(57)【要約】【課題】転炉で発生する可燃性ガスの回収効率を向上させる転炉排ガスの回収方法を提供する。【解決手段】転炉１１の吹錬により発生する排ガスを、未燃焼の状態で煙道１２を介してガスホルダー１３に回収し、転炉１１の吹錬末期に、煙道１２内に空気を吸入して排ガスを燃焼させ、煙道１２内に不活性ガスを生成させる転炉排ガスの回収方法において、転炉１１の吹錬終了時に、煙道１２内の排ガスの回収と放散の切替えを行う領域Ｒにおける排ガスのＣＯ濃度が、予め設定したガスホルダー１３による回収下限ＣＯ濃度となるように、煙道１２内への空気の吸入タイミングと吸入量を調整する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
転炉の吹錬により発生する排ガスを、未燃焼の状態で煙道を介してガスホルダーに回収し、前記転炉の吹錬末期に、前記煙道内に空気を吸入して排ガスを燃焼させ、前記煙道内に不活性ガスを生成させる転炉排ガスの回収方法において、
前記転炉の吹錬終了時に、前記煙道内の排ガスの回収と放散の切替えを行う領域における排ガスのＣＯ濃度が、予め設定した前記ガスホルダーによる回収下限ＣＯ濃度となるように、前記煙道内への空気の吸入開始タイミングと吸入量を調整することを特徴とする転炉排ガスの回収方法。
【請求項２】
請求項１記載の転炉排ガスの回収方法において、前記煙道内への空気の吸入量は、排ガスの流量とＣＯ濃度から排ガスのＣＯ量を算出し、該ＣＯ量から不活性ガスを生成するのに必要な空気量を算出して求めることを特徴とする転炉排ガスの回収方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載の転炉排ガスの回収方法において、前記煙道内への空気の吸入開始タイミングは、前記転炉の吹錬終了までに要する時間と、前記領域における排ガスのＣＯ濃度が前記回収下限ＣＯ濃度となるまでに要する時間に基づいて決定することを特徴とする転炉排ガスの回収方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転炉で発生した排ガスを集塵し、未燃焼の状態で回収する転炉排ガスの回収方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
転炉精錬時に発生する排ガスは、一酸化炭素を高濃度に含むガスである。この転炉排ガスの処理方法としては、転炉炉頂で排ガス中の一酸化炭素を燃焼させた上で蒸気として熱回収する燃焼方式と、一酸化炭素を燃焼させずに回収する非燃焼方式とがあるが、非燃焼方式が主流である。
しかし、非燃焼方式で排ガスの回収を行う場合、排ガスは可燃性である（以下、可燃性ガスともいう）ため、酸素濃度が、ある一定値に達すると爆発する危険がある。
そこで、例えば、特許文献１では、排ガスの回収終了時に煙道内の排ガスを排除するために必要な不活性ガス層（ＣＯ２、Ｈ２Ｏ、Ｎ２を主成分とする層）を過不足なく生成し、可燃性ガスの回収率を向上させると共に、回収したガス中の酸素濃度が一定値以上となることによる爆発の危険を解消する排ガスの回収方法を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特公昭６３−５４４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記従来の方法には、未だ解決すべき以下のような問題があった。
上記した方法は、転炉の吹錬終了までに、煙道内の全ての可燃性ガスを不活性ガスで置換するように、空気吸入量を設定している。しかし、安全性を確保する上では、吹錬終了までに煙道内を不活性ガスで完全に置換する必要はなく、このように、不活性ガスで完全に置換する場合、燃焼ロスにより可燃性ガスの回収量が低下する。
