JPH01247519A

JPH01247519A - 外部循環式流動層炉

Info

Publication number: JPH01247519A
Application number: JP7724688A
Authority: JP
Inventors: Tatsuhiko Egashira; 江頭　達彦; Kazuya Kunitomo; 和也国友; Tetsuaki Yamamoto; 山本　哲明
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1988-03-29
Filing date: 1988-03-29
Publication date: 1989-10-03

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、粉鉱石等の粉粒状材料を加熱ガスによって処
理する場合に使用する外部循環式流動層炉に関する。

〔従来の技術〕

従来の高炉による溶銑製造技術に代わるものとして、溶
融還元法が注目を浴びている。この方法で使用する溶融
還元炉は、使用する［＄＝ｌに制約を受けることなく、
より小規模な設備により鉄系合金の溶湯を製造すること
を目的として開発されたものである。また、溶融還元炉
で発生した排ガスの還元力及び熱を有効に利用するため
、流動化ガスとして流動層炉で原料鉱石を予熱、予備還
元する方法等も開発されている。

また、大きな空塔速度で流動化ガスを流動層炉を構成す
るライザーの内部に吹き込み、粉鉱石の予熱、予備還元
等を高速で行う炉外循環式流動層炉が知られている（特
開昭５６−１０５４０９号公報）。この場合、流動化ガ
スの空塔速度が大きくなるに従って、ライザーから外部
に飛散する粉鉱石の割合も大きくなる。そこで、飛散し
た粉鉱石は、炉外循環経路を構成するダウンカマーに設
けられたサイクロンで排ガスから分離・捕捉されて、流
動層炉に戻される。

この種の流動層炉に関して、本発明者等は、ライザーの
内部で粉粒体と流動化ガスとの接触状態を改善するため
、複数の突起物を炉内に円周方向に設けたものを開発し
、特願昭６１−２８８６７２号として出願した。また、
炉内に炉高方向に複数個の拡大縮小部を設けたものを、
特願昭６１−２８６６００号として出願した。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、特願昭６１−２８８６７２号で提案した突起
物は炉高方向に延びているために、隣接する突起物に挟
まれた部分に袋状の空間部が生じる。そして、流動化ガ
スとして炉内に吹き込まれた還元ガスは、炉！近傍では
この袋状空間部に沿った流れとなり、炉壁近傍のガス流
を整流化しやすく、炉壁近傍に生じる粒子の下降流が少
なくなり、ライザー内の内部循ｉｌｌが増大する傾向が
抑えられ、粉粒体が新鮮な流動化ガスに接触する機会が
少なくなる。

また、特願昭６１−２８６６００号におけるう゛イザー
では、縮小部及び拡大部の断面積変化率を２倍以上にし
、且つ還元ガスの流れを充分に縮小・拡大流にしなけれ
ば、粒子の内部循環量を増加させることが望めない。す
なわち、縮小部では、粒子が還元ガスと大きくスリップ
するように、還元ガスの速度を急速に高める必要がある
。他方、拡大部では、還元ガスの流れを充分に拡大して
ガス速度を低下させ、粒子搬送能力を下げる必要がある
。このため、ライザーの径及び高さが非常に大きなもの
となる。

ところで、炉外循環経路を備えた流動層炉に装入された
粉鉱石は、還元ガスによって流動化した状態でライザー
内を上昇する。このとき、ライザーの上部付近で、粉鉱
石と還元ガスとの速度差、すなわちスリップ速度はほぼ
零となる。そのために、粉鉱石はガスに同伴されてライ
ザー内から速やかに排出され、ライザー内部における粒
子循環量が少ないものとなる。このように、ライザー内
の粒子濃度が低く、しかも粒子滞留時間が短いため、粉
鉱石の還元速度が遅く、還元ガスの利用効率も悪いもの
であった。ここで、粉鉱石の循環量を増加させることに
より、ライザー内にある粉鉱石の濃度をある程度まで高
めることができる。しかし、このためには外部循環装置
を大規模なものとすることが必要になる。

