專利名稱：立式豎爐、鐵焦制造設(shè)備及鐵焦的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及立式豎爐、具備該立式豎爐的制造鐵焦的鐵焦制造設(shè)備以及使用了該設(shè)備的鐵焦的制造方法，所述立式豎爐通過使由爐頂裝入的填裝物燃燒、氣化、干餾或還原來連續(xù)制造目標(biāo)產(chǎn)品。
背景技術(shù)：
在高爐操作中，通常使用冶金用焦炭，該冶金用焦炭是通過利用煉焦?fàn)t對(duì)煤進(jìn)行干餾而制造得到的。冶金用焦炭具有用于使高爐內(nèi)的通氣良好的間隔物的作用、作為還原 材料的作用、作為熱源的作用等。近年來，從使焦炭的反應(yīng)性提高的觀點(diǎn)出發(fā)，已知有在煤中混合鐵礦石來得到冶金用的鐵焦的技術(shù)。作為利用通常的室式煉焦?fàn)t對(duì)以煤、鐵礦石等鐵源原料為原料進(jìn)行干餾來制造鐵焦的技術(shù)，一直對(duì)下述的方法I)和2)進(jìn)行研究1)將煤和鐵礦石粉的混合物裝入室式煉焦?fàn)t的方法和2)對(duì)煤和鐵礦石進(jìn)行冷成型(即在室溫成型)并將該成型物裝入室式煉焦?fàn)t的方法等(參照非專利文獻(xiàn)I)。另一方面，作為焦?fàn)t焦炭制造方法所涉及的焦炭制造方法，開發(fā)了連續(xù)式成型焦炭制造法。連續(xù)式成型焦炭制造法中，使用立式豎爐作為干餾爐，通過冷成型將煤成型為規(guī)定的尺寸后，裝入立式豎爐，使用循環(huán)載熱體氣體進(jìn)行加熱，由此來對(duì)成型碳進(jìn)行干餾，制造成型焦炭，其中，所述立式豎爐由粘土質(zhì)耐火磚構(gòu)成，并非由娃耐火磚構(gòu)成的。已確認(rèn)到，對(duì)于立式豎爐來說，即使大量使用資源埋藏量豐富且廉價(jià)的非微粘結(jié)煤，也可以制造具有和通常的室式煉焦?fàn)t同等強(qiáng)度的焦炭。但是，使用的煤的粘結(jié)性較高時(shí)，成型碳在豎爐內(nèi)軟化融著，使得豎爐操作變得困難，同時(shí)導(dǎo)致變形或破裂等焦炭品質(zhì)下降。作為連續(xù)式成型焦炭制造方法的一例，已知有專利文獻(xiàn)I所述的方法。在該方法中，設(shè)置有直接連接干餾爐的干餾爐的冷卻室，以干餾爐爐頂氣體作為冷卻用氣體向冷卻室的下部導(dǎo)入，從冷卻室上部將通過了該冷卻室的大部分氣體排出，以該排出的氣體作為加熱用熱介質(zhì)氣體向干餾爐中間部的導(dǎo)入口供給。在專利文獻(xiàn)I所述的方法中，需要采用一些措施從干餾爐的冷卻室吸引通過了冷卻室內(nèi)的紅熱焦炭層的氣體，調(diào)節(jié)流量和溫度，并且升壓至吹入低溫干餾室風(fēng)口所需要的壓力。因此，為了利用經(jīng)濟(jì)的設(shè)備來進(jìn)行這種升壓，提出了使用噴射器(ejector)的方法，其中，利用鼓風(fēng)機(jī)對(duì)爐頂氣體的一部分進(jìn)行升壓，將其作為驅(qū)動(dòng)氣體來吸引冷卻室出口氣體，將排出氣體供給至低溫干餾室風(fēng)口(參照專利文獻(xiàn)2)。圖5是專利文獻(xiàn)2記載的第I圖的簡略化示意圖。根據(jù)圖5來說明專利文獻(xiàn)2公開的連續(xù)式成型焦炭制造方法。從由低溫干餾室102、高溫干餾室103及冷卻室104構(gòu)成的立式豎爐105的爐頂向爐內(nèi)裝入結(jié)塊碳101，結(jié)塊碳101在爐內(nèi)下降過程中利用從風(fēng)口 106、107導(dǎo)入的加熱用熱介質(zhì)氣體對(duì)其進(jìn)行干餾。進(jìn)而，利用從冷卻氣體導(dǎo)入口 108導(dǎo)入、并從排出口 109排出的冷卻用氣體對(duì)干餾后的結(jié)塊碳101進(jìn)行冷卻，從而得到成型焦炭110，并從干餾爐下部排出。
