JP3506690B2 - 流動層還元炉の流動層崩壊防止装置 - Google Patents
流動層還元炉の流動層崩壊防止装置Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は溶融還元装置に係わ
り、さらに詳しくは、溶融ガス化炉に還元鉄を供給する
流動層還元炉に関するものである。
り、さらに詳しくは、溶融ガス化炉に還元鉄を供給する
流動層還元炉に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、今まで鉄鉱石を還元して溶鉄を
生産する際には高炉を用いる方法が主に利用された。し
かし、このような高炉法は装入原料を塊状の焼結鉱石又
はコークス形態に前処理しなければならないという短所
がある。
生産する際には高炉を用いる方法が主に利用された。し
かし、このような高炉法は装入原料を塊状の焼結鉱石又
はコークス形態に前処理しなければならないという短所
がある。
【０００３】このような高炉法の問題を克服するため
に、粉鉄鉱石と一般炭の事前処理を行わずに直接用いる
流動層還元法が開発されて用いられている。このような
流動層還元法の代表的な例が米国特許第４,９７８,３７
８号である。
に、粉鉄鉱石と一般炭の事前処理を行わずに直接用いる
流動層還元法が開発されて用いられている。このような
流動層還元法の代表的な例が米国特許第４,９７８,３７
８号である。
【０００４】米国特許第４,９７８,３７８号に示されて
いる流動層還元法は、大きくは溶融ガス化炉と流動層還
元炉とからなる。溶融ガス化炉は、石炭を装入し装入さ
れた石炭をガス化して還元ガスを製造し、流動層還元炉
から供給された還元鉱を溶融する役割を果たす。そし
て、流動層還元炉は溶融ガス化炉で発生した還元ガスを
用いて鉄鉱石を間接還元する役割を果たす。このような
流動層還元炉は、装入された鉄鉱石を予熱する予熱炉、
予熱された鉄鉱石を還元する予備還元炉及び最終還元炉
からなっている。
いる流動層還元法は、大きくは溶融ガス化炉と流動層還
元炉とからなる。溶融ガス化炉は、石炭を装入し装入さ
れた石炭をガス化して還元ガスを製造し、流動層還元炉
から供給された還元鉱を溶融する役割を果たす。そし
て、流動層還元炉は溶融ガス化炉で発生した還元ガスを
用いて鉄鉱石を間接還元する役割を果たす。このような
流動層還元炉は、装入された鉄鉱石を予熱する予熱炉、
予熱された鉄鉱石を還元する予備還元炉及び最終還元炉
からなっている。
【０００５】このように構成された流動層還元炉の操業
は、鉄鉱石を予熱炉へ装入して予備還元炉と最終還元炉
を通過させながら還元し、溶融ガス化炉で生産された還
元ガスを鉄鉱石の流れと反対方向、つまり最終還元炉、
予備還元炉そして予熱炉の順番に供給して鉄鉱石を還元
する。このように還元された鉄鉱石は石炭充填層が形成
されている溶融ガス化炉内に連続して供給され、石炭充
填層で溶融されることにより、最終的に溶鉄を製造する
ようになる。
は、鉄鉱石を予熱炉へ装入して予備還元炉と最終還元炉
を通過させながら還元し、溶融ガス化炉で生産された還
元ガスを鉄鉱石の流れと反対方向、つまり最終還元炉、
予備還元炉そして予熱炉の順番に供給して鉄鉱石を還元
する。このように還元された鉄鉱石は石炭充填層が形成
されている溶融ガス化炉内に連続して供給され、石炭充
填層で溶融されることにより、最終的に溶鉄を製造する
ようになる。
【０００６】流動層還元炉は、流動層還元炉内で鉄鉱石
と還元ガスの接触状態によって移動層式と流動層式とに
区分することができる。溶融還元炉に装入される鉄鉱石
の粒度が小さくてその粒度分布も広いので、流動層式で
粉状の鉄鉱石を還元することがより効率的である。ここ
で流動層式とは、逆流する還元ガスが各流動層還元炉の
下部の分散板に供給されるとともに、装入されて下降す
る粉状の鉄鉱石を各流動層還元炉内部に流動させながら
還元する方法をいう。
と還元ガスの接触状態によって移動層式と流動層式とに
区分することができる。溶融還元炉に装入される鉄鉱石
の粒度が小さくてその粒度分布も広いので、流動層式で
粉状の鉄鉱石を還元することがより効率的である。ここ
で流動層式とは、逆流する還元ガスが各流動層還元炉の
下部の分散板に供給されるとともに、装入されて下降す
る粉状の鉄鉱石を各流動層還元炉内部に流動させながら
還元する方法をいう。
【０００７】以上で説明したように、流動層還元炉は下
降する粉鉄鉱石と逆流する還元ガスとが流動層還元炉内
で混ぜ合わして流動層を形成するため、各流動層還元炉
を順次に移動する粉鉄鉱石流れの状態と逆行する還元ガ
スの供給状態とにより、溶融還元工程の操業効率は大き
な影響を受ける。
降する粉鉄鉱石と逆流する還元ガスとが流動層還元炉内
で混ぜ合わして流動層を形成するため、各流動層還元炉
を順次に移動する粉鉄鉱石流れの状態と逆行する還元ガ
スの供給状態とにより、溶融還元工程の操業効率は大き
な影響を受ける。
【０００８】特に、溶融ガス化炉で生成された還元ガス
には多量のダスト（Ｄｕｓｔ）が含まれていて、各流動
層還元炉の下部に設けられた分散板を通過する過程で各
分散板に形成されたノズルに順次にダストが蓄積する恐
れがある。このような現象が一つの原因となって粉鉄鉱
石が流動しない非流動化現象が発生して、鉄鉱石が底部
に落ちる落鉱現象が発生し、甚だしくは分散板のノズル
が塞がるようになる。分散板のノズルが塞がると正常な
還元ガスの流れが遮断されて、結局は操業を中断する事
態を招く。
には多量のダスト（Ｄｕｓｔ）が含まれていて、各流動
層還元炉の下部に設けられた分散板を通過する過程で各
分散板に形成されたノズルに順次にダストが蓄積する恐
れがある。このような現象が一つの原因となって粉鉄鉱
石が流動しない非流動化現象が発生して、鉄鉱石が底部
に落ちる落鉱現象が発生し、甚だしくは分散板のノズル
が塞がるようになる。分散板のノズルが塞がると正常な
還元ガスの流れが遮断されて、結局は操業を中断する事
態を招く。
【０００９】一方、溶融ガス化炉で生成する還元ガス
は、一般炭の燃焼とガス化によって生成する。このよう
な還元ガスは、原料である石炭の成分と産地及び操業状
態によってその生成量が変化する。還元ガス生成量の急
激な変動は、甚だしい場合平均ガス量の２０−３０％程
度に至ることがある。このように深刻なガス生成量の変
動は非常に短時間内に起こっているが、このようなガス
生成量の変動現象を通常圧力ピーク（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ
ｐｅａｋ）という。
は、一般炭の燃焼とガス化によって生成する。このよう
な還元ガスは、原料である石炭の成分と産地及び操業状
態によってその生成量が変化する。還元ガス生成量の急
激な変動は、甚だしい場合平均ガス量の２０−３０％程
度に至ることがある。このように深刻なガス生成量の変
動は非常に短時間内に起こっているが、このようなガス
生成量の変動現象を通常圧力ピーク（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ
ｐｅａｋ）という。
【００１０】このように流動層還元工程中に圧力ピーク
が発生すると、各流動層還元炉に供給される高温還元ガ
スの量は短時間内に急激に増加した後、再び急激に減少
する。
が発生すると、各流動層還元炉に供給される高温還元ガ
スの量は短時間内に急激に増加した後、再び急激に減少
する。
【００１１】圧力ピークが発生して高温還元ガスの量が
急激に増加する場合、流動層還元炉、つまり予熱炉、予
備還元炉、最終還元炉に連続して供給される高温還元ガ
スの量が短時間内に急激に増加することにより、各炉間
を連結するガス供給ラインでの供給量が増加する。この
ように導管を通じて上昇する高温還元ガスの量が急激に
増加して導管内でガスの流速が速くなると、上昇ガス類
と反対方向に流れる鉱石の流れを停滞させるようにな
り、甚だしくは鉱石の流れを逆流させる現象まで招くよ
うになる。このような鉱石流れの停滞現象は圧力ピーク
が消滅した後にも相当な時間持続されるため、流動層還
元炉の円滑な操業を阻害するだけでなく、深刻な設備事
故を誘発する。
急激に増加する場合、流動層還元炉、つまり予熱炉、予
備還元炉、最終還元炉に連続して供給される高温還元ガ
スの量が短時間内に急激に増加することにより、各炉間
を連結するガス供給ラインでの供給量が増加する。この
ように導管を通じて上昇する高温還元ガスの量が急激に
増加して導管内でガスの流速が速くなると、上昇ガス類
と反対方向に流れる鉱石の流れを停滞させるようにな
り、甚だしくは鉱石の流れを逆流させる現象まで招くよ
うになる。このような鉱石流れの停滞現象は圧力ピーク
が消滅した後にも相当な時間持続されるため、流動層還
元炉の円滑な操業を阻害するだけでなく、深刻な設備事
故を誘発する。
【００１２】また、圧力ピークが発生して高温還元ガス
の量が急激に減少する場合、各流動層還元炉内に形成さ
れる高温還元ガスの流速が急激に減少し、これによって
各流動層還元炉内に形成されていた鉱石流動層が一時的
に崩壊する現象が発生する恐れがある。このように流動
層が崩壊すると、流動層から離脱した還元粉鉱石が、流
動層還元炉の下部に設けられた分散板の上に徐々に集積
して、分散板に形成されたノズル孔を塞ぐ現象を誘発す
る。
の量が急激に減少する場合、各流動層還元炉内に形成さ
れる高温還元ガスの流速が急激に減少し、これによって
各流動層還元炉内に形成されていた鉱石流動層が一時的
に崩壊する現象が発生する恐れがある。このように流動
層が崩壊すると、流動層から離脱した還元粉鉱石が、流
動層還元炉の下部に設けられた分散板の上に徐々に集積
して、分散板に形成されたノズル孔を塞ぐ現象を誘発す
る。
【００１３】以上で説明したように、流動層還元炉での
円滑な操業のためには、炉内に一定の水準以上の流速を
有する還元ガスを均一に供給して安定した流動層を形成
させることが必須である。
円滑な操業のためには、炉内に一定の水準以上の流速を
有する還元ガスを均一に供給して安定した流動層を形成
させることが必須である。
【００１４】しかし、既存の流動層還元炉の場合、ダス
トによって還元ガスの流れが遮断されることを防止した
り、圧力ピークが発生する場合に導管での鉱石の流れが
遮断されることを防止または流動層が崩壊するのを防止
する装置技術的に困難である。
トによって還元ガスの流れが遮断されることを防止した
り、圧力ピークが発生する場合に導管での鉱石の流れが
遮断されることを防止または流動層が崩壊するのを防止
する装置技術的に困難である。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は前記問題点を
