JPH0662215B2 - 高温粉体の輸送用管体 - Google Patents

高温粉体の輸送用管体

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JPH0662215B2
JPH0662215B2 JP62136983A JP13698387A JPH0662215B2 JP H0662215 B2 JPH0662215 B2 JP H0662215B2 JP 62136983 A JP62136983 A JP 62136983A JP 13698387 A JP13698387 A JP 13698387A JP H0662215 B2 JPH0662215 B2 JP H0662215B2
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    • F16LPIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L53/00Heating of pipes or pipe systems; Cooling of pipes or pipe systems
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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Air Transport Of Granular Materials (AREA)
  • Rigid Pipes And Flexible Pipes (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は高温粉体の輸送用管体に係り、詳しくは、溶融
還元プロセスからなる直接還元製鉄で、予熱かつ予備還
元された高温の粉体原料を溶融還元炉へ気流搬送する設
備などに利用される粉体輸送用管体に関するものであ
る。
〔従来の技術〕
鉄鉱石を直接溶融還元するプロセスでは、溶融還元炉に
粉鉱石や粉炭さらには副原料などを、窒素などの不活性
ガスを搬送ガスとして気流搬送・高圧吹き込みするよう
にした技術がある。
その場合に、粉体が管内を高速で移動するので、管体内
面との接触摩耗や曲がり部にあっては衝突摩耗が著しく
生じる。したがって、管体が単なる鋼管のみでは耐えら
れず、粉体による管体の摩耗や破損を防止するために、
管自体に耐摩耗鋼を採用したり耐摩耗材を内張りし、さ
らには、耐摩耗材を中空管状に形成してそれを輸送管内
に挿設するなどして、その耐用期間の長期化の努力が払
われる。
しかし、耐摩耗材も徐々にではあるが摩耗が進行する
し、特に曲がり部などにあっては依然として摩耗の進行
が著しい。耐摩耗材が浸食されて管の一部が破損する
と、搬送される粉体が漏出することになる。
ところで、近年、溶融還元プロセスにおいて、溶融還元
炉の前段にその炉の排ガスを利用して粉体を予熱・予備
還元する予備還元炉を備えた設備の実用化が図られつつ
ある。
溶融還元炉の排ガスで予熱・予備還元された粉体の予備
還元鉱は、例えば800℃前後の温度を有している。こ
のような高温の粉体を上記したような管体で気流搬送す
る場合は、常温の粉体を搬送する場合に生じる摩耗の問
題だけでなく、粉体の熱による管体の加熱損傷さらには
熱膨張変位についても対策を講じる必要がある。
そのため、管体には耐摩耗性のみならず耐熱性をも備え
た例えばセラミックスの中空管が採用され、しかも、そ
の中空管と外管との間に圧縮かつ断熱性を配慮した充填
材が介挿され、熱膨張変位を吸収すると同時に外管の昇
温抑制が図られる。
そのような対策を施してもその外管温度は一般鋼管の耐
用限度を越える温度に上昇する場合がある。例えば中空
管は20mm程度の径であっても、外管を一般鋼管の耐用
温度に保つためには中空管と外管との間に多量の断熱材
を介挿しなければならず、管体が例えば150mmないし
200mmといった太い管体となってしまう。
輸送用管体が大型化すると広い配管スペースを要するこ
とになり、大型化に伴う製作費や据付費が嵩む問題も生
じる。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記したセラミックスや断熱材を用いても、粉体の有す
