JPS6134071B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、高炉、転炉等で発生した溶融スラグ
の処理方法及びその装置に係り、特に、水蒸気を
含有するガスと高炭素含有物とを混合した冷却ガ
スを用い、該冷却ガス中の水蒸気が水素ガスに転
換する際に生ずる吸熱反応熱を利用して溶融スラ
グを冷却するようにした溶融スラグの処理方法及
びその装置に関する。

［従来の技術］ 従来の溶融スラグの処理方法としては、溶融ス
ラグを噴水で造粒する水砕方式、空気噴流で造粒
する風砕方式及びドライピツトに放流して固化し
た後に破砕するドライピツト方式がある。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、水砕方式の場合は多量の水を必
要とし、設備が大型で設備費及びランニングコス
トが大きく、またダストの混入した水蒸気が多量
に発生するため公害対策上にも難点がある。ま
た、風砕方式の場合にあつても、空気で破砕冷却
するので、大量の圧縮空気が必要であり、且つダ
スト飛散対策を要する。更に、ドライピツト方式
の場合には、スラグを放流し冷却するための大き
なスペースが必要であり、また冷却水による黄水
の発生があり公害問題を惹起する等の問題点があ
る。

そこで、本発明者は、これらの問題点を解決す
べく、CO₂を含有するガス中に高炭素含有物を混
入させた冷却ガスを使用する風砕方式を提案し
た。この方法は、冷却ガス中のCO₂とＣとの化学
反応によりCO₂がCOに転換する際に生ずる吸熱
を利用して溶融スラグを冷却固化するもので、従
来の風砕方式より大幅に冷却ガス量を低減するこ
とができる。しかしコスト上、CO₂源としては燃
焼炉の排ガスが使用されるが、排ガス内のCO₂含
有量は通常20％以下であるため、冷却ガス量の低
減は未だ充分でなく、更に優れた方法が望まれ
る。

本発明は、以上の従来の問題点を有効に解決す
べく創案されたものであり、本発明の目的は、冷
却効率が高く、冷却ガス量を低減し得、省資源・
省エネルギー及びコンパクト化を推進し得る溶融
スラグの処理方法及びその装置を提供することに
ある。

［問題点を解決するための手段］ 第１の発明の溶融スラグの処理方法は、水蒸気
を含有するガスと高炭素含有物とを混合して冷却
ガスとし、この冷却ガスの噴流により溶融スラグ
を冷却し細粒に風砕するものである。

また、第２の発明の溶融スラグの処理装置は、
水蒸気を供給する水蒸気発生装置と高炭素含有物
を供給する高炭素含有物供給装置と、水蒸気発生
装置からの水蒸気と高炭素含有物供給装置からの
高炭素含有物とを混合した冷却ガスの噴流により
吹き上げられた溶融スラグを転回しつつ案内する
断面ほぼＵ字状で環体状の冷却盤を有する溶融ス
ラグ固化装置とを備えてなるものである。

［作用］ 溶融スラグに噴射された冷却ガスは、溶融スラ
グからの入熱により化学反応を起こす。この化学
反応は、冷却ガス中の水蒸気が水素ガスに転換す
るもので、その際に大きな吸熱を伴う。この吸熱
により溶融スラグは急速に冷却され細粒状に固化
する。

［実施例］ また、溶融スラグ固化装置の冷却盤に冷却ガス
の噴流とともに吹き付けられた溶融スラグは、断
面Ｕ字状の冷却盤に沿つて転回される。このと
き、溶融スラグと冷却盤との効果的な接触による
熱交換がなされる。

以下に本発明の好適一実施例を添付図面に従つ
て詳述する。

第１図において、１２は高炉であり、高炉１２
には、これから排出された溶融スラグ１３を固化
する溶融スラグ固化装置９と、該固化装置９から
の固化高温スラグ１４を冷却して固化低温スラグ
１５とするための冷却塔１６とが連設されスラグ
ラインが構成されている。

