JPH0445215A - 循環流動層還元炉の底部構造 - 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、循環流動層還元炉を用いて鉱石、特に鉄鋼石
を還元する設備に関する。

（従来の技術） 従来の高炉による溶鉄製造技術に替わるものとして、溶
融還元法が注目を浴びている。この方法は、粉鉱石の使
用・一般炭の使用、コークス工程の省略等により溶鉄を
安価に製造することを目的に開発されている。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
するために、流動ガスとして流動層炉に供給して原料ｙ
石を予熱、予備還元する方法等も開発されている。

かかる循環流動還元法は、例えば特開昭６２２２８８７
８号公報に記載されているように、粉鉱石を装入し、さ
らに底部から流動ガスである還元ガスを供給して流動層
を形成するライザーとその上方にサイクロンを設け、さ
らにその下方にライザー下部に連結したダウンカマーを
設けた循環流動層還元炉において、粉鉱石を還元するも
のである。

（発明か解決しようとする課題） この循環流動層還元炉は、他の気泡流動層等に比べてガ
ス流速が大きいために使用する鉱石の粒度分布幅を広く
できることと、生産性が高いという利点がある。鉱石を
高速で流動させることから鉱石がライザー上方に浮遊飛
散する。高速流動層の特徴として気泡の生成はなく粒子
の希薄層状態の流動となり、還元ガス中に粒子が広く分
散するため、固気接触が良好で還元速度が大きくとれ、
還元効率の向上が期待できる。

しかし、粉鉱石の場合粒子密度が大であることから流動
化特性として気泡の合体が分裂より優勢である難流動性
粒子である。このため、ライザー高さ方向に粒子濃度分
布が不均一になりやすく、かつライザー下部に粒子濃度
が大である濃厚層が生じ易い。

固気接触の観点から特にライザー下部の粒子濃厚層の生
成は避けたい。このため、ライザー下部に流動ガスを均
一に供給し粒子濃厚層を解消する多孔板構造の底部構造
が考えられる。この多孔板方式の場合、溶融還元炉から
発生する還元ガスはダストやヒユームが多量に混入して
おり、ガス吹き出し孔閉塞トラブルが発生する。

このトラブルを回避するためノズル構造を採用するが、
この場合ノズル径は当然ながら大きい方が詰まり防止の
面から望ましい。しかし、ノズルからの落鉱・ガスの分
散性等からある一定のガス吐出速度を保つ必要があり、
ノズル径を大にするとノズル本数が少なくなりノズルピ
ッチが粗くなる。

ノズルから噴出した還元ガスは、粒子を巻き込みながら
拡散し上昇し粒子をライザー上方に浮遊させる。この時
の還元ガスの噴流の拡散は前述したような粒子の流動特
性から小さくジェット流となる。したがって、ノズルピ
ッチが粗くなると噴出した還元ガスはライザー底部で全
体に拡散せず、ノズルからある高さ以下の層では粒子不
動部を形成しこれが下部の粒子濃厚層となる。

これはライザー下部での還元ガスの吹抜は現象であり、
固気接触が甚だしく劣る。このため、還元効率の低下や
粒子の停滞部で粒子同士の付着すなわちスティッキング
か生じ甚だしいときには流動が停止する欠点がある。

そこで、本発明において解決すべき課題は、循環流動層
還元炉に於けるライザー下部の還元ガスの拡散を強化し
還元効率と操業性を向上させる手段を確立することにあ
る。

（課題を解決するための手段） 本発明は、流動層還元炉に外部粒子循環装置を付設した
循環流動層還元炉の底部構造において、流動ガス供給ノ
ズルの先端に遮蔽板を設けた流動ガスノズルを配設する
か、流動ガス供給ノズルの先端を水平方向に屈折させた
流動ガスノズルを配設した流動層底部構造によって上記
課題を解決した。