る熱で外管は一般鋼管の耐用限度を越える温度にもな
る。外管の熱変形や熱損傷を防止するためには、外管の
材質アップを図るか断熱層を厚くするか、水などの冷却
媒体を流通させて外管を冷却すればよいが、長期の使用
の間にやはりセラミックスは浸食される。
例えば、実開昭56−6809号公報などには、粉体な
どの輸送管をを二重構造として内部の冷却をできるよう
にした搬送ダクトが記載されている。このように、管体
の外部を冷却流体によって高温輸送物の通過による内外
管の熱変形や破損などを防止することはすでによく知ら
れているところである。
ところで、外管を覆って水冷する場合、外管が破損する
と冷却水が外管内に侵入して高温粉体と混合することに
なる。これでは気流搬送されている粉体が半流動状態と
なることもあり、上記したごとくの気流に乗せて溶融還
元炉に搬送することはもはや不可能となる。
また、冷却水が溶融還元炉内へ至ることも好ましくな
い。現在、予備還元炉を使用した直接還元プロセスは開
発段階にあり、冷却装置を備えた高温粉体輸送用管体が
実用に供されているのではないので、実際に上記した状
態が起こっているわけではない。しかし、そのような事
態の発生を、溶融還元プロセスの開発段階で予め回避す
る対策を講じておく必要のあることは言うまでもない。
本発明は上述した問題に鑑みなされたもので、その目的
は、高温のまま使用される予備還元鉱などの粉体を気流
搬送できること、管体を冷却することによって管体自体
の摩耗や浸食の進行を抑制できること、配管の小径化や
配管スペースの節減,製作費および据付費の低減が図ら
れること、初期的な浸食段階で確実に浸食の進行を検知
して、管体の集中管理を行いやすくすることを実現した
高温粉体の輸送用管体を提供することである。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は、気流搬送される高温粉体の流通路を形成した
中空管が外管に挿設され、該外管の外周を冷却するため
の冷却管が取り付けられている粉体輸送用管体に適用さ
れる。
その特徴とするところは、第1図を参照して、冷却管6
は外管2の外周2bの一部を覆うように取り付けられる
と共に、その冷却管6を覆い外管2との間に密閉空間1
8を形成する外套管20が被嵌される。そして、中空管
3を経て外管2に至る摩耗に伴う浸食進行状態を検出す
るために、密閉空間18の内部圧力を粉体輸送用管体1
の外部に設置した圧力検知手段19(第3図参照)へ導
出させる圧力導管30が設けられる。これによって、中
空管3内を通過する高温粉体や搬送ガスが密閉空間18
へ漏出することにより上昇した密閉空間18の内部圧力
を、検出することができるようにしたことである。
〔作用〕
気流搬送される高温の粉体は、外管2に挿設された耐摩
耗性・耐熱性の中空管3が形成する流通路7を搬送ガス
に伴われて高速で流過する。高温粉体は中空管3の内壁
に激しく接触したり衝突し、中空管3を摩耗されると共
に著しく昇温させる。
外管2の外周2bの一部を覆うように取り付けた冷却管
6には、粉体輸送用管体1を冷却するための冷却水が流
過しているので、外管2の昇温は抑制される。その結
果、外管2の耐久性は向上して一般綱管の仕様も可能と
なる。また、外管2と中空管3との間に必要となる断熱
層厚さも薄くできることから、粉体輸送用管体1を小径
化することができる。
気流搬送される高温粉体の接触や衝突による中空管3の
内壁に生じる摩耗は、時間の経過に伴って進行し、徐々
に浸食が大きくなって外管2まで及びそれを破損させる
と、その亀裂個所から高温粉体や搬送ガスが冷却管6を
覆う外套管20と外管2との間の密閉空間18に噴出す
る。
それによって、密閉空間18の内部圧力が上昇するが、
この圧力上昇が圧力導管30を介して粉体輸送用管体1
の外部に設置した圧力検知手段19へ導びかれる。その
圧力検知手段19により圧力上昇を検知した後は、高温
粉体の気流搬送を停止させるなどの措置をとれば、冷却
水が中空管3の流通炉7に流入することが回避され、安
全を確保することができる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、粉体輸送用管体を冷却するための冷却
管が外管の周囲の一部を覆うように取り付けられている
