▶ エスエムエス・グループ・ソチエタ・ペル・アツィオーニの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-05-31
(54)【発明の名称】電気アーク炉を備えた製鉄プラント
(51)【国際特許分類】
C21B 11/10 20060101AFI20240524BHJP
B01D 53/86 20060101ALI20240524BHJP
B01D 53/94 20060101ALI20240524BHJP
【ＦＩ】
C21B11/10
B01D53/86 222
B01D53/86 ZAB
B01D53/94 400
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023569955
(86)(22)【出願日】2022-05-05
(85)【翻訳文提出日】2024-01-04
(86)【国際出願番号】 IB2022054162
(87)【国際公開番号】W WO2022238822
(87)【国際公開日】2022-11-17
(31)【優先権主張番号】102021000012065
(32)【優先日】2021-05-11
(33)【優先権主張国・地域又は機関】IT
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】520378953
【氏名又は名称】エスエムエス・グループ・ソチエタ・ペル・アツィオーニ
【氏名又は名称原語表記】ＳＭＳ ＧＲＯＵＰ Ｓ．Ｐ．Ａ．
(74)【代理人】
【識別番号】100145403
【弁理士】
【氏名又は名称】山尾 憲人
(74)【代理人】
【識別番号】100189555
【弁理士】
【氏名又は名称】徳山 英浩
(72)【発明者】
【氏名】ベルトリッシオ，アルリーゴ
(72)【発明者】
【氏名】ラナリ，アンドレーア
【テーマコード（参考）】
4D148
4K012
【Ｆターム（参考）】
4D148AA06
4D148AB02
4D148AC03
4D148AC04
4D148CA03
4D148CC61
4D148CD05
4D148DA01
4D148DA02
4D148DA06
4D148DA07
4D148DA12
4D148DA13
4D148DA20
4K012CA04
4K012CA08
4K012CA09
(57)【要約】
本発明は、少なくとも１つの電気アーク炉（１０）と、ヒューム回収処理システム（１００）とを備える製鉄プラント（１）に関する。ヒューム回収処理システム（１００）は、電気アーク炉（１０）内で発生したヒュームを吸引するように電気アーク炉（１０）に流体的に接続された第１の一次吸引ライン（１１０）と、少なくとも１つの吸引フード（１２１）によって電気アーク炉（１０）の周囲の環境を換気するのに適した二次吸引ライン（１２０）と、ヒューム回収処理システム（１００）によって回収された排出物を大気中に放出する前に濾過するのに適した少なくとも１つの濾過装置（１３０）とを備える。電気アーク炉（１０）は、連続装入システム（１１）によって原料が装入される。第１の一次吸引ライン（１１０）に沿って、電気アーク炉（１０）から始まり、ヒューム冷却装置（１１１）、集塵装置（１１２）、およびデノックス選択的触媒還元装置（１１３）が順に配置される。二次吸引ライン（１２０）は、デノックス選択的触媒還元装置（１１３）の下流かつ前記少なくとも１つの濾過装置（１３０）の上流で第１の一次吸引ライン（１１０）に合流する。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
少なくとも１つの電気アーク炉（１０）とヒューム回収処理システム（１００）とを備えた製鉄プラント（１）であって、前記ヒューム回収処理システム（１００）は、前記製鉄プラント（１）によって生成されるガス状排出物を回収して処理するように構成されており、
前記ヒューム回収処理システム（１００）は、前記電気アーク炉（１０）内で発生したヒュームを吸引するように前記電気アーク炉（１０）に流体的に接続された第１の一次吸引ライン（１１０）と、少なくとも１つの吸引フード（１２１）によって前記電気アーク炉（１０）の周囲の環境を換気するように構成された二次吸引ライン（１２０）と、前記ヒューム回収処理システム（１００）によって回収された排出物を大気中へ放出する前に濾過するように構成された少なくとも１つの濾過装置（１３０）とを備え、
前記電気アーク炉（１０）は、連続装入システム（１１）によって原料が装入され、
前記第１の一次吸引ライン（１１０）に沿って、前記電気アーク炉（１０）から始まって、ヒューム冷却装置（１１１）、集塵装置（１１２）、及び、デノックス選択的触媒還元装置（１１３）が順に配置されており、
前記二次吸引ライン（１２０）は、前記デノックス選択的触媒還元装置（１１３）よりも下流側、且つ前記少なくとも１つの濾過装置（１３０）よりも上流側で前記第１の一次吸引ライン（１１０）に合流している、
製鉄プラント。
【請求項2】
前記第１の一次吸引ライン（１１０）は、前記デノックス選択的触媒還元装置（１１３）よりも上流側の前記第１の一次吸引ライン（１１０）の部分を、前記デノックス選択的触媒還元装置（１１３）よりも下流側の前記第１の一次吸引ライン（１１０）の部分に流体的に接続するバイパスライン（１１０ａ）を備える、請求項１に記載の製鉄プラント。
【請求項3】
前記バイパスライン（１１０ａ）は、前記ヒューム冷却装置（１１１）と前記集塵装置（１１２）との間における前記第１の一次吸引ライン（１１０）の部分を、前記デノックス選択的触媒還元装置（１１３）と前記濾過装置（１３０）との間における前記第１の一次吸引ライン（１１０）の部分に流体的に接続している、請求項２に記載の製鉄プラント。
【請求項4】
前記第１の一次吸引ライン（１１０）には、前記バイパスライン（１１０ａ）におけるヒュームの通過を調節するように構成された１つ又は複数のバイパス弁（１１０ｂ，１１０ｃ）が設けられ、少なくとも１つの温度センサ（１１０ｄ）によって測定される、前記ヒューム冷却装置（１１１）から出るヒュームの温度に応じて、前記バイパス弁（１１０ｂ，１１０ｃ）の作動が制御システムによって制御される、
請求項２または請求項３に記載の製鉄プラント。
【請求項5】
前記デノックス選択的触媒還元装置（１１３）は、ヒュームが通過するように前記第１の一次吸引ライン（１１０）に流体的に接続された触媒床（１１３ａ）と、
前記触媒床（１１３ａ）よりも上流側における前記第１の一次吸引ライン（１１０）の部分に窒素ベースの試薬を注入するように構成された試薬投与手段（１１３ｂ）と、を備える、
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の製鉄プラント。
【請求項6】
前記試薬投与手段（１１３ｂ）は、少なくとも１つの流量計（１１３ｃ）によって測定される、前記触媒床（１１３ａ）に入るヒュームの流量と、少なくとも１つのガス分析器（１１３ｄ，１１３ｅ）によって測定される、前記触媒床（１１３ａ）の上流側および／または下流側のＮＯｘ濃度とに応じて、前記窒素ベースの試薬の投与量を調整するように制御システムによって制御される、請求項５に記載の製鉄プラント。
【請求項7】
前記ヒューム冷却装置（１１１）は、前記ヒューム冷却装置（１１１）から出るヒュームが前記デノックス選択的触媒還元装置（１１３）の動作要件に従った所定の温度範囲内の温度を有するように、調整可能な冷却能力を生成可能に構成されており、好ましくは、前記ヒューム冷却装置（１１１）は、少なくとも１つの温度センサ（１１０ｄ）によって測定される、前記ヒューム冷却装置（１１１）から出るヒュームの温度に応じて、制御システムによってフィードバック制御される、
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の製鉄プラント。
【請求項8】
前記ヒューム冷却装置（１１１）は、シェルアンドチューブ式の熱交換器と複数のファン（１１１ａ）とを備え、前記ファン（１１１ａ）の作動は、前記ヒューム冷却装置（１１１）によって必要とされる冷却能力に従って前記シェルアンドチューブ式の熱交換器上の冷却空気流量を調整するように、前記制御システムによって制御される、
請求項７に記載の製鉄プラント。
【請求項9】
少なくとも１つの取鍋炉（２０）を更に備え、前記ヒューム回収処理システム（１００）は、第２の一次吸引ライン（１４０）を備え、
前記第２の一次吸引ライン（１４０）は、前記取鍋炉（２０）内で発生したヒュームを吸引するように前記取鍋炉（２０）に流体的に接続され、且つ、前記ヒューム冷却装置（１１１）よりも上流において、又は、前記ヒューム冷却装置（１１１）において前記第１の一次吸引ライン（１１０）に合流しており、
