(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動経路に沿って移動自在に配置され、内部に原料が装入される複数の焼結台車と、
前記焼結台車の上部に配置され、前記原料の上部面に火炎を噴射する点火炉と、
前記焼結台車の下部に前記移動経路に沿って複数が配置され、前記焼結台車の下部方向に空気を吸入して前記原料を焼結させるウィンドボックスと、
前記移動経路の一方の側に配置され、前記焼結台車から排出される焼結鉱にクーラーガスを供給するクーラーと、
前記クーラーと連結され、前記原料に供給されたクーラーガスのうちの少なくとも一部を前記焼結台車の上部に供給する第１の循環部と、を備え
前記ウィンドボックスのうちの一部と連結され、前記一部のウィンドボックスに吸入された空気を前記焼結台車の上部に供給する第２の循環部を備え、
前記移動経路は、前記原料が前記焼結台車内に装入される装入区間と、前記点火炉が前記原料に点火する点火区間と、前記原料が焼結される焼結区間と、を有し、
前記第１の循環部及び前記第２の循環部は、前記焼結区間に前記吸入された空気又はクーラーガスを供給し、
前記第２の循環部は、前記ウィンドボックスのうちの一部と連結され、内部に空気が収容される空間を形成する吸入配管と、前記焼結台車の上部に配置され、前記移動経路に沿って延設される第２のフードと、一方の端が前記吸入配管に連結され、他方の端が前記第２のフードに連結される第２の連結ラインと、前記第２の連結ラインに配設される第２のブロワーと、を備え、
前記第２のフードの一方の端が、前記原料の燃焼が終わる地点以後から、前記移動経路を基準として最後方まで配置されるウィンドボックスの上部までの間に配置されることを特徴とする焼結装置。
【請求項２】
前記第１の循環部に連結され、前記第１の循環部に気体燃料を供給する気体燃料供給部を備えることを特徴とする請求項１に記載の焼結装置。
【請求項３】
前記第１の循環部は、前記焼結台車の上部に配置され、前記移動経路に沿って延設される第１のフードと、一方の端が前記クーラーに連結され、他方の端が前記第１のフードに連結される第１の連結ラインと、前記第１の連結ラインに配設される第１のブロワーと、を備えることを特徴とする請求項１に記載の焼結装置。
【請求項４】
前記第１の循環部に配設される前記第１のフードは、前記点火炉と前記第２のフードとの間に配置され、前記第１のフードは、前記移動経路の１／２地点以前に配置されるウィンドボックスの上部に位置することを特徴とする請求項３に記載の焼結装置。
【請求項５】
前記第２のフードの延設される長さは、前記吸入配管と連結されるウィンドボックスの数×１つのウィンドボックスの長さ以上であることを特徴とする請求項１に記載の焼結装置。
【請求項６】
前記吸入配管は、前記移動経路の１／２地点から、前記吸入された空気の温度が最大となる地点までの間に配置されるウィンドボックスと連結されることを特徴とする請求項１に記載の焼結装置。
【請求項７】
前記第１の循環部および前記気体燃料供給部は、前記焼結区間に前記クーラーガスおよび気体燃料を供給する請求項２に記載の焼結装置。
【請求項８】
前記気体燃料供給部は、内部に気体燃料が移動する経路を形成する連結供給ラインを有し、
前記連結供給ラインは、前記第１の循環部に配設される第１の連結ラインと連結されることを特徴とする請求項７に記載の焼結装置。
【請求項９】
前記気体燃料供給部は、内部に気体燃料が移動する経路を形成し、一方の端が前記第１の循環部の第１のフードに連結される燃料供給ラインと、
前記燃料供給ラインの一方の端に設けられ、前記気体燃料を前記焼結台車の上部に噴射する噴射器と、
を備えることを特徴とする請求項７に記載の焼結装置。
【請求項１０】
前記気体燃料は、燃焼の下限濃度以下に希釈されて供給されることを特徴とする請求項７に記載の焼結装置。
【請求項１１】
請求項１乃至請求項１０のいずれか一項に記載の焼結装置を使用して、焼結鉱を製造する方法であって、
移動経路に沿って移動する焼結台車の内部に原料を装入する過程と、
前記原料を点火させる過程と、
前記原料の下部方向に空気を吸入する過程と、
焼結済みの焼結鉱を排出し、前記焼結鉱にクーラーガスを供給する過程と、
前記焼結鉱に供給されたクーラーガスのうちの少なくとも一部を前記焼結台車内の原料に供給する過程と、を含み、
前記クーラーガスを前記原料に供給する過程においては、前記移動経路の１／２地点以前に配置されるウィンドボックスの上部に前記クーラーガスを供給することを特徴とする焼結方法。
【請求項１２】
前記焼結鉱にクーラーガスを供給する過程は、前記クーラーガスの温度を測定する過程と、前記クーラーガスの温度が設定温度以上であれば、前記クーラーガスを前記原料に供給する過程と、を含むことを特徴とする請求項１１に記載の焼結方法。
【請求項１３】
前記クーラーガスを前記焼結台車内の原料に供給した後、前記クーラーガスに気体燃料を混合して供給する過程を含むことを特徴とする請求項１１に記載の焼結方法。
【請求項１４】
前記原料の下部方向に空気を吸入した後、吸入された空気のうちの一部を前記焼結台車内の原料に供給する過程を含むことを特徴とする請求項１１又は１３に記載の焼結方法。
【請求項１５】
前記吸入された空気のうちの一部を前記焼結台車内の原料に供給する過程においては、
前記移動経路の１／２地点から前記吸入された空気の温度が最大となる地点までの間の領域において空気を吸入することを特徴とする請求項１４に記載の焼結方法。
【請求項１６】
前記クーラーガスに気体燃料を混合して供給する過程においては、
前記クーラーガスの供給が始まる前、前記クーラーガスの供給が始まると同時に、又は前記クーラーガスの供給が始まった後に気体燃料を供給することを特徴とする請求項１３に記載の焼結方法。
【請求項１７】
前記クーラーガスに気体燃料を混合して供給する過程においては、前記原料が点火される地点以後から前記移動経路の１／２地点までの間を移動する焼結台車の上部に前記クーラーガス及び気体燃料を供給することを特徴とする請求項１３に記載の焼結方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焼結装置及び焼結方法に係り、より詳しくは、原料の燃焼過程を制御したり燃焼効率を改善したりして原料の品質及び生産性を向上させることのできる焼結装置及び焼結方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、焼結工程においては、粉鉄鉱石と、副原料及び燃料（粉コークス、無煙炭）などをドラムミキサーに入れて混合及び調湿を行った後、焼結台車に所定の高さまで装入する。次いで、点火炉を用いて配合原料の表面に点火した後、下方に空気を強制的に吸引しながら焼結配合原料の焼結を行う。次いで、焼結により生成された焼結鉱は、排出されて破砕機（ｃｒｕｓｈｅｒ）を経て冷却機（ｃｏｏｌｅｒ）において冷却される。次いで、焼結鉱のうち高炉内に装入し易く、且つ反応し易い粒度を有する焼結鉱は、高炉に搬送され、小さな粒度を有する焼結鉱である粉鉱は、返鉱として分類されて焼結原料として再利用される。
【０００３】
このような焼結工程は、焼結台車の下部に配置されたウィンドボックスに負圧を形成して焼結台車に吸入力を加えることにより行われる。メインブロワーが駆動されると、ウィンドボックスに負圧が形成される。ウィンドボックスの負圧により配合原料の、着火された表面から下側へと空気が吸引されながら、焼結台車に積載された配合原料の焼結が行われる。焼結済みの原料は、破砕機を経て冷却機において吹き付けられるクーラーガスにより冷却される。