また、溶融スラグ固化装置９に冷却ガス５を供
給するために、蒸気ドラム２２と高炭素含有物供
給装置８との間には蒸気取出管３が、また高炭素
含有物供給装置８と固化装置９との間には冷却ガ
ス導入管３９がそれぞれ介設されており、上記取
出管３には、供給装置８に向つて調圧弁１、流量
調整弁４が設けられている。高炭素含有物供給装
置８は、上記取出管３を通つてきた水素気にコー
クス、木炭あるいは石炭等の高炭素含有物の微粉
を混入して冷却ガス５を生成し、これを固化装置
９に供給するようになつている。更に、溶融スラ
グ固化装置９には、これから導出された燃料ガス
１０を除塵器１１、ブロア２を介して高炉１２に
導く燃料ガス供給ラインが接続されている。

更に、冷却塔１６と廃熱ボイラ２０との間に
は、冷却塔１６の固化高温スラグ１４を冷却しそ
の熱を回収するために、空気１７，１７ａを循環
させる循環ループが形成され、この循環ループに
は、フアン１８及び除塵器１９が設けられてい
る。また廃熱ボイラ２０には、これに水蒸気２１
を流通させて加熱すべく蒸気ドラム２２が連設さ
れている。更に、廃熱ボイラ２０には、蒸気ドラ
ム２２から供給され加熱された過熱蒸気２１ａに
より駆動させる蒸気タービン２４が接続され、蒸
気タービン２４には発電機２３が連結されてい
る。

また、蒸気タービン２４にて使われた水蒸気を
水２５に戻すために、復水器２６が設けられ、復
水器２６からの水２５をポンプ２７を介して、廃
熱ボイラ２０に導き蒸気２１にするラインおよび
溶融スラグ固化装置９に導いて高温水２８とし、
この高温水２８をボイラ２０に導くラインとがそ
れぞれ構成されている。

第２図は、溶融スラグ固化装置９を示すもの
で、高炉１２の出滓樋２９の出口下方に配置され
た溶融スラグ受け３０と、溶融スラグ１３を風砕
する風砕室３１と、風砕された固化高温スラグ１
４を適宜切出すゲート３２と、ゲート３２下方を
大気よりシールするシール装置３３とにより主に
構成されている。溶融スラグ受け３０は、その下
部より下方に延出された出口シール部３５と、こ
の出口シール部３５を運転終了時にシールすべく
上下移動自在なストツパー３４とを備えており、
出口シール部３５下端には溶融スラグ１３を複数
に分流させるためのスラグ流出孔３６が複数形成
されている。

風砕室３１は、出口シール部３５およびスラグ
流出孔３６から流下する複数のスラグ流の外周を
包囲しその下端が風砕室３１内の適宜位置まで延
び、且つその上端に燃料ガス１０を導出する燃料
ガス取出管３７が接続された円筒３８を備えてい
る。また、風砕室３１側壁を貫通させ、風砕室３
１内に冷却ガス５を吹き込む冷却ガス（風砕ガ
ス）導入管３９が設けられ、また円筒３８下端の
下方位置には、スラグ流を受けこれを案内しその
上面が円錐面状のコーン４０が設けられ、更にコ
ーン４０の下部にはその外周から冷却ガス５をコ
ーン４０外周部に向けて吹き上げるノズル４１が
設けられている。

また、風砕室３１を区画する内周壁上部には、
その内部に水25を通すための冷却パイプ４２が配
設された冷却盤４３が設けられている。冷却盤４
３は、風砕室３１の内周壁に沿つて設けられた筒
体状の中央盤４３ａと、中央盤４３ａ上端より風
砕室３１内方に延出されたフランジ状の上盤４３
ｂと、中央盤４３ａ下端より下方に向つて漸次縮
径された截頭円錐筒体状の下盤４３ｃとから構成
されている。

シール装置３３は、風砕室３１の下方にゲート
包囲するように形成した下端水封リング４４と、
水封リング４４を水留４５内の水４６内に没入さ
せることにより水封シールするシール体４７と、
シール体４７に連結してシール体４７を昇降する
シリンダ４８を備えた台車４９とから構成されて
いる。なお、溶融スラグ固化装置９は各出滓樋２
９に１個ずつ設置され、冷却塔１６及び廃熱ボイ
ラ２０は全体でそれぞれ１個設置する。また必要
な場所には耐火材が内張りされている。

