JPH046761B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、高炉等の竪型炉における原料装入方
法及び同方法に用いる装置に関する （従来の技術） 従来、高炉等の竪型炉に原料を装入するための
ベル無し炉頂装入装置として、例えば特公昭48−
34082号公報に記載されているものある。

このベル無し炉頂装入装置においては、第４図
に示すように、装入ベルトコンベア１によつて炉
頂へ運ばれた装入原料は、ヘツドプーリー２から
切替シユート３を経由して、一方の上部シール弁
４−１を開の状態にして、２個配置した固定ホツ
パーの一側の固定ホツパー５−１に装入される。
原料装入が完了すると上部シール弁４−１を閉と
し、固定ホツパー５−１内を高炉ガス又は窒素ガ
スにより炉頂圧力に等しくなるように均圧する。

次ぎに、下部シール弁７−１を全開状態にし、
原料排出量をゲート弁６−１によつて流量調整
し、さらに希望の炉内装入分布形状が得られるよ
う炉内シユート１１を傾動、旋回を連続的に行つ
て原料を炉内へ導く。そして固定ホツパー５−１
から炉１０内へ原料を装入している間、切替シユ
ート３を旋回して前述と同様に片側の固定ホツパ
ー５−２へ原料を装入貯留する。

以上のように、２個の固定ホツパー５−１及び
５−２は互いに炉心から180度方向に配置する構
成として、装入スケジユールに従つて各々のホツ
パーから１バツチ毎に交互に原料を炉１０内へ装
入するようになつている。

ところが、このような従来のベル無し炉頂装入
装置においては、炉内シユート１１を同一傾動角
度に保持しながら連続旋回させて原料を炉１０内
に装入することから、炉内装入原料の装入分布が
一様とはならない。これは、実機稼動状況及び縮
尺モデルにおける粉粒体流れに関する実験でも確
認されており、炉１０内での装入分布は円周方向
に一様でなく円周バランスが乱れるという現象を
生じる。

この装入分布の非一様性は、固定ホツパー５−
１，５−２からの原料が逆円錐形の集合シユート
８及び垂直シユート９を通過し炉内シユート１１
に落下する時に、原料の主流線の軌跡が垂直シユ
ート９の軸線からずれる事及び固定ホツパー５−
１，５−２の位置と炉内シユート１１の旋回方向
の相対関係によつて助長される。

以上のような原料の分布を第５図により定性的
に説明する。

同図において、固定ホツパー５−１から排出さ
れた原料は、集合シユート８を落下するときに加
速され、垂直シユート９内で原料の落下主流線は
粉粒体流れの慣性によつて炉１０中心軸ｙ−ｙよ
りも他側の固定ホツパー側５−２方向へ偏流す
る。

今、炉内シユート１１が実線で示す位置にある
とき、原料の炉内シユート１１底への衝突位置
は、炉中心軸ｙ−ｙより炉内シユート１１先端側
になる。一方、炉内シユート１１が想像線で示す
位置にあるときには、原料の衝突位置は、炉中心
軸ｙ−ｙよりも炉内シユート１１後端側になる。

このように、炉内シユート１１の旋回位置によ
つて落下する原料の助走距離は異なり、その結果
炉内シユート１１先端に於ける原料放出速度及び
炉１０内への原料落下軌跡が異なるようになる。

以上の要因により、炉１０内の装入原料分布が
炉中心軸ｙ−ｙに対してアンバランス、即ち、炉
中心軸ｙ−ｙからの装入原料の山の距離x₁，x₂が
不一致をもたらすことになる。

このようなベル無し炉頂装入装置における問題
点を解消するための装入装置として、特開昭58−
58211号公報に記載されているものがある。

これは第６図に示すように２個の固定ホツパー
１４，１５を炉１０中心軸上に上下に配設し、下
部固定ホツパー１５の下端に流量調整弁１３を設
けて垂直シユート９の下方に位置する炉内旋回シ
ユート１１への原料を垂直に落下させ、円周バラ
ンスの乱れ発生を防止する構成としたものであ
る。