【０００４】
しかしながら、焼結台車内の配合原料が焼結されるとき、焼結台車の上部から下部へと吸引される空気により、燃焼で生じた熱が下部に蓄積されるため、上部層の温度よりも下部層の温度の方が高くなる。このため、原料の上部において焼結反応が十分に行われない結果、生成された原料の品質及び生産性が低下するという可能性がある。
【０００５】
また、従来は、ウィンドボックスを介して吸入された空気である焼結排ガス又は焼結鉱を冷却させたクーラーガスをそのまま外部に排出していた。このようなガスは環境を汚染する成分を含み、高温の焼結鉱を通過するので多くの熱エネルギーを保有している虞がある。この理由から、このようなガスをそのまま外部に排出すると、環境汚染を招くという可能性があり、また多大なエネルギーを失うという可能性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、原料の燃焼過程を制御することのできる焼結装置及び焼結方法を提供する。
本発明は、焼結工程中に生じたガスを循環させることのできる焼結装置及び焼結方法を提供する。
本発明は、原料の品質及び生産性を向上させることのできる焼結装置及び焼結方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る焼結装置は、移動経路に沿って移動自在に配置され、内部に原料が装入される複数の焼結台車と、前記焼結台車の上部に配置され、前記原料の上部面に火炎を噴射する点火炉と、前記焼結台車の下部に前記移動経路に沿って複数が配置され、前記焼結台車の下部方向に空気を吸引して前記原料を焼結させるウィンドボックスと、前記移動経路の一方の側に配置され、前記焼結台車から排出される焼結鉱にクーラーガスを供給するクーラーと、前記クーラーと連結され、前記原料に供給されたクーラーガスのうちの少なくとも一部を前記焼結台車の上部に供給する第１の循環部と、を備える。
【０００８】
前記焼結装置は、前記第１の循環部に連結され、前記第１の循環部に気体燃料を供給する気体燃料供給部を備える。
前記第１の循環部は、前記焼結台車の上部に配置され、前記移動経路に沿って延設される第１のフードと、一方の端が前記クーラーに連結され、他方の端が前記第１のフードに連結される第１の連結ラインと、前記第１の連結ラインに配設される第１のブロワーと、を備える。
【０００９】
前記焼結装置は、前記ウィンドボックスのうちの一部と連結され、前記一部のウィンドボックスに吸入された空気を前記焼結台車の上部に供給する第２の循環部を備え、前記移動経路は、前記原料が前記焼結台車内に装入される装入区間と、前記点火炉が前記原料を点火させる点火区間と、前記原料が焼結される焼結区間と、を有し、前記第１の循環部及び前記第２の循環部は、前記焼結区間に前記吸入された空気又はクーラーガスを供給する。
【００１０】
前記第２の循環部は、前記ウィンドボックスのうちの一部と連結され、内部に空気が収容される空間を形成する吸入配管と、前記焼結台車の上部に配置され、前記移動経路に沿って延設される第２のフードと、一方の端が前記吸入配管に連結され、他方の端が前記第２のフードに連結される第２の連結ラインと、前記第２の連結ラインに配設される第２のブロワーと、を備える。
【００１１】
前記第１の循環部に配設される第１のフードは、前記点火炉と前記第２のフードとの間に配置され、前記第１のフードは、前記移動経路の１／２地点以前に配置されるウィンドボックスの上部に位置する。
【００１２】
前記第２のフードの一方の端が、前記原料の燃焼が終わる地点以後から前記移動経路を基準として最後方まで配置されるウィンドボックスの上部の間に配置される。
前記第２のフードの延設される長さは、前記吸入配管と連結されるウィンドボックスの数×１つのウィンドボックスの長さ以上である。
【００１３】
前記吸入配管は、前記移動経路の１／２地点から前記吸入された空気の温度が最大となる地点までの間に配置されるウィンドボックスと連結される。
前記移動経路は、前記原料が前記焼結台車内に装入される装入区間と、前記原料が点火される点火区間と、前記原料が焼結される焼結区間と、を有し、前記第１の循環部及び前記気体燃料供給部は、前記焼結区間に前記クーラーガス及び気体燃料を供給する。
【００１４】
前記気体燃料供給部は、内部に気体燃料が移動する経路を形成する連結供給ラインを有し、前記連結供給ラインは、前記第１の循環部に配設される第１の連結ラインと連結される。
【００１５】
前記気体燃料供給部は、内部に気体燃料が移動する経路を形成し、一方の端が前記第１の循環部の第１のフードに連結される燃料供給ラインと、前記燃料供給ラインの一方の端に設けられ、前記気体燃料を前記焼結台車の上部に噴射する噴射器と、を備える。
前記気体燃料は、燃焼の下限濃度以下に希釈されて供給される。
【００１６】
本発明に係る焼結鉱の製造方法は、焼結鉱を製造する方法であって、移動経路に沿って移動する焼結台車の内部に原料を装入する過程と、前記原料を点火させる過程と、前記原料の下部方向に空気を吸入する過程と、焼結済みの焼結鉱を排出し、前記焼結鉱にクーラーガスを供給する過程と、前記焼結鉱に供給されたクーラーガスのうちの少なくとも一部を前記焼結台車内の原料に供給する過程と、を含み、前記クーラーガスを前記原料に供給する過程においては、前記移動経路の１／２地点以前に配置されるウィンドボックスの上部に前記クーラーガスを供給する。
【００１７】
前記クーラーガスを前記焼結台車内の原料に供給する過程は、前記クーラーガスの温度を測定する過程と、前記クーラーガスの温度が設定温度以上であれば、前記クーラーガスを前記原料に供給する過程と、を含む。
【００１８】
前記焼結方法は、前記クーラーガスを前記焼結台車内の原料に供給した後、前記クーラーガスに気体燃料を混合して供給する過程を含む  。
前記焼結方法は、前記原料の下部方向に空気を吸入した後、前記吸入された空気のうちの一部を前記焼結台車内の原料に供給する過程を含む。
【００１９】
前記吸入された空気のうちの一部を前記焼結台車内の原料に供給する過程においては、前記移動経路の１／２地点から前記吸入される空気の温度が最大となる地点までの間の領域において空気を吸入する。
前記気体燃料を混合する過程においては、前記クーラーガスの供給が始まる前、前記クーラーガスの供給が始まると同時に、又は前記クーラーガスの供給が始まった後に気体燃料を供給する。
【００２０】
前記クーラーガスに気体燃料を混合して供給する過程においては、前記原料が点火される地点以後から前記移動経路の１／２地点までの間を移動する焼結台車の上部に前記クーラーガス及び気体燃料を供給する。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の実施形態によれば、原料の上部に高温のクーラーガス及び気体燃料を供給して、原料の燃焼過程を制御することができる。気体燃料は、原料が燃焼される時間を延ばすことができる。このため、原料の温度を簡単に上昇させることができ、原料が高温の状態を保つ時間を延ばすことができる。従って、生成される原料の品質が向上し、投入した原料に比べて使用可能に生産される原料の量が増えて生産性が向上する。
【００２２】
また、焼結工程中に生じた焼結排ガス、及び焼結鉱を冷却させながら生じさせた  クーラーガスを焼結台車の上部に循環させて焼結に与からせることができる。原料を焼結させる過程において、このような排ガスを原料に供給すれば、燃焼効率が向上し、焼結層の上部が外部の空気により冷却されるのを抑止又は防止することができる。
