(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気炉内でスクラップ溶解中に発生し、スクラップ予熱槽に送給される排ガスの一部を電気炉内に循環するとともに空気を電気炉内に送給する際、排ガスを送給する排ガスノズルと空気を送給する空気ノズルとは同方向を向いていて、かつ、互いに接近して並んで対を形成していて、それらから噴出する排ガスと空気とを電気炉内で混合させて電気炉内の二次燃焼反応領域の酸素濃度を低下させることを特徴とする電気炉におけるＮＯｘの発生低減方法。
【請求項２】
電気炉内でスクラップ溶解中に発生し、スクラップ予熱槽に送給される排ガスの一部を電気炉内に循環するとともに空気を電気炉内に送給する際、排ガスを送給する排ガスノズルと空気を送給する空気ノズルとは二重管となっていて、それらから噴出する排ガスと空気とを電気炉内で混合させて電気炉内の二次燃焼反応領域の酸素濃度を低下させることを特徴とする電気炉におけるＮＯｘの発生低減方法。
【請求項３】
電気炉内でスクラップ溶解中に発生し、スクラップ予熱槽に送給される排ガスの一部を電気炉内に循環するためその排ガスと電気炉内に送給する空気とを電気炉外で混合させて送給し、電気炉内の二次燃焼反応領域の酸素濃度を低下させることを特徴とする電気炉におけるＮＯｘの発生低減方法。
【請求項４】
電気炉の上蓋に互いに離れて配置された２本の電極に挟まれて配設され、電気炉の上方に配設されたスクラップ予熱槽に電気炉内で発生した燃焼排ガスを送給する排ガス送給ダクトと、送風機に連結され、電気炉内に空気を送給する空気送給管と、循環送風機を備え、スクラップ予熱槽出口または排ガス送給ダクトから排ガスの一部を誘引して電気炉内に循環する排ガス送給管とを有してなり、空気送給管の電気炉との接続部を構成する空気ノズルと、排ガス送給管の電気炉との接続部を構成する排ガスノズルとは、同方向を向いていて、かつ、互いに接近して並んで対を形成していて、少なくとも２対設けられており、それらのノズルは排ガス送給ダクトの中心の下方に向って空気および排ガスを送給するように取り付けられていることを特徴とする電気炉におけるＮＯｘの発生低減装置。
【請求項５】
電気炉の上蓋に互いに離れて配置された２本の電極に挟まれて配設され、電気炉の上方に配設されたスクラップ予熱槽に電気炉内で発生した燃焼排ガスを送給する排ガス送給ダクトと、送風機に連結され、電気炉内に空気を送給する空気送給管と、循環送風機を備え、スクラップ予熱槽出口または排ガス送給ダクトから排ガスの一部を誘引して電気炉内に循環する排ガス送給管とを有してなり、空気送給管と電気炉とを接続する空気ノズルと、排ガス送給管と電気炉とを接続する排ガスノズルとは二重管となっていて、少なくとも２組設けられており、それらのノズルは排ガス送給ダクトの中心の下方に向って空気および排ガスを送給するように取り付けられていることを特徴とする電気炉におけるＮＯｘの発生低減装置。
【請求項６】
排ガス送給管は、排ガスを直接電気炉内に循環するのに替えて、空気送給管に接続して空気と排ガスとを混合して電気炉内に送給する請求項４または請求項５記載の電気炉におけるＮＯｘの発生低減装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、電気炉におけるＮＯｘの発生低減方法およびその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電気炉は、電気炉内に投入されたスクラップを、電気炉の上蓋に配置された電極から発生する１，４００℃〜１，７００℃という非常に高いアーク熱によって溶解し、精錬するものである。そして、電気炉でスクラップを溶解する際、電気炉内で発生する排ガスの熱エネルギーを利用するため電気炉の上蓋に設けた排ガス送給ダクトの下流側にスクラップ予熱槽を設け、このスクラップ予熱槽にスクラップを貯留している過程で電気炉内から発生する排ガスにより予熱し、予熱されたスクラップを排ガス送給ダクトを通して電気炉に投入し溶解している。また、電気炉でスクラップを溶解するときは、通常、電気炉の上蓋に配置されたランスを通して炭素と酸素を吹き込み、炭素と酸素とを反応させて熱を発生させ、この熱によりスクラップの溶解を促進させて電気使用量を低減させている。
