JP3760016B2 - 炉頂装入装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高炉等のシャフト炉型高温反応容器に原料と燃料を装入するための装入装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
高炉等のシャフト炉型高温反応容器に原料と燃料たとえば鉱石とコークスを装入する手段として、主として２種類の装入装置、すなわち、ベル式装入装置や旋回シュートが使用されている（昭和５５年９月２０日 丸善株式会社発行「第３版 鉄鋼便覧 第２巻 製鉄・製鋼」第２５９〜２６２頁参照）。しかし、近年、装入方法の自由度が大きく種々の原燃料に対応できる等の理由から、旋回シュート方式による装入装置が主流を占めつつある。
旋回シュートは、炉頂の原料供給ホッパーの下に配置されており、旋回シュートの先端部が炉内を円周方向に旋回する。このとき、旋回シュートの傾斜角を連続的または断続的に変えることによって、炉内に装入される原料の落下位置が調節され、炉内半径方向の粒度分布を調整することができる。
【０００３】
一方、旋回シュートの場合には、旋回シュート先端から炉内の装入物表面に落下する燒結鉱、鉱石やコークスは水平方向の速度成分を持っており、この水平方向の速度成分がかなり大きいため、装入物表面上に落下した後の堆積挙動に大きいバラツキが発生する問題点がある。
上記のような問題点を解決する方法として、実開平５−３７９４８号公報では、旋回シュート本体の先端に、落下方向に対しシュート先端より下向きに一定の角度の傾斜をもって固定された平面の反射板を有する堅型炉用旋回シュートが開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、実開平５−３７９４８号公報に開示された堅型炉用旋回シュートでは、高微粉炭比操業で要請されている、常に炉頂中心部に通気媒体の役割を持つコークスを厚く堆積させると共に鉱石、コークスの粗粒部分を多く集め、炉中心部に大きなガス流を強制的に作ることによって炉周辺側で不均一になりやすいガス流の発達を抑制すると同時に炉壁面からの熱放散を少なくする操業に十分対応することができない。すなわち、上記に示した方式では、粗粒の方が細粒に比べて炉中心部に転がりやすいという現象に期待しているため、中心部に鉱石、コークスの粗粒部分を多く集めるには限界がある。
本発明は、このような従来の問題点に鑑み、上記旋回シュートに改造を加えることにより、粗粒のコークスや鉱石をあらゆる操業条件下で炉中心部に多く堆積させる装置を掲示するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の問題を解決するために、シャフト炉型高温反応容器内に原料と燃料を装入する旋回シュートからなる炉頂装入装置において、旋回シュート先端に配した衝突板の内面側に分級装置を設け、かつ該分級装置が、装入物の落下方向に互いに平行に配した複数の垂直板からなり、かつ該垂直板の高さを衝突板の装入物衝突上限位置から下端方向に連続的に増加させたことを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明では、旋回シュートの先端に設置した衝突板の内面に図１に示すようにリブ状の垂直板を適正な幅かつ平行に複数個取り付けた構造に特徴がある。
この垂直板は衝突板の面上で装入物衝突上限レベルから衝突板下端位置までの範囲において装入物の落下方向とほぼ同一方向に取り付けるもので、当該の垂直板の高さは装入物衝突上限レベルから衝突板下端位置に向かって増加させる形状とする。ただし、装入物衝突上限レベルでの垂直板の高さは装入物の落下流れに淀みや乱れを生じさせないためにゼロとする必要がある。衝突板下端に向かって増加させる高さの変化は直線状もしくは衝突板に向かって凹状の曲面とする。
【０００８】
なお、衝突板のシュート本体への取り付け角度は、シュート本体の傾動範囲、長さと原料の投入範囲の関係により決定するが、必要に応じて衝突板角度を可変とする機能を付加してもよい。
図２に示すように、このような垂直板を内面に設置した衝突板を旋回シュート先端へ設置したことにより、上部の固定ホッパーから装入物は、衝突板によりシュートの旋回による炉壁方向への流れが抑制されると同時に、装入物が垂直板を内面に設置した衝突板の面上を通過する際に、装入物中の粗粒部分は選択的に炉内側方向に浮上・移動する現象が現れる。この現象により装入物が衝突板を通過する際に衝突板の面上で粗粒部分を選択的に分級させることができる。このような現象は落下層中の細粒部分が衝突板面状で大きく反発せずに垂直板に挟まれた領域を縮流となって衝突板面近傍を優先的に高密度でながれるために、衝突板の面上で大きく反発する粗粒が落下途中で装入物の主流に混入しにくくなることによる。
【０００９】
なお、垂直板の高さの変化を複雑な形状にすると装入物の落下流れに大きい乱れを生じさせることになり、また垂直板をいたずらに多く磨耗させることにもなるので望ましくない。
衝突板下端での垂直板の高さは、装入物の落下層幅が通常２００〜５００ｍｍ程度であるので、この層幅の１／１０〜４／５の範囲が適正である。垂直板の高さを落下層幅の４／５より大きくすると、落下層幅が大きくなり旋回シュートに本来要求される装入物の落下位置制御の精度を大幅に低下させる。垂直板の高さを落下層幅の１／１０より小さくすると本装置の本来の目的である落下層内の炉内側への粗粒の選択的な分級効果が低下する。
なお、この粗粒は基本的には粒径が５０ｍｍ以上の装入物を示すが、粒径が４０ｍｍ以上の装入物を示す場合もある。また、垂直板自体の厚みは分級を助長させたい粗粒の平均径の１／３〜１／２が適当である。
【００１０】
垂直板の炉周辺方向での取り付け間隔は装入コークスの平均粒径の１〜７倍の範囲が望ましい。この範囲より大きい場合には粗粒と細粒の分級効果が低減し、この範囲より小さい場合には細粒の縮流効果が低下する。この長さは鉱石よりもコークスについて分級効果を期待したものであるが、鉱石についてもある程度分級効果を期待できる。
正確には、コークスの平均粒径、分級を助長させたいコークスの粗粒粒径と含有量、さらには１回の装入量を考慮して決定する必要がある。
衝突板上に設置する垂直板の配置は図３に示すように３種類の基本パターンがある。図中のａ）は、標準型、ｂ）は分割型、ｃ）は千鳥型と呼ぶ。ｂ）の分割型はａ）の標準型と同等の効果を持つと同時に磨耗に対する取り替えが容易にできる利点を持つ。ｃ）の千鳥型は他の型よりも分級を助長するが、落下層幅が広がると同時に磨耗が大きくなる問題がある。
垂直板を有する旋回シュートは、従来の旋回シュートと同じ使用方法を適用することにより、装入物中の粗粒を従来の旋回シュート以上に炉中心側に多く堆積させることができる。
【００１１】
【実施例】
適用した高炉は、ベル方式でなく旋回シュート方式の炉口径９ｍ弱の内容積が３０００ｍ³ 級の高炉である。装入物は表１に示す粒度構成の焼結鉱とコークスである。
【００１２】
【表１】

