JPH08337806A - 昇温装置付還元炉 - Google Patents
昇温装置付還元炉Info
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- JPH08337806A JPH08337806A JP14213795A JP14213795A JPH08337806A JP H08337806 A JPH08337806 A JP H08337806A JP 14213795 A JP14213795 A JP 14213795A JP 14213795 A JP14213795 A JP 14213795A JP H08337806 A JPH08337806 A JP H08337806A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 還元ガス中のダストが設備に融着することを
防止しながら還元ガスの昇温を可能とし、還元率を向上
させる。 【構成】 分散板２５に設けられる還元性ガスの吹込み
ノズル２６の開口部に、Ｏ2吹込みノズル３０を設け、
酸素ガスを吹込む。これによって還元性ガスと酸素ガス
とによる部分燃焼が生じ、鉄鉱石２７による流動層２８
の温度が上昇し、還元率を向上させることができる。温
度が上昇する範囲は、分散板２５よりも上方の流動層２
８内となるので、分散板２５の下面や吹込みノズル２６
の内壁などには還元ガス中のダストが融着することはな
い。
防止しながら還元ガスの昇温を可能とし、還元率を向上
させる。 【構成】 分散板２５に設けられる還元性ガスの吹込み
ノズル２６の開口部に、Ｏ2吹込みノズル３０を設け、
酸素ガスを吹込む。これによって還元性ガスと酸素ガス
とによる部分燃焼が生じ、鉄鉱石２７による流動層２８
の温度が上昇し、還元率を向上させることができる。温
度が上昇する範囲は、分散板２５よりも上方の流動層２
８内となるので、分散板２５の下面や吹込みノズル２６
の内壁などには還元ガス中のダストが融着することはな
い。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、主として粉粒体状の金
属酸化物を直接還元して溶融状態の金属を得ることがで
きる溶融還元法に用いる昇温装置付還元炉に関する。
属酸化物を直接還元して溶融状態の金属を得ることがで
きる溶融還元法に用いる昇温装置付還元炉に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、図１２に示すような設備によ
って粉粒体状の鉄鉱石から直接銑鉄を得る溶融還元法が
提案されている。予備還元炉１には、溶融還元炉２から
ダクト３および風箱４を介して還元性の排ガスが供給さ
れる。風箱４の上方には分散板５が設けられ、分散板５
に複数形成されている吹込みノズル６を介して還元性ガ
スが予備還元炉１の上方空間に吹込まれる。予備還元炉
１の上方の空間には鉄鉱石粉末が装入される。分散板５
の上方の空間では、吹込みノズル６から吹込まれる還元
性ガスによって鉄鉱石が流動化され、流動層８が形成さ
れる。予備還元炉１からの排ガスは、排気ダクト９から
排気される。
って粉粒体状の鉄鉱石から直接銑鉄を得る溶融還元法が
提案されている。予備還元炉１には、溶融還元炉２から
ダクト３および風箱４を介して還元性の排ガスが供給さ
れる。風箱４の上方には分散板５が設けられ、分散板５
に複数形成されている吹込みノズル６を介して還元性ガ
スが予備還元炉１の上方空間に吹込まれる。予備還元炉
１の上方の空間には鉄鉱石粉末が装入される。分散板５
の上方の空間では、吹込みノズル６から吹込まれる還元
性ガスによって鉄鉱石が流動化され、流動層８が形成さ
れる。予備還元炉１からの排ガスは、排気ダクト９から
排気される。
【０００３】このような溶融還元法による製鉄プラント
は、現在商業化を目指して鋭意研究中であるけれども、
熱効率の向上のために予備還元率を向上することが望ま
れている。予備還元率を向上させるために最も重要なフ
ァクタは、予備還元炉内の温度である。予備還元炉内の
温度は、溶融還元炉２から供給される還元性ガスの温度
によって左右される。特開平１−１５２２１０には、溶
融還元炉２から予備還元炉１まで還元性ガスを導く途中
の経路に酸素を吹込み、部分的な燃焼によって温度を上
昇させる先行技術が開示されている。図１２ではダクト
３の途中にＯ2吹込みノズル１０を設け、部分燃焼１０
ａを生じさせてこの先行技術に対応させてある。
は、現在商業化を目指して鋭意研究中であるけれども、
熱効率の向上のために予備還元率を向上することが望ま
れている。予備還元率を向上させるために最も重要なフ
ァクタは、予備還元炉内の温度である。予備還元炉内の
温度は、溶融還元炉２から供給される還元性ガスの温度
によって左右される。特開平１−１５２２１０には、溶
融還元炉２から予備還元炉１まで還元性ガスを導く途中
の経路に酸素を吹込み、部分的な燃焼によって温度を上
昇させる先行技術が開示されている。図１２ではダクト
３の途中にＯ2吹込みノズル１０を設け、部分燃焼１０
