JP2003514108A - 流動層還元炉の流動層崩壊防止装置 - Google Patents

流動層還元炉の流動層崩壊防止装置

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Abstract

(57)【要約】 【解決手段】 本発明は溶融還元炉の溶融ガス化炉に還元鉄を供給する流動層還元炉及び流動層安定化方法に係わり、溶融ガス化炉内で圧力ピークが発生して流動層還元炉内の還元ガスの圧力が急激に減少する場合には、溶融ガス化炉と流動層還元炉とを連結する還元ガス供給管に排ガスを供給することができる排ガス供給装置を提供し、溶融ガス化炉内で圧力ピークが発生して圧力が急激に増加する場合には、各流動層還元炉の間に設けられた各鉱石排出管内で還元ガスの一部を水集塵装置側へ直接にバイパスさせる鉱石流れ停滞防止装置を提供し、各流動層還元炉内の分散板に設けられたノズルが塞がる場合には、塞がった流動層還元炉の下部に窒素ガスをバックアップ供給することができるバックアップガス供給装置を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は溶融還元装置に係わり、さらに詳しくは、溶融ガス化炉に還元鉄を供
給する流動層還元炉に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、今まで鉄鉱石を還元して溶鉄を生産する際には高炉を用いる方法が主
に利用された。しかし、このような高炉法は装入原料を塊状の焼結鉱石又はコー
クス形態に前処理しなければならないという短所がある。
【０００３】 このような高炉法の問題を克服するために、粉鉄鉱石と一般炭の事前処理を行
わずに直接用いる流動層還元法が開発されて用いられている。このような流動層
還元法の代表的な例が米国特許第４,９７８,３７８号である。
【０００４】 米国特許第４,９７８,３７８号に示されている流動層還元法は、大きくは溶融
ガス化炉と流動層還元炉とからなる。溶融ガス化炉は、石炭を装入し装入された
石炭をガス化して還元ガスを製造し、流動層還元炉から供給された還元鉱を溶融
する役割を果たす。そして、流動層還元炉は溶融ガス化炉で発生した還元ガスを
用いて鉄鉱石を間接還元する役割を果たす。このような流動層還元炉は、装入さ
れた鉄鉱石を予熱する予熱炉、予熱された鉄鉱石を還元する予備還元炉及び最終
還元炉からなっている。
【０００５】 このように構成された流動層還元炉の操業は、鉄鉱石を予熱炉へ装入して予備
還元炉と最終還元炉を通過させながら還元し、溶融ガス化炉で生産された還元ガ
スを鉄鉱石の流れと反対方向、つまり最終還元炉、予備還元炉そして予熱炉の順
番に供給して鉄鉱石を還元する。このように還元された鉄鉱石は石炭充填層が形
成されている溶融ガス化炉内に連続して供給され、石炭充填層で溶融されること
により、最終的に溶鉄を製造するようになる。
【０００６】 流動層還元炉は、流動層還元炉内で鉄鉱石と還元ガスの接触状態によって移動
層式と流動層式とに区分することができる。溶融還元炉に装入される鉄鉱石の粒
度が小さくてその粒度分布も広いので、流動層式で粉状の鉄鉱石を還元すること
がより効率的である。ここで流動層式とは、逆流する還元ガスが各流動層還元炉
の下部の分散板に供給されるとともに、装入されて下降する粉状の鉄鉱石を各流
動層還元炉内部に流動させながら還元する方法をいう。
【０００７】 以上で説明したように、流動層還元炉は下降する粉鉄鉱石と逆流する還元ガス
とが流動層還元炉内で混ぜ合わして流動層を形成するため、各流動層還元炉を順
次に移動する粉鉄鉱石流れの状態と逆行する還元ガスの供給状態とにより、溶融
還元工程の操業効率は大きな影響を受ける。
【０００８】 特に、溶融ガス化炉で生成された還元ガスには多量のダスト（Ｄｕｓｔ）が含
まれていて、各流動層還元炉の下部に設けられた分散板を通過する過程で各分散
板に形成されたノズルに順次にダストが蓄積する恐れがある。このような現象が
一つの原因となって粉鉄鉱石が流動しない非流動化現象が発生して、鉄鉱石が底
部に落ちる落鉱現象が発生し、甚だしくは分散板のノズルが塞がるようになる。
分散板のノズルが塞がると正常な還元ガスの流れが遮断されて、結局は操業を中
断する事態を招く。
【０００９】 一方、溶融ガス化炉で生成する還元ガスは、一般炭の燃焼とガス化によって生
成する。このような還元ガスは、原料である石炭の成分と産地及び操業状態によ
ってその生成量が変化する。還元ガス生成量の急激な変動は、甚だしい場合平均
ガス量の２０−３０％程度に至ることがある。このように深刻なガス生成量の変
動は非常に短時間内に起こっているが、このようなガス生成量の変動現象を通常
圧力ピーク（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｐｅａｋ）という。
【００１０】 このように流動層還元工程中に圧力ピークが発生すると、各流動層還元炉に供
給される高温還元ガスの量は短時間内に急激に増加した後、再び急激に減少する
。
【００１１】 圧力ピークが発生して高温還元ガスの量が急激に増加する場合、流動層還元炉
、つまり予熱炉、予備還元炉、最終還元炉に連続して供給される高温還元ガスの
量が短時間内に急激に増加することにより、各炉間を連結するガス供給ラインで
の供給量が増加する。このように導管を通じて上昇する高温還元ガスの量が急激
に増加して導管内でガスの流速が速くなると、上昇ガス類と反対方向に流れる鉱
石の流れを停滞させるようになり、甚だしくは鉱石の流れを逆流させる現象まで
招くようになる。このような鉱石流れの停滞現象は圧力ピークが消滅した後にも
相当な時間持続されるため、流動層還元炉の円滑な操業を阻害するだけでなく、
深刻な設備事故を誘発する。
【００１２】 また、圧力ピークが発生して高温還元ガスの量が急激に減少する場合、各流動
層還元炉内に形成される高温還元ガスの流速が急激に減少し、これによって各流
動層還元炉内に形成されていた鉱石流動層が一時的に崩壊する現象が発生する恐
れがある。このように流動層が崩壊すると、流動層から離脱した還元粉鉱石が、
流動層還元炉の下部に設けられた分散板の上に徐々に集積して、分散板に形成さ
れたノズル孔を塞ぐ現象を誘発する。
【００１３】 以上で説明したように、流動層還元炉での円滑な操業のためには、炉内に一定
の水準以上の流速を有する還元ガスを均一に供給して安定した流動層を形成させ
ることが必須である。
【００１４】 しかし、既存の流動層還元炉の場合、ダストによって還元ガスの流れが遮断さ
れることを防止したり、圧力ピークが発生する場合に導管での鉱石の流れが遮断
されることを防止または流動層が崩壊するのを防止する装置技術的に困難である
。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は前記問題点を解決するためのものであって、その目的は、流動層還元
