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JP7797086B2 - Electric furnace exhaust gas circulation system and electric furnace equipment - Google Patents
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JP7797086B2 - Electric furnace exhaust gas circulation system and electric furnace equipment - Google Patents

Electric furnace exhaust gas circulation system and electric furnace equipment

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JP7797086B2
JP7797086B2 JP2024077650A JP2024077650A JP7797086B2 JP 7797086 B2 JP7797086 B2 JP 7797086B2 JP 2024077650 A JP2024077650 A JP 2024077650A JP 2024077650 A JP2024077650 A JP 2024077650A JP 7797086 B2 JP7797086 B2 JP 7797086B2
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Description

本発明は、電気アークにより金属原料を溶解する電気炉から排出される排ガスの少なくとも一部を前記電気炉に戻して循環させる電気炉排ガス循環装置及びそれを備える電気炉設備に関する。 The present invention relates to an electric furnace exhaust gas circulation device that returns and circulates at least a portion of the exhaust gas discharged from an electric furnace, which melts metal raw materials using an electric arc, back into the electric furnace, and to electric furnace equipment equipped with the same.

電気アークによりスクラップ等の鉄系の金属原料を溶解する電気炉においては、電力原単位を極力少なくすることが求められ、加熱効率をあげるために酸素吹き込みが行われるが、酸素吹き込みにより酸化鉄が増えるため、生成した酸化鉄の還元を目的として加炭材の投入が行われる。これら加炭材は炉内で反応し、一酸化炭素や二酸化炭素となり排ガスとして電気炉外に排出される。 In electric furnaces, which melt scrap and other iron-based metal raw materials using an electric arc, it is necessary to minimize the electricity consumption as much as possible, and oxygen is blown in to increase heating efficiency. However, because oxygen blowing increases the amount of iron oxide produced, recarburizers are added to reduce the iron oxide that is produced. These recarburizers react inside the furnace, turning into carbon monoxide and carbon dioxide, which are emitted as exhaust gases outside the electric furnace.

一方、昨今、地球温暖化対策として排ガス中の二酸化炭素の回収が求められつつあるが、回収装置や回収された二酸化炭素の有用物への改質や処分等には莫大なコストと巨大なスペースが必要となる。 On the other hand, there has been growing demand in recent years to capture carbon dioxide from exhaust gases as a measure to combat global warming, but the capture equipment and the conversion and disposal of the captured carbon dioxide into useful substances require enormous costs and a huge amount of space.

この点、炭素系ガスであるCO/CO(一酸化炭素、又は二酸化炭素、又はこれらの混合ガス)を含む排ガスを有効利用する方法として、電気炉で発生する排ガスを電気炉に吹き込むことで、ガスコストの低減等を可能とする方法が特許第6413710号公報(特許文献1)に開示されている。 In this regard, Japanese Patent No. 6413710 (Patent Document 1) discloses a method for effectively utilizing exhaust gas containing carbonaceous gases CO/CO 2 (carbon monoxide, carbon dioxide, or a mixture thereof), in which exhaust gas generated in an electric furnace is blown into the electric furnace, thereby enabling reduction in gas costs, etc.

特許第6413710号公報Patent No. 6413710

電気炉では発生する排ガスの量や排ガス中の炭素含有量(一酸化炭素や二酸化炭素など)が一定ではなく、金属原料の溶解度合い、加炭材や酸素の吹き込みなどにより大きく変動する。
しかしながら、特許文献1に開示の技術では、このような変動には対応することができない。
The amount of exhaust gas generated in an electric furnace and the carbon content in the exhaust gas (carbon monoxide, carbon dioxide, etc.) are not constant, but vary greatly depending on the degree of solubility of the metal raw materials, the amount of recarburizer and oxygen blown in, etc.
However, the technique disclosed in Patent Document 1 cannot accommodate such fluctuations.

本発明はかかる課題を解決するためになされたものであり、電気炉の操業条件に応じて適当量のCO及び/又はCOを電気炉に吹き込むことのできる電気炉排ガス循環装置及び電気炉設備を提供することを目的としている。 The present invention has been made to solve the above problems, and aims to provide an electric furnace exhaust gas circulation device and electric furnace equipment that can inject an appropriate amount of CO and/or CO2 into an electric furnace depending on the operating conditions of the electric furnace.

(1)本発明に係る電気炉排ガス循環装置は、電気アークにより金属原料を溶解する電気炉から排出される排ガスの少なくとも一部を前記電気炉に戻して循環させるものであって、
前記排ガスを流す排ガスダクトに接続され、前記排ガス中のCO濃度及びCO濃度を調整するとともに流量の調整を行い、所定のCO濃度及びCO濃度を有する調整ガスを所定の流量で供給することができるよう構成された調整ガス供給装置と、
前記調整ガス供給装置及び前記電気炉に接続され、前記調整ガス供給装置から供給された前記調整ガスを前記電気炉に吹き込むよう構成された調整ガス吹込み装置と、を備えていることを特徴とするものである。
(1) The electric furnace exhaust gas circulation device according to the present invention returns at least a part of the exhaust gas discharged from an electric furnace that melts metal raw materials using an electric arc to the electric furnace and circulates the gas,
an adjusted gas supply device connected to an exhaust gas duct through which the exhaust gas flows, configured to adjust the CO concentration and CO2 concentration in the exhaust gas and adjust the flow rate so as to be able to supply adjusted gas having predetermined CO concentration and CO2 concentration at a predetermined flow rate;
and a conditioning gas blowing device connected to the conditioning gas supply device and the electric furnace and configured to blow the conditioning gas supplied from the conditioning gas supply device into the electric furnace.

(2)また、上記(1)に記載のものにおいて、前記調整ガス供給装置が、COをCOに酸化する酸化装置及びCOをCOに還元する還元装置のうちのいずれか一方である変換装置を備えていることを特徴とするものである。 (2) In addition, in the above (1), the adjusting gas supply device is characterized by including a conversion device which is either an oxidation device that oxidizes CO to CO2 or a reduction device that reduces CO2 to CO.

(3)また、上記(2)に記載のものにおいて、前記調整ガス供給装置が、第1の前記変換装置と、当該第1の変換装置を通して前記調整ガス吹込み装置に供給されるガスの流量を調整するための第1ダンパと、前記第1の変換装置に並列に接続された第2の前記変換装置と、当該第2の変換装置を通して前記調整ガス吹込み装置に供給されるガスの流量を調整するための第2ダンパと、
を備えていることを特徴とするものである。
(3) In the device described in (2) above, the adjusting gas supply device includes a first converter, a first damper for adjusting the flow rate of gas supplied to the adjusting gas blowing device through the first converter, a second converter connected in parallel to the first converter, and a second damper for adjusting the flow rate of gas supplied to the adjusting gas blowing device through the second converter;
The present invention is characterized by the following features.

(4)また、上記(3)に記載のものにおいて、
前記調整ガス供給装置が、
前記排ガス中のCO濃度及びCO濃度を測定するための濃度測定装置と、
前記濃度測定装置の測定結果に基づいて前記第1ダンパ及び前記第2ダンパを制御するよう構成された制御装置と、
を備えていることを特徴とするものである。
(4) In addition, in the above (3),
The adjusting gas supply device
A concentration measuring device for measuring the CO concentration and CO2 concentration in the exhaust gas;
a control device configured to control the first damper and the second damper based on a measurement result of the concentration measuring device;
The present invention is characterized by the following features.

