JPH0448013A - 鉄鉱石の溶融還元設備における予備還元炉 - 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〕 この発明は、鉄鉱石の溶融還元Ｍ９ｍにおける予備還元
炉の改良に関する。

〔従来の技術〕

鉄鉱石の溶融還元では、設備を溶融還元炉と流動層式の
予備還元炉とから構成し、溶融還元炉で発生する排ガス
を予備還元炉流動層の流動化、還元ガスとして利用する
方法が経済上好ましい。そして、この流動層としては、
技術的完成度が高く、しかも鉱石の予熱、還元に伴う粉
化を抑制できるという点から、バブリング流動層が特に
有利である。

このような方式の予備還元炉は、その内部にガス噴出用
の多数のノズル孔（ガス通孔）を有する分散板を備えて
おり、この分散板の上方に形成される予備還元室に鉄鉱
石が装入され、分散板下方のガス吹込室（風箱）に溶融
還元炉からの還元ガスが導入される。この還元ガスは、
分散板のノズル孔を通じて上方の予備還元室に吹き出さ
れ、これにより流動層が形成され、鉄鉱石の予備還元と
予熱がなされる。

〔発明が解決しようとする課題〕

このような予備還元炉では、還元ガス中に含まれるダス
トの分散板への付着が大きな問題となる。

すなわち、溶融還元炉から発生する排ガスには多量のダ
ストが含まれており、このうち１０μｍ以下の微粒ダス
トは、多くの場合サイクロン等の除塵装置では除去でき
ず、このような微粒ダストを含む還元ガスがそのまま予
備還元炉に導入されてしまう。

上記ダストはＳやＮａ、　Ｋ等のアルカリ化合物を多く
含んでいるため、９００℃を超えるような温度の還元ガ
ス中では粘着性を持ち、このため予備還元炉に導入され
たダストは分散板下面やノズル孔内面に付着することに
なる。特に、ガス吹込室に導入された還元ガスはノズル
孔を通過する際に縮流され、ノズル孔内のガス流速は極
めて高く（流速：約１００　ｍ　／ｓｅｅ程度）なるた
め、ノズル孔内面ではダストが特に強固に付着し易い。

このようなダストによる付着物は次第に成長し、遂には
還元ガスの円滑な流れを妨げ、適正な流動層を形成でき
なくなる。

第８図はこのような状況を示すもので、１は流動層、２
は分散板、３は分散板下方のガス吹込室。

４は付着、成長したダストである。

本発明は、このような従来の問題に鑑みなされたもので
、分散板に対するダストの付着を効果的に防止できる予
備還元炉の提供をその目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

このため本発明は、次のような構成を有する。

（１）多数のノズル孔が貫設された分散板を炉内部に有
する流動層式の予備還元炉において、分散板を、耐火物
製の本体と、該本体の下面に設けられる金属板と、ノズ
ル孔内面に嵌設され、下端が前記金属板に接合された金
属パイプと、前記本体の内部または下面近傍に沿って配
され、長手方向の少なくとも一部が直接または連結部材
を介して前記金属板に接合される冷却パイプとから構成
した鉄鉱石の溶融還元設備における予備還元炉。

（２）冷却パイプが、金属板下面に突出しないように設
けられた上記（１）の予備還元炉。

（３）多数のノズル孔が貫設された分散板を炉内部に有
する流動層式の予備還元炉において。

分散板を、耐火物製本体と、該本体の下面に設けられる
金属板と、ノズル孔内面に嵌設され、下端が前記金属板
に接合された金属パイプと、前記本体の内部または下面
近傍に沿って配され、長手方向の少なくとも一部が直接
または連結部材を介して前記金属板に接合される冷却パ
イプとから構成し、分散板の下方には、少なくとも２本
のガス噴出管を水平移動可能に設けた鉄鉱石の溶融還元
設備における予備還元炉。

（４）冷却パイプが、金属板下面に突出しないように設
けられた上記（３）の予備還元炉。

〔作用〕

冷却パイプ内には冷却用流体（水等の液体または窒素ガ
ス等の気体）が外部から供給される。この冷却用流体に
よる冷却パイプの冷却により、冷却パイプに直接または
連結部材を介して接合された金属板が冷却されるととも
に、この金属板を介してノズル孔内面を構成する金属パ
イプが冷却される。このようにして分散板下面およびノ
ズル孔内面の温度が低下する結果、これらの面に還元ガ
ス中のダストが付着しても急速に固化し、容易に剥離す
る。

