(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷を高炉に供給する方法であって、
材料ホッパーを少なくとも１つ有し、該材料ホッパーがホッパー室と、負荷を該ホッパー室に送り込むための材料導入開口と、負荷を前記ホッパー室から前記高炉に送り込むための材料放出開口を有し、前記材料導入開口には該材料導入開口を開閉するための材料導入封止弁が連携し、前記材料放出開口には該材料放出開口を開閉するための材料放出弁が連携する装入装置を設け、
前記材料導入開口を開き、前記材料放出開口を閉じ、
負荷を前記ホッパー室に前記材料導入開口を通して送り込み、
前記導入封止弁を閉じ、
加圧ガスを前記ホッパー室に送り込む事によって前記ホッパー室を加圧し、
前記材料放出弁を開き、前記ホッパー室から前記負荷を前記高炉に送り込んで成るものにおいて、
前記高炉から回収される上部ガスの少なくとも１部を、該回収上部ガスから二酸化炭素を除去する再利用法にかける手順と、
前記回収二酸化炭素の少なくとも１部を加圧ガスとして前記ホッパー室に送り込んで該ホッパー室を加圧する手順を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記二酸化炭素が前記回収上部ガスから圧力変動吸着（ＰＳＡ）又は真空圧力変動吸着（ＶＡＳＡ）により除去されるようにして成る請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記回収二酸化炭素の少なくとも１部が前記装入装置のシュート伝動歯車箱に送り込まれ、該シュート伝動歯車箱内の過剰圧力を維持及び／又は緊急冷却するようにして成る請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記回収二酸化炭素の少なくとも１部が前記装入装置の弁箱に送り込まれ、該弁箱内の過剰圧力を維持及び／又は緊急冷却するようにして成る請求項１〜３の何れか１つに記載の方法。
【請求項５】
前記回収上部ガスが前記再利用の段階前に清浄工程にかけられるものであって、該清浄工程が
前記回収上部ガスを一次清浄ステージに送り込んで１部清浄化上部ガスを生成し、
該１部清浄化上部ガスを二次清浄ステージに送り込んで清浄化上部ガスを生成し、
該清浄化上部ガスを乾燥ステージに送り込んで該清浄化上部ガスを乾燥させて成る請求項１〜４の何れか１つに記載の方法。
【請求項６】
前記二次清浄ステージが
前記１部清浄化上部ガスを予備洗浄及び冷却する第１の工程と、
前記１部清浄化上部ガスを更に洗浄し、膨張させる第２の工程を含んで成る
請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記回収二酸化炭素が前記装入装置に送られる前に、ブースター装置及び緩衝槽に送られるようにして成る請求項１〜６の何れか１つに記載の方法。
【請求項８】
前記材料ホッパーが、ガス流入弁の連携するガス流入口とガス流出弁の連携するガス排出口を含み、前記方法が
前記導入封止弁を閉じ、前記ガス流出弁を開いて後、前記ガス流入弁を開き、
所定量の加圧ガスが前記ホッパー室を通って流れ得、前記ガス流出弁を閉じて前記ホッパー室を加圧する前に、前記ガス流出弁を介して逃げ得るようにして成る請求項１〜７の何れか１つに記載の方法。
【請求項９】
前記所定量を前記ホッパー室の容積の上限、３倍迄とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記ホッパー室から前記ガス出口を介して回収される前記ガスが再利用され、前記二次清浄ステージに送り込まれるようにして成る請求項８又は９に記載の方法。
【請求項１１】
前記ホッパー室から前記ガス出口を介して回収される前記ガスが鋳床制塵システムに送り込まれるようにして成る請求項８又は９に記載の方法。
【請求項１２】
