JP2010024524A - 高炉の装入装置 - Google Patents

Abstract

【課題】炉内の原料の堆積レベルが変動したとしても、炉内の中心部の適正な位置にコークスを装入でき、かつ炉内の中心部において高さ方向に連続した適正なコークスの堆積形状を形成することができる高炉の装入装置を提供すること。
【解決手段】高炉１０の炉内に原料を装入する原料装入装置３０と、高炉１０の炉内の中心部にコークスを装入するコークス装入装置２０とを有する高炉の装入装置において、コークス装入装置２０を高炉１０の炉頂の中心部に配置し、原料装入装置３０をコークス装入装置２０の周囲に配置した。
【選択図】図１

Description

高炉の炉内に原料を装入する高炉の装入装置に関する。

一般に、高炉の炉内に原料を装入する際には、炉内のガス流分布を適正に制御するために、鉱石とコークスの交互装入を行っている。鉱石とコークスとの交互装入により、高炉の炉内にはコークスと鉱石の積層状態が形成されるが、炉内の中心部については実質的にコークスのみとして、炉内の中心部にコークスの柱を形成するような中心コークス装入方法が知られている。このような装入状態とすることで、炉内での適正な中心ガス流が確保され、高炉操業が安定し、コークス比も低減することが知られている。

前記の装入状態を実現する装置として、ベルレス式の高炉の装入装置が広く知られており、その主構成は原料用のシュートを有する構造体を一体的に旋回させる構造である。また、前記のとおり炉内の中心部にコークスを装入するため、シュートを鉛直下向きにして装入するか、もしくは、炉頂部の一部に、コークスホッパー、排出ゲート、コークス用シュートからなるコークス装入装置が設けられている。

ところが、前者の構成においては、少量の中心コークスを１バッチで装入するため、装入タイムスケジュールによる制約を受ける。また、後者の構成においては、前記原料用の旋回シュートから炉内に装入される原料と、前記コークス用シュートから炉内に装入されるコークスとが炉内でぶつかると、コークスが炉内の中心部に装入されず、原料の分布も均一で無くなり、それにより炉内のガス流れが不均一となって高炉の操業が不安定となり、かつコークス比も増加する。一方、コークス用シュートを炉中心側に長くすると当該シュートに原料がぶつかり、原料の分布が不均一となり、前記の問題を生じる。

かかる高炉への原料及び中心コークスを装入する場合の課題を解決する方法として、特許文献１に、「ベルレス高炉における中心コークス装入方法」が開示されている（図７参照）。

この特許文献１の技術は、コークス装入用シュート１００から炉内の中心部へのコークス１０１の装入を、原料を装入する旋回シュート２００から装入される原料２０１と干渉しないように旋回シュート２００がコークス装入用シュート１００側を向いていないタイミングで、複数回に分けて行うというものである。
特開２０００−３０９８０９号公報

しかしながら、前記特許文献１の技術は、次の問題を有している。

（１）高炉の操業により、原料の堆積レベルは上下する。一例として、図８に示すように、そのレベルが低くなった場合、炉内に装入されるコークスの位置が中心より外側（図８では右側）に外れる。逆に原料の堆積レベルが高くなった場合、図示していないが、同様に炉内に装入されるコークスの位置が中心より外側（図８では左側）に外れる。

（２）前記特許文献１の技術では、両シュートからの原料・コークスの衝突を防止するために、旋回シュートがコークス装入用シュート側を向いていないタイミングで装入している。この偏ったタイミングにより、原料の炉内中心部への流れ込みにより、中心コークスが炉内中心部で高さ方向に連続して堆積できなかったり、炉内に装入される中心コークスの堆積状態（断面）が偏った傾きを持った山状の堆積状態となる。

前記（１）、（２）の結果、炉内での適正な中心ガス流が乱れ、高炉操業が不安定となり、かつコークス比も増加する。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、炉内の原料の堆積レベルが変動したとしても、炉内の中心部の適正な位置にコークスを装入でき、かつ炉内の中心部において高さ方向に連続した適正なコークスの堆積形状を形成することができる高炉の装入装置を提供することにある。

