JPH0711317A

JPH0711317A - 溶融還元装置

Info

Publication number: JPH0711317A
Application number: JP33244191A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Yajima; 健一矢島; Keikichi Murakami; 慶吉村上; Mitsuharu Kishimoto; 充晴岸本; Satoshi Tatsuta; 聡辰田
Original assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Current assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Priority date: 1991-11-20
Filing date: 1991-11-20
Publication date: 1995-01-13
Anticipated expiration: 2012-07-09
Also published as: JP2627590B2

Abstract

(57)【要約】【目的】全体的な運転を継続しながら予備還元炉の必
要な整備を行え、広範囲にわたる生産調整が可能で、し
かも還元効率のすぐれた溶融還元装置。【構成】鉄鉱石の流動層式予備還元炉２０と、それへ
の供給ガスの発生手段であり鉄鉱石の最終還元手段であ
る溶融還元炉１０とを接続してなる。ただし、時間あた
りの常用発生ガス量がＱの溶融還元炉１０の１基に対
し、入口定格圧力下の時間あたり適正導入最大ガス量が
ｑのほぼ同一型・同一容量の予備還元炉２０を、ｎ≧
２かつｑ×（ｎ−１）＜Ｑ≦ｑ×ｎとなるｎ基
（３基）だけ、それぞれダンパ３２を介して並列に接続
した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、溶融還元炉と流動層式
の予備還元炉とによって鉄鉱石を還元する溶融還元装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】溶融還元製鉄法は、溶融還元炉を用い、
鉄鉱石を溶融状態で還元して銑鉄を得る方法である。溶
融還元炉は、反応が速やかで生産量を弾力的に調整でき
るなどの利点を有する反面、エネルギー利用率が低いの
で、これに予備還元炉が併用されて溶融還元装置が構成
されることが多い。予備還元炉には、溶融還元炉で発生
するガス（ＣＯを含み還元性のある高温ガス）が還元ガ
スとして導入され、ここで鉄鉱石が固体状態で予備的に
（予備還元鉄にまで）還元されたうえ、溶融還元炉に装
入される。

【０００３】予備還元炉としては、上記の還元ガスによ
り鉄鉱石が流動化しながら還元させられる流動層式の還
元炉が多く採用される。流動層式であれば、粉粒状の鉄
鉱石をそのまま原料として使用できるうえ、それを連続
的かつ均一に処理できるからである。

【０００４】上記のような予備還元炉は、従来、１基の
溶融還元炉に対し１基だけ接続されるものであった。特
開昭５７−１８５９１０号や特開平１−１２９９１６号
の公報等にも、その例外は記載されていない。また、溶
融還元炉に対して基数のうえで一対一の関係にあること
から、予備還元炉の容量（大きさ）は、溶融還元炉の発
生ガス量に合わせて定められていた。同ガスが流動化ガ
スとして予備還元炉に導入されるので、もしその容量の
設定が不適当だと、予備還元炉において鉄鉱石を適正に
流動させ還元することができないからである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】溶融還元炉１基に対し
て、流動層式の予備還元炉を従来のように１基のみ接続
すると、つぎの不都合がある。

【０００６】イ) 流動層式予備還元炉は、鉄鉱石による
内部の摩耗が激しく、分散板（整流板）がダストによっ
て目詰まりすることも多いので、比較的頻繁に整備を必
要とするが、そうした整備の際に、溶融還元炉を含むシ
ステム全体の運転が停止されねばならない。しかも予備
還元炉は、耐圧殻のほかに耐火材などをも含む構造であ
り熱容量が大きくて冷めにくいことから、その整備には
かなりの時間がとられる。運転中の温度が１０００℃に
近いため、整備作業に先だって長い放熱時間が必要であ
るうえ、整備後にも加熱・昇温に時間を要するからであ
る。

【０００７】ロ) 溶融還元炉が広範囲にわたって生産量
を調整できるにも拘わらず、予備還元炉の方は、それに
対応する弾力的な運転ができないので、システムとして
実質的には生産調整できる範囲がせまい。予備還元炉１
基において鉄鉱石を適正な状態に流動させ得るガス量の
範囲はあまり広くないため、これが制約となって、溶融
還元炉の本来の生産調整能力が生かされないのである。