另一方面，從爐頂被抽出的氣體被直接冷卻裝置111及間接冷卻裝置112冷卻，利用未圖示的鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行升壓，一部分作為回收氣體被引導(dǎo)至體系外，剩余部分則作為循環(huán)氣體在系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)。循環(huán)氣體的一部分作為冷卻用氣體從冷卻氣體導(dǎo)入口 108導(dǎo)入至冷卻室104內(nèi)。另外，循環(huán)氣體剩余的一部分通過未圖示的鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行升壓，并作為利用加熱裝置115進(jìn)行了加熱的高溫干餾用熱介質(zhì)氣體從風(fēng)口 107導(dǎo)入到干餾爐內(nèi)。剩余的循環(huán)氣體通過未圖示的鼓風(fēng)機(jī)、加熱裝置117調(diào)節(jié)其壓力、流量、溫度，導(dǎo)入至噴射器118作為其驅(qū)動(dòng)氣體。噴射器118由排出口 109吸引冷卻區(qū)域出口氣體，該冷卻區(qū)域出口氣體與驅(qū)動(dòng)氣體混合后，升壓到所需壓力，作為低溫干餾用熱介質(zhì)氣體從風(fēng)口 106導(dǎo)入到干餾爐內(nèi)?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)I :日本特公昭56-47234號(hào)公報(bào)
專利文獻(xiàn)2 :日本特公昭60-6390號(hào)公報(bào)非專利文獻(xiàn)非專利文獻(xiàn)I :日本燃料協(xié)會(huì)“焦炭技術(shù)年報(bào)”(燃料協(xié)會(huì)「-一々7技術(shù)年報(bào)」)1958，p. 33-5
發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的問題作為鐵焦的制造方法，如非專利文獻(xiàn)I所公開的那樣，對(duì)具備進(jìn)行結(jié)塊化的成型工序和之后的干餾工序的方法進(jìn)行了研究，所述干餾工序中，利用通常的室式煉焦?fàn)t對(duì)結(jié)塊化的成型物進(jìn)行干餾從而得到鐵焦產(chǎn)品。但是，通常的室式煉焦?fàn)t是由硅耐火磚構(gòu)成的，因此裝入鐵礦石時(shí)，鐵礦石與作為硅耐火磚的主要成分的二氧化硅發(fā)生反應(yīng)，生成低熔點(diǎn)的鐵橄欖石而導(dǎo)致硅耐火磚的損傷。因此，實(shí)際情況是利用室式煉焦?fàn)t制造鐵焦的技術(shù)并沒有在工業(yè)中實(shí)施。專利文獻(xiàn)2所示的示例是在連續(xù)制造成型焦炭時(shí)使用立式豎爐的示例，而不是制造鐵焦的示例。但是，如上所述，如專利文獻(xiàn)2公開的立式豎爐是由粘土耐火磚構(gòu)成的而不是由硅耐火磚構(gòu)成的，因此認(rèn)為即使在用于鐵焦制造的情況下，也不會(huì)發(fā)生像使用硅耐火磚的通常的室式煉焦?fàn)t中的問題。