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JP4246346B2 - Waste plastic treatment method for dust reduction furnace - Google Patents
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JP4246346B2 - Waste plastic treatment method for dust reduction furnace - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多段の送風羽口を有するダスト還元処理炉内で鉄屑およびダスト塊成鉱を溶解・還元処理するに際して、送風羽口から廃プラスチックを吹き込んで処理するダスト還元処理炉の廃プラスチック処理方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、廃棄物は可燃物と不燃物とに分別して回収されているが、不燃物の中には実際は燃焼可能なプラスチック製品も含まれている。したがって、廃プラスチックは、不燃物として回収された後、最終処分地に埋め立て処理されている。好景気時代の余波であるのか、依然として使い捨て思考が定着しているが、近年の廃棄物量の増加に伴って、廃プラスチックの処理方法が問題となっている。
【0003】
また、使用済みの洗濯機、冷蔵庫、エアーコンディショナ等の廃家電は、金属の他、プラスチックやゴム等を含有する複合廃棄物である。従来、このような複合廃棄物は鉄、アルミニウム、銅等の有益な金属材料を含有しているにもかかわらず、まるごと小片に解体および破砕され、最終処分地に埋め立て処理されていた。
【0004】
しかし、最終処分地の不足やリサイクル新法の制定等の情勢にともなって、リサイクル実証プラントなどが建設され、複合廃棄物を分別処理して有益な金属材料を回収する試みがなされている。すなわち、複合廃棄物を洗濯機、冷蔵庫等の製品種別に応じて分類し、冷却媒体や潤滑油等の危険物質を抜き取った後、構成部品・部材ごとに解体し、その解体片を金属やプラスチック等の原材料ごとに分別して、その原材料に応じた処理を施している。例えば、分別後の金属屑はコークスなどとともに溶融炉内へ装入して溶融処理され、分別後の廃プラスチックは破砕して埋め立て処理されている。
【0005】
このような分別処理方法は、有益な金属材料を回収することができ、埋め立て処理する破砕片を減量化することができる点で有効な手段である。しかし、廃プラスチックは依然として埋め立て処理されている。
そこで、高炉やキュポラのようなシャフト炉内へ廃プラスチックを装入し、焼却処分する試みがなされている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
このようなシャフト炉では、有害物質を発生させることなく、廃プラスチックを安全に処理することが可能であるが、通常、高炉やキュポラの羽口は単一段として構成されており、ダスト還元処理炉のような二段以上の多段羽口を有する溶融炉における廃プラスチック吹き込み処理の具体的な操業条件については、何ら解明されていなかった。
【0007】
本発明の目的は、上記課題に鑑み、多段の送風羽口を有するダスト還元処理炉における廃プラスチック吹き込み処理の具体的な操業条件を設定して、ダスト還元処理炉の安定操業を維持しつつ、廃プラスチックを効率良く焼却処理することができるダスト還元処理炉の廃プラスチック処理方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成すべく、本発明のダスト還元処理炉の廃プラスチック処理方法は、多段の送風羽口を有するダスト還元処理炉内へ鉄屑、ダスト塊成鉱およびコークスを装入して溶解・還元処理する際して、コークスベッド上端レベルを上段羽口と下段羽口との間に設定して、下段羽口を主羽口として主な送風を行い、上段羽口は羽口径や炉内突き出し位置がレースウエイを形成しないように設定され、上段羽口から700℃以下の熱風送風下でコークスベッド上部の800℃以上の充填層領域へレースウエイを形成しない送風を行うとともに、粒状の廃プラスチックを吹き込んで処理するものである。
【0010】
また、主羽口から常温の酸素富化送風を行う場合、その酸素富化率が30%未満であることが好ましい。
【0011】
さらに、廃プラスチック吹き込み位置を主羽口上30cm〜40cmに設定することが好ましい。
【0012】
そして、廃プラスチックの吹き込み量を0.2kg/Nm3以下に設定することが好ましい。
【0013】
加えて、炉中心部に鉄屑を大径のコークスと混合して装入し、炉周辺部にダスト塊成鉱を小径のコークスと混合して装入することが好ましい。
【0014】
本発明によれば、多段の送風羽口を有するダスト還元処理炉において、コークスベッド上端レベルを上段羽口と下段羽口との間に設定し、下段羽口を主羽口として主な送風を行い、上段羽口からコークスベッド上部の充填層へ熱風送風下で粒状の廃プラスチックを吹き込んで処理している。その際、レースウエイを形成していないのは、レースウエイ空間部を形成すると、コークスの燃焼、ソルーション反応が進行し、ダスト還元処理炉の効率が低下するからである。
【0015】
上段羽口からコークスベッド上部の充填層へ廃プラスチックを吹き込むことにより、廃プラスチックが効率良く焼却処理される。ただし、燃焼生成ガスが多いため、ガス温度が低下し、鉄屑溶解/ダスト還元のように金属溶解を行うプロセスでは、熱不足気味となる。この熱不足を補うために、700℃以下の熱風送風を行う。
【0016】
上段羽口からの熱風送風の温度を700℃以下としたのは、送風温度が700℃を超えると、コ−クスの燃焼反応およびソルーションロス反応が促進され、コークス比が必ずしも低減しないからである。
【0017】
また、主羽口から常温の酸素富化送風を行う場合、その酸素富化率を30%未満としたのは、30%以上では、主羽口からの送風が純酸素吹き込みに近くなり、理論ガス燃焼温度が3000℃以上となるため、炉底近傍の耐火物などの損耗を促進し、長期連続操業に支障となるからである。
【0018】
さらに、廃プラスチック吹き込み位置をコークスベッド上部の800℃以上の領域、具体的には主羽口上30cm〜40cmに設定するのは、主羽口からの送風中酸素が、主羽口上30〜40cmの位置において、コークスとの反応によって完全燃焼し、高温かつ高CO2 条件となるため、この部位から送風とともに廃プラスチックを吹き込むと、優先的に廃プラスチック中Cが燃焼およびCO2 と反応し、コークス消費を抑制できるためである。
【0019】
そして、廃プラスチックの吹き込み量を0.2kg/Nm3 以下に設定するのは、廃プラスチックの吹き込み量の上限が0.2kg/Nm3 を超えると、上限量を超えた廃プラスチックは燃焼しないため、コークスとの燃料代替えとならず、有効に活用されないからである。
【0020】
加えて、炉中心部に鉄屑および大径のコークスを、炉周辺部にダスト塊成鉱および小径のコークスを区分け装入するのは、炉内中心部において鉄屑の溶解処理を行うとともに、炉内周辺部においてダスト塊成鉱の還元処理を行い、さらに炉内中心部にガス流を形成して、ダスト還元処理炉の安定操業を行うためである。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のダスト還元処理炉の廃プラスチック処理方法における実施の形態を添付図面に基づいて詳述するが、本発明は以下の実施の形態に限るものではない。
【0022】
図1(a)は、本発明のダスト還元処理炉の廃プラスチック吹き込み方法に使用するダスト還元処理炉を示す概略図である。図示するように、このダスト還元処理炉1の炉頂には、装入装置2が設けられている。装入装置2は、バケット3、ベル4、可動アーマー5および装入ガイド6を有しており、原料および燃料を半径方向に区分けして装入することが可能な装置として構成されている。