ａを生じさせてこの先行技術に対応させてある。
【０００４】還元性ガスは、溶融還元炉２内で銑鉄１１
およびスラグ１２を得るために、予備還元された鉄鉱石
とともに、石炭１３や生石灰（ＣａＯ）１４を投入し、
かつ酸素（Ｏ2 ）ガス１５を吹込んだ場合の発生ガスと
して得られる。予備還元炉１内を、たとえば８００℃に
キープするためには、風箱４内の還元性ガス温度を１０
００〜１２００℃にキープしなければならない。溶融還
元炉２からの排ガスである還元性ガスには、ダスト成分
が多く含まれ、図１３（１）に示すように分散板５の下
面に付着しやすい。風箱４の温度が高いと、図１３
（１）のように付着したダスト１７が図１３（２）のよ
うに溶融して成長し、融着物１８が吹込みノズル６を狭
め、ひいては正常な操業継続を阻害するようになる。
およびスラグ１２を得るために、予備還元された鉄鉱石
とともに、石炭１３や生石灰（ＣａＯ）１４を投入し、
かつ酸素（Ｏ2 ）ガス１５を吹込んだ場合の発生ガスと
して得られる。予備還元炉１内を、たとえば８００℃に
キープするためには、風箱４内の還元性ガス温度を１０
００〜１２００℃にキープしなければならない。溶融還
元炉２からの排ガスである還元性ガスには、ダスト成分
が多く含まれ、図１３（１）に示すように分散板５の下
面に付着しやすい。風箱４の温度が高いと、図１３
（１）のように付着したダスト１７が図１３（２）のよ
うに溶融して成長し、融着物１８が吹込みノズル６を狭
め、ひいては正常な操業継続を阻害するようになる。
【０００５】融着ダストを取除く装置を設ける先行技術
は、たとえば特開平４−４８０１３や特開平４−９９８
０８などに開示されている。特開平４−４８０１３では
分散板を冷却する構造を必要とし、特開平４−９９８０
８では融着したダストを機械的に除去するスクレーパを
設ける必要があるので、いずれも設備費が高くなり、特
に特開平４−９９８０８では特殊な分散板となって流動
化状態が悪化する。
は、たとえば特開平４−４８０１３や特開平４−９９８
０８などに開示されている。特開平４−４８０１３では
分散板を冷却する構造を必要とし、特開平４−９９８０
８では融着したダストを機械的に除去するスクレーパを
設ける必要があるので、いずれも設備費が高くなり、特
に特開平４−９９８０８では特殊な分散板となって流動
化状態が悪化する。
【０００６】特開平４−３０１０２１には、酸素ガスを
分散板の還元性ガス吹込みノズルの入口近傍に吹込んで
部分燃焼によって昇温させて付着を防ぐ先行技術が開示
されている。
分散板の還元性ガス吹込みノズルの入口近傍に吹込んで
部分燃焼によって昇温させて付着を防ぐ先行技術が開示
されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】特開平４−３０１０２
１のような先行技術では、還元性ガスの分散板への吹込
みノズルの入口付近で酸素ガスを吹込む。この先行技術
の公開公報の明細書の第２欄第１６行目以下の「作用」
に記載されているように、還元ガスがノズル内で冷却さ
れると、還元ガス中に含まれている気化分がそれぞれの
析出温度に達して析出して沈着したものが核となって成
長する。ノズル内のガス温度をガス中のヒューム、ダス
トの析出温度よりも高く維持すれば、付着物の形成と成
長とを防止することができる。したがって、同じく第３
欄の第１８〜第１９段落に記載されているように、酸素
（Ｏ2 ）吹きはある温度（本例では９００℃）よりも高
くすること、すなわち１０００℃でも１２００℃でもよ
いことがポイントである。しかしながら、これらの点か
ら次のような問題が生じる。
１のような先行技術では、還元性ガスの分散板への吹込
みノズルの入口付近で酸素ガスを吹込む。この先行技術
の公開公報の明細書の第２欄第１６行目以下の「作用」
に記載されているように、還元ガスがノズル内で冷却さ
れると、還元ガス中に含まれている気化分がそれぞれの
析出温度に達して析出して沈着したものが核となって成
長する。ノズル内のガス温度をガス中のヒューム、ダス
トの析出温度よりも高く維持すれば、付着物の形成と成
長とを防止することができる。したがって、同じく第３
欄の第１８〜第１９段落に記載されているように、酸素
（Ｏ2 ）吹きはある温度（本例では９００℃）よりも高
くすること、すなわち１０００℃でも１２００℃でもよ
いことがポイントである。しかしながら、これらの点か
ら次のような問題が生じる。
【０００８】本件出願人における実験によれば、ノズル
付近へのダスト付着の主な要因はダストが高温のため軟
化または溶融して水滴状となり、それがノズルに接触し
て付着することである。すなわちダストを含むガスの温
度が低い場合は、ダスト付着が少なく、高温になれば付
着が増加する。特開平４−３０１０２１の先行技術で
は、ノズル入口近傍で燃焼させることによって、入口
付近でダストが高温になり、その結果ダストが軟化して
ノズル入口付近およびノズル内壁に付着するようにな
る。
付近へのダスト付着の主な要因はダストが高温のため軟
