JP2762970B2 - 鉄鉱石の溶融還元設備における予備還元炉 - Google Patents

鉄鉱石の溶融還元設備における予備還元炉

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JP2762970B2 JP7258100A JP25810095A JP2762970B2 JP 2762970 B2 JP2762970 B2 JP 2762970B2 JP 7258100 A JP7258100 A JP 7258100A JP 25810095 A JP25810095 A JP 25810095A JP 2762970 B2 JP2762970 B2 JP 2762970B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、鉄鉱石の溶融還
元設備における予備還元炉、より詳細にはその炉内部に
設けられる分散板の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】鉄鉱石の溶融還元では、設備を溶融還元
炉と流動層式の予備還元炉とから構成し、溶融還元炉で
発生する排ガスを予備還元炉流動層の流動化、還元ガス
として利用する方法が経済上好ましい。そして、この流
動層としては、技術的完成度が高く、しかも鉱石の予
熱、還元に伴う粉化を抑制できるという点から、バブリ
ング流動層が特に有利である。
【0003】このような方式の予備還元炉は、その内部
にガス噴出用の多数のノズル孔(ガス通孔)を有する分
散板を備えており、この分散板の上方に形成される予備
還元室に鉄鉱石が装入され、分散板下方のガス吹込室
(風箱)に溶融還元炉からの還元ガスが導入される。こ
の還元ガスは、分散板のノズル孔を通じて上方の予備還
元室に吹き出され、これにより流動層が形成され、鉄鉱
石の予備還元と予熱がなされる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このような予備還元炉
では、還元ガス中に含まれるダストの分散板への付着が
大きな問題となる。すなわち、溶融還元炉から発生する
排ガスには多量のダストが含まれており、このうち10
μm以下の微粒ダストは、多くの場合サイクロン等の除
塵装置では除去できず、このような微粒ダストを含む還
元ガスがそのまま予備還元炉に導入されてしまう。
【0005】上記ダストはSやNa、K等のアルカリ化
合物を多く含んでいるため、900℃を超えるような温
度の還元ガス中では粘着性を持ち、このため予備還元炉
に導入されたダストは分散板下面やノズル孔内面に付着
することになる。特に、ガス吹込室に導入された還元ガ
スはノズル孔を通過する際に縮流され、ノズル孔内のガ
ス流速は極めて高く(流速:約100m/sec程度)
なるため、ノズル孔内面ではダストが特に強固に付着し
易い。このようなダストによる付着物は次第に成長し、
遂には還元ガスの円滑な流れを妨げ、適正な流動層を形
成できなくなる。図7はこのような状況を示すもので、
1は流動層、2は分散板、3は分散板下方のガス吹込
室、4は付着、成長したダストである。本発明は、この
ような従来の問題に鑑みなされたもので、分散板に対す
るダストの付着を効果的に防止できる予備還元炉を提供
をその目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るため、本発明は次のような構成を有する。 (1) 流動層式の予備還元炉において、分散板を、内部に
冷却用流体を通すための流路が形成され、且つ上下方向
に多数のノズル孔が貫設された金属構造体により構成
し、該金属構造体に冷却用流体の導入口と排出口を設け
たことを特徴とする鉄鉱石の溶融還元設備における予備
還元炉。 (2) 流動層式の予備還元炉において、分散板を、内部に
冷却用流体を通すための流路が形成され、且つ上下方向
に多数のノズル孔が貫設された金属構造体により構成
し、該金属構造体に冷却用流体の導入口と排出口を設
け、分散板の下方には、少なくとも2本のガス噴出管を
水平移動可能に設けたことを特徴とする鉄鉱石の溶融還
元設備における予備還元炉。
【0007】このような本発明によれば、導入口から水
や窒素ガス等の冷却用流体を、内部に流路を有する金属
構造体からなる分散板内に流すことにより、分散板下面
およびノズル孔内面の温度が低下し、これらの面に還元
ガス中のダストが付着しても急速に固化し、容易に剥離
させることができる。通常、予備還元炉内に導入される
還元ガスの温度は1000〜1200℃程度であるが、
ダストが最も強固に付着するノズル孔内面について言え
ば、その表面温度を数百℃程度に冷却することにより、
ダストは容易に剥離可能な状態となる。
【0008】また、分散板の下方にガス噴出管を備えた