【００２３】
従って、投入した原料に比べて使用可能に生産される焼結鉱の量が増えて生産性が向上する。
更に、焼結が行われながら焼結台車の内部の風量が低下することがあるが、風量が低下する部分の風量を増やして生産される焼結鉱の品質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施形態による焼結装置を示す図である。
【図２】本発明の実施形態による原料の焼結工程中の焼結層の断面形状及び排ガスの特性を示す図である。
【図３】本発明の他の実施形態による焼結装置を示す図である。
【図４】本発明の更に他の実施形態による焼結装置を示す図である。
【図５】本発明の実施形態による焼結方法を示すフローチャートである。
【図６】本発明の実施形態によるポット実験装置を示す図である。
【図７】本発明の実施形態による焼結層内の温度の変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、添付図面に基づいて本発明の実施形態による「焼結装置及び焼結方法」について詳細に説明する。
しかしながら、本発明は、以下に開示される実施形態に何ら限定されるものではなく、異なる様々な形態に具体化され、単にこれらの実施形態は、本発明の開示を完全たるものにし、通常の知識を有する者に発明の範囲を完全に知らせるために提供されるものである。発明を詳細に説明するために図面は誇張されていてもよく、図中、同じ符号は同じ構成要素を指し示す。
【００２６】
図１は、本発明の実施形態による焼結装置を示す図であり、図２は、本発明の実施形態による原料の焼結工程中の焼結層の断面形状及び排ガスの特性を示す図である。
【００２７】
図１に示すように、本発明の実施形態による焼結装置１００は、移動経路に沿って移動自在に配置され、内部に原料が装入される複数の焼結台車１３０と、前記焼結台車１３０の上部に配置され、前記原料の上部面に火炎を噴射する点火炉１１０と、前記焼結台車１３０の下部に前記移動経路に沿って複数が配置され、前記焼結台車１３０の下部方向に空気を吸引して前記原料を焼結させるウィンドボックス１４０と、前記移動経路の一方の側に配置され、前記焼結台車１３０から排出される焼結鉱にクーラーガスを供給するクーラー１７２と、前記クーラー１７２と連結され、前記原料に供給されたクーラーガスのうちの少なくとも一部を前記焼結台車１３０の上部に供給する第１の循環部１８０と、を備える。また、焼結装置は、装入部１２０と、粉砕部１７１と、排出部１９０と、第２の循環部１５０と、を更に備えていてもよい。
【００２８】
このとき、焼結鉱に供給されて焼結鉱を冷却したクーラーガスは、クーラー排ガスであってもよい。
ここで、焼結台車１３０は、無限軌道方式により回転するように配置され、閉ループを形成して上部側の移動経路及び下部側の廻送経路を形成してもよい。移動経路においては、焼結台車１４０の内部に原料を装入して原料を焼結させ、廻送経路においては、焼結済みの焼結鉱を排鉱した空き焼結台車１３０を移動させて焼結工程のために上側の移動経路に廻送させる。
【００２９】
移動経路は長手方向に延設され、焼結台車１３０が移動経路の前方から後方へと移動してもよい。また、移動経路は、移動経路のうちの最前方に位置し、前記装入部が配置される装入区間と、装入区間の後段に位置され、前記点火炉１１０が配置される点火区間と、点火区間の後段に位置され、前記原料が焼結される焼結区間と、を有していてもよい。即ち、装入区間は、原料が焼結台車１３０内に装入又は給鉱される区間であり、点火区間は、原料が点火される区間であり、焼結区間は、原料の上部面に点火された火炎を下部に移動させて原料を焼結させる区間である。
【００３０】
焼結台車１３０は、内部に原料が収容される空間を形成し、複数が一方向に無限軌道に設けられて移動経路及び廻送経路を移動してもよい。このため、焼結台車１３０は、移動経路及び廻送経路を移動しながら原料を内部に装入した後に焼結させて排出又は排鉱してもよい。
【００３１】
装入部１２０は、移動経路のうちの装入区間に配置される。即ち、装入区間は、装入部１２０の長手方向の長さに等しい長さの領域を有していてもよい。装入部１２０は、焼結台車１３０の上部に配置され、内部に原料を貯留する空間を形成するホッパー、及び原料の移動経路を形成し、傾斜面を有する装入シュートを備えていてもよい。このため、ホッパーから下部に原料を排出すると、原料が下側の装入シュートを介して焼結台車１３０の内部に導かれる。
【００３２】
点火炉１１０は、移動経路のうち点火区間に配置される。即ち、点火区間は、点火炉１１０の長手方向の長さに等しい長さの領域を有していてもよい。点火炉１１０は、焼結台車１３０の上部及び装入部１２０の後方に配置されて、焼結台車１３０内の原料の上部面に火炎を供給して着火させる。
【００３３】
ウィンドボックス１４０は、複数が移動経路に沿って焼結台車１３０の下部に配置される。より具体的には、ウィンドボックス１４０は、点火炉１１０と原料が焼結台車１３０から排出される区間との間にわたって配設されてもよい。ウィンドボックス１４０は、焼結台車１３０の下部方向から空気を吸入する。このため、焼結台車１３０の上方の空気が焼結台車１３０の内部の原料を通過して下方のウィンドボックス１４０に吸入される。従って、ウィンドボックス１４０により吸入される空気により、焼結台車１３０内の原料の上部面に着火された火炎が、原料の下部面に移動して原料が焼結される。しかしながら、ウィンドボックス１４０が配設される区間はこれに何等限定されず、種々に変更が可能である。
【００３４】
排出部１９０は、複数のウィンドボックス１４０に連結されてウィンドボックス１４０に吸入力を提供し、吸入した空気を外部に排出する役割を果たす。排出部１９０は、複数のウィンドボックス１４０の下部に連結され、内部に空気が収容されて移動可能な空間を形成する吸入チャンバー１９１と、吸入チャンバー１９１に配設される集塵機１９２と、空気が移動する経路を基準として集塵機１９２の後方に配置されるメインブロワー１９３と、メインブロワー１９３の後方に配置される煙突１９４と、を備える。
【００３５】
このため、メインブロワー１９３が吸入力を発生させると、ウィンドボックス１４０を介して上側から下側へと空気が吸入され、吸入された空気は吸入チャンバー１９１に沿ってメインブロワー１９３に向かって移動しながら集塵機１９２を通過してろ過された後、メインブロワー１９３を通って煙突１９４に排出される。即ち、メインブロワー１９３がウィンドボックス１４０の内部に負圧を形成することにより、焼結台車１３０の上部の空気を吸引することができる。このとき、空気は、吸入チャンバー１９１内において前方から後方へと移動することができる。
【００３６】
破砕部１７１は、移動経路の一方の側、即ち、移動経路の最後方から離隔された個所に配置されてもよい。このため、焼結が終わって排鉱された塊状の焼結鉱が破砕部１７１に供給されると、破砕部１７１により破砕される。
【００３７】
クーラー１７２は、破砕部１７１から離隔されて配置される。クーラー１７２は、内部に原料、即ち、焼結鉱が収容される空間を有するように形成される。このため、破砕部１７１において破砕された焼結鉱がクーラー１７２に供給されると、ノズルなどのクーラーガス噴射器を介して内部空間にクーラーガスを供給することができる。従って、クーラーガスが焼結鉱に接触して通過しながら焼結鉱の熱エネルギーを吸収することができる。焼結鉱は、このような過程を経て適正な大きさに選別されて高炉（図示せず）に装入され、小さな粒度を有する焼結鉱は返鉱として分類されて焼結原料として再利用される。
