(57)【要約】【課題】高結晶水鉱石の使用量の増加に伴う焼結過程から発生する排ガス中の水分量の増加に対応しつつ、熱回収効率を確保しながら脱硫・脱硝効率をさらに向上しうる排ガス循環方式焼結機の排ガス処理方法を提供する。【解決手段】焼結機１の点火炉２後から排鉱部３までの間を前部域Ａと後部域Ｂに２分割し、後部域Ｂからの高温高ＳＯｘ濃度の排ガス（以下、「高温循環ガス」という。）をそのまま前部域Ａのパレット４上に循環するとともに、該前部域Ａからの低温高ＮＯｘ濃度の排ガス（以下、「低温排ガス」という。）２１を乾式脱硫脱硝装置１４にて脱硫と脱硝を同時に行った後に排気するにあたり、低温排ガス２１の温度が、当該低温排ガス２１の酸露点以上で、かつ、乾式脱硫脱硝装置１４の活性炭の発火温度以下になるように、前部域Ａと後部域Ｂの分割位置を調整する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
下方吸引式の焼結機の点火炉後から排鉱部までの間を前部域と後部域に２分割し、後部域からの高温高ＳＯｘ濃度の排ガス（以下、「高温循環ガス」という。）をそのまま前部域のパレット上に循環するとともに、該前部域からの低温高ＮＯｘ濃度の排ガス（以下、「低温排ガス」という。）を乾式脱硫脱硝装置にて脱硫と脱硝を同時に行った後に排気するにあたり、前記低温排ガスの温度が、当該低温排ガスの酸露点以上で、かつ、前記乾式脱硫脱硝装置の活性炭の発火温度以下になるように、前部域と後部域の分割位置を調整することを特徴とする焼結機排ガスの処理方法。
【請求項２】
前記乾式脱硫脱硝装置の活性炭の発火温度は１３０℃とし、前記低温排ガスの酸露点は当該低温排ガス中のＳＯ３濃度と水分濃度に応じて下記式１で算出された値とする請求項１に記載の焼結機排ガスの処理方法。
式１  〔低温排ガスの酸露点（℃）〕＝２０×ｌｏｇ〔低温排ガス中のＳＯ３濃度（容量％）〕＋３５．４×ｌｏｇ〔低温排ガス中の水分濃度（容量％）〕＋８０
【請求項３】
前記焼結機に供給する焼結原料中の結晶水含有量に応じて、下記式２を満足するように、前部域と後部域の分割位置を調整する請求項２に記載の焼結機排ガスの処理方法。
式２  １３％≦〔排ガス循環率（％）〕≦３０−０．６７×〔焼結原料中の結晶水含有量（質量％［乾量基準］）〕
ここに、排ガス循環率（％）＝〔後部域の長さ〕／〔前部域と後部域の合計長さ〕×１００である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排ガス循環方式焼結機からの排ガスを処理する方法に関し、詳しくは、排ガスからの脱硫・脱硝効率を改善する排ガス処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
焼結鉱の原料は、鉄源としての粉鉄鉱石や集塵ダスト、ミルスケールなどに、媒溶剤としての石灰石、ドロマイト、固体燃料としての粉コークス、無煙炭などである。これらを配合したものはドラムミキサで水やバインダとともに転動造粒され、所定の水分を含有する平均粒径３〜４ｍｍの粒子よりなる焼結原料とされる。この焼結原料が焼結機に供給され、下方吸引式の焼結機（ＤＬ式焼結機）で連続焼結される。
【０００３】
近年、環境保全の点から焼結機の系外に排出する排ガス量やＮＯｘ総量の削減、さらに排ガスの熱回収、生産性の向上などを図る目的で、従来の大気吸引方式に代わって排ガス循環方式の操業方法が広く採用されている。ここで、排ガス循環方式による焼結操業方法は、ＤＬ式焼結機の風箱群を焼結機長手方向に適宜分割し、焼結で生じる排ガスの一部を焼結機のパレット上へ循環させて一部大気のかわりに吸引して操業を行うものである。
【０００４】
ところが、焼結鉱の原料は水分を添加して造粒されているため、焼結過程より発生する排ガスは多量の水分を含む。このように多量の水分を含む排ガスを循環使用すると、排ガス中の水分濃度がさらに上昇して該排ガスの酸露点が上昇し装置腐食のおそれがより高まる問題があった。
【０００５】
そこで、上記のような問題を解決すべく、従来から種々の対策が提案されている。
【０００６】
例えば、特許文献１には、焼結過程後半部の高温かつ高ＳＯｘ濃度の排ガスを冷却後脱硫処理してから焼結過程前半部へ導入し、この導入されたガスとともに該焼結過程前半部の低温かつ低ＳＯｘ濃度の排ガスを脱硝処理する方法が開示されている。
