JP5581585B2 - Sintering machine - Google Patents
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本発明は、高炉原料用焼結鉱を製造するのに用いる下方吸引式のドワイトロイド（ＤＬ）焼結機に関し、特に、上記焼結機において気体燃料を供給して焼結する際の横風防止技術に関するものである。 The present invention relates to a downward suction type Dwydroid (DL) sintering machine used for producing sintered ore for blast furnace raw material, and in particular, to prevent cross wind when supplying gaseous fuel and sintering in the sintering machine. It is about technology.
高炉製銑法の主原料である焼結鉱は、一般に、図１に示すような工程を経て製造される。焼結鉱の原料は、鉄鉱石粉、製鉄所内回収粉、焼結鉱篩下粉、石灰石およびドロマイトなどの含ＣａＯ系副原料、生石灰等の造粒助剤、コークス粉や無煙炭などであり、これらの原料は、ホッパー１・・・の各々から、コンベヤ上に所定の割合で切り出される。切り出された原料は、ドラムミキサー２等によって適量の水が加えられ、混合、造粒されて、３．０〜６．０ｍｍの平均径を有する擬似粒子である焼結原料とされる。この焼結原料は、焼結機上に配置されているサージホッパー４、５からドラムフィーダー６と切り出しシュート７を介して、無端移動式の焼結機パレット８上に装入され、焼結ベッドともいわれる装入層９を形成する。装入層の厚さ（高さ）は通常４００〜８００ｍｍ前後である。その後、装入層９の上方に設置された点火炉１０で、この装入層表層中の炭材に点火するとともに、パレット８の下に配設されているウインドボックス１１を介して空気を下方に吸引することにより、該装入層中の炭材を順次燃焼させ、このときに発生する燃焼熱によって、前記焼結原料を燃焼、溶融して焼結ケーキを得る。このようにして得た焼結ケーキは、その後、破砕、整粒され、５．０ｍｍ以上の塊成物からなる成品焼結鉱として回収される。
Sinter ore, which is the main raw material of the blast furnace ironmaking method, is generally manufactured through a process as shown in FIG. The raw materials for sintered ore are iron ore powder, iron mill recovered powder, sintered ore sieving powder, CaO-containing auxiliary materials such as limestone and dolomite, granulation aids such as quick lime, coke powder and anthracite, etc. Are cut out from each of the
上記製造プロセスにおいては、まず、点火炉１０により装入層表層に点火が行われる。点火された装入層中の炭材は、ウインドボックスによって装入層の上層部から下層部に向かって吸引される空気によって幅をもって燃焼を続け、その燃焼帯は、パレット８の移動につれて次第に下層にかつ前方（下流側）に進行する。この燃焼の進行にともない、装入層の焼結原料粒子中に含まれる水分は、炭材の燃焼で発生する熱によって気化し、下方に吸引されて、まだ温度が上昇していない下層の焼結原料中に濃縮し、湿潤帯を形成する。その水分濃度がある程度以上になると、吸引ガスの流路である原料粒子間の空隙を、水分が埋めるようになり、通気抵抗を増大させる。なお、燃焼帯に発生する焼結反応に必要な溶融部分も、通気抵抗を高める要因となる。
In the manufacturing process, first, the
焼結機の生産量（ｔ／ｈｒ）は、一般に、焼結生産率（ｔ／ｈｒ・ｍ２）×焼結機面積（ｍ２）により決定される。即ち、焼結機の生産量は、焼結機の機幅や機長、原料堆積層の厚さ（装入層厚さ）、焼結原料の嵩密度、焼結（燃焼）時間、歩留などにより変化する。そして、焼結鉱の生産量を増加させるには、装入層の通気性（圧損）を改善して焼結時間を短縮する、あるいは、破砕前の焼結ケーキの冷間強度を高めて歩留を向上することなどが有効であると考えられている。 The production amount (t / hr) of the sintering machine is generally determined by the sintering production rate (t / hr · m 2 ) × sintering machine area (m 2 ). That is, the production volume of the sintering machine includes the machine width and length of the sintering machine, the thickness of the raw material deposition layer (charge layer thickness), the bulk density of the sintering raw material, the sintering (combustion) time, the yield, etc. It depends on. In order to increase the production of sintered ore, the air permeability (pressure loss) of the charging layer is improved to shorten the sintering time, or the cold strength of the sintered cake before crushing is increased. It is considered effective to improve the retention.
図２は、厚さが６００ｍｍの装入層中を移動する燃焼帯の前線が、該装入層のパレットの約４００ｍｍ上（装入層表面から２００ｍｍ下）の位置にあるときにおける装入層内の圧損と温度の分布を示したものである。このときの圧損分布は、湿潤帯におけるものが約６０％、燃焼・溶融帯におけるものが約４０％である。 FIG. 2 shows the charging layer when the front of the combustion zone moving through the 600 mm thick charging layer is approximately 400 mm above the charging layer pallet (200 mm below the charging layer surface). This shows the pressure loss and temperature distribution. The pressure loss distribution at this time is about 60% in the wet zone and about 40% in the combustion / melt zone.
図３は、焼結鉱の高生産時と低生産時、即ち、パレット移動速度が速い時と遅い時の装入層内の温度分布を示したものである。原料粒子が溶融し始める１２００℃以上の温度に保持される時間（以降、「高温域保持時間」と称する）は、低生産の場合にはｔ１、生産性を重視した高生産の場合にはｔ２で表されている。高生産の時には、パレットの移動速度が速いため、高温域保持時間ｔ２が低生産の時のｔ１と比べて短くなる。高温域保持時間が短くなると、焼成不足となり易く、焼結鉱の冷間強度が低下し、歩留が低下する。したがって、高強度焼結鉱の生産性を上げるためには、短時間の焼結でも、焼結ケーキの強度、即ち焼結鉱の冷間強度を上げて、歩留の維持、向上を図ることができる何らかの手段を講じる必要がある。なお、焼結鉱の冷間強度を表す指標としては、一般に、ＳＩ（シャッターインデックス）、ＴＩ（タンブラーインデックス）が用いられる。 FIG. 3 shows the temperature distribution in the charging layer at the time of high production and low production of sintered ore, that is, when the pallet moving speed is fast and slow. The time during which the raw material particles begin to melt is maintained at a temperature of 1200 ° C. or higher (hereinafter referred to as “high temperature region holding time”) is t 1 in the case of low production, and in the case of high production with an emphasis on productivity. It is represented by t 2. When the high productivity, because the moving speed of the pallet is fast, high temperature zone holding time t 2 is shorter than the t 1 when the low production. When the high temperature region holding time is shortened, firing is likely to be insufficient, the cold strength of the sintered ore is lowered, and the yield is lowered. Therefore, in order to increase the productivity of high-strength sinter, increase the strength of the sintered cake, that is, the cold strength of the sinter, to maintain and improve the yield even during short-time sintering. It is necessary to take some measures to be able to. In general, SI (shutter index) and TI (tumbler index) are used as indices representing the cold strength of sintered ore.
図４（ａ）は焼結機パレット上の装入層における焼結の進行過程を、図４（ｂ）は装入層内の焼結過程における温度分布（ヒートパターン）を、図４（ｃ）は焼結ケーキの歩留分布を示したものである。図４（ｂ）からわかるように、装入層の上部は下層部に比べて温度が上昇し難く、高温域保持時間も短くなる。そのため、この装入層上部では、燃焼溶融反応（焼結化反応）が不十分となり、焼結ケーキの強度が低くなるため、図４（ｃ）に示すように、歩留が低く、生産性の低下を招く要因となっている。 FIG. 4A shows the progress of sintering in the charging layer on the sintering machine pallet, FIG. 4B shows the temperature distribution (heat pattern) in the sintering process in the charging layer, and FIG. ) Shows the yield distribution of the sintered cake. As can be seen from FIG. 4B, the temperature of the upper portion of the charging layer is less likely to rise than the lower layer portion, and the high temperature region holding time is also shortened. Therefore, in the upper part of the charging layer, the combustion and melting reaction (sintering reaction) becomes insufficient, and the strength of the sintered cake is lowered. Therefore, as shown in FIG. It is a factor that causes a decline in
こうした問題点に鑑み、装入層上層部を長時間、高温に保持するための方法が従来から提案されている。例えば、特許文献１は、装入層に点火後、装入層上に気体燃料を噴射する技術を開示している。しかし、上記技術は、気体燃料（可燃性ガス）の種類が不明であるが、プロパンガス（ＬＰＧ）や天然ガス（ＬＮＧ）であるとしても、高濃度のガスを使用している。しかも、可燃性ガスの吹き込みに際し、炭材量を削減していないため、焼結層内が、１３８０℃を超える高温となる。そのため、この技術では、十分な冷間強度の向上や歩留の改善効果を享受できていない。しかも、点火炉直後に可燃性ガスを噴射した場合には、可燃性ガスの燃焼により焼結ベッド上部空間で火災を起こす危険が高く、現実性に乏しい技術であって、実用化には至っていない。
In view of these problems, a method for maintaining the charge layer upper layer portion at a high temperature for a long time has been proposed. For example,
また、特許文献２は、焼結原料の装入層内を高温にするため、装入層の上にフードを配設し、そのフードを介して空気とコークス炉ガスとの混合ガスを点火炉直後の位置で吹き込む技術を開示している。しかし、この技術も、焼結層内の温度が１３８０℃を超える高温となるため、コークス炉ガス吹き込みの効果を享受できないとともに、可燃性ガスが発火し、火災を起こす危険性があり、実用化されていない。
Further, in
また、特許文献３は、低融点溶剤と炭材や可燃性ガスを同時に、点火炉直後の位置で吹き込む技術を開示している。しかし、この技術も、表面に火炎が残留した状態で可燃性ガスを吹き込むため、火災になる危険性が高く、また、焼結帯の幅を十分に厚くできない（約１５ｍｍ未満）ため、可燃性ガス吹き込みの効果を十分に享受することができない。さらに、低融点溶剤が多く存在するため、装入層上層部で過剰な溶融現象を引き起こして、空気の流路となる気孔を閉塞し、通気性を悪化させて、生産性の低下を招く。そのため、この技術もまた、現在に至るまで実用化されていない。
ところで、焼結鉱の品質は、燃焼時の最高到達温度や高温域保持時間などによって決定される。そのため、最高到達温度や高温域保持時間の制御は極めて重要な管理項目である。この点から見ると、特許文献１に記載の方法は、気体燃料を装入層の表面で燃焼させることにより、焼結手段の前半部分にあたる装入層上部の温度を高める技術であると言える。しかし、この技術は、気体燃料の濃度が高く、そのために燃焼を支える空気（酸素）の量が不足し、焼結原料の炭材（コークス）の燃焼低下を招くおそれがあり、焼結鉱の品質改善が達成できないという問題がある。
By the way, the quality of the sintered ore is determined by the highest temperature reached during combustion, the high temperature region holding time, and the like. Therefore, control of the maximum temperature reached and the high temperature holding time is an extremely important management item. From this point of view, it can be said that the method described in
また、特許文献２に記載の方法は、焼結原料の装入層内を高温にするために、装入層の上にフードを配設し、そのフードを介して空気とコークス炉ガスとの混合ガスを点火炉直後の位置で吹き込む技術である。しかし、コークス比をそのままにして、混合ガスを吹き込むと、高温保持時間が延長されると同時に最高到達温度も上昇するため、ガラス質の低強度鉱物が多く生成し、混合ガス吹き込みの効果を享受できなくなる。また、可燃性混合ガスが発火し、火災を起こす危険性があるため、やはり実用化されていない。
Moreover, in the method described in
さらに、特許文献３に記載された方法は、空気（酸素）量を増加させると共に、低融点溶材や炭材を混合しているため、可燃性ガスやコークスの燃焼速度は大きくなるものの、低融点溶材や粉体を一緒に吹き込むため、燃焼用空気の通気性が低下するという問題がある。以上説明したように、これまで提案された従来技術は、いずれも実用化には大きな問題を抱えており、実施可能な可燃性ガス吹込み技術の開発が切望されていた。
Furthermore, since the method described in
上記問題点を解決する技術として、出願人は、特許文献４において、焼結機のパレット上に堆積させた焼結原料の装入層の上から燃焼下限濃度以下に希釈した各種気体燃料を装入層内に導入して燃焼させることにより、装入層内の最高到達温度および高温域保持時間のいずれか一方または両方を調整する方法を提案している。
ところで、焼結機のパレット上に堆積させた焼結原料の装入層の上から気体燃料を供給しようとする場合、横風があると、たとえパレット下方のウインドボックスで空気を下方に吸引しても、供給した気体燃料が装入層内に吸引されずに機外に漏出してしまうという問題がある。
この対策として、気体燃料供給装置の気体燃料供給部に、上部が開口したフードを設けて、横風の影響を低減することが検討されている。しかし、上記構造のフードでは、装入層内へ吸引される空気が開口部内で渦を形成し、気体燃料が散逸してしまうことが発明者らの実験の結果明らかとなっている。
また、緻密なフェンスや金網などを気体燃料供給部の周囲に配設することによって横風の影響を軽減し、気体燃料の漏出を防止することも検討されている。しかし、この技術では、ある程度の気体燃料の漏出を低減することは可能であるが、焼結層における圧力損失に加えて、金網等による圧力損失が加わるため、装入層内に吸引する空気量が減少し、焼結操業を阻害してしまうという問題があった。
つまり、圧力損失を極力抑制できる構造であって、横風による気体燃料の散逸を防止できる構造のフードを開発することが、気体燃料吹き込み操業を行うには欠かせない技術となっていた。
By the way, when trying to supply gaseous fuel from above the charging layer of the sintering raw material deposited on the pallet of the sintering machine, if there is a crosswind, air is sucked downward in the wind box below the pallet. However, there is a problem that the supplied gaseous fuel leaks out of the apparatus without being sucked into the charging layer.
