(57)【要約】【課題】ペレットの充填層の下方とこの上方の圧力損失の差をグレートの移動方向にて小さくし、所定の還元率の部分還元鉄を効率良く製造することができる部分還元鉄製造装置を提供することにある。【解決手段】加熱された原料ペレット３が上層の原料ペレット３を加熱し発生する揮発分および還元によって発生する可燃ガスと排ガス９３および空気９４とが燃焼して原料ペレット充填層４に燃焼帯を形成し、グレート１０１の移動に伴い当該燃焼帯が原料ペレット充填層４の上方へ順次移動していくことにより部分還元鉄を製造する部分還元鉄製造装置であって、還元炉本体３２に送給する排ガス９３および空気９４の空塔速度が一様になるように、グレート１０１下方に下部仕切り板７１ａ〜７１ｆを設けるようにした。【選択図】図１
2015113485.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化鉄含有原料および還元用炭材を混合造粒したペレットを無端グレート上に充填し加熱還元する還元炉本体と、前記ペレットの充填層から排出される排ガスを前記還元炉本体から排出して当該還元炉本体へ送給することで循環する排ガス循環手段と、前記還元炉本体へ空気を送給する空気送給手段と、前記排ガス循環手段により前記還元炉本体へ送給する前記排ガスの循環量を調整する排ガス循環量調整手段と、前記空気送給手段により前記還元炉本体へ送給する前記空気の送給量を調整する空気送給量調整手段とを備え、加熱されたペレットが上層のペレットを加熱し発生する揮発分および還元によって発生する可燃ガスと前記排ガスおよび前記空気とが燃焼して当該ペレットの充填層に燃焼帯を形成し、前記無端グレートの移動に伴い当該燃焼帯が前記ペレットの充填層の上方へ順次移動していくことにより部分還元鉄を製造する部分還元鉄製造装置であって、
前記還元炉本体に送給する前記循環ガスおよび前記空気の空塔速度が一様になるように、前記無端グレート下方に仕切り板を設けた
ことを特徴とする部分還元鉄製造装置。
【請求項２】
請求項１に記載された部分還元鉄製造装置であって、
前記仕切り板は複数あり、
前記複数の仕切り板は、前記ペレットの充填層の層方向へ前記循環ガスおよび前記空気が流通するときの圧力損失の大きさに応じて配置される
ことを特徴とする部分還元鉄製造装置。
【請求項３】
請求項２に記載された部分還元鉄製造装置であって、
前記複数の仕切り板は、前記圧力損失の変動量が小さくなるように配置される
ことを特徴とする部分還元鉄製造装置。
【請求項４】
請求項３に記載された部分還元鉄製造装置であって、
前記複数の仕切り板は、前記圧力損失が大きい箇所にてピッチが小さくなるように配置され、前記圧力損失が小さい箇所にてピッチが大きくなるように配置される
ことを特徴とする部分還元鉄製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸化鉄を含む塊成物を還元して部分還元鉄を製造する部分還元鉄製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
酸化鉄を含む塊成物を還元して部分還元鉄を製造する従来の技術として、例えば、下記特許文献１は、一方向に移動するグレートと、グレートの上部および下部に配置されるフードおよび風箱と、グレート上方に配置されてフード内をグレートの移動方向にて複数に区画する上部シール装置と、上部シール装置に対応してグレート下方に配置されて、グレートと風箱の間を区画する下部シール装置とを備え、グレート上に塊成状還元鉄を積載し、その上にペレットを積層（充填）すると共に当該ペレットを着火し、着火後にさらにペレットを積層（充填）する一方、前記塊成状還元鉄の下方からその上方へ酸素含有ガスを流通させ且つ前記ペレットの下流側への移動に伴って前記酸素含有ガスの酸素濃度を段階的に低減することにより前記ペレットをその下層から上層へ順次還元して部分還元鉄を製造することを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−９７５０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１に記載の技術は、下部シール装置により区画される部屋間にてガスの流通を防ぐことができるものの、下部シール装置が上部シール装置に対応して設けられていることから、ペレットの加熱により揮発分が多量に蒸発すると圧力損失が急激に上昇したり、ペレットの還元反応の進行に伴い、ペレットの粒子径が急激に減少し、且つペレットの充填層の層高が低下するため、圧力損失が低減したりする変化が生じている。そのため、酸素含有ガスを部屋内に所定量投入しても、当該部屋内において、酸素含有ガスが、グレートの移動方向、例えば、部屋入口近傍、部屋出口近傍、部屋の中央部にて一様に流れずガス流速に分布が生じてしまうことがあった。その結果、ガス流速が遅い箇所では、ペレットの還元反応が十分に進行せずに未還元が発生し、ガス流速が速い箇所では、ペレットの還元反応が進行しすぎて過熔融が発生する可能性があった。
【０００５】