好ましくは、前記第２の一次吸引ライン（１４０）は、少なくとも１つのファン（１４１）を備え、前記ファン（１４１）の作動は、少なくとも１つの圧力センサ（１４２）によって測定される前記取鍋炉（２０）内の圧力に応じて制御システムによって制御される、
請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の製鉄プラント。
【請求項10】
鉄鋼生産活動を動作的に支援するように構成されており、主に煤塵を含む排出物を生成しやすい１つ又は複数の補助ステーション（５１，５２，５３，５４）を更に備え、前記ヒューム回収処理システム（１００）は、前記補助ステーション（５１，５２，５３，５４）ごとに、補助吸引ライン（１５１，１５２，１５３，１５４）を備え、
前記補助吸引ライン（１５１，１５２，１５３，１５４）は、対応する前記補助ステーション（５１，５２，５３，５４）によって生成された排出物を吸引するように該補助ステーション（５１，５２，５３，５４）に流体的に接続され、且つ、前記デノックス選択的触媒還元装置（１１３）と前記濾過装置（１３０）との間の部分において前記二次吸引ライン（１２０）または前記第１の一次吸引ライン（１１０）に直接的または間接的に合流している、
請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の製鉄プラント。
【請求項11】
前記第１の一次吸引ライン（１１０）において、前記ヒューム冷却装置（１１１）よりも上流側にヒューム後燃焼チャンバ（１１４）が配置されている、請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の製鉄プラント。
【請求項12】
前記第１の一次吸引ライン（１１０）は、前記電気アーク炉（１０）の炉蓋に作られた穴を通じて、又は、前記連続装入システム（１１）の材料供給チャネルを通じて、前記電気アーク炉（１０）に流体的に接続されている、請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の製鉄プラント。
【請求項13】
前記電気アーク炉（１０）の前記連続装入システム（１１）は、前記電気アーク炉（１０）の炉壁または炉蓋に接続可能なタイプのものである、請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の製鉄プラント。
【請求項14】
前記連続装入システム（１１）と前記電気アーク炉（１０）との接続ゾーンを閉鎖可能に構成された格納ケーシング（１２）を更に備え、前記ヒューム回収処理システム（１００）は、前記格納ケーシング（１２）の内部に入り込む空気を吸引するように前記格納ケーシング（１２）に流体的に接続されたシール吸引ライン（１６０）を備え、
前記シール吸引ライン（１６０）は、前記デノックス選択的触媒還元装置（１１３）と前記濾過装置（１３０）との間の部分において、前記二次吸引ライン（１２０）に合流するか又は前記第１の一次吸引ライン（１１０）に直接合流し、
好ましくは、前記シール吸引ライン（１６０）は、少なくとも１つの圧力センサ（１６２）によって測定される前記格納ケーシング（１２）内の圧力に応じて作動が制御される少なくとも１つのファン（１６１）を備える、
請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載の製鉄プラント。
【請求項15】
前記集塵装置（１１２）は電気フィルタである、請求項１から請求項１４のいずれか１項に記載の製鉄プラント。
【請求項16】
前記少なくとも１つの濾過装置（１３０）はバグフィルタである、請求項１から請求項１５のいずれか１項に記載の製鉄プラント。
【請求項17】
製鉄プラント（１）によって生成されるヒュームを回収して処理する方法であって、前記製鉄プラント（１）は、少なくとも１つの電気アーク炉（１０）と、前記製鉄プラント（１）によって生成されるガス状排出物を回収して処理するように構成されたヒューム回収処理システム（１００）とを備え、
前記ヒューム回収処理システム（１００）は、前記電気アーク炉（１０）内で発生したヒュームを吸引するように前記電気アーク炉（１０）に流体的に接続された第１の一次吸引ライン（１１０）と、少なくとも１つの吸引フード（１２１）によって前記電気アーク炉（１０）の周囲の環境を換気するように構成された二次吸引ライン（１２０）と、前記ヒューム回収処理システム（１００）によって回収された排出物を大気中へ放出する前に濾過するように構成された少なくとも１つの濾過装置（１３０）とを備え、
前記方法は、
前記二次吸引ライン（１２０）によって吸引される空気が、前記電気アーク炉（１０）から直接来るヒュームによって実質的に汚染されないように、連続装入システム（１１）によって、装入段階中の前記電気アーク炉（１０）から前記環境へのヒュームの直接放出を防止するステップと、
前記電気アーク炉（１０）から吸引されたヒュームを、デノックス選択的触媒還元装置（１１３）で処理する前に、前記二次吸引ライン（１２０）によって吸引されたヒュームで希釈および冷却しないように、前記第１の一次吸引ライン（１１０）によって回収されたヒュームを、前記二次吸引ライン（１２０）によって回収されたヒュームと一緒に前記濾過装置（１３０）に送る前に、前記デノックス選択的触媒還元装置（１１３）で処理するステップと、を備え、
前記第１の一次吸引ライン（１１０）によって回収されたヒュームを前記デノックス選択的触媒還元装置（１１３）で処理する前に、前記ヒュームが集塵装置（１１２）で煤塵から解放されてヒューム冷却装置（１１１）で冷却されることで、前記ヒュームの温度が、前記デノックス選択的触媒還元装置（１１３）の動作要件に従った所定の温度範囲内にもたらされる、
方法。
【請求項18】
前記電気アーク炉（１０）からの溶鋼の出湯段階中に、前記第１の一次吸引ライン（１１０）によって回収されたヒュームが、前記デノックス選択的触媒還元装置（１１３）をバイパスして前記濾過装置（１３０）に送られることで、前記デノックス選択的触媒還元装置（１１３）の動作要件に従った所定の温度範囲を下回る温度を有する低温のヒュームが前記デノックス選択的触媒還元装置（１１３）に送られないようにする、請求項１７に記載の方法。
【請求項19】
前記製鉄プラント（１）は、少なくとも１つの取鍋炉（２０）を備え、前記ヒューム回収処理システム（１００）は、前記取鍋炉（２０）内で発生したヒュームを吸引するように前記取鍋炉（２０）に流体的に接続された第２の一次吸引ライン（１４０）を備え、
前記第２の一次吸引ライン（１４０）によって回収されたヒュームが、前記ヒューム冷却装置（１１１）内で冷却される前に、前記第１の一次吸引ライン（１１０）によって回収されたヒュームと混合される、
請求項１７または請求項１８に記載の方法。
【請求項20】
前記製鉄プラント（１）は、鉄鋼生産活動を動作的に支援するように構成されており、主に煤塵を含む排出物を生成しやすい１つ又は複数の補助ステーション（５１，５２，５３，５４）を備え、前記ヒューム回収処理システム（１００）は、前記補助ステーション（５１，５２，５３，５４）ごとに、補助吸引ライン（１５１，１５２，１５３，１５４）を備え、
前記補助吸引ライン（１５１，１５２，１５３，１５４）は、対応する前記補助ステーション（５１，５２，５３，５４）によって生成された排出物を吸引するように該補助ステーション（５１，５２，５３，５４）に流体的に接続され、
それぞれの前記補助吸引ライン（１５１，１５２，１５３，１５４）によって回収された排出物は、前記濾過装置（１３０）に直接送られる、
請求項１７から請求項１９のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電気アーク炉を備えた製鉄プラントに関する。
【背景技術】
【0002】
通常、スクラップなどの鉄を含む材料の直接溶解は、電気アーク炉（ＥＡＦ）で行われる。
【0003】
電気アーク炉のための主な原料は、鉄スクラップ（鉄屑）である。この鉄スクラップは、例えば、製鉄所内からのスクラップ、機械産業（例えば、自動車メーカー）からのスクラップ、廃棄物、及び、解体後または使用後のスクラップ（例えば、自動車や建物などの使用済み製品）で構成され得る。
【0004】
直接還元鉄（ＤＲＩ）も、脈石の含有量が少なく、不要な金属（例えば、銅）の含有量が少なく、製造プロセスでのＣＯ２排出量が少ないため、電気アーク炉のための原料として使用されることが増えている。
【0005】
最後に、電気アーク炉に供給する材料混合物において、液体銑鉄も使用され得る。
【0006】
