(57)【要約】  空気の代わりに酸素を用いてコークスを燃焼させ、ＣＯ、ＣＯ２、およびＨ２を含み、過剰窒素を含まない炉項ガスを高炉の上部から抜き出し、ダストを除去し、水性シフト反応器内でＨ２／ＣＯの体積比を１．５〜４．０の範囲に調整し、水およびＣＯ２を取り除き（その還元能力を増加させる）、８５０℃を超える温度になるまで加熱し、鉄が熔解し始めるよりも高い位置で高炉に戻す（これにより、金属鉄がデッドマンゾーンに到達する量が増加し、還元に利用されるコークスの量が減少する）。ＣＯ含有再利用ガスを加熱することで生じる炭素付着の問題についても、蒸気を用いたヒータチューブのオンライン洗浄により、再循環された還元ガスの還元能力に著しい悪影響を及ぼすことなく、最小限に抑えられる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄鉱石、冶金コークス、およびフラックスを上部に装入して、溶融鉄およびスラグが下部から取り出されるように構成された高炉内で溶融鉄を製造する方法であって、前記高炉は、前記コークスの燃焼により前記高炉内で熱と還元ガスを発生させるために、酸素含有ガスを導入する複数の羽口をその下部に有し、
前記高炉の羽口を通して、空気の代わりに酸素を供給し、
ＣＯ、ＣＯ２、およびＨ２を含む炉頂ガス流を抜き出し、
炉頂ガス流からダストを除いて浄化し、
水との反応により、Ｈ２／ＣＯの体積比を１．５〜４の範囲に調整し、
前記炉頂ガス流から水を除去するために、炉頂ガス流を冷却し、
前記冷却した炉頂ガス流の一部からＣＯ２を取り除き、ＣＯ２リーン還元ガス流を形成し、
前記還元ガス流を８５０℃を超える温度になるまで加熱し、
前記高温ガス流を前記高炉に供給して、前記鉄鉱石を還元して金属鉄を得るのに貢献させることを含む溶融鉄の製造方法。
【請求項２】
前記炉頂ガスのＨ２／ＣＯの体積比を増加させるため、触媒反応器内で前記浄化された炉頂ガスを３００℃を超える温度で蒸気と反応させることをさらに特徴として含む請求項１に記載の溶融鉄の製造方法。
【請求項３】
アミン溶液内でＣＯ２を吸収することにより、前記冷却および浄化された炉頂ガスからＣＯ２を取り除くことをさらに特徴として含む請求項１または請求項２に記載の溶融鉄の製造方法。
【請求項４】
プレッシャースイング吸着ユニット内でＣＯ２を吸着することにより、前記冷却および浄化された炉頂ガスからＣＯ２を取り除くことをさらに特徴として含む請求項１または請求項２に記載の溶融鉄の製造方法。
【請求項５】
前記再循環された還元ガス流を直接燃焼式管状ヒータ内で加熱することをさらに特徴として含む先行する請求項のうちいずれか一項に記載の溶融鉄の製造方法。
【請求項６】
炭素付着物が形成されやすいヒータチューブ内を浄化するため、当該ヒータチューブ内に蒸気を注入することをさらに特徴として含む請求項５に記載の溶融鉄の製造方法。
【請求項７】
前記チューブを浄化するため、酸素含有ガスと合わせた蒸気を注入することをさらに特徴として含む請求項６に記載の溶融鉄の製造方法。
【請求項８】
一度に、一つのチューブまたは少数のチューブの組を単位として前記チューブを浄化することで、前記注入された蒸気が、前記再循環された還元ガスの還元能力に大きな影響を及ぼさないようにすることをさらに特徴として含む請求項６または請求項７に記載の溶融鉄の製造方法。
【請求項９】
鉄鉱石、冶金コークス、およびフラックスを上部に装入して、溶融鉄およびスラグが下部から取り出されるように構成された高炉内で溶融鉄を製造するための高炉システムであって、前記高炉は、
その下部に、前記コークスの燃焼により前記高炉内で熱と還元ガスを発生させるために、酸素含有ガスを導入する複数の羽口を有し、
前記高炉の羽口を通して、空気の代わりに酸素を供給する手段と、
