、誘引フアン１２、排ガス温度
の平準化を図ると同時に排ガス中の臭気物質を除
去しかつそのガスの有する温度によつて多量の水
蒸気を発生させる排ガス洗浄塔１３、および飽和
蒸気を伴つた排ガスに含まれる水蒸気に付着した
油ミストを水蒸気粒子と共に排ガス中より捕集す
る湿式電気集塵機１４が配置された電気製鋼炉排
ガスによるスクラツプの予熱装置としたことであ
る。 〔実施例〕 以下に、本発明をその実施例に基づいて詳細に
説明する。 第１図は本発明の電気製鋼炉排ガスによるスク
ラツプの予熱方法を実施することができる予熱装
置１の全体系統図で、電気製鋼炉２の操業に伴い
発生する含塵高温排ガスを燃焼塔３で可燃物燃焼
後、その排ガスの全部または一部をスクラツプ予
熱器４に導入し、その排ガスの保有する熱エネル
ギにより、電気製鋼炉２に装入されるスクラツプ
を、スクラツプ予熱器４において予熱するもので
ある。 詳述すると、スクラツプを精錬する電気製鋼炉
２の炉壁部または天井部に設けられたガス排出口
２ａには、電気炉排ガスを導出する主ダクト６が
接続され、これは間隙調整リング７および燃焼塔
３が順次介在されている。間隙調整リング７では
適当量の外気が吸入されるようになつていて、そ
れが電気製鋼炉２から排出された含塵高温排ガス
と共に燃焼塔３に供給されるようになつている。
燃焼塔３は含塵高温排ガスと採り入れられた外気
との混合ならびに流速低下に基づく自然着火によ
る可燃物の燃焼、さらには、粗大塵埃の除去が可
能な構造となつている。このような燃焼塔３の上
部には燃焼後の排ガスの一部または全部をスクラ
ツプ予熱器４に導出する副ダクト８が、直接除塵
器１１に導出する主ダクト６をバイパスするよう
に設けられている。その副ダクト８には、１基以
上の直列または図示するような並列に配列された
予熱バスケツト４ａ〜４ｃからなるスクラツプ予
熱器４が、前後に設けられたバルブ９ａ〜９ｆを
介して接続されている。なお、排ガスを各予熱バ
スケツト４ａ〜４ｃに導入するためのブースタフ
アン１０がそれぞれの下流の還流ダクト８ａ〜８
ｃに介在され、このダクトを介して臭気物質や油
ミストを伴う予熱済み排ガスが、前述した主ダク
ト６に導出されるようになつている。 主ダクト６における還流ダクト８ａ〜８ｃとの
合流部６Ａ〜６Ｃより下流には、燃焼塔３からの
排ガスとスクラツプ予熱器４からの予熱済み排ガ
スとが混合された混合排ガスを除塵するバグフイ
ルタなどの乾式の除塵器１１、混合排ガスを除塵
器１１に導入すると共に次に述べる排ガス洗浄塔
１３や湿式電気集塵機１４に排ガスを導出する誘
引フアン１２が設置されている。この誘引フアン
１２の下流における主ダクト６には、排ガス温度
の平準化を図ると同時に排ガス中の臭気物質を除
去しかつそのガスの有する温度によつて多量の水
蒸気を発生させる排ガス洗浄塔１３、および飽和
蒸気を伴つた排ガスに含まれる水蒸気に付着した
油ミストを水蒸気粒子と共に排ガス中より捕集す
る湿式電気集塵機１４が配置され、スクラツプの
予熱済み排ガスに含まれる悪臭と油ミストを除去
することができるようになつている。 排ガス洗浄塔１３は単独あるいは必要に応じて
数基設置され、塔内に洗浄液を循環させる循環ポ
ンプ１３ｍが付設されている。そして、電気製鋼
炉２から排出される排ガスの温度が操業過程にお
いて第２図のように変動しても、その温度変動に
応じて調整された洗浄液量により混合排ガスが所
定温度例えば80℃に降温させることができるよう
になつている。その結果、洗浄液からは水蒸気が
発生し、混合排ガスにはその温度における飽和蒸
気が伴わされ、その間に、排ガス中の油ミストは
水蒸気に付着する一方、混合排ガスは、酸類また
はアルカリ類のような中和剤、あるいは悪臭成分
と強い親和力を有する溶剤、あるいはオゾンが吹
き込まれた洗浄液などによつて洗浄され、臭気物
質が化学反応などによつて除去されるようになつ
ている。なお、洗浄液量は、図示しない温度セン
サなどで排ガス洗浄塔１３の上流において検出さ
れたガス温度信号を受けて調整され、散水器１３
ｓを介して霧状または散水状で排ガスに供給され
る。湿式電気集塵機１４は導入された排ガス中に
浮遊する微細な油ミストを捕集するもので、油ミ
ストの付着した電極面を洗浄する洗浄液を供給す
る揚水ポンプ１４ｍが設けられている。これは、
放電極と集塵極からなり、コロナ放電により放電
極の極く近傍に正および負のイオンを発生させ、
負のイオンが電場中を集塵極に移動する途中に存
