製鉄業における熱および物質循環の最適化

• 研究課題/領域番号: 09247202
• 研究種目: 重点領域研究
• 配分区分: 補助金
• 研究機関: 宮城工業高等専門学校
• 研究代表者: 秋山 友宏 宮城工業高等専門学校, 機械工学科, 助教授 (50175808)
• 研究分担者: 八木 順一郎 東北大学, 素材工学研究所, 教授 (20006050)
• 研究期間 (年度): 1997
• 研究課題ステータス: 完了 (1997年度)
• 配分額: 2,000千円 (直接経費: 2,000千円); 1997年度: 2,000千円 (直接経費: 2,000千円)
• キーワード: エンタルピー / エクセルギー / 製鉄 / 熱収支 / 物質収支 / 熱力学コンパス

研究概要

1.熱力学によるシステム設計の理論により、エンタルピー・エクセルギーダイアグラムを作成し、到達すべき目標値である理論最小値の値を決定した。そこでは熱損失を無視し、ヘマタイトの熱分解、炭素の燃焼、溶鉄の生成、スラグの溶融の各プロセスを組み合わせ、Fe-O-Cの平衡状態図からブ-ドワ-反応(C+CO_2=2CO)が進行し還元ポテンシャルが維持される温度を最低条件と仮定した。その結果、理論最小エクセルギー消費量1.46GJ/t-Hot Metalが導出された。
2.現行製鉄業における各種プロセス(コ-クス炉・CDQ、焼結機・クーラー、高炉・熱風炉、転炉、連続鋳造、連続加熱炉、焼鈍炉、溶融亜鉛めっき無酸化炉、発電設備、酸素製造設備他)の最新操業データの収集し、モデル製鉄所を設定しプロセスの物質収支の確認し全体の物質収支を考察した。これにより現行製鉄所内での複雑な物質循環の状況が明らかとなった。