(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動経路に沿って移動可能であり、内部に原料層が装入された複数の燒結台車と、
前記移動経路の上方の一側に配設されて前記燒結台車内の原料層に火炎を噴射する点火炉と、
前記移動経路の他側に配設されて、燒結された燒結鉱が排出される排鉱部と、
前記移動経路において前記点火炉と前記排鉱部との間に配備されるウィンドボックスと、
前記移動経路の上方において前記点火炉と前記排鉱部との間に配備されて、前記原料層に熱量及び加湿空気を供給する熱量調節器と、
を備え、
前記熱量調節器は、
前記原料層に酸素を含むガスを供給する酸素供給装置と、
前記酸素供給装置の一側に配備されて、前記原料層にガス燃料を供給するガス燃料供給装置と、
前記ガス燃料供給装置の一側に配備されて、前記原料層に加湿空気を供給する加湿空気供給装置と、
を備え、
前記酸素供給装置、前記ガス燃料供給装置、及び前記加湿空気供給装置は、前記燒結台車の移動方向に沿ってこの順に配備されることを特徴とする燒結鉱の製造設備。
【請求項２】
前記酸素供給装置は、
酸素を貯留する酸素貯留器と、
前記移動経路の上部に前記燒結台車の上部を取り囲むように配備され、上面に通孔が形成された第１フードと、
前記酸素貯留器に貯留された酸素を前記第１フードの内部に供給する第１ノズルと、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の燒結鉱の製造設備。
【請求項３】
前記ガス燃料供給装置は、
ガス燃料を貯留するガス燃料貯留器と、
前記移動経路の上部に前記燒結台車の上部を取り囲むように配備され、上面に通孔が形成された第２フードと、
前記ガス燃料貯留器に貯留された酸素を前記第２フードの内部に供給する第２ノズルと、
を備えることを特徴とする請求項２に記載の燒結鉱の製造設備。
【請求項４】
前記第２フードは、前記第１フードから離隔して配備されることを特徴とする請求項３に記載の燒結鉱の製造設備。
【請求項５】
前記ガス燃料供給装置は、前記点火炉から前記排鉱部までの移動経路のうち１／３以内の領域に配備され、前記酸素供給装置は、前記ガス燃料供給装置が配備される領域の１／４〜１／２の領域に配備されることを特徴とする請求項４に記載の燒結鉱の製造設備。
【請求項６】
前記第２フードは、前記第２フードの内部空間を前記燒結台車の幅方向に沿って複数に仕切るように形成され、
前記第２フードの仕切られた空間ごとに第２のノズルが接続されることを特徴とする請求項３に記載の燒結鉱の製造設備。
【請求項７】
前記第２フードは、前記燒結台車の移動方向に沿って複数配置され、
複数の前記第２フードが、互いに離隔して配備されることを特徴とする請求項６に記載の燒結鉱の製造設備。
【請求項８】
前記第２フードの長さは、前記第２フード間の間隔よりも２乃至４倍長いことを特徴とする請求項７に記載の燒結鉱の製造設備。
【請求項９】
前記加湿空気供給装置は、
水分を貯留する水分貯留器と、
前記移動経路の上方に前記燒結台車の上部を取り囲むように配備され、上面に通孔が形成された第３フードと、
前記水分貯留器に貯留された水を前記第３フードの内部に供給する第３ノズルと、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の燒結鉱の製造設備。
【請求項１０】
前記加湿空気供給装置は、前記燒結台車の移動方向に対して前記排鉱部の後方に配備されることを特徴とする請求項９に記載の燒結鉱の製造設備。
【請求項１１】
燒結原料を設ける過程と、
前記燒結原料を移動させる燒結台車に装入して原料層を形成する過程と、
前記原料層を点火させる過程と、
前記原料層に熱量を供給する過程と、
前記燒結原料が燒結されて製造された燒結鉱に加湿空気を供給して冷却させる過程と、
前記燒結鉱を排鉱する過程と、
を含み、
前記熱量を供給する過程は、
前記原料層に酸素を含むガスを供給する過程と、
前記酸素を含むガスを供給した原料層にガス燃料を供給する過程と、
を含み、
前記ガス燃料を供給する過程は、前記酸素を含むガスの供給を中断し、前記ガス燃料を供給することを特徴とする燒結鉱の製造方法。
【請求項１２】
前記燒結原料を設ける過程において、
前記燒結原料中に含有される固体燃料の含量は、前記燒結原料の総重量に対して３．５乃至４．５重量％であることを特徴とする請求項１１に記載の燒結鉱の製造方法。
【請求項１３】
前記酸素を含むガスを供給する過程は、
前記原料層を点火する過程の後に行うことを特徴とする請求項１１に記載の燒結鉱の製造方法。
【請求項１４】
前記酸素を含むガスを供給する過程において、
酸素は、外気と混合されて２１％乃至３０％の濃度で前記原料層に供給されることを特徴とする請求項１３に記載の燒結鉱の製造方法。
【請求項１５】
前記酸素を含むガスを供給する過程及び前記ガス燃料を供給する過程は、
前記燒結原料が燃焼されながら発生する排ガスの温度及び前記排ガス中の酸素の濃度を測定して、前記原料層の表面から２／３の高さまで燃焼が行われる区間において行うことを特徴とする請求項１４に記載の燒結鉱の製造方法。
【請求項１６】
前記酸素を含むガスを供給する過程は、前記原料層の内部に形成された燃焼帯の温度が前記ガス燃料の最低の燃焼温度になるまで行うことを特徴とする請求項１５に記載の燒結鉱の製造方法。
【請求項１７】
前記ガス燃料を供給する過程は、前記燃焼帯の温度が燃焼の下限濃度以下になるようにすることを特徴とする請求項１６に記載の燒結鉱の製造方法。
【請求項１８】
前記ガス燃料を供給する過程は、ガス燃料及び外気を交互に繰り返し供給することを特徴とする請求項１７に記載の燒結鉱の製造方法。
【請求項１９】
前記ガス燃料を供給する過程において前記ガス燃料を供給する区間は、前記外気を供給する区間よりも長いことを特徴とする請求項１８に記載の燒結鉱の製造方法。
【請求項２０】
前記ガス燃料は、液化天然ガス（ＬＮＧ）、コークス炉ガス、及び高炉ガスの中の少なくとも何れか一種であることを特徴とする請求項１１乃至請求項１９のうちの何れか一項に記載の燒結鉱の製造方法。
【請求項２１】
前記加湿空気を供給する過程は、前記燒結台車の底面に存在する燒結原料の燃焼が終わってから前記燒結鉱を排鉱する直前までであることを特徴とする請求項２０に記載の燒結鉱の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燒結鉱の製造設備及びこれを用いた燒結鉱の製造方法に係り、より詳しくは、燒結工程に際して原料層内の熱量を均一に制御して燒結鉱の品質及び生産性を向上させることができる燒結鉱の製造設備及びこれを用いた燒結鉱の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
