(57)【要約】本発明は、冶金プラントにおいて生成される溶融物を粒化するための粒化設備（１０）に関する。本設備は、溶融物（１４）流中へ粒化水を注入して溶融物を粒化する水注入装置（２０）と、粒化水及び粒化物を集める粒化タンクを包含する。本設備は、さらに前記フードからスチームを排出し、前記スチームを凝縮し、かつ該凝縮されたスチームを大気中に排出する排出装置を含むスチーム回収フードを包含する。
2016528461.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融物流（１４）中へ粒化水を注入し、それにより溶融物を粒化する水注入装置（２０）；
粒化水及び粒化物を集める粒化タンク（１８）；
脱水ユニット、とくに回転ろ過ドラム（３０）を備える脱水ユニット（２８）を包含する、冶金プラントにおいて生成される溶融物を粒化する粒化設備（１０）であって、
スチーム回収フード（４８）は、前記脱水ユニット（２８）の上方に位置し、かつ
前記排出装置（４６）は、前記フード（４８）からスチームを排出し、前記スチームを凝縮し、かつ前記凝縮されたスチームを排出するためのものであり、前記排出装置は入口及び出口を有し、前記排出装置は、その入口で前記スチーム回収フード（４８）に接続され、かつその出口が凝縮されたスチームを大気中に排出するように配置されていることを特徴とする前記粒化設備。
【請求項２】
溶融物流（１４）中へ粒化水を注入し、それにより溶融物を粒化する水注入装置（２０）；
粒化水及び粒化物を集める粒化タンク（１８）；
を包含する冶金プラントにおいて生成される溶融物を粒化する粒化設備（１０）であって、
スチーム回収フード（２４）は、前記水注入装置（２０）の上方に位置し、
前記排出装置（３８）は、前記フードからスチームを排出し、前記スチームを凝縮し、かつ前記凝縮されたスチームを大気中に排出するためのものであり、前記排出装置（３８）は、前記フードからスチームを排出するよう、前記フード（２４）と連通するように配置された入口（４０）とと、前記凝縮されたスチームを大気中に排出するよう配置された出口を有することを特徴とする前記粒化設備。
【請求項３】
前記排出装置（３８，４６）は、前記排出装置（３８，４６）を通るスチームの選択的排出を制御する装置、とくに排出装置（３８，４６）の流速を制御する制御装置を備えていることを特徴とする請求項１または２に記載された粒化設備（１０）。
【請求項４】
前記排出装置（３８，４６）は、ベンチュリ効果により真空を生成する排出ジェットポンプを包含することを特徴とする請求項１または２に記載された粒化設備（１０）。
【請求項５】
前記排出装置（３８、４６）が前記フード（２４，４８）の外側に配置されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載された粒化設備（１０）。
【請求項６】
前記排出装置（３８）が前記フード（２４，２８）によって支持されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載された粒化設備（１０）。
【請求項７】
前記排出装置（３８，４６）が水供給導管（４２）に接続されている請求項１ないし６のいずれかに記載された粒化設備（１０）。
【請求項８】
前記排出装置（３８，４６）は、前記排出装置（３８，４６）を駆動するのに用いられる水の流量及び／又は圧力を調整する制御装置を包含する請求項１ないし７のいずれかに記載された粒化設備（１０）。
【請求項９】
前記凝縮されたスチームが冷却システム（３６）又は類似システムへ向けて排出される請求項１ないし８のいずれかに記載された粒化設備（１０）。
【請求項１０】
水素含量及び／又はスチーム含量を測定するセンサをさらに包含し、前記センサがフード（２４，２８）中に設置されている請求項１ないし９のいずれかに記載された粒化設備（１０）。
【請求項１１】
排出装置（３８，４６）を通るスチーム及びガスの通過を選択的に制限もしくは許容するため、閉塞装置を作動するように接続された制御装置をさらに包含する請求項１ないし１０のいずれかに記載された粒化設備（１０）。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれかに記載された粒化設備（１０）を包含する高炉プラント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は広義には、溶融物用の、特に高炉スラグ等の冶金溶融物に用いる粒化設備に関する。