JP2013129895A - 焼結機および気体燃料供給方法 - Google Patents

Abstract

【課題】焼結機のパレット幅方向における気体燃料供給量の不均一を解消し、焼結に必要な熱量を十分確保することができる焼結機を提供する。
【解決手段】循環移動するパレットと、前記パレット上に焼結原料を装入して装入層を形成する原料供給装置と、前記装入層の表層の炭材に点火する点火炉と、前記パレットの下方に配設されたウインドボックスと、前記点火炉の下流側に配設され、気体燃料を、装入層の上方で噴射して空気と混合し、燃焼下限濃度以下に希釈して装入層内に供給する気体燃料供給装置と、前記気体燃料供給装置を囲むフードと、排鉱部で焼結ケーキ断面の温度分布から熱量不足領域を検出する熱量不足領域検出装置と、前記熱量不足領域検出装置で検出した熱量不足領域の情報に基いて、当該領域への気体燃料供給量を増加させる気体燃料供給量制御装置を備えてなる焼結機。
【選択図】図１３

Description

本発明は、気体燃料を供給して高強度高品質の焼結鉱を製造する下方吸引式のドワイトロイド式焼結機と、その焼結機における気体燃料供給方法に関するものである。

高炉製銑法の主原料である焼結鉱は、一般に、図１に示すような工程を経て製造される。焼結鉱の原料は、鉄鉱石粉、製鉄所内回収粉、焼結鉱篩下粉（返鉱）、石灰石およびドロマイトなどの含ＣａＯ系副原料、生石灰等の造粒助剤、コークス粉や無煙炭などである。これらの原料は、ホッパ１・・・の各々から、コンベヤ上に所定の割合で切り出される。その後、この切り出した原料に、ドラムミキサー２ａ、２ｂ等により適量の水を加えて混合し、造粒して、平均径が３．０〜６．０ｍｍの擬似粒子である焼結原料とする。一方、無端移動式のパレット８のグレート上に、５．０ｍｍ未満に整粒された返鉱を床敷ホッパ４から切り出して敷設して床敷層を形成する。その後、その上に、焼結機上に配設されたサージホッパ５からドラムフィーダ６と切り出しシュート７を介して、前述した焼結原料を装入し、カットオフプレート１２で装入層表面の凹凸を掻き均して、焼結ベッドともいわれる焼結原料の装入層９を形成する。装入層の厚さ（高さ）は通常４００〜８００ｍｍ前後である。その後、原料装入層９の上方に設置された点火炉１０で、この装入層９の表層中の炭材に点火するとともに、パレット８の下に配設されているウインドボックス１１を介して空気を下方に吸引することにより、該装入層中の炭材を順次燃焼させ、このときに発生する燃焼熱によって、前記焼結原料を燃焼、溶融して焼結ケーキを得る。このようにして得た焼結ケーキは、その後、破砕、整粒し、５．０ｍｍ以上の塊成物からなる成品焼結鉱とし、５．０ｍｍ未満の塊成物は返鉱とする。

前記製造プロセスにおいて、点火炉１０によって点火された装入層表層中の炭材は、その後、ウインドボックス１１によって装入層を通して上方から下方に向かって吸引される空気によって燃焼を続け、その燃焼帯は、図２に示すように、パレット８の移動につれて次第に下層方向に進行する。この燃焼の進行にともない、装入層の焼結原料粒子中に含まれる水分は、炭材の燃焼熱によって気化し、下方に吸引されて、まだ温度が上昇していない下層の焼結原料中に濃縮して湿潤帯を形成する。その水分濃度がある程度以上になると、吸引ガスの流路である焼結原料粒子間の空隙が水分によって埋められ、通気抵抗が増大する。また、上記湿潤帯以外に、燃焼帯に発生する焼結化反応に必要な溶融部分も、通気抵抗を高める要因となる。

焼結機の生産量（ｔ／ｈｒ）は、一般に、焼結生産率（ｔ／ｈｒ・ｍ^２）×焼結機面積（ｍ^２）で定義される。したがって、焼結機の生産量は、焼結機の機幅や機長、原料堆積層の厚さ（装入層厚さ）、焼結原料の嵩密度、パレット移動速度（焼結時間）、歩留りなどにより変化する。そして、焼結鉱の生産量を増加させるには、装入層の通気性（圧損）を改善して焼結時間を短縮する、あるいは、破砕前の焼結ケーキの冷間強度を高めて歩留を向上することなどが有効であると考えられている。