【００３８】
しかしながら、ウィンドボックス１４０を介して吸入された空気である焼結排ガスは、焼結層を通過しながら熱エネルギーを有しており、焼結鉱を通過させたクーラーガスは粉塵をはじめとして環境を汚染させる成分を含んでおり、高温の原料を通過しながら多くの熱エネルギーを有する可能性がある。このため、このようなガスを外部に排出する場合に環境汚染を招くというおそれがあり、多大なエネルギーが失われるというおそれがある。従って、本発明の実施形態による第１の循環部１５０及び第２の循環部１８０を備えて、焼結区間に空気又はクーラーガスを供給して循環させてもよい。
【００３９】
第１の循環部１８０は、クーラー１７２と連結されて、クーラー１７２において生成されたクーラーガスのうちの少なくとも一部を吸入して焼結台車１３０の上部に供給する役割を果たす。第１の循環部１８０は、前記焼結台車１３０の上部に配置され、移動経路に沿って延設される第１のフード１８３と、一方の端が前記クーラー１７２に連結され、他方の端が前記第１のフード１８３に連結される第１の連結管１８１と、前記第１の連結管１８１に配設される第１のブロワー１８２と、を備える。また、第１の循環部１８０は、温度測定器（図示せず）及び制御器（図示せず）を備えていてもよい。
【００４０】
第１のフード１８３は、焼結台車１３０の上部に配置される。第１のフード１８３は、移動経路を基準として１／２地点以前に配置されてもよい。即ち、第１のフード１８３は、点火炉１１０と後述する第２のフード１５４との間に配置されてもよい。また、第１のフード１８３は長手方向に延設され、上部から下部へと進むにつれて幅が広くなるように形成されてもよい。このため、焼結区間の開始地点から前記移動経路の１／２地点までの間を移動する焼結台車１３０の上部にクーラーガス及び気体燃料を供給することができる。
【００４１】
クーラー１７２から原料へと供給されたクーラーガスは、高温の原料が有している熱エネルギーを吸収して温度が上昇し、また原料から発生した粉塵を含んでいる。図２に示すように、点火炉１１０と１／２地点との間の区間においては、燃焼帯が原料の焼結層の上部に位置している。このため、原料を冷却させて熱エネルギーを吸収した高温のクーラーガスを、第１のフード１８３を介して点火炉１１０と１／２地点との間の区間の原料の上部に供給すると、クーラーガスが原料を通過しながら原料に熱エネルギーを供給して原料の燃焼がなお一層行われ易く、高温のクーラーガスが供給される間に原料の温度が低下するのを防止又は抑止することができる。
【００４２】
また、熱エネルギーを吸収したクーラーガスを再使用して省エネルギーを図ることができる。クーラーガスを外部に排出するためには、クーラーガス内の粉塵を取り除く作業を行う必要がある。しかしながら、粉塵を含んでいるクーラーガスを焼結台車１３０内の原料に供給することにより、粉塵を原料として再使用することができ、クーラーガス内の粉塵を取り除くための別途の作業を行う必要がなくなることから、設備が簡素化され、作業の効率が向上する。
【００４３】
第１の連結管１８１は、一方の端がクーラー１７２に連結され、他方の端が第１のフード１８３に連結される。また、第１の連結管１８１は、内部にクーラーガスが移動する経路を形成する。このため、クーラー１７２から原料へと供給されたクーラーガスのうちの少なくとも一部を第１の連結管１８１の一方の端から吸入し、このようなクーラーガスを第１のフード１８３に供給して下部の原料に向かって排出することができる。
【００４４】
第１のブロワー１８２は、第１の連結管１８１、即ち、クーラーガスの移動経路に配置される。第１のブロワー１８２は、第１の連結管の一方の端に吸入力を提供する役割を果たす。このため、クーラー１７２がクーラーガスを供給し、第１のブロワー１８２が第１の連結管１８１に吸入力を提供すると、クーラー１７２から供給されたクーラーガスは、原料を通過しながら熱エネルギーを吸収してクーラーガスとなった後、第１の連結管１８１の一方の端に吸入され、クーラー１７２の外部に流出するのを防ぐことができる。
【００４５】
温度測定器は、第１の連結管１８１に配設され、第１の連結管１８１を移動するクーラーガスの温度を測定する役割を果たす。温度測定器としては、温度を測定可能な多種多様なセンサーが使用可能である。
【００４６】
制御器は、温度測定器及び第１のブロワー１８２と連結されて、第１のブロワー１８２の動作を制御する役割を果たす。  第１の連結管１８１において吸入されたクーラーガスを点火炉１１０と１／２地点との間の原料に供給する理由は、原料内の燃焼を促すためである。原料内の燃焼を促すためには、クーラーガスが高温ではなければならない。クーラーガスの温度が低過ぎると、むしろ原料の熱エネルギーを奪って燃焼を妨げるという可能性がある。
【００４７】
このため、第１の連結管１８１を通過するクーラーガスの温度を、温度測定器を用いて測定して第１のブロワー１８２の動作を制御してもよい。例えば、制御器は、温度測定器において測定されたクーラーガスの温度が１００℃未満であった場合は、第１のブロワー１８２の動作を中断させてクーラーガスが第１のフード１８３に供給されることを中断させてもよい。一方、制御器は、温度測定器において測定されたクーラーガスの温度が１００℃以上である場合は、第１のブロワー１８２を作働させてクーラーガスを第１のフード１８３に供給してもよい。
【００４８】
このため、燃焼帯が焼結層の上部に位置する原料に高温のクーラーガスのみを供給して、高温のクーラーガスを介して原料内の燃焼を促すことができる。
一方、本発明の実施形態による焼結装置は、第２の循環部１５０を更に備えていてもよい。第２の循環部１５０は、複数のウィンドボックス１４０のうちの一部と連結して吸入された空気を焼結台車１３０の上部に供給する役割を果たす。
【００４９】
第２の循環部１５０は、前記ウィンドボックス１４０に連結され、内部に空気が収容される空間を形成する吸入配管１５１と、前記焼結台車１３０の上部に配置され、前記移動経路に沿って延設される第２のフード１５４と、一方の端が前記吸入配管１５１に連結され、他方の端が前記第２のフード１５４に連結される第２の連結ライン１５３と、前記第２の連結ライン１５３に配設される第２のブロワー１５２と、を備える。このとき、吸入される空気は、焼結台車１３０内の焼結層を通過した空気（以下、「吸入された空気」と称する。）であってもよい。
【００５０】
吸入配管１５１は、内部に空気が収容される空間を形成し、複数のウィンドボックス１４０のうちの一部と連結される。例えば、吸入配管１５１は、移動経路の１／２地点から前記吸入された空気の温度が最大となる地点（以下、「ＢＴＰ」と称する。）までの間に配置されるウィンドボックス１４０と連結されてもよい。即ち、前記領域において吸入された空気を循環させてもよい。
【００５１】
それぞれのウィンドボックス１４０には、吸入される空気の温度を測定するセンサーが配設されているので、複数のウィンドボックス１４０に吸入される空気の温度をモニタリングしてＢＴＰの位置を確認することができる。このようなＢＴＰは、焼結条件に応じて
位置が変動するが、作業者が焼結条件を調節しながらＢＴＰの位置を所定のウィンドボックス１４０に合わせて調節することができる。
【００５２】
