(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
脱炭吹錬用転炉排ガス処理設備における脱燐操業時、２次集塵器の可変スロート型ベンチュリースクラバである炉内圧制御ダンパの入口から炉内圧制御ダンパの両端部に向けてシール水を噴霧して水封することにより該炉内圧制御ダンパの制御範囲を低風量域まで広げ、転炉からの発生ガスを前記炉内圧制御ダンパを通して未燃焼のまま回収することを特徴とする脱炭吹錬用転炉排ガス処理設備における脱燐操業時のガス回収方法。
【請求項２】
炉内圧制御ダンパの開度に応じてシール水の量を自動的に調整することを特徴とする請求項１記載の脱炭吹錬用転炉排ガス処理設備における脱燐操業時のガス回収方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、脱炭吹錬用転炉排ガス処理設備において、脱燐操業時、転炉からの発生ガスを未燃焼のまま回収するガス回収方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の転炉操業では、製鋼作業の効率化、スラグ量低減、生産性向上等を目的に、脱珪、脱硫、脱燐処理をした所謂前処理銑を使用し、転炉では脱炭吹錬のみを行う操業が増加している。さらに最近では、より一層の効率化のため、脱珪、脱硫までを別設備で処理し、１基の転炉の耐用期間の前半を脱炭吹錬、炉齢が増えて古くなっていく以降を脱燐吹錬用に切り替えて転炉を利用する方法が採用されている。しかし、この方法によると、脱燐吹錬では転炉への吹き込み酸素量が脱炭吹錬時の２５％以下で、発生ガス量も１５％以下と極端に少なくなり、炉内圧制御ダンパの制御範囲から外れるため、転炉炉口とスカートとの間から吸い込む空気量を増加して操業がなされている。このため、脱燐反応と併行して副次的に発生する脱炭反応によるＣＯガスは、回収されることなく全て燃焼し、大気中に放散される。
【０００３】
上記の脱燐反応と併行して副次的に発生する脱炭反応によるＣＯガスを有価資源として回収するため、特開昭５３−５３５０４号公報に記載の「純酸素上吹転炉における非燃焼式排ガス回収方法」では、吹錬中にＣＯ2 を発生する鉱石と炭素含有物質を投入し、ＣＯ2 ＋Ｃ→２ＣＯの反応を利用して発生ガス量を増加させている。しかしながら、この方法では、ＣＯ2 を発生する鉱石として石灰石やドロマイト鉱石を投入するため、スラグ量を低減し転炉操業の効率化を目的とした転炉による脱燐操業には採用し難い。また、ガス量を増加するためには大量の鉱石と炭素含有物質を必要とし、さらに脱燐操業の実施に当っては、脱燐効率の低下、スラグ量増加、フォーミング発生の増加や冶金上の問題がある。
【０００４】
一方、転炉排ガス処理設備には２次集塵器として可変スロート型ベンチュリースクラバが設けられ、これが転炉内の反応により常に変動する転炉発生ガスに対し、転炉炉口と排ガス処理設備入口のスカートとの間の吸込み空気量及び噴き出しガス量が最小となるように、転炉炉口とスカート部のガス圧力（一般に炉内圧と称す）を調節する所謂炉内圧制御の機能を有する。この炉内圧制御ダンパとしての可変スロート型ベンチュリースクラバは、転炉発生ガス量が低下すると炉内圧も低下するため、炉内圧を炉内圧設定値（炉口部の吸込み空気を最小にし、ＣＯガス濃度を上昇させるため通常プラス数ミリ水柱に設定される）に制御するため閉方向に作動する。しかしながら、炉内圧制御ダンパとしての可変スロート型ベンチュリースクラバは全閉となっても若干の隙間があり、さらにダンパ羽根板とケーシングとの間にも数ミリの隙間があるため、転炉発生ガスが極端に少なくなり、ダンパ開度が全閉近くになると、ダンパスロート部を通過するガス量に対するダンパ羽根板とケーシングの間からのリークガス量の割合が増加し、炉内圧制御が実質的に行われない状態になる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明は、上記の種々の問題に鑑み、脱炭吹錬用転炉排ガス処理設備において、脱燐操業を行う際、炉内圧制御を適確に行い、脱燐操業に規定される吹き込み酸素量、副原料を増加することなく、即ち発生ガス量増加のために新たな材料を転炉内に投入することなく、発生ガスを未燃焼のまま有価ガスとして回収することのできるガス回収方法を提供しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明の脱炭吹錬用転炉排ガス処理設備における脱燐操業時のガス回収方法は、脱炭吹錬用転炉排ガス処理設備における脱燐操業時、２次集塵器の可変スロート型ベンチュリースクラバである炉内圧制御ダンパの入口から炉内圧制御ダンパの両端部に向けてシール水を噴霧して水封することにより該炉内圧制御ダンパの制御範囲を低風量域まで広げ、転炉からの発生ガスを前記炉内圧制御ダンパを通して未燃焼のまま回収することを特徴とするものである。
