JP5023491B2 - Bellless blast furnace top charging equipment - Google Patents
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Description
本発明は、ベルレス式高炉の炉頂装入装置に関し、特に中心コークス装入に適した旋回シュートを有する炉頂装入装置に関するものである。 The present invention relates to a furnace top charging apparatus for a bell-less blast furnace, and more particularly to a furnace top charging apparatus having a turning chute suitable for central coke charging.
一般に、高炉へ原料を装入する際には、炉内のガス流分布を適正に制御するために、鉱石とコークスの交互装入を行っている。鉱石とコークスとの交互装入により、高炉内にはコークスと鉱石の積層状態が形成されるが、炉中心部については実質的にコークスのみとして、炉中心部にコークスの柱を形成するような中心コークス装入方法が知られている。このような装入状態とすることで、適正な中心流が確保され、高炉操業が安定し、コークス比も低減する。 Generally, when raw materials are charged into a blast furnace, ore and coke are alternately charged in order to appropriately control the gas flow distribution in the furnace. By alternating charging of ore and coke, a stacked state of coke and ore is formed in the blast furnace, but only the coke is formed substantially in the center of the furnace, and a coke column is formed in the center of the furnace. Central coke charging methods are known. By setting it as such a charging state, an appropriate center flow is ensured, blast furnace operation is stabilized, and a coke ratio is also reduced.
ベルレス炉頂装入装置を有する高炉(以下ベルレス式高炉と記載する。)では、旋回シュートを回転させつつ、旋回シュートの傾斜角度を変化させて原料を高炉内に装入している。ベルレス式高炉において上記の中心コークス装入方法を行なうには、中心装入専用のシュートを別途設置して高炉の中心部にコークスを装入し、その他の装入原料を旋回シュートを用いて装入する方法や、旋回シュートを垂直にして中心装入を行なう方法が知られている。旋回シュートを垂直にして中心装入を行なう際には、図8に示すように炉頂ホッパ1から排出されたコークスを、中央部の垂直シュート2内を通して落下させると共に、下方の旋回シュート3で炉中心部(炉芯部)に誘導して装入するが、装置の構成上旋回シュートを完全に垂直にすることが困難であるため、旋回シュートを回転しながら装入する場合も、静止させて装入する場合も、装入されるコークスが旋回シュート内で偏流を形成し、炉内の落下位置が不安定となり、中心装入の位置精度が悪化するという問題がある。このような問題を解決するために、旋回シュートに平板の偏流板を取り付けて、旋回シュートの底面に沿ってコークスを落下させる高炉へのコークス炉芯装入方法が知られている(例えば、特許文献1参照。)。
しかし、ベルレス式高炉において上記の中心コークス装入方法を行なう場合、以下のような問題がある。 However, when the above-mentioned central coke charging method is performed in a bell-less blast furnace, there are the following problems.
中心装入専用のシュートを用いるためには、専用シュートを新たに設置する必要があり、通常の装入装置に比べて規模は小さいものの高炉の原料装入装置一式分の設備が必要であるため、コスト高である。また、既設の高炉に新たなシュートを設置するにはスペースが不足する場合がある。さらに、旋回シュートによる原料の装入中の中心装入専用のシュートの磨耗を防止するために、専用シュートが移動機構を有する必要もある。従って、コスト的にも、構造的にも、実施が困難である場合が多く、従来設備を利用する場合は旋回シュートを用いる方法が望ましい。 In order to use a chute dedicated to central charging, it is necessary to newly install a special chute, which requires equipment equivalent to a set of raw material charging equipment for a blast furnace, although the scale is smaller than that of a normal charging equipment. The cost is high. In addition, there may be insufficient space to install a new chute in an existing blast furnace. Furthermore, in order to prevent wear of the chute dedicated to the central charging during the charging of the raw material by the turning chute, the special chute needs to have a moving mechanism. Therefore, it is often difficult to implement both in terms of cost and structure, and when using conventional equipment, a method using a turning chute is desirable.
