冶金炉発生排ガスの改質方法
【課題】カーボンや非燃焼成分など堆積がなく、効率的な炭酸ガス改質反応を導くことにより、排ガスの増熱と共に炭酸ガスの排出削減とを同時に実現することのできる、高温排ガスの改質方法を提案する。
【解決手段】冶金炉から排出される高温の排ガスに還元剤を添加し、その排ガス中に含まれる炭酸ガスと還元剤とによる改質反応を導いて該排ガスの改質を行うにあたり、前記還元剤として、炭素数が５以上３０以下である炭化水素と水との混合物を用いる。
【解決手段】冶金炉から排出される高温の排ガスに還元剤を添加し、その排ガス中に含まれる炭酸ガスと還元剤とによる改質反応を導いて該排ガスの改質を行うにあたり、前記還元剤として、炭素数が５以上３０以下である炭化水素と水との混合物を用いる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、製鉄設備、例えば、転炉や溶融還元炉のような冶金炉から発生する炭酸ガス含有排ガスを改質して熱エネルギーとして有効に回収する技術に関する。特に、本発明では、排ガスの顕熱を利用することにより、外部から供給する還元剤と排ガス中の炭酸ガスとの改質反応によって、該排ガスの熱エネルギーを増大させると共に炭酸ガスの排出量を削減するのに有効な技術を提案する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球環境を保護し地球温暖化を防止するために、炭酸ガスの排出削減が重要な課題となっている。特に、製鉄所において、炭酸ガスの排出削減は、企業の将来性にも関わる最重要の課題となっている。従来、そのための各種の提案がなされてきたが、本格的な炭酸ガス削減技術は、未だ完成していないのが実情である。
【０００３】
一般に、製鉄所では、転炉や溶融還元炉などから多量の炭酸ガスを含む高温の排ガスが発生する。これらの排ガスは、炭酸ガスの他に一酸化炭素や水素などを含むため、製鉄所内の各種設備を稼動させるエネルギー源としても利用されている。また、こうした高温の排ガスの顕熱を利用するという観点からは、ボイラーに供給して低圧のスチームを発生させることで、廃熱回収を行うことも一般的である。しかしながら、製鉄所での低圧スチームの利用価値は低く、むしろ高温の排出ガスを化学的に利用できるようにすることが望まれている。
【０００４】
ところで、メタンなどの各種炭化水素やメタノール、ジメチルエーテルなどの含酸素化合物等は、炭酸ガスや水蒸気と反応して一酸化炭素や水素に改質されることが知られている。この反応を利用した廃熱回収技術として、特許文献１には、転炉等の精錬設備から発生する、二酸化炭素および／または水蒸気を含む高温の排ガス中に、炭化水素を含む気体および／または液体を供給して改質反応を起こさせ、該排ガス中の一酸化炭素と水素を増加させることにより、排ガスの潜熱を増大させる「増熱」を図る方法が開示されている。
【０００５】
この文献１に開示の方法では、転炉排ガス中に天然ガスを吹込んで、下記（１）式の改質反応を行わせる際に、この反応が完了していると考えられる位置の温度を３７５℃程度まで低下させることとしている。しかしながら、発明者らの研究によれば、改質反応の完了温度は８００℃よりも低くなると、カーボンの生成が顕著となり、排ガス回収設備内にカーボンやダストの堆積を招くという問題があることを突き止めた。その上、改質反応は、完了温度が低下すると、改質反応効率の低下を招き、二酸化炭素の転化率も低下することもわかった。
【０００６】
ＣＨ４＋ＣＯ２→２ＣＯ＋２Ｈ２ （１）
【０００７】
また、特許文献２には、転炉から排出するガスの温度が６００℃以上となる位置に石炭を供給し、排ガスと石炭とを対向接触させることによって、下記（２）式の改質反応を行わせて一酸化炭素を生成させ、排ガスの増熱を図る方法が開示されている。
【０００８】
ＣＯ２＋Ｃ→２ＣＯ （２）
【０００９】
この文献２に開示の方法では、安価な石炭を用いて改質反応を行わせる点において優れているが、石炭に含まれる非燃焼成分（ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３等）が煙道内に堆積したり、転炉内に落下してスラグ量の増大を招くという問題がある。
【００１０】
また、特許文献３には、転炉から発生する排ガスの温度が１３００℃以上である位置にメタンおよび水蒸気を添加して下記（３）式の水性ガス反応を行なわせ、排出ガス中の一酸化炭素と水素の増量を図って熱エネルギーを増大させる方法およびその装置が開示されている。
【００１１】
ＣＨ４＋Ｈ２Ｏ→ＣＯ＋３Ｈ２ （３）
【００１２】
この文献３に開示の方法では、水蒸気の添加によって起こる反応ではＣＯとＨ２の発生だけであり、二酸化炭素が絡む改質反応が起らないため、ＣＯ２の削減に何ら寄与しないという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２０００−２１２６１５号公報
【特許文献２】特開平５−１１７６６８号公報
【特許文献３】特開平２−１１７１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
上述したように、転炉や溶融還元炉などの冶金炉から発生する、炭酸ガス含有排出ガスの顕熱を利用して、排ガスの潜熱分を増大（（１）式の吸熱分を反応生成物の燃焼熱の形で蓄積する）させる、所謂、増熱を図る従来技術では、カーボンの堆積や炭酸ガスの反応効率低下を招いたり、ＳｉＯ２やＡｌ２Ｏ３等の非燃焼成分の堆積を招いたり、あるいは、炭酸ガスが反応に関与しないため、排ガスの増熱および炭酸ガスの排出削減に効果がないという課題があった。
【００１５】
そこで、本発明の目的は、カーボンや非燃焼成分などの堆積がなく、効率的な炭酸ガス改質反応を導くことにより、排ガスの増熱と共に炭酸ガスの排出削減とを同時に実現することのできる、高温排ガス改質方法を提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
従来技術が抱えている上述した課題を克服し、高温排ガスの増熱と炭酸ガスの排出削減とを同時に実現するために、本発明は、転炉や溶融還元炉などの冶金炉から排出される高温の排ガスに還元剤を添加し、その排ガス中に含まれる炭酸ガスと還元剤とによる改質反応を導いて該排ガスの改質を行うにあたり、前記還元剤として、炭素数が５以上３０以下である炭化水素と水との混合物を用いることを特徴とする冶金炉発生排ガスの改質方法を提案する。