【０００３】
炭素は、鋼の炭素成分の調節用でもあり、また、酸素を余分に供給すると鋼を酸化させてしまうので、酸素量は完全燃焼に必要な量よりも少なく供給される。したがって、排ガスには一酸化炭素を含むので電気炉外で燃やしていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
近年、電気炉内に空気を導入して電気炉内で二次燃焼させようとすることが考えられている。
しかしながら、電気炉内に空気を導入して熱を発生させると、スクラップの溶解を促進させ、電気使用量をさらに低減させられる反面、炉内に大量のＮＯｘが発生する恐れがある。
【０００５】
【実験結果による知見】
本願発明の発明者らは、一酸化炭素ガスの燃焼のための空気に排ガスを混合すればＮＯｘが減少するのではないかという予想をたて燃焼実験を行った。排ガスを直接使用してテストを行うことはできないので、排ガスの主成分である窒素を混合した空気を一酸化炭素の燃焼に使用し、ＮＯｘの発生量がどのくらい低下するかをテストした。一酸化炭素は１，３００℃に加熱し、それに上記空気と窒素の混合ガスを加えて燃焼させた。図８はそのテスト結果を示したものである。図からもわかるように、窒素の混入量を増加させるとＮＯｘの発生が低下することがわかる。たとえば、空気が２，窒素が１の割合いとすると、ＮＯｘは窒素を混合せず空気のみを使用した場合に比べてほぼ４０％に低下した。
【０００６】
本発明は、かかる問題点および知見に鑑み創案されたもので、電気炉内で一酸化炭酸を空気により二次燃焼される場合に予想されるＮＯｘの発生量の低減を図るようにした電気炉におけるＮＯｘの発生低減方法およびその装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明の第１の発明は、電気炉内でスクラップ溶解中に発生し、スクラップ予熱槽に送給される排ガスの一部を電気炉内に循環するとともに空気を電気炉内に送給し、それらの排ガスと空気とを電気炉内で混合させて電気炉内の二次燃焼の酸素濃度を低下させるようにしている。
【０００８】
第２の発明は、電気炉内でスクラップ溶解中に発生し、スクラップ予熱槽に送給される排ガスの一部を電気炉内に循環するためその排ガスと電気炉内に送給する空気とを電気炉外で混合させて送給し、電気炉内の二次燃焼の酸素濃度を低下させるようにしている。
【０００９】
第３の発明は、電気炉の上蓋に互いに離れて配置された２本の電極に挟まれて配設され、電気炉の上方に配設されたスクラップ予熱槽に電気炉内で発生した燃焼排ガスを送給する排ガス送給ダクトと、
送風機に連結され、電気炉内に二次燃焼空気を送給する空気送給管と、
循環送風機を備え、スクラップ予熱槽出口または排ガス送給ダクトから排ガスの一部を誘引して電気炉内に循環する排ガス送給管と、
を有している。
【００１０】
第４の発明は、空気送給管の電気炉との接続部を構成するする空気ノズルと、排ガス送給管の電気炉との接続部を構成する排ガスノズルとは、互いに並んで対を形成していて、少なくとも２対設けられており、それらのノズルは排ガス送給ダクト中心の下方に向かって空気および排ガスを送給するように取り付けられている。
【００１１】
第５の発明は、空気送給管と電気炉とを接続する空気ノズルと、排ガス送給管と電気炉とを接続する排ガスノズルとは二重管となっていて、少なくとも２組設けられており、それらのノズルは排ガス送給ダクト中心の下方に向かって空気および排ガスを送給するように取り付けられている。
【００１２】
第６の発明は、排ガス送給管は、排ガスを直接電気炉内に循環するのに替えて空気送給管に接続して空気と排ガスとを混合して電気炉内に送給するようにしている。
【００１３】
【作用】
上述した本発明の電気炉におけるＮＯｘの発生低減方法およびその装置によれば、電気炉内でスクラップ溶解中に発生し、スクラップ予熱槽に送給される排ガスの一部を電気炉内に循環するとともに空気を電気炉内に送給することにより、電気炉内の二次燃焼の酸素濃度を低下させることができ、酸素濃度が低いのでＮＯｘの発生もおさえられる。
【００１４】