一方、旋回シュートを用いて中心コークス装入を行なう場合、旋回シュートに平板の偏流板を取り付けることで炉中心に軸対称で均一にコークスを装入できるとされているが、図8に示すように偏流板10は垂直シュート3から落下する装入物の大多数による直撃を受けるため、磨耗の程度が著しく、交換頻度が高いこと、また偏流板10の部分で旋回シュート上での原料詰まりが発生すること、が懸念される。さらに、旋回シュートの幅方向に装入物が広がりながら炉内に落下するため、装入物の落下位置精度の向上効果が不十分である。
On the other hand, when center coke charging is performed using a swirl chute, it is said that a flat drift plate can be attached to the swirl chute so that the coke can be uniformly charged in the center of the furnace in a symmetrical manner. In addition, since the
したがって本発明の目的は、このような従来技術の課題を解決し、旋回シュートを有する炉頂装入装置を用いて高炉に原料を装入する際に、装入物の落下位置精度を向上させることが可能であり、これにより高炉の中心部に精度良くコークスを装入可能なベルレス式高炉の炉頂装入装置を提供することにある。 Therefore, the object of the present invention is to solve such problems of the prior art and improve the accuracy of the dropped position of the charged material when charging the blast furnace with a raw material using a furnace top charging device having a turning chute. Accordingly, an object of the present invention is to provide a bell-less blast furnace top charging apparatus capable of accurately charging coke into the center of the blast furnace.
このような課題を解決するための本発明の特徴は以下の通りである。
(1)高炉の中心コークス装入に用いる、旋回シュートを有するベルレス式高炉の炉頂装入装置であって、前記旋回シュートが樋形状であり、前記旋回シュート先端から旋回シュート長さの1/6以上の領域の一部において前記樋形状の開放部が縮流板により閉塞された構造を有し、前記縮流板の断面形状が円弧状であり、かつ前記旋回シュートの底面に対して下方ほど底面との距離が短くなる方向に傾斜して設置されていることを特徴とするベルレス式高炉の炉頂装入装置。
(2)縮流板の端部が、旋回シュートの下端部から突出していることを特徴とする(1)に記載のベルレス式高炉の炉頂装入装置。
(3)縮流板の上端部が旋回シュートの端面よりも突出していることを特徴とする(1)または(2)に記載のベルレス式高炉の炉頂装入装置。
The features of the present invention for solving such problems are as follows.
(1) A bell-less type blast furnace top charging device having a turning chute used for charging a central coke of a blast furnace, wherein the turning chute is bowl-shaped and is 1 / of the length of the turning chute from the tip of the turning chute. A part of the six or more regions has a structure in which the saddle-shaped open portion is closed by a current reducing plate, the cross-sectional shape of the current reducing plate is an arc shape, and is lower than the bottom surface of the swivel chute A bellless blast furnace top charging device, characterized in that it is installed so as to be inclined so that the distance from the bottom surface becomes shorter.
(2) The bell top blast furnace top charging apparatus according to (1), wherein an end portion of the contracted plate protrudes from a lower end portion of the turning chute.
(3) The topless charging device for a bell-less blast furnace according to (1) or (2), wherein an upper end portion of the contracted plate protrudes from an end face of the swivel chute.
本発明によれば、新たな設備を設置する必要がなく、旋回シュートの寿命も比較的長いので、中心コークス装入方法を用いた高炉操業を低コストで実施できる。また高炉の中心部分に精度良く原料装入が行なえるので、より少ないコークス量で中心コークス装入方法を用いた安定した操業が可能となり、コークス比を低減させることができる。 According to the present invention, it is not necessary to install new equipment, and the life of the turning chute is relatively long. Therefore, blast furnace operation using the central coke charging method can be performed at low cost. In addition, since the raw material can be charged accurately in the central portion of the blast furnace, stable operation using the central coke charging method can be performed with a smaller amount of coke, and the coke ratio can be reduced.