【０００８】ハ) 溶融還元炉が大型でその発生ガス量が
多い場合には予備還元炉も必然的に大型化するが、それ
にともなって予備還元炉の還元効率が低下することがあ
る。予備還元炉の高さ（塔高）は、粉粒体の種類ごとに
決まる流動層の適正高さからほぼ一律に決まるので、予
備還元炉の大型化は炉の径（塔径）を増すことになる
が、流動にともなう粉粒体の混合形態は、小径の場合に
比べて異なる領域に移行し、良好な反応が行われるとは
推定し難いからである。

【０００９】本発明は、溶融還元装置の全体的な運転を
継続しながら予備還元炉の必要な整備を行え、広範囲に
わたる生産調整が可能で、しかも予備還元炉における還
元効率のすぐれた溶融還元装置を提供するものであり、
上記の課題を解決することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の溶融還元装置
は、鉄鉱石の流動層式予備還元炉と、それへの供給ガス
の発生手段であり鉄鉱石の最終還元手段である溶融還元
炉とを接続した溶融還元装置であって、時間あたりの常
用発生ガス量がＱの溶融還元炉１基に対し、ガス導入口
での定格圧力（予備還元炉入口定格圧力）下の時間あた
り適正導入最大ガス量がｑのほぼ同一型・同一容量の予
備還元炉を、ｎ ≧ ２ ‥‥(ａ) かつｑ×（ｎ−１）＜Ｑ ≦ ｑ×ｎ ‥‥(ｂ) となるｎ基だけ、それぞれダンパ（全開・全閉の機能が
あればよい）を介して並列に接続したものである。

【００１１】請求項２に記載した溶融還元装置は、さら
に、予備還元炉のガス管（排ガス管またはガス導入管）
に、運転中の予備還元炉内のガス圧力またはガス流量を
調整するための開度調整可能なダンパを設けたものであ
る。

【００１２】また請求項３の溶融還元装置は、請求項１
または２に記載の上記装置についてさらに、各予備還元
炉の排ガス管に開度調整可能なダンパを設けるととも
に、各予備還元炉と溶融還元炉とを、前者を上方にして
配置したうえ、前者から後者への鉄鉱石の通路と後者か
ら前者へのガスの通路とを兼ねる鉛直に近い管路によっ
てそれぞれ接続したものである。

【００１３】

【作用】本発明の溶融還元装置では、１基の溶融還元炉
に対してｎ基（式(ａ)のように複数）の流動層式予備還
元炉が接続されている。各予備還元炉が、溶融還元炉の
発生ガスを還元ガス兼流動化ガスとして供給されること
により鉄鉱石を予備還元鉄にまで還元し、その予備還元
鉄が、各予備還元炉から溶融還元炉へ送られたうえ、銑
鉄にされる。作用上の特徴はつぎの点にある。

【００１４】1) 複数（ｎ基）の予備還元炉が接続され
ているので、整備（トラブル発生時を含む）等のために
１基の予備還元炉の運転を停止しても、残りの（ｎ−
１）基の予備還元炉を使用して、システムとしての本装
置の運転を継続することができる。これは、生産能率や
エネルギー効率の点で本装置がすぐれていることにほか
ならない。

【００１５】2) 溶融還元炉において生産調整（ターン
ダウン）を行う場合、そのときの発生ガス量Ｑ’（＜
Ｑ）に合わせて、必要なら、予備還元炉の運転基数を
ｎ’（＜ｎ）に減らすことができる。具体的には、溶融
還元炉・予備還元炉間に設けた前記それぞれのダンパを
適当数だけ閉鎖（全閉に）すればよいが、こうして予備
還元炉の運転基数を減らすと、運転される予備還元炉に
対しては流動化に必要なガス量がそれぞれ供給される。
つまり、予備還元炉の側でも生産調整能力が高くなるの
で、装置全体で広範囲の生産調整ができる。

【００１６】3) 溶融還元炉が大型で発生ガス量が多い
場合でも、予備還元炉は、設置の基数ｎを増やすことに
よって対応できるため、１基あたり必ずしも溶融還元炉
に匹敵する大容量とするに及ばない。ｎを増やせば、式
(ｂ)に基づいてｑを小さくすることができるからであ
る。ｑは、各予備還元炉の容量に対応するので、ｑが小
さくなると、予備還元炉が塔高に比して小径になり、鉄
鉱石（粉粒体）の既知の混合特性による好ましい予備還
元が行われる。