本発明は、高炉の炉内に原料を装入する原料装入装置と、高炉の炉内の中心部にコークスを装入するコークス装入装置とを有する高炉の装入装置において、前記コークス装入装置を高炉の炉頂の中心部に配置し、前記原料装入装置を前記コークス装入装置の周囲に配置したことを特徴とするものである。

このように本発明では、コークス装入装置を高炉の炉頂の中心部に配置し、その周囲に原料装入装置を配置したので、高炉の操業において、両者の同時装入時、原料とコークスとが衝突することはなく、また、炉内の原料レベルの変動が生じた場合でも、炉頂の中心部からコークスを投入しているので、投入される中心コークスが前記原料レベル変動の影響を受けることなく、常に、炉内の中心部の適正な位置にコークスを装入でき、かつ炉内の中心部において高さ方向に連続した適正なコークスの堆積形状を形成することができる。

本発明において、原料装入装置は、（１）高炉の炉頂に配置され、原料の受入口及び均排圧手段を上部に備えると共に原料の排出口及び均排圧手段を下部に備える複数台の原料ホッパーと、（２）前記複数台の原料ホッパーの下方であって高炉の炉内の周囲に配置され、高炉の周方向に回転し、かつ高炉の中心部に向けて傾動する複数のバケットとを有する構成とすることができる。また、コークス装入装置は、前記複数台の原料ホッパーが配置された領域の中心部に配置され、コークスの受入口及び均排圧手段を上部に備えると共にコークスの排出口及び均排圧手段を下部に備えるコークスホッパーを有する構成とすることができる。

また、前記複数台の原料ホッパーの上部及び下部に各々、原料の排出流量調整用の調整弁を設け、前記コークスホッパーの上部及び下部に各々、コークスの排出流量調整用の調整弁を設けることもできる。

さらに、前記複数のバケットは、正立状態の回転時に前記複数台の原料ホッパーの下部から各々原料を受入れ、回転停止後、傾動により、受入れ後の原料を各々炉内に装入する構成とすることができる。回転及び傾動を同時にする場合、傾動手段も回転させなければならず、装入装置が大掛かりとなるので好ましくない。

また、前記バケットの個数（周方向の設置数）は、前記複数台の原料ホッパーの排出口の総数の倍数であって１２〜２４の範囲内とすることが好ましい。バケットの個数が１２より少ないと、原料ホッパーから各々のバケットに装入される原料の粒径分布の各バケット間でのバラツキが大きくなる。一方、バケットの個数が２４を超えると、各々のバケットを傾動させる傾動手段の数が多くなり、設備費用が増大する。なお、バケットの個数は複数台の原料ホッパーの排出口の総数の倍数にすることで、複数台の原料ホッパーの排出口から各々のバケットに同じタイミングで原料を装入することができる。通常、原料ホッパーは４台設けるので、バケットの個数は４の倍数とすることが好ましい。

また、バケットの回転数は５〜１５ＲＰＭとすることが好ましい。当該回転数が５ＲＰＭより小さいと、原料ホッパーから各々のバケットに装入される原料の粒径分布の各バケット間でのバラツキが大きくなる。一方、１５ＲＰＭより大きくなるとバケットを回転させる駆動手段が大掛かりとなると共に駆動電力が増大する。

本発明の高炉の装入装置によれば、炉内の原料の堆積レベルが変動したとしても、炉内の中心部の適正な位置にコークスを装入でき、かつ炉内の中心部において高さ方向に連続した適正なコークスの堆積形状を形成することができる。その結果、高炉を常時安定して操業することが可能になると共に、コークス比が低減する。

