JPH0547601B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、冷却器の保護と冷却水循環ポンプの
消費電力の低減を図るようにした蒸発冷却型転炉
排ガス処理装置の運転方法に関する。

〔従来の技術〕 一般に転炉の操業は、次のようにして行われ
る。先ず、吹錬開始の前工程として、転炉１を第
２図の１′のように傾動して転炉１内にスクラツ
プを投入し、そして溶銑を装入する（以下受銑工
程という）。次に転炉１を直立する。この状態で
石灰やまたる石等の副原料を投入する。これで吹
錬の前工程が完了し吹錬が開始される。吹錬終了
の後工程として、一旦吹錬を中断し、転炉１を
１′のように傾動し、転炉内の溶鋼をサンプリン
グして鋼の状態を検査する。その結果良好である
場合は、そのまま吹錬が終了するのであるが、検
査の結果まだ不十分な場合は、再度転炉１を直立
し、再び吹錬を行う。このようにして、吹錬が完
全に終了し、酸素吹込みランス１０を引き上げ、
出鋼の準備を行う。出鋼は１″のように転炉１を
傾動して行う。

このように、転炉の操業は、吹錬開始の前工
程、吹錬、吹錬終了、出鋼準備、出鋼の各工程を
経て、１チヤージが終了し、第２回目の操業に入
る。

この間の時間配分は、一例を示せば吹錬が約20
分〜30分、非吹錬が約10分〜15分で、これが交互
に繰返されて所謂バツチ操業となつている。

この転炉操業に於いて、吹錬時には第２図に示
す転炉排ガス処理装置における酸素吹込みランス
１０から、転炉１内に純酸素が吹き込まれ、脱炭
する際に、多量のダストを含んだ1200〜1300℃の
高温のCOガス（CO濃度90〜100％）が大量に発
生する。このCOガスは、有毒、可燃性のガスで
あるため大気中に放出されると、火災、爆発、中
毒事故を発生する為、転炉排ガス処理処置の誘引
送風機６によつて冷却器３内に誘引されて冷却さ
れ、次いで除塵器４，５によつて除塵された後、
CO濃度の高いガスのみが有価ガスとしてガスホ
ルダ８に回収される。一方純酸素の吹き込み（以
下吹錬という）開始と終了時のCO濃度の低いガ
スは、切換ダンパ９を切換え、煙突７に通して頂
部で燃焼の上大気中に放出される。

一方、転炉排ガス処理装置では、転炉１の操業
がバツチ操業となる為、30分〜45分毎に100℃←→
1300℃／１分という急激な温度変化があり、転炉
排ガス処理装置特に冷却器３に大きな熱衝撃が生
じること、また転炉１内の溶銑／溶鋼に水が混入
すると、水蒸気爆発の危険があることなどから、
転炉排ガス処理装置には高い信頼性が要求され、
冷却器３の破損による水洩れ等は特に許されない
のが現実である。

他方、転炉排ガス処理装置の冷却器は大別して
温水冷却型と蒸発冷却型（広義のボイラ型に入
る）がある。温水冷却型は、基本的に温水循環ポ
ンプ、冷却器、熱交換器から構成され、30〜35℃
で冷却器に供給された冷却水は、冷却器出口で70
〜75℃となつて熱交換器に供給され、熱交換器で
30〜35℃に冷却された後、再び冷却器に供給され
る。これに対し蒸発冷却型では、基本的に、熱水
循環ポンプ、冷却器、ドラム（タンク）、給水系
からなり加圧された状態で運転される。これを第
２図によつて説明すると、タンク１５に溜められ
た冷却水は、導管１３を通して循環ポンプ１２に
より、冷却器３のジヤケツト内に供給される。冷
却器３に供給された冷却水は、冷却器３内を流れ
ている高温のCOガスによつて昇温され、蒸気と
水の混合状態所謂熱水となつて導管１４を流れ、
タンク１５に戻される。こうして冷却器３で吸収
したエネルギー（熱）はタンク１５内で熱水が蒸
発することにより転炉排ガスの冷却が行われ、冷
却水の温度はその圧力の飽和温度で略一定であ
る。従つて、吹錬時と非吹錬時の冷却器の温度変
化は蒸発冷却型の方が少なく、繰返し熱応力の発
生量も少ないため、温水冷却型よりも信頼性の高
い設備となつている。なお、第２図中１６は蒸気
管、１７は給水ポンプ、１１は副原料投入口、２
はスカートである。