【0023】
ダスト還元処理炉1の炉体7の上部には、炉内の向流ガスを排気するための排ガス管8が設けられている。排ガス管8に接続されている排ガス系統は、例えば、ごみ溶融炉用のものが流用されている。
一方、炉体7の下部には、炉内下部に送風するための羽口9が設けられている。羽口9は、炉体7の側壁高さ方向に多段に設けられており、図1(a)では下段羽口9aと上段羽口9bとの2段羽口として形成されている。また、これらの羽口9a,9bは、炉体7の周方向に適宜間隔で複数配置されている。
【0024】
送風条件は、下段羽口9aを主羽口として、主羽口9aから熱風送風、または常温の酸素富化送風を行い、上段羽口9bから熱風送風を行うようになっている。主羽口9aから常温の酸素富化送風を行う場合、酸素富化量5%未満に設定して送風される。一方、上段羽口9bから熱風送風を行う場合、700℃以下の温度で送風される。また、羽口9a,9bは、粉状鉄源や廃プラスチックを吹き込む場合にもレースウエイを形成しないように設定され、羽口径や炉内突き出し位置を変更しうるように構成されている。
【0025】
なお、本実施形態では、炉体7の側壁高さ方向に設けられた多段羽口9が、下段羽口9aと上段羽口9bとの2段羽口として形成されているが、3段以上の羽口を設けてもよい。例えば3段の場合には、コークスベッドの側方に位置する羽口を主羽口とし、この主羽口より主な送風を行って燃焼効率を維持するとともに、コークスベッドの直上の羽口より廃プラスチック吹き込みを行うものである。
【0026】
また、原料および燃料は、炉中心部11と炉周辺部12とに区分けして装入することが可能であり、上述したように、炉頂部には半径方向に区分け装入が可能な装入装置2を有している(図1(b)、(c))。
【0027】
図2に示すように、炉内下部のコークスベッド13は、その上端レベルが上段羽口9bと下段羽口(主羽口)9aとの間に位置するように、高さ調整して形成される。上段羽口9bからコークスベッド上部の充填層へ、熱風送風下で廃プラスチックが吹き込まれることになる。
【0028】
このようにダスト還元処理炉1は、高炉やキュポラのようなシャフト炉と異なり、多段の送風羽口を有しており、鉄屑の溶解処理を行うとともに、ダスト塊成鉱の還元処理を行う溶融炉である。
【0029】
次に、上記のダスト還元処理炉1を用いて実施する本発明の廃プラスチック処理方法を説明する。
炉頂から装入する原料は主に鉄屑およびダスト塊成鉱であり、燃料はコークスを主体とし、上段羽口9bから粒状の廃プラスチックを吹き込んで処理する。
【0030】
装入方法は、コークスベッドを形成するためにコークスを装入した後、原燃料を完全混合または層状装入する通常の装入方法と、原燃料を半径方向に区分けして装入する方法とを採用する。
【0031】
図3に示すように、区分け装入方法は、鉄屑と大径のコークスとを混合して炉内中心部に装入し、ダスト塊成鉱と小径のコークスと混合して炉周辺部に装入することで、反応効率の高い操業を指向する。炉中心部に鉄屑を装入し、炉周辺部にダスト塊成鉱を装入するのは、炉中心部で鉄屑の溶解処理を行い、炉周辺部でダスト塊成鉱の還元処理を行うとともに、炉中心部のガス流化を促進して、高ηCO条件を継続するためである。
【0032】
ダスト還元処理炉の操業は、コークスベッドの上端レベル高さ、原燃料の大小に応じた区分け装入法、主羽口の送風条件(送風温度、酸素富化量、羽口径、突き出し位置、送風比)、廃プラスチックの吹き込み量等で制御する。本発明では、上述したように、コークスベッド13の上端レベルの高さを上段羽口9bと下段羽口(主羽口)9aとの間に設定している。これは、上段羽口9bからコークスベッド上部の充填層、具体的には800℃以上の領域に廃プラスチックを吹き込むことにより、優先的に廃プラスチック中Cが燃焼およびCO2と反応し、コークス消費を抑制できるためである。このコークスベッド上部の800℃以上の領域とは後述するソルーションロス反応の生じる温度域であり、主羽口上30cm〜40cmに相当する
【0033】
したがって、コークスベッド13の上端レベルを上段羽口9bと主羽口9aとの間に設定して、上段羽口9bからコークスベッド上部の800℃以上の領域へ廃プラスチックを吹き込むと、焼却処理の効率が良い。
なお、コークスベッド内では、コークスおよび廃プラスチックの燃焼反応と、燃焼後のソルーションロス反応が進行するが、両反応の反応速度を、燃料粒度、ガス流速、送風温度等により調整する。
【0034】
すなわち、本発明の廃プラスチック処理方法は、多段の送風羽口を有するダスト還元処理炉1において、コークスベッド13の上端レベルを上段羽口9bと下段羽口9aとの間に設定し、下段羽口9aを主羽口として主な送風を行い、上段羽口9bからコークスベッド上部の充填層(800℃以上の領域)へ熱風送風下でレースウエイを形成せずに、粒状の廃プラスチックを吹き込んでいる。このようにレースウエイを形成しないのは、レースウエイ空間部を形成すると、コークスの燃焼、ソルーション反応が進行し、ダスト還元処理炉の効率が低下するからである。
【0035】
上段羽口9bからコークスベッド上部の充填層へ直接廃プラスチックを吹き込むことにより、廃プラスチックが効率良く焼却処理されるが、燃焼生成ガスが多いため、ガス温度が低下し、鉄屑溶解/ダスト還元のように金属溶解を行うプロセスでは、熱不足気味となる。この熱不足を補うために、本発明では700℃以下の熱風送風を行う。
【0036】
上段羽口9bから熱風送風を行う場合に、送風温度を700℃以下としたのは、送風温度が700℃を超えると、廃プラスチック以外にコークスの燃焼反応およびソルーションロス反応が促進され、コークス比が必ずしも低減しないからである。このように700℃以下の熱風送風下で廃プラスチックを吹き込む場合には、燃焼熱の低い廃プラスチックや数mm程度の粒度の大きな廃プラスチックを使用することができる。
【0037】
一方、主羽口9aから常温の酸素富化送風を行う場合に、酸素富化量を30%未満としたのは、30%以上では、主羽口からの送風が純酸素吹き込みに近くなり、理論ガス燃焼温度が3000℃以上となるため、炉底近傍の耐火物などの損耗を促進し、長期連続操業に支障となるからである。
【0038】
上述したように、熱風送風下で廃プラスチックの吹き込みを行う場合には、5〜10mm程度の粒度の大きな廃プラスチックを使用することができるが、常温の酸素富化送風下で廃プラスチックの吹き込みを行う場合には、例えば5mm以下の粒度の小さな廃プラスチックを使用する。
【0039】
さらに、廃プラスチックの吹き込み量は、0.2kg/Nm3 以下に設定する。 吹き込み量の上限を0.2kg/Nm3 に設定するのは、廃プラスチックの吹き込み量が0.2kg/Nm3 を超えると、上限量を越えた廃プラスチックは燃焼しないため、コークスとの燃料代替えとならず、有効に活用されないからである。
【0040】
つぎに、ダスト還元処理炉の炉内下部のコークスベッド高さを調整すること、さらには、送風量、羽口径、羽口突き出し位置等の変更が、ηCO制御に有効なことを説明する。
図4は、コークス粒度および送風量(ガス流速)を変化させて、羽口からのコークスベッド高さと、その部位のηCOの推移を調査したオフラインシミュレータによる実験結果である。図4によると、羽口から送風された空気中の酸素並びに富化酸素は、下記(2)式の反応でコークスと燃焼してCO2 を生成し、O2 が消失した部位で完全燃焼に至る。この部位が、最もガス温度が高く、これより上部では、吸熱反応である下記(1)式のソルーション反応が進行して、ηCOが低下し、ガス温度も低下する。
C+CO2 =2CO ・・・(1)
C+O2 →CO2 ・・・(2)
【0041】
