JP3223727B2 - 粉粒体切出し移送装置 - Google Patents

粉粒体切出し移送装置

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JP3223727B2 JP27379794A JP27379794A JP3223727B2 JP 3223727 B2 JP3223727 B2 JP 3223727B2 JP 27379794 A JP27379794 A JP 27379794A JP 27379794 A JP27379794 A JP 27379794A JP 3223727 B2 JP3223727 B2 JP 3223727B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、粉粒体切出し移送装
置に関するもので、特に予備還元された鉱石を予備還元
炉から安定的に抜き出しするために好適な粉粒体切出し
移送装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図3は特開平1−149912号公報に
よって提案された従来の鉄鉱石の溶融還元設備の一例を
示した説明図である。図において符号31は溶融還元炉
であり、流動層形式の予備還元炉32と共にこの溶融還
元設備を構成している。この溶融還元設備においては、
鉄鉱石はまず予備還元炉32に装入され、予熱および予
備還元された後、溶融還元炉31に供給される。
【0003】溶融還元炉31においては、予備還元され
た鉄鉱石の他に石炭や石灰が装入されるとともに、酸素
が吹き込まれ、鉄鉱石は溶融還元されて溶銑となる。次
いで溶融還元炉31で発生する還元性の高温ガスは、除
塵装置30で除塵された後、予備還元炉32へ導入さ
れ、鉄鉱石の予熱および予備還元に使用される。
【0004】この種の技術においては、一般的には図4
に示す様な予備還元炉が使用されている。図3及び図4
に示す様に、予備還元炉32はその内部にガス噴出用の
多数のガス通孔である分散板ノズル33を有する分散板
34を備えており、この分散板34の上方に形成される
予備還元室35に鉄鉱石が装入され、分散板34の下方
のガス吹込み室である風箱36に溶融還元炉31から還
元ガスである排ガスが導入される。この還元ガスは、分
散板34の分散板ノズル33を通じて上方の予備還元室
35に吹き出され、これにより流動層37が形成され、
鉄鉱石の予熱および予備還元がなされる。
【0005】この設備では、予備還元炉32において予
熱および予備還元された高温の粉状鉄鉱石のうち、粒径
が約0.3 mm以下の微粒鉄鉱石は分級され、フリーボード
部9を上昇して、矢印Fに従って系外に排出される。こ
れに対し、それよりも粒径が大きい所謂粗粒鉄鉱石は流
動層37を形成し、そのままでは予備還元炉32内に止
まるので、粗粒鉄鉱石抜出し口2を設けて矢印Cに従っ
て何らかの方法および装置によって定量的に炉外に排出
する必要がある。
【0006】その一つの方法として、排出口を流動層3
7上部に設置して、オーバーフローする粗粒鉄鉱石を炉
外に排出する方式がある。
【0007】ところで、予備還元炉32に供給される鉄
鉱石及びクローム鉱石等の鉱石は、粒径が約 8mm以下の
所謂シンターフィールドと呼ばれる焼結原料用鉄鉱石等
であるが、一部に粒径が約20mm〜約30mmの大粒径の鉄鉱
石等も存在する。大粒径の鉄鉱石等は流動化がやや不活
発であり、流動層37の底部に溜まり易い傾向があるた
め、オーバーフロー方式では、このような粗大鉄鉱石等
を系外にスムーズに排出することは難しい。系外に排出
されずに、流動層37の底部に滞留した鉄鉱石等は、還
元ガスによって還元が進む結果、金属鉄等が生成され、
炉内で鉄鉱石等のスティッキングを生じ、塊状となっ
て、流動層37内の安定した流動化を阻害し、最終的に
は予備還元炉32の安定操業が不可能になる。このた
め、粗大鉄鉱石等の系外への排出を容易にするために、
粗大鉄鉱石等の流動層37の底部から安定的に連続して