【００１７】
上記のように構成される本発明では、さらに次のような構成にすることが、より好ましい解決手段を提供することができる。
（１）前記炭化水素は、炭素数が５以上３０以下の飽和炭化水素もしくは不飽和炭化水素のうちから選ばれる少なくとも１種からなること、
（２）前記炭化水素に混合する前記水の量は、炭化水素比で５ｍａｓｓ％以上３５ｍａｓｓ％以下とすること、
（３）前記還元剤は、前記炭化水素と前記水をエマルジョン化したものであること。
【発明の効果】
【００１８】
（１）前述したように構成される本発明によれば、転炉等の冶金炉から排出される高温の排ガスの顕熱を有効に利用することができると同時に、還元剤の添加によって炭酸ガス改質反応を導く際に、前記排ガス中の炭酸ガスの還元剤として、炭素数が５以上３０以下の炭化水素と水との混合物を用いることにしたので、排気系設備中にカーボンや非燃焼成分の発生、堆積がなく、排ガスの増熱と炭酸ガスの排出削減を効率よく同時に達成することができるようになる。
（２）本発明によれば、炭素数が５以上３０以下の炭化水素の熱分解を、水を混合することによって抑制できるから、該炭化水素の熱分解によるカーボン（煤）の生成を抑制できる。これは、Ｃ鎖が長くなることにより炭化水素の反応性が向上して分解温度が低下するのを、水を混合することで抑制できるからである。
（３）また、本発明によれば、還元剤として廃鉱物油等の安価なものを使用することができ、排ガスの増熱と炭酸ガスの排出削減とを低コストで実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態を説明するための、転炉排ガス回収設備の略線図である。
【図２】水／ヘキサンの混合割合に対する、ＣＯ２転化率、カーボン生成量および出口温度の関係を示すグラフである。
【図３】水／ヘキサンの混合割合に対する、ＣＯ／Ｈ２比および低位発熱量（ＬＨＶ）の関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明は、カーボンや非燃焼成分などが煙道へ堆積するようなことがなく、炭酸ガス改質反応を効率的に進行させて、排ガスの増熱と炭酸ガスの排出削減とを並行して実現するために有効な高温排ガスの改質方法である。具体的には、冶金炉（以下、「転炉」の例で述べる）から排出される８００℃以上、好ましくは１０００℃以上の高温排ガス（以下、「オフガス」という）に還元剤を添加し、排ガス中の炭酸ガスとの反応を導くにあたり、炭酸ガスの還元剤として、炭素数が５以上３０以下の炭化水素と水との混合物を用いることにより、オフガスの増熱と炭酸ガスの排出削減とを同時に実現できるようにする方法である。
【００２１】
転炉から排出されるオフガスは、通常、１０〜２０Ｖｏｌ％程度のＣＯ２と５０〜８０Ｖｏｌ％程度のＣＯを含有し、発熱量が１５００〜２０００ｋｃａｌ／Ｎｍ３程度、転炉操業中の炉口部における温度が、１２００〜１８００℃程度の排ガスである。本発明では、この転炉オフガス中に、炭酸ガスの還元剤として、炭素数が５以上３０以下の飽和炭化水素もしくは不飽和炭化水素の中から選ばれる少なくとも１種と水との混合物を用いることにより、該オフガスの増熱と炭酸ガスの排出削減が同時に達成される。増熱されたオフガス、即ち、改質オフガスは、例えば、製鉄所内の各種熱源として使われる（燃焼させる）ため、最終的には炭酸ガスを排出することになるものの、製鉄所内で用いられる重油等の補助燃料を増熱分相当量削減でき、その分の炭酸ガス削減に貢献できるようになる。
【００２２】
図１は、本発明にかかる排ガス改質方法の一例を説明するための、転炉の排ガス回収設備の略線図である。この図に示すように、転炉１から発生するオフガスは、スカート２、下部フード３、上部フード４、１次集塵機（湿式集塵機）５、２次集塵機１３等を経て排出される間に、２次集塵機１３の出側に配設したガス分析計６にて連続的または半連続的に、あるいは間欠的に酸素濃度が計測されることが好ましい。なお、該オフガス中の酸素濃度が１Ｖｏｌ％より多いときは、後述する理由により改質反応用還元剤の添加（注入）量を制御する制御弁７を閉とすると同時に、ガス流路切替弁８を閉にし、該オフガスがフレア９側に流れるようにすることが好ましい。
【００２３】
上記回収設備中のガス分析計６は、その形式はとくに限定しないが、酸素濃度の他、炭酸ガス濃度（流量）やオフガス流量の計測もできるものを用いることが好ましいが、別にガス流量計１５を設けるようにしてもよい。このガス分析計６の計測値からは、演算装置１２により炭酸ガスの流量を求めることができ、ひいては改質反応用還元剤の注入量を決定することができる。
【００２４】
例えば、酸素濃度が１Ｖｏｌ％以下まで低下し、かつ、１次集塵機５の入側に配設された温度計１０で計測されるオフガス温度が６００℃以上であれば、ガス流路切替弁８を開にし、オフガスがガスホルダー（図示せず）側に流れるようにすると同時に、流量制御弁７を開として、例えば、酸素上吹きランス１１の側管から改質反応用還元剤の添加を行う。その他、スカート２部や上部・下部フード３、４から還元剤の吹込みを行ってもよい。
【００２５】
還元剤は、オフガス中の酸素濃度が１ｖｏｌ％以下となったときに添加を開始することが好ましい。その理由は、オフガス中の酸素濃度が１ｖｏｌ％より多いと、オフガス中の水素ガスや還元剤中の水素原子が酸素と反応して水蒸気が発生し、この水蒸気と添加した還元剤中の炭化水素とが反応して上述した（３）式の改質反応が進行するため、所期した二酸化炭素の転化率が低下し、二酸化炭素の削減効果が低減するからである。また、オフガス中の酸素濃度が１ｖｏｌ％より多いときに還元剤を添加すると、発火や爆発を起こす危険性もある。
【００２６】
また、発明者らは、オフガス中の酸素濃度が１ｖｏｌ％よりも多い時に生成する水蒸気は、還元剤中の炭化水素との反応性が高く好ましくないが、予め還元剤に混合した水は、炭化水素との反応性が低く、カーボンの生成抑制に有効であることを新規に見出した。その理由は、オフガスは高温であり、また、オフガス中の酸素と炭化水素との反応は燃焼反応であるため、生成した水蒸気はＯＨラジカル等の活性種を生じやすいのに対して、予め還元剤として混合した水分子は、混合時には温度が低いため、そのような活性種を生じにくいためと推定される。
【００２７】