（発明が解決しようとする問題点） ところが、この固定ホツパー１４，１５を上下
に配置すると、必然的に炉高が大きくならざるを
得ず、装置の高さを従来装置並に押えるために
は、上下固定ホツパー１４，１５の径を大きくし
て容量を確保する必要がある。

しかし、ホツパー１４，１５の径が大きくなる
と、下部固定ホツパー１５内の堆積原料１２−２
における粒度分布は中心部分が細粒となり、中心
から半径方向へ離れる程粗粒となつた円錐形状を
呈する。

従つて、下部固定ホツパー１５内の原料１２−
２を垂直シユート９と炉内旋回シユート１１を経
て炉内へ分配すると、炉１０内に堆積する原料は
時系列的に偏粒分配となり、無制御状態の粒度変
化で、排出時間の経過と共に、その偏流も複雑に
変化する。

更に、この偏流変化の度合はコークス、鉱石、
ペレツト等原料の種類によつても著しく異なり、
装入原料内の円周方向の粒度偏析による上昇ガス
流の不均一をもたらし、炉内ガスの還元反応への
利用率を低下させ、燃料比低減の阻害及び炉況不
安定の要因となつていた。

本発明は、かかる上下に二連配置した固定ホツ
パーを有するベル無し装入装置における欠点を除
去するもので、固定ホツパーと炉内旋回シユート
との相互位置関係から生ずる装入原料分布のアン
バランスを解消し、固定ホツパー内の原料堆積形
状から生ずる装入原料粒度分布を積極的に利用し
炉内原料粒度分布を制御することを目的としたも
のである。

（問題点を解決するための手段及び作用） 本発明は、ホツパーを上下に二連配置した構成
の竪型炉の原料装入装置において、上部ホツパー
内に装入する原料をホツパー内で分布制御し、こ
の制御された量及び粒度分布の原料１２−１を下
部固定ホツパー１５の所定位置に貯留させ、さら
に下部ホツパー内のフアンネル・フローを利用し
て、炉内に装入される原料粒度の時系列排出特性
を制御することを可能とするものである。ここで
下部固定ホツパー１５のコーン部角度１７を約
60°以下に取れば排出時、原料層１２−２の中心
部が先に排出されホツパー内の周辺部及びコン壁
面近傍部が後に排出されるフアンネル・フローと
呼ばれる流動状況となり、この既知な流れ順序を
利用して原料粒度の時系列特性を制御することに
なる。この流動概念図を第２図に示す。

（実施例） 以下、第１図に示す実施例に基づいて本発明を
説明する。

同図において第４図〜第６図に示した従来装置
と同一部分は同一の記号によつて示す。

第１図において１６は旋回シユートのスロート
であり、任意角度の傾動自在であるこのスロート
１６はどの傾斜角においても切替シユート３から
の排出原料のつまりがない程度の口径とすると共
に、スロート傾斜角度が垂線に対して最大時に、
切替シユート３から排出原料流線の落下位置が少
なくとも上部固定ホツパー１４の中心から0.5R
（Ｒ：上部固定ホツパーの半径）になるようなス
ロート長さにすることが必要である。

上部固定ホツパー１４の下部は通常３ないし４
ケのポートが炉軸の周りに配置されており上部固
定ホツパー１４からの排出原料がこれらのポート
を通じて下部固定ホツパー１５内の周辺部に排出
される構造である。

その他の構造は第６図で示したものと略同じで
あるが、下部固定ホツパー１５は原料流れのフア
ンネル・フロー化を図るためにコーン部の角度１
７を60°以下としている。

上記構成においてベルトコンベア１のヘツドプ
ーリー２から切替シユート３に投入された原料
は、切替シユート先端に設けた傾動自在なスロー
ト１６から上部固定ホツパー１４内に装入され
る。

このとき、原料はその傾斜角度を図示しない制
御系によつて設定されたスロート１６を通過する
ことにより、水平方向の速度ベクトルを持つ、原
料の自然落下方向を強制的に変えて原料の落下堆
積位置を調整する。

