(57)【要約】【課題】回収される転炉ガス中の酸素成分の量の増加を確実に防ぎ、回収される転炉ガス中の燃焼成分の量を増加させることを可能とする転炉炉口シール装置を提供する。【解決手段】転炉１からの排出ガスを回収するフード３が転炉１の上方に配置される。転炉炉口シール装置４０は、フード３に取り付けられるスカート部４を有する。転炉１の炉口外縁または上部外壁に向けて窒素を噴出することが可能な窒素ガス噴出口１８が、スカート部４の外側で環状に複数設けられている。転炉１の炉口外縁と窒素ガス噴出口１８との間に遮風部材２１が、スカート部４の外側で環状に配置されていることが好ましい。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
転炉の上方に配置され、前記転炉からの排出ガスを回収するフードに取り付けられるスカート部を有する転炉炉口シール装置であって、
前記転炉の炉口外縁または上部外壁に向けて窒素を噴出することが可能な窒素ガス噴出口が、前記スカート部の外側で環状に複数設けられていることを特徴とする転炉炉口シール装置。
【請求項２】
遮風部材が、前記転炉の炉口と前記窒素ガス噴出口との間で環状に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の転炉炉口シール装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の転炉炉口シール装置を用い、転炉からの排出ガスを回収する方法であって、
前記転炉炉口シール装置に窒素ガスを供給して、窒素ガス噴出口から窒素ガスを噴出することで窒素ガス流れを形成し、前記フードに前記転炉の外側の空気が流入することを防ぐことを特徴とする転炉ガス回収方法。
【請求項４】
予め、前記窒素ガス噴出口から前記窒素ガスを噴出するとともに排出ガスを回収する操業を行っておき、
前記操業のデータから作成された、前記排出ガス中の燃焼ガス成分量と前記窒素ガスの供給流量との関係式に基づき、前記燃焼ガス成分量が予め定めた目標値を超えることになる前記窒素ガスの供給流量の範囲を特定し、
供給する窒素ガスの流量を、特定した範囲内の供給流量とすることを特徴とする請求項３に記載の転炉ガス回収方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転炉からの排出ガスを回収するフードと炉口との隙間から外気のフードへの流入を防止する転炉炉口シール装置及び転炉ガス回収方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
製鋼工程で用いる転炉では、炭素濃度の高い溶銑に酸素を吹き付けて、溶銑中の炭素を酸化して除去する脱炭精錬を行い、溶鋼を生成する。脱炭精錬中に転炉から、一酸化炭素などの燃焼成分を含む排出ガス（以下適宜「転炉ガス」とも呼ぶ）が発生する。燃焼成分はエネルギー源として利用できる。よって、煙道を介して転炉ガスを回収する転炉ガス回収設備を用い、フードを有する煙道を転炉の炉口上方に配置し、脱炭精錬の際には、フードから転炉ガスを回収している。
【０００３】
転炉では内部の溶鋼と噴きつけた酸素により激しい酸化反応を起こしており、炉口付近には飛散した内部の溶鋼およびスラグが付着する。炉口に付着した溶鋼量およびスラグ量は部位によって異なる。このため、炉口に付着した溶鋼およびスラグを含む炉口の高さは、部位によって異なるので、炉口とフードとの隙間をなくすことができない。また、詳細なメカニズムは明確ではないが、転炉ガスの発生量は、数Ｈｚ程度の周期で大きく変動している。現在の排ガス吸引ではこの変動に追従することができないので、転炉ガスの発生量が比較的多い場合にはフードより転炉ガスが漏れ出し、周囲の大気と反応し、炉口周辺で燃焼する。また、転炉ガスの発生量が比較的少ない場合には炉口周辺で燃焼した転炉ガスを吸込んでいることが判明した。このように、炉口周辺で燃焼した転炉ガスを吸込むと、転炉ガス中の燃焼成分が減少するのでエネルギー源としての転炉ガスの利用価値は低下する。
【０００４】
