JPH11131118A - 予備還元炉 - Google Patents

予備還元炉

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JPH11131118A
JPH11131118A JP30052497A JP30052497A JPH11131118A JP H11131118 A JPH11131118 A JP H11131118A JP 30052497 A JP30052497 A JP 30052497A JP 30052497 A JP30052497 A JP 30052497A JP H11131118 A JPH11131118 A JP H11131118A
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JP
Japan
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oxygen
fluidized bed
reduction
reduction furnace
dispersion plate
Prior art date
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Pending
Application number
JP30052497A
Other languages
English (en)
Inventor
Shinichi Isozaki
進市 磯崎
Masayuki Watabe
雅之 渡部
Mitsuhiro Yamanaka
光弘 山中
Takeshi Sekiguchi
関口  毅
Norihiko Taguchi
憲彦 田口
Masahiro Kawakami
正弘 川上
Katsuhiro Iwasaki
克博 岩崎
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JFE Engineering Corp
Original Assignee
NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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Publication date
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Publication of JPH11131118A publication Critical patent/JPH11131118A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】入口ガス温度を昇温することなく、予備還元流
動層内の温度を所望の温度に保持することにより、分散
板ノズルの閉塞を防止し、連続操業が可能な予備還元炉
を提供する。 【解決手段】分散板6で上下に仕切られた予備還元炉本
体1の上側に位置し、流動層10を形成する予備還元室
2と、炉本体の下側に位置し、分散板6を通して流動層
内に還元性ガスを流入する風箱9と、前記予備還元室2
に取り付けられた鉱石供給管11及び鉱石抜出管12
と、前記予備還元室内に取り付けられ、酸素を含むガス
を流動層内に吹込む酸素吹込管13を備えている予備還
元炉。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、鉄鉱石の溶融還元
設備おいて、溶融状態での還元工程の前に溶融還元炉の
還元性排ガスを利用して固体状態で予め予備還元を行う
ための流動層式予備還元炉に関する。
【0002】
【従来の技術】鉄鉱石の溶融還元においては、設備を溶
融還元炉と流動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用還元
ガスとして利用する方法が提案されている。そして、こ
の流動層として鉄鉱石の予熱、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有利であり、使用
されている。
【0003】この構成を有する溶融還元設備の一例が特
開平1−149912号公報に示されている。この設備
は、図4に示すような溶融還元炉1と予備還元炉2とか
ら構成され、鉄鉱石は予備還元炉2で予熱及び予備還元
された後、溶融還元炉1に供給され、溶融還元されて溶
銑となる。そして、溶融還元炉1で発生する還元性の高
温ガスは予備還元炉2へ導入される。
【0004】予備還元炉2は、図5に示すように、ガス
噴出用の多数の分散板ノズル7を有する分散板6で上下
に区分され、分散板ノズル7から還元ガスを吹込み、鉄
鉱石の流動層10が形成され、鉄鉱石を予熱し予備還元
がなされている。
【0005】鉄鉱石の還元反応は、鉱石銘柄、炉内滞留
時間、粒径、ガス中還元性ガスの割合、及び雰囲気温度
(層内温度)等によって決定されるが、これらの操業条
件が一定の場合、層内温度が高いほど鉄鉱石の還元率は
向上する。このため、鉄鉱石の還元の観点からは流動層
の層内温度は高いほど有利であるが、層内温度を800
℃以上に設定した場合、予備還元された高温の鉄鉱石を
予備還元流動層から排出した際に、貯留ホッパー内部で
鉄鉱石が凝集して大塊となり、ホッパーから排出するこ