次に本実施例の作用について述べる。

蒸気ドラム２２から蒸気取出管３に取出された
水蒸気は、調圧弁１にて調圧され、流量調整弁４
で調量された後、高炭素含有物供給装置８にて微
粉コークス等が混入され冷却ガス５が生成され、
この冷却ガスは冷却ガス導入管３９を介しノズル
４１より風砕室３１内に噴出される。

一方、高炉１２から出た溶融スラグ１３は、出
滓樋２９を介して溶融スラグ受け３０内に流入す
る。溶融スラグ受け３０内に流入した1500℃程度
の溶融スラグ１３は出口シール部３５下端のスラ
グ流出孔３６より複数に分流され（円筒３８内を
上昇する冷却ガス５ないし燃料ガス１０との接触
面積を増水し熱交換を向上させるため）、コーン
４０上に流下する。この間に溶融スラグ１３の温
度は約1300℃まで低下する。

そして、コーン４０上面に沿つた円錐筒体状の
流れとなつた溶融スラグ１３はコーン４０の外周
縁部より流下する際に、ノズル４１から噴出され
る冷却ガス５により風砕され吹き上げられる。冷
却ガス５の噴流により吹き上げられた溶融スラグ
５は冷却盤４３の上盤４３ｂ下面に当接し上盤４
３ｂにて下向きに転回され、中央盤４３ａに沿つ
て流下し、更に下盤４３ｃを滑降し冷却されて約
1000℃の固化高温スラグ１４の粒子となつて風砕
室３１の下部に溜る。

ノズル４１より噴出した冷却ガス５は、溶融ス
ラグ１３の風砕時及び円筒３８内での上昇時に高
温の溶融スラグ１３と直接熱交換することにより
高温化され冷却ガス内の水蒸気（H₂O）は下式に
よりH₂に化学変化し、冷却ガス５は燃料ガス１
０となつて燃料ガス取出管３７より取出され、除
塵器１１により除塵され、ブロア２により昇圧さ
れて高炉１２に吹き込まれる。

Ｃ＋H₂O→H₂＋CO−28.8Kcal Ｃ＋2H₂O→2H₂＋CO₂−18.7Kcal 上記反応は激しい吸熱反応であるので、冷却ガ
ス５として単なる空気を使用する場合には空気の
顕熱を利用するだけであるが、この方法では、冷
却ガス５の顕熱は勿論のこと、これよりもずつと
大きな吸熱反応の反応熱を利用して溶融スラグ１
３を冷却しているので、冷却効率が高く、短時間
のうちに急速冷却し得、また大幅に使用する冷却
ガス量を減少することができる。従つて、冷却能
力が増大され、また運転コストを低減し装置の小
形化を推進し得る。更に、冷却ガスとしてCO₂と
Ｃとの混合ガスを使用した場合には、通常CO₂源
は燃焼排ガスであり、排ガス中のCO₂量は20％程
度であるため、上記吸熱効果は十分に発揮されな
いが、本発明では、水蒸気を用いているので簡単
に且つ安価に100％の水蒸気が得られるので、充
分な吸熱効果を奏することができる。

また、冷却ガス５の噴流により吹き上げた溶融
スラグ１３を冷却盤４３にて転回なしい反転させ
ているため、溶融スラグ１３と冷却盤４３との接
触面積が増大するので、冷却効果が高く風砕室３
１をコンパクトなものにすることができる。

風砕室３１内に適量の固化高温スラグ１４が溜
つたら、シリンダ４８によりシール体４７を下降
させて台車４９を水平移動させた後、ゲート３２
を開き固化高温スラグ１４を搬送車に切り出し、
冷却塔１６に搬送する。冷却塔１６において固化
高温スラグ１４は、約150℃の空気１７と接触し
て冷却され、約250℃の固化低温スラグ１５とな
つて排出される。

一方、固化高温スラグ１４との熱交換により
800℃程度となつた高温の空気１７ａは、除塵器
１９により除塵されて廃熱ボイラ２０に入り、熱
交換してフアン１８に戻る。ポンプ２７により廃
熱ボイラ２０に送られた水２５は廃熱ボイラ２０
で加熱された水蒸気２１となり蒸気ドラム２２を
介して再び廃熱ボイラ２０に送られ、過熱蒸気２
１ａとなつて蒸気タービン２４に送られて発電機
２３を回し、復水器２６で水２５になつてポンプ
２７に戻る。またポンプ２７により吐出された水
２５の一部は、溶融スラグ固化装置９の冷却盤４
３内の劣却パイプ４２内を通つて冷却盤４３を冷
却し、昇温されて高温水２８となり廃熱ボイラ２
０に送られて水蒸気２１となる。このようにし
て、溶融スラグ１３を冷却処理した際に回収した
熱は発電用として有効に利用されることになる。