電気アーク炉には、通常、スクラップ、ＤＲＩ、及び／又は、液体銑鉄が、次の方法で装入される。
【0007】
［金属製バスケット］
スクラップ及び／又はＤＲＩは、通常、バスケットに積み込まれてから、炉蓋の開放後に炉に装入される。
スクラップ及び／又はＤＲＩは、通常、バスケットに積み込まれてから、炉蓋の開放後に炉に装入される。
【0008】
［連続壁面装入システム］
スクラップ及び／又はＤＲＩのための振動コンベア、トラバースコンベア、又は回転コンベアが、原料を炉内に連続的に排出する。あるいは、液体銑鉄が専用のシュートで装入される。連続壁面装入には、スクラップの予熱が含まれてもよいし、含まれなくてもよい。
スクラップ及び／又はＤＲＩのための振動コンベア、トラバースコンベア、又は回転コンベアが、原料を炉内に連続的に排出する。あるいは、液体銑鉄が専用のシュートで装入される。連続壁面装入には、スクラップの予熱が含まれてもよいし、含まれなくてもよい。
【0009】
［炉蓋からの連続装入システム］
スクラップ及び／又はＤＲＩのための振動コンベア、トラバースコンベア、回転コンベア、又は空気圧コンベアにより、炉蓋の専用開口部（第５の穴または第３の穴とも呼ばれる）に原料が排出される。
スクラップ及び／又はＤＲＩのための振動コンベア、トラバースコンベア、回転コンベア、又は空気圧コンベアにより、炉蓋の専用開口部（第５の穴または第３の穴とも呼ばれる）に原料が排出される。
【0010】
二次冶金は、電気アーク炉（ＥＡＦ）で鋳造点まで溶解した後の溶鋼に対して実行される。二次冶金は、通常、取鍋処理ステーションで行われ、溶鋼は取鍋自体に残る。これらの処理ステーションは、通常、取鍋炉（ＬＦ）と呼ばれるアーク加熱ユニットで構成されており、これにより、鋳造作業のための溶鋼の最終温度が調整可能になる。この処理には、完成後の鉄鋼の化学組成を調整するための鉱滓処理剤と結合要素の添加が含まれる。場合によっては、特殊なガス含有量要件を達成するために真空処理ユニットが使用される。
【0011】
図１に、電気アーク炉と取鍋炉を備えた製鉄プラントの概略図が示される。
【0012】
［ヒューム回収システム］
製鉄プラントは、一般に、特に溶解プロセス中に発生する排気を吸引して処理システムに運び得るような、排気回収システムを備えている。
製鉄プラントは、一般に、特に溶解プロセス中に発生する排気を吸引して処理システムに運び得るような、排気回収システムを備えている。
【0013】
電気アーク炉（ＥＡＦ）と取鍋炉（ＬＦ）には、それぞれ独自の吸引システムが設けられる。図１において、ＥＡＦ吸引システムは参照符号Ｐ１で示され、ＬＦ吸引システムは参照符号Ｐ２で示される。これらの吸引システムＰ１，Ｐ２の吸引は一次吸引と呼ばれる。
【0014】
電気アーク炉（ＥＡＦ）において、一次吸引は、炉蓋の適切な穴（第４の穴または第２の穴とも呼ばれる）を通して、又は、連続装入システムを備えた炉への材料供給チャネルを通して、実行されてもよい。後者の場合、ヒュームは、連続装入システムを通じて吸引され、電気アーク炉（ＥＡＦ）に装入される前のスクラップを予熱する。
【0015】
さらに、電気アーク炉（ＥＡＦ）には、フードＣが設けられる。フードＣは、炉を収容する建屋の屋上に配置される。フードＣの機能は、溶解プロセス中に建屋内を換気すること、及び、バスケット装填工程中に炉蓋を開放した後に建屋内に発生するヒュームを回収することである。電気アーク炉（ＥＡＦ）のこの更なる吸引システムは二次吸引システムと呼ばれ、図１において参照符号Ｓ１で示されている。
【0016】
バスケット装填工程で発生するガスは建屋内で拡散し、強力に希釈されてフードＣに回収される。したがって、二次吸引システムＳ１は、一次吸引システムＰ１よりも遥かに大量のヒュームを処理する必要がある。このため、二次吸引システムの吸引能力は、一次吸引システムの吸引能力よりもはるかに大きくなる。さらに、希釈のため、二次吸引システムＳ１によって処理されるヒュームは、一次吸引によって処理されるものよりもはるかに低温になる。
【0017】
電気アーク炉（ＥＡＦ）および取鍋炉（ＬＦ）の吸引システムから回収されるヒュームには、煤塵、窒素酸化物、硫黄酸化物、一酸化炭素、及び、例えば、揮発性有機化合物（ＶＯＣ）、クロロベンゼン、ポリ塩化ビフェニル（ＰＣＢ）、多環芳香族炭化水素（ＰＡＨ）、ダイオキシン（ＰＣＤＤ）、フラン（ＰＣＤＦ）などの有機汚染物質が含まれている。排出物中の有機物の存在は、主に使用されるスクラップの品質によって決まります。
【0018】
図１に示されているように、製鉄プラント内には、ヒュームの排出が生じ得る他の箇所（例えば、添加剤コンベアシステムＡＤの集塵のゾーン、取鍋ＬとタンディッシュＰの耐火物の解体とライニングのゾーン、スラグＭＳの処理のゾーンなど）も存在し得る。これらのヒュームの排出は機械的活動の結果であり、燃焼および／または溶融プロセスの結果ではない。これらの理由により、これらのヒュームには主に煤塵が含まれており、窒素酸化物や硫黄酸化物などのガス状排出物は含まれない。したがって、ヒューム回収システムは、これらの排出箇所に特化した補助吸引部Ａ１，Ａ２，Ａ３を備えている。
【0019】
図 1 は、電気アーク炉（ＥＡＦ）を備えた製鉄プラントにおけるヒュームの回収処理システムを概略的に示している。
【0020】
ヒューム回収処理システムは、すべての吸引システムＰ１，Ｐ２，Ｓ１，Ａ１，Ａ２，Ａ３から排出されるメインダクトＬ１を備えている。吸引システムによって回収された全てのヒュームは、メインダクトＬ１を通って、以下でより詳細に説明されるヒューム処理システムに導かれる。
【0021】
［電気アーク炉（ＥＡＦ）からの一次吸引システムＰ１の吸引］
電気アーク炉（ＥＡＦ）からの高温のヒュームは、炉蓋から水冷エルボを通って回収されて、冷却チャンバ（水冷ダクト）ＣＨに運ばれ、冷却チャンバＣＨにおいて、溶解プロセスで生成された一酸化炭素の後燃焼が完了する。一次ヒュームは高温（１０００度以上）で吸引され、冷却チャンバＣＨによって冷却され、次に水冷塔ＱＴまたは（自然また若しくは強制の）対流交換器 によって温度が下げられる。これにより、メインダクトＬ１およびヒューム処理システムの一部に設置されたバグフィルタＢＦにおいて、下流でヒュームが処理され得る。
電気アーク炉（ＥＡＦ）からの高温のヒュームは、炉蓋から水冷エルボを通って回収されて、冷却チャンバ（水冷ダクト）ＣＨに運ばれ、冷却チャンバＣＨにおいて、溶解プロセスで生成された一酸化炭素の後燃焼が完了する。一次ヒュームは高温（１０００度以上）で吸引され、冷却チャンバＣＨによって冷却され、次に水冷塔ＱＴまたは（自然また若しくは強制の）対流交換器 によって温度が下げられる。これにより、メインダクトＬ１およびヒューム処理システムの一部に設置されたバグフィルタＢＦにおいて、下流でヒュームが処理され得る。
【0022】
［取鍋炉（ＬＦ）からの一次吸引システムＰ２の吸引］
ヒュームは単壁（非冷却）パイプを使用して取鍋炉（ＬＦ）の炉蓋から回収され、ヒュームシステムのメインダクトＬ１に運ばれる。取鍋炉（ＬＦ）から吸引されるヒュームの温度は１８０度以下である。
ヒュームは単壁（非冷却）パイプを使用して取鍋炉（ＬＦ）の炉蓋から回収され、ヒュームシステムのメインダクトＬ１に運ばれる。取鍋炉（ＬＦ）から吸引されるヒュームの温度は１８０度以下である。
【0023】
［電気アーク炉（ＥＡＦ）からの二次吸引システムＳ１の吸引］
建屋の上部に設置されたフードＣは、電気アーク炉（ＥＡＦ）の装入ステップ中にヒュームを捕集し、溶解ステップ中における換気を可能にする。また、バグフィルタＢＦで処理される前に、一次吸引システムＰ１によって回収されたヒュームをさらに冷却するために必要な空気の吸引も、該フードＣによって可能になる。
建屋の上部に設置されたフードＣは、電気アーク炉（ＥＡＦ）の装入ステップ中にヒュームを捕集し、溶解ステップ中における換気を可能にする。また、バグフィルタＢＦで処理される前に、一次吸引システムＰ１によって回収されたヒュームをさらに冷却するために必要な空気の吸引も、該フードＣによって可能になる。
【0024】
［補助吸引部Ａ１，Ａ２，Ａ３］
ヒューム回収システムは、場所特有のプラント構成に応じた補助吸引部を備え得る。場所特有のプラント構成には、例えば、材料または添加剤の取り扱い、タンディッシュ取鍋の解体、タンディッシュ取鍋の転倒、電気アーク炉の耐火物の解体などが含まれ得る。
ヒューム回収システムは、場所特有のプラント構成に応じた補助吸引部を備え得る。場所特有のプラント構成には、例えば、材料または添加剤の取り扱い、タンディッシュ取鍋の解体、タンディッシュ取鍋の転倒、電気アーク炉の耐火物の解体などが含まれ得る。
【0025】
［ヒューム処理システム］
【0026】