図３は、厚さが６００ｍｍの装入層中を移動する燃焼（火炎）前線が、該装入層のパレット上約４００ｍｍ（装入層表面から２００ｍｍ）の位置にあるときにおける装入層内の圧損と温度の分布を示したものである。このときの圧損分布は、湿潤帯におけるものが約６０％、燃焼・溶融帯におけるものが約４０％であることを示している。

図４は、焼結鉱の高生産時と低生産時の装入層内の温度分布を示したものである。この図において、原料粒子が溶融し始める１２００℃以上の温度に保持される時間（以降、「高温域保持時間」と称する）を、低生産の場合はｔ_１、高生産の場合はｔ_２と表わしている。高生産のときには、パレットの移動速度を上げるため、高温域保持時間ｔ_２が、低生産のときのｔ_１と比べて短くなる。高温域保持時間が短くなると、焼成不足となり、焼結鉱の冷間強度の低下を招き、歩留が低下する。したがって、焼結機の生産量を高めるためには、短時間の焼結においても、高温域保持時間を十分に確保し、焼結鉱の冷間強度を高めて、歩留の維持、向上を図ることが重要とある。なお、焼結鉱の冷間強度を表す指標としては、一般に、ＳＩ（シャッターインデックス）、ＴＩ（タンブラーインデックス）が用いられる。

図５（ａ）は、パレット上の装入層における焼結の進行過程を、図５（ｂ）は、装入層内の焼結過程における温度分布（ヒートパターン）を、図５（ｃ）は、焼結ケーキの歩留分布を示したものである。図５（ｂ）からわかるように、装入層の上部は下層部に比べて温度が上昇し難く、高温域保持時間も短くなる。そのため、この装入層上部では、燃焼溶融反応（焼結化反応）が不十分となり、焼結ケーキの強度が低くなるため、図５（ｃ）に示すように、歩留が低く、生産性の低下を招く要因となっている。

こうした問題点に鑑み、従来から、装入層上層部を高温に保持するための技術が幾つか提案されている。例えば、特許文献１には、装入層上層に点火後、装入層上に気体燃料を噴射する技術が、特許文献２には、原料装入層上層に点火後、装入層に吸引される空気中に可燃性ガスを添加する技術が、特許文献３には、焼結原料装入層内を高温にするため、装入層の上方にフードを配設し、そのフードを通じて空気とコークス炉ガスとの混合ガスを点火炉直後の位置で吹き込む技術が、また、特許文献４には、低融点溶剤と炭材や可燃性ガスを同時に、点火炉直後の位置で吹き込む技術が開示されている。

しかしながら、これらの技術は、高濃度の気体燃料をそのまま供給していたり、装入層表面に火炎がまだ残留した状態で可燃性ガスを吹き込んでいたりするため、供給の仕方によっては可燃性ガスの燃焼により火災を起こしたり爆発を起こすおそれがある。また、気体燃料の吹き込みに際して、炭材量を削減していないため、焼結層内が１３８０℃を超える高温となり、冷間強度の向上や歩留の改善効果を十分に享受できない。そのため、これらの技術は、いずれも実用化には至っていない。

そこで、上記問題点を解決する技術として、出願人は、特許文献５〜８において、焼結機のパレット上に堆積させた焼結原料装入層の上から燃焼下限濃度以下に希釈した各種気体燃料を供給して装入層内に導入し、燃焼させることにより、装入層内の最高到達温度および高温域保持時間の何れか一方または双方を調整する方法を提案している。

特開昭４８−１８１０２号公報 特公昭４６−２７１２６号公報 特開昭５５−１８５８５号公報 特開平５−３１１２５７号公報 ＷＯ２００７／０５２７７６号公報 特開２００８−２９１３６２号公報 特開２０１１−００５２８５号公報 特開２０１１−００５２８７号公報

上記特許文献５〜８の技術によれば、下方吸引式の焼結機において、所定濃度に希釈した気体燃料を装入層内に供給（導入）し、装入層内の目標とする位置で燃焼させる気体燃料供給を行うことにより、焼結原料の燃焼時の最高到達温度や高温域保持時間を適正に制御することができ、ひいては、熱量不足により焼結鉱の冷間強度が低くなりやすい装入層上層部のみならず、装入層中層部以下の任意の部分における焼結鉱の強度を高めるような操業を行うことができる。