化または溶融して水滴状となり、それがノズルに接触し
て付着することである。すなわちダストを含むガスの温
度が低い場合は、ダスト付着が少なく、高温になれば付
着が増加する。特開平４−３０１０２１の先行技術で
は、ノズル入口近傍で燃焼させることによって、入口
付近でダストが高温になり、その結果ダストが軟化して
ノズル入口付近およびノズル内壁に付着するようにな
る。
【０００９】ノズル入口付近にはガス温度が低くても
少量のダストが埃状に付着するけれども、融点以下の温
度の場合には「さらさら」の状態であるために成長しな
い。この状態で先行技術のようにノズル入口部でガスを
燃焼させると、「さらさら」の状態の付着ダストの温度
が上昇し、溶融して固着状態になり、その結果ダストが
成長しやすい。
少量のダストが埃状に付着するけれども、融点以下の温
度の場合には「さらさら」の状態であるために成長しな
い。この状態で先行技術のようにノズル入口部でガスを
燃焼させると、「さらさら」の状態の付着ダストの温度
が上昇し、溶融して固着状態になり、その結果ダストが
成長しやすい。
【００１０】入口付近に酸素供給管を設けることはそ
のサポート等の点で構造上複雑になり、かりに分散板か
ら吊下げてサポートするとすれば、分散板に付設したサ
ポートにダストが付着しやすくなる。一般にこの種の分
散板ではノズルが２００〜３００ｍｍピッチで二次元的
に配列されており、このノズルに酸素を供給する配管を
分散板下面に配設すると、分散板下面が網目状の配管で
覆われ保安上問題がある。
のサポート等の点で構造上複雑になり、かりに分散板か
ら吊下げてサポートするとすれば、分散板に付設したサ
ポートにダストが付着しやすくなる。一般にこの種の分
散板ではノズルが２００〜３００ｍｍピッチで二次元的
に配列されており、このノズルに酸素を供給する配管を
分散板下面に配設すると、分散板下面が網目状の配管で
覆われ保安上問題がある。
【００１１】本発明の目的は、還元ガス中のダストを分
散板や吹込みノズル等に融着させることなく昇温させ、
還元率を向上させることができる昇温装置付還元炉を提
供することである。
散板や吹込みノズル等に融着させることなく昇温させ、
還元率を向上させることができる昇温装置付還元炉を提
供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は、粉粒状の金属
酸化物を、還元性ガス中で流動化させながら酸素含有ガ
スを導入して部分燃焼させる昇温装置付還元炉におい
て、酸素含有ガスの吹込み口は、金属酸化物を流動化さ
せるための分散板に形成される還元性ガス吹込みノズル
の上部開口部付近に設けられることを特徴とする昇温装
置付還元炉である。また本発明は、酸素含有ガスの吹込
み口付近で、金属酸化物の流動層の温度を検出する温度
検出手段と、温度検出手段からの出力に応答して、還元
性ガスとそれを酸化したガスとの混合に対する還元性ガ
スの含有比率が、金属酸化物の状態図における酸化状態
と還元状態との平衡点よりも大きくなる範囲で酸素含有
ガスを供給する酸素供給手段とを含むことを特徴とす
る。また本発明の前記酸素含有ガスの吹込み口は、分散
板中に設けられることを特徴とする。また本発明は、分
散板の表面を耐火物で覆い、分散板の表面と耐火物との
間かまたは耐火物中に酸素含有ガスを導入する管路を設
けることを特徴とする。また本発明の前記酸素含有ガス
の吹込み口は、分散板に形成される還元性ガス吹込みノ
ズルのほぼ中間に配置されることを特徴とする。また本
発明の前記酸素含有ガスの吹込み口は、分散板周辺の炉
壁に設けられることを特徴とする。また本発明の前記酸
素含有ガスは、外管に冷却ガスを流通させる二重管の内
管を介して吹込むことを特徴とする。
酸化物を、還元性ガス中で流動化させながら酸素含有ガ
スを導入して部分燃焼させる昇温装置付還元炉におい
て、酸素含有ガスの吹込み口は、金属酸化物を流動化さ
せるための分散板に形成される還元性ガス吹込みノズル
の上部開口部付近に設けられることを特徴とする昇温装
置付還元炉である。また本発明は、酸素含有ガスの吹込
み口付近で、金属酸化物の流動層の温度を検出する温度
検出手段と、温度検出手段からの出力に応答して、還元
性ガスとそれを酸化したガスとの混合に対する還元性ガ
スの含有比率が、金属酸化物の状態図における酸化状態
と還元状態との平衡点よりも大きくなる範囲で酸素含有
ガスを供給する酸素供給手段とを含むことを特徴とす
る。また本発明の前記酸素含有ガスの吹込み口は、分散
板中に設けられることを特徴とする。また本発明は、分
散板の表面を耐火物で覆い、分散板の表面と耐火物との
間かまたは耐火物中に酸素含有ガスを導入する管路を設
けることを特徴とする。また本発明の前記酸素含有ガス
の吹込み口は、分散板に形成される還元性ガス吹込みノ
ズルのほぼ中間に配置されることを特徴とする。また本
発明の前記酸素含有ガスの吹込み口は、分散板周辺の炉
壁に設けられることを特徴とする。また本発明の前記酸
素含有ガスは、外管に冷却ガスを流通させる二重管の内
管を介して吹込むことを特徴とする。