炉内で移動する粉鉄鉱石流れの状態と逆行する還元ガスの供給状態を安定的に維
持することができる改善された流動層還元炉を提供することにある。
【００１６】 本発明の他の目的は、正常な流動層を形成し、粉鉄鉱石の流れが円滑に行われ
ることができる流動層還元路を提供することにある。
【００１７】 また、本発明は圧力ピークが発生して還元ガスの量が急激に減少する場合、流
動層還元炉内の一時的な流動層崩壊現象を防止し、安定した流動層を形成させる
ことができる流動層崩壊防止装置を提供する。
【００１８】 また、本発明は圧力ピークが発生して還元ガスの量が急激に増加する場合、導
管内での鉱石流れの停滞現象を事前に防止することができる流動層還元炉の鉱石
流れの停滞防止装置を提供する。
【００１９】 また、本発明は各流動層還元炉の分散板ノズルが遮断されるのを防止するため
に、分散板ノズルが塞がる場合には各流動層還元炉内の圧力差と温度の変化を感
知して、各流動層還元炉の下部に窒素ガスを供給することができる窒素ガス供給
装置を提供する。
【００２０】 このような本発明の目的は粉鉄鉱石を還元し、かつ、溶融ガス化炉へ還元鉄を
供給するための流動層還元炉によって達成できる。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明による流動層還元炉は、装入された粉鉄鉱石を溶融ガス化炉から供給さ
れた還元ガスによって順次に予熱し、予備還元し、最終還元する少なくとも二つ
以上の流動層還元炉よりなる。集塵機は予熱炉から排出された排ガスを排気管を
通じて供給を受けて排ガスを冷却し、また、前記排ガス内に含まれた微粉を除去
する。少なくとも２つ以上の鉱石排出管は前記各流動層還元炉の間及び最後の還
元炉と溶融ガス化炉の間を連通して装入された鉄鉱石を、次の段階の還元炉また
は溶融ガス化炉に排出する。少なくとも二つ以上の還元ガス供給管は前記各流動
層還元炉の間及び最後の還元炉と溶融ガス化炉の間を連通して溶融ガス化炉で生
成された還元ガスを、各流動層還元炉に供給する。流動層安定化手段は各流動層
還元炉内部に形成される鉱石流動層が、下部から供給される還元ガスの不安定な
供給によって流動層が崩壊する場合、崩壊する流動層を安定化させる。
【００２２】 本発明における流動層安定化手段としては、溶融ガス化炉内で圧力ピークが発
生して流動層還元炉内の還元ガスの圧力が急激に減少する時点に、溶融ガス化炉
と流動層還元炉とを連結する還元ガス供給管に排ガスを供給することができる排
ガス供給装置を含む。
【００２３】 本発明の他の流動層安定化手段としては、溶融ガス化炉内で圧力ピークが発生
して圧力が急激に増加する時点に、各流動層還元炉の間に設けられた各鉱石排出
管からの還元ガスの一部を集塵装置側へ直ちにバイパスさせる鉱石流れ停滞防止
装置を含んでもよい。
【００２４】 また他の本発明の流動層安定化手段としては、各流動層還元炉の下部に設けた
分散板のノズルが塞がる場合、塞がった流動層還元炉の下部に窒素ガスをバック
アップ供給することができるバックアップガス供給装置を含んでもよい。
【００２５】 このような本発明の流動層安定化手段の構成要素は各々独立的に設置すること
もでき、二つ以上を組み合わせて設置することもできる。
【００２６】 以上説明した本発明の流動層安定化手段が設置された流動層還元炉は、操業初
期には次のような方法によって流動層を安定化させることができる。
【００２７】 まず、流動層還元炉の操業初期には前記各流動層還元炉の間を連結している各
鉱石排出管を遮断する。そして流動層還元炉の下部に還元ガスを吹き込み、各流
動層還元炉の上部に粉鉄鉱石を装入して各流動層還元炉内に流動層を形成させる
。このようにして各流動層還元炉内の流動層の高さが順次に増加して各流動層還
元炉に形成された鉱石排出管の入口の面まで流動層が形成されれば、各鉱石排出
管を徐々に開放して正常に流動層還元炉を作動させる。
【００２８】 このように操業初期に全ての流動層還元炉内の流動層が安定化して正常に操業
している途中で、圧力ピークが発生したり鉱石の流れが塞がるなど流動層が崩壊
する状況が発生する場合、本発明による流動化装置を作動させて流動層還元炉内
の流動層を安定化させる。
【００２９】 以上のように、流動層還元炉全体の安定的な長時間正常操業を遂行できるよう
にすることにより、溶融還元炉の設備稼動率及び操業生産性を大きく向上させる
ことができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
本発明において、溶融還元炉の流動層還元炉内で安定的に流動層を維持させる
装置として、流動層崩壊防止装置、鉱石流れ停滞防止装置及びバックアップガス
供給装置からなる。
【００３１】 以下、このような本発明の装置を添付した図面を用いて順次に説明する。
【００３２】 本発明による溶融還元炉は図１に示したように、石炭と還元鉱を装入して溶鉄
を生産する溶融ガス化炉１、粉鉄鉱石を間接還元する流動層還元炉１００及び流
動層安定化手段からなる。
【００３３】 流動層還元炉１００は予熱炉４０、予備還元炉３０、最終還元炉２０及び炉２
０、３０、４０を連通する第１及び第２還元排出管４３、３３とよりなる。炉４
０、３０及び２０は連続して上から下へ配列してある常温状態の粉鉄鉱石が予熱
炉４０に連続して装入され、装入された鉄鉱石は予備還元炉３０と最終還元炉２
０を順次に通過する間、高温の還元ガスと接触して９０％以上が還元されて溶融
ガス化炉１に供給される。
【００３４】 溶融ガス化炉１の上部から連続して装入された塊状の一般炭は炉内の所定の高
さの石炭充填層を形成し、炉の上部から吹き込められる高温の酸素ガスによって
充填層内の石炭が燃焼して、高温の還元ガスが気流を形成しながら最終還元炉２
０に供給される。
【００３５】 図１の構造を有する溶融還元炉を参照して、本発明による流動層還元炉の流動
層崩壊防止装置について説明する。
【００３６】 流動層崩壊防止装置は、高温還元ガスを生成する溶融ガス化炉１内で圧力ピー
クが発生して圧力が急激に減少する場合に、溶融ガス化炉１と連通している流動
層還元炉１００に排ガスを供給する装置である。つまり、流動層還元炉１００の
予熱炉４０で排出される排ガスを回収して、溶融ガス化炉１と最終還元炉２０を
連結する還元ガス供給導管７に供給することである。
【００３７】 このような流動層崩壊防止装置は、水集塵装置５０の後端で排ガスの一部を分
岐させることができる排ガス導管２ａと、流入した排ガスを圧縮する圧縮機２と
、圧縮された排ガスを保存することができる圧縮ガス保存槽３と、供給される圧
縮ガスの圧力を調節する調節バルブ５と、調節された圧縮ガスを最終還元炉２０
に供給する供給ノズル６及びこれら各装置を連結する排ガス供給導管４とからな
る。
【００３８】 ここで、圧縮ガス保存槽３は溶融ガス化炉１で生成する還元ガスの平均流量の