然して、製鉄所に於ける溶銑（鋼）は、高炉→
転炉→造塊の大きな流れがあり、この工程を省く
ことは不可能であり、これらの設備の停止は即生
産停止につながり、設備の安定操業は製鉄所とし
て不可欠となつており、転炉工場に於いては、転
炉排ガス処理装置とりわけ冷却器の安定運転には
特に注意が払われている。具体的には冷却器の伝
熱管破損（伝熱面のクラツク発生による水洩れ）
の大きな要因であるヒートシヨツク及び繰返し熱
応力の発生を極力少なくする運転方法が必要とさ
れ、非吹錬時と吹錬時の温度差を少なくするこ
と。また、蒸発冷却型では系全体が加圧され、非
吹錬時にも冷却水温度が高いため冷却水循環水量
を低下させると、転炉耐火物や転炉内の溶銑及び
吹錬終了後の溶鋼からの輻射熱により冷却器内で
局部的に蒸発が生じ、その結果循環不良が生じ、
過熱による冷却器の伝熱管の破損が生ずると考え
られ、これらの現象を回避し、設備保護と安定操
業を目的として経済的には最も不利な方法である
ことは承知の上で、非吹錬時にも循環水を100％
通水する方法が採用されてきた。このように従来
の冷却水の循環は、COガスが発生しない非吹錬
時においても循環ポンプを定格運転し、冷却水を
必要以上に冷却器に供給していたので、循環ポン
プを駆動するために余分な電力が消費されてい
た。

然し乍ら、昭和48年のオイルシヨツク以来、省
エネルギーの機運が高まり、エネルギー多消費型
産業である製鉄所においても近年は多くの省エネ
ルギー対策が実施されてきた。このような状況に
あつて、本発明者も転炉排ガス処理装置の省エネ
ルギー対策について鋭意研究を重ねた結果、蒸発
冷却型の転炉排ガス処理装置に於いて、非吹錬時
の循環ポンプを低負荷（低回転数）で回転してお
けば、冷却水循環回路の流動抵抗が小さくなるた
め、転炉耐火物や転炉内の溶銑からの輻射熱程度
では、冷却器の伝熱管内での部分蒸発は発生せ
ず、むしろ局所的な冷却水温度差（＝冷却水密度
差）による自然循環流が加味され、冷却器内循環
量が増加し、部分蒸発に伴う冷却水の循環不良及
び循環不良に起因する過熱による冷却器の伝熱管
破損は生じないこと、また、蒸発冷却型では系内
が常に加圧されているため、冷却水の温度変化は
殆んどなく、循環水量を低減しても冷却器の温度
変化は殆んどないことを見い出した。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は、上記知見に基づき開発したもので、
吹錬準備前における転炉耐火物や転炉内の溶銑の
輻射熱及び吹錬終了後の転炉傾動出鋼時に転炉耐
火物や転炉内の溶鋼の輻射熱から冷却器を保護し
ながら、冷却器へ供給する冷却水量を減量して循
環ポンプを駆動するに必要な電力消費量を減少す
ることのできる蒸発冷却型転炉排ガス処理装置の
運転方法を提供しようとするものである。

〔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蒸発冷却型
転炉排ガス処理装置の運転方法は、転炉から発生
する排ガスを冷却した後除塵しCO濃度の高いガ
スをガスホルダに回収するようにした蒸発冷却型
転炉排ガス処理装置において、吹錬準備前に転炉
内の溶銑の輻射熱により伝熱管の過熱が生じない
循環量に冷却器の位置差による冷却水量の自然循
環量を加味して冷却水循環ポンプの回転数を下げ
て冷却器内を循環する冷却水量を減少し、次に転
炉内に原料を装入し転炉を直立後吹錬開始前に冷
却水循環ポンプを定格回転数まで上げて冷却器内
の冷却水を所定水量循環し、その後吹錬を開始
し、吹錬が終了して転炉を傾動して出鋼準備完了
の時に冷却水循環ポンプの回転数を下げて前記吹
錬準備前の状態を維持することを特徴とするもの
である。

〔作用〕

上記の通り本発明の蒸発冷却型転炉排ガス処理
装置の運転方法は、吹錬準備前に転炉内の溶銑の
輻射熱により伝熱管の過熱が生じない循環量に冷
却器の位置差による冷却水量の自然循環量を加味
して冷却水循環ポンプの回転数を下げて冷却水量
を減少するので、吹錬準備前において転炉耐火物
や転炉内の溶銑の輻射熱から冷却器を保護できる
と共に冷却水循環ポンプの駆動に消費される電力
を節減できる。また、転炉内に原料を装入し、転
炉直立後吹錬開始前に、冷却水循環ポンプを定格
まで回転数を上げて冷却水量を所定流量循環する
ので、吹錬開始後発生する排ガスの急激な温度上
昇に何ら支障なく対応できる。さらに、吹錬が終
了して転炉を傾動して出鋼準備完了の時に冷却水
循環ポンプの回転数を下げて、前記吹錬準備前の
状態を維持するので、吹錬終了後転炉耐火物や転
炉内の溶鋼の輻射熱から冷却器を保護できると共
に冷却水循環ポンプの駆動に消費される電力を節
減できる。

〔実施例〕

本発明の一実施例について説明する。第１図
は、転炉操業工程に対応してそれぞれ転炉排ガス
量（曲線Ａ）、冷却水流量（曲線Ｂ）循環ポンプ
駆動電力（曲線Ｃ）の関係を示したものである。