【００１７】4) 同一容量（同一ｑ）・同一型の予備還
元炉について基数ｎを増やす場合には、多数生産による
コストダウンの効果がもたらされる。また、ある一組の
溶融還元装置だけに限らず他の組の装置においても、各
組ごとに適当な基数ｎを選んで同様の予備還元炉（いわ
ば標準炉）を配備するようにすれば、予備還元炉の標準
化および量産化の効果によって、一層、低コストで溶融
還元装置を構成することができる。

【００１８】5) 式(ｂ)に従って定まる予備還元炉の基
数ｎは、溶融還元炉の発生ガス量とそのガスの予備還元
炉における受け入れ能力とを勘案した合理的な数であ
る。つまり、定格運転（フル稼動）状態の溶融還元炉に
対して、Ｑ≦ｑ×ｎであるため発生ガスの全量をムダな
く予備還元炉へ受け入れることができる一方、ｑ（ｎ−
１）＜Ｑであるため、アイドル状態となるムダな予備還
元炉が存在しない。

【００１９】なお、本発明の溶融還元装置について、と
くにｎ≧３であるｎにより式(ａ)・(ｂ)を満たすよう構
成すれば、ｎ基の予備還元炉のうち１基について定期整
備等を行っている間に他の１基においてトラブルが発生
したような場合にも、上記1)に準じて運転を継続するこ
とができる。

【００２０】請求項２に記載した溶融還元装置では、予
備還元炉のガス管に設けたダンパを開度調整することに
より、請求項１の装置による上記2)の生産調整に加え
て、さらに何割か範囲を広げて生産調整を行うことがで
きる。上記ダンパの開度調整によって、運転中の予備還
元炉内のガスの圧力または流量を制御することが可能だ
からである。一例を示せば、予備還元炉にとってガス量
が多すぎる（したがって炉外への鉄鉱石の飛び出しが多
い）場合、排ガス管に設けたダンパをいくぶん閉じぎみ
にすれば、予備還元炉内の実流量が減り、適正な流動状
態になる。

【００２１】また、請求項３の装置にはつぎの作用があ
る。すなわち、各予備還元炉の排ガス管に設けたダンパ
の開度を下げると、流動状態が不活発になるとともに、
その予備還元炉内の鉄鉱石（予備還元鉄）が、分散板の
通孔および上記管路（予備還元炉・溶融還元炉間の管
路）を経由して溶融還元炉へ落下・投入される。したが
ってｎ基の予備還元炉について順にダンパを操作すれ
ば、予備還元炉から溶融還元炉への鉄鉱石の供給を、特
別な切出し機器等を用いずに一定のサイクルで行うこと
ができる。しかもこうして落下していく鉄鉱石は、落下
していく間に分散板の通孔や管路内の付着物（鉄粉など
のダスト）を取り除くので、たとえば溶融還元炉・予備
還元炉間のガス管路に除塵機器を設ける必要がない。

【００２２】

【実施例】図１および図２に本発明の第一実施例を示
す。図１は、排ガス処理装置２を含む溶融還元装置１に
ついて概要を示す系統図、図２は、その溶融還元装置１
における生産調整範囲を表わす線図である。なおこの例
は、請求項１および２に対応する例である。

【００２３】溶融還元装置１では図１のとおり、１基の
溶融還元炉１０に対し３基の流動層式予備還元炉２０Ａ
・２０Ｂ・２０Ｃ（以下の説明において３基を区別する
必要のないときはともに２０と総称する）を並列に接続
している。各予備還元炉２０には、鉄鉱石やダスト等に
ついての投入・切出し・回収用機器なども付設している
が、それらを含めて、予備還元炉２０のそれぞれにはほ
ぼ同一の形式と容量を与えている。そして、これら３基
の予備還元炉２０からの排ガス管３５の先に、排ガス処
理装置２を設けている。以下、まずは各部の構成から説
明する。