ＣＯ、ＣＯ２、およびＨ２を含む炉頂ガス流を抜き出す出口手段と、
前記出口手段に接続され、炉頂ガス流からダストを除いて浄化する手段と、
水との反応により、Ｈ２／ＣＯの体積比を１．５〜４の範囲に調整する手段と、
前記炉頂ガス流から水を除去するために、炉頂ガス流を冷却する手段と、
ＣＯ２リーン還元ガス流を形成するため、前記冷却した炉頂ガス流の一部からＣＯ２を取り除く手段と、
前記還元ガス流を８５０℃を超える温度になるまで加熱する手段と、
前記高炉システムの各構成要素を接続して、前記高温還元ガス流を前記高炉に再循環させる、対応する配管手段と、
を含むことを特徴とする高炉システム。
【請求項１０】
前記炉頂ガスのＨ２／ＣＯの体積比を調整する手段は、触媒反応器であることを特徴とする請求項９に記載の高炉システム。
【請求項１１】
前記ＣＯ２を取り除く手段は、アミン溶液を用いた吸収カラムであることを特徴とする請求項９または請求項１０に記載の高炉システム。
【請求項１２】
前記ＣＯ２を取り除く手段は、プレッシャースイング吸着ユニットであることを特徴とする請求項９または請求項１０に記載の高炉システム。
【請求項１３】
前記加熱する手段は、直接燃焼式管状ヒータであることを特徴とする請求項９から請求項１２のいずれか一項に記載の高炉システム。
【請求項１４】
前記加熱する手段は、再生型ヒータであることを特徴とする請求項９から請求項１２のいずれか一項に記載の高炉システム。
【請求項１５】
それぞれが、前記管状ヒータの各チューブに関連する複数の適切な弁と、
前記弁を作動させて、一度に、一つのチューブまたは少数のチューブの組を単位として蒸気を注入させることで、前記注入された蒸気が、前記再循環された還元ガスの還元能力に著しい悪影響を及ぼさないようにするプログラマブル・コントローラと、
を含むことを特徴とする請求項１３に記載の高炉システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[発明の分野]
本発明は、鉄鋼産業の分野に関するものであり、より詳細には、Ｈ２／ＣＯ比を調整することで改質された炉頂ガスを再循環することによってコークスの消費を減少させた、高炉内で液体鉄を製造するより効率的な方法およびプラントに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
[発明の背景]
銑鉄を製造する高炉では、鉄鉱石がコークスおよびフラックスと共に装入される。炉の底部に設けた羽口を通して加熱エアブラストが注入されるので、コークス内の炭素が燃焼して熱が発生し、装入物が溶けることになる。溶融鉄とスラグは周期的に炉から取り出される。燃焼ガスは、炉を通って上方に流れて酸化鉄を還元し、埃を含んだ高温ガス流として炉から出る。この高温ガス流は、エアブラストを予熱するために熱が回収された後、通常は製鉄所の他のエリアで燃料として使用される。
【０００３】
冶金コークスは高炉の装入に必要である。なぜなら（コークス炉内で石炭を熱分解して得られる）この材料は、金属鉄が熔解し、溶融鉄およびスラグが回収される炉の底部へと落ち始める所謂デッドマンゾーン（"dead man" zone）よりも上部で、炉の装入物の構造サポートを提供するからである。装入物の必要な構造サポートを確保するため、コークスには、他の燃料に交換することができない最少量がある。
【０００４】
コークスは、酸素含有ガス、典型的には予熱空気、主にＣＯおよびＣＯ２からなる燃焼ガスと共に燃焼することで、鉄の装入物を熔解するための熱を提供し、少量のＨ２および水は炉のシャフト部を通って上方に流れ、酸化鉄を還元してウスタイト（ＦｅＯ）を得る。高炉内で支配的な条件におけるウスタイトの金属鉄への最終的な還元は、炭素との反応（当該技術分野では"直接還元"として知られる）によって行われる。