捕集されたヒュームは、バグフィルタＢＦで処理された後、大気中に分散される。
【0027】
実質的に、バグフィルタは、濾過温度で粒子状物質として存在する全ての重金属と一部の有機化合物とを含む煤塵を捕集する。
【0028】
一般に、吸着材（例えば、活性炭、粉砕活性褐炭コークス、又は、これらと石灰および粘土との混合物）が、適切な投入装置ＡＤＳを使用してバグフィルタの上流のヒュームメインダクトＬ１に投入され、これにより、特に、ダイオキシン（ＰＣＤＤ）とフラン（ＰＣＤＦ）の含有量が管理されるように、残留性の有機汚染物質が削減される。吸着材はバグフィルタＢＦに保持され、ダイオキシンやフランを吸着した後、バグフィルタで捕集された煤塵とともに処分される。
【0029】
現在、製鉄プラントのヒューム処理システムは、以下の汚染物質を軽減するように構成されている。
【0030】
［機械的濾過機能を備えたバグフィルタ内の煤塵］
【0031】
バグフィルタの前に活性炭、褐炭、粘土を注入することによってダイオキシンが吸着される。注入された吸着剤は煤塵とともにバグフィルタに捕集される。煤塵は特殊な廃棄物（重金属、ダイオキシン、有機物などを含む）であり、適切に処理/処分される必要がある。
【0032】
しかし、製鉄プラントにおける現在のヒューム処理システムでは、ガス状の排気中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を軽減することができない。
【0033】
窒素酸化物（ＮＯｘ）は、燃焼制御技術によって上流で封じ込められる。しかし、後燃焼排気からの窒素酸化物（ＮＯｘ）を軽減するための技術は、化石燃料ボイラーや焼却炉などのプラントでは広く適用されているものの、電気アーク炉を備えた製鉄プラントでは、現在まで首尾よく導入されていない。
【0034】
窒素酸化物（ＮＯｘ）の生成は、いくつかのメカニズムを通じて発生する。
【0035】
電気アーク炉（ＥＡＦ）の場合、窒素酸化物（ＮＯｘ）は、主に、「サーマルＮＯｘ」と呼ばれる、熱解離と燃焼用空気中の窒素分子と酸素分子の連続反応とによって形成される。他の窒素酸化物（ＮＯｘ）生成メカニズム、すなわち、（酸素を含む燃料中の窒素化合物の発生と反応による）「フューエルＮＯｘ」、及び、（シアン化水素（ＨＣＮ）の形成とその後の窒素酸化物（ＮＯｘ）への酸化による）「プロンプトＮＯｘ」は、電気アーク炉（ＥＡＦ）からの窒素酸化物（ＮＯｘ）排出量にあまり寄与しない。
【0036】
後燃焼のＮＯｘ削減および制御システムには、以下のものが含まれる。
【0037】
［選択的触媒還元（ＳＣＲ）］
【0038】
［非選択的触媒還元（ＮＳＣＲ）］
【0039】
［選択的無触媒還元（ＳＮＣＲ）］
【0040】
より詳細に、ＳＣＲユニットは、アンモニア（ＮＨ３）や尿素などの窒素ベースの試薬を利用して、窒素酸化物（ＮＯｘ）を窒素分子と水蒸気に化学的に還元する。試薬は、インジェクタのシステムを介して、触媒床（すなわち、反応器）の上流でヒュームの流れに注入される。排気ガスは反応物と混合し、触媒を含む反応器モジュールに入る。高温の燃焼ガスと反応物は触媒を通って拡散し、触媒において、反応物は窒素酸化物（ＮＯｘ）と選択的に反応する。該反応は、ヒューム温度が特定の範囲内にある場合に生じる。一般に、触媒還元プロセスが効率的に行われるためには、触媒床において、ガス流の動作温度がセ氏２２０度（カ氏４３０度）以上、セ氏４２０度（カ氏８００度）以下である必要がある。アンモニア（ＮＨ３）と窒素酸化物（ＮＯｘ）との反応は、（１％を超える）余剰の酸素の存在によって促進される。
【0041】
最適温度範囲を下回ると、触媒活性が大幅に低下し、未反応のアンモニア（「アンモニアスリップ」として知られる）が大気中に直接放出される可能性がある。ＳＣＲシステムは、物理的失活および／または化学的被毒により、時間の経過とともに触媒の失活にもさらされ得る。
【0042】
したがって、ＳＣＲシステムがＮＯｘ排出を効果的に削減するには、比較的安定したガス流量、ＮＯｘ濃度、および温度が、排気ガスの流れに供給される必要がある。
【0043】
一方、電気アーク炉（ＥＡＦ）のヒューム処理システムでは、ガス流量、温度、ＮＯｘ濃度などの動作条件が溶解サイクル中に大きく変動するため、デノックスシステムを適用できないことが知られている。
【0044】
特に、ＳＣＲシステムは、有効動作範囲を大幅に逸脱する低いヒューム温度（セ氏９０度（カ氏１９５度）以上、セ氏１５０度（カ氏３００度）以下）のために、微粒子除去後に設置できない。
【0045】
現在、電気アーク路を備えた製鉄プラントのＮＯｘ排出を制御するためのＳＣＲ技術の応用例は知られていない。実際、ＮＯｘ削減（デノックス）システムは、以上で概説された未解決の技術的問題のため、技術的に実現不可能であると考えられている。
【0046】
したがって、本技術分野では、電気アーク炉を備えた製鉄プラントのガス状排出物からのＮＯｘを軽減する必要性は依然として完全には満たされていない。
【発明の概要】
【0047】
したがって、本発明の主な目的は、ＳＣＲ型デノックス装置によって効率的にＮＯｘを低減可能なヒューム回収処理システムを備えた、電気アーク炉の製鉄プラントを提供することによって、前述の従来技術の欠点を完全に又は部分的に解消することである。
【0048】
本発明の更なる目的は、ＳＣＲ型デノックス装置により効率的にＮＯｘを除去可能であるとともに、動作信頼性が高く操作が簡単なヒューム回収処理システムを備えた、電気アーク炉の製鉄プラントを提供することである。
【0049】
本発明のさらなる目的は、電気アーク炉の製鉄プラントによって発生するヒュームを回収および処理する方法を提供し、製鉄プラント自体によって発生する排気からＮＯｘを効率的に軽減可能にすることである。
【図面の簡単な説明】
【0050】
以上の目的に従った本発明の技術的特徴は、特許請求の範囲の内容に明確に見て取れる。本発明の利点は、非限定的な例としてのみ挙げられる１つまたは複数の実施形態を示す添付図面を参照して、以下の詳細な説明からより明らかになる。
【0051】
【図1】従来のヒューム回収処理システムを有する電気アーク炉を備えた製鉄プラントの簡略図を示す。
【図2】本発明の好ましい実施形態に係るヒューム回収処理システムを備えた電気アーク炉の製鉄プラントの簡略図を示す。
【発明を実施するための形態】
【0052】
図２において、本発明に係る電気アーク炉の製鉄プラントは、参照符号１によって全体的に示されている。
【0053】
本発明の一般的な実施形態によれば、製鉄プラント１は、少なくとも１つの電気アーク炉１０と、製鉄プラント１によって生成されるガス状排出物を回収して処理するのに適したヒューム回収及び処理システム１００とを備える。
【0054】
この説明および添付の特許請求の範囲において、「ガス状排出物」、「排出物（排気）」、または「ヒューム」という表現は同義であり、別段の明示的な記載がない限り、製鉄プラント１の運転中に生成されるガスと煤塵の混合物を総称して指す。前記ガス状排出物の組成は、製鉄プラント１のゾーンによって異なる。例えば、添加剤輸送システムの集塵装置、取鍋およびタンディッシュの耐火物の解体およびライニングエリア、又は、スラグ処理エリアなど、一部のゾーンでは、前記排出物は主に煤塵のみを含むことがある。電気アーク炉の場合、前記排出物には、煤塵に加えて、窒素酸化物や硫黄酸化物などの燃焼生成物、一酸化炭素、及び、有機汚染物質（例えば、揮発性有機化合物（ＶＯＣ）、塩素化ベンゼン、ポリ塩化ビフェニル（ＰＣＢ）、多環芳香族炭化水素（ＰＡＨ）、ダイオキシン（ＰＣＤＤ）、フラン（ＰＣＤＦ）など）が含まれる。排出物中の有機物の存在は、主に、使用される原料の品質によって決まる。一方、取鍋炉の場合、排出物には主に窒素酸化物（ＮＯｘ）と煤塵のみが含まれる。
【0055】
前述の一般的な実施形態によれば、ヒューム回収処理システム１００は、以下の要素を備える。
【0056】
ヒューム回収処理システム１００は、第１の一次吸引ライン１１０を備える。第１の一次吸引ライン１１０は、電気アーク炉１０内で発生したヒュームを吸引するように電気アーク炉１０に流体的に接続されている。
【0057】
ヒューム回収処理システム１００は、二次吸引ライン１２０を備える。二次吸引ライン１２０は、少なくとも１つの吸引フード１２１によって電気アーク炉１０の周囲の環境を換気するのに適している。
【0058】
好ましくは、電気アーク炉１０は、建屋（図２において図示せず）の内部に設置される。吸引フード１２１は、前記建屋の屋根近くに設置され、建屋によって区切られた、電気アーク炉１０の周囲環境を換気するために使用される。
【0059】