図２に示すように、風量は、焼結層の通気抵抗の影響を受けるが、通気抵抗は、焼結済み層、燃焼帯、及び未焼結層の厚さに応じて異なる。通気抵抗が大きな燃焼帯の厚さが増大するのに伴い風量は次第に減って、移動経路の１／２地点とＢＴＰとの間の中間領域において最小量に減少し、その後再び増大する傾向を示す。
【００５３】
通気抵抗が大きな個所においては、ウィンドボックス１４０により原料を通過する空気の量が減って焼結が円滑に行われないことがある。このため、移動経路の１／２地点（以下、「１／２地点」と称する。）とＢＴＰの間に配置されたウィンドボックス１４０は、吸入配管１５１と連結されると、後述する第２のブロワー１５２が全てのウィンドボックス１４０のうちの一部のウィンドボックスにのみ吸入力を提供するため、メインブロワー１９３の１つで全てのウィンドボックス１４０に吸入力を提供する場合よりも大きな吸入力を提供されることができる。
【００５４】
即ち、第２のブロワー１５２と連結されるウィンドボックス１４０の数が少ないため吸入力が上手に分割されず、その結果、第２のブロワー１５２と連結された各ウィンドボックスの吸入力が増加する。
【００５５】
このため、たとえ１／２地点とＢＴＰとの間の燃焼帯における通気抵抗が大きいとしても、第２のブロワー１５２から提供される吸入力が大きいので、１／２地点とＢＴＰとの間においては、焼結台車１３０内の風量が減ることを極力抑えることができる。即ち、焼結台車１３０内の原料の通気抵抗に起因して空気の移動が妨げられる虞はあるが、下部から空気を吸入する吸入力が増加して通気抵抗により減らされた風量を増大させることができる。従って、原料の焼結が円滑に行われて焼結済みの原料、即ち、焼結鉱の生産性及び品質が向上する。
【００５６】
その一方では、１／２地点とＢＴＰとの間に配置されるウィンドボックスが吸入配管１５１に連結された場合、１／２地点とＢＴＰとの間のウィンドボックスを除く残りのウィンドボックスは、吸入チャンバー１９１に連結される。しかしながら、吸入配管１５１に連結されるウィンドボックス１４０の領域は、これに何等限定されず、種々に変更可能である。
【００５７】
第２のフード１５４は、焼結台車１３０の上部に配置されて吸入配管１５１に吸入された空気を原料に供給する役割を果たす。第２のフード１５４は、移動経路を基準として、吸入配管１５１と連結されたウィンドボックスよりも後方に配置されてもよい。即ち、第２のフード１５４の一方の端は、ＢＲＰ（Ｂｕｒｎ  Ｒｉｓｉｎｇ  Ｐｏｉｎｔ：原料の燃焼が終わる時点）以後から、最後方まで配置されるウィンドボックスの上部の間に配置されてもよい。第２のフード１５４は、長手方向に延設され、上部から下部へと進むにつれて幅が広くなるように形成されてもよい。
例えば、第２のフード１５４が延設される長さは、吸入配管１５１と連結されるウィンドボックス１４０の数×１つのウィンドボックス１４０の長手方向の長さ以上であってもよい。吸入配管１５１を介して吸入される空気は、焼結層の熱エネルギーを吸収して高温であるため、通常の外部温度の空気よりも体積が大きいことがある。従って、ウィンドボックス１４０が吸入可能な空気の体積が限定されているため、第２のフード１５４が空気を供給する領域又は第２のフード１５４がカバーするウィンドボックス１４０の数が減ると、第２のフード１５４から排出される空気は、下側のウィンドボックスに完全に吸入され切れず、一部が外部に流出されて環境汚染を招くという可能性がある。
【００５８】
第２のフード１５４の延設される長さを増加させると、下側に配置されるウィンドボックス１４０の数が増えるため、第２のフード１５４から排出される空気を下側のウィンドボックス１４０が十分に吸入して、第２のフード１５４から排出される空気が外部に流出されることを防ぐことができる。このため、第２のフード１５４の延設される長さは、吸入配管１５１と連結されるウィンドボックス１４０の個数以上のウィンドボックス１４０の上部を覆える大きさに形成されなければならない。
【００５９】
即ち、上部の第２のフード１５４の長さは、第２のフード１５４から排出される空気を十分に吸入可能な数のウィンドボックス１４０を覆える長さに形成されなければならない。しかしながら、第２のフード１５４の配置位置及び延設される長さは、これに何等限定されず、種々に変更可能である。例えば、第２のフード１５４の他方の端が配置される領域と、吸入配管１５１と連結されるウィンドボックスが配置される領域とが一部重なり合ってもよい。即ち、吸入配管１５１と連結されるウィンドボックスと、第２のフード１５４の下側に配置されるウィンドボックスの一部が重なり合ってもよい。
【００６０】
その一方では、第２のフード１５４は、移動経路を基準としてＢＲＰ以後から最後方まで配置されるウィンドボックスに空気を供給してもよい。即ち、図２に示すように、１／２地点とＢＴＰとの間のウィンドボックス１４０において吸入された空気は、水分を含有しており、外部の空気よりも酸素の濃度が低いため、このような空気を燃焼が起こる区間の原料に供給した場合は、燃焼を妨げるという可能性がある。このため、燃焼がほぼ又は完全に終わる移動経路の後方の原料、例えば、ＢＲＰ以後から最後方まで配置されるウィンドボックス１４０の上部の原料に、１／２地点とＢＴＰとの間において吸入された空気を供給してもよい。
【００６１】
しかしながら、第２のフード１５４の位置や空気を供給する領域及び形状は、これに何等限定されず、種々に変更可能である。
第２の連結ライン１５３は、一方の端が吸入配管１５１に連結され、他方の端が第２のフード１５４に連結される。また、第２の連結ライン１５３は、内部に吸入配管１５１に流入した空気が移動する経路を形成する。このため、吸入配管１５１に流入した空気は、第２の連結ライン１５３を介して第２のフード１５４に供給されて下部の原料に向かって排出されてもよい。
【００６２】
第２のブロワー１５２は、第２の連結ライン１５３に配設されて、吸入配管１５１に連結されたウィンドボックス１４０に空気を吸入可能な吸入力を提供する。第２のブロワー１５２は、メインブロワー１９３よりも、吸入力を提供するウィンドボックス１４０の数が少ない。このため、たとえ第２のブロワー１５２及びメインブロワー１９３が提供する吸入力の大きさが同じであるとしても、第２のブロワー１５２から吸入力を提供されるウィンドボックスの吸入力の方が、  第２のブロワー１５２よりも多く分割されたメインブロワー１９３に吸入力を提供されるウィンドボックスの吸入力よりも大きいことがある。
【００６３】
従って、たとえ第２のブロワー１５２と連結されたウィンドボックス１４０の上部の焼結台車１３０の内部の通気性が低いとしても、第２のブロワー１５２と連結されたウィンドボックスがメインブロワー１９３と連結されたウィンドボックスよりも大きな吸入力を提供して第２のブロワー１５２と連結される焼結台車１３０の内部の風量を増加させることができる。
【００６４】
即ち、通気性が低い個所において空気を更に大きな吸入力で吸入するので、風量が増加して生産される焼結鉱の品質が向上する。しかしながら  、第２のブロワー１５２の吸入力の大きさ及び吸入力を向上させる方法はこれに何等限定されず、種々に変更可能である。
【００６５】
このように、焼結工程中に生じた空気、即ち、焼結排ガスや焼結鉱を冷却させながら生じさせたクーラーガス、即ち、クーラー排ガスを焼結台車１３０の上部に循環させて焼結に与からせるので、排ガスをそのまま外部に排出せず、その結果、環境汚染を防ぐことができる。なお、このような排ガスは  、原料を通過しながら多大な熱エネルギーを有するので、原料を焼結させる過程において排ガスを原料に供給すれば燃焼効率が向上する。従って  、投入した原料に比べて使用可能に生産される焼結鉱の量が増加して生産性が向上する。
