説明

高炉への負荷供給方法

ここに提示の高炉(32)への負荷供給方法では、少なくとも1つの材料ホッパー(40)を有する装入装置(38)が設けられる。材料ホッパー(40)はホッパー室(42)と、ホッパー室(42)に負荷を送り込むための材料導入開口と、負荷をホッパー室(42)から高炉(32)に送り込むための材料放出開口と含む。上記材料導入開口には該材料導入開口を開閉するための材料導入封止弁(44)が連携し、材料放出開口には該材料放出開口を開閉するための材料放出弁(46)が連携する。本方法は更に、材料導入開口を開き、材料放出開口を閉じる事、負荷をホッパー室(42)に材料導入開口を通して送り込み、導入封止弁(44)を閉じ、加圧ガスをホッパー室(42)に送り込むことによってホッパー室(42)を加圧し、材料放出弁(46)を開き、ホッパー室(42)から負荷を高炉に送り込んで成る。本方法の重要な特徴によれば方法は更に、高炉から回収される上部ガスの少なくとも1部を、二酸化炭素を回収上部ガスから除去する再利用工程にかけ、そして回収二酸化炭素の少なくとも1部を加圧ガスとしてホッパー室(42)に送り込んでホッパー室(42)を加圧して成る。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は高炉、特に上部ガス再利用機構を備える高炉装置に負荷を供給する方法に関する。
【背景技術】
【0002】
装入材とも呼ばれる負荷は高炉に、その上部に配置された装入装置を通して供給される。かかる装入装置は一般に、負荷を一次的に受け取る単数又は複数の材料ホッパーを含む。材料ホッパーはまた、内部に入れられる負荷の重さを量り、高炉に送り込まれる負荷の量を制御するのに用いられる。
【0003】
材料ホッパーの充填中、材料ホッパーは大気圧下になければならない。だが、負荷が高炉に供給されるとき、材料ホッパーは高炉圧力になければならない。従って、材料ホッパーは、負荷が材料ホッパーから高炉に移送される前に、加圧されねばならない。
【0004】
この加圧は一般に図1に示し、就中LU73752に記載されているように、半清浄上部ガスを材料ホッパーに供給する事によって行われる。高炉10は高炉の上部から上部ガスを回収する配管12を含む。回収された上部ガスは一次清浄ステージ14及び二次清浄ステージ16に送られた後、乾燥装置18で乾燥され、ガス循環路20に送られる。二次清浄ステージ16は一次洗浄&冷却ステージ22と、ガスが膨張される後段浄化ステージ24を含む。半清浄ガスは一次予備洗浄&冷却ステージ22の後で膨張し、材料ホッパー26のホッパー室に送り込まれて後者を加圧する。浄化ステージ24の前で、上部ガスは未だ比較的高い圧力にあるものの、高炉圧力より僅か上の圧力にまで圧縮されなければならない。
【0005】
材料ホッパーの充填中、ホッパー室に空気が吸引される。材料ホッパーが加圧前に封止されると、空気はホッパー室に捕捉される。ホッパー室に半清浄ガスが送り込まれると、大気中の空気からのOと可燃性のCOとHから成るガス混合物が生成される。場合によっては、このガス混合物はホッパーに負荷を詰め込む事によって生ずる小さい爆燃を惹き起す事がある。だがかかる爆燃は、材料ホッパーを損ずる事があるので回避されるべきである。
【0006】
場合によって、特にCO及びHの濃度が高い装置では、かかる爆燃の危険が高くなる。これは特に、上部ガスが処理され、CO及びHの富んだガスが羽口システムを通して高炉に送り戻される上部ガス再利用設備においてそうである。これは、材料ホッパーにおけるCO及びHの濃度、従って爆燃の危険が高まる事を避け得ないものとする。爆燃の危険はまた、自然ガスが大量に注入される場合、増大する。
【0007】