解決するためのものであって、その目的は、流動層還元
炉内で移動する粉鉄鉱石流れの状態と逆行する還元ガス
の供給状態を安定的に維持することができる改善された
流動層還元炉を提供することにある。
解決するためのものであって、その目的は、流動層還元
炉内で移動する粉鉄鉱石流れの状態と逆行する還元ガス
の供給状態を安定的に維持することができる改善された
流動層還元炉を提供することにある。
【００１６】本発明の他の目的は、正常な流動層を形成
し、粉鉄鉱石の流れが円滑に行われることができる流動
層還元路を提供することにある。
し、粉鉄鉱石の流れが円滑に行われることができる流動
層還元路を提供することにある。
【００１７】また、本発明は圧力ピークが発生して還元
ガスの量が急激に減少する場合、流動層還元炉内の一時
的な流動層崩壊現象を防止し、安定した流動層を形成さ
せることができる流動層崩壊防止装置を提供する。
ガスの量が急激に減少する場合、流動層還元炉内の一時
的な流動層崩壊現象を防止し、安定した流動層を形成さ
せることができる流動層崩壊防止装置を提供する。
【００１８】また、本発明は圧力ピークが発生して還元
ガスの量が急激に増加する場合、導管内での鉱石流れの
停滞現象を事前に防止することができる流動層還元炉の
鉱石流れの停滞防止装置を提供する。
ガスの量が急激に増加する場合、導管内での鉱石流れの
停滞現象を事前に防止することができる流動層還元炉の
鉱石流れの停滞防止装置を提供する。
【００１９】また、本発明は各流動層還元炉の分散板ノ
ズルが遮断されるのを防止するために、分散板ノズルが
塞がる場合には各流動層還元炉内の圧力差と温度の変化
を感知して、各流動層還元炉の下部に窒素ガスを供給す
ることができる窒素ガス供給装置を提供する。
ズルが遮断されるのを防止するために、分散板ノズルが
塞がる場合には各流動層還元炉内の圧力差と温度の変化
を感知して、各流動層還元炉の下部に窒素ガスを供給す
ることができる窒素ガス供給装置を提供する。
【００２０】このような本発明の目的は粉鉄鉱石を還元
し、かつ、溶融ガス化炉へ還元鉄を供給するための流動
層還元炉によって達成できる。
し、かつ、溶融ガス化炉へ還元鉄を供給するための流動
層還元炉によって達成できる。
【００２１】
【課題を解決するための手段】本発明による流動層還元
炉は、装入された粉鉄鉱石を溶融ガス化炉から供給され
た還元ガスによって順次に予熱し、予備還元し、最終還
元する少なくとも二つ以上の流動層還元炉よりなる。集
塵機は予熱炉から排出された排ガスを排気管を通じて供
給を受けて排ガスを冷却し、また、前記排ガス内に含ま
れた微粉を除去する。少なくとも２つ以上の鉱石排出管
は前記各流動層還元炉の間及び最後の還元炉と溶融ガス
化炉の間を連通して装入された鉄鉱石を、次の段階の還
元炉または溶融ガス化炉に排出する。少なくとも二つ以
上の還元ガス供給管は前記各流動層還元炉の間及び最後
の還元炉と溶融ガス化炉の間を連通して溶融ガス化炉で
生成された還元ガスを、各流動層還元炉に供給する。流
動層安定化手段は各流動層還元炉内部に形成される鉱石
流動層が、下部から供給される還元ガスの不安定な供給
によって流動層が崩壊する場合、崩壊する流動層を安定
化させる。
炉は、装入された粉鉄鉱石を溶融ガス化炉から供給され
た還元ガスによって順次に予熱し、予備還元し、最終還
元する少なくとも二つ以上の流動層還元炉よりなる。集
塵機は予熱炉から排出された排ガスを排気管を通じて供
給を受けて排ガスを冷却し、また、前記排ガス内に含ま
れた微粉を除去する。少なくとも２つ以上の鉱石排出管
は前記各流動層還元炉の間及び最後の還元炉と溶融ガス
化炉の間を連通して装入された鉄鉱石を、次の段階の還
元炉または溶融ガス化炉に排出する。少なくとも二つ以
上の還元ガス供給管は前記各流動層還元炉の間及び最後
の還元炉と溶融ガス化炉の間を連通して溶融ガス化炉で
生成された還元ガスを、各流動層還元炉に供給する。流
動層安定化手段は各流動層還元炉内部に形成される鉱石
流動層が、下部から供給される還元ガスの不安定な供給
によって流動層が崩壊する場合、崩壊する流動層を安定
化させる。
【００２２】本発明における流動層安定化手段として
は、溶融ガス化炉内で圧力ピークが発生して流動層還元
炉内の還元ガスの圧力が急激に減少する時点に、溶融ガ
ス化炉と流動層還元炉とを連結する還元ガス供給管に排
ガスを供給することができる排ガス供給装置を含む。
は、溶融ガス化炉内で圧力ピークが発生して流動層還元
炉内の還元ガスの圧力が急激に減少する時点に、溶融ガ
ス化炉と流動層還元炉とを連結する還元ガス供給管に排
ガスを供給することができる排ガス供給装置を含む。
【００２３】本発明の他の流動層安定化手段としては、
溶融ガス化炉内で圧力ピークが発生して圧力が急激に増
加する時点に、各流動層還元炉の間に設けられた各鉱石
排出管からの還元ガスの一部を集塵装置側へ直ちにバイ
パスさせる鉱石流れ停滞防止装置を含んでもよい。
溶融ガス化炉内で圧力ピークが発生して圧力が急激に増
加する時点に、各流動層還元炉の間に設けられた各鉱石
排出管からの還元ガスの一部を集塵装置側へ直ちにバイ
パスさせる鉱石流れ停滞防止装置を含んでもよい。
【００２４】また他の本発明の流動層安定化手段として
は、各流動層還元炉の下部に設けた分散板のノズルが塞
がる場合、塞がった流動層還元炉の下部に窒素ガスをバ
ックアップ供給することができるバックアップガス供給
装置を含んでもよい。
は、各流動層還元炉の下部に設けた分散板のノズルが塞
がる場合、塞がった流動層還元炉の下部に窒素ガスをバ
ックアップ供給することができるバックアップガス供給
装置を含んでもよい。
【００２５】このような本発明の流動層安定化手段の構
成要素は各々独立的に設置することもでき、二つ以上を
組み合わせて設置することもできる。
成要素は各々独立的に設置することもでき、二つ以上を
組み合わせて設置することもできる。
【００２６】以上説明した本発明の流動層安定化手段が
設置された流動層還元炉は、操業初期には次のような方
法によって流動層を安定化させることができる。
設置された流動層還元炉は、操業初期には次のような方
法によって流動層を安定化させることができる。
【００２７】まず、流動層還元炉の操業初期には前記各
流動層還元炉の間を連結している各鉱石排出管を遮断す
る。そして流動層還元炉の下部に還元ガスを吹き込み、
各流動層還元炉の上部に粉鉄鉱石を装入して各流動層還
元炉内に流動層を形成させる。このようにして各流動層
還元炉内の流動層の高さが順次に増加して各流動層還元
炉に形成された鉱石排出管の入口の面まで流動層が形成
されれば、各鉱石排出管を徐々に開放して正常に流動層
還元炉を作動させる。
流動層還元炉の間を連結している各鉱石排出管を遮断す
る。そして流動層還元炉の下部に還元ガスを吹き込み、
各流動層還元炉の上部に粉鉄鉱石を装入して各流動層還
元炉内に流動層を形成させる。このようにして各流動層
還元炉内の流動層の高さが順次に増加して各流動層還元
炉に形成された鉱石排出管の入口の面まで流動層が形成
されれば、各鉱石排出管を徐々に開放して正常に流動層
還元炉を作動させる。
【００２８】このように操業初期に全ての流動層還元炉
内の流動層が安定化して正常に操業している途中で、圧
力ピークが発生したり鉱石の流れが塞がるなど流動層が
崩壊する状況が発生する場合、本発明による流動化装置
を作動させて流動層還元炉内の流動層を安定化させる。
内の流動層が安定化して正常に操業している途中で、圧
力ピークが発生したり鉱石の流れが塞がるなど流動層が
崩壊する状況が発生する場合、本発明による流動化装置
を作動させて流動層還元炉内の流動層を安定化させる。
【００２９】以上のように、流動層還元炉全体の安定的
な長時間正常操業を遂行できるようにすることにより、
溶融還元炉の設備稼動率及び操業生産性を大きく向上さ
せることができる。
な長時間正常操業を遂行できるようにすることにより、
溶融還元炉の設備稼動率及び操業生産性を大きく向上さ
せることができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】本発明において、溶融還元炉の流
動層還元炉内で安定的に流動層を維持させる装置とし
て、流動層崩壊防止装置、鉱石流れ停滞防止装置及びバ
ックアップガス供給装置からなる。
動層還元炉内で安定的に流動層を維持させる装置とし
て、流動層崩壊防止装置、鉱石流れ停滞防止装置及びバ
ックアップガス供給装置からなる。
【００３１】以下、このような本発明の装置を添付した
図面を用いて順次に説明する。
図面を用いて順次に説明する。
【００３２】本発明による溶融還元炉は図１に示したよ
うに、石炭と還元鉱を装入して溶鉄を生産する溶融ガス
化炉１、粉鉄鉱石を間接還元する流動層還元炉１００及
び流動層安定化手段からなる。
うに、石炭と還元鉱を装入して溶鉄を生産する溶融ガス
化炉１、粉鉄鉱石を間接還元する流動層還元炉１００及
び流動層安定化手段からなる。
【００３３】流動層還元炉１００は予熱炉４０、予備還
元炉３０、最終還元炉２０及び炉２０、３０、４０を連
通する第１及び第２還元排出管４３、３３とよりなる。
炉４０、３０及び２０は連続して上から下へ配列してあ
る常温状態の粉鉄鉱石が予熱炉４０に連続して装入さ
れ、装入された鉄鉱石は予備還元炉３０と最終還元炉２
０を順次に通過する間、高温の還元ガスと接触して９０
％以上が還元されて溶融ガス化炉１に供給される。
元炉３０、最終還元炉２０及び炉２０、３０、４０を連
通する第１及び第２還元排出管４３、３３とよりなる。
炉４０、３０及び２０は連続して上から下へ配列してあ
る常温状態の粉鉄鉱石が予熱炉４０に連続して装入さ
れ、装入された鉄鉱石は予備還元炉３０と最終還元炉２
０を順次に通過する間、高温の還元ガスと接触して９０
％以上が還元されて溶融ガス化炉１に供給される。
【００３４】溶融ガス化炉１の上部から連続して装入さ
れた塊状の一般炭は炉内の所定の高さの石炭充填層を形
成し、炉の上部から吹き込められる高温の酸素ガスによ
って充填層内の石炭が燃焼して、高温の還元ガスが気流
を形成しながら最終還元炉２０に供給される。
れた塊状の一般炭は炉内の所定の高さの石炭充填層を形
成し、炉の上部から吹き込められる高温の酸素ガスによ
って充填層内の石炭が燃焼して、高温の還元ガスが気流
を形成しながら最終還元炉２０に供給される。
【００３５】図１の構造を有する溶融還元炉を参照し
て、本発明による流動層還元炉の流動層崩壊防止装置に
ついて説明する。
て、本発明による流動層還元炉の流動層崩壊防止装置に
ついて説明する。
【００３６】流動層崩壊防止装置は、高温還元ガスを生
