JPS6129685A - 電気製鋼炉排ガスによるスクラツプの予熱方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電気製鋼炉排ガスによるスクラップの予熱方法
およびその装置に関し、詳しくは、゛スクラップを予熱
することにより生じる悪臭排ガスの完全な脱臭を可能に
して、大気の汚染防止を図ることができるスクラップの
予熱方法および装置に関する。これは、電気Ｍ＆Ｈ炉の
操業に伴い発生する高い熱エネルギを保有する排ガスを
用いて、電気製鋼炉に装入されるスクラップを予熱する
ことにより、電気製鋼炉における溶解電力原単位の低減
と製鋼時間の短縮を実現する分野で利用されるものであ
る。

〔従来技術〕

電気製鋼炉の操業に伴い発生する排ガスは、多量の塵埃
を含有するもののそれが保有する熱エネルギ量は多大の
ものである。そこで、この排ガスによって電気製鋼炉に
装入されるスクラップを予熱すれば、溶解電力の節減と
製鋼時間の短縮を図ることができる。しかしながら、ス
クラップには油、塗料、ゴム、プラスチックなどが付着
または混入している場合が多いこと、排ガスがスクラッ
プの収容された予熱バスケットを流過する間にスクラッ
プとの熱交換によって１００〜３００°Ｃ程度に降温す
ること、そのためにスクラップに混入している上述の有
機物を熱分解させる６５０〜７００℃の温度の維持が困
難となり、不完全燃焼による悪臭を伴う予熱済み排ガス
が排出される。

そこで、その予熱済み排ガスから悪臭を除去することに
よって、大気や環境の汚染を防止しようとしたものに、
第３図に示すようなスクラップの予熱装置２０がある。

これは、電気製鋼炉２から排出された含塵高温排ガスを
燃焼塔３゛でその中に含まれている例えばＣＯガスなど
の可燃物を燃焼させた（麦、その排ガスを予熱器”スケ
ソト４ａまたは４ｂに導入し、排ガスの保有する熱エネ
ルギにより、電気Ｎｗｉ炉２に装入されるスクラップを
予熱するものである。そして、誘引ファン２１によって
循環ダクト２２から燃焼塔３の上流における主ダクト２
３に設けられたガス供給箱２４に予熱済み排ガスを帰還
させ、電気製＆Ｉ４炉２がら排出された含塵高温排ガス
と燃焼塔３において混合させた後、予熱済み排ガス中の
悪臭成分を可燃物と共に燃焼させることにより脱臭を行
なわせようとするものである。

ところが、電気製鋼炉の排ガスにあっては、第２図に示
すようにスクラップの装入後の初期溶解における低い炉
内温度、スクラップを連装する際の外気混入による温度
低下、連装後の熔解における中間温度、再連装の際の温
度低下、再連装後の高い熔解温度に依存して、排ガスの
温度が４００〜１２００°Ｃの範囲で大きく変動する。

その結果、排ガス温度の低い時期には、燃焼塔３におけ
る温度が予熱済み排、ガスを脱臭する熱分解可能な６５
０°Ｃ以上に維持できず、悪臭の放散を防止し得ない場
合が生しる。加えて、その燃焼塔３内の排ガスは、再度
スクラップ予熱器４に導入されるので、排ガスの多くが
燃焼塔３とスクラップ予熱器４とを循環することになっ
て、排ガス顕熱の利用率が著しく低下する。すなわち、
悪臭除去のために予熱済み排ガスの全部が燃焼塔に循環
されるので、電気炉排ガスの保有する熱エネルギを最大
限にスクラップの予熱のために利用できないことになり
、工業的規模においては基本的な欠点を有していること
が明らかになった。

〔発明の目的〕

本発明は上述の問題に鑑みなされたもので、その目的は
、電気製鋼炉排ガスの保有する顕熱を最大限にスクラッ
プの予熱に利用することができると共に、含塵高温排ガ
スを除塵しかつ予熱済め排ガスを脱臭することにより、
大気や環境の汚染を防止して電気製鋼設備から排出され
る排ガスの無公害化を実現することができる電気製鋼炉
排ガスによるスクラップの予熱方法およびその装置を提
供することである。

