(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１０００℃以上のダスト・スラグ溶融炉内で、製鋼排出物としての還元スラグと塩素源を含む製鋼ダストとを混合溶融処理するとともに、該ダスト・スラグ溶融炉の排ガス出口からの排ガスをブロワ等の強制排出手段によりダクト内に吸入したうえ外部に排出する高温炉設備の操業方法において
前記ダクト内に前記ダスト・スラグ溶融炉の炉外大気を吸入して導入する隙間を形成して大気導入部となし、該大気導入部を通じて該ダクト内に前記排ガスと併せて炉外の大気を吸入させることにより、該ダスト・スラグ溶融炉からの８００℃を超えるガス温度の排ガスを急速空気冷却し、且つ該大気の吸入量を、該排ガス温度が少なくとも１秒以内で４００℃以下まで温度降下する吸入量とすることを特徴とする高温炉の操業方法。
【請求項２】
請求項１において、前記排ガス出口と前記ダクトとの間に隙間を形成して前記大気導入部となし、該隙間を通じて炉外の大気を前記ダクト内に吸入させることを特徴とする高温炉の操業方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は高温炉の操業方法に関し、詳しくは排ガス中に発生するダイオキシン類を抑制する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
ダイオキシン類は、廃棄物の焼却過程等で非意図的に発生する化学物質であってその発生源は多岐に渡っている。
ダイオキシン類は、化学的には図３（Ａ），（Ｂ）の化学式で示されるポリ塩化ジベンゾパラジオキシン（ＰＣＤＤｓ）及びポリ塩化ジベンゾフラン（ＰＣＤＦｓ）の総称で、２１０種類の異性体を持つ化合物群であり、毒性が強く、その環境汚染が近年大きな問題となっている。
【０００３】
このダイオキシン類の発生は、上記のように産業廃棄物の焼却過程等において特に問題となっているが、製鋼工場のアーク炉等やダスト・スラグ溶融炉等高温炉においても発生しており、その解決が望まれている。
ここでダスト・スラグ溶融炉とは、製鋼工場で発生する製鋼排出物としての製鋼ダストと還元スラグとを溶融処理する炉である。
【０００４】
電気炉等を用いた製鋼においては、大気汚染防止のために集塵装置を設けて製鋼炉からのダストを集塵することが行われている。
この製鋼排出物としてのダストは粒の細かい粉粒状であって、その成分としてＦｅＯ，Ｆｅ２Ｏ３等を含んでいるものの、再利用が困難で従来そのまま廃却されているのが実情である。
【０００５】
一方電気炉等を用いた製鋼においては、その精錬の時期に応じて酸化スラグ，還元スラグが製鋼排出物として排出される。
このうち酸化スラグは、従来アスファルト道路の路盤材等道路用の材料として活用されているものの、還元スラグは特別の利用用途がなく、そのまま捨てられているのが実情である。
【０００６】
還元スラグはその成分として遊離のＣａＯを多量に含んでおり、このものは水分を吸収してＣａ（ＯＨ）２に転化し、そのときに体積膨張を起こすためにこれをそのまま路盤材等として用いることができず、従って特に利用されないまま廃却されていたのである。
而してこれらダスト及び還元スラグを廃却するに当っては廃却のためのコストが必要で、製鋼コストを高める要因となっていた。
【０００７】
そこで本出願人は先の特許願（特願平６−１１２０８）において、製鋼ダストを還元スラグとともにダスト・スラグ溶融炉で溶融する方法を提案した。
この方法によると、還元スラグが酸化スラグに近い物理化学的性質を有するものとなり、従って路盤材等の用途に供することが可能となる。
【０００８】
而してこのダスト・スラグ溶融炉で製鋼ダストと還元スラグとを溶融する際、その排ガス中にダイオキシン類が微量に発生することが判明した。
このダスト・スラグ溶融炉からの排ガス中のダイオキシン類は、製鋼ダストに由来するものと考えられる。
【０００９】
製鋼炉においてはスクラップを原料として用いることから、そのスクラップ中に不可避的に含まれる塩素源や有機材等が炉の内部で一旦分解した後集塵過程で炉外で反応し、ダイオキシン類を生成するものと考えられる。
【００１０】
従ってその製鋼ダストを高温処理するダスト・スラグ溶融炉からの排ガス中にもまたダイオキシン類が発生し、含有されるものと考えられる。
【００１１】
以上ダスト・スラグ溶融炉の場合を中心に述べたが、上記説明から明らかなようにかかるダイオキシン類の発生の問題はアーク炉や他の高温炉において共通して生じる問題である。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本願の発明はこのような課題を解決するために案出されたものである。
