(57)【要約】【課題】ホットＤＲＩおよびコールドＤＲＩのいずれかを選択して取り出すことが可能な構成を有しながら装置全体の高さを低くすることが可能であり、かつ、ホットＤＲＩの生産効率の向上が可能な還元鉄製造装置を提供する。【解決手段】還元鉄製造装置１は、還元ガスを用いて酸化鉄を還元することにより還元鉄を生成する還元炉２と、還元炉２の内部に位置する部分を有し、還元鉄を冷却する冷却ガスを還元炉２内部に導入する冷却ガス導入部３と、冷却ガス導入部３へ冷却ガスを送る冷却ガス供給部４と、冷却ガス導入部３を冷却する冷媒を当該冷却ガス導入部３へ送る冷媒供給部５と、を備える。【選択図】図１
2017057445.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
還元ガスを用いて酸化鉄を還元することにより還元鉄を生成する還元炉と、
前記還元炉の内部に位置する部分を有し、前記還元鉄を冷却する冷却ガスを還元炉内部に導入する冷却ガス導入部と、
前記冷却ガス導入部へ冷却ガスを送る冷却ガス供給部と、
前記冷却ガス導入部を冷却する冷媒を当該冷却ガス導入部へ送る冷媒供給部と、
を備える還元鉄製造装置。
【請求項２】
前記冷却ガス導入部は、前記還元炉の内部に冷却ガスを噴射する噴射部と、前記噴射部に接続され、冷却ガスを前記噴射部へ送るガス配管とを有し、
前記冷媒供給部は、前記還元炉の内部に延び、冷媒を前記噴射部および前記ガス配管へ送る冷媒配管を有し、
前記冷媒配管および前記ガス配管のうちの少なくとも１つは、前記噴射部を、前記還元炉内部の空間内部における当該還元炉の周壁から離間した位置に支持する、
請求項１に記載の還元鉄製造装置。
【請求項３】
前記冷媒配管の外径は、前記ガス配管の内径よりも小さく、
前記冷媒配管は、前記ガス配管の内部に配置されている、
請求項２に記載の還元鉄製造装置。
【請求項４】
前記冷媒配管の外面と前記ガス配管の内面とを連結する連結部材をさらに備え、
前記冷媒配管は、前記ガス配管の内部に配置された状態で、前記連結部材を介して、前記ガス配管を支持する、
請求項３に記載の還元鉄製造装置。
【請求項５】
前記噴射部は、上方へ向かうにつれて先細りの形状を有する上部と、下方へ向かうにつれて先細りの形状を有する下部とを有する、
請求項２から４のいずれかに記載の還元鉄製造装置。
【請求項６】
前記還元炉における還元鉄の排出口に連通し、当該排出口から排出された還元鉄を外気から遮断した状態で受ける構成を有する、還元鉄排出チャンバと、
前記排出口から前記還元鉄排出チャンバへの前記還元炉内部のガスの流出を防ぐために、前記還元鉄排出チャンバより上流側から不活性ガスを含むシールガスを導入するシールガス導入部と、
前記還元鉄排出チャンバの内部に導入されたシールガスを当該還元鉄排出チャンバの外部へ抜き出して除塵する除塵部と、
前記除塵部によって除塵されたシールガスを前記シールガス導入部へ戻すシールガス戻し部と、
を有する、
請求項１から５のいずれかに記載の還元鉄製造装置。
【請求項７】
前記除塵部によって除塵されたシールガスの酸素濃度を検出する酸素濃度検出部と、
前記酸素濃度検出部によって検出された当該除塵されたシールガスの前記酸素濃度が所定の上限値を上回るときに、当該除塵されたシールガスへ不活性ガスを補充する不活性ガス補充部と
をさらに備えている、
請求項６に記載の還元鉄製造装置。
【請求項８】
前記除塵部によって除塵されたシールガスを冷却するシールガス冷却部をさらに備えている、
請求項６または７に記載の還元鉄製造装置。
【請求項９】
前記冷却ガス導入部へ炭素成分を含む浸炭ガスを加熱して供給する浸炭ガス供給部をさらに備えている、
請求項１から８のいずれかに記載の還元鉄製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、還元ガスを用いて酸化鉄を還元して還元鉄を製造する還元鉄製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、シャフト炉と呼ばれる竪型の還元炉の内部において水素や一酸化炭素などを含む還元ガスを用いて酸化鉄を還元して還元鉄（ＤＲＩ）を製造する製造技術が知られている。還元直後の還元鉄は高熱であり、再酸化されやすいので、還元炉から取り出された直後に、還元炉の下流側の設備（例えば電気炉）へ速やかに搬送して処理する必要があるが、下流側の設備の稼働状態によっては、還元鉄の速やかな処理ができない場合がある。そのような場合、還元鉄を冷却して再酸化を抑制した状態で保管する必要がある。
【０００３】
そこで、これらの点を考慮して、特許文献１記載の製造システムのように、還元炉の下流側の電気炉などの設備の状況に応じて、高温状態の還元鉄（ホットＤＲＩ）および冷却された還元鉄（コールドＤＲＩ）のいずれかを取り出すことが可能な還元鉄製造装置が提案されている。
【０００４】
この製造装置１００は、図１３に示されるように、還元鉄を生成する還元炉１０１と、還元炉１０１から排出される還元鉄を冷却する冷却部１０２と、冷却部１０２とは別の経路で還元鉄を熱い状態で取り出すホットＤＲＩ取出し部１０３とを有する。この製造システム１００では、冷却部１０２とホットＤＲＩ取り出し部１０３は、還元炉１０１から排出される還元鉄を順次受けるために還元炉１０１の下方側に位置している。冷却部１０２では、還元鉄を冷却する冷却ガスが循環して使用される。冷却ガスが循環するラインには、湿式除塵機１０４、圧縮機１０５および水滴除去機１０６が設けられている。
【０００５】
この製造システム１００を用いて還元鉄を製造する場合、原料となる酸化鉄を含むペレットが還元炉１０１に炉頂から投入されて還元炉１０１内部に滞留される。その状態で、天然ガスなどの原料ガスから生成された還元ガスが、還元炉１０１内部に中央付近から導入されることにより、ペレットに含まれる酸化鉄が還元されて、還元鉄が製造される。還元鉄は、重力によって徐々に下降し、還元炉１０１の下部の排出口から高熱の状態で順次排出される。
【０００６】
還元炉１０１から排出された高熱の状態の還元鉄は、そのまま電気炉１０７に向かう場合には、ホットＤＲＩ取出し部１０３を経由して電気炉１０７へ搬送される。この場合、電気炉では、高熱状態の還元鉄の顕熱を利用して当該還元鉄を溶解温度まで昇温することが可能である。
【０００７】