As a countermeasure, it has been studied to reduce the influence of crosswind by providing a hood having an open top in the gaseous fuel supply unit of the gaseous fuel supply apparatus. However, in the hood having the above structure, it has been clarified as a result of experiments by the inventors that the air sucked into the charging layer forms a vortex in the opening and the gaseous fuel is dissipated.
In addition, it has been studied to reduce the influence of crosswinds and prevent leakage of gaseous fuel by arranging a dense fence or wire mesh around the gaseous fuel supply unit. However, with this technology, it is possible to reduce the leakage of gaseous fuel to some extent. However, in addition to the pressure loss in the sintered layer, the pressure loss due to the wire mesh or the like is added, so the amount of air sucked into the charging layer There has been a problem that the sintering operation has been reduced.
In other words, the development of a hood that has a structure that can suppress pressure loss as much as possible and that can prevent the dissipation of gaseous fuel due to crosswinds has become an indispensable technique for performing gaseous fuel blowing operation.
そこで、本発明の目的は、下方吸引式焼結機であって、横風の存在下でも、気体燃料を安定して均一に供給し、これを装入層内で燃焼させることで、装入層全体の通気性を悪化させることなく、高強度高品質の焼結鉱を高歩留で製造することができる焼結機を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is a downward suction type sintering machine, which stably supplies a gaseous fuel even in the presence of a cross wind, and burns the fuel in the charging layer. An object of the present invention is to provide a sintering machine capable of producing a high-strength, high-quality sintered ore with a high yield without deteriorating the whole air permeability.
上記目的を達成するために、本発明は、循環移動するパレットと、そのパレット上に粉鉱石と炭材を含む焼結原料を装入して装入層を形成する原料供給装置と、上記装入層表面の炭材に点火する点火炉と、上記点火炉の下流で、装入層上方の大気中に気体燃料を噴出し、燃焼下限濃度以下の希釈気体燃料とする気体燃料供給装置と、上記パレットの下方において装入層上方から下方に向かって上記希釈気体燃料と空気とを吸引するウインドボックスとを備える焼結機において、上記気体燃料供給装置は、水平方向、かつ、パレットの進行方法に対して平行あるいは垂直方向に複数配設された気体燃料供給配管と、その気体燃料供給配管の周囲を覆うフードからなり、上記フードは、上部に空気を吸入する開口部を有し、その開口部の内部には、幅方向断面が平板状または上に凸形状の邪魔板が、パレット幅方向に間隔を空けて平行に複数列、かつ、垂直方向に間隔を開けて複数段配列されてなり、かつ、その邪魔板の幅は、上記パレット幅方向の間隔の２倍以上であることを特徴とする焼結機である。 In order to achieve the above object, the present invention comprises a pallet that circulates, a raw material supply device that forms a charged layer by charging a sintered raw material containing fine ore and carbonaceous material on the pallet, An ignition furnace that ignites the charcoal on the surface of the in-bed, and a gaseous fuel supply device that emits gaseous fuel into the atmosphere above the charging layer downstream of the above-mentioned ignition furnace to obtain a diluted gaseous fuel having a lower combustion limit concentration, A sintering machine comprising a wind box for sucking the diluted gaseous fuel and air downward from the upper part of the charging layer below the pallet, wherein the gaseous fuel supply device is in the horizontal direction and the pallet traveling method A plurality of gaseous fuel supply pipes arranged in parallel or perpendicular to each other, and a hood that covers the periphery of the gaseous fuel supply pipes , the hood having an opening for sucking air in the upper part, the opening in the interior of the part It baffles convex in the width direction cross-section flat or above, a plurality of rows in parallel at an interval in the pallet width direction and becomes in a plurality of stages arranged at intervals in the vertical direction and the baffle plate Is a sintering machine characterized in that the width is at least twice the interval in the pallet width direction.
本発明における上記フードは、
（１）邪魔板の幅が１００ｍｍ以上であり、邪魔板の水平方向の間隔が５０ｍｍ以上であること、
（２）邪魔板の垂直方向の配列が、邪魔板間の隙間が互い違いになるように配設されてなること、
（３）邪魔板が開口部の圧損が１０ｍｍＨ２Ｏ以下となるよう配設されてなるものであること、
（５）その上部の周囲に透過率を有する横風減衰用フェンスを設置してなること、
を特徴とする。
The food in the present invention is
(1) The width of the baffle plate is 100 mm or more, and the horizontal interval between the baffle plates is 50 mm or more,
(2) The baffle plates are arranged in a vertical direction so that the gaps between the baffle plates are staggered ;
(3) The baffle plate is arranged so that the pressure loss of the opening is 10 mmH 2 O or less ,
( 5) A transverse wind attenuating fence having transmissivity is installed around the upper part thereof,
It is characterized by.
また、本発明の焼結機は、上記フードのパレット進行方向両側面の下端とパレットサイドウォールとの間、および／または、上記フードのパレット進行方向前後面の下端と装入層との間にシール構造物を設けたことを特徴とする。 Further, sintering machine of the present invention, between the lower end and the pallet side walls of the pallet traveling Direction both sides of the hood, and / or, the pallets traveling Direction before rear surface of the hood lower end of the sintering bed A seal structure is provided between them.
本発明によれば、下方吸引式焼結機の操業において、横風の存在下でも、装入層の上方で気体燃料を大気中に噴出して所定濃度に希釈調整した希釈気体燃料を装入層内に供給（導入）し、装入層内の目標とする位置で燃焼させることができる。この場合において、希釈気体燃料の供給位置や燃焼時の最高到達温度、高温域保持時間を制御することにより、熱不足によって焼結鉱の冷間強度が低くなりやすい装入層上部のみならず、装入層中層以下の任意の部分における焼結鉱強度を高めるような操業を行うことができる。また、本発明では、装入層全体の通気性を悪化させることなく、とくに燃焼・溶融帯での反応、例えば、この帯域の上下方向の厚みやパレット進行方向における幅の制御を介して、任意の位置における焼結ケーキ（焼結鉱）の強度を制御することができるので、全体として冷間強度の高い成品焼結鉱を歩留りよくかつ高い生産性を確保しつつ製造することができる。しかも、本発明の焼結機を用いれば、こうした焼結機の操業を安全に行うことができる。 According to the present invention, in the operation of the lower suction type sintering machine, even in the presence of a cross wind, the gaseous fuel is injected into the atmosphere above the charged layer to dilute and adjust the diluted gaseous fuel to a predetermined concentration. Can be supplied (introduced) and burned at a target position in the charging layer. In this case, by controlling the supply position of the diluted gas fuel, the maximum temperature reached during combustion, and the high temperature range holding time, not only the upper part of the charging layer where the cold strength of the sintered ore tends to be lowered due to insufficient heat, The operation can be performed so as to increase the strength of the sintered ore in an arbitrary portion below the middle layer of the charging layer. In the present invention, the reaction in the combustion / melting zone, for example, the vertical thickness of the zone or the width in the pallet traveling direction can be controlled without deteriorating the air permeability of the entire charging layer. Since the strength of the sintered cake (sintered ore) at the position can be controlled, it is possible to manufacture a product sintered ore having a high cold strength as a whole while ensuring a high yield and high productivity. And if the sintering machine of this invention is used, the operation of such a sintering machine can be performed safely.
本発明に係る焼結機は、循環移動するパレットと、そのパレット上に粉鉱石と炭材を含む焼結原料を装入して装入層を形成する原料供給装置と、その装入層上層の炭材に点火する点火炉と、上記パレットの下方において装入層上方から下方に向かって空気を吸引するウインドボックスとを備える焼結機において、上記点火炉の下流側に、気体燃料供給装置が配設されてなることを特徴とするものである。ここで、上記気体燃料供給装置は、気体燃料を装入層上方の大気中に高速で噴出して空気と混合させて希釈し、燃焼下限濃度以下の希釈気体燃料を得るものである。そして、本発明は、上記希釈気体燃料を、パレット下に配置されたウインドボックスの吸引力により、空気と共に装入層内に吸引し、該希釈気体燃料を装入層内において燃焼させると同時に、該装入層内の炭材を燃焼させ、発生するこれらの燃焼熱によって、焼結原料を焼結し、高強度高品質の焼結ケーキ（焼結鉱）を得る技術である。したがって、上記気体燃料供給装置は、本発明においては極めて重要な役割を担うものである。 A sintering machine according to the present invention includes a pallet that circulates, a raw material supply device that forms a charging layer by charging a sintering raw material containing fine ore and carbonaceous material on the pallet, and an upper layer of the charging layer. In a sintering machine comprising an ignition furnace for igniting the charcoal material and a wind box for sucking air downward from above the charging layer below the pallet, a gaseous fuel supply device is provided downstream of the ignition furnace. Is provided. Here, the gaseous fuel supply device jets gaseous fuel into the atmosphere above the charging layer at high speed, mixes it with air, dilutes it, and obtains a diluted gaseous fuel having a lower combustion limit concentration or less. And, the present invention sucks the diluted gas fuel into the charging layer together with air by the suction force of the wind box disposed under the pallet, and simultaneously burns the diluted gas fuel in the charging layer. In this technique, the carbonaceous material in the charging layer is burned and the sintering raw material is sintered by the generated combustion heat to obtain a high strength and high quality sintered cake (sintered ore). Therefore, the gaseous fuel supply device plays an extremely important role in the present invention.
上記気体燃料供給装置としては、図５に示したように、パレットの幅方向に沿って、複数の気体燃料供給配管を配設し、その配管には、気体燃料を噴出するスリットあるいは開口を設けるかまたはノズルを配設した構造を有するもの、あるいは、図６に示したように、パレットの進行方向に沿って、複数の気体燃料供給配管を配設し、その配管には、気体燃料を噴出するスリットあるいは開口を設けるかまたはノズルを配設した構造を有するものであるが好ましい。 As the gaseous fuel supply device, as shown in FIG. 5, a plurality of gaseous fuel supply pipes are provided along the width direction of the pallet, and slits or openings for ejecting the gaseous fuel are provided in the pipes. Or having a structure in which nozzles are arranged, or, as shown in FIG. 6, a plurality of gaseous fuel supply pipes are arranged along the pallet traveling direction, and gaseous fuel is jetted into the pipes. It is preferable to have a structure in which slits or openings are provided or nozzles are provided.
