JPS63300019A

JPS63300019A - 高温粉体の輸送用管体

Info

Publication number: JPS63300019A
Application number: JP62136983A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Yajima; 健一矢島; Keikichi Murakami; 村上　慶吉
Original assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Current assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Priority date: 1987-05-30
Filing date: 1987-05-30
Publication date: 1988-12-07
Anticipated expiration: 2009-08-17
Also published as: JPH0662215B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は粉体輸送用管体に係り、詳しくは、溶融還元プ
ロセスからなる直接還元製鉄で、予熱かつ予備還元され
た高温の粉体原料を溶融還元炉に気流搬送する設備など
に利用される粉体輸送用管体に関するものである。

〔従来技術〕

鉄鉱石を直接４溶融還元するプロセスでは、溶融還元炉
に粉鉱石や粉炭さらには副原料などを、窒素などの不活
性ガスを搬送ガスとした気流輸送・高圧吹込する技術が
ある。その場合に、粉体が管内を高速で移動するので、
管体内面との接触摩耗や曲がり部にあっては衝突摩耗が
著しく生じる。

したがって、管体が単なる鋼管のみでは耐えられず、粉
体による管体の摩耗や破損を防止するために、管口体に
耐摩耗鋼を採用したり耐摩耗材を内張すしたり、さらに
は、耐摩耗材を中空管状に形成してそれを輸送管内に挿
設するなどして、その耐用期間の長期化の努力が払われ
る。しかし、耐摩耗材も徐々にではあるが摩耗が進行す
るし、特に曲がり部などにあっては依然として摩耗の進
行が著しい。耐摩耗材が浸食され管の一部が破損すると
、搬送される粉体が漏出することになる。

ところで、近年、溶融還元プロセスにおいて、溶融還元
炉の前段にその炉の排ガスを利用して粉体を予熱・予備
還元する予備還元炉を備えた設備の実用化が図られつつ
ある。熔融還元炉の排ガスで予熱・予備還元された粉体
の予備還元鉱は、例えば８００℃前後の温度を有してい
る。このような高温の粉体を上記したような管体で気流
搬送する場合は、常温の粉体を搬送する場合に生じる摩
耗の問題だけでなく、粉体の熱による管体の加熱損傷さ
らには熱膨張変位についても対策を講じる必要がある。

そのため、管体には耐摩耗性のみならず耐熱性をも備え
た例えばセラミックスの中空管が採用され、しかもその
中空管と外管との間に圧縮かつ断熱性を配慮した充填材
が挿入され、熱膨張変位を吸収すると同時に外管の昇温
抑制が図られる。そのような対策を施してもその外管温
度は一般鋼管の耐用限度を越える温度に昇温する場合が
ある。例えば中空管は２０ｍｍ程度の径であっても、外
管を一般鋼管の耐用温度に保つためには中空管と外管と
の間に多量の断熱材を挿入しなければならず、管体が例
えば１５０〜２００ｍｍといった太い管体となってしま
う。輸送用管体が大型化すると広い配管スペースを要す
ることになり、大型化に伴う製作費や据付費が嵩む問題
も生じる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記したセラミックスや断熱材を用いても、粉体の有す
る熱で外管は一般鋼管の耐用限度を越える温度にもなる
。外管の熱変形や熱損傷を防止するためには、外管の材
質アンプを計るか断熱層を厚くするか、水などの冷却媒
体を流通させて外管を冷却すればよいが、長期の使用の
間にやはりセラミックスは浸食される。外管を覆って水
冷する場合、外管が破損すると冷却水が外管内に侵入し
て高温粉体と混合することになる。これでは気流搬送さ
れている粉体が半流動状態となることもあり・もはや気
流に乗せて溶融還元炉に搬送することは不可能となる。