【０００７】
この方法によれば、高ＳＯｘ濃度の排ガスを循環前に脱硫することで、排ガス中のＳＯｘ濃度を低くでき、酸露点を低下させて装置腐食を防止することが可能となると考えられる。
【０００８】
しかしながら、この方法では、折角高温の排ガスを冷却してから焼結過程に戻すことから、排ガス顕熱を有効に回収することができないことに加え、脱硫と脱硝とをそれぞれ別の装置で行う必要があり、設備コストが上昇したり、制御が複雑になる等の問題がある。
【０００９】
また、特許文献２には、焼結機の点火炉後から排鉱部までの間を前部域、中部域、後部域に３分割し、前部域からの排ガスは、除湿した後、その大部に酸素を富化して前部域のパレット上に循環するとともに、前記除湿後の排ガスの残部を脱硝して排気し、一方、後部域からの排ガスは、そのまま中部域および後部域のパレット上に循環し、中部域からの排ガスは、脱硝せずに排気する方法が開示されている。
【００１０】
この方法によれば、前部域の水分濃度の高い排ガスを除湿した後に、焼結過程に循環したり、脱硝して排気したりするので、排ガス中の水分濃度を低くでき、酸露点を低下させて装置腐食を防止することが可能になると考えられる。
【００１１】
しかしながら、この方法では、除湿のための凝縮器を別途必要とするうえ、脱硫の必要がある場合は、中部域からの排ガスから脱硫をすることになり、上記特許文献１と同様、脱硫と脱硝とをそれぞれ別の装置で行う必要があり、設備コストが上昇したり、制御が複雑になる等の問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開昭５８−１７０５２３号公報
【特許文献２】特開２００７−２７０２０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
そこで、本発明は、高結晶水鉱石の使用量の増加に伴う焼結過程から発生する排ガス中の水分量の増加に対応しつつ、熱回収効率を確保しながら脱硫・脱硝効率をさらに向上しうる排ガス循環方式焼結機の排ガス処理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】
【００１４】
請求項１に記載の発明は、下方吸引式の焼結機の点火炉後から排鉱部までの間を前部域と後部域に２分割し、後部域からの高温高ＳＯｘ濃度の排ガス（以下、「高温循環ガス」という。）をそのまま前部域のパレット上に循環するとともに、該前部域からの低温高ＮＯｘ濃度の排ガス（以下、「低温排ガス」という。）を乾式脱硫脱硝装置にて脱硫と脱硝を同時に行った後に排気するにあたり、前記低温排ガスの温度が、当該低温排ガスの酸露点以上で、かつ、前記乾式脱硫脱硝装置の活性炭の発火温度以下になるように、前部域と後部域の分割位置を調整することを特徴とする焼結機排ガスの処理方法である。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、前記乾式脱硫脱硝装置の活性炭の発火温度は１３０℃とし、前記低温排ガスの酸露点は当該低温排ガス中のＳＯ３濃度と水分濃度に応じて下記式１で算出された値とする請求項１に記載の焼結機排ガスの処理方法である。
式１  〔低温排ガスの酸露点（℃）〕＝２０×ｌｏｇ〔低温排ガス中のＳＯ３濃度（容量％）〕＋３５．４×ｌｏｇ〔低温排ガス中の水分濃度（容量％）〕＋８０
【００１６】
請求項３に記載の発明は、前記焼結機に供給する焼結原料中の結晶水含有量に応じて、下記式２を満足するように、前部域と後部域の分割位置を調整する請求項２に記載の焼結機排ガスの処理方法である。
式２  １３％≦〔排ガス循環率（％）〕≦３０−０．６７×〔焼結原料中の結晶水含有量（質量％［乾量基準］）〕
