(57)【要約】      （修正有）【課題】  原料を移動床式炉に供給する際に，メンテナンスが容易であり、且つ高い遮蔽性を発揮できるシール機構を提供する。【解決手段】  塊成物および／または粉体９を移動床式加熱炉内１へ供給するための供給装置のシール機構であって、該供給装置は振動フィーダー、ダクト１１を有し、更にシール機構はスカート板１６、堰板１７、ダクト側面１５、液体１８で構成される水封機構を備え、該スカート板は、ダクト上端部外周縁を取り囲むように、且つその下端開口部がダクト上端部よりも下方に位置する様にトラフ下面側に設けられており、該堰板は、スカート板の下端部周縁を取り囲むように、且つその上端開口部がスカート板下端部よりも上側に位置する様に加熱炉天井から上方に向けて設けられており、該液体は、該ダクト側面と該堰板で形成される槽内に、スカート板の下端部よりも液面が上になる様に滞留されていることに要旨を有する。【選択図】      図１
2004198104.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
塊成物および／または粉体を移動床式加熱炉内へ供給するための供給装置のシール機構であって、
該供給装置は
(A)前記塊成物および／または粉体を炉内へ供給するための落下孔がトラフに形成されている振動フィーダー、および
(B)前記落下孔から落下してくる塊成物および／または粉体を前記加熱炉の炉床上に案内するためのダクトを有し、
更に前記シール機構はスカート板、堰板、ダクト側面、液体で構成される下記水封機構を備えていることを特徴とする。
(a) 該スカート板は、前記ダクト上端部外周縁を取り囲むように、且つその下端開口部が前記ダクト上端部よりも下方に位置する様にトラフ下面側に設けられており、
(b) 前記堰板は、前記スカート板の下端部周縁を取り囲むように、且つその上端開口部が前記スカート板下端部よりも上側に位置する様に前記加熱炉天井から上方に向けて設けられており、
(c) 前記液体は、該ダクト側面と該堰板で形成される槽内に、前記スカート板の下端部よりも液面が上になる様に滞留されている。
【請求項２】
請求項１のシール機構において、前記液体滞留部が平面視で前記トラフの供給ノズル部を含む領域に形成されているものである。
【請求項３】
請求項１のシール機構において、前記液体滞留部が平面視で前記トラフ下方の炉床幅を含む領域に形成されているものである。
【請求項４】
請求項１のシール機構において、前記振動フィーダーの前記落下孔開口縁に沿ってトラフ下面側に下向きのノズルが形成されていると共に、前記ダクト上端部は前記供給ノズル下端部と前記トラフの下面の間に位置しているものである。
【請求項５】
請求項１のシール機構において、前記ダクト側面と堰板で形成される槽内に液体を供給する供給口、及び液体を排出する排出口が１以上形成されるものである。
【請求項６】
請求項１のシール機構において、該ダクト側面と該堰板で形成される槽内の液体は連続的、或いは間欠的に給排水しているものである。
【請求項７】
請求項１のシール機構において、前記移動式加熱炉として回転炉床炉を用いるものである。
【請求項８】
請求項７の回転炉床炉が、酸化鉄を還元させて金属鉄を製造するために用いられるものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は原料等を回転炉床炉やストレートグレートの如き移動床式炉に供給する際に利用する振動フィーダーのシール機構に関し、詳細には振動フィーダーの下部と炉天井部を貫通する供給ダクト上部の間隙から炉内ガスが炉外に放出されるのを防止するためのシール機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄鉱石や酸化鉄等の酸化鉄源を炭材や還元性ガスにより直接還元して還元鉄（金属鉄）を得る直接製鉄法としては、従来よりミドレックス法に代表されるシャフト炉法が知られている。この種の直接製鉄法は、天然ガス等から製造される還元性ガスをシャフト炉下部の羽口から吹込み、その還元力を利用し酸化鉄を還元して金属鉄を得る方法である。また天然ガスに代わる還元材として石炭等の炭材を使用する還元鉄の製造プロセスが注目されており、具体的には所謂ＳＬ／ＲＮ法が既に実用化されている。