本発明において用いる炭酸ガス用還元剤としての炭化水素は、炭素数が５以上３０以下の飽和炭化水素もしくは不飽和炭化水素の中から選ばれる少なくとも１種であり、好ましくは炭素数が５以上２５以下、より好ましくは炭素数が５以上２０以下のものから選択する。炭素数が５未満の炭化水素では、沸点が常温にほぼ等しく、水と混合する時に乳化分散機などの混合機から与えられる機械的エネルギーを受けると揮発し、混合状態を維持できなくなるため使用できない。一方、炭素数が３０より大きい炭化水素では、融点が常温よりも高く、ハンドリングが困難となるばかりでなく、水と均一に混合することも著しく困難であり、使用できない。
【００２８】
本発明で用いることのできる炭化水素のうち、炭素数５の飽和炭化水素としては、ペンタンやイソペンタン、ネオペンタンなどを挙げることができ、炭素数５の不飽和炭化水素としては、ペンテンやペンタジエンを例示することができる。また、炭素数６の飽和炭化水素としては、ヘキサンやメチルペンタン、ジメチルブタン、エチルブタンを、炭素数６の不飽和炭化水素としては、ヘキセンやヘキサジエンを、炭素数６の脂環式炭化水素としては、シクロヘキサンやメチルシクロペンタンを例示することができる。また、炭素数７の飽和炭化水素としては、ヘプタンとその異性体を例示することができる。また、炭素数８の飽和炭化水素としては、オクタンやメチルヘプタン、ジメチルヘキサン、エチルヘキサン、イソオクタンを、炭素数８の不飽和炭化水素としては、オクテンやオクタジエンを、炭素数８の脂環式炭化水素としては、シクロオクタンやメチルシクロヘプタン、ジメチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサンを例示することができる。
【００２９】
本発明では、前掲の種々の炭化水素を用いることができるが、重合する可能性のない飽和炭化水素を用いることが特に好ましい。飽和炭化水素であれば、ペンタンやヘキサンのような直鎖炭化水素であっても、イソペンタンやメチルヘキサンのような分岐炭化水素であっても、シクロヘキサン、メチルシクロヘプタンのような脂環式炭化水素であってもよい。
【００３０】
還元剤に含まれる前記炭化水素に混合する水は、該炭化水素（還元剤）自体の熱分解を抑制するために用いられるものであって、比較的多量とすることが好ましい。その好適範囲は、炭化水素比で５ｍａｓｓ％以上３５ｍａｓｓ％以下である。この割合（水の量）が５ｍａｓｓ％未満では、カーボンの生成抑制作用が乏しく、一方、３５ｍａｓｓ％より多いと、水の揮発によるオフガス温度の低下が大きくなり、改質反応効率の低下を招くと共に、改質ガスの燃焼熱の低下を招く。また、３５ｍａｓｓ％より多いと、水が冶金炉内に落下して溶鋼温度の低下をもたらし、エネルギー消費量が増大する可能性もあり好ましくない。特に、カーボン生成抑制効果に着目した場合、水の量は２０〜３２ｍａｓｓ％程度にすることが好ましい。
【００３１】
還元剤としての炭化水素と水との混合状態は、オフガス中に円滑に供給できる状態にすることが好ましく、そのためにはエマルジョンの状態であることが有効であり、より安定供給するためにエマルジョンの状態にする。炭化水素と水との混合物をエマルジョン化するための方法は、特に、限定はないが、乳化分散機やホモジナイザー、エマルジョン燃料製造装置など種々の装置を用いることができる。なお、乳化剤を添加してエマルジョンとすることもでき、乳化剤を用いる場合は、アニオン性、カチオン性、ノニオン性など乳化剤の種類は問わない。ただし、通常、長時間に亘って安定なエマルジョンを維持する必要性がないため、乳化剤の添加はコスト高となる分、不利である。その
【００３２】
次に、前記還元剤と前記オフガスとが接触する時間、即ち、オフガス滞留時間は、０．０１〜５０秒程度、好ましくは０．１〜２０秒程度となるように、反応系、例えば、図１に示す例では、還元剤吹込み位置であるランス１１〜上部フード４〜輻射部の間で調整するのがよい。このガス滞留時間を０．０１秒以上とすると、改質反応が完了するのに必要な反応時間が得られ、未反応の還元剤がリークすることがなく経済的である。一方、このガス滞留時間を５０秒以内、より好ましくは２０秒以内に限定すると、反応を確実に完了させることができる一方で、煙道（フード長）をむやみに長くする必要がなくなるので、オフガスの設備コストを抑えることができる。
【００３３】
例えば、転炉オフガス中の炭酸ガス濃度が１５Ｖｏｌ％で、炭素数が５以上３０以下の炭化水素としてヘキサン（Ｃ６Ｈ１４）を選択し、これに水を１５ｍａｓｓ％混合したものを還元剤とした場合、還元剤添加位置におけるオフガス温度が１２００℃以上の場合、炭酸ガスと当量の還元剤を添加し、滞留時間を０．５〜５秒とすると、改質反応を完了させることができ、その反応完了時のガス温度は６００℃以上となる。
【００３４】
なお、還元剤の添加位置は、前記ガス滞留時間ならびに添加位置におけるオフガスの温度を考慮して決定することが好ましい。例えば、ガス滞留時間が、前述したように、０．０１〜５０秒、好ましくは０．１〜２０秒の場合、還元剤の添加位置は、オフガス温度ができるだけ高い温度となる位置とすることが好ましい。図１は、還元剤を酸素上吹きランスの側管から注入する例である。このように、本発明において、その添加位置として、ランス１１に注目した理由は、このランス１１は上吹き転炉の操業に不可欠な設備であり、これを還元剤添加用に利用することは実用的だからである。ただし、本発明では、添加位置を上記のランス側管部で行うだけではない。例えば、スカート２、上部フード４や下部フード３の上部などにノズルを設置して、還元剤の添加を行ってもよい。
【００３５】
とくに、転炉オフガス中の炭酸ガス量が比較的少ない場合などでは、反応時間が短くてよいので、上部フード４よりもさらに上部の輻射部で還元剤の添加を行なってもよい。また、その添加位置は１箇所だけに限らず、複数個所としてもよい。例えば、ランス１１の側管と下部フード３の上部の２個所で行うようにしてもよい。
【００３６】
本発明では、炭素数が５以上３０以下の炭化水素と水との混合物、あるいは、エマルジョンを還元剤とするため、還元剤はオフガスにミスト状に噴霧して注入することが好ましい。この場合、その液滴径は、炭酸ガスとの接触が効率的であればよく、好ましくは０．０１〜１０００μｍ、より好ましくは０．１〜１００μｍである。
【実施例】
【００３７】
（実施例１）