燒結鉱の製造工程においては、微粒化した粉鉄鉱石を燒結して、高炉で使用するのに適した大きさに造粒する。このような燒結工程においては、粉末化鉄鉱石、副原料、及び固体燃料（粉末化コークス、無鉛炭）などをドラムミキサーに入れて混合し、水重量比が原料の７〜８％になるように調湿を行って燒結原料を疑似粒子化させる。
【０００３】
次に、疑似粒子化された原料を燒結台車の上に所定の高さまで載置して点火炉に装入し、表面点火を行った後、下方から空気を強制的に吸引しながら燒結原料の焼成を行うと、燒結鉱が製造される。製造された燒結鉱は、排鉱部のクラッシャーを経て冷却器で冷却され、高炉内に装入し易く、且つ、反応し易いように、５〜５０ｍｍの粒度に分級されて高炉に搬送される。
【０００４】
図１は、本発明の実施形態による燒結鉱の製造設備を示す図である。
図１に示すように、上部鉱ホッパー１０に貯留された上部鉱、及びサージホッパー２０に貯留された燒結原料が燒結台車５０内に装入されて運ばれる。移動中の燒結台車５０は、点火炉３０の下部を通過する。このとき、点火炉３０から噴射される火炎が燒結台車５０内に収容された燒結原料の上部表層に着火される。
【０００５】
点火炉３０を通過した燒結台車５０は、搬送装置４０により工程進行方向前方に搬送され、連設された複数のウィンドボックス７０の上方を通過する。ウィンドボックス７０の上方を通過した燒結台車５０には、下方方向に吸引力が発生し、吸引される外気により着火された火炎が下方に延焼する。また、燒結台車５０が、工程進行の終了個所に配設されたウィンドボックス７０に到達したとき、火炎が燒結台車の底面に達して燒結が終わり、複数の燒結台車５０に対して前記操業が連続して行われる。
【０００６】
ところで、このような設備を用いて燒結鉱を製造するとき、原料層の深さ方向に沿って熱量の分布差が発生する。即ち、原料層の上層部は、ウィンドボックス７０の吸引力による外気の流入により熱量が不足し、外気が燃料層の燃焼帯を通過しながら昇温された後、熱が下部層に供給され続けるため、下部層には熱量が過剰になってしまうという現象が発生する。このため、燒結工程が終了した後に、上層部においては、表面積が増えて還元性には優れているが強度の低い燒結鉱が製造され、下部層においては、原料層が溶融された後に凝固されるために、強度には優れているが、表面が滑らかに形成されて還元性の低い燒結鉱が製造されてしまうという問題点がある。
【０００７】
このような、燒結台車の高さ方向による燒結鉱の品質のバラツキの問題を解消するために、燒結工程に際して、原料層の上層部に酸素、ガス燃料、液体燃料などを供給し、下層部においては、固体燃料の量を減らして原料層の全体に亘って熱量を均一に制御することにより、原料層の内部に均一な燃焼帯を形成する方法が用いられている。
【０００８】
しかしながら、液体燃料を供給する場合には爆発の危険性があり、固体燃料の量を減らす場合には、上層部における原料層の燃焼が正常に行われないために上層部の熱量の不足現象がなお一層深刻になり、中層部にまで熱量不足現象を招いてしまうという不都合がある。
【０００９】
また、原料層の上層部に酸素やガス燃料を供給する場合は、燒結工程に際して原料層内に燃焼帯の正確な厚さや深さなどを測定する方法が開示されていない。このような理由から、酸素やガス燃料の供給領域が確立されていないために、原料層内に形成される燃焼帯の厚さや深さを正確に制御することができないという不都合があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、燒結工程に際して発生する原料層の熱量不足現象及び熱量過剰現象を修正して、原料層の全体に亘って熱量を均一に制御することができる燒結鉱の製造設備及びこれを用いた燒結鉱の製造方法を提供することを課題とする。
【００１１】
また本発明は、固体燃料の使用量を低減させて生産コストを節減することができる燒結鉱の製造設備及びこれを用いた燒結鉱の製造方法を提供することを課題とする。
更に本発明は、燒結鉱の品質及び生産性を向上させることができる燒結鉱の製造設備及びこれを用いた燒結鉱の製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の燒結鉱製造設備は、移動経路に沿って移動可能であり、内部に原料層が装入さ
れた複数の燒結台車と、前記移動経路の上方の一側に配設されて前記燒結台車内の原料層に火炎を噴射する点火炉と、前記移動経路の他側に配設されて、燒結された燒結鉱が排出される排鉱部と、前記移動経路において前記点火炉と前記排鉱部との間に配備されるウィンドボックスと、前記移動経路の上方において前記点火炉と前記排鉱部との間に配備されて、前記原料層に熱量及び加湿空気を供給する熱量調節器と、を備え、
前記熱量調節器は、前記原料層に酸素を含むガスを供給する酸素供給装置と、前記酸素供給装置の一側に配備されて、前記原料層にガス燃料を供給するガス燃料供給装置と、前記ガス燃料供給装置の一側に配備されて、前記原料層に加湿空気を供給する加湿空気供給装置と、を備え、
前記酸素供給装置、前記ガス燃料供給装置、及び前記加湿空気供給装置は、前記燒結台車の移動方向に沿ってこの順に配備されることを特徴とする。
【００１３】
前記熱量調節器は、前記原料層に酸素を含むガスを供給する酸素供給装置と、前記酸素供給装置の一側に配備されて、前記原料層にガス燃料を供給するガス燃料供給装置と、前記ガス燃料供給装置の一側に配備されて、前記原料層に加湿空気を供給する加湿空気供給装置と、を備えていてもよい。
【００１４】
前記酸素供給装置は、酸素を貯留する酸素貯留器と、前記移動経路の上部に前記燒結台車の上部を取り囲むように配備され、上面に通孔が形成された第１フードと、前記酸素貯留器に貯留された酸素を前記第１フードの内部に供給する第１ノズルと、を備えていてもよい。
【００１５】
前記ガス燃料供給装置は、ガス燃料を貯留するガス燃料貯留器と、前記移動経路の上部に前記燒結台車の上部を取り囲むように配備され、上面に通孔が形成された第２フードと、前記ガス燃料貯留器に貯留された酸素を前記第２フードの内部に供給する第２ノズルと、を備えていてもよい。
【００１６】
前記第２フードは、前記第１フードから離れて配備されてもよい。
前記酸素供給装置、ガス燃料供給装置、及び加湿空気供給装置は、前記燒結台車の移動方向に沿ってこの順に配備されてもよい。
