JPH10280021A - 粉状酸化物の循環流動還元装置 - Google Patents
粉状酸化物の循環流動還元装置Info
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- JPH10280021A JPH10280021A JP10536397A JP10536397A JPH10280021A JP H10280021 A JPH10280021 A JP H10280021A JP 10536397 A JP10536397 A JP 10536397A JP 10536397 A JP10536397 A JP 10536397A JP H10280021 A JPH10280021 A JP H10280021A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 循環流動還元装置の流動層に酸素を吹き込む
ノズルの磨耗の問題を解決する。 【解決手段】 粉状酸化物を流動させながら還元する流
動層１、流動層１から排出されるガスから粉体を回収す
る固気分離器２ａ，２ｂ、固気分離器２ａ，２ｂで回収
した粉体を前記流動層１に切り出し、循環させる移動層
３からなる循環流動還元装置において、流動層１の側面
に酸素含有ガスの供給孔１０を設け、該供給孔１０の周
囲の流動層１内壁を冷却する冷却器１１を該供給孔１０
の内径の２倍以上の範囲に設けたことを特徴とする粉状
酸化物の循環流動還元装置。
ノズルの磨耗の問題を解決する。 【解決手段】 粉状酸化物を流動させながら還元する流
動層１、流動層１から排出されるガスから粉体を回収す
る固気分離器２ａ，２ｂ、固気分離器２ａ，２ｂで回収
した粉体を前記流動層１に切り出し、循環させる移動層
３からなる循環流動還元装置において、流動層１の側面
に酸素含有ガスの供給孔１０を設け、該供給孔１０の周
囲の流動層１内壁を冷却する冷却器１１を該供給孔１０
の内径の２倍以上の範囲に設けたことを特徴とする粉状
酸化物の循環流動還元装置。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、粉鉄鉱石、高炉ダ
スト、電炉ダストなど粉状酸化物質を還元する流動層内
において酸素と炭材との反応で還元ガスを生成させる装
置に関する。
スト、電炉ダストなど粉状酸化物質を還元する流動層内
において酸素と炭材との反応で還元ガスを生成させる装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】粉鉄鋼石、高炉ダスト、電炉ダストなど
粉状酸化物質を還元するには、粉状のまま供給できる反
応容器である流動層や流動層の一種である循環流動層が
適する。循環流動層は、高ガス流速で操業されるライザ
ーと呼ばれる流動層内で粉状酸化物を還元した粒子を、
サイクロンに代表される固気分離器でガスから分離した
後、ダウンカマーと呼ばれる圧力シールを兼ねた移動層
を介して流動層内に戻して繰り返し還元する反応容器で
あり、特開平０６−３０６４３３号公報や特願平０８−
０８６２２２号にあるように粉状の鉄鋼石や製鉄ダスト
の還元などに用いられている。
粉状酸化物質を還元するには、粉状のまま供給できる反
応容器である流動層や流動層の一種である循環流動層が
適する。循環流動層は、高ガス流速で操業されるライザ
ーと呼ばれる流動層内で粉状酸化物を還元した粒子を、
サイクロンに代表される固気分離器でガスから分離した
後、ダウンカマーと呼ばれる圧力シールを兼ねた移動層
を介して流動層内に戻して繰り返し還元する反応容器で
あり、特開平０６−３０６４３３号公報や特願平０８−
０８６２２２号にあるように粉状の鉄鋼石や製鉄ダスト
の還元などに用いられている。
【０００３】通常、還元ガスは、炉の下部より供給す
る。粉状酸化物中に炭素が含まれる場合は、流動層に酸
素含有ガスを供給して（１）式に示すような反応で炭素
を部分燃焼させることにより還元ガスを製造することが
可能である。 ２Ｃ＋Ｏ2 ＝２ＣＯ （１） また、実際には（２）式のような反応で吹き込んだ酸素
が炉内の還元ガスであるＣＯと反応した場合でも、その
反応により生成したＣＯ2 の一部もしくは大部分は高温
の炭材がある場合には（３）式の反応でＣＯとなるた
め、見かけ上（１）式の反応で酸素が炭材を燃焼させた
ことになる。
る。粉状酸化物中に炭素が含まれる場合は、流動層に酸