而して請求項１の高温炉の操業方法は、１０００℃以上のダスト・スラグ溶融炉内で、製鋼排出物としての還元スラグと塩素源を含む製鋼ダストとを混合溶融処理するとともに、該ダスト・スラグ溶融炉の排ガス出口からの排ガスをブロワ等の強制排出手段によりダクト内に吸入したうえ外部に排出する高温炉設備の操業方法において、前記ダクト内に前記ダスト・スラグ溶融炉の炉外大気を吸入して導入する隙間を形成して大気導入部となし、該大気導入部を通じて該ダクト内に前記排ガスと併せて炉外の大気を吸入させることにより、該ダスト・スラグ溶融炉からの８００℃を超えるガス温度の排ガスを急速空気冷却し、且つ該大気の吸入量を、該排ガス温度が少なくとも１秒以内で４００℃以下まで温度降下する吸入量とすることを特徴とする。
【００１３】
請求項２の高温炉の操業方法は、請求項１において、前記排ガス出口と前記ダクトとの間に隙間を形成して前記大気導入部となし、該隙間を通じて炉外の大気を前記ダクト内に吸入させることを特徴とする。
【００１４】
【作用及び発明の効果】
上記ダイオキシン類は８００℃〜４００℃程度の温度範囲で反応により生成してくるものと考えられている。
ここにおいて本発明は、炉外大気を吸入して導入する大気導入部を設け、ダクト内に排ガスと併せて炉外の大気を吸入することで排ガスを急速冷却するもので、本発明の方法により、炉外に排出されたダイオキシン類の生成成分の反応が抑えられ、炉からの排出ダストを含む排ガス中のダイオキシン類を良好に抑制することができる。
【００１５】
本発明では、排ガス温度が少なくとも１秒以内で４００℃以下（好ましくは３００℃以下）まで温度降下するように大気を前記ダクト内に吸入するもので、これによりダイオキシン量を効果的に低減できることを確認した。
【００１６】
本発明は、製鋼排出物としての還元スラグと製鋼ダストとを混合溶融処理するダスト・スラグ溶融炉の操業に係るもので、本発明によればダスト・スラグ熔融炉からの排ガス中のダイオキシン類を効果的に低減することができる。
【００１７】
請求項２の方法は、上記高温炉の排ガス出口とダクトとの間に隙間を形成して大気導入部となし、そこから炉外の大気をダクト内に吸入させるもので、このようにすることで大量の炉外の大気をダクト内に容易に吸入でき、ひいては排ガスを容易に急速冷却することができ、以てダイオキシン類の発生を有効に抑制することができる。
【００１８】
【実施例】
次に本発明をダスト・スラグ溶融炉の操業に適用した場合の実施例を図面に基づいて詳しく説明する。
図１において、１０は炉蓋移動式のダスト・スラグ溶融炉で、その炉蓋に酸素バーナ１２が先端を炉内に突入させる状態で装着されている。
【００１９】
図２はその酸素バーナ１２の先端部形状を示したもので、図中１４はその酸素バーナ１２の先端面の中心部に形成された燃料の噴射孔である。
この燃料の噴射孔１４の外側には一次酸素の噴射孔１６が同心状に形成され、更にその外側には後述の製鋼ダスト及び還元スラグを噴出する粉粒の噴射孔１８が形成され、更にその外側、つまり最外周位置に二次酸素の噴射孔２０がそれぞれ同心状に配置形成されている。
【００２０】
図１において、２２及び２４は還元スラグサイロ及びダストサイロで、それぞれの内部に粉粒状の還元スラグ及び製鋼ダストが収容されている。
これら還元スラグ及び製鋼ダストは、空気をキャリアガスとして上記の酸素バーナ１２に送られ、そしてその先端の噴射孔１８から、酸素バーナ１２からの高温火炎中に噴射され、炉内で溶融される。
【００２１】
尚、この例ではＣ粉も併せて噴射孔１８から噴射するようにしている。このＣ粉は還元剤としてのものである。このＣ粉は炉壁から内部に供給するようになすこともできる。
【００２２】
２６はダスト・スラグ溶融炉１０の排ガス出口２８からの排ガスを吸入し、外部に排出するための主ダクトで、先端の開口３０が排ガス出口２８から所定距離離隔して位置させられている。
即ち排ガス出口２８と主ダクト２６の先端の開口３０との間に所定の隙間３２が形成されており、その隙間３２を通じて主ダクト２６内にダスト・スラグ溶融炉１０からの排ガスと併せて多量の炉外大気が吸入されるようになっている。
尚、主ダクト２６による排ガスの強制吸入及び排出はブロワ３３によって行われる。
【００２３】
３４は分岐ダクトであって、冷却塔３６の下流部位において主ダクト２６に接続されている。
この分岐ダクト３４は、開口３８から多量の炉外空気を吸入して主ダクト２６内に合流させることで、主ダクト２６内の排ガスを冷却塔３６の下流側で混合冷却し、排ガス温度をバグフィルタ４０のバグの耐熱温度以下（この例では２００℃以下）に低下させるためのものである。
【００２４】
ここでバグフィルタ４０は排ガス中の二次ダストを集塵するもので、このバグフィルタ４０を通過し、集塵された後の排ガスがスタック４２を通じて外部に放出される。
尚３６は冷却塔で、この冷却塔３６は外部に取り出された排ガスを水冷により冷却するものである。
【００２５】