(5)また、上記(1)乃至(4)のいずれかに記載のものにおいて、前記調整ガス供給装置が、前記排ガスに含まれるCO及びCOを前記排ガスから分離するCO/CO分離装置を備えていることを特徴とするものである。 (5) In addition, in the device described in any one of (1) to (4) above, the adjustment gas supply device is characterized by including a CO/ CO2 separation device that separates CO and CO2 contained in the exhaust gas from the exhaust gas.

(6)また、上記(1)乃至(5)のいずれかに記載のものにおいて、前記調整ガス吹込み装置が、
前記電気炉の炉体の底部及び側面下部のうちの少なくとも一方に接続され、前記電気炉内の溶融金属及びスラグのうちの少なくとも一方に前記調整ガスを吹き込むための下側吹込み部を含むことを特徴とするものである。
(6) In addition, in the device described in any one of (1) to (5) above, the adjusting gas blowing device is
The electric furnace is characterized by including a lower blowing section connected to at least one of the bottom and the lower side of the furnace body of the electric furnace, for blowing the adjustment gas into at least one of the molten metal and the slag in the electric furnace.

(7)また、上記(6)に記載のものにおいて、
前記調整ガス吹込み装置が、
前記電気炉の炉体の側面上部及び炉蓋のうちの少なくとも一方に接続され、前記電気炉内の空間に前記調整ガスを吹き込むための上側吹込み部をさらに含むことを特徴とするものである。
(7) In addition, in the above (6),
The adjusting gas blowing device is
The electric furnace further includes an upper blowing section connected to at least one of the upper side surface of the furnace body and the furnace cover, for blowing the adjusting gas into the space within the electric furnace.

(8)また、上記(7)に記載のものにおいて、前記電気炉に直結して設けられるとともに前記排ガスダクトが接続されており、前記電気炉から流入して前記排ガスダクトから排出される前記排ガスにより前記金属原料を予熱するための予熱室と、
前記予熱室に装入された前記金属原料を前記排ガスの熱とは別の手段で加熱するための加熱装置と、
をさらに備えていることを特徴とするものである。
(8) In the above-described (7), a preheating chamber is provided directly connected to the electric furnace and connected to the exhaust gas duct, for preheating the metal raw material with the exhaust gas flowing from the electric furnace and discharged from the exhaust gas duct;
a heating device for heating the metal raw material charged in the preheating chamber by a means other than the heat of the exhaust gas;
The present invention is characterized by further comprising:

(9)本発明に係る電気炉設備は、電気炉と、上記(1)乃至(8)のいずれかに記載の電気炉排ガス循環装置とを備えることを特徴とするものである。 (9) The electric furnace equipment according to the present invention is characterized by comprising an electric furnace and an electric furnace exhaust gas circulation device described in any one of (1) to (8) above.

本発明に係る電気炉排ガス循環装置によれば、排ガス量や排ガス中の炭素含有量が変動した場合であっても、電気炉の操業条件に応じて適当量のCO及び/又はCOを電気炉に吹き込むことができる。 According to the electric furnace exhaust gas circulation system of the present invention, even if the amount of exhaust gas or the carbon content in the exhaust gas fluctuates, an appropriate amount of CO and/or CO2 can be injected into the electric furnace according to the operating conditions of the electric furnace.

実施の形態1に係る電気炉排ガス循環装置の説明図である。1 is an explanatory diagram of an electric furnace exhaust gas circulation device according to a first embodiment. FIG. 実施の形態1に係る電気炉排ガス循環装置の変形例1の説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram of a first modified example of the electric furnace exhaust gas circulation system according to the first embodiment. 実施の形態1に係る電気炉排ガス循環装置の変形例2の説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram of a second modified example of the electric furnace exhaust gas circulation device according to the first embodiment. 実施の形態1に係る電気炉排ガス循環装置の変形例3の説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram of a third modified example of the electric furnace exhaust gas circulation device according to the first embodiment. 実施の形態2に係る電気炉排ガス循環装置の説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram of an electric furnace exhaust gas circulation device according to a second embodiment. 電気炉で発生するCO及びCOの濃度と時間との関係を示したグラフである。1 is a graph showing the relationship between the concentration of CO and CO2 generated in an electric furnace and time. 実施の形態3に係る電気炉排ガス循環装置の説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram of an electric furnace exhaust gas circulation device according to a third embodiment. 実施の形態3に係る電気炉排ガス循環装置の変形例の説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram of a modified example of the electric furnace exhaust gas circulation device according to the third embodiment. 実施の形態4に係る電気炉排ガス循環装置の説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram of an electric furnace exhaust gas circulation device according to a fourth embodiment.

[実施の形態1]
本実施の形態に係る電気炉排ガス循環装置1は、図1に示すように、電気アークにより金属原料を溶解する電気炉3から排出される排ガスの少なくとも一部を電気炉3に戻して循環させるものであって、排ガスを流す排ガスダクト5に接続され、排ガス中のCO濃度及びCO濃度を調整するとともに流量の調整を行い、所定のCO濃度及びCO濃度を有する調整ガスを所定の流量で供給することができるよう構成された調整ガス供給装置7と、調整ガス供給装置7及び電気炉3に接続され、調整ガス供給装置から供給された調整ガスを電気炉3に吹き込むよう構成された調整ガス吹込み装置9と、を備えている。
図1においては、一般的な電気炉の排ガスダクト5に設けられる、燃焼室11、冷却装置13、集塵装置15を図示している。
以下、各構成を詳細に説明する。
[First Embodiment]
As shown in FIG. 1 , the electric furnace exhaust gas circulation system 1 according to this embodiment returns and circulates at least a portion of the exhaust gas discharged from an electric furnace 3, which melts metal raw materials using an electric arc, to the electric furnace 3. The system includes an adjusted gas supply device 7 connected to an exhaust gas duct 5 through which the exhaust gas flows, and configured to adjust the CO concentration and CO2 concentration in the exhaust gas and adjust the flow rate so as to supply adjusted gas having predetermined CO concentrations and CO2 concentrations at a predetermined flow rate, and an adjusted gas injection device 9 connected to the adjusted gas supply device 7 and the electric furnace 3, and configured to inject the adjusted gas supplied from the adjusted gas supply device into the electric furnace 3.
FIG. 1 shows a combustion chamber 11, a cooling device 13, and a dust collector 15, which are provided in an exhaust gas duct 5 of a general electric furnace.
Each component will be described in detail below.

<電気炉>
本実施形態の電気炉3は、電極から発生するアークにより金属原料としてスクラップを溶解する炉である。金属原料は鉄系の金属原料であればスクラップに限られず、直接還元鉄等であってもよい。
<Electric furnace>
The electric furnace 3 of this embodiment is a furnace that melts scrap as a metal raw material by arcs generated from electrodes. The metal raw material is not limited to scrap as long as it is an iron-based metal raw material, and may be direct reduced iron or the like.

<排ガスダクト>
排ガスダクト5は、電気炉3から排出される排ガスを流すダクトであり、燃焼室11、冷却装置13及び集塵装置15を経由して調整ガス供給装置7に導くものである。
<Exhaust gas duct>
The exhaust gas duct 5 is a duct through which the exhaust gas discharged from the electric furnace 3 flows, and leads the exhaust gas to the regulated gas supply device 7 via the combustion chamber 11 , the cooling device 13 and the dust collector 15 .