因此在制造鐵焦時(shí)，考慮在干餾工序中使用由粘土耐火磚構(gòu)成的、例如專利文獻(xiàn)2所公開的立式豎爐。但是，將專利文獻(xiàn)2公開的立式豎爐應(yīng)用于鐵焦制造時(shí)，仍然殘留有如下所示的各種問題。首先，如圖5所示，專利文獻(xiàn)2的立式豎爐中，從設(shè)置于立式豎爐105本體中途的、用于抽出冷卻氣體的排出口 109將氣體抽出，因此需要使用噴射器118等，從而使設(shè)備變得復(fù)雜。另外，會(huì)使從排出口 109排出的冷卻氣體與從位于排出口 109上部的風(fēng)口 107向高溫干餾室103供給的高溫干餾用熱介質(zhì)氣體的氣體平衡、流量控制等操作條件變得復(fù)雜。另外，從排出口 109抽出的氣體是通過與干餾結(jié)束后的高溫焦炭的熱交換而升溫的高溫氣體。另一方面，專利文獻(xiàn)2中，通過將該高溫氣體從風(fēng)口 106導(dǎo)入至低溫干餾室102而進(jìn)行再利用，因此在該過程中有可能產(chǎn)生熱損失。在今后的制鐵過程中，節(jié)能化是不可避免的，使鐵焦制造所需的能量盡可能降低的設(shè)計(jì)思想是必要的，而產(chǎn)生熱損失卻并非是上策。在制造鐵焦時(shí)，除煤的干餾外還需要進(jìn)行氧化鐵的還原，與成型焦炭制造相比，氧化鐵的還原在活性化的高溫部需要熱量。因此推測，如專利文獻(xiàn)2的成型焦炭制造那樣，先將高溫氣體抽出到爐外而在低溫干餾室102(干餾爐中間部)進(jìn)行再利用，此情況在熱平衡方面并非是上策。另外，鐵焦制造的情況下，需要進(jìn)行含鐵物質(zhì)的還原，不能直接使用以往的成型焦炭制造方法，需要重新考慮各風(fēng)口的氣體量的分配等操作的各種要素。如上所述，將專利文獻(xiàn)2公開的立式豎爐用作鐵焦制造時(shí)的干餾爐仍然殘留有各種各樣的問題。并且，不僅只是在鐵焦制造時(shí)用作干餾爐的情況下，例如作為使煤、廢棄物等填裝物燃燒、氣化的燃燒·氣化爐；使塑料或生物質(zhì)等氣化的氣化爐；還原金屬氧化物的還原爐；對(duì)廢料等進(jìn)行溶融的溶融爐使用時(shí)，這些問題的一部分也是共通的問題。本發(fā)明是鑒于上述問題而完成的，其目的在于提供一種立式豎爐，其設(shè)備簡單、且操作條件也并不復(fù)雜。另外，本發(fā)明的其他目的在于，提供一種鐵焦制造設(shè)備及鐵焦的制造方法，該鐵焦制造設(shè)備在使用立式豎爐作為冶金用的鐵焦的干餾爐時(shí) ，可以使設(shè)備和操作簡單化，減少使用能量。解決課題的方法為了解決上述問題并達(dá)成目的，本發(fā)明的立式豎爐為通過使由爐頂裝入的填裝物燃燒、氣化、干餾或還原來連續(xù)制造目標(biāo)產(chǎn)品的立式豎爐，其特征在于，為了在爐長度方向的中心位置的下方形成規(guī)定長度的高溫均熱帶，在爐長度方向上設(shè)置2段以上的高溫氣體吹入風(fēng)口。為了解決上述問題并達(dá)成目的，本發(fā)明的鐵焦制造設(shè)備的特征在于，該鐵焦制造設(shè)備具備上述發(fā)明的立式豎爐，從該立式豎爐的爐頂部裝入含碳物質(zhì)和含鐵物質(zhì)的成型物，從而連續(xù)制造作為產(chǎn)品的鐵焦。