高炉からのCO放出を低減してCO放出の世界的低下に寄与する試みが近年なされている事にも注目されるべきである。従って、高炉上部ガスを、例えば圧力変動吸着(PSA)又は真空圧力変動吸着(VPSA)により上部ガス内のCO含有量を低下させる、例えばUS6478841に示されているCO除去装置に送り込むようにした上部ガス再利用設備に強調が益々置かれるようになっている。PSA/VPSA装置では、CO及びHの富んだガスの第1の流れとCO及びHの富んだガスの第2の流れが生成される。第1のガス流は還元ガスとして用い、高炉に注入し戻す事ができる。第2のガス流は装置から除去され、処理される。この処理は異論のあるところだが、CO高濃度ガスを貯蔵のため地下の穴内に圧入する事から成る。
負荷を高炉に、特に上部ガス再利用設備が益々普及するようになった事に鑑み、爆燃を回避して、供給する改良方法が提供される必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】LU73752
【特許文献2】US6478841
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
従って、本発明の目的は負荷を高炉に供給する改良方法を提供する事にある。この目的は請求項1に記載の方法により達成される。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明は負荷を高炉に供給する方法であって、該方法は材料ホッパーを少なくとも1つ有する装入装置を設ける事を含む。材料ホッパーはホッパー室と、負荷をホッパー室に送り込むための材料導入開口と、負荷をホッパー室から高炉に送り込むための材料放出開口とを含み、材料導入開口には材料導入開口を開閉するための導入封止弁が連携し、材料放出開口には材料放出開口を開閉するための材料放出弁が連携する。方法は更に、材料導入開口を開き、材料放出開口を閉じる事、負荷をホッパー室に材料導入開口を通して送り込む事、加圧ガスをホッパー室に送り込む事によってホッパー室を加圧する事、及び材料放出弁を開き、負荷をホッパー室から高炉に送り込む事を含む。本発明の重要な特徴によれば、方法は更に、高炉から回収される上部ガスの少なくとも1部を、二酸化炭素を回収上部ガスから除去する再利用法にかける事、及び回収二酸化炭素の少なくとも1部を加圧ガスとしてホッパー室に送り込んでホッパー室を加圧する事を含んで成る。
【0011】
ホッパー室は可燃性ガスであるCO及びHから成る半清浄ガスでではなく、COで加圧される。COを加圧ガスとして用いる事によって、上部ガス再利用装置で即利用可能な非可燃性ガスによるホッパー室の充填が可能になる。実際、COは再利用前の回収上部ガスから除去されなければならない。除去されたCOは廃棄される代わりに、今や材料ホッパーのホッパー室を加圧するために用いられる。COは非可燃性ガスであるので、ホッパー室に未だ存在するかもしれないどんなOとも反応せず、これにより爆燃を回避する事ができる。非可燃性であるCOは本出願の文脈においては、不活性ガスと呼ぶ事ができる。
【0012】
尚、爆燃を回避するためには、もう1つの不活性ガス、例えばNをホッパー室に送り得る。だが、Nは高炉にも、CO除去装置にも存在すべきではない。
【0013】
好ましくは、二酸化炭素は圧力変動吸着(PSA)又は真空圧力変動吸着(VPSA)により回収上部ガスから除去される。
【0014】
本発明の一実施態様によれば、回収二酸化炭素の少なくとも1部が装入装置のシュート伝動歯車箱に送られ,シュート伝動歯車箱内の、高炉圧に対する過剰圧力を維持、及び緊急冷却する。過剰圧力は極めて小さくて良く、圧力差約0.1バールが十分であろう。
【0015】
本発明のもう1つの実施態様によれば、回収二酸化炭素の少なくとも1部が装入装置の弁箱に送られ、弁箱内の、高炉圧に対する過剰圧力を維持、及び緊急冷却する。過剰圧力は極めて小さくて良く、圧力差約0.1バールが十分であろう。
【0016】
再利用工程にかける前に、回収上部ガスを清浄工程にかけると有利である。かかる清浄工程は回収上部ガスを一次清浄ステージ、一般には乾燥清浄ステージ送って一部清浄化上部ガスを生成し、該一部清浄化上部ガスを二次清浄ステージ、一般には湿式清浄ステージに送って清浄化上部ガスを生成し、該清浄化上部ガスを乾燥ステージに送って同ガスを乾燥する事を含んで良い。湿式清浄ステージの代わりに、更なる乾燥清浄ステージを設けても良い。