排出する必要があり、何らかの定量排出装置が必要とな
る。
【0008】このような粉粒体の移送装置としては、構
造の簡易性、粉粒体温度の低下防止、トラブル発生時の
対処のし易さ等の面から、気体を用いて粉粒体を移送す
る、所謂気送式粉粒体移送装置を用いることが好まし
く、従って溶融還元設備の予備還元炉からの鉱石排出用
に採用されている。
【0009】これら気送式粉粒体移送装置の要部にしば
しば適用される一形式としてLバルブが知られている。
図5は前記Lバルブの竪断面図である。図において符号
7はLバルブであり、垂直管であるスタンドパイプ3
と、このスタンドパイプ3の下端に連接される水平管2
2とから構成されている。スタンドパイプ3の下部に窒
素、空気などの気体をエアレーション装置23から吹き
込むことにより、粉粒体を定量切り出すものである。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来のLバルブ7では、Lバルブ7の前後で圧力差がある
と、切り出し性能が悪化する。即ち、下流側の圧力P1
より上流側の圧力P2が低いと、低圧部分から高圧部分
へ粉粒鉄鉱石等を切り出すことになり、粉粒鉄鉱石等に
逆圧が働いてエアレーション装置23に必要なガス量が
増大する。又、逆に下流側の圧力P1に較べて上流側の
圧力P2が高いと、粉粒鉄鉱石等が流れ易くなり、エア
レーション装置23に使用するガス量が少なくても、L
バルブ7の上流側からエアレーションガス以外の雰囲気
ガスを巻き込んで、粉粒鉄鉱石等切り出し量が異常に高
くなるという所謂流れ込みの現象が発生する。そして、
更にはエアレーションガスを切っても粉粒鉄鉱石等切り
出しが停止し難いという状況が生じる。
【0011】このためにLバルブ7を用いて予備還元炉
32の流動層37の底部から切り出して排出する場合に
おいて、切り出し性能の安定確保のために、Lバルブ7
の上流側と下流側の圧力差をなくすために均圧管6を設
けることが考えられる。この場合には均圧管6の一端は
Lバルブ7の排出側に、他端はLバルブ7の抜き出し口
付近に接続する必要があるが、均圧管6をLバルブ7の
抜き出し口付近に接続すると、予備還元炉32内の粉粒
鉄鉱石等が均圧管6に詰まり、閉塞が生じるために現実
には均圧管6に粉粒鉄鉱石等が入らないように、図5に
示す様に流動層37の高さに較べても十分に高い位置で
あるフリーボード部9に均圧管6の端を接続する必要が
ある。
【0012】ここにおいて P1 ; Lバルブ7の下流側の圧力 P2 ; Lバルブ7の上流側の圧力 P3 ; フリーボード部9の圧力 ΔPb ; 流動層内圧損 とすると P1=P3,P3=P2−ΔPb , であるから P1=P2−ΔPb ………… (1) となり、Lバルブ7の上流側より、下流側が圧損ΔPb
だけ常に低くなるために、粉粒鉄鉱石等の流れ込みや、
停止性能の低下が生じ、所定の切り出し性能の精度が得
られない。
【0013】この発明は、このような問題点を解決する
ためになされたもので、Lバルブの上流側と下流側との
圧力差をなくす装置を提供することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】この発明に係る粉粒体切
出し移送装置は、流動層炉で処理済の粉粒体を当該流動
層炉から抜き出すための抜出し口が当該流動層炉の流動
層帯の所定高さ位置に設けられ、上記処理済の粉粒体を
上記抜出し口から切り出すための粉粒体切出し移送装置
であって、スタンドパイプと、スタンドパイプの下端に
連設される水平管と、スタンドパイプ下部のガス吹き込
み装置からなるLバルブ方式の粉粒体切出し移送装置
において、当該流動層炉のフリーボード帯に属する所定
高さ位置に上端を有し、当該Lバルブの下端部又は下流
側部の所定位置に下端を有し、当該上端と当該下端と
結んだ均圧管を設け、当該均圧管に排圧調整装置を設け
たことに特徴を有するものである。
【0015】
【作用】Lバルブの上流側と下流側との圧力差は、流動
層内圧損ΔPb にほぼ等しい。ΔPb は予備還元炉内の
