JPS581355B2 - シヤフトキルンの炉況制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はシャフトキルンの操業において適当な給鉱量を
設定管理することにより、シャフトキルンの炉況を制御
する方法に係わる。

近年製鉄原料の貧鉱化に伴い、原料の予備処理が盛に行
はれているが、その１方法としてペレタイジングがある
。

このペレタイズされた原料は高温度で焼成され、その性
状を高めて供用されるが，その焼成炉としてはロータリ
ーキルンやシャフトキルンが用いられる。

上記シャフトキルンの１つの型式として第１図に示され
る如きものがある。

このキルンは内筒１と外筒２の二重の円筒型の炉壁で囲
まれた環状の空間３にペレットを装入するようになって
おり、フィーダー４によって装入されたペレットは前記
空間（炉内）を満して円形の炉床５によって下方から支
持される。

炉床５には排出口６が設けられているが、その径か円筒
の径よりも小さいために、ペレットは排出口の縁から内
筒の壁（内壁）の下端にかけて安息角傾斜をなして逆円
錐状のペレット焼成面を形成する。

排出口６は内外筒の軸と偏心しており、炉床５を低速で
回転させるに伴い、ペレットを裾の方から排出し、排出
された分だけ（安息角をなすまで）炉内から焼成ペレッ
トが流出し、このようにして順次連続的にペレットの排
出が行はれるようになっている。

ペレット焼成用の燃焼ガスは、炉床の下方に設けられた
バーナー（図示せず）によってつくられ、排出される焼
成ペレットの落下と逆行して上昇して炉内に入り、ペレ
ットを焼成しながら炉内を上昇後排気フード（図示せず
）を経て炉外に導き出される。

上記のような機構を有するシャフトキルンのペレットは
圧縮荷重をうけ、粉化や棚吊り現象を生じやすいこと、
及びガス流の偏流によってペレットの焼成むらが発生し
やすいこと等の欠点があるので、これらを避けるように
炉況を制御することが必要である。

良質のペレットを得るには、焼成時ペレットを充分に高
温の燃焼ガスに接触させることが必要であるが、それが
過熱焼成になるとペレットがスラゲ化し（焼結現象）、
炉内でブリッジを形成し、以後の操業を不可能にする。

又、被熱量が少ないとペレットが強度の小さい状態でキ
ルン下部まで降下するために、下部での圧縮荷重に耐え
ず割れを生じ、それが原因となってガスの流れを阻害し
、炉況を悪化させる。

更に、過剰熱量を与えて高温域を炉頂部まで高めると、
その域の乾燥速度が速くなり、ペレット内の水分の急激
な逸脱により破裂現象を生じてペレットを粉化させる。

従って、安定した炉況を維持し、良品質のべレソトを得
るためには、各ペレット原料の性質に適合した熱流比（
固体−ガスの熱容量比）の下で操業し、安定した乾燥、
予熱、焼成帯を形成することが肝要である。

従来のシャフトキルンの炉況制御においては、上記の概
念は十分に理解しながらも、炉況を端的に示す指標を見
出し得ないことから、もっぱら排気フードの出口温度、
キルン内の圧損及び排出ペレットの５ｍｍ篩下発生率（
粉率）等を綜合勘案して炉況を判断し、その制御を行っ
ていたものである。

然しなから、これらの指標には、（１）フード出口温度
や圧損の変化は小さく且応答が鈍いこと、（２）粉率は
よく炉況判断の指標となり得るが、その結果は焼成ペレ
ットを一旦冷却した後篩別測定されるものであり、又排
出過程でクーラー等を通過する場合そのロスタイムが長
いので、結果を見てからアクションを起しても効果が薄
いこと、等の欠点がある。

そのために、操業者の勘、こつに頼った操業管理になる
ことが多く、更に敏速に炉況を判断し得るような適切な
指標によって炉況の制御を行うことが望まれていた。

本発明者らは上記問題の解決のために種々研究を重ねた
結果、シャフトキルンの外筒の壁（外壁）の特定位置に
おいて測定される温度が炉況と端的に結びついており、
炉況制御の好適な指標となることを発見した。

