JPH01247521A - 外部循環式流動層炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、粉鉱石等の粉粒状材料を加熱ガスによって処
理する場合に使用する外部循環式流動層炉に関する。

〔従来の技術〕

従来の高炉による溶銑製造技術に代わるものとして、溶
融還元法が注目を浴びている。この方法で使用する溶融
還元炉は、使用する原料に制約を受けることなく、より
小規模な設備により鉄系合金の溶湯を製造することを目
的として開発されたものである。また、溶融還元炉で発
生した排ガスの還元力及び熱を有効に利用するため、流
動化ガスとして流動層炉で原料鉱石を予熱、予備還元す
る方法等も開発されている。

また、大きな空塔速度で流動化ガスを流動層炉を構成す
るライザーの内部に吹き込み、粉鉱石の予熱、予備還元
等を高速で行う炉外循環式流動層炉が知られている（特
開昭５６−１０５４０９号公報）。この場合、流動化ガ
スの空塔速度が大きくなるに従って、ライザーから外部
に飛散する粉鉱石の割合も大きくなる。そこで、飛散し
た粉鉱石は、炉外循環経路を構成するダウンカマーに設
けられたサイクロンで排ガスから分離・捕捉されて、流
動層炉に戻される。

この種の流動層炉に関して、本発明者等は、ライザーの
内部で粉粒体と流動化ガスとの接触状態を改善するため
、複数の突起物を炉内に円周方向に設けたものを開発し
、特願昭６１−２８８６７２号として出願した。また、
炉内に炉高方向に複数個の拡大縮小部を設けたものを、
特願昭６１−２８６６００号として出願した。これらの
手段によって、ライザーの内部空間に循環する粉粒体の
流動状態が改善される。

また、ライザーの炉高方向に対して導出管を直角又は鋭
角的に配置したものを開発し、出願している（出願番号
未定）。このように導出管を配置すると、ライザーを上
昇して来たガス流は、急転して導出管に流入する。この
とき、そのガス流に随伴される粉粒体に遠心力が働き、
粉粒体は、ライザーの天井に衝突して失速し、ガス流か
ら分離されてライザー内を落下する。その結果、ライザ
ー内部を循環する粉粒体の濃度が上昇し、流動化ガスと
の接触効率が改善される。。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、導出管をライザーに対して直角又は鋭角的に
配置するとき、その接続部に沿って流れるガス流が急転
した直後の導出管内部の位置に渦流が発生し易くなる。

また、この部分では、圧力が局部的に低下する。その結
果、導出管のライザー側端部底壁に粉粒体が沈降・堆積
し、圧損が大きくなるため、大きな吹き込み圧で流動化
ガスをライザーに吹き込むことが必要となる。

特に、粉鉱石を予備還元するとき、ライザーから出た粉
鉱石は還元状態にある。しかも、堆積した粉鉱石は、常
に還元ガスに曝されるため還元が進み、容易にスティッ
キングを生じる。このスティッキングが発生すると、導
出管の流路断面積が小さ（なるため、いよいよ渦流の発
生が活発となり、堆積物の成長が促進される。その結果
、流動層炉全体の運転を停止し、導出管の内面を補修・
清掃することが必要となる。

このような問題は、粉鉱石の予備還元に限ったものでは
なく、粉粒体の予熱、乾燥や石炭焚の高速流動層炉等の
炉外循環系を備えた流動層炉に共通するものである。

そこで、本発明は、この導出管の底部内面に傾斜を付け
ることにより、ライザーを出た直後に発生する渦流に起
因して導出管の底部内壁面に沈降した粉粒体を導出管の
傾斜面に沿ってライザー及び／又はサイクロンに流入さ
せ、導出管の内壁に粉粒体が付着・堆積することを防止
し、安定した条件下で流動層炉を操業することを目的と
する。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の外部循環式流動層炉は、その目的を達成するた
め、ライザーの上部とサイクロンとを連結する導出管を
ライザーの炉高方向に対して直角又は鋭角的に配置し、
導出管の少なくとも底面壁の端部をライザー及び／又は
サイクロンに向けて傾斜させたことを特徴とする。

〔実施例〕

以下、図面を参照しながら、実施例により本発明の特徴
を具体的に説明する。

第１図は、本発明を粉鉱石の予備還元に適用した第１実
施例の流動層炉を示す概略図である。

この流動層炉は、流動層を形成するライザー１にダウン
カマー２を併設している。このダウンカマー２は、上部
が導出管３で下部が導入管４でライザー１に接続されて
いる。そして、装入管５からライザー１内に装入された
粉鉱石は、ライザー１の底部に開口したガス吹込み羽口
６から吹き込まれる還元ガスによって流動化され、ライ
ザ−１内部を上昇する。

ガスに随伴されてライザー１から排出された粉鉱石は、
導出管３を経てサイクロン７に送り込まれる。サイクロ
ン７で固気分離された粉鉱石は、ダウンカマー２を通っ
て導入管４からライザー１に返送される。他方、サイク
ロン７で粉鉱石から分離されたガスは、排ガスとして排
気管８を介して系外に放出される。

このライザー１→導出管３→サイクロン７→ダウンカマ
ー２→導入管４→ライザー１を循環する粉鉱石の循環経
路にふいて、ダウンカマー２の途中に細粒取出し管９を
設け、溶融還元炉の操業状態に応じて細粒の還元鉱を連
続的に又は間歇的に取り出す。また、ライザー１の下部
に粗粒取出し管１０を設け、ライザー１内に滞留する粗
粒粉鉱石の量が多くなった場合に、その粗粒粉鉱石を適
宜ライザー１から取り出す。