鉱石滞留量によって定まるが、鉱石滞留量は予備還元炉
の操業状況によって決まるので、操業中、流動層内圧損
ΔPb は常時変動する。しかし、この流動層内圧損ΔP
b は以下の様にして算出される。
【0016】図5において、流動層37帯上端における
圧力と、フリーボード帯(図1及び図4中、符号9参
照)内の任意の位置における圧力とは、同一であるとみ
なすことができる。そして、そこで、同図において、 P4 ; 風箱内圧力 ΔPd ; 分散板での圧損 ΔPt ; 風箱内圧力P4−フリーボード部の圧力P3 とすると ΔPb =(P4−P3)−ΔPd ……… (2) =ΔPt −ΔPd となり、流動層内圧損ΔPb は、測定可能な風箱内圧力
P4とフリーボード部の圧力P3との差圧から、溶融還
元炉からの還元ガスの流量及び温度から算出される分散
板での圧損ΔPd を差し引くことにより求めることがで
きる。
【0017】このようにして測定される流動層内圧損Δ
Pb と同一の値を排圧調整装置にて設定して、Lバルブ
下流側の圧力がフリーボード部圧力P3に比べ常に流動
層内圧損ΔPb と同一なだけ高くなる様にして、Lバル
ブの上流側と下流側との圧力差が零となるようにする。
このようにするためには、排圧調整装置のバルブの開度
調節する。このようにして、所謂流れ込状況、又は逆
圧の状況が回避される。
【0018】
【実施例】図1はこの発明の一実施例を示すLバルブの
近傍の竪断面図である。図に示す様に予備還元炉32に
おいて還元された粉粒鉄鉱石等は、粗粒鉄鉱石抜出し口
2を通過してLバルブ7によって安定的に定量抜き出さ
れて、粗粒鉱石抜出しタンク4に一時貯蔵される。ここ
にLバルブ7の上流側の圧力P2と下流側の圧力P1と
をほぼ等しくする作用を有する均圧管6及び排圧調整装
置5が設けられている。この均圧管6のLバルブ上流側
均圧管端10は予備還元炉32の流動層37の上方のフ
リーボード部9に接合され、Lバルブ下流側均圧管端1
1は粗粒鉱石抜出しタンク4の上部に接合されており、
又、排圧調整装置5は均圧管6の途中に設けられてい
る。風箱内圧力センサー12が風箱36に設けられ、風
箱36内の圧力P4を測定し、又、フリーボード部圧力
センサー13がLバルブ上流側均圧管端10に設けら
れ、フリーボード部の圧力P3を測定している。更に予
備還元炉への還元ガス供給用ダクト38に還元ガスの流
量及び温度を測定する還元ガス流量・温度計14が設置
されている。そして風箱内圧力センサー12、フリーボ
ード部圧力センサー13、及び還元ガス流量・温度計1
4の測定値が制御部15に入力されている。そして制御
部15からの出力は排圧調整装置5に入力されている。
【0019】制御部15において、還元ガス流量・温度
計14のガス流量と温度の測定値から、還元ガスの密度
ρ、及び分散板ノズル33における流速uを算出し、分
散板圧損ΔPd を(3)式に従って算出し、この算出し
た分散板圧損ΔPd と測定された風箱36内の圧力P
4、及びフリーボード部9の圧力P3とから、(2)式
に従って流動層内圧損ΔPb を算出する。
【0020】 ΔPb =(P4−P3)−ΔPd ……… (2) ΔPd =(ρ/2g)×(u/c)2 ……… (3) 但し ρ:ガス密度 g:重力加速度 u:分散板ノズルでのガス流速 c:係数 この算出された流動層内圧損ΔPb の値を排圧調整装置
5に設定し、排圧調整装置5のバルブ開度を調整して、
Lバルブ7の下流側の圧力P1がフリーボード部9の圧
力P3よりΔPb 高くなる様にして、Lバルブ7の上流
側の圧力P2と下流側の圧力P1との間にある圧力差を
無くする。ここで符号8は圧縮空気配管であり排圧調整
装置5に内蔵するポジショナー等に必要な動力源等を供
給している。
【0021】Lバルブ7の上流側の圧力P2と下流側の
圧力P1との間に圧力差がある場合には、所謂流れ込み
の状況が発生したり、逆圧が掛かったりする事になる
が、この現象が、上記均圧管6とその途中に設けられた
排圧調整装置5によって回避される。
【0022】図2はこの実施例の効果を示したグラフで
