WO2007052621A1 - 回転炉床炉およびその運転方法 - Google Patents

Abstract

回転炉床炉内で発生した排ガス中に残留した可燃性成分を、還元鉄の製造等に支障を来たすことなく完全燃焼させて、前記回転炉床炉の加熱・還元に有効利用し、燃費を向上させることを目的とする。その手段として、回転炉床炉１は排ガス排出装置８を具備する。この排ガス排出装置８は隔室形成部１２ａ及び排気ダクト１３を含む。隔室形成部１２ａは、回転炉床炉１の天井部１２のうち排ガス排出領域１１の部分に形成され、この隔室形成部１２ａに排気ダクト１３が接続される。隔室形成部１２ａの下面は他の天井部１２の下面よりも高く、この隔室形成部１２ａの内側に排ガスを滞留させるための隔室９が形成される。好ましくは、排気ダクト１３に冷却媒体吹込ノズル１６が設けられる。

Description

回転炉床炉およびその運転方法

技術分野

[0001] 本発明は、回転炉床炉およびその運転方法に関し、より詳しくは、前記回転炉床炉 内で発生した可燃性排ガスを完全燃焼させるための技術に関する。

背景技術

[0002] 従来、外周壁、内周壁、およびこれら壁間に配置された円環状の回転炉床を具備 する回転炉床炉が知られている。前記回転炉床は、一般に、円環状の炉体フレーム 、前記炉体フレーム上に配置された炉床断熱材、およびこの炉床断熱材上に配置さ れた耐火物により構成される。このような回転炉床を回転駆動するための機構として は、例えば、炉床下部に設けられた回転軸と、この回転軸に固定されて当該回転軸 とともに回転駆動されるピニオン歯車と、前記炉体フレーム底部に円周状に固定され て前記ピ-オン歯車と嚙合うラックレールとを具備する歯車機構や、床面に円周状に 敷設された軌道と、前記炉体フレームの底部に設けられて前記軌道上を走行する複 数の駆動車輪とを組み合わせた装置等が知られて 、る。

[0003] 前記構造を有する回転炉床炉は、鋼材ビレット等金属の加熱処理あるいは可燃性 廃棄物の燃焼処理等に用いられる。さらに近年は、前記回転炉床炉を用いて鉄酸化 物から還元鉄を製造する方法が注目されて 、る。このような回転炉床炉による還元鉄 製造プロセスの一例を、前記回転炉床炉の設備構成の概略を示す図 6を参照しなが ら説明する。

(1)粉末の鉄酸化物 (鉄鉱石、電炉ダスト等)および粉末の炭素質還元剤 (石炭、コ 一タス等）が混合され、造粒される。これにより生ペレットが製造される。

(2)この生ペレットが、当該ペレット内から発生する可燃性揮発分が発火しない程度 の温度域で加熱される。この加熱は前記生ペレットに付着して ヽる水分を除去して図 6に示す乾燥ペレット 24を生成する。

(3)図 6に示す適当な装入装置 23が、前記乾燥ペレットを回転炉床炉 26中に供給し 、回転炉床 21上にペレット 1〜2個程度の厚さを有するペレット層を形成する。 (4)炉内上方に設置されたバーナー 27での燃焼が前記ペレット層を輻射加熱して還 元する。これにより、当該ペレット層の金属化が進む。

(5)冷却器 28が、金属化したペレットを冷却する。この冷却としては、ペレットにガス を直接吹き付けることによる冷却や、水冷ジャケットによる間接冷却等が例示される。 この冷却は排出時および排出後のハンドリングに耐える機械的強度を前記ペレットに 発現させる。冷却後のペレット (例えば還元鉄） 25を排出装置 22が炉外に排出する。