本発明は、より詳細には上記設備に用いる改良されたスチーム凝縮システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の最新の粒化設備、特に溶融高炉スラグに用いる粒化設備の例は、２００５年４月発行された、Iron & Steel Technologyに発表された「ＩＮＢＡ（登録商標）スラグ粒化システム−環境プロセス制御」と題する論文の図２に示されている。図２に示すように、この種の設備には、典型例として、ランナーチップ（１）を通して受け取られる溶融物、例えばスラグ流中へ粒化水を注入する水注入装置（２）（吹き込みボックスとも称される）が含まれる。これにより溶融物の粒化が達成される。本設備にはさらに、粒化水及び粒化された物質を集め、かつ水注入装置（２）の下方の大量の水中で粒化物を冷却するための粒化タンク（３）が備えられる。粒化タンク中に生じたスチームを集めて凝縮させるため、典型的にはトップカバーで閉じることが可能な外殻を有するスチーム凝縮タワーが粒化タンクの上方に配置されている。実際には、溶融物は高温であって、急冷には大量の水が必要とされることから、図２に示す設備によって通常かなりの量のスチームが発生する。スチームの大気中への放出による汚染を防止するため、スチーム凝縮タワーは、典型的には逆流型のスチーム凝縮システムを含む。このスチーム凝縮システムは、スチーム凝縮タワー内部を上昇するスチーム中へ水滴を噴霧する水噴霧装置（５）と、水注入装置（５）の下方に配置され、噴霧されて凝縮中の水滴と凝縮後のスチームを集めるための集水装置（６）を有する。
【０００３】
典型的な従来の水ベース粒化設備においては、スラグの流入によって流入する熱流の速度が大きく変動するため、時間と共に生ずるスチーム量も同じく変動する。装置サイズと費用に適当な妥協点を見出すため、タワー内に向かって上昇するスチームを凝縮させるためにスチームへ冷水を噴霧する従来型凝縮タワーのスチーム凝縮能力は、しばしばスラグ流のピーク時中に生成される全スチーム流を処理するように設計されていない。このような場合、過剰のスチームを大気中へ排出するために、過圧除去フラップを開放すること（図２に示すトップカバー参照）が想定される。
【０００４】
しかしながら、実際には、過圧フラップは、溶融物の過剰な流速に対して必ずしも確実に開くとは限らないことが観察されている。何故なら、とりわけ水注入装置（２）によって常に生成される水の「カーテン」によって形成される「バリヤ」により、スチームの過圧フラップを通ったスチームが部分的に排出阻止されるからである。高速スチームの場合、集水装置（６）によって生成されるスチーム流に対する抵抗も存在している可能性がある。その結果、タワー内に過剰スチームが残り、それに続き過圧状態が生ずる。これにより、凝縮タンク（３）の入口となる凝縮タワーの下側入口においてスチームの部分的逆流が起こる。内部フードは、とくに内部と外部を分離し、所望されない空気のタワー内への進入が回避され、またタワーからのスチームの噴き出しの防止が見込まれる。
【０００５】
このような逆流は、少なくとも鋳床における視界を悪くすることから、明らかに作業者にとっての重大な安全上の危険となる。さらに悪いことに、内部フードを通したスチームの吹き戻りによって、スチームがスラグランナー排出口内の液状高温溶融物と接触すると、相当量の低密度スラグ粒子（ポップコーンと称される）が生成される。このような高温粒子が鋳床中へ突入するとさらに深刻な安全上の危険性が生ずる。
【０００６】
ＷＯ２０１２／０７９７９７  Ａ１でもこの問題が取り扱われており、スタックを通して過剰スチームを大気中へ選択的に排出することが提案されている。このスタックには凝縮タワーの下部ゾーンと連絡している入口と、スチームを凝縮タワー上方の大気中へ排出するように配置された出口が備えられている。さらに、スタックにはスタックを通してスチームを選択的に排出するための閉塞装置が備えられている。しかしながら、このようなシステムに構成するには費用が必要である。
【０００７】
ＥＰ第０５７３７６９号には、凝縮タワーを有するスラグ用の湿式粒化方法及び設備が記載されている。粒化中に生ずるスチームと汚染空気との混合物は、まず上昇流中へ導かれ、混合物は部分的に真空に保持された囲いに流れ込む下降流中に吸引される。水性アルカリ溶液が前記下降流中へ平行に噴霧され、それにより清浄化された非凝縮ガスは、囲い内部に部分的な真空を生成しかつ保持する調節可能な強制流によって囲いから放出される。ろ過ドラムから得られたガス及びスチームは、凝縮タワーへ導かれ、そこで粒化工程からのスチーム及び汚染空気と一緒に処理される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、本発明の第一の目的は、凝縮タワーあるいは水噴霧装置を使用することなく、スラグの粒化中に生ずるスチームを高い信頼性をもって凝縮することが可能なスチーム凝縮設備を提供することである。この目的は、請求項１項に記載された設備及びスチーム凝縮システムによって達成される。