本実施例の流動層炉においては、ライザー１とサイクロ
ン７とを連結する導出管３は、その底部がサイクロン７
側に向けて下降するような傾斜面にされている。また、
導出管３の上部は、はぼ−定の高さに保たれている。し
たがって、導出管３の上側内壁と下側内壁との間の距離
は、第１図において左側に向かって大きくなる。そこで
、この距離の増加に対応して導出管３の横側壁間の間隙
を狭め、長手方向に関して導出管３の流路断面積をほぼ
一定にし、或いは縮小する。これによって、導出管３を
流れるガス流は、途中で失速したり加圧されたりするこ
となく、サイクロン７に流入する。

ライザー１を上昇したガス流は、ライザー１の上部で急
転して導出管３に流入する。このガス流の急転によって
導出管３のライザー１側端部に渦流が発生し、導出管３
の内壁面に粉鉱石が沈降する。しかし、導出管３の底部
がサイクロン７側に下降した傾斜面となっているので、
ガス流から内壁面に沈降した粉鉱石は、導出管３の傾斜
面に沿って流動し、サイクロン７に送り込まれる。

これに対し、導出管の底部内壁が水平になっている流動
層炉では、底部内壁に一旦沈降した粉鉱石に導出管の長
手方向に関する力が作用せず、粉鉱石は沈降位置に留ま
ることになる。その結果、内壁面に堆積した粉鉱石の厚
みが大きくなり、ガスの流れが不安定になり、極端な場
合には導出管３の閉塞も生じる。

このように、ライザー１に取り付ける導出管３の形状を
改良することによって、導出管３の内壁面に粉鉱石が付
着・堆積することが防止される。

その結果、過大な圧損が生じることなく、ライザー１か
ら導出管３を経てサイクロン７に送られるガス流を急転
させ、急転により発生する遠心力で粉鉱石をガス流から
分離し、ライザ−１内部に循環させることができる。

導出管３として、第１図ではサイクロン７側に向けて底
部内壁が下降する傾斜面をもつものを使用した。しかし
、導出管３の形状はこれに拘束されるものではなく、第
２図に示すように種々の形状の導出管３が使用される。

第２図（ａ）は、導出管３の底部内壁を中央部で高くし
、ライザー１及びサイクロン７の双方に向かって下降す
る傾斜面とした例を示す。この導出管３でライザー１と
サイクロン７とを連結すると、ガス流に随伴された粉鉱
石は、導出管３の中央部を境としてライザー１及びサイ
クロン７の双方に流動又は転勤する。なお、導出管３中
央部の底面を水平にし、両端部近傍のみを傾斜面として
も良い。

第２図（ｂ）は、導出管３全体をサイクロン７側に向か
って下降する傾斜管とした例を示す。この導出管３によ
っても、ガス流から沈降した粉鉱石は導出管３の底部傾
斜面に沿ってサイクロン７側に流動する。なお、導出管
３としては、第２図（ａ）で説明したように中央部が高
く、ライザー１及びサイクロン７の双方に傾斜したもの
を使用することもできる。

何れの場合においても、導出管３の流路断面積は、ライ
ザー１からサイクロン７まで一定とされ、或いは縮小す
る。そのために、圧力変動に起因した乱れが導出管３を
流れるガス流に生じることなく、底部内壁に沈降した粉
鉱石の排出は円滑に行われる。

導出管３では、ライザー１からガス流が流入してサイク
ロン７に流出している。したがって、ガス流から分離し
て導出管３の底部内壁に沈降した粉鉱石は、このガス流
によって浮動している状態にある。そこで、導出管３の
底部内壁に１５〜４５度程度の若干の傾斜を付けただけ
で、安息角が形成されず、粉鉱石をライザー１又はサイ
クロン７に流動させる効果が発揮される。

なお、本発明は、以上に説明した粉鉱石の予備還元に限
らず、粉粒体の予熱、乾燥１石炭焚の高速流動層炉等に
対しても同様に適用されることは勿論である。

〔発明の効果〕

以上に説明したように、本発明においては、流動層を形
成するライザーとサイクロンとを連結する導出管の底部
下面を傾斜させることによって、ガス流から分離して沈
降した粉粒体をライザー及び／又はサイクロンに自動的
に流入させている。

そのため、特にライザー側にある導出管の底部内壁に粉
粒体が付着・堆積せず、圧損の増加や導出管の閉塞を生
じることなく、流動化ガスを一定条件下でライザーから
導出管を経てサイクロンに流すことができる。そして、
ライザーの炉高方向に対して導出管を直角又は鋭角的に
配置しているので、ライザーから導出管に流入するガス
を急転させ、浮遊している粉粒体をライザーの天井に衝
突させてガス流から分離しライザー内に循環させ、サイ
クロンに送り込まれる粉粒体の量を少なくしている。そ
のため、流動層の粉粒体濃度を高く維持して効率の良い
処理が行われると共に、ライザーの内容積に比較して小
型のサイクロンを使用することができ、固気分離効果も
向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例における流動層炉を示す概略図で
あり、第２図は導出管の数例を示す。 １：ライザ−２：ダウンカマー ３：導出管　　　　　　　４：導入管 ５：装入管　　　　　　　６：ガス吹込み羽ロア：サイ
クロン　　　　　８：排気管 ９：細粒取出し管　　　　ｌＯ：粗粒取出し管特許出願
人　　　　新日本製鐵　株式會社代　理　人　　　　小
　堀　　益（ほか２名）第１図 第２図 （ｂ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、ライザーの上部とサイクロンとを連結する導出管を
   前記ライザーの炉高方向に対して直角又は鋭角的に配置
   し、前記導出管の少なくとも底面壁の端部を、前記ライ
   ザー及び／又は前記サイクロンに向けて傾斜させたこと
   を特徴とする外部循環式流動層炉。