通常、予備還元炉内に導入される還元ガスの温度は１０
００〜１２００℃程度であるが、ダストが最も強固に付
着するノズル孔内面について言えば、その表面温度を数
百℃程度に冷却することにより、ダストは容易に剥離可
能な状態となる。

本発明はダストの付着を防止するため、分散板を冷却す
ることを骨子とするものであるが、流動層に面する分散
板の上面やノズル孔の出口では。

ダストが付着しても流動化した鉱石粒子の激しい運動に
より簡単に剥離することから、ノズル孔内面や分散板下
面のようなダスト付着のおそれはほとんどない。一方、
分散板、特にその上面側を冷却すると、分散板上面から
の抜熱による流動層内部の温度低下という問題を生じる
おそれがある。

そこで１本発明では、ダスト付着が問題となる分散板下
面とノズル孔内面のみを冷却することによって、分散板
冷却による流動層からの抜熱を抑制しつつ、ダストの付
着防止を図るようにしたものである。

なお、分散板の冷却により、ノズル孔内を通過する還元
ガスの温度が低下するという問題が考えられる。しかし
、分散板はその下面の金属板と冷却パイプとが強度部材
となり、しかもこれらは冷却されるため、全体として大
きな強度を有する。

このため、分散板はその厚さを小さくすることが可能で
あり、これによってノズル孔を通過する還元ガスとノズ
ル孔内面との接触面積を小さくでき、還元ガスの温度低
下を適切に防止できる。

また、分散板の下方にガス噴出管を備えた上記（３）の
構成によれば、仮に分散板下面やノズル孔の入口にダス
トが付着しても、ガス噴出管から適宜ガスを噴出させる
ことにより、ダストを容易に剥離させることができる。

特に、本発明ではダストが分散板下面等に付着しても、
分散板の冷却により容易に剥離できる状態にあり、した
がって、ガス噴出管からのガスの吹き付けにより、付着
したダストは容易に除去される。

ガス噴出管は、常時は炉外に後退させておき、適宜炉内
に進入させ、分散板下面に向けてガス吹き付けを行う、
このガスとしては窒素ガス等の不活性ガスが用いられる
。

また、分散板下面に突出部があると還元ガスの乱れが生
じ、ダストが付着しやすい傾向があるが。

上記（２）、（４）の構成によれば、冷却パイプが金属
板下面に突出しないように設けられるため、分散板下面
へのダストの付着がより確実に防止される。

〔実施例〕 第１図ないし第３図は本発明の一実施例を示すもので、
５は予備還元炉本体、８は炉内部を仕切る分散板であり
、この分散板８の上部が予備還元室６を、また、下部が
ガス吹込室７をそれぞれ構成している。このガス吹込室
７にはガス吹込口９が設けられ、これに溶融還元炉から
のガス導管１０が接続されている。

前記分散板８には、その上下方向に多数のノズル孔１５
が貫設されている。

分散板８は、耐火物製の本体１１と、この本体１１の下
面に設けられる金属板１２と、前記各ノズル孔内面に嵌
設される金属パイプ１６と、本体１１の下面近傍に沿っ
て配される冷却流体流通用の冷却パイプ１７とから構成
されている。

前記金属板１２は耐火物製の本体１１の下部全面を覆う
ように本体１１に対し固定されている。

なお、この金属板１２のノズル孔形成部位には穴が開け
られている。

前記金属パイプ１６は、本体１１の上下方向に設けられ
た各ノズル孔１５の内面に嵌設され、その下端が前記金
属板１２に設けられた穴の周縁に溶接等により接合され
ている。

前記冷却パイプ１７（金属管）は本体１１の下面に沿う
ようにして並列的に複数本設けられ、各長手方向が前記
金属板１２に溶接等により接合されている。

本実施例では、冷却パイプ１７は、その上半部が本体１
１内に埋め込まれるようにして配置され。

このため金属板１２は冷却パイプ１７の径方向両側に接
合されている。

第３図は、金属板１２および冷却パイプ１７の構成を平
面的に見たもので、並列的に配置された各冷却パイプ１
７の両端はヘッダ部２６．２７に接続され、これらのヘ
ッダ部２６，２７に５それぞれ冷却用流体の導入管２８
と排出管２９が接続されている。なお、３０は金属板１
２に設けられたノズル孔用の穴である。