また、従来の部分還元鉄製造装置においては、隣接する下部シール装置の距離をグレートの移動方向にて同一にしており、前記特許文献１に記載の部分還元鉄製造装置と同様、酸素含有ガスを部屋内に所定量投入しても、当該部屋内において、酸素含有ガスが、グレートの移動方向にて一様に流れずガス流速に分布が生じてしまい、ガス流速が遅い箇所では、ペレットの還元反応が十分に進行せずに未還元が発生し、ガス流速が速い箇所では、ペレットの還元反応が進行しすぎて過熔融が発生する可能性があった。
【０００６】
つまり、グレート下方を下部シール装置で区画しても、部屋内にてガス流速に分布が生じ、特にペレットの還元初期段階にて揮発分の発生に伴う圧力損失が大きいことから、還元途中にて還元不足や過熔融などが発生してしまう可能性があった。
【０００７】
以上のことから、本発明は、前述した課題を解決するために為されたもので、ペレットの充填層の下方とこの上方の圧力損失の差をグレートの移動方向にて小さくし、所定の還元率の部分還元鉄を効率良く製造することができる部分還元鉄製造装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決する本発明に係る部分還元鉄製造装置は、
酸化鉄含有原料および還元用炭材を混合造粒したペレットを無端グレート上に充填し加熱還元する還元炉本体と、前記ペレットの充填層から排出される排ガスを前記還元炉本体から排出して当該還元炉本体へ送給することで循環する排ガス循環手段と、前記還元炉本体へ空気を送給する空気送給手段と、前記排ガス循環手段により前記還元炉本体へ送給する前記排ガスの循環量を調整する排ガス循環量調整手段と、前記空気送給手段により前記還元炉本体へ送給する前記空気の送給量を調整する空気送給量調整手段とを備え、加熱されたペレットが上層のペレットを加熱し発生する揮発分および還元によって発生する可燃ガスと前記排ガスおよび前記空気とが燃焼して当該ペレットの充填層に燃焼帯を形成し、前記無端グレートの移動に伴い当該燃焼帯が前記ペレットの充填層の上方へ順次移動していくことにより部分還元鉄を製造する部分還元鉄製造装置であって、
前記還元炉本体に送給する前記循環ガスおよび前記空気の空塔速度が一様になるように、前記無端グレート下方に仕切り板を設けた
ことを特徴とする。
【０００９】
上述した課題を解決する本発明に係る部分還元鉄製造装置は、前述の発明に係る部分還元鉄製造装置であって、
前記仕切り板は複数あり、
前記複数の仕切り板は、前記ペレットの充填層の層方向へ前記循環ガスおよび前記空気が流通するときの圧力損失の大きさに応じて配置される
ことを特徴とする。
【００１０】
上述した課題を解決する本発明に係る部分還元鉄製造装置は、前述の発明に係る部分還元鉄製造装置であって、
前記複数の仕切り板は、前記圧力損失の変動量が小さくなるように配置される
ことを特徴とする。
【００１１】
上述した課題を解決する本発明に係る部分還元鉄製造装置は、前述の発明に係る部分還元鉄製造装置であって、
前記複数の仕切り板は、前記圧力損失が大きい箇所にてピッチが小さくなるように配置され、前記圧力損失が小さい箇所にてピッチが大きくなるように配置される
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、仕切り板が還元炉本体に送給する循環ガスおよび空気の空塔速度が一様になるように無端グレート下方に設けられていることから、仕切り板で区画される空間を横切る前記循環ガスおよび前記空気の流量を小さくすることができる。また、ペレットの充填層の下方とこの上方の圧力損失の差をグレートの移動方向にて小さくすることができる。これにより、前記空間内に送給される前記循環ガスおよび前記空気を精度よく調整でき、ペレットの充填層を流れるガス流速を一様にすることができる。よって、ガス流速分布に起因するペレットの未還元や過熔融の発生を抑制することができ、所定の還元率の部分還元鉄を効率良く製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る部分還元鉄製造装置の概略図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る部分還元鉄製造装置の説明図であって、図２（ａ）にそれが具備する還元炉の断面を示し、図２（ｂ）に還元炉における酸素濃度と原料ペレット充填層高との関係を示す。
【図３】部分還元鉄製造装置が具備する下部仕切り板による作用効果を確認するために行った差圧分布の試験結果を示すグラフであって、図３（ａ）に下部仕切り板ピッチを不均等にした場合を示し、図３（ｂ）に下部仕切り板ピッチを均等にした場合を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明に係る部分還元鉄製造装置の一実施形態について、図面を参照して以下に説明する。
【００１５】
本実施形態に係る部分還元鉄製造装置について、図１〜図３に基づいて説明する。なお、図１において、矢印Ａは、グレートの進行方向を示している。
【００１６】