(6)前記ペレット 25の排出後直ちに前記装入装置 23が次の乾燥ペレットを装入する 。以上のプロセスの繰返しにより還元鉄が製造される。

[0004] このような還元鉄の製造に用いられる回転炉床炉において、炉内で発生した可燃 性排ガスは、回転炉床炉の円周上に設けられた排ガス排出領域から、この排ガス排 出領域の天井部に接続された排気ダクトに誘引され、前記排気ダクトの後流に設けら れた排ガス処理設備を介して系外に排出される。しかし、この回転炉床炉から排気ダ タトへ誘引される排ガス中には可燃成分が一部残留する。これは、前記回転炉床炉 内での排ガスと酸素との混合撹拌が不十分なために前記可燃成分が完全燃焼でき な 、ことによる。

[0005] そこで従来は、前記炉内に二次燃焼空気を供給してこの二次燃焼空気により前記 可燃性ガスを燃焼させることにより燃料消費量の低減が図られている。しかしながら、 この二次燃焼空気の供給は炉内空気量を過剰にする。この過剰な空気量は炉内温 度の低下を招くば力りか還元反応の停滞もしくは再酸ィ匕を引き起こす。

[0006] そこで、このような二次燃焼を制御するための方法として、図 7に示すような装置を 用いた金属還元処理方法が知られている。図 7は、前記装置の水平断面を示したも のである。この装置は、加熱帯 30及び還元帯 40を有する回転炉床炉と、ガス分析装 置 31と、空気導入手段 34とを備える。前記ガス分析装置 31は、前記加熱帯 30にお ける炉内ガスをサンプリングして、その 02濃度または CO濃度を測定する。前記空気 導入手段 34は、前記ガス分析装置 31により測定された濃度に従って前記加熱帯 30 に空気を導入することにより、前記還元帯 40で発生した未燃ガスを燃焼させる。

[0007] しかしながら、この装置では、前記加熱帯 30に二次燃焼に必要十分な空気が投入 されたとしても、この二次燃焼空気と可燃性ガスとの十分な混合'撹拌、及び、前記 可燃性ガスの燃焼に必要な滞留時間の確保ができな 、ために、その発生熱を有効 利用できる領域で前記未燃ガスを完全燃焼させることができな 、おそれがある。換言 すれば、上記従来の装置では、未燃ガスと二次燃焼空気が炉内で十分に混合'撹拌 されない結果、前記未燃ガスが完全燃焼せず一部未燃のまま排気ダクトへ誘引され る現象が生じ得る。このような現象は、前記回転炉床炉の燃費悪化の原因となるのに 加え、前記未燃ガス力 S排気ダクト中で燃焼、高温化することによる当該排気ダクト等 の設備損傷の原因となる。また、高温ィ匕した状態で排ガス中に含まれるアッシュ等の 成分が溶融して前記ダクトに付着することにより、当該ダクトを閉塞させるおそれもあ る。

発明の開示

[0008] 本発明は、回転炉床炉内で発生した排ガス中に残留する可燃性成分を還元鉄の 製造等に支障を来たすことなく完全燃焼させて前記回転炉床炉の加熱，還元に有効 利用することにより燃費を向上させることを目的とする。

[0009] その目的を達成するための手段として、本発明は、外周壁及び内周壁と、これら外 周壁及び内周壁の間に設けられる回転炉床及び天井部とを備えた回転炉床炉であ つて、隔室形成部と排気ダクトを具備する。前記隔室形成部は、前記天井部におけ る前記回転炉床の回転方向の一部に形成され、他の天井部の下面よりも高い下面を 有し、内側に隔室を形成する。前記排気ダクトは前記隔室に通ずるように前記隔室 形成部に接続される。

図面の簡単な説明

[0010] [図 1]本発明の実施の形態に係る回転炉床炉全体の外観を示す斜視図である。

[図 2]前記回転炉床炉全体の平面図である。

[図 3]図 2の矢視 ΠΙ-ΠΙの立断面図である。

[図 4]図 3の矢視 IV-IV立断面図である。

[図 5]図 3の矢視 V-Vの断面図である。

[図 6]従来例に係る回転炉床炉の炉床の部分平面図である。

[図 7]別の従来例に係る回転炉床炉の断面平面図である。

発明を実施するための最良の形態 [0011] 以下、図 1〜図 5を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態を説明する。