成する溶融ガス化炉１内で圧力ピークが発生して圧力が
急激に減少する場合に、溶融ガス化炉１と連通している
流動層還元炉１００に排ガスを供給する装置である。つ
まり、流動層還元炉１００の予熱炉４０で排出される排
ガスを回収して、溶融ガス化炉１と最終還元炉２０を連
結する還元ガス供給導管７に供給することである。
成する溶融ガス化炉１内で圧力ピークが発生して圧力が
急激に減少する場合に、溶融ガス化炉１と連通している
流動層還元炉１００に排ガスを供給する装置である。つ
まり、流動層還元炉１００の予熱炉４０で排出される排
ガスを回収して、溶融ガス化炉１と最終還元炉２０を連
結する還元ガス供給導管７に供給することである。
【００３７】このような流動層崩壊防止装置は、水集塵
装置５０の後端で排ガスの一部を分岐させることができ
る排ガス導管２ａと、流入した排ガスを圧縮する圧縮機
２と、圧縮された排ガスを保存することができる圧縮ガ
ス保存槽３と、供給される圧縮ガスの圧力を調節する調
節バルブ５と、調節された圧縮ガスを最終還元炉２０に
供給する供給ノズル６及びこれら各装置を連結する排ガ
ス供給導管４とからなる。
装置５０の後端で排ガスの一部を分岐させることができ
る排ガス導管２ａと、流入した排ガスを圧縮する圧縮機
２と、圧縮された排ガスを保存することができる圧縮ガ
ス保存槽３と、供給される圧縮ガスの圧力を調節する調
節バルブ５と、調節された圧縮ガスを最終還元炉２０に
供給する供給ノズル６及びこれら各装置を連結する排ガ
ス供給導管４とからなる。
【００３８】ここで、圧縮ガス保存槽３は溶融ガス化炉
１で生成する還元ガスの平均流量の２０〜３０％を保存
することができる容量に製作される。また、圧縮ガス保
存槽３にはその内部圧力が溶融ガス化炉１に負荷される
圧力より１.５〜２倍程度に維持することができるよう
に、複数個の圧力調節スイッチ７ａ、７ｂが設けられて
いる。
１で生成する還元ガスの平均流量の２０〜３０％を保存
することができる容量に製作される。また、圧縮ガス保
存槽３にはその内部圧力が溶融ガス化炉１に負荷される
圧力より１.５〜２倍程度に維持することができるよう
に、複数個の圧力調節スイッチ７ａ、７ｂが設けられて
いる。
【００３９】圧縮ガス保存槽３と供給ノズル６とを連通
させる排ガス供給導管４に設けられた圧力調節バルブ５
は、導管４内に流れる排ガスの流れを工程制御用コンピ
ュータ９から伝送される信号に応じて適切に制御する。
させる排ガス供給導管４に設けられた圧力調節バルブ５
は、導管４内に流れる排ガスの流れを工程制御用コンピ
ュータ９から伝送される信号に応じて適切に制御する。
【００４０】圧縮ガス供給ノズル６は図２に示したよう
に、溶融ガス化炉１と最終還元炉２０とを連結する還元
ガス供給導管７に設けられる。供給導管７の内部空間８
に均一に排ガスを吹き込むため、圧縮ガス供給ノズル６
は、供給導管７の外部に環状にチューブが形成され、供
給導管７の内部空間方向に供給導管７を貫通している複
数個の支管６ａが環状チューブ部分から分岐している。
環状圧縮ガス供給ノズル６に形成された支管６ａは６〜
８個を設けるのが好ましい。
に、溶融ガス化炉１と最終還元炉２０とを連結する還元
ガス供給導管７に設けられる。供給導管７の内部空間８
に均一に排ガスを吹き込むため、圧縮ガス供給ノズル６
は、供給導管７の外部に環状にチューブが形成され、供
給導管７の内部空間方向に供給導管７を貫通している複
数個の支管６ａが環状チューブ部分から分岐している。
環状圧縮ガス供給ノズル６に形成された支管６ａは６〜
８個を設けるのが好ましい。
【００４１】このように形成された圧縮ガス供給ノズル
６は、内部空間８を通じて溶融ガス化炉１で生成された
還元ガスを最終還元炉２０に持続的に供給する時に、圧
縮ガス保存槽３から供給された圧縮ガスを最終還元炉２
０側に供給するようになる。
６は、内部空間８を通じて溶融ガス化炉１で生成された
還元ガスを最終還元炉２０に持続的に供給する時に、圧
縮ガス保存槽３から供給された圧縮ガスを最終還元炉２
０側に供給するようになる。
【００４２】以下、流動層還元炉の流動層崩壊防止装置
の作動方法について説明する。
の作動方法について説明する。
【００４３】まず、溶融ガス化炉１で生成した高温の還
元ガスは、最終還元炉２０に一次供給されて予備還元炉
３０と予熱炉４０を順次に通過しながら装入された粉鉄
鉱石を還元し、水集塵装置５０を経て外部へ排出され
る。
元ガスは、最終還元炉２０に一次供給されて予備還元炉
３０と予熱炉４０を順次に通過しながら装入された粉鉄
鉱石を還元し、水集塵装置５０を経て外部へ排出され
る。
【００４４】水集塵装置５０の後端に設けられた排ガス
導管２ａを介して一部の排ガスが圧縮機２によって圧縮
されて圧縮ガス保存槽３に保存される。この時のガス保
存槽３内の圧力は、２個の圧力調節スイッチ７ａ、７ｂ
と前記圧縮機２とが連動して一定に維持される。一方、
溶融ガス化炉１で生成された還元ガスの圧力は圧力計１
ａによって持続的に測定される。
導管２ａを介して一部の排ガスが圧縮機２によって圧縮
されて圧縮ガス保存槽３に保存される。この時のガス保
存槽３内の圧力は、２個の圧力調節スイッチ７ａ、７ｂ
と前記圧縮機２とが連動して一定に維持される。一方、
溶融ガス化炉１で生成された還元ガスの圧力は圧力計１
ａによって持続的に測定される。
【００４５】圧力計１ａで測定された圧力は工程制御用
コンピュータ９に伝送される。コンピュータ９は各流動
層還元炉１００内での圧力変動速度を演算し、演算され
た圧力変動速度の値が０.０５ｂａｒ／ｓｅｃである場
合、圧力ピークが発生したと判断する。
コンピュータ９に伝送される。コンピュータ９は各流動
層還元炉１００内での圧力変動速度を演算し、演算され
た圧力変動速度の値が０.０５ｂａｒ／ｓｅｃである場
合、圧力ピークが発生したと判断する。
【００４６】コンピュータ９によって操業中に圧力ピー
クが発生したと判断した場合、排ガス供給導管４上に設
けられている圧力調節バルブ５を開放して最終還元炉２
０に圧縮ガスを均一に供給する。
クが発生したと判断した場合、排ガス供給導管４上に設
けられている圧力調節バルブ５を開放して最終還元炉２
０に圧縮ガスを均一に供給する。
【００４７】このような圧縮ガスの吹き込みは、圧力ピ
ークが発生して溶融ガス化炉１の内部圧力が急激に増加
した後、再び急激に減少し始める時点に行われるように
するのが好ましい。圧縮ガスの吹き込みは流動層還元炉
１００内での圧力変動速度が０.０５ｂａｒ／ｓｅｃ以
下に減少する場合圧力調節バルブ５を遮断して、供給を
中断する。
ークが発生して溶融ガス化炉１の内部圧力が急激に増加
した後、再び急激に減少し始める時点に行われるように
するのが好ましい。圧縮ガスの吹き込みは流動層還元炉
１００内での圧力変動速度が０.０５ｂａｒ／ｓｅｃ以
下に減少する場合圧力調節バルブ５を遮断して、供給を
中断する。
【００４８】このように圧力ピークが発生して還元ガス
の流量が急激に減少する時点に、減少した流量に相応す
る排ガスを正確に供給して流動層還元炉１００内でのガ
ス流量の急激な減少を防止することにより、圧力ピーク
の発生によって鉱石流動層が崩壊する現象を防止するこ
とができる。
の流量が急激に減少する時点に、減少した流量に相応す
る排ガスを正確に供給して流動層還元炉１００内でのガ
ス流量の急激な減少を防止することにより、圧力ピーク
の発生によって鉱石流動層が崩壊する現象を防止するこ
とができる。
【００４９】次に、図３を用いて本発明による流動層還
元炉の鉱石流れ停滞防止装置について説明する。
元炉の鉱石流れ停滞防止装置について説明する。
【００５０】鉱石流れ停滞防止装置は、高温還元ガスを
生成する溶融ガス化炉１内で圧力ピークが発生して圧力
が急激に増加する場合、各流動層還元炉２０、３０、４
０の間に設けられた第１及び第２の鉱石排出管３３、４
３内で還元ガスの一部を水集塵装置５０側に直接にバイ
パスさせる装置である。
生成する溶融ガス化炉１内で圧力ピークが発生して圧力
が急激に増加する場合、各流動層還元炉２０、３０、４
０の間に設けられた第１及び第２の鉱石排出管３３、４
３内で還元ガスの一部を水集塵装置５０側に直接にバイ
パスさせる装置である。
【００５１】 このような鉱石流れ停滞防止装置は、
予熱炉２０と予備還元炉３０の間の第１鉱石排出管３３
に設けられる第１バイパス管１０と、予備還元炉３０と
最終還元炉４０の間の第２鉱石排出管４３に設けられる
第２バイパス管１１と、これら第１、第２バイパス管１
０、１１に設けられた開閉バルブ１２、１３とからな
る。ここで、第１、第２バイパス管１０、１１は予熱炉
４０から水集塵装置５０に連結された排気管４２に各々
連通する。
予熱炉２０と予備還元炉３０の間の第１鉱石排出管３３
に設けられる第１バイパス管１０と、予備還元炉３０と
最終還元炉４０の間の第２鉱石排出管４３に設けられる
第２バイパス管１１と、これら第１、第２バイパス管１
０、１１に設けられた開閉バルブ１２、１３とからな
る。ここで、第１、第２バイパス管１０、１１は予熱炉
４０から水集塵装置５０に連結された排気管４２に各々
連通する。
【００５２】そして、開閉バルブ１２、１３が設けられ
る第１、第２バイパス管１０、１１には、開閉バルブ１
２、１３の前、後両側に窒素パージング用導管１４、１
５が設けられる。開閉バルブ１２、１３の前方に設けら
れる窒素パージング用導管１４ａ、１５ａは第１、第２
バイパス管１０、１１側に粉鉄鉱石が流入することを防
止し、予備還元炉３０または最終還元炉２０側に粉鉄鉱
石を噴射する役割を果たす。そして、開閉バルブ１２、
１３の後方に設けられる窒素パージング用導管１４ｂ、
１５ｂ）は排気管４２側に窒素ガスを噴射する役割を果
たす。一方、各窒素パージング用導管１４ａ、１４ｂ、
１５ａ、１５ｂ、には窒素ガスの供給を適切に制御する
ために調節バルブ１６ａ、１６ｂ、１７ａ、１７ｂが設
けられる。
る第１、第２バイパス管１０、１１には、開閉バルブ１
２、１３の前、後両側に窒素パージング用導管１４、１
５が設けられる。開閉バルブ１２、１３の前方に設けら
れる窒素パージング用導管１４ａ、１５ａは第１、第２
バイパス管１０、１１側に粉鉄鉱石が流入することを防
止し、予備還元炉３０または最終還元炉２０側に粉鉄鉱
石を噴射する役割を果たす。そして、開閉バルブ１２、
１３の後方に設けられる窒素パージング用導管１４ｂ、
１５ｂ）は排気管４２側に窒素ガスを噴射する役割を果
たす。一方、各窒素パージング用導管１４ａ、１４ｂ、
１５ａ、１５ｂ、には窒素ガスの供給を適切に制御する
ために調節バルブ１６ａ、１６ｂ、１７ａ、１７ｂが設
けられる。
【００５３】 一方、第１、第２鉱石排出管３３、４３