また、上記した方法では、サブランスを溶鋼中に挿入して炭素濃度を測定し、この測定値をもとにした脱炭速度により、外部からの空気吸入量の算出を行っている。しかし、サブランスを用いた炭素濃度の測定では、測定値のバラツキが大きくなるため、空気吸入量の算出精度が低くなる。
【０００５】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、転炉で発生する可燃性ガスの回収効率を向上させる転炉排ガスの回収方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するためになされた本発明の要旨は、以下の通りである。
（１）転炉の吹錬により発生する排ガスを、未燃焼の状態で煙道を介してガスホルダーに回収し、前記転炉の吹錬末期に、前記煙道内に空気を吸入して排ガスを燃焼させ、前記煙道内に不活性ガスを生成させる転炉排ガスの回収方法において、
前記転炉の吹錬終了時に、前記煙道内の排ガスの回収と放散の切替えを行う領域における排ガスのＣＯ濃度が、予め設定した前記ガスホルダーによる回収下限ＣＯ濃度となるように、前記煙道内への空気の吸入タイミングと吸入量を調整することを特徴とする転炉排ガスの回収方法。
【０００７】
（２）前記煙道内への空気の吸入量は、排ガスの流量とＣＯ濃度から排ガスのＣＯ量を算出し、該ＣＯ量から不活性ガスを生成するのに必要な空気量を算出して求めることを特徴とする（１）記載の転炉排ガスの回収方法。
【０００８】
（３）前記煙道内への空気の吸入開始タイミングは、前記転炉の吹錬終了までに要する時間と、前記領域における排ガスのＣＯ濃度が前記回収下限ＣＯ濃度となるまでに要する時間に基づいて決定することを特徴とする（１）又は（２）記載の転炉排ガスの回収方法。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る転炉排ガスの回収方法は、転炉の吹錬終了時に、排ガスの回収と放散の切替えを行う領域における排ガスのＣＯ濃度が、ガスホルダーの回収下限ＣＯ濃度となるように、煙道内への空気の吸入タイミングと吸入量を調整するので、吹錬終了時点で煙道内に残留し回収できない可燃性ガスを最低限に抑制しつつ、可燃性ガスの燃焼ロスを最低限に抑制できるため、回収効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施の形態に係る転炉排ガスの回収方法を適用する排ガス回収設備の説明図である。
【図２】（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ転炉の吹錬終了時における煙道内のガス組成を示す説明図、（Ｄ）〜（Ｆ）はそれぞれ（Ａ）〜（Ｃ）の各切り替え弁の設置位置における排ガスのＣＯ濃度及び流量の推移を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
まず、本発明の一実施の形態に係る転炉排ガスの回収方法を適用する転炉排ガスの回収設備について説明した後、本発明の一実施の形態に係る転炉排ガスの回収方法について説明する。
【００１２】
図１に示すように、転炉排ガスの回収設備（以下、単に回収設備ともいう）１０は、転炉１１の吹錬により発生する排ガス（即ち、可燃性ガス）を、未燃焼の状態で煙道（ダクト）１２を介してガスホルダー（以下、単にホルダーともいう）１３に回収する設備である。
この煙道１２には、転炉１１側（上流側）からホルダー１３側（下流側）へかけて、フード１４、輻射部１５、集塵機１６、誘引ファン（誘引送風機）１７、切り替え弁１８、及び、回収弁１９が、順次設けられている。
【００１３】
上記したフード１４は、転炉１１の炉口２０を覆うように、転炉１１の上方に配置され、転炉１１内で発生した排ガスを集めるものである。
