TWI541356B

TWI541356B - Sintering machine of oxygen and gas fuel supply device

Info

Publication number: TWI541356B
Application number: TW101144492A
Authority: TW
Inventors: Yuji Iwami; Katsuhiro Iwasaki
Original assignee: Jfe Steel Corp
Priority date: 2012-11-28
Filing date: 2012-11-28
Publication date: 2016-07-11
Also published as: TW201420768A

Description

燒結機之氧氣暨氣體燃料供給裝置

本發明是關於下方吸引式的DL型(Dwight-Lloyd)燒結機之氧氣暨氣體燃料供給裝置，藉由使氧氣變濃，而供給氣體燃料，來製造高品質的高爐原料用燒結礦。

高爐製銑法的主原料也就是燒結礦，一般來說是經由第1圖所示的步驟所製造。燒結礦的原料，是鐵礦石粉或燒結礦篩下的粉、在製鐵所內產生的回收粉、石灰石及白雲石等的含CaO類副原料、生石灰等的造粒助劑、焦炭粉或無煙炭等，這些原料，是分別從料斗1...，以預定的比例切出到輸送機上。所切出的原料，藉由滾筒式攪拌機2及3等加入適當的水，進行混合、造粒，作成平均直徑3~6mm的模擬粒子也就是燒結原料。該燒結原料，之後從在燒結機上配設的緩衝料斗4、5，經由滾筒進料器6與切出溝槽7，以400~800mm的厚度裝入到循環移動式的燒結機托盤8上，形成了也稱為燒結座的裝入層9。然後以在裝入層9的上方設置的點火爐10，點火於裝入層表層的碳材，並且經由在托盤8的正下方配設的風箱11，藉由將裝入層上方的空氣吸引到下方，使裝入層內的碳材依序燃燒，以此時產生的燃燒熱將上述燒結原料熔融而得到燒結塊。所得到的燒結塊，之後被粉碎、整粒，約5mm以上的塊成物，作為成品燒結礦而回收，供給到高爐。

在上述製造程序，藉由點火爐10所點火的裝入層內的碳材，之後於裝入層內藉由從上層朝向下層吸引的空氣而持續燃燒，在厚度方向形成具有寬度的燃燒、熔融帶(以後僅稱為「燃燒帶」)。該燃燒帶的熔融部分，會妨礙上述所吸引的空氣流，成為燒結時間延長而生產性降低的主要原因。而該燃燒帶，伴隨著托盤8朝下游側移動而逐漸從裝入層的上層移往下層，在燃燒帶通過後，產生：燒結反應結束的燒結塊層(以下僅稱為「燒結層」。)。而燃燒帶並未從上層移往下層，在燒結原料中所含有的水分，因碳材的燃燒熱而氣化，而濃縮於溫度還未上升的下層的燒結原料中，形成濕潤帶。該水分濃度上升到某程度以上的話，成為吸引氣體的流路的燒結原料的粒子間的空隙會被水分填滿，而與熔融帶同樣地，成為通氣阻力增大的主要原因。

第2圖是顯示於厚度600mm的裝入層中移動的燃燒帶，位於裝入層內的托盤上約400mm的位置(從裝入層表面起算200mm下)時的裝入層內的壓力損失與溫度的分布，此時的壓力損失分布，顯示濕潤帶中約為60%，燃燒帶中約為40%。

燒結機的生產量(t/hr)，一般來說是藉由生產率(t/hr‧m²)×燒結機面積(m²)所決定。也就是說，燒結機的生產量，會因為燒結機的機體寬度或機體長度、原料裝入層的厚度、燒結原料的體積密度、燒結(燃燒)時間、良率等而變化。於是，為了增加燒結礦的生產量，將裝入層的通氣性(壓力損失)改善來縮短燒結時間，或者將破碎前的燒結塊的冷加工強度提高而提升良率的方式等應該有效。

第3圖是顯示當燒結礦的生產性較高時與較低時，也就是燒結機的托盤移動速度較快時與較慢時的裝入層內的某點的溫度與時間的變遷。保持在燒結原料的粒子開始熔融的1200℃以上的溫度的時間，生產性較低的情況是以T₁表示，生產性較高的情況是以T₂表示。生產性較高時則托盤的移動速度較快，所以高溫區域保持時間T₂，與生產性較低時的T₁相比較短。可是，在1200℃以上的高溫的保持時間較短的話，會成為燒成不夠，讓燒結礦的冷加工強度降低，良率會降低。於是，為了將高強度的燒結礦，在短時間以高良率且高生產性製造，需要採取任何手段，將保持在1200℃以上的高溫的時間延長，而將燒結礦的冷加工強度提高。

