JP2000514867A - 溶け落ちガス化領域に金属含有体を投入する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 微粒物を部分的に含みかつ少なくとも部分的に還元された金属含有体と、カーボン含有体とを、溶け落ちガス化領域（１１）が保持された溶融ガス化炉（１０）に投入する方法において、金属含有体およびカーボン含有体が、溶け落ちガス化領域（１１）の高さの上方から溶融ガス化炉（１０）内へと供給され、溶け落ちガス化領域（１１）へと下降し、特に溶融銑鉄とされた溶融金属を形成する前記溶け落ちガス化領域を通過するとともに、石炭のガス化により還元ガスが生成される。金属含有体を投入している間に溶融ガス化炉（１０）から金属含有体が部分的に排出されることを防止しかつ、カーボン含有体および金属含有体の均一な分布を達成するために、カーボン含有体および金属含有体は、金属含有体の中央ストランド（３２）が形成されるとともに、該中央ストランドの周囲がカーボン含有体で形成された被覆ストランド（３７）によって取り囲まれた状態で、溶け落ちガス化領域（１１）の中央における上方から好ましくは重力によって溶融ガス化炉内に導入される（図１）。

Description

【発明の詳細な説明】 溶け落ちガス化領域に金属含有体を投入する方法 本発明は、微粒物を部分的に含有するとともに少なくとも部分的に還元された 特に海綿鉄とされた金属含有体と、カーボン含有体とを、溶け落ちガス化領域が 保持された溶融ガス化炉に投入する方法および該方法を実施するためのプラント に関する。金属含有体およびカーボン含有体は、溶け落ちガス化領域の高さの上 方から溶融ガス化炉内へと供給され、溶け落ちガス化領域へと下降し、特に溶融 銑鉄とされた溶融金属を形成する前記溶け落ちガス化領域を通過し、石炭のガス 化により還元ガスを生成する。 欧州特許第０ ０１０ ６２７号公報には、溶融ガス化炉のフード部の中央に設 けられた投入用開口部介して、予還元された海綿鉄等の微粉状鉄含有材料を上方 から重力によって落下させるとともに流動床により衝撃を和らげることにより、 微粉状鉄含有材料をガス化領域内に供給する技術が開示されている。溶融ガス化 炉のフード部または頂部に向けて溶融ガス化炉が収束するドームの側方に設けら れた投入用開口部を介して、重力により塊状の石炭が投入される。溶融ガス化炉 内で生成された還元ガスは、中央部に設けられた鉄含有材料のための投入用開口 部を介して引き出される。 この種のプロセスは、溶け落ちカス化領域内で生成された還元ガスの流れ、お よび、溶融ガス化炉のフード部またはドームの中央に形成された中央投入用開口 部からの排出により、微粒状金属含有体が溶融ガス化炉から即座に運び出される ので、特に微粒状とされた海綿鉄の如く微粒状金属含有体を処理するのには適し ていない。このような微粉状金属含有体の排出は、溶融ガス化炉の上部領域すな わち溶け落ちガス化領域の上方領域における温度に影響される。この温度が低す ぎると溶け落ち（melt-down）を確保できない。すなわち、上昇するガス流に抗 して溶け落ちガス化領域内に沈み込むことができるより大きな微粒子を形成する ための投入位置における微粒子の集塊化を行うことができなくなる。 欧州特許第０ ２１７ ３３１号公開公報には、予還元された微粒鉱石を溶融ガ ス化炉へと導入するとともに、炭素含有還元剤を供給しつつプラズマバーナーを 用いて微粒鉱石を完全に還元しかつ溶融する技術が開示されている。予還元され た微粒鉱石または海綿鉄パウダーは、溶融ガス化炉の下方領域に設けられたプラ ズマバーナーへと供給される。この方法の欠点は、下方の溶け落ち領域内すなわ ち溶融物が収集された領域内に直接的に予還元された微粒子が供給されることに より、完全な還元がもはやできなくなるとともに、さらに銑鉄を処理するために 必要な化学成分を得ることができなくなるということである。さらに、プラズマ バーナーの高温領域から十分な量の溶融生成物を運び去ることができないので、 溶融ガス化炉の下方領域における石炭から形成される流動床または固定床のため 、予還元された微粒鉱石の大量投入を行うことができない。予還元された微粒鉱 石の大量投入を行えば、プラズマバーナーの熱的および化学的な破損が即座に生 じるであろう。 欧州特許第０ １１１ １７６号公報には、溶融ガス化炉のヘッド部から石炭に よる流動床近傍へと突出する下降パイプを介して、溶融ガス化炉内に微粉状の海 綿鉄を供給する技術が開示されている。下降パイプの端部には、微粒子の速度を 最小化するためにバッフル（buffle）プレートが設けられており、徴粒子の下降 パイプからの出口速度が非常に小さくなるようになっている。投入部において、 溶融ガス化炉内の温度は非常に低いものとなっており、これより、供給された微 粒子を即座に溶融することが妨げられている。このこと及び下降パイプにおける 低い出口速度によって、供給された微粒子の実質部分が、溶融ガス化炉内で生成 される還元ガスと共に再び溶融ガス化炉から運び出されることになる。この方法 では、微粒子を含むまたは微粒子のみから成る海綿鉄粒子を大量投入することは できない。 