JPH04301025A - 循環流動層還元炉の底部構造 - Google Patents
循環流動層還元炉の底部構造Info
- Publication number
- JPH04301025A JPH04301025A JP6664491A JP6664491A JPH04301025A JP H04301025 A JPH04301025 A JP H04301025A JP 6664491 A JP6664491 A JP 6664491A JP 6664491 A JP6664491 A JP 6664491A JP H04301025 A JPH04301025 A JP H04301025A
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- JP
- Japan
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- downcomer
- ore
- riser
- fluidized bed
- reducing gas
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- Crucibles And Fluidized-Bed Furnaces (AREA)
- Manufacture Of Iron (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、循環流動層還元炉を用
いて、鉱石特に鉄鉱石を還元する設備に関する。
いて、鉱石特に鉄鉱石を還元する設備に関する。
【０００２】
【従来の技術】高炉による溶銑製造法に替わるものとし
て、溶融還元法が注目を浴びており、溶融還元炉で発生
した高温且つ還元性の強い排ガスを有効に利用するため
に、該排ガスを流動ガスとして流動層炉に供給して原料
鉱石を予熱，予備還元する方法も開発されている。
て、溶融還元法が注目を浴びており、溶融還元炉で発生
した高温且つ還元性の強い排ガスを有効に利用するため
に、該排ガスを流動ガスとして流動層炉に供給して原料
鉱石を予熱，予備還元する方法も開発されている。
【０００３】かかる流動層還元炉は、たとえば特願平２
−１５１７１７号公報に記載されているように、供給し
た粉鉱石を同一高さの複数本の流動ガス供給ノズルから
吹き込んだ還元性の流動ガスによって流動還元するライ
ザーと、その上方に配設した固体−気体分離器によって
該ライザーから飛散した鉱石を捕集し、該鉱石をダウン
カマを介してライザー底部に循環し循環流動層を形成し
、粉鉱石を還元するものである。
−１５１７１７号公報に記載されているように、供給し
た粉鉱石を同一高さの複数本の流動ガス供給ノズルから
吹き込んだ還元性の流動ガスによって流動還元するライ
ザーと、その上方に配設した固体−気体分離器によって
該ライザーから飛散した鉱石を捕集し、該鉱石をダウン
カマを介してライザー底部に循環し循環流動層を形成し
、粉鉱石を還元するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】この循環流動層は、気
泡流動層に比べて炉内ガス流速が大きいために、原料の
粒度を大きく且つ粒度分布を広くできることと、気泡の
生成しない流動のため固気接触反応性が良好で生産性が
高いという利点がある。
泡流動層に比べて炉内ガス流速が大きいために、原料の
粒度を大きく且つ粒度分布を広くできることと、気泡の
生成しない流動のため固気接触反応性が良好で生産性が
高いという利点がある。
【０００５】しかし、鉄鉱石は粒子密度が高く難流動性
粒子のためライザー高さ方向の粒子濃度分布が不均一化
し、ライザー下部に粒子濃度が高い流動域を形成しやす
く、極端に粒子濃度が高くなると流動ガス（還元ガス）
の吹き抜けが発生し、固気接触効率が悪化する。
粒子のためライザー高さ方向の粒子濃度分布が不均一化
し、ライザー下部に粒子濃度が高い流動域を形成しやす
く、極端に粒子濃度が高くなると流動ガス（還元ガス）
の吹き抜けが発生し、固気接触効率が悪化する。