ので冷却が図られ、中空管の摩耗や浸食の進行が抑制さ
れる。その結果、外管の耐久性が保持され、高温粉体の
気流搬送が円滑に維持される。
粉体輸送用管体を構成する外管に亀裂が入ると破損個所
より搬送ガスや高温粉体が密閉空間へ噴出するが、その
内部圧力の上昇を検知することによって粉体輸送用管体
の内部に発生した摩耗や浸食の進行が確実に検地され、
摩耗管理を容易に行うことができる。すなわち、冷却水
管が損傷する前にまたは外部へ噴出する前に、遠隔的に
異常を確認することが可能となる。もちろん、管体の小
径化や配管スペースの節減や製作費および据付費の低減
も図られる。
〔実施例〕
以下に、本発明をその実施例に基づいて、詳細に説明す
る。第1図および第2図は、気流搬送される高温粉体の
流通路7を形成した中空管3が外管2に挿設され、その
外管2の外周を冷却するための冷却管6が取り付けられ
ている粉体輸送用管体1の縦断面図である。
この粉体輸送用管体1は、外管2および中空管3ならび
に両管2,3に挿入される充填材4よりなる多重管5
と、外管2の外周の一部を覆うように取り付けられてい
る冷却管6およびそれらを被嵌した外套管20とによっ
て構成されている。
中空管3は、耐摩耗性および耐熱性を有するセラミック
スであり、その内部は、例えば800℃以上に昇温した
粉体を搬送ガスと共に流過させる流通路7が形成され
る。なお、この流通路7を流過する搬送ガスの圧力は例
えば5Kgf/cm2ないし6Kgf/cm2程度である。
中空管3の外周3aと外管2の内周2aの間には、上記
した充填材4であるモルタルなどが挿入され、間隙が生
じないように配慮されている。この中空管3は耐熱性・
耐摩耗性に優れているといえども、高温粉体の接触や衝
突による摩耗や浸食を避けることができない。
外管2の外周2bには、内部に冷却水通路8を有し多重
管5を冷却するための冷却水を流過させる冷却水管6
が、外周を部分的に覆うよう螺旋状に取り付けられてい
る。
そして、粉体輸送用管体1における中空管3および外管
2の摩耗に伴う浸食進行状態を検出するために、冷却水
管6を覆って外管2の外方に密閉空間18が形成され、
その密閉空間18の内部圧力の上昇を検知する圧力検知
手段19(第3図参照)が設けられる。
その密閉空間18は外管2と外套管20との隙間で形成
され、その空間圧力は大気圧となっている。このような
構造は図示した直管のみならず、摩耗の激しい曲がり管
21(第3図参照)にも適用される。
第3図に示すように、粉体輸送用管体1は高温粉体を供
給元である予備還元炉(図示せず)から溶融還元炉に気
流搬送するための配管系に採用され、幾つかの部分配管
である曲がり管21や直管22,23,24などとして
用いられ、それぞれはフランジ25で接続される。
第4図に示すフランジ25においては、密閉空間18に
連通する通路空間26,27が形成され、両フランジ2
5A,25Bは外管2に被嵌され、接続面側で外管2に
固定される一方、他面側で外套管20に固定される。な
お、両フランジ25A,25Bの接続面側には、シール
用のパッキン20が介挿されている。
上記の通路空間26,27は、密閉空間18A,18B
内の圧力上昇を検知できるように、圧力導管30A,3
0Bを介して粉体輸送用管体1の外部に設置された圧力
検知手段19である圧力計や警報ランプに接続される。
本例にあっては、圧力計19などは第3図に示す管理室
31の表示盤29に設けられている。
上述したように、高温の粉体と接触や衝突を繰り返すう
ちに中空管3の内壁が浸食され、中空管3,充填材4お
よび外管2が損傷すると、上記5Kgf/cm2ないし6Kgf
/cm2の圧力を有する搬送ガスが密閉空間18Aへ流入
して、密閉空間19の内部圧力を上昇させる。その結
果、管理室31の圧力計19で圧力上昇が検出されると
共に警報が鳴るようになっている。
したがって、警報などがあると、高温粉体の輸送を停止
して、外管2の破損による冷却水の中空管3内への侵入
を未然に防ぐことができる。なお、曲がり配管21と配
管23を1ブロックとする場合は、第4図に示すよう
に、通路空間26,27が二点鎖線で示す連通管33で
連通される。冷却水管6A,6Bは図示の例では接続管
35で連通されているが、各管ごとに独立した冷却水管