コークス粒度が小さくなると、(2)式の燃焼速度が速くなるため、最高ガス温度(O2 =0%でηCO=100%)の部位は、羽口に近くなる。また、送風量を増量し、ガス流速を上げた場合、羽口から吹き込まれた酸素の炉内流速が上昇し、羽口近傍のCとの接触時間が短くなるため、(2)式の燃焼反応は炉上部に拡がる。そのため、同じコークス粒度で、流速を上げると、炉内におけるηCOは流速の低い場合に比べて、全体的に高くなる。主羽口を炉内に突き出すこと、あるいは羽口径を絞り、羽口風速を上げることは、送風酸素とCとの接触時間を短縮することに相当し、炉内流速を上げるのと同様の効果がある。
このように、溶融炉内下部のコークスベッド高さを変更すること、さらには、送風量、羽口径、羽口突き出し位置を変更することは、炉内ηCO制御に有効な手段となる。
【0042】
つぎに、半径方向の区分け装入法を採用した処理方法が、操業の安定性、低燃料比操業に有効で、原料の種類、粒度によらず、効率の良い操業が指向できること、また、原料、燃料の性状に応じて、効率の良い操業を指向するための操業方法について、説明する。
半径方向の区分け装入法については、原料の種類によって、適正な装入法がある。一つは、炉内のηCOを高くして、効率の良い操業を指向する例で、原料の金属化率(M.Fe/T.Fe)による分別法であり、一方は原料の粒度に応じた分別法である。
【0043】
まず、最初に、原料の金属化率(M.Fe/T.Fe)による分別法が、操業安定化に寄与し、効率の良い操業が指向できることを説明する。
原料が数種類に及び、M.Fe/T.Feの大小で分別できる場合、好ましくは、金属化率の高い原料、例えば鉄屑等は炉中心部に装入し、金属化率の低い原料、例えばダスト塊成鉱等を炉周辺部に装入する。炉周辺部に金属化率の低い原料を装入し、炉中心部に金属化率の高い原料を装入する理由は、炉中心部のコークスベッドの高さ制御を容易にすること、中心ガス流を確保すること、低燃料比操業を指向することにある。
【0044】
この操業を指向する場合、上段羽口は、羽口先端が炉壁よりも炉内部に突き出した構造とし、基本的には、上段羽口の先端位置を、炉中心部と炉周辺部の境界に設けるのが理想的である。また、ガス流を中心流とすることを重視すると、周辺部の燃料は小径が好ましく、中心部の燃料は大径が好ましい。
【0045】
上段羽口を炉の中心部と周辺部の境界に設定する理由は、上段羽口からの送風を周辺部に存在する燃料の燃焼に使用させないためで、上段羽口からの送風はCOガス燃焼用に作用させるためである。炉中心部は溶解機能を促進させるため、炉中心部のηCO>90%の操業を指向すれば最も効率的であり、炉中心部の燃料は最低燃料比である浸炭分程度とすることができる。そのため、急激なコークスベッド高さの変化を抑制できる上、粒径を維持したコークスがコークスベッドとなるため、通気・通液性を確保した低燃料比操業が可能となる。
【0046】
この操業においては、コークスベッド高さにより、上段羽口の適正送風量が決まる。コークスベッド上端レベルのηCOが60%以上の場合には、上段羽口からの送風によりηCO>90%に設定することが可能であり、炉中心部に関して理想的な操業が可能となる。
【0047】
つぎに、金属化率の低い原料を炉周辺部に装入する場合に、燃料と混合する装入法が効率的であることを説明する。
ηCOの高い操業を指向できれば、低燃料比の操業が可能となるが、金属化率の低い原料をηCO>30%の条件で還元させる実験を実施したところ、コークスと混合しない条件では、還元反応は進行せず、高温部で操業に悪影響を及ぼす溶融還元を引き起こす。それに対し、金属化率の低い原料でも、コークスと混合して装入すると、コークスと混合しない場合に比べ、少なくとも20%以上の還元率改善効果があることが、オフラインシミュレータの検討結果で明かとなった。
【0048】
このことは、金属化率の低い原料を装入する操業では、燃料(小径コークス)と混合する装入法が、燃料(小径コークス)と混合しない操業に比べると、複合廃棄物の還元性改善に効果があり、その結果、溶融時のスラグ融液量を低減することができ、棚吊り回避にも寄与することを示している。
【0049】
つぎに、コークスベッド高さを維持するための制御方法について述べる。
コークスベッド高さの制御が難しいのは、これが炉の中心下部にあり、コークス比が適当でなければ、未還元のFeO分が炉下部で溶融還元し、コークスベッドを消費することによって、コークスベッドの異常消耗が引き起こされるためである。特に、炉の中心下部で、このようなコークスの異常消耗が生じると、鉄分の溶解に支障となる上、スラグの固化等により、操業不能に陥る可能性もあり、問題となる。
【0050】
そこで、上述したように、炉中心部には、主として金属化率の高い原料、例えば鉄屑を装入することにより、炉中心部で溶融還元の生じ難い操業とし、炉中心部のコークスベッドの異常消耗を抑制する。また、コークスのソルーションロス反応を極力抑制するために、炉中心部に装入する燃料を、炉周辺部に装入する燃料と区別し、大径コークスを使用する。これによって、炉中心部のコークスベッドの異常損耗を抑制でき、さらに、炉下部の燃焼効率ηCOを高めた操業が可能となる。
一方、炉周辺部には、主として金属化率の低い原料、例えばダスト塊成鉱を装入することにより、炉周辺部で溶融還元の生じ易い操業とする。
【0051】
上段羽口の設置位置は、コークス粒度、送風量等の操業諸元によって、適正位置が存在するが、基本的には、主羽口部でのηCOレベルがηCO>60%程度が目安となる。
【0052】
コークスベッド高さを制御または監視する簡易法として、下段羽口部での肉眼観察、炉内圧損値による判定などがある。下段羽口部での観察は、少なくとも原料の溶融部位が上段羽口の上部か下部のいずれかに存在することを判定できる。また、下段羽口と上段羽口の圧損差を検知することにより、コークスベッド上端位置の確認が可能である。操業例によると、コークスベッドの上端レベルが上段羽口より下にある場合、下段羽口と上段羽口の圧損差が大きく検知される。これは、溶融部位の存在が圧損値を大きくするためである。
【0053】
また、コークスベッド高さを、精度良く測定する方法としては、炉上部から装入した垂直ゾンデもしくは鉄線類の降下挙動を測定することによって、判定可能である。垂直ゾンデの場合、炉内温度が急に上昇し、1200℃以上となる部位に相当し、鉄線類を用いた場合、降下速度がストップした地点が、コークスベッドの上端部に相当する。
【0054】
本発明でいう炉中心部と炉周辺部の境界位置は、原料の金属化率やコークス粒度によって、多少は炉半径方向で移動する。
この炉中心部と炉周辺部の境界位置riは、各部に装入する原料と燃料の量が決まれば、下記(3)式によって求められる。
ri2=(Wm(c)/ρm(c)+Wc(c)/ρc(c))/{(Wm(c)/ρm(c)+
Wc(c)/ρc(c))+(Wm(p)/ρm(p)+Wc(p)/ρc(p))}・・・(3)
但し、ri:中心部と周辺部との無次元境界半径(−)
Wm(c) : 中心部に装入する原料重量(kg/チャージ)
Wc(c) : 中心部に装入する燃料重量(kg/チャージ)
Wm(p) : 周辺部に装入する原料重量(kg/チャージ)
Wc(p) : 周辺部に装入する燃料重量(kg/チャージ)
ρm(c) : 中心部に装入する原料の嵩密度(kg/m3
ρc(c) : 中心部に装入する燃料の嵩密度(kg/m3
ρm(p) : 周辺部の装入する原料の嵩密度(kg/m3
ρc(p) : 周辺部に装入する燃料の嵩密度(kg/m3
【0055】
なお、このriは、無次元半径で表されており、炉中心部と炉周辺部の装入物の降下速度を一定とした場合の境界位置を示している。このriで示される境界位置を調節するための装入方法については、種々考えられるが、ベル式の装入装置を使用する場合でも、アーマーを使用し、装入チャージ毎に中心装入、周辺装入を交互に繰り返して装入することにより、一部混合層が生成するものの、所定の境界設定は可能である。
【0056】
図5は、通常のコークスベッド内に廃プラスチックを吹き込んだ場合のコークスベッド内でのCO2 、CO及びO2 の変化を示す図である。
コークス中のCまたは廃プラスチック中のCの消費には下記の2形態が存在する。
C + O2 → CO2 ・・・(4)