【０００６】良好な固気接触を得る構造として、還元ガ
スを均一に供給し、粒子の動きが不活発な層を解消でき
る多孔板構造が考えられるが、この場合、溶融還元炉で
発生する還元ガスはダストおよび金属ヒュームが多量に
混入しており、ガス吹込み孔の閉塞トラブルが発生する
。
スを均一に供給し、粒子の動きが不活発な層を解消でき
る多孔板構造が考えられるが、この場合、溶融還元炉で
発生する還元ガスはダストおよび金属ヒュームが多量に
混入しており、ガス吹込み孔の閉塞トラブルが発生する
。
【０００７】このトラブルを回避するために、径の大き
なノズルの配設構造を採用するが、ライザー下部での流
動を安定化し固気接触性を良好なものとするため、還元
ガス供給ノズルの複数本設置が必要である。また、この
構造では循環流動停止時にダウンカマ内の鉱石が還元ガ
ス供給ノズル内に流入することを防ぎ、且つ還元ガスに
よる暴走的な粒子の循環を防ぐため、ノズルを高くする
必要がある。
なノズルの配設構造を採用するが、ライザー下部での流
動を安定化し固気接触性を良好なものとするため、還元
ガス供給ノズルの複数本設置が必要である。また、この
構造では循環流動停止時にダウンカマ内の鉱石が還元ガ
ス供給ノズル内に流入することを防ぎ、且つ還元ガスに
よる暴走的な粒子の循環を防ぐため、ノズルを高くする
必要がある。
【０００８】かかるノズルの構造では、循環流動時には
ライザー底部及びダウンカマへのキャリアガス吹込み量
を調整し、ダウンカマ内の鉱石の自重を利用してライザ
ーに供給し、ライザー底部のキャリアガスで底部粒子を
流動化させ、ダウンカマからライザー底部全体へ粒子を
水平移動させると共に、流動ガス供給ノズルの先端レベ
ル以上に粒子を押し上げ、その粒子を還元ガスによって
ライザー上方へ高速流動させる。従って、還元ガス供給
ノズルの先端レベルより下方では、ダウンカマ側から反
ダウンカマ側へ粒子移動層が形成される。この粒子移動
層は、ノズル本数が多いほど、またノズルが高いほど粒
子移動抵抗が増大し、ダウンカマからライザーへの鉱石
の流れ込みが不充分となり、ライザー内粒子濃度が希薄
化し還元性能が低下するばかりか、反ダウンカマ側では
ライザー底部に鉱石の停滞部が生じ、スティッキングト
ラブルが発生した。
ライザー底部及びダウンカマへのキャリアガス吹込み量
を調整し、ダウンカマ内の鉱石の自重を利用してライザ
ーに供給し、ライザー底部のキャリアガスで底部粒子を
流動化させ、ダウンカマからライザー底部全体へ粒子を
水平移動させると共に、流動ガス供給ノズルの先端レベ
ル以上に粒子を押し上げ、その粒子を還元ガスによって
ライザー上方へ高速流動させる。従って、還元ガス供給
ノズルの先端レベルより下方では、ダウンカマ側から反
ダウンカマ側へ粒子移動層が形成される。この粒子移動
層は、ノズル本数が多いほど、またノズルが高いほど粒
子移動抵抗が増大し、ダウンカマからライザーへの鉱石
の流れ込みが不充分となり、ライザー内粒子濃度が希薄
化し還元性能が低下するばかりか、反ダウンカマ側では
ライザー底部に鉱石の停滞部が生じ、スティッキングト
ラブルが発生した。
【０００９】ダウンカマからライザーへの鉱石の流れ込
みを円滑化し且つ鉱石停滞部を解消するために、キャリ
アガスノズルの複数本設置とキャリアガスの多量吹込み
、ダウンカマの複数個配置が考えられるが、設備構成が
複雑化且つ大型化するという欠点があった。また、還元
ガス供給ノズル本数の削減による粒子移動抵抗の軽減化
は、ノズルピッチ拡大によってライザー底部での固気接
触性が悪化するため、軽減効果はあまり期待できない。
みを円滑化し且つ鉱石停滞部を解消するために、キャリ
アガスノズルの複数本設置とキャリアガスの多量吹込み
、ダウンカマの複数個配置が考えられるが、設備構成が
複雑化且つ大型化するという欠点があった。また、還元
ガス供給ノズル本数の削減による粒子移動抵抗の軽減化
は、ノズルピッチ拡大によってライザー底部での固気接
触性が悪化するため、軽減効果はあまり期待できない。
【００１０】他方、還元ガス供給ノズルの高さがほぼ同
じノズルを複数本配置した場合は、ライザー下部の濃厚
