CN104797720B - 烧结机的氧‑气体燃料供给装置 - Google Patents

Abstract

一种烧结机的氧‑气体燃料供给装置，将氧喷出至设置于点火炉下游的原料装入层上方的罩内的大气中而进行富集，进而将供给已稀释至燃烧下限浓度以下的气体燃料而形成的空气利用配置在托盘下的风箱吸引导入至装入层内，在装入层内使所述气体燃料与碳材料燃烧而制造烧结矿，其特征在于，在所述罩内，在罩的高度方向中间部处配置挡板，该挡板形式为，将山形状的板材在水平方向上具有间隙地配置多列且在垂直方向上使所述间隙部成为锯齿状地排列多段，并且，在所述挡板的下方配置有将气体燃料供给至空气中的气体燃料供给配管，且在所述挡板的上方配置有氧供给配管，该氧供给配管的至少配置在罩内的部分为铜合金制和/或Ni合金制。

Description

烧结机的氧-气体燃料供给装置

技术领域

本发明涉及通过富集氧且供给气体燃料而制造高品质的高炉原料用烧结矿的下方吸引式的带式烧结机中的氧-气体燃料供给装置。

背景技术

作为高炉制铁法主要原料的烧结矿一般是经由如图1所示的工序而制造的。烧结矿的原料是铁矿石粉或烧结矿筛下粉、制铁厂内产生的回收粉、石灰石和白云石等含CaO类副原料、生石灰等造粒助剂、焦炭粉或无烟煤等，按预定比例将这些原料从料斗1…的各料斗中切出到输送机上。切出的原料利用鼓式混合机2和3等添加适量的水，混合、造粒，制成作为平均粒径为3～6mm的准粒子的烧结原料。然后，利用鼓式加料机6和切出槽7，将该烧结原料从配置在烧结机上的缓冲斗(serge hopper)4、5中以400～800mm的厚度装载在环状移动式烧结机托盘8上，而形成也称为烧结床的装入层9。然后，利用设置在装入层9上方的点火炉10点燃装入层表层的碳材料，并且利用配置在托盘8紧下方的风箱11向下方吸引装入层上方的空气，由此使装入层内的碳材料依次燃烧，利用此时产生的燃烧热使上述烧结原料熔融而获得烧结块。然后，对如此获得的烧结块进行破碎、整粒，回收约为5mm以上的块状物作为成品烧结矿，而供给至高炉。

在上述制造工艺中，利用点火炉10点燃装入层内的碳材料然后利用从上层向下层吸引的空气而使装入层内继续燃烧，从而在厚度方向上形成具有宽度的燃烧/熔融带(下文中，也仅称为“燃烧带”)。因为该燃烧带的熔融部分阻碍上述吸引空气的流动，所以这成为烧结时间延长从而使生产率下降的主要原因。此外，随着托盘8向下游侧移动，该燃烧带逐渐从装入层的上层向下层转移，在通过燃烧带之后，产生烧结反应完成的烧结块层(下文中，也仅称为“烧结层”)。此外，随着燃烧带从上层向下层转移，烧结原料中所含水分在碳材料的燃烧热的作用下而气化，在温度尚未上升的下层烧结原料中浓缩并形成湿润带。如果该水分浓度在某程度以上，则水分会填满成为吸引气体的流路的烧结原料的粒子间的空隙，从而与熔融带同样成为使通气阻力增大的主要原因。

图2中示出了在厚度为600mm的装入层中移动的燃烧带处于装入层内托盘上方大约400mm位置(距离装入层表面向下200mm)时的装入层内的压力损失和温度分布，此时的压力损失分布显示在湿润带中约为60％，在燃烧带中约为40％。

然而，烧结机的生产量(t/hr)一般取决于生产率(t/hr·m²)×烧结机面积(m²)。即，烧结机的生产量会随着烧结机的宽度或长度、原料装入层的厚度、烧结原料的堆密度、烧结(燃烧)时间、成品率等而变化。因此，为了增加烧结矿的生产量，认为有效途径是：改善装入层的通气性(压力损失)以缩短烧结时间、或者提高破碎前烧结块的冷态强度以提高成品率。