<燃焼室>
燃焼室11は、排ガスの流れ方向における冷却装置13の上流側に配置され、排ガスに含まれるCOなどの未燃分や油分等の可燃物質を燃焼させて排ガスを高温にすることで有害物質の除去等を行うものである。
<Combustion chamber>
The combustion chamber 11 is located upstream of the cooling device 13 in the flow direction of the exhaust gas, and removes harmful substances by burning unburned matter such as CO and combustible substances such as oil contained in the exhaust gas to heat the exhaust gas to a high temperature.

<冷却装置>
冷却装置13は、冷却水によって排ガスを急冷する装置である。
<Cooling device>
The cooling device 13 is a device that rapidly cools the exhaust gas by using cooling water.

<集塵装置>
集塵装置15は、排ガスに含まれる固形成分(煤塵)を回収する装置であり、本実施形態の集塵装置15は、バグフィルターにより排ガスをろ過することで固形成分(煤塵)を回収する。
<Dust collection device>
The dust collector 15 is a device that collects solid components (soot and dust) contained in the exhaust gas. The dust collector 15 of this embodiment collects the solid components (soot and dust) by filtering the exhaust gas using a bag filter.

尚、本実施形態では、集塵装置としてバグフィルターを用いているが、電気集塵機を用いても良く、またバグフィルターと電気集塵機を組み合わせて用いてもよい。 In this embodiment, a bag filter is used as the dust collector, but an electrostatic precipitator may also be used, or a combination of a bag filter and an electrostatic precipitator may also be used.

<調整ガス供給装置>
調整ガス供給装置7は、排ガス中のCO濃度及びCO濃度を調整するとともに流量の調整を行い、所定のCO濃度及びCO濃度を有する調整ガスを所定の流量で供給することができるよう構成されており、CO/CO分離装置17、燃焼装置19、第1入側ダンパ21、第1貯留タンク23、第1出側ダンパ25、CO還元装置27、第2入側ダンパ29、第2貯留タンク31、第2出側ダンパ33を備えている。
<Adjusting gas supply device>
The adjusted gas supply device 7 is configured to adjust the CO concentration and CO2 concentration in the exhaust gas and also adjust the flow rate, so that adjusted gas having predetermined CO concentration and CO2 concentration can be supplied at a predetermined flow rate, and is equipped with a CO/ CO2 separator 17, a combustion device 19, a first inlet damper 21, a first storage tank 23, a first outlet damper 25, a CO2 reduction device 27, a second inlet damper 29, a second storage tank 31, and a second outlet damper 33.

≪CO/CO分離装置≫
CO/CO分離装置17は、排ガスに含まれるCO及びCOを排ガスから分離するものである。
CO/CO分離装置17としては、例えば化学吸収法(アミン等を用いて化学的にCO2を吸収させて分離する方法)、固体吸収法(COを固体吸収材に吸収させて分離する方法)、物理吸着法(固体吸着材にCOを吸着させる方法)、膜分離法(COが選択的に透過する膜を用いて分離する方法)を利用した装置が挙げられる。
≪CO/CO 2 separation device≫
The CO/CO 2 separator 17 separates CO and CO 2 contained in the exhaust gas from the exhaust gas.
Examples of the CO/ CO2 separation device 17 include devices that use a chemical absorption method (a method of chemically absorbing and separating CO2 using amines, etc.), a solid absorption method (a method of separating CO2 by absorbing it into a solid absorbent material), a physical adsorption method (a method of adsorbing CO2 into a solid absorbent material), and a membrane separation method (a method of separating using a membrane that selectively allows CO2 to permeate).

≪燃焼装置≫
燃焼装置19は、排ガス中のCOなどの未燃分を燃焼してCOに酸化するものであり、本発明の酸化装置として機能する。
燃焼装置19としては、例えば、燃焼室内に導入された排ガス中のCOを燃焼させるバーナーが挙げられる
<Combustion device>
The combustion device 19 burns unburned components such as CO in the exhaust gas and oxidizes them to CO2 , and functions as an oxidation device of the present invention.
The combustion device 19 may be, for example, a burner that burns CO contained in the exhaust gas introduced into the combustion chamber .

≪第1入側ダンパ≫
第1入側ダンパ21は、燃焼装置19に流入するガスの流量を調整するためのものである。
<First inlet damper>
The first inlet damper 21 is for adjusting the flow rate of gas flowing into the combustion device 19 .

≪第1貯留タンク≫
第1貯留タンク23は、燃焼装置19で生成されたCOを貯留するものである。
<First storage tank>
The first storage tank 23 stores the CO 2 generated by the combustion device 19 .

≪第1出側ダンパ≫
第1出側ダンパ25は、第1貯留タンク23の後流に設けられて、第1貯留タンク23から調整ガス吹込み装置9に供給されるCOの流量を調整するためのものである。本実施形態では、第1出側ダンパ25が本発明の第1ダンパとして機能する。
<First outlet damper>
The first outlet damper 25 is provided downstream of the first storage tank 23 and serves to adjust the flow rate of CO2 supplied from the first storage tank 23 to the adjustment gas injection device 9. In this embodiment, the first outlet damper 25 functions as the first damper of the present invention.

≪CO還元装置≫
CO還元装置27は、COとCOの混合ガス中のCOをCOに還元するものであり、調整ガス供給装置7内で燃焼装置19に並列に接続されている。
なお、COをCOに還元する方法としては、触媒による還元や電気分解、化学・生物反応などより適切な方法を選択すればよい。
また、本実施の形態では、CO還元装置27は並列に2つの装置が配設されているが、1つ又は3つ以上配設されていてもよい。
< CO2 reduction device>
The CO2 reduction device 27 reduces CO2 in the mixed gas of CO and CO2 to CO, and is connected in parallel to the combustion device 19 in the adjustment gas supply device 7.
As a method for reducing CO2 to CO, a more appropriate method may be selected from catalytic reduction, electrolysis, chemical or biological reactions, and the like.
Furthermore, in this embodiment, two CO 2 reduction devices 27 are arranged in parallel, but one or three or more may be arranged.

本実施形態においては、燃焼装置19とCO還元装置27が、それぞれ、本発明の変換装置として機能する。 In this embodiment, the combustion device 19 and the CO 2 reduction device 27 each function as a conversion device of the present invention.

≪第2入側ダンパ≫
第2入側ダンパ29は、CO還元装置27に流入するガスの流量を調整するためのものである。
<Second inlet damper>
The second inlet damper 29 is for adjusting the flow rate of gas flowing into the CO2 reduction device 27 .

≪第2貯留タンク≫
第2貯留タンク31は、CO還元装置27で生成されたCOを貯留するものである。
<Second storage tank>
The second storage tank 31 stores the CO generated by the CO2 reduction device 27 .

≪第2出側ダンパ≫
第2出側ダンパ33は、第2貯留タンク31の後流に設けられて、第2貯留タンク31から調整ガス吹込み装置9に供給されるCOの流量を調整するためのものである。本実施形態では、第2出側ダンパ33が本発明の第2ダンパとして機能する。
<Second outlet damper>
The second outlet damper 33 is provided downstream of the second storage tank 31 and serves to adjust the flow rate of CO supplied from the second storage tank 31 to the adjustment gas injection device 9. In this embodiment, the second outlet damper 33 functions as the second damper of the present invention.

第1出側ダンパ25、第2出側ダンパ33を通して供給されるCO、COの流量とそれらの間の比を調整することにより、所定のCO濃度及びCO濃度を有する調整ガスを所定の流量で供給することができる。 By adjusting the flow rates of CO2 and CO supplied through the first outlet damper 25 and the second outlet damper 33 and the ratio between them, it is possible to supply regulated gas having predetermined CO concentrations and CO2 concentrations at predetermined flow rates.