第4圖是示意性顯示以點火爐點火的裝入層表層的碳材，藉由所吸引的空氣而持續燃燒形成燃燒帶，該燃燒帶依序從裝入層的上層移動到下層而形成燒結塊的過程的圖面。第5圖(a)是示意性顯示：上述燃燒帶存在於第4圖所示的粗框內顯示的裝入層的上層部、中層部及下層部的各層內存在時的溫度分布。燒結礦的強度，會被保持在1200℃以上的溫度的溫度與時間的積所影響，其值越大則燒結礦的強度越高。因此，裝入層內的中層部及下層部，藉由所吸引的空氣運來裝入層上層部的碳材的燃燒熱而被預熱，所以相對於涵蓋長時間保持高溫度，裝入層上層部，未被預熱的部分，其燃燒熱不夠，燒結所需要的燃燒熔融反應(燒結反應)容易不夠。結果，裝入層的寬度方向剖面內的燒結礦的良率分布，如第5圖(b)所示，越裝入層上層部則良率越低。托盤兩寬端部，也因為從托盤側壁的散熱、或因為通過的空氣量較多導致的過冷卻，而無法充分確保在燒結所需要的高溫區域的保持時間，良率還是較低。

對於這種問題，以往進行了將添加於燒結原料中的碳材(粉焦炭)量增量。可是，藉由將焦炭的添加量增加，如第6圖所示，提高燒結層內的溫度，雖然能將保持在1200℃以上的時間延長，可是同時會讓燒結時的最高到達溫度超過1400℃，因為以下所說明的理由，會導致燒結礦的被還原性或冷加工強度的降低。

在非專利文獻1，針對在燒結過程中，在燒結礦中產生的各種礦物的拉伸強度(冷加工強度)與被還原性，如表1所示。在燒結過程，如第7圖所示，在1200℃開始產生熔融液，產生在燒結礦的構成礦物之中強度最高且被還原性也較高的鈣鐵氧體。這是燒結溫度需要在1200℃以上的原因。可是，如果溫度持續上升而超過1400℃，正確來說超過1380℃的話，鈣鐵氧體會開始分解成：冷加工強度與被還原性最低的非晶質矽酸鹽(矽酸鈣)、以及容易還原粉化的骸晶狀二次赤鐵礦。成為燒結礦的還原粉狀的起點的二次赤鐵礦，根據礦物合成試驗的結果，如第8圖的狀態圖所示，升溫至Mag.ss+Liq.區域，冷卻時析出，所以不經由狀態圖上所示的(1)的路線，經由(2)的路線來製造燒結礦，在抑制還原粉化上很重要。

也就是說，在非專利文獻1揭示有，為了確保燒結礦的品質，燃燒時的最高到達溫度或高溫區域保持時間等的控制是非常重要的管理項目，藉由如何控制大致決定了燒結礦的品質。於是，為了得到還原粉化性(RDI)優異且高強度且被還原性優異的燒結礦，如何使在1200℃以上的溫度生成的鈣鐵氧體，不分解成矽酸鈣與二次赤鐵礦是很重要的，因此需要讓燒結時的裝入層內的最高到達溫度不超過1400℃，最好不超過1380℃，讓裝入層內的溫度長時間保持在1200℃(鈣鐵氧體的固相線溫度)以上。以後在本發明，將保持在上述1200℃以上1400℃以下的溫度區域的時間，稱為「高溫區域保持時間」。

以往提出有幾種用來將前述裝入層上層部的良率降低改善，使生產性提升的技術。例如，在專利文獻1提出有，當製造燒結礦時，除了添加於燒結原料中的焦炭，在吸引於燒結原料的空氣中添加發熱性氣體，藉由以燃燒帶使其燃燒，達到燒結礦的強度或生產率、成品良率的提升的技術。可是該專利文獻1的技術，藉由使焦炭與氣體燃料燃燒，來提高燒結時的最高到達溫度，達到燒結礦的強度或生產率、良率的提升，所以會有導致成品燒結礦的被還原性(RI)的惡化的問題。