【０００５】
コークス比を減少させるために高炉内で炉頂ガスを再循環させる幾つかの提案を従来技術の中に見つけることができる。解決すべき問題の一つとして、エアブラストに由来する炉頂ガスの窒素含有量の問題がある。別の問題として、再循環されたガスを高炉の還元領域に供給する前に再加熱する必要があることである。なぜなら、高濃度のＣＯが炭素を形成することで、再加熱設備の詰まりやファウリング、加熱通路の設備の詰まりやファウリングの原因となるからである。
【０００６】
出願人は、高炉への炉頂ガスの再循環に関して、以下の特許および特許出願を見つけた。
【０００７】
発明者Kelmarに付与された米国特許第３，４６０，９３４号は、空気の代わりに羽口に純酸素が供給される高炉で鉄または鋼鉄を製造する方法を開示している。酸素と共にコークスを燃焼することで高温に上昇した温度は、酸素再循環ガスと共に鉄鉱石、石灰岩、コークスまたは煙塵を注入することで適温になる。空気の代わりに酸素を用いることで、炉頂ガスに含まれる窒素を除去し、炉頂ガスの再循環を可能にする。
【０００８】
発明者Stephensonに付与された米国特許第３，７８４，３７０号は、炉頂ガスが再循環される高炉の稼働方法を教示するものである。炉頂ガスは、ダストコレクタおよびスタティックフィルタ（static filter）内で浄化される。その後、クリーンガスは、分子ふるいを用いて窒素が取り除かれ、約２０００°Ｆ＝１０９３℃の温度に加熱され、高炉の羽口へ再循環して戻されることで、再循環ガスに含まれるＣＯおよびＨ２が鉄鉱石の還元に貢献し、コークスの消費を低減させる。
【０００９】
発明者Oonoらに付与された米国特許第４，８４４，７３７号は、空気の代わりに純酸素が微粉炭と共に送風羽口に供給され、炉頂ガスが浄化および冷却され、炉頂ガスの一部が加熱されてシャフトの中間部に再循環される高炉を開示している。再循環ガスのＣＯ含有量を減少させてＨ２含有量を増加させるために、ガスの組成を改質することについては何ら教示されていない。
【００１０】
発明者Saitoらに付与された米国特許第４，９１７，７２７号は、空気の代わりに純酸素が微粉炭と共に送風羽口に供給され、炉頂ガスが浄化および冷却され、炉頂ガスの一部が加熱されてシャフトの中間部に再循環される高炉の稼働方法を開示している。再循環ガスのＣＯ含有量を減少させてＨ２含有量を増加させるために、ガスの組成を改質することについては何ら教示されていない。
【００１１】
発明者Frederickらに付与された米国特許第４，３６３，６５４号は、直接還元炉または高炉内で利用するため、油および／または石炭および／またはコークスを部分燃焼させることで還元ガスを製造する方法を開示している。この特許は、コークスを燃焼させる熱風として空気が使用され、前記高炉のオフガスが窒素を含む高炉を示している。炉頂ガスは浄化および洗浄され、ＣＯ含有量を調整するためにＣＯシフター（CO shifter）内で処理される。ＣＯ２がシフトされたガスから取り除かれて、水素リッチのストリーム（Hydrogen-rich stream）を形成する。この水素リッチのストリームは、５００℃〜７００℃の温度に加熱され、高温水素が高炉に戻される。この処理は、炉頂ガスに含まれる窒素を分離するための極低温プラントが必要になるという問題点を有する。再循環されるストリームが主に水素であるため、ＣＯを含むガスを加熱する際におけるヒータのコークス化、詰まり、およびファウリングの問題について、この特許は何ら記載していない。
【００１２】