２０〜３０％を保存することができる容量に製作される。また、圧縮ガス保存槽
３にはその内部圧力が溶融ガス化炉１に負荷される圧力より１.５〜２倍程度に
維持することができるように、複数個の圧力調節スイッチ７ａ、７ｂが設けられ
ている。
【００３９】 圧縮ガス保存槽３と供給ノズル６とを連通させる排ガス供給導管４に設けられ
た圧力調節バルブ５は、導管４内に流れる排ガスの流れを工程制御用コンピュー
タ９から伝送される信号に応じて適切に制御する。
【００４０】 圧縮ガス供給ノズル６は図２に示したように、溶融ガス化炉１と最終還元炉２
０とを連結する還元ガス供給導管７に設けられる。供給導管７の内部空間８に均
一に排ガスを吹き込むため、圧縮ガス供給ノズル６は、供給導管７の外部に環状
にチューブが形成され、供給導管７の内部空間方向に供給導管７を貫通している
複数個の支管６ａが環状チューブ部分から分岐している。環状圧縮ガス供給ノズ
ル６に形成された支管６ａは６〜８個を設けるのが好ましい。
【００４１】 このように形成された圧縮ガス供給ノズル６は、内部空間８を通じて溶融ガス
化炉１で生成された還元ガスを最終還元炉２０に持続的に供給する時に、圧縮ガ
ス保存槽３から供給された圧縮ガスを最終還元炉２０側に供給するようになる。
【００４２】 以下、流動層還元炉の流動層崩壊防止装置の作動方法について説明する。
【００４３】 まず、溶融ガス化炉１で生成した高温の還元ガスは、最終還元炉２０に一次供
給されて予備還元炉３０と予熱炉４０を順次に通過しながら装入された粉鉄鉱石
を還元し、水集塵装置５０を経て外部へ排出される。
【００４４】 水集塵装置５０の後端に設けられた排ガス導管２ａを介して一部の排ガスが圧
縮機２によって圧縮されて圧縮ガス保存槽３に保存される。この時のガス保存槽
３内の圧力は、２個の圧力調節スイッチ７ａ、７ｂと前記圧縮機２とが連動して
一定に維持される。一方、溶融ガス化炉１で生成された還元ガスの圧力は圧力計
１ａによって持続的に測定される。
【００４５】 圧力計１ａで測定された圧力は工程制御用コンピュータ９に伝送される。コン
ピュータ９は各流動層還元炉１００内での圧力変動速度を演算し、演算された圧
力変動速度の値が０.０５ｂａｒ／ｓｅｃである場合、圧力ピークが発生したと
判断する。
【００４６】 コンピュータ９によって操業中に圧力ピークが発生したと判断した場合、排ガ
ス供給導管４上に設けられている圧力調節バルブ５を開放して最終還元炉２０に
圧縮ガスを均一に供給する。
【００４７】 このような圧縮ガスの吹き込みは、圧力ピークが発生して溶融ガス化炉１の内
部圧力が急激に増加した後、再び急激に減少し始める時点に行われるようにする
のが好ましい。圧縮ガスの吹き込みは流動層還元炉１００内での圧力変動速度が
０.０５ｂａｒ／ｓｅｃ以下に減少する場合圧力調節バルブ５を遮断して、供給
を中断する。
【００４８】 このように圧力ピークが発生して還元ガスの流量が急激に減少する時点に、減
少した流量に相応する排ガスを正確に供給して流動層還元炉１００内でのガス流
量の急激な減少を防止することにより、圧力ピークの発生によって鉱石流動層が
崩壊する現象を防止することができる。
【００４９】 次に、図３を用いて本発明による流動層還元炉の鉱石流れ停滞防止装置につい
て説明する。
【００５０】 鉱石流れ停滞防止装置は、高温還元ガスを生成する溶融ガス化炉１内で圧力ピ
ークが発生して圧力が急激に増加する場合、各流動層還元炉２０、３０、４０の
間に設けられた第１及び第２の鉱石排出管３３、４３内で還元ガスの一部を水集
塵装置５０側に直接にバイパスさせる装置である。
【００５１】 このような鉱石流れ停滞防止装置は、予熱炉２０と予備還元炉３０の間の第１
鉱石排出管４３に設けられる第１バイパス管１０と、予備還元炉３０と最終還元
炉４０の間の第２鉱石排出管３３に設けられる第２バイパス管１１と、これら第
１、第２バイパス管１０、１１に設けられた開閉バルブ１２、１３とからなる。
ここで、第１、第２バイパス管１０、１１は予熱炉４０から水集塵装置５０に連
結された排気管４２に各々連通する。
【００５２】 そして、開閉バルブ１２、１３が設けられる第１、第２バイパス管１０、１１
には、開閉バルブ１２、１３の前、後両側に窒素パージング用導管１４、１５が
設けられる。開閉バルブ１２、１３の前方に設けられる窒素パージング用導管１
４ａ、１５ａは第１、第２バイパス管１０、１１側に粉鉄鉱石が流入することを
防止し、予備還元炉３０または最終還元炉２０側に粉鉄鉱石を噴射する役割を果
たす。そして、開閉バルブ１２、１３の後方に設けられる窒素パージング用導管
１４ｂ、１５ｂ）は排気管４２側に窒素ガスを噴射する役割を果たす。一方、各
窒素パージング用導管１４ａ、１４ｂ、１５ａ、１５ｂ、には窒素ガスの供給を
適切に制御するために調節バルブ１６ａ、１６ｂ、１７ａ、１７ｂが設けられる
。
【００５３】 一方、第１、第２鉱石排出管４３、３３に負荷される圧力変動を感知し測定す
るために、第１、第２圧力計１８、１９が予備還元炉３０と最終還元炉２０に近
接する前記鉱石排出管４３、３３の末端に装着される。開閉バルブ１２、１３の
開閉の可否は、第１、第２圧力計１８、１９で検知された圧力値を基にしてコン
ピュータ９がこれを演算し、設定されたプログラムによって判断する。
【００５４】 鉱石流れ停滞防止装置の第１、第２バイパス管１０、１１が第１、第２鉱石排
出管４３、３３に連結される位置Ｔ１、Ｔ２は、予備還元炉３０または最終還元
炉２０内に形成される鉱石流動層の最大高さと同一であるかまたはさらに高い位
置に設けられるのが好ましい。このように設置することにより、圧力ピークが発
生する場合に第１、第２バイパス管１０、１１内に粉鉄鉱石が流入することを防
止することができる。
【００５５】 そして、第１、第２バイパス管１０、１１は高温の還元ガスに十分に耐えうる
耐熱鋼で製作され、その直径は第１、第２鉱石排出管４３、３３直径の１／２の
大きで製作するのが好ましい。
【００５６】 以下、流動層還元炉の鉱石流れ停滞防止装置の作動方法について説明する。
【００５７】 各炉４０、３０、２０内で鉄鉱石の還元工程が正常に行われて圧力ピークが発
生しない場合には、開閉バルブ１２、１３は閉められた状態に維持する。この場
合の溶融ガス化炉１から供給される高温の還元ガスは、第１、第２ガス供給ライ
ン２２、３２と排気管４２を順次に流れる正常な流れを形成する。
【００５８】 このように正常な流れが維持される場合には調節バルブ１６ａ、１６ｂ、１７
ａ、１７ｂを各々開放して、閉められた開閉バルブ１２、１３を境界として適切
な管に各々窒素ガスを供給する。このようにして排気管から第１、第２バイパス
管１０、１１内に流れる排気ガスの流れを防止し、第１、第２鉱石排出管４３、
３３から第１、第２バイパス管１０、１１内へ流れ込む恐れのある異物及び微粉
鉱石の流入を防止する。
【００５９】 しかし、溶融ガス化炉１で圧力ピークが発生して第１、第２鉱石排出管４３、