一方、電気炉１０７がメンテナンス中などの理由で使用不能の場合には、高熱の状態のまま還元鉄を還元炉の外部に放置すれば、当該還元鉄は再酸化される。そのため、還元炉１０１の下流側に設置された冷却部１０２によって還元鉄が冷却され、冷却後の還元鉄が所定の保管場所（ビンやヤード）に保管される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許第６２１４０８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、上記の還元鉄製造装置では、還元炉１０１の下方に冷却部１０２とホットＤＲＩ取り出し部１０３とが設けられた構造であるので、当該鉄製造装置の全体の高さが高くなる。このため、還元炉１０１の据え付け位置が高くなり、製造装置の材料コストおよび据え付けコストが増大し、製造装置の据え付け工期の長期化する。
【００１０】
しかも、冷却部１０２は使用していない状態でも還元鉄が当該冷却１０２内部を全く流れていなければ、冷却部１０２内部で還元鉄が固着するなどの問題が生じるおそれがある。そのため、ホットＤＲＩのみ生産したい場合でも、冷却部１０２へ当該冷却部１０２内部の還元鉄が固着しない程度の一定量の還元鉄を流してコールドＤＲＩの生産を維持する必要がある。そのため、ホットＤＲＩの生産効率の向上が難しいという問題がある。
【００１１】
本発明の目的は、ホットＤＲＩおよびコールドＤＲＩのいずれかを選択して取り出すことが可能な構成を有しながら装置全体の高さを低くすることが可能であり、かつ、ホットＤＲＩの生産効率の向上が可能な還元鉄製造装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の還元鉄製造装置は、還元ガスを用いて酸化鉄を還元することにより還元鉄を生成する還元炉と、前記還元炉の内部に位置する部分を有し、前記還元鉄を冷却する冷却ガスを還元炉内部に導入する冷却ガス導入部と、前記冷却ガス導入部へ冷却ガスを送る冷却ガス供給部と、前記冷却ガス導入部を冷却する冷媒を当該冷却ガス導入部へ送る冷媒供給部と、を備えることを特徴とする。
【００１３】
本発明の還元鉄製造装置では、冷却ガス導入部が還元炉内部に位置する部分を有しているので、冷却ガス導入部が還元炉内部に冷却ガスを導入することにより、還元炉内部で還元鉄を当該冷却ガスによって冷却してコールドＤＲＩを還元炉の外部に取り出すことを可能にし、一方、冷却ガスの導入を止めることによって還元鉄をホットＤＲＩの状態で取り出すことを可能にしている。そして、ホットＤＲＩを取り出すときでも、当該冷却ガス導入部は冷媒供給部から供給される冷媒によって冷却されているので、当該冷却ガス導入部を還元炉内部の高熱から保護することが可能にする。
【００１４】
すなわち、還元炉から冷却されたＤＲＩを排出する場合には、冷却ガス導入部から還元炉内部に導入された冷却ガスによって、還元炉内部でＤＲＩを冷却して排出する。一方、還元炉からホットＤＲＩを取り出す場合には、冷却ガス導入部からの冷却ガスの導入を止めた状態で、還元炉から熱い状態が維持されたホットＤＲＩを排出する。これにより、ホットＤＲＩおよびコールドＤＲＩのいずれかを選択して取り出すことが可能である。ホットＤＲＩを取り出す状態では、冷却ガス導入部は、冷却ガスによって冷却されないが、冷媒供給部から送られる冷媒によって冷却されるので、還元炉内部の高熱から保護される。よって、還元炉の下流側において還元炉の外部にＤＲＩの冷却部およびホットＤＲＩ取り出し部を別途設ける必要がなくなるので、還元鉄製造装置全体の高さを抑えることが可能である。
【００１５】
しかも、この構成では、冷却ガス導入部から還元炉内部への冷却ガスの導入を止めた状態では、コールドＤＲＩの生産を全くしないでホットＤＲＩを還元炉から全量排出することが可能になる。よって、ホットＤＲＩの生産効率の向上が可能である。
【００１６】
また、前記冷却ガス導入部は、前記還元炉の内部に冷却ガスを噴射する噴射部と、前記噴射部に接続され、冷却ガスを前記噴射部へ送るガス配管とを有し、前記冷媒供給部は、前記還元炉の内部に延び、冷媒を前記噴射部および前記ガス配管へ流す冷媒配管を有し、前記冷媒配管および前記ガス配管のうちの少なくとも１つは、前記噴射部を、前記還元炉内部の空間内部における当該還元炉の周壁から離間した位置に支持するのが好ましい。
【００１７】
かかる構成によれば、冷媒供給部の冷媒配管は、冷却ガス導入部の噴射部およびガス配管へ冷媒を送ることにより、当該噴射部およびガス配管の冷却を可能にする。そして、冷媒配管およびガス配管のうちの少なくとも１つを用いて、噴射部を還元炉内部の空間内部における当該還元炉の周壁から離間した位置に支持することが可能であるので、噴射部を支持するための専用の部材が不要になり、部品点数の増加を抑えることが可能である。しかも、噴射部は、還元炉の周壁から離間した位置に支持されるので、還元炉内部に冷却ガスを均一に分散して噴射することが可能である。
【００１８】
前記冷媒配管の外径は、前記ガス配管の内径よりも小さく、前記冷媒配管は、前記ガス配管の内部に配置されているのが好ましい。
【００１９】
かかる構成によれば、ガス配管は、その内部から冷媒配管によって冷却されるので、還元炉内部の高温の環境下においても当該ガス配管の強度を維持することが可能である。そのため、ガス配管は耐熱性の高い材料で製造する必要がなくなるので、安価な材料で製造が可能である。例えば炭素鋼や低合金鋼もしくはそれら部材の外部に耐火物を施した構造のものが使用可能となる。特に耐火物を施工した場合には還元鉄も冷却されにくいことからホットＤＲＩを製造する時にはより高温の還元鉄を製造することが可能となる。しかも、冷媒配管がガス配管の内部に配置された構造であるので、冷媒配管が還元炉内部を下降する還元鉄の進行を妨げない。
【００２０】
前記冷媒配管の外面と前記ガス配管の内面とを連結する連結部材をさらに備え、前記冷媒配管は、前記ガス配管の内部に配置された状態で、前記連結部材を介して、前記ガス配管を支持するのが好ましい。
【００２１】
かかる構成によれば、ガス配管の内部に配置された冷媒配管はガス配管を連結部材を介して支持することが可能になり、ガス配管の曲げ剛性を向上させることが可能である。また、冷媒配管とガス配管が連結部材を介して一体に連結されるので、冷媒配管およびガス配管全体の剛性が向上する。
【００２２】
また、前記噴射部は、上方へ向かうにつれて先細りの形状を有する上部と、下方へ向かうにつれて先細りの形状を有する下部とを有するのが好ましい。
【００２３】