<調整ガス吹込み装置>
調整ガス吹込み装置9は、調整ガス供給装置7及び電気炉3に接続され、調整ガス供給装置7から供給された調整ガスを電気炉3の炉体内に吹き込むよう構成されたものであり、炉体の底部に配設された底部ノズル34と、炉体の側面下部に設けられた側部ノズル35を備えている。本実施形態においては、底部ノズル34及び側部ノズル35が本発明の下側吹込み部として機能する。
なお、底部ノズル34と、側部ノズル35はいずれか一方だけが設けられていてもよい。
<Adjusting gas injection device>
The conditioning gas blowing device 9 is connected to the conditioning gas supply device 7 and the electric furnace 3, and is configured to blow the conditioning gas supplied from the conditioning gas supply device 7 into the furnace body of the electric furnace 3. The conditioning gas blowing device 9 includes a bottom nozzle 34 disposed at the bottom of the furnace body and a side nozzle 35 provided at the lower part of the side of the furnace body. In this embodiment, the bottom nozzle 34 and the side nozzle 35 function as the lower blowing section of the present invention.
It is to be noted that only one of the bottom nozzle 34 and the side nozzle 35 may be provided.

以上のように構成された電気炉排ガス循環装置1の作用を説明する。
電気炉3を操業すると排ガスダクト5を介して排ガスが排出され、排ガスは、燃焼室11において、可燃物質であるCOや油分等の未燃分が燃焼される。その後、冷却装置13で冷却され、集塵装置15で固形成分が回収されてCO/CO分離装置17に供給される。
The operation of the electric furnace exhaust gas circulation system 1 configured as above will be described below.
When the electric furnace 3 is operated, exhaust gas is discharged through the exhaust gas duct 5, and the combustible substances CO and unburned components such as oil are burned in the combustion chamber 11. The exhaust gas is then cooled in the cooling device 13, and the solid components are collected in the dust collector 15 and supplied to the CO/ CO2 separator 17.

CO/CO分離装置17では、排ガスに含まれるCO及びCOが分離されて、ブロワ36によって吸引されて燃焼装置19及びCO還元装置27側に供給される。
なお、分離されたCO/CO以外のガスについては、大気放出時に該当する成分が環境基準以下となるように処理した後に煙突等より大気放出すればよい。
In the CO/CO 2 separator 17 , CO and CO 2 contained in the exhaust gas are separated, sucked by a blower 36 , and supplied to the combustion device 19 and the CO 2 reduction device 27 side.
Gases other than the separated CO/ CO2 may be released into the atmosphere from a chimney or the like after being treated so that the corresponding components are below environmental standards when released into the atmosphere.

CO及びCOの混合ガスは、第1入側ダンパ21及び第2入側ダンパ29の開度に応じて、燃焼装置19及びCO還元装置27に供給される。
第1入側ダンパ21及び第2入側ダンパ29の開度調整は、電気炉3内へ吹き込む調整ガスの濃度との関係で設定すればよい。
調整ガスの濃度は、スクラップ原料や添加剤、炉内雰囲気、目標とする溶銑・溶鋼成分等を鑑みて決定されるが、例えば調整ガスがCO:COの比率が2:1の場合には、燃焼装置19に供給される混合ガスの量がCO還元装置27に供給される量の2倍になるように第1入側ダンパ21及び第2入側ダンパ29を調整する
The mixed gas of CO and CO 2 is supplied to the combustion device 19 and the CO 2 reduction device 27 according to the opening degrees of the first inlet damper 21 and the second inlet damper 29 .
The opening degrees of the first inlet damper 21 and the second inlet damper 29 may be adjusted in relation to the concentration of the adjusting gas blown into the electric furnace 3 .
The concentration of the adjustment gas is determined taking into consideration the scrap raw materials, additives, the atmosphere in the furnace, the target molten iron and molten steel components, etc., but for example, if the adjustment gas has a CO2 :CO ratio of 2:1, the first inlet damper 21 and the second inlet damper 29 are adjusted so that the amount of mixed gas supplied to the combustion device 19 is twice the amount supplied to the CO2 reduction device 27 .

もっとも、調整ガスの成分調整は、第1出側ダンパ25及び第2出側ダンパ33の開度で調整されるので、第1入側ダンパ21及び第2入側ダンパ29の開度調整は厳密に行う必要はなく、予測される調整ガス濃度との関係で、大まかな範囲で設定すればよい。 However, since the composition of the adjusted gas is adjusted by adjusting the opening of the first outlet damper 25 and the second outlet damper 33, the opening of the first inlet damper 21 and the second inlet damper 29 does not need to be adjusted precisely; it can be set within a rough range in relation to the predicted adjusted gas concentration.

燃焼装置19で生成されたCOは第1貯留タンク23に貯留され、CO還元装置27で生成されたCOは第2貯留タンク31に貯留される。
そして、スクラップ原料や添加剤、炉内雰囲気、目標とする溶銑・溶鋼成分等に基づいて決定された調整ガスの濃度になるように、第1出側ダンパ25及び第2出側ダンパ33の開度が調整され、所定のCO濃度及びCO2濃度を有する調整ガスが、所定の流量で底部ノズル34及び側部ノズル35から炉内に吹き込まれる。
The CO 2 produced in the combustion device 19 is stored in the first storage tank 23 , and the CO produced in the CO 2 reduction device 27 is stored in the second storage tank 31 .
The openings of the first outlet damper 25 and the second outlet damper 33 are adjusted so that the concentration of the adjusted gas is determined based on the scrap raw materials, additives, the atmosphere in the furnace, the target molten iron and molten steel components, etc., and the adjusted gas having the predetermined CO concentration and CO2 concentration is injected into the furnace from the bottom nozzle 34 and the side nozzle 35 at a predetermined flow rate.

調整ガスを電気炉3内の溶融金属に吹き込むことにより、溶鋼攪拌、泡滓(スラグ)による溶鋼の保熱が実施される。また、COを電気炉3内の溶融金属に吹き込むことにより、溶融金属の還元、鋼中からの窒素の除去、CO酸化熱発生によるスクラップ加熱効果が期待できる。さらに、COを電気炉3内の溶融金属に吹き込むことにより、鋼中からの炭素の除去を期待できる。
本実施の形態では、CO及びCOの濃度と流量を調整した調整ガスを電気炉に吹き込むため、スクラップ原料や添加剤、炉内雰囲気、目標とする溶銑・溶鋼成分等に応じて適当量のCO及び/又はCOを電気炉に吹き込むことができる。
Injecting the adjusted gas into the molten metal in the electric furnace 3 stirs the molten steel and keeps the molten steel warm by foaming the slag. Injecting CO into the molten metal in the electric furnace 3 is expected to reduce the molten metal, remove nitrogen from the steel, and heat the scrap by generating CO oxidation heat. Injecting CO2 into the molten metal in the electric furnace 3 is also expected to remove carbon from the steel.
In this embodiment, an adjusted gas in which the concentrations and flow rates of CO2 and CO are adjusted is injected into the electric furnace, so that an appropriate amount of CO and/or CO2 can be injected into the electric furnace depending on the scrap raw material, additives, furnace atmosphere, target molten iron and molten steel components, etc.