C + CO2 → 2CO ・・・(5)
【0057】
図5において、CO2 濃度の曲線に示されるように、送風羽口からコークスベッド上方にいくにしたがって、(4)式の反応によりCO2 濃度が上昇し、O2は消費され減少していく。そして、O2 の消失した位置より上方では、(5)式の反応によりCO2 濃度が減少し、CO濃度が上昇しはじめる。
【0058】
(4)式の反応は、発熱反応でコークス中のCが有効に利用されるが、(5)式の反応は吸熱反応でCが有効に利用されないことになる。従って、コークスには極力(4)式の反応をさせる必要があるが、O2 のない状態で、高温のCO2 に接すると(5)式の反応によりコークスのソルーションロスが起こり、コークスが無駄に消費されることになる。
【0059】
【実施例】
以下、本発明のダスト還元処理炉の廃プラスチック吹き込み方法における実施例を説明するが、本発明は以下の実施例に限るものではない。
ダスト還元処理炉のコークス比低減効果および廃プラスチック処理効果を狙い、主羽口よりも上部に位置する羽口からレースウエイを形成しないで熱風送風を行うという送風条件下で、コークスベッド上部の充填層への廃プラスチック吹き込み実験(ホットモデル実験)を実施した。
また、コークスベッド上部の充填層の各部位で採取したダスト性状から廃プラスチックの燃焼性を調査し、コークス消費速度(降下挙動)から廃プラスチックの燃焼挙動・反応挙動を調査した。
【0060】
廃プラスチックとしては、ポリエチレン粒子(〜1.0mm、代表粒径680μm、嵩密度0.408t/m3 )を使用した。なお、ポリエチレン粒子の組成は、C:85.2%、H:14.3%、O:<0.1%であり、発熱量は10000calである。送風は熱風送風とし、その温度は 500℃とした。また、廃プラスチックの吹き込み量は、0.12kg/Nm3 とした。
【0061】
その結果、まず第一に、ポリエチレン吹込み時には、コークス単味よりもηCO(=CO2 /(CO+CO2 )が低いことが判った。これは、熱風送風条件下において、コークスに比べて燃焼性が良く、かつソルーションロス反応が速いことを示唆している。すなわち、送風酸素によるポリエチレンの優先消費が確認された。また、上段羽口位置を主羽口から20cm、30cm、40cm、50cmの各高さに設定し、ポリエチレン粒子の燃焼・熱分解挙動ならびにコークス消費速度を調査したところ、主羽口から30〜40cm部位に上段羽口を設置した時が最もコークス消費速度が遅くポリエチレンの優先消費が確認された。
【0062】
第二に、CH4 分析定量結果によると、図6に示すように、上段羽口から約40cm上部においてはガス中C2 4 の消失やCH4 の減少が生じていること、およびダストの白色化が進行していることから、この部位ではポリエチレンの燃焼および熱分解がほぼ完了していると判断される。
【0063】
第三に、主羽口から送風を行わない条件で上段羽口からポリエチレンを吹き込んだ場合、図7に示すように、上段羽口上10cm〜20cm上部でコークスの降下が停滞(少なくとも30分以上変化がない)を確認した。すなわち、上段羽口位置10cm〜20cm上部までの間では、コークスの燃焼反応は極微量であり、ポリエチレンが燃焼・反応していることが確認された。
【0064】
以上の実験結果から、熱風送風下において、主羽口よりも上部の羽口からの廃プラスチック吹込みは、廃プラスチックの処理に有効であり、かつ主羽口上30cm〜40cmに廃プラスチックを吹き込むと安定操業が可能なことが確認された。
【0065】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、多段の送風羽口を有するダスト還元処理炉における廃プラスチック吹き込み処理の具体的な操業条件を設定して、主羽口からの送風によりダスト還元処理炉の安定操業を維持しつつ、上段羽口からの廃プラスチック吹き込みにより、廃プラスチックを効率良く焼却処理することができるという優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のダスト還元処理炉の廃プラスチック処理方法に使用するダスト還元処理炉であり、(a)はその全体構成を示す概略図、(b)はその装入装置の炉中心部への装入状況を示す概略図、(c)はその装入装置の炉周辺部への装入状況を示す概略図である。
【図2】2段羽口のダスト還元処理炉におけるコークスベッドの上端レベル、および廃プラスチック吹き込み位置を示す概略図である。
【図3】炉半径方向における区分け装入状況を示す概略図である。
【図4】コークスベッド高さとηCOの推移のオフラインシミュレータによる実験結果を示す説明図である。
【図5】炉内のCO2濃度曲線を示す説明図である。
【図6】本発明の実施例において、コークスベッドへのポリエチレン吹き込み時のηCO変化を示す説明図である。
【図7】本発明の実施例において、ポリエチレン吹き込み時のコークス降下速度を示す説明図である。
【符号の説明】
1 ダスト還元処理炉
2 装入装置
3 バケット
4 ベル
5 可動アーマー
6 装入ガイド
7 炉体
8 排ガス管
9 羽口
9a 下段羽口
9b 上段羽口
11 炉中心部
12 炉周辺部
13 コークスベッド
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a waste plastic for a dust reduction treatment furnace in which waste plastic is blown from a blower tuyere when melting and reducing iron scrap and dust agglomerate in a dust reduction treatment furnace having a multistage blower tuyere. It relates to the processing method.
[0002]
[Prior art]
In general, waste is separated and collected into combustibles and noncombustibles, but incombustibles actually include combustible plastic products. Therefore, the waste plastic is collected as an incombustible material and then landfilled at the final disposal site. Disposable thinking is still established as the aftermath of the booming economy, but with the increase in the amount of waste in recent years, the disposal method of waste plastics has become a problem.
[0003]
In addition, waste home appliances such as used washing machines, refrigerators, and air conditioners are composite waste containing plastic, rubber, and the like in addition to metal. Conventionally, such composite waste has been disassembled and crushed into small pieces and landfilled at the final disposal site, despite containing useful metal materials such as iron, aluminum and copper.