【００１３】
【作用】本発明に従えば、金属酸化物を流動化させるた
めの分散板に形成される還元性ガス吹込みノズルの上部
開口部付近に、酸素含有ガスの吹込み口を設けるので、
還元性ガスの酸素含有ガスによる部分燃焼は分散板上方
の流動層内で発生し、流動層の温度を上昇させて予備還
元率を向上させることができる。部分燃焼による温度上
昇が分散板以前の還元性ガス供給系統では生じないの
で、還元性ガス中に含まれるダストの融着を防止するこ
とができる。
めの分散板に形成される還元性ガス吹込みノズルの上部
開口部付近に、酸素含有ガスの吹込み口を設けるので、
還元性ガスの酸素含有ガスによる部分燃焼は分散板上方
の流動層内で発生し、流動層の温度を上昇させて予備還
元率を向上させることができる。部分燃焼による温度上
昇が分散板以前の還元性ガス供給系統では生じないの
で、還元性ガス中に含まれるダストの融着を防止するこ
とができる。
【００１４】また本発明に従えば、酸素含有ガス供給
を、流動層の示す温度の条件下で金属酸化物が還元する
範囲にとどめるので、酸素含有ガスの吹込みによって予
備還元率を低下させるおそれはない。
を、流動層の示す温度の条件下で金属酸化物が還元する
範囲にとどめるので、酸素含有ガスの吹込みによって予
備還元率を低下させるおそれはない。
【００１５】また本発明に従えば、酸素含有ガスの吹込
み口は分散板中に設けられるので、部分的燃焼によって
温度を上昇させた還元性ガスを用いて金属酸化物の流動
層を形成することができる。
み口は分散板中に設けられるので、部分的燃焼によって
温度を上昇させた還元性ガスを用いて金属酸化物の流動
層を形成することができる。
【００１６】また本発明に従えば、酸素含有ガスを導入
する管路を分散板と分散板の表面を覆う耐火物との間か
または耐火物中に設けるので、管路のメンテナンスなど
が耐火物を除去することによって容易に行うことができ
る。
する管路を分散板と分散板の表面を覆う耐火物との間か
または耐火物中に設けるので、管路のメンテナンスなど
が耐火物を除去することによって容易に行うことができ
る。
【００１７】また本発明に従えば、酸素含有ガスの吹込
み口は分散板に形成される還元性ガス吹込みノズルのほ
ぼ中間に配置されるので、分散板上面の流動層形成に酸
素含有ガスも寄与させることができる。
み口は分散板に形成される還元性ガス吹込みノズルのほ
ぼ中間に配置されるので、分散板上面の流動層形成に酸
素含有ガスも寄与させることができる。
【００１８】また本発明に従えば、酸素含有ガスの吹込
み口は分散板周辺の炉壁に設けるので、酸素含有ガスを
容易に供給することができる。
み口は分散板周辺の炉壁に設けるので、酸素含有ガスを
容易に供給することができる。
【００１９】また本発明に従えば、酸素含有ガスは二重
管構造の内管を介して吹込み、外管には冷却ガスを流通
させるので、酸素含有ガス吹込み口の耐久性を増加させ
ることができる。
管構造の内管を介して吹込み、外管には冷却ガスを流通
させるので、酸素含有ガス吹込み口の耐久性を増加させ
ることができる。
【００２０】
【実施例】図１は、本発明の一実施例による昇温装置付
予備還元炉の構成を示す。予備還元炉２１には酸素ガス
供給装置２２から、部分燃焼用に酸素ガスが供給され
る。ダクト２３からは、風箱２４に溶融還元炉の生成ガ
スなどの還元性ガスが供給される。分散板２５には複数
の吹込みノズル２６が設けられ、風箱２４から還元性ガ
スが吹込まれて粉粒体状の鉄鉱石２７が流動化され、流
動層２８が形成される。流動層２８の上方には排ガスを
排出する排気ダクト２９が設けられる。分散板２５に設
けられる吹込みノズル２６の上面には、Ｏ2 吹込みノズ
ル３０が設けられる。このＯ2 吹込みノズル３０から、
吹込みノズル２６を介して流動層２８内に吹込まれる還
元性ガスに酸素ガスを吹込む。これによって良好な混合
状態で、部分的な燃焼によって温度が上昇している還元
性ガスを流動層２８内に供給することができる。
予備還元炉の構成を示す。予備還元炉２１には酸素ガス
供給装置２２から、部分燃焼用に酸素ガスが供給され
る。ダクト２３からは、風箱２４に溶融還元炉の生成ガ
スなどの還元性ガスが供給される。分散板２５には複数
の吹込みノズル２６が設けられ、風箱２４から還元性ガ
スが吹込まれて粉粒体状の鉄鉱石２７が流動化され、流
動層２８が形成される。流動層２８の上方には排ガスを
排出する排気ダクト２９が設けられる。分散板２５に設
けられる吹込みノズル２６の上面には、Ｏ2 吹込みノズ
ル３０が設けられる。このＯ2 吹込みノズル３０から、
吹込みノズル２６を介して流動層２８内に吹込まれる還
元性ガスに酸素ガスを吹込む。これによって良好な混合
状態で、部分的な燃焼によって温度が上昇している還元
性ガスを流動層２８内に供給することができる。
【００２１】予備還元炉２１の周囲には、酸素ガス供給
装置２２から供給される酸素を循環させる供給リング３
１が設けられる。供給リング３１から複数の放射状に内
方に向かうＯ2供給管３２がＯ2吹込みノズル３０に酸素