【0017】
二次清浄ステージは一部清浄化上部ガスを予備清浄及び冷却する第1の工程と、該一部清浄化上部ガスを更に洗浄し、膨張させる第2の工程とを含んで良い。
【0018】
好ましくは、回収二酸化炭素は装入装置に送られる前に、特にCOが加圧又は十分加圧されない場合、ブースター装置及び緩衝槽に送られる。
【0019】
材料ホッパーはガス流入弁が連携するガス流入口と、ガス流出弁が連携するガス排出口とを含んで良い。その場合方法は好ましくは、導入封止弁を閉じ、ガス流入弁を開く前にガス流出弁を開き、所定量の加圧ガスがホッパー室を通って流れ得、ガス流出弁を閉じてホッパー室を加圧する前に、ガス流出弁を介して逃げ得るようにする。これにより、ホッパー室は加圧される前に、空気を洗い流すことができる。ホッパー室の容積の3倍までの量を、ホッパー室を通して流して良く、全空気が排気されたことを確実にすることができる。この洗い流しはCO又はN等の任意の不活性ガスで行い得る。だが、上部ガス再利用設備の場合には、COがより好ましい。
【0020】
本発明の一実施態様によれば、ホッパー室からガス流出口を介して回収されるガスは、再利用され、二次清浄ステージに送り込まれて良い。
【0021】
本発明のもう一つの実施態様によれば、ホッパー室からガス出口部を介して回収されるガスは、鋳床制塵システムに送られても良い。
【0022】
本発明の更なる実施態様によれば、ホッパー室からガス出口部を介して回収されるガスは、加圧ガスとして用いられない回収二酸化炭素の一部に、例えばCO循環路に送り込まれて良い。
【0023】
好ましくは、ホッパー室からガス出口部を介して回収されるガスは濾過装置に送られてから、加圧ガスとして用いられない回収二酸化炭素の一部に送り込まれる。
【0024】
有利には、回収上部ガスは二酸化炭素の除去後に、還元ガスとして炉に送り戻される。
【0025】
本発明の装入装置はベルレストップ(Bell Less Top)型のもので良いが、それに限定されない。
【図面の簡単な説明】
【0026】
添付図面を参照して、本発明の好適な実施態様を以下、例示により説明する。
図面において、
図1は高炉と上部ガス清浄装置を含む、従来技術による高炉装置の概略図である。
図2は高炉と上部ガス清浄装置を含む、本発明の第1の実施態様による高炉装置の概略図である。
図3は本発明の第2の実施態様による高炉装置の概略図である。
図4は本発明の第3の実施態様による高炉装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0027】
図1は高炉11と、高炉11の上部から上部ガスを回収する配管12を含む従来の高炉装置10の概略を示す。回収された上部ガスは一次清浄ステージ14及び二次清浄ステージ16に送られた後、乾燥装置18で乾燥され、ガス循環路20に送られる。二次洗浄ステージ16は一次予備洗浄・冷却ステージ22及び後段浄化ステージ24から成り、そこでガスは膨張せしめられる。一次予備洗浄・冷却ステージ22を後にする半清浄ガスは抽出され、材料ホッパー26のホッパー室に送られ、これを加圧する。浄化ステージ24の前で、上部ガスは未だ圧力が比較的高いものであるが、高炉圧の僅かに上の圧力にまで圧縮されなければならない。
【0028】
図2〜4は高炉32と、上部ガス再利用装置34を含む、本発明による高炉装置30を示す。かかる高炉装置30の第1の実施態様を図2に示す。高炉32の上端36に、負荷を高炉32に供給する装入装置38が配置されている。装入装置38は図示の実施態様では、負荷を一次的に貯蔵するホッパー室42を内部に各々が有する2つの材料ホッパー40を含む。材料ホッパー40は負荷を夫々、受け入れ及び放出する材料導入開口及び材料放出開口を含む。材料導入開口には、これを封止して閉じるための導入封止弁44が連携する。同様に、材料放出開口には、これを封止して閉じるための材料放出弁46及び放出封止弁(図示せず)が連携する。
