JPS6360217A - 溶融還元精錬設備 - 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１ この発明は、鉄鉱石を石炭及び石灰と共に精錬炉内の溶
銑中に吹き込み、ランス及び底部羽口から酸素ガスを吹
き込んで溶銑を得る溶融還元精錬設備に関し、更に詳述
すれば、石炭の水分を極めて少なくして最適の条件で溶
融還元操業する溶融還元精錬設備に関する。

［従来の技術］ 溶融還元精錬法は高炉製鉄法に代るものであり、高炉製
鉄法においては、高炉の建設費が高く広大な敷地が必要
であるという高炉製鉄法の欠点を解消すべく、近年に至
り開発されたものである。このような溶融還元精錬法に
おいては、精錬炉内の溶銑中に炉底に設けた羽口から予
備還元された鉱石並びに粉末状の石炭及び石灰を吹き込
み、更に別の羽口から酸素ガスを溶銑中に吹き込むと共
に、炉頂部から炉内に装入されたランスを介して溶銑に
酸素ガスを吹き付ける。そうすると、石炭が溶銑中に溶
解すると共に、石炭の炭素が酸素ガスによって酸化され
る。そして、この酸化熱によって鉱石が溶融すると共に
、鉱石が石炭中の炭素によって還元される。溶銑から発
生するＣＯガスはランスから吹き付けられる酸素ガスに
よって２次燃焼されてＣＯ２ガスになる。このＣＯ２ガ
スの顕熱は溶銑上を覆っているフォーミング状のスラグ
に伝達され、次いで、溶銑に戻される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、この溶融還元プロセスにおいては、石炭の水
分量が季節により又は天候により大きく変動する。例え
ば、冬期においては水分含有ユが６乃至７２６であるが
、梅雨時には１５乃至１５％に上昇し、また、それ以外
の季節にも天候により９乃至１３９６に変動する。この
ように石炭の水分はが変動すると、水分の蒸発分解に必
要な熱量が変動し、溶融還元炉に投入すべき熱源として
の石炭量が変動する。換言すれば、操業状態を一定に維
持するために、石炭の吹込み量を増減する必要があり、
これが溶融還元操業を複雑化させる要因になっている。

また、石炭を粉砕して粉末状にした後、これを溶融還元
炉に吹込んでいるが、湿ったまま石炭を粉砕すると、多
大の動力が必要であるという問題点もある。

この発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって
、溶融還元炉に吹込む石炭を予め乾燥することにより、
石炭粉砕の動力を軽減すると共に、溶融還元操業を安定
して実施することができる溶融還元精錬設備を提供する
ことを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ この発明に係る溶融還元精錬設備は、溶融還元炉と、こ
の溶融還元炉の排ガスからその顕熱の一部を回収する熱
回収手段と、この熱回収手段から出た排ガスを導入し排
ガスの顕熱により石炭を乾燥する乾燥手段と、乾燥手段
にて乾燥すべき石炭の水分量を測定する測定手段と、こ
の測定手段の測定結果に基づいて熱回収手段の熱回収量
を調整し熱回収手段からの排ガスの温度を調整する調節
手段とをａし、乾燥装置により乾燥された石炭を溶融還
元炉に供給することを特徴とする。

［作用］ 溶融還元炉にて精錬中に発生する排ガスの組成は、炭酸
ガス（ＣＯ２ガス）が約２０乃至５０％、水素ガス（Ｈ
２ガス）が５乃至２０％、及び−酸化炭素ガス（ＣＯガ
ス）が２０乃至５０９６である。

つまり、この排ガスは酸素ガス（０２ガス）を含有して
いないか、又はその含有量が少ないので、この排ガスを
石炭の乾燥に利用しても、石炭との反応が起きるおそれ
がない。また、この排ガスを熱回収手段に通してその顕
熱の一部を回収し、排ガスを冷却した後、石炭の乾燥に
利用する。そして、この熱回収手段における熱回収量を
調節することにより、乾燥手段に供給する排ガスの温度
を調整するので、この排ガスの温度を石炭の水分量に応
じて調整することができる。これにより、生石炭の水分
量が変動しても、溶融還元炉に吹きこむ石炭を常に最適
の状態に乾燥することができる。