に負荷される圧力変動を感知し測定するために、第１、
第２圧力計１８、１９が予備還元炉３０と最終還元炉２
０に近接する前記鉱石排出管３３、４３の末端に装着さ
れる。開閉バルブ１２、１３の開閉の可否は、第１、第
２圧力計１８、１９で検知された圧力値を基にしてコン
ピュータ９がこれを演算し、設定されたプログラムによ
って判断する。
に負荷される圧力変動を感知し測定するために、第１、
第２圧力計１８、１９が予備還元炉３０と最終還元炉２
０に近接する前記鉱石排出管３３、４３の末端に装着さ
れる。開閉バルブ１２、１３の開閉の可否は、第１、第
２圧力計１８、１９で検知された圧力値を基にしてコン
ピュータ９がこれを演算し、設定されたプログラムによ
って判断する。
【００５４】 鉱石流れ停滞防止装置の第１、第２バイ
パス管１０、１１が第１、第２鉱石排出管３３、４３に
連結される位置Ｔ１、Ｔ２は、予備還元炉３０または最
終還元炉２０内に形成される鉱石流動層の最大高さと同
一であるかまたはさらに高い位置に設けられるのが好ま
しい。このように設置することにより、圧力ピークが発
生する場合に第１、第２バイパス管１０、１１内に粉鉄
鉱石が流入することを防止することができる。
パス管１０、１１が第１、第２鉱石排出管３３、４３に
連結される位置Ｔ１、Ｔ２は、予備還元炉３０または最
終還元炉２０内に形成される鉱石流動層の最大高さと同
一であるかまたはさらに高い位置に設けられるのが好ま
しい。このように設置することにより、圧力ピークが発
生する場合に第１、第２バイパス管１０、１１内に粉鉄
鉱石が流入することを防止することができる。
【００５５】 そして、第１、第２バイパス管１０、１
１は高温の還元ガスに十分に耐えうる耐熱鋼で製作さ
れ、その直径は第１、第２鉱石排出管３３、４３直径の
１／２の大きで製作するのが好ましい。
１は高温の還元ガスに十分に耐えうる耐熱鋼で製作さ
れ、その直径は第１、第２鉱石排出管３３、４３直径の
１／２の大きで製作するのが好ましい。
【００５６】以下、流動層還元炉の鉱石流れ停滞防止装
置の作動方法について説明する。
置の作動方法について説明する。
【００５７】各炉４０、３０、２０内で鉄鉱石の還元工
程が正常に行われて圧力ピークが発生しない場合には、
開閉バルブ１２、１３は閉められた状態に維持する。こ
の場合の溶融ガス化炉１から供給される高温の還元ガス
は、第１、第２ガス供給ライン２２、３２と排気管４２
を順次に流れる正常な流れを形成する。
程が正常に行われて圧力ピークが発生しない場合には、
開閉バルブ１２、１３は閉められた状態に維持する。こ
の場合の溶融ガス化炉１から供給される高温の還元ガス
は、第１、第２ガス供給ライン２２、３２と排気管４２
を順次に流れる正常な流れを形成する。
【００５８】 このように正常な流れが維持される場合
には調節バルブ１６ａ、１６ｂ、１７ａ、１７ｂを各々
開放して、閉められた開閉バルブ１２、１３を境界とし
て適切な管に各々窒素ガスを供給する。このようにして
排気管から第１、第２バイパス管１０、１１内に流れる
排気ガスの流れを防止し、第１、第２鉱石排出管３３、
４３から第１、第２バイパス管１０、１１内へ流れ込む
恐れのある異物及び微粉鉱石の流入を防止する。
には調節バルブ１６ａ、１６ｂ、１７ａ、１７ｂを各々
開放して、閉められた開閉バルブ１２、１３を境界とし
て適切な管に各々窒素ガスを供給する。このようにして
排気管から第１、第２バイパス管１０、１１内に流れる
排気ガスの流れを防止し、第１、第２鉱石排出管３３、
４３から第１、第２バイパス管１０、１１内へ流れ込む
恐れのある異物及び微粉鉱石の流入を防止する。
【００５９】 しかし、溶融ガス化炉１で圧力ピークが
発生して第１、第２鉱石排出管３３、４３側に過剰な量
の高温の還元ガスが流入すると、各圧力計１ａ、１８、
１９でこれを感知して工程制御用コンピュータ９に伝送
する。工程制御用コンピュータ９は入力された圧力信号
を分析して圧力変動速度を演算し、演算された圧力変動
速度の値が０.０５ｂａｒ／ｓｅｃであれば圧力ピーク
が発生したと判断する。
発生して第１、第２鉱石排出管３３、４３側に過剰な量
の高温の還元ガスが流入すると、各圧力計１ａ、１８、
１９でこれを感知して工程制御用コンピュータ９に伝送
する。工程制御用コンピュータ９は入力された圧力信号
を分析して圧力変動速度を演算し、演算された圧力変動
速度の値が０.０５ｂａｒ／ｓｅｃであれば圧力ピーク
が発生したと判断する。
【００６０】 この時、圧力計１８、１９で測定された
圧力変動速度の値が設定された基準値以上であると判断
される場合、コンピュータ９は第１開閉バルブ１２また
は第２開閉バルブ１３を開放するように指示する。この
ように第１開閉バルブ１２または第２開閉バルブ１３が
開放されれば、排気管４２、第１、第２バイパス管１
０、１１及び第１、第２鉱石排出管３３、４３が相互連
通することによって、第１、第２鉱石排出管３３、４３
へ多量流入して昇温する高温還元ガスのかなりの量が第
１、第２パイパス管１０、１１を経て排気管４２にバイ
パスされる。
圧力変動速度の値が設定された基準値以上であると判断
される場合、コンピュータ９は第１開閉バルブ１２また
は第２開閉バルブ１３を開放するように指示する。この
ように第１開閉バルブ１２または第２開閉バルブ１３が
開放されれば、排気管４２、第１、第２バイパス管１
０、１１及び第１、第２鉱石排出管３３、４３が相互連
通することによって、第１、第２鉱石排出管３３、４３
へ多量流入して昇温する高温還元ガスのかなりの量が第
１、第２パイパス管１０、１１を経て排気管４２にバイ
パスされる。
【００６１】 このように還元ガスをバイパスすること
により、第１、第２鉱石排出管３３、４３内に形成され
た鉱石流れに逆行する還元ガスの流れを阻止することが
できる。従って、第１、第２鉱石排出管３３、４３から
予備還元炉３０または予熱炉４０側へ鉱石の流れが逆流
することを防止することができる。
により、第１、第２鉱石排出管３３、４３内に形成され
た鉱石流れに逆行する還元ガスの流れを阻止することが
できる。従って、第１、第２鉱石排出管３３、４３から
予備還元炉３０または予熱炉４０側へ鉱石の流れが逆流
することを防止することができる。
【００６２】ここで、圧力変動速度の基準値は予備還元
炉３０の後端と最終還元炉２０の後端で各々異なるよう
に設定する。予備還元炉の圧力計１８で測定された圧力
変動速度の値は０.０５ｂａｒ／ｓｅｃ超に設定し、最
終還元炉の圧力計１９で測定された圧力変動速度の値は
０.０３ｂａｒ／ｓｅｃ超に設定するのが好ましい。
炉３０の後端と最終還元炉２０の後端で各々異なるよう
に設定する。予備還元炉の圧力計１８で測定された圧力
変動速度の値は０.０５ｂａｒ／ｓｅｃ超に設定し、最
終還元炉の圧力計１９で測定された圧力変動速度の値は
０.０３ｂａｒ／ｓｅｃ超に設定するのが好ましい。
【００６３】次に、本発明による流動層還元炉のバック
アップガス供給装置を図４を用いて説明する。
アップガス供給装置を図４を用いて説明する。
【００６４】最終還元炉２０、予備還元炉３０及び予熱
炉４０の下部に設けられた分散板２４、３４、４４は、
夫々ノズルを有し、溶融ガス化炉から発生した還元ガス
を分散する、そのノズルが塞がると、塞がった流動層還
元炉２０、３０、４０の下部に窒素ガスをバックアップ
供給する。
炉４０の下部に設けられた分散板２４、３４、４４は、
夫々ノズルを有し、溶融ガス化炉から発生した還元ガス
を分散する、そのノズルが塞がると、塞がった流動層還
元炉２０、３０、４０の下部に窒素ガスをバックアップ
供給する。
【００６５】このようなバックアップガス供給装置は、
各鉱石排出管４３、３３、２３に設けられた排出調節バ
ルブ４１、３１、２１と、鉱石排出管４３、３３、２３
の入口側と出口側間の圧力差を検出するための第１差圧
計４５、３５、２５と、各流動層還元炉の分散板２４、
３４、４４上下での圧力差を検出するための第２差圧計
４７、３７、２７と、各炉４０、３０、２０の下部にバ
ックアップガスを供給するためのバックアップガス供給
管４９、３９、２９とからなる。
各鉱石排出管４３、３３、２３に設けられた排出調節バ
ルブ４１、３１、２１と、鉱石排出管４３、３３、２３
の入口側と出口側間の圧力差を検出するための第１差圧
計４５、３５、２５と、各流動層還元炉の分散板２４、
３４、４４上下での圧力差を検出するための第２差圧計
４７、３７、２７と、各炉４０、３０、２０の下部にバ
ックアップガスを供給するためのバックアップガス供給
管４９、３９、２９とからなる。
【００６６】排出調節バルブ４１、３１、２１は、予熱
炉４０と予備還元炉３０、予備還元炉３０と最終還元炉
２０、そして最終還元炉２０と溶融ガス化炉１を連結す
る各鉱石排出管４３、３３、２３に設けられて鉱石排出
管側に逆流する還元ガスを遮断し、鉄鉱石流れの方向に
鉄鉱石が流れるように適切に制御する役割を果たす。
炉４０と予備還元炉３０、予備還元炉３０と最終還元炉
２０、そして最終還元炉２０と溶融ガス化炉１を連結す
る各鉱石排出管４３、３３、２３に設けられて鉱石排出
管側に逆流する還元ガスを遮断し、鉄鉱石流れの方向に
鉄鉱石が流れるように適切に制御する役割を果たす。
【００６７】第１差圧計４５、３５、２５は排出調節バ
ルブ４１、３１、２１を中において鉱石排出管４３、３
３、２３の上、下端の間に設けられる。そして、各排出
調節バルブ４１、３１、２１の前方には、分散板４４、
３４、２４に形成されたノズルが塞がる場合鉱石排出管
に逆流する還元ガスの急激な温度の変化を検出するため
の温度計４６、３６、２６が各々装着される。
ルブ４１、３１、２１を中において鉱石排出管４３、３
３、２３の上、下端の間に設けられる。そして、各排出
調節バルブ４１、３１、２１の前方には、分散板４４、
３４、２４に形成されたノズルが塞がる場合鉱石排出管
に逆流する還元ガスの急激な温度の変化を検出するため
の温度計４６、３６、２６が各々装着される。
【００６８】第２差圧計４７、３７、２７は、各炉４
０、３０、２０に設けられた分散板の上部と下部の間に
設けられる。
０、３０、２０に設けられた分散板の上部と下部の間に
設けられる。
【００６９】 そして、バックアップガス供給管４９、
３９、２９は各還元ガス供給管３２、２２、７に設けら
れ、各バックアップガス供給管４９、３９、２９には吹
き込められる窒素ガスの量を制御するための開閉バルブ
４８、３８、２８が設けられている。
３９、２９は各還元ガス供給管３２、２２、７に設けら
れ、各バックアップガス供給管４９、３９、２９には吹
き込められる窒素ガスの量を制御するための開閉バルブ
４８、３８、２８が設けられている。
【００７０】以下では、バックアップガス供給装置の作