前記ガス燃料供給装置は、前記点火炉から前記排鉱部までの移動経路のうち１／３以内の領域に配備され、前記酸素供給装置は、前記ガス燃料供給装置が配備される領域の１／４〜１／２の領域に配備されてもよい。
【００１７】
前記第２フードは、前記第２フードの内部空間を前記燒結台車の幅方向に沿って複数に仕切るように形成され、前記第２フードの仕切られた空間ごとに第２のノズルが接続されてもよい。
前記第２フードは、前記燒結台車の移動方向に沿って複数配置され、前記複数の第２フードは、互いに離隔して配備されてもよい。
【００１８】
前記第２フードの長さは、前記第２フード間の間隔よりも２〜４倍長くてもよい。
前記加湿空気供給装置は、水分を貯留する水分貯留器と、前記移動経路の上方に前記燒結台車の上部を取り囲むように配備され、上面に通孔が形成された第３フードと、前記水分貯留器に貯留された水分を前記第３フードの内部に供給する第３のノズルと、を備えていてもよい。
【００１９】
前記加湿空気供給装置は、前記燒結台車の移動方向に対して前記排鉱部の後方に配備されてもよい。
本発明による燒結鉱の製造方法は、燒結原料を設ける過程と、前記燒結原料を移動させる燒結台車に装入して原料層を形成する過程と、前記原料層を点火させる過程と、前記原料層に熱量を供給する過程と、前記燒結原料が燒結されて製造された燒結鉱に加湿空気を供給して冷却させる過程と、前記燒結鉱を排鉱する過程と、を含み、
前記熱量を供給する過程は、前記原料層に酸素を含むガスを供給する過程と、前記酸素を含むガスを供給した原料層にガス燃料を供給する過程と、を含み、
前記ガス燃料を供給する過程は、前記酸素を含むガスの供給を中断し、前記ガス燃料を供給することを特徴とする。
【００２０】
前記燒結原料を用意する過程において、前記燒結原料中に含有される固体燃料の含量は、前記燒結原料の総重量に対して３．５〜４．５重量％であってもよい。
前記熱量を供給する過程は、前記原料層に酸素を含むガスを供給する過程と、前記酸素を含むガスを供給した原料層にガス燃料を供給する過程と、を含んでいてもよい。
前記酸素を供給する過程は、前記原料層を点火させる過程後に行ってもよい。
【００２１】
前記酸素を供給する過程において、前記酸素は、外気と混合して２１〜３０％の濃度で前記原料層に供給してもよい。
前記酸素を供給する過程及び前記ガス燃料を供給する過程は、前記原料層の表面から２／３の高さまでの燃焼が行われる区間において、前記燒結原料が燃焼しながら発生する排ガスの温度及び前記排ガス中の酸素の濃度を測定しながら行ってもよい。
【００２２】
前記酸素を供給する過程は、前記原料層の内部に形成される燃焼帯の温度が前記ガス燃料の最低の燃焼温度になるまで行ってもよい。
前記酸素を含むガスを供給する過程は、前記燃焼帯の温度が燃焼の下限濃度以下になるように供給してもよい。
【００２３】
前記ガス燃料を供給する過程においては、ガス燃料及び外気を交互に繰り返し供給してもよい。
前記ガス燃料を供給する過程において、前記ガス燃料を供給する区間は、前記外気を供給する区間よりも長くてもよい。
【００２４】
前記ガス燃料は、液化天然ガス（ＬＮＧ）、コークス炉ガス、又は高炉ガスの中の少なくともいずれか一種であってもよい。
前記加湿空気を供給する過程は、前記燒結台車の底面に存在する燒結原料の燃焼が終わってから前記燒結鉱を排鉱する直前までであってもよい。
【発明の効果】
【００２５】
本発明による燒結鉱の製造設備及びこれを用いた燒結鉱の製造方法によれば、燒結工程に際して原料層の深さ方向に発生する熱量のバラツキ現象を抑制若しくは防止することができる。
即ち、原料層の上部において発生する熱量不足現象による燒結鉱の強度の低下及び原料層の下部において発生する熱量過剰現象による燒結鉱の還元性の低下を抑制若しくは防止して、燒結鉱の還元性、強度などの品質を改善することができ、燒結鉱の生産性を向上させることができる。したがって、燒結鉱が用いられる操業、例えば、高炉操業の工程効率及び生産性を向上させることができる。
【００２６】
また、燒結原料中の固体燃料の含量を低減させることができるので、資源の節約はもとより、排ガスによる環境汚染も抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施形態による燒結鉱の製造設備を示す図である。
【図２】図１に示した燒結鉱の製造設備における燒結区間の要部の構成を示す図である。
【図３】図２に示した燒結区間に配設される熱量調節器の構造を概略的に示す図である。
【図４】通常の燒結鉱の製造設備において、燒結台車の側面の温度を測定した結果を示す図である。
【図５】通常の燒結鉱の製造設備の燒結区間におけるフードの排ガスの温度と、排ガス内の酸素の濃度及び燒結台車の内部温度の分布を示すグラフである。
【図６】本発明の実施形態による燒結鉱の製造設備の燒結区間における燒結台車内の原料層の温度の変化を示すグラフである。
【図７】燒結区間における酸素の濃度による燒結台車の側面温度の変化を示すグラフである。
【図８】燒結区間におけるガス燃料の供給による燒結台車の側面の温度分布を示す図である。
【図９】通常の燒結鉱の製造設備の燒結区間における燒結方向の幅方向に対する原料層の内部の温度の変化を示すグラフである。
【図１０】本発明の実施形態による燒結鉱の製造設備の燒結区間における酸素の濃度による燒結台車の側面温度の変化を示すグラフである。
【図１１】本発明の実施形態による燒結鉱の製造設備の燒結区間におけるガス燃料の供給による原料層の内部の温度の変化を示す図である。
【図１２】本発明の実施形態による燒結鉱の製造方法により燒結鉱を製造する過程を順次に示す手順図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。しかし、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、異なる様々な形態として実現され、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。
【００２９】
図１は、本発明の実施形態による燒結鉱の製造設備を示す図であり、図２は、図１に示した燒結鉱の製造設備における燒結区間の要部の構成を示す図であり、図３は、図２に示した燒結区間に配設される熱量調節器の構造を概略的に示す図である。
【００３０】
