JP4427267B2

JP4427267B2 - Operation method of exhaust gas treatment equipment for rotary hearth furnace

Info

Publication number: JP4427267B2
Application number: JP2003097677A
Authority: JP
Inventors: 大吾宮田; 広徳仲; 強山崎; 明延本
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2003-04-01
Filing date: 2003-04-01
Publication date: 2010-03-03
Anticipated expiration: 2023-04-01
Also published as: JP2004301466A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、製鉄工程で発生するダストやスラッジなどの鉄酸化物と炭材とを混合した塊成物を還元する還元鉄製造設備の排ガス処理装置およびその操業方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
製鉄工程で発生するダストやスラッジなどの鉄酸化物と炭材とを混合した塊成物を還元する還元鉄製造設備の排ガス処理については従来から種々の提案がなされている。
例えば、特開２００１−３３１７３号公報には、回転床を有する酸化金属の還元炉から発生する排ガスの経路に、付着ダスト除去装置を有する廃熱ボイラー、水散布もしくは空気弁導入による排ガス冷却機、付着ダスト除去装置を有する熱交換器、および、集塵機を、前記の順の設置してあり、排ガス流量と複数の部位の排ガス温度の測定値を制御パラメータとして、前記の排ガス冷却機を用いて、排ガス経路に導入する冷媒の流量を調整することにより、排ガスの冷却および集塵を効率的に行い、また、亜鉛、鉛、塩素等の揮発不純物による排ガスダスト経路の閉塞と壁の腐食、および、集塵機の酸腐食やフィルターの焼損等を防止する排ガス処理設備が開示されている。
しかし、この特開２００１−３３１７３号公報は、排ガス流量と温度が廃熱回収を効率的に行うための適正な値になるように冷媒の流量を調整して、亜鉛系ダストなどの二次ダストによる排ガスダスト経路の閉塞と壁の腐食、および、集塵機の酸腐食やフィルターの焼損等を防止するものであり、本発明が課題としている、酸化鉄系のダストによる排ガス吸引ダクトにおける閉塞や耐火物の損傷を防止することができないという問題点があった。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−３３１７３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前述のような従来技術の問題点を解決し、排ガス吸引ダクトの閉塞および内張耐火物の損傷を防止することができる還元鉄製造設備の排ガス処理装置およびその操業方法を提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前述の課題を解決するために、排ガス吸引ダクトの前段に、該排ガス中に冷却媒体を供給する冷却媒体供給装置を設置することにより、排ガス吸引ダクトの閉塞および内張耐火物の損傷を防止することができる還元鉄製造設備の排ガス処理装置およびその操業方法を提供するものであり、その要旨とするところは特許請求の範囲に記載した通りの下記内容である。
【０００６】
（１）製鉄工程で発生する鉄酸化物と炭材とを混合した塊成物を還元する回転炉床炉から排出される１１００℃以上の排ガスを吸引する排ガス吸引ダクトの前段に、該排ガス中に不活性ガス、気水状態の水、空気のいずれか１種以上を供給し、該排ガス吸引ダクト内の排ガス温度を９００ ℃ 〜１１００ ℃とすることを特徴とする回転炉床炉の排ガス処理装置の操業方法。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態について、図１乃至図６を用いて詳細に説明する。
図６は、本発明が対象とする還元鉄製造設備の排ガス処理フローを例示する図である。
製鉄工程で発生するダストやスラッジなどの鉄酸化物と炭材とを混合して塊成物とし、例えば回転炉床炉にて還元する還元鉄製造設備の排ガスは、図６に示すように、排ガス吸引ダクトを通じて、冷却器に導入され冷却される。
冷却器として一次冷却器、熱交換器、および、二次冷却器を構成しても何ら差し支えない。冷却された排ガスは、冷却器および次のバグフィルター式集塵装置にてダストを回収した後に大気に排出される。
本発明は、この排ガス吸引ダクトの閉塞内張耐火物の損傷を防止することができる還元鉄製造設備の排ガス処理装置およびその操業方法を提供するものである。
【０００８】
図４は、本発明における還元鉄製造設備の排ガス処理装置の実施例を示す図であり、図４の左側が比較例を示し、右側が本発明例を示す。
まず、図４の左側の比較例では、回転炉床炉から吸引された排ガスの温度は、例えば１３００℃程度の比較的高温であり、図４に網目模様で示すように、酸化鉄系の飛散ダストが溶融して排ガス吸引ダクトの内壁に固着して、排ガス吸引ダクトの入り口部分を閉塞するうえ、ダストと排ガス流体が衝突して排ガス吸引ダクトの内張耐火物の損傷が起こり、修繕時間の確保およびダクト閉塞に伴なう排ガス吸引能力の低下により、大きな生産障害要因となっていた。
