JP2659889B2 - 循環式流動層予備還元炉の粒子循環装置 - Google Patents
循環式流動層予備還元炉の粒子循環装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、粉状鉱石の予備還元
に用いられる循環式流動層予備還元炉の粒子循環装置に
関し、特に循環流動層における粒子循環を効率良くかつ
安定して行うことにより、循環式流動層予備還元炉の操
業を安定化させると共に、生産性の向上を図ろうとする
ものである。
に用いられる循環式流動層予備還元炉の粒子循環装置に
関し、特に循環流動層における粒子循環を効率良くかつ
安定して行うことにより、循環式流動層予備還元炉の操
業を安定化させると共に、生産性の向上を図ろうとする
ものである。
【０００２】
【従来の技術】循環流動層を利用した粉状鉱石の予備還
元方法として、竪型溶融還元炉で発生した高温の排ガス
を流動層予備還元炉（ライザー）に導入する場合に、流
動層のガス流速を粒子の飛び出し速度（粒子の終端速
度）よりも大きい速度で導入する一方、流動層予備還元
炉から飛び出した予備還元鉱石粉をサイクロンで捕集
し、この捕集した予備還元鉱石粉を、粒子溜め（ダウン
カマー）から粒子循環装置を介してクローズドサーキッ
トで流動層予備還元炉内へ連続的に戻し、かような循環
流動をさせる間に予備還元する方法が知られている（例
えば特開平１−306515号公報、特開平２−4909号公
報）。かかる循環式流動層予備還元炉にはいずれも、循
環量調整弁として粒子循環装置が設置されている。この
装置は、横断面が円筒形状の胴部の下部及び上部に入側
口及び出側口を、また底部には循環量調整用のガス吹込
み口を備え、循環量調整用ガスの増減により粉状鉱石粒
子の循環量を制御する仕組みになっている。
元方法として、竪型溶融還元炉で発生した高温の排ガス
を流動層予備還元炉（ライザー）に導入する場合に、流
動層のガス流速を粒子の飛び出し速度（粒子の終端速
度）よりも大きい速度で導入する一方、流動層予備還元
炉から飛び出した予備還元鉱石粉をサイクロンで捕集
し、この捕集した予備還元鉱石粉を、粒子溜め（ダウン
カマー）から粒子循環装置を介してクローズドサーキッ
トで流動層予備還元炉内へ連続的に戻し、かような循環
流動をさせる間に予備還元する方法が知られている（例
えば特開平１−306515号公報、特開平２−4909号公
報）。かかる循環式流動層予備還元炉にはいずれも、循
環量調整弁として粒子循環装置が設置されている。この
装置は、横断面が円筒形状の胴部の下部及び上部に入側
口及び出側口を、また底部には循環量調整用のガス吹込
み口を備え、循環量調整用ガスの増減により粉状鉱石粒
子の循環量を制御する仕組みになっている。
【０００３】図１に、上記した循環式流動層予備還元炉
の代表例を模式で示す。図中、番号１は流動層予備還元
炉、２は該炉内に導入される還元ガス、３は粉状鉱石の
ホッパー、４はフィーダー、５ａ，５ｂはそれぞれ粉状
鉱石の供給管、６は粒子溜め、そして７が粒子循環装置
であり、この粒子循環装置７は、循環装置本体８と、そ
の下部及び上部にそれぞれ斜設された入側斜管９及び出
側斜管10からなる。また11は循環装置本体８の底部に設
けられたガス導入口、12はガス分散板、13は流量調節
弁、14, 15はサイクロン、16は輸送管、17は排出装置、
18は粉体輸送管である。
の代表例を模式で示す。図中、番号１は流動層予備還元
炉、２は該炉内に導入される還元ガス、３は粉状鉱石の
ホッパー、４はフィーダー、５ａ，５ｂはそれぞれ粉状
鉱石の供給管、６は粒子溜め、そして７が粒子循環装置
であり、この粒子循環装置７は、循環装置本体８と、そ
の下部及び上部にそれぞれ斜設された入側斜管９及び出
側斜管10からなる。また11は循環装置本体８の底部に設
けられたガス導入口、12はガス分散板、13は流量調節
弁、14, 15はサイクロン、16は輸送管、17は排出装置、
18は粉体輸送管である。
【０００４】さて図１に示したところにおいて、流動層
予備還元炉１内には、ホッパー３から切り出された粉状
鉱石が供給管５ａを介して該還元炉１の下部から供給さ
れると共に、溶融還元炉（図示省略）から排出される 8
00〜1100℃の高温排ガスが流動化還元ガス２として該還
元炉１の底部から導入され、該炉内において流動層が形