そこで、特許文献１には、フードにスカート部を設け、フードと炉口との隙間を狭くするとともに、フード内へ外気が流入することを防止する転炉炉口シール装置が開示されている。この転炉炉口シール装置は、フード下部に取り付けられたスカート部と、該スカート部の下部外周に設けられた中空断面の環状部材と、該環状部材に設けられたノズルと、を有しており、特許文献１では、スカート部で、フードと炉口との隙間をより小さなものとし、更に、ノズルから炉口外縁付近に向けて空気を噴出することで、フード内への外気の流入を防止している。
【０００５】
特許文献２には、フードと炉口とのシールガスとして排ガスを用いる転炉のスカートシール装置が開示されている、また、特許文献３には、フードと炉口とのシールガスとしてＣＯ２を用いる転炉の排ガス処理設備が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平２−１８５９１２号公報
【特許文献２】実開平７−３８１６４号公報
【特許文献３】特開昭５９−２２２５１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１の転炉炉口シール装置は、フードと炉口との隙間を小さくすることで転炉ガスを燃焼させる外気の吸込み量を減らすことを目的とする。しかしながら、転炉ガスの発生量が大きく変動する転炉において、フードと炉口との隙間を小さくすると、フード内の内圧の変動が大きくなり、これにより転炉の炉圧の変動も大きくなる。炉圧の変動が大きくなることは、炉圧の制御性を低下させる。炉圧の制御性を向上させるには、炉圧を平均化処理することが必要である。炉圧の平均化処理を行うには、フード内の内圧が高い場合には転炉ガスの排出量を増やし、フード内の内圧が低い場合は転炉ガスの排出量を減らすことになるので、フードと炉口との隙間を空けて操業しているのと同様の状態となり、フードと炉口との隙間を小さくするメリットを享受できないことになる。
【０００８】
さらに、特許文献１の転炉炉口シール装置では、スカート部と炉口との間に空隙を形成することとし、ノズルから空気を噴出している。このように、炉口からの吸い込み・噴出しを防ぐ形で空気を噴射しているので、噴射している空気を吸い込むと、空気中に含まれる酸素と転炉ガスとが反応し転炉ガス中の燃焼成分が減少するので、転炉ガスの価値は低下する。
【０００９】
また、特許文献２においては、排ガスをシールガスとして用いており、特許文献３においてはＣＯ２をシールガスとして用いている。特許文献２においては、転炉ガスをシールガスとして用いているので、転炉ガスの量が減少し、転炉ガス中の燃焼成分の量も減少する。また、特許文献３においては、ＣＯ２ガスを別途用意する必要があるので設備が大きくなり、有効な手段ではないと考えられる。
【００１０】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、回収される転炉ガス中の酸素成分の量の増加を確実に防いで、回収される転炉ガス中の燃焼成分の量を増加させることを可能とする転炉炉口シール装置及び転炉ガス回収方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するための本発明の要旨は以下の通りである。
（１）転炉の上方に配置され、前記転炉からの排出ガスを回収するフードに取り付けられるスカート部を有する転炉炉口シール装置であって、前記転炉の炉口外縁または上部外壁に向けて窒素を噴出することが可能な窒素ガス噴出口が、前記スカート部の外側で環状に複数設けられていることを特徴とする転炉炉口シール装置。
（２）遮風部材が、前記転炉の炉口と前記窒素ガス噴出口との間で環状に配置されていることを特徴とする（１）に記載の転炉炉口シール装置。
（３）（１）または（２）に記載の転炉炉口シール装置を用い、転炉からの排出ガスを回収する方法であって、窒素ガス噴出口から窒素ガスを噴出することで窒素ガス流れを形成し、前記フードに前記転炉の外側の空気が流入することを防ぐことを特徴とする転炉ガス回収方法。