【００６６】
図３は、本発明の他の実施形態による焼結装置を示す図である。以下、本発明の他の実施形態による焼結装置について説明する。
焼結台車１３０内の原料が焼結されるとき、上部層は外部と接触して外部の空気により熱エネルギーを奪われるため、下部層に比べて温度が上昇し難く、たとえ温度を上昇させたとしても、高温状態の維持時間が短いという可能性がある。このため、原料の上部において焼結反応が十分に行われない可能性があるがために、生成される原料の品質及び生産性が低下するというおそれがある。
【００６７】
従って、本発明の他の実施形態による焼結装置は、本発明の実施形態による第１の循環部１８０に加えて、気体燃料供給部１６０を更に備えて、焼結区間を移動する焼結台車１３０の上部に高温のクーラーガス及び気体燃料を供給してもよい。このとき、本発明の他の実施形態による焼結装置は、本発明の実施形態による第２の循環部１５０を更に備えていてもよい。
【００６８】
図３に示すように、気体燃料供給部１６０は、第１の循環部１８０に連結され、気体燃料を供給してクーラーガスと混合された後に焼結台車１３０の上部に供給される役割を果たす。気体燃料供給部１６０は、内部に気体燃料が移動される経路を形成し、前記第１の連結管１８１に連結される燃料供給ライン１６１を備え、制御弁１６２を備えていてもよい。
【００６９】
燃料供給ライン１６１は、気体燃料が移動する経路を形成し、一方の端が第１の連結管１８１と連通される。このため、燃料供給ライン１６１内を移動する気体燃料は、第１の連結管１８１の内部に流入され、第１の連結管１８１の内部を移動するクーラーガスと合流されて混合される。なお、混合された気体燃料及びクーラーガスは、第１の連結管１８１に沿って移動して第１のフード１８３を介して焼結台車１３０の上に供給される。
【００７０】
制御弁１６２は、前記燃料供給ライン１６１に配設されて前記気体燃料の移動を制御してもよい。このため、制御弁１６２の動作を制御すると、焼結台車１３０の上に供給される気体燃料の量や気体燃料が供給される時点を調節することができる。
【００７１】
このとき、気体燃料としては、液化天然ガス（ＬＮＧ）、液化石油ガス（ＬＰＧ）、コークス炉ガス（ＣＯＧ：Ｃｏｋｅ  Ｏｖｅｎ  Ｇａｓ）、高炉ガス（ＢＦＧ：Ｂｌａｓｔ  Ｆｕｒｎａｃｅ  Ｇａｓ）、一酸化炭素（ＣＯ）、水素（Ｈ２）のうちの少なくともいずれか一つが使用可能である。このような気体燃料は、焼結台車１３０内の原料に供給されて原料の燃焼過程を制御してもよい。即ち、原料の上部に供給される気体燃料により原料が燃焼される時間が延長される。従って、燃焼時間の延長により原料の温度を容易に上昇させることができ、原料を高温の状態を保つ時間が延長される。しかしながら、本発明はこれに何等限定されず、可燃性を有する様々な気体燃料が使用可能である。
【００７２】
また、気体燃料は、燃焼の下限濃度以下に希釈されて供給されてもよい。即ち、気体燃料は、焼結台車１３０の上に供給された後に燃焼されて原料の焼結を行い易くしなければならない。ところが、気体燃料が第１の連結管１８１内において高温のクーラーガスと合流されて燃焼した後に焼結台車１３０の上に供給されると、原料の焼結に役立たない。従って、気体燃料が焼結台車１３０の上に供給される前にクーラーガスと混合されて燃焼すのを防ぐために、気体燃料を燃焼の下限濃度以下に希釈してもよい。このため、たとえ気体燃料が第１の連結管１８１内において高温のクーラーガスと合流されたとしても、燃焼されずに焼結台車１３０の上に供給された後に原料内の火炎により燃焼されて原料の焼結を行い易くすればよい。
【００７３】
気体燃料の燃焼の下限濃度は、温度に応じて変化する。即ち、気体燃料の温度が上昇するにつれて燃焼の下限濃度は下がり、気体燃料の温度が下降するにつれて燃焼の下限濃度が上昇する。例えば、気体燃料として液化天然ガス（ＬＮＧ）を使用する場合、２００℃における液化天然ガス（ＬＮＧ）の燃焼の下限濃度は約４．２％であってもよく、４００℃における液化天然ガス（ＬＮＧ）の燃焼の下限濃度は約３．６％であってもよく、６００℃における液化天然ガス（ＬＮＧ）の燃焼の下限濃度は約２．９％であってもよい。
【００７４】
このように、気体燃料の燃焼の下限濃度が温度条件に応じて変化するため、温度条件に合わせて気体燃料の燃焼の下限濃度を変化させなければならない。このため、気体燃料と合流されて気体燃料の温度に最も大きな影響を及ぼすクーラーガスの温度を測定し、クーラーガスの温度に応じて気体燃料の燃焼の下限濃度を調節しなければならない。
【００７５】
即ち、クーラーガスの温度が高ければ、たとえ少量の気体燃料が供給されたとしても燃焼が行われ易く、クーラーガスの温度が低ければ、多量の気体燃料を供給しなければ燃焼が行われ難い。従って、クーラーガスの温度に対応する気体燃料の燃焼の下限濃度を確認し、これに合わせて気体燃料の燃焼の下限濃度を希釈して原料の上に供給しなければならない。このとき、クーラーガスの温度は１００℃〜３００℃であってもよい。しかしながら、クーラーガスの温度はこれに何等限定されず、種々に変更可能である。
【００７６】
このように、気体燃料及び高温のクーラーガスを原料に供給するので、原料の焼結が行われる間に原料の上部から下部に至るまで燃焼が行われ易く、その結果、原料が高温の状態を長時間に亘って保つことができる。このため、生成される原料の品質が向上し、投入した原料に比べて使用可能に生産される原料の量が増加して生産性が向上する。
【００７７】
図４は、本発明の更に他の実施形態による焼結装置を示す図である。以下、本発明の更に他の実施形態による焼結装置の気体燃料供給部について説明する。
図４に示すように、本発明の更に他の実施形態による気体燃料供給部１６０は、内部に気体燃料が移動する経路を形成し、一方の端が前記第１のフード１８３に連結される燃料供給ライン１６１と、前記燃料供給ライン１６１の一方の端に設けられ、前記気体燃料を前記焼結台車の上部に噴射する噴射器１６３と、を備え、制御弁１６２を備えていてもよい。
【００７８】
燃料供給ライン１６１は、第１のフード１８３に直結されてもよい。例えば、燃料供給ライン１６１の一方の端が第１のフード１８３を貫通して連結されてもよい。このため、燃料供給ライン１６１に供給される気体燃料が、第１のフード１８３内において第１の連結管１８１を介して供給されるクーラーガスと混合されて、焼結台車１３０の上に供給されてもよい。また、燃料供給ライン１６１に制御弁１６２が配設されて、前記気体燃料の移動を制御してもよい。このため  、制御弁１６２の動作を制御すると、焼結台車１３０の上に供給される気体燃料の量や気体燃料が供給される時点を調節することができる。
【００７９】
噴射器１６３は、第１のフード１８３の内部に配置されてもよく、第１のフード１８３を貫通する燃料供給ライン１６１の一方の端に連結されて支持されてもよい。例えば、噴射器１６３は、移動経路に沿って配置される複数のノズルを備えていてもよい。あるいは、噴射器１６３にガスが流入する空間を有するボディ部を備え、ボディ部の下側に複数の噴射孔が配設されてガス原料を噴射してもよい。即ち、噴射器１６３がシャワーヘッドタイプに形成されて気体燃料を噴射してもよい。これによって、燃料供給ライン１６１に沿って噴射器１６３に移動した気体燃料が、ノズルを介して焼結台車１３０の上に排出可能になる。しかしながら、噴射器１６３の構造及び焼結台車１３０の上に気体燃料を供給する方法はこれに何等限定されず、種々に変更可能である。