動方法について説明する。バックアップガス供給装置の
操業条件を理解するためには溶融還元炉の最初操業工程
を理解しておく必要がある。
動方法について説明する。バックアップガス供給装置の
操業条件を理解するためには溶融還元炉の最初操業工程
を理解しておく必要がある。
【００７１】溶融還元炉の操業工程は、まず装入ビン６
０から排出された粉鉄鉱石が鉱石装入管６３に装入さ
れ、予熱炉４０、予備還元炉３０、最終還元炉２０を経
ながら流動還元されて溶融ガス化炉１に装入される。一
方、溶融ガス化炉１で石炭の燃焼によって生成された還
元ガスは、各還元ガス供給管７、２２、３２を通じて順
次に最終還元炉２０と予備還元炉３０、そして予熱炉４
０の下部に吹き込められる。各炉４０、３０、２０内に
流入した還元ガスは各分散板４４、３４、２４によって
上部に均一に分散されながら流動層を形成し、装入され
た鉄鉱石と反応して鉄鉱石を還元する。
０から排出された粉鉄鉱石が鉱石装入管６３に装入さ
れ、予熱炉４０、予備還元炉３０、最終還元炉２０を経
ながら流動還元されて溶融ガス化炉１に装入される。一
方、溶融ガス化炉１で石炭の燃焼によって生成された還
元ガスは、各還元ガス供給管７、２２、３２を通じて順
次に最終還元炉２０と予備還元炉３０、そして予熱炉４
０の下部に吹き込められる。各炉４０、３０、２０内に
流入した還元ガスは各分散板４４、３４、２４によって
上部に均一に分散されながら流動層を形成し、装入され
た鉄鉱石と反応して鉄鉱石を還元する。
【００７２】溶融還元炉を用いて溶鉄を製造するにおい
て、製造工程初期には鉱石排出管４３に設けられた排出
調節バルブ４１が開いている場合、還元ガスの流れは第
３ガス供給管３２を通じて前記予熱炉の下部に吹き込め
られると共に前記鉱石排出管４３を通じて多量のガスが
流れるようになる。
て、製造工程初期には鉱石排出管４３に設けられた排出
調節バルブ４１が開いている場合、還元ガスの流れは第
３ガス供給管３２を通じて前記予熱炉の下部に吹き込め
られると共に前記鉱石排出管４３を通じて多量のガスが
流れるようになる。
【００７３】このような状態では予熱炉４０内に装入さ
れた鉱石が円滑に流動しないため、分散板４４の上に鉱
石が沈着して分散板４４のノズルを塞ぐようになる。こ
のようになると分散板４４で差圧が増加し、予熱炉４０
内部では非流動化現象が発生して、装入された鉱石が効
果的に予熱できなくなる。分散板４４の差圧の増加は、
予熱炉４０での鉱石密度の増加を意味する。このように
鉱石密度が増加すると鉱石装入ビン６０から予熱炉４０
側に鉱石を投入する鉱石装入管６３の出口が塞がるよう
になり、これ以上の鉱石が装入されないため、操業を中
断させるという結果を招く。
れた鉱石が円滑に流動しないため、分散板４４の上に鉱
石が沈着して分散板４４のノズルを塞ぐようになる。こ
のようになると分散板４４で差圧が増加し、予熱炉４０
内部では非流動化現象が発生して、装入された鉱石が効
果的に予熱できなくなる。分散板４４の差圧の増加は、
予熱炉４０での鉱石密度の増加を意味する。このように
鉱石密度が増加すると鉱石装入ビン６０から予熱炉４０
側に鉱石を投入する鉱石装入管６３の出口が塞がるよう
になり、これ以上の鉱石が装入されないため、操業を中
断させるという結果を招く。
【００７４】従って、操業初期に予熱炉４０に鉱石を満
たす時には還元ガスが予熱炉４０の分散板４４の下部で
だけ流れるように、鉱石排出管４３の調節バルブ４１を
かけておく必要がある。このような状態で予熱炉４０に
装入された鉱石で予熱炉４０内で円滑な流動層が形成さ
れた後、流動層の高さが順次に増加して鉱石排出管４３
の入口まで上昇した時に調節バルブ４１を順次に開放し
て、鉱石を鉱石排出管４３を通じて排出させることによ
り予熱炉４０の流動層を安定化させる。
たす時には還元ガスが予熱炉４０の分散板４４の下部で
だけ流れるように、鉱石排出管４３の調節バルブ４１を
かけておく必要がある。このような状態で予熱炉４０に
装入された鉱石で予熱炉４０内で円滑な流動層が形成さ
れた後、流動層の高さが順次に増加して鉱石排出管４３
の入口まで上昇した時に調節バルブ４１を順次に開放し
て、鉱石を鉱石排出管４３を通じて排出させることによ
り予熱炉４０の流動層を安定化させる。
【００７５】このような状態で流動層の高さが鉱石排出
管４３の出口より高く形成されると、調節バルブ４１を
開放しても予熱炉４０から鉱石排出管４３への鉱石排出
が円滑に行われると同時に還元ガスが逆流しない状態に
なる。
管４３の出口より高く形成されると、調節バルブ４１を
開放しても予熱炉４０から鉱石排出管４３への鉱石排出
が円滑に行われると同時に還元ガスが逆流しない状態に
なる。
【００７６】以上のように、予熱炉４０内の流動層を安
定化させる方法と同様な方法で予備還元炉３０と最終還
元炉２０内の流動層を安定化させる。つまり、操業初期
には排出調節バルブ４１、３１、２１を閉じておき、各
流動層還元炉１００内の流動層が安定化される程度に応
じて順次または周期的に開放して鉱石が円滑に排出され
るように調節する。
定化させる方法と同様な方法で予備還元炉３０と最終還
元炉２０内の流動層を安定化させる。つまり、操業初期
には排出調節バルブ４１、３１、２１を閉じておき、各
流動層還元炉１００内の流動層が安定化される程度に応
じて順次または周期的に開放して鉱石が円滑に排出され
るように調節する。
【００７７】各流動層還元炉１００が安定化して正常な
操業を遂行する過程で多様な原因によって流動層が不安
定になると、本発明による各感知装置にこのような信号
が感知される。
操業を遂行する過程で多様な原因によって流動層が不安
定になると、本発明による各感知装置にこのような信号
が感知される。
【００７８】まず、還元ガス内に含まれた多量のダスト
または各炉２０、３０、４０内に装入された鉱石の流動
現象が不安定であって落ちる落鉱石により、各分散板２
４、３４、４４に形成されたノズルが順次に閉鎖される
現象が発生する。このように各分散板２４、３４、４４
が塞がるようになると分散板の上、下部間の圧力差が発
生し、このような圧力差は各第２差圧計４７、３７、２
７によって検出される。
または各炉２０、３０、４０内に装入された鉱石の流動
現象が不安定であって落ちる落鉱石により、各分散板２
４、３４、４４に形成されたノズルが順次に閉鎖される
現象が発生する。このように各分散板２４、３４、４４
が塞がるようになると分散板の上、下部間の圧力差が発
生し、このような圧力差は各第２差圧計４７、３７、２
７によって検出される。
【００７９】この時、各差圧計４７、３７、２７で検出
された差圧値が設定値以上に増加したと測定されれば、
各炉１００内部には次のような現象が発生したと判断す
る。つまり、各分散板２４、３４、４４の上部で鉱石流
動現象が不安定になり、還元ガスの流れが各分散板２
４、３４、４４を通じて流入されていないと判断する。
このような現象が現れれば、各流動層還元炉１００内で
の鉱石の排出及び装入が不安定になり、流動層形成のた
めに必要な還元ガスが正常に供給されなくなる。このよ
うな状態が続くようになれば、結局は各炉４０、３０、
２０の各分散板２４、３４、４４の直上部でのみ流動層
を形成して分散板ノズルの塞がりを加速化させるように
なる。このような状態がさらに深刻になれば、鉱石が鉱
石排出管２３、３３、４３を通じて上部側にある鉱石装
入ビン６０または予熱炉４０または予備還元炉３０側に
還元ガスとともに逆流して、下方にある各炉２０、３
０、４０の流動層を消滅させる。
された差圧値が設定値以上に増加したと測定されれば、
各炉１００内部には次のような現象が発生したと判断す
る。つまり、各分散板２４、３４、４４の上部で鉱石流
動現象が不安定になり、還元ガスの流れが各分散板２
４、３４、４４を通じて流入されていないと判断する。
このような現象が現れれば、各流動層還元炉１００内で
の鉱石の排出及び装入が不安定になり、流動層形成のた
めに必要な還元ガスが正常に供給されなくなる。このよ
うな状態が続くようになれば、結局は各炉４０、３０、
２０の各分散板２４、３４、４４の直上部でのみ流動層
を形成して分散板ノズルの塞がりを加速化させるように
なる。このような状態がさらに深刻になれば、鉱石が鉱
石排出管２３、３３、４３を通じて上部側にある鉱石装
入ビン６０または予熱炉４０または予備還元炉３０側に
還元ガスとともに逆流して、下方にある各炉２０、３
０、４０の流動層を消滅させる。
【００８０】このように鉱石排出管２３、３３、４３に
還元ガスが流れる場合、各排出調節バルブ２１、３１、
４１を閉じて鉱石排出管２３、３３、４３側への還元ガ
スの流れ及び鉱石の逆流を防止する方法を考えることが
できる。しかし、一般的に各鉱石排出管２３、３３、４
３に流れる還元ガスは高温であって突然な温度の増加を
伴い、このような理由で各排出調節バルブ２１、３１、
４１の作動が円滑に行われない。従って、このような状
況では各排出調節バルブ２１、３１、４１を直ちに閉じ
ることができないため、結局正常な操業が不能になり、
操業を中断させなければならない深刻な状況まで発展す
る。
還元ガスが流れる場合、各排出調節バルブ２１、３１、
４１を閉じて鉱石排出管２３、３３、４３側への還元ガ
スの流れ及び鉱石の逆流を防止する方法を考えることが
できる。しかし、一般的に各鉱石排出管２３、３３、４
３に流れる還元ガスは高温であって突然な温度の増加を
伴い、このような理由で各排出調節バルブ２１、３１、
４１の作動が円滑に行われない。従って、このような状
況では各排出調節バルブ２１、３１、４１を直ちに閉じ
ることができないため、結局正常な操業が不能になり、
操業を中断させなければならない深刻な状況まで発展す
る。
【００８１】以上のように、本発明では各分散板２４、
３４、４４のノズルがダスト及び落鉱石によって塞がっ
たことを各第２差圧計４７、３７、２７で感知した場
合、次のような方法によってこれを措置することができ
る。正常に操業が行われる場合、各分散板２４、３４、
４４の上、下部間の圧力差は通常１００乃至３００ｍｍ
ｂａｒである。従って、各差圧計４７、３７、２７で測
定した圧力差が３００ｍｍｂａｒ以上に急激に増加する
場合には各分散板２４、３４、４４が塞がっていると判
断する。
３４、４４のノズルがダスト及び落鉱石によって塞がっ
たことを各第２差圧計４７、３７、２７で感知した場
合、次のような方法によってこれを措置することができ
る。正常に操業が行われる場合、各分散板２４、３４、
４４の上、下部間の圧力差は通常１００乃至３００ｍｍ
ｂａｒである。従って、各差圧計４７、３７、２７で測
定した圧力差が３００ｍｍｂａｒ以上に急激に増加する