成される。なおホッパー３からは供給管５ｂを介して粒
子溜め６にもその上部から粉状鉱石が装入される。この
流動層予備還元炉１内で予備還元され、該炉１から飛び
出した予備還元鉱石粉19ａは、その大半が１段目のサイ
クロン14で捕集され、粒子溜め６内に装入され、この粒
子溜め６から入側斜管９を経由して循環装置本体８に降
下する。循環装置本体８では、その底部から吹き込まれ
る粒子循環量制御ガス20によって、予備還元鉱石粉19ｂ
を出側斜管10を通じて流動層予備還元炉１にクローズド
サーキットで連続的に循環供給することにより、流動層
予備還元が行われる。また１段目のサイクロン14で捕集
されない微細な予備還元鉱石粉19ｃは、２段目のサイク
ロン15で捕集され、順次に輸送管16を通して粒子溜め６
に戻し、粒子循環装置７で予備還元鉱石粉19ｂとして再
び流動層予備還元炉１に供給する。
予備還元炉１内には、ホッパー３から切り出された粉状
鉱石が供給管５ａを介して該還元炉１の下部から供給さ
れると共に、溶融還元炉（図示省略）から排出される 8
00〜1100℃の高温排ガスが流動化還元ガス２として該還
元炉１の底部から導入され、該炉内において流動層が形
成される。なおホッパー３からは供給管５ｂを介して粒
子溜め６にもその上部から粉状鉱石が装入される。この
流動層予備還元炉１内で予備還元され、該炉１から飛び
出した予備還元鉱石粉19ａは、その大半が１段目のサイ
クロン14で捕集され、粒子溜め６内に装入され、この粒
子溜め６から入側斜管９を経由して循環装置本体８に降
下する。循環装置本体８では、その底部から吹き込まれ
る粒子循環量制御ガス20によって、予備還元鉱石粉19ｂ
を出側斜管10を通じて流動層予備還元炉１にクローズド
サーキットで連続的に循環供給することにより、流動層
予備還元が行われる。また１段目のサイクロン14で捕集
されない微細な予備還元鉱石粉19ｃは、２段目のサイク
ロン15で捕集され、順次に輸送管16を通して粒子溜め６
に戻し、粒子循環装置７で予備還元鉱石粉19ｂとして再
び流動層予備還元炉１に供給する。
【０００５】なお、流動層予備還元炉１内における粒子
の滞留量は、差圧発信器21で検知した信号に基づき、粒
子循環量制御ガス20を調節することにより、適宜に制御
することができる。そして、循環式流動層予備還元炉系
内の予備還元鉱石粉19は、粒子溜め６の下部から排出装
置17で切り出され、粉体輸送管18を経由させて溶融還元
炉に供給される。
の滞留量は、差圧発信器21で検知した信号に基づき、粒
子循環量制御ガス20を調節することにより、適宜に制御
することができる。そして、循環式流動層予備還元炉系
内の予備還元鉱石粉19は、粒子溜め６の下部から排出装
置17で切り出され、粉体輸送管18を経由させて溶融還元
炉に供給される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】循環式流動層では、流
動層予備還元炉から飛び出した予備還元鉱石粉を、サイ
クロンで捕集し、クローズドサーキットで粒子循環装置
を介して連続的に流動層予備還元炉に戻す方式を採って
いるため、流動層予備還元炉内における鉱石粉滞留量を
一定水準は確保し、しかも変動させないことが操業安定
化の上で重要である。また、粉状鉱石を循環式流動層で
連続的に予備還元する場合には、サイクロンにおける予
備還元鉱石粉の集塵効率及び循環経路における安定した
鉱石粉の移動が、操業の安定化や生産性の維持の点で重
要である。さらに、粒子循環装置では、その機能とし
て、粒子循環系から流動層予備還元炉へ安定して粉状鉱
石を供給できることが必要とされる。その他、大きさも
コンパクトで効率的な粒子循環が可能な方が、設備コス
トの面でも有利となる。
動層予備還元炉から飛び出した予備還元鉱石粉を、サイ
クロンで捕集し、クローズドサーキットで粒子循環装置
を介して連続的に流動層予備還元炉に戻す方式を採って
いるため、流動層予備還元炉内における鉱石粉滞留量を
一定水準は確保し、しかも変動させないことが操業安定
化の上で重要である。また、粉状鉱石を循環式流動層で
連続的に予備還元する場合には、サイクロンにおける予
備還元鉱石粉の集塵効率及び循環経路における安定した
鉱石粉の移動が、操業の安定化や生産性の維持の点で重