図１に示すように、燒結鉱の製造設備は、燒結台車の底面に装入された上部鉱が貯留された上部鉱ホッパー１０と、上部鉱の上部に装入され、鉄鉱石原料及び固体燃料として用いられるコークスが混合された後に、粗粒の配合原料が貯留されるサージホッパー２０と、燒結原料を収容して一方向に移動自在に配備された複数の燒結台車５０と、複数の燒結台車５０を工程進行方向に搬送する搬送装置４０と、サージホッパー２０の一方の側における搬送装置４０の上側に配設されて、燒結台車内の燒結原料の表層に火炎を噴射する点火炉３０と、燒結台車５０の移動経路の上に配設されて燒結台車５０の内部を吸引する複数のウィンドボックス７０と、を備える。
【００３１】
また、燒結鉱の製造設備は、燒結台車内の燒結原料、即ち、原料層内に熱量を制御するための熱量調節器１００を備える。更に、燒結鉱の製造設備は、ウィンドボックス７０内に配備されて原料層が燃焼されながら発生する排ガスの温度及び排ガス中の酸素の濃度を測定するための検知器（図示せず）と、検知器において検知された結果を用いて、熱量調節器１００の動作を制御する制御器と、を備える。
【００３２】
ここで、燒結台車５０の移動経路は、燒結台車５０が無限軌道方式で回転するように閉ループを形成する。上部移動経路は、燒結台車５０の内部の燒結原料が燒結される燒結区間であり、下部移動経路は、燒結済みの燒結鉱を排鉱して空いた燒結台車５０が燒結工程のために上部移動経路に移動するための回車区間である。
【００３３】
このとき、上部に配置された鉱ホッパー１０と、サージホッパー２０及び点火炉３０は、上部移動経路の上方に配備され、ウィンドボックス７０は上部移動経路の下方に配備されて、上部移動経路に沿って移動する燒結台車５０の内部を吸引する。なお、燒結台車の内部における燒結済みの燒結鉱は、燒結台車５０が上部移動経路から下部移動経路へと移動する過程で排鉱され、この領域を排鉱部６０と称する。排鉱部６０は、上部移動経路における点火炉３０の後段に配置される。
【００３４】
また、「燒結原料」とは、上部鉱ホッパー１０から供給された上部鉱、及びサージホッパー２０から供給され焼結台車５０内に装入された後には、「原料層」と称される。
上部鉱ホッパー１０は、燒結台車５０の上部移動経路の一側の上流部に配備される。
燒結原料が流出することを防ぐために、燒結台車５０の底面に形成された火格子棒に上部鉱を装入する。ここで、上部鉱とは、成品燒結鉱のうち約８〜１５ｍｍの粒度を有する燒結鉱を選別したものを意味する。
【００３５】
サージホッパー２０は、上部鉱ホッパー１０の前段、即ち、燒結台車の移動経路に対して前方に配備されて、燒結鉱を製造するための燒結原料を燒結台車に装入する。サージホッパー２０は、燒結原料を、燒結台車の幅方向には粒度の変化なしに均一に装入し、燒結台車の深さ方向には下部から上部に進むにつれて粒度が小さくなるように粒度を変化させて装入する。
点火炉３０は、サージホッパー２０の前段に配備されて「燒結原料」が燒結台車５０に装入されて形成された「原料層」の表層に火炎を噴射して着火する。
【００３６】
ウィンドボックス７０は、燒結台車の移動経路、より具体的には、上部移動経路の下方に配備されて上部移動経路に沿って移動する燒結台車５０の内部を吸引する。ウィンドボックス７０は、点火炉３０及び排鉱部６０間に配備される。ウィンドボックス７０の先端には、ダクト８０が接続され、ダクト８０の先端にはブロワー８４が配設されてウィンドボックス７０の内部に負圧を形成することにより、燒結台車５０の内部を吸引可能にする。また、ダクト８０には、ブロワー８４の前方に集塵器８２が配設されていて、ウィンドボックス７０を介して吸引された排ガス中の不純物をろ過し煙突８６を介して排出する。ウィンドボックス７０は、外気を吸引して燒結原料の表層の点火及び燒結原料の燃焼を可能にして燒結鉱の生産可能にする。
【００３７】
熱量調節器１００は、燒結台車の移動方向に対して点火炉３０の前方に配設されて原料層に酸素を供給するための酸素供給装置１１０と、酸素供給装置１１０の前方に配置されて燒結台車内の燒結原料にガス燃料を供給するためのガス燃料供給装置１２０と、ガス燃料供給装置１２０の前方に配備されて燒結台車内の燒結原料に加湿空気を供給するための加湿空気供給装置１３０と、を備える。ここで、酸素供給装置１１０及びガス燃料供給装置１２０は、原料層の上層部の熱量を制御するための構成要素であり、加湿空気供給装置１３０は、原料層の下部層の熱量を制御するための構成要素である。酸素供給装置１１０、ガス燃料供給装置１２０及び加湿空気供給装置１３０は、燒結台車の移動経路の上に燒結台車の移動方向に沿ってこの順に配備される。
【００３８】
酸素供給装置１１０は、点火炉の前方から原料層に酸素を供給し、点火炉において着火された熱を所定時間維持して原料層の温度を上昇させる役割を果たす。このため、ガス燃料供給装置１２０から供給されるガス燃料を燃焼し易くする。
酸素供給装置１１０は、酸素を貯留する酸素貯留器１１２と、移動経路の上部に燒結台車の上部を取り囲むように配備される第１フード１１４と、酸素貯留器１１２に貯留された酸素を第１フード１１４の内部に供給する第１のノズル１１６と、を備える。
【００３９】
ガス燃料供給装置１２０は、ガス燃料を原料層に供給して原料層の内部に形成された燃焼帯に熱量を供給する。このとき、ガス燃料としては、液化天然ガス（Ｌｉｑｕｉｆｉｅｄ  Ｎａｔｕｒａｌ  Ｇａｓ、以下、「ＬＮＧ」と称する）、コークス炉ガス、及び高炉ガスのうちの少なくともいずれか一種が使用可能であるが、熱量、コスト及び安全性などを考慮したとき、コストに比べて高い熱量を発生させ、しかも、ＣＯガスを排出しないＬＮＧを用いることが好ましい。
【００４０】
ガス燃料供給装置１２０は、ガス燃料を貯留するガス燃料貯留器１２２と、移動経路の上部に燒結台車の上部を取り囲むように配備される第２フード１２４と、ガス燃料貯留器１２２に貯留されたガス燃料を第２フード１２４の内部に供給する第２ノズル１２６と、を備える。ガス燃料供給装置１２０は、点火炉から排鉱部までの移動経路、即ち、燒結区間のうち１／３以内の領域に配備される。換言すると、ガス燃料供給装置１２０は、燒結台車の全体の長さの１／３に対応する領域に亘って配備される。
【００４１】
また、ガス燃料供給装置１２０は、燒結区間において酸素供給装置１１０が形成される領域に比べて２〜４倍広い領域に亘って形成される。これは、実質的にガス燃料供給装置１２０が原料層の内部に熱量を提供する役割を果たすためであり、酸素供給装置１１０は、ガス燃料供給装置１２０が配設される領域の１／４〜１／２の領域に配備される。
【００４２】
第２フード１２４は、燒結区間に沿って複数個が離れて配設される。このとき、酸素供給装置１１０の第１フード１１４と隣り合う第２フード１２４は、第１フード１１４から離隔されて配設される。これは、酸素の供給により燒結原料中の固体燃料が十分に燃焼する時間を確保するためである。また、複数の第２フード１２４を離隔して配設する理由は、第２フード１２４を介して原料層に流入するガス燃料が燃焼するのに必要な酸素を供給するためである。