在專利文獻2所提出的方法，在將裝入層上層部充分燒成的時間點，使供給到裝入層的含氧氣體的質量流量，在將裝入層上層部燒成的範圍成為所供給的含氧氣體的質量流量的1.01~2.6倍，使裝入層內的壓力差增加，使燃燒熔融帶的移行速度極端地加速，使生產率增加並且得到製品良率及品質優異的製品。可是該專利文獻2的技術，雖然可讓裝入層的層厚度增加或托盤移動速度增加，能使燒結機的生產率提升，而這也提高了燃燒熔融帶的移動速度與最高到達溫度，還是會有導致成品燒結礦的被還原性的惡化的問題。

在專利文獻3提出了氧氣變濃作業方法，在托盤上的裝入層的上層部燒結期間，藉由使吸引到裝入層的燃燒用空氣中的氧氣濃度變濃到35%以上進行燒結，來使生產性及成品良率提升。可是，該專利文獻3的技術，藉由使燃燒空氣中的氧氣濃度變濃到35%以上，使焦炭的燃燒性提升，達到讓最高到達溫度的上昇，可是在燃燒性提升方面，會有燒結所需要的1200℃以上的高溫區域保持時間不夠這樣的問題。

因此本發明者們，提出專利文獻4~6等，作為解決上述問題點的技術，除了減少燒結原料中的碳材添加量之外，在燒結機的點火爐的下游，將稀釋為燃燒下限濃度以下的各種氣體燃料，從托盤上方導入到裝入層，使該氣體燃料在裝入層內燃燒，藉此將裝入層內的最高到達溫度及高溫區域保持時間兩方控制在適當範圍之技術。

適用上述專利文獻4~6的技術，除了將對於燒結原料中的碳材添加量減少之外，在將稀釋到燃燒下限濃度以下的氣體燃料導入到裝入層內，將氣體燃料在裝入層內燃燒的情況，如第9圖所示，上述氣體燃料，在碳材燃燒之後的裝入層內(燒結層內)燃燒，所以燃燒、熔融帶的最高到達溫度不會超過1400℃，能使燃燒、熔融帶的寬度在厚度方向擴大，則能有效地延長高溫區域保持時間。

[先前技術文獻] [專利文獻]

專利文獻1：日本特公昭46-027126號公報

專利文獻2：WO98/07891號公報

專利文獻3：日本特開平02-073924號公報

專利文獻4：日本特開2008-095170號公報

專利文獻5：日本特開2010-047801號公報

專利文獻6：日本特開2008-291354號公報

[非專利文獻]

非專利文獻1「礦物工學」；今井秀喜、武內壽久禰、藤木良規編，(1976)，p.175，朝倉書店

可是在上述專利文獻4~6的先前技術，為了得到高強度且被還原性優異且高品質的燒結礦，並不十分清楚是需要在1200℃以上1400℃以下的高溫區域保持某程度的時間，或是為此將稀釋的氣體燃料供給到哪個區域較佳。

而在上述專利文獻4~6的技術中必須注意的是，當在燒結要決定較佳的最高到達溫度或高溫區域保持時間的範圍時，是直接使用含有使碳材或氣體燃料燃燒的作為助燃性氣體的21vol%的氧氣的空氣。在實際的燒結中的裝入層內，藉由碳材或氣體燃料的燃燒反應，一定會成為與大氣環境不同的環境，而助燃性氣體的成分或組成改變的話，裝入層內的氣體環境也會變化，燒結時的最高到達溫度或高溫區域保持時間也當然會變化。於是，會需要因應於助燃性氣體的特性，來改變燒結機的作業條件。可是在習知技術，幾乎並未研究助燃性氣體的特性，尤其是在空氣中含有的氧氣量對燒結性或燒結礦的品質造成的影響。

因此本發明者們，開發出一種方法申請為日本特願2011-058651，使燒結所需要的高溫區域保持時間明確化，決定應供給氣體燃料的適當區域，並且研究助燃性氣體對於燒結時的最高到達溫度或高溫區域保持時間的影響，對當以碳材的燃燒熱燒結時的高溫區域保持時間小於 150秒的區域供給氣體燃料，來延長高溫區域保持時間，並且藉由在上述氣體燃料供給區域使空氣中的氧氣濃度變濃成超過21 vol%小於35 vol%，來製造出高強度且被還原性優異的燒結礦。