場合には各分散板２４、３４、４４が塞がっていると判
断する。
【００８２】このように分散板２４、３４、４４が塞が
っている場合、コンピュータ９はバックアップガス供給
管４９、３９、２９に装着された各開閉バルブ２８、３
８、４８を開放するように指示して、窒素ガスをバック
アップガス供給管４９、３９、２９を通じて塞がってい
る該当炉２０、３０、４０側にバックアップ供給する。
このように供給される窒素は、塞がっている該当分散板
２４、３４、４４をパージ（Ｐｕｒｇｅ）して分散板２
４、３４、４４の上下間の圧力差を低下させる。このよ
うに流動に必要なガスが供給されて該当分散板２４、３
４、４４の塞がり現象が解消され、最小限の流動状態が
維持された後には該当排出調節バルブ２１、３１、４１
を閉じ窒素供給を中断して、正常な還元ガス流れを維持
しながら正常な操業を遂行する。
っている場合、コンピュータ９はバックアップガス供給
管４９、３９、２９に装着された各開閉バルブ２８、３
８、４８を開放するように指示して、窒素ガスをバック
アップガス供給管４９、３９、２９を通じて塞がってい
る該当炉２０、３０、４０側にバックアップ供給する。
このように供給される窒素は、塞がっている該当分散板
２４、３４、４４をパージ（Ｐｕｒｇｅ）して分散板２
４、３４、４４の上下間の圧力差を低下させる。このよ
うに流動に必要なガスが供給されて該当分散板２４、３
４、４４の塞がり現象が解消され、最小限の流動状態が
維持された後には該当排出調節バルブ２１、３１、４１
を閉じ窒素供給を中断して、正常な還元ガス流れを維持
しながら正常な操業を遂行する。
【００８３】次に、ある分散板２４、３４、４４の塞が
り現象によって該当鉱石排出管２３、３３、４３で還元
ガスの逆流現象が発生する場合、該当鉱石排出管２３、
３３、４３の鉱石排出入口と出口の間に圧力差が発生す
るようになる。このように該当鉱石排出管２３、３３、
４３の鉱石排出入口と出口の間に圧力差が発生すると、
その圧力差は各第１差圧計４５、３５、２５によって検
出される。
り現象によって該当鉱石排出管２３、３３、４３で還元
ガスの逆流現象が発生する場合、該当鉱石排出管２３、
３３、４３の鉱石排出入口と出口の間に圧力差が発生す
るようになる。このように該当鉱石排出管２３、３３、
４３の鉱石排出入口と出口の間に圧力差が発生すると、
その圧力差は各第１差圧計４５、３５、２５によって検
出される。
【００８４】第１差圧計４５、３５、２５で測定された
圧力差が１００ｍｍｂａｒ未満に急激に低下する場合、
該当鉱石排出管２３、３３、４３に還元ガスの逆流現象
が発生したと判断する。このような現象が発生する場合
該当排出調節バルブ２１、３１、４１を直ちに閉鎖する
ようにする。しかし、該当排出調節バルブ２１、３１、
４１の作動が不可能である場合には、該当開閉バルブ２
８、３８、４８を開放して該当炉１００の下部側に窒素
ガスを供給する。このように流動に必要なガスが該当炉
２０、３０、４０の下部側に供給されて該当分散板２
４、３４、４４の塞がりを解消し最小限の流動状態が維
持された状態で、該当排出調節バルブ２１、３１、４１
を閉じて窒素ガスの供給を中断する。このように窒素を
供給して正常な還元ガスの流れを維持しながら再び正常
な操業を遂行する。
圧力差が１００ｍｍｂａｒ未満に急激に低下する場合、
該当鉱石排出管２３、３３、４３に還元ガスの逆流現象
が発生したと判断する。このような現象が発生する場合
該当排出調節バルブ２１、３１、４１を直ちに閉鎖する
ようにする。しかし、該当排出調節バルブ２１、３１、
４１の作動が不可能である場合には、該当開閉バルブ２
８、３８、４８を開放して該当炉１００の下部側に窒素
ガスを供給する。このように流動に必要なガスが該当炉
２０、３０、４０の下部側に供給されて該当分散板２
４、３４、４４の塞がりを解消し最小限の流動状態が維
持された状態で、該当排出調節バルブ２１、３１、４１
を閉じて窒素ガスの供給を中断する。このように窒素を
供給して正常な還元ガスの流れを維持しながら再び正常
な操業を遂行する。
【００８５】最後に、ある鉱石排出管２３、３３、４３
に還元ガスの逆流が発生する場合、特定鉱石排出管２
３、３３、４３内の温度は急激に増加するようになる。
このように特定鉱石排出管２３、３３、４３内の温度が
急激に増加する場合には、該当鉱石排出管２３、３３、
４３内に設けられた温度計２６、３６、４６で温度上昇
が測定される。
に還元ガスの逆流が発生する場合、特定鉱石排出管２
３、３３、４３内の温度は急激に増加するようになる。
このように特定鉱石排出管２３、３３、４３内の温度が
急激に増加する場合には、該当鉱石排出管２３、３３、
４３内に設けられた温度計２６、３６、４６で温度上昇
が測定される。
【００８６】温度計２６、３６、４６で測定された還元
ガスの温度が設定された温度変化値より５０℃を超えて
急激に増加した場合には、該当開閉バルブ２８、３８、
３８を開放して該当炉４０、３０、２０の下部側に窒素
ガスを供給する。
ガスの温度が設定された温度変化値より５０℃を超えて
急激に増加した場合には、該当開閉バルブ２８、３８、
３８を開放して該当炉４０、３０、２０の下部側に窒素
ガスを供給する。
【００８７】このように流動に必要なガスが該当炉２
０、３０、４０の下部側に供給され、分散板２４、３
４、４４の塞がりを解消して最小限の流動状態が維持さ
れた後には、前述したように該当排出調節バルブ２１、
３１、４１を閉じて窒素ガスの供給を中断し、正常な還
元ガスの流れを維持しながら再び正常な操業を遂行す
る。
０、３０、４０の下部側に供給され、分散板２４、３
４、４４の塞がりを解消して最小限の流動状態が維持さ
れた後には、前述したように該当排出調節バルブ２１、
３１、４１を閉じて窒素ガスの供給を中断し、正常な還
元ガスの流れを維持しながら再び正常な操業を遂行す
る。
【００８８】以上説明したような方法によって、正常な
操業中に発生した分散板の塞がりによる流動層破壊は本
発明の第２差圧計４７、３７、２７、第１差圧計４５、
３５、２５または温度計２６、３６、４６のうちのある
一つまたは複数の測定計によって測定される。本発明の
測定計によって特定炉１００の異常現象が発生すると直
ちに該当炉１００に窒素ガスを供給して破壊された流動
層を正常化させた後、各排出調節バルブ２１、３１、４
１を全て開放して正常な還元工程を安定的に遂行できる
ようにする。
操業中に発生した分散板の塞がりによる流動層破壊は本
発明の第２差圧計４７、３７、２７、第１差圧計４５、
３５、２５または温度計２６、３６、４６のうちのある
一つまたは複数の測定計によって測定される。本発明の
測定計によって特定炉１００の異常現象が発生すると直
ちに該当炉１００に窒素ガスを供給して破壊された流動
層を正常化させた後、各排出調節バルブ２１、３１、４
１を全て開放して正常な還元工程を安定的に遂行できる
ようにする。
【００８９】次に、本発明の理解を助けるために好まし
い実施例を提示する。
い実施例を提示する。
【００９０】＜ 実施例 ＞
本発明の実施例で用いた溶融還元炉の仕様及び実験条件
は次の通りである。 １）流動層還元炉（予熱炉、予備還元炉、最終還元炉）の仕様 −縮少部（分散板）の半径：０.３ｍ −拡大部の半径：０.７ｍ −円錘形下部の角度：４度 −傾斜部の高さ（分散板表面で）：４.０ｍ −円筒形上部の高さ：２.５ｍ −分散板下部の深さ：３.０ｍ ２）粉鉄鉱石 −粉鉄鉱石の粒度：８ｍｍ以下 −粉鉄鉱石の粒度分布： ０.０５ｍｍ以下：４.６％、０.０５〜０.１５ｍｍ：５.４％、 ０.１５〜０.５ｍｍ：１６.８％、０.５〜４.７５ｍｍ：５９.４％、 ４.７５〜８ｍｍ：１３.８％ −粉鉄鉱石の化学的組成： Ｔ.Ｆｅ：６２.１７％、ＦｅＯ：０.５１％、ＳｉＯ２：５.５％、 ＴｉＯ２：０.１１％、Ｍｎ：０.０５％、Ｓ：０.０１２％、 Ｐ：０.６５％、結晶数：２.３２％ ３）還元ガス −化学的組成： ＣＯ：６５％、Ｈ２：２５％、ＣＯ２：５％、Ｎ２：５％ −流動層還元炉の温度：最終還元炉（２０）：８５０℃、 予備還元炉（３０）：８００℃、 予熱炉（４０）：７５０℃ −流速：定常状態１.７ｍ／ｓ（分散板） −圧力：２.５〜３.０ｂａｒ、ｇ
は次の通りである。 １）流動層還元炉（予熱炉、予備還元炉、最終還元炉）の仕様 −縮少部（分散板）の半径：０.３ｍ −拡大部の半径：０.７ｍ −円錘形下部の角度：４度 −傾斜部の高さ（分散板表面で）：４.０ｍ −円筒形上部の高さ：２.５ｍ −分散板下部の深さ：３.０ｍ ２）粉鉄鉱石 −粉鉄鉱石の粒度：８ｍｍ以下 −粉鉄鉱石の粒度分布： ０.０５ｍｍ以下：４.６％、０.０５〜０.１５ｍｍ：５.４％、 ０.１５〜０.５ｍｍ：１６.８％、０.５〜４.７５ｍｍ：５９.４％、 ４.７５〜８ｍｍ：１３.８％ −粉鉄鉱石の化学的組成： Ｔ.Ｆｅ：６２.１７％、ＦｅＯ：０.５１％、ＳｉＯ２：５.５％、 ＴｉＯ２：０.１１％、Ｍｎ：０.０５％、Ｓ：０.０１２％、 Ｐ：０.６５％、結晶数：２.３２％ ３）還元ガス −化学的組成： ＣＯ：６５％、Ｈ２：２５％、ＣＯ２：５％、Ｎ２：５％ −流動層還元炉の温度：最終還元炉（２０）：８５０℃、 予備還元炉（３０）：８００℃、 予熱炉（４０）：７５０℃ −流速：定常状態１.７ｍ／ｓ（分散板） −圧力：２.５〜３.０ｂａｒ、ｇ
【００９１】[実施例１]
流動層還元炉の流動層崩壊防止装置を設置する前と設置
した以後の還元ガスの流量の変動幅を比較して図５に示
した。
した以後の還元ガスの流量の変動幅を比較して図５に示
した。
【００９２】図５において、線Ａは溶融ガス化炉内で圧
力ピークが発生する状況を示し、線Ｂは流動層還元炉入
口での還元ガスの流量を示し、線Ｃは流動層還元炉出口
での還元ガスの流量を示す。
力ピークが発生する状況を示し、線Ｂは流動層還元炉入
口での還元ガスの流量を示し、線Ｃは流動層還元炉出口
での還元ガスの流量を示す。
【００９３】図５に示したように、溶融ガス化炉内で圧
力ピークが発生した場合本発明による流動層崩壊防止装
置を作動すると、流量変動幅が著しく減少することが分
かる。
力ピークが発生した場合本発明による流動層崩壊防止装
置を作動すると、流量変動幅が著しく減少することが分
かる。
【００９４】従って、溶融ガス化炉で圧力ピークが発生
した場合の還元ガスの流量が急激に減少する時点で圧縮
排ガスを最終還元炉に供給すれば、流動層還元炉の流動
層が崩壊することを効果的に防止することができる。
した場合の還元ガスの流量が急激に減少する時点で圧縮
排ガスを最終還元炉に供給すれば、流動層還元炉の流動
層が崩壊することを効果的に防止することができる。
【００９５】[実施例２]
