JPH04301017A - 還元ガス供給ノズル構造 - Google Patents

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、流動層還元炉を用いて
鉄鉱石を還元する設備に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の高炉による溶銑製造技術に替わる
ものとして、溶融還元法が注目を浴びている。この方法
は、粉鉱石の使用、一般炭の使用、コークス工程の省略
等により溶銑を安価に製造することを目的に開発されて
いる。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に、流動ガスとして流動層還元
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】かかる流動層還元装置として、特開昭６２
−２６９２８３号公報、特開平１−１１１８０７号公報
に開示された型式のものがあり、この型式のものは、側
部に粉鉱石投入部と底部付近に流動層形成用のキャリア
ガス導入部とさらに流動層の底板の全面に複数個の還元
ガスノズルを設けた流動用ガス導入部とを設けた流動層
（ライザー）と、その外側にサイクロンを介して粉体を
循環するための粉体循環流動部（ダウンカマー）とから
なる循環型の流動層を有するものと、サイクロンで捕集
した粉粒の鉄鉱石（還元鉱石）をライザーに戻さない非
循環型の流動層のものとがある。

【０００４】何れの型式の場合も、流動層への還元ガス
の導入は、流動層床に多数個設けられた円筒状ノズルに
よって行われている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、操業中の圧
力変動により、流動層内に供給される還元ガス量が増減
し、還元ガス量がかなり少なくなった場合に、ノズル間
でガスの吹込み量の偏りが生じる。このとき、流動層を
形成している粉鉱石がノズル孔に落ち込む。一旦ノズル
内に鉱石が入り込むと、ノズルから流動層に吹上げられ
ずノズル孔から流動床下へ落鉱する。この現象が頻繁に
起こると落鉱量が多くなり、還元効率の低下をもたらし
、生産性が著しく低下することになる。

【０００６】この吹込み還元ガスの偏流を防ぎ流動層内
での均一分散を達成するための方策として、個々のノズ
ルの開口面を小さくして流動床に配置されるノズル数を
多くする、ノズル孔の吐出口に邪魔板を設けて圧損率を
大きくする等の対策が考えられる。

【０００７】しかしながら、ノズルの開口面を小さくし
た場合には、ノズルの詰まりによるトラブルが発生し易
くなり、また、邪魔板等の配置は底部構造が複雑になる
とともに圧損率を大きくするために動力源が大きくなり
、コストが増大する等の問題が新たに生じることになり
、実際の解決策となり得ない。

【０００８】本発明において解決すべき課題は、溶融還
元のための粉状鉄鉱石の流動層還元において、粉鉱石流
動層への還元ガスの吹込みを安定状態で均一に行うこと
ができ、しかも落鉱を効果的に防止するためのノズル形
態の条件を見出すことにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、溶融還元炉か
ら循環供給される還元ガスを流動層還元炉に供給するた
めのノズルにおいて、ノズル孔の長さＬと内径Ｄとの比
をＬ／Ｄ≧４としたことを特徴とする。

【００１０】

【作用】ノズル孔の長さＬと内径Ｄとの比をＬ／Ｄ≧４
とすることによって、導入した還元ガスに充分に長い整
流域を形成することになり、ノズル内に落下した鉱石に
下方から上方に吹き上げる還元ガス流で上向きの抗力を
与え、鉱石の下降速度を減速させ、上昇方向に加速させ
て、粒子を還元ガスに同伴させてノズルから吹き出す。 Ｌ／Ｄ比が略４の値において、上記の現象は極端なもの
となり、その比が大きくなる程この傾向は大きい。

【００１１】

【実施例】図１はコバルト基耐熱合金で作成した円筒状
ノズル１０を示し、還元ガス入口１から吐出口２に至る
ノズル孔の長さをＬとし、ノズル孔の内径をＤとする。 このノズル１０を図２の（ａ）に示す溶融還元炉の循環
流動層還元炉２０に適用した。