図において、吹錬開始前の前工程として、転炉
を傾動してスクラツプを投入し、次いで溶銑を装
入（原料装入）する。この状態では転炉が傾動し
ている為、冷却器は溶銑の輻射熱を受けることが
ない。原料装入後、転炉は直立される。この時点
から冷却器は、転炉内の溶銑の輻射熱を受けるこ
とになるが、循環ポンプが低負荷で回転している
ので、冷却水循環回路の流通抵抗が小さくなつて
おり、冷却水は自然循環し、溶銑の輻射熱により
冷却器の伝熱管が過熱されることはない。この時
転炉排ガス量はゼロであり、冷却水流量は、本実
施例では、吹錬中を100％としたとき約20％程度
の冷却水が流れている。

尚、この場合において、循環ポンプの流通抵抗
が小さい場合、又は循環ポンプをバイパスする管
路を設けた場合（循環ポンプの流通抵抗が小さく
なる場合）、あるいはタンクを充分高い所に設置
し、自然循環に対する水頭圧力を十分にとれる場
合は、循環ポンプを停止することも可能である。

次に循環ポンプを定格運転（100％）まで回転
数を上げ、吹錬開始に必要な冷却水を循環させ
る。その後転炉内に酸素を吹き込んで吹錬を開始
する。吹錬の開始により、溶銑内の炭素(C)と酸素
が反応し、高温のCOガスが発生する。この反応
は溶銑の温度が高い為、急激に進行し、発生する
ガス温度はほぼ１分弱程度の短い時間で1200〜
1300℃に達するが、吹錬開始前に前述のように冷
却水を100％通水しているので、冷却器の伝熱管
を保護できる。

次に吹錬終了時において、一旦吹錬を中止し、
転炉内の溶鋼のサンプリングを行う。このサンプ
リングによつて検査した結果、良好であれば曲線
Ａのように吹錬が終了するのであるが、その結果
が不十分な場合は、吹錬が再開され（曲線A′）、
その後吹錬が完了する。

このように、吹錬が完全に終了したとき、出鋼
準備が行われる。この場合、転炉が傾動される前
（転炉直立状態）では、まだ転炉からは高温のガ
スがある程度残つていること及び吹錬中止直後の
溶鋼は、1700℃と極めて高温であるので、その輻
射熱は溶銑の場合よりも格段に大きいこと（ちな
みに1700℃の溶鋼からの輻射熱は1350℃の溶銑の
約2.2倍となる）から、この時点では、まだ冷却
水は100％循環させている。

この様な状態が収まつた後、転炉が傾動させら
れ、出鋼させられる（傾動出鋼）。この時点で、
循環ポンプの負荷が下げられる。

この場合傾動出鋼中の溶鋼の輻射熱があるが、
吹錬開始前と同様に約20％程度の冷却水を自然循
環させることにより、冷却器の伝熱管が保護され
る。

上記の排ガス処理装置の運転において、循環ポ
ンプの駆動電力（曲線Ｃ）は、冷却水量（循環ポ
ンプ負荷）に比例して増減する。

上記排ガス処理装置の運転は、一般的には現場
作業員によつて行われる。この場合、転炉直立
（吹錬開始前）、転炉傾動（吹錬終了）の動作をみ
て、循環ポンプの回転数制御を行う。

勿論、上記転炉の動作から電気的な信号（例え
ばリミツトスイツチ）を取り出し、循環ポンプの
回転数を自動制御することもできる。

〔発明の効果〕

以上詳述した通り、本発明による蒸発冷却型転
炉排ガス処理装置の運転方法によれば、冷却器の
保護をはかりながら、吹錬終了後転炉の傾動出鋼
時から吹錬準備前までの非吹錬時に冷却水循環ポ
ンプの回転数を下げて冷却水量を減少できるの
で、冷却水循環ポンプの駆動に消費される電力を
大幅に節減できて、省エネルギー効果が極めて大
きいものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の蒸発冷却型転炉排ガス処理装
置の運転方法の一実施例であり、転炉操業工程に
対する転炉の排ガス量、冷却水量及び循環ポンプ
駆動電力の関係を示す線図である。第２図は蒸発
冷却型転炉排ガス処理装置の全体を示す概略図で
ある。 １……転炉、３……冷却器、４，５……除塵
器、６……誘引送風機、８……ガスホルダ、１２
……循環ポンプ、１３，１４……導管、１５……
タンク。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 転炉から発生する排ガスを冷却した後除塵し
   CO濃度の高いガスをガスホルダに回収するよう
   にした蒸発冷却型転炉排ガス処理装置において、
   吹錬準備前に転炉内の溶銑の輻射熱により伝熱管
   の過熱が生じない循環量に冷却器の位置差による
   冷却水量の自然循環量を加味して冷却水循環ポン
   プの回転数を下げて冷却器内を循環する冷却水量
   を減少し、次に転炉内に原料を装入し転炉を直立
   後吹錬開始前に冷却水循環ポンプを定格回転数ま
   で上げて冷却器内の冷却水を所定水量循環し、そ
   の後吹錬を開始し、吹錬が終了して転炉を傾動し
   て出鋼準備完了の時に冷却水循環ポンプの回転数
   を下げて前記吹錬準備前の状態を維持することを
   特徴とする蒸発冷却型転炉排ガス処理装置の運転
   方法。