以下、図面に示す実施例に基づき本発明の実施の形態を説明する。

図１は本発明の高炉の装入装置を示す全体模式図、図２は図１のＢ−Ｂ断面図、図３は図１のＡ部詳細図である。

図１に示すように、高炉１０の炉頂の中心部にコークス装入装置２０が配置され、その周囲に原料装入装置３０が配置されている。

原料装入装置３０は、複数台（実施例では４台）の原料ホッパー３１と、複数（実施例では２４個）のバケット３２とを有する。

原料ホッパー３１は、高炉の炉頂に配置されており、上部に原料の受入口３１ａ及び後述する均排圧手段を備えると共に、下部に原料の排出口３１ｂ及び後述する均排圧手段を備える。また、原料ホッパー３１の上部及び下部には各々、原料の排出流量調整用の調整弁３３ａ，３３ｂと、高炉の炉内圧をシールする炉内圧シール弁３４ａ，３４ｂが設けられている。

これらの調整弁及び炉内圧シール弁の具体的構成を、図１のＡ部詳細図である図３を参照して説明すると、調整弁３３ａはシリンダー３５によってスライドし、炉内圧シール弁３４ａは原料ホッパー３１の壁面を支点としてスイングするように構成されている。調整弁３３ｂ及び炉内圧シール弁３４ｂも同様の構成である。なお、図１のＡ部においては、原料ホッパー３１側の熱膨張を吸収するために、原料ホッパー３１は原料用固定ホッパー３６と伸縮管３７を介して接続されている。

一方、バケット３２は、原料ホッパー３１の排出口３１ｂの下方であって高炉１０の炉内の周囲に配置され、高炉１０の周方向に回転し、かつ高炉１０の中心部に向けて傾動するように構成されている。これらのバケット３２は、正立状態の回転時に原料ホッパー３１の排出口３１ｂから各々原料を受け入れ、回転停止後、傾動により、受け入れ後の原料を各々炉内に装入する。

実施例では、バケット３２を回転させる手段として回転テーブル３８を設け、バケット３２を傾動させる手段として傾動用シリンダー３９を設けている。傾動用シリンダー３９は、各々のバケット３２に対応させてそのバケット３２を回転停止させる位置に固定的に設けられている。

次に、コークス装入装置２０について説明する。コークス装入装置２０は図１に示すようにコークスホッパー２１を有する。このコークスホッパー２１は、４台の原料ホッパー３１が配置された領域の中心部に配置されている。また、コークス装入装置２０の要部を示す図４に示すように、コークスホッパー２１は上部にコークスの受入口２１ａ及び後述する均排圧手段を備える。さらにコークスホッパー２１は図１に示すように、下部にコークスの排出口２１ｂ及び後述する均排圧手段を備える。

また、コークスホッパー２１の上部及び下部には各々、コークスの排出流量調整用の調整弁２２ａ，２２ｂと高炉の炉内圧をシールする炉内圧シール弁２３ａ，２３ｂが設けられている。これらの調整弁２２ａ，２２ｂ及び炉内圧シール弁２３ａ，２３ｂは、図３で説明した調整弁３３ａ及び炉内圧シール弁３４ａと同様に、スライド式及びスイング式の弁で構成する。また、コークスホッパー２１の上部は、原料ホッパー３１の上部と同様に、熱膨張を吸収するためにコークス用固定ホッパー２４と伸縮管２５を介して接続されている。

以下、本発明の高炉の装入装置による原料及びコークスの装入方法を説明する。

まず、原料の装入方法について図１を参照して説明する。原料は、装入ベルトコンベア４０及び旋回シュート５０を経て、原料用固定ホッパー３６に装入される。原料用固定ホッパー３６には、４台ある原料ホッパー３１の各々の受入口３１ａに対応させて４箇所に排出口３６ａが設けられている。原料用固定ホッパー３６から各々の原料ホッパー３１に装入された原料は、原料ホッパー３１の排出口３１ａから排出され、バケット３２に装入される。

このとき、原料用固定ホッパー３６及び原料ホッパー３１に装入される原料は、一般に高さ方向で異なる粒径分布をもってホッパー内に堆積する。これに対して、本発明では原料ホッパー３１の下方に複数のバケット３２を設け、しかも複数のバケット３２を回転させながら原料を装入するので、各々のバケット３２に装入される原料の粒径分布は概略同じとなる。このように各々のバケット３２に装入される原料の粒径分布を揃えるための条件としては、前述のとおり、バケット３２の個数は１２〜２４とし、バケット３２の回転数は５〜１５ＲＰＭとすることが好ましい。