【０００９】
本発明の他の目的は、設備規模及びプラント稼働コストを低減できる凝縮設備を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、概略的には冶金プラントにおいて生成される溶融物を粒化する粒化設備に関し、前記設備は、
溶融物流中へ粒化水を注入し、それにより溶融物を粒化する水注入装置と、
粒化水及び粒化物を集める粒化タンクと、
脱水ユニット、とくに回転ろ過ドラムを備える脱水ユニットを包含する。
【００１１】
本設備は、
スチーム回収フードは、前記脱水ユニットの上方に位置し、かつ
排出装置は、前記フードからスチームを排出し、前記スチームを凝縮し、かつ前記凝縮されたスチームを排出するためのものであり、前記排出装置は入口及び出口を有し、前記排出装置はその入口で前記スチーム回収フードに接続され、かつその出口が凝縮されたスチームを大気中に排出するように配置されていることを特徴としている。
【００１２】
好ましい実施形態によれば、冶金プラントにおいて生成される溶融物を粒化するための粒化設備（１０）が提供され、
前記設備は、
溶融物流（１４）中へ粒化水を注入し、それにより溶融物を粒化する水注入装置（２０）と、
粒化水及び粒化物を集める粒化タンク（１８）を包含し、
スチーム回収フードは、前記水注入装置の上方に位置し、
排出装置は、前記フードからスチームを排出し、前記スチームを凝縮し、かつ凝縮されたスチームを大気中に排出するためのものであり、前記排出装置（３８）は、前記フード（２４）からスチームを排出するよう、前記フード（２４）と連通するように配置された入口（４０）と、前記凝縮されたスチームを大気中に排出するように配置された出口を有することを特徴とする。
【００１３】
上述した問題を解決するため、本発明は、凝縮タワー及び水噴霧装置を用いることなく、スチームを選択的に排出及び凝縮させる排出装置を提案する。この排出装置は、スチーム回収フードと連絡されるように配置される入口と完全に凝縮されたスチームを放出するように配置される出口を有している。既知のシステムとは対照的に、このシステムは、水噴霧装置を用いずに作動する。スチームは、凝縮タワー内で凝縮されず排出装置中において凝縮される。
【００１４】
ＷＯ２０１２／０７９７９７号  Ａ１に記載された装置とは対照的に、この排出装置は、水噴霧装置を使用することなく、粒化プラントからスチーム及びガスを排出しかつ設備の外部において凝縮するだけではなく、排出されるスチーム及びガスは、環境に対する影響が大きく低減されるように凝縮される。実際に、これらガスにはＨ２Ｓ等の硫黄成分が含まれる可能性があるが、本発明においては、それら硫黄成分は水に溶解される。
【００１５】
ＥＰ第０５７３７６９号に記載された装置とは対照的に、この設備では、粒化により生じたスチーム及び汚染空気、及び分離ユニット中における脱水工程中に生じたスチーム及び汚染空気が処理される。粒化工程中及び脱水工程中に生ずるスチーム及び汚染空気は、量、時間において異なるだけではなく、特性においても非常に異なる。実際、大量の圧搾空気を用いて脱水ユニットの回転式ドラムのろ過壁面が清浄化されるので、脱水装置中に生じるスチーム及び汚染空気は希釈される。この混合物が凝縮タワーへ導かれると凝縮工程が中断されることがある。何故ならば、スチームが脱水ドラムの洗浄に用いる空気で希釈され、それによって、囲い中におけるスチームの凝縮が不十分となって、囲い中を常時部分的に真空に保持することができなくなるからである。それゆえに、このスチームと空気の混合物は、粒化設備へ逆流してくる可能性があり、また前述した欠点、すなわち鋳床における視界が悪くなること及び低密度スラグ粒子（いわゆる“ポップコーン”）が生成される。
【００１６】
ＥＰ第０５７３７６９号に記載された装置においては、スチームは、凝縮タワー中に取り付けられた囲い内にある水噴霧装置によって凝縮されるが、他方本願設備対象においては、スチームは、水噴霧装置では凝縮されず、また凝縮タワー／フード中でも凝縮されず、排出装置中において凝縮される。使用される排出装置は類似しているが、その作用において異なっている。実際、ＥＰ０第５７３７６９号においては、凝縮装置は、囲いの中に部分的な真空を生成するのに用いられている。この部分的な真空は、スチームが凝縮されること、すなわちガスが液体に変換されるという事実によって増強される。このように、スチームは、囲い内のスチーム及び汚染空気の下降流へ水を噴霧することによって凝縮タワー中で凝縮されるため、排出装置は使用されないか、もしくはスチームの凝縮のために多少用いられるだけである。