ガスを供給する。分散板２５上方の流動層２８の温度
は、温度検出器３３によって検出される。この検出温度
に基づいて、鉄鉱石２７が還元可能な還元性ガスと還元
性ガスおよびその酸化物ガスを含む混合ガスとの含有比
率、すなわち鉄鉱石２７の酸化と還元との平衡点以上と
なるように、バルブ３４を介して制御装置３５が酸素供
給量を制御する。
装置２２から供給される酸素を循環させる供給リング３
１が設けられる。供給リング３１から複数の放射状に内
方に向かうＯ2供給管３２がＯ2吹込みノズル３０に酸素
ガスを供給する。分散板２５上方の流動層２８の温度
は、温度検出器３３によって検出される。この検出温度
に基づいて、鉄鉱石２７が還元可能な還元性ガスと還元
性ガスおよびその酸化物ガスを含む混合ガスとの含有比
率、すなわち鉄鉱石２７の酸化と還元との平衡点以上と
なるように、バルブ３４を介して制御装置３５が酸素供
給量を制御する。
【００２２】図２は、図１のＯ2吹込みノズル３０およ
びＯ2供給管３２の平面配置状態を示し、図３はその側
断面の配置状態を示す。Ｏ2 供給管３２は、各吹込みノ
ズル２６からの酸素供給量ができるだけ均一となるよう
に、供給リング３１からＯ2 供給管３２を介して複数の
系統から酸素を供給する。なお、供給する酸素は、必ず
しも純粋なものである必要はなく、酸素含有ガスであれ
ばよい。
びＯ2供給管３２の平面配置状態を示し、図３はその側
断面の配置状態を示す。Ｏ2 供給管３２は、各吹込みノ
ズル２６からの酸素供給量ができるだけ均一となるよう
に、供給リング３１からＯ2 供給管３２を介して複数の
系統から酸素を供給する。なお、供給する酸素は、必ず
しも純粋なものである必要はなく、酸素含有ガスであれ
ばよい。
【００２３】図４は、本発明の他の実施例として、分散
板２５の表面を耐摩耗性に優れたセラミックス製の耐火
物板３６で覆い、耐火物板３６と分散板２６との間にＯ
2 供給管３２を配置している。このようにすることによ
って、分散板２５の耐摩耗性を向上し、Ｏ2 供給管３２
の耐熱性を向上させ、かつ耐火物板３６を除去すること
によってＯ2供給管３２のメンテナンスを容易に行うこ
とができる。
板２５の表面を耐摩耗性に優れたセラミックス製の耐火
物板３６で覆い、耐火物板３６と分散板２６との間にＯ
2 供給管３２を配置している。このようにすることによ
って、分散板２５の耐摩耗性を向上し、Ｏ2 供給管３２
の耐熱性を向上させ、かつ耐火物板３６を除去すること
によってＯ2供給管３２のメンテナンスを容易に行うこ
とができる。
【００２４】図５は、本発明のさらに他の実施例とし
て、二重管構造の内管３７に酸素ガスを流通させ、外管
３８に冷却用の窒素（Ｎ2 ）ガスや排ガスなどを吹込む
構成を示す。外管３８を冷却するので、Ｏ2 供給管の耐
久性を増加させることができる。
て、二重管構造の内管３７に酸素ガスを流通させ、外管
３８に冷却用の窒素（Ｎ2 ）ガスや排ガスなどを吹込む
構成を示す。外管３８を冷却するので、Ｏ2 供給管の耐
久性を増加させることができる。
【００２５】図６は、本発明のさらに他の実施例による
Ｏ2 吹込みノズル４０付近の構成を示す。本実施例で
は、分散板２５に形成される還元性ガス吹込みノズル２
６の出口から離れて、しかしながら２００ｍｍ以内の近
接位置で、Ｏ2 吹込みノズル４０から酸素ガスが流動層
内に吹込まれる。Ｏ2 供給管３２などの形成の際の作業
性は、図１の実施例よりも本実施例の方が良好である。
Ｏ2 吹込みノズル４０付近の構成を示す。本実施例で
は、分散板２５に形成される還元性ガス吹込みノズル２
６の出口から離れて、しかしながら２００ｍｍ以内の近
接位置で、Ｏ2 吹込みノズル４０から酸素ガスが流動層
内に吹込まれる。Ｏ2 供給管３２などの形成の際の作業
性は、図１の実施例よりも本実施例の方が良好である。
【００２６】図７は、本発明のさらに他の実施例による
予備還元炉４１の構成を示す。図１の実施例に対応する
部分には同一の参照符を付して説明を省略する。本実施
例では、Ｏ2 吹込みノズル４２が予備還元炉４１の耐火
物による炉壁４３に設けられていることである。分散板
２５には酸素供給用の管路を形成する必要がないので、
分散板４５として従来と同一のものを使用することがで
きる。図８は、図７の実施例の分散板４５の周辺の構成
を示す。Ｏ2 吹込みノズル４２は、炉壁４３の周方向に
沿って複数箇所に設けられ、できるだけ均一な間隔がと
られて均一な燃焼が可能なように配置されている。
予備還元炉４１の構成を示す。図１の実施例に対応する
部分には同一の参照符を付して説明を省略する。本実施
例では、Ｏ2 吹込みノズル４２が予備還元炉４１の耐火
物による炉壁４３に設けられていることである。分散板
２５には酸素供給用の管路を形成する必要がないので、
分散板４５として従来と同一のものを使用することがで
きる。図８は、図７の実施例の分散板４５の周辺の構成
を示す。Ｏ2 吹込みノズル４２は、炉壁４３の周方向に
沿って複数箇所に設けられ、できるだけ均一な間隔がと
られて均一な燃焼が可能なように配置されている。