また、冷却水が溶融還元炉内へ至るとことも好ましくな
い。現在、予備還元炉を使用した直接還元プロセスは開
発段階にあり、冷却装置を備えた高温粉体輸送用管体が
実用に供されているのではないので、実際に上記した状
態が起こっているわけではないが、そのような事態の発
生を、溶融還元プロセスの開発段階で予め回避する対策
を講じておく必要のあることは言うまでもない。

本発明は上述した問題を解決するためになされたもので
、その目的１よ、高温のま〜使用される予備還元鉱など
の粉体を気流搬送でき、一方、管体を冷却することで管
体自体の摩耗や浸食の進行が抑制されると共に、さらに
、配管の小径化や配管スペースの節減や製作費および据
付費の低減を図ることができ、初期的な浸食段階で確実
に浸食の進行を検知でき、管体の集中管理を行ない易く
することができる粉体輸送用管体を提供することである
。

〔発明の構成〕

本発明の粉体輸送用管体の特徴を、第１図を参照して説
明すると、第１の発明は、粉体を気流搬送するための外管２の内部
に、粉体の流過する通路７の形成された中空管３が挿設
されている粉体輸送用管体であって、外管２の外周に管
体５を冷却するための冷却水を流過させる冷却水管６が
、外管２の一部を覆うように取り付けられていることで
ある。

第２の発明は、−上記の構成に加えて、中空管３の摩耗
に伴う浸食進行状態を検出するために、冷却水管６管を
覆って外管２の外方に密閉空間が形成されていることで
ある。

〔作　　　用〕

第１の発明においては、気流搬送される高温の粉体は、
外管２の内部に挿設された耐摩耗性・耐熱性の中空管３
が形成する通路７を高速で流過する。搬送中の粉体は中
空管３の内壁に激しく接触したり衝突して、中空管３を
摩耗させると共に著しく昇温させる。外管２の外周２ｂ
に、外管２の一部を覆うように取り付けられた冷却水管
６には、管体５を冷却するための冷却水が流過している
ので、外管２の昇温は抑制される。その結果、外管２の
耐久性は向上し、一般鋼管の使用も可能となり、また、
外管２と中空管３との間に必要となる断熱層厚さも薄く
できることから、管体は小径化される。

第２の発明においては、上記の作用に加えて、気流搬送
される粉体の接触や衝突による中空管３の内壁に生じる
摩耗は、時間の経過に伴って進行し、徐々に浸食が大き
くなる。その浸食部から外管２に向かう熱で外管２が破
損すると、亀裂個所より搬送ガスが密閉空間１８に噴出
して、空間圧力が上昇する。この圧力上昇を確認した後
、粉体の気流搬送を停止させるなどの措置を採れば、冷
却水が中空管３の通路７に流入することが回避され、安
全を確保することができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、外管の外周に、管体を冷却するための
冷却水を流過させる冷却水管が、外管の一部を覆うよう
に取り付けられているので、管体が冷却され、中空管の
摩耗や浸食の進行が抑制されると共に外管の耐久性が保
持され、粉体の気流搬送が円滑に維持される。また、冷
却水管は外管の外表で独立して接しているため、摩耗が
進行して外表まで達した場合、冷却水管が損傷する前に
高温粉体・ガスが外部へ噴出し、目視による点検が可能
となる。

第２の発明にあっては、それらの効果に加えて、管体を
構成する外管に亀裂が入るのは冷却水管のない個所から
であり、その破損個所より搬送気流や粉体が噴出し、外
管の外方に形成されている密閉空間内の圧力の上昇で、
管体の内部に発生した摩耗や浸食の進行を確実に検出し
、管体の摩耗管理を容易に行なうことができる。すなわ
ち、冷却水管が損傷する前にまたは外部へ噴出する前に
、遠隔的に異常を確認することが可能となるのである。