本実施形態に係る部分還元鉄製造装置は、図１、図２（ａ）、図２（ｂ）に示すように、下方押込型のグレート還元炉を備える。グレート還元炉は、全体的に円環状をなしている。グレート還元炉は、着火用原料ペレット供給装置１０、加熱炉２０、還元炉（部分還元炉）３０を備え、これらがグレート（無端グレート）１０１の進行方向上流側から記載順に配置されている。
【００１７】
着火用原料ペレット供給装置１０は、着火用原料ペレット１をグレート１０１上に供給し、着火用原料ペレット１が積層してなる着火用原料ペレット層２を所定の高さに調整する装置である。つまり、着火用原料ペレット供給装置１０は着火用原料ペレット供給手段をなしている。前記着火用原料ペレット１は、詳細につき後述する原料ペレット３と同一の材料で構成されており、原料ペレット３の一部をなしている。着火用原料ペレット１の積層高としては、着火用原料ペレット層２上に充填される後述の原料ペレット３に着火可能な高さであって、例えば、５ｍｍより高く２０ｍｍより低い範囲であり、好適には５ｍｍより高く１０ｍｍ以下の範囲である。これは、着火用原料ペレット層２の積層高が５ｍｍ以下であると、着火した着火用原料ペレット１の燃焼による熱量が小さく、熱量不足により原料ペレット３の還元用炭材から可燃揮発分を生じさせることができず、２０ｍｍ以上であると、原料ペレット３を充填してなる原料ペレット充填層４の最下層部分を加熱しづらくなり原料ペレット３を還元できずに未還元ペレットとなってしまうからである。
【００１８】
加熱炉２０は、グレート１０１上に供給された着火用原料ペレット層２（着火用原料ペレット１）を還元温度域まで加熱する燃焼用バーナ２１を具備する。つまり、加熱炉２０は内部温度を制御可能な加熱手段をなしている。加熱炉２０は、加熱された着火用原料ペレット層２を所定時間高温で保持可能な炉長を有している。加熱炉２０は、燃焼ガス排気管２２をさらに具備する。燃焼ガス排気管２２には流慮調整弁（図示せず）が設けられている。燃焼ガス排気管２２の先端開口部は、燃焼用バーナ２１に対しグレート１０１の進行方向上流側に配置される。燃焼ガス排気管２２の後端部側は集塵機２３と接続している。よって、燃焼用バーナ２１で着火用原料ペレット層２を加熱したときに生じた燃焼ガスは、燃焼ガス排気管２２、集塵機２３を介して系外に排気される。
【００１９】
還元炉３０は、原料ペレット３を還元し塊成状の部分還元鉄５を生成する装置である。還元炉３０は、グレート１０１の進行方向上流側から順番に、原料ペレット供給装置３１、還元炉本体３２、部分還元鉄排出装置４０を備える。原料ペレット供給装置（給鉱ホッパ）３１は、着火用原料ペレット層２上に原料ペレット３を供給する装置である。この装置３１は、着火用原料ペレット層２上に原料ペレット３を供給し、原料ペレット３が充填してなる原料ペレット充填層４を所定の高さに調整する。つまり、原料ペレット供給装置３１は原料ペレット供給手段をなしている。前記原料ペレット３は、最終的に製造される部分還元鉄の原料であり、酸化鉄含有原料、還元用炭材、石灰系造滓剤を混合造粒し、酸化防止剤を被覆したものであって、例えば、全量に対して石炭を２０％程度含有し、石炭中の可燃揮発分は２０％以上である。
【００２０】
上述の還元炉本体３２は、グレート１０１下方に設置され固定構造物である風箱３３、風箱３３上方にグレート１０１を介して設置され固定構造物である円環状のフード３４、風箱３３両側に円環状に敷設された軌道３５，３５をさらに備える。
【００２１】
上述の風箱３３は、グレート１０１の進行方向Ａにて、原料ペレット供給装置３１側から、第一風箱群〜第七風箱群のようにグレート径に応じて複数の風箱群を有する。
【００２２】
第一風箱群は、グレート１０１の進行方向Ａにて、第一風箱３３ａａ、第二風箱３３ａｂを備える。第二風箱群は、グレート１０１の進行方向Ａにて、第一風箱３３ｂａ、第二風箱３３ｂｂ、第三風箱３３ｂｃを備える。第三風箱群は、グレート１０１の進行方向Ａにて、第一風箱３３ｃａ、第二風箱３３ｃｂ、第三風箱３３ｃｃを備える。第四風箱群は、グレート１０１の進行方向Ａにて、第一風箱３３ｄａ、第二風箱３３ｄｂ、第三風箱３３ｄｃ、第四風箱３３ｄｄ、第五風箱３３ｄｅを備える。第五風箱群は、グレート１０１の進行方向Ａにて、第一風箱３３ｅａ、第二風箱３３ｅｂ、第三風箱３３ｅｃ、第四風箱３３ｅｄ、第五風箱３３ｅｅを備える。第六風箱群は、グレート１０１の進行方向Ａにて、第一風箱３３ｆａ、第二風箱３３ｆｂ、第三風箱３３ｆｃ、第四風箱３３ｆｄ、第五風箱３３ｆｅ、第六風箱３３ｆｆを備える。第七風箱群は、グレート１０１の進行方向Ａにて、第一風箱３３ｇａ、第二風箱３３ｇｂ、第三風箱３３ｇｃ、第四風箱３３ｇｄを備える。
【００２３】
上述のフード３４の天井板３４ａに２つの第一，第二上部仕切り板３８ａ，３８ｂが設けられており、グレート１０１とフード３４の間の空間をグレート１０１の進行方向Ａにて３つの領域３９ａ，３９ｂ，３９ｃに区画している。第一上部仕切り板３８ａは、第三風箱群の第三風箱３３ｃｃ上方の空間７２ｃと第四風箱群の第一風箱３３ｄａ上方の空間７２ｄとを区画する位置に配置される。第二上部仕切り板３８ｂは、第六風箱群の第六風箱３３ｆｆ上方の空間７２ｆと第七風箱群の第一風箱３３ｇａ上方の空間７２ｇとを区画する位置に配置される。これにより、グレート１０１とフード３４と第一上部仕切り板３８ａとで囲まれる領域が、詳細につき後述する着火領域（着火用原料ペレット燃焼領域）３９ａを構成することになる。グレート１０１とフード３４と第一，第二上部仕切り板３８ａ，３８ｂとで囲まれる領域が、還元領域（原料ペレット加熱領域）３９ｂを構成することになる。グレート１０１とフード３４と第二上部仕切り板３８ｂとで囲まれる領域が、冷却領域３９ｃを構成することになる。