【００１７】
ＷＯ２０１２／０７９７９７  Ａ１及びＥＰ第０５７３７６９号に記載された装置とは対照的に、この排出装置は、粒化プラントから生ずるスチーム及びガスを排出するだけでなく、排出されたスチーム及びガスを凝縮して環境に対する影響を大きく低減する。実際、これらのガスにはＨ２Ｓ等の硫黄成分が含まれているが、本発明ではそれらガスは水中に溶解される。
【００１８】
本設備は比較的安価な投資コストで既存の粒化プラント設計にも適合可能である。
【００１９】
スラグの粒化中には、常に少量の水素ガスが生成される。しかしながら、一定の状況下においては、スラグの粒化中にかなりの量の水素ガスが生成されることが分かった。実際、高熱液状スラグには鉄が含まれる可能性があるため、水分子がスラグ中に含まれる高温の鉄と接触すると、水素と酸素に分解する可能性がある。この水素ガスは極めて爆発性があるため、高温スラグの隣接部位にこのようなガスを蓄積させないように、粒化ゾーンから排出する必要がある。特定の状況においては、この混合物が発火し、次いで爆発や火災が起こる可能性がある。計算によれば、粒化工程中、水素の生成は、スラグ中の鉄含量及び粒子の直径に依存して、約０．５ｍ３Ｈ２／分と８ｍ３Ｈ２／分の間の範囲で変動する。
【００２０】
ＷＯ２０１２／０７９７９７  Ａ１に記載されているように、その設備は、いくつかの例において火災あるいは爆発の危険性をなくすのに適しないと思われる。何故なら、スタックの入口が凝縮タワーの下部ゾーンに位置しており、かつ空気より軽い水素ガスが必然的に凝縮タワーの上部ゾーンに蓄積し、ＷＯ２１０２／０７９７９７  Ａ１に記載されているように、装置によって排出されないためである。
【００２１】
所望される、あるいは要求される排気を可能にするため、排出装置には好ましくは排出装置を通るスチーム及び／又はガスの流速を制御するための任意の適切な装置が備えられている。
【００２２】
好ましくは、本願排出装置は、とくにベンチュリ効果により真空を生ずる排出ジェット型の真空ポンプを包含する。このような排気ジェット型ポンプは、収束・分岐ノズルのベンチュリ効果を利用して、動力源流体の圧力エネルギーを速度エネルギーに変換するタイプのポンプである。インジェクターの喉部を通した後、混合液は拡がりかつ速度は減速され、速度エネルギーが圧力エネルギーへ戻されることにより混合液が再圧縮される。この特定の例において、原動力とされる流体は水であり、引き込まれる吸引流体はスチーム及び／又はスチームと水素ガスの混合物である。ポンプの作動中、排出されたスチームは凝縮され、ポンプを駆動する水と混合される。スチーム中に含まれるいずれの硫黄化合物も水中に溶解され中性化される。Ｈ２Ｓ及びＳＯ２は水中に溶解される。計算によれば、１トンのスチームに含まれるＨ２Ｓの溶解に約３８５リットルの水が必要とされ、及び１トンのスチームに含まれるＳＯ２を溶解するために約１４２リットルの水が必要とされる。
【００２３】
提案する排出装置は、粒化プラントから生ずるすべてのスチーム及び水素を安全に排出でき、したがって作業上の安全性を大きく高めるという明らかな利点がある。さらに、提案する排出装置によれば、排出されたスチームを凝縮し、含硫黄化合物を水中に溶解させ中性化してプラントによる環境への影響を低減することが可能である。
【００２４】
上述の排出装置のさらなる利点は、本設備を小型の凝縮システム、すなわち凝縮タワーのないシステムとして設計可能なことである。それによって、投資及び稼働コストを大幅に節約可能である。事実、提案する排出装置を備える設備であっても、約６ｔ／分のスラグ流速に相当するスチームの全量を処理することが可能である。さらに評価されるように、本排出装置によれば、粒化設備内部の過圧を回避でき、かつスチームの鋳床中への吹き込み戻しを安全に防止することができる。
【００２５】
設備の好ましい実施形態は、従属請求項で規定されている。理解されるように、提案する設備は、これに限定されるわけではないが、とりわけ高炉プラントに適するものである。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
本発明のさらなる詳細及び利点は、幾つかの非限定的な実施形態について添付図面を参照して行う以下の詳細な説明から明らかとなろう。