発明Kundratに付与された米国特許第５，２３４，４９０号は、炉頂ガスのダストとすすを除いて浄化した後、炉頂ガスが脱水され、冷却される高炉内で銑鉄を製造する方法を記載している。冷却および浄化された炉頂ガスの一部は、鉄鉱石を還元するために高炉へ再循環される前に、９００℃〜１０００℃の温度に予熱される。しかしながら、この特許では処理できる量が限られている。この特許は、再循環ガス予熱器（recycled gas preheater）について、さらにＣＯ含有ガスを加熱する際における、ヒータの炭素付着物、詰まりまたはファウリングについて、何ら記載していない。
【００１３】
米国特許出願第２０１０／０２１２４５７Ａ１号は、炉頂ガスから発生した水素のストリームが再循環される前に加熱される、エアブラストを備えた高炉を記載している。炉頂ガスからＣＯ２が取り除かれ、ＣＯが金属酸化物を還元するために使用される。この金属酸化物は、後に還元金属を酸化させることで水素を発生させるのに使用する。この特許の方法は、ＣＯ含有ガスの加熱に関する課題はなく、Ｈ２／ＣＯ調整の利益を有するものでもない。
【００１４】
英国特許第ＧＢ１，２１８，９１２号は、高炉のオフガスと炭化水素との反応により還元ガスを発生させる一方で、コークスの消費を減少させるように、予熱されたエアブラストを羽口に供給する高炉を開示しており、高炉のオフガスは浄化、洗浄および冷却され、メタンまたはナフサ等の炭化水素と混合され、管状ヒータ内で９５０℃に加熱され、鉄鉱石を還元するために送風羽口よりも高い位置で高炉に供給される。この特許は、窒素の除去に関して、さらに管状ヒータ内で炭化水素が加熱される際に生じる炭素付着物の問題について、何ら記載していない。
【００１５】
特開昭５５−１１３８１４号公報は、ガスブラストとして、燃料および酸素を下方の羽口を通して高炉内へ供給することで、コークスの消費を減少させる高炉を開示している。炉頂ガスを処理してＣＯ２が取り除かれたものを加熱し、高炉へ再循環させる。再循環ガスのＣＯ含有量を減少させてＨ２含有量を増加させるため、ガスの組成を改質することについては何ら教示されていない。
【００１６】
上述した特許または特許出願のいずれも、ＣＯシフト反応器を用いて再循環された炉頂ガスの組成を改質することで、再循環ガス用ヒータのコーキングの問題を大幅に減少させることについて教示も示唆していない。ヒータのこの現実的な問題に対する解決策と、高炉の運転を向上させるとともにＣＯ２の全体排出量の大幅な削減を可能にするために管状加熱ヒータを用いることは、従来技術では想定していない。一方、本発明は、新規な高炉の実用的な設計と構造を可能にするとともに、既存の高炉を改良してコークスの消費量を少なくすることができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
[発明の目的]
本発明の目的は、炉頂ガスを改良して再循環することで、高炉の稼働を向上させる方法および装置を提供することである。
【００１８】
本発明の別の目的は、生産された鉄１トンあたりのコークス消費量を減少させることで、高炉の稼働を向上させる方法および装置を提供することである。
【００１９】
本発明の他の目的は、生産された鉄１トンあたりの二酸化炭素の放出量を減少させることで、高炉の稼働を向上させる方法および装置を提供することである。
【００２０】
本発明の別の目的は、再循環された炉頂ガスを管状加熱ヒータ内で加熱する方法を提供することで、炭素付着物の問題、ヒータの詰まりまたはファウリング、ＣＯ含有再循環ガスの加熱経路内の他の設備の詰まりまたはファウリングの問題を最小限にすることである。
【００２１】
本発明の他の目的は、当業者に明白であるか本発明の明細書において指摘される。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
[発明の概要]