在上述日本特願2011-058651所提出的技術，在供給氣體燃料的區域的裝入層上方處設置的護罩內，配設氧氣供給配管，藉由使氧氣噴出到大氣中使氧氣變濃。可是，在護罩內以何種方式供給氧氣，能防止對外部的洩露且高效率且安全地使氧氣變濃，很難清楚地敘述。

針對上述氧氣供給配管並無特別限制，所以作為氧氣供給配管，例如在使用作為一般都市瓦斯配管所用的一般構造用軋製鋼材(SS鋼)所構成的配管的情況，當因為任何原因在氧氣供給配管的氧氣噴出口(噴嘴或開口部)著火時，該配管會因為流動於配管內的高純度的氧氣而瞬間燒毀，可能會引起重大的作業事故。

因此本發明的目的，要提供一種氧氣暨氣體燃料供給裝置，使用進行燒結作業的燒結機，該燒結作業在供給氣體燃料的同時使氧氣變濃，適當且不用擔心產生因氧氣導致燒毀。

發明者們，為了解決上述課題而仔細研究。結果發現，在用來供給氣體燃料的裝置處設置的護罩內的高度方向中段，配設有擋板，該擋板，是設置有間隙而在水平方向有複數排且在垂直方向有複數層，在上述擋板的下方配設氣體燃料供給配管來供給氣體燃料，並且在上述擋板的上方配設有氧氣供給配管，朝向較水平方向更下方將氧氣噴出到空氣中，而且為了防止用來將氧氣供給到燒結機的氧氣供給配管因氧氣而燒毀，將可能燒毀的部分，以銅合金製及/或Ni合金製的配管構成，而完成本發明。

也就是說，本發明，是一種燒結機之氧氣暨氣體燃料供給裝置，對在點火爐下游的原料裝入層上方設置的護罩內的大氣中，噴出氧氣使氧氣變濃，並且將供給了已稀釋到燃燒下限濃度以下的氣體燃料而成的空氣，以配設於托盤下的風箱吸引而導入到裝入層內，在裝入層內使上述氣體燃料與碳材燃燒來製造燒結礦；在上述護罩內，在護罩的高度方向中間部，配設有擋板，該擋板，是將凸形狀的板材排列複數層且複數排，在水平方向具有間隙，且在垂直方向讓上述間隙部成為交錯狀；在上述擋板的下方，配設有：將氣體燃料供給到空氣中的氣體燃料供給配管；在上述擋板的上方，配設有：將氧氣噴出到空氣中的氧氣供給配管。

本發明的氧氣暨氣體燃料供給裝置的上述氧氣供給配管，配設成使氧氣的噴出方向朝較水平方向更下方。

本發明的氧氣暨氣體燃料供給裝置的上述氧氣供給配管，在擋板與擋板的間隙的上方，配設成使氧氣的噴出方向朝向擋板與擋板的間隙。

本發明的氧氣暨氣體燃料供給裝置的上述氧氣供給配管，在擋板的頂部的上方，配設成使氧氣的噴出方向朝向擋板與擋板的間隙。

本發明的氧氣暨氣體燃料供給裝置的上述氧氣供給配管，其至少配設於護罩內而成的部分為銅合金製及/或Ni合金製。

本發明的氧氣暨氣體燃料供給裝置的上述氧氣供給配管，其至少配設於護罩內而成的部分，為含有60 mass%以上的銅的銅合金製及/或含60 mass%以上的Ni的Ni合金製。

本發明的氧氣暨氣體燃料供給裝置的上述氧氣供給配管，在護罩外且護罩附近設置有逆火防止器。

藉由本發明，當使用下方吸引式的DL型(Dwight-Lloyd)燒結機，來供給氣體燃料來製造燒結礦時，防止因氧氣導致氧氣供給配管的退火，且使氧氣不會洩露到外部，能將氧氣供給到氣體燃料供給裝置的護罩內的空氣中使其變濃，所以能安全且穩定地製造高強度且被還原性優異的高品質的高爐原料用燒結礦。

適用本發明的技術的燒結礦的製造方法，使用下方吸引式的燒結機，在循環移動的托盤上裝入包含粉礦石與碳材的燒結原料來形成裝入層，以點火爐對該裝入層表面的碳材點火，並且使在點火爐下游的裝入層上方處設置的護罩內的包含已稀釋到燃燒下限濃度以下的氣體燃料之空氣，以配設於托盤下的風箱吸引而將其導入到裝入層內，在該裝入層內使上述氣體燃料與碳材燃燒，來製造燒結礦，這方面與揭示於專利文獻4~6的技術相同。