［実施例コ 第１図はこの発明の実施例に係る溶融還元精錬設備を示
すブロック図である。溶融還元炉１にて精錬中に発生す
る排ガスは、予備還元炉２に導入され、予備還元炉２に
て鉱石の予備還元に利用される。Ｔ−備還元炉２を出た
排ガスは、集塵機３により除塵された後、第１の熱回収
部４に供給される。熱回収部４は高温側熱回収装置１ｉ
１ｉ５と低温側熱回収装置６とが直列に配設されており
、排ガスは、先ず、この高温側熱回収装置５に導入され
てその顕熱がキャリアガスの加熱に使用され、次いで、
低；Ｈ側熱回収装置６に導入されてその顕熱が蒸気の製
造に使用される。熱回収部４を出た排ガスは、約１８０
乃至２００℃まで降温しており、この排ガスの一部が石
炭乾燥装置８に供給され、残部は低温熱回収部７に供給
される。

低温熱回収部７にて、排ガスの持つ顕熱は更に回収され
、次いで、排ガスは下工程に送られる。

石炭乾燥装置６は、公知の乾燥装置で構成することがで
き、例えば、流動層タイプ、固定層タイプ又は多管式タ
イプ等、のちのを使用すればよいが、乾燥効率上は流動
層タイプのものが好ましい。この流動層タイプのものは
、ホッパの底部に多数の孔を開設した仕切り板を配設し
、このホッパの上部から生石炭を投入すると共に、仕切
り板の下方から仕切り板の孔を介して排ガスをホッパ内
に吹込む。石炭は吹き込みガスにより浮遊状態におかれ
、この状態で乾燥されてホッパ下部の排出口から排出さ
れる。この乾燥装置８に供給される生石炭の水分量は水
分量測定装置９により測定され、その供給量は供給量測
定装置１０により測定される。なお、流動層タイプの乾
燥装置においては、通常、石炭の供給量は一定に制御さ
れる。乾燥装置８に供給される排ガスの温度及び成分は
、熱回収部４と乾燥装置８との間の配管に配設された温
度計１８及び成分分析計１９により夫々検出される。

乾燥装置８から排出された乾燥石炭は、粉砕装置１１に
送られる。この粉砕装置１１で微粉状に粉砕された石炭
は、ホッパ１２に一旦貯留され、キャリアガスに搬送さ
れて溶融還元炉１に吹き込まれ、精錬に供される。乾燥
装置８から排出された排ガスは、第２の熱回収部７によ
り熱回収された排ガスと共に、下工程に送られる。

第２の熱回収部７を出た排ガスは、モータ１４により回
転駆動されるコンプレッサ１３により昇圧された後、脱
湿装置１５に供給される。この脱湿装置１５で水分が除
去された後、排ガスは高温側熱回収装置５に供給される
。このコンプレッサ１３からの排ガスは、熱回収装置５
において集塵機３からの排ガスの持つ顕熱により加熱さ
れた後、ホッパ１２に供給される。この高温のυＩガス
は、ホッパ１２内に貯留された微粉炭のキャリアガスと
して使用され、微粉炭を搬送して溶融還元炉１内に吹き
こまれる。