ところで、上記特許文献５〜８の技術においては、燃焼下限濃度以下の濃度に希釈した気体燃料を、気体燃料の熱量が一定であることを前提として、一定量を供給している。しかしながら、気体燃料として、特に、液化天然ガスＬＮＧを使用する場合、熱量を調整することなく、そのまま気化して供給しているため、ＬＮＧの産地によって熱量が大きく変動する。そのため、焼結機の気体燃料供給装置に供給されるＬＮＧの熱量は、図６に示すように、月単位で大きく変動する。また、同じ産地のＬＮＧでも、気化器の起動・停止や負荷変動によってガスの組成が大きく変動することが知られている。

また、焼結に必要な総熱量は、生産量によって変化するものであり、供給する気体燃料の供給量も、高生産時には多く、低生産時には少なする必要がある。そのため、生産率に関係なく、一定量の気体燃料を供給したいた場合には、ある時には焼結に必要な熱量よりも過剰となり、また、ある時には焼結に必要な熱量を確保できないことになり、成品焼結鉱の品質（冷間強度、被還元性）がバラつくだけでなく、成品歩留りの低下や生産性の低下を招くことになる。

本発明は、従来技術が抱える上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、気体燃料を供給して焼結操業を行う下方吸引式の焼結機において、供給している気体燃料の熱量変動や、生産量の変動に拘らず、焼結に必要な熱量を過不足なく供給することができる焼結機と、その焼結機への気体燃料供給方法を提案することにある。

発明者らは、上記課題の解決に向けて検討を重ねた。その結果、気体燃料の供給量を、その時の生産量に応じた焼結に必要な熱量と、その時に使用している気体燃料の熱量に応じて、気体燃料の供給量を適正範囲に制御することによって、上記課題を解決し、ひいては、高強度高品質の焼結鉱を高い歩留りで安定して製造することができることを見出し、本発明を開発するに至った。

すなわち、本発明は、循環移動するパレットと、前記パレット上に焼結原料を装入して装入層を形成する原料供給装置と、前記装入層の表層の炭材に点火する点火炉と、前記パレットの下方に配設されたウインドボックスと、前記点火炉の下流側に配設され、気体燃料を、装入層の上方で噴射して空気と混合し、燃焼下限濃度以下に希釈して装入層内に供給する気体燃料供給装置と、前記気体燃料供給装置を囲むフードを有し、前記気体燃料供給装置から燃焼下限濃度以下に希釈した気体燃料を焼結原料の装入層内に導入し、前記焼結原料中に含まれる炭材と前記気体燃料の燃焼熱によって焼結原料を焼結する下方吸引式の焼結機において、気体燃料供給配管に設置された気体燃料の発熱量を測定する熱量計と、気体燃料供給量を設定する供給量設定装置と、前記供給量設定装置で設定した気体燃料供給量に応じて気体燃料制御部の気体燃料供給配管に配設された流量調整弁の開度を調整する供給量制御装置を有し、前記供給量設定装置は、焼結機の生産量と、前記熱量計で測定した気体燃料発熱量から、下記式；
気体燃料供給量（Ｎｍ^３（Ｎｏｒｍａｌ）／ｈｒ）＝焼結鉱生産量（ｔ／ｈｒ）・気体燃料原単位（ＭＪ／ｔ）／気体燃料発熱量（ＭＪ／Ｎｍ^３（Ｎｏｒｍａｌ））
に基いて、成品焼結鉱１トン当たりに供給する気体燃料の発熱量で定義される気体燃料原単位が所定の値となるよう気体燃料供給量を設定する機能を有することを特徴とする焼結機である。

また、本発明は、循環移動するパレットと、前記パレット上に焼結原料を装入して装入層を形成する原料供給装置と、前記装入層の表層の炭材に点火する点火炉と、前記パレットの下方に配設されたウインドボックスと、前記点火炉の下流側に配設され、気体燃料を、装入層の上方で噴射して空気と混合し、燃焼下限濃度以下に希釈して装入層内に供給する気体燃料供給装置と、前記気体燃料供給装置を囲むフードを有し、前記気体燃料供給装置から燃焼下限濃度以下に希釈した気体燃料を焼結原料の装入層内に導入し、前記焼結原料中に含まれる炭材と前記気体燃料の燃焼熱によって焼結原料を焼結する下方吸引式の焼結機における気体燃料供給方法であって、焼結機における焼結鉱の生産量と気体燃料発熱量に応じて、成品焼結鉱１トン当たりに供給する気体燃料の発熱量で定義される気体燃料原単位を所定の範囲に制御するべく、下記式；
気体燃料供給量（Ｎｍ^３（Ｎｏｒｍａｌ）／ｈｒ）＝焼結鉱生産量（ｔ／ｈｒ）・気体燃料原単位（ＭＪ／ｔ）／気体燃料発熱量（ＭＪ／Ｎｍ^３（Ｎｏｒｍａｌ））
に基いて、気体燃料供給量を制御することを特徴とする下方吸引式焼結機における気体燃料供給方法を提案する。