３３側に過剰な量の高温の還元ガスが流入すると、各圧力計１ａ、１８、１９で
これを感知して工程制御用コンピュータ９に伝送する。工程制御用コンピュータ
９は入力された圧力信号を分析して圧力変動速度を演算し、演算された圧力変動
速度の値が０.０５ｂａｒ／ｓｅｃであれば圧力ピークが発生したと判断する。
【００６０】 この時、圧力計１８、１９で測定された圧力変動速度の値が設定された基準値
以上であると判断される場合、コンピュータ９は第１開閉バルブ１２または第２
開閉バルブを開放するように指示する。このように第１開閉バルブ１２または第
２開閉バルブ１３が開放されれば、排気管４２、第１、第２バイパス管１０、１
１及び第１、第２鉱石排出管４３、３３が相互連通することによって、第１、第
２鉱石排出管４３、３３へ多量流入して昇温する高温還元ガスのかなりの量が第
１、第２パイパス管１０、１１を経て排気管４２にバイパスされる。
【００６１】 このように還元ガスをバイパスすることにより、第１、第２鉱石排出管４３、
３３内に形成された鉱石流れに逆行する還元ガスの流れを阻止することができる
。従って、第１、第２鉱石排出管４３、３３から予備還元炉３０または予熱炉４
０側へ鉱石の流れが逆流することを防止することができる。
【００６２】 ここで、圧力変動速度の基準値は予備還元炉３０の後端と最終還元炉２０の後
端で各々異なるように設定する。予備還元炉の圧力計１８で測定された圧力変動
速度の値は０.０５ｂａｒ／ｓｅｃ超に設定し、最終還元炉の圧力計１９で測定
された圧力変動速度の値は０.０３ｂａｒ／ｓｅｃ超に設定するのが好ましい。
【００６３】 次に、本発明による流動層還元炉のバックアップガス供給装置を図４を用いて
説明する。
【００６４】 最終還元炉２０、予備還元炉３０及び予熱炉４０の下部に設けられた分散板２
４、３４、４４は、夫々ノズルを有し、溶融ガス化炉から発生した還元ガスを分
散する、そのノズルが塞がると、塞がった流動層還元炉２０、３０、４０の下部
に窒素ガスをバックアップ供給する。
【００６５】 このようなバックアップガス供給装置は、各鉱石排出管４３、３３、２３に設
けられた排出調節バルブ４１、３１、２１と、鉱石排出管４３、３３、２３の入
口側と出口側間の圧力差を検出するための第１差圧計４５、３５、２５と、各流
動層還元炉の分散板２４、３４、４４上下での圧力差を検出するための第２差圧
計４７、３７、２７と、各炉４０、３０、２０の下部にバックアップガスを供給
するためのバックアップガス供給管４９、３９、２９とからなる。
【００６６】 排出調節バルブ４１、３１、２１は、予熱炉４０と予備還元炉３０、予備還元
炉３０と最終還元炉２０、そして最終還元炉２０と溶融ガス化炉１を連結する各
鉱石排出管４３、３３、２３に設けられて鉱石排出管側に逆流する還元ガスを遮
断し、鉄鉱石流れの方向に鉄鉱石が流れるように適切に制御する役割を果たす。
【００６７】 第１差圧計４５、３５、２５は排出調節バルブ４１、３１、２１を中において
鉱石排出管４３、３３、２３の上、下端の間に設けられる。そして、各排出調節
バルブ４１、３１、２１の前方には、分散板４４、３４、２４に形成されたノズ
ルが塞がる場合鉱石排出管に逆流する還元ガスの急激な温度の変化を検出するた
めの温度計４６、３６、２６が各々装着される。
【００６８】 第２差圧計４７、３７、２７は、各炉４０、３０、２０に設けられた分散板の
上部と下部の間に設けられる。
【００６９】 そして、バックアップガス供給管４９、３９、２９は各還元ガス供給管７、２
２、３２に設けられ、各バックアップガス供給管４９、３９、２９には吹き込め
られる窒素ガスの量を制御するための開閉バルブ４８、３８、２８が設けられて
いる。
【００７０】 以下では、バックアップガス供給装置の作動方法について説明する。バックア
ップガス供給装置の操業条件を理解するためには溶融還元炉の最初操業工程を理
解しておく必要がある。
【００７１】 溶融還元炉の操業工程は、まず装入ビン６０から排出された粉鉄鉱石が鉱石装
入管６３に装入され、予熱炉４０、予備還元炉３０、最終還元炉２０を経ながら
流動還元されて溶融ガス化炉１に装入される。一方、溶融ガス化炉１で石炭の燃
焼によって生成された還元ガスは、各還元ガス供給管７、２２、３２を通じて順
次に最終還元炉２０と予備還元炉３０、そして予熱炉４０の下部に吹き込められ
る。各炉４０、３０、２０内に流入した還元ガスは各分散板４４、３４、２４に
よって上部に均一に分散されながら流動層を形成し、装入された鉄鉱石と反応し
て鉄鉱石を還元する。
【００７２】 溶融還元炉を用いて溶鉄を製造するにおいて、製造工程初期には鉱石排出管４
３に設けられた排出調節バルブ４１が開いている場合、還元ガスの流れは第３ガ
ス供給管３２を通じて前記予熱炉の下部に吹き込められると共に前記鉱石排出管
４３を通じて多量のガスが流れるようになる。
【００７３】 このような状態では予熱炉４０内に装入された鉱石が円滑に流動しないため、
分散板４４の上に鉱石が沈着して分散板４４のノズルを塞ぐようになる。このよ
うになると分散板４４で差圧が増加し、予熱炉４０内部では非流動化現象が発生
して、装入された鉱石が効果的に予熱できなくなる。分散板４４の差圧の増加は
、予熱炉４０での鉱石密度の増加を意味する。このように鉱石密度が増加すると
鉱石装入ビン６０から予熱炉４０側に鉱石を投入する鉱石装入管６３の出口が塞
がるようになり、これ以上の鉱石が装入されないため、操業を中断させるという
結果を招く。
【００７４】 従って、操業初期に予熱炉４０に鉱石を満たす時には還元ガスが予熱炉４０の
分散板４４の下部でだけ流れるように、鉱石排出管４３の調節バルブ４１をかけ
ておく必要がある。このような状態で予熱炉４０に装入された鉱石で予熱炉４０
内で円滑な流動層が形成された後、流動層の高さが順次に増加して鉱石排出管４
３の入口まで上昇した時に調節バルブ４１を順次に開放して、鉱石を鉱石排出管
４３を通じて排出させることにより予熱炉４０の流動層を安定化させる。
【００７５】 このような状態で流動層の高さが鉱石排出管４３の出口より高く形成されると
、調節バルブ４１を開放しても予熱炉４０から鉱石排出管４３への鉱石排出が円
滑に行われると同時に還元ガスが逆流しない状態になる。
【００７６】 以上のように、予熱炉４０内の流動層を安定化させる方法と同様な方法で予備
還元炉３０と最終還元炉２０内の流動層を安定化させる。つまり、操業初期には
排出調節バルブ４１、３１、２１を閉じておき、各流動層還元炉１００内の流動
層が安定化される程度に応じて順次または周期的に開放して鉱石が円滑に排出さ
れるように調節する。
【００７７】 各流動層還元炉１００が安定化して正常な操業を遂行する過程で多様な原因に
よって流動層が不安定になると、本発明による各感知装置にこのような信号が感
知される。