為了解決上述問題并達(dá)成目的，本發(fā)明的鐵焦的制造方法為使用下述立式豎爐來制造鐵焦的鐵焦的制造方法，所述立式豎爐為了在爐長度方向的中心位置的下方形成規(guī)定長度的高溫均熱帶而具備高溫氣體吹入風(fēng)口，其用于吹入高溫氣體，在爐長度方向設(shè)置有2段以上；低溫氣體吹入風(fēng)口，其設(shè)置于所述爐長度方向的中心位置的上方并用于吹入低溫氣體；冷卻氣體吹入風(fēng)口，其設(shè)置于所述高溫氣體吹入風(fēng)口的下方并用于吹入冷卻氣體；爐內(nèi)氣體排出口，其設(shè)置于爐頂部并用于將爐內(nèi)氣體排出；其特征在于，從爐頂部裝入含碳物質(zhì)和含鐵物質(zhì)的成型物，從所述低溫氣體吹入風(fēng)口吹入用于干餾成型物的低溫氣體，從高溫氣體吹入風(fēng)口吹入比該低溫氣體溫度高的氣體，從冷卻氣體吹入口吹入用于冷卻作為產(chǎn)品的鐵焦的冷卻氣體，并且從爐頂部的爐內(nèi)氣體排出口將氣體排出。發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明的立式豎爐，可以提供一種立式豎爐，其可使設(shè)備簡單化、不會(huì)使操作條件復(fù)雜化。另外，根據(jù)本發(fā)明的鐵焦制造設(shè)備及鐵焦的制造方法，可以提供一種鐵焦制造設(shè)備及鐵焦的制造方法，該鐵焦制造設(shè)備在使用立式豎爐作為冶金用的鐵焦的干餾爐時(shí)，可以使設(shè)備和操作簡單化，減少使用能量。


圖I是用于說明至完成本發(fā)明為止的經(jīng)過的說明圖，其是表示高溫氣體吹入風(fēng)口設(shè)置為2段時(shí)的由一維數(shù)學(xué)模型得到的爐內(nèi)的成型物的溫度分布的圖表。
圖2是用于說明至完成本發(fā)明為止的經(jīng)過的說明圖，其是表示高溫氣體吹入風(fēng)口設(shè)置為I段時(shí)的由一維數(shù)學(xué)模型得到的爐內(nèi)的成型物的溫度分布的圖表。圖3是涉及本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的鐵焦制造設(shè)備的模式圖。圖4是表示本發(fā)明的實(shí)施例中所使用的鐵焦制造試驗(yàn)裝置的概要的說明圖。圖5是說明專利文獻(xiàn)2所公開的立式豎爐的概要的說明圖。
具體實(shí)施例方式以下，參照附圖，以將本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的立式豎爐用作鐵焦制造設(shè)備使用的情況作為示例來進(jìn)行說明。 [發(fā)明概要]首先，以下以制造鐵焦的情況為例，對(duì)至完成本發(fā)明為止的經(jīng)過進(jìn)行詳細(xì)說明。本發(fā)明人認(rèn)為，在將含有含碳物質(zhì)、含鐵物質(zhì)和粘合劑的原料成型為成型物，對(duì)該成型物進(jìn)行干餾，由此來制造鐵焦時(shí)，優(yōu)選使用兼?zhèn)淅鋮s功能的立式豎爐而并非室式煉焦?fàn)t。需要說明的是，下文中，使用碳材料、即煤作為含碳物質(zhì)、使用鐵礦石(礦石)作為含鐵物質(zhì)來進(jìn)行說明。在鐵焦制造中，不僅是煤的干餾需要熱量，所含有的礦石的還原也需要熱量，并且成型焦炭制造的操作的各種要素也無法直接使用?？紤]到這些問題，所以，本發(fā)明人通過干餾 還原所涉及的基礎(chǔ)特性的調(diào)查、基于此的干餾爐的模擬，從而對(duì)鐵焦制造時(shí)的立式豎爐操作的各種要素進(jìn)行了研究。首先，作為基本的特性，本發(fā)明人對(duì)鐵礦石在成型物的干餾過程中的還原舉動(dòng)進(jìn)行了調(diào)查。氧化鐵在鐵焦制造過程中的還原可以大致區(qū)分為由固體碳引起的直接還原(參照下式(I))、基于由煤產(chǎn)生的H2氣體及CO氣體的氣體還原(參照下式(2)、式(3))。