於是，在供給氣體燃料的情況，希望在以碳材的燃燒熱燒結時保持在1200℃以上的高溫區域保持時間不夠的區域進行供給，並且讓最高到達溫度不超過1400℃，因應於所供給的氣體燃料的量，來將添加到燒結原料中的碳材量減少。

供給到裝入層內的氣體燃料，例如：高爐氣體(B氣體)、焦炭爐氣體(C氣體)、高爐氣體與焦炭爐氣體的混合氣體(M氣體)等的製鐵所副生成氣體之外，也適合使用LNG(天然瓦斯)、都市瓦斯、甲烷氣體、乙烷氣體、丙烷氣體等的可燃性氣體及其混合氣體。並且也與LNG同樣地使用從頁岩層所採取的與習知的天然氣不同的非常規型的天然氣(頁岩氣體)。

供給到裝入層內的上述氣體燃料，稀釋到該氣體燃料的燃燒下限濃度以下較佳。當稀釋氣體燃料的濃度高於燃燒下限濃度時，會在裝入層上方燃燒，會喪失供給氣體燃料的效果、或產生爆發。而當稀釋氣體燃料為高濃度時，會在低溫度區域燃燒，所以可能無法有效幫助高溫區域保持時間的延長。最好讓所稀釋的氣體燃料的濃度，為大氣中的常溫的燃燒下限濃度的3/4以下、更好為燃燒下限濃度的1/5以下，最好為燃燒下限濃度的1/10以下。可是稀釋氣體燃料的濃度，小於燃燒下限濃度的1/100，讓燃燒導致的發熱量不夠，會無法得到燒結礦的強度提升與良率的改善效果，所以下限為燃燒下限濃度的1%。當針對天然氣(LNG)來看的話，LNG的室溫的燃燒下限濃度為4.8 vol%，所以稀釋氣體燃料的濃度為0.05~3.6 vol%的範圍較佳，0.05~1.0 vol%的範圍更好，0.05~0.5 vol%的範圍最好。

適用本發明的技術的燒結礦的製造方法，與日本特願2011-058651同樣地，特徵為供給氣體燃料並且使氧氣變濃。原因是藉由使氧氣變濃，使燒結時的氣體環境移往氧化作用的結果，藉由燒結讓燒結礦中生成的鈣鐵氧體的生成比例增大，矽酸鈣的生成比例降低，所以可得到高強度且還原性優異的燒結礦，而且藉由同時進行氣體燃料與氧氣的變濃，不只能提高燒結反應而縮短燒結時間，且使氣體燃料與燒結原料中的碳材的燃燒位置更移往低溫度側，使裝入層內的溫度分佈曲線範圍更寬，能延長高溫區域保持時間，所以藉由使生產率上升，能改善燒結礦的品質。

上述氧氣變濃所達成的效果，使在裝入層內吸引的空氣中含有的氧氣濃度，超過大氣中的氧氣濃度(21 vol%)的話也能得到少量效果，而變濃到24.5 vol%以上較佳。另一方面，空氣中的氧氣濃度成為35 vol%以上的話，則氧氣變濃所需要的成本會超過所享有的優點。因此，變濃的氧氣量，添加成讓空氣中的氧氣濃度為超過21 vol%而小於35 vol%的範圍較佳。更好為24.5~30 vol%，最好為24.5~28 vol%的範圍。

如上述作為使氧氣變濃的方法(裝置)，如第10圖所示，在供給氣體燃料的原料裝入層的上方設置的護罩的高度方向中間部，配設有擋板，該擋板，是排列複數層且複數排，在水平方向具有間隙，且在垂直方向讓上述間隙部成為交錯狀；在上述擋板的下方，配設有：將氣體燃料供給到空氣中的氣體燃料供給配管，將新鮮的氣體燃料以會產生吹滅現象的高速噴出到空氣中而瞬間成為燃燒下限濃度以下的稀釋氣體燃料，或者將預先稀釋到燃燒下限濃度以下的氣體燃料噴出到空氣中，來對空氣中供給氣體燃料；並且在上述擋板的上方，配設有氧氣供給配管，需要將氧氣噴出到空氣中使其變濃。