图3示出了烧结矿的生产率较高时和较低时，即烧结机的托盘移动速度较快时和较慢时的装入层内某点的温度和时间的推移。保持在烧结原料的粒子开始熔融的1200℃以上温度的时间在生产率较低的情况下以T₁表示，在生产率较高的情况下以T₂表示。因为生产率高时托盘的移动速度较快，所以高温区域保持时间T₂与生产率较低时的T₁相比变短。但是，如果在1200℃以上高温下的保持时间变短则导致烧结不足，从而使烧结矿的冷态强度下降且使成品率下降。因此，为了生产率良好地在短时间内以高成品率制造出高强度的烧结矿，必须寻求某些手段来延长保持在1200℃以上高温的时间并提高烧结矿的冷态强度。

图4为示出利用吸引的空气使被点火炉点燃的装入层表层的碳材料继续燃烧而形成燃烧带，并使其从装入层的上层依次移动至下层，而形成烧结块的过程的示意图。此外，图5(a)示意性地示出了上述燃烧带存在于图4所示粗框内的装入层的上层部、中层部和下层部的各层内时的温度分布。烧结矿的强度受到保持在1200℃以上温度的温度与时间的乘积的影响，其值越大则烧结矿的强度越高。因此，利用吸引的空气传送装入层上层部碳材料的燃烧热从而对装入层内的中层部和下层部进行预热，因此长时间保持在高温，相反，装入层上层部有不被预热的部分，燃烧热不足，烧结所需的燃烧熔融反应(烧结反应)易变得不充分。其结果是，如图5(b)所示，就装入层宽度方向截面内的烧结矿的成品率分布而言，越往装入层上层部而成品率越低。此外，托盘两宽度端部也由于来自托盘侧壁的放热或通过的空气量较多而过冷却，因而不能充分确保烧结所必需的高温区域中的保持时间，成品率仍然变低。

针对这些问题，以往是增加添加至烧结原料中的碳材料(焦炭粉)量。但是，如图6所示，通过增加焦炭的添加量，可以提高烧结层内的温度，从而延长保持在1200℃以上的时间，但与此同时，烧结时的最高到达温度超过1400℃，由于以下说明的原因而导致烧结矿的被还原性和冷态强度下降。

在非专利文献1中，对于在烧结过程中烧结矿中所产生的各种矿物的拉伸强度(冷态强度)和被还原性，如表1所示。于是，在烧结过程中，如图7所示，在1200℃开始产生熔融液，生成烧结矿的构成矿物中最高强度且被还原性也相对较高的铁酸钙。这是必须将烧结温度设定在1200℃以上的原因。但是，如果进一步继续升温而超过1400℃，正确地说超过1380℃，则铁酸钙开始分解成冷态强度和被还原性为最低的非晶质硅酸盐(硅酸钙)及易发生还原粉化的骸晶状二次赤铁矿。此外，根据矿物合成试验的结果，如图8的状态图所示，成为烧结矿还原粉化起点的二次赤铁矿升温至Mag.ss+Liq.区域，当冷却时析出，因此就抑制还原粉化而言，重要的是不经由状态图上所示的路径(1)而经由路径(2)来制造烧结矿。

【表1】

矿物种类	拉伸强度(MPa)	被还原性(％)
			赤铁矿	49	50
磁铁矿	58	22
			铁酸钙	102	35
硅酸钙	19	3

即，在非专利文献1中公开了，在确保烧结矿的品质方面，对燃烧时最高到达温度或高温区域保持时间等的控制是非常重要的管理项目，利用这些控制如何来大致地决定烧结矿的品质。因此，为了获得还原粉化性(RDI)优良、高强度且被还原性优异的烧结矿，重要的是使在1200℃以上的温度下产生的铁酸钙不被分解成硅酸钙和二次赤铁矿，因此，需要使烧结时装入层内的最高到达温度不超过1400℃、优选不超过1380℃，而将装入层内的温度长时间地保持在1200℃(铁酸钙的固相线温度)以上。下文中，在本发明中将保持在上述1200℃以上且1400℃以下的温度区域的时间称为“高温区域保持时间”。