なお、スクラップの予熱済み排ガスに含まれる悪臭は、
従来、それを燃焼させなければ除去できないと考えられ
ていた。しかし、本発明者らの研究によれば、その嫌悪
感の極めて強い悪臭は曲以外のものに起因する一般の臭
気物質とダライ粉などに含まれている切削・潤滑油が蒸
発した油ミストからなり、しかもそれらは相互に悪臭を
助長させる相乗作用を有していることが確認された。こ
のような知見に基づく牟、予熱済み排ガスを脱臭するに
は、一般の臭気物質の除去と油ミストとの捕集を行なえ
ばよいことになり、これに着目してそれぞれを確実に除
去または捕集できるよう配慮することにより、本発明を
完成させたものである。

〔発明の構成〕

本発明の特徴とするところを説明すると、方法の発明に
あっては、燃焼後直接除塵のために導出される排ガスに
、スクラップを予熱することにより降温した悪臭を伴う
予熱済み排ガスを混合させ、この混合排ガスを除塵した
後そのガス温度の変動に応じて調整された冷却水により
混合排ガスを所定温度とし、洗浄液により混合排ガスを
一次脱臭すると共に飽和蒸気を伴わせ、低温洗浄液を供
給して二次脱臭すると共に急冷し、水蒸気の一部を凝縮
させてその大粒化を図ると共に油ミストを付着させ、そ
の水蒸気粒子を静電作用によって捕集することにより、
スクラップの予熱済み排ガスに含まれる悪臭と油ミスト
を除去することができるようにした電気Ｍ＆ｆＡ炉排ガ
スによるスクラップの予熱方法としたことである。

また、装置の発明を第１図に示す図面に基いて説明する
と、含塵高温排ガスが導出される主ダクト６に介在され
た燃焼塔３に、スクラップ予熱器４に排ガスを導入する
副ダクト８が設けられ、スクラップを流過した悪臭を伴
う予熱済み排ガスを主ダクト６に導出させる還流ダク）
８ａ〜８Ｃにブースタファン１０が設置され、その還流
ダクトとの合流点６Ａ〜６Ｃより下流の主ダクト６に、
順次、除塵器１１、誘引ファン１２、排ガス温度の平準
化を図る排ガス温度調整塔１３、洗浄液により排ガスを
脱臭すると共にそのガスの有する温度によって多量の水
蒸気を発生させる温水洗浄塔１４、冷却された洗浄液に
より排ガスを脱臭すると共に水蒸気を大粒化する冷水洗
浄塔１５、およびその水蒸気に付着した油ミストを水蒸
気と共に排ガス中より捕集する湿式電気集塵機１６が配
置された電気製鋼炉排ガスによるスクラップの予熱装置
としたことである。

〔実施例〕

以下に、本発明をその実施例に基づいて詳細に説明する
。

第１図は本発明の電気製ｍ炉排ガスによるスクラップの
予熱方法を実施することができる予熱装置１の全体系統
図で、電気製鋼炉２の操業に伴い発生ずる含塵高温排ガ
スを燃焼塔３で可燃物燃焼後、その排ガスの全部または
一部をスクラップ予熱器４に導入し、その排ガスの保有
する熟エネルギにより、電気製鋼炉２に装入されるスク
ラップを、スクラップ予熱器４において予熱するもので
ある。

詳述すると、スクラップを精錬する電気製鋼炉２の炉壁
部または天井部に設けられたガス排出口２ａには、電気
炉排ガスを導出する主ダクト６が接続され、これに間隙
調整リング７および燃焼塔３が順次介在されている。間
隙調整リング７では適当量の外気が吸入されるようにな
っていて、それが電気製鋼炉２から排出された含塵高温
排ガスと共に燃焼塔３に供給されるようになっている。