なお、冷却パイプ１７は、本実施例のようにノズル孔１
５の両側に位置するよう配置することが好ましい。

分散板８の中央部には鉱石の排出孔１３が設けられ、こ
の排出孔１３に抜出管１４が接続されている。

なお、本発明は第１図に示すような上面が中心向かって
コーン状に傾斜している分散板に限らず。

上面が平面状である分散板等についても適用できる。

また、冷却パイプ１７の断面形状、平面的な配置構造等
についても、上記実施例に限定されるものではなく、適
宜な構成とすることができる。

第４図は、冷却パイプを金属板下面に突出しないように
設ける場合の一実施例を示すもので、分散板８ａを構成
する冷却パイプ１７の大部分を本体１１内に埋め込み、
冷却パイプ１７の下面を金属板１２の下面と面一に設け
たものである。

なお、その他の構成は第１図に示すものと同様であり、
同一の符号を付して、その説明は省略する。

また、冷却パイプ１７の配置は、第４図に示す態様の他
に１例えばその下面を金属板１２の上面（本体１１と接
する面）に接合する構造、或いは。

本体１１内に完全に埋め込み、適当な連結部材を介して
金属板と接合する構造等、適宜な態様を採ることができ
る。

また、冷却パイプ１７はその全長を金属板１２と接合す
ることが好ましいが、場合によっては連結部材を介して
部分的に接合するような構造とすることもできる。

第５図は、鉱石の排出孔１３が分散板８ｂの側方に設け
られた構造の一実施例を示すもので、分散板８ｂは、そ
の上面が前記排出孔１３に向けて下向きに傾斜した構造
となっている。

なお、その他の構成は第４図に示すものと同様であり、
同一の符号を付して、その説明は省酩する。

なお、このような形式の分散板についても、冷却パイプ
１７および金属板１２を第１図に示すような構造とする
ことができる。

第６図および第７図は１分散板の下方にガス噴出管を設
ける場合の一実施例を示すもので、分散板の構成は、第
１図に示すものと同様であるので、その説明は省略する
。

分散板８の下方には、抜出管１４を挾むようにして２本
のガス噴出管１８が水平移動可能に設けられている。こ
のガス噴出管１８には、分散板の下面方向に向いた複数
のガス噴出口１９が設けられている。

炉本体５には、その側壁を貫通する鞘管２０が設けられ
、ガス噴出管１８はこの鞘管２０を通じてガス吹込室７
内に出没可能である。

ガス噴出管１８を水平移動させるために、炉体の外部に
駆動機構２１が設けられている。この駆動機構２１は、
例えば、往復移動するチェーン等からなっており、ガス
噴出管１８の炉外部に突出した部分にこのチェーンが係
止されている。したがって、このチェーンの往復運動に
より、ガス噴出管１８は鞘管２０を通じてガス吹込室７
内に出没することができる。

ガス噴出管１８の炉外に突出した後端にはガス吹込管２
２が接続され、このガス吹込管２２には。

ガス供給源２３からの導ＩＦ！２４が接続されている。

図中２５は、導管２４の途中に設けられるバルブである
。

なお、ガス噴出管１８は図示しない駆動機構によりその
軸線を中心として回転できるようにしてもよい。

また、このガス噴出管は、第４図や第５図に示すような
分散板を備えた炉についても適用できることは言うまで
もない。

また、本発明では、冷却パイプ１７の他に、別の冷却パ
イプを冷却パイプ１７よりも上方の本体１１内に埋め込
み、これを直接または適当な連結部材を介して、金属パ
イプ１６や金属板１２に接合することを妨げるものでは
ない。

次に、上記各実施例の作用について説明する。

分散板８．８ａ、８ｂを構成する冷却パイプ１７には水
や窒素ガス等の冷却用流体（好ましくは水等の液体）が
流される。この冷却用流体により。

冷却パイプ１７に接合された分散板下面の金属板１２が
冷却され、さらに、この金属板１２を介してノズル孔内
面を構成する各金属パイプ１６が冷却される。このよう
にして分散板下面およびノズル孔内面の温度が低下する
結果、これらの面に還元ガス中のダストが付着しても急
速に固化し、容易に剥離することになる。

本発明は分散板８上面の冷却は行わないが、分散板８の
上面やノズル孔１５の出口では、ダストが付着しても流
動化した鉱石粒子の激しい運動により簡単に剥離するこ
とから、ノズル孔内面や分散板下面のようなダスト付着
のおそれはほとんどない。このように分散板上面の冷却
を行わないことによって、分散板上面からの抜熱による
流動層内部の温度低下も適切に回避できる。