一方、図４の右側の本発明例では、排ガス吸引ダクトの前段に冷媒供給装置を設置しており、回転炉床炉と排ガス吸引ダクトの接続部から冷却媒体を供給することにより、排ガス温度を従来に比べて低く調整して、飛散ダストの溶融・固着を抑制し、ダクトの閉塞と内張耐火物の損傷を防止することができる。
【０００９】
本発明においては、冷却媒体の種類は問わないが、冷却能力および入手の容易性から、例えば窒素ガスなどの不活性ガス、気水状態の水、安価な空気のいずれか１種以上とすることが好ましい。不活性ガスを用いることにより、排ガス中に含まれる可燃ガスの燃焼反応を生じさせることなく効率的に排ガスを冷却することができ、また、冷媒として気水状態の水を用いることにより、蒸発潜熱により効率的に排ガスを冷却することができる。
また、前記排ガス吸引ダクト内の排ガス温度は９００℃〜１１００℃とすることが好ましい。その理由は、９００℃未満では亜鉛系二次ダストが排ガス吸引ダクトの内壁に固着し易く、また、１１００℃を超えると飛散ダストが溶融を開始するからである。
【００１０】
図１は、飛散ダストの軟化・溶融温度を示す図である。
図１の横軸は、ダスト中のTotal Fe(%)を示し、縦軸は飛散ダストの軟化・溶融温度（℃）を示す。
ここに、飛散ダストとは、回転炉床炉内で飛散し、排ガス吸引ダクトに吸引される酸化鉄系ダストをいう。
図１に示すように、ダスト中のFe（%）が上昇するとともに軟化・溶融温度が１２００℃まで低下しており、１２００℃前後では飛散ダストは軟化・溶融状態にあることがわかる。
【００１１】
図２は、CaO-SiO2-FeO三元系状態図である。
図２から、１１００℃前後で状態図が変化しており、飛散ダストが溶融する可能性のある最低温度は１１００℃前後と推定される。
図３は、転炉系ダストを還元処理したときに発生する亜鉛系の二次ダストの示差熱分析結果例を示す図である。
図３の横軸は、温度（℃）を示し、縦軸は起電力（μV）を示す。
図３より、亜鉛系の二次ダストは４２９℃および８７８℃で状態変化を起こすと推定される。そのため、ダクト内で亜鉛系の二次ダストの付着を防止するためには、排ガス温度を４００℃以下あるいは９００℃以上に調整することが好ましい。
従って、排ガス吸引ダクト内の排ガス温度を９００℃〜１１００℃とすることにより、酸化鉄系のダストの排ガス吸引ダクトの内壁への付着防止に加えて、亜鉛系の二次ダストの付着防止も実現することができる。
【００１２】
図５は、回収ダストの鉄分変化を示す図である。
図５の実施前は比較例を示し、実施後は本発明例を示す。
図５より、本発明によれば、排ガス吸引ダクト以降で回収されるダスト中の鉄分濃度が１１．１％となり、比較例の２．３％に比べて著しく増加している。
この結果は、比較例において排ガス吸引ダクト内に捕捉されていた酸化鉄主体の飛散ダストが、本発明例では、排ガス吸引ダクト内に捕捉されずに、後段のダスト内に混入していることを意味しており、本発明により、排ガス吸引ダクト内の閉塞と内張耐火物の損傷を防止することができることが確認された。
【００１３】
【発明の効果】
本発明によれば、排ガス吸引ダクトの前段に、該排ガス中に冷却媒体を供給する冷却媒体供給装置を設置することにより、排ガス吸引ダクトの閉塞および内張耐火物の損傷を防止することができる還元鉄製造設備の排ガス処理装置およびその操業方法を提供することができ、産業上有用な著しい効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】飛散ダストの軟化・溶融温度を示す図である。
【図２】CaO-SiO2-FeO三元系状態図である。
【図３】亜鉛系の二次ダストの示差熱分析結果を示す図である。
【図４】本発明における還元鉄製造設備の排ガス処理装置の実施例を示す図である。
【図５】回収ダストの鉄分変化を示す図である。
【図６】本発明が対象とする還元鉄製造設備の排ガス処理フローを例示する図である。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an exhaust gas treatment apparatus for reduced iron production equipment for reducing agglomerates obtained by mixing iron oxides such as dust and sludge generated in an iron making process and carbonaceous materials, and an operation method thereof.
[0002]
[Prior art]
Various proposals have conventionally been made for exhaust gas treatment of reduced iron production equipment that reduces agglomerates in which iron oxides such as dust and sludge generated in the iron making process and carbonaceous materials are mixed.