【０００８】
上記の噴霧するシール水の量は、炉内圧制御ダンパの開度に応じて自動的に調整することが好ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の脱炭吹錬用転炉排ガス処理設備における脱燐操業時のガス回収方法の実施形態について説明する。先ず、図１によって脱炭吹錬用に計画された転炉排ガス処理設備について説明すると、１は転炉、２は転炉排ガス処理設備である。転炉排ガス処理設備２は、転炉炉口を封塞するスカート３をフード４に上下動可能に設けており、フード４には脱炭吹錬用の酸素吹き込みランス５及び副原料投入口６が設けられている。フード４に続いて輻射伝熱部７、１次集塵器９、２次集塵器１０が順次設けられ、さらに下流の排ガスダクト１１に排ガス流量計１２，誘引排風機１３が設けられ、排ガスダクト１１の端部に三方弁１４を介して一方にガス回収ダクト１５が設けられ、他方に放散煙突１６が設けられている。前記ガス回収ダクト１５は途中にロータリー型水封弁１７が設けられ、端部にガスホルダ１８が設けられている。１９はフード４のスカート３の近傍に設けた炉圧検知器で、この炉圧検知器１９は炉圧検知信号を制御装置２０に送るようになっており、制御装置２０は炉圧検知信号により２次集塵器１０の可変スロート型ベンチュリースクラバである炉内圧制御ダンパ２１の開度を制御するようになっている。
【００１０】
上記構成の転炉排ガス処理設備２は、転炉１に装入された溶銑が脱炭吹錬されて発生する濃度の高いＣＯガスを、誘引排風機１３の運転により転炉炉口を封塞したスカート３、フード４を通して輻射伝熱部７に導入し、ここで高温のＣＯガスから熱回収し、そして温度降下したＣＯガスを１次集塵器９、２次集塵器１０に導いてＣＯガス中のダストを除去した後、ＣＯガスを排ガスダクト１１に通し、排ガス流量計１２、誘引排風機１３を経由して、三方弁１４により切替えたガス回収ダクト１５に通し、ロータリー型水封弁１７を経てガスホルダ１８に回収している。また、吹錬初期及び末期の濃度の低いＣＯガスは、三方弁１４により放散煙突１６側に切替えられ、放散煙突１６の頂部で燃焼後大気中に放散している。
【００１１】
ところで上記構成，作用の転炉排ガス処理設備２における２次集塵器１０の炉内圧制御ダンパ２１として使用されている図２に示される可変スロート型ベンチュリースクラバについて、本発明者らが精査した処、可変ベンチュリースクラバでの制御範囲は、通常の状態ではレンジアビリティが１００：７、即ち開度７％（ガス量で７００００ｍ3 Ｎ／ｈ）以下での制御は困難であることと、可変スロート型ベンチュリースクラバである炉内圧制御ダンパの開度とスロート部を通過するガス量とダンパ羽根板端部とケーシングとの間からリークするガス量が図３のグラフに示す関係にあることを見い出した。図３において、実線は炉内圧制御ダンパ通過総ガス量、破断線は羽根板端部とケーシングの間からのリークガス量を示す。
【００１２】
また、可変スロート型ベンチュリースクラバ部の圧力損失は、
ΔＰ＝ｆ×（ν2／２ｇ）×γ
ΔＰ：圧力損失
ｆ：抵抗係数
ν：ガス流速
ｇ：重力の加速度
γ：流体の密度
の関係が成立しており、なおかつスロート部の抵抗係数ｆ１はダンパ開度により図４のグラフに示すように変化するが、ダンパ羽根板端部とケーシング間の抵抗係数ｆ２はダンパ開度に依存せずに一定であることが判明した。
【００１３】
以上の結果から、ダンパ開度が小さい領域で抵抗係数をｆ１＜ｆ２にすれば、ダンパ羽根板端部とケーシングとの間のリーク量を減少し、レンジアビリティを小さくできることを知見した。本発明はこの知見に基いてなされたもので、抵抗係数ｆ１＜ｆ２を成立させるために、脱燐操業を行う際に、２次集塵器１０の可変スロート型ベンチュリースクラバである炉内圧制御ダンパ２１の一部を水封して、該炉内圧制御ダンパ２１の制御範囲を低風量域まで広げ、転炉１からの発生ガスを前記炉内圧制御ダンパ２１を通して未燃焼のまま図１に示されるガスホルダ１８に回収しようとするものである。
【００１４】
上記の炉内圧制御ダンパ２１の一部を水封する具体的な手段は、図５に示す２次集塵器１０の可変スロート型ベンチュリースクラバである炉内圧制御ダンパ２１の両端部上方に噴霧ノズル２２を下向けに設けたコーナーシール配管２３を設け、このコーナーシール配管２３にシール水調整弁２４を設け、このシール水調整弁２４を炉内圧制御ダンパ２１に設けた開度発信器２５からの開度信号に応じて自動的に調整し、供給噴霧するシール水２６を増減するようにしている。前記開度発信器２５は、図６に示すように一方のダンパ羽根板２７のダンパ軸２８の一端に固設した扇形歯車２９に噛合する小型の扇型歯車３０の軸３１に固設したもので、一方のダンパ羽根板２７が開かれると、その開度がダンパ軸２８上の扇形歯車２９を介して小型の扇形歯車３０に伝えられてその軸３１上の開度発信器２５に入力され、ここで開度信号としてシール水調整弁２４に発信されるようになっている。