また、空気送給管の電気炉との接続部を構成するする空気ノズルと、排ガス送給管の電気炉との接続部を構成する排ガスノズルとは、互いに並んで対を形成していて、少なくとも２対設けられているか、二重管となっていて、少なくとも２組設けられており、それらのノズルは排ガス送給ダクト中心の下方に向かって空気および排ガスを送給するように取り付けられており、排ガスを炉内へ空気噴流と並行して送給したり、同軸流として送給したりしているから、よく混合して送給することができ、したがって、電気炉内の二次燃焼の際に酸素濃度が局部的に高いということがなく、また、電気炉の排ガス出口の近傍で排ガスと空気の二次燃焼が行われるので、ＣＯを含む排ガスがバイパスして排出してしまうこともない。
【００１５】
【実施例】
以下、本発明の好ましい実施例を図面に基づき説明する。
図１ないし図７は本発明の一実施例を示すもので、図１は電気炉におけるＮＯｘの発生低減装置の概要図、図２は図１の要部拡大図、図３は図２のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視図、図４は図３の他の実施例を示す図、図５は図２の他の実施例を示す要部拡大図、図６は図５のＶＩ−ＶＩ矢視図、図７は本発明の電気炉におけるＮＯｘの発生低減装置の他の実施例の概要図である。
【００１６】
図１において、１は電気炉で、１ａはこの電気炉１の上部に設けた上蓋である。２はこの上蓋１ａに互いに離れて配置された２本の電極である。図示していないが、対応する反対極の電極が電気炉底部に設けられている。３は上蓋１ａに配置されているランスである。また、上蓋１ａには排ガス送給ダクト４が配置されており、この排ガス送給ダクト４の下流側にはスクラップ予熱槽５が配置されている。７は空気送給管で、一端を送風機６に連結するとともに他端を空気ノズル１１に連結し、この空気ノズル１１を介して電気炉１に接続している。
【００１７】
９，９ｂは排ガス送給管で、一端をスクラップ予熱槽５の出口５ａに連結するとともにクーラ１０および循環送風機８を介して他端を排ガスノズル１２に連結し、さらにこの排ガスノズル１２を介して電気炉１に接続している。また、９ａはバイパス用の排ガス送給管で、一端を排ガス送給ダクト４に連結するとともに他端をクーラ１０ａを介して排ガス送給管９のクーラ１０の上流側に連結されている。クーラ１０，クーラ１０ａは循環送風機８が高温に耐えられないため、循環送風機８の保護のために設置している。なお、１３は溶鋼，１４はスクラップ溶解時に発生したスラグで溶鋼１３の上に浮上している。１５は排ガス送給ダクト４の上部およびスクラップ予熱槽５に貯留されて排ガスにより予熱されているスクラップ，１６は電極２から発生するアークである。２１，２１ａはプッシャで、スクラップ１５をスクラップ予熱槽５から排ガス送給ダクト４を通して電気炉１内に投入するために使用される。
【００１８】
図２および図３は空気ノズル１１および排ガスノズル１２の配置状態と、空気ノズル１１および排ガスノズル１２から送給された空気と排気ガスの炉内での流れを示している。そして、空気ノズル１１は下側に、排ガスノズル１２は上側となって対となり、排ガス送給ダクト中心の下方に向かって空気および排ガスを送給するように、３組配置されている。この空気ノズル１１と排ガスノズル１２は、図４に示すように、４組配置してもよく、また、電気炉１は、おむすび型をしているが、必ずしもおむすび型に限定されるものではなく、丸型や多角型であってもよい。１９は空気流、２０は排ガス流を示す。なお、図３には矢印Ａ，Ｂ，Ｃの位置に３組図示されているが、矢印ＡおよびＢの位置の２組であってもよい。
【００１９】
また、図５および図６に示すように、空気ノズル１１と排気ノズル１２を二重管ノズルとし、内管に空気ノズル１１を、外管に排気ノズル１２を配置して３組、排ガス送給ダクト４中心の下方に向かって空気および排ガスを送給するように配置してもよい。また、外管に空気ノズル１１、内管に排気ノズル１２としてもよい。この二重管の空気ノズル１１と排ガスノズル１２は、前記図４に示す実施例のように、４組（図示せず）配置してもよい。なお、図３には矢印Ａ，Ｂ，Ｃの位置に３組図示されているが、図３と同じように３組であってもよく、また、矢印ＡおよびＢの位置の２組であってもよい。