要である。さらに、粒子循環装置では、その機能とし
て、粒子循環系から流動層予備還元炉へ安定して粉状鉱
石を供給できることが必要とされる。その他、大きさも
コンパクトで効率的な粒子循環が可能な方が、設備コス
トの面でも有利となる。
【０００７】しかしながら、操業能率アップの観点から
粒子循環装置を大きくした場合、従来の粒子循環装置
は、本体及び入側、出側斜管ともその横断面が円筒形で
あったために、円筒の中央部近傍の粒子は必ずしも大型
化した装置規模に応じた粒子量を循環装置出側から排出
することができず、そのため必要以上に粒子循環装置を
大きくする必要があり、装置の単位断面積当たりの循環
効率は良好とは言えなかった。また、粉状鉱石の粒子径
が粗粒になると粗粒の鉱石が循環装置内に蓄積し易くな
り、安定な粒子循環に支障をきたす不利もあった。さら
に、円筒形状の胴部に円筒形状の入側口と出側口を備え
ていることもあって、流動層予備還元炉の還元ガスや循
環装置下部から導入される循環量調整用ガスが、粒子溜
めからサイクロンへ逆流ガスとして上昇し易くなるため
に、サイクロンの集塵効率が低下し粒子循環が不安定と
なり、循環式流動層予備還元炉の操業そのものにも悪影
響を及ぼす原因となっていた。
粒子循環装置を大きくした場合、従来の粒子循環装置
は、本体及び入側、出側斜管ともその横断面が円筒形で
あったために、円筒の中央部近傍の粒子は必ずしも大型
化した装置規模に応じた粒子量を循環装置出側から排出
することができず、そのため必要以上に粒子循環装置を
大きくする必要があり、装置の単位断面積当たりの循環
効率は良好とは言えなかった。また、粉状鉱石の粒子径
が粗粒になると粗粒の鉱石が循環装置内に蓄積し易くな
り、安定な粒子循環に支障をきたす不利もあった。さら
に、円筒形状の胴部に円筒形状の入側口と出側口を備え
ていることもあって、流動層予備還元炉の還元ガスや循
環装置下部から導入される循環量調整用ガスが、粒子溜
めからサイクロンへ逆流ガスとして上昇し易くなるため
に、サイクロンの集塵効率が低下し粒子循環が不安定と
なり、循環式流動層予備還元炉の操業そのものにも悪影
響を及ぼす原因となっていた。
【０００８】この発明は、上記の問題を有利に解決する
もので、粉状鉱石を、効率良く、また逆流ガス発生のお
それなしに安定して循環流動させることができる粒子循
環装置を提案することを目的とする。
もので、粉状鉱石を、効率良く、また逆流ガス発生のお
それなしに安定して循環流動させることができる粒子循
環装置を提案することを目的とする。
【０００９】さて発明者らは、上記の問題の主要な原因
が、粒子循環装置の経路形状にあるとの考えに立脚し
て、経路の横断面形状について種々検討した。その結
果、循環装置本体、さらには入側、出側斜管の断面形状
を、所定縦横比の矩形断面とすることにより、所期した
目的が有利に達成されることの知見を得た。この発明
は、上記の知見に立脚するものである。
が、粒子循環装置の経路形状にあるとの考えに立脚し
て、経路の横断面形状について種々検討した。その結
果、循環装置本体、さらには入側、出側斜管の断面形状
を、所定縦横比の矩形断面とすることにより、所期した
目的が有利に達成されることの知見を得た。この発明
は、上記の知見に立脚するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】すなわちこの発明は、還
元ガスを導入して粒状鉱石を循環流動させつつ予備還元
する循環式流動層予備還元炉の粒子循環装置であって、
竪型の循環装置本体とその下部及び上部にそれぞれ斜設
された入側斜管及び出側斜管とからなり、該循環装置本
体の横断面形状を矩形とし、かつこの矩形断面の長辺Ａ
と短辺Ｂとの比Ｒ1 （Ａ／Ｂ）が 1.2〜５の範囲を満足
することからなる循環式流動層予備還元炉の粒子循環装
置（第１発明）である。
元ガスを導入して粒状鉱石を循環流動させつつ予備還元
する循環式流動層予備還元炉の粒子循環装置であって、
竪型の循環装置本体とその下部及び上部にそれぞれ斜設
された入側斜管及び出側斜管とからなり、該循環装置本
体の横断面形状を矩形とし、かつこの矩形断面の長辺Ａ
と短辺Ｂとの比Ｒ1 （Ａ／Ｂ）が 1.2〜５の範囲を満足
することからなる循環式流動層予備還元炉の粒子循環装
置（第１発明）である。