【００４３】
即ち、第２フード１２４を介してガス燃料を供給し、第２フード１２４の間の空間を介しては外気、即ち、酸素を供給することにより、ガス燃料が燃焼されずにウィンドボックスの吸引力により排気される現象を抑えることができる。このとき、ガス燃料が供給される領域（第２フード１２４の長さ）は、外気が供給される領域（第２フード１２４間の空間の長さ）よりも約２〜４倍長く形成される。このような構成により、外気及びガス燃料が繰り返し原料層に流入するので、ガス燃料の完全燃焼が可能になり、その結果、燒結原料を燃焼するのに必要な熱量が確保される。
【００４４】
また図３に示すように、第２フード１２４は、内部に燒結台車の幅方向に沿って隔壁１２５が形成される。このため、第２フード１２４の内部空間は、燒結台車の幅方向に沿って複数の空間に仕切られる。更に、第２フード１２４の仕切られた空間ごとに第２ノズル１２６を接続して各領域別に互いに異なる流量のガス燃料を供給する。これにより、燒結台車の幅方向及び深さ方向に沿って発生する原料層内の温度のバラツキが抑制若しくは防止される。これについては、後述する。
【００４５】
加湿空気供給装置１３０は、燒結済みの燒結鉱が排鉱部に排鉱されるまで、燒結鉱が冷却される区間に配設される。加湿空気供給装置１３０は、水分を貯留する水分貯留器１３２と、移動経路の上部に燒結台車の上部を取り囲むように配備される第３フード１３４と、水分貯留器１３２に貯留された水分を前記第３フード１３４の内部に供給する第３ノズル１３６と、を備える。
【００４６】
前記第１フード１１４と、第２フード１２４及び第３フード１３４の上面は、図３に示すように、通孔１２３が形成される多孔板状に形成され、これにより、それぞれのフード内において、外気と、それぞれのノズルから供給される酸素と、ガス燃料と水分とが混合されて原料層に流入する。（図３には、第２フードの場合について示されているが、第１フード及び第３フードの上面にも通孔が形成される）
【００４７】
このような構成により、燒結設備は、燒結過程において原料層内に形成される燃焼帯の熱量の分布を均一に形成して燒結鉱の品質及び生産性を向上させることができる。
以下では、熱量調節器、即ち、酸素供給装置と、ガス燃料供給装置及び加湿空気供給装置の配設位置を決定する方法について説明する。
【００４８】
図４は、通常の燒結鉱の製造設備において燒結台車の側面の温度を測定した結果を示す図であり、図５は、通常の燒結鉱の製造設備の燒結区間におけるフードの排ガスの温度と、排ガス内の酸素の濃度及び燒結台車の内部温度の分布を示すグラフであり、図６は、本発明の実施形態による燒結鉱の製造設備の燒結区間における燒結台車内の原料層の温度の変化を示すグラフである。
ここで、燒結台車内の原料層は、上層部、中層部、及び下層部に分けられるが、原料層の全体の深さにおいて、原料層の表層から下方向に１／３の深さの個所までを上層部、２／３の深さまでを中層部、そして燒結台車の底面までを下層部と定義する。
【００４９】
図４に示すように、通常の燒結鉱の製造設備においては、点火炉によって原料層の表層に点火されると、点火炉の燒結方向前方においては、点火炉の点火熱により原料層の上層部に高温が保たれる。しかしながら、固体燃料の燃焼が正常に行われても、高温になる区間まで相対的に温度が低い過渡領域が存在する。
【００５０】
このような過渡領域は、主として燃料層の上層部に発生して上層部において生産される燒結鉱の品質を低下させる要因として働く。従来技術において問題点として言及したように、ウィンドボックスの吸引力により燒結台車の内部に流入する外気により、原料層の上層部は冷却され易いため、原料層の上層部においては熱量が足りなくなる。このため、燒結原料の燒結が正常に行われないために、原料層の上層部において生産される燒結鉱は低い強度しか有さず、しかも、生産性が低い。
【００５１】
図５を参照すると、従来の燒結設備の燒結区間におけるウィンドボックス内の排ガスの温度の変化及び燒結台車の内部の温度の変化が分かる。ここで、燒結台車内部の温度の変化は、ウィンドボックス内の排ガスの温度の変化及び排ガス中に含有されている酸素の濃度の変化を基準として導き出された。
【００５２】
まず、ウィンドボックス内に配設された検知部、即ち、温度測定器及び酸素濃度測定器を用いて、燒結区間内における排ガスの温度及び排ガス中の酸素の濃度を測定して、排ガス温度曲線（ＷＴＣ：Ｗａｓｔｅ  ｇａｓ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｃｕｒｖｅ、以下、「ＷＴＣ」と称する。）及び酸素濃度曲線を導き出す。
【００５３】
点火炉における点火後に燃焼帯が燒結台車の底面に達するまでは固体燃料の燃焼が行われるため、酸素が消費されて排ガス中の酸素の濃度は低下して所定の値を保つ。次いで、燒結台車の底面まで燃焼が終わると、排ガス中の酸素の濃度は急激に上昇してウィンドボックスの吸引力により流入する外気中の酸素の濃度に等しくなる。
【００５４】
また、排ガスの温度は、点火してから燃焼帯が燒結台車の底面に達するまでは燃焼帯の下部の湿潤帯の乾燥及び離水に熱量を供給するため、１００℃以下の低温と測定される。次いで、燒結台車の底面まで燃焼が終わると、燃焼後の顯熱がウィンドボックスの吸引力により下部に移動して排ガスの温度も急激に上昇し、排鉱部の直前の冷却区間において外気の流入により所定の温度を保っていて、再び下降する。
【００５５】
このように、排ガスの温度及び排ガス中の酸素の濃度は燒結区間において所定のパターンを持ちながら変化するので、このような特性を用いて燒結台車の内部の温度分布を予測することができる。
【００５６】
即ち、点火炉における点火後に、燒結台車の底面まで燃焼が終わる個所（Ｂｕｒｎ  Ｃｏｎｔａｃｔ  Ｐｏｉｎｔ、以下、「ＢＣＰ」と称する。）は、排ガス中の酸素の濃度及び排ガスの温度が急激に上昇し始める個所に相当する。また、ＢＣＰ後に物理的に原料層の燃焼が終わる個所（Ｂｕｒｎ  Ｉｎｆｅｃｔｉｏｎ  Ｐｏｉｎｔ、以下、「ＢＩＰ」と称する。）は、排ガス中の酸素の濃度が吸い込まれる外気の酸素の濃度に等しくなる個所であり、排ガスの温度変化曲線（ＷＴＣ）における変曲点に相当する。
【００５７】
原料層の燃焼が完全に終わったＢＩＰ後には、燃焼後の顯熱により排ガスの温度が上昇傾向を示していて、排ガスの温度が最高点に達する個所（Ｂｕｒｎ  Ｔｈｒｏｕｇｈ  Ｐｏｉｎｔ、以下、「ＢＴＰ」と称する。）が現れる。ＢＴＰの位置は、排鉱部の直前に形成されるように燒結台車の速度を制御してＢＴＰ以降から排鉱部までは外気により燒結鉱を冷却させる区間となる。