上記(2)の構成によれば、仮に分散板下面やノズル孔の
入口にダストが付着しても、ガス噴出管から適宜ガスを
噴出させることにより、ダストを容易に剥離させること
ができる。特に、本発明ではダストが分散板下面等に付
着しても、分散板の冷却により容易に剥離できる状態に
あり、したがって、ガス噴出管からのガスの吹き付けに
より、付着したダストは容易に除去される。ガス噴出管
は、常時は炉外に後退させておき、適宜炉内に進入さ
せ、分散板下面に向けてガス吹き付けを行う。このガス
としては窒素ガス等の不活性ガスが用いられる。
【0009】なお、分散板の冷却により、ノズル孔内を
通過する還元ガスの温度が低下するという問題が考えら
れる。しかし、分散板は金属構造体で構成され、しかも
内部の冷却用流体により冷却されることから、大きな強
度を有している。したがって、分散板はその厚さを小さ
くすることが可能であり、これによってノズル孔を通過
する還元ガスとノズル孔内面との接触面積を小さくで
き、ガスの温度低下を適切に防止できる。
【0010】
【発明の実施の形態】図1は本発明の実施形態の一例を
示すもので、5は予備還元炉本体、8は炉内部を仕切る
分散板であり、この分散板8の上部が予備還元室6を、
また、下部がガス吹込室7をそれぞれ構成している。こ
のガス吹込室7にはガス吹込口9が設けられ、これに溶
融還元炉からのガス導管10が接続されている。前記分
散板8は、内部に冷却流体用の流路16が形成された盤
状で中空の金属構造体により構成され、その流路16の
仕切壁30等を上下方向に貫通するようにして多数のノ
ズル孔15が形成されている。そして、この分散板8を
構成する中空の金属構造体には、前記流路16に通じる
冷却用流体の導入口11と排出口12とが、それぞれ設
けられている。また、分散板8の中央部には鉱石の排出
孔13が設けられ、この排出孔13に抜出管14が接続
されている。分散板8を構成する金属構造体は、通常鋳
物等で作られるが、その内部構造には特に限定はない。
【0011】図2は、分散板の内部構造の一例を示すも
ので、盤状で中空の金属構造体からなる分散板8の内部
は仕切壁32により排出孔13を中心に複数(4つ)の
流路16に分割され、各流路16内には、流体を蛇行状
に流すための仕切壁33が設けられている。そして、こ
れら仕切壁32、33はそれぞれ複数の管状部を有して
おり、この管状部の内部がノズル孔15を構成してい
る。仕切壁32により形成された各流路16には、それ
ぞれ冷却用流体の導入口11と排出口12が設けられて
いる。
【0012】また、図3は分散板の内部構造の他の例を
示すもので、盤状で中空の金属構造体からなる分散板8
の内部には多数の流路16が並列的に設けられ、これら
流路16の両端はヘッダ部26、27に連通している。
これらのヘッダ部26、27には、それぞれ冷却用流体
の導入口11と排出口12とが設けられ、これらに冷却
用流体の導入管28と排出管29が接続されている。そ
して、各流路16の仕切壁30にはノズル孔15が貫設
されている。なお本発明は、図1に示すような上面が中
心に向かってコーン状に傾斜している分散板に限らず、
上面が平面状である分散板等についても適用できる。
【0013】図4は、鉱石の排出孔13が分散板8bの
側方に設けられた構造の一実施形態を示すもので、盤状
で中空の金属構造体からなる分散板8bは、その上面が
前記排出孔13に向けて下向きに傾斜した構造となって
いる。なお、その他の構成は図1に示すものと同様であ
り、同一の符号を付して、その説明は省略する。図5お
よび図6は、分散板の下方にガス噴出管を設ける場合の
一実施形態を示すもので、分散板の構成は図1に示すも
のと同様であるので、その説明は省略する。
【0014】分散板8の下方には、抜出管14を挾むよ
うにして2本のガス噴出管18が水平移動可能に設けら
れている。このガス噴出管18には、分散板の下面方向
に向いた複数のガス噴出口19が設けられている。炉本
体5には、その側壁を貫通する鞘管20が設けられ、ガ
ス噴出管18はこの鞘管20を通じてガス吹込室7内に
出没可能である。ガス噴出管18を水平移動させるため
に、炉体の外部に駆動機構21が設けられている。この
駆動機構21は、例えば、往復移動するチェーン等から
なっており、ガス噴出管18の炉外部に突出した部分に
このチェーンが係止されている。したがって、このチェ
ーンの往復運動により、ガス噴出管18は鞘管20を通
じてガス吹込室7内に出没することができる。
【0015】ガス噴出管18の炉外に突出した後端には
ガス吹込管22が接続され、このガス吹込管22には、
ガス供給源23からの導管24が接続されている。図中
25は、導管24の途中に設けられるバルブである。な
お、ガス噴出管18は図示しない駆動機構によりその軸