従つてスロート１６の傾斜角度の調整によつ
て、上部固定ホツパー１４内に貯留される堆積原
料１２−１の二次元的な断面は図示のようなＭ
形、あるいは∨形、∧形の任意の分布形状とする
ことができる。そして通常、高炉用原料はある程
度の粒度幅を有しているので上部固定ホツパー１
４内堆積原料分布の谷部に自然分級により、比較
的粒径の大きい原料が集まるようになる。自然分
級の程度は公知の事実より、斜面距離が大なる方
が大きいため、∨形、もしくは∧形の場合が谷部
に多くの粗粒が集まる結果となる。こうして、上
部固定ホツパー１４内の原料堆積形状を変化させ
ることにより、ホツパー内半径方向の原料粒度分
布、及び量的分布を制御することができる。

さらに上部固定ホツパー１４の下部には複数の
ゲート弁６を有し、同ゲート弁６と下部固定ホツ
パー１５の上部に設けた複数の上部シール弁４と
を開閉することにより、上部固定ホツパー１４内
の原料１２−１は、下部固定ホツパー１５内の周
辺部に排出される。さらにゲート弁６を通過する
原料流について言及すれば、原料流中のホツパー
壁面側を上部固定ホツパー１４内の周辺部原料
が、ホツパー中心側を上部固定ホツパー１４内の
中心部原料が流下することになり、結果として、
下部固定ホツパー１５内の原料粒度分布は上部固
定ホツパー１４内と類似なものとなる。

下部固定ホツパー１５は原料排出流のフアンネ
ル・フロー化を実現するために、そのコーン部角
度１７を60°以下の緩傾斜としているために、ホ
ツパー内周辺部及びコーン壁面近傍部の原料が後
期に排出されることになり、上部固定ホツパー内
原料粒度分布制御と下部固定ホツパー内原料排出
フアンネル・フロー化の相乗作用により、炉内へ
の排出原料の時系列粒度の制御を行う。例えば、
上部固定ホツパー１４内の原料堆積形状が∧形の
場合は、前述のように、下部固定ホツパー１５内
の周辺部及びコーン壁面近傍部に粗粒が堆積する
ことになり、排出原料の時系列粗粒化特性を得る
ことができる。

ここで、より強い排出原料の時系列粗粒化特性
を得るためには下部固定ホツパー１５内の最遅排
出部であるホツパーコーン壁面近傍部に上部固定
ホツパー１４内の粗粒原料を堆積させる必要があ
る。

このためには、上部固定ホツパーポート部外側
角度１９を70°以上にすることが必要な事が1/10
スケールモデルテストで確認してある。また、炉
内への排出原料粒度の時系列フラツト特性を得た
い場合には上部固定ホツパー１４内の原料堆積形
状をＭ型として原料の分級を極力押さえることで
達成できる事も確かめられている。

以上の確認として第３図ａ，ｂに1/10スケール
モデルテスト結果を示す。ここで第３図ａは上部
固定ホツパーポート部角度と原料粒度の時系列排
出特性との関係を示すものであり、ポート部外側
角度１９を70°にすると、炉内への排出原料は時
系列粗粒化特性となる。第３図ｂは上部固定ホツ
パー内の原料堆積形状を∧→M₁→M₂→∨形と変
化させると炉内への排出原料粒度は時系列特性を
粗粒化特性から細粒化特性まで変化させる事が可
能なテスト結果を示すものである。

なお、上部、下部固定ホツパー１４，１５に
は、それぞれ上部シール弁４と下部シール弁７を
備え、原料装入時にそれぞれ操作することによ
り、下部固定ホツパー１５内を炉内圧力及び大気
圧に保つことができる。

本発明によればベルトコンベア１から投入され
た原料は切替シユート３の旋回による上部固定ホ
ツパー１４内に供給される時の円周方向分布の均
一化と、切替シユート３先端のスロート１６によ
る原料落下位置の調整との各作用を受けながら上
部固定ホツパー１４に供給される。