本発明の下方吸引式焼結機における気体燃料供給方法は、前記気体燃料原単位を、０超え７３ＭＪ／ｔ以下の範囲内の値に設定することを特徴とする。

また、本発明の下方吸引式焼結機における気体燃料供給方法は、前記気体燃料として、天然ガス（ＬＮＧ）やコークス炉ガス（Ｃガス）、高炉ガス（Ｂガス）、高炉・コークス炉混合ガス（Ｍガス）、都市ガス、メタンガス、エタンガス、プロパンガスおよびそれらの混合ガスのうちのいずれかを用いることを特徴とする。

本発明によれば、下方吸引式焼結機における気体燃料供給焼結操業において、焼結原料装入層内に、焼結に必要な熱量を確保するために必要な量の気体燃料を過不足なく供給することができるので、高強度高品質の焼結鉱を高い歩留りで安定して製造することが可能となる。

従来の焼結機の概略図である。 焼結の進行に伴う装入層内の変化を模式的に説明する図である。 焼結層内における圧損と温度分布を説明する図である。 高生産時と低生産時の温度分布と高温域保持時間を比較した説明図である。 装入層内厚さ方向における温度履歴の変化と、装入層幅方向断面内の歩留分布を示すグラフである。 ＬＮＧの熱量の月単位の変動例を示すグラフである。 本発明の実施に用いる焼結機の一形態を示す概略図である。 気体燃料供給装置の概略構成を示す斜視図である。 気体燃料供給装置のパレット幅方向の模式的横断面図である。 気体燃料供給装置の気体燃料噴射状態を説明する図である。 本発明の焼結機の気体燃料供給系統を説明する図である。 熱量の異なる気体燃料を、単位体積当りの熱量が等しくなる濃度に希釈して原料装入層内に導入したときの焼結鉱の品質、生産性に及ぼす影響を示した図である。 本発明における気体燃料供給量制御手順のフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について具体的に説明する。
図７は、本発明の実施に用いることができる焼結機を示す概略構成図であって、前述したように、鉄鉱石粉、製鉄所内回収粉、焼結鉱篩下粉、石灰石およびドロマイトなどの含ＣａＯ系副原料、生石灰等の造粒助剤、コークス粉や無煙炭などの各原料を個々のホッパ１から切り出し、ドラムミキサー２ａ，２ｂにより適量の水を混合し、造粒して、平均径が３．０〜６．０ｍｍの擬似粒子である焼結原料とし、これを焼結機３のサージホッパ５に貯留すると共に、細粒の焼結鉱（返鉱）を床敷ホッパ４に貯留しておく。

焼結機３は、床敷ホッパ４およびサージホッパ５の下方に配設された無端移動式のパレット８を有し、パレット８の移動に伴って、床敷ホッパ４から細粒の焼結鉱を切り出してパレット８のグレート上に床敷層を形成し、この床敷層上に、サージホッパ５からドラムフィーダ６と切り出しシュート７を介して、焼結原料を装入した後、装入層の上表面の凹凸をカットオフプレート１２が掻き均して平滑化し、焼結ベッドとも言われる厚さ（高さ）が４００〜８００ｍｍ程度の原料装入層９を形成する。ここで、床敷ホッパ４、サージホッパ５、ドラムフィーダ６および切り出しシュート７で原料供給装置を構成している。

切り出しシュート７の下流側かつ原料装入層９の上方には、点火炉１０が配設され、この点火炉１０で、原料装入層９の表層中の炭材に点火する。なお、点火炉１０の燃料ガスには、一般に、Ｃガス（コークス炉ガス）が用いられている。