【0029】
動作において、負荷を高炉に供給するため、材料放出弁46及び放出封止弁は閉じられ、導入封止弁44は開かれて、負荷を材料ホッパー40のホッパー室42に送り込む。所定量の負荷がホッパー室42に入ると、導入封止弁44は閉じられる。ホッパー室42は以下に記載のように、加圧ガスをホッパー室42に送り込むことによって加圧される。ホッパー室42が十分加圧されたら、材料放出弁46及び放出封止弁は開かれ、負荷は高炉32に移送される。高炉の動作自体は周知であり、此処ではこれ以上記載しない。
【0030】
上部ガス再利用装置34は高炉32から上部ガスを回収する手段と、回収上部ガスを処理する手段と、処理上部ガスを高炉32に注入し戻す手段とを含む。上部ガス再利用装置34を以下、より詳細に記載する。
【0031】
高炉上部ガスは高炉32の上端36から回収され、先ず配管48を介して一次ガス清浄装置50に送られる、そこで回収上部ガスは一次清浄ステージにかけられ、回収上部ガスからの塵又は異物の量を低減される。一次ガス清浄装置50は例えば、軸サイクロン又は集塵器から成る乾式清浄ステージである。
【0032】
一次ガス清浄装置50を通過した後、今や一部清浄化された上部ガスは二次ガス清浄装置52に送られ、そこで回収上部ガスは二次清浄ステージ、一般には湿式清浄ステージにかけられる。この二次ガス清浄装置52では、一部清浄化上部ガスは一般に、先ず予備洗浄・冷却ステージ54に送られ、そこで上部ガスは水を吹きかけられる。次に、一部清浄化上部ガスは浄化ステージ56に送られ、そこで上部ガスは単数又は複数のベンチュリ型環状通路を通る間に膨張せしめられる。
【0033】
二次ガス清浄装置52から、清浄化上部ガスは乾燥装置58に送られ、CO除去装置60に送られ、そこで上部ガス内のCO含有量が低減される。CO除去装置60は、CO及びHに富んだ第1のガス流62と、主としてCOを含む第2のガス流を生成するPSA/VPSA装置で良い。第1のガス流は還元ガスとして用い得、例えば熱風炉66により温度少なくとも900℃に加熱後、羽口装置65を介して高炉32に送り戻されて良い。
【0034】
本発明の重要な特徴によれば、第2のガス流64は配分点68にて第1の部分70と第2の部分72に分けられる。第2ガス流64の第1部分70が排気される一方、第2ガス流の第2部分は材料ホッパー(ホッパー室)42に対する加圧ガスとして用いられる。この加圧ガスはブースター装置及び緩衝槽74に送られて良い。かかるブースター装置及び緩衝槽74は、特にCO除去装置60が極低温装置から構成されない限り、加圧ガスを圧縮するため実際必要かもしれない。
【0035】
主として二酸化炭素から成る、例えば少なくとも75%のCOを含む加圧ガスはフィードライン76を介して装入装置38に送られる。フィードライン76は材料ホッパー40のホッパー室42に加圧ガスを送り込む第1のアーム78を含んで良い。だが、フィードライン76は加圧ガスを弁箱82及び/又はシュート伝動歯車箱84に夫々、送り込む第2のアーム79及び/又は第3のアーム80を含んでも良い。
【0036】
第1アーム78を介してホッパー室42に送り込まれる加圧ガスはホッパー室42を、爆燃の危険にさらすことなく、加圧することができる。ホッパー室42にOが捕捉されていても、OとCOの混合物はかかる爆燃を惹き起すことはないからである。第2アーム79及び第3アーム80を介して弁箱82及びシュート伝動歯車箱84に送り込まれる加圧ガスは、これ等構成部品内の過剰圧力を維持する役割を果たす、即ち、これ等部品内の圧力が高炉圧の僅か上に保たれる。加圧ガスはまた、弁箱82及びシュート伝動歯車箱84を緊急冷却する役割も果たすこともできる。
【0037】
材料ホッパー40は更に、ガスがホッパー室42から逃げ得るようにするためガス排気ライン88に連結するガス排気口86を含む。図2の実施態様によれば、排気ライン88はホッパー室42から回収されるガスをその廃棄のため、第2ガス流64の第1部分に送り込む。