また、上記気体燃料供給装置は、例えば、気体燃料供給配管やノズル等に流量制御手段を設けることにより、パレット幅方向における気体燃料の供給量を制御することができることが好ましい。特に、パレット幅方向のサイドウォール近傍では、横風の影響を受けて、供給した気体燃料が機側方向に流されたり、機外に漏出したりして、気体燃料濃度が希薄になるおそれが高いので、そのサイドウォール近傍に気体燃料を多く供給できるようにしたものであることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the said gaseous fuel supply apparatus can control the supply amount of the gaseous fuel in a pallet width direction by providing a flow control means in gaseous fuel supply piping, a nozzle, etc., for example. In particular, in the vicinity of the side wall in the pallet width direction, there is a high risk that the gaseous fuel concentration will be dilute due to the influence of crosswinds and the supplied gaseous fuel will flow in the machine side direction or leak out of the machine. Therefore, it is preferable that a large amount of gaseous fuel can be supplied in the vicinity of the sidewall.
また、上記気体燃料供給装置は、気体燃料を、装入層の上方で、大気中に高速で噴出させ、それによって周囲の空気と短時間で混合し、その気体燃料の燃焼下限濃度以下の濃度に希釈し、その後、装入層中にその希釈気体燃料を導入する必要がある。気体燃料を燃焼下限濃度以下の濃度に希釈して供給するのは、以下の理由による。 Further, the gaseous fuel supply device causes the gaseous fuel to be jetted into the atmosphere at a high speed above the charging layer, thereby mixing with the surrounding air in a short time, and a concentration below the lower combustion limit concentration of the gaseous fuel. And then dilute gaseous fuel must be introduced into the charging layer. The gaseous fuel is supplied after being diluted to a concentration below the lower combustion limit concentration for the following reason.
表１は、本発明で用いることができる代表的な気体燃料の燃焼下限濃度、供給濃度等を示したものである。装入層内に気体燃料を供給する時のガス濃度は、爆発や火災（着火）を防止する点から、燃焼下限濃度より低いほど安全である。ＬＮＧを主とする都市ガスは、Ｃガス（コークス炉ガス）と燃焼下限濃度が近似しているが、熱量がＣガスよりも高いことから、供給濃度を低くできる。したがって、安全性を確保する観点からは、供給濃度を低くできる都市ガスの方がＣガスよりも優れている。 Table 1 shows the lower combustion limit concentration, supply concentration, and the like of typical gaseous fuels that can be used in the present invention. The gas concentration when the gaseous fuel is supplied into the charging layer is safer as it is lower than the lower combustion limit concentration from the viewpoint of preventing explosion and fire (ignition). City gas mainly composed of LNG has a lower combustion limit concentration that is similar to that of C gas (coke oven gas). However, since the amount of heat is higher than that of C gas, the supply concentration can be lowered. Therefore, from the viewpoint of ensuring safety, city gas that can reduce the supply concentration is superior to C gas.
表２は、気体燃料中に含まれる燃焼成分（水素，ＣＯ，メタン）と、それら成分の燃焼下限・上限濃度、層流、乱流時の燃焼速度等を示したものである。焼結中は、気体燃料供給装置から供給している気体燃料への着火を防止する必要があるが、そのためには、気体燃料を、少なくとも層流燃焼速度以上、好ましくは乱流燃焼速度以上の高速で噴出させれば良いと考えられる。例えば、メタンを主成分とする都市ガスの場合には、３．７ｍ／ｓを超える速度で噴出させれば、逆火のおそれはないわけである。一方、水素ガスは、乱流燃焼速度がＣＯやメタンと比較して速いため、逆火を防止するには、その分、高速で噴出させる必要がある。つまり、表１に示した気体燃料の中では、水素を含まない都市ガスは、水素を５９ｖｏｌ％含有するＣガスと比較して、噴出速度を遅くすることができる。しかも、都市ガスは、ＣＯを含まないので、ガス中毒を起こすおそれもない。したがって、安全性を確保する観点からは、都市ガスは、本発明において使用する気体燃料として好ましい特性を有するものであると言える。メタンを主成分とする天然ガスも同様である。もちろん、Ｃガスも、気体燃料として使用することができるが、その場合には、ガス噴出速度を高める（速める）こと、および、ＣＯ対策を別途講ずることが必要となる。 Table 2 shows the combustion components (hydrogen, CO, methane) contained in the gaseous fuel, the lower and upper combustion concentrations of these components, laminar flow, combustion speed during turbulent flow, and the like. During sintering, it is necessary to prevent ignition of the gaseous fuel supplied from the gaseous fuel supply device. For this purpose, the gaseous fuel must be at least laminar combustion rate or more, preferably turbulent combustion rate or more. It is thought that it should squirt at high speed. For example, in the case of city gas mainly composed of methane, there is no fear of backfire if it is ejected at a speed exceeding 3.7 m / s. On the other hand, hydrogen gas has a turbulent combustion speed that is faster than that of CO or methane. Therefore, in order to prevent backfire, it is necessary to eject hydrogen gas at a higher speed. That is, in the gaseous fuel shown in Table 1, the city gas that does not contain hydrogen can slow the ejection speed compared to the C gas containing 59 vol% hydrogen. Moreover, since city gas does not contain CO, there is no risk of gas poisoning. Therefore, from the viewpoint of ensuring safety, it can be said that city gas has favorable characteristics as a gaseous fuel used in the present invention. The same applies to natural gas mainly composed of methane. Of course, C gas can also be used as gaseous fuel, but in that case, it is necessary to increase (accelerate) the gas ejection speed and to take separate CO countermeasures.
表３は、気体燃料を供給する形式による得失を評価した結果を示したものである。表中、直上吹込み形式とは、都市ガスやＣガス等の気体燃料を、高濃度のまま噴出して周囲の大気を巻き込ませることにより所定の濃度に希釈し、装入層中に吸引（導入）させる形式のことであり、予混合吹込み形式とは、あらかじめ大気と気体燃料とを混合して所定の濃度まで希釈したものを装入層上に供給し、装入層中に吸引（導入）させる、いわゆるプレミックス形式のことである。直上吹込み形式では、上述した乱流燃焼速度以上の速度で気体燃料を噴出すれば、逆火防止は容易であるが、気体燃料を周囲の大気と混合し希釈させる際、濃度ムラが発生しやすいため、異常燃焼を起こす可能性が、予混合吹込み形式に比べて高い。しかし、設備コストを含めて総合的に評価した場合には、都市ガスの直上吹込みが最も優位である。 Table 3 shows the results of evaluating the advantages and disadvantages of the type of supplying the gaseous fuel. In the table, the direct-injection type is a gas fuel such as city gas or C gas, which is diluted to a predetermined concentration by injecting the surrounding atmosphere into the surrounding atmosphere and sucking it into the charging layer ( The premixed blowing type is a method in which air and gaseous fuel are mixed in advance and diluted to a predetermined concentration and supplied to the charging layer and sucked into the charging layer ( This is a so-called premix format. In the direct-injection type, it is easy to prevent backfire if the gaseous fuel is ejected at a speed higher than the turbulent combustion speed described above, but concentration unevenness occurs when the gaseous fuel is mixed with the surrounding atmosphere and diluted. Because it is easy, abnormal combustion is likely to occur compared to the premixed blowing type. However, in the case of comprehensive evaluation including equipment costs, direct injection of city gas is the most advantageous.
また、本発明では、気体燃料供給装置により、気体燃料を装入層の上方で大気中に高速で噴出させ、それによって周囲の空気と短時間で混合させて、その気体燃料の燃焼下限濃度以下の濃度に希釈し、その後、装入層中にその希釈気体燃料を導入するが、その理由は以下による。 Further, in the present invention, the gaseous fuel is jetted at high speed into the atmosphere above the charging layer by the gaseous fuel supply device, thereby being mixed with the surrounding air in a short time, and below the lower combustion limit concentration of the gaseous fuel. The diluted gaseous fuel is then introduced into the charge layer for the following reasons.
図７（ａ）に示したような内径３００ｍｍφ×高さ４００ｍｍの焼結鍋に焼結ケーキを充填し、その焼結ケーキの中央部の上から深さ９０ｍｍの位置にノズルを埋め込み、対空気で１ｖｏｌ％となるよう１００％濃度のメタンガスを吹き込み、焼結ケーキ内の円周方向および深さ方向におけるメタンガス濃度を測定し、その結果を表４に示した。一方、図７（ｂ）に示したように、同じノズルを用いて、焼結ケーキの上方３５０ｍｍの位置からメタンガスを大気中に供給して上記と同じ濃度となるよう希釈した場合について、上記と同様にして焼結ケーキ内のメタンガス濃度の分布を測定し、その結果を表５に示した。これらの結果から、メタンガスを焼結ケーキ中に直接導入した場合には、メタンガスの横方向への拡散が不十分であるのに対して、メタンガスを焼結ケーキ上方で希釈して供給した場合には、焼結ケーキ内のメタンガス濃度はほぼ均一化していることがわかる。以上の結果から、気体燃料は、焼結ケーキの上方で空気中に供給することにより、装入層内に導入される前に、均一に希釈しておくことが好ましいことがわかる。 A sintered pan having an inner diameter of 300 mmφ × height of 400 mm as shown in FIG. 7A is filled with the sintered cake, and a nozzle is embedded at a position 90 mm deep from the top of the central portion of the sintered cake. Then, 100% concentration of methane gas was blown to 1 vol%, and the methane gas concentration in the circumferential direction and depth direction in the sintered cake was measured, and the results are shown in Table 4. On the other hand, as shown in FIG. 7 (b), when the same nozzle is used and methane gas is supplied from the position 350 mm above the sintered cake to the atmosphere and diluted to the same concentration as above, the above and Similarly, the distribution of methane gas concentration in the sintered cake was measured, and the results are shown in Table 5. From these results, when methane gas is introduced directly into the sintered cake, the diffusion of methane gas in the lateral direction is insufficient, whereas when methane gas is diluted and supplied above the sintered cake. It can be seen that the methane gas concentration in the sintered cake is almost uniform. From the above results, it is understood that the gaseous fuel is preferably diluted uniformly before being introduced into the charging layer by supplying it into the air above the sintered cake.
次に、本発明においては、気体燃料供給装置の気体燃料供給配管に設けられたスリットやノズル等の噴出口から気体燃料を噴出させる速度は、何らかの火種から気体燃料への逆火を防止する観点から高速で噴出させる必要がある。すなわち、気体燃料は、装入層表層に吸引・導入される段階までに、希釈されて燃焼下限濃度以下となっているが、本発明の焼結操業においては、焼結パレット内に燃焼・溶融帯を形成するあるいは形成しつつある焼結層が存在し、常に火種を有する状態において、装入層の上方で、気体燃料の供給が行われる。従って、何らかの火種によって、気体燃料供給装置から供給された気体燃料に着火した場合、ノズル等から噴出させる気体燃料の流速が遅いと、逆火を起こして、気体燃料供給装置や気体燃料供給配管内で爆発・燃焼を起こすおそれがある。そこで、気体燃料に着火しても、逆火しないようにするために、気体燃料の噴出速度は、その気体燃料が有する燃焼速度以上、より好ましくは、乱流燃焼速度以上の速度で噴出させるのが望ましいと考えられる。因みに、メタンガスの層流燃焼速度は、約０．４ｍ／ｓ、乱流燃焼速度は、約４ｍ／ｓである。 Next, in the present invention, the speed at which the gaseous fuel is ejected from the ejection port such as a slit or a nozzle provided in the gaseous fuel supply pipe of the gaseous fuel supply apparatus is a viewpoint for preventing backfire from some kind of fire to the gaseous fuel. Need to be ejected at high speed. That is, the gaseous fuel is diluted by the stage of being sucked and introduced into the surface layer of the charging layer and is below the lower limit of combustion concentration. In the sintering operation of the present invention, combustion and melting are performed in the sintering pallet. Gas fuel is supplied above the charging layer in a state where there is a sintered layer forming or forming a band and always has a fire type. Therefore, when the gaseous fuel supplied from the gaseous fuel supply device is ignited by some kind of fire, if the flow velocity of the gaseous fuel ejected from the nozzle or the like is slow, a backfire occurs, and the gaseous fuel supply device or the gaseous fuel supply piping May cause explosion or combustion. Therefore, in order to prevent backfire even when the gaseous fuel is ignited, the ejection speed of the gaseous fuel is ejected at a speed higher than the combustion speed of the gaseous fuel, more preferably at a speed higher than the turbulent combustion speed. Is considered desirable. Incidentally, the laminar combustion speed of methane gas is about 0.4 m / s, and the turbulent combustion speed is about 4 m / s.