本発明の目的は、広義には、空気の代わりに酸素を羽口に供給することでコークスの燃焼が行われ、炉頂ガスに多量の窒素が含まれることを回避した、高炉内での鉄の製造方法であって、ＣＯ、ＣＯ２、およびＨ２を含む炉頂ガス流を抜き出し、炉頂ガス流のダストを除去して清掃し、水との反応により、炉頂ガスにおけるＨ２／ＣＯの体積比を１．５〜４の範囲に調整し、炉頂ガス流から水を除去するために、炉頂ガス流を冷却し、前記冷却した炉頂ガス流の大部分からＣＯ２を取り除き、有効な還元ガス流を得て、前記還元ガス流を８５０℃を超える温度になるまで加熱し、前記高温還元ガス流を再循環された還元ガスとして高炉に供給することを特徴とする鉄の製造方法を提供することによって達成される。冷却された炉頂ガス流からのＣＯ２の除去は、アミン溶液または炭酸塩溶液を用いた吸着またはプレッシャースイング吸着（pressure swing adsorption; ＰＳＡ）ユニットや真空プレッシャースイング吸着（vacuum pressure swing adsorption； ＶＰＳＡ）ユニット内での物理吸着によって行うことができる。このようにして得られた改質された炉頂ガスは、８００℃を超える温度になるまで加熱され、酸化鉄の装入物を金属鉄に還元するため、鉄が熔解し始めるレベルよりも高い位置で高炉に供給される。
【００２３】
本発明の目的は、広義には、鉄鉱石、冶金コークス、およびフラックスを上部に装入して、溶融鉄およびスラグが下部から取り出されるように構成された高炉内で溶融鉄を製造するための高炉システムであって、前記高炉は、その下部に、前記コークスの燃焼により前記高炉内で熱と還元ガスを発生させるために、酸素含有ガスを導入する複数の羽口を有し、前記高炉の羽口を通して、空気の代わりに酸素を供給する手段と、ＣＯ、ＣＯ２、およびＨ２を含む炉頂ガス流を抜き出す出口手段と、前記出口手段に接続され、炉頂ガス流からダストを除いて浄化する手段と、水との反応により、Ｈ２／ＣＯの体積比を１．５〜４の範囲に調整する手段と、前記炉頂ガス流から水を除去するために、炉頂ガス流を冷却する手段と、ＣＯ２リーン還元ガス流を形成するため、前記冷却した炉頂ガス流の一部からＣＯ２を取り除く手段と、前記還元ガス流を８５０℃を超える温度になるまで加熱する手段と、前記高炉システムの各構成要素を接続して、前記高温還元ガス流を前記高炉に再循環させる、対応する配管手段と、を含むことを特徴とする高炉システムを提供する他の実施形態によって達成される。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の好適な実施形態を示す略式的なプロセス図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
[発明の詳細な説明]
図１を参照すると、符号１０は、当業者に公知のように、溶融鉄およびスラグを回収するるつぼ部１２と、コークスの燃焼を行うために、酸素含有ガスが導入される送風部１４と、焼結物、ペレットまたは塊およびそれらの混合物の形状を有する鉄鉱石粒子がコークス、石灰石および他のフラックス１８と共に装入され、次に酸化鉄がウスタイトに、そして最後には金属鉄に還元されるシャフト部１６とを有する高炉を一般的に示す。溶融鉄１９およびスラグ２１は、周期的に高炉１０の底部ゾーン１２から取り出される。
【００２６】
空気の代わりに、供給源２６から工業的に純度が高い酸素が混合装置２４に供給される。混合装置２４では、火炎温度が過剰に高いレベルに達して羽口２７のブラストノズルが破損することを防止するため、供給源２８から温度緩和剤（temperature moderating agent）が供給される。温度緩和剤２８としては、例えば、蒸気、二酸化炭素、油、微粉炭、コークス微粒子、または他の炭化水素のように、酸素と吸熱反応して約２０００℃〜２６００℃のレベルに温度を低下させるようなものを用いることができる。また、コークスと酸素との高燃焼温度を緩和するため、処理後の炉頂ガスの一部を羽口に再循環することもできる。緩和剤２８と合わせた酸素ブラスト２６は、ヘッダー（header）２３に供給され、さらに供給パイプ２５を通して羽口２７へ供給される。