燃焼塔３は含塵高温排ガスと採り入れられた外気との混
合ならびに流速低下に基づく自然着火による可燃物の燃
焼、さらには、粗大塵埃の除去が可能な構造となってい
る。このような燃焼塔３の上部には燃焼後の排ガスの一
部または全部をスクラップ予熱器４に導出する副ダクト
８が、直接除塵器１１に導出する主ダクト６をバイパス
するように設けられている。その副ダクト８には、１基
以上の直列または図示するような並列に配列された予熱
バスケット４ａ〜４ｃからなるスクラップ予熱器４が、
前後に設けられたバルブ９ａ〜９ｆを介して接続されて
いる。なお、排ガスを各予熱バスケット４ａ〜４ｃに導
入するためのブースクツアン１０がそれぞれの下流の還
流ダク１−８ａ〜８Ｃに介在され、このダクトを介して
悪臭や油ミストを伴う予熱済み排ガスが、前述した主ダ
クト６に導出されるようになっている。

主ダクト６における還流ダクト８ａ〜８ｃとの合流部６
Ａ〜６Ｃより下流には、燃焼塔３がらの排ガスとスクラ
ップ予熱器４からの予熱済み排ガスとが混合された混合
排ガスを除塵するバグフィルタなどの乾式の除塵器１１
．７混合排ガスを除塵器１１に導入すると基に次に述べ
る排ガス温度調整塔１３などに排ガスを導出する誘引フ
ァン１２が設置されている。この誘引ファン１２の下流
にお＆−する主ダクト６には、排ガス温度の平準化を図
る排ガス温度調整塔１３、排ガスを脱臭すると共にその
ガスの有する熱によって多量の水蒸気を発生させる温水
洗浄塔１４、冷却された洗浄液により再度排ガスを脱臭
すると共に水蒸気を凝縮させかつその大粒化を図る冷水
洗浄塔１５、およびその水蒸気に付着した油ミストを捕
集する湿式電気集塵機１６が配置され、スクラップの予
熱済み排ガスに含まれる悪臭と油ミストを除去すること
ができるようになってい、る。

排ガス温度調整塔１３は塔内に冷却水を循環させる循環
ポンプ１３ｍが付設され、電気製鋼炉２から排出される
排ガスの温度が操業過程において第２図のように変動し
ても、冷却水により排ガスを所定温度例えば８０°Ｃに
調整するように冷却するもので、温水洗浄塔１４におけ
る作用を常時維持させるためのものである。これは図示
しない温度センサなどによって排ガス温度調整塔１３の
上流におけるガス温度を検出し、その信号を受けて排ガ
スに散水器１３Ｓを介して霧状または散水状で接触させ
る冷却水の水量や水温が調整されるようになっている。

温水洗浄塔１４は、単独あるいは必要に応じて数基設置
され、付設されている洗浄ポンプ１４ｍにより塔内に、
酸類またはアルカリ類のような中和剤、あるいは悪臭成
分と強い親和力を有する溶剤、あるいはオゾンが吹き込
まれた洗浄液などを散水器１４ｓから供給する構造であ
る。その洗浄液により排ガス中の悪臭が一次脱臭される
が、その際、排ガスの保有する熱エネルギが洗浄液に与
えられ、排ガス温度と洗浄液温度の両者が平衡する例え
ばほぼ５０”ｃの温度とされ、排ガスに十分な飽和水蒸
気が伴わされる。このような排ガスが導入される冷水洗
浄塔１５は、前述した洗浄液と同様または類似の洗浄液
により排ガスを脱臭すると共に水蒸気を油ミストを核に
して凝縮させ、さらに油ミストを付着させるものである
。

そのため、冷水洗浄塔１５には洗浄液を循環させる洗浄
ポンプ１５ｍ、１５ｎならびにその洗浄液を冷却するた
めの冷却塔１５ｐが設けられ、冷却された洗浄液が散水
器１　’５　ｓがら排ガスに供給されるようになってい
る。湿式電気集塵機１６は導入された排ガス中の水蒸気
に付着した油ミストを水蒸気と共に排ガス中より捕集す
るもので、油ミストを含む水蒸気粒子の付着した電極面
を洗浄する洗浄液を供給する揚水ポンプ１６ｍが設けら
れている。そして、この前段に設置されている排ガス温
度調整塔１３、温水洗浄塔１４、冷水洗浄塔１５におけ
る油ミストの水蒸気付着と水蒸気の大粒化による帯電促
進機能によって、極めて小型のものとなっている。