この実施例は、内径１２ｍｍ、長さ５ｍのアルミナチューブからなる模擬試験炉を用いて実施した例である。この試験炉は、アルミナチューブの上流側フランジに、還元剤導入口と熱電対保護管とを取付たものである。還元剤の添加は、上流側フランジから１．５ｍ下流の位置となるように、また、ガス温度の計測制御は、上流側フランジから１ｍ下流の位置となるようにし、還元剤導入管と熱電対保護管とはフランジ貫通型とした。また、下流側フランジには、熱電対挿入口、水冷によるガス冷却設備を取付け、さらに、ガス冷却設備の下流側に積算式ガス流量計とガス分析装置とを取付けた。アルミナチューブ全体は電気炉で覆われているが、上流側１ｍのヒーターのみを通電してこの部分を転炉模擬ガスの予熱ゾーンとし、それより下流側のヒーターは通電せず、断熱反応ゾーンとした。なお、前述したように還元剤は、予熱ゾーンの下流０．５ｍの位置で注入されるため、実際の断熱反応ゾーンの長さは３．５ｍである。
【００３８】
転炉模擬ガスとして、ＣＯ２：２０Ｖｏｌ％、Ｎ２：８０Ｖｏｌ％の混合ガスを用いた。また、還元剤としては、ヘキサン（Ｃ６Ｈ１４）と水とのエマルジョンを採用し、下表に示す割合の混合物をそれぞれ準備した。
【００３９】
【表１】
【００４０】
還元剤は、改質実験開始前に、室温でホモジナイザーによって分散−乳化させ、実験中も常時、ホモジナイザーによって分散させてエマルジョン化したものを模擬試験炉に供給した。なお、乳化剤は用いなかった。模擬ガス流量は、１Ｌ／ｍｉｎに、還元剤流量は、還元剤が完全に均一であると仮定した時の気体換算のヘキサン流量が２６ｍＬ／ｍｉｎになるように定量ポンプを調節した。予熱ゾーンの温度は１３００℃に固定した。この実験条件の下で、下流側フランジに取付けた熱電対により断熱反応ゾーンの出口温度を計則したところ、表に示した実験番号の順に、それぞれ、７００℃、６９８℃、６９６℃、６９２℃、６８９℃、６８７℃、６８７℃、６９２℃であった。なお、断熱ゾーンでのガス滞留時間は２〜６秒であった。
【００４１】
出口ガスの流量とガス分析結果とから炭酸ガス転化率と物質収支を計算した。カーボンの生成は、各実験後の配管内の目視確認により行ったが、小規模の実験のため定量化するのは困難であった。そこで、Ｃ原子の物質収支実測値（％）と１００（％）との差分をカーボン生成量とした。
【００４２】
図２は、横軸に水の混合率（図中、水／ヘキサン（ｍａｓｓ％）と記載）、左縦軸にＣＯ２転化率と時間あたりに換算したカーボン生成量を、右縦軸に出口温度を示した。また、図３に、この実験例における改質ガス中のＣＯ／Ｈ２比、並びに、ドライガス組成から計算した低位発熱量（図中、ＬＨＶと記載）を示した。
【００４３】
図２、３から明らかなように、ヘキサンに水を混合してなる還元剤を用いることによって、カーボンの生成が顕著に抑制されることがわかる。特に、より好適な範囲内の水添加量（２０〜３２ｍａｓｓ％）では、カーボン生成量が少ないのみならず、水無添加に比べ低位発熱量が大きく、効率的な改質が行なわれていることが明らかであった。
【００４４】
（実施例２）
本実施例では、下表に示すように種々の炭化水素と水との混合物からなる還元剤を用いたこと以外は、実施例１と同様の条件にて改質実験を行なった。実験番号９、１０は還元剤をエマルジョン化していないものによる実験である。そのため、炭化水素と水とは別々のポンプによって還元剤導入口に供給したが、この時、表に示す混合率となるよう、定量ポンプによって炭化水素と水の流量を調節した。一方、実験番号１１、１２では、実施例１と同様にして、改質実験開始前に、還元剤をホモジナイザーによって分散・乳化させたが、この時の温度を５０℃とした以外の還元剤の準備方法は実施例１と同様とした。なお、実施例１と同様、模擬ガス流量は１Ｌ／ｍｉｎに、予熱ゾーンの温度は１３００℃であった。
【００４５】
表２に示すように、炭素鎖の長い炭化水素であっても、水を混合することによって効率的に改質が行なえることが明らかである。特に、Ｃ１６Ｈ３４のような融点の高い炭化水素の場合、エマルジョン化することによって炭酸ガス含有排ガスへの改質剤の供給も容易となり、工業的な利用価値が高い。一方、ヘキサン（Ｃ６Ｈ１４）やオクタン（Ｃ８Ｈ１８）のような低融点物質の場合、エマルジョン化しなくても炭酸ガス含有排ガスへの供給が容易である。ただし、転化率、カーボン生成量、ＬＨＶなどの反応評価結果を実施例１と比較すると、エマルジョン化しないで供給すると反応効率が若干低下することがわかる。しかし、エマルジョン化のための装置が不要になることから、比較的低分子量の炭化水素を用いる場合は、エマルジョン化しない方法も有効と考えられる。
【００４６】
【表２】
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は、転炉の排ガスだけでなく、多量の炭酸ガスを含む高温のガスが排出される溶融還元炉や非鉄精錬で用いられる各種の炉などの冶金炉の排ガス改質技術として有用である。
【符号の説明】
【００４８】
１ 転炉
２ スカート
３ 下部フード
４ 上部フード
５ １次集塵機
６ ガス分析計
７ 制御弁
８ ガス流路切替弁
９ フレア
１０ 温度計
１１ 酸素上吹きランス
１２ 演算装置
１３ ２次集塵機
１５ ガス流量計
【技術分野】
【０００１】
本発明は、製鉄設備、例えば、転炉や溶融還元炉のような冶金炉から発生する炭酸ガス含有排ガスを改質して熱エネルギーとして有効に回収する技術に関する。特に、本発明では、排ガスの顕熱を利用することにより、外部から供給する還元剤と排ガス中の炭酸ガスとの改質反応によって、該排ガスの熱エネルギーを増大させると共に炭酸ガスの排出量を削減するのに有効な技術を提案する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球環境を保護し地球温暖化を防止するために、炭酸ガスの排出削減が重要な課題となっている。特に、製鉄所において、炭酸ガスの排出削減は、企業の将来性にも関わる最重要の課題となっている。従来、そのための各種の提案がなされてきたが、本格的な炭酸ガス削減技術は、未だ完成していないのが実情である。
【０００３】