[0004]
However, due to the shortage of final disposal sites and the enactment of new recycling laws, a recycling demonstration plant has been constructed, and attempts have been made to separate the composite waste and recover useful metal materials. In other words, composite waste is classified according to the type of product such as washing machines, refrigerators, etc., after extracting dangerous substances such as cooling media and lubricating oil, it is disassembled for each component and member, and the dismantled piece is made of metal or plastic Each raw material is sorted and processed according to the raw material. For example, the separated metal scrap is charged into a melting furnace together with coke and melted, and the waste plastic after separation is crushed and landfilled.
[0005]
Such a separation processing method is an effective means in that useful metal materials can be collected and the amount of crushed pieces to be landfilled can be reduced. However, waste plastic is still being landfilled.
Therefore, attempts have been made to insert waste plastic into a shaft furnace such as a blast furnace or cupola and incinerate it.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In such a shaft furnace, it is possible to safely process waste plastic without generating harmful substances, but usually the blast furnace and cupola tuyere are configured as a single stage, and the dust reduction treatment furnace The specific operating conditions of the waste plastic blowing process in a melting furnace having two or more multi-stage tuyere as described above have not been elucidated.
[0007]
In view of the above problems, the object of the present invention is to set specific operating conditions for waste plastic blowing treatment in a dust reduction treatment furnace having a multistage blower tuyere, while maintaining stable operation of the dust reduction treatment furnace, It is an object of the present invention to provide a waste plastic treatment method for a dust reduction treatment furnace that can efficiently incinerate waste plastic.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve the above object, the waste plastic treatment method for a dust reduction treatment furnace according to the present invention is a method of melting and charging iron dust, dust agglomerate, and coke into a dust reduction treatment furnace having a multistage blower tuyere. When performing the reduction process, set the upper level of the coke bed between the upper tuyeres and the lower tuyere, and perform the main ventilation with the lower tuyere as the main tuyere,The upper tuyere is set so that the tuyere diameter and the protruding position in the furnace do not form a raceway,From the upper tuyereUnder hot air blowing below 700 ° CTop of coke bedOver 800 ℃Packed bedregionWhile blowing without forming a raceway, the waste plastic is blown and processed.
[0010]
Moreover, when performing oxygen-enriched air blowing at room temperature from the main tuyere, the oxygen enrichment rate is preferably less than 30%.
[0011]
  In addition, waste plastic blowing positionThe lordIt is preferable to set 30 cm to 40 cm above the tuyere.
[0012]
And the amount of waste plastic blown is 0.2kg / Nm.ThreeIt is preferable to set the following.
[0013]
In addition, it is preferable that iron scrap is mixed with large-diameter coke and charged in the furnace center, and dust agglomerate is mixed with small-diameter coke and charged in the furnace periphery.
[0014]
According to the present invention, in a dust reduction treatment furnace having a multi-stage ventilation tuyere, the upper level of the coke bed is set between the upper tuyeres and the lower tuyere, and the main vent is used with the lower tuyere as the main tuyere. The process is performed by blowing granular waste plastic from the upper tuyere into the packed bed above the coke bed under hot air. At that time, the reason why the raceway is not formed is that when the raceway space is formed, the combustion of the coke and the solution reaction proceed, and the efficiency of the dust reduction treatment furnace decreases.
[0015]
Waste plastic is efficiently incinerated by blowing waste plastic from the upper tuyere into the packed bed above the coke bed. However, since the combustion product gas is large, the gas temperature is lowered, and in the process of metal dissolution such as iron scrap dissolution / dust reduction, it becomes a lack of heat. In order to make up for this lack of heat, hot air blowing at 700 ° C. or lower is performed.
[0016]
The reason why the temperature of the hot air blowing from the upper tuyere is set to 700 ° C. or less is that when the blowing temperature exceeds 700 ° C., the combustion reaction of the coke and the solution loss reaction are promoted, and the coke ratio is not necessarily reduced. .
[0017]
In addition, when oxygen-enriched ventilation at room temperature is performed from the main tuyere, the oxygen enrichment rate is set to less than 30%. If the oxygen enrichment rate is 30% or more, the ventilation from the main tuyere is close to pure oxygen blowing. This is because the gas combustion temperature is 3000 ° C. or higher, which promotes the wear of refractories near the furnace bottom and hinders long-term continuous operation.
[0018]
Furthermore, the waste plastic blowing position is set to an area of 800 ° C. or more above the coke bed, specifically, 30 cm to 40 cm above the main tuyere, so that the oxygen during blowing from the main tuyere is 30 to 40 cm above the main tuyere. In position, it burns completely by reaction with coke and is hot and high in CO2Therefore, if waste plastic is blown in along with air from this part, C in the waste plastic is preferentially burned and CO2This is because the coke consumption can be suppressed.
[0019]
And the amount of waste plastic blown is 0.2kg / Nm.ThreeThe upper limit for the amount of waste plastic blown is 0.2 kg / Nm.ThreeThis is because the waste plastic that exceeds the upper limit amount does not burn, so that it does not replace fuel with coke and is not used effectively.
[0020]
In addition, iron scrap and large diameter coke in the furnace center, and dust agglomerate and small diameter coke in the furnace periphery are charged separately in the center of the furnace. This is because the dust agglomerate is reduced in the periphery of the furnace, and a gas flow is formed in the center of the furnace for stable operation of the dust reduction furnace.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, although the embodiment in the waste plastic processing method of the dust reduction processing furnace of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, the present invention is not limited to the following embodiment.
[0022]
Fig.1 (a) is the schematic which shows the dust reduction processing furnace used for the waste plastic blowing method of the dust reduction processing furnace of this invention. As shown in the figure, a charging device 2 is provided at the top of the dust reduction treatment furnace 1. The charging device 2 includes a bucket 3, a bell 4, a movable armor 5, and a charging guide 6, and is configured as a device capable of charging the raw material and fuel in a radial direction.
[0023]
An exhaust gas pipe 8 for exhausting counterflow gas in the furnace is provided on the upper part of the furnace body 7 of the dust reduction treatment furnace 1. As the exhaust gas system connected to the exhaust gas pipe 8, for example, a waste melting furnace is used.
On the other hand, a tuyere 9 for blowing air to the lower part in the furnace is provided at the lower part of the furnace body 7. The tuyere 9 is provided in multiple stages in the side wall height direction of the furnace body 7, and is formed as a two-stage tuyere of a lower tuyere 9a and an upper tuyere 9b in FIG. Further, a plurality of these tuyere 9a, 9b are arranged at appropriate intervals in the circumferential direction of the furnace body 7.
[0024]
The blowing conditions are such that the lower tuyere 9a is the main tuyere, hot air blowing is performed from the main tuyere 9a or oxygen-enriched blowing at room temperature, and hot air blowing is performed from the upper tuyere 9b. When performing oxygen-enriched ventilation at normal temperature from the main tuyere 9a, the air is blown with the oxygen enrichment amount set to less than 5%. On the other hand, when hot air is blown from the upper tuyere 9b, it is blown at a temperature of 700 ° C. or lower. Further, the tuyere 9a, 9b is set so as not to form a raceway even when a powdered iron source or waste plastic is blown, and is configured to be able to change the tuyere diameter and the position of protrusion in the furnace.
[0025]
In the present embodiment, the multi-stage tuyere 9 provided in the height direction of the side wall of the furnace body 7 is formed as a two-stage tuyere including a lower tuyere 9a and an upper tuyere 9b. May be provided. For example, in the case of three stages, the tuyere located on the side of the coke bed is used as the main tuyere, and main air blows from this main tuyere to maintain combustion efficiency, and from the tuyere directly above the coke bed. Waste plastic blowing is performed.