流動層還元炉の鉱石流れ停滞防止装置を設置する前と設
置した以後の鉱石排出管の前後方の圧力変化を測定して
図６と図７に示した。
置した以後の鉱石排出管の前後方の圧力変化を測定して
図６と図７に示した。
【００９６】図６に示したように、圧力ピークが発生し
た場合鉱石流れ停滞防止装置がなければ鉱石排出管内で
鉱石の流れが停滞したり逆流するようになって、鉱石排
出管の上部と下部の間で圧力差が急激に増加することが
分かる。
た場合鉱石流れ停滞防止装置がなければ鉱石排出管内で
鉱石の流れが停滞したり逆流するようになって、鉱石排
出管の上部と下部の間で圧力差が急激に増加することが
分かる。
【００９７】しかし、本発明による鉱石流れ停滞防止装
置を作動した場合には図７のように、両側における圧力
差が最初は多少増加するが、以後減少して維持されてい
ることが分かる。これは圧力ピークが発生した場合、鉱
石排出管内に流入する多量の高温還元ガスをバイパス管
を通じて排気管４２に分岐させて排出することによっ
て、鉱石排出管の上部と下部の間で圧力差を減少させる
ためである。
置を作動した場合には図７のように、両側における圧力
差が最初は多少増加するが、以後減少して維持されてい
ることが分かる。これは圧力ピークが発生した場合、鉱
石排出管内に流入する多量の高温還元ガスをバイパス管
を通じて排気管４２に分岐させて排出することによっ
て、鉱石排出管の上部と下部の間で圧力差を減少させる
ためである。
【００９８】従って、本発明による鉱石流れ停滞防止装
置を作動する場合、各炉の間における鉱石流れの停滞及
び逆流を効果的に防止することができるということが分
かる。
置を作動する場合、各炉の間における鉱石流れの停滞及
び逆流を効果的に防止することができるということが分
かる。
【００９９】[実施例３]
本実施例は流動層還元炉のバックアップガス供給装置を
設置する前と設置した後の操業時間を測定したものであ
り、その測定結果を下の表１に示した。
設置する前と設置した後の操業時間を測定したものであ
り、その測定結果を下の表１に示した。
【０１００】
【表１】
【０１０１】表１に示されているように、本発明による
バックアップガス供給装置を作動させながら操業した場
合、操業持続時間を大幅延長することができるだけでな
く、流動層が崩壊した場合にも迅速に操業を再開できる
ことが分かる。
バックアップガス供給装置を作動させながら操業した場
合、操業持続時間を大幅延長することができるだけでな
く、流動層が崩壊した場合にも迅速に操業を再開できる
ことが分かる。
【０１０２】また、本発明によるバックアップガス供給
装置を作動させながら操業した場合の操業状況は次の通
りである。ガスの利用率は約３０〜３５％であり、鉄鉱
石のトン当りガス使用量は１３００〜１５００Ｎｍ３／
ｔｏｎ−ｏｒｅであった。そして、予熱炉４０から予備
還元炉３０に装入される鉄鉱石の還元率は１０〜１５
％、予備還元炉３０から排出されて最終還元炉２０に装
入される鉄鉱石の還元率は３０〜４０％であり、最終還
元炉２０から溶融ガス化炉１に装入される還元鉄の還元
率は８５〜９０％であった。
装置を作動させながら操業した場合の操業状況は次の通
りである。ガスの利用率は約３０〜３５％であり、鉄鉱
石のトン当りガス使用量は１３００〜１５００Ｎｍ３／
ｔｏｎ−ｏｒｅであった。そして、予熱炉４０から予備
還元炉３０に装入される鉄鉱石の還元率は１０〜１５
％、予備還元炉３０から排出されて最終還元炉２０に装
入される鉄鉱石の還元率は３０〜４０％であり、最終還
元炉２０から溶融ガス化炉１に装入される還元鉄の還元
率は８５〜９０％であった。
【０１０３】
【発明の効果】従って、本発明によるバックアップガス
供給装置を作動させながら操業した場合には、一時的な
操業不安定も迅速に対処して解決することができるの
で、流動層還元炉で安定的にかつ長時間の操業が可能に
なる。
供給装置を作動させながら操業した場合には、一時的な
操業不安定も迅速に対処して解決することができるの
で、流動層還元炉で安定的にかつ長時間の操業が可能に
なる。
【０１０４】本発明の単純な変形ないし置換はこの分野
の通常の知識を有する者によって容易に実施されること
ができ、このような変形や置換は全て本発明の特許請求
の範囲に記載の領域に含まれるものであるといえる。 ［図面の簡単な説明］
の通常の知識を有する者によって容易に実施されること
ができ、このような変形や置換は全て本発明の特許請求
の範囲に記載の領域に含まれるものであるといえる。 ［図面の簡単な説明］
【図１】本発明による流動層還元炉の流動層崩壊防止装
置を示す概略図である。
置を示す概略図である。
【図２】本発明による流動層崩壊防止装置の排ガス供給
ノズルを示す平面図である。
ノズルを示す平面図である。
【図３】本発明による流動層還元炉の鉱石流れ停滞防止
装置を示す概略図である。
装置を示す概略図である。
【図４】本発明による流動層還元炉のバックアップガス
供給装置を示す概略図である。
供給装置を示す概略図である。
【図５】本発明による流動層崩壊防止装置を作動した前
後の還元ガスの流量変動幅を測定したグラフである。
後の還元ガスの流量変動幅を測定したグラフである。
【図６】圧力ピーク発生時の鉱石排出管の前、後の圧力
差を測定したグラフである。
差を測定したグラフである。
【図７】本発明による流動層還元炉の鉱石流れ停滞防止
装置を作動させた後の鉱石排出管の前、後の圧力差を測
定したグラフである。
装置を作動させた後の鉱石排出管の前、後の圧力差を測
定したグラフである。
１ 溶融ガス化炉
１ａ、１８、１９ 圧力計
２ 圧縮機
２ａ 排ガス導管
３ 圧縮ガス保存槽
４ 排ガス供給導管
５ 調節バルブ
６ 供給ノズル
６ａ 支管
７ 還元ガス供給管
７ａ、７ｂ 圧力調節スイッチ
８ 内部空間
９ 工程制御用コンピュータ
１０ 第１バイパス管
１１ 第２バイパス管
１２、１３ 開閉バルブ
１４、１５、１４ａ、１４ｂ、１５ａ、１５ｂ 窒素ガ
スパージング用導管 １６ａ、１６ｂ、１７ａ、１７ｂ 調節バルブ ２０ 最終還元炉 ２１、３１、４１ 排出調節バルブ ２２、３２ ガス供給管 ２３、３３、４３ 鉱石排出管 ２４、３４、４４ 分散板 ２５、３５、４５ 第１差圧計 ２６、３６、４６ 温度計 ２７、３７、４７ 第２差圧計 ２８、３８、４８ 開閉バルブ ２９、３９、４９ バックアップガス供給管 ３０ 予備還元炉 ４０ 予熱炉 ５０ 水集塵設備 ６０ 装入ビン ６３ 鉱石装入管 １００ 流動層還元炉
スパージング用導管 １６ａ、１６ｂ、１７ａ、１７ｂ 調節バルブ ２０ 最終還元炉 ２１、３１、４１ 排出調節バルブ ２２、３２ ガス供給管 ２３、３３、４３ 鉱石排出管 ２４、３４、４４ 分散板 ２５、３５、４５ 第１差圧計 ２６、３６、４６ 温度計 ２７、３７、４７ 第２差圧計 ２８、３８、４８ 開閉バルブ ２９、３９、４９ バックアップガス供給管 ３０ 予備還元炉 ４０ 予熱炉 ５０ 水集塵設備 ６０ 装入ビン ６３ 鉱石装入管 １００ 流動層還元炉
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(31)優先権主張番号 １９９９／６０７４９
(32)優先日 平成11年12月23日(1999．12．23)
(33)優先権主張国 韓国（ＫＲ）
(72)発明者 シン， ミョン−キュン
大韓民国 790−330 ポハン−シティ,
キュンサンブク−ド， ナム−ク，
ヒョジャ−ドン， サン 32
(72)発明者 リー， ジュン−ヒュク
大韓民国 790−330 ポハン−シティ,
キュンサンブク−ド， ナム−ク，
ヒョジャ−ドン， サン 32
(72)発明者 ジョン， スン−クワン
大韓民国 790−330 ポハン−シティ,
キュンサンブク−ド， ナム−ク，
ヒョジャ−ドン， サン 32
(72)発明者 チョイ， ナグ−ジューン
大韓民国 790−330 ポハン−シティ,
キュンサンブク−ド， ナム−ク，
ヒョジャ−ドン， サン 32
(72)発明者 キム， ハン−グー
大韓民国 790−330 ポハン−シティ,
キュンサンブク−ド， ナム−ク，
ヒョジャ−ドン， サン 32
(72)発明者 カン， ヒューン−ウォン
大韓民国 790−330 ポハン−シティ,
キュンサンブク−ド， ナム−ク，
ヒョジャ−ドン， サン 32
(56)参考文献 社団法人日本鉄鋼協会，第３版 鉄鋼
便覧 第ＩＩ巻 製銑・製鋼，日本，丸
善株式会，1979年10月15日，349
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
C21B 13/00 101
C21B 11/02
C21B 13/06
Claims (26)
- 【請求項１】 装入された粉鉄鉱石を溶融ガス化炉から
供給された還元ガスによって順次に予熱し、予備還元し
て最終還元する少なくとも二つ以上の流動層還元炉と、 前記流動層還元炉の最後の還元炉から排出された排ガス
を排気管を通じて供給を受けて冷却し、また、前記排ガ
ス内に含まれた微粉を除去する集塵装置と、 前記各流動層還元炉の間及び最後の還元炉と溶融ガス化
炉の間を連通し、装入された鉄鉱石を次の段階の還元炉
または溶融ガス化炉に排出する少なくとも二つ以上の鉱
石排出管と、 前記各流動層還元炉の間及び最後の還元炉と溶融ガス化
炉の間を連通し、溶融ガス化炉で生成された還元ガスを
各流動層還元炉に供給する少なくとも二つ以上の還元ガ
ス供給管と、 各流動層還元炉内部に形成される鉱石流動層が下部から
供給される還元ガスの不安定な供給によって崩壊する場
合、崩壊する流動層を安定化させ、溶融ガス化炉内で圧
力ピークが発生して流動層還元炉内の還元ガスの圧力が
急激に減少する時点に、溶融ガス化炉と流動層還元炉と
を連結する還元ガス供給管に排ガスを供給することがで
きる排ガス供給装置からなる流動層安定化手段と、 を含むことを特徴とする、粉鉄鉱石を還元して還元鉄を
溶融ガス化炉に供給する流動層還元炉。 - 【請求項２】 前記排ガス供給装置は、 前記集塵装置の後端にある排気管からの排ガスの一部を
分岐させることができる排ガス導管と、 流入した排ガスを圧縮する圧縮機と、 圧縮された排ガスを保存することができる圧縮ガス保存
槽と、 供給される圧縮ガスの圧力を調節する圧力調節バルブ
と、 調節された圧縮ガスを、溶融ガス化炉と流動層還元炉と
を連結する還元ガス供給管に供給する供給ノズルと、 これら各装置を連結する排ガス供給導管と、 を含むことを特徴とする、請求項１に記載の粉鉄鉱石を
還元して還元鉄を溶融ガス化炉に供給する流動層還元
炉。 - 【請求項３】 前記調節バルブは、溶融ガス化炉内で発
生した圧力ピークの圧力変化値が０.０５ｂａｒ／ｓｅ