この場合、還元炉内の中央部の還元鉄が噴射部の上部および下部の表面に沿って降下することにより、還元炉の外周部の還元鉄よりも速く降下することを防ぐことができる。これにより従来技術（上記の特許文献１等）で使用されていた専用部材（例えば（ＦＡＩ（Ｆｌｏｗ  Ａｉｄ  Ｉｎｓｅｒｔ））等）の効果も発揮するため、別途そのような装置を設置する必要が無く、部品点数の増加を抑えることが可能である。  ここで、上記の噴射部に設けられる噴射口は、上部先細り部、もしくは下部先細り部、もしくはその両方に設けても良いが、下部先細り部に同心円状上にかつ階段状に複数設け、下部からのみ噴射するのが好ましい。
【００２４】
また、前記還元炉における還元鉄の排出口に連通し、当該排出口から排出された還元鉄を外気から遮断した状態で受ける構成を有する、還元鉄排出チャンバと、前記排出口から前記還元鉄排出チャンバへの前記還元炉内部のガスの流出を防ぐために、前記還元鉄排出チャンバより上流側から不活性ガスを含むシールガスを導入するシールガス導入部と、前記還元鉄排出チャンバの内部に導入されたシールガスを当該還元鉄排出チャンバの外部へ抜き出して除塵する除塵部と、前記除塵部によって除塵されたシールガスを前記シールガス導入部へ戻すシールガス戻し部と、を有するのが好ましい。
【００２５】
かかる構成によれば、還元炉の排出口から還元鉄排出チャンバへの還元炉内部のガスの流入を防ぐために、当該還元鉄排出チャンバへ不活性ガスを含むシールガスを導入する構成において、還元鉄排出チャンバの内部に導入されたシールガスを除塵部で除塵した後に、シール戻し部およびシールガス導入部を介して再び還元鉄排出チャンバへ循環して使用することが可能である。そのため、シールガスに含まれる不活性ガスの消費量を抑えることが可能になる。
【００２６】
また、前記除塵部によって除塵されたシールガスの酸素濃度を検出する酸素濃度検出部と、前記酸素濃度検出部によって検出された当該除塵されたシールガスの前記酸素濃度が所定の上限値を上回るときに、当該除塵されたシールガスへ不活性ガスを補充する不活性ガス補充部とをさらに備えているのが好ましい。
【００２７】
除塵部によって除塵されたシールガスは、還元鉄排出チャンバに戻して循環して使用されるが、除塵後のシールガスの酸素濃度が所定の上限値を上回っている場合には、還元鉄排出チャンバ内部において還元鉄がシールガスに含まれる酸素によって再酸化されるおそれがある。そこで、この構成では、除塵後のシールガスの酸素濃度を酸素濃度検出部で検出し、当該酸素濃度が所定の上限値を上回っているときには、不活性ガス補充部からシールガスへ不活性ガスを補充して酸素濃度を下げるので、還元鉄の再酸化を防ぐことが可能である。
【００２８】
前記除塵部によって除塵されたシールガスを冷却するシールガス冷却部をさらに備えていてもよい。
【００２９】
かかる構成によれば、除塵部によって除塵されたシールガスをシールガス冷却部によって冷却することによって、シールガスの温度をシールガス冷却部の下流側の機器の許容温度以下まで下げることが可能である。
【００３０】
また、前記冷却ガス導入部へ炭素成分を含むメタンガスなどの浸炭ガスを加熱して供給する浸炭ガス供給部をさらに備えているのが好ましい。
【００３１】
この構成では、浸炭ガス供給部は、冷却ガスが冷却ガス供給部から前記冷却ガス導入部への供給が停止されているときに、浸炭ガスを冷却ガス導入部へ供給することによって、冷却ガス導入部は、還元鉄の浸炭のために、浸炭ガスを還元炉内部へ導入することが可能になる。換言すれば、ホットＤＲＩを生産するときには、冷却ガス導入部から還元炉へ冷却ガスが導入されない状態で還元炉から還元鉄が高熱の状態で排出される。このときに、浸炭ガス供給部が炭素成分を含むメタンなどの浸炭ガスを加熱して冷却ガス導入部へ供給し、それによって、冷却ガス導入部が浸炭ガスを還元炉内部へ導入する。これにより、還元鉄の浸炭を促進することが可能である。
【発明の効果】
【００３２】
本発明の還元鉄製造装置によれば、ホットＤＲＩおよびコールドＤＲＩのいずれかを選択して取り出すことが可能な構成を有しながら装置全体の高さを低くすることができる。しかも、ホットＤＲＩの生産効率を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施形態に係る還元鉄製造装置のシステム構成図である。
【図２】図１の還元炉および還元鉄排出チャンバの切欠断面図である。
【図３】図１の冷却ガス導入部およびその周辺部分の切欠斜視図である。
【図４】図１の冷却ガス導入部およびその周辺部分の縦断面図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ線断面図である。
【図６】図５の水配管およびガス配管のそれらの半径方向についての断面図である。
【図７】図１の還元鉄排出チャンバの断面図である。
【図８】本発明の還元鉄製造装置の変形例であるガス配管と冷却ガス導入部が一体に形成された構造の断面図である。
【図９】本発明の還元鉄製造装置の他の変形例である二重ダンパを備えた還元鉄排出チャンバの断面図である。
【図１０】本発明の還元鉄製造装置のさらに他の変形例である還元鉄排出チャンバに導入されるシールガスを循環させるラインのシステム構成図である。
【図１１】本発明の還元鉄製造装置のさらに他の変形例である還元鉄排出チャンバに導入されるシールガスを循環させるラインにシールガス冷却部として熱交換器が設けられた構造を示すシステム構成図である。
【図１２】本発明の還元鉄製造装置のさらに他の変形例である浸炭ガス供給部を備えたシステム構成図である。
【図１３】従来の還元鉄製造装置のシステム構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、図面を参照しながら本発明の還元鉄製造装置の実施形態についてさらに詳細に説明する。
【００３５】
図１に示される還元鉄製造装置１は、還元鉄を生成する還元炉２と、還元炉２内部に冷却ガスＣＧを導入する冷却ガス導入部３と、当該冷却ガス導入部３に冷却ガスＣＧを供給する冷却ガス供給部４と、当該冷却ガス導入部３に冷却水ＣＷを供給する冷却水供給部５と、還元炉２から送られてきた還元鉄を排出する還元鉄排出チャンバ６と、還元炉２と還元鉄排出チャンバ６との間から還元鉄排出チャンバ６へシールガスを導入するシールガス導入部７と、還元鉄排出チャンバ６内部のシールガスを除塵する除塵部８と、還元炉２に還元ガスを導入する還元ガス導入部９とを備える。  還元炉２は、還元ガスを用いて酸化鉄を還元することにより還元鉄を生成する炉である。図１の還元炉２は、鉄皮に耐火物耐火物が内張りされた構造物で製造され、垂直方向に長い円筒形状を有する構造物であり、例えばシャフト炉である。還元炉２は、その上部に配置され、還元鉄の原料となる酸化鉄を含むペレットが供給される部分と、その下部に配置され、生成後の還元鉄を排出する排出口２ａとを有する。還元炉２の下部には、浸炭ガス導入部４０が接続されている。