シャフトキルンの温度測定は単なるライニング管理の目
的で従来より実施されているが、本発明における温度測
定はそれと明かに目的を異にし、更に高度の目的を有す
るものである。

本発明においては、キルン内の装入原料の頂部から、原
料装入高さの０．４〜０．７の間におけるキルン外壁の
内側の温度（以下Ｔ−Ａと称す）が、明瞭に且応答速度
も早く炉内の状況に応答するという本発明者らの発見し
た事実に基き、この温度及びその変化量に応じた給鉱量
を設定して給鉱することによって、炉況を最適に制御す
るものである。

以下に本発明の基礎となった上記研究の結果を説明する
。

本発明者らは、第２図に示す如き、外筒径７．ＯＯＯｍ
ｍ，環状空間の幅７００ｍｍ、外筒高さ３，７００ｍｍ
のシャフトキルンのペレット充填層内に６筒の熱電対を
挿入し、その温度を集電リング及びトロリーダクト方式
で連続測定し、個々の温度推移と操業との関連性につい
て研究した。

（図において１はシャフトキルンの内筒、２は外筒、５
は炉床、Ｉは温度記録計、Ａ−Ｆは夫々測定個所を示し
、０．４Ｈ及び０．７Ｈは夫々装入原料頂部から装入物
層の高さＨの０．４倍及び０．７倍の位置を示す。

）この研究の結果第３図及び第４図に示す如く、Ａ点に
おける温度即ちＴ−Ａと従来から操業管理の指標であっ
た粉率及びキルン内圧損とが強度の関連を有することを
見出した。

即ち第３図及び第４図の粉率もキルン内圧損もＴ−Ａに
関して近似した傾向を示し、Ｔ−Ａを適切に管理するこ
とによって、それらを共に良好な状態にあるように制御
することが可能であることを示している。

然し、其他の測定位置における温度と前記粉率及びキル
ン内圧損との関連は殆ど認め得なかった。

即ち、キルン内壁部の測定点Ｄ，Ｅ，Ｆにおいては、ガ
スの抵抗が小さいために通気性がたえず確保されて、全
体的な炉況の好不調に関係しないために、Ｄ−Ｆ測定点
の温度には殆ど変化がみられない。

又外壁下端部Ｂ及びＣの測定点の領域においては、第５
図に示す如く、粉率が偏って高く、一種のデッドスペー
スを形成しているためにガスの流れが悪く、その温度変
化が小さく且応答速度が遅い。

（第５図においては１は内壁、２は外壁、５は炉床、カ
ツコ内の数値は粉率％を示す。

）よって、Ｂ−Ｆの測定点における温度は炉況制御に利
用するには不適当である。

これに対して、第２図のＡ測定点における熱電対は炉況
が良い場合は内壁部のＦ点の温度まで上昇を示し、反面
、炉況が悪化すると急速に温度低下を示し、その変化が
大きく、応答も他の測定点に比較して大きなものであっ
た。

本発明は、上記の如き研究結果に基くもので、前記Ｔ−
Ａ及びその変化量に対応して原料ペレットの給鉱量を増
減調整することにより、キルンを一定の温度状態に維持
し、それによって良質の焼成ペレットを得ることの出来
る炉況制御方法である。

（ペレットの給鉱量と焼成ペレットの排出量は炉内装入
物の表面レベルを一定に保つために自動制御され、相関
関係にあるものであるから、給鉱量の調整は即ち排出量
の調整ということでもある。

）然して前記温度Ｔ−Ａによって給鉱量を調節して炉況
の制御を行う場合、手動操作によっても効果は認められ
るが、きめ細い制御を行うためには自動制御が適当であ
る。

次に自動制御による本発明の方法の実施例を示す。

第６図はそのフローチャートである。図においてｋはシ
ャフトキルン、ｔ−ａは本発明による温度測定点に設け
られた熱電対、ｔｒは変換器、ｒは記録調節計、Ｃは給
鉱量制御装置、０は定量供給調節操作部、ｆは定量給鉱
機、ｌはレベル検出計、ｍはペレット排出用炉床回転モ
ーターである。