上記気体燃料の噴出速度を得るためには、前記ノズル、開口部またはスリットからの気体燃料の噴出圧力を、雰囲気圧力に対して３００ｍｍＨ２Ｏ以上４００００ｍｍＨ２Ｏ未満とすることが好ましい。 To obtain the ejection speed of the gaseous fuel, the nozzle, the ejection pressure of the gaseous fuel from the opening or slit, it is preferable that the 300MmH 2 O or more 40000mmH less than 2 O relative to atmospheric pressure.
また、気体燃料配管から気体燃料を噴出させる開口部の大きさは、３〜０．５ｍｍφの範囲とすることが好ましい。その理由は、上記のように、気体燃料への逆火を防止するためには、気体燃料の噴出速度を燃焼速度を超える速度とすることが好ましい。しかし、噴出部の開口面積が大きいと、着火した場合には、噴出速度を燃焼速度超としても消火し難くなるが、ノズル径が３ｍｍφ程度以下であれば、着火しても逆火に至らないことが判明したからである。好ましくは、２ｍｍφ以下である。このように、逆火防止の観点からは、開孔径は小さい程好ましいが、開口部の加工性を確保したり異物による閉塞を防止したりする観点からは、開孔径の下限は０．５ｍｍφ程度とするのが好ましい。 Moreover, it is preferable that the magnitude | size of the opening part which ejects gaseous fuel from gaseous fuel piping shall be the range of 3-0.5 mmphi. The reason is that, as described above, in order to prevent backfire to the gaseous fuel, it is preferable to set the ejection speed of the gaseous fuel to a speed exceeding the combustion speed. However, when the opening area of the ejection part is large, it is difficult to extinguish when the ignition is performed, even if the ejection speed exceeds the combustion speed. It was because it became clear. Preferably, it is 2 mmφ or less. Thus, from the viewpoint of preventing backfire, the smaller the hole diameter, the better. However, from the viewpoint of ensuring the workability of the opening and preventing clogging by foreign matter, the lower limit of the hole diameter is about 0.5 mmφ. Is preferable.
次に、上記気体燃料を、空気中に吐出させる方向については、種々の形態を採用することができ、例えば、図８のように、気体燃料を噴出口から装入層に向かって下方（鉛直下方）に吐出させることにより、その一部を装入層表面で反射させて希釈させる方法、図９のように、気体燃料を噴出口から装入層表面に平行（水平方向）に吐出させることにより装入層に導入されるまでの経路を長くし希釈を促進させる方法、あるいは、図１０のように、気体燃料を噴出口から邪魔板（反射板）に向かって吐出し、反射させることにより希釈を促進する方法、図１１のように、気体燃料供給配管に設けられた気体燃料の噴出口の向きを、装入層表面に向かって±９０度の範囲で多方向に分散させて希釈を促進する方法などを採用することができる。さらに、上記図１１の変形態様として、気体燃料供給配管の軸を中心に回転可能とし、吐出方向を揺動させる構造とすることもできる。 Next, various forms can be adopted for the direction in which the gaseous fuel is discharged into the air. For example, as shown in FIG. 8, the gaseous fuel is directed downward (vertically from the injection port toward the charging layer. A method of diluting a part by reflecting it on the surface of the charging layer by discharging it downward), as shown in FIG. 9, discharging gaseous fuel in parallel (horizontal direction) from the jet outlet to the surface of the charging layer. By increasing the length of the path until it is introduced into the charging layer and promoting dilution, or by discharging the gaseous fuel from the outlet toward the baffle plate (reflecting plate) and reflecting it as shown in FIG. As shown in FIG. 11, a method for promoting dilution, the direction of the gas fuel injection port provided in the gas fuel supply pipe is dispersed in multiple directions within a range of ± 90 degrees toward the charged layer surface to perform dilution. It is possible to adopt a promotion method. Furthermore, as a modification of the above FIG. 11, it is also possible to have a structure that can rotate around the axis of the gaseous fuel supply pipe and swing the discharge direction.
なお、上記気体燃料供給装置での気体燃料の噴出は、装入層表面上方３００ｍｍ以上の高さで行うことが好ましい。図１２は、ノズル径が２ｍｍφと１ｍｍφの２種類のノズルからメタンガス（濃度：１００％）を流速２０〜３００ｍ／ｓの範囲で変化させて鉛直下方方向に噴出した時の、メタンガスの拡がりを測定した結果であり、ノズル先端から０．２ｍ、０．４ｍ、０．６ｍおよび０．８ｍの位置での拡がりを示したものである。これらの図から、ノズルの径は小さいほど、また、噴出させる気体燃料の速度は速いほど、周囲の空気との混合が起こりやすく希釈が促進されること、特に、増速による希釈促進効果は、ノズル先端からの距離が０．４ｍで大きくなっていることがわかる。そこで、本発明は、この結果と、噴出された気体燃料の装入層表面における跳ね返りを考慮し、気体燃料の大気中への供給は、装入層表面上方３００ｍｍ以上の高さで行うこととする。 In addition, it is preferable to perform ejection of the gaseous fuel in the said gaseous fuel supply apparatus at the height of 300 mm or more above the charging layer surface. Fig. 12 shows the expansion of methane gas when methane gas (concentration: 100%) is ejected from two types of nozzles with a nozzle diameter of 2 mmφ and 1 mmφ in a flow rate range of 20 to 300 m / s and ejected vertically downward. This shows the spread at positions 0.2 m, 0.4 m, 0.6 m and 0.8 m from the nozzle tip. From these figures, it can be seen that the smaller the nozzle diameter and the higher the speed of the gaseous fuel to be ejected, the easier the mixing with the surrounding air occurs, and the dilution is promoted. It can be seen that the distance from the nozzle tip increases at 0.4 m. Therefore, the present invention considers this result and the rebound of the ejected gaseous fuel on the charged layer surface, and the gaseous fuel is supplied to the atmosphere at a height of 300 mm or more above the charged layer surface. To do.
本発明において、装入層中に供給する気体燃料としては、高炉ガス（Ｂガス）、コークス炉ガス（Ｃガス）、高炉ガスとコークス炉ガスとの混合ガス（Ｍガス）、都市ガス、天然ガス（ＬＮＧ）またはメタン、エタン、プロパン、ブタンガス、あるいはこれらの混合ガスのいずれかを用いることができる。本発明では、これらの気体燃料のいずれかを空気中に高速で吐出し、空気と混合させて希釈気体燃料とし、装入層中に供給（導入）する。 In the present invention, the gaseous fuel supplied into the charging layer includes blast furnace gas (B gas), coke oven gas (C gas), mixed gas of blast furnace gas and coke oven gas (M gas), city gas, natural gas Either gas (LNG) or methane, ethane, propane, butane gas, or a mixed gas thereof can be used. In the present invention, any one of these gaseous fuels is discharged into the air at a high speed, mixed with air to form a diluted gaseous fuel, and supplied (introduced) into the charging layer.
上記希釈気体燃料は、その中に含まれる可燃性ガス（燃焼成分）の濃度を、大気中の常温における燃焼下限濃度の７５％以下まで希釈した気体燃料であることが好ましく、より好ましくは燃焼下限濃度の６０％以下、さらに好ましくは燃焼下限濃度の２５％以下の濃度にまで希釈したものであるのが好ましい。燃焼下限濃度以下の７５％以下に希釈した可燃性ガスを使用する理由は、下記の二つである。
（ａ）装入層上部への高濃度の可燃性ガスの供給は、時として、爆発的燃焼を招くおそれがあり、少なくとも常温では、火種があっても燃焼しない状態としておく必要がある。
（ｂ）装入層中で完全に燃焼せず、未燃焼のままウインドボックスの下流にある電気集塵器等に到達したとしても、電気集塵器の放電によって燃焼するおそれがないことが必要である。
The diluted gaseous fuel is preferably a gaseous fuel in which the concentration of the combustible gas (combustion component) contained therein is diluted to 75% or less of the lower limit concentration of combustion at normal temperature in the atmosphere, and more preferably the lower limit of combustion. It is preferably diluted to a concentration of 60% or less of the concentration, more preferably 25% or less of the lower combustion limit concentration. There are two reasons for using the combustible gas diluted to 75% or less below the lower combustion limit concentration.
(A) The supply of a high concentration of combustible gas to the upper part of the charging layer may sometimes cause explosive combustion, and at least at room temperature, it is necessary to keep it from burning even if there is a fire type.
(B) Even if it reaches the electrostatic precipitator etc. downstream of the windbox without burning completely in the charge layer, it must not be burned by the discharge of the electrostatic precipitator. It is.
さらに、希釈気体燃料の濃度は、その希釈気体燃料の燃焼による酸素の消費によって、焼結原料用に含まれる総燃料（固体燃料＋気体燃料）の燃焼に必要な酸素の不足を招いて燃焼不足を起こさない程度に希釈されたものであることが必要である。ただし、希釈気体燃料の濃度は、燃焼下限濃度の２％以上であるのが好ましい。濃度が２％未満では、燃焼による発熱量が不足し、焼結鉱の強度向上と歩留まりの改善が得られないからである。 Furthermore, the concentration of the diluted gas fuel causes a shortage of oxygen due to the consumption of oxygen due to the combustion of the diluted gas fuel, leading to a shortage of oxygen necessary for the combustion of the total fuel (solid fuel + gas fuel) contained in the sintering raw material. It must be diluted to such an extent that it does not cause However, the concentration of the diluted gas fuel is preferably 2% or more of the lower combustion limit concentration. This is because if the concentration is less than 2%, the amount of heat generated by combustion is insufficient, and the strength of the sintered ore and the yield cannot be improved.
また、本発明における焼結鉱の製造方法では、装入層中の炭材に点火した後に、希釈された気体燃料を装入層中へ供給（導入）する。その理由は、点火直後の位置で希釈気体燃料を供給しても、希釈気体燃料は、装入層の表層上で燃焼するだけであり、焼結層に何ら好ましい影響を与えることはないからである。したがって、本発明では、装入層表層部の焼結原料が焼成されて焼結ケーキ層が形成された後に、希釈気体燃料を装入層に供給する必要がある。また、希釈気体燃料の供給は、装入層の上層表面に焼結ケーキの層が形成されていれば、焼結が完了するまでの任意の位置で行うことができる。 Moreover, in the manufacturing method of the sintered ore in this invention, after igniting the carbonaceous material in a charging layer, the diluted gaseous fuel is supplied (introduced) into a charging layer. The reason is that even if the diluted gas fuel is supplied at a position immediately after ignition, the diluted gas fuel only burns on the surface layer of the charging layer and does not have any favorable effect on the sintered layer. is there. Therefore, in the present invention, it is necessary to supply diluted gas fuel to the charging layer after the sintering raw material of the charging layer surface layer portion is fired to form the sintered cake layer. Further, the diluted gas fuel can be supplied at an arbitrary position until the sintering is completed as long as the sintered cake layer is formed on the upper surface of the charging layer.
希釈気体燃料の供給を装入層表層に焼結ケーキ層が形成された後に行うことが好ましい他の理由は、焼結ケーキが生成していない状態で装入層の上部に希釈気体燃料の供給を行うと、該装入層上で爆発的な燃焼を起こす危険性があること、希釈気体燃料の供給は、焼結鉱の歩留りを向上させる必要がある部分に対して行う、即ち、焼結鉱の強度を上昇させたい部分で燃焼を起こすよう供給するのが好ましいことからである。 Another reason why the diluted gas fuel is preferably supplied after the sintered cake layer is formed on the surface of the charging layer is that the diluted gas fuel is supplied to the upper portion of the charging layer in a state where no sintered cake is formed. There is a risk of explosive combustion on the charging layer, and the supply of diluted gas fuel is performed on the portion where the yield of sintered ore needs to be improved, that is, sintering. This is because it is preferable to supply so as to cause combustion at a portion where the strength of the ore is to be increased.