需要说明的是，对于要改善上述装入层上层部的成品率下降并提高生产率的技术，以往提出过若干技术。例如，在专利文献1中提出了如下技术：在制造烧结矿时，除了向烧结原料中添加焦炭外，向吸引到烧结原料中的空气中添加放热性气体并使其在烧结带处燃烧，由此实现烧结矿的强度和生产率、成品率的提高。但是，该专利文献1的技术存在如下问题：由于通过使焦炭和气体燃料燃烧而提高烧结时的最高到达温度并实现烧结矿的强度和生产率、成品率的提高，因此导致成品烧结矿的被还原性(RI)变差。

此外，在专利文献2中提出如下方法：在对装入层上层部进行充分烧结的时点，将供给至装入层的含氧气体的质量流量设定为在对装入层上层部进行烧结的范围内所供给的含氧气体的质量流量的1.01～2.6倍，并增加装入层内的压差，从而极大地增加燃烧熔融带的转移速度并在增大生产率同时获得产品成品率和品质优良的产品。但是，该专利文献2的技术能使得装载层的层厚增加或托盘移动速度增加，从而可以提高烧结机的生产率，但这也会提高燃烧熔融带的移动速度和最高到达温度，存在仍然会引起成品烧结矿的被还原性恶化的问题。

此外，在专利文献3中提出有：在托盘上的装入层上层部烧结期间，通过将吸引入装入层中的燃烧用空气中的氧浓度富集为35％以上而进行烧结，从而提高生产率和成品率的氧富集操作方法。然而，该专利文献3的技术是通过将燃烧空气中的氧浓度富集到35％以上而提高焦炭的燃烧性并实现最高到达温度的上升，但存在对应于燃烧性提高而烧结所必需的1200℃以上的高温区域保持时间变得不足的问题。

因此，发明人等在专利文献4～6等中提出如下技术作为解决上述问题点的技术：减少烧结原料中的碳材料添加量，在烧结机的点火炉的下游，将已稀释至燃烧下限浓度以下的各种气体燃料从托盘上方导入装入层内，使该气体燃料在装入层内燃烧，由此将装入层内的最高到达温度和高温区域保持时间这两方面控制在适当范围内。

使用上述专利文献4～6的技术，在除了减少向烧结原料中的碳材料添加量以外，将已稀释至燃烧下限浓度以下的气体燃料导入到装入层内，使气体燃料在装入层内燃烧的情况下，如图9所示，上述气体燃料在碳材料燃烧后的装入层内(烧结层内)燃烧，因此使燃烧/熔融带的最高到达温度不超过1400℃，从而可以在厚度方向上扩大燃烧/熔融带的宽度，可以有效地实现高温区域保持时间的延长。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特公昭46-027126号公报

专利文献2：WO98/07891号公报

专利文献3：日本特开平02－073924号公报

专利文献4：日本特开2008－095170号公报

专利文献5：日本特开2010－047801号公报

专利文献6：日本特开2008－291354号公报

非专利文献

非专利文献1:《矿物工学》；今井秀喜、武内寿久祢、藤木良规编，(1976)，第175页，朝仓书店

发明内容

发明所要解决的课题

然而，在上述专利文献4～6的现有技术中，为了获得高强度且被还原性优异的高品质的烧结矿，对于需要在1200℃以上且1400℃以下的高温区域内保持多长时间，另外为此将稀释的气体燃料供给至哪个区域为好尚不十分清楚。

此外，在上述专利文献4～6的技术中必须注意的是，在利用烧结来决定优选的最高到达温度或高温区域保持时间的范围时，直接使用含有21体积％氧的空气作为使碳材料或气体燃料燃烧的助燃气体。其原因是：在实际烧结中的装入层内，利用碳材料、气体燃料的燃烧反应必然会成为与大气不同的气氛，此外，其原因是：如果改变助燃气体的成分或组成，则装入层内的气体氛围也会发生变化，烧结时的最高到达温度或高温区域保持时间当然也发生变化。因此，需要根据助燃气体的特性而改变烧结机的操作条件。然而，现有技术中，对于助燃气体的特性，特别是空气中所含氧的量给烧结性或烧结矿的品质所带来的影响几乎未作研究。