素含有ガスを供給して（１）式に示すような反応で炭素
を部分燃焼させることにより還元ガスを製造することが
可能である。 ２Ｃ＋Ｏ2 ＝２ＣＯ （１） また、実際には（２）式のような反応で吹き込んだ酸素
が炉内の還元ガスであるＣＯと反応した場合でも、その
反応により生成したＣＯ2 の一部もしくは大部分は高温
の炭材がある場合には（３）式の反応でＣＯとなるた
め、見かけ上（１）式の反応で酸素が炭材を燃焼させた
ことになる。
【０００４】２ＣＯ＋Ｏ2 →２ＣＯ2 （２） ＣＯ2 ＋Ｃ→２ＣＯ （３） これら炭材と酸素との部分燃焼反応により還元性ガスで
あるＣＯが生成するため、炉下部から供給する還元ガス
の一部もしくは全量の代替が可能である。
あるＣＯが生成するため、炉下部から供給する還元ガス
の一部もしくは全量の代替が可能である。
【０００５】通常、ここで使用する酸素はノズルを介し
て流動層内に供給される。しかし、壁近傍に酸素吹き込
みノズルの先端開口部を位置させると、その部分を起点
として付着物が生成する場合がある。これは、酸素で炭
素や還元性ガスを燃焼させることによりノズル近傍が高
温になり粉体が溶融付着する、または供給した酸素で還
元粉が再酸化し金属酸化物になり付着する。このため、
特公平１−２０２０６号公報では、ノズルの直径の少な
くとも２倍の距離だけ流動床中に延びているノズルを通
して酸素を供給する方法が開示されている。すなわち、
燃焼点を炉壁からはなすことにより炉壁を起点とした付
着物の生成を抑制しようという試みである。
て流動層内に供給される。しかし、壁近傍に酸素吹き込
みノズルの先端開口部を位置させると、その部分を起点
として付着物が生成する場合がある。これは、酸素で炭
素や還元性ガスを燃焼させることによりノズル近傍が高
温になり粉体が溶融付着する、または供給した酸素で還
元粉が再酸化し金属酸化物になり付着する。このため、
特公平１−２０２０６号公報では、ノズルの直径の少な
くとも２倍の距離だけ流動床中に延びているノズルを通
して酸素を供給する方法が開示されている。すなわち、
燃焼点を炉壁からはなすことにより炉壁を起点とした付
着物の生成を抑制しようという試みである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の装置で
は常に流動状態にある粉体層にノズルを一定距離突き出
すことになる。このため、粉体によるノズルの磨耗が生
じ、炉内浸水や水蒸気爆発の危険性がある。つまり、こ
のような設備トラブルや危険性を回避しつつ酸素吹き込
みによる付着物の生成を抑制する装置が必要とされてい
た。
は常に流動状態にある粉体層にノズルを一定距離突き出
すことになる。このため、粉体によるノズルの磨耗が生
じ、炉内浸水や水蒸気爆発の危険性がある。つまり、こ
のような設備トラブルや危険性を回避しつつ酸素吹き込
みによる付着物の生成を抑制する装置が必要とされてい
た。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
になされた本発明は、粉状酸化物を流動させながら還元
する流動層、流動層から排出されるガスから粉体を回収
する固気分離器で回収した粉体を前記流動層に切り出
し、循環させる移動層からなる循環流動還元装置におい
て、流動層の側面に酸素含有ガスの供給孔を設け、該供
給孔の周囲の流動層内壁を冷却する冷却器を該供給孔の
内径の２倍以上の範囲に設けたことを特徴とする粉状酸
化物の循環流動還元装置である。
になされた本発明は、粉状酸化物を流動させながら還元
する流動層、流動層から排出されるガスから粉体を回収
する固気分離器で回収した粉体を前記流動層に切り出
し、循環させる移動層からなる循環流動還元装置におい
て、流動層の側面に酸素含有ガスの供給孔を設け、該供
給孔の周囲の流動層内壁を冷却する冷却器を該供給孔の
内径の２倍以上の範囲に設けたことを特徴とする粉状酸
化物の循環流動還元装置である。
【０００８】
【発明の実施の形態】図１に本発明にかかわる循環流動
還元装置の一例を示す。粉状酸化物および炭材は、原料
供給孔４を経て粒子流動層部である流動層１に供給し、
還元ガスは下部の還元ガス供給ノズル６から吹き込む。
これにより、前記粉状酸化物および炭材を流動化すると
ともに粉状酸化物を還元する。ここで、炭材は原料とは
別系統で炉内に供給してもよく、また、酸素含有ガスと
