JPH0448017A - 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、
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層以下の微粒ダス
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５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）鉄鉱石の溶融還元設備における流動層式の予備還
元炉において、分散板を、内部に冷却液体用の流路が形
成されるとともに、該流路下部の分散板下面側に冷却気
体用の流路が形成され、且つ上下方向に多数のノズル孔
が貫設された金属構造体により構成し、該金属構造体に
冷却液体および冷却気体の導入口と排出口をそれぞれ設
けた予備還元炉。

（２）金属構造体の上面に、耐火物層を設けた上記（１
）の予備還元炉。

（３）鉄鉱石の溶融還元設備における流動層式の予備還
元炉において１分散板を、内部に冷却液体用の流路が形
成されるとともに、該流路下部の分散板下面側に冷却気
体用の流路が形成され、且つ上下方向に多数のノズル孔
が貫設された金属構造体により構成し、該金属構造体に
冷却液体および冷却気体の導入口と排出口をそれぞれ設
け、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予備還元炉。

（４）金属構造体の上面に、耐火物層を設けた上記（３
）の予備還元炉。

〔作用〕

各導入口から、水等の冷却液体および窒素ガス等の冷却
気体を分散板内のそれぞれの流路に流す。

これにより、ノズル孔内面は主として冷却液体により、
また、分散板の下面は主として冷却気体により冷却され
て温度が低下し、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。

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／ｓｅｃ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すい。一方、分散板を冷却す
るとダストの付着は防止されるが、反面、分散板からの
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１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、本発明では分散板を構成する金属構造体内に、
ノズル孔内面の冷却を主たる目的とした液体冷却用の流
路を設けるとともに、これとは別に、分散板下面側に、
分散板下面の冷却を主たる目的とした気体冷却用の流路
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、
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℃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。

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
。

次に、分散板を構成する金属構造体の上面に耐火物層を
設けた上記（２）、（４）の構成によれば、その耐火物
層により、分散板上面からの抜熱による流動層内部の温
度低下が防止されるとともに、流動する鉱石粒子の接触
による分散板上面の摩耗も適切に防止される。

分散板を冷却すると、上述したような還元ガスの温度低
下という問題の他に、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。一
方、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
離することがら、ノズル孔内部や分散板下面に較べてダ
スト付着のおそれは少なく、むしろ鉱石粒子の接触によ
る摩耗が問題となる。そこで、上記（２）　（４）の構
成では、ダスト付着があまり問題とならない分散板上面
を耐火物層とすることにより１分散板による流動層から
の抜熱を抑制し、しかも分散板上面の摩耗も防止できる
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
、分散板は金属構造体で構成され、しかも内部の冷却用
流体により冷却されることがら、大きな強度を有してい
る。したがって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、ガスの温度
低下を適切に防止できる。

〔実施例〕

第１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１
ｏが接続されている。

前記分散板８は金属構造体により構成され、該金属構造
体の内部には、その上部に液体冷却用の複数の流路１６
Ａが、また、その下部の分散板下面側には気体冷却用の
複数の流路１６Ｂがそれぞれ形成されている。これらの
うち流路１６Ａは主としてノズル孔内面を、また、流路
１６Ｉ３は主として分散板下面を、それぞれ冷却するも
のであり、このため流路１６　Ｂ　４３流路１６Ａに較
べ薄く構成されている。

これら流路１６Ａ、流路１６Ｂの仕切壁３０等を上下方
向に貫通するようにして多数のノズル孔１５が形成され
ている。

そして、この分散板８を構成する金属構造体には、前記
流路１６Ａに通じる冷却液体の導入口１１Ａおよび排出
口１２Ａと、前記流路１６Ｂに通じる冷却気体の導入口
１１Ｂおよび排出口１２Ｂが、それぞれ設けられている
。

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。

分散板８を構成する金属構造体は、通常鋳物等で作られ
るが、その内部構造には特に限定はない。

第２図は、分散板の内部構造の一例を示すもので、流路
１６Ａを断面した状態を示している。

分散板８の内部は仕切ｕ３２に・より排出孔１３を中心
に複数（４つ）の流路１６Ａに分割され、各流路１６Ａ
内には、流体を蛇行状に流すための仕切壁３３が設けら
れている。そして、これら仕切壁３２．３３はそれぞれ
複数の管状部を有しており、この管状部の内部がノズル
孔１５を構成している。