因此，发明人等明确烧结所需要的高温区域保持时间，确定应供给气体燃料的适当区域，并研究助燃气体对烧结时的最高到达温度或高温区域保持时间的影响，开发了的方法是，将气体燃料供给至利用碳材料的燃烧热进行烧结时的高温区域保持时间小于150秒的区域，从而延长高温区域保持时间，并在上述气体燃料供给区域将空气中的氧浓度富集至超过21体积％且小于35体积％，从而制造高强度且被还原性优良的烧结矿，将上述内容作为日本特愿2011-058651提出了专利申请。

在上述日本特愿2011-058651所提出的技术中，将氧供给配管配置在设置于供给气体燃料区域的装入层上方的罩内，通过将氧喷出至大气中而富集氧。但是，无论在罩内以何种方式供给氧，就能够防止泄漏至外部而高效地且安全地富集氧的方面而言，很难说是十分明确的。

另外，对于上述氧供给配管并没有特别的限制，因此作为氧供给配管，例如在使用作为通常的城市煤气的配管使用的一般结构用轧钢(SS钢)形成的配管的情况下，在由于某种原因而导致在氧供给配管的氧喷出口(喷嘴或开口部)处起火时，因在配管内流动的高纯度的氧有可能会瞬间烧损该配管并引起重大的作业问题。

因此，本发明的目的在于提供一种氧-气体燃料供给装置，适合使用于在供给气体燃料的同时进行富集氧的烧结作业的烧结机中且不担心发生氧导致的烧损。

用于解决课题的方案

发明人等为了解决上述课题而潜心研究。其结果发现，在设置于供给气体燃料的装置的罩内的高度方向中段处，设置间歇而在水平方向上配置多列并在垂直方向上配置多段的挡板，且通过在上述挡板的下方配置气体燃料供给配管而供给气体燃料，并在上述挡板的上方配置氧供给配管，以从水平方向向下的方式将氧喷出至空气中，此为最理想的方式，另外，为了防止将氧供给至烧结机的氧供给配管的氧引起的烧损，利用铜合金制和/或Ni合金制的配管构成有可能烧损的部分，从而完成了本发明。

即，本发明为一种烧结机的氧-气体燃料供给装置，将氧喷出至设置于点火炉下游的原料装入层上方的罩内的大气中而进行富集，进而将供给已稀释至燃烧下限浓度以下的气体燃料而形成的空气利用配置在托盘下的风箱吸引导入至装入层内，在装入层内使所述气体燃料与碳材料燃烧而制造烧结矿，其特征在于，在所述罩内，在罩的高度方向中间部配置挡板，该挡板形式为，将山形状的板材在水平方向上具有间隙地配置多列且在垂直方向上使所述间隙部成为锯齿状地排列多段，并且，在所述挡板的下方配置有将气体燃料供给至空气中的气体燃料供给配管，且在所述挡板的上方配置有将氧喷出至空气中的氧供给配管。

本发明的氧-气体燃料供给装置的特征在于，所述氧供给配管配置成将氧的喷出方向设定为从水平方向向下。

另外，本发明的氧-气体燃料供给装置的特征在于，所述氧供给配管在挡板与挡板的间隙的上方，将氧的喷出方向朝向挡板与挡板的间隙而配置。

另外，本发明的氧-气体燃料供给装置的特征在于，所述氧供给配管在挡板的顶部的上方将氧的喷出方向朝向挡板与挡板的间隙而配置。

另外，本发明的氧-气体燃料供给装置的特征在于，所述氧供给配管中的至少配置在罩内的部分为铜合金制和/或Ni合金制。

另外，本发明的氧-气体燃料供给装置的特征在于，所述氧供给配管中的至少配置在罩内的部分为含有60质量％以上的铜的铜合金制和/或含有60质量％以上的Ni的Ni合金制。

另外，本发明的氧-气体燃料供给装置的特征在于，所述氧供给配管在罩外且在罩的附近设置有回火防止器。

发明效果

根据本发明，在使用下方吸引式的带式烧结机供给气体燃料而制造烧结矿时，在防止氧引起的氧供给配管的烧损的基础上，能够使氧不泄漏至外部并将氧供给至气体燃料供给装置的罩内的空气中而进行富集，因此，能够安全且稳定地制造高强度且被还原性优良的高品质的高炉原料用烧结矿。