このような問題は、粉鉱石の予備還元に限ったものでは
なく、粉粒体の予熱、乾燥や石炭焚の高速流動層炉等の
炉外循環系を備えた流動層炉に共通するものである。

そこで、本発明は、流動化ガスの上昇流を横切る邪魔板
を炉内に設けることにより、流動化ガスに乗って炉内を
上昇しようとする粉粒体を遮り、粉粒体を新鮮な流動化
ガスに積極的に接触させて処理効率を高めることを目的
とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の外部循環式流動層炉は、その目的を達成するた
めに、ダウンカマーが併設されたライザーの内部空間に
、流動化ガスに随伴された粉粒体の上昇を阻止する複数
の邪魔板を、前記流動化ガスの上昇流を横切るように設
けたことを特徴とする。

〔実施例〕

以下、図面を参照しながら、実施例により本発明の特徴
を具体的に説明する。

第１図は、本発明を粉鉱石の予備還元に適用した第１実
施例の流動層炉を示す概略図である。

この流動層炉は、流動層本体を構成するライザーｌにダ
ウンカマー２を併設している。このダウンカマー２は、
上部が導出管３で下部が導入管４でライザー１に接続さ
れている。そして、装入管５からライザー１内に装入さ
れた粉鉱石は、ライザー１の底部に開口したガス吹込み
羽口６から吹き込まれる還元ガスによって流動化され、
ライザ−１内部を上昇する。

ガスに随伴されてライザー１から排出された粉鉱石は、
導出管３を経てサイクロン７に送り込まれる。サイクロ
ン７で固気分離された粉鉱石は、ダウンカマー２を通っ
て導入管４からライザー１に返送される。他方、サイク
ロン７で粉鉱石から分離されたガスは、排ガスとして排
気管８を介して系外に放出される。

このライザー１→導出管３→サイクロン７→ダウンカマ
ー２→導入管４→ライザーｌを循環する粉鉱石の循環経
路において、ダウンカマー２の途中に細粒取出し管９を
設け、溶融還元炉の操業状態に応じて細粒の還元鉱を連
続的に又は間歇的に取り出す。また、ライザー１の下部
に粗粒取出し管ＩＯを設け、ライザー１内に滞留する粗
粒粉鉱石の量が多くなった場合に、その粗粒粉鉱石を適
宜ライザー１から取り出す。

本実施例の流動層炉においては、ライザー１の内部にガ
スの上昇流を横切って複数の邪魔板１１が設けられてい
る。この邪魔板１１としては、ガスに随伴されて上昇す
る粉鉱石が衝突し易く、また上面に堆積した粉鉱石の成
長がないように、はぼ三角形状の断面をもっている。ま
た、第２図の平断面図で示すように、ライザーｌの内壁
と同心円状になった環状断面をもっている。そして、ラ
イザー１の内壁に対して、支持腕１２等の適宜の手段に
よって固定されている。

邪魔板１１は、第１図に示すようにライザー１の炉高方
向に多段に配置されている。そして、上下方向に関して
千鳥状に邪魔板１１を設けることにより、下役の邪魔板
１１が上段の邪魔板１１と重ならないようにしている。

これによって、ライザーｌに吹き込まれた還元ガスは、
炉内を矢印１３で示したように流れる。そのため、ガス
に浮遊している粉鉱石は、邪魔板１１の底面に衝突して
ガス流から分離し、ライザー１の内部を循環する。その
結果、導出管３を経由して排出される粉鉱石の量が少な
くなり、炉内における粉鉱石の濃度を高く維持すること
ができる。

この邪魔板１１の位置は、ライデー１の内径をＲとする
とき、ライザー１の中心から０．８ＸＲまでの範囲とす
ることが好ましい。すなわち、この範囲では、還元ガス
の流れに乗って粉鉱石が上昇している。そこで、この粉
鉱石の上昇を邪魔板１１で阻止し、重力落下させること
により、ライザー１内の粉鉱石濃度が高くなる。なお、
０．８ＸＲから炉壁までの範囲は、炉壁内面に沿って粉
鉱石が下降しており、ここの邪魔板１１を設けても粉鉱
石の上昇を阻止する面から効果的でない。また、第１図
に示すように、炉高方向に邪魔板１１を千鳥状に設ける
ことにより、ライザー１の断面全体にわたって粉鉱石の
落下が生じ、粉鉱石濃度が一様に高められる。