【００１１】またこの発明は、上記第１発明において、
入側斜管及び出側斜管の横断面形状を矩形とし、少なく
とも該斜管の入側口及び出側口の矩形断面の長辺Ｃが、
循環装置本体の矩形断面の長辺Ａと等しく、かつ入側斜
管及び出側斜管の矩形断面の長辺Ｃと短辺Ｄとの比Ｒ2
（Ｃ／Ｄ）が 1.2〜５の範囲を満足することからなる循
環式流動層予備還元炉の粒子循環装置（第２発明）であ
る。
入側斜管及び出側斜管の横断面形状を矩形とし、少なく
とも該斜管の入側口及び出側口の矩形断面の長辺Ｃが、
循環装置本体の矩形断面の長辺Ａと等しく、かつ入側斜
管及び出側斜管の矩形断面の長辺Ｃと短辺Ｄとの比Ｒ2
（Ｃ／Ｄ）が 1.2〜５の範囲を満足することからなる循
環式流動層予備還元炉の粒子循環装置（第２発明）であ
る。
【００１２】
【作用】図２（ａ），（ｂ）にそれぞれ、従来の粒子循
環装置を平面及び正面で示し、一方図３（ａ），（ｂ）
には、この発明に従う粒子循環装置を同じく平面及び正
面でそれぞれ示す。さてこの発明に従い、循環装置本体
の矩形横断面の長辺Ａと短辺Ｂとの比Ｒ1（Ａ／Ｂ）を
1.2〜５とすれば、従来の円筒断面の場合に比較して、
横断面の断面積が両者で等しい場合、断面積当たりの循
環能力が20〜50％向上した。従って同等の循環能力でい
い場合には、その分、粒子循環装置のコンパクト化が可
能なことになる。またさらに、循環装置本体の入側及び
出側斜管についても、矩形横断面の長辺Ｃと短辺Ｄとの
比をＲ2 （Ｃ／Ｄ）を 1.2〜５の範囲に調整し、かつそ
れぞれの入側口及び出側口の長辺Ｃを装置本体の長辺Ａ
と等しくしてやれば、流動層予備還元炉からの還元ガス
や循環装置の循環量調整ガスのサイクロンへの逆流ガス
量が低下し、粒子循環装置への粒子の降下が円滑となり
粒子循環も安定して行えることが明らかになったのであ
る。
環装置を平面及び正面で示し、一方図３（ａ），（ｂ）
には、この発明に従う粒子循環装置を同じく平面及び正
面でそれぞれ示す。さてこの発明に従い、循環装置本体
の矩形横断面の長辺Ａと短辺Ｂとの比Ｒ1（Ａ／Ｂ）を
1.2〜５とすれば、従来の円筒断面の場合に比較して、
横断面の断面積が両者で等しい場合、断面積当たりの循
環能力が20〜50％向上した。従って同等の循環能力でい
い場合には、その分、粒子循環装置のコンパクト化が可
能なことになる。またさらに、循環装置本体の入側及び
出側斜管についても、矩形横断面の長辺Ｃと短辺Ｄとの
比をＲ2 （Ｃ／Ｄ）を 1.2〜５の範囲に調整し、かつそ
れぞれの入側口及び出側口の長辺Ｃを装置本体の長辺Ａ
と等しくしてやれば、流動層予備還元炉からの還元ガス
や循環装置の循環量調整ガスのサイクロンへの逆流ガス
量が低下し、粒子循環装置への粒子の降下が円滑となり
粒子循環も安定して行えることが明らかになったのであ
る。
【００１３】
【実施例】前掲図１に示した循環式流動層予備還元炉の
粒子循環装置として、前掲図３に示したような装置を用
い、表１に示す条件で操業試験を行った。得られた操業
試験結果を、表１に併記する。なお循環式流動層予備還
元炉及び竪型溶融還元炉の仕様は、表２のとおりであ
る。
粒子循環装置として、前掲図３に示したような装置を用
い、表１に示す条件で操業試験を行った。得られた操業
試験結果を、表１に併記する。なお循環式流動層予備還
元炉及び竪型溶融還元炉の仕様は、表２のとおりであ
る。
【００１４】
【表１】
【００１５】
【表２】 1)循環式流動層予備還元炉 炉径：0.7 ｍ 高さ：7.3 ｍ 2)竪型溶融還元炉 炉径：1.2 ｍ 炉容積：7.7 ｍ 上・下段羽口：各３本
【００１６】表１に示したとおり、粒子循環装置の本体
及び入側、出側斜管の横断面形状を適正な矩形断面とし
た適合例１及び２では、循環量変動が低減し、還元鉱石
粉の循環流動を安定して行うことができ、その結果、高
い予備還元率と生産性を得ることができたのに対し、循
環装置本体や斜管が円筒形の比較例では、トラブルが増
えて飛び還元率、生産性も低いものでしかなかった。
及び入側、出側斜管の横断面形状を適正な矩形断面とし
た適合例１及び２では、循環量変動が低減し、還元鉱石
粉の循環流動を安定して行うことができ、その結果、高
い予備還元率と生産性を得ることができたのに対し、循
環装置本体や斜管が円筒形の比較例では、トラブルが増
えて飛び還元率、生産性も低いものでしかなかった。