欧州特許第０ ５９４ ５５７号公報には、溶融ガス化炉内の溶け落ちガス化領 域によって形成された流動床の内部に直接的に吹き込む輸送ガスを用いて、微粒 状海綿鉄を投入する技術が開示されている。しかし、これは不利な点を有してい る；結果的に流動床が詰まり得るからである。流動床が詰まると不十分なガス循 環を導くとともに選択的にガスがせき止められ、続けて突発的にガスが噴出する 。これにより詰まった流動床が崩壊することになる。したがって、カーボン含有 体のガス化プロセスおよび還元済み鉄鉱石の溶け落ちプロセスが非常に妨げられ る ことになる。 欧州特許第０ ５７６ ４１４号公開公報には、溶け落ちガス化領域内にダスト バーナーを介して微粒状金属含有体を供給する技術が開示されている。この方法 に関連する一つの欠点は、過度の金属を含んだ領域および過度のカーボンを含ん だ領域を溶け落ちガス化領域内に形成するおそれがあることである。 オーストリア国特許第３９０．６２２号公報には、フィルタとして機能する溶 融ガス化炉内の固定床に微粒子を吹き込む技術が開示されている。したがって、 ガスの透過性が低くなるとともに、この結果として、ガスの過剰な吹き出し（ou tbreaks）が生じるおそれがある。 本発明は、上述した各欠点および困難性を回避することをねらいとする。本発 明の目的は、ブリケット化（briquetting）することなく微粒状金属含有体を処 理することができ、溶融ガス化領域内で生成された還元ガスによって生じる、場 合によっては予還元段または完全還元段において供給された微粒子の排出を確実 に回避できかつ、必要であれば微粒子の確実な最終還元が確実に行われる、冒頭 に述べた種類の方法および該方法を実施するためのプラントを提供することであ る。本発明により達成されるべき他の目的は、溶け落ちガス化領域内の流動床で 、金属含有体およびカーボン含有体の分布をできる限り均一にするこである。 本発明によれば、上記目的は以下の方法により達成される。カーボン含有体お よび金属含有体は、金属含有体の中央ストランド（strand）が形成されるととも に、該中央ストランドの周囲がカーボン含有体で形成された被覆ストランドによ って包囲された状態で、溶け落ちガス化領域の中央における上方から好ましくは 重力によって溶融ガス化炉内に導入される。 カーボン含有体で形成された被覆ストランドを、金属含有体の中央ストランド 周りに密集して形成することにより、金属含有体の微粒子部分のダスト損失すな わち溶融ガス化炉内で生成される還元ガスと共に前記微粒子部分が排出されてし まうことが防止される。 好ましい態様によれば、カーボン含有体で形成された被覆ストランドは、近接 して複数設けられたカーボン含有体のストランドによって形成される。これによ り、カーボン含有体で形成された各ストランドを適切に配列することによって、 溶融ガス化炉内の流動床の構造に影響を及ぼすことができる。すなわち、流動 床の中央領域あるいは周縁領域に対してカーボン含有体の大量投入を選択的に行 うことができる。 好ましくは、投入されるカーボン含有体および／または金属含有体の単位時間 当たりの量は、以下のように変化させられる。 ・投入される金属含有体の量が減少させられると同時に投入されるカーボン含有 体の量がほぼ同一に維持され又は上昇させられるように、あるいは、 ・逆に、投入されるカーボン含有体の量が減少させられると同時に投入される金 属含有体の量がほぼ同一に維持され又は上昇させられるように、あるいは、 ・投入される金属含有体の量がほぼ同一に維持されるとともに、カーボン含有体 の量が上昇させられるように、あるいは、 ・逆に、カーボン含有体の量がほぼ同一に維持されるとともに、金属含有体の量 が上昇させられるように、 投入される金属含有体およびカーボン含有体の単位時間当たりの量が変化させ られる。 これにより、各層ごとにガス化領域の構造に影響を及ぼすことができる。 酸素含有ガスおよびカーボン含有体ならびに少なくとも部分的に還元された金 属含有体のための複数の供給ダクトを有するとともに、頂部に向けて延在しかつ 接続するドームの領域から還元ガスのためのガス排出ダクトが出発し、特に銑鉄 およびスラグとされた溶融金属のためのタップが設けられた溶融ガス化炉を具備 する上記方法を実施するためのプラントにおいて、溶融ガス化炉のドーム内の中 央に、カーボン含有体および金属含有体のための投入ユニットが設けられ、該投 入ユニットは、金属含有体を供給するための中央パイプと、該中央パイプ周りに 被覆ストランドを形成するカーボン含有体のための供給ダクトと、を有している ことを特徴とする。 好ましくは、カーボン含有体のための供給ダクトは、環形ギャップを有して前 記中央パイプの周囲を取り囲む被覆パイプにより形成されている。 好ましい態様によれば、カーボン含有体のための供給ダクトは、中央パイプの 周囲に該中央パイプに対して近接距離を有して設けられた複数の供給パイプによ り形成され、各供給パイプ間の自由距離および供給パイプと中央パイプとの間の 自由距離が、供給パイプの直径よりも小さくされ、好ましくは、供給パイプの直 径の半分よりも小さくされていることを特徴とする。 