輻射部１５は、煙道１２内に流れてきた排ガスを冷却するものである。
この輻射部１５の頂部（煙道１２の上流側）には、ＣＯ濃度分析計２１が設けられ、排ガスの一部を取り込むことによって、排ガス中のＣＯ濃度（一酸化炭素濃度）を逐次分析できる構成となっている。なお、ＣＯ濃度分析計２１は、ＣＯ濃度を分析できる構成であれば、特に限定されるものではなく、また、ＣＯ濃度の分析間隔は、回収設備１０の動作に支障がない程度の時間であればよい。
【００１４】
集塵機１６は、排ガスの集塵を行うものであり、絞り部分にダンパー（図示しない）が設けられている。なお、集塵機１６の台数は、ここでは２台であるが、１台でもよく、また３台以上の複数台でもよい。
誘引ファン１７は、転炉１１から発生した排ガスを吸引する機能を有するものである。
切り替え弁１８は、例えば、三方弁であり、排ガスの流路をホルダー１３（回収）の方向、又は煙突２２（放散）の方向に切り替えることができる。
回収弁１９は、ホルダー１３へと向かう排ガスの流路を遮断するものである。
また、煙道１２には、煙道１２内の排ガスの流量を測定する流量計（図示しない）や、排ガス中の酸素濃度を測定する酸素濃度計（図示しない）も設けられている。
【００１５】
上記した集塵機１６、誘引ファン１７、切り替え弁１８、及び、回収弁１９の各動作は、制御装置（図示しない）により制御できる。なお、制御装置は、ＣＯ濃度分析計２１、排ガスの流量計、及び酸素濃度計の測定値も管理しており、これらの測定値に基づいて、集塵機１６、誘引ファン１７、切り替え弁１８、及び、回収弁１９の各動作を制御できる。
特に、切り替え弁１８の切り替え制御は、以下の条件で、流路がガスホルダー１３の方向から煙突２２の方向へ向くように行われる。
・転炉１１の吹錬が終了した場合
・煙道１２内の排ガスのＣＯ濃度が予め設定した濃度以下に低下した場合
・煙道１２内の排ガスの酸素濃度が予め設定した濃度以上に上昇した場合
【００１６】
以上に示した転炉排ガスの回収設備１０の使用にあっては、転炉１１から発生した排ガス（即ち、可燃性ガス）を誘引ファン１７によって吸引し、フード１４を介して煙道１２内に導く。なお、煙道１２内を流れる排ガスの流量調整は、誘引ファン１７の吸引力を変更することなく（吸引力を一定とした条件下で）、各集塵機１６に設けられたダンパーの開度により調整できる。
煙道１２内に導入された排ガスは、輻射部１５によって冷却され、更に、集塵機１６によって除塵された後、誘引ファン１７を通過する。
【００１７】
ここで、転炉１１が吹錬（送酸）中であり、可燃性ガスが発生している場合は、前記したように、制御装置により、流路がガスホルダー１３の方向に向かうように切り替え弁１８を制御し、しかも回収弁１９を開状態に制御して、排ガスが未燃焼の状態で煙道１２を介してガスホルダー１３に回収される。
一方、転炉１１の吹錬が終了している場合は、制御装置により、流路が煙突２２の方向に向かうように切り替え弁１８を制御して、排ガスが煙突２２に送られる。なお、煙道１２内の可燃性の排ガスは、煙突２２から放散される。
【００１８】
続いて、本発明の一実施の形態に係る転炉排ガスの回収方法について、上記した転炉排ガスの回収設備１０を参照しながら説明する。
非燃焼方式で排ガスの回収を行う場合には、吹錬末期に可燃性ガスを空気により燃焼させることで、不活性ガス層を形成させている。図２（Ａ）に示すように、転炉１１の吹錬終了までに、煙道１２内を不活性ガスで完全に置換させるまで可燃性ガスの燃焼を起こさせると、可燃性ガスの回収量が低下する。
特に、フード１４から切り替え弁１８までの煙道１２の長さは、一般的に、例えば、３０〜１００ｍ（ここでは、５０ｍ）程度と長く、この煙道１２内の可燃性ガスの全てを、フード１４から煙道１２内に吸入させた空気により燃焼させて不活性ガスにすることは、不経済である。