【００２４】溶融還元炉１０は、内部の鉄浴（溶鉄）１
０ａ中に、予備還元鉄（３基の予備還元炉２０で予備還
元された鉄鉱石）のほか還元剤である石炭やその燃焼剤
である酸素を装入することにより、溶融銑鉄を得るもの
である。図中、符号４４が、各予備還元炉２０からくる
予備還元鉄の貯留タンク、４５が石炭や他の副原料のタ
ンク、そして４６が両タンクから溶融還元炉１０への原
料投入管である。これらも、予備還元炉２０と同じくそ
れぞれ３基ずつ設けている。また、鉄浴１０ａ内への酸
素の吹き込みは、ランス１１によって上方から行う。

【００２５】運転中、溶融還元炉１０の鉄浴１０ａから
はＣＯ（一酸化炭素）やＨ₂(水素）を多量に含有して還
元性のある高温のガス（還元ガス）が発生するので、こ
のガスを各予備還元炉２０に送るべく３本の管路３１を
設けている。各管路３１には予備還元炉２０Ａ・２０Ｂ
・２０Ｃに至る前に、ガス中のダストを除去するための
サイクロンセパレータ３３のほか、全開・全閉式（２ポ
ジションのみのもの）のダンパ３２Ａ・３２Ｂ・３２Ｃ
（３２と総称）をそれぞれ介装した。

【００２６】各予備還元炉２０については、下部の風箱
２１に上記の管路３１をそれぞれ接続するとともに、そ
の風箱２１の上に分散板２２を取り付け、上部を流動層
室２３としている。風箱２１より導入される上記の還元
ガスは、分散板２２に設けられた多数の通孔（ノズル）
を経て流動層室２３に流入し、そこで鉄鉱石を流動させ
て流動層２０ａを形成せしめる。鉄鉱石は、貯留タンク
４１から投入管４２を介して流動層室２３に投入するも
のとし、予備還元の進んだ鉄鉱石（予備還元鉄）は、流
動層２０ａからの溢流管４３を通して前述の貯留タンク
４４へ送る。各予備還元炉２０の排ガス管２５にはサイ
クロンセパレータ２４を介装し、排ガス中の微粉鉄鉱石
を捕集して炉内へ戻すようにしている。

【００２７】３本の排ガス管２５は１本の排ガス管３５
に合流させ、それをさらに排ガス処理装置２に接続して
いるが、各排ガス管２５には、予備還元炉２０Ａ・２０
Ｂ・２０Ｃのそれぞれにつき１台のダンパ３４Ａ・３４
Ｂ・３４Ｃ（３４と総称）を介装し、さらに合流部以降
の排ガス管３５にもダンパ３６を設けた。３台のダンパ
３４は全開・全閉の２ポジションのみを有するものだ
が、ダンパ３６は、開度の調整が可能な遠隔調整式のも
ので、これによって溶融還元炉の運転圧力（予備還元炉
の入口圧力とほぼ等しい）を設定することができる。

【００２８】排ガス管３５の先の排ガス処理装置２とし
ては、熱交換式の冷却機３７や、ベンチュリスクラバー
を有する湿式集塵機３８を配備し、その下流に発電用の
膨張タービン３９、およびガスホルダー４０を接続して
いる。溶融還元炉１０の発生ガスが有するエネルギー
は、多くが予備還元炉２０において鉄鉱石の予備還元に
利用されるが、その間にも消費されなかったエネルギー
が、この排ガス処理装置２の各機器によって回収され
る。すなわち、排ガスの有する熱が冷却機３７でボイラ
等の加熱源となり、集塵機３８による除塵後の排ガスの
圧力的エネルギーがタービン３９にて回収される。また
ガスホルダー４０では、排ガスの化学的エネルギーが貯
留され、のちに再使用される。

【００２９】ところで、溶融還元炉１０の発生ガスが上
記のように３基の予備還元炉２０に導入されることか
ら、両者の容量などはガス量に関するバランスを考慮し
て定めるのが合理的である。この溶融還元装置１では、
溶融還元炉１０において時間あたりの常用発生ガス量Ｑ
が２５００００Ｎｍ³/ｈである（このとき溶銑の生産量
も定格になる）のに対し、各予備還元炉２０の容量はつ
ぎのとおり定めた。すなわち、その入口定格のガス圧力
（この例では１．４ｋｇ/ｃｍ²Ｇ）において、鉄鉱石を
炉外へ過度に飛散しない正常な状態に流動させて予備還
元できる適正範囲の導入ガス量を、最大値ｑ＝８５００
０Ｎｍ³/ｈ、最小値ｆ＝５５３００Ｎｍ³/ｈとなるよう
にしている。この適正導入最大ガス量ｑと、予備還元炉
２０の基数ｎ（＝３）とは、ｑ×（ｎ−１）＜Ｑ ≦ ｑ×ｎという合理的な関係を満たすものである。つまり、常用
（定格）状態の溶融還元炉１０による発生ガスの全量
が、３基の予備還元炉２０をすべて稼動することにより
はじめて受け入れ可能である点で、バランスがとれてい
るといえる。

