JPS63259377A - 竪型炉における原料装入方法及び装置 - 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） 本発明は、高炉等の竪型炉における原料装入方法及び同
、方法に用いる装置に関する。

（従来の技術） 従来、高炉等の竪型炉に原料を装入するためのベル無し
炉頂装入装置として、例えば特公昭４８−３４０８２号
公報に記載されているもの　ある。

このベル無し炉頂装入装置においては、第４図に示すよ
うに、装入ベルトコンベアｌによって炉項へ運ばれた装
入原料は、ヘッドプーリー２から切替シュート３を経由
して、一方の上部シール弁４−１を開の状態にして、２
個配置した固定ホッパーの一側の固定ホッパー５−１に
装入される。

原料装入が完了すると上部シール弁４−１を閉とし、固
定ホッパー５−１内を高炉ガス又は窒素ガスにより炉頂
圧力に等しくなるように均圧する。

次ぎに、下部シール弁？−１を全開状態にし、原料排出
量をゲート弁６−１によって流量調整し、さらに希望の
炉内装入分布形状が得られるよう炉内シュート１１を傾
動、旋回を連続的に行って原料を炉内へ導く。そして固
定ホッパー５−１から炉ＩＯ内へ原料を装入している間
、切替シュート３を旋回して前述と同様に片側の固定ホ
ッパー５−２へ原料を装入貯留する。

以上のように、２個の固定ホッパー５−１及び５−２は
互いに炉心から１８０度方向に配置する構成として、装
入スケジュールに従って各々のホッパーから１バツチ毎
に交互に原料を類１０内へ装入するようになっている。

ところが、このような従来のベル無し炉頂装入装置にお
いては、炉内シュート１１を同一傾動９＋度に保持しな
がら連続旋回させて原料を類１０内に装入することから
、炉内装入原料の装入分布が一様とはならない。これは
、実機稼動状況及び縮尺モデルにおける粉粒体流れに関
する実験でも確認されており、炉ＩＯ内での装入分布は
円周方向に一様でなく円周バランスが乱れるという現象
を生じる。

この装入分布の非一様性は、固定ホッパー５−１．５−
２からの原料が逆円錐形の集合シュート８及び垂直シュ
ート９を通過し炉内シュートＩＩに落下する時に、原料
の主流線の軌跡が垂直シュート９の軸線からずれる事及
び固定ホッパー５−１．５−２の位置と炉内ンユー１−
１１の旋回方向の相対関係によって助長される。

以上のような原料の分布を第５図により定性的に説明す
る。

同図において、固定ホッパー５−１から排出された原料
は、集合シュート８を落下するときに加速され、垂直シ
ュート９内で原料の落下主流線は粉粒体流れの慣性によ
って炉１０中心軸ｙ−ｙよりも他側の固定ホッパー側５
−２方向へ偏流する。

今、炉内シュート１１が実線で示す位置にあるとき、原
料の炉内シュート１１底への衝突位置は、炉中心軸ｙ−
ｙより炉内シュートＩＩ先端側になる。一方、炉内シュ
ートＩｆが想像線で示す位置にあるときには、原料の衝
突位置は、炉中心軸ｙ−ｙよりも炉内シュートｌｌ後端
側になる。

このように、炉内シュート１１の旋回位置によって落下
する原料の助走距離は異なり、その結果炉内シュート１
１先端に於ける原料放出速度及び炉ＩＯ内への原料落下
軌跡が異なるようになる。

以上の要因により、炉ｌＯ内の装入原料分布が炉中心軸
ｙ−ｙに対してアンバランス、即ち、炉中心軸ｙ−ｙか
らの装入原料の山の距離ｘＩ　ｒ　Ｘ　２が不一致、を
もたらすことになる。

このようなベル無し炉頂装入装置における問題点を解消
するための装入装置として、特開昭５８−５８２１１号
公報に記載されているものがある。

これは第６図に示すように２個の固定ホッパー１４．１
５を炉１０中心軸上に上下に配設し、下部固定ホッパー
１５の下端に流ｍ調整弁１３を設けて垂直シュート９の
下方に位置する炉内旋回シュート１１への原料を垂直に
落下させ、円周バランスの乱れ発生を防止する構成とし
たものである。

