(57)【要約】【課題】スカートの損傷を抑制しつつエネルギーの回収効率を向上可能な転炉排ガスの回収方法及び回収装置を提供すること。【解決手段】本発明の一実施形態である転炉排ガス処理設備１では、炉内圧制御装置２４が、ＣＯガスの発生量が増加する期間において転炉２内の圧力を増加させることにより巻き込み空気量を低下させる。これにより、スカート１１の損傷を抑制しつつエネルギーの回収効率を向上させることができる。なお、炉内圧制御装置２４は、ＣＯガスの発生量の増加に対して転炉２内の圧力を制御目標値に制御する炉内圧制御の作動を所定時間未満遅延させることによって巻き込み空気量を低下させてもよい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吹錬処理を開始してから所定時間経過後に転炉内の圧力を制御目標値に制御する炉内圧制御を開始し、吹錬処理中に転炉内で発生したＣＯガスを回収する転炉排ガスの回収方法であって、
前記ＣＯガスの発生量が増加する期間において転炉内の圧力を増加させることにより巻き込み空気量を低下させる制御ステップを含むことを特徴とする転炉排ガスの回収方法。
【請求項２】
前記制御ステップは、ＣＯガスの発生量の増加に対して前記炉内圧制御の作動を所定時間未満遅延させることによって巻き込み空気量を低下させるステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の転炉排ガスの回収方法。
【請求項３】
前記制御ステップは、前記炉内圧制御を開始する前に転炉内の圧力を前記制御目標値より所定値以上小さくし、前記炉内圧制御開始直後に転炉内の圧力を増加させることにより巻き込み空気量を低下させるステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の転炉排ガスの回収方法。
【請求項４】
前記制御ステップは、前記炉内圧制御を開始する前に転炉内の圧力を前記制御目標値より大きくし、炉内圧制御開始直後に転炉内の圧力を増加させることにより巻き込み空気量を低下させるステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の転炉排ガスの回収方法。
【請求項５】
吹錬処理を開始してから所定時間経過後に転炉内の圧力を制御目標値に制御する炉内圧制御を開始し、吹錬処理中に転炉内で発生したＣＯガスを回収する転炉排ガスの回収装置であって、
前記ＣＯガスの発生量が増加する期間において転炉内の圧力を増加させることにより巻き込み空気量を低下させる制御手段を備えることを特徴とする転炉排ガスの回収装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転炉排ガスの回収方法及び回収装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
転炉では、吹錬処理を行っている際、燃料として利用可能なＣＯガスが炉内から発生する。このため、ＣＯガスの一部を燃焼させずに回収する方法として、炉内圧制御（ＲＳＷ方式やＰＡダンパ方式が代表的）を行う部分燃焼方式であるＩＣ法や、炉内圧制御だけでなくスカートと炉口との間の隙間を調整する非燃焼方式であるＯＧ法が提案されている。特にＯＧ法は日本国内で広く採用されており、ＣＯガスを効率よく回収するための提案が数多くなされている。
【０００３】
具体的には、ＣＯガスを回収する際に巻き込み空気（ＣＯガスの上昇に伴い炉外から炉内に引き込まれる空気）によるＣＯガスの燃焼を抑制するためにスカートと炉口との間の隙間を最小化する方法（特許文献１参照）、シールガスを吹き込んだ上で炉内圧制御を行う方法（特許文献２参照）、ＣＯガスの予想発生量に基づいて炉内圧制御を行う方法（特許文献３参照）がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平２−３０１５０８号公報
【特許文献２】特開２０１３−２１６９３０号公報