流動域では、粒子が水平断面方向でほぼ一様な上昇温度
で上昇し、ライザー上方へ飛散してしまうため、内部循
環が少なく、粒子滞留時間が短くなり気味であった。従
って、還元に必要な粒子滞留時間を確保し且つ生産性を
向上するために、外部循環を強化する必要があり、結果
として、サイクロン、ダウンカマ、ニューマチィックフ
ィーダー等の外部循環系が大型化するばかりか、サイク
ロンの摩耗トラブルが発生しやすくなる。
じノズルを複数本配置した場合は、ライザー下部の濃厚
流動域では、粒子が水平断面方向でほぼ一様な上昇温度
で上昇し、ライザー上方へ飛散してしまうため、内部循
環が少なく、粒子滞留時間が短くなり気味であった。従
って、還元に必要な粒子滞留時間を確保し且つ生産性を
向上するために、外部循環を強化する必要があり、結果
として、サイクロン、ダウンカマ、ニューマチィックフ
ィーダー等の外部循環系が大型化するばかりか、サイク
ロンの摩耗トラブルが発生しやすくなる。
【００１１】本発明において解決すべき課題は、循環流
動層還元におけるダウンカマからライザーへの鉱石の流
れ込みの円滑を図り、ライザー底部の粒子移動層におけ
る粒子停滞部をなくし、更にはライザー下部の粒子の内
部循環を強化することにより還元効率と操業性を向上さ
せる手段を確立することにある。
動層還元におけるダウンカマからライザーへの鉱石の流
れ込みの円滑を図り、ライザー底部の粒子移動層におけ
る粒子停滞部をなくし、更にはライザー下部の粒子の内
部循環を強化することにより還元効率と操業性を向上さ
せる手段を確立することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は、流動層還元炉
に外部循環装置を付設した循環流動層還元炉の底部構造
において、還元ガス供給ノズルの高さがダウンカマ側か
ら反ダウンカマ側へ漸次低くなるように、還元ガス供給
ノズルを配設することによって上記課題を解決したもの
である。
に外部循環装置を付設した循環流動層還元炉の底部構造
において、還元ガス供給ノズルの高さがダウンカマ側か
ら反ダウンカマ側へ漸次低くなるように、還元ガス供給
ノズルを配設することによって上記課題を解決したもの
である。
【００１３】
【作用】還元ガス供給ノズルの高さが、ダウンカマ側か
ら反ダウンカマ側へ漸次低くなるように還元ガス供給ノ
ズルを配設した場合は、ノズル先端レベル以下に形成さ
れる粒子移動層では、地滑り効果によって鉱石がノズル
先端レベルの高さの勾配に沿って移動するため、粒子移
動層全体の鉱石の水平方向への移動が活発化し、ダウン
カマからライザーへの鉱石の流れ込みが円滑化する。一
方、反ダウンカマ側では、粒子移動範囲が広がり、鉱石
の停滞部が小さくなるため、スティッキングトラブルが
回避できる。
ら反ダウンカマ側へ漸次低くなるように還元ガス供給ノ
ズルを配設した場合は、ノズル先端レベル以下に形成さ
れる粒子移動層では、地滑り効果によって鉱石がノズル
先端レベルの高さの勾配に沿って移動するため、粒子移
動層全体の鉱石の水平方向への移動が活発化し、ダウン
カマからライザーへの鉱石の流れ込みが円滑化する。一
方、反ダウンカマ側では、粒子移動範囲が広がり、鉱石
の停滞部が小さくなるため、スティッキングトラブルが
回避できる。
【００１４】また、ショートノズル配設部とロングノズ
ル配設部では、ノズル先端部へ供給される粒子量が異な
るため、すなわちショートノズル先端部へ供給される粒
子量が多いため、還元ガス吐出部近傍では、ショートノ
ズル配設部はロングノズル配設部に比べて粒子濃度の濃
い流動域が形成される。このため、水平断面方向に粒子
濃度の濃淡に起因する圧力勾配ができ、圧力が均一化す
るように高濃度側から低濃度側へ粒子が移動することに
よって、固気接触性が向上し、且つ内部循環が活発化す
るため、粒子滞留時間が長くなる。
ル配設部では、ノズル先端部へ供給される粒子量が異な
るため、すなわちショートノズル先端部へ供給される粒
子量が多いため、還元ガス吐出部近傍では、ショートノ
ズル配設部はロングノズル配設部に比べて粒子濃度の濃
い流動域が形成される。このため、水平断面方向に粒子