さらに、図２に示すように、ヒューム回収処理システム１００は、少なくとも１つの濾過装置１３０を備える。濾過装置１３０は、ヒューム回収処理システム１００によって回収された排出物を、大気中に放出される前に濾過するのに適している。図２に示すように、処理されたヒュームは、排気筒１３１を通って大気中に排出されてもよい。
【0060】
前述の少なくとも１つの濾過装置１３０は、目的に適した任意のタイプのものでよい。好ましくは、濾過装置１３０はバグフィルタである。
【0061】
本発明によれば、電気アーク炉１０は、連続装入システム１１によって原料が装入される。
【0062】
この構成により、炉蓋を開ける必要がなく、これにより、電気アーク炉１０の装入ステップ中に電気アーク炉１０から周囲環境へのヒュームの直接放出が回避される。したがって、二次吸引ライン１２０から吸引フード１２１を介して吸引される空気は、電気アーク炉１０からの直接のヒュームによって実質的に汚染されない。実際、ヒュームは、実質的に電気アーク炉１０および／または連続装入システム１１に閉じ込められたままであり、避けられない漏れによる少量の排出に限定される。特に、二次吸引ライン１２０から吸引される空気は、ＮＯｘを含まないか、又は、無視できる程度のＮＯｘ濃度である。したがって、動作上、電気アーク炉１０によって生成されるＮＯｘは、実質的にすべて一次吸引ライン１１０から吸引される。
【0063】
特に、電気アーク炉１０の連続装入システム１１は、電気アーク炉１０の炉壁または炉蓋に接続可能なタイプのものである。
【0064】
特に、第１の一次吸引ライン１１０は、電気アーク炉１０の炉蓋に作られた穴を通じて、又は、連続装入システム１１の材料供給チャネルを通じて、電気アーク炉１０に流体的に接続されてもよい。
【0065】
本発明によれば、一次吸引ライン１１０に沿って、電気アーク炉１０から始まって、以下の要素が順番に配置される。
【0066】
［ヒューム冷却装置１１１］
【0067】
［集塵装置１１２］
【0068】
［デノックス選択的触媒還元（ＳＣＲ）装置１１３］
【0069】
また、本発明によれば、二次吸引ライン１２０は、デノックス選択的触媒還元装置１１３の下流かつ前記少なくとも１つの濾過装置１３０の上流で第１の一次吸引ライン１１０に合流する。
【0070】
本発明によれば、一次吸引ライン１１０から回収されたヒュームは、二次吸引ライン１２０から回収されたヒュームと混合されて濾過装置１３０に送られる前に、デノックス選択的触媒還元装置１１３に供給される。したがって、電気アーク炉１０から吸引されるヒュームは、二次吸引ライン１２０から吸引されるヒュームによって希釈されたり冷却されたりしない。したがって、デノックス選択的触媒還元装置１１３は、安定した制御可能な条件下で動作可能である。特に、デノックス選択的触媒還元装置１１３は、冷却されていないヒュームおよび希釈されていないＮＯｘを処理することができる。したがって、デノックス選択的触媒還元装置１１３を用いて、製鉄プラント１で発生するＮＯｘを効率よく低減することができる。
【0071】
さらに、デノックス選択的触媒還元装置１１３の上流に、第１の一次吸引ライン１１０がヒューム冷却装置１１１および集塵装置１１２を備えているという事実により、第１の一次吸引ライン１１０から回収されたヒュームは、以下のように予防的に処理され得る。
【0072】
第１の一次吸引ライン１１０から回収されたヒュームは、所定の温度範囲になるように、デノックス選択的触媒還元装置１１３の動作要件に応じて冷却される。
【0073】
過度に高濃度の煤塵がデノックス選択的触媒還元装置１１３の触媒床に損傷を与えるのを防ぐために、第１の一次吸引ライン１１０から回収されたヒュームから煤塵が除去される。
【0074】
集塵装置１１２は、目的に適しており、電気アーク炉１０によって生成されるヒュームを処理可能な任意の塵濾過装置であってもよい。
【0075】
好ましくは、集塵装置１１２は、電気集塵器としても知られる電気フィルタである。電気集塵機は、機械的濾過機能が無く、塵に誘発された静電荷の力を利用して、ガス流から煤塵やヒュームなどの粒子を除去する装置である。
【0076】
好ましくは、図２に示すように、デノックス選択的触媒還元装置１１３は、以下の要素を備える。
【0077】
［触媒床（すなわち、反応器）１１３ａ］
触媒床（すなわち、反応器）１１３ａは、ヒュームが通過するように一次吸引ライン１１０に流体的に接続されている。
触媒床（すなわち、反応器）１１３ａは、ヒュームが通過するように一次吸引ライン１１０に流体的に接続されている。
【0078】
［窒素ベースの試薬の投与手段１１３ｂ］
窒素ベースの試薬（例えば、アンモニアおよび／または尿素などの窒素系試薬）の投与手段１１３ｂは、触媒床１１３ａの上流の一次吸引ライン１１０の部分に、計量された量（所定量）の試薬を注入するのに適している。
窒素ベースの試薬（例えば、アンモニアおよび／または尿素などの窒素系試薬）の投与手段１１３ｂは、触媒床１１３ａの上流の一次吸引ライン１１０の部分に、計量された量（所定量）の試薬を注入するのに適している。
【0079】
特に、投与手段１１３ｂは、集塵装置１１２の上流または下流に試薬を注入するのに適している。好ましくは、図２に示すように、投与手段１１３ｂは、集塵装置１１２と触媒床１１３ａとの間の一次吸引ライン１１０の部分に試薬を注入するのに適している。
【0080】
有利には、投与手段１１３ｂは、窒素ベースの試薬の投与量を以下の関数として調整するように制御システムによって制御される。
【0081】
［少なくとも１つの流量計１１３ｃによって測定される、触媒床１１３ａへの入口におけるヒューム流量］
【0082】
［１つ以上のガス分析器１１３ｄ，１１３ｅによって検出される、触媒床１１３ａの上流および／または下流のＮＯｘ濃度］
【0083】
デノックス選択的触媒還元装置１１３の動作自体は当業者にはよく知られており、したがって詳細には説明されない。
【0084】
デノックス選択的触媒還元装置１１３は、アンモニア（ＮＨ３）や尿素などの窒素ベースの試薬を使用して、窒素酸化物（ＮＯｘ）を窒素分子と水蒸気に化学的に還元する。窒素ベースの試薬は、触媒床の上流で集塵装置１１２の前または後のいずれかでヒュームの流れに注入される。窒素ベースの試薬の流れは、ヒュームの流路に設置されたガス分析計と流量計を使用する自動化／制御システムによって自動的に制御され、汚染物質の量と試薬の「スリップ」を測定することができる。
【0085】
有利なことに、窒素ベースの試薬を注入する触媒はＮＯｘを軽減するが、ダイオキシン、フラン、一酸化炭素（ＣＯ）も化学的に削減できる。この能力のおかげで、既知のヒューム回収処理システムではヒュームからダイオキシン、フラン、および一酸化炭素を軽減するために伝統的に提供されている吸着材料（例えば、活性炭、粉砕活性褐炭コークス、またはこれらと石灰、粘土との混合物）の注入装置を、ヒューム回収処理システムへ挿入することを回避可能になる。吸着材料の注入装置の廃止により、注入される材料の運転コストの削減、および、濾過装置１３０内で生成および回収される煤塵の量の削減が可能になる。
【0086】
動作上、以下の理由により、デノックス非選択的触媒還元（ＮＳＣＲ）システムではなく、デノックス選択的触媒還元システム（デノックス選択的触媒還元装置１１３）によってＮＯｘを軽減することが選択された。
【0087】
非選択的触媒還元（ＮＳＣＲ）システムでは、一酸化炭素（ＣＯ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）、炭化水素が触媒を通じて二酸化炭素（ＣＯ２）と窒素Ｎ２に変換される。この技術では、未燃の炭化水素が還元剤として使用されるため、追加の試薬を注入する必要がない。しかしながら、ガスの酸素含有量は非常に低くなければならない。ＮＯｘの除去は２つの連続したステップで行われる。第１のステップにおいて、酸素は、窒素酸化物（ＮＯｘ）よりも一酸化炭素（ＣＯ）および炭化水素とよく反応するため、余剰の酸素が除去される。第２のステップでは、炭化水素が混合物中のＮＯｘと反応して還元される。このため、ヒューム中の酸素濃度は非常に低く、特に、０．５％未満でなければならない。したがって、非選択的触媒還元（ＮＳＣＲ）システムは、燃料が豊富で酸素が少ない混合気でのみ使用され得る。しかしながら、この制限はデノックス選択的触媒還元（ＳＣＲ）システムには当てはまらず、デノックス選択的触媒還元（ＳＣＲ）システムは、電気アーク炉から抽出されるヒュームの特徴である酸素リッチ混合物も処理できる。
【0088】
好ましくは、図２に示すように、第１の一次吸引ライン１１０は少なくとも１つのファン１１０ｅを備える。ファン１１０ｅの作動は、少なくとも１つの圧力センサ１１０ｆによって測定される電気アーク炉１０内の圧力の関数として吸引能力を調節するように、制御システムによって制御される。