【0038】
材料ホッパー40は更に大気口90を含む。材料ホッパー40が加圧されるべきとき、大気口90及び/又はガス排出口86は、加圧ガスがホッパー室42に送り込まれてホッパー室42内の酸素が排出され得るようにする間、開いたままである。所定量の加圧ガスがホッパー室42に送り込まれると、大気口90とガス排出口86は閉じられ、材料ホッパー40が加圧される。
【0039】
ガス排出ライン88は更に濾過装置92を含む。ホッパー室42から回収されたガスは濾過装置92を通った後、第2ガス流64の第1部分70に送り込まれる。濾過装置92は塵粒が第2ガス流64の第1部分70に送られるのを回避するため、例えば静電フィルタ及び/又はバッグフィルタから構成されて良い。
【0040】
更に、エジェクタ91がガス排気ライン88に設けられる。かかるエジェクタは収束・発散ノズルのベンチュリ効果を用いて、運動流体の圧力エネルギーを、吸込流体を吸引及び同伴する低圧力領域を惹き起す速度エネルギーに変換する。従って、エジェクタ91を用いてホッパー室からガスを引き出し、ホッパー室42を大気圧まで圧抜きすることができる。
【0041】
本発明による高炉装置30の第2の実施態様を図3に示す。この実施態様の殆どの特徴は第1の実施態様のものと同一であり、従って繰り返さない。だが、この実施態様によれば、ガス排気ライン88はホッパー室42から回収されるガスを第2ガス流64の第1部分70に送らない。その代わりに、回収ガスは二次ガス清浄装置52の予備洗浄・冷却ステージ54と浄化ステージ56間に送り戻される。これにより、回収ガスは清浄化され、再びCO除去装置60に送られる。
【0042】
本発明による高炉装置30の第3の実施態様を図4に示す。この実施態様の殆どの特徴は第1の実施態様のものと同一であり、従って繰り返さない。だが、この実施態様によれば、ガス排気ライン88はホッパー室42から回収されるガスを第2ガス流64の第1部分70に送らない。その代わり、回収ガスは鋳床制塵システム94に送られる。
【符号の説明】
【0043】
10 高炉装置
11 高炉
12 配管
13 上部
14 一次清浄ステージ
16 二次清浄ステージ
18 乾燥装置
20 ガス循環路
22 予備洗浄&冷却ステージ
24 後段浄化ステージ
26 材料ホッパー
30 高炉装置
32 高炉
34 上部ガス再利用装置
36 上端
38 挿入装置
40 材料ホッパー
42 ホッパー室
44 導入封止弁
46 材料吐出弁
48 配管
50 一次ガス清浄装置
52 二次ガス清浄装置
54 予備ガス洗浄&冷却ステージ
56 浄化ステージ
58 乾燥装置
60 CO2除去装置
62 ガスの第1流
64 ガスの第2流
65 羽口装置
66 熱風炉
68 配分点
70 第1部分
72 第2部分
74 ブースター装置&バッファー槽
76 フィードライン
78 第1アーム
79 第2アーム
80 第3アーム
82 弁箱
84 シュート伝動歯車箱
86 ガス出口
88 ガス排出ライン
90 大気口
91 エジェクタ
92 濾過器
94 鋳床制塵システム
【図1】

【図2】

【図3】

【図4】


【特許請求の範囲】
【請求項1】
負荷を高炉に供給する方法であって、
材料ホッパーを少なくとも1つ有し、該材料ホッパーがホッパー室と、負荷を該ホッパー室に送り込むための材料導入開口と、負荷を前記ホッパー室から前記高炉に送り込むための材料放出開口を有し、前記材料導入開口には該材料導入開口を開閉するための材料導入封止弁が連携し、前記材料放出開口には該材料放出開口を開閉するための材料放出弁が連携する装入装置を設け、
前記材料導入開口を開き、前記材料放出開口を閉じ、
負荷を前記ホッパー室に前記材料導入開口を通して送り込み、
前記導入封止弁を閉じ、
加圧ガスを前記ホッパー室に送り込む事によって前記ホッパー室を加圧し、
前記材料放出弁を開き、前記ホッパー室から前記負荷を前記高炉に送り込んで成るものにおいて、