For example, Japanese Patent Laid-Open No. 2001-33173 discloses a waste heat boiler having an attached dust removing device in an exhaust gas path generated from a metal oxide reduction furnace having a rotating bed, an exhaust gas cooler by introducing water or air valves, A heat exchanger having an adhering dust removing device, and a dust collector are installed in the order described above, and using the exhaust gas cooler as a control parameter, the measured values of the exhaust gas flow rate and the exhaust gas temperature of a plurality of parts, By adjusting the flow rate of the refrigerant introduced into the exhaust gas path, the exhaust gas is efficiently cooled and collected, and the exhaust gas dust path is blocked by volatile impurities such as zinc, lead, and chlorine, and the walls are corroded. An exhaust gas treatment facility for preventing acid corrosion of a dust collector, burning of a filter, and the like is disclosed.
However, this Japanese Patent Laid-Open No. 2001-33173 discloses a secondary dust such as a zinc-based dust by adjusting the flow rate of the refrigerant so that the exhaust gas flow rate and temperature become appropriate values for efficiently performing waste heat recovery. This is to prevent clogging of the exhaust gas dust path and wall corrosion, acid corrosion of the dust collector, filter burnout, and the like, which are problems of the present invention. There was a problem that it was not possible to prevent damage.
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-2001-33173 [0004]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention solves the problems of the prior art as described above, and provides an exhaust gas treatment apparatus for a reduced iron production facility and an operation method thereof capable of preventing the exhaust gas suction duct from being blocked and lining refractories from being damaged. This is the issue.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, the present invention is provided with a cooling medium supply device that supplies a cooling medium into the exhaust gas before the exhaust gas suction duct, thereby blocking the exhaust gas suction duct and the refractory of the lining refractory. The present invention provides an exhaust gas treatment apparatus for a reduced iron production facility capable of preventing damage and an operating method thereof, the gist of which is as follows.
[0006]
(1) In an exhaust gas suction duct that sucks exhaust gas of 1100 ° C. or higher discharged from a rotary hearth furnace that reduces an agglomerate obtained by mixing iron oxide and carbon material generated in an iron making process, A rotary furnace characterized by supplying one or more of inert gas, water in the air state, and air to the exhaust gas , and setting the exhaust gas temperature in the exhaust gas suction duct to 90 ° C. to 110 ° C. Operation method of exhaust gas treatment equipment for floor furnace .
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
FIG. 6 is a diagram illustrating an exhaust gas treatment flow of reduced iron production equipment targeted by the present invention.
As shown in FIG. 6, the exhaust gas from the reduced iron production facility, which is agglomerated by mixing iron oxides such as dust and sludge generated in the iron making process with carbonaceous material, is reduced in a rotary hearth furnace, for example, It is introduced into the cooler through the exhaust gas suction duct and cooled.
A primary cooler, a heat exchanger, and a secondary cooler may be configured as the cooler. The cooled exhaust gas is discharged into the atmosphere after dust is collected by the cooler and the next bag filter type dust collector.
The present invention provides an exhaust gas treatment apparatus for a reduced iron production facility capable of preventing damage to the closed lining refractory of the exhaust gas suction duct and an operating method thereof.
[0008]
FIG. 4 is a diagram showing an embodiment of an exhaust gas treatment apparatus for reduced iron production equipment according to the present invention. The left side of FIG.
First, in the comparative example on the left side of FIG. 4, the temperature of the exhaust gas sucked from the rotary hearth furnace is a relatively high temperature of about 1300 ° C., for example, and as shown by the mesh pattern in FIG. The dust melts and adheres to the inner wall of the exhaust gas suction duct, closes the entrance of the exhaust gas suction duct, and the dust and exhaust gas fluid collide with each other, causing damage to the refractory lining of the exhaust gas suction duct. Due to the decline in exhaust gas suction capacity associated with securing and duct blockage, it was a major production hindrance factor.
On the other hand, in the example of the present invention on the right side of FIG. 4, a refrigerant supply device is installed in the front stage of the exhaust gas suction duct, and the exhaust gas temperature is controlled by supplying a cooling medium from the connection between the rotary hearth furnace and the exhaust gas suction duct. It can be adjusted to be lower than the conventional one to suppress the scattering and fixing of the scattered dust and prevent the duct from being blocked and the lining refractory from being damaged.
[0009]
In the present invention, the type of the cooling medium is not limited, but from the viewpoint of cooling capacity and availability, for example, at least one of inert gas such as nitrogen gas, water in the water state, and inexpensive air is used. Is preferred. By using an inert gas, it is possible to efficiently cool the exhaust gas without causing a combustion reaction of the combustible gas contained in the exhaust gas, and by using water in the air-water state as a refrigerant, latent heat of evaporation Thus, the exhaust gas can be efficiently cooled.