【００３６】
酸化鉄を含むペレットは、還元炉２の上部から当該還元炉２の内部に供給され、当該還元炉２の内部に滞留する。その状態で還元ガス導入部９から還元ガスが還元炉２の中央部から還元炉２内部に導入される。還元ガスは、酸化鉄を還元することが可能なガスであればよく、例えばメタンなどの天然ガスを改質することによって生成された一酸化炭素および水素などのガスである。還元炉２の内部では、ペレットが下降しながら、ペレットに含まれる酸化鉄が還元ガスによって還元されて鉄（以下、還元鉄と呼ぶ）になる。生成後の還元鉄は、還元炉２の下部の排出口２ａから順次排出され、還元鉄排出チャンバ６に送られる。一方、還元炉２内部で発生したガスの大部分は、還元炉２の上部から排出され、湿式除塵機２２によって除塵および冷却され、その後、圧縮機２３で再度圧縮される。圧縮されたガスは、メタン等の炭化水素ガスと混合され改質機で改質された後、還元ガスとして再利用される。余剰のガスは湿式除塵機２２から図示しない改質機の加熱用燃料として用いられる。
【００３７】
一方、冷却ガス供給部４においては、還元炉２内部で還元鉄の冷却のために用いられた冷却ガスＣＧが再度冷却され、当該冷却ガスＣＧは循環利用される。
【００３８】
図２〜５に示されるように、冷却ガス導入部３は、還元炉２内部の還元鉄を冷却する冷却ガスＣＧを当該還元炉２内部に導入する構成を有する。具体的には、冷却ガス導入部３は、還元炉２の内部に冷却ガスＣＧを噴射する噴射部１０と、噴射部１０に接続され、冷却ガスＣＧを噴射部１０へ送るガス配管１２とを有する。
【００３９】
図４では本冷却ガスＣＧは還元炉２の両端から導入されているが、本発明はこれに限定されるものでなく、還元炉２の片側からのみ導入しても問題は無い。
【００４０】
噴射部１０は、垂直方向に長い中空の構造物である。噴射部１０は、上方へ向かうにつれて先細りの形状を有する上部１０ｂと、下方へ向かうにつれて先細りの形状を有する下部１０ｃとを有する。すなわち、噴射部１０の上部１０ｂは、上方に突出した円錐状を有し、下部１０ｃは、下方に突出した円錐形状を有する。噴射部１０の下部には複数の噴射口１０ａが形成されている。各噴射口１０ａは、下方を向いて開口している。
【００４１】
噴射部１０が上方へ向かうにつれて先細りの形状を有する上部１０ｂと、下方へ向かうにつれて先細りの形状を有する下部１０ｃとを有することにより、還元炉２内の中央部の還元鉄が噴射部１０の上部１０ｂおよび下部１０ｃの表面に沿って降下することにより、還元炉２の外周部の還元鉄よりも速く降下することを防ぐことができる。すなわち、還元炉２の中央部の還元鉄だけが優先的に排出されることを防ぐとともに、還元鉄がスムースに還元炉２から排出される。これにより、従来技術（上記の特許文献１等）で使用されていた専用部材（例えば（ＦＡＩ（Ｆｌｏｗ  Ａｉｄ  Ｉｎｓｅｒｔ））等）の効果も発揮するため、別途そのような装置を設置する必要が無く、部品点数の増加を抑えることが可能である。
【００４２】
図３〜５に示される噴射部１０は、上方へ向かうにつれて先細りの形状を有する上部１０ｂと、下方へ向かうにつれて先細りの形状を有する下部１０ｃとを有するが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の形状であってもよい。
【００４３】
また、噴射部１０に設けられる噴射口１０ａは、上部先細り部１０ｂ、もしくは下部先細り部１０ｃ、もしくはその両方に設けても良いが、下部先細り部１０ｃに同心円状上にかつ階段状に複数設け、下部からのみ噴射するのが好ましい。
【００４４】
噴射部１０は、還元炉２の空間部２ｂの垂直方向に延びる中心軸Ｃに沿う位置に配置され、後述の水配管１１およびガス配管１２によって支持されている。
【００４５】
ガス配管１２は、例えば、円筒状のパイプであり、炭素鋼などからなる金属製の管からなる。ガス配管１２は、還元炉２を水平方向に貫通して配置されている。ガス配管１２の両端の部分は、還元炉２の外部に突出している。ガス配管１２は、還元炉２の空間部２ｂにおいて、噴射部１０を水平方向に貫通し、かつ、噴射部１０に結合している。ガス配管１２のうち噴射部１０の内部に位置する部分には、冷却ガスＣＧを噴射部１０へ送る開口１２ａ（図４参照）が形成されている。
【００４６】
ガス配管１２の両端の部分は、連結部材１６（図３〜４参照）を介して冷却ガス供給部４に連通する。また、ガス配管１２の両端の部分において、連結部材１６と還元炉２の周壁２ｃとの間には螺旋管などの伸縮可能な部材１７（例えばエクスパンジョン）が設けられている。部材１７は、還元炉２表面の鉄皮から外方に延びるノズルなどに取り付けられ、ガス配管１２の長手方向の熱膨張を吸収する。
【００４７】
冷却ガス供給部４は、冷却ガス導入部３へ冷却ガスを送る構成を有する。冷却ガス供給部４は、具体的には、図１に示されるように、湿式集塵機４ａと、圧縮機４ｂと、水滴除去機４ｃとを備える。還元炉２で還元鉄冷却時に使用したガスは、湿式集塵機４ａにおいて水を用いて集塵されるとともに冷却される。そして、冷却後のガスは、圧縮機４ｂで圧縮された後、水滴除去機４ｃによってガスに含まれる水滴が除去される。その後、水滴が除去されたガスは、冷却ガスＣＧとして、冷却ガス導入部３の噴射部１０へ連結部材１６を介して循環使用される。
【００４８】
冷却水供給部５は、冷却ガス導入部３を冷却する冷媒として冷却水を当該冷却ガス導入部３へ送る構成を有する。具体的には、冷却水供給部５は、図１に示されるように、冷媒である水を冷却する冷却部５ａと、水を加圧する加圧機５ｂと、連絡配管５ｃ、５ｄと、還元炉２を貫通する水配管１１とを有する。水配管１１の注水側の端部１４（図３参照）は、連絡配管５ｃを介して圧縮機５ｂに連通する。水配管１１の排水側の端部１５（図３参照）は、連絡配管５ｄを通して冷却部５ａに連通する。これにより、冷却水供給部５は、冷却水を循環して使用することが可能である。
【００４９】