【０００３】
近年、炭材を利用する方法としては、鉄鉱石等の酸化鉄と石炭などの炭素質還元材を含む混合物を回転炉やストレートグレートなどの移動床式加熱炉の炉床上に装入し、該加熱炉内を移動する間にバーナー加熱や輻射熱で加熱することによって、酸化鉄を炭素質還元材で還元し、得られた還元鉄を、引き続いて浸炭・溶融・凝集させると共に、溶融スラグと分離した後、冷却固化して粒状の固体金属鉄を炉外へ取り出す製造方法が知られている。
【０００４】
上記の様に酸化鉄と炭素質還元材を含む混合物を移動床式加熱炉へ装入するに際しては、供給装置として振動フィーダーを利用して炉床に装入した混合物が炉床幅方向および／または敷厚さが均一となる様にしている。
【０００５】
図４は振動フィーダーを利用した一般的な供給装置の概略説明図である。ホッパー１０内に貯められた混合物等の被供給物はホッパー１０に設けた定量供給機構８によって振動フィーダー１２のトラフ１１上へ供給される。そしてトラフ１１上の混合物は加振機７によって与えられる振動によって、トラフ上の混合物の厚さが全体的に均一となる様に調整されながらトラフの落下孔１３方向へ順次移動し、落下孔１３から供給ノズル１４、ダクト１５を通って炉床２上に連続的に落下供給される。
【０００６】
この様な供給装置においては、トラフが振動するために、孔開口縁部に沿ってトラフ下面に設けた供給ノズル１４と、炉天井部３を貫通して設けられるダクト１５を非接触状態１８（非接触部分ということがある。）としている。しかし該非接触部分１８を開口にしたままにしておくと、高温の炉内ガスが該非接触部分から炉外へ流出したり、該流出ガスに伴ってダストが炉外に飛散するという問題が生じる。しかも該被接触部分から流出してくる高温ガスは振動フィーダーの周辺機器を劣化させるという問題も生じる。或いは炉外空気が炉内へ流入し、炉内雰囲気に乱れが生じる問題も起こる。そこでこれらの問題を阻止するため、供給ノズルとダクトをラバーブーツ１９で連結して該非接触部分を遮蔽している。
【０００７】
しかしながらラバーブーツを用いたシール構造では、炉内ガス熱によってラバーブーツが劣化したり、或いは浮遊する粉末がラバーブーツに付着してラバーブーツの伸縮機能が低下するため、頻繁にラバーブーツを点検・交換しなければならないという問題が生じていた。またラバーブーツは比較的狭いスペースに設置されているので、十分な作業スペースを確保できないことも多く、ラバーブーツの設置作業及びそのメンテナンス作業が困難であった。或いは作業スペース確保の為には、フィーダーを高い位置に設置する必要がある。しかしながらが、フィーダーを高位置にすると、フィーダーからの供給物が炉床での落下衝撃で破壊されたり、吹き上げられる粉塵量が増えるという問題が生じる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明はこの様な問題に鑑みてなされたものであって、その目的はメンテナンスが容易であり、且つ高い遮蔽性を発揮できるシール機構を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は塊成物および／または粉体を移動床式加熱炉内へ供給するための供給装置のシール機構であって、該供給装置は(A)前記塊成物および／または粉体を炉内へ供給するための落下孔がトラフに形成されている振動フィーダー、および(B)前記落下孔から落下してくる塊成物および／または粉体を前記加熱炉の炉床上に案内するためのダクトを有し、更に前記シール機構はスカート板、堰板、ダクト側面、液体で構成される水封機構であって、 (a) 該スカート板は、前記ダクト上端部外周縁を取り囲むように、且つその下端開口部が前記ダクト上端部よりも下方に位置する様にトラフ下面側に設けられており、(b) 前記堰板は、前記スカート板の下端部周縁を取り囲むように、且つその上端開口部が前記スカート板下端部よりも上側に位置する様に前記加熱炉天井から上方に向けて設けられており、(c) 前記液体は、該ダクト側面と該堰板で形成される槽内に、前記スカート板の下端部よりも液面が上になる様に滞留されていることに要旨を有する。