在する油ミストの付着した水蒸気を負に帯電さ
せ、その電気力により集塵極へ引き付けて水蒸気
粒子と共に捕集するようになつている。 このような構成のスクラツプの予熱装置１によ
れば、次のようにして予熱済み排ガスを脱臭する
ことができる。 まず、電気製鋼炉２にはスクラツプ予熱器４に
おいて予熱されたスクラツプが装入され、その溶
解が行なわれる。そのような精錬においては第２
図に示すように、順次スクラツプが追装されて溶
解温度が高められる。その間電気製鋼炉２からは
含塵高温排ガスが主ダクト６に導出され、間隙調
整リング７を介して導入された外気でもつて燃焼
塔３内で含有可燃物であるCOガスなどを完全に
燃焼すると共に、粗大な塵埃が除去される。い
ま、スクラツプの予熱を必要としなければ、その
排ガスの全部が主ダクト６に導出されるように、
スクラツプ予熱器４におけるバルブ９ａ〜９ｃが
閉止される。燃焼塔３からの排ガスは誘引フアン
１２によつて除塵器１１内に導入され、そこで所
定の集塵がなされた後バルブ１５から図示しない
放散塔を介して大気に放出される。電気製鋼炉２
から排出された含塵高温排ガスは、燃焼塔３で完
全に燃焼されていることから、スクラツプを予熱
した後の予熱済み排ガスとは異なり、悪臭を伴う
ことが殆どないので、このような経路を辿ること
により処理される。 電気製鋼炉２の操業中にその排ガスの保有する
熱エネルギにより、スクラツプを予熱する場合に
は、ダライ粉、銑鉄、圧延屑、鉄屑などのスクラ
ツプを収容した予熱バスケツト例えば４ａの還流
ダクト８ａに介在されたブースタフアン１０が駆
動される。その結果、燃焼塔３から副ダクト８へ
はブースタフアン１０の吸引力に相当する排ガス
量が導出され、その残余の排ガスは主ダクト６を
介して直接除塵器１１に導出される。このように
して直接除塵のために導出された排ガスに、スク
ラツプを予熱することにより降温した悪臭を伴う
100〜300℃程度の予熱済み排ガスが合流点６Ａで
混合され、この混合排ガスが除塵器１１で除塵さ
れる。この混合排ガスは極めて嫌悪感の強い悪臭
を有するので、放散塔より放出することができ
ず、バルブ１５を閉止する一方バルブ１６を開口
して排ガス洗浄塔１３に導入される。その中で
は、ガス温度の変動に応じて調整された量の洗浄
液が供給され、第２図のように含塵高温排ガスの
温度が変動しても、混合排ガスは飽和水蒸気を含
有するに好適な例えば80℃に降温される一方、洗
浄液も臭気物質の除去に好適な温度や濃度に保持
される。したがつて、洗浄液中の中和剤などによ
つて臭気物質の化学的除去処理が一定の洗浄条件
下でむらなく連続的に行なわれ、しかも、排ガス
が洗浄液に与える熱で両者の温度が平衡し、洗浄
液中の水分が蒸発してほぼ一定の飽和水蒸気が発
生する。油ミストは上述の化学反応によつて除去
し得ないが、発生した水蒸気に付着して排ガス中
に浮遊することになる。臭気物質が除去された排
ガスは、水蒸気と共に油ミストを伴つて湿式電気
集塵機１４に導入される。電気集塵機１４では、
集塵極を接地した状態で放電極に負の高電圧が加
えられると、放電極周辺に強力な電場が形成され
てコロナ放電が発生する。このコロナ放電により
放電極の極く近傍に正および負のイオンが発生
し、正のイオンは負の放電極で直ちに中和され、
負のイオンは電場中を集塵極に移動しながら水蒸
気粒子を負に帯電させ、油ミストが水蒸気と共に
集塵極で捕集される。もちろん、清浄となつた排
ガスは図示しない放散塔から大気に放出され、油
ミストは別途処理される。 以上は主ダクト６の合流点６Ａ〜６Ｃにおいて
燃焼塔３から直接除塵器１１に向かう排ガスに、
スクラツプを予熱した後の予熱済み排ガスを混合
させる場合について述べたが、場合によつては主
ダクト６に介在されたバルブ１７を閉止すること
によつて燃焼塔３からの排ガスの全部をスクラツ
プ予熱器４に流過させるようにしてもよい。その
場合には排ガスの保有する全部の熱エネルギをス
クラツプの予熱に利用することができる利点があ
り、しかもその際の予熱済み排ガスの脱臭ならび
に油ミストの除去は上述と何ら異なることなく行
なわれる。 次に本発明による実施結果の１例を紹介する。
70トン炉で初装30トン、追装30トン、再追装10ト
ンのスクラツプ装入による精錬において、電気製
鋼炉の粗鋼１トン当りの電力消費量は約415KWH
である。この条件の下で、(1)予熱装置なしの場
合、(2)予熱装置で装入スクラツプの全部を予熱し
た場合、とを比較すると次の表のように電力消費