水配管１１は、図２〜５に示されるように、還元炉２の内部に延び、冷却水を噴射部１０およびガス配管１２へ送ることが可能な構成を有する。具体的には、水配管１１は、例えば、円筒状のパイプであり、炭素鋼などからなる金属製の管からなる。水配管１１の外径は、ガス配管１２の内径よりも小さい。水配管１１は、ガス配管１２の内部に配置された状態で、水配管１１は、還元炉２を水平方向に貫通して配置されている。この構成では、ガス配管１２は、その内部から水配管１１によって冷却されるので、還元炉２内部の高温の環境下においても当該ガス配管１２の強度を維持することが可能である。そのため、ガス配管１２は耐熱性の高い材料で製造する必要がなくなるので、安価な材料で製造が可能である。例えば炭素鋼や低合金鋼もしくはそれら部材の外部に耐火物を施した構造のものが使用可能となる。特に耐火物を施工した場合には還元鉄も冷却されにくいことからホットＤＲＩを製造する時にはより高温の還元鉄を製造することが可能となる。しかも、水配管１１がガス配管１２の内部に配置された構造であるので、水配管１１が還元炉２内部を下降する還元鉄の進行を妨げない。
【００５０】
本実施形態では、ガス配管１２の内部には、図６に示されるように、水配管１１の外面とガス配管１２の内面とを連結する連結部材として複数のリブ１９が設けられている。複数のリブ１９は、水配管１１の外面から放射状に延びるように等間隔に当該水配管１１の外面に配置されている。これにより、水配管１１は、ガス配管１２の内部において当該ガス配管１２から離間した状態でかつ当該ガス配管１２と同心状に配置される。しかも、水配管１１は、リブ１９を介して、ガス配管１２を支持する。そのため、ガス配管１２の曲げ剛性を向上させることが可能である。また、水配管１１とガス配管１２がリブ１９を介して一体に連結されるので、水配管１１およびガス配管１２全体の剛性が向上する。
【００５１】
ガス配管１２内部では、水配管１１とガス配管１２とで形成された環状の空間１２ａを通って冷却ガスの流通が可能である。したがって、水配管１１およびガス配管１２によって、ガス配管１２の内部に、冷却水が通る空間１１ａと、冷却ガスが通る空間１２ａが形成される。
【００５２】
なお、図６の二点鎖線で示されるように、水配管１１の空間１１ａ内部にさらに内管２０が配置されてもよい。この場合、冷却水は、水配管１１と内管２０との隙間を通って流れることが可能である。内管２０を設ける場合、内管２０の両端が閉じられ、当該内管２０の内部に水などの冷媒を充填してもよいし、あるいは戻り水用の配管として利用してもよい。
【００５３】
水配管１１は、還元炉２の空間部２ｂにおいて、噴射部１０を貫通している。水配管１１は、噴射部１０の内部において、支持部材１８を介して噴射部１０に連結されている。
【００５４】
水配管１１の両端の部分は、還元炉２の外部に突出し、さらに、ガス配管１０の両端に取り付けられた連結部材１６の外側に突出している。水配管１１の両端の部分は、支持部１３によってそれぞれ支持されている。この支持部１３は固定支持でも良いが、軸受け支持（すなわち水配管１１を回転自在に支持）にすることで噴射部１０の角度を容易に調整することが可能になる。
【００５５】
上記のように、水配管１１およびガス配管１２は、噴射部１０を、還元炉２内部の空間２ｂ内部における当該還元炉２の周壁２ｃから離間した位置に支持する。本実施形態では、水配管１１は、支持部材１８を介して噴射部１０を支持し、それとともに、ガス配管１２は、その外周面が噴射部１０に当接した状態で噴射部１０を支持する。そのため、噴射部１０を支持するための専用の部材が不要になり、部品点数の増加を抑えることが可能である。しかも、噴射部１０は、還元炉２の周壁から離間した位置に支持されるので、還元炉２内部に冷却ガスを均一に分散して噴射することが可能である。
【００５６】
シールガス導入部７は、排出口２ａから還元鉄排出チャンバ６への還元炉２内部のガスの流出を防ぐために、還元鉄排出チャンバ６より上流側から（具体的には、排出口２ａと還元鉄排出チャンバ６との間から）、当該還元鉄排出チャンバ６内部へ不活性ガスを含むシールガスを導入する。シールガスとして用いられる不活性ガスは、高温状態の還元鉄（ホットＤＲＩ）の再酸化の抑制や還元鉄に含まれる炭素成分の消費の抑制のために、燃焼排ガスや、窒素などの不活性ガスが望ましい。
【００５７】
還元鉄排出チャンバ６は、図１〜２に示されるように還元炉２の下側に設置される。還元鉄排出チャンバ６は、還元炉２の排出口２ａに連通し、当該排出口２ａから排出された還元鉄を外気から遮断した状態で受け、当該還元鉄の排出速度を調整しながら排出する構成を有する。
【００５８】
具体的には、還元鉄排出チャンバ６は、図７に示されるように、収容部６ｂを有する本体６ａと、導入管６ｃと、上部ワイバーバー６ｄと、下部ワイパーバー６ｅとを有する。
【００５９】
本体６ａは、中空の筐体であり、還元鉄を収容する収容部６ｂを有する。収容部６ｂは、垂直方向に長い空間であり、本体６ａの下部に位置する。収容部６ｂの下部には還元鉄が排出される排出口６ｇが形成されている。
【００６０】
導入管６ｃは、本体６ａの天板を貫通して設けられている。導入管６ｃは、還元炉２の排出口２ａに連通している。導入管６ｃを通して、還元炉２から送られる還元鉄と、シールガス導入部７から送られるシールガスとが本体６ａ内部に導入される。本体６ａ内部は、シールガスで満たされている。収容部６ｂには還元鉄Ｐ（図７参照）が満たされているので、収容部６ｂ下部の排出口６ｇから多量のシールガスが流出することは無い。
【００６１】
導入管６ｃの内径は、炉内ガス流出を防ぐ為のシールガスの流量を削減するために、小さい方が好ましい。
【００６２】
上部ワイパーバー６ｄは、本体６ａ内部において、導入管６ｃの下部に設けられている。上部ワイパーバー６ｄは、例えば、揺動軸６ｄ１と、揺動軸６ｄ１の両端部に接続された扇状の一対のガイドプレート６ｄ２と、そのガイドプレート６ｄ２間に設置されたワイパーブレード６ｄ３と有する構造体である。ガイドプレート６ｄ２およびワイパーブレード６ｄ３の下方には、下方に湾曲した板状の部材６ｄ４が配置されている。ワイパーブレード６ｄ３がガイドプレート６ｄ２とともに揺動軸６ｄ１を回転中心として水平方向に揺動することにより、導入管６ｃを通して落下してくる還元鉄は本体６ａの内部へ送出速度を調整されながら下方へ送り出される。本体６ａに導入された還元鉄は、篩いなどを通って耐火物の破片等の異物が除去された後に、本体６ａ下部の収容部６ｂに収容される。
【００６３】