這裡如上述對擋板的下部供給氣體燃料的原因，是因為LNG等的氣體燃料一般來說較空氣更輕，所以藉由設置擋板，使於擋板的間隙從上方朝下方流動的空氣收縮，藉由使其流速提高，而防止氣體燃料朝護罩上方洩漏。

針對上述擋板，只要在其下部防止所供給的氣體燃料朝上方漏出，且在其上方能使將氧氣變濃的空氣順暢朝下方流動的話，則沒有特別限制，如第10圖所示，將加工成ㄑ字型(凸形狀)的板材，在水平方向隔著間隙排列複數個，並且排列複數層，讓其間隙部在垂直方向成為交錯狀或迷宮狀。而針對擋板的規格，例如在機寬度為6m的燒結機的情況，擋板的寬度為200~500mm左右，擋板彼此的間隙在水平方向為50~200mm左右，在垂直方向為50~200mm左右，擋板的層數為2~5層左右較佳。上述擋板，從防止氣體燃料朝護罩上方漏出的觀點來看，配設成讓開口部的壓力損失為10mmAq以下較佳。

在第10圖雖然顯示使氣體燃料從氣體燃料配管噴出的方向為水平方向，而只要在將氣體燃料導入到裝入層期間與空氣均勻混合，稀釋到燃燒下限濃度以下，朝水平方向或朝下都可以，並沒有特別限制。

另一方面，使氧氣朝擋板上部噴出的原因，是因為氧氣的比重較空氣更大，所以洩漏到護罩外的比率較低，而且即使洩漏，氧氣也沒有像氣體燃料的危險性，而且從供給配管噴出的氧氣，在通過擋板的間隙的期間，是被均勻稀釋到目標濃度，之後會與氣體燃料混合，所以能防止高濃度的氧氣與氣體燃料直接接觸。

從供給配管所供給的氧氣，不一定是要純氧，而所供給的氧氣量，與氣體燃料相比相差較大，所以氧氣濃度降低的話，從配管噴出的量增加較佳。

針對使氧氣從氧氣供給配管噴出的方向，從防止氧氣朝護罩外洩漏的觀點來看，朝較水平方向更下方較佳。第11圖是顯示，在將氧氣從氧氣供給配管噴出到護罩內的擋板上部的空氣中，使氧氣濃度從21 vol%變濃至27 vol%的情況，在使氧氣朝水平方向噴出時、與朝下方噴出時，來比較受到風速10m/秒的橫風時朝護罩外漏出的氧氣量的模擬結果。從該圖可看出在將氧氣朝水平方向噴出的情況，氧氣有容易洩露的傾向。

在使從氧氣供給配管噴出的氧氣的方向朝下的情況，具體來說，如第12圖所示，將氧氣供給配管配設在擋板與擋板的間隙的上方，將氧氣朝向擋板與擋板的間隙噴出也可以。在該氧氣噴出方法，由於將氧氣的噴流直接噴入到擋板與擋板之間，優點是能順暢地吸引氧氣，能防止其朝上方的洩露。

或者如第13圖所示，將氧氣供給配管配設在擋板的頂部的上方，將氧氣朝向擋板與擋板的間隙(間隙部)噴出也可以。在該氧氣噴出方法，由於能從一條氣體燃料供給配管將氧氣朝向兩個間隙供給，優點是能根據條件來減少氣體燃料供給配管的數量。

接著針對防止上述氣體燃料供給裝置的氧氣供給配管的氧氣導致的燒毀來說明。

如上述，第10圖所示的氧氣暨氣體燃料供給裝置設計成，在供給氣體燃料的區域的裝入層上方處設置的護罩的高度方向中間部，配設有具有間隙的一層以上的擋板，在該擋板的下方配設氣體燃料供給配管，將新鮮的氣體燃料以引起吹滅現象的高速水平方法噴出，而瞬間成為燃燒下限濃度以下的稀釋氣體燃料，並且在上述擋板的上方配設氧氣供給配管，將氧氣朝向擋板的方向供給。而在該裝置，從氧氣供給配管供給的氧氣，在通過擋板的間隙期間，均勻地稀釋成變濃的目標濃度之後，與氣體燃料匯流，所以能防止高濃度的氧氣與氣體燃料直接接觸。從上述配管供給的氧氣不是純氧也可以。