もちろん、管体の小径化や配管スペースの節減や製作費
および据付費の低減を図ることもできる。

〔実　施　例〕

以下に本考案をその実施例に基づいて詳細に説明する。

第１図および第２図に示す粉体輸送用管体１は、外管２
および中空管３ならびに両管２゜３に挿入される充填材
４よりなる管体５と、外管２の一部を覆うように取り付
けられている冷却水管６およびそれを覆う外部中空管２
０とにより構成される。

中空管３は、耐摩耗性および耐熱性を有するセラミック
スであり、その内部には、例えば８００℃以上に昇温し
た粉体を搬送気流と共に流過させる通路７が形成される
。なお、この通路７を流過する搬送気流の圧力は例えば
５〜６　　Ｋｇｆ／ｃＩａ程度である。中空管３の外周
３ａと外管２の内周２ａの間には、上記した充填材４で
あるモルタルなどが挿入され、間隙が生じないように配
慮されている。

この中空管３は耐熱性・耐摩耗性に優れているといえど
も、高温粉体の接触や衝突による摩耗や浸食を避けるこ
とはできない。

外管２の外周２ａには、内部に冷却水通路８を有し、管
体５を冷却するための冷却水を流過させる冷却水管６が
、外周を部分的に覆うよう螺旋状に取り付けられている
。そして、粉体輸送用管体１における中空管３および外
管２の摩耗に伴う浸食進行状態を検出するために、冷却
水管６を覆って外管２の外方に密閉空間１８が形成され
、その密閉空間１８内の圧力上昇を検知する圧力検知手
段１９〔第３図参照〕が設けられる。その密閉空間１８
は外部中空管２０で形成され、その空間圧力は大気圧と
なっている。このような構造は図示した直管のみならず
、摩耗の激しい曲がり管２１〔第３図参照〕にも適用さ
れる。

第３図に示すように、粉体輸送用管体１は高温粉体を供
給元である予備還元炉〔図示せず〕から溶融還元炉に気
流搬送するための配管系に採用され、幾つかの部分配管
である曲がり管２１や直管２２〜２４などが用いられ、
それぞれはフランジ２５で接続される。第４図に示すフ
ランジ２５にあっては、密閉空間１８に連通ずる通路空
間２６゜２７が形成され、両フランジ２５Ａ、２５Ｂは
外管２に被嵌され、接続面側で外管２に固定される一方
、他面側で外部中空管２０に固定される。なお、両フラ
ンジ２５Ａ、２５Ｂの接続面側には、シール用のパツキ
ン２８が挿入される。上記通路空間２６．２７は、密閉
空間１８Ａ、１８Ｂ内の圧力上昇を検知できるように、
導管３０Ａ、３０Ｂを介して圧力検知手段１９である警
報ランプや圧力計に接続される。本例にあっては、圧力
計１９などは第３図に示す管理室３１の表示盤３０に設
けられている。上述したように、高温の粉体と接触や衝
突を繰り返すうちに中空管３の内壁が浸食され、中空管
３、充填材４および外管２が損傷すると、上記５〜６　
　Ｋｇｆ／ｃｒＡの圧力を有する搬送気体が密閉空間１
８Ａに流入して、空間圧力を上昇させる。その結果、管
理室３１の圧力計１９で圧力上昇が検出されると共に警
報が鳴る。したがって、いずれかの警報があると、外管
２の破損により冷却水が中空管３内に侵入することが、
未然に防止されるのである。なお、曲がり配管２１と配
管２３を１ブロツクとする場合は、第４図に示すように
、通路空間２６．２７が二点鎖線で示す連通管３３で連
通される。冷却水管６Ａ、６Ｂは図示の例では接続管３
５で連通されているが、外管ごとに独立した冷却水管と
しておいてもよい。

このように構成された粉体輸送用管体１にあっては、次
のようにして、高温の粉体を気流）般送することができ
る。第１図に示す粉体輸送用管体１中を粉体が気流搬送
される。溶融還元プロセスが採用された予備還元炉から
例えば８００℃以上に昇温された粉体は４、中空管３０
通路７を高速で矢印３４方向へ溶融還元炉に送られる。