（発明が解決しようとする問題点） ところが、この固定ホッパー１４．１５を上下に配置す
ると、必然的に炉高が大きくならざるを得ず、装置の高
さを従来装置並に押えるためには、上下固定ホッパー１
４．１５の径を大きくして容量を確保する必要がある。

しかし、ホッパー１４．１５の径が大きくなると、下部
固定ホッパー１５内の堆積原料１２−２における粒度分
布は中心部分が細粒となり、中心から半径方向へ離れる
程粗粒となった円錐形状を呈する。

従って、下部固定ホッパー１５内の原料１２−２を垂直
シュート９と炉内旋回シュート１１を経て炉内へ分配す
ると、炉１０内に堆積する原料は時系列的に偏位分配と
なり、無制御状態の粒度変化で、排出時間の経過と共に
、その偏流も複雑に変化する。

更に、この偏流変化の度合はコークス、鉱石。

ペレット等原料の種類によっても著しく異なり、装入原
料内の円周方向の粒度偏析による上昇ガス流の不均一を
もたらし、炉内ガスの還元反応への利用率を低下させ、
燃料比低減の阻害及び炉況不安定の要因となっていた。

本発明は、かかる上下に二連配置した固定ホッパーを有
するベル無し装入装置における欠点を除去するもので、
固定ホッパーと炉内旋回シュートとの相互位置関係から
生ずる装入原料分布のアンバランスを解消し、固定ホッ
パー内の原料堆積形状から生ずる装入原料粒度分布を積
極的に利用し炉内原料粒度分布を制御することを目的と
したものである。

（問題点を解決するための手段及び作用）本発明は、ホ
ッパーを上下に二連配置した構成の竪型炉の原料装入装
置において、上部ホッパー内に装入する原料をホッパー
内で分布制御し、この制御された量及び粒度分布の原料
１２−１を下部固定ホッパー１５の所定位置に貯留させ
、゛さらに下部ホッパー内のファンネル・フローを利用
して、炉内に装入される原料粒度の時系列排出特性を制
御することを可能とするものである。ここで下部固定ホ
ッパー１５のコーン部角度１７を約６０°以下に取れば
排出時、原料層１２−２の中心部が先に排出されホッパ
ー内の周辺部及びコン壁面近傍部か後に排出されるファ
ンネル・フローと呼ばれる流動状況となり、この既知な
流れ順序を利用して原料粒度の時系列特性を制御するこ
とになる。この流動概念図を第２図に示す。

（実　施　例） 以下、第１図に示す実施例に基づいて本発明を説明する
。

同図において第４図〜第６図に示した従来装置と同一部
分は同一の記号によって示す。

第１図において１６は旋回シュートのスロートであり、
任意角度に傾動自在である。このスロー）１６はどの傾
斜角においても切替シュート３からの排出原料のつまり
かない程度の口径とすると共に、スロート傾動角度が垂
線に対して最大時に、切替シュート３からの排出原料流
線の落下位置か少なくとも上部固定ホッパー１４の中心
から０．５Ｒ（Ｒ：上部固定ホッパーの半径）になるよ
うなスロート長さにすることが必要である。

上部固定ホッパー１４の下部は通常３ないし４ケのボー
トが炉軸の周りに配置されており上部固定ホッパー１４
からの排出原料がこれらのボートを通じて下部固定ホッ
パー１５内の周辺部に排出される構造である。

その他の構造は第６図で示したものと略同じであるが、
下部固定ホッパー１５は原料流れのファンネル・フロー
化を図るためにコーン部の角度１７を６０°以下として
いる。

上記構成においてベルトコンベアｌのへラドプーリ−２
から切替シュート３に投入された原料は、切替シュート
先端に設けた傾動自在なスロート１６から上部固定ホッ
パー１４内に装入される。

このとき、原料はその傾斜角度を図示しない制御系によ
って設定されたスロート１６を通過することにより、水
平方向の速度ベクトルを持つ、原料の自然落下方向を強
制的に変えて原料の落下堆積位置を調整する。