ｃ超まで増加した後、還元ガスの圧力が急激に減少する
時点に開放され、圧力変化値が０.０５ｂａｒ／ｓｅｃ
以下である時に閉鎖されるように作動することを特徴と
する、請求項２に記載の粉鉄鉱石を還元して還元鉄を溶
融ガス化炉に供給する流動層還元炉。 - 【請求項４】 前記圧縮ガス保存槽は、溶融ガス化炉で
生成する平均還元ガス流量の２０乃至３０％を保存する
ことができる容積大きさに製作されたことを特徴とす
る、請求項２に記載の粉鉄鉱石を還元して還元鉄を溶融
ガス化炉に供給する流動層還元炉。 - 【請求項５】 前記圧縮ガス保存槽には、その内部圧力
が溶融ガス化炉に負荷される圧力に対して１.５乃至２
倍程度に維持することができるように、複数個の圧力調
節スイッチが設けられていることを特徴とする、請求項
４に記載の粉鉄鉱石を還元して還元鉄を溶融ガス化炉に
供給する流動層還元炉。 - 【請求項６】 前記供給ノズルは、 溶融ガス化炉と流動層還元炉とを連結する還元ガス供給
管の外部に環状に形成されたチューブと、 前記還元ガス供給管の内周方向へ還元ガス供給管を貫通
して前記チューブと連通しており、環状チューブから分
岐している複数個の支管と、 を備えることを特徴とする、請求項２に記載の粉鉄鉱石
を還元して還元鉄を溶融ガス化炉に供給する流動層還元
炉。 - 【請求項７】 前記支管は６〜８個で形成されているこ
とを特徴とする、請求項６に記載の粉鉄鉱石を還元して
還元鉄を溶融ガス化炉に供給する流動層還元炉。 - 【請求項８】 装入された粉鉄鉱石を溶融ガス化炉から
供給された還元ガスによって順次に予熱し、予備還元し
て最終還元する少なくとも二つ以上の流動層還元炉と、 前記流動層還元炉の最後の還元炉から排出された排ガス
を排気管を通じて供給を受けて冷却し、また、前記排ガ
ス内に含まれた微粉を除去する集塵装置と、 前記各流動層還元炉の間及び最後の還元炉と溶融ガス化
炉の間を連通し、装入された鉄鉱石を次の段階の還元炉
または溶融ガス化炉に排出する少なくとも二つ以上の鉱
石排出管と、 前記各流動層還元炉の間及び最後の還元炉と溶融ガス化
炉の間を連通し、溶融ガス化炉で生成された還元ガスを
各流動層還元炉に供給する少なくとも二つ以上の還元ガ
ス供給管と、 各流動層還元炉内部に形成される鉱石流動層が下部から
供給される還元ガスの不安定な供給によって崩壊する場
合、崩壊する流動層を安定化させ、 溶融ガス化炉内で圧
力ピークが発生して圧力が急激に増加する時点に、各流
動層還元炉の間に設けられた各鉱石排出管からの還元ガ
スの一部を集塵装置側へ直ちにバイパスさせる鉱石流れ
停滞防止装置を備える流動層安定化手段と、 を含むことを特徴とする、粉鉄鉱石を還元して還元鉄を
溶融ガス化炉に供給する流動層還元炉 。 - 【請求項９】 前記鉱石流れ停滞防止装置は、 各流動層還元炉の間を連結する各鉱石排出管と集塵装置
に連結される排気管との間に形成された少なくとも一つ
以上のバイパス管と、 前記各バイパス管に設けられてバイパスされる還元ガス
の量を調節する開閉バルブと、 を備えることを特徴とする、請求項８に記載の粉鉄鉱石
を還元して還元鉄を溶融ガス化炉に供給する流動層還元
炉。 - 【請求項１０】 前記各バイパス管が前記各鉱石排出管
に連結される位置は、予備還元炉または最終還元炉内に
形成される鉱石流動層の最大高さと同一であったり、こ
れより高い位置に設けられていることを特徴とする、請
求項９に記載の粉鉄鉱石を還元して還元鉄を溶融ガス化
炉に供給する流動層還元炉。 - 【請求項１１】 前記各バイパス管は耐熱鋼で製作さ
れ、その直径は前記各鉱石排出管直径の１／２の大きさ
で形成されていることを特徴とする、請求項１０に記載
の粉鉄鉱石を還元して還元鉄を溶融ガス化炉に供給する
流動層還元炉。 - 【請求項１２】 前記鉱石流れ停滞防止装置は、還元鉱
が次の段階の流動層還元炉に装入される側に近い位置の
各鉱石排出管の前部に設けられた圧力計をさらに含むこ
とを特徴とする、請求項１０に記載の粉鉄鉱石を還元し
て還元鉄を溶融ガス化炉に供給する流動層還元炉。 - 【請求項１３】 前記各開閉バルブの前、後、両側に窒
素パージング用導管がさらに形成されていることを特徴
とする、請求項１２に記載の粉鉄鉱石を還元して還元鉄
を溶融ガス化炉に供給する流動層還元炉。 - 【請求項１４】 前記各窒素ガスパージング用導管に
は、供給する窒素ガスの量を制御するための調節バルブ
が形成されていることを特徴とする、請求項１３に記載
の粉鉄鉱石を還元して還元鉄を溶融ガス化炉に供給する
流動層還元炉。 - 【請求項１５】 予熱炉と予備還元炉の間のバイパス管
に設けられた開閉バルブは、予熱炉と予備還元炉の間の
鉱石排出管に設けられた圧力計の圧力変動速度が０.０
５ｂａｒ／ｓｅｃ以上である時に開放され、予備還元炉
と最終還元炉の間に設けられた開閉バルブは、予備還元
炉と最終還元炉の間の鉱石排出管に設けられた圧力計の
圧力変動速度が０.０３ｂａｒ／ｓｅｃ超の時に開放さ
れることを特徴とする、請求項１４に記載の粉鉄鉱石を
還元して還元鉄を溶融ガス化炉に供給する流動層還元
炉。 - 【請求項１６】 装入された粉鉄鉱石を溶融ガス化炉か
ら供給された還元ガスによって順次に予熱し、予備還元
して最終還元する少なくとも二つ以上の流動層還元炉
と、 前記流動層還元炉の最後の還元炉から排出された排ガス
を排気管を通じて供給を受けて冷却し、また、前記排ガ
ス内に含まれた微粉を除去する集塵装置と、 前記各流動層還元炉の間及び最後の還元炉と溶融ガス化
炉の間を連通し、装入された鉄鉱石を次の段階の還元炉
または溶融ガス化炉に排出する少なくとも二つ以上の鉱
石排出管と、 前記各流動層還元炉の間及び最後の還元炉と溶融ガス化
炉の間を連通し、溶融ガス化炉で生成された還元ガスを
各流動層還元炉に供給する少なくとも二つ以上の還元ガ
ス供給管と、 各流動層還元炉内部に形成される鉱石流動層が下部から
供給される還元ガスの不安定な供給によって崩壊する場
合、崩壊する流動層を安定化させ、 各流動層還元炉内の
底部に設けられた分散板のノズルが塞がる場合、塞がっ
た流動層還元炉の下部に窒素ガスをバックアップ供給す
ることができるバックアップガス供給装置を備える流動
層安定化手段と、 を含むことを特徴とする、粉鉄鉱石を還元して還元鉄を
溶融ガス化炉に供給する流動層還元炉。 - 【請求項１７】 前記バックアップガス供給装置は、 前記各鉱石排出管に設けられた還元鉱排出調節バルブ
と、 各鉱石排出管の入口側と出口側の間の圧力差を検出する
ための第１差圧計と、 各流動層還元炉の分散板の上下間の圧力差を検出するた
めの第２差圧計と、 各流動層還元炉の下部にバックアップガスを供給するた
めのバックアップガス供給管と、 を備えることを特徴とする、請求項１６に記載の粉鉄鉱
石を還元して還元鉄を溶融ガス化炉に供給する流動層還
元炉。 - 【請求項１８】 前記バックアップガス供給装置は、各
排出調節バルブの前方位置の鉱石排出管に設けられた、
逆流する還元ガスの温度を測定するための温度計をさら
に含むことを特徴とする、請求項１７に記載の粉鉄鉱石
を還元して還元鉄を溶融ガス化炉に供給する流動層還元
炉。 - 【請求項１９】 前記バックアップガス供給装置で用い
るバックアップガスは窒素ガスであることを特徴とす
る、請求項１８に記載の粉鉄鉱石を還元して還元鉄を溶
融ガス化炉に供給する流動層還元炉。 - 【請求項２０】 前記バックアップガス供給管は各還元
ガス供給管に設けられ、各バックアップガス供給管には
吹き込まれる窒素ガスの量を制御するための窒素ガス開
閉バルブが設けられていることを特徴とする、請求項１
９に記載の粉鉄鉱石を還元して還元鉄を溶融ガス化炉に
供給する流動層還元炉。 - 【請求項２１】 前記窒素ガス開閉バルブは前記差圧計
の圧力差が３００ｍｍｂａｒ以上である場合に開放さ
れ、前記還元鉱排出調節バルブは前記窒素ガス開閉バル
ブが開放された後に閉鎖されることを特徴とする、請求
項２０に記載の粉鉄鉱石を還元して還元鉄を溶融ガス化
炉に供給する流動層還元炉。 - 【請求項２２】 前記窒素ガス開閉バルブは前記排出管
差圧計の圧力差が１００ｍｍｂａｒ以下である場合に開
放され、前記還元鉱排出調節バルブは前記窒素ガス開閉
バルブが開放された後に閉鎖されることを特徴とする、
請求項２０に記載の粉鉄鉱石を還元して還元鉄を溶融ガ
ス化炉に供給する流動層還元炉。 - 【請求項２３】 前記窒素ガス開閉バルブは、前記温度
計で測定された温度が設定された基準温度より５０℃以
上である場合に開放され、前記還元鉱排出調節バルブは
前記窒素ガス開閉バルブが開放された後に閉鎖されるこ
とを特徴とする、請求項２０に記載の粉鉄鉱石を還元し
て還元鉄を溶融ガス化炉に供給する流動層還元炉。 - 【請求項２４】 前記流動層安定化手段は、溶融ガス化
炉内で圧力ピークが発生して圧力が急激に増加する時点
に、各流動層還元炉の間に設けられた各鉱石排出管から
の還元ガスの一部を集塵装置側へ直接にバイパスさせる
鉱石流れ停滞防止装置をさらに含むことを特徴とする、
請求項１に記載の粉鉄鉱石を還元して還元鉄を溶融ガス
化炉に供給する流動層還元炉。 - 【請求項２５】 前記流動層安定化手段は、各流動層還
元炉内の底部に設けられた分散板のノズルが塞がる場
合、塞がった流動層還元炉の下部に窒素ガスをバックア
ップ供給することができるバックアップガス供給装置を
さらに含むことを特徴とする、請求項２４に記載の粉鉄
鉱石を還元して還元鉄を溶融ガス化炉に供給する流動層
還元炉。 - 【請求項２６】 装入ビンから排出された粉鉄鉱石が予
熱炉へ装入されて、予備還元炉と最終還元炉を経ながら
流動還元されて溶融ガス化炉に装入され、溶融ガス化炉
で石炭の燃焼によって生成された還元ガスは、各還元ガ
ス供給管を通じて最終還元炉と予備還元炉、そして予熱
炉下部に吹き込まれて粉鉄鉱石を還元する流動層還元炉
において、 流動層還元炉の操業初期には前記各流動層還元炉の間を
連結している各鉱石排出管を遮断する段階と、 前記流動層還元炉の下部に還元ガスが吹き込まれ、各流
動層還元炉の上部に粉鉄鉱石が装入されて各流動層還元
炉内に流動層を形成する段階と、 前記各流動層還元炉内の流動層の高さが次第に増加し
て、各流動層還元炉に形成された鉱石排出管の入口の高
さまで流動層が最高に高くなる段階と、 前記各流動層還元炉内の流動層が鉱石排出管の入口の高
さまで高くなって流動層が安定化した後、各鉱石排出管
を徐々に開放する段階と、 を含む、流動層還元炉の流動層安定化方法。
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-
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