（４）予め、前記窒素ガス噴出口から前記窒素ガスを噴出するとともに排出ガスを回収する操業を行っておき、前記操業のデータから作成された、前記排出ガス中の燃焼ガス成分量と前記窒素ガスの供給流量との関係式に基づき、前記燃焼ガス成分量が予め定めた目標値を超えることになる前記窒素ガスの供給流量の範囲を特定し、供給する窒素ガスの流量を、特定した範囲内の供給流量とすることを特徴とする（３）に記載の転炉ガス回収方法。
【発明の効果】
【００１２】
本発明では、転炉の炉口外縁または上部外壁に向けて窒素ガスを吹き出すことで、窒素ガス噴出口と転炉の炉口との間で、炉口に向かって外気（空気）が流れることを防止し、回収される転炉ガス中の酸素成分の割合の増加を確実に防ぎ、エネルギー源としての転炉ガスの価値の低下を抑えることができる。また、本発明によって、回収される転炉ガス中の燃焼成分の量を確実に増加させる、供給すべき窒素ガスの流量の最適値を定めることができ、窒素ガスの使用コストの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】転炉ガス回収設備を示す図である。
【図２】図１に示すフードに配置された転炉炉口シール装置の鉛直断面図である。
【図３】転炉ガス中の燃焼ガス成分量［体積％］と窒素ガス供給流量［Ｎｍ３／時］との関係の一例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態の一例を具体的に説明する。まずは、転炉ガス回収設備の構成を図１に示す。転炉ガス回収設備１００は、転炉１からの排出ガス（転炉ガス）を回収する設備である。転炉ガス回収設備１００は、転炉１の上方に配置されるフード３、該フード３が接続する煙道６、該煙道６に設けられる除塵機７，８、煙道６内を吸引するブロワー５、煙道６に接続しているガスホルダー９と煙突１１、を有する。また、転炉１の炉口とフード３との間に、上下方向に移動可能なスカート部４を有する転炉炉口シール装置４０が配置されている。
【００１５】
転炉操業では、高炉で生成された溶銑を転炉１内に装入し、溶銑に向けて酸素を吹き込むことで、溶銑の脱炭精錬を行う。酸素吹込ランス２は、転炉１に向けられた状態でフード３に挿入され、酸素吹込ランス２から転炉１内の溶銑に向けて酸素が吹込まれる。脱炭精錬中に転炉１で発生する転炉ガスは、一酸化炭素ガスを多量に含み高温であり、エネルギー源として利用できる。よって、煙道６に設けられたブロワー５によって煙道６内を吸引し、フード３に転炉ガスを吸引して、該転炉ガスをガスホルダー９に回収する。
【００１６】
煙道６は、図示を省略してあるが、水などの冷却媒体で冷却可能となっている複数の冷却管から構成されており、煙道６は常に冷却されている。転炉ガスは、煙道６を通過している間に冷却され、除塵機７，８で除塵される。図１に示すように、煙道６は、２本に枝分かれしており、一方はガスホルダー９に通じ、もう一方は煙突１１に通じている。枝分かれしている煙道６の部分には、ダンパ１０ａ〜１０ｃが設けられていて、該ダンパ１０ａ〜１０ｃを切り換えることによって、煙道６を通過する気体の送り先として、ガスホルダー９あるいは煙突１１を適宜選択できる。特に、酸素吹込初期及び末期では、転炉ガスは、一酸化炭素の濃度が低い、すなわち、エネルギー源として利用可能な燃焼成分の濃度が低いので、ダンパ１０ａ〜１０ｃを切り換えることによって、転炉ガスを煙突１１に送り、その頂部で燃焼させてから、大気に放散してもよい。
【００１７】
転炉操業では次の三工程を行う。すなわち、まずは、高炉で生成された溶銑を転炉１に装入する受銑工程を行い、次いで、脱炭精錬を含む精錬工程を行い、最後に、精錬後の溶鋼を転炉１から取り出す出鋼工程を行う。受銑工程及び出鋼工程では、転炉１を傾動させて、取鍋などの容器から転炉１に受銑したり、転炉１から前記容器に出鋼することになるので、スカート部４は上下方向に移動可能な構成となっている。受銑工程及び出鋼工程では、スカート部４を上方向に移動させて、転炉１を傾動可能な状態とする。一方で、精錬工程では、スカート部４を下方向に移動させて、転炉１の炉口とフード３との隙間を小さくし、該隙間からのフード３への外気の流入をある程度防止している。
【００１８】