とが困難になる。従って、予備還元流動層の層内温度は
700〜750℃に設定することが操業上有利である。
【0006】一方、溶融還元炉からの2000℃近くの
高温の還元性ガスは、予備還元流動層へ連結する水冷式
の排ガスダクト及び水冷式のサイクロン型集塵装置によ
って冷却され、予備還元炉の風箱部では約750℃に低
下する。この還元性ガスを分散板を通して層内に導入す
ると、鉱石の顕熱や付着水分の蒸発熱、還元熱などによ
って冷却されて、層内温度が約550℃に低下し、所定
の鉱石還元率(10%以上)を得ることができない。
【0007】そこで、特開平1−149912号公報の
発明では、予備還元流動層の層内温度を高めるために、
予備還元炉入口のガスダクト内に酸素を吹込み、この部
分燃焼熱により、入口ガス温度を約1000℃以上に昇
温している。しかし、入口ガス温度が1000℃以上に
なると、予備還元炉の分散板にNa,K,Sなどの低融
点化合物を有するダストが付着し、分散板ノズルが閉塞
し、その結果連続操業ができない。
【0008】分散板のダスト防止を図る技術として特開
平8−199212号が開示されている。この技術は、
金属構造体の分散板の内部に冷却用流体を流して分散板
仮面及びノズル孔内面の温度を低下させて還元ガス中の
ダストの付着を防止するものである。特公平8−263
80号には、分散板の内部に冷却用流体を流すとともに
分散板の上面に耐火物層を設けて、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する技術が提案さ
れている。しかし、いずれも還元ガスを冷却するので、
還元ガスの顕熱を有効に利用するという観点からは問題
がある。
【0009】更に、三日間程度の短時間操業では、これ
らの冷却型分散板を用いることによりダスト付着を回避
出来るものの、それ以上の連続操業を続けると分散板へ
のダスト付着が発生し、根本的な解決策にはならない。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、入口
ガス温度を昇温することなく、予備還元流動層内の温度
を所望の温度に保持することにより、分散板ノズルの閉
塞を防止し、連続操業が可能な予備還元炉を提供するこ
とである。
【0011】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、分散
板で上下に仕切られた予備還元炉本体の上側に位置し、
流動層を形成する予備還元室と、炉本体の下側に位置
し、分散板を通して流動層内に還元性ガスを流入する風
箱と、前記予備還元室に取り付けられた鉱石供給管及び
鉱石抜出管と、前記予備還元室内に取り付けられ、酸素
を含むガスを予備還元室に吹込む酸素吹込管を備えてい
る予備還元炉である。
【0012】請求項2の発明は、流動層底部から酸素吹
込管の酸素吹込口までの高さLbは、流動層の高さLf
に対し、0.5Lf≦Lb≦1.5Lfの範囲内にある
請求項1に記載の予備還元炉である。
【0013】請求項3の発明は、酸素吹込管の酸素吹込
方向は、鉛直方向に対して30〜60゜の範囲にある請
求項1又は2に記載の予備還元炉である。請求項4の発
明は、酸素吹込管はスライド可能に取り付けられている
請求項1乃至3のいずれか1に記載の予備還元炉であ
る。
【0014】請求項5の発明は、酸素吹込管の基端側に
酸素予熱装置を接続している請求項1乃至4のいずれか
1に記載の予備還元炉である。請求項6の発明は、酸素
予熱装置は、酸素を650℃以上に加熱するものである
請求項5に記載の予備還元炉である。
【0015】
【発明の実施の形態】予備還元炉は、図1に示すよう
に、予備還元炉本体2を分散板6により上下に仕切り、
その上部に流動層10を形成する予備還元室8を設け、
下部に風箱9を設けている。風箱9は、還元炉からの還
元性ガスが流入するものである。予備還元室の側部に
は、鉄鉱石供給管11と鉄鉱石抜出管12が対向する位
置に取付けられている。予備還元室の頂部には排ガス排
出管14が取付けられいる。さらに、予備還元室の側部
には、酸素を含むガスを予備還元室内に吹込むスライド
式の酸素吹込管13が取付けられている。この酸素吹込
管は、酸素予熱装置15と接続され、酸素を含むガスが
所定の温度に昇温された後予備還元室8に吹込み可能と
なっている。
【0016】しかして、この予備還元炉によれば、鉄鉱
石供給管11から供給された鉄鉱石に対して分散板6を
通して還元性ガスを供給することにより、予備還元室8
に流動層10が形成される。酸素吹込管13から酸素若
しくは酸素を含むガスを流動層内に吹込んで還元ガス中
のCO,H2 成分を一部燃焼させ、その燃焼熱を流動し
ている鉄鉱石に着熱させる。着熱した鉄鉱石は、他の着
熱していない鉄鉱石と流動層内で良好に混合し、層内温
度は均一上昇して、設定温度700〜750℃に昇温す
る。この場合、吹込み酸素量は、還元性ガス流量や設定
温度に応じて適宜決定される。例えば、還元性ガス流
量;40000Nm3 /h、吹込み酸素量;1000N
3 /hで、この場合、約150℃昇温して700℃に
上昇する。なお、空気を吹込む場合、例えば5000N
3 /hである。
【0017】ここで、酸素吹込管13の配置数は鉱石へ
の着熱効率の点から予備還元室8の周囲に複数とするの