Moreover, it is preferable that the exhaust gas temperature in the said exhaust gas suction duct shall be 900 to 1100 degreeC. The reason is that the zinc-based secondary dust tends to adhere to the inner wall of the exhaust gas suction duct when the temperature is lower than 900 ° C., and the scattered dust starts to melt when the temperature exceeds 1100 ° C.
[0010]
FIG. 1 is a diagram showing the softening / melting temperature of scattered dust.
The horizontal axis in FIG. 1 represents Total Fe (%) in the dust, and the vertical axis represents the softening / melting temperature (° C.) of the scattered dust.
Here, the scattered dust refers to iron oxide dust that is scattered in the rotary hearth furnace and sucked into the exhaust gas suction duct.
As shown in FIG. 1, the Fe (%) in the dust increases and the softening / melting temperature decreases to 1200 ° C. It can be seen that the scattered dust is in a softened / molten state around 1200 ° C.
[0011]
FIG. 2 is a CaO—SiO 2 —FeO ternary phase diagram.
From FIG. 2, the state diagram changes around 1100 ° C., and the lowest temperature at which the scattered dust may melt is estimated to be around 1100 ° C.
FIG. 3 is a diagram showing an example of a differential thermal analysis result of zinc-based secondary dust generated when the converter dust is reduced.
The horizontal axis in FIG. 3 indicates temperature (° C.), and the vertical axis indicates electromotive force (μV).
From FIG. 3, it is estimated that the zinc-based secondary dust changes state at 429 ° C. and 878 ° C. Therefore, in order to prevent adhesion of zinc-based secondary dust in the duct, it is preferable to adjust the exhaust gas temperature to 400 ° C. or lower or 900 ° C. or higher.
Therefore, by setting the exhaust gas temperature in the exhaust gas suction duct to 900 ° C. to 1100 ° C., in addition to preventing adhesion of iron oxide dust to the inner wall of the exhaust gas suction duct, prevention of adhesion of zinc-based secondary dust is also realized. can do.
[0012]
FIG. 5 is a diagram showing a change in iron content of collected dust.
Before implementation of FIG. 5, a comparative example is shown, and after implementation, the present invention is shown.
From FIG. 5, according to the present invention, the iron concentration in the dust recovered after the exhaust gas suction duct is 11.1%, which is significantly higher than 2.3% of the comparative example.
This result shows that the scattered dust mainly composed of iron oxide captured in the exhaust gas suction duct in the comparative example is not captured in the exhaust gas suction duct and mixed in the dust in the subsequent stage in the present invention example. This means that the present invention can prevent the exhaust gas suction duct from being blocked and lining refractories from being damaged.
[0013]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to prevent the exhaust gas suction duct from being blocked and the lining refractory from being damaged by installing the cooling medium supply device that supplies the cooling medium into the exhaust gas at the front stage of the exhaust gas suction duct. An exhaust gas treatment apparatus for reduced iron production equipment and an operation method thereof can be provided, and an industrially significant effect can be achieved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing the softening / melting temperature of scattered dust.
FIG. 2 is a CaO—SiO 2 —FeO ternary phase diagram.
FIG. 3 is a diagram showing the results of differential thermal analysis of zinc-based secondary dust.
FIG. 4 is a diagram showing an embodiment of an exhaust gas treatment apparatus for reduced iron production equipment according to the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing a change in iron content of recovered dust.
FIG. 6 is a diagram illustrating an exhaust gas treatment flow of reduced iron production equipment targeted by the present invention.

Claims

製鉄工程で発生する鉄酸化物と炭材とを混合した塊成物を還元する回転炉床炉から排出される１１００℃以上の排ガスを吸引する排ガス吸引ダクトの前段に、該排ガス中に不活性ガス、気水状態の水、空気のいずれか１種以上を供給し、該排ガス吸引ダクト内の排ガス温度を９００℃ 〜１１００℃とすることを特徴とする回転炉床炉の排ガス処理装置の操業方法。 Inactive in the exhaust gas before the exhaust gas suction duct for sucking the exhaust gas of 1100 ° C. or higher discharged from the rotary hearth furnace that reduces the agglomerate mixed with iron oxide and carbonaceous material generated in the iron making process Operation of an exhaust gas treatment apparatus for a rotary hearth furnace , characterized by supplying at least one of gas, water and air, and setting the exhaust gas temperature in the exhaust gas suction duct to 900 ° C. to 1100 ° C. Method.