【図１】本発明に従ったスチーム凝縮システムを備える粒化設備の一実施形態の模式的ブロック図である。
【図２】先行技術による既知の粒化設備を示す図である。
【００２７】
本願の全図面を通して、構造的あるいは機能的観点において同様な要素は同一符号で示す。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本発明の一実施形態について説明するため、図１は、高炉プラント（図示せず）におけるスラグ粒化のために設計された粒化設備１０の概略図を示す。概略的に言えば、本設備１０は、粒化のための冷水から成る１または２以上のジェット流を用いて溶融スラグ流を急冷することによって、高炉溶融スラグの粒化のために動作する。図１から明らかなように、溶融スラグ１４の流れは、高炉からの銑鉄とともに必然的に音を立てて高温溶融物ランナーチップ１６から粒化タンク１８中へと落下する。動作中、１または２以上の並列高圧ポンプ（図示せず）によって供給導管２２を通して供給される水注入装置２０（しばしば「吹き付けボックス」と称される）によって生成される粒化水１２のジェット流は、高温ランナーチップ１６から落下する溶融スラグに衝突する。水注入装置の適する構成としては、例えば特許出願ＷＯ２００４／０４８６１７に記載された構成が挙げられる。旧型の粒化設備（図示されていないがここに包含される）においては、溶融スラグは、高温ランナーから常温ランナー上へ落下し、類似した水注入装置からの粒化水のジェット流が粒化タンクへ向かう冷ランナー上の流れを混ぜ合わせる。粒化用のジェット水１２が溶融スラグ１４の流れと衝突すれば、設計に拘らず粒化は達成される。
【００２９】
急冷により、溶融スラグ１４は、粒子サイズの「粒子」に崩壊し、粒化タンク１８中に保持された大量の水中へ落下する。これらスラグ「粒子」は水との熱交換によって完全に固化してスラグサンドとなる。粒化水１２のジェット流は粒化タンク１８中の水面へ向けられ、それによって、スラグの冷却を加速する乱流を増加することが理解されよう。
【００３０】
よく知られているように、溶融スラグ等の当初高温（＞１０００℃）の溶融物を急冷すると、他の成分とともに相当量のスチーム（水蒸気）が生ずる。このスチームには、通常特にガス状の硫黄化合物が混入されている。大気汚染を低減するために、粒化タンク１８中に放出されるスチームは、粒化タンク１８の上方に縦方向に配置されたスチーム回収フード２４中に集められる。このスチーム回収フード２４（以下「フード２４」と略記する）には、スチーム凝縮システムが備えられている。図１に示すように、フード２４は、図２に示す従来の凝縮タワーに比較して小さい構造物である。フード２４は、常にそうとは限らないが、典型的には溶接されたスチール製プレート構造物である外殻を有している。フード２４は、噴出されるスチーム容積／分に見合う寸法の高さ及び直径を有する。
【００３１】
フード２４は、従来の凝縮タワーにおけるようなスチームを凝縮するための水噴霧装置は全く含んでいない。
【００３２】
動作中、スチームは粒化タンク１８からフード中に上昇する。
【００３３】
図１から明らかなように、粒化タンク１８の底部において、粒化水と混合された固化スラグサンドが排水導管２６を通して排出される。混合物（スラリー）は脱水ユニット２８へと送られる。この排水ユニット２８の目的は、粒化された物質（すなわちスラグサンド）を水から分離すること、すなわち回収スラグサンドと処理水の分離回収を可能とすることである。脱水ユニット２８の適する全体の形態は、既存のＩＮＢＡ（登録商標）装置、あるいは、例えば米国特許第４，２０４，８５５号の記載から周知であるので、ここではこれ以上説明しない。そのような脱水ユニットは、例えば米国特許第５，２４８，４２０号で記載されている回転ろ過ドラム３０を包含する。微細な溶融物固化粒子を脱水するための他の静的あるいは動的装置を用いることも可能である。図１にさらに示されているように、粒化水回収タンク３２（しばしば「熱水タンク」と称される）は、粒化されたスラグサンドから分離された水を回収するため脱水ユニット２８と連携される。殆どの場合、この水回収タンク３２は、沈殿区画と、ほぼサンドが含まれない（浄化された）水が溢れて流れ込む清水区画（図示せず）を有する沈殿タンクと見做されている。水回収タンク３２からの水は、導管３４を通して１又は２以上の冷却タワーを備える冷却システム３６へ送られる。
【００３４】
冷却システム３６からの冷却された処理水は、導管２２を通して再処理用として粒化設備１０へ送り戻される。より具体的には、冷水は好ましくは一本の供給導管２２を経て水注入装置２０へ送られる。この供給導管２２には前述したポンプ（複数でもよい）が備えられる。このような処理水用の「閉循環式構成」は好ましいが、代わりに、水注入装置２０に供給された水が使用後には廃棄される開循環式構成であってもよい。