その間粉体が中空管３の内壁に接触し衝突が繰り返され
る。中空管３は粉体の流通によって昇温され、充填材４
を経て外管２へ伝達される熱は冷却水通路８を流れる冷
却水で吸収され、外管２はほぼ仕様温度以下に維持され
る。その結果、外管２の耐久性が保持される。ところで
、繰り返される粉体の接触や衝突で、中空管３の摩耗が
徐々に進行する。そして、摩耗が進んで浸食部Ａが発生
し、それが外管２まで及ぶと、外管２に穿孔などが発生
する。その破損個所から通路７を流過する搬送気体が密
閉空間１８に噴出し、密閉空間１８の圧力が上昇して管
理室３１の表示盤３０の圧力計１９の表示が上昇しまた
警報ランプが点燈する。そのとき、溶融還元炉などへの
搬送を停止し、浸食個所の確認と補修作業を行なう。そ
の際、該当する管のみを交換すればよい。そのような圧
力の上昇の時点では浸食が冷却水管６まで及んでおらず
、冷却水は中空管３の通路７に流入することはない。そ
の結果、１般送されている粉体が湿潤状態の半流動状態
になったり、冷却水が溶融還元炉に侵入するようなこと
はなく、粉体輸送用管体１における全体的な管理や部分
配管の保守が確実に行なわれる。

以上の例は、外管２の外周２ｂに冷却水管６を螺旋状に
取り付けたものであるが、第５図および第６図に示すよ
うに、冷却水通路３５を有する冷却水管３６を、管体５
の管軸５ａに沿う方向に配列してもよい。いずれにして
も、冷却水管が外管全表面を覆うことがないようにして
、冷却水管の破損の前に密閉空間の圧力が上るようにな
っていればよい。

以上の実施例により本発明の構成を含む粉体輸送用管体
を説明したが、各発明の実施例における効果をまとめる
と、次のようになる。第１の発明は、外管が冷却水管に
完全に覆われていなく、また冷却水管は外管の外表で独
立して接しているため、摩耗が進行して外表まで達した
場合、冷却水管が損傷する前に高温粉体・ガスが外部へ
噴出し、目視による点検が可能となる。

一方、第２の４発明は、冷却水管が損傷する前にまたは
外部へ噴出する前に、遠隔的に異常を確認することが可
能となるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明が適用された粉体輸送用管体の縦断面図
、第２図は第１図のＩ＞ＩＩ線矢視断面図、第３図は粉
体輸送用管体の概略配置図、第４図はフランジ接続され
た配管の要部断面図、第５図は冷却水管の取付けが異な
る管体の断面図、第６図は第５図のｖｉ−ｖ’Ｘ線矢視
断面図である。１−粉体輸送用管体、２−外管、２ｂ−外周、３−中空
管、５・−管体、６．３６−冷却水管、７−通路、１８
−密閉空間。特許出廓人　　　　　川崎重工業株式会社代　理　人　
弁理士　吉村勝俊（ほか１名）第１図く ■ 第２図１．−１ｚｌ：）３　　　　　　　・第５図Ｗ第６図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）粉体を気流搬送するための外管の内部に、粉体の
流過する通路の形成された中空管が挿設されている粉体
輸送用管体において、上記外管の外周に管体を冷却するための冷却水を流過さ
せる冷却水管が、外管の一部を覆うように取り付けられ
ていることを特徴とする粉体輸送用管体。
（２）粉体を気流搬送するための外管の内部に、粉体の
流過する通路の形成された中空管が挿設されている粉体
輸送用管体において、上記外管の外周に管体を冷却するための冷却水を流過さ
せる冷却水管が、外管の一部を覆うように取り付けられ
、上記中空管の摩耗に伴う浸食進行状態を検出するために
、上記冷却水管を覆って外管の外方に密閉空間が形成さ
れていることを特徴とする粉体輸送用管体。