【００２７】図９は本発明のさらに他の実施例の構成を
示す。本実施例では、吹込みノズル４６が、分散板４７
に一定の間隔をあけて配置されている中間に、Ｏ2 吹込
みノズル５０が設けられている。これによって流動層２
８内における酸素の分布が均一化され、部分燃焼５１を
均一に起こさせて均一な反応を促進させることができ
る。
示す。本実施例では、吹込みノズル４６が、分散板４７
に一定の間隔をあけて配置されている中間に、Ｏ2 吹込
みノズル５０が設けられている。これによって流動層２
８内における酸素の分布が均一化され、部分燃焼５１を
均一に起こさせて均一な反応を促進させることができ
る。
【００２８】図１０および図１１は、本発明の各実施例
において酸素ガスを吹込み得る範囲に対応して、還元性
ガスおよびその酸化物ガスの混合物に対する還元性ガス
の含有比率と金属酸化物の平衡状態との関係を示す。図
１０は、還元性ガスが一酸化炭素（ＣＯ）である場合の
含有比率に関連し、鉄（Ｆｅ）、酸化鉄（ＦｅＯ）や四
三酸化鉄（Ｆｅ3Ｏ4）との間の平衡状態を示す。鉄鉱石
２７は、Ｆｅ3Ｏ4が主成分であり、斜線を施して示すＦ
ｅＯの範囲にまで還元されれば、予備還元炉２１，４１
の使命は達成される。図１１は、水素（Ｈ2 ）を還元性
ガスとした場合の含有比率に対する平衡状態図である。
同様に斜線を施して示す範囲が予備還元可能な範囲であ
る。図１０および図１１のグラフは、ＡＩＭＥの鉄およ
び鉄鋼（The Iron and Steel Society)学会が１９８０
年に発行したDIRECT REDUCED IRONTechnology AND Econ
omics of Production and Use から引用したものであ
る。
において酸素ガスを吹込み得る範囲に対応して、還元性
ガスおよびその酸化物ガスの混合物に対する還元性ガス
の含有比率と金属酸化物の平衡状態との関係を示す。図
１０は、還元性ガスが一酸化炭素（ＣＯ）である場合の
含有比率に関連し、鉄（Ｆｅ）、酸化鉄（ＦｅＯ）や四
三酸化鉄（Ｆｅ3Ｏ4）との間の平衡状態を示す。鉄鉱石
２７は、Ｆｅ3Ｏ4が主成分であり、斜線を施して示すＦ
ｅＯの範囲にまで還元されれば、予備還元炉２１，４１
の使命は達成される。図１１は、水素（Ｈ2 ）を還元性
ガスとした場合の含有比率に対する平衡状態図である。
同様に斜線を施して示す範囲が予備還元可能な範囲であ
る。図１０および図１１のグラフは、ＡＩＭＥの鉄およ
び鉄鋼（The Iron and Steel Society)学会が１９８０
年に発行したDIRECT REDUCED IRONTechnology AND Econ
omics of Production and Use から引用したものであ
る。
【００２９】図１の実施例の装置を、銑鉄生産量が１５
００Ｔｏｎ／日の溶融還元製鉄プラントに適用すると、
次の表１に示すような鉱石を投入して予備還元鉱石を得
ることができる。
００Ｔｏｎ／日の溶融還元製鉄プラントに適用すると、
次の表１に示すような鉱石を投入して予備還元鉱石を得
ることができる。
【００３０】
【表１】
【００３１】このときの入口ガスの状態を、次の表２に
示す。
示す。
【００３２】
【表２】
【００３３】予備還元率２０％と流動層内温度７００℃
を保つためには、入口ガス温度９３０℃では不可能であ
る。すなわち９３０℃をたとえば１０３２℃まで高める
必要がある。このためにＯ2 を引込んで部分燃焼させる
必要があり、その流量は８５０Ｎｍ3／Ｈとなる。燃焼
後のガス性状を、次の表３に示す。
を保つためには、入口ガス温度９３０℃では不可能であ
る。すなわち９３０℃をたとえば１０３２℃まで高める
必要がある。このためにＯ2 を引込んで部分燃焼させる
必要があり、その流量は８５０Ｎｍ3／Ｈとなる。燃焼
後のガス性状を、次の表３に示す。
【００３４】
【表３】
【００３５】なお、ＣＯとＣＯ＋ＣＯ2 との比率Ａは４
４．１÷（４４．１＋２１．２）＝０．６７５であり、
Ｈ2 とＨ2＋Ｈ2Ｏとの比率Ｂは１６．２÷（１６．２＋
１３．６）＝０．５４４である。一方図１０および図１
１から７００℃におけるＦｅＯ−Ｆｅ3Ｏ4平衡点におけ
るガス比は、それぞれ０．３６および０．５０である。
前述のＡとＢの値はいずれも平衡点ガス比よりも大きく
なるので許容される。もし予備還元炉において、ＦｅＯ
を超えてＦｅまで還元する場合は、それぞれのガス比を
Ｆｅ／ＦｅＯ平衡点のガス比よりも大きくする必要があ
る。なお、溶融還元法以外のダストを含む還元ガス中で
鉱石を還元する還元炉にも、本発明を同様に適用するこ
とができる。
４．１÷（４４．１＋２１．２）＝０．６７５であり、
Ｈ2 とＨ2＋Ｈ2Ｏとの比率Ｂは１６．２÷（１６．２＋
１３．６）＝０．５４４である。一方図１０および図１
１から７００℃におけるＦｅＯ−Ｆｅ3Ｏ4平衡点におけ
るガス比は、それぞれ０．３６および０．５０である。
前述のＡとＢの値はいずれも平衡点ガス比よりも大きく
なるので許容される。もし予備還元炉において、ＦｅＯ
を超えてＦｅまで還元する場合は、それぞれのガス比を