【００１０】
上記シール機構において、液体滞留部が平面視でトラフの供給ノズル部を含む領域に形成されていることが望ましい。
【００１１】
また上記シール機構において、液体滞留部が平面視でトラフ下方の炉床幅を含む領域に形成されていることも望ましい。
【００１２】
更に上記シール機構において、振動フィーダーの落下孔開口縁に沿ってトラフ下面側に下向きのノズルが形成されていると共に、ダクト上端部は供給ノズル下端部とトラフの下面の間に位置していることが好ましい。
【００１３】
また更に上記シール機構において、ダクト側面と堰板で形成される槽内に液体を供給する供給口、及び液体を排出する排出口が１以上形成されていることも好ましい。
【００１４】
更に望ましくは、上記シール機構において、ダクト側面と堰板で形成される槽内の液体が連続的、或いは間欠的に給排水されていることである。
【００１５】
本発明では、移動式加熱炉として回転炉床炉を用いることが推奨され、該回転炉床炉は、酸化鉄を還元させて金属鉄を製造するために用いられるものであることも望ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の上記シール機構によれば、メンテナンスが容易であり、且つ高い遮蔽性を発揮できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明は塊成物および／または粉体（以下、供給原料ということがある）を移動床式加熱炉内へ供給するための供給装置のシール機構であって、（Ａ）該供給原料を炉内へ供給するための落下孔がトラフに形成されている振動フィーダー、および（B）前記落下孔から落下してくる供給原料を前記加熱炉の炉床上へ案内するためのダクトを有し、前記シール機構はスカート板、堰板、ダクト側面、液体で構成される水封機構であって、（ａ）該スカート板は、前記ダクト上端部外周縁を取り囲むように、且つその下端開口部が前記ダクト上端部よりも下方に位置する様にトラフ下面側に設けられており、（ｂ）前記堰板は、前記スカート板の下端部周縁を取り囲むように、且つその上端開口部が前記スカート板下端部よりも上側に位置する様に前記加熱炉天井から上方に向けて設けられており、（ｃ）前記液体は、該ダクト側面と該堰板で形成される槽内に、該スカート板下端部よりも液面が上になる様に滞留されていることに要旨を有する。
【００１８】
この様なシール機構は、メンテナンスが容易であり、且つ高い遮蔽性を有している。
【００１９】
本発明の供給装置を用いて供給される塊成物および／または粉体（供給原料）とは、1種の粉体または２種以上の粉体を混合した混合粉体、或いはこれらをペレット状やブリケット状などの任意の形状に成形した塊成物をいい、原料、副原料、添加材の如何を問わない。例えば還元鉄（金属鉄）の製造に用いる供給原料としては、還元鉄（金属鉄）の原料となる酸化鉄含有粉と炭素質含有粉とを混合して得られた混合粉（更に他の成分が含まれていてもよい）や、酸化鉄含有粉、炭素質含有粉などの各種原料粉体、また該混合粉をペレットやブリケットなど任意の形状に成形した塊成物、或いは更に炉床上に敷設する炭素質含有粉や、耐火物粉、スラグ粉、塩基度調整剤（石灰等）、炉床補修材（例えば炉床と同一材料のもの）、融点調整剤（アルミナ、マグネシア等）などの各種副原料や添加材等が例示される。勿論、供給原料としては上記例示に限定されず、要するに炉内へ供給される粉体や塊成物であればよい。従って本発明のシール機構は各供給原料の供給装置に設けることができる。
【００２０】
移動床式加熱炉としては、回転炉床炉やストレートグレートの如き、炉床が移動する加熱炉が例示される。そして移動床式加熱炉は、例えば還元炉、加熱炉、還元溶融炉などいずれであってもよい。これらの中でも回転炉床炉を利用した還元溶融炉は、炉内で還元から溶融まで効率的に行なうことができるので望ましく、特に金属鉄の製造に適している。