さらに、点火炉１０の下流側には、気体燃料供給装置１３がパレット８の移動方向に直列に隣接して配設され、原料装入層９表層の炭材への点火後の位置で原料装入層９内への希釈気体燃料の供給が行われる。すなわち、気体燃料供給装置１３は、点火炉１０の下流側かつ燃焼・溶融帯が装入層９の表層下に進行した以降の任意の位置に１または２以上（図７では３台）配設される。なお、気体燃料供給装置の大きさ、位置および設置数は、目標とする製品焼結鉱の冷間強度および被還元性を適正化する観点から決められる。

装入層９が形成されたパレット８の下側には、装入層９中の炭材に点火されて形成された燃焼・溶融帯を、パレット８の移動に伴って、順次、装入層９の下層側に移行させるため、空気を装入層９の上層から下層方向に吸引するウインドボックス１１が配設されている。

気体燃料供給装置１３は、それぞれ、図８および図９に模式的に示すように、上端を開放したフード１４で囲われている。このフード１４は、パレット８の移動方向前後と両幅端部の四方に形成されたフード基部１４ａと、このフード基部１４ａの上端を延長して配設された、透過率が例えば４５％のパンチメタル等で構成される、飛散防止フェンス１４ｂとで構成されている。

また、図９に模式的に示すように、フード１４内には、パレット８の搬送方向に沿って延長し、頂部を上方とする断面へ字状の邪魔板１５ａをパレット８の幅方向に所定のピッチで所定本数平行に配設した邪魔板列１５ｂを、さらに、上下方向に位置をずらして千鳥状（トーナメント状）またはラビランス状に複数段（図９では３段）配設した邪魔板群１５が設置されている。

この邪魔板群１５によって、吸引された空気は、邪魔板１５ａ間を通過する際の渦流形成が抑制され、整流化されることによって、後述する気体燃料供給配管３１から供給される気体燃料と均一に混合し、希釈されると共に、希釈された気体燃料が外部に漏洩するのを防止することができる。

そして、上記フード基部１４ａの内部には、気体燃料供給３１が、パレット８の移動方向に沿って、かつ、パレット幅方向に所定のピッチで平行に複数本、例えば、図８および図９では７本配設されている。これらの気体燃料供給配管３１のそれぞれには、図１０に示すように、開口または噴射ノズル等の噴射口３１ａが所定のピッチで設けられており、それらの噴出口３１ａから気体燃料３２が大気中に高速で噴射され、瞬時に燃焼下限濃度以下に希釈される。

上記開口部または噴射ノズルの気体燃料の噴射口３１ａは、図１０のように水平方向に向けられ、かつ、隣接する気体燃料供給配管の噴射口とは位置をずらして、例えば、千鳥状に配設されているため、噴射される気体燃料３２が互いに干渉することなく、均一に混合されるようになっている。噴射される気体燃料３２は、上記のようにして均一化された後、パレット８下のウインドボックス１１によって吸引され、装入層９内に導入される。

なお、本発明を適用する焼結機は、気体燃料３２としては、比較的発熱量の変動が大きい、天然ガス（ＬＮＧ）やコークス炉ガス（Ｃガス）、高炉ガス（Ｂガス）、高炉・コークス炉混合ガス（Ｍガス）などを用いるものであることが好ましいが、都市ガス、メタンガス、エタンガス、プロパンガスおよびそれらの混合ガスを気体燃料として用いる焼結機に適用してもよいことは勿論である。

また、各気体燃料供給装置への気体燃料の供給系統について、図１１に示したように、７本の気体燃料供給配管を配設した気体燃料供給装置１３が３台設置された例で説明すると、各気体燃料供給装置１３へ供給される気体燃料３２は、まず、気体燃料供給本管４１から各気体燃料供給装置１３へ通じる、遮断弁４４が介挿された気体燃料供給枝管４２ａ〜４２ｃに分岐されて個々の気体燃料制御部４３ａ〜４３ｃに供給される。次いで、気体燃料制御部４３ａを例にとって説明すると、上記気体燃料供給枝管４２ａに供給された気体燃料は、上記遮断弁４４の下流側に設置された分岐部４５で７系統の分岐管４６に供給され、その後、気体燃料を大気中に噴射する噴射口を有する気体燃料供給配管３１に供給される。なお、上記各々の分岐管４６には、流量計４７および流量調節弁４８がその順に介挿されており、各々の分岐管４６に流れる気体燃料の流量を、後述する気体燃料供給量制御装置２４からの指示により調整可能、すなわち、パレット幅方向の気体燃料の供給量を調整可能となっている。