なお、上記の説明では、調整ガスの流量や濃度の調整方法として第1貯留タンク23、第1出側ダンパ25、第2貯留タンク31及び第2出側ダンパ33を用いた例を示したが、必要超過分のガスを外部排出する等、他の方法を用いてもよい。
また、第1貯留タンク23及び第2貯留タンク31を燃焼装置19やCO還元装置27の上流側に設置してもよい。
加えて、調整ガスに含まれるCO及びCOの量が必要量に満たない場合は、外部から導入したCO/COを利用してもよい。
In the above explanation, an example was shown in which the first storage tank 23, the first outlet damper 25, the second storage tank 31, and the second outlet damper 33 were used as a method for adjusting the flow rate and concentration of the adjustment gas, but other methods may also be used, such as discharging the excess gas to the outside.
Furthermore, the first storage tank 23 and the second storage tank 31 may be installed upstream of the combustion device 19 and the CO 2 reduction device 27 .
In addition, if the amount of CO2 and CO contained in the adjusted gas is less than the required amount, CO/ CO2 introduced from outside may be used.

図1に示したものは、調整ガスを炉底、炉側面から溶鋼中に吹き込むものであるが、炉上面から吹き込むようにしてもよく、吹込み位置は、用途(吹き込み効果)、他機器との干渉防止等の観点から適切な位置に配置すればよい。加えて、底部、側部ともに複数のノズルより吹き込んでもよい。
また、図1に示したものは、調整ガスを溶鋼中に吹き込む例であるが、溶鋼上に形成されるスラグ層に吹き込み、スラグによる泡滓形成を促進するようにしてもよい。
In the example shown in Figure 1, the adjusting gas is injected into the molten steel from the bottom and side of the furnace, but it may also be injected from the top of the furnace, and the injection position may be set at an appropriate position from the viewpoint of the intended use (injection effect), prevention of interference with other equipment, etc. In addition, it may be injected from multiple nozzles at both the bottom and side.
Moreover, although the example shown in FIG. 1 is one in which the adjusting gas is injected into the molten steel, it may also be injected into the slag layer formed on the molten steel to promote the formation of foamy slag by the slag.

また、図1に示したものは、CO/CO分離装置17を集塵装置15の後流に配設した例であるが、CO/CO分離装置17は燃焼室11の後、あるいは冷却装置13の後でもよく、CO/CO分離装置17やCO/CO分離装置17以降の機器の耐熱性能や阻害となる因子の種別に鑑みてその設置位置を選択すればよい。 In addition, although the example shown in Figure 1 is one in which the CO/ CO2 separator 17 is disposed downstream of the dust collector 15, the CO/ CO2 separator 17 may be disposed after the combustion chamber 11 or after the cooling device 13, and the installation position may be selected in consideration of the heat resistance performance of the CO/ CO2 separator 17 and the equipment subsequent to the CO/ CO2 separator 17 and the types of factors that may obstruct operation.

また、COをCOに酸化する方法として、図中では燃焼装置19を例に挙げたが、他の酸化手法を用いてもよい。 Furthermore, although the combustion device 19 is shown as an example of a method for oxidizing CO to CO2 in the figure, other oxidation methods may also be used.

調整ガスとしてCO:100%で炉内に吹き込む場合は、図2に示す変形例1のように、CO還元装置27を省略してもよく、逆にCO:100%で炉内に吹き込む場合は、図3に示す変形例2のように、燃焼装置19を省略してもよい。
さらに、調整ガスとしてCO:100%で炉内に吹き込む場合であって、燃焼室11でCOや未燃分を完全燃焼する場合は、図4に示す変形例3のように、燃焼装置19及びCO還元装置27を省略してもよい。この場合、燃焼室11が本発明の調整ガス供給装置7の変換装置(酸化装置)として機能する。
本実施形態の電気炉排ガス循環装置1によれば、溶鋼攪拌、泡滓(スラグ)による溶鋼の保熱等をより適切に行うことが可能となる。また、適切な量のCOを電気炉内の溶融金属に吹き込むことにより、溶融金属の還元、鋼中からの窒素の除去、CO酸化熱発生によるスクラップ加熱効果を適切に奏することができる。さらに、適切な量のCOを電気炉内の溶融金属に吹き込むことにより、鋼中からの炭素の除去を適切に行うことができる。
When 100% CO2 is injected into the furnace as the adjustment gas, the CO2 reduction device 27 may be omitted, as in Variation 1 shown in Figure 2. Conversely, when 100% CO2 is injected into the furnace, the combustion device 19 may be omitted, as in Variation 2 shown in Figure 3.
Furthermore, when 100% CO2 is injected into the furnace as the adjusting gas and CO and unburned fuel are completely burned in the combustion chamber 11, the combustion device 19 and the CO2 reduction device 27 may be omitted, as in Modification 3 shown in Figure 4. In this case, the combustion chamber 11 functions as a conversion device (oxidation device) of the adjusting gas supply device 7 of the present invention.
The electric furnace exhaust gas circulation system 1 of this embodiment allows for more appropriate stirring of molten steel, heat retention of molten steel by foamed slag, etc. Furthermore, by injecting an appropriate amount of CO into the molten metal in the electric furnace, it is possible to appropriately reduce the molten metal, remove nitrogen from the steel, and heat the scrap by generating CO oxidation heat. Furthermore, by injecting an appropriate amount of CO2 into the molten metal in the electric furnace, it is possible to appropriately remove carbon from the steel.

[実施の形態2]
本実施の形態の電気炉排ガス循環装置37は、図5に示すように、排ガス中のCO濃度及びCO濃度を測定するための濃度測定装置38と、濃度測定装置38の測定結果に基づいて第1入側ダンパ、第1出側ダンパ、第2入側ダンパ及び第2出側ダンパを制御するよう構成された制御装置39と、を備えている以外は図1を参照して説明した実施の形態1の構成と同様である。
なお、図5においては、燃焼室11、冷却装置13及び集塵装置15の図示を省略している。以下、本実施形態の電気炉排ガス循環装置37について、実施の形態1と相違する点を主に説明する。
[Embodiment 2]
As shown in FIG. 5 , the electric furnace exhaust gas circulation system 37 of this embodiment has the same configuration as that of the first embodiment described with reference to FIG. 1 , except that it includes a concentration measuring device 38 for measuring the CO concentration and CO2 concentration in the exhaust gas, and a control device 39 configured to control the first inlet damper, the first outlet damper, the second inlet damper, and the second outlet damper based on the measurement results of the concentration measuring device 38.
5, the combustion chamber 11, the cooling device 13, and the dust collecting device 15 are not shown. The electric furnace exhaust gas circulation device 37 of this embodiment will be described below, focusing mainly on the differences from the first embodiment.