【００３０】また、予備還元炉２０を３基そなえること
から、この溶融還元装置１にはつぎのような特長があ
る。

【００３１】第一に、３基のうちたとえば予備還元炉２
０Ａにおいて分散板２２のメンテナンスをする場合など
には、その炉２０Ａの前後のダンパを閉じれば、装置１
の運転中にもそのメンテナンスができる。すなわち図１
のように、炉２０Ａへの導入ガス用の管路３１に設けた
ダンパ３２Ａと、排ガス管２５に介装したダンパ３４Ａ
とを閉じればよい（黒く塗って示したダンパは閉鎖状態
のものをさす）。それにより、炉２０Ａをメンテナンス
する間に、残りの２基の予備還元炉２０Ｂ・２０Ｃや溶
融還元炉１０によって銑鉄の生産を継続することができ
る。これは、いずれかの予備還元炉２０において運転不
能なトラブルが発生した場合も同様である。（ただし、
１基または２基の予備還元炉２０の運転をこうして止め
る場合、溶融還元炉１０の調整をして発生ガス量を減ら
すか、ダンパ３６を調整して溶融還元炉１０の運転圧力
を上げるか、さらにはそのガス量の一部を排ガス管３５
などへ直に送るかする。この三つ目のやり方のために
は、溶融還元炉１０から排ガス管３５等への短絡管（開
閉弁つき）を配備しておく必要がある。）第二に、溶融
還元炉１０の稼動状態が制限されて発生ガスの量が低下
した場合には、そのガス量Ｑ’に応じ、任意のダンパ３
２を閉鎖して予備還元炉２０の運転基数を上記同様に減
らすことにより、運転中の予備還元炉２０（図１の状態
では炉２０Ｂおよび２０Ｃ）へのガス量を、流動に適正
な範囲内にすることができる。つまり、溶融還元炉１０
とともに予備還元炉２０をも正常に運転しながら装置１
のターンダウン（生産調整）ができる。

【００３２】第三に、予備還元炉２０は３基にて１基の
溶融還元炉１０に対応する容量のものであり、それぞれ
が比較的小型（溶融還元炉１０の容量に対応する従来の
ものに比べて容量が１／３程度）であるため、装置１に
おける還元効率（エネルギー利用率）が高い。小容量で
あって小径の予備還元炉２０は、鉄鉱石の混合特性にす
ぐれ、効率的に予備還元を行えるからである。

【００３３】また、この溶融還元装置１では、開度調整
の可能なダンパ３６を排ガス管３５に設けているが、こ
れを操作することにより、予備還元炉２０の運転基数を
変更しないでも装置１の生産調整が行える。なぜなら、
たとえば溶融還元炉１０の運転が多少ターンダウンされ
て発生ガスの量がやや減ったとき、ダンパ３６の開度を
調整することによって、運転中の（つまりダンパ３２・
３４の開いた）予備還元炉２０内のガスの圧力を制御
し、そのガスの体積流量（つまり、Ｎｍ³/ｈで示される
値でなく実際の流量）を適正範囲内に変更できるからで
ある。