下部ワイパーバー６ｅは、収容部６ｂの下部に形成された排出口６ｇの下側（すなわち収容部６ｂの外側）に設けられている。すなわち、下部ワイパーバー６ｅは排出口６ｇの直下の位置に配置されている。下部ワイパーバー６ｅは、上部ワイパーバー６ｄと同様の構成を有しており、揺動軸と、ガイドプレートと、ワイパーブレードとを有する。下部ワイパーバー６ｅのワイパーブレードが揺動軸の揺動とともに水平方向に揺動することにより、収容部６ｂに収容された還元鉄Ｐは、排出速度が調整されながら、シールガスから隔離された排出口６ｇの位置から当該還元鉄排出チャンバ６の外部へ取り出される。このように、下部ワイパーバー６ｅは、本発明の還元鉄取出し部として機能することが可能である。これによって、還元鉄排出チャンバ６から外部へ洩れ出るシールガスの量を抑えながら、還元鉄を外部へ取り出すことが可能である。  
【００６４】
本実施形態では、下部ワイパーバー６ｅの揺動速度を調整することによって、所望の還元鉄を外部へ取り出す速度を調整する。これにより、収容部６ｂ内部に滞留する還元鉄の量が変化するが、これを上部ワイパーバー６ｄの速度を制御して、収容部６ｂ内部が常時還元鉄で満たされている状態を維持することが可能である。その結果、還元鉄排出チャンバ６の排出口６ｇからシールガスや還元炉２内のガスが下流のコンベアＣの周囲に漏洩するおそれが低減する。
【００６５】
還元鉄排出チャンバ６の外部へ取り出された還元鉄は、コンベアＣによって所定の設備に搬送される。
【００６６】
除塵部８は、図１に示されるように、還元鉄排出チャンバ６の内部に導入されたシールガスを当該還元鉄排出チャンバ６の外部へ抜き出して除塵する構成を有する。具体的には、除塵部８は、乾式集塵機８ａと、水封チャンバ８ｂと、湿式集塵機８ｃとを有する。図１に示される還元鉄製造装置１では、シールガスは、除塵部８の乾式集塵機８ａおよび湿式集塵機８ｃによって除塵されるとともに湿式集塵機８ｃで冷却される。除塵および冷却されたシールガスは、煙突２１から外部へ排出される。また、還元鉄排出チャンバ６内部のガスの圧力が高くなったとき（例えば、還元炉２内部のガスの吹き抜けなど）などの緊急時には、乾式集塵機８ａで除塵されたシールガスは、水封チャンバ８ｂを通して外部に安全に排出される。
【００６７】
上記のように構成された還元鉄製造装置１では、還元炉２から冷却された還元鉄（コールドＤＲＩ）を排出する場合には、冷却ガス供給部４から冷却ガスＣＧが冷却ガス導入部３へ供給される。冷却ガス導入部３では、図３〜４に示されるように、冷却ガス供給部４から送られた冷却ガスＣＧは、連結部材１６を介してガス配管１２に導入される。ガス配管１２内部の冷却ガスＣＧは、還元炉２の内部において、ガス配管１２の開口１２ａを通して噴射部１０に導入される。そして、噴射部１０内部の冷却ガスＣＧは、噴射部１０の下向きの噴射口１０ａから還元炉２の空間部２ｂに導入され、還元鉄を冷却する。これにより、還元炉２内部においてコールドＤＲＩが生成される。これにより、コールドＤＲＩを還元炉２から直接取り出すことが可能であるので、還元炉２の外部には冷却部が不要になる。
【００６８】
一方、還元炉２から高温の状態の還元鉄（ホットＤＲＩ）を高温を維持しながら取り出す場合には、冷却ガス導入部３からの冷却ガスの導入を止めた状態で、還元炉２から熱い状態が維持されたホットＤＲＩを排出する。これにより、１つの還元炉２からホットＤＲＩおよびコールドＤＲＩのいずれかを選択して取り出すことが可能である。
【００６９】
ホットＤＲＩを取り出す状態では、冷却ガス導入部３は、冷却ガスによって冷却されないが、冷却水供給部５から送られる冷却水によって常時冷却されている。具体的には、冷却水供給部５の水配管１１の注水側の端部１４には、冷却部５ａで冷却された冷却水ＣＷが加圧機５ｂおよび連絡配管５ｃを介して送られる。冷却水ＣＷは、水配管１１を通ることにより、冷却ガス導入部３のガス配管１２および噴射部１０へ送られる。これにより、冷却水ＣＷは、水配管１１を介してガス配管１２および噴射部１０から熱を吸収し、当該ガス配管１２および噴射部１０を冷却することが可能である。ガス配管１２および噴射部１０の熱は、輻射熱として水配管１１へ直接伝達されるか、またはリブ１９（図６参照）を介して水配管１１へ伝導される。以上のようにして、冷却ガス導入部３のガス配管１２および噴射部１０は、冷却水供給部５から送られる冷却水ＣＷによって常時冷却されることによって還元炉２内部の高熱から保護される。よって、還元炉２の下流側において還元炉２の外部にＤＲＩの冷却部およびホットＤＲＩ取り出し部を別途設ける必要がなくなる。その結果、還元鉄製造装置１全体の高さを抑えることが可能である。
【００７０】
ガス配管１２および噴射部１０の冷却を行った後の水は、温排水ＥＷとして水配管１１の排出側の端部１５から排出される。温排水ＥＷは、連絡配管５ｄを介して冷却部５ａに戻され、冷却されて冷却水ＣＷとして再利用される。
【００７１】
しかも、この構成では、冷却ガス導入部３から還元炉２内部への冷却ガスの導入を止めた状態では、コールドＤＲＩの生産を全くしないでホットＤＲＩのみを還元炉２から排出、すなわち全量排出することが可能になる。よって、ホットＤＲＩの生産効率の向上が可能である。また、これにより、還元炉２の下流側の設備、たとえば電気炉などにおいて、ホットＤＲＩの全量の受け入れが可能な状態では、還元炉２から電気炉へホットＤＲＩを全量送り込むことにより、電気炉での電気消費量の削減が可能になる。一方、還元炉２の下流側の設備がホットＤＲＩを受け入れられない状態では、コールドＤＲＩを排出すれば、ビンやヤードで保管することが可能になる。これにより、還元炉２およびそれを含む還元鉄製造装置１の全体の稼働率が向上する。
【００７２】
また、冷却ガス導入部３（具体的には、それを構成する噴射部１０およびガス配管１２）は、ホットＤＲＩを取り出すときに冷却ガスの導入が停止されているときでも、冷却水供給部５から供給される冷却水によって冷却されるので、還元炉２内部の高い温度（７００〜９００度程度）環境下でも使用可能である。したがって、冷却ガス導入部３は、高ＮｉＣｒ鋼などの高熱に耐えられる材料で製造する必要がなくなり、安価な材料、例えば炭素鋼や低合金鋼もしくはそれら部材の外部に耐火物を施した構造のものが使用可能となる。特に耐火物を施工した場合には還元鉄も冷却されにくいことからホットＤＲＩを製造する時にはより高温の還元鉄を製造することが可能となる。
【００７３】
（変形例）
（Ａ）
上記実施形態では、冷却ガス導入部３を冷却する冷媒として、水を例にあげて説明しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、その他の冷媒（例えば油などの液体）を冷却媒体として用いてもよい。また、冷媒としてガスを用いてもよい。