附图说明

图1为说明烧结工艺的概要图。

图2为说明烧结层内温度分布与压力损失分布的曲线图。

图3为说明高生产时与低生产时的装入层内的温度分布的图。

图4为说明伴随着烧结进行的装入层内的变化的示意图。

图5为说明燃烧带存在于装入层的上层部、中层部和下层部的各位置处时的温度分布与装入层的宽度方向截面内的烧结矿的成品率分布的图。

图6为说明根据碳材料量的变化(增量)的装入层内的温度变化的图。

图7为说明烧结反应的图。

图8为说明骸晶状二次赤铁矿生成过程的图。

图9为说明根据气体燃料供给的烧结层内的温度分布的变化的图。

图10为说明供给气体燃料与氧的氧-气体燃料供给装置的一例的图。

图11为分析氧的喷出方向对氧的泄漏的影响的图。

图12为说明供给氧的方法的具体例的图。

图13为说明供给氧的方法的其他的具体例的图。

图14为定性地说明氧浓度与流速对氧供给配管的烧损的影响的图。

图15为说明供给气体燃料与氧的氧-气体燃料供给装置的配管系统的图。

具体实施方式

对于适用本发明的技术的烧结矿的制造方法而言，使用下方吸引式的烧结机，在循环移动的托盘上装入含有矿石粉与碳材料的烧结原料而形成装入层，利用点火炉在该装入层表面的碳材料上点火，并将设置于点火炉下游的装入层上方的罩内的、含有已稀释至燃烧下限浓度以下的气体燃料的空气，利用配置于托盘下的风箱吸引而导入装入层内，在该装入层内使上述气体燃料与碳材料燃烧并烧结而制造烧结矿，从这方面而言，与专利文献4～6中公开的技术相同。

因此，在供给气体燃料的情况下，在利用碳材料的燃烧热进行烧结时，在保持至1200℃以上的高温区域保持时间不足的区域中进行供给，并期望以最高达到温度不超过1400℃的方式，根据供给的气体燃料的量，来削减添加至烧结原料中的碳材料量。

此处，供给至装入层内的气体燃料例如除了高炉气体(B Gas)、焦炉气体(C Gas)、高炉气体与焦炉气体的混合气体(M Gas)等炼铁厂副生气体以外，还可以优选使用LNG(天然气)、城市煤气、甲烷气、乙烷气、丙烷气等可燃性气体及它们的混合气体。进一步地，可以与LNG一样，使用从页岩(shell)层开采的、与以往的天然气不同的非常规的天然气(页岩气)。

另外，供给至装入层内的上述气体燃料优选已稀释至该气体燃料的燃烧下限浓度以下的气体燃料。如果稀释气体燃料的浓度高于燃烧下限浓度，则在装入层上方会燃烧，供给气体燃料的效果会损失，或有可能引起爆炸。另外的原因在于，如果稀释气体燃料为高浓度，则在低温区域会燃烧，从而有可能不能有效地帮助高温区域保持时间的延长。因此，已稀释的气体燃料的浓度优选为大气中的常温下的燃烧下限浓度的3/4以下，更优选为燃烧下限浓度的1/5以下，进一步优选为燃烧下限浓度的1/10以下。然而，在稀释气体燃料的浓度小于燃烧下限浓度的1/100的情况下，燃烧产生的发热量不足，不能得到烧结矿的强度提高与成品率的改善效果，因此下限设定为燃烧下限浓度的1％。如果是天然气(LNG)，由于LNG的室温下的燃烧下限浓度为4.8体积％，则稀释气体燃料的浓度优选成为0.05～3.6体积％的范围，更优选为0.05～1.0体积％的范围，进一步优选为0.05～0.5体积％的范围。

另外，适用本发明的技术的烧结矿的制造方法，与日本特愿2011-058651一样，具有的特征是在供给气体燃料的同时富集氧。其理由是因为，通过富集氧，烧结时的气体氛围向氧化方向移动，结果是通过烧结而在烧结矿中生成的铁酸钙的生成比例增大，硅酸钙的生成比例降低，因此能够得到高强度且还原性优良的烧结矿，而且通过同时进行气体燃料的供给与氧富集，不仅能够提高烧结反应而缩短烧结时间，而且将气体燃料与烧结原料中的碳材料的燃烧位置移动至更低温侧而将装入层内的温度分布曲线形成平缓的广阔的曲线，能够延长高温区域保持时间，所以在提高生产率的基础上，能够实现烧结矿的品质改善。