一般に、製鉄所では、転炉や溶融還元炉などから多量の炭酸ガスを含む高温の排ガスが発生する。これらの排ガスは、炭酸ガスの他に一酸化炭素や水素などを含むため、製鉄所内の各種設備を稼動させるエネルギー源としても利用されている。また、こうした高温の排ガスの顕熱を利用するという観点からは、ボイラーに供給して低圧のスチームを発生させることで、廃熱回収を行うことも一般的である。しかしながら、製鉄所での低圧スチームの利用価値は低く、むしろ高温の排出ガスを化学的に利用できるようにすることが望まれている。
【０００４】
ところで、メタンなどの各種炭化水素やメタノール、ジメチルエーテルなどの含酸素化合物等は、炭酸ガスや水蒸気と反応して一酸化炭素や水素に改質されることが知られている。この反応を利用した廃熱回収技術として、特許文献１には、転炉等の精錬設備から発生する、二酸化炭素および／または水蒸気を含む高温の排ガス中に、炭化水素を含む気体および／または液体を供給して改質反応を起こさせ、該排ガス中の一酸化炭素と水素を増加させることにより、排ガスの潜熱を増大させる「増熱」を図る方法が開示されている。
【０００５】
この文献１に開示の方法では、転炉排ガス中に天然ガスを吹込んで、下記（１）式の改質反応を行わせる際に、この反応が完了していると考えられる位置の温度を３７５℃程度まで低下させることとしている。しかしながら、発明者らの研究によれば、改質反応の完了温度は８００℃よりも低くなると、カーボンの生成が顕著となり、排ガス回収設備内にカーボンやダストの堆積を招くという問題があることを突き止めた。その上、改質反応は、完了温度が低下すると、改質反応効率の低下を招き、二酸化炭素の転化率も低下することもわかった。
【０００６】
ＣＨ４＋ＣＯ２→２ＣＯ＋２Ｈ２ （１）
【０００７】
また、特許文献２には、転炉から排出するガスの温度が６００℃以上となる位置に石炭を供給し、排ガスと石炭とを対向接触させることによって、下記（２）式の改質反応を行わせて一酸化炭素を生成させ、排ガスの増熱を図る方法が開示されている。
【０００８】
ＣＯ２＋Ｃ→２ＣＯ （２）
【０００９】
この文献２に開示の方法では、安価な石炭を用いて改質反応を行わせる点において優れているが、石炭に含まれる非燃焼成分（ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３等）が煙道内に堆積したり、転炉内に落下してスラグ量の増大を招くという問題がある。
【００１０】
また、特許文献３には、転炉から発生する排ガスの温度が１３００℃以上である位置にメタンおよび水蒸気を添加して下記（３）式の水性ガス反応を行なわせ、排出ガス中の一酸化炭素と水素の増量を図って熱エネルギーを増大させる方法およびその装置が開示されている。
【００１１】
ＣＨ４＋Ｈ２Ｏ→ＣＯ＋３Ｈ２ （３）
【００１２】
この文献３に開示の方法では、水蒸気の添加によって起こる反応ではＣＯとＨ２の発生だけであり、二酸化炭素が絡む改質反応が起らないため、ＣＯ２の削減に何ら寄与しないという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２０００−２１２６１５号公報
【特許文献２】特開平５−１１７６６８号公報
【特許文献３】特開平２−１１７１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
上述したように、転炉や溶融還元炉などの冶金炉から発生する、炭酸ガス含有排出ガスの顕熱を利用して、排ガスの潜熱分を増大（（１）式の吸熱分を反応生成物の燃焼熱の形で蓄積する）させる、所謂、増熱を図る従来技術では、カーボンの堆積や炭酸ガスの反応効率低下を招いたり、ＳｉＯ２やＡｌ２Ｏ３等の非燃焼成分の堆積を招いたり、あるいは、炭酸ガスが反応に関与しないため、排ガスの増熱および炭酸ガスの排出削減に効果がないという課題があった。
【００１５】
そこで、本発明の目的は、カーボンや非燃焼成分などの堆積がなく、効率的な炭酸ガス改質反応を導くことにより、排ガスの増熱と共に炭酸ガスの排出削減とを同時に実現することのできる、高温排ガス改質方法を提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
従来技術が抱えている上述した課題を克服し、高温排ガスの増熱と炭酸ガスの排出削減とを同時に実現するために、本発明は、転炉や溶融還元炉などの冶金炉から排出される高温の排ガスに還元剤を添加し、その排ガス中に含まれる炭酸ガスと還元剤とによる改質反応を導いて該排ガスの改質を行うにあたり、前記還元剤として、炭素数が５以上３０以下である炭化水素と水との混合物を用いることを特徴とする冶金炉発生排ガスの改質方法を提案する。
【００１７】
上記のように構成される本発明では、さらに次のような構成にすることが、より好ましい解決手段を提供することができる。
（１）前記炭化水素は、炭素数が５以上３０以下の飽和炭化水素もしくは不飽和炭化水素のうちから選ばれる少なくとも１種からなること、
（２）前記炭化水素に混合する前記水の量は、炭化水素比で５ｍａｓｓ％以上３５ｍａｓｓ％以下とすること、
（３）前記還元剤は、前記炭化水素と前記水をエマルジョン化したものであること。
【発明の効果】
【００１８】
（１）前述したように構成される本発明によれば、転炉等の冶金炉から排出される高温の排ガスの顕熱を有効に利用することができると同時に、還元剤の添加によって炭酸ガス改質反応を導く際に、前記排ガス中の炭酸ガスの還元剤として、炭素数が５以上３０以下の炭化水素と水との混合物を用いることにしたので、排気系設備中にカーボンや非燃焼成分の発生、堆積がなく、排ガスの増熱と炭酸ガスの排出削減を効率よく同時に達成することができるようになる。
（２）本発明によれば、炭素数が５以上３０以下の炭化水素の熱分解を、水を混合することによって抑制できるから、該炭化水素の熱分解によるカーボン（煤）の生成を抑制できる。これは、Ｃ鎖が長くなることにより炭化水素の反応性が向上して分解温度が低下するのを、水を混合することで抑制できるからである。
（３）また、本発明によれば、還元剤として廃鉱物油等の安価なものを使用することができ、排ガスの増熱と炭酸ガスの排出削減とを低コストで実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態を説明するための、転炉排ガス回収設備の略線図である。
【図２】水／ヘキサンの混合割合に対する、ＣＯ２転化率、カーボン生成量および出口温度の関係を示すグラフである。