【００５８】
このようにして測定された排ガスの温度の変化及び酸素濃度の変化を用いて燒結台車の内部の温度を予測して、燃焼帯の範囲を所定の温度、例えば、１２００℃以上の範囲と規定する。即ち、燒結台車の内部の燃料層においては、点火後に固体燃料であるコークスの燃焼が始まる線（Ｆｒａｍｅ  Ｆｒｏｎｔ  Ｌｉｎｅ、以下、「ＦＦＬ」と称する）と、固体燃料であるコークスの燃焼が終わって冷却され始める線（Ｆｒａｍｅ  Ｂａｃｋ  Ｌｉｎｅ、以下、「ＦＢＬ」と称する）を予測して、固体燃料であるコークスが燃焼されて燒結鉱が製造される燃焼帯を規定する。
【００５９】
ＦＦＬは、原料層の点火開始点であるＰ１からＢＣＰの位置であるＰ２までを結んだ直線に相当する。また、ＦＢＬは、点火開始点であるＰ１からＢＩＰと排鉱部の燒結ケーキ断面における赤熱光の高さｈ０までを結んだ直線に相当する。燃焼帯は、ＦＦＬの上部側とＦＢＬの下部側との間の領域に亘って形成され、この領域においてコークスの燃焼により燒結原料中の鉱石が溶融されて凝結される燒結反応が起こる。このような燃焼帯は、図５に示すように、燒結台車の進行方向に沿って下部方向に移動し、その幅が広くなることが分かる。
【００６０】
図５に示すように、燒結台車の内部の原料層の高さ（燒結台車の底面から原料層の表層まで）をＨとしたとき、燒結鉱の品質及び生産性が高い２／３Ｈ〜１／３Ｈの深さである中層部における燃焼帯の幅を基準とすると、Ｈ〜２／３Ｈの深さである上層部は、燃焼帯の幅が相対的に狭く、１／３Ｈ〜０Ｈの深さである下層部は、燃焼帯の幅が相対的に広いことが分かる。
【００６１】
これは、上層部においては、常温の外気の直接的な流入により燒結鉱の形成に必要な熱量が足りず、下層部は、上層部及び中層部から熱が流入し続けて熱量が過剰になる現象が発生して、原料層の上層部及び下層部において生産される燒結鉱の品質及び生産性が低下する。通常、燒結鉱を製造する場合、原料層の内部に形成される燃焼帯が約１５０秒保たれなければ、高品質の燒結鉱が得られないが、このような位置は、原料層の表面から約２／３Ｈの位置に相当する。
【００６２】
このため、本発明の実施形態においては、原料層の内部に形成される燃焼帯が燒結区間の全体に亘って約１５０秒維持されるように原料層の内部の熱量を制御することを特徴とする。これにより、過渡領域が発生する原料層の上層部に熱量を提供して燃焼帯の維持時間を増やし、原料層の下層部においては燃焼帯の維持時間を短縮することにより、燒結区間の全体に亘って燃焼帯の維持時間を一定に制御する。原料層の上層部への熱量の提供は、原料層に酸素及びガス燃料を供給することにより行われる。
【００６３】
また、燒結台車の下部まで燃焼が終わると、燒結台車の内部に加湿空気を供給して生産された燒結鉱の冷却を促すことにより、下部層の熱量過剰の持続時間を短縮する。即ち、上層部の燃焼が行われる燒結の初期に、原料層に酸素及びガス燃料を供給して、上層部における原料層の燃焼を十分に行う。更に、燒結が終わった後に燒結鉱が冷却される区間においては、燒結鉱に加湿空気を供給して熱量を減らすことにより、下層部の熱量過剰の現象が抑えられる。
【００６４】
本発明においては、図６に示すように、燒結区間全体に亘って燃焼帯の維持時間を均一に形成するように、原料層の上層部に燃焼帯が形成される区間においては、燃焼帯を広げ、原料層の下層部に燃焼帯が形成される区間においては、燃焼帯を狭めることにより、燒結区間の全体に亘って燃焼帯の維持時間を均一に制御する。
【００６５】
原料層の上層部に燃焼帯が形成される区間においては、酸素及びガス燃料を供給して燃焼帯を広げ、原料層の下層部に燃焼帯が形成される区間においては、加湿空気を供給して赤熱状態の燒結鉱を冷却させることにより、燃焼帯が狭まる。このとき、固体燃料であるコークスの燃焼が終わって冷却され始める線に相当するＦＢＬを変更することにより、燒結区間の全体に亘って燃焼帯が均一に形成される。
【００６６】
ここで、燃焼帯を広げる区間は、ＦＦＬとＦＢＬとの間の高温区間、即ち、１２００℃以上の区間が短い原料層の表層Ｈから２／３Ｈまで、換言すると、中層部の燃焼が始まる個所Ｅ２に相当する。この位置は、熱量相互接続点（Ｈｅａｔ  Ｉｎｔｅｒｃｈａｎｇｅ  Ｐｏｉｎｔ、以下、「ＨＩＰ」と称する）と呼び、熱量供給によっては燃焼帯が広がっていて固体燃料の減縮により燃焼帯が狭まり始める位置である。即ち、ＨＩＰは、燒結台車内において燒結鉱を製造する上で最適な熱量を供給する個所に相当する。
【００６７】
原料層の上層部に燃焼帯が形成される区間においては、酸素及びガス燃料を供給して原料の上層部に熱量を供給して固体燃料であるコークスの燃焼が終わって冷却される時点を遅らせることにより、燃焼帯が広がる。このとき、点火炉の火炎によりガス燃料が発火する虞があるため、酸素の供給は、点火炉から所定の距離だけ離れた部分において行うことが好ましい。
【００６８】
原料層の表層に点火が行われると、次いで、燒結台車の内部の原料層に酸素を供給し、次いで、原料層にガス燃料を供給する。このように酸素を供給した後にガス燃料を供給する理由は、点火された原料層に酸素を供給して原料層内に含有されている固体燃料の燃焼を促して、それ以後に供給されるガス燃料を燃焼し易くするためである。即ち、ガス燃料は、外気と燃焼下限濃度以下に希釈された状態で原料層に供給されるが、このとき、ガス燃料が燃焼に必要な最低の温度以上に昇温されていなければ、ウィンドボックスに吸引されて未燃焼の状態で排気される虞がある。
【００６９】
このため、原料層に酸素を供給して固体原料の燃焼を促して遅らせることにより、原料層内部の温度をガス燃料が燃焼する最低温度以上に昇温させる過程が必要である。酸素は、燃料層がガス燃料を燃焼させる最低温度（最低燃焼温度）になる個所Ｅ１まで供給し、以降にはガス燃料を供給して原料層の上層部に熱量を供給することができる。
【００７０】
図６において、燃料層がガス燃料を燃焼させる最小限の温度になる個所Ｅ１とＨＩＰを結ぶと、理想的な冷却開始線（Ｉｄｅａｌ  Ｆｒａｍｅ  Ｂａｃｋ  Ｌｉｎｅ、以下、「ＩＦＢＬ」と称する）を形成することができる。既存のＦＢＬ及び本発明によるＩＦＢＬにより形成される燃焼帯を比較すると、ＦＢＬ及びＩＦＢＬにより形成される領域において、ＨＩＰの上部側に形成される領域Ｓ１は、熱量が供給される部分を意味し、ＨＩＰの下部側に形成される領域Ｓ２は、熱量が減る部分を意味する。
【００７１】