ここに、排ガス循環率（％）＝〔後部域の長さ〕／〔前部域と後部域の合計長さ〕×１００である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、後部域からの高温排ガスをそのまま（冷却することなく）前部域のパレット上に循環させているので、高温循環ガスの顕熱を有効に回収できるとともに、該前部域からの低温高ＮＯｘ濃度の排ガスを乾式脱硫脱硝装置にて脱硫と脱硝を同時に行った後に排気するので、設備コストを削減でき、制御が簡略化できる。また、水分濃度の低い後部域からの排ガスのみを循環させて前部域からの排ガス中の水分濃度の上昇を抑制するとともに、該前部域からの低温排ガスの温度を酸露点以上で、かつ、前記乾式脱硫脱硝装置の活性炭の発火温度以下に保持するようにしているので、装置腐食の問題も活性炭燃焼による装置トラブルの問題も生じることがない。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施形態に係る排ガス循環方式焼結設備の概略構成を示すフロー図である。
【図２】排ガス循環率と、低温排ガスの温度および水分濃度との関係を示すグラフ図である。
【図３】排ガス循環率と、低温排ガスの温度および酸露点との関係を示すグラフ図である。
【図４】焼結原料中の結晶水含有量と排ガス循環率の好適範囲との関係を示すグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図を参照しつつ、本発明をさらに詳細に説明する。
【００２０】
（実施形態）
図１に本発明の一実施形態に係る排ガス循環方式焼結設備の概略構成を示す。
【００２１】
同図に示すように、下方吸引式の焼結機１の点火炉２後から排鉱部３までの間を前部域Ａと後部域Ｂに２分割している。分割の位置は、後述する、前部域Ａの風箱群で吸引される前部域排ガス２１の温度が、当該前部域排ガス２１の酸露点以上で、かつ、後述する乾式脱硫脱硝装置１４で使用される活性炭の発火温度以下になるように、例えば、過去の操業における各風箱での測定で得られた焼結機長手方向の排ガス流量、水分濃度、酸素濃度等の各分布を用いて物質バランス計算により決定すればよい。
【００２２】
そして、後部域Ｂの風箱群で吸引された高温の排ガス２２は、昇圧ブロワ１３で昇圧され、この昇圧後の排ガスである後部域循環ガス２２’は、冷却されることなく、そのまま、前部域Ａのパレット４上に設置された前部域循環ガスフード５に導入（循環）され、再度焼結ベッド内へ吸引される。
【００２３】
また、前部域Ａの風箱群で吸引された低温の前部域排ガス２１は、集塵機１１で徐塵し、主排風機１２を介して乾式脱硫脱硝装置１４でＳＯｘとＮＯｘを除去した後、大気に放出される。
【００２４】
ここで、乾式脱硫脱硝装置１４としては、活性炭を触媒としてＳＯｘとＮＯｘを吸着ないし分解処理する公知の装置を用いることができる。
【００２５】
このように、後部域Ｂからの高温の排ガス２２を冷却することなく、そのまま前部域Ａの焼結ベッドに導入（循環）しているので、高温循環ガスの顕熱を有効に回収できる。
【００２６】
なお、後部域Ｂからの排ガス２２中には高濃度のＳＯｘが含まれるが、脱硫することなく、そのまま前部域Ａの焼結ベッドに導入（循環）しているので、前部域Ａからの排ガス２１中には、ＮＯｘが高濃度に含まれるだけでなく、ＳＯｘも高濃度に含まれる。このような前部域Ａからの高ＳＯｘ、高ＮＯｘ濃度の排ガス２１を乾式脱硫脱硝装置１４にて脱硫と脱硝を同時に行った後に排気するので、設備コストを削減でき、制御が簡略化できる。
【００２７】
また、水分濃度の低い後部域Ｂからの排ガス２２のみを循環させて前部域Ａからの排ガス２１中の水分濃度の上昇を抑制するとともに、前部域Ａと後部域Ｂの分割位置を調整することで、該前部域Ａからの低温排ガス２１の温度を酸露点以上で、かつ、乾式脱硫脱硝装置１４の活性炭の発火温度以下に保持するようにしているので、装置腐食の問題も活性炭燃焼による装置トラブルの問題も生じることがない。
【００２８】
乾式脱硫脱硝装置１４の活性炭の発火温度は、使用する活性炭の種類によって異なるが、安全をみて例えば１３０℃とするとよい。
【００２９】
また、低温排ガス２１の酸露点は、当該低温排ガス２１中のＳＯ３濃度と水分濃度に応じて変化するが、例えば一般に大塚の式と称される公知の計算式（特開２００３−１０６７９６の［０００７］、図４参照）を変形して得た下記式１で推算することができる。
【００３０】
式１  〔低温排ガスの酸露点（℃）〕＝２０×ｌｏｇ〔低温排ガス中のＳＯ３濃度（容量％）〕＋３５．４×ｌｏｇ〔低温排ガス中の水分濃度（容量％）〕＋８０
【００３１】