Ｆｅ／ＦｅＯ平衡点のガス比よりも大きくする必要があ
る。なお、溶融還元法以外のダストを含む還元ガス中で
鉱石を還元する還元炉にも、本発明を同様に適用するこ
とができる。
【００３６】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、分散板の
還元性ガス吹込みノズルの出口付近に酸素含有ガス吹込
みノズルを設けるので、部分的燃焼による温度上昇は流
動層内で生じ、分散板や還元性ガス吹込みノズルでのダ
スト融着を防止することができる。
還元性ガス吹込みノズルの出口付近に酸素含有ガス吹込
みノズルを設けるので、部分的燃焼による温度上昇は流
動層内で生じ、分散板や還元性ガス吹込みノズルでのダ
スト融着を防止することができる。
【００３７】また本発明によれば、酸素含有ガスの供給
量を流動層の温度に対応する平衡点以上に、還元性ガス
を酸化したガスとの混合ガスに対する還元性ガスの含有
比率が大きくなるようにするので、還元率を低下させる
おそれはない。
量を流動層の温度に対応する平衡点以上に、還元性ガス
を酸化したガスとの混合ガスに対する還元性ガスの含有
比率が大きくなるようにするので、還元率を低下させる
おそれはない。
【００３８】また本発明によれば、酸素含有ガスの吹込
み口は分散板中に設けられるので、分散板から還元性ガ
スが流動層に吹出される際に充分に酸素含有ガスと混合
した状態とすることができ、確実に部分燃焼させること
ができる。
み口は分散板中に設けられるので、分散板から還元性ガ
スが流動層に吹出される際に充分に酸素含有ガスと混合
した状態とすることができ、確実に部分燃焼させること
ができる。
【００３９】また本発明によれば、分散板の表面を耐火
物で覆って酸素含有ガスの管路を設けるので、分散板表
面の耐久性を増大させることができる。
物で覆って酸素含有ガスの管路を設けるので、分散板表
面の耐久性を増大させることができる。
【００４０】また本発明によれば、分散板の還元性ガス
吹込みノズルのほぼ中間に酸素含有ガスの吹込み口を配
置するので、局部的な温度上昇を防止し、成分の拡散を
均一に行うことができる。
吹込みノズルのほぼ中間に酸素含有ガスの吹込み口を配
置するので、局部的な温度上昇を防止し、成分の拡散を
均一に行うことができる。
【００４１】また本発明によれば、酸素含有ガスの吹込
み口は分散板周辺の炉壁に設けるので、酸素含有ガスを
容易に供給することができる。
み口は分散板周辺の炉壁に設けるので、酸素含有ガスを
容易に供給することができる。
【００４２】また本発明によれば、酸素含有ガスは、外
管を冷却する二重管の内管を介して吹込むので、耐久性
を向上させることができる。
管を冷却する二重管の内管を介して吹込むので、耐久性
を向上させることができる。
【図１】本発明の一実施例による昇温装置付予備還元炉
の概略的な構成を示す正面断面図である。
の概略的な構成を示す正面断面図である。
【図２】図１の実施例の簡略化した平面断面図である。
【図３】図１の実施例の分散板付近の断面図である。
【図４】本発明の他の実施例による分散板の表面構成を
示す断面図である。
示す断面図である。
【図５】本発明のさらに他の実施例によるＯ2 ガス供給
管の構成を示す断面図である。
管の構成を示す断面図である。
【図６】本発明のさらに他の実施例によるＯ2 ガス吹込
みノズル付近の構成を示す断面図である。
みノズル付近の構成を示す断面図である。
【図７】本発明のさらに他の実施例による予備還元炉の
構成を示す正面断面図である。
構成を示す正面断面図である。
【図８】図７の実施例の簡略化した平面断面図である。
【図９】本発明のさらに他の実施例の分散板の表面付近
の断面図である。
の断面図である。
【図１０】鉄およびその酸化物のＣＯとＣＯ2 との混合
ガスに対する平衡状態図である。
ガスに対する平衡状態図である。
【図１１】鉄およびその酸化物のＨ2とＨ2Ｏとの混合ガ
スに対する平衡状態図である。
スに対する平衡状態図である。
【図１２】従来からの溶融還元プラントの概略的な構成
を示す簡略化した断面図である。
を示す簡略化した断面図である。
【図１３】図１２のプラントでダスト融着が生じる過程
を示す簡略化した断面図である。
を示す簡略化した断面図である。
【符号の説明】 ２１，４１ 予備還元炉 ２２ 酸素ガス供給装置 ２４ 風箱 ２５，４５，４７ 分散板 ２６，４６ 吹込みノズル ２７ 鉄鉱石 ２８ 流動層 ３０，４０，４２，５０ Ｏ2 吹込みノズル ３３ 温度検出器 ３４ バルブ ３５ 制御装置 ３６ 耐火物板 ３７ 内管 ３８ 外管 ４３ 炉壁
Claims (7)
- 【請求項１】 粉粒体状の金属酸化物を、還元性ガス中
で流動化させながら酸素含有ガスを導入して部分燃焼さ
せる昇温装置付還元炉において、 酸素含有ガスの吹込み口は、金属酸化物を流動化させる
ための分散板に形成される還元性ガス吹込みノズルの上
部開口部付近に設けられることを特徴とする昇温装置付
還元炉。 - 【請求項２】 酸素含有ガスの吹込み口付近で、金属酸