上記気体燃料供給配管３１から供給される気体燃料３２は、パレット幅方向に均一に希釈されて装入層９内に導入される。しかし、気体燃料として、都市ガスのように熱量を一定に制御している場合は別として、液化天然ガスＬＮＧを使用する場合には、産地の違いや液化装置の稼動、停止等に伴い、図６に示したように、熱量が時間の経過とともに大きく変動する。また、ＣガスやＢガスも、発熱量の経時変化が大きい。そのため、装入層内に供給される気体燃料の熱量の変動に伴って、焼結鉱の品質も大きく変動する。

図１２は、熱量の異なる気体燃料（ＬＰＧ、Ｃガス、都市ガス）を、単位体積当りの熱量が等しくなる濃度に希釈して、原料装入層内に導入して焼結を行う実験を行ったときの焼結鉱の品質、生産性に及ぼす影響を示したものである。この結果から、熱量が同じであれば、気体燃料の種類を問わず、同じ供給効果が得られている。このことは、気体燃料の熱量の変動に合わせて、気体燃料の供給量を変化させてやる必要があることを示している。

また、成品焼結鉱１トンを製造するのに必要な熱量は一定であると考えた場合、生産量が増減した場合、具体的には、焼結機に装入される焼結原料の装入層の厚さ、嵩密度、パレット移動速度等が変化した場合には、それに伴って焼結原料装入層内に供給する気体燃料の量も変えてやる必要がある。しかし、先述した従来技術においては、気体燃料の供給量を一定としており、生産量の変動については十分に考慮していなかった。そのため、生産量が高い場合には、気体燃料の供給量が不足し、逆に、生産量が低い場合には気体燃料の供給量が過剰となり、得られる焼結鉱の品質変動をもたらす原因ともなっていた。

そこで、本発明は、上記気体燃料の熱量の変動や、供給すべき熱量の変動を考慮し、気体燃料供給装置から原料装入層内に供給する気体燃料の量を、焼結鉱の生産量と気体燃料の発熱量に応じて、成品焼結鉱１トン当たりに供給する気体燃料の発熱量である下記式；
気体燃料原単位（ＭＪ／ｔ）＝気体燃料発熱量（ＭＪ／Ｎｍ^３（Ｎｏｒｍａｌ））・気体燃料供給量（Ｎｍ^３（Ｎｏｒｍａｌ）／ｈｒ）／焼結鉱生産量（ｔ／ｈｒ）
で定義される気体燃料原単位を所定の範囲に制御するべく制御することとした。

そして、上記気体燃料の供給を実現するため、本発明の焼結機は、気体燃料供給装置から供給する気体燃料供給配管に気体燃料の発熱量を測定するための熱量計と、気体燃料供給量を設定する供給量設定装置と、上記供給量設定装置で設定した気体燃料供給量に応じて気体燃料制御部の気体燃料供給配管に配設された流量調整弁の開度を調整する気体燃料供給量制御装置を有するとともに、上記供給量設定装置は、焼結機の生産量と、前記熱量計で測定した気体燃料発熱量から、下記式；
気体燃料供給量（Ｎｍ^３（Ｎｏｒｍａｌ）／ｈｒ）＝焼結鉱生産量（ｔ／ｈｒ）・気体燃料原単位（ＭＪ／ｔ）／気体燃料発熱量（ＭＪ／Ｎｍ^３（Ｎｏｒｍａｌ））
に基いて、成品焼結鉱１トン当たりに供給する気体燃料の発熱量で定義される気体燃料原単位が所定の値となるよう気体燃料供給量を設定する機能を有するものであることが必要である。

具体的には、図１３に示すように、上記熱量計２１は、気体燃料供給本管４１から、各気体燃料供給装置１３へ通じる気体燃料供給枝管４２ａ〜４２ｃに分岐される前の位置に、流量計、温度計および圧力計等と共に設置するのが好ましい。この熱量計２１は、気体燃料の熱量（発熱量）を測定できるものであれば、どのような種類のものでもよく、例えば、気体燃料を燃焼させて得られた熱量を測定する方法や、成分、密度、熱伝導率等と熱量の相関から推定する方法等を用いることができる。