スカート部４を有する転炉炉口シール装置４０を図２に示し、図２を用い、該転炉炉口シール装置４０の構成を説明する。図２は、転炉１の炉口１ａとフード３との隙間をスカート部４で小さくした状態を示し、転炉炉口シール装置４０、フード３及び転炉１の鉛直断面を示してある。転炉炉口シール装置４０は、冷却管４ａが複数並列されて構成されているスカート部４及び冷却媒体循環機構４ｂを有し、冷却管４ａは、水などの冷却媒体が循環可能な構成となっている。冷却媒体循環機構４ｂは冷却管４ａに接続しており、冷却管４ａに冷却媒体を循環させることで、スカート部４を冷却している。これにより、高温の転炉ガスがスカート部４を通過しても、スカート部４は、図２に示す形状を保持可能となっている。
【００１９】
スカート部４の外周には、水が満たされた二重管構造の水封筒１３が設けられている。また、フード３の外周には、シール筒１４が設けられ、該シール筒１４の外側では構材１５が設けられている。構材１５には、上下方向に移動可能なシリンダロッド１２ａを有するシリンダ１２が設けられている。シール筒１４が水封筒１３内の水に浸漬するように、シリンダロッド１２ａが、ピン１６によって水封筒１３に連結されている。このようにして、スカート部４とフード３との間を水封しつつ、スカート部４が上下方向に移動可能なようにフード３に取り付けられている。
【００２０】
スカート部４は、その下端が炉口１ａの形状に適合するように広げられ、炉口１ａと全体が面接触可能なように構成されている。但し、精錬工程中に、転炉中の溶銑からノロや地金が溢出して、炉口１ａに付着し、炉口１ａの表面が凹凸状になり、スカート部４と炉口１ａとの面接触が不完全なものとなる可能性がある上に、炉口１ａの表面が凹凸状となった状態で、炉口１ａの表面に形成された凸部がスカート部４に接触すると、該スカート部４を構成する冷却管４ａが損傷する可能性もある。そこで、精錬工程中に、スカート部４を、下方向に移動させ炉口１ａに近づけるものの、炉口１ａに接触させず、スカート部４と炉口１ａとの間に空隙Ｈを形成することとしている。
【００２１】
空隙Ｈを形成した状態でフード３に転炉ガスを吸引すると、空隙Ｈから外気（空気）も吸引され、転炉ガス中の酸素成分の割合が増加し、回収される転炉ガス中の燃焼成分が、その外気の酸素成分と反応して、エネルギー源としての転炉ガスの価値が低下する可能性がある。そこで、本発明者は、空隙Ｈから外気の流入量を抑え、更に、外気が流入しても、回収される転炉ガスの酸素成分を増加させない転炉炉口シール装置４０の構成を鋭意検討し、スカート部４の外側で窒素ガス噴出口１８ａを環状に複数設け、該窒素ガス噴出口１８ａから転炉１の炉口外縁または上部外壁に向けて窒素ガスを噴出する構成を導いた。
【００２２】
図２に示すように、転炉炉口シール装置４０では、断面が中空に形成された環状管１７を、スカート部４の内部を囲むように設けており、環状管１７に、転炉１の上部外壁に向いている窒素ガス噴出ノズル１８を複数設けている。窒素ガス噴出ノズル１８は窒素ガス噴出口１８ａを有し、該窒素ガス噴出口１８ａから窒素ガスを噴出することで窒素ガス流れ１９を形成し得る。精錬工程中に該窒素ガス流れ１９を形成すれば、窒素ガス噴出口１８ａと炉口１ａとの間で、炉口１ａに向かう気体流れが形成されにくくなり、フード３への外気の吸引量を抑えることができる。外気が吸引されるとしても、スカート部４の外側の空隙Ｈの近傍において、気体は概ね窒素Ｎ２となっているので、回収される転炉ガス中の窒素成分は増加するものの、酸素成分は増加せず、燃焼成分が外気の酸素と反応することを防げ、エネルギー源としての転炉ガスの利用価値が低下することを防止できる。
【００２３】
図２の構成では、転炉１の上部外壁に窒素ガスを噴出してあるが、窒素ガス噴出ノズル１８を炉口１ａの外縁に向けてもよい。その場合でも、転炉１の上部外壁に向いている場合と同様に、フード３に空隙Ｈから外気が吸引されることを防止できる。
また、図２に示すように、炉口１ａと窒素ガス噴出口１８ａとの間に遮風部材２１が、炉口１ａと窒素ガス噴出口１８ａとの間で環状に配置されていることが好ましい。遮風部材２１によって、外気が空隙Ｈからフード３により吸引されにくくなる。遮風部材２１は、耐火布や耐火物などの耐火材料で構成する。炉口１ａ近傍は高温となるからである。
＜実験＞
【００２４】