前記ホッパー室から前記ガス出口を介して回収される前記ガスが、加圧ガスとして用いられない回収二酸化炭素の一部に送り込まれるようにして成る請求項８又は９に記載の方法。
【請求項１３】
前記ホッパー室から前記ガス出口を介して回収される前記ガスが、濾過装置に送られた後、加圧ガスとして用いられない回収二酸化炭素の前記一部に送り込まれるようにして成る請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記回収上部ガスが前記二酸化炭素の除去後に、還元ガスとして前記炉に送り戻されるようにして成る請求項１〜１３の何れか１つに記載の方法。
【請求項１５】
前記装入装置がベルレストップ型のものである請求項１〜１４の何れか１つに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は高炉、特に上部ガス再利用機構を備える高炉装置に負荷を供給する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
装入材とも呼ばれる負荷は高炉に、その上部に配置された装入装置を通して供給される。かかる装入装置は一般に、負荷を一次的に受け取る単数又は複数の材料ホッパーを含む。材料ホッパーはまた、内部に入れられる負荷の重さを量り、高炉に送り込まれる負荷の量を制御するのに用いられる。
【０００３】
材料ホッパーの充填中、材料ホッパーは大気圧下になければならない。だが、負荷が高炉に供給されるとき、材料ホッパーは高炉圧力になければならない。従って、材料ホッパーは、負荷が材料ホッパーから高炉に移送される前に、加圧されねばならない。
【０００４】
この加圧は一般に図１に示し、就中ＬＵ７３７５２に記載されているように、半清浄上部ガスを材料ホッパーに供給する事によって行われる。高炉１０は高炉の上部から上部ガスを回収する配管１２を含む。回収された上部ガスは一次清浄ステージ１４及び二次清浄ステージ１６に送られた後、乾燥装置１８で乾燥され、ガス循環路２０に送られる。二次清浄ステージ１６は一次洗浄＆冷却ステージ２２と、ガスが膨張される後段浄化ステージ２４を含む。半清浄ガスは一次予備洗浄＆冷却ステージ２２の後で膨張し、材料ホッパー２６のホッパー室に送り込まれて後者を加圧する。浄化ステージ２４の前で、上部ガスは未だ比較的高い圧力にあるものの、高炉圧力より僅か上の圧力にまで圧縮されなければならない。
【０００５】
材料ホッパーの充填中、ホッパー室に空気が吸引される。材料ホッパーが加圧前に封止されると、空気はホッパー室に捕捉される。ホッパー室に半清浄ガスが送り込まれると、大気中の空気からのＯ２と可燃性のＣＯとＨ２から成るガス混合物が生成される。場合によっては、このガス混合物はホッパーに負荷を詰め込む事によって生ずる小さい爆燃を惹き起す事がある。だがかかる爆燃は、材料ホッパーを損ずる事があるので回避されるべきである。
【０００６】
場合によって、特にＣＯ及びＨ２の濃度が高い装置では、かかる爆燃の危険が高くなる。これは特に、上部ガスが処理され、ＣＯ及びＨ２の富んだガスが羽口システムを通して高炉に送り戻される上部ガス再利用設備においてそうである。これは、材料ホッパーにおけるＣＯ及びＨ２の濃度、従って爆燃の危険が高まる事を避け得ないものとする。爆燃の危険はまた、自然ガスが大量に注入される場合、増大する。
【０００７】
高炉からのＣＯ２放出を低減してＣＯ２放出の世界的低下に寄与する試みが近年なされている事にも注目されるべきである。従って、高炉上部ガスを、例えば圧力変動吸着（ＰＳＡ）又は真空圧力変動吸着（ＶＰＳＡ）により上部ガス内のＣＯ２含有量を低下させる、例えばＵＳ６４７８８４１に示されているＣＯ２除去装置に送り込むようにした上部ガス再利用設備に強調が益々置かれるようになっている。ＰＳＡ／ＶＰＳＡ装置では、ＣＯ及びＨ２の富んだガスの第１の流れとＣＯ２及びＨ２の富んだガスの第２の流れが生成される。第１のガス流は還元ガスとして用い、高炉に注入し戻す事ができる。第２のガス流は装置から除去され、処理される。この処理は異論のあるところだが、ＣＯ２高濃度ガスを貯蔵のため地下の穴内に圧入する事から成る。