【００２７】
炉頂ガスの組成は、高炉に装入する材料の特性に応じて広範囲に変わる。典型的な組成は、無水ベースで、ＣＯが２５％、ＣＯ２が１２％、Ｈ２が５％、Ｎ２が５６％、他のガスが極微量である。高炉１０の頂部から流れ出る炉頂ガスは、パイプ３０を通って排出され、除塵装置３２に供給され、除塵装置３２において、装入物からのダスト、すす、または他の固形材料３４が分離される。浄化されたガスはパイプ３６を通ってシフト反応器３８へと流れ、シフト反応器３８において、浄化および冷却されたガスの組成を調整して水素含有量を増加させ、１．５〜４、好適には２〜３（体積百分率で測定）のＨ２／ＣＯ比を得る。蒸気４０は、パイプ４２を通して、シフト反応の反応物質として供給される。ＣＯはＨ２Ｏと反応して、下記の反応に従ってＨ２を形成する。
ＣＯ  ＋  Ｈ２Ｏ  →  Ｈ２  ＋  ＣＯ２
【００２８】
反応温度は約３００℃より高く、そのため必要に応じて、炉頂ガス流を、当業者に熱交換器として知られている手段を用いて、シフト反応器３８に供給する前に加熱してもよい。シフトガスは、パイプ４６を通過させて、水と共にクーラ／スクラバー（cooler/scrubber）４８に供給され、クーラ／スクラバー４８において、ガスの水分が凝縮され、水流５２として抽出される。
【００２９】
脱水されたガスはパイプ４９を通って流れ、そこで浄化および脱水されたガス５４の一部が少量、（再循環回路の圧力制御を行うとともに、再循環回路内で１３体積％より少ないＮ２濃度を維持するための）圧力制御弁５６を有するパイプを通して、再循環回路からパージされる。ガス流の大部分はパイプ５８を通って流れ、高炉１０に再循環される。パージされたガス５４は、有益にはガスヒータ７０用のバーナ８８の燃料として利用され、必要に応じて任意に、例えばコークス炉ガスまたは天然ガス８６のような他の燃料で補ってもよい。
【００３０】
浄化および脱水された還元排ガスは、パイプ５８を通って圧縮機６０へと移送され、還元排ガスの圧力が、最終的に高炉１０に再循環する前に、さらなる処理を行うのに適したレベルまで上昇される。再循環された還元ガスの還元能力を向上させるため、加圧された排ガスがパイプ６２を通って吸収塔６４へと流れ、そこで、ＣＯ２６６が取り除かれ、主にＣＯとＨ２からなる還元ガスが残る。ＣＯ２リーンガスは、パイプ６８を通ってヒータ７０へと導入され、そこで８００℃を超える温度に上昇される。得られた高温還元ガスは、パイプ７１を通してヘッダー（header）７２に供給され、この再循環された還元ガスは、周辺パイプ７４とノズル７６を通して高炉のシャフト部１６に導入される。供給源７８からの酸素を高温還元ガスに加えて、還元ガスの温度を１０００℃〜１１００℃にさらに上昇させてもよい。例えば、天然ガスまたはコークス炉ガス等の好適な燃料がヒータ７０のバーナ８８で使用される。
【００３１】
（主にＣＯ、ＣＯ２およびＨ２からなる）コークスの燃焼により得られたガス組成が熱力学平衡状態にあるとき、ウスタイトが形成されるまで、酸化鉄の還元が促進される。ウスタイトの金属鉄への連続する還元は、炭素がＦｅＯと直接還元反応することで行われる。したがって、還元に必要なコークスの量は、より多くの金属鉄が高炉のデッドマンゾーン１５に達する場合にのみ減少させ、ウスタイトの最終的な還元に要する炭素を少なくできる。この場合、装入物を熔解する熱をコークス以外の燃料からも得ることができるので、コークス比を効果的に低減させることができる。水素とＣＯの混合物としての再循環ガスの還元ガス組成を調整することは、従来技術では扱われていないアプローチである。水素のみを再循環しても同様の結果は得ることはできないであろう。なぜなら水素とＣＯの最適な組み合わせによりウスタイトが金属鉄に効率的に還元される一方で、水素はより高いエネルギー準位が必要であるからである。