金属含有体で形成された中央ストランドを非常に近接した状態で取り囲む被覆 ストランドを特に密集させて設けるために、カーボン含有体のための各供給パイ プは、好ましくは、カーボン含有体の流れ方向でかつ中央パイプの方向へ相互に 向かい合って収束する。 好ましくは、中央パイプの出口開口部は、カーボン含有体のための供給ダクト の（各）出口開口部よりも高い高さに設けられている。 さらに好ましい態様において、カーボン含有体のための供給ダクト（３３）お よび中央パイプは、内部冷却を備えたパイプにより形成されていることを特徴と する。 以下に、各図面に記載された例示的な各実施形態を参照して、本発明をさらに 詳細に説明する。図１は、鉄鉱石から液状銑鉄または液状鋼予備生成物（steel pre-products）を生産するためのプラントの全体を概略的に示した図である。図 ２は、溶融ガス化炉を詳細に示した縦断面図である。図３は、溶融ガス化炉を図 ２の矢印IIIの方向に見た断面図である；図４および図５は、本発明の他の実施 形態を示し、それぞれ図２および図３に対応する断面図である。 本発明によるプラントは、連続的に直列接続された三つの流動床反応炉１〜３ を備えている。微粒鉱石等の酸化鉄含有材料は、鉱石供給ダクト４を介して第一 の流動床反応炉１へと供給される。この第一の流動床反応炉１内では、微粒鉱石 の予熱および場合によっては予還元が予熱段５において行われる。続けて、第一 の流動床反応炉１から流動床反応炉２，３へと輸送ダクト６を介して導かれる。 流動床反応炉２内では予還元段７において微粒鉱石の予還元が行われるとともに 、流動床反応炉３内では最終還元段８において微粒鉱石の海綿鉄への最終もしく は完全な還元が行われる。 ここでは海綿鉄とされた完全に還元された材料は、以下に説明する特定の方法 で、輸送ダクト９を介して溶融ガス化炉１０内へと供給される。溶融ガス化炉１ ０内部における固定床および／または流動床により形成された溶け落ちガス化領 域１１内で、ＣＯおよびＨ₂を含有するガスは、石炭および酸素含有ガスから生 成されるとともに、還元ガス供給ダクト１２を介して、微粒鉱石の流れ方向に関 して続けて配置された流動床反応炉３内へと供給される。好ましくは、溶け落ち ガス化領域１１は、溶け落ちガス化領域１１の大部分にわたって延在しかつ低い 高さの流動床によって覆われた固定床により形成される。還元ガスは、鉱石の流 れの対向流として、流動床反応炉３から流動床反応炉２，１へと接続ダクト１３ を介して導かれる。そして、頂部ガス排出ダクト１４を介して頂部ガスとして流 動床反応炉１から外方へ導かれ、続けて湿式スクラバ１５内で冷却・洗浄される 溶融ガス化炉１０は、固体状カーボン含有体用の供給ダクト１６と、酸素含有 ガス用の供給ダクト１７と、室温において液体または気体とされた炭化水素等の カーボン含有体用およびか焼済みフラックス用の選択的な供給ダクトと、を備え ている。溶融ガス化炉１０の内部では、溶け落ちガス化領域１１の下方において 、溶融銑鉄または溶融鋼予備材料および溶融スラグが収集され、タップ１８を介 して排出される。 溶融ガス化炉１０から出発して流動床反応炉３内へと走行する還元ガス供給ダ クト１２内には、高温ガスサイクロン等の脱ダスト手段（dedustifying means） １９が設けられており、該サイクロンにおいて分離されたダスト粒子は、輸送手 段としての窒素と共に復帰ダクト２０を介して溶融ガス化炉１０へと供給される とともに、酸素の吹き込みと共にバーナー２１を通過する。 微粒鉱石の予還元が行われる流動床反応炉２には、非常に少量の還元ガスが供 給される。この少量の還元ガスは、低い還元能力しか有していないが、予還元の 目的を達成するには十分なものとされる。この流動床反応炉内において到達する 還元される材料の還元の程度は最終還元段８における還元の程度よりも低いもの とされるので、この位置において“こびりつき（sticking）”が生じることはな い。流動床反応炉２から排出される反応済み還元ガスは、ダクト１３を介してス クラバ２２へと供給される。洗浄された反応済み還元ガスの一部分は、輸出ガス 排出ダクト２３を介して引き出され；他の部分は、ダクト１３およびコンプレッ サー２４を介して予熱段５即ち流動床反応炉１へと供給される。 ガス再循環ダクト２５によって還元ガス温度を調節することができる。この還 元ガス再循環ダクト２５は、好ましくは設けられるものであって、還元ガス供給 ダクト１２から出発するとともに、還元ガス供給ダクト１２内すなわち高温ガス サイクロン１９の前側の位置に、スクラバ２６およびコンプレッサー２７を介し て還元ガスの一部をフィードバックするものである。 微粒鉱石の予熱温度を調節するために、ダクト２８を介して、本実施形態にお いて流動床反応炉１とされた予熱段５に空気または酸素等の酸素含有ガスを供給 することができる。これにより、予熱段５に供給された反応済み還元ガスの部分 燃焼が行われることになる。 本発明によれば、図２〜図５に二つの実施形態としてさらに詳細に記載された 別個の投入ユニット２９を介して、海綿鉄およびカーボン含有体の投入が行われ る。 