[0026]
In addition, the raw material and fuel can be charged separately in the furnace center portion 11 and the furnace peripheral portion 12, and as described above, the charging that can be charged in the radial direction at the furnace top portion is possible. The apparatus 2 is included (FIGS. 1B and 1C).
[0027]
As shown in FIG. 2, the coke bed 13 in the lower part of the furnace is formed by adjusting the height so that the upper end level is located between the upper tuyere 9b and the lower tuyere (main tuyere) 9a. The Waste plastic is blown from the upper tuyere 9b into the packed bed above the coke bed under hot air.
[0028]
Thus, unlike the shaft furnace such as a blast furnace or a cupola, the dust reduction treatment furnace 1 has a multistage blower tuyere and performs a melting treatment of iron scrap and a reduction treatment of dust agglomerated ore. It is a melting furnace.
[0029]
Next, the waste plastic processing method of the present invention that is carried out using the dust reduction processing furnace 1 will be described.
The raw materials charged from the top of the furnace are mainly iron scraps and dust agglomerates, and the fuel is mainly coke, and the waste plastic is blown into the upper stage tuyere 9b for processing.
[0030]
The charging method includes a normal charging method in which the raw fuel is completely mixed or layered after charging the coke to form a coke bed, and a method in which the raw fuel is divided in the radial direction and charged. Is adopted.
[0031]
As shown in FIG. 3, the sorting and charging method mixes iron scrap and large-diameter coke and charges them in the center of the furnace, mixes with dust agglomerate and small-diameter coke, and mixes them in the periphery of the furnace. By charging, it aims to operate with high reaction efficiency. Iron scrap is charged in the center of the furnace and dust agglomerate is charged in the periphery of the furnace. The iron scrap is dissolved in the center of the furnace and the dust agglomerate is reduced in the periphery of the furnace. This is to promote gas flow in the center of the furnace and continue high ηCO conditions.
[0032]
The operation of the dust reduction furnace consists of the coke bed top level height, the division charging method according to the size of the raw fuel, and the main tuyere blowing conditions (blowing temperature, oxygen enrichment, tuyere diameter, protruding position, blowing Ratio), and the amount of waste plastic blown in. In the present invention, as described above, the height of the upper end level of the coke bed 13 is set between the upper tuyere 9b and the lower tuyere (main tuyere) 9a. This is because waste plastic is blown into the packed bed above the coke bed from the upper tuyere 9b, specifically, the region of 800 ° C. or more, so that the C in the waste plastic is preferentially burned and2This is because the coke consumption can be suppressed. The region above 800 ° C. above the coke bed is a temperature region where a solution loss reaction described later occurs, and corresponds to 30 to 40 cm above the main tuyere.
[0033]
Therefore, when the upper end level of the coke bed 13 is set between the upper tuyere 9b and the main tuyere 9a and the waste plastic is blown from the upper tuyere 9b into the region above 800 ° C above the coke bed, the incineration process is performed. Efficiency is good.
In the coke bed, the combustion reaction of coke and waste plastic and the solution loss reaction after combustion proceed. The reaction rate of both reactions is adjusted by the fuel particle size, gas flow rate, blowing temperature, and the like.
[0034]
That is, in the waste plastic processing method of the present invention, the upper level of the coke bed 13 is set between the upper tuyere 9b and the lower tuyere 9a in the dust reduction furnace 1 having a multistage blower tuyere. Main air is blown with the mouth 9a as the main tuyere, and granular waste plastic is blown from the upper tuyere 9b to the packed bed (region of 800 ° C or higher) above the coke bed without forming a raceway under hot air. It is out. The reason why the raceway is not formed in this way is that when the raceway space is formed, the combustion of the coke and the solution reaction proceed, and the efficiency of the dust reduction treatment furnace decreases.
[0035]
By blowing waste plastic directly from the upper tuyere 9b into the packed bed at the top of the coke bed, the waste plastic is incinerated efficiently, but because of the large amount of combustion product gas, the gas temperature decreases, and iron scrap dissolution / dust reduction In the process of dissolving the metal like this, it becomes a shortage of heat. In order to make up for this lack of heat, in the present invention, hot air is blown at 700 ° C. or lower.
[0036]
When the hot air is blown from the upper tuyere 9b, the blowing temperature is set to 700 ° C. or less. When the blowing temperature exceeds 700 ° C., the combustion reaction and the solution loss reaction of coke are promoted in addition to the waste plastic, and the coke ratio This is because it is not necessarily reduced. In this way, when the waste plastic is blown under hot air blowing at 700 ° C. or lower, waste plastic having low combustion heat or waste plastic having a large particle size of about several mm can be used.
[0037]
On the other hand, when performing oxygen-enriched ventilation at room temperature from the main tuyere 9a, the oxygen enrichment amount is less than 30%. If 30% or more, blowing from the main tuyere is close to pure oxygen blowing, This is because the theoretical gas combustion temperature is 3000 ° C. or more, which accelerates the wear of refractories near the furnace bottom and hinders long-term continuous operation.
[0038]
As described above, when waste plastic is blown under hot air blowing, waste plastic having a large particle size of about 5 to 10 mm can be used, but waste plastic blowing under normal temperature oxygen-enriched blowing. When performing, for example, a small waste plastic having a particle size of 5 mm or less is used.
[0039]
Furthermore, the amount of waste plastic blown is 0.2 kg / Nm.ThreeSet as follows. The upper limit of the blowing rate is 0.2kg / NmThreeThe waste plastic blowing rate is set to 0.2kg / NmThreeThis is because the waste plastic that exceeds the upper limit amount does not burn, so it cannot be used as a fuel substitute for coke and cannot be used effectively.
[0040]
Next, it will be explained that adjustment of the coke bed height in the lower part of the dust reduction treatment furnace and that changes in the air flow rate, tuyere diameter, tuyere protruding position, etc. are effective for ηCO control.
FIG. 4 shows the results of an experiment by an offline simulator in which the coke particle size and the amount of air blown (gas flow rate) were changed to investigate the transition of the coke bed height from the tuyere and the ηCO at that portion. According to FIG. 4, oxygen and enriched oxygen in the air blown from the tuyere combusts with coke in the reaction of the following formula (2) to produce CO.2 To generate O2 Complete combustion at the site where the disappearance occurs. This part has the highest gas temperature, and above this, the endothermic reaction (1) below proceeds, so that ηCO is lowered and the gas temperature is also lowered.
C + CO2 = 2CO (1)
C + O2 → CO2     ... (2)
[0041]
When the coke particle size is reduced, the combustion rate of equation (2) is increased, so that the maximum gas temperature (O2 = 0% and ηCO = 100%) is close to the tuyere. In addition, when the air flow rate is increased and the gas flow rate is increased, the in-furnace flow rate of oxygen blown from the tuyere increases and the contact time with C near the tuyere is shortened. The reaction extends to the top of the furnace. Therefore, when the flow rate is increased with the same coke particle size, the overall ηCO in the furnace becomes higher than when the flow rate is low. Protruding the main tuyere into the furnace or reducing the tuyere diameter and raising the tuyere wind speed is equivalent to shortening the contact time between the blown oxygen and C, and has the same effect as increasing the furnace flow velocity. There is.
As described above, changing the height of the coke bed in the lower part of the melting furnace, and further changing the blowing amount, tuyere diameter, and tuyere protruding position are effective means for controlling ηCO in the furnace.
[0042]
Next, the treatment method adopting the radial sorting and charging method is effective for operation stability and low fuel ratio operation, and can be directed to efficient operation regardless of the type and particle size of the raw material. An operation method for directing efficient operation according to the properties of the fuel will be described.