また、第６図および第７図に示す実施例では、仮に分散
板下面やノズル孔の入口にダストが付着しても、ガス噴
出管１８から適宜ガスを噴出させることにより、ダスト
を容易に剥離させることができる。

ガス噴出管１８は、常時は炉外に後退させておき、駆動
機構２１により適宜ガス吹込室７内に進入させ、分散板
８の下面に向けてガスを噴出させる。

また、第４図や第５図に示す実施例では、冷却パイプ１
７が金属板１２の下面に突出しないようにして設けられ
るため、還元ガスに乱れが生じにくく、第１図に示すよ
うな構造に較ベダストの付着性がより低くなる。

なお、従来の耐火物のみからなる分散板は、−般に７０
０ｍ程度の厚さを有しているが、上述したような本発明
の分散板は、その金属板１２と冷却パイプ１７とが強度
部材となり、しかもこれらは冷却されることから大きな
強度を有しており、このため２００■程度の厚さとする
ことができる。

したがって、ノズル孔１５を通過する還元ガスとノズル
孔内面との接触面積は、従来の耐火物製の分散板に較べ
て非常に小さく、このためノズル孔を通過する際の還元
ガスの温度低下はほとんど問題とならない。

〔発明の効果〕

以上述べた本発明によれば、流動層やこれに吹き込まれ
る還元ガスの温度低下を招くことなく。

分散板下面やノズル孔内でのダストの付着が効果的に防
止され、還元ガスの流動層内への吹き込みを安定して行
わせることができる。

また１分散板下方にガス噴出管を有する構造では、仮に
分散板下面やノズル孔の入口にダストが付着しても、ガ
ス噴出管からのガスの噴出によりダストを容易に剥離さ
せることができる。特に本発明では、ダストが分散板下
面等に付着しても、分散板の冷却により容易に剥離でき
る状態にあることから、上記ガスの吹き付けによりダス
トを容易に除去することができ、ダスト付着による問題
をより確実に防止することができる。

また、冷却パイプが金属板の下面に突出しないようにし
て設けられる構造では、還元ガスに乱れが生じにくく、
分散板下面でのダストの付着をより効果的に防止するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は、本発明の一実施例を示すもので
、第１図は縦断面図、第２図は第１図中Ｘ部の部分拡大
図、第３図は分散板を構成する金属板および冷却パイプ
の平面図である。第４図は本発明の他の実施例を部分的
に示す縦断面図である。第５図は本発明の他の実施例を
部分的に示す縦断面図である。第６図および第７図は本
発明の他の実施例を示すもので、第６図は縦断面図、第
７図は第６図中■−■線に沿う断面図である。第８図は
従来の予備還元炉におけるダストの付着状況を示す説明
図である。 図において、５は炉本体、６は予備還元室、７はガス吹
込室、８．８ａ、８ｂは分散板、１１は本体、１２は金
属板、１３は排出孔、１４は抜出管、１５はノズル孔、
１６は金属パイプ、１７は冷却パイプ、 １８はガス噴出管、 １９はガス噴出 口である。 第 図 第 図 第 図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）多数のノズル孔が貫設された分散板を炉内部に有
   する流動層式の予備還元炉において、分散板を、耐火物
   製の本体と、該本体の下面に設けられる金属板と、ノズ
   ル孔内面に嵌設され、下端が前記金属板に接合された金
   属パイプと、前記本体の内部または下面近傍に沿って配
   され、長手方向の少なくとも一部が直接または連結部材
   を介して前記金属板に接合される冷却パイプとから構成
   したことを特徴とする鉄鉱石の溶融還元設備における予
   備還元炉。
2. （２）冷却パイプが、金属板下面に突出しないように設
   けられた請求項（１）に記載の鉄鉱石の溶融還元設備に
   おける予備還元炉。
3. （３）多数のノズル孔が貫設された分散板を炉内部に有
   する流動層式の予備還元炉において、分散板を、耐火物
   製本体と、該本体の下面に設けられる金属板と、ノズル
   孔内面に嵌設され、下端が前記金属板に接合された金属
   パイプと、前記本体の内部または下面近傍に沿って配さ
   れ、長手方向の少なくとも一部が直接または連結部材を
   介して前記金属板に接合される冷却パイプとから構成し
   、分散板の下方には、少なくとも２本のガス噴出管を水
   平移動可能に設けたことを特徴とする鉄鉱石の溶融還元
   設備における予備還元炉。
4. （４）冷却パイプが、金属板下面に突出しないように設
   けられた請求項（３）に記載の鉄鉱石の溶融還元設備に
   おける予備還元炉。