また、上記供給量設定装置２２は、上記熱量計２１で測定した気体燃料発熱量（ＭＪ／Ｎｍ^３（Ｎｏｒｍａｌ））と、焼結機のメインＰＣから得られる焼結鉱の生産量（ｔ／ｈｒ）に関する情報に基いて、上記気体燃料原単位が所定の値となるよう気体燃料の供給量を設定する。なお、上記焼結鉱の生産量に関する情報としては、前述したように、焼結原料装入層の厚さ、焼結原料の嵩密度、パレット移動速度に比例するので、それらの積の値を用いることができる。

そして、本発明では、供給量設定装置２２において設定した気体燃料供給量の設定値を気体燃料供給量制御装置２３に伝達し、その気体燃料供給量制御装置２３からの指示に基いて気体燃料制御部４３ａ〜４３ｃの分岐管４６に配設された流量調節弁４８の開度を調節し、気体燃料供給量を増減する。これにより、原料装入層内に供給される気体燃料の発熱量を常時、所定の設定範囲内に制御することができる。

なお、焼結原料を焼結するために必要な熱量は、成品焼結鉱１トン当り１３５０ＭＪ程度であるが、気体燃料供給操業を行う本発明の焼結機では、これらの熱量は、焼結原料中に添加された粉コークスを主とする炭材の燃焼熱と、気体燃料の燃焼熱から得ることになる。したがって、添加する炭材量が多い場合には、気体燃料を少なく、逆に、添加する炭材量が少ない場合には、気体燃料を多く供給する必要がある。ただし、気体燃料供給操業を行う場合、焼結時における焼結層内の温度分布を改善することができるので、供給する気体燃料の発熱量に相当する量以上の炭材を削減することができる。そこで、上記の点を勘案し、本発明においては、供給する気体燃料の原単位（成品焼結鉱１トンを得るために供給する気体燃料の熱量）は、０超え７３ＭＪ／ｔ以下の範囲の値に設定するのが好ましい。すなわち、本発明では、気体燃料の原単位を、焼結原料中に添加した炭材量に応じて、上記の範囲内の所定値に設定し、その気体燃料原単位が一定となるよう気体燃料の供給量を制御する。

さらに、設定した上記気体燃料原単位に対しては、その変動量を±５％以内に範囲に制御することが好ましい。変動量が大きいと、気体燃料供給量を制御する本発明の趣旨に沿わないからである。

パレット幅が５ｍ、有効機長が８２ｍで、気体燃料供給配管をパレット幅方向に８００ｍｍ間隔で６本配設した長さが７．５ｍの気体燃料供給装置を３基備え、気体燃料としてＬＮＧを、気体燃料供給配管から１本当り２２ｍ^３（ｎｔｐ）／ｈｒで原料装入層内に供給して焼結操業を行う焼結機に、図１３に示したように、気体燃料供給配に熱量計を設置すると共に、その熱量計で測定したＬＮＧの発熱量および焼結機の生産量に関する情報から気体燃料の供給量を設定する気体燃料供給量設定装置と、上記気体燃料供給量設定装置で設定した気体燃料供給量に対応して、分岐管に設置された流量調節弁の開度を調整するよう指示する気体燃料供給量制御装置を設置し、上記設定値に応じて気体燃料の供給量を制御する、本発明の気体燃料供給方法を適用する前後における返鉱発生率の変化を調べた。なお、この焼結実験では、焼結原料中への炭材添加量は４．０ｍａｓｓ％、ＬＮＧの希釈濃度は０．４ｖｏｌ％とし、気体燃料原単位が２９ＭＪ／ｔ（炭材１ｋｇ／ｔに相当）となるように、ＬＮＧの供給量を制御した。

表１は、本発明の気体燃料供給方法を適用する前後における、焼結鉱の返鉱発生率を比較して示したものであり、本発明の適用することによって、返鉱発生率が約１．９％低下していることがわかる。これは、本発明の適用することによって、焼結原料に対して供給される熱量が一定化された結果、成品焼結鉱の強度が上昇かつ均一化されて、破砕後の細粒焼結鉱が減少し、成品歩留りが向上したことを示している。