【００３５】
評価されるべき一観点によれば、本発明によるフード２４には、フード２４からのスチーム及びガスを排出するために３機の排出装置３８が備えられている。これら排出装置３８は、図１に模式的に示すように、フード２４に動作的に連携した真空ポンプである。より具体的には、図１に示した排出装置３８は、フード２４と連絡するよう配置された入口を有し、そのため排出装置３８によって生成される真空によってフード２４中に含まれるすべてのガス及び／またはスチームが排出される。
【００３６】
この排出装置３８は、好ましくは一方の流体の運動エネルギーを利用して別の流体に流れを生じさせ、かつ流体力学の基本原理で動作する排出ジェットポンプとも称される真空ポンプを包含する。排出ジェットポンプは、収束ノズル、本体、及び拡散器を包含し、外観的にはサイホンに類似する。動作に際しては、原動力となる流体の圧力エネルギーが収束ノズルによって速度エネルギーに変換される。次いで高速液流は吸引流体を取り込む。原動力となる流体と吸引流体との完全な混合が本体及び拡散部において成し遂げられる。液体／流体の混合液は次いで拡散器中を通過した後に中間圧に戻される。
【００３７】
排出装置３８の入口４０は、好ましくはフード２４の頂部近くに位置する。
【００３８】
図１には、３機の排出装置３８が示されているが、異なる機数の排出装置がフード２４上に設置されてもよい。この排出装置３８は、例えばフード２４の頂部周囲、すなわち同一水平面にリング状に配置されてもよい。それらは、垂直面内に、すなわち、フード２４の頂部の周囲に一方を他方の上に、あるいは一方を他方の上へ列状に設置してもよい。
【００３９】
図１に示す配置構造により、排出装置３８は、外殻構造によって容易に支持可能であり、及び／又は望ましければ、部分的あるいは完全にフード２４の構造体に吊り下げられてもよい。従って、付加的な支承体を用い、あるいはフード２４の壁部を厚くする必要はない。
【００４０】
図１に示した実施形態においては、排出装置３８は、フード２４の外側に配置されている。しかし、これら排出装置（複数でもよい）３８をフード２４内部に設置できることも明らかである。
【００４１】
排出装置３８は水供給導管へ接続され、かつ供給導管４２中の水は、排出装置３８を駆動しかつフード２４中に含まれるスチーム及びガスを排出するための真空を生成し、かつスチームを凝縮し、かつ凝縮されたスチーム及びガスと排出装置３８を駆動するのに用いる水と混合する。小型の凝縮システムの場合、約４バールの圧力の約１０〜２０ｍ３／時の水が必要とされる。より大型の凝縮システムの場合は、約４バールの圧力の最大で約３００ｍ３／時の水が必要である。
【００４２】
以下において更に明らかするが、排出装置３８は、スチームの排出及び凝縮を行うことが可能な他、フード２４からの水素等の望ましくないガスを排出することも可能である。排出装置３８は、電力を全く必要とせず、またいかなる可動部も要しないため、スパークや熱面を生ずる危険性がなく、また火災及び爆発の危険性も除去される。
【００４３】
さらに、排出装置３８は電力を全く必要としないため、装置の設置も安価に達成される。
【００４４】
理解されるように、排出装置３８のそれぞれを適切な寸法にすることにより、排出装置３８を通して安全に（スチームの逆流のリスクなしに）排出できるスチーム及びガス量が決定される。高炉スラグ用に設計された装置１０の場合、対応する排出装置３８によって、４〜６ｔ／分のオーダーでスラグ粒化することで生ずるスチームの排出と補償流(compensating stream)が容易に達成される。４〜６ｔ／分の粒化によって生成されるスチーム量の排出には、約６ｍ長の大型エジェクタ約４機が必要とされ、エジェクタに対して全体で１０００ｍ３／時の水が消費される。１〜２ｔ／分のスラグの生成により生ずるスチームの生成量に対しては、３機の中型エジェクタを用いて約２００〜６００ｍ３／時の水を消費して処理可能であろう。
【００４５】
フード２４から排出装置３８を通して排出されるガス／スチームの流速は、排出装置３８を駆動するために用いられる水の流速及び圧力に直接依存して決まる。従って、排出装置３８を駆動するために用いられる水の流量及び／又は圧力を制御する弁等の制御装置（図示せず）を用いてフード２４から排出されるガス／スチームの流速を制御することが可能である。
【００４６】