【００７８】 まず、還元ガス内に含まれた多量のダストまたは各炉２０、３０、４０内に装
入された鉱石の流動現象が不安定であって落ちる落鉱石により、各分散板２４、
３４、４４に形成されたノズルが順次に閉鎖される現象が発生する。このように
各分散板２４、３４、４４が塞がるようになると分散板の上、下部間の圧力差が
発生し、このような圧力差は各第２差圧計４７、３７、２７によって検出される
。
【００７９】 この時、各差圧計４７、３７、２７で検出された差圧値が設定値以上に増加し
たと測定されれば、各炉１００内部には次のような現象が発生したと判断する。
つまり、各分散板２４、３４、４４の上部で鉱石流動現象が不安定になり、還元
ガスの流れが各分散板２４、３４、４４を通じて流入されていないと判断する。
このような現象が現れれば、各流動層還元炉１００内での鉱石の排出及び装入が
不安定になり、流動層形成のために必要な還元ガスが正常に供給されなくなる。
このような状態が続くようになれば、結局は各炉４０、３０、２０の各分散板２
４、３４、４４の直上部でのみ流動層を形成して分散板ノズルの塞がりを加速化
させるようになる。このような状態がさらに深刻になれば、鉱石が鉱石排出管２
３、３３、４３を通じて上部側にある鉱石装入ビン６０または予熱炉４０または
予備還元炉３０側に還元ガスとともに逆流して、下方にある各炉２０、３０、４
０の流動層を消滅させる。
【００８０】 このように鉱石排出管２３、３３、４３に還元ガスが流れる場合、各排出調節
バルブ２１、３１、４１を閉じて鉱石排出管２３、３３、４３側への還元ガスの
流れ及び鉱石の逆流を防止する方法を考えることができる。しかし、一般的に各
鉱石排出管２３、３３、４３に流れる還元ガスは高温であって突然な温度の増加
を伴い、このような理由で各排出調節バルブ２１、３１、４１の作動が円滑に行
われない。従って、このような状況では各排出調節バルブ２１、３１、４１を直
ちに閉じることができないため、結局正常な操業が不能になり、操業を中断させ
なければならない深刻な状況まで発展する。
【００８１】 以上のように、本発明では各分散板２４、３４、４４のノズルがダスト及び落
鉱石によって塞がったことを各第２差圧計４７、３７、２７で感知した場合、次
のような方法によってこれを措置することができる。正常に操業が行われる場合
、各分散板２４、３４、４４の上、下部間の圧力差は通常１００乃至３００ｍｍ
ｂａｒである。従って、各差圧計４７、３７、２７で測定した圧力差が３００ｍ
ｍｂａｒ以上に急激に増加する場合には各分散板２４、３４、４４が塞がってい
ると判断する。
【００８２】 このように分散板２４、３４、４４が塞がっている場合、コンピュータ９はバ
ックアップガス供給管４９、３９、２９に装着された各開閉バルブ２８、３８、
４８を開放するように指示して、窒素ガスをバックアップガス供給管４９、３９
、２９を通じて塞がっている該当炉２０、３０、４０側にバックアップ供給する
。このように供給される窒素は、塞がっている該当分散板２４、３４、４４をパ
ージ（Ｐｕｒｇｅ）して分散板２４、３４、４４の上下間の圧力差を低下させる
。このように流動に必要なガスが供給されて該当分散板２４、３４、４４の塞が
り現象が解消され、最小限の流動状態が維持された後には該当排出調節バルブ２
１、３１、４１を閉じ窒素供給を中断して、正常な還元ガス流れを維持しながら
正常な操業を遂行する。
【００８３】 次に、ある分散板２４、３４、４４の塞がり現象によって該当鉱石排出管２３
、３３、４３で還元ガスの逆流現象が発生する場合、該当鉱石排出管２３、３３
、４３の鉱石排出入口と出口の間に圧力差が発生するようになる。このように該
当鉱石排出管２３、３３、４３の鉱石排出入口と出口の間に圧力差が発生すると
、その圧力差は各第１差圧計４５、３５、２５によって検出される。
【００８４】 第１差圧計４５、３５、２５で測定された圧力差が１００ｍｍｂａｒ未満に急
激に低下する場合、該当鉱石排出管２３、３３、４３に還元ガスの逆流現象が発
生したと判断する。このような現象が発生する場合該当排出調節バルブ２１、３
１、４１を直ちに閉鎖するようにする。しかし、該当排出調節バルブ２１、３１
、４１の作動が不可能である場合には、該当開閉バルブ２８、３８、４８を開放
して該当炉１００の下部側に窒素ガスを供給する。このように流動に必要なガス
が該当炉２０、３０、４０の下部側に供給されて該当分散板２４、３４、４４の
塞がりを解消し最小限の流動状態が維持された状態で、該当排出調節バルブ２１
、３１、４１を閉じて窒素ガスの供給を中断する。このように窒素を供給して正
常な還元ガスの流れを維持しながら再び正常な操業を遂行する。
【００８５】 最後に、ある鉱石排出管２３、３３、４３に還元ガスの逆流が発生する場合、
特定鉱石排出管２３、３３、４３内の温度は急激に増加するようになる。このよ
うに特定鉱石排出管２３、３３、４３内の温度が急激に増加する場合には、該当
鉱石排出管２３、３３、４３内に設けられた温度計２６、３６、４６で温度上昇
が測定される。
【００８６】 温度計２６、３６、４６で測定された還元ガスの温度が設定された温度変化値
より５０℃を超えて急激に増加した場合には、該当開閉バルブ２８、３８、３８
を開放して該当炉４０、３０、２０の下部側に窒素ガスを供給する。
【００８７】 このように流動に必要なガスが該当炉２０、３０、４０の下部側に供給され、
分散板２４、３４、４４の塞がりを解消して最小限の流動状態が維持された後に
は、前述したように該当排出調節バルブ２１、３１、４１を閉じて窒素ガスの供
給を中断し、正常な還元ガスの流れを維持しながら再び正常な操業を遂行する。
【００８８】 以上説明したような方法によって、正常な操業中に発生した分散板の塞がりに
よる流動層破壊は本発明の第２差圧計４７、３７、２７、第１差圧計４５、３５
、２５または温度計２６、３６、４６のうちのある一つまたは複数の測定計によ
って測定される。本発明の測定計によって特定炉１００の異常現象が発生すると
直ちに該当炉１００に窒素ガスを供給して破壊された流動層を正常化させた後、
各排出調節バルブ２１、３１、４１を全て開放して正常な還元工程を安定的に遂
行できるようにする。
【００８９】 次に、本発明の理解を助けるために好ましい実施例を提示する。
【００９０】 ＜ 実施例 ＞ 本発明の実施例で用いた溶融還元炉の仕様及び実験条件は次の通りである。 １）流動層還元炉（予熱炉、予備還元炉、最終還元炉）の仕様 −縮少部（分散板）の半径：０.３ｍ −拡大部の半径：０.７ｍ −円錘形下部の角度：４度 −傾斜部の高さ（分散板表面で）：４.０ｍ −円筒形上部の高さ：２.５ｍ −分散板下部の深さ：３.０ｍ ２）粉鉄鉱石 −粉鉄鉱石の粒度：８ｍｍ以下 −粉鉄鉱石の粒度分布： ０.０５ｍｍ以下：４.６％、０.０５〜０.１５ｍｍ：５.４％、 ０.１５〜０.５ｍｍ：１６.８％、０.５〜４.７５ｍｍ：５９.４％、 ４.７５〜８ｍｍ：１３.８％ −粉鉄鉱石の化学的組成： Ｔ.Ｆｅ：６２.１７％、ＦｅＯ：０.５１％、ＳｉＯ２：５.５％、 ＴｉＯ２：０.１１％、Ｍｎ：０.０５％、Ｓ：０.０１２％、 Ｐ：０.６５％、結晶数：２.３２％ ３）還元ガス −化学的組成： ＣＯ：６５％、Ｈ２：２５％、ＣＯ２：５％、Ｎ２：５％ −流動層還元炉の温度：最終還元炉（２０）：８５０℃、 予備還元炉（３０）：８００℃、 予熱炉（４０）：７５０℃ −流速：定常状態１.７ｍ／ｓ（分散板） −圧力：２.５〜３.０ｂａｒ、ｇ