ある。図において、Aは従来の場合を示す曲線で、前記
の所謂流れ込みの状況が発生していることが示されてい
る。Aは粉粒鉄鉱石等の切り出し量が設定値を遙に超え
て制御不能に陥っていることが示されている。Bは本発
明の場合を示す曲線である。Bは粉粒鉄鉱石等の切り出
し量が設定値である10ton/Hrにほぼ制御されていること
が示されている。一方Cは従来の場合の逆圧が掛かって
いる状況のものである。Cも粉粒鉄鉱石等の切り出し量
が設定値に達せず制御不能に陥っていることが示されて
いる。
【0023】又、図1においてはLバルブ7の下流側の
圧力P1とフリーボード部9の圧力P3との間の圧力差
を排圧調整装置5等で調整する機構になっているが、弁
等で構成されている排圧調整装置5等の代わりに固定式
オリフィスを設けても或る程度の効果は得られる。オリ
フィスの直径は、予め想定されるガス量、差圧から決定
する。この場合は操業状況の大きな変動には対処できな
いが、或る程度の差圧変動に対しては、Lバルブ7の安
定切り出し量制御に効果がある。
【0024】この実施例は、溶融還元設備の予備還元炉
から粉粒鉄鉱石等の切り出し量制御にこの発明を適用し
たものであるが、他にも粉粒鉱石等のばい焼炉の様なバ
ブリング流動層から粉粒鉱石等を安定切り出し量制御に
適用する場合にも効果があることはもちろんである。
【0025】
【発明の効果】以上に述べた通り、この発明によると、
粉粒体の切り出し用のLバルブの上流側の圧力と下流側
の圧力との間の圧力差が生じない様にすることが出来
る。これにより、溶融還元設備の予備還元炉から粉粒鉱
石等の安定切り出し制御が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の構成を示す竪断面図である。
【図2】本発明の実施例の効果を従来の例と比較して示
したグラフである。
【図3】従来の溶融還元設備を示した説明図である。
【図4】従来の予備還元炉を示した説明図である。
【図5】従来のLバルブの近傍の竪断面図である。
【符号の説明】
2 粗粒鉄鉱石抜出し口 3 スタンドパイプ 4 粗粒鉱石抜出しタンク 5 排圧調整装置 6 均圧管 7 Lバルブ 8 圧縮空気配管 9 フリーボード部 10 Lバルブ上流側均圧管端 11 Lバルブ下流側均圧管端 12 風箱内圧力センサー 13 フリーボード部圧力センサー 14 還元ガス流量・温度計 15 制御部 22 Lバルブ水平管 23 エアレーション装置 30 除塵装置 31 溶融還元炉 32 予備還元炉 33 分散板ノズル 34 分散板 35 予備還元室 36 風箱 37 流動層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−301019(JP,A) 特開 平5−25522(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C21B 11/00 B01J 4/00 105 B65G 53/16 C21B 13/00 101

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 流動層炉で処理済の粉粒体を当該流動層
    炉から抜き出すための抜出し口が当該流動層炉の流動層
    帯の所定高さ位置に設けられ、前記処理済の粉粒体を前
    記抜出し口から切り出すための粉粒体切出し移送装置で
    あって、スタンドパイプと、スタンドパイプの下端に連
    設される水平管と、スタンドパイプ下部のガス吹き込み
    装置からなるLバルブ方式の粉粒体切出し移送装置に
    おいて、当該流動層炉のフリーボード帯に属する所定高
    さ位置に上端を有し、当該Lバルブの下端部又は下流側
    部の所定位置に下端を有し、当該上端と当該下端とを結
    んだ均圧管を設け、当該均圧管に排圧調整装置を設けた
    ことを特徴とする粉粒体切出し移送装置。
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