【００３４】前述の第二の点を含むこのターンダウンの
特性は、図２の線図によって表わされる。図において、
横軸は、予備還元炉２０の入口付近（風箱２１内）のガ
ス圧力。縦軸は、運転中の予備還元炉２０（１〜３基）
へ導入されるガス量（Ｎｍ³/ｈで示される流量を、溶融
還元炉１０の常用発生ガス量Ｑを１００とする％にて表
示したもの）である。また、斜線を施した三つの枠は、
予備還元炉２０の運転基数が１・２・３の各ケースにお
いて、運転中の予備還元炉２０で鉄鉱石が適正に流動す
る範囲を表わす。つまり、枠内より上へ外れた条件で
は、予備還元炉２０への導入ガス量が多すぎて鉄鉱石の
多くが炉外へ飛び出し、逆に枠内より下へ外れた場合に
は、ガス量が不足して鉄鉱石が十分には流動しない。予
備還元炉の入口定格圧力である１．４ｋｇ/ｃｍ²Ｇで
は、各枠の上限がそれぞれｑ、２ｑおよび３ｑ（ｑの値
は前述）であり、下限がｆ、２ｆおよび３ｆ（ｆも前
述）である。なお、溶融還元炉１０の常用運転圧力範囲
は、図の１．４ｋｇ/ｃｍ²Ｇから右（高圧側）、約２ｋ
ｇ/ｃｍ²Ｇまでである。

【００３５】予備還元炉２０を入口定格圧力にて運転す
る際、溶融還元炉１０の発生ガス量がＱより大幅に減っ
てＱ’になると、前記第二の点にて説明したとおり、予
備還元炉２０の運転基数を減らして流動の適正化をはか
る。たとえばＱ’が図２に示されるような流量であれ
ば、予備還元炉２０を３基運転するには、各炉２０に対
してガス量が不足するからである。その運転基数を減ら
すことは、図２においては、Ｑ’に相当する流量の横の
線と、入口定格圧力上の縦の線との交点が属する部分に
よって運転基数（２）を決めることにほかならない。

【００３６】そうして決めた基数にて運転中に、ガス量
がたとえばやや増加してＱ”になると、予備還元炉２０
の運転基数（２基）はそのままで、こんどは上記のよう
にダンパ３６を操作する。ガス量が２ｑ〜２ｆの範囲で
は何ら操作の必要はないが、それがＱ”になると、図２
のように入口定格圧力のままでは２基の予備還元炉２０
にとって多すぎる流量となるため、ダンパ３６の操作に
よりガスの入口圧力を増し、体積流量を減じることによ
って流動の適正化をはかるのである。具体的には、Ｑ”
に相当する横の線と、運転基数が２の場合の適正枠の上
限との交点の圧力１．６ｋｇ/ｃｍ²Ｇ（もしくはそれ以
上の圧力）になるよう、ダンパ３６の開度調整をすれば
よい。

【００３７】このように本装置１では、溶融還元炉１０
の運転状況に合わせて、予備還元炉２０の運転基数とそ
の内部のガス圧力とを調整することにより、図２のよう
に、全体として概ね２０％〜１２０％（前記のＱを１０
０％とする）の範囲で生産調整をすることができる。

【００３８】なお、予備還元炉２０Ａ・２０Ｂ・２０Ｃ
へガスを導入する上流側の管路３１にそれぞれ開度調整
可能なダンパを設けることによっても、上記と同様の生
産調整が可能である。

【００３９】つづいて図３には、本発明の第二実施例で
ある溶融還元装置３についての概略系統図を示す。本装
置３も鉄鉱石から溶融銑鉄を得るものだが、これは、請
求項１〜３のいずれにも対応する例である。

【００４０】図示の溶融還元装置３においても、ほぼ同
一型・同一容量の３基の流動層式予備還元炉６０が、１
基の溶融還元炉５０に対し並列に接続されている。溶融
還元炉５０の常用発生ガス量Ｑ（Ｎｍ³/ｈ）と、入口定
格圧力下での予備還元炉６０の各適正導入最大ガス量ｑ
（Ｎｍ³/ｈ）との間には２ｑ＜Ｑ≦３ｑの関係があ
る。前記の第一実施例と同様、各予備還元炉６０には、
鉄鉱石原料を投入するための貯留タンク８１と投入管８
２が付設されているほか、飛び出した微粉状鉄鉱石を捕
集するサイクロンセパレータ６４などもある。３基の予
備還元炉６０（およびセパレータ６４）を出た排ガス
は、排ガス管６５および合流した排ガス管７５を通って
前記と同様の排ガス処理装置（図示せず）へ送られるよ
うになっている。溶融還元炉５０については、石炭・副
原料等のタンク８５から原料投入管８６が炉体上部に接
続されており、酸素の吹き込み管５１が炉体底部に設け
られている。