窒素ガス噴出口から窒素ガスを噴出して窒素ガス流れを形成することで奏する、回収される転炉ガス中の燃焼成分の割合が増加する効果を評価するべく、図２に示す転炉炉口シール装置４０を用いて、窒素ガス噴出口１８ａから窒素ガスを噴出して窒素ガス流れ１９を形成しつつ転炉ガスを回収し、転炉ガスの成分を分析した（本発明例Ａ）。また、図２に示す転炉炉口シール装置４０を用いるものの、窒素ガス噴出口１８ａから空気を噴出して空気流れを形成しつつ転炉ガスを回収し、転炉ガスの成分を分析した（比較例Ａ）。本実験では、溶銑３００トンを転炉１に装入し、１回の脱炭精錬につき、溶銑に向けて酸素１２０００Ｎｍ３吹き込んで脱炭精錬を行った。
【００２５】
本発明例Ａと比較例Ａとで、転炉炉口シール装置４０へ供給する空気及び窒素ガスの流量を５０００［Ｎｍ３／時］で同量とした。本発明例Ａと比較例Ａとで１回の脱炭精錬で回収された転炉ガスの成分、熱量及び回収量を表１に示す。
【００２６】
【表１】
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【００２７】
表１によれば、窒素ガス流れ（本発明例Ａ）及び空気流れを形成する場合（比較例Ａ）のいずれでも、転炉ガス中の酸素が反応し、回収される転炉ガス中には酸素はほとんど存在しないことになる。しかしながら、本発明例Ａでは、比較例Ａの場合よりも、転炉ガス中の燃焼成分である一酸化炭素ＣＯの割合が増加し、二酸化炭素ＣＯ２の割合が減少している。このことから、本発明例Ａでは、外気の酸素Ｏ２がフード３に遮断されて、その酸素Ｏ２が、転炉ガス中の一酸化炭素ＣＯと反応することを防げたことがわかる。実験結果から、窒素ガス流れ１９を形成することによって、回収される転炉ガス中の燃焼成分を増加させることが可能であるとわかる。
【００２８】
転炉炉口シール装置４０では、転炉１の上部外壁に向けて窒素ガスを噴出するので、窒素のコストが掛かることになる。よって、転炉炉口シール装置４０へ供給される窒素ガスの流量（窒素ガス供給流量）［Ｎｍ３／時］、すなわち、複数の窒素ガス噴出口１８ａから噴出される窒素ガスの総流量を抑えることが望ましい。本発明者は、窒素ガス供給流量を抑える方法を検討し、転炉ガス中の燃焼ガス成分量［体積％］と窒素ガス供給流量［Ｎｍ３／時］との間には、燃焼ガス成分量を縦軸とし、窒素ガス供給流量を横軸としたグラフにおいて上に凸となる形状の関係が成立することを、今までの操業データから見出し、燃焼ガス成分量が、予め設定する目標値を超えることになる窒素ガス供給流量の最適値を特定する方法を確立した。転炉ガス中の燃焼ガス成分とは、水素Ｈ２及び一酸化炭素ＣＯのガス成分をいう。
【００２９】
今までの操業データを解析して作成した、転炉ガス中の燃焼ガス成分量と窒素ガス供給流量との関係の一例を図３に示す。図３のグラフに示すように、燃焼ガス成分量と窒素ガス供給流量との間には、上に凸となる形状の関係が成立している。窒素ガス供給流量を増加させることによって、精錬工程中に形成される窒素ガス流れ１９が大きくなっていき（図２参照）、転炉１の外側から空隙Ｈに向かう気体流れが形成されにくくなって、空隙Ｈに流入していく外気の量が抑えられ、回収される転炉ガス中に外気の酸素成分が流入せず、転炉ガス中の燃焼成分の量は大きくなっていく。しかしながら、窒素ガス供給流量を更に増加させ、窒素ガス流れ１９を大きくし過ぎると、フード３への転炉ガスの流れに抗して、窒素ガス流れ１９が、空隙Ｈの転炉ガスを巻き込む現象が生じ、転炉ガスが空隙Ｈからある程度流出し、燃焼成分の量は減少していく。よって、燃焼ガス成分量と窒素ガス供給流量との間には、図３のグラフにおいて、上に凸の形状の関係が成立すると推察される。
【００３０】