仕切壁３２により形成された各流路１６Ａには。

それぞれ冷却流体の導入口１１と排出口１２が設けられ
ている。

第３図は、分散板の内部構造の他の例を示すもので、こ
れも流路１６Ａを断面した状態を示している。

分散板８の内部には多数の流路１６Ａが並列的に設けら
れ、これら流路１６Ａの両端はヘッダ部２６．２７に連
通している。これらのヘッダ部２６．２７には、それぞ
れ冷却液体の導入口１１Ａと排出口１２Ａとが設けられ
、これらに冷却液体の導入管２８と排出管２９が接続さ
れている。そして、各流路１６Ａの仕切壁３０にはノズ
ル孔１５が貫設されている。

この分散板８では、流路１６Ｂも同様の構造を有してお
り、上述した第２図または第３図と対応する仕切壁、冷
却気体用のヘッダ部、導入口、排出口、導入管、排出管
がそれぞれ設けられる。

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。

第４図および第５図は、分散板の上面に耐火物層を設け
た構造の一実施例を示すものである。

分散板８ａの本体たる金属構造体Ａの上面には、耐火物
層１７が設けられている。この耐火物層１７内のノズル
孔部分を形成するため、金属構造体Ａの上面には耐火物
層１７を貫通する管部３１が突設されている。

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。

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、このような形式の分散板についても、第４図に示
すような、上面に耐火物層を設けた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５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１
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４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、以上の各実施例において、分散板を構成する金属
構造体は、全体を一体構造としてもよいし、或いは流路
１６Ａを有する部材と流路１６Ｂを有する部材をそれぞ
れ別々に製作し、これらを接合ないし組付けて構成させ
てもよい。

次に、上記各実施例の作用について説明する。

導入口１１Ａから分散板８．８ａ、８ｂ内に導入された
水等の冷却液体は、複数の流路１６Ａを流れ排出口１２
Ａから排出される。この冷却液体により主としてノズル
孔１５の内面が強冷却され、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、導入口１１Ｂから導入された窒素ガス等の冷却気
体は、複数の流路１６Ｂを流れ排出口１２Ｂから排出さ
れる。この冷却気体により主として分散板下面が緩冷却
される０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。

また、第４図および第５図に示す実施例では、分散板８
ａの上面に設けられた耐火物層１７により、分散板上面
からの抜熱による流動層内部の温度低下が防止され、し
かも、流動する鉱石粒子の接触による分散板上面の摩耗
も適切に防止される。

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、従来の耐火物製の分散板は、一般に７００ｍｍ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、その本体が金属製で、しかも冷却されることから
大きな強度を有しており、このため２００ａｍ程度の厚
さとすることができる。

したがって、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、分散板の冷却による還元ガ
ス温度の低下を適切に防止しつつ１分散板下面やノズル
孔内面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、分散板の上面に耐火物層を有する構造では、分散
板上面からの抜熱による流動層内部の温度低下を防止で
きるとともに、流動する鉱石粒子の接触による分散板上
面の摩耗も適切に防止でき、鉄鉱石の予備還元をより合
理的に実施できる。

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、ダスト村上による問題
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図は、本発明の一実施例を示す縦断面図である。第
２図は分散板の内部構造の一例を示す水平断面図である
。第３図は分散板の内部構造の他の例を示す水平断面図
である。第４図および第５図は、本発明の他の実施例を
示すもので、第４図は縦断面図、第５図は分散板の一部
を示す平面図である。第６図は本発明の他の実施例を示
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は導入口、１２は
排出口、１３は排出孔、１４は抜出管、１５はノズル孔
、１６Ａ、１６Ｂは流路、１７は耐火物層、１８はガス
噴出管、１９はガス噴出口、Ａは金属構造体である。 第 図 第 図 第 図 第 図 手続補正書（自船 補正内容 平成２年９月２７日

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）流動層式の予備還元炉において、分散板を、内部
   に冷却液体用の流路が形成されるとともに、該流路下部
   の分散板下面側に冷却気体用の流路が形成され、且つ上
   下方向に多数のノズル孔が貫設された金属構造体により
   構成し、該金属構造体に冷却液体および冷却気体の導入
   口と排出口をそれぞれ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。
2. （２）金属構造体の上面に、耐火物層を設けたことを特
   徴とする請求項（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）流動層式の予備還元炉において、分散板を、内部
   に冷却液体用の流路が形成されるとともに、該流路下部
   の分散板下面側に冷却気体用の流路が形成され、且つ上
   下方向に多数のノズル孔が貫設された金属構造体により
   構成し、該金属構造体に冷却液体および冷却気体の導入
   口と排出口をそれぞれ設け、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）金属構造体の上面に、耐火物層を設けたことを特
   徴とする請求項（３）に記載の鉄鉱石の溶融還元設備に
   おける予備還元炉。