【００４１】以上は、最後の点（吹き込み管５１の位
置）を除いて第一実施例の装置１と大きな違いはない
が、この装置３が特徴的であるのは下記の点である。

【００４２】a) 溶融還元炉５０と各予備還元炉６０と
を、それぞれ１本の管路７１のみによって接続した。予
備還元炉６０と溶融還元炉５０との間では、前者から後
者へ鉄鉱石（予備還元鉄）が供給され、後者から前者へ
還元ガスが送られる必要があることから、この１本の管
路７１は、そうした逆向きの二種類の物の移送を行うも
のである。その必要条件として、各管路７１には、上方
の各予備還元炉６０から鉄鉱石がスムーズに溶融還元炉
５０に達するよう急な傾斜を与え、最小傾斜部分でも水
平から４５°以上の、鉛直に近いものとした。また、予
備還元炉６０の風箱６１をホッパ状に形成し、管路７１
はその真下に接続している。なお、管路７１の途中に
は、前記した第一実施例と同じくダンパ（全開・全閉
式）７２を設け、任意の予備還元炉６０の運転を停止で
きるようにしたが、貯留タンクをはじめとする予備還元
鉄の切出し機器や、サイクロンなどの除塵器は設けてい
ない。

【００４３】b) 排ガス管７５に合流させる前のそれぞ
れの排ガス管６５に、全開・全閉のほか開度調整も可能
な遠隔操作式のダンパ７４を介装し、合流した管路７５
にも同様のダンパ７６を設けた。これらのダンパ７４・
７６は、前記実施例のダンパ３４・３６の組と同等の機
能を果たすことができる。

【００４４】このように構成した溶融還元装置３におい
ては、イ)装置３を運転中（つまり溶銑の生産中）にも、
任意の予備還元炉６０の前後のダンパ７２・７４を閉じ
てその炉６０のメンテナンスを行える、ロ)同様にダンパ
７２を閉じて予備還元炉６０の運転基数を減らすことに
より、溶融還元炉５０と予備還元炉６０とを含む全体の
生産調整（ターンダウン）ができる、ハ)ダンパ７４や同
７６の開度を調整すれば、予備還元炉６０の導入ガス圧
力と流量（また必要なら個々の予備還元炉６０毎のガス
圧力・流量）を変更してさらに生産調整範囲を広げるこ
とができる、ニ)予備還元炉６０が小容量・小径であって
鉄鉱石の混合特性にすぐれるので、装置３の還元効率が
高い−などのほか、前記実施例にはなかったつぎの利
点も備わっている。すなわち、上記a)のとおり装置３が
（とくに鉄鉱石および還元ガスの通路等について）極め
てシンプルな構成であることと、その構成および上記b)
のダンパ７４の操作に基づいて装置３が好ましい態様で
運転されることである。

【００４５】上記の好ましい運転とは、通常は、管路７
１にて溶融還元炉５０から予備還元炉６０へ還元ガスを
送るが、時期を選んで、その管路７１内に予備還元炉６
０から溶融還元炉５０への鉄鉱石をも通過させることで
ある。これは、通常の運転中に、任意の予備還元炉６０
についてその下流のダンパ７４の開度を適当程度に絞る
（各適正導入ガス量の下限（前記の実施例や図２におけ
るｆ）程度以下の流量とする）と、ガスの導入流量が減
り、その予備還元炉６０内での鉄鉱石の流動があまり活
発でなくなるとともに、分散板６２の通孔を経て落下す
る鉄鉱石が多くなることに基づく。３基の予備還元炉６
０について、順に、こうして適当程度にダンパ７４を絞
っては再び開くようにするならば、切出し用の機器がな
くとも還元ガスの流れに対向させながら鉄鉱石を溶融還
元炉５０へ供給できるのである。この方法では、上記
a)のとおり装置３の構成がシンプルであるほか、通過
する鉄鉱石が、分散板６２の通孔内や管路７１内の付着
物（ダストなど）を取り除くので、前記のように管路７
１に除塵器が不要になる、高温の還元ガスと接触しな
がら鉄鉱石が溶融還元炉５０へ至るので、その還元（予
備還元）がさらに効率的に進行する−といった利点が
ある。