（作　　用） 還元効率の向上・スティッキング防止等からライザー下
部の還元ガス供給構造は多孔板構造や小径ノズル高密度
配置構造が好ましい。しかし、これらの構造では詰まり
のトラブルが生じる。このため、ノズル径を大きくして
ダーティ−ガスによるノズル詰まりを防止する。この場
合、ノズルピッチが粗くなるのでライザー下部の粒子の
流動が悪化する傾向がある。

この流動悪化を解消するため先端に遮蔽板を付けた流動
ガスノズルを用いる。ライザー下部の流動悪化は流動ガ
スの噴出直後の粒子加速性の悪さによるものである。す
なわち、ノズル上部の粒子が噴流に巻き込まれずにガス
が吹抜は現象を起こし、ノズル直上付近から粒子が高速
流動していないためである。

従って、ノズル先端の遮蔽板でガス噴流の上向き速度を
抑制し、流動ガスを水平方向に強制的に拡散させること
によって、上向きジェット流の成長を止め、水平噴流中
に粒子を巻き込み粒子を加速させ粒子の流動・上昇流を
促進させる。

すなわち、水平噴流で粒子を助走させライザー下部に粒
子濃厚層を生成させないようにすることにより、流動ガ
スの気泡の合体が抑制されただちに高速流動域が始まる
。

ライザー径か更に大きい場合やノズル設置本数か少ない
、あるいはノズルピッチが粗い場合には、底部の粒子の
流動化を強力にする必要がある。この場合、前述したノ
ズルに羽根を内蔵し、流動ガスに旋回力を与え噴流させ
る。これにより流動ガスがライザー内で渦流を生じ粒子
がより分散流動する。

また、ライザー底部付近の流動ガスを旋回させ粒子に遠
心力を与え、粒子の流動を促進させライザー高さ方向の
空間率をより均一化させる。これにより、ライザー下部
での流動性・固気接触性等が良好になり還元効率が向上
しスティッキングが発生し難い流動層還元操業が得られ
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、本発明の循環流動層還元炉を示す概略
図である。この還元炉は、流動層還元炉１４を構成する
ライザー１にサイクロン４とダウンカマー２から構成さ
れる外部粒子循環装置１５が併設されている。このライ
ザー１とダウンカマー２との間は、上部は導入管３で下
部は循環量抑制装置５を備えた連結管６で連結している
。

原料粉鉱石７は供給管８からライザー内に装入される。

装入された粉鉱石はダウンカマーからの循環鉱石とライ
ザー内で混合し、ノズル１０から吹き込まれる高温の流
動ガス（還元ガス）９て流動化され、大半の鉱石はライ
ザー内を飛散流動しダウンカマーとの間を循環流動しな
がら還元される。

ライザー内を飛散流動している鉱石は流動ガスの流れに
随伴されて、導入管を経由してサイクロンに送られる。

ここで、固気分離された鉱石はダウンカマーに沈降し循
環流動制御装置のキャリヤガス１１で鉱石循環量をコン
トロールされて再びライザー内へ戻される。還元鉱石は
ダウンカマー下部に設けている排出口１２から取り出さ
れる。他方、流動ガスは排気管１３から系外に排気され
る。

第２図にライザー高さ方向の空間率分布を示す。

空間率とはライザー内の粒子濃度指数の１つであって、
粒子の無い空間の割合を示すものである。

従来のノズルでは流動ガスが上向きのジェット流を形成
してライザー下部を吹き抜けるため、下部に粒子濃厚域
が生じ図中Ｂのごとき不均一な分布となる。このため、
前述したように固気接触が悪く還元効率か低い。この傾
向はライザー径が大きくなる程、またノズルピッチが粗
くなる程激しくなる。

本発明では、第１図（Ｂ）に示す形状のノズルを用いる
。ノズル１０の先端に遮蔽板１０−１を取り付は脚１０
−２で取り付けその側面の開口部１０−３から流動化ガ
スを吹き込む。これによりノズル近傍の粒子が加速され
流動化する。