排出装置３８を駆動するために用いられる導管４２からの水は、排出装置２８内部でフード２４から排出されたスチームと混合される。スチーム凝縮物及び排気されたガスは、少なくとも一部は水に溶解し、排出導管４４を通して冷却システムに向けて排出される。図１に示された特定の例においては、排出導管４４は、水を排出装置３８から冷却システム３６の底部へと導く。これにより、フード２４からの水素ガスを、全て粒化設備から長い距離離れた箇所で排出することができるので、粒化設備における火災や爆発の危険を排除することができる。他の実施形態においては、排出導管４４は排水導管２６にも接続でき、水冷却装置４２からの水と一緒に冷却システム５６へ搬送することができる。
【００４７】
あらゆる流速において効果的な凝縮と最少の汚染を保証するため、図１の排出装置３８は、前述した制御装置が備えられている。この制御装置は、排出装置３８を「シャットオフ」する、すなわち粒化設備１０が公称流速あるいはそれよりも低い流速で作動している場合には常に、排出装置３８を駆動するのに用いられる水の流動を止め、あるいは少なくとも大幅に制限するように作用する。換言すれば、制御装置は、実際に生じたスチーム量に応じて、あるいはフード２４中の水素含量／濃度に応じて、要求され、あるいは所望された時だけ排出装置３８を通るスチームを選択的に排出するために用いられる。
【００４８】
従来型システムにおいては、図２に示すように、溶融物の流速がフード２４の能力を超過すると、例えば高温ランナー中への、さらにはランナーチップ１６の上流の鋳床（図示せず）中までのスチームの逆流という重大な危険性があることが経験的に分かっている。図２に示されているような、トップカバー中の過圧フラップ及び内部フードを用いても、逆流に対してある程度の抑制はできるが、それでも逆流は生じ得る。既知の方法においては、タワーを密封して主として「不正な（false）」周辺空気の侵入を防止するための内部フード（図２に図示）が設けられている。
【００４９】
このような従来型設計とは対照的に、提案する排出装置３８は、いかなるスチームも安全に排出し凝縮する信頼性の高い解決手段を提供する。理解されるように、粒化工程中に生ずるスチーム量は、例えば高炉の出銑口におけるトラブルにより溶融スラグがピークに達する場合などにおいて大幅に変動する。冶金加工における溶融物の生成は典型的には周期的であり、生ずる流速次第で大きく変動する。例えば、高炉のタッピング操作中、スラグの流速は一定とは程遠い。ピーク値がタッピング操作の全期間における平均のスラグ流速よりも４倍以上となることもある。このようなピークは、時折もしくは一定間隔で短時間、例えば数分間生ずる。
【００５０】
付加的排気を行うため、類似の排出装置４６を用いることができる。とくに、脱水ユニット２８は、回転ろ過ドラム３０の上方にスチーム回収フード４８を有している。前記排出装置４６は、脱水ユニット２８から及び／又はスチーム回収フード４８から、スチーム及びガスを吸い出すように設置可能である。２つの別々のフードを用いることにより、一方では粒化設備において、また他方では脱水ユニットにおいて生成されるスチームの異なる容積及び特性によりうまく対応することができる。さらに、場合によっては、脱水ユニットを粒化設備からずっと遠くに安静配置して、ＥＰ第０５７３７６９号において提案されているように、凝縮タワー中でスチーム及び汚染空気を処理できなくすることも可能である。このような構成は、脱水ユニット２８からスチーム及びガスを適切に排出しかつスチームを凝縮し、したがって脱水ユニット２８の周辺及び設備１０全体における視界に関わる問題を解決できる利点がある。
【００５１】
好ましくは、排出装置（複数でもよい）３８，４６は、プラント全体の処理制御システムに一体化可能な制御装置に接続される。制御装置は、排出装置３８，４６へ給送するポンプの出口へ接続された遠隔操作可能な自動弁を操作する。従って、前記弁の開閉を制御することによって、制御装置は、排出装置を通るスチーム及びガスの通過を選択的に制限あるいは許容するよう排出装置(複数でもよい)３８，４６の動作を制御する。
【００５２】
結論として、本発明は、とくに高炉スラグ用の、水ベース粒化設備１０の動作安全性の大幅な向上を可能にすることだけでないことが理解されよう。加えて、本発明は少ない資本及び低稼働コストでの信頼性の高い動作を可能にする。
【符号の説明】
【００５３】
１０：  粒化設備
１２：  水ジェット流
１４：  溶融物流
１６：  高温ランナーチップ
１８：  粒化タンク
２０：  水注入装置
２２：  供給管（２０の）
２４：  スチーム回収フード
２６：  排水管
２８：  脱水ユニット