【００４６】以上、二つの実施例を紹介したが、そのほ
かにも本発明は下記のように実施することができる。

【００４７】1) 請求項２の装置によって予備還元炉内
のガス圧力や流量を調整するには、予備還元炉の上流側
つまり溶融還元炉からのガス導入管に、開度調整のでき
るダンパを設けるのもよい。

【００４８】2) 紹介した実施例はいずれも予備還元炉
が３基（ｎ＝３）のものだが、本発明の装置は、ｎ≧
２、つまり２基以上の予備還元炉を備える溶融還元装置
として種々に構成できる。

【００４９】3) 鉄鉱石を原料として銑鉄を得る場合に
限らず、他の金属酸化物鉱石から合金鉄（フェロアロ
イ）等を得る場合にも、本発明を適用することができ
る。

【００５０】

【発明の効果】本発明の溶融還元装置にはつぎの効果が
ある。すなわち、 a) ある予備還元炉（予備還元炉に頻繁なメンテナンス
が必要なことは前述のとおり）について分散板等を点検
・整備（トラブル発生時の修理のほか、トラブル防止の
ための定期的な手入れを含む）する間にも、残りの予備
還元炉を使用して本装置の運転を継続できるので、生産
性や省エネルギーの面で好ましい。

【００５１】b) 溶融還元炉のターンダウンに合わせて
予備還元炉の運転基数を減らすことができるので、装置
全体で広範囲の生産調整ができる。

【００５２】c) 各予備還元炉が比較的小容量で小径に
なり、鉄鉱石の混合特性を良好に保てることから、高効
率の還元が行われる。

【００５３】d) 予備還元炉について多数生産と標準化
が図られることにより、設備コストの低下および設備供
給の迅速化が可能になる。

【００５４】e) 予備還元炉の基数は、溶融還元炉の発
生ガス量とそのガスの予備還元炉における受け入れ能力
とを勘案した合理的な数であって徒に数を増したもので
はないことから、ムダな設備投資を必要としない。

【００５５】請求項２に記載した溶融還元装置では、さ
らに、 f) 請求項１の装置による上記の生産調整に加え、予備
還元炉の運転基数を変更しないでの生産調整が可能なた
め、一層広範囲にわたる調整が容易に行える。

【００５６】また、請求項３の装置では、 g) 予備還元炉・溶融還元炉間において、鉄鉱石と還元
ガスの各供給系の構成がシンプル（管路が各１本でよい
うえ鉄鉱石の切出し機器や除塵器が不要）であるほか、
還元効率面でも好ましい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施例に関するもので、排ガス処
理装置２を含む溶融還元装置１の概略系統図である。

【図２】図１の溶融還元装置１における生産調整範囲を
表わす線図である。

【図３】本発明の第二実施例としての溶融還元装置３の
概略系統図である。

【符号の説明】

１・３溶融還元装置１０・５０溶融還元炉２０（２０Ａ・２０Ｂ・２０Ｃ）・６０予備還元炉

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者岸本充晴兵庫県神戸市中央区東川崎町３丁目１番１号川崎重工業株式会社神戸工場内 (72)発明者辰田聡兵庫県神戸市中央区東川崎町３丁目１番１号川崎重工業株式会社神戸工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】鉄鉱石の流動層式予備還元炉と、それへ
の供給ガスの発生手段であり鉄鉱石の最終還元手段であ
る溶融還元炉とを接続した溶融還元装置であって、時間あたりの常用発生ガス量がＱの溶融還元炉１基に対
し、ガス導入口での定格圧力下の時間あたり適正導入最
大ガス量がｑのほぼ同一型・同一容量の予備還元炉を、ｎ ≧ ２かつｑ×（ｎ−１）＜Ｑ ≦ ｑ×ｎとなるｎ基だけ、それぞれダンパを介して並列に接続し
たことを特徴とする溶融還元装置。
【請求項２】予備還元炉のガス管に、運転中の予備還
元炉内のガス圧力またはガス流量を調整するための開度
調整可能なダンパを設けた請求項１に記載の溶融還元装
置。
【請求項３】各予備還元炉の排ガス管に開度調整可能
なダンパを設けるとともに、各予備還元炉と溶融還元炉
とを、前者を上方に配置したうえ、前者から後者への鉄
鉱石の通路と後者から前者へのガスの通路とを兼ねる鉛
直に近い管路によってそれぞれ接続した請求項１または
２に記載の溶融還元装置。