その後、バケット３２の傾動により、原料は炉内の周囲に装入され、原料の炉内周囲方向での粒径分布は概略同じとなる。各々のバケット３２の傾動は、バケット３２に所定の原料が装入された後、回転を停止した後に行い、すべてのバケット３２を一斉に傾動させる。回転させながら傾動させるようにすると、ハード上、複雑となるからである。

なお、本実施例では、炉内半径方向の原料分布を制御するために、図１に示すとおり炉内周囲にムーバブルアーマ６０を設けている。このムーバブルアーマ６０は、例えばシリンダーなどの駆動手段（図示せず）により、図１に示す矢印方向に傾動する。この傾動により、バケット３２から炉内に装入される原料を一次的に受け、ムーバブルアーマ６０の傾動角度によって原料を炉半径方向の適正位置へと装入することが可能となる。このムーバブルアーマ６０の周方向の配置数は、バケット３２の配置数と同じにすることが好ましい。

ここで、原料用固定ホッパー３６は大気圧、高炉本体は例えば０．２５Ｍｐａの圧力がある。よって、前述の原料の炉内への装入（原料用固定ホッパー３６→原料ホッパー３１→バケット３２→炉内）においては、以下の均排圧操作により、スムーズに炉内へ原料を装入する。

この均排圧操作の手順は以下のとおりである（図５参照）。

（１）原料用固定ホッパー３６への原料装入が完了したら、原料ホッパー３１の上部の調整弁３３ａ及び炉内圧シール弁３４ａを開き、予め減圧されている原料ホッパー３１へ原料を装入する。

（２）原料ホッパー３１の上部の調整弁３３ａ及び炉内圧シール弁３４ａを閉じた後、均排圧管７０に設けたバルブ７１を開き、原料ホッパー３１内を昇圧する。均排圧管７０の一端は各々の原料ホッパー３１に接続され、他端は高炉本体からの排ガス管路８０における粗除塵機８１と集塵機８２の間、及び炉頂圧回収タービン８３の下流に接続されている。したがって、排ガス管路８０のバルブ７１を開きバルブ７２を閉じれば、高炉の排ガスが排ガス管路８０から均排圧管７０を介して原料ホッパー３１に導入される。一方、バルブ７１を閉じバルブ７２を開ければ、原料ホッパー３１内のガスが吸引され減圧される。なお、図５の例では、窒素ガスタンク７３を均排圧管７０に接続し、原料ホッパー３１の昇圧時に圧力が不足する場合、バルブ７４を開けて窒素ガスを補充し昇圧するようにしている。

（３）原料ホッパー３１の下部の調整弁３３ｂ及び炉内圧シール弁３４ｂを開き、原料ホッパー３１内の原料を炉内のバケット３２に装入する。

（４）原料ホッパー３１の下部の調整弁３３ｂ及び炉内圧シール弁３４ｂを閉じた後、均排圧管７０に設けたバルブ７２を開き、原料ホッパー３１内を減圧する。これによって原料ホッパー３１への原料の受け入れ準備が完了する。

（５）以後、上記の（１）〜（４）の繰り返し（バッチ処理）により、炉内へ原料を装入する。

次に、コークスの装入方法について図１及び図４を参照して説明する。コークスは、装入ベルトコンベア４０、切換ダンパ５１及びシュート５２を経て、コークス用固定ホッパー２４に装入される。装入ベルトコンベア４０は原料と共用であり、図４に示すように、切換ダンパ５１の操作によって装入先を原料用固定ホッパー３６又はコークス用固定ホッパー２４に切り換える。