【００２４】
グレート１０１は多孔性であり、着火用原料ペレット１や原料ペレット３は通過できないが、気体は上下方向に流通可能になっている。グレート１０１は多数のユニットに分割されこれらユニットを円周方向に並べることで円環状のグレート１０１が構成される。分割された一つ一つのユニットはグレート１０１の両側に設けられた円環状の支持部３６，３６に傾転可能に取り付けられる。この支持部３６，３６には軌道３５，３５を走行するローラ３７，３７が設けられる。ローラ３７，３７が軌道３５，３５を走行することで、グレート１０１は風箱３３とフード３４との間で水平循環可能になっている。
【００２５】
グレート１０１の支持部３６，３６の上部には、水を満した水封プール４１，４１がその全周に亘って環状に設けられる。フード３４の両側下部には下方に延びるシール壁４２，４２がその全周に亘って環状に設けられ、シール壁４２，４２の先端部が水封プール４１，４１の液中に没している。これにより、グレート１０１の支持部３６，３６とフード３４の両側下部とが気密シールされる。つまり、水封プール４１とシール壁４２はグレート上方側水封装置をなしている。
【００２６】
他方、風箱３３の両側上部には水を満たした水封プール４３，４３がその全周に亘って環状に設けられる。グレート１０１の支持部３６，３６の下部には下方に延びるシール壁４４，４４がその全周に亘って環状に設けられ、シール壁４４，４４の先端部が水封プール４３，４３の液中に没している。これにより、グレート１０１の支持部３６，３６と風箱３３の両側上部とが気密シールされる。つまり、水封プール４３とシール壁４４はグレート下方側水封装置をなしている。
【００２７】
フード３４の天井板３４ａにおける冷却領域３９ｃに位置して冷却領域ガス排気管２４の一方の端部（基端部）が接続して設けられる。冷却領域ガス排気管２４の他方の端部（先端部）は上述の燃焼ガス排気管２２と接続している。
【００２８】
上述の還元炉３０は、排ガス循環装置（排ガス循環手段）５０をさらに備える。排ガス循環装置５０は、第一〜第六排気管５１ａ〜５１ｆ、集合排気管５２、スクラバー５３、排ガス送出管５４、ミストセパレータ５５、ブロア５６、循環ガス送出管５７、第一〜第七風箱群循環ガス送出管５８ａ〜５８ｇを備える。
【００２９】
第四〜第六排気管５１ｄ〜５１ｆは、一方の端部（基端側）がグレート１０１を介して第二〜第四風箱群と対向する還元領域３９ｂに位置するフード３４の天井板３４ａと接続し、他方の端部（先端側）がスクラバー５３に接続する集合排気管５２と接続している。また、集合排気管５２は、一方の端部（基端側）がグレート１０１を介して第一〜第三風箱群と対向する着火領域３９ａに位置するフード３４の天井板３４ａと接続する第一〜第三排気管５１ａ〜５１ｃと接続している。第一〜第三排気管５１ａ〜５１ｃに流量調整弁（図示せず）が設けられており、着火領域３９ａ内の排ガスの排出量を調整可能になっている。これにより、着火領域３９ａ内および還元領域３９ｂ内の排ガス９１ａａ〜９１ａｃ，９１ｂａ〜９１ｂｃは、第一〜第三排気管５１ａ〜５１ｃおよび第四〜第六排気管５１ｄ〜５１ｆおよび集合排気管５２を通じてスクラバー５３に送出され、スクラバー５３で排ガス９２内の粉塵などの固形物が取り除かれる。
【００３０】
スクラバー５３は、排ガス送出管５４の一方の端部（基端部）と接続している。排ガス送出管５４の他方の端部（先端部）はブロア５６のガス受入口と接続している。排ガス送出管５４には、ミストセパレータ５５などが設けられる。ブロア５６のガス送出口は、循環ガス送出管５７の基端側と接続している。循環ガス送出管５７は、第一〜第七分岐循環ガス送出管５８ａ〜５８ｇの基端側と接続している。
【００３１】
第一分岐循環ガス送出管５８ａの先端側は、分岐し、第一風箱群の第一，第二風箱３３ａａ，３３ａｂと接続している。第二分岐循環ガス送出管５８ｂの先端側は、分岐し、第二風箱群の第一〜第三風箱３３ｂａ〜３３ｂｃと接続している。第三分岐循環ガス送出管５８ｃの先端側は、分岐し、第三風箱群の第一〜第三風箱３３ｃａ〜３３ｃｃと接続している。第四分岐循環ガス送出管５８ｄの先端側は、分岐し、第四風箱群の第一〜第五風箱３３ｄａ〜３３ｄｅと接続している。第五分岐循環ガス送出管５８ｅの先端側は、分岐し、第五風箱群の第一〜第五風箱３３ｅａ〜３３ｅｅと接続している。第六分岐循環ガス送出管５８ｆの先端側は、分岐し、第六風箱群の第一〜第六風箱３３ｆａ〜３３ｆｆと接続している。第七分岐循環ガス送出管５８ｇの先端側は、分岐し、第七風箱群の第一〜第四風箱３３ｇａ〜３３ｇｄと接続している。第一〜第七分岐循環ガス送出管５８ａ〜５８ｇには流量調整弁Ｖ１〜Ｖ７がそれぞれ設けられている。
