JPH0127038Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は高炉、直接還元炉などのシヤフト炉内
の反応をシミユレートできる試験装置に関するも
のである。

代表的なシヤフト炉である高炉のシヤフト部に
おいては、炉頂から装入された鉱石やコークスは
下部から上昇してくる高温の還元ガスにより加熱
されると共に、鉱石は還元作用を、コークスはガ
ス化作用を受ける。

高炉シヤフト内の炉高方向の温度分布は炉体か
らの放熱が比較的小さいため、ガスと原料の熱交
換と、反応熱を伴なう鉱石の還元反応と、コーク
スのガス化反応の結果として決る。また高炉シヤ
フト内のガス組成分布は鉱石の還元反応とコーク
スのガス化反応によつて変化する。このように炉
内の温度分布とガス組成分布は炉内の反応の結果
として決るので、事実上高炉の操業条件が決れ
ば、高炉シヤフトの温度分布とガス組成分布も決
つてくるという性格を有する。

高炉シヤフトの炉内反応状況を解明すること
は、高炉の成績向上と装入原料の改善などのため
不可欠であるため、炉内反応状況を試験装置によ
つて再現し、炉内反応を研究する試みは多いが、
そのほとんどは、反応の結果として決るべき炉内
温度分布とガス組成分布を外部からパラメータと
して与えており、炉内反応をシミユレートしたと
は云い難い。唯一の例外はいわゆるボリス炉であ
る。

ボリス炉は装入物を移動させるかわりに、電気
加熱炉を移動させることにより向流移動層を再現
するという優れた発想の試験装置であるが、これ
も炉内温度分布は電気加熱炉により外部から与え
ており、シヤフト炉の炉内反応シミユレーターと
しては完全とは云い難い点がある。試験装置はそ
の宿命として容量が小さいため装置からの放熱が
大きい。このため高炉シヤフト内の熱的状態を再
現することができず、やむを得ず電気炉などで外
部から加熱し、温度分布を与えている。

本考案はこのような問題点を解決し、炉内温度
分布とガス組成分布が炉内反応の結果として決
り、炉内反応状況を忠実にシミユレートできる先
述のボリス炉に代る試験装置を提供するものであ
る。即ち本考案の要旨は供試原料を充填するため
の炉芯管と、炉芯管にガスを導入するための手段
と、炉芯管の一部を包囲し移動自在に設けられた
加熱炉からなる試験装置において、加熱炉のガス
下流側に炉芯管の一部を包囲する保熱炉を移動自
在に設けたことを特徴とするシヤフト炉内反応試
験装置である。

以下にその１実施例を図面に基づいて説明す
る。

第１図はシヤフト炉内反応試験装置の１例を示
す。炉芯管１の中に鉱石、コークスなどの原料２
を充填し、還元ガス３を炉芯管１の上部から流
す。還元ガス３は加熱炉４によつて加熱されたの
ち、加熱炉下部の原料２を熱交換により加熱する
とともに還元し、ガス自身の温度は低下したの
ち、炉芯管１の下部より反応後ガス５として排出
される。本考案の特徴はこのような試験装置の加
熱炉４のガス下流側に保熱炉６を設けた点にあ
る。

保熱炉６は、炉芯管１の内部の還元ガス３およ
び原料２が有する熱の炉芯管１の外壁面方向への
放散量を減少する役割を持つた炉である。このよ
うに保熱炉を設けておいて、加熱炉４と保熱炉６
を下部へ移動することにより、炉芯管内に向流移
動層の状態を再現する。保熱炉６は炉芯管１の外
壁面方向への放熱を減少させるために、炉芯管１
の管内温度を炉芯管の外側管壁温度とほゞ等しい
温度あるいは一定の温度差を持つた温度に維持加
熱する炉であり、１例を第２図に示す。

第２図は複数の保熱炉６のうちの１個について
の片側断面を示す。原料２を充填した炉芯管１の
外側管壁の温度を、温度計７によつて測定すると
ともに、炉芯管１の内側の管壁のまわりに巻いた
熱遮蔽板８の内側の温度を、温度計９（温度計９
は保熱炉６と同一速度で移動させ、温度計９と温
度計７の相対する位置を変えないようにする）に
よつて測定し、温度計７と温度計９の温度差をな
くすか、一定の温度差になるよう制御器１０、電
力供給器１１を通じてヒーター１２の加熱を制御
する。このように保熱炉を設け、炉芯管外側壁面
の温度をコントロールすることにより、炉芯管１
の内側から炉芯管の外壁面方向へ放出される熱を
減少させることができる。

ここで炉芯管１の内側管壁のまわりに巻いた熱
遮蔽板８は、炉芯管内の原料２および還元ガスが
有する熱の炉芯管の外壁面方向への放熱を防止す
るとともに、炉芯管の加熱を保熱炉６によつて行
わせるための熱の境界線の役割を持つ。

なお第１図は本考案の１実施例にすぎず、加熱
炉４を複数としたり、加熱炉４と保熱炉６を１体
の炉に組み込んだり、あるいは独立の炉として分
離したりしてもよく、また還元ガス３の流通方向
と加熱炉４および保熱炉６の移動方向を第１図と
逆にしたり、あるいは縦方向の装置を横方向に変
えるなどをしてもよく、いずれにしても保熱炉を
加熱炉のガス下流側に設けることにより、第１図
と同様の効果が得られるのは勿論である。さらに
保熱炉６の形式も第２図の例にとどまらず、その
他の方式によつて炉芯管１の内側の熱が外壁面方
向へ放熱されるのを小さくするよう保熱炉によつ
て熱補償できる形式であればよい。

以上のように本考案のシヤフト炉内反応試験装
置においては、第１図の炉芯管１の内部から外壁
方向への放熱が小さくなるので、高炉シヤフトと
同様に炉芯管内の温度分布は、還元ガス３と原料
２との熱交換と原料２と還元ガス３との反応熱に
よつて決り、またガス組成分布も還元ガス３と原
料２との反応の結果決るので、炉内反応試験装置
に必要な機能を完全に具備し、忠実に炉内反応を
シミユレートできる。

なおこれまでの説明は代表的なシヤフト炉であ
る高炉のシヤフト部について行なつてきたが、高
炉のシヤフト部と炉内反応原理を同じくするシヤ
フト炉、つまりガスと原料が向流移動し、炉内反
応としてガスと原料間の熱交換反応と化学反応を
含むシヤフト炉、例えば直接還元シヤフト炉や石
灰石焼成シヤフト炉などに対しても本考案は適用
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例の概略説明図、第２図
は保熱炉の実施例を示す説明図である。 １：炉芯管、２：原料、３：還元ガス、４：加
熱炉、５：反応後ガス、６：保熱炉、７，９：温
度計、８：遮蔽板、１０：制御器、１１：電力供
給器、１２：ヒーター。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 供試原料を充填するための炉芯管と、炉芯管に
   ガスを導入するための手段と、炉芯管の一部を包
   囲し移動自在に設けられた加熱炉からなる試験装
   置において、加熱炉のガス下流側に炉芯管の一部
   を包囲する保熱炉を移動自在に設けたことを特徴
   とするシヤフト炉内反応試験装置。