[0012] 図 1〜図 5に回転炉床炉 1が示される。この回転炉床炉 1は、外周壁 2と、その内側 に設けられる内周壁 3と、これら外周壁 2と内周壁 3との間の空間を上方力も覆う天井 部 12と、前記外周壁 2と内周壁 3との間に配置される円環状の回転炉床 10とを具備 する。前記外周壁 2、前記内周壁 3、及び前記天井部 12は主として断熱材により構 成される。

[0013] 前記回転炉床 10は、図示しない駆動装置によって、外周壁 2と内周壁 3との間を通 りながら回転するように駆動される。この回転炉床 10は、円環状の炉体フレーム 4と、 この炉体フレーム 4上に配設された炉床断熱材 5と、この炉床断熱材 5上に配設され た耐火物 6とで構成される。前記断熱材 5上には、鉄酸化物および炭素質還元剤か らなる造粒ペレット 7が図示しない装入口力も装入される。この造粒ペレット 7は、前記 回転炉床 10の回転を伴いながら炉内で加熱処理及び還元処理される。この処理に より還元鉄が製造される。

[0014] この回転炉床炉 1は、排ガス排出装置 8を具備する。この排ガス排出装置 8は、前 記回転炉床炉 1において隔室 9を形成する隔室形成部 12aと、この隔室形成部 12a に接続される排気ダクト 13とを具備する。

[0015] 前記隔室形成部 12aは、前記天井部 12に形成され、この天井部 12の周方向（すな わち前記回転炉床 10の回転方向）の一部を構成する。この隔室形成部 12aは、前記 天井部 12の他の部分よりも上向きに突出していて、当該他の天井部 12の下面よりも 一段高い下面を有している。つまり、この隔室形成部 12aの内側に、他の炉内空間か ら上向きに入り込んだ隔室 9が形成されている。

[0016] 前記隔室形成部 12aは、前記天井部 12のうち、前記回転炉床 10の回転方向の一 部、より具体的には前記排気ダクト 13が接続されるべき排ガス排出領域 11に相当す る部分に形成されている。前記排気ダクト 13は、前記隔室 9内に連通するように前記 隔室形成部 12aに水平向きに接続されている。

[0017] 前記隔室 9は、炉内で発生した排ガスが前記排気ダクト 13に導入されるまでの間に 滞留するための滞留空間としての役割を果たす。具体的に、この隔室 9は、この隔室 9内に前記排ガスが滞留する時間（排気ダクト 13に導入されるまでの時間）内でこの 排ガス中に残留した可燃成分が燃焼することが可能となるのに十分な容積を有して いる。

[0018] 前記滞留時間を稼ぐためには、図 3および図 4に示すように、前記隔室形成部 12a の円周方向端部から下方に垂れ壁 12bが突出して前記隔室 9を他の炉内空間と区 分することが好ましい。また、前記隔室 9の容積は、この隔室 9内に前記排ガスが滞 留する時間が 0. 5秒以上となるように設定されるのが好ましい。

[0019] この実施の形態に係る排ガス排出装置 8は、さらに、図 3および図 4に示すような絞 り部 15を具備する。この絞り部 15は、前記隔室 9の入口に設けられている。このように 隔室 9の入口部に設けられた絞り部 15は、前記隔室 9に入り込む排ガスに乱流を生 じさせる。この乱流は、前記排ガス中に残留する可燃成分と当該排ガス中に含まれる 残留酸素との撹拌を促す。この攪拌の促進は、前記可燃成分と前記残留酸素とを効 率的に接触させ、その可燃成分の完全燃焼を図ることを可能にする。

[0020] なお、前記絞り部 15は、前記隔室 9への排ガスの入口部分の通過断面積を縮小す るような部分を意味し、前記隔室 9に流入した排ガスを撹拌する機能を有する。