原料層の上層部に熱量が供給されると、燒結が行われる過程において、原料層の中層部においては熱量の過剰現象が発生する虞があり、下層部においては、熱量の過剰現象がなお一層激しくなるという問題が発生する。このため、燒結台車内に装入される燒結原料中の固体原料、即ち、コークスの含量を低減させることにより、熱量を低減させることが好ましい。このとき、低減される固体原料の量は、原料層の上層部に供給される熱量と略同じであることが好ましい。原料層内への固体原料の含量が減ると、上述したＨＩＰ以降から熱量が減る。
【００７２】
排ガスの温度測定の結果を用いてＷＴＣ線を導き出してＢＣＰ、ＢＩＰ、ＢＴＰの位置を決定し、排鉱部における燒結台車内の燒結鉱の赤熱帯の高さであるｈ０を測定して、ガス燃料の供給区間及び加湿空気の供給区間は、数式１〜４を用いて導き出す。数式１は、排ガスの温度曲線（ＷＴＣ）を導き出すための式であり、数式２は、原料層内のＦＦＬを導き出すための式であり、数式３は、原料層内のＦＢＬを導き出すための式であり、数式４は、原料層内のＩＦＢＬを導き出すための式である。
【００７３】
【数１】
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【数２】
0006257779.tif 000003
【数３】
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【数４】
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【００７４】
前記数式１〜４において、Ｐ、ｎ、Ｓ、Ｃは、操業変動指数であり、燒結機の構造及び運転状況により決定され、燒結機の長手方向ｘによる排ガスの温度分布（Ｔｘ）を数式化させる定数である。Ｐは、ＢＴＰの温度決定係数であり、１５０００〜１８００の値を有し、ｎは、ＢＩＰの位置決定係数であり、３．５〜５の値を有し、Ｓは、ＢＩＰの位置決定係数であり、３８〜４５の値を有し、Ｃは、１番のウィンドボックスの排ガスの温度（℃）を意味する。
【００７５】
上述した方法により酸素供給装置１１０、ガス燃料供給装置１２０、及び加湿空気供給装置１３０の配設位置が決定されると、燒結台車の上部に酸素供給装置１１０、ガス燃料供給装置１２０、及びガス空気供給装置をそれぞれ配設し、工程条件に応じて酸素と、ガス燃料及び加湿空気を供給しながら燒結工程を行う。
以下では、燒結工程中に原料層内の熱量を調節することにより得られる効果について説明する。
【００７６】
図７は、燒結区間における酸素の濃度による燒結台車の側面温度の変化を示すグラフであり、図８は、燒結区間におけるガス燃料の供給による燒結台車の側面の温度分布を示す図であり、図９は、通常の燒結鉱の製造設備の燒結区間における燒結方向の幅方向に対する原料層の内部の温度変化を示すグラフであり、図１０は、本発明の実施形態による燒結鉱の製造設備の燒結区間における酸素の濃度による燒結台車の側面温度の変化を示すグラフであり、図１１は、本発明の実施形態による燒結鉱の製造設備の燒結区間におけるガス燃料の供給による原料層の内部の温度の変化を示す図である。
【００７７】
まず、図７に、燒結過程中に原料層に酸素を供給することにより得られる効果を確認するために、通常の燒結設備において外気のみを吸引するときと、本発明の実施形態により原料層に酸素を供給したときに、原料層内の燃焼帯の温度の変化を測定した結果を示す。
このとき、外気、即ち、大気中には、約２１％の酸素が含有されているため、外気の酸素の濃度は２１％と記載した。なお、酸素濃度を３０％に増やしたときに、原料層内の燃焼帯の温度の変化を測定した。
【００７８】
図７に示すように、外気のみを吸引した場合には、最高の温度が１２００℃以下であるが、酸素の濃度を３０％に増やした場合、原料層内の燃焼帯の温度は１２００℃以上まで上昇したことが分かる。また、燃焼帯の温度の上昇時点も、外気のみを吸引した場合よりも早いことが分かる。これにより、燒結過程中に原料層に酸素を供給した場合、燒結原料内の固体燃料の燃焼が速くなり、燃焼帯の温度も高温、即ち、燒結鉱が円滑に製造される温度まで昇温されることが分かる。このため、燒結過程において燃焼帯の厚さ及び温度が低い上層部、特に、点火炉の直後段に酸素を供給して燃焼帯を広げることにより、以降に供給されるガス燃料の燃焼が円滑になる。
【００７９】
以下に、ガス燃料を供給することにより得られる効果を調べるために、単に外気のみを吸引して燒結工程を行った場合と、ガス燃料を供給しながら燒結工程を行った場合の、燒結台車の側面の温度分布と、原料層の内部の温度の変化と、を測定した結果を図８から図１１に示す。
【００８０】
図８は、燒結台車の側面の温度分布を示すものであり、図９の（ａ）及び（ｂ）は、燒結台車の幅方向の１／２及び１／４における燒結方向への原料層の温度分布を示す。
図８に示すように、ガス燃料の注入前に点火により燃焼され始める表層と、正常に燃焼が行われる中層部との間の領域は過渡状態であり、測定された温度が低かった。
【００８１】
また、図９の（ａ）及び図９の（ｂ）に示すように、燒結台車の幅方向の１／２の個所である中央部と、燒結台車の幅方向の１／４の個所である側面部において測定された原料層の温度は、同じ位置において原料層の表層から１５０ｍｍ及び２００ｍｍの深さの温度を測定したところ、側面部の温度が低く、特に、１５０ｍｍの深さにおける最高点への到達位置も側面部が後段に形成されることが分かる。
【００８２】
即ち、燒結台車の内部温度は、燒結台車の幅方向及び進行方向のバラツキが大きいことが分かる。燒結台車の車幅方向の温度のバラツキは、ウィンドボックスの吸引力が燒結台車の中央部及び側面部において互いに異なるように作用するためであるが、特に、燒結台車の側面部においては、燒結台車の側壁により外気の流入及び排出が円滑に行われないために、固体燃料の燃焼に悪影響を及ぼす。
【００８３】
一方、図１０に示すように、ガス燃料を供給した場合、燒結台車の側面温度は、点火炉において表層が点火された後に正常に燃焼が行われる中層部間の領域の温度が、図８に示した場合に比べて上昇したことが分かる。なお、点火炉において着火された原料層の表層温度も、燒結台車の進行方向及び燒結台車の下部方向に拡大されたことが確認できる。
図１１は、ガス燃料の流量による原料層の上層部の温度分布を示し、図１１の（ａ）は、高流量のガス燃料を供給した場合を示し、図１１の（ｂ）は、低流量のガス燃料を供給した場合を示す。
【００８４】