負荷を高炉に、特に上部ガス再利用設備が益々普及するようになった事に鑑み、爆燃を回避して、供給する改良方法が提供される必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】ＬＵ７３７５２
【特許文献２】ＵＳ６４７８８４１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従って、本発明の目的は負荷を高炉に供給する改良方法を提供する事にある。この目的は請求項１に記載の方法により達成される。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は負荷を高炉に供給する方法であって、該方法は材料ホッパーを少なくとも１つ有する装入装置を設ける事を含む。材料ホッパーはホッパー室と、負荷をホッパー室に送り込むための材料導入開口と、負荷をホッパー室から高炉に送り込むための材料放出開口とを含み、材料導入開口には材料導入開口を開閉するための導入封止弁が連携し、材料放出開口には材料放出開口を開閉するための材料放出弁が連携する。方法は更に、材料導入開口を開き、材料放出開口を閉じる事、負荷をホッパー室に材料導入開口を通して送り込む事、加圧ガスをホッパー室に送り込む事によってホッパー室を加圧する事、及び材料放出弁を開き、負荷をホッパー室から高炉に送り込む事を含む。本発明の重要な特徴によれば、方法は更に、高炉から回収される上部ガスの少なくとも１部を、二酸化炭素を回収上部ガスから除去する再利用法にかける事、及び回収二酸化炭素の少なくとも１部を加圧ガスとしてホッパー室に送り込んでホッパー室を加圧する事を含んで成る。
【００１１】
ホッパー室は可燃性ガスであるＣＯ及びＨ２から成る半清浄ガスでではなく、ＣＯ２で加圧される。ＣＯ２を加圧ガスとして用いる事によって、上部ガス再利用装置で即利用可能な非可燃性ガスによるホッパー室の充填が可能になる。実際、ＣＯ２は再利用前の回収上部ガスから除去されなければならない。除去されたＣＯ２は廃棄される代わりに、今や材料ホッパーのホッパー室を加圧するために用いられる。ＣＯ２は非可燃性ガスであるので、ホッパー室に未だ存在するかもしれないどんなＯ２とも反応せず、これにより爆燃を回避する事ができる。非可燃性であるＣＯ２は本出願の文脈においては、不活性ガスと呼ぶ事ができる。
【００１２】
尚、爆燃を回避するためには、もう１つの不活性ガス、例えばＮ２をホッパー室に送り得る。だが、Ｎ２は高炉にも、ＣＯ２除去装置にも存在すべきではない。
【００１３】
好ましくは、二酸化炭素は圧力変動吸着（ＰＳＡ）又は真空圧力変動吸着（ＶＰＳＡ）により回収上部ガスから除去される。
【００１４】
本発明の一実施態様によれば、回収二酸化炭素の少なくとも１部が装入装置のシュート伝動歯車箱に送られ，シュート伝動歯車箱内の、高炉圧に対する過剰圧力を維持、及び緊急冷却する。過剰圧力は極めて小さくて良く、圧力差約０．１バールが十分であろう。
【００１５】
本発明のもう１つの実施態様によれば、回収二酸化炭素の少なくとも１部が装入装置の弁箱に送られ、弁箱内の、高炉圧に対する過剰圧力を維持、及び緊急冷却する。過剰圧力は極めて小さくて良く、圧力差約０．１バールが十分であろう。
【００１６】
再利用工程にかける前に、回収上部ガスを清浄工程にかけると有利である。かかる清浄工程は回収上部ガスを一次清浄ステージ、一般には乾燥清浄ステージ送って一部清浄化上部ガスを生成し、該一部清浄化上部ガスを二次清浄ステージ、一般には湿式清浄ステージに送って清浄化上部ガスを生成し、該清浄化上部ガスを乾燥ステージに送って同ガスを乾燥する事を含んで良い。湿式清浄ステージの代わりに、更なる乾燥清浄ステージを設けても良い。