【００１７】
【発明の効果】かくしてこの発明によれば、還元鉱石粉
の循環流動を効率的かつ安定して行うことができるの
で、この粒子循環装置の適用により循環式流動層予備還
元炉操業の安定化及び生産性の向上を達成できる。
の循環流動を効率的かつ安定して行うことができるの
で、この粒子循環装置の適用により循環式流動層予備還
元炉操業の安定化及び生産性の向上を達成できる。
【図１】代表的な循環式流動層予備還元炉の模式図であ
る。
る。
【図２】従来の粒子循環装置を示した図である。
【図３】この発明に従う粒子循環装置を示した図であ
る。
る。
１ 流動層予備還元炉 ２ 還元ガス ３ 粉状鉱石のホッパー ４ フィーダー ５ａ，５ｂ 粉状鉱石の供給管 ６ 粒子溜め ７ 粒子循環装置 ８ 循環装置本体８ ９ 入側斜管 １０ 出側斜管 １１ ガス導入口 １２ ガス分散板 １３ 流量調節弁 １４, １５ サイクロン １６ 輸送管 １７ 排出装置 １８ 粉体輸送管 １９ 予備還元鉱石粉 ２０ 粒子循環量制御ガス ２１ 差圧発信器
Claims (2)
- 【請求項１】 還元ガスを導入して粒状鉱石を循環流動
させつつ予備還元する循環式流動層予備還元炉の粒子循
環装置であって、竪型の循環装置本体とその下部及び上
部にそれぞれ斜設された入側斜管及び出側斜管とからな
り、該循環装置本体の横断面形状を矩形とし、かつこの
矩形断面の長辺Ａと短辺Ｂとの比Ｒ1（Ａ／Ｂ）が 1.2
〜５の範囲を満足することを特徴とする循環式流動層予
備還元炉の粒子循環装置。 - 【請求項２】 請求項１において、入側斜管及び出側斜
管の横断面形状を矩形とし、少なくとも該斜管の入側口
及び出側口の矩形断面の長辺Ｃが、循環装置本体の矩形
断面の長辺Ａと等しく、かつ入側斜管及び出側斜管の矩
形断面の長辺Ｃと短辺Ｄとの比Ｒ2 （Ｃ／Ｄ）が 1.2〜
５の範囲を満足することを特徴とする循環式流動層予備
還元炉の粒子循環装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13871392A JP2659889B2 (ja) | 1992-05-29 | 1992-05-29 | 循環式流動層予備還元炉の粒子循環装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13871392A JP2659889B2 (ja) | 1992-05-29 | 1992-05-29 | 循環式流動層予備還元炉の粒子循環装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05331516A JPH05331516A (ja) | 1993-12-14 |
| JP2659889B2 true JP2659889B2 (ja) | 1997-09-30 |
Family
ID=15228391
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13871392A Expired - Lifetime JP2659889B2 (ja) | 1992-05-29 | 1992-05-29 | 循環式流動層予備還元炉の粒子循環装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2659889B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008107929A1 (ja) | 2007-03-02 | 2008-09-12 | Ihi Corporation | 循環流動層炉における粒子循環量制御装置 |
| JP5688785B2 (ja) * | 2008-09-03 | 2015-03-25 | 独立行政法人海上技術安全研究所 | 熱伝達率を向上させる機能を備えた熱回収装置及び熱回収装置の熱回収方法 |
-
1992
- 1992-05-29 JP JP13871392A patent/JP2659889B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05331516A (ja) | 1993-12-14 |
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