図９及び図１１を比較すると、ガス燃料を供給した場合、１２００℃以上の高温領域が保たれる時間が延びることが分かる。また、図１１の（ａ）及び図１１の（ｂ）を比較すると、供給されるガス燃料の流量が増えるにつれて、１２００℃以上の高温領域が保たれる時間が延び、原料層の上層部の温度が保たれ続けることが分かる。
【００８５】
ガス燃料の供給により、原料層の上層部において燒結反応が正常に行われる燃焼帯の領域を広げることにより、上層部において生産される燒結鉱の品質及び生産性が向上する。また、燒結台車の進行方向及び下部方向に発生する原料層の温度のバラツキは、ガス燃料の流量を調節して供給して低減させることができる。このため、燒結工程に際して酸素及びガス燃料を供給することにより、燒結の初期に原料層の上層部に熱量が提供されて上層部において燒結原料が円滑に燒結され、燒結台車の幅方向に供給されるガス燃料の流量を調節することにより、燒結台車の幅方向に発生する原料層の温度のバラツキが制御される。
【００８６】
また、図示しないが、燒結鉱を排鉱部において排鉱する前に、燒結鉱に加湿空気を供給して燒結鉱の冷却を促進させることにより、熱量の過剰により燒結鉱の品質が低下する現象が抑えられる。
以下に、本発明の実施形態による燒結鉱の製造方法について説明する。
図１２は、本発明の実施形態による燒結鉱の製造方法を用いて燒結鉱を製造する過程を順次に示す手順図である。
【００８７】
本発明の実施形態による燒結鉱の製造方法は、燒結原料を用意する過程（Ｓ１１０）と、燒結原料を燒結台車に装入して原料層を形成する過程（Ｓ１１２）と、原料層の表層を点火する過程（Ｓ１１４）と、原料層に酸素を供給する過程（Ｓ１１６）と、原料層にガス燃料を供給する過程（Ｓ１１８）と、燒結台車が燒結区間に沿って移動して燒結鉱が製造されると、燒結鉱に加湿空気を供給する過程（Ｓ１２０）及び燒結鉱を排鉱する過程（Ｓ１２２）を含む。
【００８８】
上部鉱を用意して上部鉱ホッパー１０に供給し、鉄鉱石及び固体原料を含む燒結原料を用意してサージホッパー２０に供給して燒結鉱の製造のための原料を用意する。このとき、固体原料の含量を既存の固体原料の含量に比べて５０〜６０重量％減らす。一般的に、固体原料の含量が燒結原料の総重量の約９重量％を占めるとされる場合に、３．５〜４．５重量％占めるように減量し、これにより、鉄鉱石の含量が増える。このように固体原料の含量を減らすことにより、燒結過程中に原料層に酸素及びガス燃料を供給することにより発生する原料層の中層部及び下層部における熱量の過剰現象を抑えることができる。
【００８９】
なお、一酸化炭素などの汚染物質の排出を低減させて環境汚染の発生も低減させる。
次いで、複数の燒結台車５０を、上部鉱ホッパー１０及びサージホッパー２０の下方にこの順に通過させて、複数の燒結台車５０のそれぞれに上部鉱及び燒結原料を装入して原料層を形成する。
複数の燒結台車５０のそれぞれは、点火炉３０の下方を順次に通過しながら原料層の表層に火炎が着火され、各燒結台車５０は、搬送装置４０により排鉱部６０に向かって移動し、このとき、各燒結台車５０が燒結区間に列設された複数のウィンドボックス７０の上側を順次に通過する。
【００９０】
原料層の表層に火炎が着火された後、酸素供給装置１１０を介して原料層に酸素を供給する。このとき、酸素は、酸素供給装置１１０の第１フード１１４の内部において外気と混合されて約２１〜３０％の濃度を有するように制御することが好ましい。酸素の濃度が提示された範囲よりも低い場合は、原料層を所望の温度に昇温させることができず、酸素の濃度が提示された範囲よりも高くても、原料層の温度を昇温させるのに限界がある。原料層に酸素が供給されると、ウィンドボックス７０の吸引力により表層の火炎が燒結台車５０の下部側に移動しながら原料層内の固体燃料を燃焼させる。これにより、原料層の内部の温度が後続して供給されるガス燃料の最低の燃焼温度まで上昇する。
【００９１】
次いで、原料層への酸素の供給を中断し、ガス燃料を供給する。このとき、ガス燃料は、酸素の供給の中断直後に供給するのではなく、酸素の供給により固体燃料が十分に燃焼される時間を確保することが好ましい。また、ガス燃料は、高濃度のガス燃料を第２のノズル１２６を介して第２フード１２４に供給して第２フード１２４の上面に形成された通孔１２３に流入する外気と混合して約０．８〜３％の燃焼下限濃度以下に希釈された状態で原料層に供給する。これにより、ガス燃料は、ウィンドボックスの吸引力により原料層の内部に移動して原料層の内部に形成された燃焼帯に達した後に燃焼する。
【００９２】
ガス燃料の供給は、燒結区間内に隔設された第２フード１２４を介して断続的に行われる。これにより、ガス燃料及び外気が繰り返し供給されるので、ガス燃料の燃焼とともに固体燃料が燃焼されることによって生じる酸素の不足現象を抑えて、ガス燃料が燃焼されていない状態でウィンドボックスを介して排出されることを防ぐ。
【００９３】
また、ガス燃料の供給に際して、燒結台車の幅方向に空間が仕切られた第２フード１２４を介して各空間ごとにガス燃料の流量を調節することにより、燒結台車の幅方向に発生する温度のバラツキが抑えられる。
次いで、ガス燃料の供給を中断し、燒結台車５０を排鉱部６０に搬送しながら燒結台車５０の内部の原料層を燒結して燒結鉱を製造する。
【００９４】
燒結鉱が製造されると、排鉱部６０の直前から加湿空気供給装置１３０を介して燒結鉱に加湿空気を供給して燒結鉱を冷却する。このとき、燒結鉱の下層部は、赤熱状態を持続しているので、下層部の燒結鉱が過剰に燒結される虞があるため、加湿空気を供給することにより、赤熱状態の燒結鉱の冷却が促進される。
このような加湿空気の供給は、燒結台車の底面部分における固体原料の燃焼が終わってから排鉱部の直前まで行われる。
【００９５】
本発明について添付の図面と上述した好適な実施形態を参照して説明したが、本発明はこれによって何ら限定されるものではなく、後述する特許請求の範囲により限定される。よって、この技術分野における通常の知識を有する者であれば、後述する特許請求の範囲の技術的な思想から逸脱しない範囲内において、本発明を種々に変形及び修正することができる。
【産業上の利用可能性】
【００９６】
本発明の実施形態による燒結鉱の製造設備及びこれを用いた燒結鉱の製造方法は、燒結工程に際して原料層内の熱量を均一に制御して燒結鉱の品質及び生産性を向上させ、これにより、燒結鉱が用いられる操業、例えば、高炉操業の工程効率及び生産性が向上する。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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