従ってスロート１６の傾斜角度の調整によって、上部固
定ホッパー１４内に貯留される堆積原料１２−１の二次
元的な断面は図示のようなＭ形、あるいはＭ形、△形の
任意の分布形状とすることができる。そして通常、高炉
用原料はある程度の粒度幅を有しているので上部固定ホ
ッパ−１４内堆積原料分布の谷部に自然分級により、比
較的粒径の大きい原料が集まるようになる。自然分級の
程度は公知の事実より、斜面距離が大なる方か大きいた
め、Ｍ形、もしくはΔ形の場合が谷部に多くの粗粒が集
まる結果となる。こうして、上部固定ホッパー１４内の
原料堆積形状を変化させることにより、ホッパー内半径
方向の原料粒度分布、及び量的分布を制御することがで
きる。

さらに上部固定ホッパー１４の下部には複数のゲート弁
６を有し、同ゲート弁６と下部固定ホッパー１５の上部
に設けた複数の上部シール弁４とを開閉することにより
、上部固定ホッパー１４内の原料１２−１は、下部固定
ホッパー１５内の周辺部に排出される。さらにゲート弁
６を通過する原料流についｄ７にすれば、原料流中のホ
ッパー壁部側を上部固定ホッパー１４内の周辺部原料が
、ホッパー中心側を上部固定ホッパー１４内の中心部原
料が流下することになり、結果として、下部固定ホッパ
ー１５内の原料粒度分布は上部固定ホッパー１４内と類
似なものとなる。

下部固定ホッパー１５は原料排出流のファンネル・フロ
ー化を実現するために、そのコーン部角度１７を６０°
以下の緩傾斜としているために、ホッパー内周辺部及び
コーン壁面近傍部の原料が後期に排出されることになり
、上部固定ホッパー内原料粒度分布制御と下部固定ホッ
パー内原料排出ファンネル・フロー化の相乗作用により
、炉内への排出原料の時系列粒度の制御を行う。例えば
、上部固定ホッパー１４内の原料堆積形状が△形の場合
は、前述のように、下部固定ホッパー１５内の周辺部及
びコーン壁面近傍部に粗粒が堆積することになり、排出
原料の時系列粗粒化特性を得ることができる。

ここで、より強い排出原料の時系列粗粒化特性を得るた
めには下部固定ホッパー１５内の最遅排出部であるホッ
パーコーン壁面近傍部に上部固定ホッパー１４内の粗粒
原料を堆積させる必要がある。

このためには、上部固定ホッパーボート部外側角度１９
を７０°以上にすることが必要な事が１ム。

スケールモデルテストで確認しである。また、炉内への
排出原料粒度の時系列フラット特性を得たい場合には上
部固定ホッパー１４内の原料堆積形状をＭ型として原料
の分級を極力押さえることで達成できる事も確かめられ
ている。

以上の確認として第３図（ａＸｂ）に１７５ｏスケ一ル
部固定ホッパーボート部角度と原料粒度の時系列排出特
性との関係を示すものであり、ボート部外側角度１９を
７０”にすると、炉内への排出原料は時系列粗粒化特性
となる。第３図（ｂ）は上部固定ホッパー内の原料堆積
形状をΔ−Ｍ、−Ｍ、−形と変化させると炉内への排出
原料粒度は時系列特性を粗粒化特性から細粒化特性まで
変化させる事が可能なテスト結果を示すものである。

なお、上部、下部固定ホッパー１４．１５には、それぞ
れ上部シール弁４と下部シール弁７を備え、原料装入時
にそれぞれを操作することにより、下部固定ホッパー１
５内を炉内圧力及び大気圧に保つことができる。

本発明によればベルトコンベアｌから投入された原料は
切替シュート３の旋回による上部固定ホンパー１４内に
供給される時の円周方向分布の均一化と、切替シュート
３先端のスロート１６による１百ｉ１茨］τノＭ　　Ｍ
　　ｎｚ　　ｅ　ｆ＋ｋ　　）−ｎｚ　　欠　νｒ：　
　ｍ　？−Ｘ’！、　　ｒ斗　＋Ｆ　　Ｊ、＜　　、）
　　ｌ−Ｍｔ固定ホッパー１４に供給される。