【００３２】
よって、除塵された排ガス（除塵ガス）９２は、ミストセパレータ５５でミストが除去されて排ガス９３となり、その流量がＶ１〜Ｖ７で調整されることになる。つまり、排ガス９１は排ガス９３となり循環ガスとして還元炉３０で再利用される。
【００３３】
上述の還元炉３０は、空気送給装置（空気送給手段）６０をさらに備える。空気送給装置６０は、空気送給管６１、ブロア６２、空気送出管６３、第一〜第七分岐空気送出管６４ａ〜６４ｇを備える。空気送給管６１の一方の端部（基端部）は大気開放している。空気送給管６１の他方の端部（先端部）はブロア６２のガス受入口と接続している。ブロア６２のガス送出口は、空気送出管６３の一方の端部（基端部）と接続している。空気送出管６３は、第一〜第七分岐空気送出管６４ａ〜６４ｇの基端側と接続している。第一〜第七分岐空気送出管６４ａ〜６４ｇの先端側は、第一〜第七分岐循環ガス送出管５８ａ〜５８ｇと接続している。第一〜第七分岐空気送出管６４ａ〜６４ｇには、空気９４の流量を調整する流量調整弁Ｖ１１〜Ｖ１７が設けられる。よって、流量調整弁Ｖ１〜Ｖ７，Ｖ１１〜Ｖ１７を調整することにより、排ガス９３と空気９４を所定の割合で混合してなる混合ガス（酸素含有ガス）９５ａ〜９５ｇを各風箱３３ａａ，３３ａｂ，３３ｂａ〜３３ｂｃ，３３ｃａ〜３３ｃｃ，３３ｄａ〜３３ｄｅ，３３ｅａ〜３３ｅｅ，３３ｆａ〜３３ｆｆ，３３ｇａ〜３３ｇｄに送給することができる。
【００３４】
部分還元鉄排出装置４０は、上述した領域３９ａ〜３９ｃを経て製造された部分還元鉄５をグレート１０１上から排出する装置である。
【００３５】
上述の還元炉３０は、グレート１０１下方に設けられた６つの第一〜第六下部仕切り板７１ａ〜７１ｆをさらに備える。これら下部仕切り板７１ａ〜７１ｆにより、グレート１０１と風箱３３の間の空間をグレート１０１の進行方向Ａにて７つの領域に区画している。第一下部仕切り板７１ａは、第一風箱群の第二風箱３３ａｂ上方と第二風箱群の第一風箱３３ｂａ上方を区画する位置に配置される。第二下部仕切り板７１ｂは、第二風箱群の第三風箱３３ｂｃ上方と第三風箱群の第一風箱３３ｃａ上方を区画する位置に配置される。第三下部仕切り板７１ｃは、第三風箱群の第三風箱３３ｃｃ上方と第四風箱群の第一風箱３３ｄａ上方を区画する位置に配置される。第四下部仕切り板７１ｄは、第四風箱群の第五風箱３３ｄｅ上方と第五風箱群の第一風箱３３ｅａ上方を区画する位置に配置される。第五下部仕切り板７１ｅは、第五風箱群の第五風箱３３ｅｅ上方と第六風箱群の第一風箱３３ｆａ上方を区画する位置に配置される。第六下部仕切り板７１ｆは、第六風箱群の第六風箱３３ｆｆ上方と第七風箱群の第一風箱３３ｇａ上方を区画する位置に配置される。
【００３６】
第一風箱群上方は、グレート１０１と第一下部仕切り板７１ａで区画されることになる。第二風箱群上方は、グレート１０１と第一，第二下部仕切り板７１ａ，７１ｂで区画されることになる。第三風箱群上方は、グレート１０１と第二，第三下部仕切り板７１ｂ，７１ｃで区画されることになる。第四風箱群上方は、グレート１０１と第三，第四下部仕切り板７１ｃ，７１ｄで区画されることになる。第五風箱群上方は、グレート１０１と第四，第五下部仕切り板７１ｄ，７１ｅで区画されることになる。第六風箱群上方は、グレート１０１と第五，第六下部仕切り板７１ｅ，７１ｆで区画されることになる。第七風箱群上方は、グレート１０１と第六下部仕切り板７１ｆで区画されることになる。
【００３７】
これにより、混合ガス９５ａ〜９５ｆを第一〜第六風箱群に供給すると、混合ガス９５ａ〜９５ｆがグレート１０１、ペレットの充填層４の下方から上方に流通し、ここで生じた排ガス９１ａａ，９１ａｂ，９１ａｃ，９１ｂａ，９１ｂｂ，９１ｂｃが第一〜第六風箱群の上方に位置する空間７２ａ〜７２ｆを通り第一〜第六排気管５１ａ〜５１ｆから排出することになる。混合ガス９５ｇを第七風箱群に供給すると、混合ガス９５ｇがグレート１０１、ペレットの充填層４の下方から上方に流通し、ここで生じた排ガスが第七風箱群の上方に位置する空間７２ｇを通り冷却領域ガス排気管２４から排出することになる。つまり、還元炉本体３２にて、ガスが円滑に流通することになる。
【００３８】
このような本実施形態においては、前記流量調整弁Ｖ１〜Ｖ７などが排ガス循環量調整手段を構成している。前記流量調整弁Ｖ１１〜Ｖ１７などが空気送給量調整手段を構成している。
【００３９】
このようにして構成された本実施形態に係る部分還元鉄製造装置を使用して部分還元鉄を製造する方法を説明する。
【００４０】
まず、着火用原料ペレット供給装置１０が着火用原料ペレット１をグレート１０１上に供給して、層高が、例えば５ｍｍ〜２０ｍｍの着火用原料ペレット層２を形成する。着火用原料ペレット層２はグレート１０１の移動に伴い加熱炉２０のバーナ２１の下方へ移動する。バーナ２１により着火用原料ペレット層２が還元温度域、例えば約１２００℃まで加熱される。還元温度域まで加熱された着火用原料ペレット層２は、グレート１０１の移動に伴い原料ペレット供給装置３１の下方へ移動する。原料ペレット供給装置３１が原料ペレット３を着火用原料ペレット層２上に供給して、層高が、例えば２００ｍｍ程度の原料ペレット充填層４を形成する。