【００１７】
二次清浄ステージは一部清浄化上部ガスを予備清浄及び冷却する第１の工程と、該一部清浄化上部ガスを更に洗浄し、膨張させる第２の工程とを含んで良い。
【００１８】
好ましくは、回収二酸化炭素は装入装置に送られる前に、特にＣＯ２が加圧又は十分加圧されない場合、ブースター装置及び緩衝槽に送られる。
【００１９】
材料ホッパーはガス流入弁が連携するガス流入口と、ガス流出弁が連携するガス排出口とを含んで良い。その場合方法は好ましくは、導入封止弁を閉じ、ガス流入弁を開く前にガス流出弁を開き、所定量の加圧ガスがホッパー室を通って流れ得、ガス流出弁を閉じてホッパー室を加圧する前に、ガス流出弁を介して逃げ得るようにする。これにより、ホッパー室は加圧される前に、空気を洗い流すことができる。ホッパー室の容積の３倍までの量を、ホッパー室を通して流して良く、全空気が排気されたことを確実にすることができる。この洗い流しはＣＯ２又はＮ２等の任意の不活性ガスで行い得る。だが、上部ガス再利用設備の場合には、ＣＯ２がより好ましい。
【００２０】
本発明の一実施態様によれば、ホッパー室からガス流出口を介して回収されるガスは、再利用され、二次清浄ステージに送り込まれて良い。
【００２１】
本発明のもう一つの実施態様によれば、ホッパー室からガス出口部を介して回収されるガスは、鋳床制塵システムに送られても良い。
【００２２】
本発明の更なる実施態様によれば、ホッパー室からガス出口部を介して回収されるガスは、加圧ガスとして用いられない回収二酸化炭素の一部に、例えばＣＯ２循環路に送り込まれて良い。
【００２３】
好ましくは、ホッパー室からガス出口部を介して回収されるガスは濾過装置に送られてから、加圧ガスとして用いられない回収二酸化炭素の一部に送り込まれる。
【００２４】
有利には、回収上部ガスは二酸化炭素の除去後に、還元ガスとして炉に送り戻される。
【００２５】
本発明の装入装置はベルレストップ(Bell Less Top)型のもので良いが、それに限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
添付図面を参照して、本発明の好適な実施態様を以下、例示により説明する。
図面において、
図１は高炉と上部ガス清浄装置を含む、従来技術による高炉装置の概略図である。
図２は高炉と上部ガス清浄装置を含む、本発明の第１の実施態様による高炉装置の概略図である。
図３は本発明の第２の実施態様による高炉装置の概略図である。
図４は本発明の第３の実施態様による高炉装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
図１は高炉１１と、高炉１１の上部から上部ガスを回収する配管１２を含む従来の高炉装置１０の概略を示す。回収された上部ガスは一次清浄ステージ１４及び二次清浄ステージ１６に送られた後、乾燥装置１８で乾燥され、ガス循環路２０に送られる。二次洗浄ステージ１６は一次予備洗浄・冷却ステージ２２及び後段浄化ステージ２４から成り、そこでガスは膨張せしめられる。一次予備洗浄・冷却ステージ２２を後にする半清浄ガスは抽出され、材料ホッパー２６のホッパー室に送られ、これを加圧する。浄化ステージ２４の前で、上部ガスは未だ圧力が比較的高いものであるが、高炉圧の僅かに上の圧力にまで圧縮されなければならない。
【００２８】
図２〜４は高炉３２と、上部ガス再利用装置３４を含む、本発明による高炉装置３０を示す。かかる高炉装置３０の第１の実施態様を図２に示す。高炉３２の上端３６に、負荷を高炉３２に供給する装入装置３８が配置されている。装入装置３８は図示の実施態様では、負荷を一次的に貯蔵するホッパー室４２を内部に各々が有する２つの材料ホッパー４０を含む。材料ホッパー４０は負荷を夫々、受け入れ及び放出する材料導入開口及び材料放出開口を含む。材料導入開口には、これを封止して閉じるための導入封止弁４４が連携する。同様に、材料放出開口には、これを封止して閉じるための材料放出弁４６及び放出封止弁(図示せず)が連携する。