如果将装入层内的吸引的空气中含有的氧浓度，设定为超过大气中的氧浓度(21体积％)，则即使少量也能够得到上述氧富集产生的效果，优选富集至24.5体积％以上。另一方面，如果空气中的氧浓度成为35体积％以上，氧富集需要的成本高于获得的利益。因此，富集的氧量优选以空气中的氧浓度成为超过21体积％且小于35体积％的范围进行添加。更优选为24.5～30体积％，进一步优选为24.5～28体积％的范围。

作为以上述的方式富集氧的方法(装置)，需要如图10所示，在设置于供给气体燃料的原料装入层的上方的罩的高度方向中间部配置多段排列的挡板，该多段排列的挡板以在水平方向上具有间隙且为多列且在垂直方向上使上述间隙部成为锯齿状的方式配置，在上述挡板的下方配置将气体燃料向空气中供给的气体燃料供给配管，使原始的气体燃料以发生吹散现象的高速喷出至空气中，瞬间形成燃烧下限浓度以下的稀释气体燃料，或者需要将预先已稀释至燃烧下限浓度以下的气体燃料喷出至空气中，将气体燃料向空气中供给，并且在上述挡板的上方配置氧供给配管，将氧向空气中喷出并进行富集。

此处，以上述方式将气体燃料向挡板的下部供给的理由是因为，LNG等气体燃料通常比空气轻，因此通过设置挡板，或者通过缩小从上方朝向下方流过挡板的间隙的的空气来提高流速，从而防止气体燃料向罩上方泄露。

需要说明的是，对于上述挡板，只要能够防止在其下部供给的气体燃料向上方的漏出且在其上方使已富集氧的空气顺畅地流向下方，则没有特别的限制，期望如图10所示，将加工成へ字状(“山”形状)的板材在水平方向上隔开间隙而多个排列，并且，以该间隙部在垂直方向上成为锯齿状(比赛(tournament)状)或迷宫状的方式，多段排列。需要说明的是，对于挡板的规格，期望为，例如在机器宽度为6m的烧结机的情况下，挡板的宽度设定为200～500mm左右，挡板彼此的间隙在水平方向上设定为50～200mm左右，在垂直方向上设定为50～200mm左右，挡板的段数设定为2～5段左右。另外，对于上述挡板而言，从防止气体燃料向罩上部漏出的观点出发，优选以开口部的压力损失成为10mmAq以下的方式配置。

在图10中，例示了以将气体燃料从气体燃料配管喷出的朝向设定为水平方向的例子，但是只要在气体燃料导入至装入层之前的期间能够与空气均匀混合且稀释至燃烧下限浓度以下，水平方向、朝向下方均可，并没有特别的限制。

另一方面，将氧喷出至挡板的上部的理由是因为，氧比空气的比重大，因此泄漏至罩外的比率低，而且即使泄漏氧也不具有气体燃料那样的危险性，而且，从供给配管喷出的氧在通过挡板的间隙期间已经均匀地稀释至目标浓度，然后与气体燃料混合，因而能够防止高浓度的氧与气体燃料直接接触。

需要说明的是，从供给配管供给的氧也可以不必是纯氧，供给的氧量与气体燃料相比相差悬殊，所以如果氧浓度降低则从配管喷出的量会增加，因此是不优选的。

不过，对于将氧从氧供给配管喷出的方向，从防止氧向罩外的泄漏的观点出发，与水平方向相比，优选设定为朝下方向。图11表示的是如下所述的模拟结果，在将氧从氧供给配管喷出至罩内的挡板上部的空气中而将氧浓度浓化成21体积％～27体积％的情况中，比较在水平方向上喷出氧时与朝下方喷出氧时受到风速10米/秒的横向风时漏出至罩外的氧量。从该图可知，在水平方向上喷出氧的情况下，存在氧容易泄露的倾向。