また、炉中心部以外に原料を装入する際の落下位置精度も向上するので、炉内装入物の分布精度が向上し、炉内のガス流が安定する。これにより、高炉内の通気性、ガス利用率が改善されて、高炉の還元材比が低減し、CO2排出量も低減できる。 In addition, since the drop position accuracy when charging the raw material other than the center of the furnace is improved, the distribution accuracy of the furnace interior is improved, and the gas flow in the furnace is stabilized. Thereby, the air permeability and gas utilization rate in the blast furnace are improved, the reducing material ratio of the blast furnace is reduced, and the CO 2 emission amount can also be reduced.
本発明のベルレス式高炉の炉頂装入装置は、旋回シュートを有する炉頂装入装置であって、旋回シュートが樋形状であり、下部の一部において樋形状の開放部が縮流板により閉塞された構造を有し、縮流板の断面形状が円弧状であり、かつ旋回シュートの底面に対して下方ほど底面との距離が短くなる方向に傾斜して設置されていることを特徴とする。縮流板は、旋回シュートの底部に対して、上に凸となる方向の円弧状として設置する。旋回シュートの断面形状は、通常円弧またはU字型であるが、角型等のものを用いることも可能である。 The furnace top charging device of the bell-less type blast furnace of the present invention is a furnace top charging device having a swirl chute, the swirl chute is bowl-shaped, and a part of the lower part of the bowl-shaped open part is a current-reducing plate It has a closed structure, and the cross-sectional shape of the flow contracting plate is an arc shape, and is installed to be inclined in a direction in which the distance from the bottom surface becomes shorter toward the bottom with respect to the bottom surface of the turning chute. To do. The current reducing plate is installed as a circular arc in a direction that protrudes upward with respect to the bottom of the swivel chute. The cross-sectional shape of the turning chute is usually a circular arc or a U-shape, but a square shape or the like can also be used.
図面を用いて本発明のベルレス式高炉の炉頂装入装置を説明する。図1は高炉の炉頂部分の縦断面の概略図であり、原料をストックする1個以上の炉頂ホッパ1から排出された原料は、中央部の垂直シュート2内を通して、下方の旋回シュート3に落下し、旋回シュート3の下端より高炉4の炉内に装入される。旋回シュート3はその下端部3a付近に縮流板5を有するものである。図2に旋回シュート3の下端部3a付近の拡大図を示す。図2(a)は斜視図、(b)は側面から見た断面図である。
The bell top blast furnace top charging apparatus of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic view of a longitudinal section of a furnace top portion of a blast furnace, and the raw material discharged from one or more furnace top hoppers 1 for stocking the raw material passes through a
図2において、旋回シュート3における原料6の流れに対して、流れを狭めるように縮流板5を取り付ける。縮流板5は断面が円弧状(アーチ状)であり、原料の詰まりが発生し難く、原料が旋回シュート内で半径方向に広範囲に広がることを防止し、縮流板5に衝突した原料はアーチの中心方向に向かって跳ね返るので、原料の流れは十分に縮流されて、原料の落下位置精度を向上させることができる。縮流板5は旋回シュート全体ではなく、先端部付近である下部のみに設置されているので、垂直シュートから落下してくる原料による磨耗は発生し難い。図2(b)において、矢印で示す部分が縮流された原料部分である。
In FIG. 2, the contracted
縮流板5の先端部分を、旋回シュートの下端部から突出させることで、原料が流出する開口断面積を大きくして、原料の詰まりを十分に防止することができる。また、縮流板5が旋回シュートに対して斜めに設置されているため、縮流板5の上端部(図2(b)における右端部であり、旋回シュート下端部と反対に位置する端部)が旋回シュートの端面よりも突出する場合がある。縮流板5の上端部を十分に突出させることで、原料が旋回シュートと縮流板との間を通過しないでオーバーフローすることを防止して、原料の流量が多い場合も縮流することを可能とすることができる。
By projecting the front end portion of the current reducing
縮流板の取り付け領域は、旋回シュート先端から、旋回シュート長さの1/6以上の領域とすることが好ましい。模型実験の結果から、原料の旋回シュート側壁部への偏りが特に大きくなる領域が上記範囲であることが確認されたためである。縮流板の取り付け領域は広範囲であるほど効果があるが、縮流板の大きさを、旋回シュートの旋回用減速機の耐荷重の範囲内とする必要がある。図3は本発明の一実施形態であり、旋回シュートの長さ方向(原料装入方向)での縦断面の概略図であるが、この場合は、旋回シュートの先端から、旋回シュート長さLの1/4の領域に縮流板5が取り付けられている。