ここで、近年、良質鉄鉱石の枯渇に伴い、従来、焼結鉱の製造ではあまり使用されなかった高結晶水鉱石（ピソライト鉱石）の使用量が増加している。このような高結晶水鉱石の使用量の増加に伴い、結晶水分解により生じる水分の量が増加するため、焼結過程から発生する排ガスに含まれる水分量がより増加する傾向にある。
【００３２】
したがって、焼結原料中の結晶水含有量に応じて、前部域Ａと後部域Ｂの分割位置を調整することにより、低温排ガス２１中の水分濃度を適正に保つことが望ましい。
【００３３】
例えば焼結原料中の結晶水含有量が増加する場合には、前部域Ａと後部域Ｂの分割位置を排鉱部３側に移動させて、より水分濃度の低い排ガスを循環させることで、低温排ガス２１中の水分濃度の上昇を抑制すればよい。
【００３４】
ただし、前部域Ａと後部域Ｂの分割位置を排鉱部３側に寄せ過ぎると、循環する高温排ガス２２の温度が高くなるため低温排ガス２１の温度も上昇し、乾式脱硫脱硝装置１４の活性炭の発火温度を超えてしまうおそれが高まる。
【００３５】
そこで、焼結原料中の結晶水含有量に応じて前部域Ａと後部域Ｂの分割位置をより精度良く決定すべく、以下のような解析を行った。
【００３６】
すなわち、出願人の加古川製鉄所内に設置されている焼結機において、過去の操業で測定した、焼結機１長手方向における、排ガスの温度および水分濃度の分布データを基準として、焼結原料中の結晶水含有量（質量％［乾量基準］）を順次変化させた場合における、排ガス水分濃度分布の変化をマスバランス計算（なお、焼結原料中の結晶水含有量が変化しても造粒水分量は変化しないと仮定した。）により予測し、この予測計算結果に基づいて、前部域Ａと後部域Ｂの分割位置、すなわち、排ガス循環率と、低温排ガス２１の温度および水分濃度との関係を推算した。なお、排ガス循環率（％）＝〔後部域の長さ〕／〔前部域と後部域の合計長さ〕×１００である。
【００３７】
その結果を図２に示す。同図に示すように、排ガス循環率が上昇するに伴って、低温排ガス２１の温度は低下する一方、低温排ガス２１中の水分濃度は上昇する傾向にある。また、焼結原料中の結晶水含有量の増加に伴って、低温排ガス２１中の水分濃度は上昇している。なお、焼結機１長手方向の排ガス温度分布は、焼結原料中の結晶水含有量が変化してもそれほど変化せず、したがって低温排ガス２１の温度は排ガス循環率だけでほぼ決まるため、図中には一本の曲線だけで表示した。
【００３８】
次に、低温排ガス２１中のＳＯ３濃度は、過去の操業実績から０．１容量％（一定）として、上記式１に低温排ガス２１中のＳＯ３濃度（＝０．１容量％）と図２に示す水分濃度を代入することにより、水分濃度を酸露点に換算し、図３に、排ガス循環率と、低温排ガス２１の温度および酸露点との関係としてプロットし直した。
【００３９】
同図において、低温排ガス２１の温度を、乾式脱硫脱硝装置１４の活性炭の発火温度１３０℃以下に維持するためには、焼結原料中の結晶水含有量によらず、排ガス循環率は１３％以上とする必要があることがわかる。一方、低温排ガス２１の温度を、酸露点以上の温度に維持するためには、焼結原料中の結晶水含有量の増加とともに、排ガス循環率の上限を低下させる必要があることがわかる。
【００４０】
図３で得られた低温排ガス２１の温度の上下限値を、焼結原料中の結晶水含有量との関係として図４にプロットした。同図に好適範囲として示した範囲内となるように、焼結原料中の結晶水含有量に応じて、下記式２を満足するように、排ガス循環率、すなわち、前部域Ａと後部域Ｂの分割位置を調整するのが推奨される。
【００４１】
式２  １３％≦〔排ガス循環率（％）〕≦３０−０．６７×〔焼結原料中の結晶水含有量（質量％［乾量基準］）〕
ここに、排ガス循環率（％）＝〔後部域の長さ〕／〔前部域と後部域の合計長さ〕×１００である。
【符号の説明】
【００４２】
１：焼結機
２：点火炉
３：排鉱部
４：パレット
５：前部域循環ガスフード
１１：集塵機
１２：主排風機
１３：昇圧ブロワ
１４：乾式脱硫脱硝装置
２１：前部域からの排ガス（低温排ガス）
２２：後部域からの排ガス（高温排ガス、後部域循環ガス、高温循環ガス）
２２’：昇圧後の後部域循環ガス
Ａ：前部域
Ｂ：後部域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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