線を中心として回転できるようにしてもよい。また、こ
のガス噴出管は、図4に示すような分散板を備えた炉に
ついても適用できることは言うまでもない。
【0016】次に、上記各実施形態の作用について説明
する。導入口11から分散板8、8b内に導入された水
等の冷却用流体は、複数の流路16を流れ排出口12か
ら排出される。この冷却用流体によって分散板下面およ
びノズル孔15の内面が直接冷却されるため内面の温度
が低下し、これらの面に還元ガス中の粘着性のダストが
付着しても急速に固化し、ガス吹込室7の下方から分散
板上下方向を貫通するノズル孔15を通じて予備還元室
6に流れる高速ガス流等の作用により容易に剥離し、剥
離したダストはノズル孔15を流れるガス流に随伴して
予備還元室6側に導かれる。また、図5および図6に示
す実施形態では、仮に分散板下面やノズル孔の入口にダ
ストが付着しても、ガス噴出管18から適宜ガスを噴出
させることにより、ダストを容易に剥離させることがで
きる。ガス噴出管18は、常時は炉外に後退させてお
き、駆動機構21により適宜ガス吹込室7内に進入さ
せ、分散板8の下面に向けてガスを噴出させる。
【0017】なお、従来の耐火物製の分散板は、一般に
700mm程度の厚さを有しているが、上述したような
本発明の分散板は、その本体が金属製で、しかも冷却さ
れることから大きな強度を有しており、このため200
mm程度の厚さとすることができる。したがって、ノズ
ル孔を通過する還元ガスとノズル孔内面との接触面積
は、従来の耐火物製の分散板に較べて非常に小さく、こ
のためノズル孔を通過する際の還元ガスの温度低下はほ
とんど問題とならない。加えて、分散板8、8bが盤状
の金属構造体であるため、分散板上下面での流動層及び
還元ガスとの接触面積が小さく、分散板への抜熱による
流動層及び還元ガスの温度低下を極力小さくできる。
【0018】
【発明の効果】以上述べた本発明によれば、分散板下面
やノズル孔内でのダストの付着が効果的に防止されるた
め、還元ガスの流動層内への吹き込みを安定して行わせ
ることができる。また、分散板下方にガス噴出管を有す
る構造では、仮に分散板下面やノズル孔の入口にダスト
が付着しても、ガス噴出管からのガスの噴出によりダス
トを容易に剥離させることができる。特に本発明では、
ダストが分散板下面等に付着しても、分散板の冷却によ
り容易に剥離できる状態にあることから、上記ガスの吹
き付けによりダストを容易に除去することができ、ダス
ト付着による問題をより確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態を示す縦断面図
【図2】本発明における分散板の内部構造の一例を示す
水平断面図
【図3】本発明における分散板の内部構造の他の例を示
す水平断面図
【図4】本発明の他の実施形態を示す縦断面図
【図5】本発明の他の実施形態を示す縦断面図
【図6】図5のVI−VI線に沿う断面図
【図7】従来の予備還元炉におけるダストの付着状況を
示す説明図
【符号の説明】
5…炉本体、6…予備還元室、7…ガス吹込室、8、8
b…分散板、11…導入口、12…排出口、13…排出
孔、14…抜出管、15…ノズル孔、16…流路、18
…ガス噴出管、19…ガス噴出口
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−176584(JP,A) 特開 昭63−207985(JP,A) 実開 平1−70094(JP,U) 実開 昭62−76896(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C21B 13/00 101 C21B 11/00 F27B 15/10

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 流動層式の予備還元炉において、分散板
    を、内部に冷却用流体を通すための流路が形成され、且
    つ上下方向に多数のノズル孔が貫設された金属構造体に
    より構成し、該金属構造体に冷却用流体の導入口と排出
    口を設けたことを特徴とする鉄鉱石の溶融還元設備にお
    ける予備還元炉。
  2. 【請求項2】 流動層式の予備還元炉において、分散板
    を、内部に冷却用流体を通すための流路が形成され、且
    つ上下方向に多数のノズル孔が貫設された金属構造体に
    より構成し、該金属構造体に冷却用流体の導入口と排出
    口を設け、分散板の下方には、少なくとも2本のガス噴
    出管を水平移動可能に設けたことを特徴とする鉄鉱石の
    溶融還元設備における予備還元炉。
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