【００２１】
尚、移動床式加熱炉を利用した具体的な金属鉄の製造方法については特開２０００−１４４２２４号を引用する。
【００２２】
上記供給装置は、供給原料を加熱炉内へ供給するための装置であって、少なくとも供給原料供給用ホッパー、振動フィーダー、ダクトから構成されている。
【００２３】
以下、本発明を図面を参照にしながら説明するが、本発明は下記図示例に限定する趣旨ではなく、本発明の効果を達成し得る限り、適宜設計を変更することも可能である。
図５はドーナツ状の回転移動床を有するドーム型構造の回転炉床炉の概略見取図であって、図１，図３は図５におけるＡ−Ａ線断面相当図、また図２（Ａ），（Ｂ）は移動床式加熱炉の供給装置設置部分の上視図である。
【００２４】
図中１は、移動床式加熱炉であって、この移動床式加熱炉１の炉床２上には、供給装置から供給原料９（図示例では塊成物を示す）が供給される。ホッパー１０には供給原料９が装入されている。この供給原料９は、該ホッパー１０から定量供機構８を介して振動フィーダーのトラフ１１、或いは図示しないが振動フィーダーのトラフ１１に連通するベルトコンベアなどの間接的な運搬手段に供給される。尚、図示例では省略しているが、トラフの振動による供給原料の脱落を防止するため、トラフ周縁には樋枠が設けられている。
【００２５】
振動フィーダーとは、加振機７によってトラフを振動させることによってトラフ上の供給原料をトラフ１１に設けた落下孔１３方向へ移動させる装置をいう。
【００２６】
この様な振動フィーダーとしては例えばシェーキングフィーダー、電磁式振動フィーダー、電導機駆動式振動フィーダー、スリップスティックフィーダーなど各種公知のフィーダーが挙げられる。これらの中でも供給原料の供給量を調節しながら、供給原料の流れの形を一定（例えば一定な幅、均一な厚さなど）にして炉内に供給できるフィーダーとして電磁式振動フィーダーを用いることが推奨される。
【００２７】
トラフ１１には、供給原料を炉床上に装入するための落下孔１３が形成されている。この落下孔の形状、サイズ、配置は特に限定されず、目的に応じて適宜選択すればよい。例えば図２（Ａ）に示す様にトラフにスリット状の複数の落下孔１３を千鳥配置して炉床幅に相当する長さとしてもよい。或いは図２（Ｂ）に示す様に炉床幅に相当する長さを有する一連のスリット状の落下孔を形成してもよい。供給原料を炉床幅に合せて均一に装入し、トラフ先端部での供給原料の落下漏れを抑止するためには、図２（Ａ），（Ｂ）に示す如く、炉床全幅に対応する様に千鳥状、若しくは一連のスリット状の落下孔を炉床の幅方向に斜向して設けることが好ましい。特に図２（Ｂ）に示す如く、一連のスリット状の落下孔１３がトラフ長手方向に対して斜めに形成（即ち、落下孔の端部１３ａ，１３ｂが夫々トラフ長手方向の異なる端部１１ａ，１１ｂに位置する様に炉床幅方向に対して斜向して形成）し、且つ該落下孔の両端部が炉床幅端部に対応する位置となる様に設けることが望ましい。勿論、トラフ上には必要に応じて複数の仕切板等を設けて供給原料の通路を形成してもよい。尚、図２では省略しているが、トラフには遮蔽性を高めるためにトラフに蓋１１aを設置して密閉性を高めることが望ましい。
【００２８】
トラフ１１下面側には、落下孔１３の開口縁に沿って下向きに任意の長さで供給ノズル１４が形成することが望ましい。この供給ノズル１４は落下孔１３から落下してくる供給原料の飛散を防止し、確実にダクト１５に案内するためのガイドとして機能する。従って該ノズル１４の下端部１４ａはダクト１５上端部１５ａよりも下方側まで延設すると共に、ダクト１５の開口上端部１５ａはノズル外周縁を取り囲む様に配置すればよい。
【００２９】
ダクト１５は加熱炉１の炉天井部３を貫通して設けられており、該ダクト１５の上端部１５ａは供給ノズル下端部１４ａとトラフ下面の間に位置する様に設けられている。またダクト１５の下端部１５ｂは加熱炉１内の炉床上面に臨んで開口されている。
【００３０】