Fe203+3C—2Fe+3C0-AH298=-676. l(kcal/kg_Fe203) · · · (I) Fe203+3H2 — 2Fe+3H20_ Δ Η298=_142· 5 (kcal/kg_Fe203) · · · (2)Fe203+3C0 — 2Fe+3C02_ Δ Η298=+42 · 0 (kcal/kg_Fe203) · · · (3)式⑴的直接還原伴隨有較大的吸熱反應(yīng)。通過間歇式小型爐中，通過在使N2流通下升溫來對(duì)煤和鐵礦石的成型物進(jìn)行干餾，由排氣組成來解析上述的還原方式。其結(jié)果可知，在成型物的溫度為800°C以上的情況下，由C引起的直接還原(式(I))的比率急劇增力口，還原時(shí)的吸熱量增大。因此，在鐵焦制造過程中，需要按照補(bǔ)償成型物的溫度為800°C以上的吸熱反應(yīng)的方式來進(jìn)行操作設(shè)計(jì)。接著，通過一維的數(shù)學(xué)式模型推算爐內(nèi)的溫度分布。圖I中示出了使用下述的本發(fā)明的鐵焦制造設(shè)備的情況的計(jì)算結(jié)果，其中，鐵焦制造設(shè)備沒有冷卻氣體抽出風(fēng)口。且高溫氣體吹入風(fēng)口為2段。另外，圖2中示出了關(guān)于使用沒有冷卻氣體抽出風(fēng)口、且高溫氣體吹入風(fēng)口只有I段的示例的計(jì)算結(jié)果。圖I及圖2是算出滿足成型物能夠在900°C的區(qū)域保持I 2小時(shí)的目標(biāo)溫度分布的氣體條件后的結(jié)果。在圖I中，A是低溫氣體吹入風(fēng)口位置，以800Nm3/t吹入600°C的氣體。B是高溫氣體吹入風(fēng)口位置，以950Nm3/t吹入990°C的氣體。C是高溫氣體吹入風(fēng)口位置，與B同樣地以950Nm3/t吹入990°C的氣體。D是冷卻氣體吹入風(fēng)口位置，以1987Nm3/t吹入35°C的氣體。E是鐵焦排出口的位置。圖2中，A是低溫氣體吹入風(fēng)口位置，以1200Nm3/t吹入的500°C的氣體。B是高溫氣體吹入風(fēng)口位置，以2400Nm3/t吹入980°C的氣體。D是冷卻氣體吹入風(fēng)口位置，以1983Nm3/t吹入35°C的氣體。E是鐵焦排出口的位置。關(guān)于高溫氣體吹入風(fēng)口僅有I段的設(shè)備的示例,低溫氣體吹入風(fēng)口和高溫氣體吹入風(fēng)口之間存在能夠使成型物在900°C的區(qū)域中保持I個(gè)小時(shí)左右的區(qū)間。但是，該示例中，高溫氣體吹入風(fēng)口處需要大量的氣體，進(jìn)一步為了使?fàn)t頂溫度降低至規(guī)定溫度還需要向低溫氣體吹入風(fēng)口供給氣體，從而使得爐頂氣體量變多。因此使得爐內(nèi)壓力變高，在設(shè)備方面無法說是經(jīng)濟(jì)的。另一方面，關(guān)于高溫氣體吹入風(fēng)口為2段的設(shè)備的示例，各風(fēng)口的氣體量少，爐內(nèi)的壓力也降低。如此，通過使高溫氣體吹入風(fēng)口為2段，從而在爐內(nèi)中的高溫氣體吹入風(fēng)口之間形成高溫均熱帶，由此能夠減少氣體量，控制為較低的爐內(nèi)壓力。本發(fā)明是基于由上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果得到的見解而完成的，具體來說，具備以下構(gòu)成。