この結果空間率は第２図のＡの如く高さ方向でより均一
になり、固気接触が改善されていることが分かる。

更には、先端部の遮蔽板をノズル径より大きくするとよ
り改善される。

又、水平方向への噴流が促進され粒子の流動状態が別実
絶倒として第３図に示すように旋回羽根１０−４を付加
することによって更に空間率分布を均一にすることがで
きる。ノズル先端の吹き出し流速はノズル内のガス流速
より等しいかそれよりも早くする方が望ましい。

ノズル先端部のガス流速が遅いと、ノズル先端部で粒子
の巻き込みが起こりノズル先端部で鉱石が停滞し過還元
されスティッキングトラブルが生じる。しかし、ノズル
先端の開口部の開孔率を数％まで下げるとノズル噴射口
での詰まりのトラブルが生じる。

更に別の実施例として第４図に示すように、ノズル先端
を水平方向に屈折させ流動化ガスを噴出させるとライザ
ー下部で旋回流が起こり粒子の流動は更に良好になる。

この構造の採用はノズルピッチが非常に粗いとき採用す
ると効果は大である。

他方、流動ガスノズルは高温の炉内と高温の還元ガスに
曝されるため耐熱性が要求される。更には、流動ガス中
のダストや炉内の粒子による摩耗アタックがあり、耐摩
耗性が必要である。

特にノズル先端の遮蔽板・羽根等は耐摩耗性が要求され
る。したがって、ノズルは耐熱鋼を用い、より高温の流
動ガス側には耐火物を内張すしている。別の実施例では
耐熱鋼に耐火耐摩耗材を吹き付けあるいは溶射加工して
いる。

又、ノズル先端の遮蔽板を山笠状にしてノズル上部の粒
子の滞留部か生しないように配慮する場合もある。これ
により粒子のスティッキングの防止を図る。ノズル先端
の遮蔽板の水平方向の角度は、例えばノズルの吐出圧損
を少なくしたい場合は若干上向きにする。あるいは、粒
子の流動化を更に強化する場合は若干下向きにセットす
る。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明においては、ノズル先端に
遮蔽板を設けることによりライザー底部の流動ガスを拡
散させ粒子の流動を改善する。これにより、ライザー高
さ方向の空間率分布がより均一化し固気接触が良好にな
り還元効率・生産性等が向上する。

本発明によると、■固気接触が良好であるため還元効率
が高く生産性が高い。■循環流動層還元炉の生産性を更
に高めることができる。■安定操業性が大である。等の
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）は、本発明の循環流動層還元炉を示す概略
図、第１図（Ｂ）はノズルの概略図、第２図はライザー
高さ方向の空間率分布を示す図表、第３．４図はノズル
の別実絶倒を示す概略図である。 １：ライザ−２：ダウンカマー ３：導入管　　　　　　　４：サイクロン５：循環量制
御装置　　　６：連結管 ７：粉鉱石　　　　　　　８：供給管 ９：流動ガス　　　　　　１０：ノズル１０−１：遮蔽
板　　　　　１０−４：旋回羽根１１：キャリヤガス　
　　　１２：還元鉱排出口１３：排気管 代　理　人　　弁理士　　茶野木　立　夫粋傷７ セリフｙｚス、〜ツノ 第 図 （δ） 第 図 力′島 手続補正書 （自発） 平成２年７月２６ 日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、流動層還元炉に外部粒子循環流動装置を付設した循
   環流動層還元炉の底部構造において、流動ガス供給ノズ
   ルの先端に遮蔽板を設けた流動ガスノズルを配設したこ
   とを特徴とする循環流動層還元炉の底部構造。 ２、流動ガス供給ノズルの先端を水平方向に屈折させた
   流動ガスノズルを配設したことを特徴とする請求項１記
   載の循環流動層還元炉の底部構造。