投入ユニット２９は、重力によって溶融ガス化炉１０内へと落下させられると ともにストランド（strand）を形成する海綿鉄を供給するための中央パイプ３１ を備えている。この中央パイプは、溶融ガス化炉１０の頂部に向けて延在しかつ 接続するドーム３０の中心に配置されている。図２に示された実施形態によれば 、中央パイプ３１は、カーボン含有体のための供給ダクト３３によって包囲され ている。この供給ダクトは、環形ギャップ３４を有して中央パイプ３１を包囲す る被覆パイプ３５によって形成されている。中央パイプ３１は、ドーム３０に固 定された被覆パイプ３５に、複数の半径方向ブレース３６を介して支持されてい る。環形ギャップ３４を介してカーボン含有体の供給が行われ、そして、海綿鉄 の中央ストランド３２に対し近接して包囲する被覆ストランド３７が形成される 。 カーボン含有体により形成された被覆ストランド３７は、海綿鉄のダスト損失 を回避するように海綿鉄により形成された中央ストランド３２を取り囲む該中央 ストランド３２のための防護部を構成する。カーボン含有体および海綿鉄は、溶 け落ちガス化領域１１まで下降するとともに、該溶け落ちガス化領域１１内を通 過する。この間に、（選択的に最終還元後に）海綿鉄の溶融およびカーボン含有 体のガス化が行われる。 図４および図５に示された実施形態によれば、被覆ストランド３７は、近接し て複数設けられたカーボン含有体のストランド３８によって形成されている。こ の実施形態において、カーボン含有体用の供給ダクト３３は、複数の供給パイプ ４０によって形成されており、これら供給パイプ４０は、近接距離３９を有して 中央パイプ３１を包囲している。中央パイプ３１と供給パイプ４０との距離３９ および各供給パイプ４０間の距離４１は、供給パイプ４０の直径４２よりも僅か に小さくされており；好ましくは、各距離３９，４１は、供給パイプ４０の直径 ４２の半分よりも小さいものとされる。 この実施形態において、海綿鉄の中央ストランド３２の周りに、カーボン含有 体の被覆ストランド３７が特に密集されて形成された場合には、各供給パイプ４ ０の軸線４３は、中央パイプ３１へ向かって傾斜するように適切に向けられる。 すなわち、各供給パイプ４０は、図４の供給パイプ４０の一つに例示的に破線で 示したように、カーボン含有体の流れ方向でかつ中央パイプ３１の方向へ相互に 向かい合って収束する。 中央パイプ３１の出口開口部４４は、図２における被覆パイプ３５の出口開口 部４５よりも高い高さに位置しており、また、図４における各供給パイプ４０の 出口開口部４６よりも高い高さに位置している。全てのパイプ３１，３５，４０ は、好ましくは、内部液体冷却（inner liquid cooling）を備えている（図示せ ず）。 海綿鉄用の輸送ダクト９および固体状カーボン含有体用の供給ダクト１６には 、単位時間当たりの投入量を調節することができるようにされた投入量調節手段 ４７，４８が設けられている。これにより、溶け落ちガス化領域１１の固定床に おける海綿鉄およびカーボン含有体を層状に重ねた構造あるいは平坦な分布を実 現することができる。 本発明は、各図面に示した例示的な実施形態に限定されることはなく、種々の 変形を加えることができる。例えば、図２に示した方法に類似する方法において 、被覆パイプ３５の面上に設けられた底部の各底部開口部を介して、カーボンか ら成る複数のストランド形成体の下方からカーボン含有体を排出するといった方 法で、被覆パイプ３５で中央パイプ３１を覆うことができる。さらに、本発明は 、予還元および／または最終還元の方法に関わらず実現することができる。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】平成１０年８月７日（１９９８．８．７） 【補正内容】 明細書 溶け落ちガス化領域に金属含有体を投入する方法 本発明は、微粒物を部分的に含有するとともに少なくとも部分的に還元された 特に海綿鉄とされた金属含有体と、カーボン含有体とを、溶け落ちガス化領域が 保持された溶融ガス化炉に投入する方法および該方法を実施するためのプラント に関する。金属含有体およびカーボン含有体は、溶け落ちガス化領域の高さの上 方から溶融ガス化炉内へと供給され、溶け落ちガス化領域へと下降し、特に溶融 銑鉄とされた溶融金属を形成する前記溶け落ちガス化領域を通過し、溶融ガス化 炉の下方領域に酸素を供給しつつ石炭のガス化により還元ガスを生成する。 欧州特許第０ ０１０ ６２７号公報には、溶融ガス化炉のフード部の中央に設 けられた投入用開口部介して、予還元された海綿鉄等の微粉状鉄含有材料を上方 から重力によって落下させるとともに流動床により衝撃を和らげることにより、 微粉状鉄含有材料をガス化領域内に供給する技術が開示されている。溶融ガス化 炉のフード部または頂部に向けて溶融ガス化炉が収束するドームの側方に設けら れた投入用開口部を介して、重力により塊状の石炭が投入される。溶融ガス化炉 内で生成された還元ガスは、中央部に設けられた鉄含有材料のための投入用開口 部を介して引き出される。 