【００２９】
動作において、負荷を高炉に供給するため、材料放出弁４６及び放出封止弁は閉じられ、導入封止弁４４は開かれて、負荷を材料ホッパー４０のホッパー室４２に送り込む。所定量の負荷がホッパー室４２に入ると、導入封止弁４４は閉じられる。ホッパー室４２は以下に記載のように、加圧ガスをホッパー室４２に送り込むことによって加圧される。ホッパー室４２が十分加圧されたら、材料放出弁４６及び放出封止弁は開かれ、負荷は高炉３２に移送される。高炉の動作自体は周知であり、此処ではこれ以上記載しない。
【００３０】
上部ガス再利用装置３４は高炉３２から上部ガスを回収する手段と、回収上部ガスを処理する手段と、処理上部ガスを高炉３２に注入し戻す手段とを含む。上部ガス再利用装置３４を以下、より詳細に記載する。
【００３１】
高炉上部ガスは高炉３２の上端３６から回収され、先ず配管４８を介して一次ガス清浄装置５０に送られる、そこで回収上部ガスは一次清浄ステージにかけられ、回収上部ガスからの塵又は異物の量を低減される。一次ガス清浄装置５０は例えば、軸サイクロン又は集塵器から成る乾式清浄ステージである。
【００３２】
一次ガス清浄装置５０を通過した後、今や一部清浄化された上部ガスは二次ガス清浄装置５２に送られ、そこで回収上部ガスは二次清浄ステージ、一般には湿式清浄ステージにかけられる。この二次ガス清浄装置５２では、一部清浄化上部ガスは一般に、先ず予備洗浄・冷却ステージ５４に送られ、そこで上部ガスは水を吹きかけられる。次に、一部清浄化上部ガスは浄化ステージ５６に送られ、そこで上部ガスは単数又は複数のベンチュリ型環状通路を通る間に膨張せしめられる。
【００３３】
二次ガス清浄装置５２から、清浄化上部ガスは乾燥装置５８に送られ、ＣＯ２除去装置６０に送られ、そこで上部ガス内のＣＯ２含有量が低減される。ＣＯ２除去装置６０は、ＣＯ及びＨ２に富んだ第１のガス流６２と、主としてＣＯ２を含む第２のガス流を生成するＰＳＡ/ＶＰＳＡ装置で良い。第１のガス流は還元ガスとして用い得、例えば熱風炉６６により温度少なくとも９００℃に加熱後、羽口装置６５を介して高炉３２に送り戻されて良い。
【００３４】
本発明の重要な特徴によれば、第２のガス流６４は配分点６８にて第１の部分７０と第２の部分７２に分けられる。第２ガス流６４の第１部分７０が排気される一方、第２ガス流の第２部分は材料ホッパー（ホッパー室）４２に対する加圧ガスとして用いられる。この加圧ガスはブースター装置及び緩衝槽７４に送られて良い。かかるブースター装置及び緩衝槽７４は、特にＣＯ２除去装置６０が極低温装置から構成されない限り、加圧ガスを圧縮するため実際必要かもしれない。
【００３５】
主として二酸化炭素から成る、例えば少なくとも７５％のＣＯ２を含む加圧ガスはフィードライン７６を介して装入装置３８に送られる。フィードライン７６は材料ホッパー４０のホッパー室４２に加圧ガスを送り込む第１のアーム７８を含んで良い。だが、フィードライン７６は加圧ガスを弁箱８２及び／又はシュート伝動歯車箱８４に夫々、送り込む第２のアーム７９及び／又は第３のアーム８０を含んでも良い。
【００３６】
第１アーム７８を介してホッパー室４２に送り込まれる加圧ガスはホッパー室４２を、爆燃の危険にさらすことなく、加圧することができる。ホッパー室４２にＯ２が捕捉されていても、Ｏ２とＣＯ２の混合物はかかる爆燃を惹き起すことはないからである。第２アーム７９及び第３アーム８０を介して弁箱８２及びシュート伝動歯車箱８４に送り込まれる加圧ガスは、これ等構成部品内の過剰圧力を維持する役割を果たす、即ち、これ等部品内の圧力が高炉圧の僅か上に保たれる。加圧ガスはまた、弁箱８２及びシュート伝動歯車箱８４を緊急冷却する役割も果たすこともできる。
