JPH0448014A - 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、鉄鉱石の溶融還元設備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１
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１０μ隠以下の微粒ダス
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５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９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液体
冷却用の冷却パイプと、内部に気体冷却用の流路を有す
るとともに、前記各金属パイプと連通ずるノズル孔部が
貫設され、前記金属板の下部全面に設けられるガス冷却
構造部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）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液体冷却用の冷却パイ
プと、内部に気体冷却用の流路を有するとともに、前記
各金属パイプと連通ずるノズル孔部が貫設され。

前記金属板の下部全面に設けられるガス冷却構造部とか
ら構成し１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。

（作用〕 冷却パイプ内には水等の冷却液体が外部から供給され、
この冷却液体により、冷却パイプおよびこの冷却パイプ
に直接または連結部材を介して接合された金属板を通じ
てノズル孔内面を構成する金属パイプが冷却される。一
方、ガス冷却構造部内には窒素ガス等の冷却液体が外部
から供給され、この冷却気体により、分散板の下面を構
成するガス冷却構造部の下面が緩冷却される。そして、
このようにしてノズル孔内面および分散板下面の温度が
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。

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１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。

また、上述したようにノズル孔内のガス流速は極めて高
くなるため、ノズル孔内面ではダストが強固に付着し易
い、これに対し、分散板下面に接するガスの流速は比較
的小さく（約１０ｍ／ｓｅｅ程度）、このためダストの
付着強度はノズル内面に較べて小さい、一方、分散板を
冷却するとダストの付着は防止されるが１反面１分散板
への抜熱により、還元ガスの温度が低下するという問題
を生じるおそれがある。特に、分散板下面は還元ガスと
の接触面積が大きく、分散板下面の過度の冷却はガス温
度の低下を招き易い。

そこで、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、それぞれの面のダスト付着強
度に応じた温度に冷却することによって、分散板冷却に
よる還元ガス温度の低下や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。

すなわち本発明では、分散板内部に、ノズル孔内面の冷
却を主たる目的とした液体冷却用の冷却パイプを設ける
とともに、これとは別に、分散板下面側に、下面が分散
板下面を構成し、且つ内部に気体冷却用の流路を有する
ガス冷却構造部を設けたものである。したがって、ノズ
ル孔内面に強固に付着したダストは、冷却パイプを流れ
る液体による強冷却により剥離可能な状態となり、一方
、分散板（ガス冷却構造部）の下面は気体冷却によりそ
の表面温度が過度に低下しない程度に冷却されるが、分
散板下面に付着したダストはその付着強度が小さいため
、上記程度の温度でも容易に剥離可能な状態となる。

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’Ｃ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は、その表面温度を数百
℃程度に冷却することにより、また、分散板下面につい
ては〔ガス温度−１００〕℃程度に冷却することにより
、それぞれダストは容易に剥離可能な状態となる。

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
５分散板はその本体下面の金属板と冷却パイプ、さらに
はガス冷却構造部が強度部材となり、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１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（２）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
。

〔実施例〕

第１図ないし第４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
て配される液体冷却用の冷却パイプ１７と、内部に気体
冷却用の流路を有し、前記金属板１２の下部全面に設け
られるガス冷却構造部３１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、それぞれ冷却液体の導入管２８と
排出管２９が接続されている。なお、３０は金属板１２
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。

前記ガス冷却構造部３１は、鋳物等の金属製であり、そ
の下面が分散板下面を構成するように前記金属板１２の
下部全面に設けられている。

このガス冷却構造部３１は、内部に気体冷却用の複数の
流路３２を有し、各流路３２の仕切壁３３の上下方向に
、前記金属パイプ１６と連通するノズル孔部１５１が貫
設されている。

そして、ガス冷却構造部３１には、前記流路３２にに通
じる冷却気体の導入口３４と排出口３５が設けられ、こ
れに導入管３８と排出管３９がそれぞれ接続されている
。

ガス冷却構造部３１の内部構造には特に限定はない、第
４図は、その内部構造の一例を示す水平断面図である。

ガス冷却構造部３１の内部には多数の流路３２が並列的
に設けられ、これら流路３２の両端はヘッダ部３６．３
７に連通している。これらのヘッダ部３６．３７には、
それぞれ冷却気体の導入口３４と排出口３５とが設けら
れ、これらに冷却気体の導入管３８と排出管３９が接続
されている。

そして、各流路３２の仕切壁３３にはノズル孔部１５１
が貫設されている。

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、
ガス冷却構造部３１の内部構造等についても、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５図は、冷却パイプの配置構造が異なる他の実施例を
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５図に示す態様の他
に、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６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５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。

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７図および第８図は、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２ｏが設けられ
、ガス噴出管１８はこの鞘管２ｏ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２
３からの導管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５図や第６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
等の冷却液体が流される。この冷却液体により、冷却パ
イプ１７に接合された金属板１２を介してノズル孔内面
を構成する各金属パイプ１６が強冷却され、還元ガス中
の粘着性のダストが付着しても急速に固化し、容易に剥
離可能な状態となる。

一方、ガス冷却構造部３１内には窒素ガス等の冷却気体
が流され、この冷却気体により、分散板の下面を構成す
るガス冷却構造部３１の下面が緩冷却される。分散板下
面に付着するダストは付着強度が小さいため、このよう
な緩冷却でも容易に剥離可能な状態となる。そして、こ
のような分散板下面の緩冷却により、これに接する還元
ガスの温度低下が適切に防止される。

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
流動暦内部の温度低下も適切に回避できる。

また、第７図および第８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。

なお、従来の耐火物のみからなる分散板は、−般に７０
０閣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、冷却パイプ１７およびガ
ス冷却構造部３１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２
００ｍ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。

また、本発明においてガス冷却構造部３１は、金属板１
２に関し、その冷却パイプ１７近傍の部分と、還元ガス
に曝される部分（金属パイプ１６の接合部近傍の部分）
との温度差を小さくし、金属板１２の熱割れを防止する
作用もする。

すなわち、このガス冷却構造部３１内の冷却気体は、冷
却パイプ１７近傍の金属板部分が冷却パイプによる強冷
却によって過度に冷却されることを防止し、これによっ
て、金属パイプ１６の接合部近傍の金属板部分との温度
差を小さくし、過度の温度差に基づく熱割れを効果的に
防止するものである。

〔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、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。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４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、第４図はガス冷却構造部の水平断面図である
。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７図および第８図は本発明の他の実施
例を示すもので、第７図は縦断面図、第８図は第７図中
■−■線に沿う断面図である。第９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、３１はガス冷却構造部、３２は
流路、１５１はノズル孔部である。 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図

Claims (1)

【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液体冷却用の冷却パイ
   プと、内部に気体冷却用の流路を有するとともに、前記
   各金属パイプと連通するノズル孔部が貫設され、前記金
   属板の下部全面に設けられるガス冷却構造部とから構成
   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）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液体冷却用
   の冷却パイプと、内部に気体冷却用の流路を有するとと
   もに、前記各金属パイプと連通するノズル孔部が貫設さ
   れ、前記金属板の下部全面に設けられるガス冷却構造部
   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。