第３図は、ライザー１に対する導出管３の接続部３ａの
近傍に邪魔板１１を設けた第２実施例を説明するための
図である。ライザー１の上部、すなわち接続ｆ１３ａ近
傍では、スリップ速度がほぼ零となるため、ガスに浮遊
している粉鉱石はガス流にのってライザー１から持ち出
され易い。そこで、この部分に邪魔板１１を設けること
によって、粉鉱石を邪魔板１１に衝突させ、固気分離を
促進させている。

ライザー１とサイクロン７との間を、第４図に示すよう
に、漢方向に延びる導出管３によって連絡する場合もあ
る。この例においては、ライザーｌに対する導出管３の
接続部に、傾斜板を邪魔板１１として配置している。こ
の邪魔板１１により、導出管３の流路断面積が絞られ、
導出管３に流れ込むガスに浮遊している粉鉱石が邪魔板
１１に衝突する。その結果、粉鉱石は、ガス流から分離
され、邪魔板１１から落下してライザー１内に戻される
。

第５図は、この邪魔板１１の効果を具体的に表したグラ
フである。なお、この場合の邪魔板１１は、第１図に示
した位置関係でライザーｌ内に配置した。第５図から明
らかなように、邪魔板１１を設けることにより、ライデ
ー１内の空隙率を約５％下げることができた。なお、こ
こで空隙率は、粒子の存在率を表すものであり、ライザ
ー１の内容積に対して炉内で粒子の占める空間を除いた
ものの割合で示している。この空隙率の減少に伴ってラ
イザーｌ内の粉鉱石濃度が高まり、吹き込まれた還元ガ
スとの接触反応が効率良く行われる。

たとえば、断面積比６０％で邪魔板１１を３段配置した
ライザー１内に、酸化度ｌＯ％の還元ガスを２Ｎｍ’／
分の流量で吹き込み、炉外循環量を１５０ｋｇ／ｍ′秒
として、平均粒径１３０戸の粉鉱石を還元したところ、
処理時間２．５時間で還元率６０％の還元鉱が得られた
。また、排気管８から排出された排ガスの酸化度は、約
３０％であった。これに対し、邪魔板１１を設けずに同
様な条件の下で粉鉱石を還元したところ、６０％還元率
の還元鉱を得るのに約３時間が必要であり、排ガスの酸
化度は２５％であった。

この対比から明らかなように、本実施例によるとき、粉
鉱石の予備還元が迅速に行われ、しかも還元ガスの利用
効率が高いものであった。

なお、本発明は、以上に説明した粉鉱石の予備還元に限
らず、粉粒体の予熱、乾燥１石炭焚の高速流動層炉等に
対しても同様に適用されることは勿論である。

〔発明の効果〕

以上に説明したように、本発明においては、ライザーの
内部に設けた邪魔板によって、流動化ガスに随伴された
粉粒体の上昇を阻止している。そのため、ライザー内の
粉粒体濃度を高く維持し、流動化ガスと盛んに接触させ
、予熱、乾燥、予備還元等の処理が効率良く行われる。

また、ライザ〜から排出される粉粒体の量が少なくなる
ため、ダウンカマーに設けるサイクロンとして、流動層
炉の能力に比較して小型のものを使用することが可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例における流動層炉を示す概
略図であり、第２図はライデ一部の平断面図、第３図及
び第４図は他の実施例を説明するだめの図であり、第５
図は本発明の効果を具体的に表したグラフである。 ■＝ライザー　　　　　　　２：ダウンカマー３：導出
管　　　　　　　３ａ：接続部４：導入管　　　　　　
　５：装入管６：ガス吹込み羽口　　　７：サイクロン８；排気管　
　　　　　　９：細粒取出し管１０：粗粒取出し管　　
　　１１：邪魔板１２：支持腕　　　　　　　１３：ガ
スの流れ特許出願人　　　　新日本製鐵　株式會社代　
　理　　人　　　　　　小　　堀　　　益　（ばか２名
）第１図　　　第２図第３図　　　第４図第５図ガス流速（ｍ１５　）

Claims

【特許請求の範囲】

１、ダウンカマーが併設されたライザーの内部空間に、
流動化ガスに随伴された粉粒体の上昇を阻止する複数の
邪魔板を、前記流動化ガスの上昇流を横切るように設け
たことを特徴とする外部循環式流動層炉。