【図３】水／ヘキサンの混合割合に対する、ＣＯ／Ｈ２比および低位発熱量（ＬＨＶ）の関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明は、カーボンや非燃焼成分などが煙道へ堆積するようなことがなく、炭酸ガス改質反応を効率的に進行させて、排ガスの増熱と炭酸ガスの排出削減とを並行して実現するために有効な高温排ガスの改質方法である。具体的には、冶金炉（以下、「転炉」の例で述べる）から排出される８００℃以上、好ましくは１０００℃以上の高温排ガス（以下、「オフガス」という）に還元剤を添加し、排ガス中の炭酸ガスとの反応を導くにあたり、炭酸ガスの還元剤として、炭素数が５以上３０以下の炭化水素と水との混合物を用いることにより、オフガスの増熱と炭酸ガスの排出削減とを同時に実現できるようにする方法である。
【００２１】
転炉から排出されるオフガスは、通常、１０〜２０Ｖｏｌ％程度のＣＯ２と５０〜８０Ｖｏｌ％程度のＣＯを含有し、発熱量が１５００〜２０００ｋｃａｌ／Ｎｍ３程度、転炉操業中の炉口部における温度が、１２００〜１８００℃程度の排ガスである。本発明では、この転炉オフガス中に、炭酸ガスの還元剤として、炭素数が５以上３０以下の飽和炭化水素もしくは不飽和炭化水素の中から選ばれる少なくとも１種と水との混合物を用いることにより、該オフガスの増熱と炭酸ガスの排出削減が同時に達成される。増熱されたオフガス、即ち、改質オフガスは、例えば、製鉄所内の各種熱源として使われる（燃焼させる）ため、最終的には炭酸ガスを排出することになるものの、製鉄所内で用いられる重油等の補助燃料を増熱分相当量削減でき、その分の炭酸ガス削減に貢献できるようになる。
【００２２】
図１は、本発明にかかる排ガス改質方法の一例を説明するための、転炉の排ガス回収設備の略線図である。この図に示すように、転炉１から発生するオフガスは、スカート２、下部フード３、上部フード４、１次集塵機（湿式集塵機）５、２次集塵機１３等を経て排出される間に、２次集塵機１３の出側に配設したガス分析計６にて連続的または半連続的に、あるいは間欠的に酸素濃度が計測されることが好ましい。なお、該オフガス中の酸素濃度が１Ｖｏｌ％より多いときは、後述する理由により改質反応用還元剤の添加（注入）量を制御する制御弁７を閉とすると同時に、ガス流路切替弁８を閉にし、該オフガスがフレア９側に流れるようにすることが好ましい。
【００２３】
上記回収設備中のガス分析計６は、その形式はとくに限定しないが、酸素濃度の他、炭酸ガス濃度（流量）やオフガス流量の計測もできるものを用いることが好ましいが、別にガス流量計１５を設けるようにしてもよい。このガス分析計６の計測値からは、演算装置１２により炭酸ガスの流量を求めることができ、ひいては改質反応用還元剤の注入量を決定することができる。
【００２４】
例えば、酸素濃度が１Ｖｏｌ％以下まで低下し、かつ、１次集塵機５の入側に配設された温度計１０で計測されるオフガス温度が６００℃以上であれば、ガス流路切替弁８を開にし、オフガスがガスホルダー（図示せず）側に流れるようにすると同時に、流量制御弁７を開として、例えば、酸素上吹きランス１１の側管から改質反応用還元剤の添加を行う。その他、スカート２部や上部・下部フード３、４から還元剤の吹込みを行ってもよい。
【００２５】
還元剤は、オフガス中の酸素濃度が１ｖｏｌ％以下となったときに添加を開始することが好ましい。その理由は、オフガス中の酸素濃度が１ｖｏｌ％より多いと、オフガス中の水素ガスや還元剤中の水素原子が酸素と反応して水蒸気が発生し、この水蒸気と添加した還元剤中の炭化水素とが反応して上述した（３）式の改質反応が進行するため、所期した二酸化炭素の転化率が低下し、二酸化炭素の削減効果が低減するからである。また、オフガス中の酸素濃度が１ｖｏｌ％より多いときに還元剤を添加すると、発火や爆発を起こす危険性もある。
【００２６】
また、発明者らは、オフガス中の酸素濃度が１ｖｏｌ％よりも多い時に生成する水蒸気は、還元剤中の炭化水素との反応性が高く好ましくないが、予め還元剤に混合した水は、炭化水素との反応性が低く、カーボンの生成抑制に有効であることを新規に見出した。その理由は、オフガスは高温であり、また、オフガス中の酸素と炭化水素との反応は燃焼反応であるため、生成した水蒸気はＯＨラジカル等の活性種を生じやすいのに対して、予め還元剤として混合した水分子は、混合時には温度が低いため、そのような活性種を生じにくいためと推定される。
【００２７】
本発明において用いる炭酸ガス用還元剤としての炭化水素は、炭素数が５以上３０以下の飽和炭化水素もしくは不飽和炭化水素の中から選ばれる少なくとも１種であり、好ましくは炭素数が５以上２５以下、より好ましくは炭素数が５以上２０以下のものから選択する。炭素数が５未満の炭化水素では、沸点が常温にほぼ等しく、水と混合する時に乳化分散機などの混合機から与えられる機械的エネルギーを受けると揮発し、混合状態を維持できなくなるため使用できない。一方、炭素数が３０より大きい炭化水素では、融点が常温よりも高く、ハンドリングが困難となるばかりでなく、水と均一に混合することも著しく困難であり、使用できない。
【００２８】
本発明で用いることのできる炭化水素のうち、炭素数５の飽和炭化水素としては、ペンタンやイソペンタン、ネオペンタンなどを挙げることができ、炭素数５の不飽和炭化水素としては、ペンテンやペンタジエンを例示することができる。また、炭素数６の飽和炭化水素としては、ヘキサンやメチルペンタン、ジメチルブタン、エチルブタンを、炭素数６の不飽和炭化水素としては、ヘキセンやヘキサジエンを、炭素数６の脂環式炭化水素としては、シクロヘキサンやメチルシクロペンタンを例示することができる。また、炭素数７の飽和炭化水素としては、ヘプタンとその異性体を例示することができる。また、炭素数８の飽和炭化水素としては、オクタンやメチルヘプタン、ジメチルヘキサン、エチルヘキサン、イソオクタンを、炭素数８の不飽和炭化水素としては、オクテンやオクタジエンを、炭素数８の脂環式炭化水素としては、シクロオクタンやメチルシクロヘプタン、ジメチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサンを例示することができる。
【００２９】
本発明では、前掲の種々の炭化水素を用いることができるが、重合する可能性のない飽和炭化水素を用いることが特に好ましい。飽和炭化水素であれば、ペンタンやヘキサンのような直鎖炭化水素であっても、イソペンタンやメチルヘキサンのような分岐炭化水素であっても、シクロヘキサン、メチルシクロヘプタンのような脂環式炭化水素であってもよい。