ともに吹き込んでも良い。流動層１の側面の酸素含有ガ
スの供給孔から酸素含有ガスを吹き込む。酸素含有ガス
としては、酸素、酸素とともに窒素を同伴させる場合も
あり、空気で代替えも可能である。
還元装置の一例を示す。粉状酸化物および炭材は、原料
供給孔４を経て粒子流動層部である流動層１に供給し、
還元ガスは下部の還元ガス供給ノズル６から吹き込む。
これにより、前記粉状酸化物および炭材を流動化すると
ともに粉状酸化物を還元する。ここで、炭材は原料とは
別系統で炉内に供給してもよく、また、酸素含有ガスと
ともに吹き込んでも良い。流動層１の側面の酸素含有ガ
スの供給孔から酸素含有ガスを吹き込む。酸素含有ガス
としては、酸素、酸素とともに窒素を同伴させる場合も
あり、空気で代替えも可能である。
【０００９】供給孔１０から吹き込まれた酸素含有ガス
は炉内の炭材やガスと反応して最終的にはＣＯを生成す
る。流動層１の中で還元された粒子は固気分離器である
サイクロン２ａ、２bで捕集され移動層３を介して再度流
動層１へと戻るが、一部は成品排出孔５から抜き出され
成品となる。ここでは、循環流動層での例で述べたが、
通常の流動層においても、粒子の循環系がないこと、流
動層内の粒子濃度が比較的高いこと等の差異があるのみ
で、粒子流動層部への酸素吹き込みという点に関しては
全く同様に扱える。
は炉内の炭材やガスと反応して最終的にはＣＯを生成す
る。流動層１の中で還元された粒子は固気分離器である
サイクロン２ａ、２bで捕集され移動層３を介して再度流
動層１へと戻るが、一部は成品排出孔５から抜き出され
成品となる。ここでは、循環流動層での例で述べたが、
通常の流動層においても、粒子の循環系がないこと、流
動層内の粒子濃度が比較的高いこと等の差異があるのみ
で、粒子流動層部への酸素吹き込みという点に関しては
全く同様に扱える。
【００１０】図２は酸素含有ガスの供給孔１０の図であ
る。供給孔１０は外側が冷却された内径ｄの吹き込み管
１２から酸素含有ガスを吹き込む構造である。供給孔１
０は流動層の炉内側炉壁と同一面に位置し炉内には突出
させない。また、供給孔１０の周囲の内側炉壁には周辺
壁冷却盤１１を設け冷却構造とする。周囲の冷却は、ノ
ズルの中心より２ｄ以上の範囲、つまり、ｒ＞＝２ｄと
することが好ましい。この範囲が狭いと、酸素ノズル周
辺の壁面から付着物が成長し、酸素吹き込みおよび粒子
の流動が阻害される。
る。供給孔１０は外側が冷却された内径ｄの吹き込み管
１２から酸素含有ガスを吹き込む構造である。供給孔１
０は流動層の炉内側炉壁と同一面に位置し炉内には突出
させない。また、供給孔１０の周囲の内側炉壁には周辺
壁冷却盤１１を設け冷却構造とする。周囲の冷却は、ノ
ズルの中心より２ｄ以上の範囲、つまり、ｒ＞＝２ｄと
することが好ましい。この範囲が狭いと、酸素ノズル周
辺の壁面から付着物が成長し、酸素吹き込みおよび粒子
の流動が阻害される。
【００１１】一方、本発明のような範囲で供給孔１０の
周囲の壁面を冷却し流動粒子である還元物や原料の融点
以下に保持する事により、壁面に粒子が溶融付着するこ
となく安定的に操業が継続できる。また、供給孔１０や
周辺壁冷却盤は粒子が激しく流動している流動層炉内に
は突出させていないために、炉内で流動している粒子に
よる磨耗を回避できる。また、供給孔１０の周辺壁の冷
却範囲の上限は、付着防止の観点からは制約はない。た
だし、冷却範囲が過大となると抜熱量が大きくなるため
投入エネルギーを増加させる必要があり、熱補償を充分
にしないと炉熱が低下するおそれがあるため、一般には
熱収支の観点から上限を定めることとなる。
周囲の壁面を冷却し流動粒子である還元物や原料の融点
以下に保持する事により、壁面に粒子が溶融付着するこ
となく安定的に操業が継続できる。また、供給孔１０や
周辺壁冷却盤は粒子が激しく流動している流動層炉内に
は突出させていないために、炉内で流動している粒子に
よる磨耗を回避できる。また、供給孔１０の周辺壁の冷
却範囲の上限は、付着防止の観点からは制約はない。た
だし、冷却範囲が過大となると抜熱量が大きくなるため
投入エネルギーを増加させる必要があり、熱補償を充分
にしないと炉熱が低下するおそれがあるため、一般には
熱収支の観点から上限を定めることとなる。
【００１２】
【実施例】本発明を、製鉄ダストの循環流動還元炉に適
用した。すなわち、内径５５０ｍｍの流動層に１２００