濃度の濃淡に起因する圧力勾配ができ、圧力が均一化す
るように高濃度側から低濃度側へ粒子が移動することに
よって、固気接触性が向上し、且つ内部循環が活発化す
るため、粒子滞留時間が長くなる。
【００１５】
【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。図１は、本発明の循環
流動層還元炉を示す概略図である。この還元炉は、流動
層還元炉１４を構成するライザー１にサイクロン４とダ
ウンカマ２から構成される外部循環装置１５が併設され
ている。このライザー１とダウンカマ２の間は、上部は
導入管３で下部は循環量制御装置５を備えた連結管６で
連結している。
発明の特徴を具体的に説明する。図１は、本発明の循環
流動層還元炉を示す概略図である。この還元炉は、流動
層還元炉１４を構成するライザー１にサイクロン４とダ
ウンカマ２から構成される外部循環装置１５が併設され
ている。このライザー１とダウンカマ２の間は、上部は
導入管３で下部は循環量制御装置５を備えた連結管６で
連結している。
【００１６】原料粉鉱石７は供給管８からライザー１内
に装入される。装入された粉鉱石はダウンカマ２からの
循環鉱石とライザー１内で混合し、還元ガス供給ノズル
１０から吹き込まれる高温の流動ガス（還元ガス）９で
流動化され、大半の鉱石はライザー１内を飛散流動し、
ダウンカマ２との間を循環流動しながら還元される。
に装入される。装入された粉鉱石はダウンカマ２からの
循環鉱石とライザー１内で混合し、還元ガス供給ノズル
１０から吹き込まれる高温の流動ガス（還元ガス）９で
流動化され、大半の鉱石はライザー１内を飛散流動し、
ダウンカマ２との間を循環流動しながら還元される。
【００１７】ライザー１内を飛散流動している鉱石は、
流動ガスの流れに随伴されて、導入管３を経由してサイ
クロン４に送られる。ここで固気分離された鉱石はダウ
ンカマ２に沈降堆積し、循環量制御装置５のキャリアガ
ス１１の吹込み量で鉱石循環量をコントロールされて再
びライザー１内へ戻される。
流動ガスの流れに随伴されて、導入管３を経由してサイ
クロン４に送られる。ここで固気分離された鉱石はダウ
ンカマ２に沈降堆積し、循環量制御装置５のキャリアガ
ス１１の吹込み量で鉱石循環量をコントロールされて再
びライザー１内へ戻される。
【００１８】このとき、還元ガス供給ノズル１０の先端
レベルより下方には、ダウンカマ側から反ダウンカマ側
へ粒子移動層１６が形成される。この粒子移動層１６は
、還元ガス供給ノズル１０による粒子移動抵抗を受ける
が、各還元ガス供給ノズル１０の高さがダウンカマ側か
ら反ダウンカマ側へ漸次低くなるように還元ガス供給ノ
ズル１０を配設しているため、地滑り効果によって鉱石
が各還元ガス供給ノズル１０の先端レベルの高さの勾配
に沿って反ダウンカマ側へ移動するため、ダウンカマ２
からライザー１への鉱石の流れ込みが円滑であり、且つ
ライザー１底部全体の粒子移動範囲が広く鉱石の停滞部
が小さいため、スティッキングトラブルが回避できる。
レベルより下方には、ダウンカマ側から反ダウンカマ側
へ粒子移動層１６が形成される。この粒子移動層１６は
、還元ガス供給ノズル１０による粒子移動抵抗を受ける
が、各還元ガス供給ノズル１０の高さがダウンカマ側か
ら反ダウンカマ側へ漸次低くなるように還元ガス供給ノ
ズル１０を配設しているため、地滑り効果によって鉱石
が各還元ガス供給ノズル１０の先端レベルの高さの勾配
に沿って反ダウンカマ側へ移動するため、ダウンカマ２
からライザー１への鉱石の流れ込みが円滑であり、且つ
ライザー１底部全体の粒子移動範囲が広く鉱石の停滞部
が小さいため、スティッキングトラブルが回避できる。
【００１９】一方、還元ガス吐出部近傍の濃厚流動域１
８では、粒子濃度が均一化するように、鉱石が反ダウン
カマ側からダウンカマ側へ移動し、内部循環が活発であ
る。キャリアガス１１の吹込みを停止すると、鉱石は安
息角１７を形成して静止するが、還元ガス供給ノズル１
０の高さを鉱石の静止層の高さより高くしているので、
還元ガス９の供給を停止した場合においても鉱石が還元