It is preferable that the area for attaching the current reducing plate be an area that is 1/6 or more of the length of the turning chute from the tip of the turning chute. This is because it was confirmed from the results of the model experiment that the region in which the deviation of the raw material toward the side wall portion of the turning chute is particularly large is within the above range. The wider the area where the current reducing plate is attached, the more effective, but the size of the current reducing plate needs to be within the load resistance range of the swivel reducer for the swivel chute. FIG. 3 is an embodiment of the present invention, and is a schematic view of a longitudinal section in the length direction (raw material charging direction) of the turning chute. In this case, the turning chute length L from the tip of the turning chute is shown. The flow-reducing
旋回シュート先端部の開口部の形状は、縦方向長さが装入原料粒径の6倍以上であり、幅方向長さが旋回シュートの直径とほぼ等しいことが好ましい。開口部の好ましい形状を、図3、図4を用いて説明する。図4は、図3において縮流板に直角に交わり、旋回シュート下端を通る断面A−A’での開口部の形状であり、開口部縦寸法Xは、原料の詰まりを防止するために、装入原料粒径の6倍を確保することが好ましい。また、開口部横寸法Yは、旋回シュートの磨耗防止ライナーの偏磨耗防止のために、旋回シュートの直径にできるだけ等しく設定することが好ましい。以上のように、旋回シュート先端部の開口部の形状は、開口部縦寸法Xと開口部横寸法Yとが上記の条件を満たす、図4に示すような円弧として設定することが好ましい。 As for the shape of the opening part of the turning chute chute, the length in the vertical direction is preferably 6 times or more the charged raw material particle diameter, and the length in the width direction is preferably substantially equal to the diameter of the turning chute. A preferred shape of the opening will be described with reference to FIGS. FIG. 4 shows the shape of the opening at the cross section AA ′ that intersects the contracted plate at a right angle in FIG. 3 and passes through the lower end of the swivel chute, and the opening vertical dimension X is set to prevent clogging of the raw material. It is preferable to secure 6 times the charged raw material particle size. Further, it is preferable that the lateral dimension Y of the opening is set as equal as possible to the diameter of the turning chute in order to prevent uneven wear of the turning chute wear prevention liner. As described above, the shape of the opening of the turning chute tip is preferably set as an arc as shown in FIG. 4 where the opening vertical dimension X and the opening horizontal dimension Y satisfy the above-described conditions.
縮流板の旋回シュートに対する設置角度(図3に示すθ)は、上記の縮流板の設置領域、旋回シュート先端部の開口部の形状から決定される角度に設定することが好ましい。 It is preferable to set the installation angle (θ shown in FIG. 3) of the current reducing plate with respect to the turning chute to an angle determined from the installation region of the current reducing plate and the shape of the opening of the turning chute tip.
縮流板の上端部(旋回シュート下端部と反対に位置する端部)を旋回シュートの端面よりも突出させる際には、突出部の長さを旋回シュート半径の10%以下程度とすることが好ましい。図3においては、Dが旋回シュートの半径であり、突出部分dがDの10%の長さとなっている。 When the upper end portion (the end portion opposite to the lower end portion of the turning chute) of the current reducing plate is protruded from the end surface of the turning chute, the length of the protruding portion may be about 10% or less of the turning chute radius. preferable. In FIG. 3, D is the radius of the turning chute, and the protruding portion d is 10% of the length of D.