[0021] さらに、この実施の形態では、前記隔室形成部 12a (図では絞り部 15)に、酸素含 有ガスを吹込むための複数の酸素含有ガス吹込ノズノレ 14が設けられる。これらの酸 素含有ガス吹込ノズル 14は、前記回転炉床炉 1から排出される排ガス中に残留した 可燃成分が完全燃焼するのに必要かつ十分な量の酸素含有ガスを前記隔室 9内に 投入するためのものである。この酸素含有ガスの吹込みは前記排ガスの撹拌'混合 を促進させ、当該排ガス中の可燃成分をより効率的に燃焼させることを可能にする。 これらの酸素含有ガス吹込ノズル 14は、図示のように絞り部 15に配置されてもよいし 、この絞り部 15から上下に外れた近傍位置に配置されてもよい。また、絞り部 15を有 しなレヽ隔室形成部にも配置されることが可能である。

[0022] これら酸素含有ガス吹込ノズル 14は、その酸素含有ガスの噴出方向が隔室 9の形 成する空間に対して斜めに傾いた方向となるように前記絞り部 15に配置されるのが 好ましい。この配置は、隔室 9空間内に旋回流を生じせしめ、前記可燃性ガスと酸素 含有ガスとの撹拌を促進し、かつ隔室 9空間内に排ガスが滞留する時間を延長する

訂正された用紙 (規則 91) [0023] この酸素含有ガスの投入量は、前記隔室 9内の温度がこの隔室 9を構成する耐火 物の許容温度以下となるように制御される必要がある。前記酸素含有ガスには、最も 入手し易レ、ものとして空気が利用可能である。その他、別のプラントから発生した酸 素を含む排ガス等を利用することもできる。

[0024] さらに好ましくは、前記排ガス排出装置 8の排気ダクト 13に図 3および図 5に示され るような複数の冷却媒体吹込ノズル 16が設けられる。これらの冷却媒体吹込ノズル 1 6は、前記排ガスに冷却媒体を投入するためのものである。この冷却媒体の投入は、 前記排ガス温度を低下させ、アッシュ等のダクト等設備への付着や高熱による損傷を 低減する。従って、前記冷却媒体吹込ノズル 16の設置場所は、排気ダクト 13の排ガ ス排出口 11に可能な限り近レ、ことが好ましい。この冷却媒体吸込ノズル 16は単数で あってもよレヽ。

[0025] 前記冷却媒体には、最も入手し易レ、ものとして空気を用いることが可能である。そ の他、別のプラントから発生した室温程度以下の温度の排ガス等を冷却ガスとして利 用することも可能である。このような冷却ガス以外に、冷却効率を上げるベぐ前記冷 却媒体吹込ノズル 16力 排気ダクト 13内に噴霧冷却水を投入することも可能である 。冷却媒体の投入量は、排ガス温度がアッシュ等の成分の軟化点もしくは融点以下 となるように制御されることが好ましい。

[0026] 以上の記載のように、外周壁及び内周壁と、これら外周壁及び内周壁の間に設け られる回転炉床及び天井部とを備えた回転炉床炉であって、隔室形成部と排気ダク トを具備するものが提供される。前記隔室形成部は、前記天井部における前記回転 炉床の回転方向の一部に形成され、他の天井部の下面よりも高い下面を有し、内側 に隔室を形成する。前記排気ダクトは前記隔室に通ずるように前記隔室形成部に接 続される。そして、排ガス中に残留した可燃性成分は前記隔室内に滞留するうちに 完全燃焼する。この完全燃焼は、還元鉄の製造に支障を来たすことなぐ前記回転 炉床炉の加熱 ·還元に有効利用され、燃費を向上させる。

[0027] 前記回転炉床炉では、より好ましくは、前記隔室の入口部に絞り部が設けられる。こ の絞り部は、前記排ガスに乱流を発生させて当該排ガス中に残留する可燃成分と残 留酸素との撹拌を促進して両者を効率的に接触させる。これにより、前記可燃成分の