<濃度測定装置>
濃度測定装置38は、排ガス中のCO濃度及びCO濃度を測定するためのものである。
排ガス中のCO濃度及びCO濃度をリアルタイムで測定するための濃度測定装置38としては、例えば、特許第6496341号公報に開示されているガス成分測定装置が好適に使用できる。このガス成分測定装置は、排ガスの一部をサイクロン装置に導入し、サイクロン装置内で固気二相流の固体粒子を壁面近傍に遠心分離し、サイクロン装置の中央部分の固体粒子濃度が薄まった領域でレーザガス分析装置によるガス分析を行う装置であり、ガス成分の高精度の測定をリアルタイムで行うことができる。
なお、排ガス流量や排ガス温度、排ガス圧力の変動が大きい、及び/または既知より予測できない場合は、CO/CO濃度以外に、排ガス流量や排ガス温度、排ガス圧力も測定し、演算に用いてもよい。
なお、濃度測定装置38の前段に、飛散した金属や粉塵を捕集するための捕集器を設置した方が、CO/CO濃度の測定誤差やダクトや配管内の詰まり/堆積を防止することができるので好ましい。
<Concentration measuring device>
The concentration measuring device 38 is for measuring the CO concentration and CO2 concentration in the exhaust gas.
A suitable example of a concentration measuring device 38 for measuring the CO and CO2 concentrations in the exhaust gas in real time is the gas component measuring device disclosed in Japanese Patent No. 6496341. This gas component measuring device introduces a portion of the exhaust gas into a cyclone device, centrifugally separates solid particles in the gas-solid two-phase flow in the cyclone device near the wall, and performs gas analysis using a laser gas analyzer in the central region of the cyclone device where the solid particle concentration is low, thereby enabling high-precision measurement of gas components in real time.
In addition, if the fluctuations in the exhaust gas flow rate, exhaust gas temperature, and exhaust gas pressure are large and/or cannot be predicted from known values, the exhaust gas flow rate, exhaust gas temperature, and exhaust gas pressure may also be measured in addition to the CO/ CO2 concentration and used in the calculation.
It is preferable to install a collector in front of the concentration measuring device 38 to capture scattered metal and dust, as this can prevent measurement errors in the CO/ CO2 concentration and prevent clogging/accumulation in ducts and pipes.

<制御装置>
制御装置39は、濃度測定装置38の測定結果に基づいて第1入側ダンパ21、第2入側ダンパ29、第1出側ダンパ25、及び第2出側ダンパ33を制御するものである。
<Control device>
The control device 39 controls the first inlet damper 21 , the second inlet damper 29 , the first outlet damper 25 , and the second outlet damper 33 based on the measurement results of the concentration measuring device 38 .

上記のように構成された本実施の形態においては、濃度測定装置38によって排ガス中のCO濃度及びCO濃度が測定され、制御装置39は、この測定結果に基づいて第1入側ダンパ21、第2入側ダンパ29、第1出側ダンパ25、及び第2出側ダンパ33を制御する。 In the present embodiment configured as described above, the concentration measuring device 38 measures the CO concentration and CO2 concentration in the exhaust gas, and the control device 39 controls the first inlet damper 21, the second inlet damper 29, the first outlet damper 25, and the second outlet damper 33 based on the measurement results.

電気炉3では酸素や加炭材の吹き込み、炉内のスクラップの溶解状況などにより、例えば図6に示すように、CO/CO濃度が大きく変動する。
そこで、濃度変動に追随すべく、炉内排ガス中のCO/CO濃度を測定し、測定結果に基づいて燃焼装置19、CO還元装置27での処理量を調整することにより、炉内へ吹き込む調整ガスに含まれるCO、COの量を任意に設定することが可能となる。
本実施の形態によれば、排ガス中のCO/CO濃度が大きく変動した場合であっても、その変動に応じて調整ガスを調整して炉内に吹き込むことができる。
In the electric furnace 3, the CO/ CO2 concentration fluctuates greatly as shown in FIG. 6, for example, depending on the injection of oxygen and recarburizer, the melting state of the scrap in the furnace, and the like.
Therefore, in order to follow the concentration fluctuations, the CO/ CO2 concentration in the exhaust gas in the furnace is measured, and the processing amount in the combustion device 19 and the CO2 reduction device 27 is adjusted based on the measurement results, thereby making it possible to arbitrarily set the amount of CO and CO2 contained in the adjustment gas blown into the furnace.
According to this embodiment, even if the CO/CO 2 concentration in the exhaust gas fluctuates significantly, the adjusting gas can be adjusted in accordance with the fluctuation and injected into the furnace.

[実施の形態3]
本実施の形態の電気炉排ガス循環装置40について、図5を参照して説明した実施の形態2の構成と相違する点について主に説明する。本実施の形態の電気炉排ガス循環装置40は、図7に示すように、電気炉3内の空間に調整ガスを吹き込むための上側吹込み部42を備えている。また、CO/CO分離装置17は設けられておらず、排ガスダクト5を通して調整ガス供給装置7に導かれたガスは、全量が電気炉に戻され、閉じた系の中で排ガスを循環させることができるよう構成されている。
[Third embodiment]
The electric furnace exhaust gas circulation system 40 of this embodiment will be described mainly with respect to the differences from the configuration of embodiment 2 described with reference to Fig. 5. As shown in Fig. 7, the electric furnace exhaust gas circulation system 40 of this embodiment is provided with an upper blowing section 42 for blowing an adjusted gas into the space within the electric furnace 3. Furthermore, the CO/ CO2 separator 17 is not provided, and the entire amount of gas introduced to the adjusted gas supply device 7 through the exhaust gas duct 5 is returned to the electric furnace, allowing the exhaust gas to be circulated within a closed system.

炉内からの排ガス系統にCO/CO分離装置17が設置されていない場合、置換に伴い発生する排ガスには空気が混在する。そこで、これを外部に排出するための炉内ガス排出ダクト43が排ガスダクト5から分岐して設けられ、炉内ガス排出ダクト43には排気用第1ダンパ45が設けられ、排ガスダクト5における分岐部の近傍の下流側には排気用第2ダンパ47が設けられている。 If the CO/ CO2 separator 17 is not installed in the exhaust gas system from inside the furnace, the exhaust gas generated during the replacement will contain air. Therefore, an in-furnace gas exhaust duct 43 for discharging air to the outside is provided branching off from the exhaust gas duct 5, and a first exhaust damper 45 is provided in the in-furnace gas exhaust duct 43, and a second exhaust damper 47 is provided downstream near the branching point in the exhaust gas duct 5.

上記のように構成された本実施の形態の動作を説明する。
操業が進むにつれて循環する調整ガス内に溶鋼の脱窒により発生する窒素やシール等から流入する空気が混在する。
そこで、調整ガス以外のガス濃度が一定濃度以上に上昇し、製品に影響を与える可能性が生じた場合、排気用第2ダンパ47を閉、排気用第1ダンパ45を開として調整ガス以外のガスが混在したガスを外部に排出するようにする。
なお、外部への排出に際しては、ガス成分が環境基準以下となるように処理して大気放出する。
また、外部排出されるガスはCO/CO濃度が高いため、CO分離や回収に適しているので、分離・回収を行うようにすれば、低コストで処理可能できるメリットがある。
The operation of this embodiment configured as above will now be described.
As operation progresses, nitrogen generated by denitrification of molten steel and air flowing in from seals, etc., are mixed into the circulating adjusted gas.
Therefore, if the concentration of gases other than the adjusted gas rises above a certain concentration and there is a possibility that it may affect the product, the second exhaust damper 47 is closed and the first exhaust damper 45 is opened to discharge the gas mixed with gases other than the adjusted gas to the outside.
When discharging to the outside, the gas components are treated to be below environmental standards before being released into the atmosphere.
Furthermore, since the gas discharged to the outside has a high CO/ CO2 concentration, it is suitable for CO2 separation and capture, and if separation and capture are performed, there is the advantage that it can be processed at low cost.

操業により、溶鋼中の窒素量が少なると、炉内に吹き込むCO量も低減することができ、CO還元装置27の稼働を抑制し、ランニングコストを低減することができる。 When the amount of nitrogen in the molten steel is reduced during operation, the amount of CO blown into the furnace can also be reduced, which suppresses the operation of the CO2 reduction device 27 and reduces running costs.