このような構成のスクラップの予熱装置１によれば、次
のようにして予熱済み排ガスの脱臭と排ガス中の油ミス
トを除去することができる。

ます、電気製鋼炉２にはスクラップ予熱器４において予
熱されたスクラップが装入され、その溶解が行なわれる
。そのような精錬においては第２図に示すように、順次
スクラップが連装されて溶解温度が高められる。その間
電気製鋼炉２からは含塵高温排ガスが主ダクト６に導出
され、間隙調整リング７を介して導入された外気でもっ
て燃焼塔３内で含有可燃物であるＣＯガスなどを完全に
燃焼すると共に、粗大な塵埃が除去される。いま、スク
ラップの予熱を必要としなければ、その排ガスの全部が
主ダクト６に導出されるように、スクラップ予熱器４に
おけるバルブ９ａ〜９ｃが閉止される。燃焼塔３からの
排ガスは誘引ファン１２によって除塵器１１内に導入さ
れ、そこで所定の集塵がなされた後バルブ１７から図示
しない放散塔を介して大気に放出される。電気製鋼炉２
から排出された含塵高温排ガスは、燃焼塔３で完全に燃
焼されていることから、スクラップを予熱した後の予熱
済み排ガスとは異なり、悪臭や油ミストを伴うことが殆
どないので、このような経路を辿ることにより処理され
る。

電気製鋼炉２の操業中にその排ガスの保有する熟エネル
ギにより、スクラップを予熱する場合には、スクラップ
を収容した予熱バスケット例えば４ａの還流ダク）８ａ
に介在されたブースタファン１０が駆動される。その結
果、燃焼塔３から副ダクト８へはブースタファン１０の
吸引力に相当する排ガス量が導出され、その残余の排ガ
スは主ダクト６を介して直接除塵器１１に導出される。

このようにして直接除塵のために導出された排ガスに、
スクラップを予熱することにより降温した悪臭を伴う　
１００〜３００°Ｃ程度の予熱済み排ガスが合流点６Ａ
で混合され、この混合排ガスが除塵器１１で除塵される
。この混合排ガスは放散塔より放出することができない
ので、バルブ１７を閉止する一方バルブ１８を開口し、
排ガス温度調整塔１３に導入される。その中では、ガス
温度の変動に応じて調整された量および温度の冷却水に
より、第２図のように含塵高温排ガスの温度が変動して
も、所定温度の例えば８０℃に降温される。したがって
、温水洗浄塔１４から排出される混合排ガスの温度は、
電気製鋼炉２の操業状態の如何なる過程においても一定
に保持される。その混合排ガスが温水洗浄塔１４に導入
されると、中和剤などの洗浄液により一次脱臭されると
共にその熱を洗浄液に与えることにより両者の温度が平
衡し、洗浄液中の水分が蒸発してほぼ５０°Ｃの飽和水
蒸気が発生する。このように水蒸気を伴った混合排ガス
が冷水洗浄塔１５に導入されると、釡れに付設された冷
却塔１５ｐによって適宜補給された冷水と共に冷却され
た低温洗浄液が散布される。その結果、混合排ガスは二
次脱臭されると共に急冷され、水蒸気が過飽和状態とな
り水蒸気の一部が油ミストを核にして凝縮し、かつその
粒子の成長が促される。その際、排ガス中の油ミストが
水蒸気にさらに付着するのが助長される。この冷水洗浄
塔１５までにおいては、予熱済み排ガス中に含まれる悪
臭成分は完全に湿式方式で除去される一方、油ミストを
除去するための準備が整えられる。