這裡配設在氣體燃料供給配管的上方的擋板，LNG等的氣體燃料較空氣更輕，所以能防止朝護罩上方洩漏。而氧氣因為比重大於氣體燃料，所以只要沒有強風吹襲，則較不用擔心會朝護罩外擴散。

可是在上述氧氣變濃裝置較擔心之處，是在於燒結機是以使焦炭與氣體燃料燃燒的燃燒熱來將燒結原料進行燒結，所以隨時存在有火種。因此，例如氧氣供給配管為一般都市瓦斯的配管所用的一般構造用軋製鋼材(SS鋼)等的情況，例如即使實施禁油處理，而當有任何原因導致在氧氣供給配管的氧氣噴出口(噴嘴或開口部)著火時，因為鐵與氧氣的反應熱，可能會瞬間讓閥座之前的氧氣供給配管燒毀。

從氣體燃料供給配管噴出的氣體燃料，由於是從噴出口以引起吹滅現象的高速噴出，所以能防止著火。而即使著火，在這裡也只會燃燒，不會讓配管本體燒毀。而因為氧氣相較於氣體燃料其供給量較大量，所以將高濃度的氧氣從較大的噴出口以10m/秒以上的高速噴出。可是氧氣導致的燒毀，一般來說如第14圖所示，氧氣濃度越高且流速越大越容易引起，所以配管的燒毀對策很重要。

因此在本發明，為了防止如上述的氧氣供給配管的燒毀，將氧氣供給配管的至少配設於存在有火種的護罩內(集管、分歧管及噴嘴等)的部分，作成銅合金製及/或Ni合金製的配管。這是因為銅合金或Ni合金，其離子化的傾向小於鐵，所以在配管內較不易生成會成為著火源的鏽，而且該合金在表面會形成氧氣難以穿透的緻密的氧化膜，所以能防止進一步的氧化而難以引起燒毀。

根據上述的觀點，上述銅合金，含有60 mass%以上的Cu較佳，例如含有60~70%的Cu的Cu-Zn合金(黃銅)、含有70~90%的Cu的Cu-Ni合金(白銅(cupronickel))、含有65~98%的Cu的Cu-Sn合金(青銅)、Cu：60 mass%-Ni：20 mass%-Fe：20 mass%的銅鎳鐵合金(Cunife)或者在Cu含有2 mass%程度的Be的Be銅。而作為Ni合金，含有60 mass%的Ni較佳，例如高鎳(inconel)合金、蒙乃爾(monel)合金、鎳鉻(nichrome)合金等。其中銅或純Ni，由於耐氧化性優異所以更好。在表2參考顯示各種合金的500℃以上的高溫氧化環境的耐氧化性。

第15圖是顯示第10圖的氣體燃料供給裝置的氣體燃料與氧氣的供給配管系統的示意圖，例如針對氧氣的情況來說明的話，氧氣是藉由氧氣供給本管供給至集管，並且供給到集管所安裝的複數的分歧管，從在分歧管複數安裝的噴嘴或複數設置的開口部噴出。在本發明，雖然不需要將上述所有氧氣供給配管都由銅合金或Ni合金所構成，而針對至少接近火種的護罩內的配管(分歧管或噴嘴等)，需要作成銅合金製或Ni合金製。為了更提高安全性，針對集管或氧氣供給本管，也作成銅合金製或Ni合金製較佳。

如第15圖所示，在氧氣供給本管的護罩外且護罩附近的位置，設置逆火防止器(火焰防止器)較佳。藉此可更提高安全性。針對該逆火防止器，雖然沒有特別限制，例如適合使用逆火閥或乾式安全器等。使用用於可燃性氣體的逆火防止氣也可以。在該情況，從逆火防止器到集管之間作成銅合金製或Ni合金製較佳。

針對較逆火防止器更上游側的氧氣供給配管，雖然能使用平常的鋼製瓦斯配管，而使用SUS製且實施禁油處理的構造較佳。

[產業上的可利用性]