另外，在将从氧供给配管喷出的氧的朝向设定为朝下的情况下，具体而言，也可以如图12所示，将氧供给配管配置在挡板与挡板的间隙的上方，将氧朝挡板与挡板的间隙喷出。在该氧喷出方法中，由于将氧的喷流直接吹入挡板与挡板之间，所以具有氧顺畅地被吸引，能够抑制向上方的泄漏的优点。

或者，也可以如图13所示，将氧供给配管配置在挡板的顶部的上方，将氧朝向挡板与挡板的间隙(间隙部)喷出。在该氧喷出方法中，由于能够从一根气体燃料供给配管朝向两个间隙供给氧，所以根据条件具有能够削减气体燃料供给配管的根数的优点。

接着，对上述气体燃料供给装置中的氧供给配管的氧引起的烧损的防止进行说明。

如前所述，图10中所示的氧-气体燃料供给装置在设置于供给气体燃料的区域的装入层上方的罩的高度方向中间部处，具有间隙地配置一段以上的挡板，在该挡板的下方配置气体燃料供给配管，将原始的气体燃料以引起吹散现象的高速在水平方向上喷出而瞬间形成燃烧下限浓度以下的稀释气体燃料，并且在上述挡板的上方配置氧供给配管，朝向挡板的方向供给氧。而且，在该装置中，从氧供给配管供给的氧在通过挡板的间隙期间，被均匀地稀释至富集的目标浓度，之后与气体燃料合流，因此，以能够防止高浓度的氧与气体燃料直接接触的方式进行设计。需要说明的是，从上述配管供给的氧也可以不是纯氧。

此处，在气体燃料供给配管的上方配置挡板的原因在于，防止由于LNG等气体燃料比空气轻而泄漏散失至罩上方。需要说明的是，由于氧比气体燃料的比重大，所以只要不是强风吹动，就不太可能扩散至罩外。

但是，在上述氧富集装置中担心的方面是，烧结机是通过使焦炭与气体燃料燃烧而产生的燃烧热而将烧结原料烧结的机器，因此经常存在有火种。因此，例如在氧供给配管为通常城市煤气的配管中使用的一般结构用轧钢材料(SS钢)等的情况下，即使实施了禁油处理，也会因为某种原因在氧供给配管的氧喷出口(喷嘴或开口部)处起火，此时铁与氧的反应热有可能瞬间将氧供给配管烧损至阀座。

需要说明的是，从气体燃料供给配管喷出的气体燃料中，由于从喷出口以引起吹散现象的高速喷出，所以能够防止起火。而且，即使起火，也只是在该处燃烧，并不会烧损配管本身。而且，由于氧与气体燃料相比供给量大，所以将高浓度的氧从大的喷出口以10米/秒以上的高速喷出。但是，通常如图14所示，氧浓度越高且流速越大，越容易引起由于氧导致的烧损，所以配管的烧损对策是重要的。

因此，在本发明中，为了防止上述那样的氧供给配管的烧损，将在氧供给配管的至少火种存在的罩内(集管、分支管及喷嘴等处)配置的部分设置为铜合金制和/或Ni合金制的配管。这是因为，铜合金或Ni合金比铁的离子化倾向小，因此在配管内成为着火源的锈难以生成，而且这些合金在表面上形成难以透过氧的致密的氧化膜，因而抑制进一步的氧化的进行，烧损难以发生。

从上述观点出发，上述铜合金优选为含有60重量％以上的Cu的铜合金，例如可以列举：含有60～70％的Cu的Cu-Zn合金(黄铜)、含有70～90％的Cu的Cu-Ni合金(白铜、铜镍合金)、含有65～98％的Cu的Cu-Sn合金(青铜)、含有Cu：60质量％-Ni：20质量％-Fe：20质量％的库尼菲铜镍铁永磁合金、在Cu中含有2质量％左右的Be的Be铜等。另外，作为Ni合金，优选为含有60质量％以上的Ni的Ni合金，例如可以列举：因科内尔镍铬铁耐热耐蚀合金(inconel)、蒙乃尔镍基合金(monel)、尼克洛姆镍铬耐热合金(nichrome)等。其中，铜、纯Ni由于耐氧化性优良所以更优选。作为参考，将各种合金的500℃以上的高温氧化氛围中的耐氧化性示于表2。