この原料の流れに対する各構成の処理により原料の特性
に応じた最し好ましい堆積分布とすることができ、さら
に原料１２−１は下部固定ホッパー３５に排出される。

そして例えば３ないし４ケのボートを通して上部固定ホ
ッパー１４内の原料粒度分布を下部固定ホッパー１５内
に持ち込むことができる。

下部固定ホッパー１５内においてはホッパーコーン部角
度１７を緩傾斜としているため、ホッパー内の周辺部及
びコーン壁面近傍部の原料が最後に排出される。通常、
下部固定ホッパー１５への原料装入時間は上部固定ホッ
パー１４への原料装入時間に比べると１八。程度のオー
ダーで短いことから、下部固定ホッパー１５内部で原料
が分級する度合は極めて小さいため、上部固定ホッパー
１４内での原料粒度分布が維持される。

以上の切替シュート３から下部固定ホッパー１５間の原
料の流動において、上部固定ホッパー１４内で分布制御
された最も適切な形態で装入することに加え、この制御
された原料を下部固定ホッパー１５内でのファンネル・
フロー化により時系列的に粒度コントロールされた状態
で炉１０の炉内シュート１１に垂直落下供給できる。そ
して、炉内シュート１１を介しての炉１ｏへの供給にお
いて、下部固定ホッパー１５下端の流動調節弁１３及び
下部シール弁７の開弁とともに、排出流が円周方向に非
一様な粒度分布を生じることなく炉１゜の垂直ンユート
９へ供給できる。この垂直シュート９内の流れでは偏流
を生じることがないので、炉内ンユート１１には下部固
定ホッパー１５で制御された原料をそのままの状態で供
給できる。

なお、ゲート弁６及び上部シール弁４の個数は炉１０内
に装入される原料の量、タイムスケジュール及び許容範
囲の設備高さによって決定される。

（発明の効果） 本発明は装入原料の種類及び装入１等の可変要素に対し
、炉内円周方向の分布を均一化でき、しかも炉内へ装入
される原料粒度を操業者が時系列的に自在に制御して炉
内半径方向の粒度分布を意図したものに作り上げること
ができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の装入装置の概略断面図、第２図（ａ）
（ｂ）は典型的なホッパー内ファンネル・フロー模式図
、第３図（ａ）（ｂ）は下部固定ホッパー１−４′従来
例の概略断面図である。 １・・・・・ベルトコンベア ２・・・・・ヘッドプーリー ３・・・・・切替シュート ４・・・・・上部シール弁 ５・・・・・固定ホッパー ６・・・・・ゲート弁 ７・・・・・下部シール弁 ８・・・・・集合シュート ９・・・・・垂直シュート ＩＯ・・・・炉 １１・・・・炉内シュート Ｉ２・・・・堆積原料 １３・・・・流量調節弁 １４・・・・上部固定ホッパー １５・・・・下部固定ホッパー １６・・・・旋回シュートスロート １７・・・・コーン部角度 １９・・・・ボートＳ外側角変 第２図 （久） 第６図 ムム峻Ｐ４心仏Ｓ；ト ｇ ｆ２ｄ訪ｌ＝　Ｐａ−ｂ請ダ・ド 第５７

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　上部と下部に二連のホッパーを備えて竪型炉の炉頂
   に原料を装入する竪型における原料装入方法において、
   上部ホッパーに原料を装入する第一段階で該ホッパー内
   での原料の量的分布、及び粒度分布を制御し、さらに、
   この制御された原料を下部ホッパー内に装入し、かつ竪
   型炉に排出する第二段階で原料流れをファンネル・フロ
   ー化して、原料の時系列排出粒度を制御しながら竪型炉
   の炉頂に供給することを特徴とする竪型炉における原料
   装入方法。 ２　搬送装置からの原料を装入するための旋回シュート
   を有する上部ホッパーと、その下段に配置して竪型炉の
   炉頂に接続した下部ホッパーとを有する竪型炉における
   原料装入装置において、旋回シュートからの原料流線を
   自在に変更するために、旋回シュート先端部を傾動可能
   な構造として上部固定ホッパーへの原料排出流線を制御
   し、さらに下部ホッパーの内面を原料流れファンネル・
   フロー化のための緩傾斜面としたことを特徴とする竪型
   炉における原料装入装置。