【0089】
電気アーク炉（ＥＡＦ）での鉄鋼の製造は、溶解ステップと、溶鋼の出湯および／または装入ステップとが交互に行われる不連続プロセスである。出湯ステップ中、電気アーク炉によって発生するヒュームは低温であり、ＮＯｘ排出物の発生は基本的に無視できる。出湯ステップ中に捕捉されたヒュームがデノックス選択的触媒還元（ＳＣＲ）装置１１３に運ばれると、触媒床が動作温度以下に冷却され、システムが損傷する可能性がある。
【0090】
このため、第１の一次吸引ライン１１０は、デノックス選択的触媒還元装置１１３の上流側の第１の一次吸引ライン１１０の部分と下流側の第１の一次吸引ライン１１０の部分とを流体的に接続するバイパスライン１１０ａを備えることが好ましい。
【0091】
特に、図２に示すように、バイパスライン１１０ａは、ヒューム冷却装置１１１と集塵装置１１２との間に構成される第１の一次吸引ライン１１０の部分を、デノックス選択的触媒還元装置１１３と濾過装置１３０との間に構成される第１の一次吸引ライン１１０の部分に流体的に接続する。
【0092】
有利には、第１の一次吸引ライン１１０に、１つ以上のバイパス弁１１０ｂ，１１０ｃが設けられる。バイパス弁１１０ｂ，１１０ｃは、バイパスライン１１０ａを通るヒュームの通過を調整するのに適している。バイパス弁１１０ｂ，１１０ｃの作動は、少なくとも１つの温度センサ１１０ｄによって測定される、ヒューム冷却装置１１１から出るヒュームの温度の関数として、制御システムによって制御される。
【0093】
動作上、温度センサ１１０ｄが、冷却装置１１１から出てくるヒュームの温度が所定値未満であることを検出すると、ヒュームがバイパスライン１１０ａを通過できるように前記１つ以上のバイパス弁１１０ｂ，１１０ｃが作動し、これにより、同時に触媒床１１３ａを通過することが防止される。
【0094】
電気アーク炉（ＥＡＦ）における溶解プロセスは、大量の一酸化炭素（ＣＯ）を発生する。このような理由から、ヒューム後燃焼チャンバ１１４は、好ましくは、前述の第１の一次吸引ライン１１０内のヒューム冷却装置１１１の上流に配置される。前記後燃焼チャンバ１１４では、一酸化炭素（ＣＯ）を燃焼させて、ヒューム中の一酸化炭素（ＣＯ）濃度を大幅に低減することができる。
【0095】
有利には、ヒューム冷却装置１１１は、ヒューム冷却装置１１１から出るヒュームがデノックス選択的触媒還元装置１１３の動作要件の関数として所定の温度範囲内の温度を有するように調整可能な冷却能力を生成するのに適している。一般に、デノックス選択的触媒還元装置１１３の動作要件は、セ氏２２０度とセ氏３５０度との間に含まれるヒューム温度範囲を必要とする場合がある。
【0096】
好ましくは、ヒューム冷却装置１１１は、少なくとも１つの温度センサ１１０ｄによって測定されるヒューム冷却装置１１１から出るヒュームの温度の関数として、制御システムによってフィードバック制御される。
【0097】
好ましい実施形態によれば、前述のヒューム冷却装置１１１は、シェルアンドチューブ式熱交換器と複数のファン１１１ａとを備えてもよい。ファン１１１ａの作動は、ヒューム冷却装置１１１によって必要とされる冷却能力の関数としてシェルアンドチューブ式熱交換器上の冷却空気流量を調整するように、制御システムによって制御される。
【0098】
あるいは、前記ヒューム冷却装置１１１は水冷塔を備えてもよい。ただし、シェルアンドチューブ式熱交換器システムは、ヒュームへの水の混入を避けるため、冷却塔よりも好ましい。
【0099】
図２に示すように、製鉄プラント１は、少なくとも１つの取鍋炉（ＬＦ）２０を備えてもよい。この場合、ヒューム回収処理システム１００は、次のような第２の一次吸引ライン１４０を備える。
【0100】
第２の一次吸引ライン１４０は、取鍋炉２０内で発生したヒュームを吸引するように取鍋炉２０に流体的に接続される。
【0101】
第２の一次吸引ライン１４０は、ヒューム冷却装置１１１の上流において、又はヒューム冷却装置１１１において、一次吸引ライン１１０に合流する。
【0102】
前述したように、取鍋炉から発生する排出物にはＮＯｘが含まれる。第２の一次吸引ライン１４０から吸引されたヒュームは、第１の一次吸引ライン１１０から回収されたヒュームと混合され、デノックス選択的触媒還元装置１１３内で一緒に処理されてもよい。
【0103】
しかしながら、取鍋炉２０によって生成され、前記第２の一次吸引ライン１４０によって吸引されるヒュームは、デノックス選択的触媒還元装置１１３で効率的に処理するには冷たすぎる。このため、第２の一次吸引ライン１４０によって吸引されるヒュームは、電気アーク炉１０で発生するヒュームと結合されて加熱される。
【0104】
電気アーク炉１０によって生成されるヒュームが高温（最終的な後燃焼によってさらに昇温する）であるため、２つのヒュームの流れ（ＥＡＦ１０からの流れとＬＦ２０からの流れ）の混合物は、依然としてデノックス選択的触媒還元装置１１３にとっては熱すぎる。このため、前記第２の一次吸引ライン１４０から吸引されるヒュームは、ヒューム冷却装置１１１の上流で第１の一次吸引ライン１１０から吸引されるヒュームと合流し、これにより、ヒュームの温度を効果的に制御することができる。
【0105】
好ましくは、第２の一次吸引ライン１４０は、少なくとも１つのファン１４１を備える。ファン１４１の作動は、少なくとも１つの圧力センサ１４２によって測定される取鍋炉２０内の圧力の関数として制御システムによって制御される。
【0106】
図２に示すように、製鉄プラント１は、１つ又は複数の補助ステーション５１，５２，５３，５４を備えてもよい。補助ステーション５１，５２，５３，５４は、鉄鋼生産活動を動作的に支援するのに適したものであり、主に煤塵を含む排出物を生成する可能性が高い。例えば、補助ステーション５１，５２，５３，５４は、取鍋の耐火物の解体およびライニングゾーン５１、タンディッシュの耐火物の解体およびライニングゾーン５２、添加剤搬送システムの集塵ゾーン５３、又は、スラグ処理ゾーン５４であってもよい。この場合、前述のヒューム回収処理システム１００は、補助ステーション５１，５２，５３，５４ごとに、補助吸引ライン１５１，１５２，１５３，１５４を備える。補助吸引ライン１５１，１５２，１５３，１５４は、対応する補助ステーション５１，５２，５３，５４によって生成される排出物を吸引するように該補助ステーション５１，５２，５３，５４に流体的に接続され、デノックス選択的触媒還元装置１１３と濾過装置１３０との間の部分において二次吸引ライン１２０または第１の一次吸引ライン１１０に、直接的または間接的に合流する。
【0107】
電気アーク炉の連続装入システム１１と電気アーク炉１０との間の接続ゾーンは、２つの可動部品間の接続部であり、機械的に閉じることができないため、電気アーク炉への誤った空気の侵入源となり、結果として電気アーク炉からの窒素酸化物の生成が増加する。
【0108】
有利には、図２に概略的に示されるように、製鉄プラント１は、連続装入システム１１と電気アーク炉１０との間の接続ゾーンを包囲するように構成された格納ケーシング１２を備えてもよい。このような場合、前述のヒューム収集および処理システム１００は、格納ケーシング（格納容器）１２の内部に浸透する空気を吸引するために格納ケーシング１２に流体的に接続されるシール吸引ライン（密閉吸引ライン）１６０を備える。前記シール吸引ライン１６０は、デノックス選択的触媒還元装置１１３と濾過装置１３０との間に構成されるセクション内の二次吸引ライン１２０に合流するか、または直接一次吸引ライン１１０に合流する。
【0109】
好ましくは、シール吸引ライン１６０は、少なくとも１つのファン１６１を備える。ファン１６１の作動は、少なくとも１つの圧力センサ１６２によって測定される格納ケーシング１２内の圧力の関数として制御される。
【0110】
電気アーク炉と装入システムとの接続ゾーンにおける前記シールシステムは、「アクティブ」と定義され得る。なぜなら、電気アーク炉の装入ゾーンで測定された圧力に基づいて吸引能力が調整され、電気アーク炉内の動作圧力を基準にして正しい吸引の程度が保証されるためである。
【0111】
本発明の目的は、製鉄プラントで発生するヒュームを回収して処理する方法を提供することである。
【0112】
本発明に係る方法は、電気アーク炉を備えた製鉄プラントに適用され、特に、上述したような本発明の目的である製鉄プラントに適用される。このため、以下では、製鉄プラント１を説明するのに使用したのと同じ参照符号を使用して、本発明の方法が説明される。
【0113】