図5を用いて、図1および図2に示す本発明のベルレス式高炉の炉頂装入装置を用いて原料を装入する場合の効果について説明する。図5は高炉の炉頂部分の断面の概略図であり、旋回シュート3が傾動して3Aまたは3Bの位置で回転して炉内に原料を装入している場合である。
The effect when the raw material is charged using the topless charging apparatus of the bell-less type blast furnace of the present invention shown in FIGS. 1 and 2 will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a schematic view of a cross section of the top portion of the blast furnace, in which the turning
まず、炉周辺部に原料を装入する場合であるが、旋回シュート3は図5において3Aで示すような角度に設定されている。従来は旋回シュート先端(下端)が上側が開放された半円筒形であったため、旋回すると原料6がシュート内で回転方向と反対側に偏るように偏流し、点線6Aで示すように拡がって装入されていたが、縮流板5の存在により実線6Bで示すように縮流されて、落下設定位置に対する精度が向上する。
First, in the case where the raw material is charged in the furnace peripheral portion, the turning
次に、炉中心部に原料を装入する場合であるが、旋回シュート3は図5において3Bで示すようにできるだけ垂直に近い角度に設定する。従来は原料が垂直シュート2から旋回シュート3に落下する際に一部の原料は垂直シュートから炉内に直接落下し、旋回シュートによる縮流効果が発生していない部分があったが、このような部分の原料についても縮流板5により縮流効果が発生し、落下位置精度が向上する。この効果に上記の炉周辺部分におけるものと同様の縮流効果が加わるため、炉中心部分における落下位置精度を非常に効果的に向上させることができる。
Next, in the case where the raw material is charged into the center of the furnace, the turning
本発明は、パラレルホッパ、特に3つ以上の炉頂に並列して設置されたホッパを有する装入装置に用いると特に効果的である。パラレルホッパでは、ホッパが炉心軸上に設置されていないため、原料を装入する際の装入位置に偏りが発生しやすいためである。 The present invention is particularly effective when used in a parallel hopper, in particular, a charging device having a hopper installed in parallel at three or more furnace tops. This is because in the parallel hopper, since the hopper is not installed on the core shaft, the charging position when the raw material is charged is likely to be biased.
図6を用いて、本発明の他の一実施形態を説明する。旋回シュート3の下端部3aの正面図と側面図を図6(a)、(b)に示す。図6(a)に示すように、縮流板5は旋回シュートとは逆向きの凸形状を有する向きで設置され、図6(b)に示すように、旋回シュート3に対して先端部3aに向かって下りの傾斜を有するような角度を持って設置されている。縮流板5の先端部は旋回シュート3の先端部3aとほぼ同じに位置している。図6に示す旋回シュートを用いて高炉の中心部分へコークス装入を行なった場合と、従来の縮流板が設置されていない旋回シュートを用いて高炉の中心部分へコークス装入を行なった場合に、装入されたコークスの炉内半径方向の質量分布を測定した結果を図7に示す。図7において、横軸である炉内半径方向位置は、高炉半径をRとした無次元半径で示している。図6に示す旋回シュートを用いた場合が黒丸(●)で、従来の縮流板が設置されていない旋回シュートを用いた場合が白丸(○)である。従来の装置では、炉心部分(r/R=0付近)にコークスを装入しようとしても、炉心部分から少し離れた位置(r/R=0.15付近)にピークが形成されるが、本発明の炉頂装入装置を用いることで、炉心部分にピークを有する質量分布が形成されることが分かる。このように本発明装置を用いて炉中心部分にコークスの堆積層を形成することで、鉱石の炉中心部分への流入を防止して、炉内の中心流を確保することができる。これによりコークス比が低減される等の炉況改善効果が得られる。
Another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. A front view and a side view of the
1 炉頂ホッパ
2 垂直シュート
3 旋回シュート
3a 旋回シュート下端部
3A、3B 旋回シュート位置
4 高炉
5 縮流板
6 原料
6A、6B 原料位置
10 偏流板
D 旋回シュートの半径
d 突出部分長さ
L 旋回シュート長さ
X 開口部縦寸法
Y 開口部横寸法
θ 縮流板の設置角度
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