化物の流動層の温度を検出する温度検出手段と、 温度検出手段からの出力に応答して、還元性ガスとそれ
を酸化したガスとの混合に対する還元性ガスの含有比率
が、金属酸化物の状態図における酸化状態と還元状態と
の平衡点よりも大きくなる範囲で酸素含有ガスを供給す
る酸素供給手段とを含むことを特徴とする請求項１記載
の昇温装置付還元炉。 - 【請求項３】 前記酸素含有ガスの吹込み口は、分散板
中に設けられることを特徴とする請求項１または２記載
の昇温装置付還元炉。 - 【請求項４】 分散板の表面を耐火物で覆い、 分散板の表面と耐火物との間かまたは耐火物中に酸素含
有ガスを導入する管路を設けることを特徴とする請求項
１または２記載の昇温装置付還元炉。 - 【請求項５】 前記酸素含有ガスの吹込み口は、分散板
に形成される還元性ガス吹込みノズルのほぼ中間に配置
されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載
の昇温装置付還元炉。 - 【請求項６】 前記酸素含有ガスの吹込み口は、分散板
周辺の炉壁に設けられることを特徴とする請求項１また
は２記載の昇温装置付還元炉。 - 【請求項７】 前記酸素含有ガスは、外管に冷却ガスを
流通させる二重管の内管を介して吹込むことを特徴とす
る請求項１〜６のいずれかに記載の昇温装置付還元炉。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14213795A JP3770938B2 (ja) | 1995-06-08 | 1995-06-08 | 昇温装置付還元炉 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14213795A JP3770938B2 (ja) | 1995-06-08 | 1995-06-08 | 昇温装置付還元炉 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08337806A true JPH08337806A (ja) | 1996-12-24 |
| JP3770938B2 JP3770938B2 (ja) | 2006-04-26 |
Family
ID=15308234
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14213795A Expired - Fee Related JP3770938B2 (ja) | 1995-06-08 | 1995-06-08 | 昇温装置付還元炉 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3770938B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002048407A1 (de) * | 2000-12-12 | 2002-06-20 | Voest-Alpine Industrieanlagenbau Gmbh & Co | Verfahren und vorrichtung zur erhöhung des wärmeinhaltes eines zumindest teilweise reduzierenden reaktionsgases |
| JP2019182795A (ja) * | 2018-04-12 | 2019-10-24 | 旭化成株式会社 | 流動層反応装置及びアクリロニトリルの製造方法 |
| CN117230267A (zh) * | 2023-08-31 | 2023-12-15 | 安徽工业大学 | 一种流化床及提高还原过程中流化抑制黏结的方法 |
-
1995
- 1995-06-08 JP JP14213795A patent/JP3770938B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002048407A1 (de) * | 2000-12-12 | 2002-06-20 | Voest-Alpine Industrieanlagenbau Gmbh & Co | Verfahren und vorrichtung zur erhöhung des wärmeinhaltes eines zumindest teilweise reduzierenden reaktionsgases |
| JP2019182795A (ja) * | 2018-04-12 | 2019-10-24 | 旭化成株式会社 | 流動層反応装置及びアクリロニトリルの製造方法 |
| CN117230267A (zh) * | 2023-08-31 | 2023-12-15 | 安徽工业大学 | 一种流化床及提高还原过程中流化抑制黏结的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3770938B2 (ja) | 2006-04-26 |
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