本発明の技術は、製鉄用焼結原料として使用される焼結鉱の製造技術としてはもちろん、その他の鉱石塊成化技術に対しても有用である。

１：ホッパ ２ａ、２ｂ：ドラムミキサー２ａ、２ｂ
３：焼結機 ４：床敷ホッパ
５：サージホッパ ６：ドラムフィーダ
７：切り出しシュート ８：パレット
９：原料装入層（焼結ベッド） １０：点火炉
１１：ウインドボックス １２：カットオフプレート
１３：気体燃料供給装置
２１：熱量計 ２２：気体燃料供給量設定装置
２３：気体燃料供給量制御装置 ２４：流量計
２４：圧力計 ２５：温度計
３１：気体燃料供給配管 ３１ａ：気体燃料の噴射口
３２：気体燃料
４１：気体燃料供給本管 ４２ａ〜４２ｃ：気体燃料供給枝管
４３ａ〜４３ｃ：気体燃料制御部 ４４：遮断弁
４５：分岐部 ４６：分岐管
４７：流量計 ４８：流量調節弁

Claims (4)

1. 循環移動するパレットと、前記パレット上に焼結原料を装入して装入層を形成する原料供給装置と、前記装入層の表層の炭材に点火する点火炉と、前記パレットの下方に配設されたウインドボックスと、前記点火炉の下流側に配設され、気体燃料を、装入層の上方で噴射して空気と混合し、燃焼下限濃度以下に希釈して装入層内に供給する気体燃料供給装置と、前記気体燃料供給装置を囲むフードを有し、前記気体燃料供給装置から燃焼下限濃度以下に希釈した気体燃料を焼結原料の装入層内に導入し、前記焼結原料中に含まれる炭材と前記気体燃料の燃焼熱によって焼結原料を焼結する下方吸引式の焼結機において、
   気体燃料供給配管に設置された気体燃料の発熱量を測定する熱量計と、
   気体燃料供給量を設定する供給量設定装置と、
   前記供給量設定装置で設定した気体燃料供給量に応じて気体燃料制御部の気体燃料供給配管に配設された流量調整弁の開度を調整する供給量制御装置を有し、
   前記供給量設定装置は、焼結機の生産量と、前記熱量計で測定した気体燃料発熱量から、下記式に基いて、成品焼結鉱１トン当たりに供給する気体燃料の発熱量で定義される気体燃料原単位が所定の値となるよう気体燃料供給量を設定する機能を有することを特徴とする焼結機。
   記
   気体燃料供給量（Ｎｍ^３（Ｎｏｒｍａｌ）／ｈｒ）＝焼結鉱生産量（ｔ／ｈｒ）・気体燃料原単位（ＭＪ／ｔ）／気体燃料発熱量（ＭＪ／Ｎｍ^３（Ｎｏｒｍａｌ））
2. 循環移動するパレットと、前記パレット上に焼結原料を装入して装入層を形成する原料供給装置と、前記装入層の表層の炭材に点火する点火炉と、前記パレットの下方に配設されたウインドボックスと、前記点火炉の下流側に配設され、気体燃料を、装入層の上方で噴射して空気と混合し、燃焼下限濃度以下に希釈して装入層内に供給する気体燃料供給装置と、前記気体燃料供給装置を囲むフードを有し、前記気体燃料供給装置から燃焼下限濃度以下に希釈した気体燃料を焼結原料の装入層内に導入し、前記焼結原料中に含まれる炭材と前記気体燃料の燃焼熱によって焼結原料を焼結する下方吸引式の焼結機における気体燃料供給方法であって、
   焼結機における焼結鉱の生産量と気体燃料発熱量に応じて、成品焼結鉱１トン当たりに供給する気体燃料の発熱量で定義される気体燃料原単位を所定の範囲に制御するべく、下記式に基いて、気体燃料供給量を制御することを特徴とする下方吸引式焼結機における気体燃料供給方法。
   記
   気体燃料供給量（Ｎｍ^３（Ｎｏｒｍａｌ）／ｈｒ）＝焼結鉱生産量（ｔ／ｈｒ）・気体燃料原単位（ＭＪ／ｔ）／気体燃料発熱量（ＭＪ／Ｎｍ^３（Ｎｏｒｍａｌ））
3. 前記気体燃料原単位を、０超え７３ＭＪ／ｔ以下の範囲内の値に設定することを特徴とする請求項２に記載の下方吸引式焼結機における気体燃料供給方法。
4. 前記気体燃料として、天然ガス（ＬＮＧ）やコークス炉ガス（Ｃガス）、高炉ガス（Ｂガス）、高炉・コークス炉混合ガス（Ｍガス）、都市ガス、メタンガス、エタンガス、プロパンガスおよびそれらの混合ガスのうちのいずれかを用いることを特徴とする請求項２または３に記載の下方吸引式焼結機における気体燃料供給方法。