前記高炉から回収される上部ガスの少なくとも1部を、該回収上部ガスから二酸化炭素を除去する再利用法にかける手順と、
前記回収二酸化炭素の少なくとも1部を加圧ガスとして前記ホッパー室に送り込んで該ホッパー室を加圧する手順を含むことを特徴とする方法。
【請求項2】
前記二酸化炭素が前記回収上部ガスから圧力変動吸着(PSA)又は真空圧力変動吸着(VASA)により除去されるようにして成る請求項1に記載の方法。
【請求項3】
前記回収二酸化炭素の少なくとも1部が前記装入装置のシュート伝動歯車箱に送り込まれ、該シュート伝動歯車箱内の過剰圧力を維持及び/又は緊急冷却するようにして成る請求項1又は2に記載の方法。
【請求項4】
前記回収二酸化炭素の少なくとも1部が前記装入装置の弁箱に送り込まれ、該弁箱内の過剰圧力を維持及び/又は緊急冷却するようにして成る請求項1〜3の何れか1つに記載の方法。
【請求項5】
前記回収上部ガスが前記再利用の段階前に清浄工程にかけられるものであって、該清浄工程が
前記回収上部ガスを一次清浄ステージに送り込んで1部清浄化上部ガスを生成し、
該1部清浄化上部ガスを二次清浄ステージに送り込んで清浄化上部ガスを生成し、
該清浄化上部ガスを乾燥ステージに送り込んで該清浄化上部ガスを乾燥させて成る請求項1〜4の何れか1つに記載の方法。
【請求項6】
前記二次清浄ステージが
前記1部清浄化上部ガスを予備洗浄及び冷却する第1の工程と、
前記1部清浄化上部ガスを更に洗浄し、膨張させる第2の工程を含んで成る
請求項5に記載の方法。
【請求項7】
前記回収二酸化炭素が前記装入装置に送られる前に、ブースター装置及び緩衝槽に送られるようにして成る請求項1〜6の何れか1つに記載の方法。
【請求項8】
前記材料ホッパーが、ガス流入弁の連携するガス流入口とガス流出弁の連携するガス排出口を含み、前記方法が
前記導入封止弁を閉じ、前記ガス流出弁を開いて後、前記ガス流入弁を開き、
所定量の加圧ガスが前記ホッパー室を通って流れ得、前記ガス流出弁を閉じて前記ホッパー室を加圧する前に、前記ガス流出弁を介して逃げ得るようにして成る請求項1〜7の何れか1つに記載の方法。
【請求項9】
前記所定量を前記ホッパー室の容積の上限、3倍迄とする請求項8に記載の方法。
【請求項10】
前記ホッパー室から前記ガス出口を介して回収される前記ガスが再利用され、前記二次清浄ステージに送り込まれるようにして成る請求項8又は9に記載の方法。
【請求項11】
前記ホッパー室から前記ガス出口を介して回収される前記ガスが鋳床制塵システムに送り込まれるようにして成る請求項8又は9に記載の方法。
【請求項12】
前記ホッパー室から前記ガス出口を介して回収される前記ガスが、加圧ガスとして用いられない回収二酸化炭素の一部に送り込まれるようにして成る請求項8又は9に記載の方法。
【請求項13】
前記ホッパー室から前記ガス出口を介して回収される前記ガスが、濾過装置に送られた後、加圧ガスとして用いられない回収二酸化炭素の前記一部に送り込まれるようにして成る請求項12に記載の方法。
【請求項14】
前記回収上部ガスが前記二酸化炭素の除去後に、還元ガスとして前記炉に送り戻されるようにして成る請求項1〜13の何れか1つに記載の方法。
【請求項15】
前記装入装置がベルレストップ型のものである請求項1〜14の何れか1つに記載の方法。

【公表番号】特表2012−525490(P2012−525490A)
【公表日】平成24年10月22日(2012.10.22)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2012−507684(P2012−507684)
【出願日】平成22年4月21日(2010.4.21)
【国際出願番号】PCT/EP2010/055299
【国際公開番号】WO2010/124980
【国際公開日】平成22年11月4日(2010.11.4)
【出願人】(500173376)ポール ヴルス エス.エイ. (44)
【氏名又は名称原語表記】PAUL WURTH S.A.
【Fターム(参考)】