コークス用固定ホッパー２４からコークスホッパー３１に装入されたコークスは、コークスホッパー２１の排出口２１ｂから排出され、炉内の中心部に装入される。

ここで、コークス用固定ホッパー２４は大気圧、高炉本体は例えば０．２５Ｍｐａの圧力があるので、前述のコークスの炉内への装入（コークス用固定ホッパー２４→コークスホッパー２１→炉内）においては、原料の装入時と同様に均排圧操作により、スムーズに炉内へコークスを装入する。この均排圧操作は、前述の（１）〜（５）と同様の手順によって行う。

以上の装入方法によって、図６に示すように、原料層９０とコークス層９１とが交互に積層され、かつ、炉内の中心部の適正な位置に中心コークス層９２が形成される。

本発明の高炉の装入装置を示す全体模式図である。 図１のＢ−Ｂ断面図である。 図１のＡ部詳細図である。 コークス装入装置の要部を示す模式図である。 均排圧操作の説明図である。 本発明の高炉の装入装置による原料及びコークスの装入状態を示す模式図である。 従来の高炉の装入装置を示す模式図である。 従来の高炉の装入装置における問題点を示す模式図である。

符号の説明

１０ 高炉
２０ コークス装入装置
２１ コークスホッパー
２１ａ コークスの受入口
２１ｂ コークスの排出口
２２ａ，２２ｂ 調整弁
２３ａ，２３ｂ 炉内圧シール弁
２４ コークス用固定ホッパー
２５ 伸縮管
３０ 原料装入装置
３１ 原料ホッパー
３１ａ 原料の受入口
３１ｂ 原料の排出口
３２ バケット
３３ａ，３３ｂ 調整弁
３４ａ，３４ｂ 炉内圧シール弁
３５ シリンダー
３６ 原料用固定ホッパー
３６ａ 排出口
３７ 伸縮管
３８ 回転テーブル
３９ 傾動用シリンダー
４０ 装入ベルトコンベア
５０ 旋回シュート
５１ 切換ダンパ
５２ シュート
６０ ムーバブルアーマ
７０ 均排圧管
７１，７２ バルブ
７３ 窒素ガスタンク
７４ バルブ
８０ 排ガス管路
８１ 粗除塵機
８２ 集塵機
８３ 炉頂圧回収タービン
９０ 原料層
９１ コークス層
９２ 中心コークス層
１００ コークス装入用シュート
１０１ コークス
２００ 旋回シュート
２０１ 原料

Claims (5)

1. 高炉の炉内に原料を装入する原料装入装置と、高炉の炉内の中心部にコークスを装入するコークス装入装置とを有する高炉の装入装置において、
   前記コークス装入装置を高炉の炉頂の中心部に配置し、前記原料装入装置を前記コークス装入装置の周囲に配置したことを特徴とする高炉の装入装置。
2. 前記原料装入装置は、
   高炉の炉頂に配置され、原料の受入口及び均排圧手段を上部に備えると共に原料の排出口及び均排圧手段を下部に備える複数台の原料ホッパーと、
   前記複数台の原料ホッパーの下方であって高炉の炉内の周囲に配置され、高炉の周方向に回転し、かつ高炉の中心部に向けて傾動する複数のバケットとを有し、
   前記コークス装入装置は、
   前記複数台の原料ホッパーが配置された領域の中心部に配置され、コークスの受入口及び均排圧手段を上部に備えると共にコークスの排出口及び均排圧手段を下部に備えるコークスホッパーを有する請求項１に記載の高炉の装入装置。
3. 前記複数台の原料ホッパーの上部及び下部に各々、原料の排出流量調整用の調整弁を設け、
   前記コークスホッパーの上部及び下部に各々、コークスの排出流量調整用の調整弁を設けた請求項２に記載の高炉の装入装置。
4. 前記複数のバケットは、正立状態の回転時に前記複数台の原料ホッパーの下部から各々原料を受入れ、回転停止後、傾動により、受入れ後の原料を各々炉内に装入する請求項２又は請求項３に記載の高炉の装入装置。
5. 前記バケットの個数は、前記複数台の原料ホッパーの排出口の総数の倍数であって８〜２４の範囲内であり、当該バケットの回転数は５〜１５ＲＰＭである請求項２〜請求項４のいずれかに記載の高炉の装入装置。

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