油ミストの捕集について若干の説明を加えると、スクラ
ップに混入している油はその予熱によってミストとなっ
て予熱済み排ガス中に浮遊する。この油ミストは非常に
微細であって、しかも上述した洗浄液などによって除去
することば不可能であり、また、そのままでは非常に大
容量の電気集塵機を必要とする。一方、電気集塵機１６
は放電極と集塵極からなり、放電極に負の高電圧を加え
集塵極を接地すると、放電極周辺には強力な電場が形成
されてコロナ放電が発生する。このコロナ放電により放
電極の極く近傍に正および負のイオンが発生し、正のイ
オンは負の放電極で直ちに中和され、負のイオンは電場
中を集塵極に移動する。

その途中に塵埃または水蒸気粒子が存在すると、排ガス
中のそれらは移動中の負のイオンにより負に帯電され、
電気力により集塵極へ引き付けられて捕集される。その
際、下記の式からも理解できる′ように、粒子の誘電定
数におよび粒子径が大きいほど集塵極への移動が容易で
あることが知られている。

Ｑ＝　Ｋ　Ｅ　−Ｄｐ２／　４　　　　　　−−−−−
−−−１１１ｕ　＝ＱＥ／　３　π・／ｌ　・Ｄｐ　　
　　−−−−−１２まただし、Ｑ；集塵機内におけるガ
ス流れ中に存在する粒子の受ける荷電量 に；粒子の誘電定数 Ｄｐ；粒子の径 Ｅ；電界の強さ Ｕ；粒子が極板へ移動する速度 μ；ガスの粘性抵抗係数 ところで、水粒子の誘電定数には２．９３であって、油
ミストの　１．５よりは大きい上に、油ミストの成長は
容易でないものの水粒子の大粒化は、上述した温水洗浄
塔１４および冷水洗浄塔１５の協働作用によって可能で
ある。しかも水粒子は油ミストが核となっているし、ま
たその水粒子に他Ｑ油ミストが付着するので、電気集塵
機１６で捕集し易い大粒の水蒸気を介して油ミストが効
果的に捕集される。もちろん、清浄となった排ガスは図
示しない放散塔から大気に放出され、油ミストは別途処
理される。

以上は主ダクト６の合流点６Ａ〜６Ｃにおいて燃焼塔３
から直接除塵器１１に向かう排ガスに、スクラップを予
熱した後の予熱済み排ガスを混合させる場合について述
べたが、場合によっては主ダクト６に介在されたバルブ
１９を閉止することによって燃焼塔３からの排ガスの全
部をスクラップ予熱器４に流過させるようにしてもよい
。その場合には排ガスの保有する全部の熱エネルギをス
クラップの予熱に利用することができる利点があり、し
かもその際の予熱済み排ガスの脱臭ならびに油ミストの
除去は上述と何ら異なることなく行なわれる。

次に本発明による実施結果の１例を紹介する。

７０トン炉で籾袋３０トン、連装３０トン、回連装置０
トン°のスクラップ装入による精錬において、電気製鋼
炉の粗１１１１１−ン当りの電力消費量は約４１５ＫＷ
Ｈである。この条件の下で、（１，１予熱装置なしの場
合、（２）予熱装置で装入スクラップの全部を予熱した
場合、とを在校すると次の表のように電力消費低減量と
して５７ＫＷ）Ｉ　／　）ンが達成された。

しかも、そのときの除塵器１１の入口および出口、なら
びに電気集塵機１６の出口における排ガス中のダストな
どの含有量は、以下のよってあった。なお、表中におけ
る臭気濃度とは、その数値倍数稀釈すると臭気が無くな
ることを意味している。

〔発明の効果〕 本発明は以上の実施例の詳細な説明から判るように、含
塵高温排ガスが導出される主ダクトに介在された燃焼塔
にスクラップ予熱器に排ガスを導入する一副ダクトが設
げられ、そこを流過した悪臭を伴う予熱済み排ガスを主
ダクトに導出させ、主ダクトには、順次、除塵器、誘引
ファン、排ガス温度調整塔、温水洗浄塔、冷水洗浄塔お
よび電気集塵機を配置して、それらの中を順次排ガスが
流過するようにしたので、スクラップの予熱済み排ガス
の有する悪臭と油ミストを効果的に除去することができ
る。その結果、大気や環境の汚染を防止して電気製鋼設
備から排出される排ガスの無公害化を実現することがで
きる。さらに、スクラップ予熱器には電気製鋼炉排ガス
のみを導入するので、その排ガスの保有す＋顕熱を最大
限にスクラップの予熱に利用することができ、新たな燃
料消費を伴うことなく熔解電力原単位の低減とＭ調時間
の短縮を実現することができる。加えて、油ミストを捕
集する電気集Ｍ機の前段で帯電させ易い水蒸気の大粒化
を図ったので、電気集塵機内における粒子の極板への移
動速度が高（なり、ｔトガスを流過させる速度も大きく
できる。したがって、電気集塵機の容量の小さい安価な
ものを採用することができ、公害防止設備の設置コスト
の低減が図られる。

【図面の簡単な説明】

第１ＦＩは本発明が適用された電気製鋼炉排ガスによる
スクラップの予鵡装置の系統図、第２図は電気製鋼炉の
操業状態における時間経過に伴う排ガスの温度変動を示
すグラフ、第３図は先行技術の電気製鋼炉排ガスによる
スクラップの予熱装置の系統図である。 １−予熱装置、２−電気製鋼炉、３−燃焼塔、４　スク
ラップ予熱器、６−主ダクト、６Ａ〜６Ｃ−合流点、８
−副ダクト、８ａ−８ｃｍ＝−還流ダクト、１０−ブー
スタファン、ｌｌ−除塵器、１２＝−誘引ファン、１３
−排ガス温度調整塔、１４−温水洗浄塔、１５−冷水洗
浄塔、１６−湿式％式％

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）電気製鋼炉の操業に伴い発生する含塵高温排ガス
   中の可燃物を燃焼した後、その排ガスの保有する熱エネ
   ルギにより、前記電気製鋼炉に装入されるスクラップを
   予熱するスクラップの予熱方法において、 燃焼後直接除塵のために導出される排ガスに、スクラッ
   プを予熱することにより降温した悪臭を伴う予熱済み排
   ガスを混合させ、この混合排ガスを除塵した後そのガス
   温度の変動に応じて調整された冷却水により混合排ガス
   を所定温度とし、洗浄液により混合排ガスを一次脱臭す
   ると共に飽和蒸気を伴わせ、低温洗浄液を供給して二次
   脱臭すると共に急冷し、水蒸気の一部を凝縮させてその
   大粒化を図ると共に油ミストを付着させ、その水蒸気粒
   子を静電作用によって捕集することにより、スクラップ
   の予熱済み排ガスに含まれる悪臭と油ミストを除去する
   ことができるようにしたことを特徴とする電気製鋼炉排
   ガスによるスクラップの予熱方法。
2. （２）電気製鋼炉の操業に伴い発生する含塵高温排ガス
   中の可燃物を燃焼塔において燃焼させた後、その排ガス
   の全部または一部をスクラップ予熱器に導入し、その排
   ガスの保有する熱エネルギにより、前記電気製鋼炉に装
   入されるスクラップを予熱するようにしたスクラップの
   予熱装置において、含塵高温排ガスが導出される主ダク
   トに介在された前記燃焼塔に、スクラップ予熱器に排ガ
   スを導入する副ダクトが設けられ、スクラップを流過し
   た悪臭を伴う予熱済み排ガスを主ダクトに導出させる還
   流ダクトにブースタファンが設置され、その還流ダクト
   との合流点より下流の主ダクトに、順次、除塵器、誘引
   ファン、排ガス温度の平準化を図る排ガス温度調整塔、
   洗浄液により排ガスを脱臭すると共にそのガスの有する
   温度によって多量の水蒸気を発生させる温水洗浄塔、冷
   却された洗浄液により排ガスを脱臭すると共に水蒸気を
   大粒化する冷水洗浄塔、およびその水蒸気に付着した油
   ミストを水蒸気と共に排ガス中より捕集する湿式電気集
   塵機が配置され、スクラップの予熱済み排ガスに含まれ
   る悪臭と油ミストを除去することができるようにしたこ
   とを特徴とする電気製鋼炉排ガスによるスクラップの予
   熱装置。