この種のプロセスは、溶け落ちガス化領域内で生成された還元ガスの流れ、お よび、溶融ガス化炉のフード部またはドームの中央に形成された中央投入用開ロ 部からの排出により、微粒状金属含有体が溶融ガス化炉から即座に運び出される ので、特に微粒状とされた海綿鉄の如く微粒状金属含有体を処理するのには適し ていない。このような微粉状金属含有体の排出は、溶融ガス化炉の上部領域すな わち溶け落ちガス化領域の上方領域における温度に影響される。この温度が低す ぎると溶け落ち（melt-down）を確保できない。すなわち、上昇するガス流に抗 して溶け落ちガス化領域内に沈み込むことができるより大きな微粒子を形成する ための投入位置における微粒子の集塊化を行うことができなくなる。 欧州特許第０ ２１７ ３３１号公開公報には、予還元された微粒鉱石を溶融ガ ス化炉へと導入するとともに、炭素含有還元剤を供給しつつプラズマバーナーを 用いて微粒鉱石を完全に還元しかつ溶融する技術が開示されている。予還元され た微粒鉱石または海綿鉄パウダーは、溶融ガス化炉の下方領域に設けられたプラ ズマバーナーへと供給される。この方法の欠点は、下方の溶け落ち領域内すなわ ち溶融物が収集された領域内に直接的に予還元された微粒子が供給されることに より、完全な還元がもはやできなくなるとともに、さらに銑鉄を処理するために 必要な化学成分を得ることができなくなるということである。さらに、プラズマ バーナーの高温領域から十分な量の溶融生成物を運び去ることができないので、 溶融ガス化炉の下方領域における石炭から形成される流動床または固定床のため 、予還元された微粒鉱石の大量投入を行うことができない。予還元された微粒鉱 石の大量投入を行えば、プラズマバーナーの熱的および化学的な破損が即座に生 じるであろう。 欧州特許第０ １１１ １７６号公報には、溶融ガス化炉のヘッド部から石炭に よる流動床近傍へと突出する下降パイプを介して、溶融ガス化炉内に微粉状の海 綿鉄を供給する技術が開示されている。下降パイプの端部には、微粒子の速度を 最小化するためにバッフル（buffle）プレートが設けられており、微粒子の下降 パイプからの出口速度が非常に小さくなるようになっている。投入部において、 溶融ガス化炉内の温度は非常に低いものとなっており、これより、供給された微 粒子を即座に溶融することが妨げられている。このこと及び下降パイプにおける 低い出口速度によって、供給された微粒子の実質部分が、溶融ガス化炉内で生成 される還元ガスと共に再び溶融ガス化炉から運び出されることになる。この方法 では、微粒子を含むまたは微粒子のみから成る海綿鉄粒子を大量投入することは できない。 欧州特許第０ ５９４ ５５７号公報には、溶融ガス化炉内の溶け落ちガス化領 域によって形成された流動床の内部に直接的に吹き込む輸送ガスを用いて、微粒 状海綿鉄を投入する技術が開示されている。しかし、これは不利な点を有してい る；結果的に流動床が詰ま得るからである。流動床が詰まると不十分なガス循環 を導くとともに選択的にガスがせき止められ、続けて突発的にガスが噴出する。 これにより詰まった流動床が崩壊することになる。したがって、カーボン含有体 のガス化プロセスおよび還元済み鉄鉱石の溶け落ちプロセスが非常に妨げられる ことになる。 欧州特許第０ ５７６ ４１４号公開公報には、溶け落ちガス化領域内にダスト バーナーを介して微粒状金属含有体を供給する技術が開示されている。この方法 に関連する一つの欠点は、過度の金属を含んだ領域および過度のカーボンを含ん だ領域を溶け落ちガス化領域内に形成するおそれがあることである。 オーストリア国特許第３９０．６２２号公報には、フィルタとして機能する溶 融ガス化炉内の固定床に微粒子を吹き込む技術が開示されている。したがって、 ガスの透過性が低くなるとともに、この結果として、ガスの過剰な吹き出し（ou tbreaks）が生じるおそれがある。 独国特許第１ ０９０ ８２６号公開公報には、鉄鉱石が、溶融チャンバ内の溶 融床上に上方から向けられた酸素−燃料火炎内で溶融され、続けて溶融鉄鉱石が 、還元チャンバ内に供給されるとともに該チャンバ内で還元される方法が開示さ れている。 本発明は、上述した各欠点および困難性を回避することをねらいとする。本発 明の目的は、ブリケット化（briquetting）することなく微粒状金属含有体を処 理することができ、溶融ガス化領域内で生成された還元ガスによって生じる、場 合によっては予還元段または完全還元段において供給された微粒子の排出を確実 に回避できかつ、必要であれば微粒子の確実な最終還元が確実に行われる、冒頭 に述べた種類の方法および該方法を実施するためのプラントを提供することであ る。本発明により達成されるべき他の目的は、溶け落ちガス化領域内の流動床で 、金属含有体およびカーボン含有体の分布をできる限り均一にするこである。 本発明によれば、上記目的は以下の方法により達成される。カーボン含有体お よび金属含有体は、金属含有体の中央ストランド（strand）が形成されるととも に、該中央ストランドの周囲がカーボン含有体で形成された被覆ストランドによ って包囲された状態で、溶け落ちガス化領域の中央における上方から好ましくは 重力によって溶融ガス化炉内に導入される。 