【００８０】
気体燃料は、原料の燃焼時間を延ばし、高温のクーラーガスは、原料に熱エネルギーを提供する。従って、このような気体燃料及び高温のクーラーガスを原料に供給するので、原料の焼結が行われる間に原料の上部から下部に至るまで燃焼が行われ易くなり、その結果、原料が高温の状態を長時間に亘って保つことができる。このため、生成される原料の品質が向上し、投入した原料に比べて使用可能に生産される原料の量が増加して生産性が向上する。
【００８１】
図５は、本発明の実施形態による焼結方法を示すフローチャートである。以下、本発明の実施形態による焼結方法について説明する。
図５に示すように、本発明の実施形態による焼結方法は、焼結鉱を製造する方法であって、移動経路に沿って移動する焼結台車の内部に原料を装入する過程（Ｓ１００）と、前記原料を点火させる過程（Ｓ２００）と、前記原料の下部方向に空気を吸入する過程（Ｓ３００）と、吸入された空気のうちの一部を焼結台車内の原料に供給する過程（Ｓ４００）  、焼結済みの焼結鉱を排出し、前記焼結鉱にクーラーガスを供給する過程（  Ｓ５００）と、前記焼結鉱に供給されたクーラーガスのうちの少なくとも一部を前記焼結台車内の原料に供給する過程（Ｓ６００）と、を含む。
【００８２】
このとき、前記クーラーガスを原料に供給する過程においては、前記移動経路の１／２地点以前に配置されるウィンドボックスの上部に前記クーラーガスを供給してもよい。なお、前記移動経路は、前記焼結装置１００において説明した移動経路と同じものであってもよい。
【００８３】
まず、複数の焼結台車１３０を装入部１２０の下側に順次に通過させて装入部１２０を介して複数の焼結台車１３０のそれぞれに原料を装入して原料層を形成する。複数の焼結台車１３０が点火炉１１０の下側を順次に通過すると、点火炉１１０により原料層の上部に着火され、各焼結台車１３０は焼結区間を移動しながら原料を焼結させる。即ち、焼結台車１３０が焼結区間を移動する過程において、焼結区間内のウィンドボックス１４０の吸入力により原料層の上部の火炎が下部に移動し、原料を燃焼させながら焼結鉱が製造される。
【００８４】
焼結済みの原料、即ち、焼結鉱は、焼結台車１３０から排出された後にクーラー１７２に搬送され、クーラー１７２から供給されるクーラーガスにより冷却される。
このとき、吸入された空気のうちの一部を焼結台車１３０内の原料に供給してもよい。特に、焼結台車１３０の移動経路の１／２地点からウィンドボックス１４０に吸入される空気の温度が最大となる地点ＢＴＰまでの間の領域において空気を吸入してもよい。
【００８５】
移動経路の１／２地点とＢＴＰとの間の中間領域においては、原料内の通気抵抗が大きいために、風量が最小限に減少してから再び増加する傾向を示す。通気抵抗が大きい個所において、ウィンドボックス１４０にから原料を通過する空気の量が減少して焼結が円滑に行われないことがある。このため、移動経路の１／２地点とＢＴＰとの間に配置されるウィンドボックスを、第２の循環部１５０の吸入配管１５１と連結し、第２のブロワー１５２を介して吸入配管１５１と連結されたウィンドボックスの上の空気を吸入すると、通気抵抗が大きい個所に、メインブロワー１９３が全てのウィンドボックスに吸入力を提供するときよりも更に大きな吸入力が提供可能になる。
【００８６】
従って、たとえ１／２地点とＢＴＰとの間の燃焼帯における通気抵抗が大きいとしても、第２のブロワー１５２から提供される吸入力が大きいため、１／２地点とＢＴＰとの間において焼結台車１３０内の風量が減ることを極力抑えることができる。このため、原料の焼結が円滑に行われて、焼結済みの焼結鉱の品質が向上する。
【００８７】
ウィンドボックス１４０を介して吸入配管１５１に流入された空気は、焼結台車１３０の上部に配置される第２のフード１５４を介して下側の原料に向かって排出される。第２のフード１５４は、移動経路を基準としてＢＲＰ以後から最後方まで配置されるウィンドボックスに空気を供給してもよい。１／２地点とＢＴＰとの間のウィンドボックス１４０において吸入された空気は水分を含有しており、外部の空気よりも酸素の濃度が低いため、このような空気を燃焼が行われる区間の原料に供給すれば燃焼を妨げるという可能性がある。従って、燃焼がほぼ又は完全に終わるＢＲＰ以後の移動経路の後方に空気を供給してもよい。即ち、ＢＲＰ以後は燃焼が終わっているため、たとえＢＲＰ以後の焼結台車１３０の上に、水分を含有しており、且つ濃度の低い空気が供給されたとしても焼結過程に影響を及ぼさない。
【００８８】
このとき、第２のフード１５４の下側には、第２のフード１５４から排出される空気を十分に吸入可能な程度の数以上にウィンドボックス１４０を配置しなければならない。例えば、第２のフード１５４から排出する空気を下側のウィンドボックスが十分に吸入できなければ、吸入され切れなかった空気が外部に流出して環境を汚染するという可能性がある。従って、吸入配管１５１と連結されて吸入される空気の量を考慮して第２のフード１５４の長手方向の長さ、又は第２のフード１５４がカバーするウィンドボックス１４０の数を調節する必要がある。
【００８９】
その一方では、焼結済みの原料を冷却させて生じさせたクーラーガスを、第１の循環部１８０を介して循環させて再使用してもよい。また、気体燃料供給部１６０を第１の循環部１８０に連結して、クーラーガス及び気体燃料を混合して、焼結台車１３０内の原料の上に供給してもよい。特に、移動経路のうち、原料が点火される地点以後から移動経路の１／２地点までの間を移動する焼結台車１３０の上部に、前記クーラーガス及び気体燃料を供給してもよい。
【００９０】
この区間においては、燃焼帯が原料の焼結層の上部に位置している。従って、原料を冷却させて熱エネルギーを吸収した高温のクーラーガスを、第１の循環部１８０の第１のフード１８３を介して、点火炉１１０と１／２地点との間の区間の原料の上部に供給すると、クーラーガスが原料を通過しながら原料に熱エネルギーを供給して原料の燃焼がなお一層行われ易い。このため、燃焼効率が向上して生産性が向上し、投入した原料に比べて使用可能に生産される原料の量が増加する。なお、熱エネルギーを吸収したクーラーガスを再使用して省エネルギーを図ることができる。
【００９１】
このとき、クーラーガスの温度を測定し、クーラーガスの温度が設定温度以上であれば、第１の循環部１８０がクーラーガスを原料に供給するようにしてもよい。例えば、設定温度は、１００℃であってもよい。即ち、クーラーガスの温度が低過ぎると、クーラーガスが原料を通過しながらむしろ原料の熱を奪って原料の燃焼を妨げるという可能性がある。このため、原料の燃焼を行い易くするためには、熱エネルギーを十分に有しているクーラーガス、例えば、原料中の水分を蒸発可能な１００℃以上のクーラーガスのみを原料に供給してもよい。
【００９２】
従って、第１の循環部１８０に吸入されるクーラーガスの温度を測定し、クーラー排ガスの温度を設定温度と比較して、クーラー排ガスの温度が設定温度以上である場合は、第１のブロワー１８２の動作を制御してクーラーガスを第１のフード１８３を介して原料の上に供給し、クーラー排ガスの温度が設定温度未満である場合は、第１のブロワー１８２の動作を制御して第１のフード１８３へのクーラーガスの供給を中断し、クーラーガスが原料の上に供給されるのを中断してもよい。しかしながら、設定温度値はこれに何等限定されず、種々に変更可能である。