【００１５】
かかる構成の水封手段により脱燐操業を行う際に、炉内圧制御ダンパ２１の入口から炉内圧制御ダンパ２１の両端部に向けて図５に示すようにシール水２６を噴霧し、図６に示すようにダンパ羽根板２７，２７′の両端とケーシング３２との隙間３３に対しシール領域３４を形成して水封した処、炉内圧制御ダンパ２１を通過するガス流量と隙間３３からリークするガス流量は、図７のグラフに示すようになり、ガス量５００００ｍ3 Ｎ／ｈまでの制御が可能となった。また、この実施例から炉内圧制御ダンパ２１の開度が１０％以上開いた領域ではスロート部３５の入口のガス流速が早くなるため、噴霧したシール水２６がスロート部３５に流入し、隙間３３に対する水封効果が無くなる。そこで、水封効果をあげるために噴霧するシール水２６の量を増加すると、スロート部３５の圧力損失が増加し、逆に除塵性能が低下することが判明した。実操業における炉内圧制御ダンパ２１の開度１０％は、制御のレンジアビリティ内にあり、実際に隙間３３にシール水２６が必要になるのは炉内圧制御ダンパ２１の開度が７％以下の時で、その際必要なシール水２６の量は５〜１０ｍ3 Ｎ／ｈであった。そして、脱燐操業中、必要なシール水２６の量は炉内圧制御ダンパ２１の開度に応じて調整され、即ち、開度発信器２５からの開度信号に応じて、シール水調整弁２４が自動的に調整され、コーナーシール配管２３の噴霧ノズル２２から噴霧されるシール水２６が増減され、転炉１からの発生ガスは前記炉内圧制御ダンパ２１を通して未燃焼のまま図１に示されるガスホルダ１８に回収される。
【００１６】
【発明の効果】
以上の説明で判るように本発明によれば、脱炭吹錬用転炉排ガス処理設備における脱燐操業時、炉内圧制御を自動的に適確に行うことができ、また脱燐操業において規定される吹き込み酸素量，副原料を増加することなく、即ち、発生ガス量増加のために新たな材料を転炉内に投入することなく、従って、脱燐効率の低下、スラグ量の増加、フォーミング発生や冶金上の問題が発生することなく、脱燐操業時に転炉からの発生ガスを未燃焼のまま有価ガスとして回収することができる。また、従来炉内圧制御ダンパが低開度になった時にダンパ羽根板端部とケーシングとの間のリークガス量の増加により発生したダンパ羽根板とケーシングの摩耗も減少し、炉内圧制御ダンパの寿命も大幅に延長することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】転炉排ガス処理設備の系統図である。
【図２】図１の転炉排ガス処理設備における２次集塵器の可変スロート型ベンチュリースクラバである炉内圧制御ダンパを示す図である。
【図３】図２の炉内圧制御ダンパの開度とスロート部通過ガス量とダンパ羽根板端部とケーシングとの間からリークするガス量との関係を示すグラフである。
【図４】炉内圧制御ダンパの開度と抵抗との関係における抵抗係数比を示すグラフである。
【図５】本発明の転炉排ガス処理設備における脱燐操業時のガス回収方法を実施する際の炉内圧制御ダンパの一部を水封する具体的な手段を示す図である。
【図６】図５のＡ−Ａ線矢視断面図である。
【図７】炉内圧制御ダンパの開度とスロート部を通過するガス量と隙間からリークするガス量との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１  転炉
２  転炉排ガス処理設備
３  スカート
４  フード
５  酸素吹き込みランス
６  副原料投入口
７  副射伝熱部
９  １次集塵器
１０  ２次集塵器
１１  排ガスダクト
１２  排ガス流量計
１３  誘引排風機
１４  三方弁
１５  ガス回収ダクト
１６  放散煙突
１７  ロータリー型水封弁
１８  ガスホルダ
１９  炉圧検知器
２０  制御装置
２１  炉内圧制御ダンパ
２２  噴霧ノズル
２３  コーナーシール配管
２４  シール水調整弁
２５  開度発信器
２６  シール水
２７，２７′  ダンパ羽根板
２８  ダンパ軸
２９  扇形歯車
３０  小型の扇形歯車
３１  軸
３２  ケーシング
３３  隙間
３４  シール領域
３５  スロート部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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