低温側熱回収装置６には、水が供給され、この水の供給
量はバルブ１６により調整される。この熱回収装置６へ
の水の供給量は流量計１７により検出される。

水分量測定装置９、供給量測定装置１０、排ガス温度計
１８、排ガス成分分析計１９、及び流量計１７の検出結
果は演算装置２０に入力される。

この演算装置２０は乾燥装置８に供給される石炭の水分
及び供給量から、乾燥に必要な熱量を算出する。また、
乾燥装置８に供給される排ガスの温度及び成分を基に、
演算装置２０はその排ガスが有する顕熱を算出する。そ
して、この排ガスの顕熱が乾燥に必要な熱量に一致する
ように、バルブ１６を調節して低温側熱回収袋ｖ１６に
供給する水量を調整する。つまり、乾燥装置８に入る排
ガの顕熱が乾燥に必要な熱量よりも多い場合には、熱回
収装置６の水量を増大させて溶融還元炉１からの排ガス
の顕熱を蒸気として回収する量を増大させ、逆に、顕熱
が足りない場合には、熱回収装置６の水量を減少させて
蒸気としての熱回収量を減少させ、乾燥装置８に供給す
る排ガスの温度を上昇させる。なお、下工程に送られる
排ガスの流量及び高温側熱交換器５におけるキャリアガ
スの温度は、夫々流量計２１及び温度計２２により検出
され、その検出結果は演算装置２０に入力される。

゛このように構成された溶融還元精錬設備においては、
溶融還元炉１にて発生した排ガスは予備還元炉２に供給
されて鉱石の予備還元に使用された後、集塵機３により
除塵されて第１の熱回収部４に送られる。排ガスは第１
の熱回収部４の高温側熱回収装置５の入口で約７００℃
の温度を有しており、この顕熱は、コンプレッサ１３か
ら送られる排ガスの加熱に使用される。低温熱回収装置
６においては、高温側熱回収装置５を出た排ガスの顕熱
が高圧高？ＦＡの蒸気として回収される。

熱回収部４を出た排ガスは約２００℃の温度を有してお
り、この比較的低温の排ガスの一部は乾燥装置８に供給
される。

この排ガスは酸素を含まないから、乾燥装置８内に直接
吹き込むことができ、乾燥装置８内に吹き込まれた排ガ
スは石炭の乾燥に利用された後、下工程に送られる。乾
燥装置８において、石炭は排ガスのもつ顕熱により乾燥
され、乾燥石炭は破砕装置１１に送られる。破砕装置１
１において、石炭は微粉状に破砕された後、ホッパ１２
に一旦貯留される。ホッパ１２内の微粉炭は、所定量づ
つ切出され、高温側熱回収装置５から供給される排ガス
をキャリアガスとして溶融還元炉１に吹きこまれ、精錬
に供される。熱回収部４の低温側熱回収装置６を出た排
ガスの残部は、第２の熱回収部７により熱回収された後
、下工程に送られる。

演算装置２０には、水分測定装置９及び供給量測定装置
１０から、乾燥装置８に供給する石炭の水分及び供給量
の検出結果が入力されており、演算装置２０は所定のサ
ンプリング周期でこれらのデータを取込み、乾燥に必要
な熱量を算出する。

一方、演算装置２０には、温度計１８及び成分分析計１
９から、乾燥装置８に導入される排ガスの温度及び成分
の検出結果が入力されており、所定のサンプリング周期
でこれらのデータを取込み、乾燥装置８に導入される排
ガスの顕熱を算出する。

そして、演算装置２０は、この顕熱が乾燥に必要な熱量
に一致するように、低温側熱回収装置６における熱回収
量を調節する。つまり、乾燥装置８に供給される排ガス
の顕熱が乾燥に必要な熱量よりも多い場合には、流量計
１７により流量を監視しつつ、バルブ１６を調節して低
温側熱回収装置６に供給する水量を−Ｌ昇させる。一方
、乾燥装置８に供給される排ガスの顕熱が乾燥に必要な
熱量よりも少ない場合には、バルブ１６を調節して低温
側熱回収装置６に供給する水量を減少させ、乾燥装置８
に供給する排ガスの顕熱を上昇させる。

これにより、溶融還元炉１に吹きこまれる石炭の水分は
、生石炭における水分量に拘らず、常に、一定の値にな
り、溶融還元精錬を安定して操業することができる。

て演算装置２０に人力されている。このため、演算装置
２０が低温側熱回収装置６における水量を１週節する際
に、このキャリアガス温度から高温側熱回収装置５にお
ける抜熱量を推定し、この抜熱量により調整すべき水量
を補正することとしてもよい。また、流量コト２１によ
り、溶融還元炉１がらの排ガスの流量が検出されている
がら、熱回収部４及び７における熱回収量を予測するこ
とができる。