一般に、製鉄プラント１は、少なくとも１つの電気アーク炉１０と、製鉄プラント１によって生成されるガス状排出物を回収して処理するのに適したヒューム回収処理システム１００とを備える。
【0114】
前述のヒューム回収処理システム１００は、以下を備える。
【0115】
［第１の一次吸引ライン１１０］
第１の一次吸引ライン１１０は、電気アーク炉１０に流体的に接続され、電気アーク炉１０内で発生したヒュームを吸引する。
第１の一次吸引ライン１１０は、電気アーク炉１０に流体的に接続され、電気アーク炉１０内で発生したヒュームを吸引する。
【0116】
［二次吸引ライン１２０］
二次吸引ライン１２０は、少なくとも１つの吸引フード１２１によって電気アーク炉１０の周囲の環境を換気するのに適している。
二次吸引ライン１２０は、少なくとも１つの吸引フード１２１によって電気アーク炉１０の周囲の環境を換気するのに適している。
【0117】
［少なくとも１つの濾過装置１３０］
少なくとも１つの濾過装置１３０は、ヒューム回収処理システム１００によって回収された排出物を大気中に放出する前に濾過するのに適している。
少なくとも１つの濾過装置１３０は、ヒューム回収処理システム１００によって回収された排出物を大気中に放出する前に濾過するのに適している。
【0118】
本発明に係る方法は、以下の特徴を有する。
【0119】
本発明に係る方法は、連続装入システム１１により、電気アーク炉１０の装入ステップ中に電気アーク炉１０から環境へのヒュームの直接放出を防止し、これにより、二次吸引ライン１２０によって吸引される空気は、電気アーク炉１０から直接来るヒュームによって実質的に汚染されない。
【0120】
本発明に係る方法は、第１の一次吸引ライン１１０によって回収されたヒュームを、二次吸引ライン１２０によって回収されたヒュームと一緒に濾過装置１３０に送る前に、デノックス選択的触媒還元装置１１３で処理し、これにより、電気アーク炉１０から吸引されたヒュームを、デノックス選択的触媒還元装置１１３で処理する前に、二次吸引ライン１２０によって吸引されたヒュームで希釈および冷却しないようにする。
【0121】
さらに、本発明によれば、第１の一次吸引ライン１１０によって回収されたヒュームをデノックス選択的触媒還元装置１１３で処理する前に、前記ヒュームが、集塵装置１１２で煤塵から解放され、ヒューム冷却装置１１１で冷却され、これにより、ヒュームの温度は、デノックス選択的触媒還元装置１１３の動作要件の関数としての所定の温度範囲内とされる。
【0122】
好ましくは、電気アーク炉１０からの溶鋼の出湯ステップ中に、第１の一次吸引ライン１１０によって回収されたヒュームは、デノックス選択的触媒還元装置１１３をバイパスして濾過装置１３０に送られ、これにより、デノックス選択的触媒還元装置１１３の動作要件の関数としての所定の温度範囲未満の温度を有する低温のヒュームがデノックス選択的触媒還元装置１１３に送られないようにする。
【0123】
好ましくは、製鉄プラント１は、少なくとも１つの取鍋炉２０を備える。ヒューム回収処理システム１００は、取鍋炉２０内で生成されたヒュームを吸引するために、取鍋炉２０に流体的に接続される第２の一次吸引ライン１４０を備える。第２の一次吸引ライン１４０によって回収されたヒュームは、ヒューム冷却装置１１１内で冷却される前に、第１の一次吸引ライン１１０によって回収されたヒュームと混合される。
【0124】
好ましくは、前述の製鉄プラント１は、鉄鋼生産活動を動作的に支援することを目的とし、主に煤塵を含む排出物を生成する可能性が高い１つ又は複数の補助ステーション５１，５２，５３，５４を備えてもよい。ヒューム回収処理システム１００は、補助ステーション５１，５２，５３，５４ごとに、補助吸引ライン１５１，１５２，１５３，１５４を備える。補助吸引ライン１５１，１５２，１５３，１５４は、対応する補助ステーション５１，５２，５３，５４によって生成された排出物を吸引するように、該補助ステーション５１，５２，５３，５４に流体的に接続される。各補助吸引ライン１５１，１５２，１５３，１５４から回収された排出物は、濾過装置１３０に直接送られる。
【0125】
本発明は多くの利点を提供し、そのうちのいくつかの利点は上述の通りである。
【0126】
本発明に係る電気アーク炉を備えた製鉄プラント１は、ＳＣＲ式デノックス装置により効率的にＮＯｘを除去することができるヒューム回収処理システムを備えている。
【0127】
本発明に係る電気アーク炉を備えた製鉄プラント１は、ＳＣＲ式デノックス装置により効率的にＮＯｘを除去することができるヒューム回収処理システムを備えており、同時に動作信頼性が高く、運転が簡単である。
【0128】
製鉄プラントから発生するヒュームを電気アーク炉で回収して処理する本発明の方法により、プラント自体から発生する排出物から効率よくＮＯｘを低減することができる。
【0129】
したがって、以上のようにして考案された発明により、設定された目的を達成することができる。
【0130】
実施に際しては、本発明の保護範囲から逸脱しない限り、以上で開示したものとは異なる形状および構成をとり得ることは明らかである。
【0131】
さらに、すべての詳細は技術的に同等の要素で置き換え可能であり、必要に応じて任意の大きさ、形状、および材料が使用され得る。
【図1】
【図2】
【手続補正書】
【提出日】2024-01-25
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
少なくとも１つの電気アーク炉（１０）とヒューム回収処理システム（１００）とを備えた製鉄プラント（１）であって、前記ヒューム回収処理システム（１００）は、前記製鉄プラント（１）によって生成されるガス状排出物を回収して処理するように構成されており、
前記ヒューム回収処理システム（１００）は、前記電気アーク炉（１０）内で発生したヒュームを吸引するように前記電気アーク炉（１０）に流体的に接続された第１の一次吸引ライン（１１０）と、少なくとも１つの吸引フード（１２１）によって前記電気アーク炉（１０）の周囲の環境を換気するように構成された二次吸引ライン（１２０）と、前記ヒューム回収処理システム（１００）によって回収された排出物を大気中へ放出する前に濾過するように構成された少なくとも１つの濾過装置（１３０）とを備え、
前記電気アーク炉（１０）は、連続装入システム（１１）によって原料が装入され、
前記第１の一次吸引ライン（１１０）に沿って、前記電気アーク炉（１０）から始まって、ヒューム冷却装置（１１１）、集塵装置（１１２）、及び、デノックス選択的触媒還元装置（１１３）が順に配置されており、
前記二次吸引ライン（１２０）は、前記デノックス選択的触媒還元装置（１１３）よりも下流側、且つ前記少なくとも１つの濾過装置（１３０）よりも上流側で前記第１の一次吸引ライン（１１０）に合流している、
製鉄プラント。
【請求項2】
前記第１の一次吸引ライン（１１０）は、前記デノックス選択的触媒還元装置（１１３）よりも上流側の前記第１の一次吸引ライン（１１０）の部分を、前記デノックス選択的触媒還元装置（１１３）よりも下流側の前記第１の一次吸引ライン（１１０）の部分に流体的に接続するバイパスライン（１１０ａ）を備える、請求項１に記載の製鉄プラント。
【請求項3】
前記バイパスライン（１１０ａ）は、前記ヒューム冷却装置（１１１）と前記集塵装置（１１２）との間における前記第１の一次吸引ライン（１１０）の部分を、前記デノックス選択的触媒還元装置（１１３）と前記濾過装置（１３０）との間における前記第１の一次吸引ライン（１１０）の部分に流体的に接続している、請求項２に記載の製鉄プラント。
【請求項4】
前記第１の一次吸引ライン（１１０）には、前記バイパスライン（１１０ａ）におけるヒュームの通過を調節するように構成された１つ又は複数のバイパス弁（１１０ｂ，１１０ｃ）が設けられ、少なくとも１つの温度センサ（１１０ｄ）によって測定される、前記ヒューム冷却装置（１１１）から出るヒュームの温度に応じて、前記バイパス弁（１１０ｂ，１１０ｃ）の作動が制御システムによって制御される、
請求項２に記載の製鉄プラント。
【請求項5】
前記デノックス選択的触媒還元装置（１１３）は、ヒュームが通過するように前記第１の一次吸引ライン（１１０）に流体的に接続された触媒床（１１３ａ）と、
前記触媒床（１１３ａ）よりも上流側における前記第１の一次吸引ライン（１１０）の部分に窒素ベースの試薬を注入するように構成された試薬投与手段（１１３ｂ）と、を備える、
請求項１に記載の製鉄プラント。
【請求項6】
前記試薬投与手段（１１３ｂ）は、少なくとも 1 つの流量計（１１３ｃ）によって測定される、前記触媒床（１１３ａ）に入るヒュームの流量と、少なくとも１つのガス分析器（１１３ｄ，１１３ｅ）によって測定される、前記触媒床（１１３ａ）の上流側および／または下流側のＮＯｘ濃度とに応じて、前記窒素ベースの試薬の投与量を調整するように制御システムによって制御される、請求項５に記載の製鉄プラント。