本發明的燒結技術，有用於製鐵用，尤其是作為高爐用原料使用的燒結礦的製造技術，並且也可利用為其他的礦石塊成化技術。

1‧‧‧原料料斗

2、3‧‧‧滾筒式攪拌機

4‧‧‧緩衝料斗

5‧‧‧緩衝料斗

6‧‧‧滾筒進料器

7‧‧‧切出溝槽

8‧‧‧托盤

9‧‧‧裝入層

10‧‧‧點火爐

11‧‧‧風箱

第1圖是說明燒結程序的概要圖。

第2圖是說明燒結層內的溫度分佈與壓力損失分佈的曲線圖。

第3圖是說明高生產時與低生產時的裝入層內的溫度分佈的圖面。

第4圖是說明燒結的進行所伴隨的裝入層內的變化的示意圖。

第5圖是燃燒帶存在於裝入層的上層部、中層部、及下層部的各位置時的溫度分佈、以及裝入層的寬度方向剖面內的燒結礦的良率分佈的說明圖。

第6圖是碳材量的變化(增量)導致裝入層內的溫度變化的說明圖。

第7圖是針對燒結反應說明的圖面。

第8圖是說明骸晶狀二次赤鐵礦生成的過程的圖面。

第9圖是氣體燃料供給造成的燒結層內的溫度分佈的變化的說明圖。

第10圖是將氣體燃料與氧氣進行供給的氧氣暨氣體燃料供給裝置的一個例子的說明圖。

第11圖是將氧氣的噴出方向對氧氣洩漏造成的影響的解析圖。

第12圖是供給氧氣的方法的具體例子的說明圖。

第13圖是供給氧氣的方法的其他具體例子的說明圖。

第14圖是定性說明氧氣濃度與流速對氧氣供給配管的燒毀造成的影響的圖面。

第15圖是用來供給氣體燃料與氧氣的氧氣暨氣體燃料供給裝置的配管系統的說明圖。

Claims

一種燒結機之氧氣暨氣體燃料供給裝置，對在點火爐下游的原料裝入層上方設置的護罩內的大氣中，噴出氧氣使氧氣變濃，並且將供給了已稀釋到燃燒下限濃度以下的氣體燃料而成的空氣，以配設於托盤下的風箱吸引而導入到裝入層內，在裝入層內使上述氣體燃料與碳材燃燒來製造燒結礦；其特徵為：在上述護罩內，在護罩的高度方向中間部，配設有擋板，該擋板，是將凸形狀的板材排列複數層且複數排，在水平方向具有間隙，且在垂直方向讓上述間隙部成為交錯狀；並且在上述擋板的下方，配設有：將氣體燃料供給到空氣中的氣體燃料供給配管；且在上述擋板的上方，配設有：將氧氣噴出到空氣中的氧氣供給配管，上述氧氣供給配管，其至少配設於護罩內而成的部分為銅合金製及/或Ni合金製。
如申請專利範圍第1項的燒結機之氧氣暨氣體燃料供給裝置，其中上述氧氣供給配管，其至少配設於護罩內而成的部分，為含有60mass%以上的銅的銅合金製及/或含60mass%以上的Ni的Ni合金製。
如申請專利範圍第1項的燒結機之氧氣暨氣體燃料供給裝置，其中在上述氧氣供給配管的護罩外且護罩附近，設置有逆火防止器。
如申請專利範圍第2項的燒結機之氧氣暨氣體燃料供給裝置，其中在上述氧氣供給配管的護罩外且護罩附近，設置有逆火防止器。
如申請專利範圍第1至4項的其中任一項的燒結機之氧氣暨氣體燃料供給裝置，其中上述氧氣供給配管，配設成使氧氣的噴出方向朝較水平方向更下方。
如申請專利範圍第1至4項的其中任一項的燒結機之氧氣暨氣體燃料供給裝置，其中上述氧氣供給配管，在擋板與擋板的間隙的上方，配設成使氧氣的噴出方向朝向擋板與擋板的間隙。
如申請專利範圍第5項的燒結機之氧氣暨氣體燃料供給裝置，其中上述氧氣供給配管，在擋板與擋板的間隙的上方，配設成使氧氣的噴出方向朝向擋板與擋板的間隙。
如申請專利範圍第1至4項的其中任一項的燒結機之氧氣暨氣體燃料供給裝置，其中上述氧氣供給配管，在擋板的頂部的上方，配設成使氧氣的噴出方向朝向擋板與擋板的間隙。
如申請專利範圍第5項的燒結機之氧氣暨氣體燃料供給裝置，其中上述氧氣供給配管，在擋板的頂部的上方，配設成使氧氣的噴出方向朝向擋板與擋板的間隙。