この原料の流れに対する各構成の処理により原
料の特性に応じた最も好ましい堆積分布とするこ
とができ、さらに原料１２−１は下部固定ホツパ
ー１５に排出される。そして例えば３ないし４ケ
のポートを通して上部固定ホツパー１４内の原料
粒度分布を下部固定ホツパー１５内に持ち込むこ
とができる。

下部固定ホツパー１５内においてはホツパーコ
ーン部角度１７を緩傾斜としているため、ホツパ
ー内の周辺部及びコーン壁面近傍部の原料が最後
に排出される。通常、下部固定ホツパー１５への
原料装入時間は上部固定ホツパー１４への原料装
入時間に比べると1/10程度のオーダーで短いこと
から、下部固定ホツパー１５内部で原料が分級す
る度合は極めて小さいため、上部固定ホツパー１
４内での原料粒度分布が維持される。

以上の切替シユート３から下部固定ホツパー１
５間の原料の流動において、上部固定ホツパー１
４内で分布制御された最も適切な形態で装入する
ことに加え、この制御された原料を下部固定ホツ
パー１５内でのフアンネル・フロー化により時系
列的に粒度コントロールされた状態で炉１０の炉
内シユート１１に垂直落下供給できる。そして、
炉内シユート１１を介して炉１０への供給におい
て、下部固定ホツパー１５下端の流動調節弁１３
及び下部シール弁７の開弁とともに、排出流が円
周方向に非一様な粒度分布を生じることなく炉１
０の垂直シユート９へ供給できる。この垂直シユ
ート９内の流れでは偏流を生じることがないの
で、炉内シユート１１には下部固定ホツパー１５
で制御された原料をそのままの状態で供給でき
る。

なお、ゲート弁６及び上部シール弁４の個数は
炉１０内に装入される原料の量、タイムスケジユ
ール及び許容範囲の設備高さによつて決定され
る。

（発明の効果） 本発明は装入原料の種類及び装入量等の可変要
素に対し、炉内円周方向の分布を均一化でき、し
かも炉内へ装入される原料粒度を操業者が時系列
的に自在に制御して炉内半径方向の粒度分布を意
図したものに作り上げることができるという効果
を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の装入装置の概略断面図、第２
図ａ，ｂは典型的なホツパー内フアンネル・フロ
ー模式図、第３図ａ，ｂは下部固定ホツパーにお
ける原料粒度時系列排出特性の1/10スケールモデ
ルテスト結果を示すグラフ、第４図、第５図、第
６図は従来例の概略断面図である。 １……ベルトコンベア、２……ヘツドプーリ
ー、３……切替シユート、４……上部シール弁、
５……固定ホツパー、６……ゲート弁、７……下
部シール弁、８……集合シユート、９……垂直シ
ユート、１０……炉、１１……炉内シユート、１
２……堆積原料、１３……流量調節弁、１４……
上部固定ホツパー、１５……下部固定ホツパー、
１６……旋回シユートスロート、１７……コーン
部角度、１９……ポート部外側角度。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 上部と下部に二連のホツパーを備えて竪型炉
   の炉頂に原料を装入する竪型における原料装入方
   法において、上部ホツパーに原料を装入する第一
   段階で該ホツパー内での原料の量的分布、及び粒
   度分布を制御し、さらに、この制御された原料を
   下部ホツパー内に装入し、かつ竪型炉に排出する
   第二段階で原料流れをフアンネル・フロー化し
   て、原料の時系列排出粒度を制御しながら竪型炉
   の炉頂に供給することを特徴とする竪型炉におけ
   る原料装入方法。 ２ 搬送装置からの原料を装入するための旋回シ
   ユートを有する上部ホツパーと、その下段に配置
   して竪型炉の炉頂に接続した下部ホツパーとを有
   する竪型炉における原料装入装置において、旋回
   シユートからの原料流線を自在に変更するため
   に、旋回シユート先端部を傾動可能な構造として
   上部固定ホツパーへの原料排出流線を制御し、さ
   らに下部ホツパーの内面を原料流れフアンネル・
   フロー化のための緩傾斜面としたことを特徴とす
   る竪型炉における原料装入装置。