カーボン含有体で形成された被覆ストランドを、金属含有体の中央ストランド 周りに密集して形成することにより、金属含有体の微粒子部分のダスト損失すな わち溶融ガス化炉内で生成される還元ガスと共に前記微粒子部分が排出されてし まうことが防止される。 好ましい態様によれば、カーボン含有体で形成された被覆ストランドは、近接 して複数設けられたカーボン含有体のストランドによって形成される。これによ り、カーボン含有体で形成された各ストランドを適切に配列することによって、 溶融ガス化炉内の流動床の構造に影響を及ぼすことができる。すなわち、流動床 の中央領域あるいは周縁領域に対してカーボン含有体の大量投入を選択的に行う ことができる。 好ましくは、投入されるカーボン含有体および／または金属含有体の単位時間 当たりの量は、以下のように変化させられる。 ・投入される金属含有体の量が減少させられると同時に投入されるカーボン含有 体の量がほぼ同一に維持され又は上昇させられるように、あるいは、 ・逆に、投入されるカーボン含有体の量が減少させられると同時に投入される金 属含有体の量がほぼ同一に維持され又は上昇させられるように、あるいは、 ・投入される金属含有体の量がほぼ同一に維持されるとともに、カーボン含有体 の量が上昇させられるように、あるいは、 ・逆に、カーボン含有体の量がほぼ同一に維持されるとともに、金属含有体の量 が上昇させられるように、 投入される金属含有体およびカーボン含有体の単位時間当たりの量が変化させ られる。 これにより、各層ごとにガス化領域の構造に影響を及ぼすことができる。 酸素含有ガスおよびカーボン含有体ならびに少なくとも部分的に還元された金 属含有体のための複数の供給ダクトを有するとともに、溶融ガス化炉の頂部に向 けて延在しかつ接続するドームの領域から還元ガスのためのガス排出ダクトが出 発し、特に銑鉄およびスラグとされた溶融金属のためのタップと、溶融ガス化炉 の下方領域に配置された酸素含有ガスのための供給ダクトと、が設けられた溶融 ガス化炉を具備する上記方法を実施するためのプラントにおいて、溶融ガス化炉 のドーム内の中央に、カーボン含有体および金属含有体のための投入ユニットが 設けられ、該投入ユニットは、金属含有体を供給するための中央パイプと、該中 央パイプ周りに被覆ストランドを形成するカーボン含有体のための供給ダクトと 、 を有していることを特徴とする。 好ましくは、カーボン含有体のための供給ダクトは、環形ギャップを有して前 記中央パイプの周囲を取り囲む被覆パイプにより形成されている。 好ましい態様によれば、カーボン含有体のための供給ダクトは、中央パイプの 周囲に該中央パイプに対して近接距離を有して設けられた複数の供給パイプによ り形成され、各供給パイプ間の自由距離および供給パイプと中央パイプとの間の 自由距離が、供給パイプの直径よりも小さくされ、好ましくは、供給パイプの直 径の半分よりも小さくされていることを特徴とする。 金属含有体で形成された中央ストランドを非常に近接した状態で取り囲む被覆 ストランドを特に密集させて設けるために、カーボン含有体のための各供給パイ プは、好ましくは、カーボン含有体の流れ方向でかつ中央パイプの方向へ相互に 向かい合って収束する。 好ましくは、中央パイプの出口開口部は、カーボン含有体のための供給ダクト の（各）出口開口部よりも高い高さに設けられている。 好ましくは、中央パイプの出口開口部は、カーボン含有体のための供給ダクト の（各）出口開口部よりも高い高さに設けられている。 さらに好ましい態様において、カーボン含有体のための供給ダクト（３３）お よび中央パイプは、内部冷却を備えたパイプにより形成されていることを特徴と する。 以下に、各図面に記載された例示的な各実施形態を参照して、本発明をさらに 詳細に説明する。図１は、鉄鉱石から液状銑鉄または液状鋼予備生成物（steel pre-products）を生産するためのプラントの全体を概略的に示した図である。図 ２は、溶融ガス化炉を詳細に示した縦断面図である。図３は、溶融ガス化炉を図 ２の矢印IIIの方向に見た断面図である；図４および図５は、本発明の他の実施 形態を示し、それぞれ図２および図３に対応する断面図である。 本発明によるプラントは、連続的に直列接続された三つの流動床反応炉１〜３ を備えている。微粒鉱石等の酸化鉄含有材料は、鉱石供給ダクト４を介して第一 の流動床反応炉１へと供給される。この第一の流動床反応炉１内では、微粒鉱石 の予熱および場合によっては予還元が予熱段５において行われる。続けて、第一 の流動床反応炉１から流動床反応炉２，３へと輸送ダクト６を介して導かれる。 流動床反応炉２内では予還元段７において徴粒鉱石の予還元が行われるとともに 、流動床反応炉３内では最終還元段８において微粒鉱石の海綿鉄への最終もしく は完全な還元が行われる。 ここでは海綿鉄とされた完全に還元された材料は、以下に説明する特定の方法 で、輸送ダクト９を介して溶融ガス化炉１０内へと供給される。