【００１９】
そこで、本発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、転炉１１の吹錬末期に、煙道１２内に空気を吸入して排ガスを燃焼させ、煙道１２内に不活性ガス（ＣＯ２）を生成させるに際し、煙道１２内の可燃性ガスの回収効率を高めるためには、吹錬終了時に煙道１２内の排ガスの回収と放散の切替えを行う領域Ｒの位置において、排ガス中のＣＯ濃度が、回収下限ＣＯ濃度となることを満足する必要があることに想到した。なお、領域Ｒの位置におけるＣＯ濃度は、前記した領域Ｒの上流側に設けられたＣＯ濃度分析計２１の測定値に基づいて推定するものである。また、回収効率とは、「回収量×カロリー補正（ＣＯ濃度、Ｈ２濃度）」である。
【００２０】
上記を満足する煙道１２内の状況を図示すると、図２（Ｂ）である。
詳細には、転炉１１の吹錬終了時に、ガスホルダー１３で回収可能な排ガスが、切り替え弁１８より上流（転炉１１）側の煙道１２内になく（最小であり）、可燃性ガスの燃焼ロスを最小にした状況である。
この場合、切り替え弁１８の設置位置よりも下流（ガスホルダー１３）側の煙道１２内には、予め設定したガスホルダーによる回収下限ＣＯ濃度以上の排ガス（可燃性ガス）が存在する。一方、上記した切り替え弁１８の設置位置よりも上流側の煙道１２内には、ある程度のＣＯ濃度を含有しているものの、上記した回収下限ＣＯ濃度未満の排ガス（回収できないガス）が存在し、更にその上流側には不活性ガスが存在する。
【００２１】
一方、図２（Ａ）は、転炉１１の吹錬終了時に、煙道１２内の全ての可燃性ガスが不活性ガスで置換されたため、燃焼ロスにより可燃性ガスの回収量が低下した状況である（前記した特許文献１参照）。これは、図２（Ｄ）に示すように、転炉１１の吹錬末期に、フード１４から煙道１２内に吸入させる空気量（排ガス流量）が過剰で、しかも空気の吸入時期が早過ぎたことによる。
また、図２（Ｃ）は、転炉１１の吹錬終了時に、ガスホルダー１３で回収可能な可燃性ガスが煙道１２内に多く存在し、可燃性ガスの回収ロスが発生した状況である。これは、図２（Ｆ）に示すように、フード１４から煙道１２内に吸入させる空気の吸入時期が遅過ぎたことによる。このため、上記した切り替え弁１８の設置位置よりも上流側の煙道１２内にも、回収下限ＣＯ濃度以上の排ガス（可燃性ガス）が存在している。
【００２２】
以上のことから、図２（Ｂ）の状況を実施できるように、転炉排ガスの回収設備１０の操業を、図２（Ｅ）に示すように行う必要がある。即ち、転炉１１の吹錬終了時に、煙道１２内の排ガスの回収と放散の切替えを行う領域Ｒにおける排ガスのＣＯ濃度が、予め設定したガスホルダー１３による回収下限ＣＯ濃度となるように、煙道１２内への空気の吸入開始タイミングと吸入量を調整する必要がある。
ここで、上記した回収下限ＣＯ濃度とは、可燃性ガスの使用目的に応じて種々変更できる濃度であるが、例えば、２０質量％以上（好ましくは２５質量％以上）の範囲から選択した設定値（ＣＯ濃度）を使用できる。なお、この範囲の上限は、特に規定していないが、吹錬時における可燃性ガスのＣＯ濃度を考慮すれば、例えば、４０質量％程度である。
また、上記した領域Ｒは、切り替え弁１８の設置位置であることが好ましいが、例えば、切り替え弁１８を挟んで上流側と下流側に５ｍ程度の範囲でもよい。
【００２３】
上記した煙道１２内への空気の吸入開始タイミング（吸入開始時期）の適正化にあたっては、空気の吸入開始から転炉１１の吹錬終了までに要する時間Ｔ１と、空気の吸入開始から領域Ｒにおける排ガスのＣＯ濃度が回収下限ＣＯ濃度となるまでに要する時間Ｔ２との差が「０」となるように、時間Ｔ１を設定することが好ましい。