また、点火後の装入層中に希釈気体燃料を供給し、装入層内の最高到達温度と高温域保持時間のいずれかまたは両方を制御するためには、燃焼・溶融帯の厚みが少なくとも１５ｍｍ以上、好ましくは２０ｍｍ以上、より好ましくは３０ｍｍ以上となった状態において、希釈気体燃料の供給を行うことが好ましい。燃焼・溶融帯の厚みが１５ｍｍ未満では、焼結層（焼結ケーキ）を通して吸引される空気と希釈気体燃料による冷却効果によって、気体燃料を燃焼させてもその効果が不十分となり、燃焼・溶融帯の厚みの拡大を図れない。一方、前記燃焼・溶融帯の厚みが１５ｍｍ以上、好ましくは２０ｍｍ以上、より好ましくは３０ｍｍ以上となる段階で希釈気体燃料を供給すると、燃焼・溶融帯の厚みの拡大や高温域保持時間の延長を実現することができ、ひいては高強度の焼結鉱を得ることができるからである。なお、上記燃焼・溶融帯の厚みの確認は、透明石英製窓付き竪型管状試験鍋を用いて行うことができる。この試験鍋は、希釈気体燃料の供給位置の決定に有効な手段である。 In addition, in order to supply diluted gas fuel into the charged layer after ignition and control either or both of the highest attained temperature and the high temperature region holding time in the charged layer, the thickness of the combustion / melting zone must be at least It is preferable to supply the diluted gas fuel in a state where it is 15 mm or more, preferably 20 mm or more, more preferably 30 mm or more. When the thickness of the combustion / melting zone is less than 15 mm, the cooling effect by the air sucked through the sintered layer (sintered cake) and the diluted gas fuel makes the effect insufficient even if the gas fuel is burned, and combustion / melting. The band thickness cannot be increased. On the other hand, when the diluted gas fuel is supplied at a stage where the thickness of the combustion / melting zone is 15 mm or more, preferably 20 mm or more, more preferably 30 mm or more, the thickness of the combustion / melting zone is increased and the holding time of the high temperature region is extended. This is because it can be realized and a high-strength sintered ore can be obtained. The thickness of the combustion / melting zone can be confirmed using a vertical tubular test pan with a transparent quartz window. This test pan is an effective means for determining the supply position of the diluted gas fuel.
また、希釈気体燃料の装入層への導入は、燃焼前線が表層下に下がり、燃焼・溶融帯が表層から５０ｍｍ以上、好ましくは１００ｍｍ以上、より好ましくは２００ｍｍ以上下がった位置、すなわち、装入層の中・下層領域を対象として行うのが好ましい。つまり、希釈気体燃料は、装入層の表層に生成した焼結ケーキ領域（焼結層）を燃焼することなく通過し、燃焼前線が表層から５０ｍｍ以上移動した段階で燃焼するように供給するのが好ましい。その理由は、燃焼前線が表層から５０ｍｍ以上下がった位置であれば、焼結層を通して吸引される空気による冷却の悪影響が軽減され、燃焼・溶融帯の厚みの拡大を図ることができ、燃焼・溶融帯の厚みを有効に拡大することができるからである。さらに、気体燃料を上記のように吹き消え現象が起こる高速で噴出しているので、燃焼前線が表層から５０ｍｍ以上下がった位置であれば、逆火を起こすおそれもない。 In addition, the introduction of the diluted gas fuel into the charging layer is performed at a position where the combustion front is lowered below the surface layer and the combustion / melting zone is lowered from the surface layer by 50 mm or more, preferably 100 mm or more, more preferably 200 mm or more. It is preferable to carry out for the middle and lower layer regions of the layer. That is, the diluted gas fuel passes through the sintered cake region (sintered layer) generated in the surface layer of the charging layer without burning, and is supplied so as to be burned when the combustion front moves 50 mm or more from the surface layer. Is preferred. The reason is that if the combustion front is at a position lower than the surface layer by 50 mm or more, the adverse effect of cooling by air sucked through the sintered layer is reduced, and the thickness of the combustion / melting zone can be increased. This is because the thickness of the melting zone can be effectively expanded. Furthermore, since the gaseous fuel is blown out at a high speed at which the blow-off phenomenon occurs as described above, there is no risk of backfire if the combustion front is at a position 50 mm or more lower than the surface layer.
上記理由から、希釈気体燃料を生成する気体燃料供給装置は、焼結機の規模にもよって異なるが、例えば、気体燃料供給量が１０００〜５０００ｍ３（標準）／ｈｒ、生産量が約１．５万ｔ／日で、機長が９０ｍの規模の焼結機では、点火炉の下流側約５ｍ以降の位置に配置するのが好ましい。 For the above reasons, the gaseous fuel supply device that generates the diluted gaseous fuel varies depending on the size of the sintering machine. For example, the gaseous fuel supply amount is 1000 to 5000 m 3 (standard) / hr, and the production amount is about 1. In a sintering machine having a scale of 50,000 t / day and a length of 90 m, the sintering machine is preferably disposed at a position about 5 m or less downstream of the ignition furnace.
上述したように、本発明に係る焼結機では、希釈気体燃料の供給位置（装入層への導入位置）は、パレット移動方向における点火炉下流で、焼結ケーキが生成した後のいわゆる燃焼前線が表層下に進行した位置から焼結が完了するまでの間の１ヶ所以上の任意の位置で行うことが好ましい。このことは、燃焼前線が装入層の表層下に移った段階で気体燃料の導入を開始すること、したがって、気体燃料の燃焼が装入層の内部で起こり、次第に下層へ移行することになるので、爆発のおそれがなく、安全な焼結操業が可能になることを意味している。 As described above, in the sintering machine according to the present invention, the dilution gas fuel supply position (introduction position to the charging layer) is the so-called combustion after the sintered cake is formed downstream of the ignition furnace in the pallet moving direction. It is preferable to carry out at one or more arbitrary positions between the position where the front line has progressed under the surface layer and the completion of sintering. This means that the introduction of the gaseous fuel starts when the combustion front moves below the surface of the charging layer, and therefore the burning of the gaseous fuel occurs inside the charging layer and gradually moves to the lower layer. Therefore, it means that there is no risk of explosion and safe sintering operation becomes possible.
また、本発明における焼結鉱の製造方法では、装入層中への希釈気体燃料の導入は、生成した焼結ケーキの再加熱を促進するものであることを意味している。即ち、この希釈気体燃料の供給は、もともと高温域保持時間が短いために熱不足となり、焼結鉱の冷間強度が低くなりやすい部分に対して、固体燃料に比べて反応性の高い気体燃料を供給することによって、不足している燃焼熱を補填し、燃焼・溶融帯の再生−拡大を図るという役割を担うものだからである。 Moreover, in the manufacturing method of the sintered ore in this invention, introduction | transduction of the diluted gas fuel in a charging layer means that reheating of the produced | generated sintered cake is accelerated | stimulated. That is, the supply of the diluted gaseous fuel is originally a gas fuel that is more reactive than solid fuel for the portion where the cold strength of the sintered ore tends to be low due to the short holding time in the high temperature range. It is because it plays a role of replenishing the combustion / melting zone to compensate for the shortage of combustion heat by supplying.
さらに、本発明における焼結鉱の製造方法では、装入層上部からの希釈気体燃料の供給は、装入層内に導入された希釈気体燃料を未燃焼のまま燃焼・溶融帯にまで到達させ、そこで燃焼させることによって、燃焼熱の補填を図るようにするのが好ましい。それは、希釈気体燃料の装入層中への供給（導入）は、装入層上部のみならず、厚み方向中央部の燃焼・溶融帯にまで波及させることがより効果的と考えられるからである。つまり、気体燃料の供給が、熱不足（高温域保持時間不足）になりやすい装入層の上層部で行われると、この部分に十分な燃焼熱が提供されるので、焼結ケーキの品質改善を図ることができる。さらに、希釈気体燃料の作用効果を中層部以下の帯域にまで及ぶようにすると、本来の炭材によって形成された燃焼・溶融帯の上に希釈気体燃料による燃焼・溶融帯を形成するのと等しいことになり、結果として燃焼・溶融帯の上下方向の拡幅につながり、最高到達温度を上げることなく、高温域保持時間の延長を図ることができるので、パレットの移動速度を落すことなく十分な焼結効果を得ることができる。その結果、装入層全体にわたって品質が改善（冷間強度の向上）されるので、成品焼結鉱の歩留り向上と生産性の向上を図ることができる。 Further, in the method for producing sintered ore according to the present invention, the supply of the diluted gas fuel from the upper part of the charging layer is caused to reach the combustion / melting zone with the diluted gas fuel introduced into the charging layer unburned. Therefore, it is preferable to compensate for the heat of combustion by burning the fuel there. This is because the supply (introduction) of diluted gas fuel into the charging layer is considered to be more effective not only in the upper part of the charging layer but also in the combustion / melting zone in the central part in the thickness direction. . In other words, if the supply of gaseous fuel is carried out in the upper layer of the charging layer, which tends to be short of heat (insufficient holding time in the high temperature region), sufficient combustion heat is provided to this part, so the quality of the sintered cake is improved. Can be achieved. Furthermore, if the effect of the diluted gas fuel is extended to the zone below the middle layer, it is equivalent to forming the combustion / melting zone by the diluted gas fuel on the combustion / melting zone formed by the original carbon material. As a result, the combustion / melting zone is widened in the vertical direction, and the holding time in the high temperature range can be extended without increasing the maximum temperature, so that sufficient calcination can be achieved without reducing the pallet movement speed. A result can be obtained. As a result, the quality is improved over the entire charged layer (improving cold strength), so that it is possible to improve the yield and productivity of the product sintered ore.
また、本発明は、前記希釈気体燃料の供給位置を、気体燃料供給の作用・効果を装入層中のどこに及ぼすかという観点から決定している。また、気体燃料の供給によって、装入層内における最高到達温度や高温域保持時間を、熱量一定基準の下で固体燃料の量に応じて制御している。従って、本発明において、希釈気体燃料を装入層中へ導入（供給）するに当っては、その供給位置を調整するだけでなく、燃焼・溶融帯自体の形態を制御し、燃焼・溶融帯における最高到達温度および／または高温域保持時間をも制御するようにすることが好ましい。 Further, according to the present invention, the supply position of the diluted gaseous fuel is determined from the viewpoint of where in the charging layer the action / effect of the gaseous fuel supply is exerted. In addition, by supplying gaseous fuel, the maximum temperature reached and the high temperature region holding time in the charging layer are controlled according to the amount of solid fuel under a constant amount of heat. Accordingly, in the present invention, when the diluted gas fuel is introduced (supplied) into the charging layer, not only the supply position is adjusted, but also the form of the combustion / melting zone itself is controlled, and the combustion / melting zone is controlled. It is preferable to control the maximum temperature reached and / or the high-temperature region holding time.
一般に、点火後の装入層内では、燃焼（火炎）前線が、パレットの移動に伴って次第に前方（下流側）かつ下方に拡大していくため、燃焼・溶融帯の位置は、図４（ａ）に示すように変化する。そして、図４（ｂ）に示すように、焼結過程で受ける焼結層上層、中層、下層の熱履歴は大きく異なり、したがって、上層〜下層間では、高温域保持時間（約１２００℃以上となる時間）も大きく異なる。その結果、パレット内の焼結鉱の位置別歩留まりは、図４（ｃ）に示すような分布を示す。即ち、表層部（上層部）の歩留は低く、中層、下層部で高い歩留となる。そこで、本発明に従って、前記気体燃料を供給すると、燃焼・溶融帯の上下方向の厚みやパレット進行方向の幅が拡大し、これが成品焼結鉱の品質向上につながる。そして、高い歩留分布となる中層部や下層部は、さらに高温域保持時間を制御（延長）できるため、歩留がより向上する。 Generally, in the charged layer after ignition, the combustion (flame) front gradually expands forward (downstream) and downward as the pallet moves, so the position of the combustion / melting zone is as shown in FIG. It changes as shown in a). And as shown in FIG.4 (b), the thermal history of the sintered layer upper layer, middle layer, and lower layer which receives in a sintering process differs greatly, Therefore, it is high temperature range holding time (about 1200 degreeC or more with upper layer-lower layer). Time) is also very different. As a result, the yield by position of the sintered ore in the pallet shows a distribution as shown in FIG. That is, the yield of the surface layer portion (upper layer portion) is low, and the yield is high in the middle layer and lower layer portions. Therefore, when the gaseous fuel is supplied according to the present invention, the vertical thickness of the combustion / melting zone and the width in the pallet traveling direction are expanded, which leads to improvement in quality of the product sintered ore. Further, since the middle layer portion and the lower layer portion having a high yield distribution can further control (extend) the high temperature region holding time, the yield is further improved.