【００４１】
続いて、着火用原料ペレット層２および原料ペレット充填層４は、グレート１０１の移動に伴い、還元炉３０内に移動する。還元炉３０内においては、着火用原料ペレット層２および原料ペレット充填層４の下方である風箱３３ａａ，３３ａｂ，３３ｂａ〜３３ｂｃ，３３ｃａ〜３３ｃｃ，３３ｄａ〜３３ｄｅ，３３ｅａ〜３３ｅｅ，３３ｆａ〜３３ｆｆ，３３ｇａ〜３３ｇｄ側からその上方であるフード３４の天井板３４ａ側に向けて、排ガス（循環ガス）９３と空気９４が混合してなる混合ガス９５ａ〜９５ｇが通気される。
【００４２】
第一風箱群の第一，第二風箱３３ａａ，３３ａｂ、第二風箱群の第一風箱〜第三風箱３３ｂａ〜３３ｂｃ、第三風箱群の第一〜第三風箱３３ｃａ〜３３ｃｃに送給される混合ガス９５ａ，９５ｂ，９５ｃの酸素濃度が流量調整弁Ｖ１〜Ｖ３，Ｖ１１〜Ｖ１３により例えば１５％に調整されており、酸素濃度１５％の混合ガス９５ａ〜９５ｃは、着火用原料ペレット層２および原料ペレット充填層４の下方からその上方へ通気される。
【００４３】
これにより、第一風箱群〜第三風箱群上方の着火領域３９ａにあっては、加熱された着火用原料ペレット１によって当該加熱された着火用原料ペレット１と隣接する原料ペレット３が加熱され、当該加熱された原料ペレット３から可燃揮発分が生じて燃焼し、この燃焼熱により着火用原料ペレット層２上の原料ペレット充填層４が加熱される。
【００４４】
第四風箱群の第一〜第五風箱ｄａ〜ｄｅ、第五風箱群の第一風箱〜第五風箱３３ｅａ〜３３ｅｅ、第六風箱群の第一風箱〜第六風箱３３ｆａ〜３３ｆｆに送給される混合ガス９５ｄ，９５ｅ，９５ｆの酸素濃度が流量調整弁Ｖ４〜Ｖ６，Ｖ１４〜Ｖ１６により例えば１１％に調整されており、酸素濃度１１％の混合ガス９５ｄ〜９５ｆは、着火用原料ペレット層２により加熱された原料ペレット充填層４の下方からその上方へ通気される。
【００４５】
これにより、第四〜第六風箱群上方の還元領域３９ｂにおいて、着火用原料ペレット層２により加熱された原料ペレット充填層４は、原料ペレット３の還元用炭材から可燃揮発分が生じその約７５％〜９０％が燃焼し、可燃揮発分の燃焼により、原料ペレット３の温度がさらに上昇し還元反応が進行して一酸化炭素ガスが発生し、部分的に燃焼する。その結果、フード３４内におけるグレート進行方向中央部分においては、例えば８％程度の高濃度の一酸化炭素が生じる。
【００４６】
他方、隣接する原料ペレット３を加熱し当該原料ペレット３の還元用炭材から可燃揮発分が生じる。前記可燃揮発分の残部および前記一酸化炭素ガスを含む排ガス９１ａａ，９１ａｂ，９１ａｃ，９１ｂａ，９１ｂｂ，９１ｂｃは、第一〜第六排気管５１ａ〜５１ｆを流通し集合排気管５２に導入され混合して排ガス９２となる。排ガス９２は、スクラバー５３に導入され固形物が取り除かれる。排ガス９２は、排ガス送出管５４を流通しミストセパレータ５５にてミストが除かれて排ガス９３となる。この排ガス９３は、排ガス送出管５４をさらに流通し、ブロア５６、循環ガス送出管５７を介して、第四〜第六分岐循環ガス送出管５８ｄ〜５８ｆを流通し、空気送給管６１、ブロア６２、空気送出管６３、および第四〜第六分岐空気送出管６４ｄ〜６４ｆを流通した空気９４と混合して混合ガス９５ｄ〜９５ｆとなり、第四〜第六風箱群およびグレート１０１を介して、温度がさらに上昇した前記原料ペレット３に送給される。
【００４７】
これにより、図２（ｂ）に示すように、混合ガス９５ｂ〜９５ｄ中の一酸化炭素ガスと、還元により発生する一酸化炭素ガスと合算された結果、原料ペレット３周囲にて一酸化炭素ガスの濃度が当該一酸化炭素ガスの燃焼域（１２％以上）まで高まり一酸化炭素ガス全体の５０％〜６０％程度が燃焼し高温化し部分還元鉄の還元に必要な温度（例えば、１３００℃程度）の燃焼帯を形成する。つまり、原料ペレット３の内装の還元用炭材の炭素がガス化し、一酸化炭素を発生させ、酸化鉄含有原料の酸素と結合することで還元が進行していく。燃焼に寄与しなかった一酸化炭素や可燃揮発分の残部など還元領域３９ｂ内の排ガス９１ｂａ〜ｂｃは、第四〜第六排気管５１ｄ〜５１ｆ、集合排気管５２を流通し、スクラバー５３で粉塵などの固形物が除去され、ミストセパレータ５５でミストが除去され、ブロア５６および循環ガス送出管５７および第四〜第六分岐循環ガス送出管５８ｄ〜５８ｆを介して第四〜第六風箱群の各風箱３３ｄａ〜ｄｅ，３３ｅａ〜３３ｅｅ，３３ｆａ〜３３ｆｆに送給される。よって、上述の還元領域３９ｂにおいては、グレート１０１が第二風箱群上方から第四風箱群上方に至るまで、原料ペレット充填層４における下面側からその上層に向けて、原料ペレット３の加熱、可燃揮発分の生成および燃焼、一酸化炭素ガスの生成、一酸化炭素ガスおよび可燃揮発分の残部の循環による当該一酸化炭素ガスの燃焼、酸化鉄の還元反応が順番に生じることになり、原料ペレット充填層４の層高方向に燃焼帯が移動していくことになる。
【００４８】