シヤフトキルンの外壁に原料頂部から原料装入高さの０
．４〜０．７の範囲内に取付けられた、熱電対ｔ−ａの
発生する熱起電力及び起電力変化を、変換器ｔｒによっ
て電圧変換して、給鉱量制御装置Ｃにおいてそれに対応
するペレット給鉱量を設定し、定量供給調節操作部０に
指令して定量給鉱機ｆを運転し、測定炉温に対応するペ
レット量を給鉱することにより炉況制御を行なった。

レベル検出計ｌは炉内の装入物レベルを検出し、このレ
ベルを一定に保持するように炉床回転モーターｍに指令
し、炉床を回転し、排出量を調整するものである。

上記の如き自動制御による本発明の方法によって、炉況
の制御を行った場合と、手動制御による場合、従来の方
法による場合の操業結果を比較したものを次表に示す。

次に、本発明の方法におけるＴ−Ａと給鉱量の関係につ
いて説明する。

第３，４図に示された関係及び上表の操業で得られたデ
ータから理解されるように、製品の５ｍｍ下含有率が４
〜５％の場合，Ｔ−Ａと給鉱量の間には第７図に示すよ
うな関係が認められる。

即ち、Ｔ−Ａが高い程給鉱量を増しても製品の５ｍｍ下
含有量はＴ−Ａが低く、給鉱量を下げた場合と変らない
。

この事実に基ずきＴ−Ａを連続的に測定し、そのフィー
ドバックは１時間単位で前時間Ｔ１との温度差ΔＴを検
出し、ΔＴ〉５０℃以上の場合は、３０分間で（Ｔ，給
鉱量±１）Ｔ／Ｈｒの給鉱量になるように徐々に増減さ
せる。

又ΔＴ−２０〜４９℃の場合は、３０分間で（Ｔ１給鉱
量±０．５）Ｔ／Ｈｒの給鉱量となるよう徐々に増減さ
せる。

さらに、ΔＴ〈１９℃の場合は給鉱量を増減せず１時間
継続させる。

本来、Ｔ−Ａは１時間単位で大巾に変化するものでなく
、（ΔＴｍａｘ＝５０℃）、従って給鉱量の増減は実際
には小さいものであり、それをゆるやかに調整すること
によって炉況の安定が保たれる。

上表に示される如く、本発明の方法によって自動的に装
入量を制御すれば、手動制御及び従来方法による場合に
比べて、生産性が著しく向上すると共に、製品ペレット
の特性も大幅に改善され、本発明の方法がシャフトキル
ンの操業管理のために極めて有効であることがわかる。

【図面の簡単な説明】

第１図はシャフトキルンの一般的な構成を示す図、第２
図はシャフトキルンの温度測定の種々の位置を示す図、
第３図は本発明による測定点における温度Ｔ−Ａと粉率
との関係を示す図、第４図は同じくキルン内圧損との関
係を示す図、第５図はシャフトキルン下端域の粉率分布
を示す図、第６図は本発明の方法を示すフローチャート
である。 第７図はＴ−Ａ温度と給鉱量の関係を示すグラフ図であ
る。 １；内筒、２；外筒、５；炉床、６；排出口、Ａ−Ｆ；
温度測定位置、ｋ；キルン、ｔ−ａ；熱電対、ｔｒ：変
換器、Ｃ；給鉱量制御装置、０；定量供給調節操作部、
ｆ；定量給鉱機、ｌ；レベル検出計。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 環状の原料装入部断面を有するシャフトキルンにお
   いて、装入原料の頂部から原料装入高さの０，４〜０．
   ７の間における炉の外筒の内側の温度を連続測定し、該
   温度及びその変化量に応じた給鉱量を制御装置により自
   動的に設定して給鉱することを特徴とするシャフトキル
   ンの炉況制御方法。