本実施の形態によれば、上側吹込み部42から調整ガスを吹き込み、炉内に空気が入るのを防止することで、排ガスの外部排出をなくしてほぼ全量を循環させることができるので、CO/CO分離装置17が不要となり更なるコストダウンが図れる。
なお、炉内圧力調整にも調整ガスを使用することにより、溶鋼と空気との接触を抑制することができ、溶鋼への窒素の溶け込みを防止することができる。
According to this embodiment, by blowing in an adjustment gas from the upper blowing section 42 and preventing air from entering the furnace, it is possible to eliminate the external discharge of exhaust gas and circulate almost the entire amount, thereby eliminating the need for a CO/ CO2 separator 17 and achieving further cost reductions.
By using the adjusting gas to adjust the pressure inside the furnace, it is possible to suppress contact between the molten steel and the air, and to prevent nitrogen from dissolving into the molten steel.

上記の説明では、電気炉3内を調整ガスで置換することとしているが、スクラップの投入口がある場合には、投入口も同様に調整ガスで置換するのが好ましい。
また、上記の説明では、上側吹込み部42から電気炉3内の空間に吹き込むガスは調整ガスであったが、本発明はこれに限られず、外部から導入したCO/COを利用してもよい。
In the above description, the inside of the electric furnace 3 is replaced with the adjusting gas. However, if there is a scrap inlet, it is preferable to replace the atmosphere at the inlet with the adjusting gas as well.
In the above description, the gas blown into the space inside the electric furnace 3 from the upper blowing section 42 is an adjusting gas, but the present invention is not limited to this, and CO/ CO2 introduced from the outside may also be used.

また、上記の説明では、調整ガスとしてCOとCOの混合ガスを電気炉3内の空間に吹き込む場合であったが、爆発の危険性を低減するためには、図8に示すように、電気炉3内の空間には、不活性ガスであるCOを調整ガスとして吹き込むようにしてもよい。
この場合、図8に示すように、COを吹き込むためのCO吹込みライン49にCO調整用ダンパ51を設けて、濃度測定装置38の測定結果に基づいて制御装置39によって開度調整するようにすればよい。
In the above description, a mixed gas of CO and CO2 is blown into the space within the electric furnace 3 as the adjusting gas. However, in order to reduce the risk of explosion, CO2, which is an inert gas, may be blown into the space within the electric furnace 3 as the adjusting gas, as shown in FIG. 8.
In this case, as shown in FIG. 8, a CO2 adjustment damper 51 may be provided in the CO2 injection line 49 for injecting CO2 , and the opening degree may be adjusted by the control device 39 based on the measurement results of the concentration measuring device 38.

[実施の形態4]
次に図9を参照して実施の形態4について説明する。本実施形態の電気炉排ガス循環装置52は、電気炉3に直結して設けられるとともに排ガスダクト5が接続されており、電気炉3から流入して排ガスダクト5から排出される排ガスにより金属原料を予熱するための予熱室53と、予熱室53に装入された金属原料を排ガスの熱とは別の手段で加熱するための加熱装置55とを備えている以外は、図7を参照して説明した実施の形態3の構成と同様である。
電気炉3には、スクラップ等の金属原料を排ガスの熱を利用して予熱するものが知られている。
しかしながら、排ガスによりスクラップを予熱する場合、CO濃度が大きくなると予熱効果に影響を及ぼす。すなわち、排ガスとの熱交換はガスの熱伝導率:λおよびレイノルズ数:Reとプラントル数:Prに関連し、熱交換時の伝熱係数KはK∝λ×Re^m×Pr^n(m,nは定数)となる。
二酸化炭素は空気やその成分である窒素、さらには一酸化炭素と比較して、熱伝導率:小、定圧モル比熱:小であり、総じて伝熱係数Kは空気などと比較して小さくなる。
そのため、設備制約により電気炉3での通電量に制限がある場合、二酸化炭素の増加により、金属原料を所定の温度まで加熱できない可能性がある。
[Fourth embodiment]
Next, a fourth embodiment will be described with reference to Fig. 9. An electric furnace exhaust gas circulation system 52 of this embodiment is provided directly connected to the electric furnace 3 and connected to an exhaust gas duct 5, and is provided with a preheating chamber 53 for preheating the metal raw materials with the exhaust gas flowing in from the electric furnace 3 and discharged from the exhaust gas duct 5, and a heating device 55 for heating the metal raw materials charged in the preheating chamber 53 by a means other than the heat of the exhaust gas. This configuration is the same as that of the third embodiment described with reference to Fig. 7.
Known electric furnaces 3 are those that preheat raw metal materials such as scrap by utilizing the heat of exhaust gas.
However, when preheating scrap with exhaust gas, an increase in CO2 concentration affects the preheating effect. In other words, heat exchange with exhaust gas is related to the gas's thermal conductivity (λ), the Reynolds number (Re), and the Prandtl number (Pr), and the heat transfer coefficient K during heat exchange is K ∝ λ × Re^m × Pr^n (m and n are constants).
Compared to air, its component nitrogen, and even carbon monoxide, carbon dioxide has a low thermal conductivity and a low constant pressure molar specific heat, and overall its heat transfer coefficient K is smaller than that of air.
Therefore, if there is a limit to the amount of electricity supplied to the electric furnace 3 due to equipment restrictions, there is a possibility that the metal raw material cannot be heated to a predetermined temperature due to an increase in carbon dioxide.

加熱装置55は、電気炉設備の系内を循環するガス中の二酸化炭素の濃度が増加しても金属原料を十分予熱することができるように設けられるもので、バーナー加熱や誘導加熱、スクラップへの通電による抵抗加熱、さらにはスクラップを含有するケーシングを外部から加熱する間接加熱などがあり、設置スペースやコストより選定すればよい。もっとも、加熱装置55はこれらに限定されるものではない。
また、予熱室53の出側に温度計を設置し、測定結果を用いて目標温度となるように加熱装置55の出力を調整するようにしてもよい。
なお、初期充填時など予熱室53に調整ガス以外のガスが残存している場合においては調整ガスと置換するようにすればよい。
The heating device 55 is provided so as to be able to sufficiently preheat the metal raw material even if the concentration of carbon dioxide in the gas circulating within the electric furnace system increases, and may be a burner heating device, induction heating device, resistance heating by passing electricity through the scrap, or indirect heating device in which a casing containing the scrap is heated from the outside, and may be selected based on installation space and cost. However, the heating device 55 is not limited to these.
Alternatively, a thermometer may be installed on the outlet side of the preheating chamber 53, and the output of the heating device 55 may be adjusted based on the measurement results so as to reach the target temperature.
If gas other than the adjusting gas remains in the preheating chamber 53 during initial filling, the gas may be replaced with the adjusting gas.

以上、実施形態を用いて本発明を説明してきたが、本発明はこれらの実施形態の構成には限られない。本発明の範囲は添付の特許請求の範囲の記載に基づいて定まるものであり、その範囲内において実施形態に示した構成要素の一部の省略や変形、またそれらの改良を施した構成の全てが本発明に含まれる。 The present invention has been described above using embodiments, but the present invention is not limited to the configurations of these embodiments. The scope of the present invention is determined based on the description of the accompanying claims, and within that scope, the present invention includes all configurations in which some of the components shown in the embodiments have been omitted or modified, as well as all configurations in which such improvements have been made.