低減量として57KWH／トンが達成された。

【表】 しかも、そのときの除塵器１１の入口および出
口、排ガス洗浄塔１３の出口、ならびに電気集塵
機１４の出口における排ガス中のダストなどの含
有量は、以下のようであつた。なお、表中におけ
る臭気濃度とは、その数値倍稀釈すると臭気が無
くなることを意味している。

〔発明の効果〕

本発明は以上の実施例の詳細な説明から判るよ
うに、含塵高温排ガスが導出される主ダクトに介
在された燃焼塔にスクラツプ予熱器に排ガスを導
入する副ダクトが設けられ、そこを流過した悪臭
を伴う予熱済み排ガスを主ダクトに導出させ、主
ダクトには、順次、除塵器、誘引フアン、排ガス
洗浄塔および電気集塵機を配置して、それらの中
を順次排ガスが流過するようにしたので、スクラ
ツプの予熱済み排ガスの有する臭気物質と油ミス
トを効果的に除去することができる。その結果、
大気や環境の汚染を防止して電気製鋼設備から排
出される排ガスの無公害化を実現することができ
る。さらに、スクラツプ予熱器には電気製鋼炉排
ガスのみを導入するので、その排ガスの保有する
顕熱を最大限にスクラツプの予熱に利用すること
ができ、新たな燃料消費を伴うことなく溶解電力
原単位の低減と製鋼時間の短縮を実現することが
できる。加えて、油ミストを捕集する電気集塵機
の前段で帯電させ易い飽和水蒸気を含有させたの
で、電気集塵機内における粒子の極板への移動速
度も高くなり、捕集効率が向上する効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明が適用された電気製鋼炉排ガス
によるスクラツプの予熱装置の系統図、第２図は
電気製鋼炉の操業状態における時間経過に伴う排
ガスの温度変動を示すグラフ、第３図は先行技術
の電気製鋼炉排ガスによるスクラツプの予熱装置
の系統図である。 １……予熱装置、２……電気製鋼炉、３……燃
焼塔、４……スクラツプ予熱器、６……主ダク
ト、６Ａ〜６Ｃ……合流点、８……副ダクト、８
ａ〜８ｃ……還流ダクト、１０……ブースタフア
ン、１１……除塵器、１２……誘引フアン、１３
……排ガス洗浄塔、１４……湿式電気集塵機。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 電気製鋼炉の操業に伴い発生する含塵高温排
   ガス中の可燃物を燃焼した後、その排ガスの保有
   する熱エネルギにより、前記電気製鋼炉に装入さ
   れるスクラツプを予熱するスクラツプの予熱方法
   において、 燃焼後直接除塵のために導出される排ガスに、
   スクラツプを予熱することにより降温した悪臭を
   伴う予熱済み排ガスを混合させ、この混合排ガス
   を除塵した後、そのガス温度の変動に応じて調整
   された洗浄液量により、混合排ガスを所定温度に
   降温させて飽和蒸気を伴わせると共に臭気物質を
   除去し、その臭気物質の除去された排ガス中に浮
   遊する微細な油ミストを静電作用によつて水蒸気
   粒子と共に捕集することにより、スクラツプの予
   熱済み排ガスに含まれる悪臭と油ミストを除去で
   きるようにしたことを特徴とする電気製鋼炉排ガ
   スによるスクラツプの予熱方法。 ２ 電気製鋼炉の操業に伴い発生する含塵高温排
   ガス中の可燃物を燃焼塔において燃焼させた後、
   その排ガスの全部または一部をスクラツプ予熱器
   に導入し、その排ガスの保有する熱エネルギによ
   り、前記電気製鋼炉に装入されるスクラツプを予
   熱するようにしたスクラツプの予熱装置におい
   て、 含塵高温排ガスが導出される主ダクトに介在さ
   れた前記燃焼塔に、スクラツプ予熱器に排ガスを
   導入する副ダクトが設けられ、スクラツプを流過
   した悪臭を伴う予熱済み排ガスを主ダクトに導出
   させる還流ダクトにブースタフアンが設置され、
   その還流ダクトとの合流点より下流の主ダクト
   に、順次、除塵器、誘引フアン、排ガス温度の平
   準化を図ると同時に排ガス中の臭気物質を除去し
   かつそのガスの有する温度によつて多量の水蒸気
   を発生させる排ガス洗浄塔、および飽和蒸気を伴
   つた排ガスに含まれる水蒸気に付着した油ミスト
   を水蒸気粒子と共に排ガス中より捕集する湿式電
   気集塵機が配置され、スクラツプの予熱済み排ガ
   スに含まれる悪臭と油ミストを除去することがで
   きるようにしたことを特徴とする電気製鋼炉排ガ
   スによるスクラツプの予熱装置。