【００７４】
（Ｂ）
上記実施形態では、冷却ガス導入部３の噴射部１０は、水配管１１およびガス配管１２の両方によって支持されている。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、水配管１１およびガス配管１２の少なくとも１つによって噴射部１０が支持されていればよい。したがって、水配管１１のみまたはガス配管１２のみによって、噴射部１０が支持されてもよい。
【００７５】
例えば、本発明の変形例として、図８に示されるように、冷却ガス導入部３を構成する噴射部１０およびガス配管１２が炭素鋼などで一体に形成されることにより、当該ガス配管１２が噴射部１０を支持するようにしてもよい。この場合、水配管１１は、噴射部１０を支持する必要が無いので、水配管１１は、複数の細いパイプ１１ｂによって構成されることも可能である。
【００７６】
（Ｃ）
上記実施形態では、還元鉄排出チャンバ６は、当該収容部６ｂに収容された還元鉄の取出し部として下部ワイパーバー６ｅを有しているが、本発明はこれに限定されるものではない。収容部６ｂに収容された還元鉄を大気と遮断した状態で外部へ取り出すことが可能な構成であれば、他の形態の還元鉄取出し部（例えば二重ダンパやロータリータイプのフィーダなど）を採用してもよい。
【００７７】
例えば、本発明の他の変形例として、還元鉄排出チャンバ６は、還元鉄取出し部として図９に示されるような二重ダンパ６ｆを備えてもよい。
【００７８】
二重ダンパ６ｆは、収容部６ｂの下流側に設置される。二重ダンパ６ｆは、複数の収容部分６ｆ１と、各収容部分６ｆ１に設けられたダンパ６ｆ２とを有する。複数（図９では２個）の収容部分６ｆ１は、垂直方向に並んで配置されている。各収容部分６ｆ１は、上面および下面において開口を有する。上側の収容部分６ｆ１は、収容部６ｂの排出口６ｇに接続されている。２個の収容部分６ｆ１は、互いに直列に連通している。下側の収容部分６ｆ１は、下方に開く開口６ｆ３を有する。ダンパ６ｆ２は、各収容部分６ｆ１の上面側の開口を開閉する構成を有する。ダンパ６ｆ２が上面側の開口を閉じたときには、開口を通してのガスおよび還元鉄の流れは遮断される。
【００７９】
上記の二重ダンパ６ｆでは、下側のダンパ６ｆ２が閉じた状態で上側のダンパ６ｆ２が開いたときに、収容部６ｂ内部の還元鉄Ｐが上側の収容部分６ｆ１へ重力により移動する。次いで、上側のダンパ６ｆ２を閉じて下側のダンパ６ｆ２が開いたときには、上側の収容部分６ｆ１内部の還元鉄が、下側の収容部分６ｆ１へ重力により移動し、開口６ｆ３を通して外部へ排出される。このとき、収容部６ｂから上側の収容部分６ｆ１へのガスの流れは上側のダンパ６ｆ２によって遮断されるので、収容部６ｂ内部のガスが還元鉄Ｐとともに外部へ洩れるおそれがない。
【００８０】
（Ｄ）
上記実施形態では、還元鉄排出チャンバ６の内部に導入されたシールガスは、図１に示されるように、除塵部８によって除塵された後に煙突２１から外部へ排出されているが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００８１】
本発明のさらに他の変形例として、図１０に示されるように、還元鉄製造装置は、除塵部８によって除塵されたシールガスをシールガス導入部７に戻して再利用できるように、シールガス戻し部３１を備えてもよい。
【００８２】
シールガスは、上記のように、高温状態の還元鉄（ホットＤＲＩ）の再酸化の抑制や還元鉄に含まれる炭素成分の消費の抑制のために、窒素を含む不活性ガスが用いられている。図１に示される上記の実施形態の構造では、窒素を含むシールガスは、除塵部８によって除塵された後に煙突２１から外部へ排出されるので、窒素の消費量の増大を抑えることが難しいという問題がある。
【００８３】
そこで、上記の問題を解決するために、本発明のさらに他の変形例として、図１０に示されるように、シールガス戻し部３１を備えた還元鉄製造装置が提案される。この装置では、除塵部８によって除塵されたシールガスをシールガス戻し部３１によってシールガス導入部７に戻して再利用できるので、窒素の消費量を抑制することが可能になる。
【００８４】
具体的には、図１０に示される還元鉄製造装置は、上記図１に示される還元鉄製造装置１の構成において、除塵部８の下流側において、煙突２１（図１参照）の代わりに、シールガス戻し部３１と、酸素濃度検出部３２と、不活性ガス補充部３３とを有する。
【００８５】
シールガス戻し部３１は、圧縮機３４と、パルセーションダンパ３５と、水滴除去機３６と、連絡配管３７とを有し、これらは配管によって直列に接続される。
【００８６】
このシールガス戻し部３１では、除塵部８の湿式集塵機８ｃから排出された除塵および冷却後のシールガスは、圧縮機３４によって加圧され、パルセーションダンパ３５で脈動を抑制され、水滴除去機３６で水滴が除去される。その後、シールガスは、連絡配管３７を通して、シールガス導入部７に戻される。
【００８７】
図１０に示される還元鉄製造装置では、還元炉２の排出口２ａから還元鉄排出チャンバ６への還元炉２内部のガスの流出を防ぐために、シールガス導入部７から当該還元鉄排出チャンバ６へ不活性ガスを含むシールガスを導入する構成において、還元鉄排出チャンバ６の内部に導入されたシールガスを除塵部８で除塵した後に、シールガス戻し部３１およびシールガス導入部７を介して再び還元鉄排出チャンバ６へ循環して使用することが可能である。そのため、シールガスに含まれる窒素などの不活性ガスの消費量を抑えることが可能になる。
【００８８】
また、図１０に示される構成では、シールガス戻し部３１によって、循環して使用されるシールガスは、除塵部８の湿式集塵機８ｃによって水を用いて更なる集塵とともに冷却されるので、還元鉄排出チャンバ６に戻されるシールガスの温度が下がり、一定温度でシールガスを循環利用することが可能となる。
【００８９】
（Ｅ）
また、図１０に示される還元鉄製造装置では、酸素濃度検出部３２および不活性ガス補充部３３を備えているので、循環して使用されるシールガスの酸素濃度多い場合に不活性ガスを補充することが可能である。具体的には以下の通りである。
【００９０】
酸素濃度検出部３２は、除塵部８によって除塵されたシールガスの酸素濃度を検出する構成を有しており、例えば、酸素センサなどである。
【００９１】