上記のように、本発明では、気体燃料の供給（導入）位置を調整することにより、燃焼・溶融帯の形態、即ち、燃焼・溶融帯の高さ方向の厚さおよび／またはパレット移動方向の幅を制御できると共に、最高到達温度や高温域保持時間を制御することができる。そして、これらの制御を通じて、常に十分な焼成を達成し、ひいては成品焼結鉱の冷間強度を高め、品質向上を実現することができる。 As described above, in the present invention, by adjusting the supply (introduction) position of the gaseous fuel, the combustion / melting zone form, that is, the thickness in the height direction of the combustion / melting zone and / or the pallet moving direction is adjusted. The width can be controlled and the maximum temperature reached and the high temperature region holding time can be controlled. And through these controls, sufficient firing can always be achieved, and as a result, the cold strength of the product sintered ore can be increased and quality can be improved.
また、本発明における装入層中への希釈気体燃料の供給（導入）は、成品焼結鉱全体の強度を制御するためであると言うこともできる。すなわち、本発明において、希釈気体燃料を供給するそもそもの目的は、焼結ケーキ（焼結鉱）の冷間強度を向上させることにあり、具体的には、気体燃料の供給位置制御や、焼結原料が燃焼・溶融帯に滞在する時間である高温域保持時間の制御、最高到達温度の制御を通じて、焼結鉱の冷間強度（シャッターインデックスＳＩ）を７５〜８５％程度、好ましくは８０％以上、より好ましく９０％以上にすることである。なお、実機焼結機によって製造された焼結鉱の冷間強度（ＳＩ値）は、鍋試験で得られる値よりもさらに１０〜１５％高い値を示すのが一般的である。 In addition, it can be said that the supply (introduction) of the diluted gas fuel into the charging layer in the present invention is for controlling the strength of the entire product sintered ore. In other words, in the present invention, the original purpose of supplying the diluted gaseous fuel is to improve the cold strength of the sintered cake (sintered ore). The cold strength (shutter index SI) of the sintered ore is about 75 to 85%, preferably 80% through the control of the high temperature range holding time during which the raw material stays in the combustion / melting zone and the control of the maximum temperature. More preferably, it is 90% or more. In general, the cold strength (SI value) of the sintered ore produced by the actual sintering machine is 10 to 15% higher than the value obtained by the pan test.
この強度レベルは、本発明によれば、前記希釈気体燃料の濃度、供給量、供給位置および供給範囲を、好ましくは焼結原料中の炭材量をも考慮した上で、即ち、投入熱量を一定にする条件下で調整することによって、安価に達成することができる。焼結鉱の冷間強度の向上は、一方で、通気抵抗の増大と生産性の低下を招くことがあるが、本発明では、そうした問題を、最高到達温度や高温域保持時間を制御することによって解消することができる。 According to the present invention, this strength level is determined in consideration of the concentration, supply amount, supply position, and supply range of the diluted gas fuel, preferably taking into account the amount of carbonaceous material in the sintered raw material. It can be achieved at low cost by adjusting under constant conditions. On the other hand, the improvement of the cold strength of sintered ore may lead to an increase in ventilation resistance and a decrease in productivity. In the present invention, such problems are controlled by controlling the maximum temperature and the high temperature range holding time. Can be solved.
したがって、本発明の焼結鉱の製造方法において、希釈気体燃料の装入層中への導入位置は、装入層中に生成した焼結ケーキから湿潤帯までの間の任意の帯域における焼結鉱の冷間強度をどのように制御するかという観点も考慮して決定される。そして、この観点から、本発明では、気体燃料供給装置の規模（大きさ）、数、位置（点火炉からの距離）、ガス濃度を、好ましくは焼結原料中の炭材量（固体燃料）に応じて調整することによって、燃焼・溶融帯の大きさ（上下方向の厚さおよびパレット移動方向の幅）だけでなく、高温到達温度、高温域保持時間をも制御し、もって、生成する焼結ケーキ（焼結鉱）の強度の向上を図っている。 Therefore, in the method for producing a sintered ore of the present invention, the introduction position of the diluted gas fuel into the charging layer is determined by sintering in an arbitrary zone between the sintered cake formed in the charging layer and the wet zone. It is determined in consideration of how to control the cold strength of the ore. From this viewpoint, in the present invention, the scale (size), number, position (distance from the ignition furnace), gas concentration of the gaseous fuel supply device, preferably the amount of carbonaceous material (solid fuel) in the sintered raw material By adjusting according to the temperature, not only the size of the combustion / melting zone (the thickness in the vertical direction and the width in the pallet movement direction), but also the high temperature reached temperature and the high temperature range holding time are controlled, and the generated firing The strength of the cake (sintered ore) is improved.
本発明の製造方法において、装入層中に供給する気体燃料としては、先述したように、高炉ガス、コークス炉ガス、高炉・コークス炉混合ガス、都市ガス、天然ガスあるいはメタンガス、エタンガス、プロパンガス、ブタンガス、またはこれらの混合ガスのいずれかを用いることができるが、上記気体燃料の中でも、ＣＯ含有量が５０ｍａｓｓｐｐｍ以下のものを用いることが好ましい。それは、ＣＯガスは、人体に対して有害であり、装入層上に供給された気体燃料が全量装入層中に導入されないで、機外に漏洩した場合には、人災を起こす可能性があるからである。具体的には、都市ガス１３Ａやプロパンガスを用いることがより安全性だけでなく、コストの面からも好ましい。 In the production method of the present invention, as described above, the gaseous fuel supplied into the charging layer is blast furnace gas, coke oven gas, blast furnace / coke oven mixed gas, city gas, natural gas or methane gas, ethane gas, propane gas. , Butane gas, or a mixed gas thereof can be used. Among the gaseous fuels, it is preferable to use one having a CO content of 50 mass ppm or less. That is, CO gas is harmful to the human body, and if gaseous fuel supplied onto the charging layer is not introduced into the charging layer in its entirety, it may cause human injury if it leaks out of the machine. Because there is. Specifically, the use of city gas 13A or propane gas is preferable from the viewpoint of cost as well as safety.
さらに、本発明の製造方法では、上記気体燃料以外に、気体状態での着火温度が、焼結ベッド表層の温度より高い、アルコール類、エーテル類、石油類、その他の炭化水素系化合物類等の液体燃料を気化させたものを用いることもできる。本発明で用いることができる液体燃料とその特性について、表６に示した。斯かる液体燃料を気化させた気体燃料は、着火温度が、上述した気体燃料と比較して着火温度が高いため、焼結ベッド表層の温度より高い、装入層のより内部で燃焼するため、吹き込む位置での燃焼・溶融帯のすその温度の拡大に有効である。特に、着火温度が５００℃近いものは、その効果が大きい。なお、液体燃料を気化した気体燃料を用いる場合には、気体供給配管は、気化した燃料が再液化しないよう、該液体燃料の沸点以上着火温度未満の温度に保持することが好ましい。 Furthermore, in the production method of the present invention, in addition to the gaseous fuel, the ignition temperature in the gaseous state is higher than the temperature of the surface layer of the sintered bed, such as alcohols, ethers, petroleums, and other hydrocarbon compounds. A vaporized liquid fuel can also be used. Table 6 shows liquid fuels that can be used in the present invention and their characteristics. Since the gas fuel vaporized from such a liquid fuel has an ignition temperature higher than that of the gas fuel described above, it burns inside the charging layer, which is higher than the temperature of the sintered bed surface layer, It is effective for expanding the temperature of the burning / melting zone at the blowing position. In particular, the effect is large when the ignition temperature is close to 500 ° C. In addition, when using the gaseous fuel which vaporized liquid fuel, it is preferable to hold | maintain gas supply piping to the temperature more than the boiling point of this liquid fuel and less than ignition temperature so that the vaporized fuel may not re-liquefy.
なお、廃油等は、引火しやすい成分や着火温度の低い成分を含むことがあるので、本発明で用いるには好ましくない。着火温度や引火点の低い成分を含む廃油等の液体燃料を予め気化させて、焼結原料ベッド上に供給した場合には、原料ベッド中の燃焼帯近傍に到達する前の原料ベッド表層の上部空間ないしは原料ベッド表層近傍で燃焼してしまうため、本発明が意図する焼結原料ベッドの燃焼帯近傍で燃焼させて高温保持時間の延長を図るという効果を得ることができないためである。 In addition, since waste oil etc. may contain the component which is easy to ignite, and the component with low ignition temperature, it is unpreferable for using by this invention. When liquid fuel such as waste oil containing components with low ignition temperature and flash point is vaporized in advance and supplied onto the sintering material bed, the upper part of the material bed surface before reaching the vicinity of the combustion zone in the material bed This is because it burns in the space or in the vicinity of the surface layer of the raw material bed, so that the effect of extending the high temperature holding time by burning in the vicinity of the combustion zone of the sintered raw material bed intended by the present invention cannot be obtained.
本発明の焼結機における気体燃料供給装置は、焼結機の幅方向に沿って、パレットの両サイドウォールを跨がるように配設されるのが好ましい。すなわち、上記気体燃料供給装置は、パレットの両サイドウォールを跨がるようにフードが配設され、その内部には気体燃料を供給する配管を、単数または複数本、好ましくは２〜１５本、パレット進行方向に対して平行に、あるいは垂直に配列し、そのそれぞれの配管には、気体燃料を大気中に高速で供給するためのスリットや噴出穴あるいはノズルを複数取り付けたものにて構成されることが好ましい。 The gaseous fuel supply device in the sintering machine of the present invention is preferably arranged so as to straddle both side walls of the pallet along the width direction of the sintering machine. That is, in the gaseous fuel supply device, a hood is disposed so as to straddle both side walls of the pallet, and a single or a plurality of pipes for supplying the gaseous fuel, preferably 2 to 15, are provided therein. Arranged in parallel or perpendicular to the direction of pallet travel, each pipe is composed of multiple slits, jet holes or nozzles for supplying gaseous fuel to the atmosphere at high speed. It is preferable.
前記気体燃料供給装置は、点火炉の下流側でかつ燃焼・溶融帯が装入層内を進行中の過程（状態）にある、パレット進行方向のいずれかの位置に１以上配設され、その位置において、希釈気体燃料の装入層中への供給が行われるのが好ましい。即ち、この装置は、点火炉の下流側で、燃焼前線が表層下に進行した以降の任意の位置に１ないし複数配設されるものであり、目標とする成品焼結鉱の冷間強度を調整する観点から、大きさ、位置、数が決められる。 One or more of the gaseous fuel supply devices are disposed at any position in the pallet traveling direction in the process (state) downstream of the ignition furnace and the combustion / melting zone is proceeding in the charging layer, In position, the supply of diluted gaseous fuel into the charging layer is preferably performed. That is, this apparatus is arranged at one or a plurality of arbitrary positions after the combustion front advances below the surface layer on the downstream side of the ignition furnace. From the viewpoint of adjustment, the size, position, and number are determined.