There is an appropriate charging method depending on the type of raw material for the radial sorting charging method. One is an example of increasing the ηCO in the furnace and aiming for efficient operation, which is a fractionation method based on the metallization rate (M.Fe / T.Fe) of the raw material, and one depending on the particle size of the raw material This is a separate method.
[0043]
First, it will be explained that the fractionation method based on the metallization rate (M.Fe / T.Fe) of the raw material contributes to the stabilization of the operation, and the efficient operation can be directed.
There are several types of raw materials. Fe / T. When separation is possible according to the size of Fe, it is preferable that raw materials with a high metallization rate, such as iron scrap, be charged in the furnace center, and raw materials with a low metallization rate, such as dust agglomerates, are loaded in the furnace periphery. Enter. The reason why the raw material with a low metallization rate is charged in the periphery of the furnace and the raw material with a high metallization rate is charged in the center of the furnace is to make it easy to control the height of the coke bed in the center of the furnace. This is to ensure the flow and to aim for low fuel ratio operation.
[0044]
When directing this operation, the upper tuyere has a structure in which the tuyere tip protrudes into the furnace rather than the furnace wall, and basically the tip position of the upper tuyere is the boundary between the furnace center and the furnace periphery. Ideally provided in Further, considering the gas flow as the central flow, the peripheral fuel preferably has a small diameter, and the central fuel preferably has a large diameter.
[0045]
The reason why the upper tuyere is set at the boundary between the central part and the peripheral part of the furnace is that the air blown from the upper tuyere is not used for the combustion of the fuel existing in the peripheral part. This is to make it work. Since the furnace center promotes the melting function, it is most efficient if the operation is directed to ηCO> 90% of the furnace center, and the fuel in the furnace center can be about carburized, which is the lowest fuel ratio. . Therefore, a rapid change in the coke bed height can be suppressed, and the coke having a maintained particle size becomes a coke bed, so that a low fuel ratio operation that ensures air permeability and liquid permeability becomes possible.
[0046]
In this operation, the appropriate air volume of the upper tuyere is determined by the coke bed height. When ηCO at the upper end level of the coke bed is 60% or more, it is possible to set ηCO> 90% by blowing air from the upper tuyere, and ideal operation is possible with respect to the furnace center.
[0047]
Next, it will be explained that when a raw material having a low metallization rate is charged into the periphery of the furnace, a charging method mixed with fuel is efficient.
If the operation with a high ηCO can be directed, an operation with a low fuel ratio can be realized. However, an experiment was conducted to reduce a raw material with a low metalization rate under the condition of ηCO> 30%. Does not proceed and causes smelting reduction which adversely affects the operation at high temperature. On the other hand, even if the raw material with a low metalization rate is mixed with coke and charged, compared with the case where it is not mixed with coke, the reduction rate improvement effect of at least 20% is clear from the examination results of the offline simulator. became.
[0048]
This means that in operations that charge raw materials with a low metalization rate, the charging method that mixes with fuel (small-diameter coke) improves the reduction of composite waste compared to the operation that does not mix with fuel (small-diameter coke). As a result, it is shown that the amount of slag melt at the time of melting can be reduced, and this contributes to avoiding shelf hanging.
[0049]
Next, a control method for maintaining the coke bed height will be described.
It is difficult to control the height of the coke bed. This is at the lower center of the furnace. If the coke ratio is not appropriate, the unreduced FeO content is melted and reduced at the lower part of the furnace, and the coke bed is consumed. This is because the abnormal consumption of this is caused. In particular, when such an abnormal consumption of coke occurs in the lower center of the furnace, it becomes a problem because it interferes with melting of iron and may become inoperable due to solidification of slag.
[0050]
Therefore, as described above, the furnace center is mainly charged with raw materials with a high metallization rate, for example, iron scrap, so that it is difficult to cause smelting reduction in the furnace center. Reduce abnormal consumption. Also, in order to suppress the coke solution loss reaction as much as possible, the fuel charged in the furnace center is distinguished from the fuel charged in the furnace periphery, and large-diameter coke is used. As a result, abnormal wear of the coke bed at the center of the furnace can be suppressed, and further, an operation with an increased combustion efficiency ηCO at the lower part of the furnace becomes possible.
On the other hand, a raw material having a low metallization rate, for example, a dust agglomerate, is mainly charged in the periphery of the furnace so that the operation easily causes smelting reduction in the periphery of the furnace.
[0051]
The installation position of the upper tuyere has an appropriate position depending on the operation specifications such as the coke granularity and the air flow rate, but basically, the ηCO level at the main tuyere is ηCO> 60% as a guide. .
[0052]
Simple methods for controlling or monitoring the coke bed height include visual observation at the lower tuyere and determination based on the pressure loss value in the furnace. The observation at the lower tuyere can determine that at least the melting part of the raw material exists in either the upper part or the lower part of the upper tuyere. In addition, the upper end position of the coke bed can be confirmed by detecting the pressure loss difference between the lower tuyere and the upper tuyere. According to the operation example, when the upper end level of the coke bed is below the upper tuyere, the pressure loss difference between the lower tuyere and the upper tuyere is detected greatly. This is because the presence of the melted portion increases the pressure loss value.
[0053]
Further, as a method for measuring the coke bed height with high accuracy, it can be determined by measuring the descending behavior of a vertical sonde or iron wires charged from the upper part of the furnace. In the case of a vertical sonde, the temperature in the furnace suddenly rises and corresponds to a portion where the temperature is 1200 ° C. or higher. When iron wires are used, the point at which the descent speed stops corresponds to the upper end of the coke bed.
[0054]
In the present invention, the boundary position between the furnace center and the furnace periphery moves somewhat in the furnace radial direction depending on the metallization rate of the raw material and the coke grain size.
The boundary position ri between the furnace central part and the furnace peripheral part can be obtained by the following equation (3) if the amount of raw material and fuel charged in each part is determined.
ri2= (Wm (c) / ρm (c) + Wc (c) / ρc (c)) / {(Wm (c) / ρm (c) +
Wc (c) / ρc (c)) + (Wm (p) / ρm (p) + Wc (p) / ρc (p))} (3)
Ri: dimensionless boundary radius (−) between the central portion and the peripheral portion
Wm (c): Weight of raw material charged in the center (kg / charge)
Wc (c): Fuel weight charged in the center (kg / charge)
Wm (p): Raw material weight (kg / charge) charged to the periphery
Wc (p): Weight of fuel to be charged in the surrounding area (kg / charge)
ρm (c): Bulk density of raw material charged in the center (kg / mThree)
ρc (c): Bulk density of fuel to be charged in the center (kg / mThree )
ρm (p): Bulk density of raw material to be charged in the peripheral part (kg / mThree )
ρc (p): Bulk density of fuel to be charged in the peripheral part (kg / mThree )
[0055]
In addition, this ri is represented by a dimensionless radius, and indicates the boundary position when the descending speed of the charge in the furnace center and the furnace periphery is constant. Various charging methods for adjusting the boundary position indicated by ri can be considered. Even when a bell-type charging device is used, an armor is used, and a central charging and a peripheral charging are performed for each charging charge. Although a mixed layer is generated by charging repeatedly and alternately, a predetermined boundary can be set.
[0056]
FIG. 5 shows CO in the coke bed when waste plastic is blown into a normal coke bed.2 , CO and O2 It is a figure which shows the change of.