【００３０】
還元剤に含まれる前記炭化水素に混合する水は、該炭化水素（還元剤）自体の熱分解を抑制するために用いられるものであって、比較的多量とすることが好ましい。その好適範囲は、炭化水素比で５ｍａｓｓ％以上３５ｍａｓｓ％以下である。この割合（水の量）が５ｍａｓｓ％未満では、カーボンの生成抑制作用が乏しく、一方、３５ｍａｓｓ％より多いと、水の揮発によるオフガス温度の低下が大きくなり、改質反応効率の低下を招くと共に、改質ガスの燃焼熱の低下を招く。また、３５ｍａｓｓ％より多いと、水が冶金炉内に落下して溶鋼温度の低下をもたらし、エネルギー消費量が増大する可能性もあり好ましくない。特に、カーボン生成抑制効果に着目した場合、水の量は２０〜３２ｍａｓｓ％程度にすることが好ましい。
【００３１】
還元剤としての炭化水素と水との混合状態は、オフガス中に円滑に供給できる状態にすることが好ましく、そのためにはエマルジョンの状態であることが有効であり、より安定供給するためにエマルジョンの状態にする。炭化水素と水との混合物をエマルジョン化するための方法は、特に、限定はないが、乳化分散機やホモジナイザー、エマルジョン燃料製造装置など種々の装置を用いることができる。なお、乳化剤を添加してエマルジョンとすることもでき、乳化剤を用いる場合は、アニオン性、カチオン性、ノニオン性など乳化剤の種類は問わない。ただし、通常、長時間に亘って安定なエマルジョンを維持する必要性がないため、乳化剤の添加はコスト高となる分、不利である。その
【００３２】
次に、前記還元剤と前記オフガスとが接触する時間、即ち、オフガス滞留時間は、０．０１〜５０秒程度、好ましくは０．１〜２０秒程度となるように、反応系、例えば、図１に示す例では、還元剤吹込み位置であるランス１１〜上部フード４〜輻射部の間で調整するのがよい。このガス滞留時間を０．０１秒以上とすると、改質反応が完了するのに必要な反応時間が得られ、未反応の還元剤がリークすることがなく経済的である。一方、このガス滞留時間を５０秒以内、より好ましくは２０秒以内に限定すると、反応を確実に完了させることができる一方で、煙道（フード長）をむやみに長くする必要がなくなるので、オフガスの設備コストを抑えることができる。
【００３３】
例えば、転炉オフガス中の炭酸ガス濃度が１５Ｖｏｌ％で、炭素数が５以上３０以下の炭化水素としてヘキサン（Ｃ６Ｈ１４）を選択し、これに水を１５ｍａｓｓ％混合したものを還元剤とした場合、還元剤添加位置におけるオフガス温度が１２００℃以上の場合、炭酸ガスと当量の還元剤を添加し、滞留時間を０．５〜５秒とすると、改質反応を完了させることができ、その反応完了時のガス温度は６００℃以上となる。
【００３４】
なお、還元剤の添加位置は、前記ガス滞留時間ならびに添加位置におけるオフガスの温度を考慮して決定することが好ましい。例えば、ガス滞留時間が、前述したように、０．０１〜５０秒、好ましくは０．１〜２０秒の場合、還元剤の添加位置は、オフガス温度ができるだけ高い温度となる位置とすることが好ましい。図１は、還元剤を酸素上吹きランスの側管から注入する例である。このように、本発明において、その添加位置として、ランス１１に注目した理由は、このランス１１は上吹き転炉の操業に不可欠な設備であり、これを還元剤添加用に利用することは実用的だからである。ただし、本発明では、添加位置を上記のランス側管部で行うだけではない。例えば、スカート２、上部フード４や下部フード３の上部などにノズルを設置して、還元剤の添加を行ってもよい。
【００３５】
とくに、転炉オフガス中の炭酸ガス量が比較的少ない場合などでは、反応時間が短くてよいので、上部フード４よりもさらに上部の輻射部で還元剤の添加を行なってもよい。また、その添加位置は１箇所だけに限らず、複数個所としてもよい。例えば、ランス１１の側管と下部フード３の上部の２個所で行うようにしてもよい。
【００３６】
本発明では、炭素数が５以上３０以下の炭化水素と水との混合物、あるいは、エマルジョンを還元剤とするため、還元剤はオフガスにミスト状に噴霧して注入することが好ましい。この場合、その液滴径は、炭酸ガスとの接触が効率的であればよく、好ましくは０．０１〜１０００μｍ、より好ましくは０．１〜１００μｍである。
【実施例】
【００３７】
（実施例１）
この実施例は、内径１２ｍｍ、長さ５ｍのアルミナチューブからなる模擬試験炉を用いて実施した例である。この試験炉は、アルミナチューブの上流側フランジに、還元剤導入口と熱電対保護管とを取付たものである。還元剤の添加は、上流側フランジから１．５ｍ下流の位置となるように、また、ガス温度の計測制御は、上流側フランジから１ｍ下流の位置となるようにし、還元剤導入管と熱電対保護管とはフランジ貫通型とした。また、下流側フランジには、熱電対挿入口、水冷によるガス冷却設備を取付け、さらに、ガス冷却設備の下流側に積算式ガス流量計とガス分析装置とを取付けた。アルミナチューブ全体は電気炉で覆われているが、上流側１ｍのヒーターのみを通電してこの部分を転炉模擬ガスの予熱ゾーンとし、それより下流側のヒーターは通電せず、断熱反応ゾーンとした。なお、前述したように還元剤は、予熱ゾーンの下流０．５ｍの位置で注入されるため、実際の断熱反応ゾーンの長さは３．５ｍである。
【００３８】
転炉模擬ガスとして、ＣＯ２：２０Ｖｏｌ％、Ｎ２：８０Ｖｏｌ％の混合ガスを用いた。また、還元剤としては、ヘキサン（Ｃ６Ｈ１４）と水とのエマルジョンを採用し、下表に示す割合の混合物をそれぞれ準備した。
【００３９】
【表１】
【００４０】
還元剤は、改質実験開始前に、室温でホモジナイザーによって分散−乳化させ、実験中も常時、ホモジナイザーによって分散させてエマルジョン化したものを模擬試験炉に供給した。なお、乳化剤は用いなかった。模擬ガス流量は、１Ｌ／ｍｉｎに、還元剤流量は、還元剤が完全に均一であると仮定した時の気体換算のヘキサン流量が２６ｍＬ／ｍｉｎになるように定量ポンプを調節した。予熱ゾーンの温度は１３００℃に固定した。この実験条件の下で、下流側フランジに取付けた熱電対により断熱反応ゾーンの出口温度を計則したところ、表に示した実験番号の順に、それぞれ、７００℃、６９８℃、６９６℃、６９２℃、６８９℃、６８７℃、６８７℃、６９２℃であった。なお、断熱ゾーンでのガス滞留時間は２〜６秒であった。