正された用紙 (規則 91) より確実な完全燃焼が図られる。

[0028] 前記回転炉床炉では、より好ましくは、前記隔室形成部に酸素含有ガス吹込ノズル が設けられ、この酸素含有ガス吹込ノズルから隔室内に酸素含有ガスが投入される。 この酸素含有ガスの量は、前記回転炉床炉力 排出される排ガス中に残留した可燃 成分が完全燃焼するのに必要かつ十分な量であることが好ましい。このような回転炉 床炉の運転は、当該回転炉床炉が加熱帯及び還元帯を含む場合に、その加熱帯が 酸素不足で還元性の雰囲気になったり、逆に前記還元帯で酸素過剰のために酸ィ匕 性雰囲気になったりすることを防ぎ、かつ、可燃成分が完全燃焼された後に前記排 気ダクトから排出されることを可能にする。

[0029] 前記炉内での未燃ガスの完全燃焼は、当該炉内から排出される排ガスを高温ィ匕し 、排ガス中に含まれるアッシュ等の成分が軟化もしくは溶融して排気ダクトに付着す ることにより当該ダクトを閉塞させる現象を発生させる可能性がある。しかし、この現象 は、前記炉内隔室力 排出された直後の排ガスをアッシュ等の軟ィ匕点もしくは融点以 下まで速やかに冷却することにより防止される。その具体的手段として、前記排気ダ タトに冷却媒体吹込ノズルが設けられる装置が好適である。前記冷却媒体吹込ノズ ルカ 排ガスに投入される冷却媒体力排ガス温度を低下させ、アッシュ等のダクト等 設備への付着や高熱による損傷を低減する。

Claims

請求の範囲

[1] 回転炉床炉であって、

外周壁と、

この外周壁の内側に設けられる内周壁と、

これら外周壁と内周壁との間の空間を上方力 覆う天井部と、

前記外周壁と内周壁との間に配置される回転炉床と、

前記天井部のうち前記回転炉床の回転方向の一部に形成された隔室形成部と、 この隔室形成部に接続される排気ダクトとを備え、

前記隔室形成部は、他の天井部の下面よりも高い下面を有し、その内側に、前記 回転炉床炉内で発生した排ガスが前記排気ダクトに導入されるまでの間に滞留する ための隔室を形成するものであり、

前記排気ダクトは、前記隔室内に連通するように前記隔室形成部に接続されてい ることを特徴とする回転炉床炉。

[2] 請求項 1に記載の回転炉床炉において、

前記隔室内に酸素含有ガスを投入するための酸素含有ガス吹込ノズルが前記隔 室形成部に設けられていることを特徴とする回転炉床炉。

[3] 請求項 1に記載の回転炉床炉において、

前記隔室形成部は、その入口部分に、他の部分よりも前記隔室内への前記排ガス の流入方向につ!、ての流路断面積が小さ!、絞り部を有することを特徴とする回転炉 床炉。

[4] 請求項 3記載の回転炉床炉において、

前記絞り部またはその近傍に、前記隔室内に酸素含有ガスを投入するための酸素 含有ガス吹込ノズルが設けられていることを特徴とする回転炉床炉。

[5] 請求項 2または 4記載の回転炉床炉において、

前記酸素含有ガス吹込ノズルが前記隔室を側方から囲む複数の位置にそれぞれ 設けられ、各酸素含有ガス吹込ノズルはその酸素含有ガスの噴出方向が前記隔室 の中心に向力う方向に対して前記排ガスの導入方向と直交する方向に傾く方向とな るように配置されることを特徴とする回転炉床炉。

[6] 請求項 1〜5のいずれかに記載の回転炉床炉において、

前記排気ダクト内に冷却媒体を投入するための冷却媒体吹込ノズルが当該排気ダ タトに設けられていることを特徴とする回転炉床炉。

[7] 請求項 2, 4, 5のうちのいずれかに記載の回転炉床炉を運転する方法であって、 前記回転炉床炉カゝら排出される排ガス中に残留した可燃成分が完全燃焼するのに 必要かつ十分な量の酸素含有ガスを前記酸素含有ガス吹込ノズル力 前記隔室内 に投入することを特徴とする回転炉床炉の運転方法。