【特許文献３】特開２０１５−３８２３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述の通り、先行技術では、巻き込み空気量を低下させるために、スカートと炉口との間の隙間の最小化やシールガスの吹き込みといった方法を行っている。しかしながら、スカートと炉口との間の隙間を最小化することによって巻き込み空気量を低下させる方法によれば、炉口に地金や滓が付着している場合、地金や滓によってスカートが損傷する可能性がある。また、シールガスを吹き込むことによって巻き込み空気量を低下させる方法によれば、ランニングコストが高くなり、ＣＯガスを効率よく回収することが困難になる。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、スカートの損傷を抑制しつつエネルギーの回収効率を向上可能な転炉排ガスの回収方法及び回収装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る転炉排ガスの回収方法は、吹錬処理を開始してから所定時間経過後に転炉内の圧力を制御目標値に制御する炉内圧制御を開始し、吹錬処理中に転炉内で発生したＣＯガスを回収する転炉排ガスの回収方法であって、前記ＣＯガスの発生量が増加する期間において転炉内の圧力を増加させることにより巻き込み空気量を低下させる制御ステップを含むことを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る転炉排ガスの回収方法は、上記発明において、前記制御ステップは、ＣＯガスの発生量の増加に対して前記炉内圧制御の作動を所定時間未満遅延させることによって巻き込み空気量を低下させるステップを含むことを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る転炉排ガスの回収方法は、上記発明において、前記制御ステップは、前記炉内圧制御を開始する前に転炉内の圧力を前記制御目標値より所定値以上小さくし、前記炉内圧制御開始直後に転炉内の圧力を増加させることにより巻き込み空気量を低下させるステップを含むことを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る転炉排ガスの回収方法は、上記発明において、前記制御ステップは、前記炉内圧制御を開始する前に転炉内の圧力を前記制御目標値より大きくし、炉内圧制御開始直後に転炉内の圧力を増加させることにより巻き込み空気量を低下させるステップを含むことを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る転炉排ガスの回収装置は、吹錬処理を開始してから所定時間経過後に転炉内の圧力を制御目標値に制御する炉内圧制御を開始し、吹錬処理中に転炉内で発生したＣＯガスを回収する転炉排ガスの回収装置であって、前記ＣＯガスの発生量が増加する期間において転炉内の圧力を増加させることにより巻き込み空気量を低下させる制御手段を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る転炉排ガスの回収方法及び回収装置によれば、スカートの損傷を抑制しつつエネルギーの回収効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明の一実施形態である転炉排ガス処理設備を示す図である。
【図２】図２は、従来法での転炉排ガス処理設備の操業例を示す図である。
【図３】図３は、本発明法での転炉排ガス処理設備の操業例を示す図である。
【図４】図４は、従来法及び本発明法での転炉排ガス処理設備の操業例における巻き込み空気量と炉内圧制御開始前の炉内圧との関係を示す図である。
【図５】図５は、炉内圧制御開始前の炉内圧が負圧である場合の処理を説明するための図である。
【図６】図６は、炉内圧制御開始前の炉内圧が正圧である場合の処理を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の発明者らは、鋭意研究を重ねてきた結果、炉内圧制御開始前の転炉内の圧力（炉内圧）が負圧である場合、炉内圧制御開始後の巻き込み空気量が低下することを知見し、本発明を想到するに至った。ここで、炉内圧制御とは、炉内圧を所定の制御目標値に制御する処理のことを意味し、吹錬開始後から所定時間（例えば３０秒）経過後に開始される。炉内圧制御は、吹錬処理中において、巻き込み空気量を低下させる目的と転炉内で発生したＣＯガスを炉口から噴出させないようにする目的とを有している。
【００１５】