1 電気炉排ガス循環装置(実施の形態1)
3 電気炉
5 排ガスダクト
7 調整ガス供給装置
9 調整ガス吹込み装置
11 燃焼室
13 冷却装置
15 集塵装置
17 CO/CO分離装置
19 燃焼装置
21 第1入側ダンパ
23 第1貯留タンク
25 第1出側ダンパ
27 CO還元装置
29 第2入側ダンパ
31 第2貯留タンク
33 第2出側ダンパ
34 底部ノズル
35 側部ノズル
36 ブロワ
37 電気炉排ガス循環装置(実施の形態2)
38 濃度測定装置
39 制御装置
40 電気炉排ガス循環装置(実施の形態3)
42 上側吹込み部
43 炉内ガス排出ダクト
45 排気用第1ダンパ
47 排気用第2ダンパ
49 CO吹込みライン
51 CO調整用ダンパ
52 電気炉排ガス循環装置(実施の形態4)
53 予熱室
55 加熱装置
1 Electric furnace exhaust gas circulation device (Embodiment 1)
3 Electric furnace 5 Exhaust gas duct 7 Adjusting gas supply device 9 Adjusting gas blowing device 11 Combustion chamber 13 Cooling device 15 Dust collector 17 CO/CO 2 separation device 19 Combustion device 21 First inlet damper 23 First storage tank 25 First outlet damper 27 CO 2 reduction device 29 Second inlet damper 31 Second storage tank 33 Second outlet damper 34 Bottom nozzle 35 Side nozzle 36 Blower 37 Electric furnace exhaust gas circulation device (Embodiment 2)
38 Concentration measuring device 39 Control device 40 Electric furnace exhaust gas circulation device (Embodiment 3)
42 Upper blowing section 43 Furnace gas exhaust duct 45 First exhaust damper 47 Second exhaust damper 49 CO 2 blowing line 51 CO 2 adjustment damper 52 Electric furnace exhaust gas circulation device (Embodiment 4)
53 Preheating chamber 55 Heating device

Claims (9)

電気アークにより金属原料を溶解する電気炉から排出される排ガスの少なくとも一部を前記電気炉に戻して循環させる電気炉排ガス循環装置であって、
前記排ガスを流す排ガスダクトに接続され、前記排ガス中のCO濃度及びCO濃度を調整するとともに流量の調整を行い、所定のCO濃度及びCO濃度を有する調整ガスを所定の流量で供給することができるよう構成された調整ガス供給装置と、
前記調整ガス供給装置及び前記電気炉に接続され、前記調整ガス供給装置から供給された前記調整ガスを前記電気炉に吹き込むよう構成された調整ガス吹込み装置と、
を備えていることを特徴とする電気炉排ガス循環装置。
An electric furnace exhaust gas circulation device that returns and circulates at least a portion of exhaust gas discharged from an electric furnace that melts metal raw materials by electric arcs to the electric furnace,
an adjusted gas supply device connected to an exhaust gas duct through which the exhaust gas flows, configured to adjust the CO concentration and CO2 concentration in the exhaust gas and adjust the flow rate so as to be able to supply adjusted gas having predetermined CO concentration and CO2 concentration at a predetermined flow rate;
a conditioning gas blowing device connected to the conditioning gas supply device and the electric furnace and configured to blow the conditioning gas supplied from the conditioning gas supply device into the electric furnace;
An electric furnace exhaust gas circulation device comprising:
前記調整ガス供給装置が、COをCOに酸化する酸化装置及びCOをCOに還元する還元装置のうちのいずれか一方である変換装置を備えていることを特徴とする請求項1に記載の電気炉排ガス循環装置。 2. The electric furnace exhaust gas circulation system according to claim 1, wherein the adjusting gas supply device is provided with a conversion device which is either an oxidation device that oxidizes CO to CO2 or a reduction device that reduces CO2 to CO. 前記調整ガス供給装置が、第1の前記変換装置と、当該第1の変換装置を通して前記調整ガス吹込み装置に供給されるガスの流量を調整するための第1ダンパと、前記第1の変換装置に並列に接続された第2の前記変換装置と、当該第2の変換装置を通して前記調整ガス吹込み装置に供給されるガスの流量を調整するための第2ダンパと、
を備えていることを特徴とする請求項2に記載の電気炉排ガス循環装置。
the adjusting gas supply device includes a first converter, a first damper for adjusting the flow rate of gas supplied to the adjusting gas blowing device through the first converter, a second converter connected in parallel to the first converter, and a second damper for adjusting the flow rate of gas supplied to the adjusting gas blowing device through the second converter;
3. The electric furnace exhaust gas circulation system according to claim 2, further comprising:
前記調整ガス供給装置が、
前記排ガス中のCO濃度及びCO濃度を測定するための濃度測定装置と、
前記濃度測定装置の測定結果に基づいて前記第1ダンパ及び前記第2ダンパを制御するよう構成された制御装置と、
を備えていることを特徴とする請求項3に記載の電気炉排ガス循環装置。
The adjusting gas supply device
A concentration measuring device for measuring the CO concentration and CO2 concentration in the exhaust gas;
a control device configured to control the first damper and the second damper based on a measurement result of the concentration measuring device;
4. The electric furnace exhaust gas circulation system according to claim 3, further comprising:
前記調整ガス供給装置が、前記排ガスに含まれるCO及びCOを前記排ガスから分離するCO/CO分離装置を備えていることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の電気炉排ガス循環装置。 5. The electric furnace exhaust gas circulation system according to claim 1, wherein the adjusting gas supply device is provided with a CO/ CO2 separation device that separates CO and CO2 contained in the exhaust gas from the exhaust gas. 前記調整ガス吹込み装置が、
前記電気炉の炉体の底部及び側面下部のうちの少なくとも一方に接続され、前記電気炉内の溶融金属及びスラグのうちの少なくとも一方に前記調整ガスを吹き込むための下側吹込み部を含むことを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の電気炉排ガス循環装置。
The adjusting gas blowing device is
5. The electric furnace exhaust gas circulation system according to claim 1, further comprising a lower blowing section connected to at least one of the bottom and the lower side of the furnace body of the electric furnace for blowing the adjusting gas into at least one of the molten metal and the slag in the electric furnace.
前記調整ガス吹込み装置が、
前記電気炉の炉体の側面上部及び炉蓋のうちの少なくとも一方に接続され、前記電気炉内の空間に前記調整ガスを吹き込むための上側吹込み部をさらに含むことを特徴とする請求項6に記載の電気炉排ガス循環装置。
The adjusting gas blowing device is
7. The electric furnace exhaust gas circulation device according to claim 6, further comprising an upper blowing section connected to at least one of the upper side of the furnace body of the electric furnace and the furnace cover, for blowing the adjusting gas into the space within the electric furnace.
前記電気炉に直結して設けられるとともに前記排ガスダクトが接続されており、前記電気炉から流入して前記排ガスダクトから排出される前記排ガスにより前記金属原料を予熱するための予熱室と、
前記予熱室に装入された前記金属原料を前記排ガスの熱とは別の手段で加熱するための加熱装置と、
をさらに備えていることを特徴とする請求項7に記載の電気炉排ガス循環装置。
a preheating chamber that is directly connected to the electric furnace and to which the exhaust gas duct is connected, for preheating the metal raw material with the exhaust gas that flows in from the electric furnace and is discharged from the exhaust gas duct;
a heating device for heating the metal raw material charged in the preheating chamber by a means other than the heat of the exhaust gas;
8. The electric furnace exhaust gas circulation system according to claim 7, further comprising:
電気炉と、請求項1から4のいずれか1項に記載の電気炉排ガス循環装置とを備えることを特徴とする電気炉設備。 An electric furnace facility comprising an electric furnace and the electric furnace exhaust gas circulation system described in any one of claims 1 to 4.
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