溶融ガス化炉１ ０内部における固定床および／または流動床により形成された溶け落ちガス化領請求の範囲 １． 微粒物を部分的に含みかつ少なくとも部分的に還元された特に海綿鉄とさ れた金属含有体と、カーボン含有体とが、溶け落ちガス化領域（１１）の高さの 上方から溶融ガス化炉（１０）内へと供給され、溶け落ちガス化領域（１１）へ と下降し、特に溶融銑鉄とされた溶融金属を形成する前記溶け落ちガス化領域を 通過するとともに、前記溶融ガス化炉（１０）の下方領域に酸素を供給しつつ石 炭のガス化により還元ガスが生成される、金属含有体およびカーボン含有体を、 溶け落ちガス化領域（１１）が保持された溶融ガス化炉（１０）に投入する方法 において、 前記カーボン含有体および前記金属含有体は、金属含有体の中央ストランド（ ３２）が形成されるとともに、該中央ストランドの周囲がカーボン含有体で形成 された被覆ストランド（３７）によって取り囲まれた状態で、溶け落ちガス化領 域（１１）の中央における上方から好ましくは重力によって溶融ガス化炉内に導 入されることを特徴とする方法。 ２． カーボン含有体で形成された前記被覆ストランド（３７）は、近接して複 数設けられたカーボン含有体のストランド（３８）によって形成されていること を特徴とする請求項１記載の方法。 ３． 投入されるカーボン含有体および／または金属含有体の単位時間当たりの 量を変化させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の方法。 ４． ・投入される金属含有体の量が減少させられると同時に投入されるカーボ ン含有体の量がほぼ同一に維持され又は上昇させられるように、あるいは、 ・逆に、投入されるカーボン含有体の量が減少させられると同時に投入される金 属含有体の量がほぼ同一に維持され又は上昇させられるように、あるいは、 ・投入される金属含有体の量がほぼ同一に維持されるとともに、カーボン含有体 の量が上昇させられるように、あるいは、 ・逆に、カーボン含有体の量がほぼ同一に維持されるとともに、金属含有体の量 が上昇させられるように、 投入される金属含有体およびカーボン含有体の単位時間当たりの量を変化させ ることを特徴とする請求項３記載の方法。 ５． 酸素含有ガスおよびカーボン含有体ならびに少なくとも部分的に還元され た金属含有体のための複数の供給ダクト（１７，１６，９）を有するとともに、 頂部に向けて延在しかつ接続するドーム（３０）の領域から還元ガスのためのガ ス排出ダクト（１２）が出発し、特に銑鉄およびスラグとされた溶融金属のため のタップ（１８）と、溶融ガス化炉（１０）の下方領域に配置された酸素含有ガ スのための供給ダクト（１７）と、が設けられた溶融ガス化炉（１０）を具備す る請求項１から請求項４のいずれかに記載された方法を実施するためのプラント において、 前記溶融ガス化炉（１０）の前記ドーム（３０）内の中央に、カーボン含有体 および金属含有体のための投入ユニット（２９）が設けられ、該投入ユニットは 、金属含有体を供給するための中央パイプ（３１）と、該中央パイプ（３１）周 りに被覆ストランド（３７）を形成するカーボン含有体のための供給ダクト（３ ３）と、を有していることを特徴とするプラント。 ６． カーボン含有体のための前記供給ダクト（３３）は、環形ギャップ（３４ ）を有して前記中央パイプ（３１）の周囲を取り囲む被覆パイプ（３５）により 形成されていることを特徴とする請求項５記載のプラント。 ７． カーボン含有体のための前記供給ダクト（３３）は、前記中央パイプ（３ １）の周囲に該中央パイプに対して近接距離（３９）を有して設けられた複数の 供給パイプ（４０）により形成されていることを特徴とする請求項５記載のプラ ント。 ８． 前記各供給パイプ間の自由距離（４１）および前記供給パイプ（４０）と 前記中央パイプ（３１）との間の自由距離（３９）が、前記供給パイプ（４０） の直径（４２）よりも小さくされ、好ましくは、前記供給パイプ（４０）の直径 （４２）の半分よりも小さくされていることを特徴とする請求項７記載のプラン ト。 ９． カーボン含有体のための前記各供給パイプ（４０）は、カーボン含有体の 流れ方向でかつ前記中央パイプ（３１）の方向へ相互に向かい合って収束するこ とを特徴とする請求項７または請求項８に記載のプラント。 １０． 前記中央パイプ（３１）の出口開口部（４４）は、カーボン含有体のた めの前記供給ダクト（３３）の（各）出口開口部（４６）よりも高い高さに設け られていることを特徴とする請求項５から請求項９のいずれかに記載のプラント 。 １１． カーボン含有体のための前記供給ダクト（３３）および前記中央パイプ （３１）は、内部冷却を備えたパイプにより形成されていることを特徴とする請 求項５から請求項１０のいずれかに記載のプラント。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 リサーチ インスティテュート オブ イ ンダストリアル サイエンス アンド テ クノロジー インコーポレイテッド ファ ンデイション 大韓民国 キョン サン ボオク―ト 790―330 ポハン シティ ヒョーチャ― トン サン―32 (72)発明者 ケプリンゲル，レオポルト ヴェーナー オーストリア国 アー―4060 レオンディ ンク ラーホールドストラッセ ７ (72)発明者 ヴォルネル，フェリクス オーストリア国 アー―4020 リンツ ロ ーゼゲルストラッセ 75 (72)発明者 シェンク，ヨハネス―レオポルト オーストリア国 アー―4040 リンツ ク ナーベンセミナールストラッセ ８