[鐵焦制造設(shè)備的構(gòu)成]在本發(fā)明實(shí)施方式中，使用立式豎爐對(duì)含碳物質(zhì)和含鐵物質(zhì)的成型物進(jìn)行連續(xù)干餾，由此制造焦炭中生成有金屬鐵的鐵焦。該鐵焦制造設(shè)備構(gòu)成有立式豎爐中的爐內(nèi)氣體排出口的下方的料線水平線(原料裝入基準(zhǔn)水平線)以下的帶域，所述帶域分為低溫干餾區(qū)域、高溫干餾區(qū)域、冷卻區(qū)域。將從料線水平線(原料裝入基準(zhǔn)水平線)到低溫氣體吹入風(fēng)口之間作為低溫干餾區(qū)域、將從低溫氣體吹入風(fēng)口到在爐長度方向上下段的高溫氣體吹入風(fēng)口之間做為高溫干餾區(qū)域、將從下段的高溫氣體吹入風(fēng)口到冷卻氣體吹入風(fēng)口之間作為冷卻區(qū)域。該鐵焦制造設(shè)備為如下結(jié)構(gòu)即由低溫干餾區(qū)域的下部、高溫干餾區(qū)域的中間部及下部、冷卻區(qū)域的下部這4個(gè)處供給熱介質(zhì)氣體，爐內(nèi)氣體僅從爐頂部排出。如此，該鐵焦制造設(shè)備中，通過去除以往的成型焦炭制造時(shí)所設(shè)置的冷卻氣體抽出風(fēng)口，從而使設(shè)備簡單化。圖3中示列出了本實(shí)施方式的鐵焦制造設(shè)備的構(gòu)成。對(duì)于本實(shí)施方式的鐵焦制造設(shè)備中所使用的立式豎爐I來說，在豎爐本體3中的由低溫干餾區(qū)域5a和高溫干餾區(qū)域5b形成的干餾區(qū)域5中進(jìn)行成型物的干餾和還原，在下部的冷卻區(qū)域7進(jìn)行鐵焦的冷卻。立式豎爐I在豎爐本體3的側(cè)方相當(dāng)于低溫干餾區(qū)域5a的下部的位置上具有低溫氣體吹入風(fēng)口 9。立式豎爐I在豎爐主體3的側(cè)方相當(dāng)于高溫干餾區(qū)域5b的中間部和下部的位置上具有高溫氣體吹入風(fēng)口 11及13。立式豎爐I在豎爐主體3的側(cè)方相當(dāng)于冷卻區(qū)域7下部的位置上具有冷卻氣體吹入風(fēng)口 15。立式豎爐I在豎爐主體3的爐頂部具有成型物的裝入口 17和排出爐內(nèi)氣體的爐內(nèi)氣體排出口 19。立式豎爐I在豎爐主體3的下部具有排出鐵焦的鐵焦排出口 21。在豎爐本體3的上方設(shè)置有用于將填裝物填裝至裝入口 17的成型物填裝裝置23。在連接于爐內(nèi)氣體排出口 19的排出氣體配管上連接有第I循環(huán)氣體冷卻裝置25、第2循環(huán)氣體冷卻裝置27。為了利用由第2循環(huán)氣體冷卻裝置27進(jìn)行了冷卻的循環(huán)氣體作為低溫氣體而具備能夠進(jìn)行低溫加熱的低溫氣體加熱裝置29，以及為了利用由第2循環(huán)氣體冷卻裝置27進(jìn)行了冷卻的循環(huán)氣體作為高溫氣體而具備能夠進(jìn)行高溫加熱的高溫氣體加熱裝置31。[鐵焦的制造方法]對(duì)使用如上所述構(gòu)成的鐵焦制造設(shè)備來制造鐵焦的鐵焦制造方法進(jìn)行說明。制造鐵焦時(shí)，成型物填裝裝置23將由含碳物質(zhì)和含鐵物質(zhì)生成的成型物從豎爐本體3的裝入口17裝入。裝入的成型物在干餾區(qū)域5被干餾后，在冷卻區(qū)域7進(jìn)行冷卻，從豎爐本體3下部的鐵焦排出口 21以鐵焦的形式排出。低溫氣體加熱裝置29從低溫氣體吹入風(fēng)口 9吹入用于對(duì)成型物進(jìn)行干餾的加熱氣體(低溫氣體)。高溫氣體加熱裝置31從高溫氣體吹入風(fēng)口11及13吹入用于對(duì)成型物進(jìn)行干餾的加熱氣體(高溫氣體)。使從高溫氣體吹入風(fēng)口 11及13吹入的高溫氣體為比從低溫氣體吹入風(fēng)口 9吹入的低溫氣體溫度高的氣體。