℃の還元ガスを２０００Ｎｍ3 ／ｈ流しているところ
に、高炉二次灰と粉コークスの混合物を１０００ｋｇ／
ｈで供給した。流動層には、酸素含有ガスの供給孔を３
ヶ所に設け、合計１５０Ｎｍ3 ／ｈで酸素を供給した。
操業条件によっては、上記の酸素に最大１５０Ｎm3
／ｈの窒素を混合して吹き込んだ。酸素含有ガスの供給
孔として内径が２１ｍｍの吹き込み管に供給孔の周囲５
０ｍｍ径の範囲を冷却する冷却盤を設けた。このような
条件で操業し、１ヶ月間安定に還元粉を製造することが
可能であった。
用した。すなわち、内径５５０ｍｍの流動層に１２００
℃の還元ガスを２０００Ｎｍ3 ／ｈ流しているところ
に、高炉二次灰と粉コークスの混合物を１０００ｋｇ／
ｈで供給した。流動層には、酸素含有ガスの供給孔を３
ヶ所に設け、合計１５０Ｎｍ3 ／ｈで酸素を供給した。
操業条件によっては、上記の酸素に最大１５０Ｎm3
／ｈの窒素を混合して吹き込んだ。酸素含有ガスの供給
孔として内径が２１ｍｍの吹き込み管に供給孔の周囲５
０ｍｍ径の範囲を冷却する冷却盤を設けた。このような
条件で操業し、１ヶ月間安定に還元粉を製造することが
可能であった。
【００１３】これに先立ち、同一の供給孔で、供給孔の
周囲４０ｍｍ径の範囲を冷却範囲として冷却盤を設けた
場合は付着物が生成し、２日間で操業を中断した。その
ため、供給孔の周囲の冷却範囲を一定のまま炉内に３０
ｍｍ突き出したノズルを設け、炉壁からの付着物の生成
を抑制しようとしたが、ノズル側面が粉体により磨耗し
炉内に冷却水が噴出し操業を中止した。
周囲４０ｍｍ径の範囲を冷却範囲として冷却盤を設けた
場合は付着物が生成し、２日間で操業を中断した。その
ため、供給孔の周囲の冷却範囲を一定のまま炉内に３０
ｍｍ突き出したノズルを設け、炉壁からの付着物の生成
を抑制しようとしたが、ノズル側面が粉体により磨耗し
炉内に冷却水が噴出し操業を中止した。
【００１４】
【発明の効果】本発明の適用により、ノズルの磨耗や付
着物を生成させることなく還元性ガスで粒子が流動して
いる流動層内に分子状酸素を含む気体を吹き込み、炭素
含有粉を部分酸化して還元ガスを生成させ粉状酸化物の
効率的な還元が可能となる。
着物を生成させることなく還元性ガスで粒子が流動して
いる流動層内に分子状酸素を含む気体を吹き込み、炭素
含有粉を部分酸化して還元ガスを生成させ粉状酸化物の
効率的な還元が可能となる。
【図１】本発明の循環流動層の１実施例を示す図であ
る。
る。
【図１】本発明の酸素含有ガスの供給孔を示す図であ
る。
る。
１：流動層 ２ａ：一次サイクロン ２ｂ：二次サイクロン ３：移動層 ４：原料供給孔 ５：成品排出孔 ６：還元ガス供給ノズル ７：排ガス ８：循環補助ガスノズル １０：酸素含有供給孔 １１：周辺壁冷却盤 １２：吹き込み管 １３：冷却管 １４：冷却水給排出管 １５：周辺壁冷却盤冷却水給排出管 １６：炉壁 １７：炉内面
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成９年５月２２日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の循環流動層の１実施例を示す図であ
る。
る。
【図２】本発明の酸素含有ガスの供給孔を示す図であ
る。
る。
【符号の説明】 １：流動層 ２ａ：一次サイクロン ２ｂ：二次サイクロン ３：移動層 ４：原料供給孔 ５：成品排出孔 ６：還元ガス供給ノズル ７：排ガス ８：循環補助ガスノズル １０：酸素含有供給孔 １１：周辺壁冷却盤 １２：吹き込み管 １３：冷却管 １４：冷却水給排出管 １５：周辺壁冷却盤冷却水給排出管 １６：炉壁 １７：炉内面
Claims (1)
- 【請求項１】 粉状酸化物を流動させながら還元する流
動層、流動層から排出されるガスから粉体を回収する固
気分離器で回収した粉体を前記流動層に切り出し、循環
させる移動層からなる循環流動還元装置において、流動
層の側面に酸素含有ガスの供給孔を設け、該供給孔の周
囲の流動層内壁を冷却する冷却器を該供給孔の内径の２
倍以上の範囲に設けたことを特徴とする粉状酸化物の循