本発明では、炉内圧制御開始前の炉内圧が制御目標値より低い場合、ＣＯガスの発生量が増大する期間においては、炉内圧を制御目標値まで増加させるために炉内圧制御装置の開度を小さく（閉動作）することにより、巻き込み空気量を低下させる。なお、炉内圧制御開始前の炉内圧が制御目標値以上である場合であっても、ＣＯガスの発生量が増大する期間においては、炉内圧制御装置の開度を小さくすることにより巻き込み空気量を低下可能である。ところが、この場合、炉内圧が高くなりすぎることによって炉口からＣＯガスが噴出する可能性がある。このため、炉内圧制御開始前の炉内圧が制御目標値以上である場合には、炉内圧を考慮して炉内圧制御装置の開度を制御することが望ましい。また、逆にＣＯガスの発生量が減少する期間において、炉内圧力制御装置の開度を大きく（開動作）することによって巻き込み空気量を増加させ、ＣＯガスを積極的に燃焼させて燃焼ガスによりエネルギーを回収する方法も原理的には可能である。
【００１６】
また、炉内圧制御の作動が転炉からのＣＯガス発生量の変動に対して追従性に劣るＰＡダンパを使用している例を図３に示すが、この場合、炉内圧の変動が炉内圧制御装置の開閉動作では吸収しきれないために巻き込み空気量が変動する。このことを利用すると、ＣＯガス発生量が増加する期間においては、炉内圧制御装置の開動作を遅延若しくは鈍化させることによって巻き込み空気量を低下させることができ、逆にＣＯガスの発生量が減少する期間においては、炉内圧制御装置の閉動作を遅延若しくは鈍化させることによって巻き込み空気量を増加させることができる。
【００１７】
ここで、上述した通り、炉内圧制御とは、炉内圧を所定の制御目標値に制御する処理のことを意味する。従って、炉内圧が制御目標値に等しくなった時点から炉内で発生したガス量（炉内発生ガス量）と巻き込み空気量との合計（燃焼による体積減少分は除外）が排ガス流量と等しくなるように炉内圧制御装置の開度が制御される。このとき、炉内圧制御装置の追従性が充分である場合には、炉内発生ガス量の変動を排ガス流量に反映させることができるため、結果として巻き込み空気量は一定となる（図２，図３に示す２００〜９００秒の期間）。しかしながら、炉内圧制御装置の追従性が充分でない場合には、図３に示すように炉内発生ガス量と排ガス流量との差分が巻き込み空気量の変動となる。
【００１８】
炉内圧制御開始前の炉内圧と制御目標値との差が大きい場合は、炉内圧制御装置の追従性が充分でない場合に相当する。炉内圧制御開始前後は吹錬処理の初期であるために炉内発生ガス量は増加するが、炉内圧制御装置は炉内圧制御開始前の炉内圧を制御目標値に近づけるように作動する。このため、炉内圧制御開始前に炉内圧が制御目標値より小さい場合には、炉内圧制御装置は閉動作することによって炉内圧を増加させることにより、排ガス流量と炉内発生ガス量との差、すなわち巻き込み空気量が低下する。このメカニズムを図示すると図５，図６に示すようになる。すなわち、図５（ａ），（ｂ）に示すように、炉内圧制御開始前の炉内圧が負圧である場合、炉内圧制御開始直後に炉内圧制御装置の開度を小さくすることによって炉内圧を大きくすることによって巻込み空気量は低下する。一方、図６（ａ），（ｂ）に示すように、炉内圧制御開始前の炉内圧が正圧である場合には、炉内圧制御開始前後で開度をそのまま維持する。
【実施例】
【００１９】
図１は、本発明の一実施形態である転炉排ガス処理設備の構成を示す模式図である。図１に示すように、本発明の一実施形態である転炉排ガス処理設備１は、吹錬処理中に転炉２で発生した排ガス中のＣＯガスをガスホルダー３に回収するための装置であり、スカート１１、フードボイラー１２、輻射ボイラー１３、サチュレータ（冷却器）１４、ミストセパレータ１５、誘引ファン（Induced Draft Fan : IDF）１６、三方弁１７、及び煙突１８を主な構成要素として備えている。
【００２０】
この転炉排ガス処理設備１では、吹錬処理中に転炉２で発生した排ガスは、転炉２の上部を覆うスカート２によって集められた後、フードボイラー１２、輻射ボイラー１３、サチュレータ１４を経由して減温除塵される。減温除塵された排ガスは、ミストセパレータ１５において除湿された後、ＩＤＦ１６によって三方弁１７に送られる。三方弁１７は、排ガスの流路をガスホルダー３側又は煙突１８側との間で切り替える。三方弁１７がガスホルダー３側である場合、排ガスは、ガスホルダー３に供給されて回収される。一方、三方弁１７が煙突１８側である場合には、排ガスは、煙突１８に供給され、内部のＣＯガスを燃焼させた後に大気に放散される。