【表2】

*耐氧化性评价；◎：非常稳定

○：稳定(可使用)

△：根据条件而进行氧化

×：起火的可能性大

图15为表示图10的气体燃料供给装置的气体燃料与氧的供给配管系统的示意图，例如，如果对氧的情况进行说明，则表示氧由氧供给总管道供给至集管，进一步供给至安装在集管的多个分支管，从在分支管安装的多个喷嘴或设置的多个开口部喷出。在本发明中，虽然不需要将上述氧供给配管的全部设定为由铜合金或Ni合金形成的配管，但是至少对火种附近的罩内的配管(分支管及喷嘴等)需要设定为铜合金制或Ni合金制。为了进一步提高安全性，优选对集管、氧供给总管道也设定为铜合金制或Ni合金制。

进一步地，如图15所示，优选在氧供给总管道的罩外且在罩附近的位置处设置回火防止器(阻火器)。由此能够进一步提高安全性。对于该回火防止器，并没有特别的限制，例如可以优选使用回火阀、干式安全器等。另外，也可以使用用于可燃性气体的回火防止器。在这种情况下，从回火防止器至集管之间也优选设定为铜合金制或Ni合金制。

需要说明的是，对回火防止器上游侧的氧供给配管，可以使用通常的钢制气体配管，但优选使用SUS制且实施了禁油处理的配管。

工业实用性

本发明的烧结技术不仅作为制铁用特别是作为高炉用原料使用的烧结矿的制造技术是有用的，而且也能够作为其他矿石的成块化技术而加以利用。

标号说明

1 原料料斗

2 鼓式混合机

3 回转窑

4、5 缓冲料斗

6 鼓式加料机

7 切出槽

8 托盘

9 装入层

10 点火炉

11 风箱

12 截流板

Claims (8)

1.一种烧结机的氧-气体燃料供给装置，将氧喷出至设置于点火炉下游的原料装入层上方的罩内的大气中而进行富集，进而将供给已稀释至燃烧下限浓度以下的气体燃料而形成的空气利用配置在托盘下的风箱吸引导入至装入层内，在装入层内使所述气体燃料与碳材料燃烧而制造烧结矿，所述烧结机的氧-气体燃料供给装置的特征在于，

在所述罩内，在罩的高度方向中间部配置挡板，该挡板形式为，将宽度为200～500mm的山形状的板材在水平方向上具有50～200mm的间隙地配置多列且在垂直方向上具有50～200mm的间隙地配置2～5段，所述间隙部成为锯齿状，且压力损失成为10mmAq以下，并且，

在所述挡板的下方配置有将气体燃料供给至空气中的气体燃料供给配管，且在所述挡板的上方配置有将氧以10m/s以上的流速喷出至空气中的氧供给配管，并且，

在所述氧供给配管的罩外且在罩的附近设置有回火防止器。

2.根据权利要求1所述的氧-气体燃料供给装置，其特征在于，

所述氧供给配管配置成将氧的喷出方向设定为从水平方向向下。

3.根据权利要求1所述的氧-气体燃料供给装置，其特征在于，

所述氧供给配管在挡板与挡板的间隙的上方，将氧的喷出方向朝向挡板与挡板的间隙而配置。

4.根据权利要求2所述的氧-气体燃料供给装置，其特征在于，

所述氧供给配管在挡板与挡板的间隙的上方，将氧的喷出方向朝向挡板与挡板的间隙而配置。

5.根据权利要求1所述的氧-气体燃料供给装置，其特征在于，

所述氧供给配管在挡板的顶部的上方将氧的喷出方向朝向挡板与挡板的间隙而配置。

6.根据权利要求2所述的氧-气体燃料供给装置，其特征在于，

所述氧供给配管在挡板的顶部的上方将氧的喷出方向朝向挡板与挡板的间隙而配置。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的氧-气体燃料供给装置，其特征在于，

所述氧供给配管中的至少配置在罩内的部分为铜合金制和/或Ni合金制。

8.根据权利要求1～6中任一项所述的氧-气体燃料供给装置，其特征在于，

所述氧供给配管中的至少配置在罩内的部分为含有60质量％以上的铜的铜合金制和/或含有60质量％以上的Ni的Ni合金制。