【００３７】
材料ホッパー４０は更に、ガスがホッパー室４２から逃げ得るようにするためガス排気ライン８８に連結するガス排気口８６を含む。図２の実施態様によれば、排気ライン８８はホッパー室４２から回収されるガスをその廃棄のため、第２ガス流６４の第１部分に送り込む。
【００３８】
材料ホッパー４０は更に大気口９０を含む。材料ホッパー４０が加圧されるべきとき、大気口９０及び／又はガス排出口８６は、加圧ガスがホッパー室４２に送り込まれてホッパー室４２内の酸素が排出され得るようにする間、開いたままである。所定量の加圧ガスがホッパー室４２に送り込まれると、大気口９０とガス排出口８６は閉じられ、材料ホッパー４０が加圧される。
【００３９】
ガス排出ライン８８は更に濾過装置９２を含む。ホッパー室４２から回収されたガスは濾過装置９２を通った後、第２ガス流６４の第１部分７０に送り込まれる。濾過装置９２は塵粒が第２ガス流６４の第１部分７０に送られるのを回避するため、例えば静電フィルタ及び／又はバッグフィルタから構成されて良い。
【００４０】
更に、エジェクタ９１がガス排気ライン８８に設けられる。かかるエジェクタは収束・発散ノズルのベンチュリ効果を用いて、運動流体の圧力エネルギーを、吸込流体を吸引及び同伴する低圧力領域を惹き起す速度エネルギーに変換する。従って、エジェクタ９１を用いてホッパー室からガスを引き出し、ホッパー室４２を大気圧まで圧抜きすることができる。
【００４１】
本発明による高炉装置３０の第２の実施態様を図３に示す。この実施態様の殆どの特徴は第１の実施態様のものと同一であり、従って繰り返さない。だが、この実施態様によれば、ガス排気ライン８８はホッパー室４２から回収されるガスを第２ガス流６４の第１部分７０に送らない。その代わりに、回収ガスは二次ガス清浄装置５２の予備洗浄・冷却ステージ５４と浄化ステージ５６間に送り戻される。これにより、回収ガスは清浄化され、再びＣＯ２除去装置６０に送られる。
【００４２】
本発明による高炉装置３０の第３の実施態様を図４に示す。この実施態様の殆どの特徴は第１の実施態様のものと同一であり、従って繰り返さない。だが、この実施態様によれば、ガス排気ライン８８はホッパー室４２から回収されるガスを第２ガス流６４の第１部分７０に送らない。その代わり、回収ガスは鋳床制塵システム９４に送られる。
【符号の説明】
【００４３】
１０   高炉装置
１１   高炉
１２   配管
１３   上部
１４   一次清浄ステージ
１６   二次清浄ステージ
１８   乾燥装置
２０   ガス循環路
２２   予備洗浄＆冷却ステージ
２４   後段浄化ステージ
２６   材料ホッパー
３０   高炉装置
３２   高炉
３４   上部ガス再利用装置
３６   上端
３８   挿入装置
４０   材料ホッパー
４２   ホッパー室
４４   導入封止弁
４６   材料吐出弁
４８   配管
５０   一次ガス清浄装置
５２   二次ガス清浄装置
５４   予備ガス洗浄＆冷却ステージ
５６   浄化ステージ
５８   乾燥装置
６０   ＣＯ２除去装置
６２   ガスの第１流
６４   ガスの第２流
６５   羽口装置
６６   熱風炉
６８   配分点
７０   第１部分
７２   第２部分
７４   ブースター装置＆バッファー槽
７６   フィードライン
７８   第１アーム
７９   第２アーム
８０   第３アーム
８２   弁箱
８４   シュート伝動歯車箱
８６   ガス出口
８８   ガス排出ライン
９０   大気口
９１   エジェクタ
９２   濾過器
９４   鋳床制塵システム
【図１】
0005572696.tif 000002
【図２】
0005572696.tif 000003
【図３】
0005572696.tif 000004
【図４】
0005572696.tif 000005