【００９１】 [実施例１] 流動層還元炉の流動層崩壊防止装置を設置する前と設置した以後の還元ガスの
流量の変動幅を比較して図５に示した。
【００９２】 図５において、線Ａは溶融ガス化炉内で圧力ピークが発生する状況を示し、線
Ｂは流動層還元炉入口での還元ガスの流量を示し、線Ｃは流動層還元炉出口での
還元ガスの流量を示す。
【００９３】 図５に示したように、溶融ガス化炉内で圧力ピークが発生した場合本発明によ
る流動層崩壊防止装置を作動すると、流量変動幅が著しく減少することが分かる
。
【００９４】 従って、溶融ガス化炉で圧力ピークが発生した場合の還元ガスの流量が急激に
減少する時点で圧縮排ガスを最終還元炉に供給すれば、流動層還元炉の流動層が
崩壊することを効果的に防止することができる。
【００９５】 [実施例２] 流動層還元炉の鉱石流れ停滞防止装置を設置する前と設置した以後の鉱石排出
管の前後方の圧力変化を測定して図６と図７に示した。
【００９６】 図６に示したように、圧力ピークが発生した場合鉱石流れ停滞防止装置がなけ
れば鉱石排出管内で鉱石の流れが停滞したり逆流するようになって、鉱石排出管
の上部と下部の間で圧力差が急激に増加することが分かる。
【００９７】 しかし、本発明による鉱石流れ停滞防止装置を作動した場合には図７のように
、両側における圧力差が最初は多少増加するが、以後減少して維持されているこ
とが分かる。これは圧力ピークが発生した場合、鉱石排出管内に流入する多量の
高温還元ガスをバイパス管を通じて排気管４２に分岐させて排出することによっ
て、鉱石排出管の上部と下部の間で圧力差を減少させるためである。
【００９８】 従って、本発明による鉱石流れ停滞防止装置を作動する場合、各炉の間におけ
る鉱石流れの停滞及び逆流を効果的に防止することができるということが分かる
。
【００９９】 [実施例３] 本実施例は流動層還元炉のバックアップガス供給装置を設置する前と設置した
後の操業時間を測定したものであり、その測定結果を下の表１に示した。
【０１００】
【表１】
【０１０１】 表１に示されているように、本発明によるバックアップガス供給装置を作動さ
せながら操業した場合、操業持続時間を大幅延長することができるだけでなく、
流動層が崩壊した場合にも迅速に操業を再開できることが分かる。
【０１０２】 また、本発明によるバックアップガス供給装置を作動させながら操業した場合
の操業状況は次の通りである。ガスの利用率は約３０〜３５％であり、鉄鉱石の
トン当りガス使用量は１３００〜１５００Ｎｍ３／ｔｏｎ−ｏｒｅであった。そ
して、予熱炉４０から予備還元炉３０に装入される鉄鉱石の還元率は１０〜１５
％、予備還元炉３０から排出されて最終還元炉２０に装入される鉄鉱石の還元率
は３０〜４０％であり、最終還元炉２０から溶融ガス化炉１に装入される還元鉄
の還元率は８５〜９０％であった。
【０１０３】
【発明の効果】
従って、本発明によるバックアップガス供給装置を作動させながら操業した場
合には、一時的な操業不安定も迅速に対処して解決することができるので、流動
層還元炉で安定的にかつ長時間の操業が可能になる。
【０１０４】 本発明の単純な変形ないし置換はこの分野の通常の知識を有する者によって容
易に実施されることができ、このような変形や置換は全て本発明の特許請求の範
囲に記載の領域に含まれるものであるといえる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による流動層還元炉の流動層崩壊防止装置を示す概略図である。
【図２】 本発明による流動層崩壊防止装置の排ガス供給ノズルを示す平面図である。
【図３】 本発明による流動層還元炉の鉱石流れ停滞防止装置を示す概略図である。
【図４】 本発明による流動層還元炉のバックアップガス供給装置を示す概略図である。
【図５】 本発明による流動層崩壊防止装置を作動した前後の還元ガスの流量変動幅を測
定したグラフである。
【図６】 圧力ピーク発生時の鉱石排出管の前、後の圧力差を測定したグラフである。
【図７】 本発明による流動層還元炉の鉱石流れ停滞防止装置を作動させた後の鉱石排出
管の前、後の圧力差を測定したグラフである。
【符号の説明】
１ 溶融ガス化炉 １ａ、１８、１９ 圧力計 ２ 圧縮機 ２ａ 排ガス導管 ３ 圧縮ガス保存槽 ４ 排ガス供給導管 ５ 調節バルブ ６ 供給ノズル ６ａ 支管 ７ 還元ガス供給管 ７ａ、７ｂ 圧力調節スイッチ ８ 内部空間 ９ 工程制御用コンピュータ １０ 第１バイパス管 １１ 第２バイパス管 １２、１３ 開閉バルブ １４、１５、１４ａ、１４ｂ、１５ａ、１５ｂ 窒素ガスパージング用導管 １６ａ、１６ｂ、１７ａ、１７ｂ 調節バルブ ２０ 最終還元炉 ２１、３１、４１ 排出調節バルブ ２２、３２ ガス供給管 ２３、３３、４３ 鉱石排出管 ２４、３４、４４ 分散板 ２５、３５、４５ 第１差圧計 ２６、３６、４６ 温度計 ２７、３７、４７ 第２差圧計 ２８、３８、４８ 開閉バルブ ２９、３９、４９ バックアップガス供給管 ３０ 予備還元炉 ４０ 予熱炉 ５０ 水集塵設備 ６０ 装入ビン ６３ 鉱石装入管 １００ 流動層還元炉
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 １９９９／６０７４９ (32)優先日 平成11年12月23日(1999．12．23) (33)優先権主張国 韓国（ＫＲ） (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＯＡ(ＢＦ ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ， ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，Ｇ Ｍ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ， ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ， ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，Ｂ Ｚ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ， ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，Ｊ Ｐ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ， ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，Ｒ Ｕ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ， ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 シン， ミョン−キュン 大韓民国 790−330 ポハン−シティ， キュンサンブク−ド， ナム−ク， ヒョ ジャ−ドン， サン 32 (72)発明者 リー， ジュン−ヒュク 大韓民国 790−330 ポハン−シティ， キュンサンブク−ド， ナム−ク， ヒョ ジャ−ドン， サン 32 (72)発明者 ジョン， スン−クワン 大韓民国 790−330 ポハン−シティ， キュンサンブク−ド， ナム−ク， ヒョ ジャ−ドン， サン 32 (72)発明者 チョイ， ナグ−ジューン 大韓民国 790−330 ポハン−シティ， キュンサンブク−ド， ナム−ク， ヒョ ジャ−ドン， サン 32 (72)発明者 キム， ハン−グー 大韓民国 790−330 ポハン−シティ， キュンサンブク−ド， ナム−ク， ヒョ ジャ−ドン， サン 32 (72)発明者 カン， ヒューン−ウォン 大韓民国 790−330 ポハン−シティ， キュンサンブク−ド， ナム−ク， ヒョ ジャ−ドン， サン 32 Ｆターム(参考） 4K012 CB03 CB04 DB04 DB06 DB07 DF01 DF02 DF05 DF06

Claims (27)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 装入された粉鉄鉱石を溶融ガス化炉から供給された還元ガス
    によって順次に予熱し、予備還元して最終還元する少なくとも二つ以上の流動層
    還元炉と、 前記流動層還元炉の最後の還元炉から排出された排ガスを排気管を通じて供給
    を受けて冷却し、また、前記排ガス内に含まれた微粉を除去する集塵装置と、 前記各流動層還元炉の間及び最後の還元炉と溶融ガス化炉の間を連通し、装入
    された鉄鉱石を次の段階の還元炉または溶融ガス化炉に排出する少なくとも二つ
    以上の鉱石排出管と、 前記各流動層還元炉の間及び最後の還元炉と溶融ガス化炉の間を連通し、溶融
    ガス化炉で生成された還元ガスを各流動層還元炉に供給する少なくとも二つ以上
    の還元ガス供給管と、 各流動層還元炉内部に形成される鉱石流動層が下部から供給される還元ガスの
    不安定な供給によって崩壊する場合、崩壊する流動層を安定化させる流動層安定
    化手段と、 を含むことを特徴とする、粉鉄鉱石を還元して還元鉄を溶融ガス化炉に供給す
    る流動層還元炉。
  2. 【請求項２】 前記流動層安定化手段は、溶融ガス化炉内で圧力ピークが発
    生して流動層還元炉内の還元ガスの圧力が急激に減少する時点に、溶融ガス化炉
    と流動層還元炉とを連結する還元ガス供給管に排ガスを供給することができる排
    ガス供給装置からなることを特徴とする、請求項１に記載の粉鉄鉱石を還元して
    還元鉄を溶融ガス化炉に供給する流動層還元炉。
  3. 【請求項３】 前記排ガス供給装置は、 前記集塵装置の後端にある排気管からの排ガスの一部を分岐させることができ
    る排ガス導管と、 流入した排ガスを圧縮する圧縮機と、 圧縮された排ガスを保存することができる圧縮ガス保存槽と、 供給される圧縮ガスの圧力を調節する圧力調節バルブと、 調節された圧縮ガスを、溶融ガス化炉と流動層還元炉とを連結する還元ガス供
    給管に供給する供給ノズルと、 これら各装置を連結する排ガス供給導管と、 を含むことを特徴とする、請求項２に記載の粉鉄鉱石を還元して還元鉄を溶融ガ
    ス化炉に供給する流動層還元炉。
  4. 【請求項４】 前記調節バルブは、溶融ガス化炉内で発生した圧力ピークの
    圧力変化値が０.０５ｂａｒ／ｓｅｃ超まで増加した後、還元ガスの圧力が急激
    に減少する時点に開放され、圧力変化値が０.０５ｂａｒ／ｓｅｃ以下である時
    に閉鎖されるように作動することを特徴とする、請求項３に記載の粉鉄鉱石を還
    元して還元鉄を溶融ガス化炉に供給する流動層還元炉。
  5. 【請求項５】 前記圧縮ガス保存槽は、溶融ガス化炉で生成する平均還元ガ
    ス流量の２０乃至３０％を保存することができる容積大きさに製作されたことを
    特徴とする、請求項３に記載の粉鉄鉱石を還元して還元鉄を溶融ガス化炉に供給
    する流動層還元炉。
  6. 【請求項６】 前記圧縮ガス保存槽には、その内部圧力が溶融ガス化炉に負
    荷される圧力に対して１.５乃至２倍程度に維持することができるように、複数
    個の圧力調節スイッチが設けられていることを特徴とする、請求項５に記載の粉
    鉄鉱石を還元して還元鉄を溶融ガス化炉に供給する流動層還元炉。
  7. 【請求項７】 前記供給ノズルは、 溶融ガス化炉と流動層還元炉とを連結する還元ガス供給管の外部に環状に形成
    されたチューブと、 前記還元ガス供給管の内周方向へ還元ガス供給管を貫通して前記チューブと連
    通しており、環状チューブから分岐している複数個の支管と、 を備えることを特徴とする、請求項３に記載の粉鉄鉱石を還元して還元鉄を溶
    融ガス化炉に供給する流動層還元炉。
  8. 【請求項８】 前記支管は６〜８個で形成されていることを特徴とする、請
    求項７に記載の粉鉄鉱石を還元して還元鉄を溶融ガス化炉に供給する流動層還元
    炉。
  9. 【請求項９】 前記流動層安定化手段は、溶融ガス化炉内で圧力ピークが発
    生して圧力が急激に増加する時点に、各流動層還元炉の間に設けられた各鉱石排
    出管からの還元ガスの一部を集塵装置側へ直ちにバイパスさせる鉱石流れ停滞防
    止装置を備えることを特徴とする、請求項１に記載の粉鉄鉱石を還元して還元鉄
    を溶融ガス化炉に供給する流動層還元炉。
  10. 【請求項１０】 前記鉱石流れ停滞防止装置は、 各流動層還元炉の間を連結する各鉱石排出管と集塵装置に連結される排気管と
    の間に形成された少なくとも一つ以上のバイパス管と、 前記各バイパス管に設けられてバイパスされる還元ガスの量を調節する開閉バ
    ルブと、 を備えることを特徴とする、請求項９に記載の粉鉄鉱石を還元して還元鉄を溶
    融ガス化炉に供給する流動層還元炉。
  11. 【請求項１１】 前記各バイパス管が前記各鉱石排出管に連結される位置は
    、予備還元炉または最終還元炉内に形成される鉱石流動層の最大高さと同一であ
    ったり、これより高い位置に設けられていることを特徴とする、請求項１０に記