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 徴粒物を部分的に含みかつ少なくとも部分的に還元された特に海綿鉄とさ れた金属含有体と、カーボン含有体とが、溶け落ちガス化領域（１１）の高さの 上方から溶融ガス化炉（１０）内へと供給され、溶け落ちガス化領域（１１）へ と下降し、特に溶融銑鉄とされた溶融金属を形成する前記溶け落ちガス化領域を 通過するとともに、石炭のガス化により還元ガスが生成される、金属含有体およ びカーボン含有体を、溶け落ちガス化領域（１１）が保持された溶融ガス化炉（ １０）に投入する方法において、 前記カーボン含有体および前記金属含有体は、金属含有体の中央ストランド（ ３２）が形成されるとともに、該中央ストランドの周囲がカーボン含有体で形成 された被覆ストランド（３７）によって取り囲まれた状態で、溶け落ちガス化領 域（１１）の中央における上方から好ましくは重力によって溶融ガス化炉内に導 入されることを特徴とする方法。 ２． カーボン含有体で形成された前記被覆ストランド（３７）は、近接して複 数設けられたカーボン含有体のストランド（３８）によって形成されていること を特徴とする請求項１記載の方法。 ３． 投入されるカーボン含有体および／または金属含有体の単位時間当たりの 量を変化させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の方法。 ４． ・投入される金属含有体の量が減少させられると同時に投入されるカーボ ン含有体の量がほぼ同一に維持され又は上昇させられるように、あるいは、 ・逆に、投入されるカーボン含有体の量が減少させられると同時に投入される金 属含有体の量がほぼ同一に維持され又は上昇させられるように、あるいは、 ・投入される金属含有体の量がほぼ同一に維持されるとともに、カーボン含有体 の量が上昇させられるように、あるいは、 ・逆に、カーボン含有体の量がほぼ同一に維持されるとともに、金属含有体の量 が上昇させられるように、 投入される金属含有体およびカーボン含有体の単位時間当たりの量を変化させ ることを特徴とする請求項３記載の方法。 ５． 酸素含有ガスおよびカーボン含有体ならびに少なくとも部分的に還元され た金属含有体のための複数の供給ダクト（１７，１６，９）を有するとともに、 頂部に向けて延在しかつ接続するドーム（３０）の領域から還元ガスのためのガ ス排出ダクト（１２）が出発し、特に銑鉄およびスラグとされた溶融金属のため のタップ（１８）が設けられた溶融ガス化炉（１０）を具備する請求項１から請 求項４のいずれかに記載された方法を実施するためのプラントにおいて、 前記溶融ガス化炉（１０）の前記ドーム（３０）内の中央に、カーボン含有体 および金属含有体のための投入ユニット（２９）が設けられ、該投入ユニットは 、金属含有体を供給するための中央パイプ（３１）と、該中央パイプ（３１）周 りに被覆ストランド（３７）を形成するカーボン含有体のための供給ダクト（３ ３）と、を有していることを特徴とするプラント。 ６． カーボン含有体のための前記供給ダクト（３３）は、環形ギャップ（３４ ）を有して前記中央パイプ（３１）の周囲を取り囲む被覆パイプ（３５）により 形成されていることを特徴とする請求項５記載のプラント。 ７． カーボン含有体のための前記供給ダクト（３３）は、前記中央パイプ（３ １）の周囲に該中央パイプに対して近接距離（３９）を有して設けられた複数の 供給パイプ（４０）により形成されていることを特徴とする請求項５記載のプラ ント。 ８． 前記各供給パイプ間の自由距離（４１）および前記供給パイプ（４０）と 前記中央パイプ（３１）との間の自由距離（３９）が、前記供給パイプ（４０） の直径（４２）よりも小さくされ、好ましくは、前記供給パイプ（４０）の直径 （４２）の半分よりも小さくされていることを特徴とする請求項７記載のプラン ト。 ９． カーボン含有体のための前記各供給パイプ（４０）は、カーボン含有体の 流れ方向でかつ前記中央パイプ（３１）の方向へ相互に向かい合って収束するこ とを特徴とする請求項７または請求項８に記載のプラント。 １０． 前記中央パイプ（３１）の出口開口部（４４）は、カーボン含有体のた めの前記供給ダクト（３３）の（各）出口開口部（４６）よりも高い高さに設け られていることを特徴とする請求項５から請求項９のいずれかに記載のプラント 。 １１． カーボン含有体のための前記供給ダクト（３３）および前記中央パイプ （３１）は、内部冷却を備えたパイプにより形成されていることを特徴とする請 求項５から請求項１０のいずれかに記載のプラント。