３０：  回転ろ過ドラム
３２：  水回収タンク
３４：  導管
３６：  冷却システム
３８：  排出装置
４０：  入口
４２：  供給管
４４：  排出管
４６：  排出装置
４８：  スチーム回収フード
【図１】
2016528461.tif 000003
【図２】
2016528461.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成27年11月6日(2015.11.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融物流（１４）中へ粒化水を注入し、それにより溶融物を粒化する水注入装置（２０）；
粒化水及び粒化物を集める粒化タンク（１８）；
脱水ユニット、とくに回転型ろ過ドラム（３０）を備える脱水ユニット（２８）を包含する、冶金プラントにおいて生成される溶融物を粒化する粒化設備（１０）であって、
スチーム回収フード（４８）は、前記脱水ユニット（２８）の上方に位置し、かつ
前記排出装置（４６）は前記フード（４８）の外側に配置され、前記フード（４８）からスチーム及びガスを排出し、前記スチームを凝縮し、かつ前記凝縮されたスチーム及びガスを排出するためのものであり、前記排出装置は入口及び出口を有し、前記排出装置は、その入口で前記スチーム回収フード（４８）に接続され、かつその出口が凝縮されたスチーム及びガスを大気中に排出するように配置されていることを特徴とする前記粒化設備。
【請求項２】
溶融物流（１４）中へ粒化水を注入し、それにより溶融物を粒化する水注入装置（２０）；
粒化水及び粒化物を集める粒化タンク（１８）；
を包含する冶金プラントにおいて生成される溶融物を粒化する粒化設備（１０）であって、
スチーム回収フード（２４）は、前記水注入装置（２０）の上方に位置し、
前記排出装置（３８）は前記フード（２４）の外側に配置され、前記フードからスチーム及びガスを排出し、前記スチームを凝縮し、かつ前記凝縮されたスチームを大気中に排出するためのものであり、前記排出装置（３８）は、前記フードからスチーム及びガスを排出するよう、前記フード（２４）と連通するように配置された入口（４０）と、前記凝縮されたスチーム及びガスを大気中に排出するよう配置された出口を有することを特徴とする前記粒化設備。
【請求項３】
前記排出装置（３８，４６）は、前記排出装置（３８，４６）を通るスチームの選択的排出を制御する装置、とくに排出装置（３８，４６）の流速を調整する調整装置を備えていることを特徴とする請求項１または２に記載された粒化設備（１０）。
【請求項４】
前記排出装置（３８，４６）は、ベンチュリ効果により真空を生成する排出ジェットポンプを包含することを特徴とする請求項１または２に記載された粒化設備（１０）。
【請求項５】
前記排出装置（３８）が前記フード（２４，４８）によって支持されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載された粒化設備（１０）。
【請求項６】
前記排出装置（３８，４６）が水供給導管（４２）に接続されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載された粒化設備（１０）。
【請求項７】
前記排出装置（３８，４６）は、前記排出装置（３８，４６）を駆動するのに用いられる水の流量及び／又は圧力を調整する制御装置を包含することを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載された粒化設備（１０）。
【請求項８】
前記凝縮されたスチームが冷却システム（３６）あるいは類似システムへ向けて排出されることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載された粒化設備（１０）。
【請求項９】
水素含量及び／又はスチーム含量を測定するセンサをさらに包含し、前記センサがフード（２４，２８）中に設置されている請求項１ないし８のいずれかに記載された粒化設備（１０）。
【請求項１０】
前記排出装置（３８，４６）を通るスチーム及びガスの通過を選択的に制限もしくは許容するため、閉塞装置を作動するように接続された制御装置をさらに包含する請求項１ないし９のいずれかに記載された粒化設備（１０）。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれかに記載された粒化設備（１０）を包含する高炉プラント。
【国際調査報告】
2016528461.tif 000005
2016528461.tif 000006