がよい。また、酸素吹込管の取付け角度は、排ガスの上
昇流によって燃焼火炎が上向きになって、層内への侵入
が阻害されて鉱石への着熱を低下させないように、下向
きに傾斜させる。ただし、傾斜角度が大きいと、流動層
中心部への着熱性能が悪化するため、傾斜角度を30〜
60゜の範囲に設定する。
【0018】酸素吹込管の予備還元流動層における高さ
方向位置(図1に示すLb)は、鉄鉱石への着熱の面で
は下部ほど有利であるが、流動化している鉄鉱石によっ
て火炎が消炎するおそれがあるため、鉄鉱石の流動高さ
(図1に示すLf)の0.5〜1.5倍とする。
【0019】また、酸素吹込管の予備還元流動層におけ
る高さ方向位置が、鉄鉱石の流動高さの0.5倍以下の
場合、消炎を防止するため、吹込酸素を酸素予熱装置1
5により着火温度の650℃以上に予め昇温させること
が有効である。酸素吹込管の高さ調節は、流動層の高さ
の変動など必要に応じて、スライド(突没)させること
により可能である。
【0020】
【実施例】予備還元炉の内径2.7m、高さ9m、溶融
還元炉からの発生ガス量45,000〜73,000m
3 /Hr、流動層内での発生ガス流速2m/秒〜4m/
秒、発生ガスの概略組成CO;30%,CO2 ;30
%,N2 ;40%で、温度約900℃、圧力約2.5a
tmである。
【0021】流動層の高さ1000mm±500 mm、酸素吹
込管の高さ1500mm、酸素の吹込み量2000Nm3 /Hr
である。この実施例によれば、流動層内の温度は700 ℃
に維持され、予備還元が良好に行われた(還元率15
%)。また、30日間連続操業しても分散板の目詰まりは
なかった。
【0022】これに対し、他の操業条件が同じで、酸素
を風箱内に吹込んで、還元ガスと混合し、この混合ガス
を分散板を通して予備還元流動層内に導入した(比較
例)。この場合、分散板に目詰まりが生じて、72時間後
に操業を停止をせざるを得なかった。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
流動層上部から酸素を含むガスを吹込んで、その酸素燃
焼熱により層内温度を上昇させるので、入口ガス温度は
昇温せず、分散板のノズル閉塞トラブルは回避され、連
続操業が可能となる。また、還元性ガスの顕熱を有効に
利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の還元炉の一例を示す図。
【図2】着熱効率とLb/Lfとの関係を示す図。
【図3】着熱効率と吹込み角度との関係をLb/Lf=
1.2及びLb/Lf=0.8の場合について示す図。
【図4】溶融還元設備の概要図。
【図5】従来の予備還元炉の概要図。
【符号の説明】
1…溶融還元炉,2…予備還元炉,6…分散板,7…分
散板ノズル,8…予備還元室,9…風箱,10…流動
層,11…鉱石供給管,12…鉱石抜出管,13…酸素
バーナー、14…排ガス排出管、15…酸素予熱装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 関口 毅 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 田口 憲彦 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 川上 正弘 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 岩崎 克博 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日 本鋼管株式会社内

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 分散板で上下に仕切られた予備還元炉本
    体の上側に位置し、流動層を形成する予備還元室と、炉
    本体の下側に位置し、分散板を通して流動層内に還元性
    ガスを流入する風箱と、前記予備還元室に取り付けられ
    た鉱石供給管及び鉱石抜出管と、前記予備還元室内に取
    り付けられ、酸素を含むガスを予備還元室に吹込む酸素
    吹込管を備えている予備還元炉。
  2. 【請求項2】 流動層底部から酸素吹込管の酸素吹込口
    までの高さLbは、流動層の高さLfに対し、0.5L
    f≦Lb≦1.5Lfの範囲内にある請求項1に記載の
    予備還元炉。
  3. 【請求項3】 酸素吹込管の酸素吹込方向は、鉛直方向
    に対して30〜60゜の範囲にある請求項1又は2に記
    載の予備還元炉。
  4. 【請求項4】 酸素吹込管はスライド可能に取り付けら
    れている請求項1乃至3のいずれか1に記載の予備還元
    炉。
  5. 【請求項5】 酸素吹込管の基端側に酸素予熱装置を接
    続している請求項1乃至4のいずれか1に記載の予備還
    元炉。
  6. 【請求項6】 酸素予熱装置は、酸素を650℃以上に
    加熱するものである請求項5に記載の予備還元炉。
JP30052497A 1997-10-31 1997-10-31 予備還元炉 Pending JPH11131118A (ja)

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