としておいてもよい。
このように構成された粉体輸送用管体1にあっては、次
のようにして、高温の粉体を気流搬送することができ
る。
第1図に示す粉体輸送用管体1中を、高温の粉体が気流
搬送される。溶融還元プロセスが採用された予備還元炉
から例えば800℃以上に昇温された粉体は、中空管3
の流通路7を高速で矢印34方向へ移動して溶融還元炉
に送られる。
その間に、高温粉体が中空管3の内壁にに接触したり衝
突が繰り返される。中空管3は高温粉体の流過によって
昇温する。しかし、充填材4を経て外管2へ伝達される
熱は冷却水通路8を流れる冷却水で吸収され、外管2は
ほぼ仕様温度以下に維持される。その結果、外管2の耐
久性が保持される。
ところで、高温粉体の接触や衝突の繰り返しによって、
中空管3の摩耗が徐々に進行する。そして、摩耗が進ん
で浸食部Aが発生し、それが外管2までに及ぶと、外管
2に穿孔などが発生する。その破損個所から流通路7を
流過する搬送ガスが密閉空間18に噴出し、密閉空間1
8の圧力が上昇して管理室31の表示盤29の圧力計1
9の表示が上昇しまた警報ランプが点灯する。
そのとき、溶融還元炉などへの粉体の搬送を停止し、浸
食個所の確認と補修作業を行う。その際に、該当する管
のみを交換すればよい。そのような圧力の上昇の時点で
は浸食が冷却水管6まで及んでおらず、冷却水は中空管
3の流通路7に流入することがない。
その結果、搬送されている高温粉体が湿潤状態の半流動
状態になったり、冷却水が溶融還元炉に侵入するような
ことはなく、粉体輸送用管体1における全体的な管理や
部分配管の保守が確実に行われる。
以上の例は、外管2の外周2bに冷却水管6を螺旋状に
取り付けたものであるが、第5図および第6図に示すよ
うに、冷却水通路35を有する冷却水管36を、多重管
5の管軸5aに沿う方向に配列してもよい。いずれにし
ても、冷却管6,36が外管2の全表面を覆うことがな
いようにして、冷却管の破損の前に密閉空間の圧力が上
るようになっていればよい。
以上、本発明に係る高温粉体の輸送用管体を説明した
が、外管が冷却管に完全に覆われていなく、また、冷却
管は外管の外表で独立して接しているため、摩耗が進行
して外表まで達した場合などでも、冷却管が損傷する前
にまたは外部へ噴出する前に、遠隔的に異常を確認する
ことが可能となり、点検や保守作業が容易となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明が適用された粉体輸送用管体の縦断面
図、第2図は第1図のII−II線矢視断面図、第3図は粉
体輸送用管体の概略配置図、第4図はフランジ接続され
た配管の要部断面図、第5図は冷却水管の取付けが異な
る管体の断面図、第6図は第5図のVI−VI線矢視断面図
である。 1……粉体輸送用管体、2……外管、2b……外周、3
……中空管、6,36……冷却管(冷却水管)、7……
流通路、18……密閉空間、19……圧力検知手段(圧
力計)、20……外套管、30,30A,30B……圧
力導管。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】気流搬送される高温粉体の流通路を形成し
    た中空管が外管に挿設され、該外管の外周を冷却するた
    めの冷却管が取り付けられている粉体輸送用管体におい
    て、 上記冷却管は前記外管の外周の一部を覆うように取り付
    けられると共に、該冷却管を覆い前記外管との間に密閉
    空間を形成する外套管が被嵌され、 上記中空管を経て前記外管に至る摩耗に伴う浸食進行状
    態を検出するために、前記密閉空間の内部圧力を粉体輸
    送用管体の外部に設置した圧力検知手段へ導出させる圧
    力導管が設けられ、 前記中空管内を通過する高温粉体や搬送ガスが前記密閉
    空間へ漏出することにより上昇した該密閉空間の内部圧
    力を、検出することができるようにしたことを特徴とす
    る高温粉体の輸送用管体。
JP62136983A 1987-05-30 1987-05-30 高温粉体の輸送用管体 Expired - Lifetime JPH0662215B2 (ja)

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