There are two forms of C consumption in coke or C in waste plastic:
C + O2  → CO2     ... (4)
C + CO2  → 2CO (5)
[0057]
In FIG.2 As shown in the concentration curve, as it goes from the blower tuyere to the upper side of the coke bed, the reaction of the equation (4) results in CO 2.2  Concentration increases, O2Is consumed and decreased. And O2  Above the position where the disappearance of CO2 occurs, the reaction of the formula (5) causes CO 22  The concentration decreases and the CO concentration begins to increase.
[0058]
In the reaction of the formula (4), C in the coke is effectively used by an exothermic reaction, but in the reaction of the formula (5), C is not effectively used by an endothermic reaction. Therefore, it is necessary to make the coke react as much as (4) as much as possible.2 High temperature CO2 When contacted, coke solution loss occurs due to the reaction of equation (5), and coke is wasted.
[0059]
【Example】
Hereinafter, examples of the waste plastic blowing method of the dust reduction treatment furnace of the present invention will be described, but the present invention is not limited to the following examples.
Filling the upper part of the coke bed under a blowing condition where hot air is blown without forming a raceway from the tuyere located above the main tuyere, aiming to reduce the coke ratio and waste plastic treatment of the dust reduction furnace Waste plastic injection experiment (hot model experiment) was performed on the layer.
In addition, the combustibility of waste plastic was investigated from dust properties collected at each part of the packed bed above the coke bed, and the combustion behavior and reaction behavior of waste plastic were investigated from the coke consumption rate (descent behavior).
[0060]
Waste plastics include polyethylene particles (up to 1.0 mm, typical particle size of 680 μm, bulk density of 0.408 t / m.Three)It was used. The composition of the polyethylene particles is C: 85.2%, H: 14.3%, O: <0.1%, and the calorific value is 10,000 cal. The air was blown with hot air, and the temperature was 500 ° C. The amount of waste plastic blown is 0.12 kg / Nm.ThreeIt was.
[0061]
As a result, first of all, when polyethylene is blown, ηCO (= CO2 / (CO + CO2 ) Was found to be low. This suggests that under hot air blowing conditions, combustibility is better than coke and the solution loss reaction is faster. That is, preferential consumption of polyethylene by blast oxygen was confirmed. Moreover, when the upper tuyere position was set to 20 cm, 30 cm, 40 cm, and 50 cm from the main tuyere, and the combustion / pyrolysis behavior of the polyethylene particles and the coke consumption rate were investigated, 30-40 cm from the main tuyere. When the upper tuyere was installed at the site, the coke consumption rate was the slowest and the preferential consumption of polyethylene was confirmed.
[0062]
Second, CHFourAccording to the analytical quantitative results, as shown in FIG.2HFourDisappearance and CHFourIn this region, it is determined that the combustion and thermal decomposition of polyethylene are almost completed.
[0063]
Third, when polyethylene is blown from the upper tuyere under conditions where no air is blown from the main tuyere, as shown in FIG. 7, the descent of coke is stagnant at the upper part of 10 to 20 cm above the upper tuyere (changes at least 30 minutes or more) Was not confirmed). That is, in the upper tuyere position from 10 cm to 20 cm upper part, it was confirmed that the combustion reaction of coke was very small and polyethylene was burning and reacting.
[0064]
From the above experimental results, when hot air is blown, blowing of waste plastic from the tuyere above the main tuyere is effective for the treatment of waste plastic, and when waste plastic is blown into 30 to 40 cm above the main tuyere. It was confirmed that stable operation was possible.
[0065]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a specific operation condition of waste plastic blowing treatment in a dust reduction treatment furnace having a multistage blower tuyere is set, and the dust reduction treatment furnace is blown by blowing from the main tuyere. The waste plastic can be efficiently incinerated by blowing waste plastic from the upper tuyere while maintaining stable operation.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a dust reduction treatment furnace used in the waste plastic treatment method of a dust reduction treatment furnace of the present invention, wherein (a) is a schematic diagram showing the overall configuration, and (b) is a furnace center portion of the charging device. The schematic which shows the charging condition to a furnace, (c) is the schematic which shows the charging condition to the furnace peripheral part of the charging device.
FIG. 2 is a schematic view showing an upper end level of a coke bed and a waste plastic blowing position in a two-stage tuyere dust reduction treatment furnace.
FIG. 3 is a schematic view showing the state of sorting and charging in the furnace radial direction.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing an experimental result by an offline simulator of changes in coke bed height and ηCO.
Fig. 5 CO in the furnace2It is explanatory drawing which shows a density | concentration curve.
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a change in ηCO when polyethylene is blown into a coke bed in an example of the present invention.
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a coke descending speed when polyethylene is blown in an example of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Dust reduction furnace
2 Charger
3 buckets
4 bells
5 Movable armor
6 Charging guide
7 Furnace
8 Exhaust gas pipe
9 tuyere
9a Lower tuyere
9b Upper tuyere
11 Furnace center
12 Furnace area
13 Coke bed

Claims (5)

多段の送風羽口を有するダスト還元処理炉内へ鉄屑、ダスト塊成鉱およびコークスを装入して溶解・還元処理する際して、
コークスベッド上端レベルを上段羽口と下段羽口との間に設定して、下段羽口を主羽口として主な送風を行い、上段羽口は羽口径や炉内突き出し位置がレースウエイを形成しないように設定され、上段羽口から700℃以下の熱風送風下でコークスベッド上部の800℃以上の充填層領域へレースウエイを形成しない送風を行うとともに、粒状の廃プラスチックを吹き込んで処理することを特徴とするダスト還元処理炉の廃プラスチック処理方法。
When charging iron dust, dust agglomerates, and coke into a dust reduction furnace with multi-stage air tuyeres,
The upper level of the coke bed is set between the upper tuyere and the lower tuyere, and the main tuyere is used as the main tuyere, and the upper tuyere forms the raceway with the tuyere diameter and the protruding position in the furnace. The air is blown without forming a laceway from the upper tuyere to the packed bed area above 800 ° C under hot air blowing at 700 ° C or below from the upper tuyere, and treated by blowing granular waste plastic. A waste plastic treatment method for a dust reduction treatment furnace.
主羽口から常温の酸素富化送風を行う場合、その酸素富化率が30%未満であることを特徴とする請求項1に記載のダスト還元処理炉の廃プラスチック処理方法。If the main tuyere perform oxygen enrichment blowing cold, waste plastic processing method of dust reduction treatment furnace according to claim 1, characterized in that the oxygen-enriched rate is less than 30%. コークスベッド上部の800℃以上の充填層領域が、主羽口上30cm〜40cmであることを特徴とする請求項1または2に記載のダスト還元処理炉の廃プラスチック処理方法。The waste plastic treatment method for a dust reduction treatment furnace according to claim 1 or 2 , wherein a packed bed region of 800 ° C or more above the coke bed is 30 to 40 cm above the main tuyere. 廃プラスチックの吹き込み量を0.2kg/Nm以下に設定することを特徴とする請求項1からのいずれかに記載のダスト還元処理炉の廃プラスチック処理方法。The waste plastic treatment method for a dust reduction treatment furnace according to any one of claims 1 to 3 , wherein the amount of waste plastic blown is set to 0.2 kg / Nm 3 or less. 炉中心部に鉄屑を大径のコークスと混合して装入し、炉周辺部にダスト塊成鉱を小径のコークスと混合して装入することを特徴とする請求項1からのいずれかに記載のダスト還元処理炉の廃プラスチック処理方法。Was charged with scrap into the furnace center portion is mixed with large diameter coke, any of claims 1-4, characterized by charging the dust lump Naruko into the furnace peripheral portion is mixed with a small diameter of the coke A waste plastic treatment method for a dust reduction treatment furnace according to claim 1.
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