【００２１】
また、転炉排ガス処理設備１は、制御系として、圧力計２１、成分分析計２２、ベンチュリ式流量計２３、及び炉内圧制御装置２４を備えている。圧力計２１は、転炉２内の圧力を検出し、検出された圧力を示す電気信号を炉内圧制御装置２４に入力する。成分分析計２２は、排ガスの成分濃度を測定し、測定された成分濃度を示す電気信号を炉内圧制御装置２４に入力する。ベンチュリ式流量計２３は、排ガスの流量を検出し、検出された流量を示す電気信号を炉内圧制御装置２４に入力する。炉内圧制御装置２４は、成分分析装置２２及びベンチュリ式流量計２３から入力された電気信号に基づいて排ガス中のＣＯガス量を算出し、圧力計２１から入力された電気信号と算出されたＣＯガス量とに基づいて転炉２内の圧力を制御する。
【００２２】
なお、本実施例では、転炉２のヒートサイズは３５０［ｔｏｎ］、炉口径は４４００［ｍｍ］である。また、スカート２は８００［ｍｍ］のストロークが可能であり、最下限位置ではスカート２と炉口との間に５０［ｍｍ］の隙間が設けられている。また、炉内圧制御装置２４はＲＳＷ方式の炉内圧制御装置である。
【００２３】
図２及び図３はそれぞれ、従来法及び本発明法での転炉排ガス処理設備の操業例を示す図である。図２に示すように、従来法での転炉排ガス処理設備１の操業例では、炉内圧制御開始前においてＣＯガス発生量がＩＤＦによって吸引される風量に対して十分に多いために、炉内圧制御開始前の炉内圧Ｐ０が８［Ｐａ］と正圧であり、炉内圧制御中の巻き込み空気量は７０［ｋＮｍ３／ｈｒ］となっている。これに対して、図３に示すように、本発明法での転炉排ガス処理設備の操業例では、炉内圧制御開始前においてＣＯガス発生量がＩＤＦによって吸引される風量に対して十分に少ないために、炉内圧制御開始前の炉内圧Ｐ０が−３０［Ｐａ］と負圧であり、炉内圧制御開始直後に炉内圧制御装置の開度（ＰＡ開度）が急激に減少することによって炉内圧Ｐ０が急激に増加している。この結果、巻き込み空気量は２０［ｋＮｍ３／ｈｒ］まで減少し、差分である巻き込み空気量５０［ｋＮｍ３／ｈｒ］と反応するはずであった２５［ｋＮｍ３／ｈｒ］のＣＯガスが未燃状態のまま回収できた。
【００２４】
なお、図４は、従来法及び本発明法の転炉排ガス処理設備の操業例における巻き込み空気量と炉内圧制御開始直前の炉内圧との関係を示す図である。図４に示すように、本発明法によれば、従来法と比較して平均で２０［ｋＮｍ３／ｈｒ］の巻き込み空気量を削減でき、これと反応するはずだった１０［ｋＮｍ３／ｈｒ］のＣＯガスを未燃状態のまま回収できた。この結果、巻き込み空気量が一定となっている期間において、平均１００［ｋＮｍ３／ｈｒ］のＣＯガス発生に対して回収効率が１０［％］向上した。
【００２５】
以上、本発明者らによってなされた発明を適用した実施形態について説明したが、本実施形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明は限定されることはない。例えば、このように、本実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施形態、実施例、及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれる。
【符号の説明】
【００２６】
１  転炉排ガス処理設備
２  転炉
３  ガスホルダー
１１  スカート
１２  フードボイラー
１３  輻射ボイラー
１４  サチュレータ（冷却器）
１５  ミストセパレータ
１６  誘引ファン（ＩＤＦ）
１７  三方弁
１８  煙突
２１  圧力計
２２  成分分析計
２３  ベンチュリ式流量計
２４  炉内圧制御装置
【図１】
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【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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