図１３は、本発明に係る焼結機の一実施形態の一部を示したものであり、点火炉１０のパレット移動方向下流側に当たる装入層の上辺に、高炉ガスやコークス炉ガスあるいはこれらの混合ガス（Ｍガス）等の気体燃料を大気中に吐出し、所望の濃度の希釈気体燃料とするための気体燃料供給装置１２を１基だけ配設した例を示したものである。その気体燃料供給装置１２は、装入層の上方にフード１２´が設置され、そのフードの内部には、パレットの幅方向に沿って複数の気体燃料供給パイプ１２ａが配設されており、そのパイプには、気体燃料を高速で大気中に吐出するノズル１２ｂを下向きにかつパレット幅方向に複数個配列させたものを、図示していないサイドウォールの上から装入層を覆うように配設したものである。この気体燃料供給装置１２のフード１２´内に供給された気体燃料は、フード１２´内の周辺の空気と混合して希釈気体燃料となり、その後、パレット８下の図示されていないウインドボックスの吸引力を利用して、装入層表層に生成した焼結ケーキを経て、装入層の深部（下層）にまで導入される。なお、この気体燃料供給装置１２は、特に、パレット両側端（図４（ｃ）の歩留り６０％の領域）の歩留り向上を図りたいときは、パレットの両サイドウォール近傍に気体燃料を多く供給できるよう、前記ノズル１２ａを重点的に配置することが好ましい。
FIG. 13 shows a part of an embodiment of a sintering machine according to the present invention, in which blast furnace gas, coke oven gas, or these are formed on the upper side of the charging layer corresponding to the downstream side of the
この気体燃料供給装置１２から供給する気体燃料としては、例えば、高炉ガス（Ｂガス）、コークス炉ガス（Ｃガス）、高炉ガスとコークス炉ガスとの混合ガス（Ｍガス）、都市ガス、天然ガス（ＬＮＧ）またはメタン、エタン、プロパン、ブタンガス、あるいはこれらの混合ガスなどが用いられる。これらの気体燃料は、点火炉１０とは別途に独立した配管系の下で供給してもよく、また、点火炉用燃料配管と同じ種類として、点火炉１０へのガス供給管（図示せず）の延長上に接続するように構成してもよい。
Examples of the gaseous fuel supplied from the gaseous
次に、本発明の気体燃料供給装置の横風対策について説明する。
上述したように、気体燃料供給装置から装入層の上方で大気中に供給された気体燃料は、燃焼下限濃度以下に希釈されたのち、パレット下方に配設されたウインドボックスにより吸引され、通常、その全量が周囲の空気と共に装入層内に導入されるが、パレット進行方向に対して横方向からの横風を受けた場合、特に、風速が大きくなると、上記供給された気体燃料は機側方向に流されてしまう。図１４は、横風が気体燃料の濃度分布に及ぼす影響を、風速２ｍ／ｓと５ｍ／ｓの場合について解析した結果を示したものである。この結果から、何も対策を講じていない場合、風速２ｍ／ｓの横風でも、気体燃料が散逸し、装入層内に導入される気体燃料の濃度分布にも悪影響が出ていることがわかる。
Next, the countermeasure against the cross wind of the gaseous fuel supply apparatus of the present invention will be described.
As described above, the gaseous fuel supplied to the atmosphere above the charging layer from the gaseous fuel supply device is diluted to below the lower combustion limit concentration, and then sucked by the window box disposed below the pallet. The total amount of the gaseous fuel is introduced into the charging layer together with the surrounding air, but when the wind velocity is increased, particularly when the wind speed is increased, the supplied gaseous fuel is It will be washed away in the direction. FIG. 14 shows the results of analyzing the influence of crosswind on the concentration distribution of gaseous fuel in the case of wind speeds of 2 m / s and 5 m / s. From this result, it can be seen that when no measures are taken, even if the cross wind is 2 m / s, the gaseous fuel is dissipated and the concentration distribution of the gaseous fuel introduced into the charging layer is adversely affected. .
そこで、横風の影響の軽減を図るため、気体燃料供給装置の両サイドに、高さ２ｍのついたてを設置したときの効果を解析し、その結果を風速５ｍ／ｓの場合について、図１５に示した。図１５（ａ）は、２ｍの高さのついたてを設置したときの結果であり、５ｍ／ｓの風速では、ついたて内部に渦流が形成されて気体燃料の散逸が起こり、その効果が十分に得られないことがわかる。また、図１５（ｂ）は、２ｍの高さのついたて上部１ｍを空隙率３０％の材料で構成したときの結果であり、空隙を設けることにより、空気の渦の形成が抑制されて、気体燃料の散逸が低減されていることがわかる。 Therefore, in order to reduce the influence of the cross wind, the effect of installing the 2m-high wings on both sides of the gaseous fuel supply device was analyzed, and the result is shown in FIG. 15 for the wind speed of 5m / s. It was. Fig. 15 (a) shows the result when a 2m high vertical frame is installed. At a wind speed of 5m / s, a vortex flow is formed inside the vertical frame and gas fuel is dissipated. I can't understand. FIG. 15 (b) shows the result when the upper 1 m with a height of 2 m is made of a material with a porosity of 30%. By providing the air gap, the formation of air vortex is suppressed, and the gas It can be seen that the dissipation of fuel is reduced.
上記解析結果から、横風による気体燃料の散逸を防止するためには、気体燃料供給装置の両サイドに、横風防止用のついたて効果を有するものを設置することが有効であること、また、そのついたての設置による渦の形成は、ついたてに面積率で３０％程度の空隙を設けることにより軽減できることが明らかとなった。 From the above analysis results, in order to prevent the dissipation of gaseous fuel due to crosswind, it is effective to install on the both sides of the gas fuel supply device what has a vertical wind prevention effect. It has been clarified that the formation of vortices due to the installation of can be reduced by providing a gap of about 30% in area ratio.
さらに、発明者らは、気体燃料供給装置の上方に、フードを設けることによる横風の影響を抑制する方法について検討した。その結果、フードの設置は、横風対策として、ついたて以上の効果があることがわかった。ただし、このフードは、上部を開口部とし、この開口部から空気を取り入れることができる構造のものとする必要がある。上記開口部は、パレット幅が５ｍの焼結機の場合には、約１ｍ程度とすれば、フードによる圧力損失は、ほとんど無視することができる。また、開口部に代えて適当な透過率（空隙率）を有するものとしてもよく、この場合には、透過率を８０％程度であれば、数ｍｍＨ２Ｏ程度の圧損に抑えることができる。 Furthermore, the inventors examined a method for suppressing the influence of cross wind by providing a hood above the gaseous fuel supply device. As a result, it was found that the installation of the hood is more effective than a fresh wind as a measure against crosswinds. However, the hood needs to have a structure in which an upper portion is an opening and air can be taken in from the opening. In the case of a sintering machine having a pallet width of 5 m, if the opening is about 1 m, pressure loss due to the hood can be almost ignored. Further, instead of the opening, it may have an appropriate transmittance (void ratio). In this case, if the transmittance is about 80%, the pressure loss can be suppressed to about several mmH 2 O.
また、上記フードは、その開口部に、邪魔板が水平方向に間隔を空けて複数かつ垂直方向に間隔を開けて複数段配列され、かつ、その邪魔板の幅は、上記水平方向の間隔の２倍以上であること、具体的には邪魔板の幅が１００ｍｍ以上であり、邪魔板の水平方向および垂直方向の間隔が５０ｍｍ以上、望ましくは１００ｍｍ以上であることが好ましい。また、この大きさとすることによって、邪魔板表面における境界層形成による通気抵抗を小さくすることができる。 In the hood, a plurality of baffle plates are arranged in the opening portion in a horizontal direction with a plurality of baffles spaced apart in the vertical direction, and a width of the baffle plate is set to be equal to the horizontal spacing. More specifically, it is preferable that the width of the baffle plate is 100 mm or more, and the distance between the horizontal direction and the vertical direction of the baffle plate is 50 mm or more, desirably 100 mm or more. Moreover, by setting it as this magnitude | size, the ventilation resistance by boundary layer formation in the baffle plate surface can be made small.
また、上記邪魔板の垂直方向の配列は、トーナメント状あるいはラビリンス状に多段に配設されていることが好ましい。このような配列構造とすることにより、吸引される空気の流速が平均化され、空気の巻き込みによる渦流の形成を抑制することができる。ただし、上記邪魔板の垂直方向の段数を多くし過ぎると開口部の圧力損失が大きくなって、空気をパレット下で吸引しているウインドボックスの負荷が増大し、吸引空気量が減少するため、焼結操業に支障を来たすことになりかねない、そこで、開口部への邪魔板設置による圧力損失は１０ｍｍＨ２Ｏ以下に制御することが好ましい。 Moreover, it is preferable that the baffle plates are arranged in multiple stages in a tournament shape or a labyrinth shape. With such an arrangement structure, the flow velocity of the sucked air is averaged, and the formation of vortex flow due to the entrainment of air can be suppressed. However, if the number of steps in the vertical direction of the baffle plate is increased too much, the pressure loss of the opening increases, the load of the wind box sucking air under the pallet increases, and the amount of air sucked decreases. This may impede the sintering operation. Therefore, it is preferable to control the pressure loss due to the baffle plate at the opening to 10 mmH 2 O or less.
さらに、上記フードの上部には、空隙を有する横風減衰用フェンスを設置することが好ましい。この場合、空隙を有する部分は、フェンスの上部だけでもよい。また、空隙部の空隙率は３０〜４０％の範囲が有効である。 Furthermore, it is preferable to install a cross wind attenuating fence having a gap above the hood. In this case, the portion having the gap may be only the upper part of the fence. Moreover, the range of 30-40% is effective for the porosity of a space | gap part.
以下、本発明のフードの横風に対する効果をシミュレートした結果について説明する。
図１６は、シミュレーションに用いた焼結機における気体燃料供給部が配設されている部分の幅方向断面を模式的に示したものであり、５ｍの幅の焼結ベッド（装入層）の上方５００ｍｍの位置に気体燃料供給配管が、パレット進行方向に平行に、かつパレット幅方向に４００ｍｍの間隔をもって配設されており、この配管からは、１ｍｍφの噴出口から都市ガスを水平方向に噴出している。そして、上記気体燃料供給配管の上方には、装入層全体を覆うようにフードが設置されており、そのフードの上部には、空気を取り入れるための２ｍ幅の開口部が設けられている。また、開口部の内部には、幅３００ｍｍの邪魔板が、水平方向に間隔１００ｍｍで配列され、さらに垂直方向に間隔２００ｍｍで４段、トーナメント状（図１６上部拡大図参照）に配列されている。また、装入層の下方では、ウインドボックス（風箱）で空気を、吸引速度０．９ｍ／ｓで吸引している。さらに、横風対策として、フードの両側面下端部と焼結ベッド（装入層）との間には、透過率０％のカバーを取り付け、さらに、上記フードの両側面上部には、下方は空隙率０％で上方が３０％の空隙率を有するフェンスを、フードの上５００ｍｍの高さまで設けた。
Hereinafter, the result of simulating the effect of the hood of the present invention on the cross wind will be described.
FIG. 16 schematically shows a cross-section in the width direction of the portion where the gaseous fuel supply unit is arranged in the sintering machine used for the simulation, and shows a 5 m wide sintered bed (charging layer). gas fuel supply pipe to the upper position 500mm is, pallet proceeds parallel to the direction, and are arranged at intervals of 400mm in the pallet width direction, from the pipe, horizontally city gas from the ejection port of 1mmφ It is erupting. A hood is installed above the gaseous fuel supply pipe so as to cover the entire charging layer, and an opening having a width of 2 m for taking in air is provided above the hood. In the opening, baffle plates having a width of 300 mm are arranged in the horizontal direction at intervals of 100 mm, and further arranged in a tournament shape (see the upper part of FIG. 16) in four stages at intervals of 200 mm in the vertical direction. . Further, below the charging layer, air is sucked by a wind box (wind box) at a suction speed of 0.9 m / s. Furthermore, as a measure against crosswinds, a cover with a transmittance of 0% is attached between the lower end of both side surfaces of the hood and the sintered bed (charging layer). A fence having a porosity of 0% and 30% above was provided up to a height of 500 mm above the hood.