【００９３】
また、気体燃料供給部１６０を第１の循環部１８０と連結して、クーラーガス及び気体燃料を焼結台車１３０の上に一緒に供給してもよい。気体燃料供給部１６０は、第１の循環部１８０の第１のフード１８３又は第１の連結管１８１と連結される。このため、気体燃料供給部１６０が気体燃料を供給すると、気体燃料が第１のフード１８３又は第１の連結管１８１に供給され、第１のフード１８３又は第１の連結管１８１内を移動するクーラーガスと合流されて混合される。
【００９４】
更に、混合されたクーラーガス及び気体燃料は、焼結台車１３０内の原料に供給されて原料の焼結が円滑に行われるようにしてもよい。
気体燃料及びクーラーガスを混合する過程において、クーラーガスの供給が始まる前に、前記クーラーガスの供給が始まると同時に、又は前記クーラーガスの供給が始まった後に気体燃料を供給してもよい。即ち、第１の連結管１８１又は第１のフード１８３を介して気体燃料を焼結台車１３０の上に先に供給しながらクーラーガスを供給してもよく、気体燃料及びクーラーガスを同時に供給してもよく、クーラーガスを先に供給しながら気体燃料を供給してもよい。しかしながら、気体燃料及びクーラーガスが供給される順序はこれに何等限定されず、種々に変更可能である。
【００９５】
気体燃料は、原料の燃焼時間を延ばし、高温のクーラーガスは、原料に熱エネルギーを提供する。即ち、焼結台車１３０内の原料の上部面に気体燃料が供給されると、気体燃料及び原料内の点火部１１０により生成された火炎が合流されて燃焼可能になる。気体燃料の燃焼は、原料の温度を上昇させることができるので、外部と接触する原料の上部の温度も上昇させやすい。また、原料の上部から下部に向かって供給される気体燃料は、原料の中間部や下部にも供給されて、原料内の火炎が下側に移動するときに燃焼されて原料内の燃焼効率を高めることができる。更に、このような過程中に、高温のクーラーガスが供給されて原料に熱エネルギーを供給するため、原料の燃焼を促し、温度が下降することを抑えることができる。
【００９６】
従って、このような気体燃料及び高温のクーラーガスを原料に供給するので、原料の焼結が行われる間に、原料の上部から下部に至るまで燃焼が行われ易く、その結果、原料を高温の状態を長時間に亘って保つことができる。このため、生成される原料の品質が向上し、投入した原料に比べて使用可能に生産される原料の量が増加して生産性が向上する。
【００９７】
図６は、本発明の実施形態によるポット実験装置を示す図であり、図７は、本発明の実施形態による焼結層内の温度の変化を示すグラフである。
以下、本発明の実験例を挙げて本発明についてより詳細に説明する。
焼結鉱を冷却するために用いたクーラーガスを焼結層の上部に供給する場合の効果を確認するために、図６に示すポット５００を用いて焼結層の上層部にクーラーガスを供給した場合（実施例）と供給しなかった場合（比較例）を比較した。
【００９８】
即ち、比較例においては、ポット５００に原料１を入れて点火させて焼結層の温度の変化を測定した。実施例においては、ポット５００に原料１を入れて点火させ、約２５０℃（クーラーガスの温度）の高温の空気を吹き込んで焼結層の温度の変化を測定した
比較例の実験条件について詳細に説明すると、ポット５００に９００ｍｍの高さに原料１を装入した。原料１の装入密度は１８８８ｋｇ／ｍ３であり、負圧は１７００ｍｍＡｑである。点火時間は９０秒であり、点火温度は約１０５０℃である。なお、原料１の上層部から下層部までの順に２５５ｍｍおきにＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの地点における原料１の温度を測定した。
【００９９】
実施例の実験条件について詳細に説明すると、ポット５００に９００ｍｍの高さに原料１を装入した。原料１の装入密度は１８８８ｋｇ／ｍ３であり、負圧は１７００ｍｍＡｑである。点火時間は９０秒であり、点火温度は約１０５０℃である。また、原料１の上層部に高温の空気又は高温のガスを４〜１１分間供給した。このとき、供給される空気の温度は約２５０℃（クーラーガスの温度）であり、空気の吹込み量は３２２Ｌ／ｍｉｎ（２３８２Ｎｍ３／ｍｉｎ）である。なお、原料１の上層部から下層部までの順に２５５ｍｍおきにＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの地点における原料１の温度を測定した。
【０１００】
図７に示すように、高温の空気を原料の上層部に供給した場合、実施例のＡ地点における高温領域の範囲が比較例における高温領域の範囲よりも増加し、最高の温度も増加したことが分かる。
また、実施例においては、Ａ地点における原料の焼結速度（又は、焼結時間）が比較例のそれよりも速かった（長かった）が、Ｂ地点以後からは原料の焼結速度が増加した。これは、高温の空気を注入するので、湿潤帯の除去速度が増加して焼結層の通気抵抗が減ったためであると推察される。あるいは、原料の上層部の焼結品質の向上により通気度が改善されて吸引流量が増加した影響で、焼結速度が遅くなったとも推察される。
【０１０１】
また、実施例の場合は、高温領域の範囲がＡ〜Ｄ地点の全てにおいて比較例よりも増加した。このため、実施例の最終的にＢＴＰに達する時間が、比較例よりも短縮され、原料が更に効率よく燃焼された。従って、上層部から下層部に至るまで焼結鉱の品質が向上する。
【０１０２】
更に、実施例における排ガスの温度が比較例における排ガス温度よりも高かった。排ガスの温度が１３０℃未満に下降すると、水分が凝縮されて排ガスを吸入する配管を腐食させる虞がある。従って、排ガスの温度は１３０℃以上に保たれなければならないが、実施例における排ガスの場合には温度が高いので１３０℃以上に保ち易い。このため、排ガスを吸入する配管が腐食されるのを防ぐことができる。
【０１０３】
その一方では、比較例及び実施例のＢＴＰへの到達時間と、ＢＴＰの温度及び焼結速度は、下記表１の通りである。
【表１】
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【０１０４】
従って、図７及び表１に示すように、焼結層の上部に焼結鉱を冷却させた高温のクーラーガスを供給すると、更に高い温度において更に速い速度で焼結が行われることが分かる。このため、高温のクーラーガスを原料の上部に供給すると、焼結鉱の品質の向上効果及び省エネルギー効果が得られることが分かる。なお、クーラーガス内の粉塵を焼結過程において自動的に取り除くことができるので、粉塵による環境汚染を防ぐことができる。
【０１０５】
以上、本発明の詳細な説明においては具体的な実施形態について説明したが、本発明は、本発明の範囲を逸脱しない限り、種々に変形可能である。よって、本発明の範囲は、説明された実施形態に限定されてはならず、後述する請求の範囲だけではなく、この請求の範囲と均等なものにより定められるべきである。
【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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【図６】
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【図７】
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