通過使從高溫氣體吹入風(fēng)口 11及13吹入的高溫氣體為溫度幾乎相同的氣體，由此在爐內(nèi)高溫氣體吹入風(fēng)口之間形成高溫的均熱帶。第2循環(huán)氣體冷卻裝置27從冷卻氣體吹入風(fēng)口 15吹入用于冷卻鐵焦的冷卻氣體。吹入的氣體僅從爐頂部的爐內(nèi)氣體排出口排出。低溫氣體吹入風(fēng)口 9設(shè)置在爐長度方向的中心位置上方，在其下方設(shè)置有高溫氣體吹入風(fēng)口 11及13、冷卻氣體吹入風(fēng)口 15。用于在爐內(nèi)的高度方向上形成具有規(guī)定長度的高溫均熱帶5c的高溫氣體吹入風(fēng)口 11及13設(shè)置在爐長度方向的中心位置的下方。在高溫氣體吹入風(fēng)口 11及13之間所形成的高溫均熱帶5c的規(guī)定長度優(yōu)選設(shè)定為從料線水平線(原料裝入基準(zhǔn)水平線)到鐵焦 排出口 21的長度的8% 33%。高溫均熱帶5c在高度方向的長度小于爐長的8%時(shí)，無法得到煤的干餾和礦石的還原所需要的熱量，生產(chǎn)性變差。另一方面，高溫均熱帶5c在高度方向的長度超過爐長的33%時(shí)，低溫干餾區(qū)域5a處的升溫速度急劇變大而產(chǎn)生熱開裂，進(jìn)一步使冷卻區(qū)域7的冷卻不充分，需要在鐵焦排出口 21之后另外設(shè)置冷卻設(shè)備，所以并非是經(jīng)濟(jì)的。從低溫氣體吹入風(fēng)口 9吹入的低溫氣體是為了調(diào)整爐頂氣體溫度和豎爐內(nèi)的固體的升溫速度而被吹入的氣體，優(yōu)選使該低溫氣體為400°C 700°C左右。從高溫氣體吹入風(fēng)口 11及13吹入的高溫氣體是用于固體升溫至最高溫度而吹入的氣體，優(yōu)選使該高溫氣體為800°C 1000°C左右。從冷卻氣體吹入風(fēng)口 15吹入的冷卻氣體是為了對(duì)由爐內(nèi)的干餾而制造得到的鐵焦進(jìn)行冷卻而吹入的氣體，優(yōu)選使該冷卻氣體為25°C 80°C左右。利用第I循環(huán)氣體冷卻裝置25、第2循環(huán)氣體冷卻裝置27對(duì)從爐頂部的爐內(nèi)氣體排出口 19排出的爐內(nèi)氣體進(jìn)行冷卻，一部分由低溫氣體加熱裝置29加熱，然后從低溫氣體吹入風(fēng)口 9吹入到爐內(nèi)。另一部分由高溫氣體加熱裝置31加熱，然后從高溫氣體吹入風(fēng)口11及13吹入到爐內(nèi)。其余部分從冷卻氣體吹入風(fēng)口 15吹入到爐內(nèi)。如上所述，本實(shí)施方式中，使用了具有設(shè)置于高度不同的位置的四段風(fēng)口、且除爐頂部以外不具有其它氣體排出口的立式豎爐I。從設(shè)置于低溫干餾區(qū)域5a的下部的低溫氣體吹入風(fēng)口 9吹入低溫氣體。從設(shè)置于高溫干餾區(qū)域5b的中間部及下部的高溫氣體吹入風(fēng)口 11及13吹入高溫氣體。從設(shè)置于冷卻區(qū)域7的下部的冷卻氣體吹入風(fēng)口 15吹入冷卻氣體。從而通過對(duì)由含碳物質(zhì)和含鐵物質(zhì)構(gòu)成的成型物連續(xù)進(jìn)行干餾來制造鐵焦。本實(shí)施方式中，僅通過爐頂部進(jìn)行爐內(nèi)氣體的排出，所以不需要如專利文獻(xiàn)2所示那樣的將由噴射器抽出的氣體與從爐頂排出的氣體混合來作為加熱用熱介質(zhì)氣體、并再次返回豎爐內(nèi)這樣的復(fù)雜工序。