この発明においては、溶融還元炉１に吹きこむ石炭は予
め乾燥されており、水分が極めて少ないと共に、その水
分の変動量も少ない。このため、溶融還元炉ｌ内で水分
の分解に消費される熱量が減少し、熱源としての所要石
炭量を削減することができる。また、石炭の水分量が一
定であるから、安定して溶融還元精錬操業することがで
きる。また、石炭を予め乾燥させた後粉砕するから、石
炭の粉砕のための動力を低減することができる。この発
明においては、生石炭の水分量に応じて必要最小限の排
ガス顕熱を利用して石炭を乾燥し、残余の顕熱はキャリ
アガスの加熱又は蒸気の製造等に有効に利用することが
できる。溶融還元炉にて発生する排ガスは、製鉄所にて
発生するコークス炉ガス又は転炉ガス等と成分及びカロ
リーが異なるので、下工程に送り難いが、この発明にお
いては、排ガスを石炭のキャリアガスとして使用するこ
とができるので、下工程に送る排ガス二を極力少なくす
ることができる。なお、溶融還元炉１の排ガスを予備還
元炉２を経由せず、直接熱回収部４に供給してもよいこ
とは勿論である。

［発明の効果］ この発明によれば、溶融還元炉に吹きこむ石炭を予め乾
燥して水分を除去するので、水分の分解に要する熱量が
不要で熱源としての石炭量を低減することができる。ま
た、水分が少ないので、石炭の粉砕に要する動力を軽減
することができる。

史に、熱回収が困難な低温の排ガスを石炭の乾燥に使用
するので、溶融還元炉の排ガスを有効に使用することが
できると共に、排ガス中には酸素が六角゛されていない
ので、乾燥装置内に直接吹きこむことができ、石炭の加
熱効率が高い。更に、生石炭の水分量に広して、乾燥手
段に送る排ガスの顕熱を調整し、桟余の顕熱は熱回収す
るから、溶融還元炉に吹き込む石炭の水分量を常に一定
に維持することができると共に、排ガスの顕熱を有効に
使用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例に係る溶融還元精錬設備を示
すブロック図である。 １；溶融還元炉、２：予備還元炉、３；集塵機、４．７
：熱回収部、５；高温側熱回収装置、６；低温側熱回収
装置、８；乾燥装置、９；水分測定装置、１０；供給量
測定装置、１２；ホッパ、１８；温度計、１９；成分分
析計。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）溶融還元炉と、この溶融還元炉の排ガスからその
   顕熱の一部を回収する熱回収手段と、この熱回収手段か
   ら出た排ガスを導入し排ガスの顕熱により石炭を乾燥す
   る乾燥手段と、乾燥手段にて乾燥すべき石炭の水分量を
   測定する測定手段と、この測定手段の測定結果に基づい
   て熱回収手段の熱回収量を調整し熱回収手段からの排ガ
   スの温度を調整する調節手段とを有し、乾燥装置により
   乾燥された石炭を溶融還元炉に供給することを特徴とす
   る溶融還元精錬設備。
2. （２）前記測定手段は水分量に加えて乾燥手段に供給す
   る排ガスの温度及び成分を測定し、前記調節手段は石炭
   水分量、排ガス温度及び排ガス成分の測定結果に基づい
   て熱回収手段の熱回収量を調節することを特徴とする特
   許請求の範囲第１項に記載の溶融還元精錬設備。
3. （３）乾燥手段により乾燥された石炭はキャリアガスに
   搬送されて溶融還元炉に吹きこまれ、前記熱回収手段は
   、排ガスの顕熱によりキャリアガスを加熱する高温側熱
   回収装置と、排ガスの顕熱により蒸気を得る低温側熱回
   収装置とを有し、前記調節手段は、低温側熱回収装置に
   供給する水の量を調節して熱回収手段からの排ガスの温
   度を調整することを特徴とする特許請求の範囲第１項に
   記載の溶融還元精錬設備。