不活性ガス補充部３３は、酸素濃度検出部３２によって検出された除塵されたシールガスの酸素濃度が所定の上限値を上回るときに、除塵されたシールガスへ不活性ガスを補充する構成を有する。具体的には、不活性ガス補充部３３は、自動制御弁３３ａと、窒素などの不活性ガスが貯留された不活性ガス源３３ｂとを有する。自動制御弁３３ａは、酸素濃度検出部３２で検出された酸素濃度が上限値を上回ったときに、酸素濃度検出部３２または図示しない制御用のコンピュータなどから信号を受けたときに開くことにより、不活性ガス源３３ｂから窒素などの不活性ガスをシールガス戻し部３１（具体的には、圧縮機３４と湿式集塵機８ｃとを連通する配管など）へ送って除塵されたシールガスへ補充する。
【００９２】
除塵部８によって除塵されたシールガスは、還元鉄排出チャンバ６に戻して循環して使用されるので、還元鉄製造装置外部の空気の混入のおそれを有する。空気の混入によって、循環して使用されるシールガスの酸素濃度が所定の上限値（例えば１％）を上回っている場合には、還元鉄排出チャンバ６内部において還元鉄がシールガスに含まれる酸素によって再酸化されるおそれがある。そこで、この構成では、除塵後のシールガスの酸素濃度を酸素濃度検出部３２で検出し、当該酸素濃度が所定の上限値を上回っているときには、不活性ガス補充部３３からシールガスへ不活性ガスを補充して酸素濃度を一定濃度以下（例えば１％以下）に下げるので、還元鉄の再酸化（とくにホットＤＲＩの再酸化）を防ぐことが可能である。
【００９３】
（Ｆ）
図１１に示されるように、除塵部８によって除塵されたシールガスを冷却するシールガス冷却部として熱交換器３８をさらに備えていてもよい。
【００９４】
図１１に示される還元鉄製造装置は、図１０に示される還元鉄製造装置の構成において、湿式集塵機８ｃおよび水滴除去機３６を削除し、湿式集塵機８ｃの代わりに熱交換器３８を備えた構成を有する。
【００９５】
熱交換器３８では、シールガスを水などの冷却媒体と熱交換することにより、シールガスの冷却をすることが可能である。また熱交換用の冷媒として、還元ガスの原料となるメタンを含む原料ガスを用いれば、原料ガスの予熱をすることが可能である。
【００９６】
上記のようにシールガス冷却部として熱交換器３８を備えた還元鉄製造装置では、除塵部８によって除塵されたシールガスを熱交換器３８によって冷却することによって、シールガスの温度を熱交換器３８の下流側の機器（例えば、圧縮機３４など）の許容温度以下まで下げることが可能である。また、図１０に示される湿式集塵機８ｃおよび水滴除去機３６を備えた還元鉄製造装置と比較して部品点数を減少させることが可能である。
【００９７】
（Ｇ）
本発明の還元鉄製造装置１のさらに他の変形例として、ホットＤＲＩの浸炭を促進させるために、図１２に示されるように、冷却ガス導入部３へ炭素成分を含む浸炭ガスを加熱して供給する浸炭ガス供給部４１をさらに備えていてもよい。
【００９８】
ホットＤＲＩを排出する場合において、ホットＤＲＩに炭素成分を添加する浸炭処理が施されることが従来からなされている。例えば、図１２に示されるように、還元炉２の周壁２ｃに浸炭ガスＣＢＧを供給するための複数の供給管４２が設けられている。供給管４２は、図１の浸炭ガス導入部４０に接続されている。浸炭ガスＣＢＧは、炭素成分を含むガスであり、例えば天然ガス（メタンなど）などである。浸炭ガスＣＢＧは、４００〜５００℃程度に昇温した状態で、複数の供給管４２から還元炉２内部の空間２ｂに供給される。これにより、還元炉２内部では、還元鉄が浸炭ガスＣＢＧから炭素成分を添加されて浸炭処理が施される。しかし、浸炭ガスＣＢＧは、還元炉２の周壁２ｃに設けられた供給管４２から還元炉２の内部へ供給された場合には、還元炉２の内部で均等に分散されにくいので、浸炭の促進が難しい。
【００９９】
そこで、図１２に示されるように、還元炉２の周壁２ｃの供給管４２に代わってもしくは供給管４２とともに、還元炉２の内部に設けられた冷却ガス導入部３の噴射部１０から浸炭ガスＣＢＧを供給できるように、浸炭ガス供給部４１が設けられている。
【０１００】
浸炭ガス供給部４１は、浸炭ガスＣＢＧを加熱（例えば４００〜５００℃程度に昇温）して冷却ガス導入部３のガス配管１２に供給する構成を有し、例えばヒータおよび圧縮機などを有する。浸炭ガス供給部４１は、ガス配管１２の片側もしくは両端の部分に連結部材１６を介して接続される。
【０１０１】
図１２に示される還元鉄製造装置では、浸炭ガス供給部４１は、冷却ガスが冷却ガス供給部４から冷却ガス導入部３への供給が停止されているとき（例えば、連絡配管４ｃに設置された開閉弁４ｅが閉じている状態）に、浸炭ガスＣＢＧを冷却ガス導入部３へ供給する。冷却ガス導入部３では、浸炭ガスＣＢＧは、ガス配管１２を通って還元炉２の空間２ｂ内部の中央に設置された噴射部１０に送られる。これによって、冷却ガス導入部３の噴射部１０は、還元鉄の浸炭のために、浸炭ガスＣＢＧを還元炉２内部へ導入することが可能になる。換言すれば、ホットＤＲＩを生産するときには、冷却ガス導入部３から還元炉２へ冷却ガスが導入されない状態で還元炉２から還元鉄が高熱の状態で排出される。このときに、浸炭ガス供給部４１が炭素を含む浸炭ガスＣＢＧを高温に加熱して冷却ガス導入部３へ供給し、それによって、冷却ガス導入部３が浸炭ガスＣＢＧを還元炉２内部へ導入する。これにより、還元炉２の周壁２ｃの供給管４２だけでなく、還元炉２の中央に設置された噴射部１０から浸炭ガスＣＢＧを還元炉２内部に導入することにより、還元鉄の浸炭を促進することが可能である。すなわち、ホットＤＲＩ生産時に冷却ガス導入部３の噴射部１０の噴射口１０ａから浸炭ガスを噴射することにより、還元炉２の中央付近まで浸炭ガスＣＢＧが届きやすくなり、浸炭の効果が促進される。
【符号の説明】
【０１０２】
１  還元鉄製造装置
２  還元炉
３  冷却ガス導入部
４  冷却ガス供給部
５  冷却水供給部（冷媒供給部）
６  還元鉄排出チャンバ
７  シールガス導入部
８  除塵部
１０  噴射部
１１  水配管（冷媒配管）
１２  ガス配管
１９  リブ（連結部材）
３１  シールガス戻し部
３２  酸素濃度検出部
３３  不活性ガス補充部
３７  熱交換器（シールガス冷却部）
４１  浸炭ガス供給部
【図１】
2017057445.tif 000003
【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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【図１３】
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