このため、転炉１１の操業を行うに際し、時間Ｔ１を調整し、時間Ｔ１と時間Ｔ２の差が「０」となるタイミングで、次チャージの転炉１１の操業を行うフィードバック制御（例えば、３０〜４０チャージ程度）を行うことで、適正な時間Ｔ１が得られる。
【００２４】
上記の時間Ｔ１を設定するにあたっては、転炉１１内で起きるＣＯガスの発生速度が同等であることが前提となる。これは、ＣＯガスの発生速度が変化すると、吸入した空気によるＣＯ濃度の低下状況が変化するためである。このＣＯガスの発生速度は、酸素の吹き込み速度や、吹錬終了時点での溶鋼中炭素濃度により変化するため、これらを変更した結果を、表として制御装置に記憶させて、時間Ｔ１を変更し使用するのがよいが、例えば、予め得られた酸素の吹き込み速度（ある吹き込み速度）の結果、又は、予め得られた吹錬終了時点での溶鋼中炭素濃度（ある炭素濃度）の結果を補正して使用することもできる。
【００２５】
また、前記した煙道１２内への空気の吸入量は、排ガスの流量とＣＯ濃度から排ガスのＣＯ量を算出し、ＣＯ量から不活性ガスを生成するのに必要な空気量を算出して求めることができる。以下、具体的に説明する。
まず、ＣＯ濃度分析計２１で得られた排ガス中のＣＯ濃度と、流量計で得られた排ガスの流量とから、排ガス中のＣＯ量を算出する。
次に、算出したＣＯ量をＣＯ２（不活性ガス）にするために必要な空気（酸素）の吸入量を算出する。
そして、算出した空気の吸入量と、流量計で得られた排ガスの流量との和から、必要な排ガス流量を算出する。
なお、上記した一連の動作は、制御装置内で実行されるプログラムにより実行されるものであるが、上記した必要な排ガス流量ｆｇ（＊）は、例えば、以下の式で算出することもできる。
【００２６】
ｆｇ（＊）＝（１＋７９／４２×λ）×ｆｇ（０）＋ｆＮ２（Ｐ）＋ｆＮ２（ＯＢ）
λ：炉口燃焼率（イナート制御時は、λ＝１と設定）
λ＝（ｆＣＯ２−ｆＣＯ２（０））／（ｆＣＯ＋ｆＣＯ２−ｆＣＯ２（０））
ｆＣＯ：排ガス中のＣＯガス量（＝ｆｇ×ＸＣＯ）
ｆＣＯ２：排ガス中のＣＯ２ガス量（＝ｆｇ×ＸＣＯ２）
ｆＯ２：排ガス中のＯ２ガス量（＝ｆｇ×ＸＯ２）
ｆＣＯ２（０）：炉内発生ＣＯ２ガス量（＝ｆＣＯ２−２×（２１／７９×ｆＮ２−ｆＯ２））
ｆｇ（０）：炉内発生ガス総量（＝ｆｇ−ｆＮ２−ｆＮ２（Ｐ）−ｆＮ２（ＯＢ））
ｆｇ：排ガス量
ｆＮ２：排ガス中のＮ２ガス量（＝ｆｇ×ＸＮ２−ｆＮ２（ＯＢ）−ｆＮ２（Ｐ））
ｆＮ２（ＯＢ）：底吹からのＮ２量
ｆＮ２（Ｐ）：パージからのＮ２量
ＸＮ２：Ｎ２濃度（＝１−ＸＣＯ−ＸＣＯ２−ＸＯ２−ＸＨ２）
Ｘガス：各ガスの濃度
【００２７】
この得られた結果に基づいて、ダンパーの開度を調整し、必要な排ガス流量を煙道１２内に流す。
これにより、転炉排ガスの回収設備１０の操業を、図２（Ｅ）に示すように行うことができ、その結果、煙道１２内のガス組成を、図２（Ｂ）に示す状況にできる。
従って、本発明の転炉排ガスの回収方法を用いることで、転炉で発生する可燃性ガスの回収効率を向上させることができる。
【００２８】
以上、本発明を、実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。例えば、前記したそれぞれの実施の形態や変形例の一部又は全部を組合せて本発明の転炉排ガスの回収方法を構成する場合も本発明の権利範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００２９】
１０：転炉排ガスの回収設備、１１：転炉、１２：煙道、１３：ガスホルダー、１４：フード、１５：輻射部、１６：集塵機、１７：誘引ファン、１８：切り替え弁、１９：回収弁、２０：炉口、２１：ＣＯ濃度分析計、２２：煙突
【図１】
2014169483.tif 000003
【図２】
2014169483.tif 000004