【００２０】
図７は本発明の電気炉におけるＮＯｘの発生低減装置の他の実施例を示すものである。この実施例は、前記実施例の構成と大部分を同じくするものであり、同じ部分の説明は省略する。
この実施例と前記実施例との主な違いは、前記実施例では排ガスと空気とをそれぞれ別な送給管により炉内に送給しているのに対し、この実施例では、排ガス送給管９ｂに空気送給管７を連結し、排ガスと空気とを電気炉１に送給する前に空気と排ガスとを混合ガス送給管１７の中で混合し、混合ガス送給ノズル１８を介して炉内に送給しているところにある。
【００２１】
次に、上記実施例の作用を説明する。
スクラップ１５を溶解するときは、スクラップ１５を電気炉１内に投入し、電極２に通電してアーク１６を発生させるとともにランス３を通して炭素と酸素を吹き込み、炭素と酸素を反応させて熱を発生さる。この反応は、先に述べたように不完全燃焼でＣＯを含んでいるので空気を送って二次燃焼させる。この際、電気炉１内で発生した排ガスの熱エネルギは、電気炉１の上蓋１ａに設けた排ガス送給ダクト４を通してスクラップ予熱槽５へ送給され、スクラップ予熱槽５に貯留しているスクラップ１５の予熱に使用される。二次燃焼の際のＮＯｘの濃度を下げるため、この排ガスをスクラップ予熱槽５に送給した排ガスの一部を、排ガス送給管９を通して循環送風機８により誘引し，排ガス送給管９ｂを通して電気炉１内に循環して送給する。また同時に、空気を送風機６により空気送給管７を通して電気炉１内に送給する。そして、これらの排ガスと空気とを電気炉１内で混合させ、酸素濃度の低い空気により電気炉内の一酸化炭素と混合燃焼させて電気炉内の二次燃焼の酸素濃度を低下させるようにする。空気と排ガスを電気炉１内に送るときに排ガス出口付近で二次燃焼が起きるようにするため、空気ノズル１１と排ガスノズル１２を排ガス送給ダクト４中心の下方に向けて配置している。なお、排ガスと空気とを電気炉１外で混合させて、電気炉１内に送給し、電気炉内の一酸化炭素と混合燃焼させて電気炉内の二次燃焼の酸素濃度を低下させるようにしてもよい。
【００２２】
本発明は上記実施例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技術思想を逸脱しない範囲内で種々変更し得ることは勿論である。
【００２３】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の電気炉におけるＮＯｘの発生低減方法およびその装置は、スクラップ溶解中に発生した排ガスの一部を空気とともに電気炉内に送給し、酸素濃度の低い空気により電気炉内の一酸化炭素と混合して二次燃焼させるので、電気炉内の二次燃焼の酸素濃度を低下させ、ＮＯｘの低減を図ることができるなどの優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電気炉におけるＮＯｘの発生低減装置の概要図である。
【図２】図１の要部拡大図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視図である。
【図４】図３の他の実施例を示す図である。
【図５】図２の他の実施例を示す要部拡大図である。
【図６】図５のＶＩ−ＶＩ矢視図である。
【図７】本発明の電気炉におけるＮＯｘの発生低減装置の他の実施例の概要図である。
【図８】窒素希釈によるＮＯｘ低減効果を示す図である。
【符号の説明】
１  電気炉
１ａ  炉の上蓋
２  電極
３  ランス
４  排ガス送給ダクト
５  スクラップ予熱槽
５ａ  スクラップ予熱槽出口
６  送風機
７  空気送給管
８  循環送風機
９，９ａ，９ｂ  排ガス送給管
１０，１０ａ  クーラ
１１  空気ノズル
１２  排ガスノズル
１３  溶鋼
１４  スラグ
１５  スクラップ
１６  アーク
１７  混合ガス送給管
１８  混合ガス送給ノズル
１９  空気流
２０  ガス流
２１，２１ａ  プッシャ
【図１】
0003596690.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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