前述の関係を利用して、回収される転炉ガス中の燃焼ガス成分量を高位にする窒素ガス供給流量の最適値を求めることができる。まずは、予め、窒素ガス噴出口１８ａから窒素ガスを噴出するとともに転炉ガスを回収する操業を行っておき、その操業データに基づいて、図３に示すように、グラフにデータをプロットする。そして、適宜、回帰計算などで、転炉ガス中の燃焼ガス成分量［体積％］と窒素ガス供給流量［Ｎｍ３／時］との関係を示す、上に凸となる形状を表す二次関数などとなる近似曲線３２（関係式）を作成する。次いで、転炉ガス中の燃焼ガス成分量［体積％］の目標値３１を定め、近似曲線３２から目標値３１となる窒素ガス供給流量の下限値３３と上限値３４とを特定し、下限値３３と上限値３４とで定まる範囲の値が、窒素ガスの流量の最適値となる。今後の操業においては、この最適値の流量で窒素ガスを転炉炉口シール装置４０を供給して、窒素ガス噴出口１８ａから窒素ガスを噴出すれば、回収される転炉ガス中の燃焼ガス成分量が目標値３１を超えることが期待できる。
【００３１】
図３のグラフが得られた操業において、燃焼ガス成分量を６０体積％以上含む転炉ガスを回収しようとする場合には、燃焼ガス成分量が６０体積％を若干超えた６１体積％を目標値３１と定め、近似曲線３２から、下限値３３を２０００Ｎｍ３／時と特定することができ、上限値３４を８０００Ｎｍ３／時と特定することができる。よって、２０００〜８０００Ｎｍ３／時で定まる範囲の値を窒素ガスの供給流量の最適値とすることができる。なお、目標値３１を７３体積％程度とすれば、近似曲線３２から、下限値３３を４０００Ｎｍ３／時と特定し、上限値を６０００Ｎｍ３／時と特定することができる。
【００３２】
本実施形態では、スカート部４を囲むように設けられた環状管１７に、転炉１の上部外側壁に向いている窒素ガス噴出ノズル１８を複数設け、該窒素ガス噴出ノズル１８から窒素ガスを噴出しているが、本発明はこの形態に限定されるものではない。本発明は、スカート部４の外側で環状に複数設けられた窒素ガス噴出口１８ａから転炉１の炉口外縁または上部外壁に向けて窒素ガスを噴出し、窒素ガス流れ１９を形成できればよい。例えば、スカート部４の外側で、スカート部４を囲むように環状に、窒素ガス噴出口が形成されたガス供給管を複数配置し、窒素ガス噴出口から転炉１の炉口外縁または上部外壁に向けて窒素ガスを噴出するようにしても、窒素ガス流れ１９を形成できる。
【００３３】
図２に示すスカート部４は、冷却管４ａが水平方向に複数並列されて構成されているが、本発明のスカート部はこの形態に限定されるものではなく、スカート部４は冷却可能な構成となっていればよい。例えば、スカート部４を、冷却管を鉛直方向に複数並列した構成としてもよいし、内管と外管とからなる二重管構造とし、内管を転炉ガスが通過する部分とし、内管と外管との間隙に冷却水を循環させる構成にしてもよい。これにより、スカート部４を冷却可能な構成とし得る。
【００３４】
以上のようにして、転炉の炉口外縁または上部外壁に向けて窒素ガスを吹き出すことで、窒素ガス噴出口と転炉の炉口との間で、炉口に向かって空気が流れることを防止し、回収される転炉ガス中の酸素成分の割合の増加を確実に防ぎ、エネルギー源としての転炉ガスの価値の低下を抑えることができる。また、本発明によって、回収される転炉ガス中の燃焼成分の量を確実に増加させる、供給すべき窒素ガスの流量の最適値を定めることができ、窒素ガスの使用コストの低減を図ることができる。
【００３５】
また、転炉の炉口外縁または上部外壁に向けて吹き出す窒素ガスは、空気から酸素を分離する設備において副生される窒素ガスを用いてよい。空気中には、７９体積％程度の窒素と、２１体積％程度の酸素が含まれていることから、空気から酸素を分離する設備においては、窒素ガスが多量に副生される。このため、転炉の炉口外縁または上部外壁に向けて吹き出すガスとして窒素ガスを用いることで、コストを増加させることなく当該窒素ガスを用意できる。また、副生される窒素ガスを用いることで、大きなガス貯蔵設備を設ける必要がなくなるので、設備の大型化も抑制することができる。
【実施例】
【００３６】
図１に示す転炉ガス回収設備１００を用いて、転炉操業における溶銑の脱炭精錬中に生じる転炉ガスを回収する操業を複数回行った。この操業では、前述の実験と同様の条件とし、溶銑３００トンを転炉１に装入し、１回の脱炭精錬につき、溶銑に向けて酸素１２０００Ｎｍ３吹き込んで脱炭精錬を行なった。
【００３７】
まずは、転炉ガス回収設備１００中の転炉炉口シール装置４０として、図２に示す構成のうち、炉口１ａと窒素ガス噴出口１８ａとの間に遮風部材２１が配置されていない転炉炉口シール装置を用い、窒素ガス噴出口１８ａから、窒素ガスではなく空気を噴出して空気流れを形成する操業を行った（比較例１）。