【００３２】
再循環される冷却されたガス流からのＣＯ２の除去は、アミン溶液または炭酸塩溶液を用いた吸着またはプレッシャースイング吸着（ＰＳＡ）ユニットまたは真空プレッシャースイング吸着（ＶＰＳＡ）ユニット内での物理吸着によって行うことができる。
【００３３】
Ｈ２／ＣＯ比が向上され、高い還元能力（Ｈ２＋ＣＯ／ＣＯ２＋Ｈ２Ｏの比として測定され、２以上の値を有する）を有する改質された再循環炉頂ガスは、ヒータ７０のコイル８０で８００℃を超える温度になるまで加熱され、シャフト部１６内の酸化鉄を還元する。しかしながら、比較的高いＣＯ含有量により、再循環ガスの加熱経路内で、２ＣＯ→Ｃ＋ＣＯ２の反応による炭素付着物が形成されるかもしれない。このような炭素付着物のために、ヒータ７０を定期的に停止して、このような炭素残留物を清掃し、ガスの熱力学的条件により元素状炭素（elemental carbon）が発生し易い範囲にＣＯが流れるコイル８０および他の設備の詰まりやファウリングを回避することが必要になるかもしれない。
【００３４】
ヒータの炭素クリーニングに起因する上述した生産量の低減を回避するため、このようなクリーニングは、ヒータ７０を停止して、蒸気８２、または空気または酸素からなる酸化剤８４と蒸気とを加熱チューブ８０に通過させて、炭素付着物を気化して除去することで行うことができる。このような炭素クリーニングの好適で効果的な方法は、ヒータ７０の一本の加熱チューブのみまたは一群の加熱チューブに、酸化剤８４と共にまたは酸化剤を伴わずに蒸気８２を導入して、高炉に供給される還元ガス組成全体の還元能力が、前記チューブ８０内の酸化剤の量の増加により著しい悪影響を受けないようにすることである。このようにして、炭素クリーニングは、ヒータ７０を停止することなく生産量の低減を避けたインラインで行われる。
【００３５】
管状加熱ヒータ７０が好適であるが、改質された再循環ガス流を他の形式のヒータを用いて加熱することもできることは当業者に明白である。他の形式のヒータとしては、再生加熱器とも呼ばれるセラミックヒータ、ペブルヒータ、高炉のエアブラストを加熱するのに用いるものと同様のストーブが挙げられる。
【００３６】
本発明は、新規な炉および既存の炉のいずれかに適用することにより、溶融鉄１トンあたりのコークス消費量が少なくなるという利点と、再循環された炉頂ガスから取り除いたＣＯ２を他の工業的な目的に利用したり、隔離（sequestration）したりすることで、より環境に優しい高炉を提供できるという利点がある。コークスの消費量を低減したことで、コークス炉で常に発生するＣＯ２と他の汚染物質の環境への放出も同時に低減され、生産された溶融鉄１トンあたりのＣＯ２の環境への全放出量が低減される。
【００３７】
もちろん、本明細書では、本発明の幾つかの実施形態のみを例示的な目的で記載したに過ぎず、本発明の範囲は、このように記載された実施形態によって限定されるものではなく、添付した特許請求の範囲の記載のみにより限定されるものであることは理解されよう。
【図１】
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【国際調査報告】
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