なお、上記実施例にあつては、溶融スラグ固化
装置９にて冷却ガス５より生成されたガス（燃料
ガス１０）を還元性の燃料として高炉１２等の燃
焼炉に使用するものであるが、燃料ガス１０は単
なる還元剤としても使用できる。また、冷却ガス
５は、その中の水蒸気が100％のものだけでな
く、水蒸気含有量が多いガスであればよい。

［発明の効果］ 以上要するに、本発明によれば、次のような優
れた効果を発揮することができる。

(1) H₂OとＣとの化学反応の際の吸熱を利用して
いるので、冷却効果が高く、急速冷却ができ冷
却能力を増大できる。

(2) また、顕熱のみならず吸熱反応の反応熱を利
用しているため、冷却のための冷却ガス量を大
幅に減少し得る。更に、CO₂とＣとの吸熱反応
を利用する場合には、通常CO₂源は燃焼炉の排
ガスを使用し、排ガス中のCO₂量は20％以下な
ので、上記吸熱反応による冷却効果が十分に得
られないが、本発明では水蒸気を用いているた
め、簡単且つ安価に100％あるいはそれに近い
水蒸気が得られるので、吸熱反応効果を有効い
発揮し得、CO₂利用の場合より更に冷却ガス量
を減少できる。従つて、装置のランニングコス
トを大幅に低減できると共に装置のコンパクト
化が図れる。

(3) 溶融スラグ固化装置の冷却盤が断面ほぼＵ字
状に形成されているので、冷却ガスにより吹き
上げられた溶融スラグは冷却盤に案内され冷却
盤に沿つて転回される。このため、溶融スラグ
と冷却盤との接触が有効に行われ、冷却効果を
向上できると共に上記の冷却ガス量の低減化と
相俟つて、溶融スラグ固化装置の小型化が図れ
る。

(4) 冷却ガスとして使用した水蒸気を安価な微粉
コークス等の高炭素含有物により高温の燃料ガ
スに転換でき、省エネルギー効果が大きい。

(5) 上記燃料ガスを高炉に吹き込む場合にはガス
中のCOおよびH₂が還元剤として作用するた
め、高価な高炉装入用コークスの使用量を減少
できる。

(6) 冷却ガス量が少なく容易にクローズドシステ
ムを実現でき、大気中へのダストや水蒸気の放
散を防止し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る装置を含む溶融スラグ処
理システムの一実施例を示す概略系統図、第２図
は第１図の溶融スラグ固化装置の拡大縦断面図で
ある。 図中、３は蒸気取出管、５は冷却ガス、８は高
炭素含有物供給装置、９は溶融スラグ固化装置、
１２は高炉、１３は溶融スラグ、１４は固化高温
スラグ、１５は固化低温スラグ、１６は冷却塔、
２１は水蒸気、２２は蒸気ドラム、３１は風砕
室、３９は冷却ガス導入管、４１はノズル、４３
は冷却盤である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 溶融スラグを冷却ガスの噴流により細粒化す
   る方法において、水蒸気を含有するガスと高炭素
   含有物とを混合して冷却ガスとし、該冷却ガス中
   の水蒸気と炭素との化学反応により水蒸気が水素
   ガスに転換する際に生ずる吸熱を利用して、上記
   冷却ガスの噴流により溶融スラグを冷却固化させ
   ることを特徴とする溶融スラグの処理方法。 ２ 水蒸気を供給する水蒸気発生装置と、高炭素
   含有物を供給する高炭素含有物供給装置と、上記
   水蒸気発生装置からの水蒸気と上記高炭素含有物
   供給装置からの高炭素含有物とを混合した冷却ガ
   スの噴流により吹き上げられた溶融スラグを転回
   しつつ案内する断面ほぼＵ字状で環体状の冷却盤
   を有する溶融スラグ固化装置とを備えたことを特
   徴とする溶融スラグの処理装置。