【００３８】
比較例１の操業と同様の転炉炉口シール装置を用い、窒素ガス噴出口１８ａから、窒素ガスを噴出して窒素ガス流れ１９を形成する操業を行った（本発明例１）。また、図２に示す転炉炉口シール装置４０を用いた以外は本発明例１と同じ条件で、転炉ガスを回収する操業を行った（本発明例２）。今まで操業データから、転炉ガス中の燃焼ガス成分量と窒素ガス供給流量との関係を示す図３のグラフが作成できている。燃焼ガス成分量の目標値を６１体積％と定め、窒素ガスの流量の最適値が、２０００〜８０００Ｎｍ３／時の範囲との値と求めることができたが、窒素ガス供給流量の最適値を、燃焼ガス成分量が概ね最大となる５０００［Ｎｍ３／時］とし、その最適値の窒素ガス供給流量で、窒素ガスを環状管に供給して、転炉ガスを回収する操業を行った（本発明例３）。
【００３９】
本発明例３では、窒素ガス供給流量を特定してあるが、本発明例１及び２では、図３のグラフで得られる上限値３４を超えた流量で窒素ガスを転炉炉口シール装置に供給することにした。比較例１においては、本発明例１と同様の流量で、空気を環状管に供給して、転炉ガスを回収する操業を行った。
【００４０】
転炉ガス中の水素Ｈ２及び一酸化炭素ＣＯの成分が燃焼成分となる。比較例１及び本発明例１〜３の操業における、遮風部材のある／なし、転炉ガス中の燃焼成分量（割合）及び窒素供給流量を表２に示す。
【００４１】
【表２】
2016138332.tif 000004
【００４２】
表２には、「燃焼成分量／窒素ガス供給流量」を示してある。この値が大きいほど、少ない流量の窒素ガスで、燃焼成分をより多く回収できたことになる。また、表２において、比較例１では窒素ガスを供給していないので、「窒素供給流量」及び「燃焼成分量／窒素ガス供給流量」の項目には「−」を記載してある。「遮風部材」の「単位」の項目にも「−」を記載してある。
【００４３】
表２から、本発明例１〜３では、燃焼成分量を比較例１の場合よりも多く回収できたことがわかる。また、窒素ガス供給流量の最適値を設定した本発明例３では、本発明例１及び２の場合よりも、燃焼成分量／窒素ガス供給流量の値が大きく、少ない流量の窒素ガスで燃焼成分をより多く回収できたことがわかる。また、本発明例２では、遮風部材２１によって、空隙Ｈからフード３に外気が吸引されることを防げたので、燃焼成分量を本発明例１の場合よりも多く回収できたことがわかる。
【００４４】
本発明によって、窒素ガスを転炉の炉口外縁に向けて吹き出すことで、窒素ガス噴出口から転炉の炉口に向けて空気が流れ、フードに流入することを防止し、回収される転炉ガス中の酸素成分の割合の増加を確実に防ぎ、エネルギー源としての転炉ガスの価値の低下を抑えることができる。また、回収される転炉ガス中の燃焼成分の量を確実に増加させるが、供給すべき窒素ガスの流量が抑えられた、窒素ガスの流量の最適値を定めることができる。
【符号の説明】
【００４５】
１      転炉
１ａ    炉口
２      酸素吹込ランス
３      フード
４      スカート部
４ａ    冷却管
４ｂ    冷却媒体循環機構
５      ブロワー
６      煙道
７      除塵機
８      除塵機
９      ガスホルダー
１０ａ  ダンパ
１０ｂ  ダンパ
１０ｃ  ダンパ
１１    煙突
１２    シリンダ
１２ａ  シリンダロッド
１３    水封筒
１４    シール筒
１５    構材
１６    ピン
１７    環状管
１８    窒素ガス噴出ノズル
１８ａ  窒素ガス噴出口
１９    窒素ガス流れ
２１    遮風部材
３１    目標値（燃焼ガス成分量の）
３２    近似曲線
３３    下限値（窒素ガス供給流量の）
３４    上限値（窒素ガス供給流量の）
４０    転炉炉口シール装置
１００  転炉ガス回収設備
【図１】
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【図２】
2016138332.tif 000006
【図３】
2016138332.tif 000007