    載の粉鉄鉱石を還元して還元鉄を溶融ガス化炉に供給する流動層還元炉。
  12. 【請求項１２】 前記各バイパス管は耐熱鋼で製作され、その直径は前記各
    鉱石排出管直径の１／２の大きさで形成されていることを特徴とする、請求項１
    １に記載の粉鉄鉱石を還元して還元鉄を溶融ガス化炉に供給する流動層還元炉。
  13. 【請求項１３】 前記鉱石流れ停滞防止装置は、還元鉱が次の段階の流動層
    還元炉に装入される側に近い位置の各鉱石排出管の前部に設けられた圧力計をさ
    らに含むことを特徴とする、請求項１１に記載の粉鉄鉱石を還元して還元鉄を溶
    融ガス化炉に供給する流動層還元炉。
  14. 【請求項１４】 前記各開閉バルブの前、後、両側に窒素パージング用導管
    がさらに形成されていることを特徴とする、請求項１３に記載の粉鉄鉱石を還元
    して還元鉄を溶融ガス化炉に供給する流動層還元炉。
  15. 【請求項１５】 前記各窒素ガスパージング用導管には、供給する窒素ガス
    の量を制御するための調節バルブが形成されていることを特徴とする、請求項１
    ４に記載の粉鉄鉱石を還元して還元鉄を溶融ガス化炉に供給する流動層還元炉。
  16. 【請求項１６】 予熱炉と予備還元炉の間のバイパス管に設けられた開閉バ
    ルブは、予熱炉と予備還元炉の間の鉱石排出管に設けられた圧力計の圧力変動速
    度が０.０５ｂａｒ／ｓｅｃ以上である時に開放され、予備還元炉と最終還元炉
    の間に設けられた開閉バルブは、予備還元炉と最終還元炉の間の鉱石排出管に設
    けられた圧力計の圧力変動速度が０.０３ｂａｒ／ｓｅｃ超の時に開放されるこ
    とを特徴とする、請求項１５に記載の粉鉄鉱石を還元して還元鉄を溶融ガス化炉
    に供給する流動層還元炉。
  17. 【請求項１７】 前記流動層安定化手段は、各流動層還元炉内の底部に設け
    られた分散板のノズルが塞がる場合、塞がった流動層還元炉の下部に窒素ガスを
    バックアップ供給することができるバックアップガス供給装置を備えることを特
    徴とする、請求項１に記載の粉鉄鉱石を還元して還元鉄を溶融ガス化炉に供給す
    る流動層還元炉。
  18. 【請求項１８】 前記バックアップガス供給装置は、 前記各鉱石排出管に設けられた還元鉱排出調節バルブと、 各鉱石排出管の入口側と出口側の間の圧力差を検出するための第１差圧計と、 各流動層還元炉の分散板の上下間の圧力差を検出するための第２差圧計と、 各流動層還元炉の下部にバックアップガスを供給するためのバックアップガス
    供給管と、 を備えることを特徴とする、請求項１７に記載の粉鉄鉱石を還元して還元鉄を
    溶融ガス化炉に供給する流動層還元炉。
  19. 【請求項１９】 前記バックアップガス供給装置は、各排出調節バルブの前
    方位置の鉱石排出管に設けられた、逆流する還元ガスの温度を測定するための温
    度計をさらに含むことを特徴とする、請求項１８に記載の粉鉄鉱石を還元して還
    元鉄を溶融ガス化炉に供給する流動層還元炉。
  20. 【請求項２０】 前記バックアップガス供給装置で用いるバックアップガス
    は窒素ガスであることを特徴とする、請求項１９に記載の粉鉄鉱石を還元して還
    元鉄を溶融ガス化炉に供給する流動層還元炉。
  21. 【請求項２１】 前記バックアップガス供給管は各還元ガス供給管に設けら
    れ、各バックアップガス供給管には吹き込まれる窒素ガスの量を制御するための
    窒素ガス開閉バルブが設けられていることを特徴とする、請求項２０に記載の粉
    鉄鉱石を還元して還元鉄を溶融ガス化炉に供給する流動層還元炉。
  22. 【請求項２２】 前記窒素ガス開閉バルブは前記差圧計の圧力差が３００ｍ
    ｍｂａｒ以上である場合に開放され、前記還元鉱排出調節バルブは前記窒素ガス
    開閉バルブが開放された後に閉鎖されることを特徴とする、請求項２１に記載の
    粉鉄鉱石を還元して還元鉄を溶融ガス化炉に供給する流動層還元炉。
  23. 【請求項２３】 前記窒素ガス開閉バルブは前記排出管差圧計の圧力差が１
    ００ｍｍｂａｒ以下である場合に開放され、前記還元鉱排出調節バルブは前記窒
    素ガス開閉バルブが開放された後に閉鎖されることを特徴とする、請求項２１に
    記載の粉鉄鉱石を還元して還元鉄を溶融ガス化炉に供給する流動層還元炉。
  24. 【請求項２４】 前記窒素ガス開閉バルブは、前記温度計で測定された温度
    が設定された基準温度より５０℃以上である場合に開放され、前記還元鉱排出調
    節バルブは前記窒素ガス開閉バルブが開放された後に閉鎖されることを特徴とす
    る、請求項２１に記載の粉鉄鉱石を還元して還元鉄を溶融ガス化炉に供給する流
    動層還元炉。
  25. 【請求項２５】 前記流動層安定化手段は、溶融ガス化炉内で圧力ピークが
    発生して圧力が急激に増加する時点に、各流動層還元炉の間に設けられた各鉱石
    排出管からの還元ガスの一部を集塵装置側へ直接にバイパスさせる鉱石流れ停滞
    防止装置をさらに含むことを特徴とする、請求項２に記載の粉鉄鉱石を還元して
    還元鉄を溶融ガス化炉に供給する流動層還元炉。
  26. 【請求項２６】 前記流動層安定化手段は、各流動層還元炉内の底部に設け
    られた分散板のノズルが塞がる場合、塞がった流動層還元炉の下部に窒素ガスを
    バックアップ供給することができるバックアップガス供給装置をさらに含むこと
    を特徴とする、請求項２５に記載の粉鉄鉱石を還元して還元鉄を溶融ガス化炉に
    供給する流動層還元炉。
  27. 【請求項２７】 装入ビンから排出された粉鉄鉱石が予熱炉へ装入されて、
    予備還元炉と最終還元炉を経ながら流動還元されて溶融ガス化炉に装入され、溶
    融ガス化炉で石炭の燃焼によって生成された還元ガスは、各還元ガス供給管を通
    じて最終還元炉と予備還元炉、そして予熱炉下部に吹き込まれて粉鉄鉱石を還元
    する流動層還元炉において、 流動層還元炉の操業初期には前記各流動層還元炉の間を連結している各鉱石排
    出管を遮断する段階と、 前記流動層還元炉の下部に還元ガスが吹き込まれ、各流動層還元炉の上部に粉
    鉄鉱石が装入されて各流動層還元炉内に流動層を形成する段階と、 前記各流動層還元炉内の流動層の高さが次第に増加して、各流動層還元炉に形
    成された鉱石排出管の入口の高さまで流動層が最高に高くなる段階と、 前記各流動層還元炉内の流動層が鉱石排出管の入口の高さまで高くなって流動
    層が安定化した後、各鉱石排出管を徐々に開放する段階と、 を含む、流動層還元炉の流動層安定化方法。
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