ガス供給ノズル１０内へ流入することはない。
８では、粒子濃度が均一化するように、鉱石が反ダウン
カマ側からダウンカマ側へ移動し、内部循環が活発であ
る。キャリアガス１１の吹込みを停止すると、鉱石は安
息角１７を形成して静止するが、還元ガス供給ノズル１
０の高さを鉱石の静止層の高さより高くしているので、
還元ガス９の供給を停止した場合においても鉱石が還元
ガス供給ノズル１０内へ流入することはない。
【００２０】還元鉱石はダウンカマ２下部に設けている
排出口１２から取り出される。他方、流動ガスは排気管
１３から系外に排気される。
排出口１２から取り出される。他方、流動ガスは排気管
１３から系外に排気される。
【００２１】
【発明の効果】本発明によって、以下の効果を奏するこ
とができる。
とができる。
【００２２】１）ダウンカマからライザーへの鉱石の流
れ込みが円滑であり、キャリアガスの供給構造が簡素化
でき、且つ少量のキャリアガスによって所定の鉱石循環
量が得られる。
れ込みが円滑であり、キャリアガスの供給構造が簡素化
でき、且つ少量のキャリアガスによって所定の鉱石循環
量が得られる。
【００２３】２）ライザー底部の粒子移動層での鉱石の
停滞部が小さいため、スティッキングトラブルが回避で
きる。
停滞部が小さいため、スティッキングトラブルが回避で
きる。
【００２４】３）ライザー下部の粒子濃厚流域での水平
断面方向への粒子拡散が活発であるため、固気接触性が
良好であり、還元効率が高く生産性が高い。
断面方向への粒子拡散が活発であるため、固気接触性が
良好であり、還元効率が高く生産性が高い。
【００２５】４）内部循環量が多いため、外部循環系が
コンパクトである。また、サイクロンは摩耗量が少なく
なるため、寿命が延びる。
コンパクトである。また、サイクロンは摩耗量が少なく
なるため、寿命が延びる。
【図１】本発明実施例の循環流動層還元炉を示す図であ
る。
る。
１ ライザー
２ ダウンカマ
３ 導入管
４ サイクロン
５ 循環量制御装置
６ 連結管
７ 原料粉鉱石
８ 供給管
９ 流動ガス（還元ガス）
１０ 還元ガス供給ノズル
１１ キャリアガス
１２ 排出口
１３ 排気管
１４ 流動層還元炉
１５ 外部循環装置
１６ 粒子移動層
１７ 安息角
１８ 濃厚流動域
Claims (1)
- 【請求項１】 流動層還元炉に外部循環装置を付設し
た循環流動層還元炉の底部構造において、還元ガス供給
ノズルの高さがダウンカマ側から反ダウンカマ側へ漸次
低くなるように、還元ガス供給ノズルを配設したことを
特徴とする循環流動層還元炉の底部構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6664491A JPH04301025A (ja) | 1991-03-29 | 1991-03-29 | 循環流動層還元炉の底部構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6664491A JPH04301025A (ja) | 1991-03-29 | 1991-03-29 | 循環流動層還元炉の底部構造 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04301025A true JPH04301025A (ja) | 1992-10-23 |
Family
ID=13321812
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6664491A Withdrawn JPH04301025A (ja) | 1991-03-29 | 1991-03-29 | 循環流動層還元炉の底部構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04301025A (ja) |
-
1991
- 1991-03-29 JP JP6664491A patent/JPH04301025A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19980514 |