【００１３】
高炉操業では、炉中心部、具体的には炉中心から半径１ｍ前後の範囲に炉内の反応ガスが多く流れるように操業することが要請されている。これを達成するためには、炉中心部に粗粒のコークスを多く堆積させることが有効である。
旋回シュートの傾動角（旋回シュートと鉛直線のなす角度）とその傾動角でコークスを装入した場合の炉頂部の半径方向での粗粒（７５〜１００mm）コークスの堆積量分布の関係を調査した。図４は旋回シュートの傾動角が５２度の場合、図５は旋回シュートの傾動角が４０度の場合の結果である。１回のコークス装入量は２０ｔである。
いずれの図でも、図３に示すａ）タイプの高さ１００ｍｍ、厚み２０ｍｍ、間隔８０ｍｍの垂直板を取り付けた衝突板がある旋回シュートと衝突板がない旋回シュートについて試験した結果を対比して示している。図４、図５共に本発明の衝突板がある場合は、衝突板がない場合に比べて、＋７５ｍｍの粗粒コークス含有量がとくに炉軸より１ｍ範囲の炉中心領域で１０％以上増加している。そして炉中心領域では、＋７５ｍｍの粗粒コークスだけでなく、コークスの粒度構成が粗大側に変化する。衝突板の取り付け角度の調整により炉中心領域での＋７５mmの粗粒コークスの含有量はさらに増加する。
上記の知見は鉱石装入の場合にも同様である。
【００１４】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の装入装置を用いることにより、高炉操業上要請されている炉中心部での強いガス流れを効果的に形成させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に用いる衝突板の説明図
【図２】 炉頂部の旋回シュートと旋回シュートの先端に装着された衝突板の配置図
【図３】 本発明の垂直板の配置図
【図４】 衝突板がある旋回シュートと衝突板がない旋回シュートで装入試験をした場合の＋７５ｍｍの粗粒コークス含有量の半径方向分布の比較図
【図５】 衝突板がある旋回シュートと衝突板がない旋回シュートで装入試験をした場合の＋７５ｍｍの粗粒コークス含有量の半径方向分布の比較図
【符号の説明】
１：偏析助長板
２：衝突板
３：旋回シュート
４：垂直シュート

Claims (1)

1. シャフト炉型高温反応容器内に原料と燃料を装入する旋回シュートからなる炉頂装入装置において、旋回シュート先端に配した衝突板の内面側に分級装置を設け、かつ該分級装置が、装入物の落下方向に互いに平行に配した複数の垂直板からなり、かつ該垂直板の高さを衝突板の装入物衝突上限位置から下端方向に連続的に増加させたことを特徴とする炉頂装入装置。

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