【００４１】
出口ガスの流量とガス分析結果とから炭酸ガス転化率と物質収支を計算した。カーボンの生成は、各実験後の配管内の目視確認により行ったが、小規模の実験のため定量化するのは困難であった。そこで、Ｃ原子の物質収支実測値（％）と１００（％）との差分をカーボン生成量とした。
【００４２】
図２は、横軸に水の混合率（図中、水／ヘキサン（ｍａｓｓ％）と記載）、左縦軸にＣＯ２転化率と時間あたりに換算したカーボン生成量を、右縦軸に出口温度を示した。また、図３に、この実験例における改質ガス中のＣＯ／Ｈ２比、並びに、ドライガス組成から計算した低位発熱量（図中、ＬＨＶと記載）を示した。
【００４３】
図２、３から明らかなように、ヘキサンに水を混合してなる還元剤を用いることによって、カーボンの生成が顕著に抑制されることがわかる。特に、より好適な範囲内の水添加量（２０〜３２ｍａｓｓ％）では、カーボン生成量が少ないのみならず、水無添加に比べ低位発熱量が大きく、効率的な改質が行なわれていることが明らかであった。
【００４４】
（実施例２）
本実施例では、下表に示すように種々の炭化水素と水との混合物からなる還元剤を用いたこと以外は、実施例１と同様の条件にて改質実験を行なった。実験番号９、１０は還元剤をエマルジョン化していないものによる実験である。そのため、炭化水素と水とは別々のポンプによって還元剤導入口に供給したが、この時、表に示す混合率となるよう、定量ポンプによって炭化水素と水の流量を調節した。一方、実験番号１１、１２では、実施例１と同様にして、改質実験開始前に、還元剤をホモジナイザーによって分散・乳化させたが、この時の温度を５０℃とした以外の還元剤の準備方法は実施例１と同様とした。なお、実施例１と同様、模擬ガス流量は１Ｌ／ｍｉｎに、予熱ゾーンの温度は１３００℃であった。
【００４５】
表２に示すように、炭素鎖の長い炭化水素であっても、水を混合することによって効率的に改質が行なえることが明らかである。特に、Ｃ１６Ｈ３４のような融点の高い炭化水素の場合、エマルジョン化することによって炭酸ガス含有排ガスへの改質剤の供給も容易となり、工業的な利用価値が高い。一方、ヘキサン（Ｃ６Ｈ１４）やオクタン（Ｃ８Ｈ１８）のような低融点物質の場合、エマルジョン化しなくても炭酸ガス含有排ガスへの供給が容易である。ただし、転化率、カーボン生成量、ＬＨＶなどの反応評価結果を実施例１と比較すると、エマルジョン化しないで供給すると反応効率が若干低下することがわかる。しかし、エマルジョン化のための装置が不要になることから、比較的低分子量の炭化水素を用いる場合は、エマルジョン化しない方法も有効と考えられる。
【００４６】
【表２】
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は、転炉の排ガスだけでなく、多量の炭酸ガスを含む高温のガスが排出される溶融還元炉や非鉄精錬で用いられる各種の炉などの冶金炉の排ガス改質技術として有用である。
【符号の説明】
【００４８】
１ 転炉
２ スカート
３ 下部フード
４ 上部フード
５ １次集塵機
６ ガス分析計
７ 制御弁
８ ガス流路切替弁
９ フレア
１０ 温度計
１１ 酸素上吹きランス
１２ 演算装置
１３ ２次集塵機
１５ ガス流量計
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冶金炉から排出される高温の排ガスに還元剤を添加し、その排ガス中に含まれる炭酸ガスと還元剤とによる改質反応を導いて該排ガスの改質を行うにあたり、前記還元剤として、炭素数が５以上３０以下である炭化水素と水との混合物を用いることを特徴とする冶金炉発生排ガスの改質方法。
【請求項２】
前記炭化水素は、炭素数が５以上３０以下の飽和炭化水素もしくは不飽和炭化水素のうちから選ばれる少なくとも１種からなることを特徴とする請求項１に記載の冶金炉発生排ガスの改質方法。
【請求項３】
前記炭化水素に混合する前記水の量は、炭化水素比で５ｍａｓｓ％以上３５ｍａｓｓ％以下とすることを特徴とする請求項１または２に記載の冶金炉発生排ガスの改質方法。
【請求項４】
前記還元剤は、前記炭化水素と前記水をエマルジョン化したものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の冶金炉発生排ガスの改質方法。
【請求項１】
冶金炉から排出される高温の排ガスに還元剤を添加し、その排ガス中に含まれる炭酸ガスと還元剤とによる改質反応を導いて該排ガスの改質を行うにあたり、前記還元剤として、炭素数が５以上３０以下である炭化水素と水との混合物を用いることを特徴とする冶金炉発生排ガスの改質方法。
【請求項２】
前記炭化水素は、炭素数が５以上３０以下の飽和炭化水素もしくは不飽和炭化水素のうちから選ばれる少なくとも１種からなることを特徴とする請求項１に記載の冶金炉発生排ガスの改質方法。
【請求項３】
前記炭化水素に混合する前記水の量は、炭化水素比で５ｍａｓｓ％以上３５ｍａｓｓ％以下とすることを特徴とする請求項１または２に記載の冶金炉発生排ガスの改質方法。
【請求項４】
前記還元剤は、前記炭化水素と前記水をエマルジョン化したものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の冶金炉発生排ガスの改質方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１１−２１２３６（Ｐ２０１１−２１２３６Ａ）
【公開日】平成２３年２月３日（２０１１．２．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１６６９５１（Ｐ２００９−１６６９５１）
【出願日】平成２１年７月１５日（２００９．７．１５）
【出願人】（０００００１２５８）ＪＦＥスチール株式会社 (8,589)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年２月３日（２０１１．２．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月１５日（２００９．７．１５）
【出願人】（０００００１２５８）ＪＦＥスチール株式会社 (8,589)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]