尚、トラフ１１に設けた供給ノズル１３はトラフの振動（例えば上下・左右揺動等）に伴って振動するため、この振動によって振動フィーダー（特に供給ノズル１４やトラフ１１）とダクト１５が接触しない様に、振動フィーダーとダクト１５は常に非接触状態に保つことが必要となる。他方、これらを非接触状態とすると、炉内からの高温ガスや粉塵がダクト１５を上昇して該非接触部分から流出するため、該非接触部分はできるだけ小さくすることが望ましい。具体的には、上記の如く非接触状態を維持しつつ、トラフ下面とダクト上端部１５ａとの距離、及び供給ノズル１４の外周縁とダクト１４との間隔はできるだけ短いことが好ましい。
【００３１】
本発明では、この様に振動フィーダーを採用して供給ノズル１４とダクト１５を非接触状態とした場合に、ダクトを上昇してくる高温ガスやそれに伴う粉塵などがこの非接触部分から外部へ流出しない様に、水封シール機構を設ける。
【００３２】
水封機構としては、該非接触部分における炉内外の気体流通を遮断できればよく、具体的な構成については特に限定されない。
【００３３】
図１に示す水封機構は、スカート板１６、堰板１７、ダクト側面１５、液体１８で構成されている。
【００３４】
スカート板１６は、気体止用の堰として機能させるため、ダクト上端部１５ａの外周縁を取り囲む様に形成されており、且つスカート板１６の下端開口部１６ａが前記ダクト上端部１５ａよりも下方に位置する様にトラフ下面側に設けられている。
【００３５】
この際、スカート板１６はダクト１５と堰板１７との間の任意の位置に設ければよい。しかしながらトラフ１１がダクト１５を上昇してくる高温ガスによって広範囲に加熱されるのを抑止するために、スカート板１６はできるだけダクト１５の近傍に設置することが望ましい。尚、スカート板１６もトラフ１１の振動と共に振動するので、スカート板１６もダクト１５や堰板１７に対して非接触状態に維持する。
【００３６】
堰板１７は、液体保持用の堰として機能させるため、スカート板１６の下端部１６ａ周縁を取り囲む様に形成されており、且つ堰板１７上端開口部がスカート板下端部１６ａよりも上方に位置する様に加熱炉天井から上方に向けて立設されている。
【００３７】
水封に用いる液体１８は、ダクト１５側面と堰板１７で形成される槽内に滞留させる。この際、高温ガスの漏出を防ぐには、トラフ１１の振動にかかわらずスカート板下端部１６ａが常に液体中に潜った状態に維持しなければならず、従って液体の充填量を調整することにより、液面がスカート下端部１６ａよりも常に上になる様にしなければならない。尚、滞留させるとは、槽内に常に液体が存在しているという意味であって、液体が流動していないという意味ではない。
【００３８】
またトラフ１１の振動によって液面も振動するので、該振動によって液体が炉内に流入する等、水封機構外へ液体が流出するのを防止するために、ダクト１１、スカート板１６、堰板１７の夫々の高さと液体充填量は適切に調節することが望ましい。
【００３９】
水封に用いる液体としては水などの液体が例示されるが、経済性や安全性の観点から水が最適である。勿論、水に沸点調整剤や防腐剤などの公知の添加剤を混入させてもよい。
【００４０】
上記水封機構によってシール効果を得るには、堰板１７をスカート板１６の外周縁近傍に設ければよい。この様な水封機構を採用することによって、炉内の高温ガスや粉塵がノズル１４とダクト１５で形成される非接触部分から大気中への漏出するのを防止できる。更に上記の様な水封機構のメンテナンスは液体を交換するだけでよく、しかも水封状態（液面高さや液体の性状）は簡単に目視確認できるため、点検も容易である。
【００４１】
尚、上記水封機構においては、例えば図１に示す如く、液体１８滞留部をトラフ１１の供給ノズル１４を含む領域に形成しておけば、該液体滞留部上のトラフ１１が加熱されるのを防止できるので望ましい。より好ましくは図２（Ａ），（Ｂ）、図３に示す如く、トラフ１１と該トラフ１１の下方の炉床幅を含む領域に亘って堰板１７を設け、液体滞留部とすることである。加熱炉１は高温状態で稼動されるため、炉外の炉天井部もかなり高温になるが上記の様に水封機構の液体滞留部の領域を広げれば、加熱炉天井部（炉外側）の温度上昇が抑制され、トラフを含めた振動フィーダーなどの劣化も防止できるので好ましい。