環流動還元装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10536397A JPH10280021A (ja) | 1997-04-09 | 1997-04-09 | 粉状酸化物の循環流動還元装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10536397A JPH10280021A (ja) | 1997-04-09 | 1997-04-09 | 粉状酸化物の循環流動還元装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10280021A true JPH10280021A (ja) | 1998-10-20 |
Family
ID=14405653
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10536397A Withdrawn JPH10280021A (ja) | 1997-04-09 | 1997-04-09 | 粉状酸化物の循環流動還元装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10280021A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005116280A1 (en) * | 2004-05-31 | 2005-12-08 | Outokumpu Technology Oyj | Direct reduction process using a single fluidised bed |
| AU2005248042B2 (en) * | 2004-05-31 | 2011-03-10 | Outotec Oyj | Direct reduction process using a single fluidised bed |
| CN112410494A (zh) * | 2020-11-17 | 2021-02-26 | 东北大学 | 一种可应用细粒度粉矿的悬浮熔融还原炼铁装置及炼铁方法 |
-
1997
- 1997-04-09 JP JP10536397A patent/JPH10280021A/ja not_active Withdrawn
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005116280A1 (en) * | 2004-05-31 | 2005-12-08 | Outokumpu Technology Oyj | Direct reduction process using a single fluidised bed |
| JP2008501072A (ja) * | 2004-05-31 | 2008-01-17 | オウトクンプ テクノロジー オサケイティオ ユルキネン | 単一流動層を用いた直接還元工程 |
| EA009672B1 (ru) * | 2004-05-31 | 2008-02-28 | Ототек Оюй | Способ прямого восстановления металлоносного материала с использованием псевдоожиженного слоя |
| AU2005248042B2 (en) * | 2004-05-31 | 2011-03-10 | Outotec Oyj | Direct reduction process using a single fluidised bed |
| JP4785840B2 (ja) * | 2004-05-31 | 2011-10-05 | オウトテック オサケイティオ ユルキネン | 単一流動層を用いた直接還元工程 |
| US8038766B2 (en) | 2004-05-31 | 2011-10-18 | Outotec Oyj | Direct reduction process using a single fluidised bed |
| CN112410494A (zh) * | 2020-11-17 | 2021-02-26 | 东北大学 | 一种可应用细粒度粉矿的悬浮熔融还原炼铁装置及炼铁方法 |
| CN112410494B (zh) * | 2020-11-17 | 2021-07-16 | 东北大学 | 一种可应用细粒度粉矿的悬浮熔融还原炼铁装置及炼铁方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20040706 |