第七風箱群の第一風箱〜第四風箱３３ｇａ〜ｇｄに送給される混合ガス９５ｇの酸素濃度が流量調整弁Ｖ７，Ｖ１７により例えば５％以下に調整されており、酸素濃度５％以下の混合ガス９５ｇは、所定の還元率まで進行した原料ペレット充填層４の下方からその上方へ通気される。これにより、第七風箱群上方の冷却領域３９ｃにおいて、所定の還元率まで進行した原料ペレット充填層４は、１００℃〜８００℃程度まで冷却されて、所望の部分還元鉄５となる。
【００４９】
続いて、所望の部分還元鉄５は、グレート１０１の移動に伴い、部分還元鉄排出装置４０上方に移動し、還元炉３０内から排出されることになる。
【００５０】
ここで、上述した本実施形態に係る部分還元鉄製造装置において、加熱領域３９ａにてグレート１０１下方と第一風箱群、第二風箱群、第三風箱群の間を第一〜第三下部仕切り板７１ａ〜７１ｃにより区画していることから、加熱領域３９ａ内であっても、混合ガス９５ａ〜９５ｃが前記風箱群間を横切ることを防ぐことができる。
【００５１】
還元領域３９ｂにてグレート１０１下方と第四〜第六風箱群の間を第四，第五下部仕切り板７１ｄ，７１ｅにより区画していることから、還元領域３９ｂ内であっても、混合ガス９５ｄ〜９５ｆが前記風箱群間を横切ることを防ぐことができる。
【００５２】
加熱領域３９ａと還元領域３９ｂの間にてグレート１０１下方を第三下部仕切り板７１ｃにより区画すると共に、還元領域３９ｂと冷却領域３９ｃの間にてグレート１０１下方を第四下部仕切り板７１ｆにより区画することにより、従来と同様、混合ガスが前記領域間を横切ることを防ぐことができる。
【００５３】
したがって、本実施形態に係る部分還元鉄製造装置によれば、下部仕切り板７１ａ〜７１ｆが還元炉本体３２に送給する循環ガス９３および空気９４を混合してなる混合ガス９５ａ〜９５ｇの空塔速度が一様になるようにグレート１０１下方に設けたことから、下部仕切り板７１ａ〜７１ｆで区画される空間を横切る混合ガス９５ａ〜９５ｇの流量を小さくすることができる。また、原料ペレット充填層４の下方とこの上方の圧力損失の差をグレート１０１の移動方向にて小さくすることができる。これにより、前記空間内に送給される混合ガス９５ａ〜９５ｇを精度よく調整でき、原料ペレット充填層４を流れるガス流速を一様にすることができる。よって、ガス流速分布に起因する原料ペレット３の未還元や過熔融の発生を抑制することができ、所定の還元率の部分還元鉄５を効率良く製造することができる。
【００５４】
下部仕切り板７１ａ〜７１ｆは複数であり、複数の下部仕切り板７１ａ〜７１ｆは、原料ペレット充填層４の層方向へ混合ガス９５ａ〜９５ｇが流通するときの圧力損失の大きさに応じて配置されることにより、原料ペレット充填層４の下方とこの上方の圧力損失の差をグレート１０１の移動方向にて小さくすることができる。これにより、ガス流速分布に起因する原料ペレット３の未還元や過熔融の発生を抑制し、所定の還元率の部分還元鉄５を効率良く製造することができる。
【００５５】
複数の下部仕切り板７１ａ〜７１ｆは、前記圧力損失の変動量が小さくなるように配置されることにより、ガス流速分布に起因する原料ペレット３の未還元や過熔融の発生をさらに抑制することになり、所定の還元率の部分還元鉄５を効率良く製造することができる。
【００５６】
原料ペレット充填層４の下方とこの上方の圧力損失の差が大きい着火領域３９ａにおいて、それ以外の箇所と比べて、隣接する下部仕切り板の距離が小さくなるように当該下部仕切り板を設けると共に、前記圧力損失の差が小さい箇所において、それ以外の箇所と比べて、隣接する下部仕切り板の距離が大きくなるように当該下部仕切り板を設けることにより、下部仕切り板で区画される空間において、グレート１０１の移動方向にてガスの流速分布がより一層小さくなり、原料ペレット充填層４の下方とこの上方の圧力損失の差をグレート１０１の移動方向にてより一層小さくすることができる。これにより、ガス流速分布に起因する原料ペレット３の未還元や過熔融の発生をより一層抑制することができ、所定の還元率の部分還元鉄５を効率良く製造することができる。
【００５７】
［他の実施形態］
上記では、上向き通風をなすグレート還元炉を備える部分還元鉄製造装置を用いて説明したが、グレートの移動方向上流側から順番に、原料ペレット供給装置、加熱炉を配置し、下向き通風をなすグレート還元炉を備える部分還元鉄製造装置とすることも可能である。
【実施例】
【００５８】
本発明に係る部分還元鉄製造装置の効果を確認するために行った確認試験を以下に説明するが、本発明は以下に説明する確認試験のみに限定されるものではない。
【００５９】
まず、原料ペレットを例えば層高２００ｍｍで充填し、原料ペレット充填層の下部に着火したときの原料ペレット充填層の下方側とこの上方側の圧力損失（差圧）の経時変化を確認するポット試験を行った。この試験により、図３（ａ）および図３（ｂ）にて実線で示す結果が得られた。
【００６０】
ここで、グレートの移動方向を経過時間と仮定し、６つの仕切り板を設けて７つの領域に区画した場合について検討した。
【００６１】