【００４２】
例えば図１に示す様にダクト近傍に堰板を設置した場合、供給ノズル１４近傍が冷却されるのみであるため、後述する様に炉天井上面からトラフ１１までの高さを低減することができない。
【００４３】
一方、図２（Ａ），（Ｂ）や、図３に示す様に炉天井幅に対応するトラフ１１下方部の全域に液体滞留部１８を形成しておけば、該液体滞留部１８の上方に存在するトラフ１１温度上昇を抑制できる。このようにトラフの温度上昇を抑制すれば、炉天井からトラフ１１までの高さを従来よりも低く設定することも可能となる。
【００４４】
即ち、炉天井部からの熱によってトラフ１１上の供給原料が加熱されると、該供給原料が劣化したり、トラフ１１の熱変形が生じるため、従来はこうした問題を回避するため、トラフ１１を炉天井部からかなり離れた高さ位置に設置していた。
【００４５】
例えば上記の様な加熱炉を用いて金属鉄を製造する場合に、炭素質還元材と酸化鉄とを含む混合粉がトラフ上で加熱されると、炭材揮発分の蒸発によるトラフ内付着の問題が生じる。或いはトラフの熱変形により、供給原料の均等供給が妨げられる。
【００４６】
ところが、上記の様に液体滞留部をトラフの下面側全域に形成してトラフの昇温防止する構成とすれば、上記問題がすべて回避されるばかりでなく、トラフから炉床までの高さを低くできる結果、落下衝撃による塊成物の割れや粉塵量も低減できる。
【００４７】
尚、トラフ下方に形成する液体滞留部の面積や液体の滞留量は供給原料の耐熱性や加熱炉の操業条件など種々の要因を考慮して決定すればよい。例えば炉天井幅の半分程度、即ちトラフの落下孔側から該半分程度までの下部に液体滞留部を形成しただけでも、操業条件によっては、供給原料の劣化等を十分に抑止できることがある。
【００４８】
しかしより好ましいのは、上述した様に堰板１７をトラフ１１及び該トラフ１１下に存在する炉天井幅を含む領域に形成し、その領域を液体滞留部とすることである。また液体滞留部の面積を広げることによって、該当部分の炉天井部の耐火壁を薄くすることも可能である。この様な温度上昇抑止効果を更に高めるため、単位面積当りの液体量（体積）を増大することも有望である。
【００４９】
液体の温度上昇による蒸発を抑止するには、液体滞留部の液体を適宜交換することが望ましい。したがって図２（Ａ），（Ｂ）に示す如く、ダクト側面と該堰板で囲まれる槽内に液体を供給するための供給口２１と、液体を排出するための排出口２２を任意の位置に夫々１以上設けることも好ましい態様として推奨される。この様に供給口、排出口を適宜設けておけば、液体の交換を簡便に行なうことができるので、比較的狭いスペースでも容易にメンテナンス作業ができる。
【００５０】
また液体の温度上昇による冷却効果の低下や粉塵の混入に伴う液体の流動性低下を抑止する観点から槽内の液体を連続的、或いは間欠的に給排水することも望ましい。また液体の冷媒としての機能を全域に亘って均等に発揮させるため、槽内に流路を設けたり、或いは送液装置を設けてもよい。
【００５１】
本発明に係る供給装置は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の基本原理を逸脱しない範囲において適宜に改良・変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明のシール機構を備えた供給装置が設置されている移動床式加熱炉の断面概略図である。
【図２】本発明のシール機構を備えた供給装置が設置されている移動床式加熱炉の要部平面略視図である。
【図３】本発明のシール機構を備えた供給装置が設置されている移動床式加熱炉の要部断面概略図である。
【図４】従来の供給装置及びシール機構を説明するための概略断面図である。
【図５】回転炉床炉の概略図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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