【請求項7】
前記ヒューム冷却装置（１１１）は、前記ヒューム冷却装置（１１１）から出るヒュームが前記デノックス選択的触媒還元装置（１１３）の動作要件に従った所定の温度範囲内の温度を有するように、調整可能な冷却能力を生成可能に構成されている、
請求項１に記載の製鉄プラント。
【請求項8】
前記ヒューム冷却装置（１１１）は、少なくとも１つの温度センサ（１１０ｄ）によって測定される、前記ヒューム冷却装置（１１１）から出るヒュームの温度に応じて、制御システムによってフィードバック制御される、
請求項７に記載の製鉄プラント。
【請求項9】
前記ヒューム冷却装置（１１１）は、シェルアンドチューブ式の熱交換器と複数のファン（１１１ａ）とを備え、前記ファン（１１１ａ）の作動は、前記ヒューム冷却装置（１１１）によって必要とされる冷却能力に従って前記シェルアンドチューブ式の熱交換器上の冷却空気流量を調整するように、制御システムによって制御される、
請求項７または請求項８に記載の製鉄プラント。
【請求項10】
少なくとも１つの取鍋炉（２０）を更に備え、前記ヒューム回収処理システム（１００）は、第２の一次吸引ライン（１４０）を備え、
前記第２の一次吸引ライン（１４０）は、前記取鍋炉（２０）内で発生したヒュームを吸引するように前記取鍋炉（２０）に流体的に接続され、且つ、前記ヒューム冷却装置（１１１）よりも上流において、又は、前記ヒューム冷却装置（１１１）において前記第１の一次吸引ライン（１１０）に合流している、
請求項１に記載の製鉄プラント。
【請求項11】
前記第２の一次吸引ライン（１４０）は、少なくとも１つのファン（１４１）を備え、前記ファン（１４１）の作動は、少なくとも１つの圧力センサ（１４２）によって測定される前記取鍋炉（２０）内の圧力に応じて制御システムによって制御される、
請求項１０に記載の製鉄プラント。
【請求項12】
鉄鋼生産活動を動作的に支援するように構成されており、主に煤塵を含む排出物を生成しやすい１つ又は複数の補助ステーション（５１，５２，５３，５４）を更に備え、前記ヒューム回収処理システム（１００）は、前記補助ステーション（５１，５２，５３，５４）ごとに、補助吸引ライン（１５１，１５２，１５３，１５４）を備え、
前記補助吸引ライン（１５１，１５２，１５３，１５４）は、対応する前記補助ステーション（５１，５２，５３，５４）によって生成された排出物を吸引するように該補助ステーション（５１，５２，５３，５４）に流体的に接続され、且つ、前記デノックス選択的触媒還元装置（１１３）と前記濾過装置（１３０）との間の部分において前記二次吸引ライン（１２０）または前記第１の一次吸引ライン（１１０）に直接的または間接的に合流している、
請求項１に記載の製鉄プラント。
【請求項13】
前記第１の一次吸引ライン（１１０）において、前記ヒューム冷却装置（１１１）よりも上流側にヒューム後燃焼チャンバ（１１４）が配置されている、請求項１に記載の製鉄プラント。
【請求項14】
前記第１の一次吸引ライン（１１０）は、前記電気アーク炉（１０）の炉蓋に作られた穴を通じて、又は、前記連続装入システム（１１）の材料供給チャネルを通じて、前記電気アーク炉（１０）に流体的に接続されている、請求項１に記載の製鉄プラント。
【請求項15】
前記電気アーク炉（１０）の前記連続装入システム（１１）は、前記電気アーク炉（１０）の炉壁または炉蓋に接続可能なタイプのものである、請求項１に記載の製鉄プラント。
【請求項16】
前記連続装入システム（１１）と前記電気アーク炉（１０）との接続ゾーンを閉鎖可能に構成された格納ケーシング（１２）を更に備え、前記ヒューム回収処理システム（１００）は、前記格納ケーシング（１２）の内部に入り込む空気を吸引するように前記格納ケーシング（１２）に流体的に接続されたシール吸引ライン（１６０）を備え、
前記シール吸引ライン（１６０）は、前記デノックス選択的触媒還元装置（１１３）と前記濾過装置（１３０）との間の部分において、前記二次吸引ライン（１２０）に合流するか又は前記第１の一次吸引ライン（１１０）に直接合流している、
請求項１に記載の製鉄プラント。
【請求項17】
前記シール吸引ライン（１６０）は、少なくとも１つの圧力センサ（１６２）によって測定される前記格納ケーシング（１２）内の圧力に応じて作動が制御される少なくとも１つのファン（１６１）を備える、
請求項１６に記載の製鉄プラント。
【請求項18】
前記集塵装置（１１２）は電気フィルタである、請求項１に記載の製鉄プラント。
【請求項19】
前記少なくとも１つの濾過装置（１３０）はバグフィルタである、請求項１に記載の製鉄プラント。
【請求項20】
製鉄プラント（１）によって生成されるヒュームを回収して処理する方法であって、前記製鉄プラント（１）は、少なくとも１つの電気アーク炉（１０）と、前記製鉄プラント（１）によって生成されるガス状排出物を回収して処理するように構成されたヒューム回収処理システム（１００）とを備え、
前記ヒューム回収処理システム（１００）は、前記電気アーク炉（１０）内で発生したヒュームを吸引するように前記電気アーク炉（１０）に流体的に接続された第１の一次吸引ライン（１１０）と、少なくとも１つの吸引フード（１２１）によって前記電気アーク炉（１０）の周囲の環境を換気するように構成された二次吸引ライン（１２０）と、前記ヒューム回収処理システム（１００）によって回収された排出物を大気中へ放出する前に濾過するように構成された少なくとも１つの濾過装置（１３０）とを備え、
前記方法は、
前記二次吸引ライン（１２０）によって吸引される空気が、前記電気アーク炉（１０）から直接来るヒュームによって実質的に汚染されないように、連続装入システム（１１）によって、装入段階中の前記電気アーク炉（１０）から前記環境へのヒュームの直接放出を防止するステップと、
前記電気アーク炉（１０）から吸引されたヒュームを、デノックス選択的触媒還元装置（１１３）で処理する前に、前記二次吸引ライン（１２０）によって吸引されたヒュームで希釈および冷却しないように、前記第１の一次吸引ライン（１１０）によって回収されたヒュームを、前記二次吸引ライン（１２０）によって回収されたヒュームと一緒に前記濾過装置（１３０）に送る前に、前記デノックス選択的触媒還元装置（１１３）で処理するステップと、を備え、
前記第１の一次吸引ライン（１１０）によって回収されたヒュームを前記デノックス選択的触媒還元装置（１１３）で処理する前に、前記ヒュームが集塵装置（１１２）で煤塵から解放されてヒューム冷却装置（１１１）で冷却されることで、前記ヒュームの温度が、前記デノックス選択的触媒還元装置（１１３）の動作要件に従った所定の温度範囲内にもたらされる、
方法。
【請求項21】
前記電気アーク炉（１０）からの溶鋼の出湯段階中に、前記第１の一次吸引ライン（１１０）によって回収されたヒュームが、前記デノックス選択的触媒還元装置（１１３）をバイパスして前記濾過装置（１３０）に送られることで、前記デノックス選択的触媒還元装置（１１３）の動作要件に従った所定の温度範囲を下回る温度を有する低温のヒュームが前記デノックス選択的触媒還元装置（１１３）に送られないようにする、請求項２０に記載の方法。
【請求項22】
前記製鉄プラント（１）は、少なくとも１つの取鍋炉（２０）を備え、前記ヒューム回収処理システム（１００）は、前記取鍋炉（２０）内で発生したヒュームを吸引するように前記取鍋炉（２０）に流体的に接続された第２の一次吸引ライン（１４０）を備え、
前記第２の一次吸引ライン（１４０）によって回収されたヒュームが、前記ヒューム冷却装置（１１１）内で冷却される前に、前記第１の一次吸引ライン（１１０）によって回収されたヒュームと混合される、
請求項２０に記載の方法。
【請求項23】
前記製鉄プラント（１）は、鉄鋼生産活動を動作的に支援するように構成されており、主に煤塵を含む排出物を生成しやすい１つ又は複数の補助ステーション（５１，５２，５３，５４）を備え、前記ヒューム回収処理システム（１００）は、前記補助ステーション（５１，５２，５３，５４）ごとに、補助吸引ライン（１５１，１５２，１５３，１５４）を備え、
前記補助吸引ライン（１５１，１５２，１５３，１５４）は、対応する前記補助ステーション（５１，５２，５３，５４）によって生成された排出物を吸引するように該補助ステーション（５１，５２，５３，５４）に流体的に接続され、
それぞれの前記補助吸引ライン（１５１，１５２，１５３，１５４）によって回収された排出物は、前記濾過装置（１３０）に直接送られる、
請求項２０に記載の方法。
【国際調査報告】