従来の部分還元鉄製造装置、すなわち、６つの仕切り板における隣接する仕切り板の距離を同一にした場合について検討したところ、図３（ｂ）の破線で示すような差圧分布となることが確認された。例えば、着火領域に対応するグレート下方が１つの空間Ｚ１のみで構成され、囲み線Ｂ２で囲まれる領域において、着火領域の初期段階がこの最終段階よりも差圧が小さいことから、混合ガスが着火領域の最終段階よりも初期段階へ流れやすくなっていることが確認された。
【００６２】
上述した本発明の一実施例に係る部分還元鉄製造装置、すなわち、６つの仕切り板における隣接する仕切り板の距離を変え、圧力損失の変化が大きい還元前半である着火領域および還元後半である冷却領域直前の還元領域にて、圧力損失の変化が小さい還元中盤である還元領域よりも仕切り板ピッチを小さくした場合について検討した。すなわち、着火領域に対応するグレート下方をＺ１とＺ２の２つの空間に区画し、還元領域に対応するグレート下方をＺ３〜Ｚ６の４つの空間に区画し、冷却領域に対応するグレート下方をＺ７の１つの空間に区画し、さらに、空間Ｚ１を空間Ｚ２よりも小さくすると共に、空間Ｚ６を空間Ｚ３〜Ｚ５よりも小さくした場合について検討した。図３（ａ）の破線で示すような差圧分布となることが確認された。例えば、着火領域に対応するグレート下方が２つの空間Ｚ１，Ｚ２で構成され、かつ空間Ｚ１を空間Ｚ２よりも小さいことから、１つの空間で構成する場合と比べて、空間内での圧力損失の差を小さくすることができることが確認された。また、着火領域の後半に相当する空間Ｚ２にて、圧力損失の差が均一になることから、ガス流速の分布が無く、原料ペレット充填層に均一にガスを流すことができることが確認された。
【００６３】
したがって、圧力損失の差の大きさに応じて、隣接する下部仕切り板の距離を変えることにより、下部仕切り板で囲まれる空間内にてガス流速の分布を小さくしまたは無くすことができ、ペレットの未還元や過熔融が発生する可能性を低減することができると推察すされる。
【００６４】
さらに、圧力損失の差が大きい場合には、それ以外の箇所と比べて隣接する下部仕切り板の距離を小さくし、圧力損失の差が小さい場合には、それ以外の箇所と比べて隣接する下部仕切り板の距離を大きくすることにより、下部仕切り板で囲まれる空間内にてガス流速の分布をより小さくしまたは無くすことができ、ペレットの未還元や過熔融が発生する可能性を低減することができると推察される。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明に係る部分還元鉄製造装置によれば、原料ペレット充填層の下方とこの上方の圧力損失の差をグレートの移動方向にて小さくし、所定の還元率の部分還元鉄を効率良く製造することができるため、製鉄産業などにて有益に利用することができる。
【符号の説明】
【００６６】
１            着火用原料ペレット
２            着火用原料ペレット層
３            原料ペレット
４            原料ペレット充填層
５            部分還元鉄
１０          着火用原料ペレット供給装置
２０          加熱炉
２１          燃焼用バーナ
２２          燃焼ガス排気管
２３          集塵機
２４          冷却領域ガス排気管
３０          還元炉
３１          原料ペレット供給装置（給鉱ホッパ）
３２          還元炉本体
３３ａａ，３３ａｂ  第一風箱群の第一，第二風箱
３３ｂａ〜３３ｂｃ  第二風箱群の第一〜第三風箱
３３ｃａ〜３３ｃｃ  第三風箱群の第一〜第三風箱
３３ｄａ〜３３ｄｅ  第四風箱群の第一〜第五風箱
３３ｅａ〜３３ｅｅ  第五風箱群の第一〜第五風箱
３３ｆａ〜３３ｆｆ  第六風箱群の第一〜第六風箱
３３ｇａ〜３３ｇｄ  第七風箱群の第一〜第四風箱
３４          フード
３５          軌道
３６          支持部
３７          ローラ
３８ａ，３８ｂ  第一，第二上部仕切り板
３９ａ        着火領域（着火用原料ペレット燃焼領域）
３９ｂ        還元領域（原料ペレット加熱領域）
３９ｃ        冷却領域（原料ペレット冷却領域）
４１，４３    水封プール
４２，４４    シール壁
５１ａ〜５１ｆ  第一〜第六排気管
５２          集合排気管
５３          着火領域ガス排気管
５３          スクラバー（洗浄集塵装置）
５４          排ガス送出管
５５          ミストセパレータ
５６          ブロア
５７          循環ガス送出管
５８ａ〜５８ｇ  第一〜第七分岐循環ガス送出管
６０          空気送給装置
６１          空気送給管
６２          ブロア
６３          空気送出管
６４ａ〜６４ｇ  第一〜第七分岐空気送出管
７１ａ〜７１ｆ  第一〜第六下部仕切り板
１０１        グレート（無端グレート）
Ｖ１〜Ｖ７    流量調整弁
Ｖ１１〜Ｖ１７  流量調整弁
【図１】
2015113485.tif 000003
【図２】
2015113485.tif 000004
【図３】
2015113485.tif 000005