【００１２】図２の（ａ）において、循環流動層還元炉
２０は、鉱石導入管２１と還元鉱石排出管２２を有する
ライザー２３と、サイクロン２４とダウンカマー２５と
から構成される外部粒子循環装置２６とからなり、それ
ぞれライザー２３と外部粒子循環装置２６とは上部にお
いては導入管２７によって、下部においては連結管２８
で連結されている。２９はライザー２３への不活性のキ
ャリアガスの導入管であって、同導入管２９からのキャ
リアガスは、一旦ガスヘッダー３０に導入され、そこか
ら通気性のノズル支持板３１からライザー２３内に噴出
される。図示されない溶融還元炉から、還元ガス導入管
３２によってライザー２３内に導入される還元ガスは、
床底板３３の下方に位置する還元ガスヘッダー３４から
、床底板３３面に均一に配置したノズル１０からライザ
ー２３内に導入される。

【００１３】ノズル１０は、図２の（ｂ）に示すように
、ノズル支持板３１と床底板３３に取付け金具１１で固
定されており、それぞれのガスヘッダー３０、３４から
のガスリークを防止するシール保持を兼ねている。

【００１４】図３は、流動層床面に対してノズル内孔総
面積の比が１５％の循環流動層還元炉２０に、ノズル長
さを一定にしてノズル孔の長さＬと直径Ｄとの比Ｌ／Ｄ
を種々に換えて落鉱量を調べた結果を示す。導入還元ガ
スは、１２００℃の溶融還元炉からのガスを使用し、吐
出速度を種々に変化せしめて、粒子が上方に飛散する最
低のガス速度である粒子終末速度Ｕｔ　とノズル吐出速
度Ｕｏ　との比Ｕｔ　／Ｕｏが１００，５０，２０、そ
れに５のそれぞれの場合の落鉱量を示す。同図において
、落鉱量は、上記図２の（ａ）に示す鉱石導入管２１か
ら投入される全鉱石投入量Ｔに対する全落鉱量Ｆの比Ｆ
／Ｔ（％）によって示している。

【００１５】同図に示すように、何れのＵｔ　／Ｕｏ　
比の場合とも、Ｌ／Ｄ比を大きくすることによって落鉱
量は急激に減少し、その減少の変曲点はＬ／Ｄ比が略４
の位置に存在することが判る。とくに、Ｌ／Ｄ比が４以
上を超えると、粒子終末速度Ｕｔにかなり近いノズル吐
出速度が同様の効果を奏する。

【００１６】

【発明の効果】本発明によって、以下の効果を奏する。

【００１７】（１）落鉱によるトラブルが解消でき流動
層還元炉の操業安定性が増大する。

【００１８】（２）還元度と排出量の制御が容易となり
、溶融還元炉も含めての全設備の操業効率が向上する。

【００１９】（３）導入ガスによる流動層内の吹き抜け
現象が発生しないので、流動層底部の濃厚流動域での固
気の接触反応が良好となり、反応効率が向上する。

【００２０】（４）ノズルの圧損率を低くできるので、
動力費を余計に要しない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例のノズルの態様を示す断面図であ
る。

【図２】図１のノズルを適用した流動層還元炉の例及び
ノズルの取付け構造を示す図である。

【図３】本発明の効果の説明図である。

【符号の説明】

１　　還元ガス入口 ２　　吐出口 １０　　ノズル １１　　取付け金具 ２０　　循環流動層還元炉 ２１　　鉱石導入管 ２２　　還元鉱石排出管 ２３　　ライザー ２４　　サイクロン ２５　　ダウンカマー ２６　　外部粒子循環装置 ２７　　導入管 ２８　　連結管 ２９　　キャリアガスの導入管 ３０　　キャリアガスガスヘッダー ３１　　ノズル支持板 ３２　　還元ガス導入管 ３３　　床底板 ３４　　還元ガスヘッダー

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　流動層還元炉の還元ガス供給ノズルに
   おいて、前記流動層還元炉の底部に還元ガス供給ノズル
   を複数本配設し、該ノズルの長さＬと内径Ｄとの比をＬ
   ／Ｄ≧４とした還元ガス供給ノズル構造。