上記構造を有する焼結機への風速２０ｍ／ｓの横風の影響を、上記のように邪魔板を設置した場合と、邪魔板がない場合についてシミュレートした。図１７は、邪魔板がない場合の結果を示したものであり、フード開口部の圧力損失は３ｍｍＨ２Ｏと小さいが、フード内には渦流が形成され、その結果、気体燃料が約６．４％散逸している。一方、図１８は、邪魔板を設置した場合の結果を示したものであり、フード開口部の圧力損失は８ｍｍＨ２Ｏと若干上昇しているものの１０ｍｍＨ２Ｏ以下であり、また、フード内の渦流形成も抑制され、さらに、邪魔板の最下段とその上段との間には気体燃料が微量認められるが、その上部では気体燃料は存在せず、その結果、気体燃料の散逸率も０．１％未満に低減されていることがわかった。
The influence of the cross wind with a wind speed of 20 m / s on the sintering machine having the above structure was simulated when the baffle plate was installed as described above and when there was no baffle plate. FIG. 17 shows the result when there is no baffle, and the pressure loss at the hood opening is as small as 3 mmH 2 O, but a vortex is formed in the hood, resulting in about 6. 4% dissipated. On the other hand, FIG. 18, which shows the results of case of installing the baffle, the pressure loss of the hood opening is at 10
なお、本発明の焼結機におけるフード内の構造は、上述した例に限定されるものではなく、例えば、上記説明のように、開口部に複数段の邪魔板を設けて、その下方に気体燃料供給配管を設けた上で、さらにその下方に、上記邪魔板と同じ構造の邪魔板を設けることにより、空気の流れのより均一化を図ると同時に、気体燃料の希釈の促進を図るようにしてもよい。ただし、この場合は、圧力損失が１０ｍｍＨ２Ｏを超えないように配慮する必要がある。さらに、フード内には、邪魔板とは別に、渦流の形成を抑制するために整流板を設けてもよい。なお、小さな渦流であれば、その存在によりガス混合の均一化が促進されるので、その場合は、整流板は不要である。 In addition, the structure in the hood in the sintering machine of the present invention is not limited to the above-described example. For example, as described above, a plurality of baffle plates are provided in the opening, and a gas is provided below the baffle plate. By providing a baffle plate with the same structure as the baffle plate below the fuel supply pipe, the air flow can be made more uniform and the dilution of gaseous fuel can be promoted. May be. However, in this case, it is necessary to consider that the pressure loss does not exceed 10 mmH 2 O. Further, in the hood, a baffle plate may be provided separately from the baffle plate in order to suppress the formation of eddy currents. In the case of a small eddy current, the presence of the vortex facilitates the homogenization of the gas mixture. In this case, a rectifying plate is unnecessary.
また、本発明の焼結機は、上記フードのパレット進行方向の両側面とパレットサイドウォールとの間および／または上記フードのパレット進行方向の前後面と装入層との間にシール構造物を設けたものであることが好ましい。フード下端と、焼結ベッド表面（焼結層表面）との間には必然的に間隙が生じるが、この間隙部分のシールが十分でないと、例えば透過率が３０〜５０％あると、横風の影響を受けて、この部分からフード内に空気を巻き込み、気体燃料の濃度分布の偏りを増大させる。したがって、フード下端からの空気の侵入を防止することは重要であり、フード下端と焼結ベッド（装入層）表面の間、あるいは、フード下端とパレットサイドウォールの間に、図１９に示したような、チェーンカーテンやワイプレシール、シールブラシ、密着シール等のシール構造物を設置するのが好ましく、より好ましくは、上記シール構造物は空隙率が０％であるものが好ましい。また、シール構造物に代えて、図２０に示したようなエアカーテンを設置してもよい。なお、上記シール構造物は、耐熱性がありかつ可撓性ないしは変形の自由度が大きい、焼結層の表面を損傷しないものであることが好ましい。 In the sintering machine of the present invention, a seal structure is provided between both side surfaces of the hood in the pallet traveling direction and the pallet sidewall and / or between the front and rear surfaces of the hood in the pallet traveling direction and the charging layer. It is preferable that it is provided. A gap is inevitably generated between the lower end of the hood and the surface of the sintered bed (sintered layer surface). If the gap is not sufficiently sealed, for example, if the transmittance is 30 to 50%, Under the influence, air is entrained into the hood from this portion, and the concentration distribution of the gaseous fuel is increased. Therefore, it is important to prevent air from entering from the lower end of the hood, as shown in FIG. 19 between the lower end of the hood and the surface of the sintered bed (charging layer) or between the lower end of the hood and the pallet sidewall. It is preferable to install a seal structure such as a chain curtain, wiper seal, seal brush, and close seal, and more preferably, the seal structure has a porosity of 0%. Moreover, it may replace with a seal structure and may install an air curtain as shown in FIG. In addition, it is preferable that the said sealing structure is a thing which does not damage the surface of a sintered layer with heat resistance and flexibility or a large freedom degree of a deformation | transformation.
日産２万トン規模のＤＬ型焼結機に、本発明の構造のフードを有する気体燃料供給装置を設置し、実機での気体燃料供給焼結操業を行った。実操業に用いたＤＬ焼結機は、機長が点火炉から排鉱部まで９０ｍあり、点火炉の後方５ｍから約３０ｍまでの位置には、装入層の上方にフードを設け、そのフードの上部開口部には、ダストが堆積しないように上に凸状の山形の幅３００ｍｍの邪魔板を水平方向に１００ｍｍの間隔をもって配列し、さらに垂直方向に７０ｍｍの間隔をもってトーナメント状に上下方向で隙間が互い違いになるように３段配設した。また、上記邪魔板の下方で装入層上方５００ｍｍの高さに、長さ（パレット移動方向）１５ｍの気体燃料供給パイプをパレット移動方向に沿って平行に９本配設し、そのパイプのそれぞれには、水平方向に向けて気体燃料を噴出するノズルを１００ｍｍ間隔で１４９個取り付けた（合計１３４１個）構造の気体燃料供給装置を設置し、そのノズルから気体燃料として都市ガスを、高速でフード内の大気中に吐出させて、都市ガス濃度０．８ｖｏｌ％の希釈気体燃料として装入層上に供給した。なお、装入層の全厚は６００ｍｍであり、上記気体燃料の供給位置は、燃焼・溶融帯が２００〜３００ｍｍの位置に存在するときに相当する。上記気体燃料供給装置から供給された希釈気体燃料は、焼結機パレット下方のウインドボックスの吸引負圧により、装入層中に吸引・導入され、焼結層を通して上記位置に存在する燃焼・溶融帯の近傍で燃焼する。なお、このときの都市ガス使用量は３０００ｍ３（標準状態）／ｈｒであった。 A gas fuel supply apparatus having a hood having the structure of the present invention was installed in a DL type sinter having a scale of 20,000 tons per day, and a gas fuel supply and sintering operation was performed in an actual machine. The DL sintering machine used for actual operation has a captain of 90m from the ignition furnace to the discharge section, and a hood is provided above the charging layer at a position from 5m to about 30m behind the ignition furnace. In the upper opening, baffles with a convex shape of 300 mm wide are arranged at intervals of 100 mm in the horizontal direction so that dust does not accumulate, and further, a clearance is formed vertically in a tournament at intervals of 70 mm in the vertical direction. Are arranged in three stages so as to be staggered. Further, nine gas fuel supply pipes having a length (pallet movement direction) of 15 m are arranged in parallel along the pallet movement direction at a height of 500 mm above the charging layer below the baffle plate, and each of the pipes. Installed a gas fuel supply device with a structure in which 149 nozzles for jetting gaseous fuel in the horizontal direction are attached at intervals of 100 mm (1341 in total), and city gas is used as gaseous fuel from the nozzles at high speed. The gas was discharged into the atmosphere and supplied as a diluted gas fuel having a city gas concentration of 0.8 vol% onto the charging layer. The total thickness of the charging layer is 600 mm, and the supply position of the gaseous fuel corresponds to when the combustion / melting zone is present at a position of 200 to 300 mm. The diluted gaseous fuel supplied from the gaseous fuel supply device is sucked and introduced into the charging layer by the suction negative pressure in the wind box below the sintering machine pallet, and burns and melts at the above position through the sintered layer. Burns in the vicinity of the belt. The city gas consumption at this time was 3000 m 3 (standard state) / hr.
この実機焼結機による操業の結果、得られた焼結鉱のタンブラー強度（ＴＩ）は、全体として通常操業のときよりも約３％向上し、還元粉化性（ＲＤＩ）は通常操業のときよりも約３％改善し、還元率（ＲＩ）も通常操業のときより約４％改善され、生産率は０．０３ｔ／ｈｒ・ｍ２増加し、本発明の効果を確認することができた。また、本発明の気体燃料供給装置は、風速１０ｍ／ｓ（焼結工場の屋外では２０ｍ／ｓ以上の強風下で生じる）の強風下においても、気体燃料の漏洩を起こすことが認められず、焼結操業を安全かつ安定して行うことができた。 As a result of operation with this actual sintering machine, the tumbler strength (TI) of the obtained sintered ore is improved by about 3% as compared with the normal operation as a whole, and the reduced dusting property (RDI) is in the normal operation. The reduction rate (RI) was improved by about 4% from the normal operation, and the production rate increased by 0.03 t / hr · m 2 , confirming the effect of the present invention. . Further, the gaseous fuel supply apparatus of the present invention is not recognized to cause leakage of gaseous fuel even under strong winds of wind speed of 10 m / s (produced under strong winds of 20 m / s or more outdoors in a sintering factory) The sintering operation could be performed safely and stably.
本発明の技術は、製鉄用、とくに高炉用原料として使われる焼結鉱の製造技術として有用であるが、その他の鉱石塊成化技術としても利用することができる。 The technique of the present invention is useful as a technique for producing sintered ore used as a raw material for iron making, particularly as a blast furnace, but can also be used as another ore agglomeration technique.
１ 原料ホッパー
２ ドラムミキサー
３ ロータリーキルン
４、５ サージホッパー
６ ドラムフィーダー
７ 切り出しシュート
８ パレット
９ 装入層
１０ 点火炉
１１ ウインドボックス
１２ 気体燃料供給装置
１２´ フード
DESCRIPTION OF
Claims (7)
そのパレット上に粉鉱石と炭材を含む焼結原料を装入して装入層を形成する原料供給装置と、
上記装入層表面の炭材に点火する点火炉と、
上記点火炉の下流で、装入層上方の大気中に気体燃料を噴出し、燃焼下限濃度以下の希釈気体燃料とする気体燃料供給装置と、
上記パレットの下方において装入層上方から下方に向かって上記希釈気体燃料と空気とを吸引するウインドボックスとを備える焼結機において、
上記気体燃料供給装置は、水平方向、かつ、パレットの進行方法に対して平行あるいは垂直方向に複数配設された気体燃料供給配管と、その気体燃料供給配管の周囲を覆うフードからなり、
上記フードは、上部に空気を吸入する開口部を有し、その開口部の内部には、幅方向断面が平板状または上に凸形状の邪魔板が、パレット幅方向に間隔を空けて平行に複数列、かつ、垂直方向に間隔を開けて複数段配列されてなり、かつ、その邪魔板の幅は、上記パレット幅方向の間隔の２倍以上であることを特徴とする焼結機。 A circulating pallet,
A raw material supply device for charging a sintered raw material containing fine ore and carbonaceous material on the pallet to form a charging layer;
An ignition furnace for igniting the carbon material on the surface of the charging layer;
A gaseous fuel supply device that jets gaseous fuel into the atmosphere above the charging layer downstream of the ignition furnace, and makes it a diluted gaseous fuel having a combustion lower limit concentration or less,
In a sintering machine comprising a window box for sucking the diluted gas fuel and air from above the charging layer downward from above the pallet,
The gaseous fuel supply device is composed of a plurality of gaseous fuel supply pipes arranged in the horizontal direction and in parallel or perpendicular to the pallet traveling method, and a hood that covers the circumference of the gaseous fuel supply pipe ,
The hood has an opening for sucking air in the upper, inside of the opening, the baffle that is convex toward the widthwise sectional tabular or above, in parallel at an interval in the pallet width direction A sintering machine characterized in that a plurality of rows and a plurality of rows are arranged at intervals in the vertical direction, and the width of the baffle plate is at least twice the interval in the pallet width direction.
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