図１に示すダスト・スラグ溶融設備において、表２に示しているように製鋼ダスト４．３ｔ／Ｈ、還元スラグを２．０ｔ／Ｈ投入して酸素バーナ１２による熔融を行い、その際に主ダクト２６を通じて排ガス出口２８からの排ガスを強制吸入及び排出した。また主ダクト２６によりダスト・スラグ溶融炉１０からの排ガスの吸入を行うのと併せて開口３０より炉外の大気を大量に吸入し、排ガスの急速冷却を行った。
更に分岐ダクト３４の開口３８からも空気の吸入を行い、冷却塔３６からの排ガスの混合冷却を併せて行った。
【００２６】
表１はその際の図１中Ａ点，Ｂ点，Ｃ点，Ｄ点，Ｅ点のガス量，ガス温度，ガス流速，ガスＣＯ％等の測定結果を示したものである。
表１に示しているように、本例では主ダクト２６の開口３０から排ガス量の約９倍量の大気吸入を行っており（大気吸入量Ｑ２）、この結果Ｂ点の温度は平均３６６℃でＡ点からＢ点までの間に排ガスは１３８０℃から３６６℃まで冷却された。
【００２７】
尚、Ａ点とＢ点との間の距離は約８ｍでガス流速２１．０ｍ／ｓから冷却速度は約０．４秒と計算される。
尚、表１においてスタック４２からの排ガス量、即ちＥ点の排ガス量とＤ点の排ガス量との間に差があるが、その差の分はバグフィルタ４０で集塵した二次ダストを排出するスクリューコンベヤ４８の配設部位等からの空気のリークによるものと考えられる。
【００２８】
【表１】
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【００２９】
表２は投入した還元スラグ及び製鋼ダスト中のダイオキシン類濃度（毒性等量ＴＥＱ  以下同じ）と排出された熔融スラグ，バグフィルタ４０で集塵された二次ダスト，スタック４２からの排ガス中の各ダイオキシン類濃度を示しており、そして表３は投入側及び排出側のそれぞれの合計のダイオキシン類量（毒性等量）を示したもので、表２，表３の結果からダイオキシン類が良好に抑制されていることが分かる。
【００３０】
【表２】
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【００３１】
【表３】
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【００３２】
即ち本例では投入側のダイオキシン類の合計量［数１］（下記に示す）に対して排出側のダイオキシン類の合計量が［数２］（下記に示す）となっており、排出側のダイオキシン類の量は投入側のそれに対して、
（０．０５０／１．２４９）×１００＝４％
と著しく少ないものであった。
【００３３】
【数１】
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【００３４】
【数２】
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【００３５】
＜比較例＞
図１のダンパー４４，４６を操作してダクト２６の開口３０からの大気吸入量Ｑ１を８１００Ｎｍ３に落し、同様のダスト・スラグ溶融操業を行った。この時のＡ〜Ｅ点のガス量，ガス温度，ガス流速，ガスＣＯ％等の測定値は表４に示す通りであった。
【００３６】
【表４】
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【００３７】
また投入側及び排出側のダイオキシン類濃度，ダイオキシン類の合計量は表５，表６に示すとおりであった。
【００３８】
【表５】
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【００３９】
【表６】
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【００４０】
表４に示しているようにこの比較例でのＢ点、Ｃ点の各温度は８０５℃，４８２℃であり、Ｂ点，Ｃ点のガス流速，Ａ〜Ｃ点の距離からＣ点の４８２℃までの冷却時間は、約３．６秒と計算される。
【００４１】
この比較例では投入側のダイオキシン類の合計量に対して排出側のダイオキシン類の合計量は２２．３％と、上記実施例における量に比べ大幅にこれを上回るものであった。即ち、この例では排ガスの冷却速度が不十分であり、冷却に要する時間経過中に、高温炉内で分解したダイオキシン類が再生成したものと考えられる。
【００４２】
以上本発明の実施例を詳述したがこれはあくまで一例示であり、本発明はその主旨を逸脱しない範囲において種々変更を加えた態様で実施可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施例方法の説明図である。
【図２】  図１の酸素バーナの先端部形状を示す図である。
【図３】  ダイオキシン類の化学構造式を示す図である。
【符号の説明】
１０  ダスト・スラグ溶融炉
１２  酸素バーナ
２６  主ダクト
２８  排ガス出口
３２  隙間
３３  ブロワ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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