爐內(nèi)氣體的流動(dòng)也是從爐下部向爐上部的單一方向，設(shè)備上也變得簡便，也不需要為了調(diào)整冷卻氣體吹入風(fēng)口 15的氣體溫度而進(jìn)行氣體流量調(diào)整等復(fù)雜的操作。本實(shí)施方式中，通過使高溫氣體吹入風(fēng)口為二段，可以在爐內(nèi)高溫氣體吹入風(fēng)口之間在高度方向上形成高溫均熱帶5c，可以說是適合于除煤的干餾外還需要進(jìn)行氧化鐵的還原的鐵焦制造的結(jié)構(gòu)。上述實(shí)施方式中，由高溫氣體加熱裝置31加熱的高溫氣體在途中分流而分別供應(yīng)給高溫氣體吹入風(fēng)口 11、13。因此，供給到各高溫氣體吹入風(fēng)口 11、13的氣體溫度基本相同，即使在爐內(nèi)也能夠容易地在高溫氣體吹入風(fēng)口之間形成高溫均熱帶5c。即使從高溫氣體吹入風(fēng)口 11、13吹入相同溫度的氣體，但填裝物一邊從上方受到熱的供給一邊向下方移動(dòng)，同時(shí)產(chǎn)生鐵礦石的還原反應(yīng)。因此，與爐內(nèi)的上部相比，下部的溫度稍高，嚴(yán)格來說在爐內(nèi)上下會(huì)形成溫度梯度。因此，本說明書中所述的形成高溫均熱帶，嚴(yán)格來說并不是形成相同的溫度領(lǐng)域的意思，而是形成一個(gè)作為用于使填裝物升溫到最高溫度所需的溫度領(lǐng)域有用的溫度領(lǐng)域的意思。例如，只要填裝物的溫度在800°C 1000°C左右的范圍即可。從高溫氣體吹入風(fēng)口 11、13吹入的高溫氣體并不需要為相同溫度。例如，可以使從上側(cè)的高溫氣體吹入風(fēng)口 11吹入的氣體溫度高于從下側(cè)的高溫氣體吹入風(fēng)口 13吹入的氣體溫度。作為氣體溫度的調(diào)整方法，例如可以通過在吹入之前，將低溫氣體混入到從較低溫側(cè)的風(fēng)口 13側(cè)吹入的高溫氣體，由此來調(diào)整吹入溫度。具體地說，可以設(shè)置用于使從低溫氣體加熱裝置29排出的低溫氣體的一部分混入到供給至風(fēng)口 13的高溫氣體的配管，并 在該配管上設(shè)置流量調(diào)節(jié)閥。這種流量調(diào)節(jié)閥及配管作為本發(fā)明的流量調(diào)整裝置而發(fā)揮作用。從高溫氣體吹入風(fēng)口 11、13吹入的高溫氣體的流量不需要相同。為了形成規(guī)定的溫度領(lǐng)域也可在高溫氣體吹入風(fēng)口 11、13處設(shè)置氣體流量偏差。作為設(shè)置氣體流量偏差的方法，可以在向風(fēng)口 11、13供給高溫氣體的配管上設(shè)置流量調(diào)整閥。該流量調(diào)節(jié)閥作為本發(fā)明的流量調(diào)整裝置而發(fā)揮作用。通過能夠?qū)娘L(fēng)口 11、13吹入的高溫氣體的流量及溫度進(jìn)行調(diào)整，從而能夠進(jìn)行爐內(nèi)的成型物的溫度控制。為了更加確實(shí)地進(jìn)行溫度控制，優(yōu)選在風(fēng)口之間設(shè)置測量氣體溫度的溫度測量裝置，并基于該溫度測量裝置的測量值調(diào)整從風(fēng)口 11、13吹入的高溫氣體的流量及溫度。作為測量成型物的溫度的測量裝置的示例，可以舉出為了避免因填裝物落下而造成的損害而在爐壁附近插入熱電偶等。由于可以調(diào)整氣體流量，所以也可以進(jìn)行如下所示的操作。為了促進(jìn)鐵焦的冷卻，也可以使下側(cè)的高溫氣體吹入風(fēng)口 13吹入的氣體流量低于上側(cè)的高溫氣體吹入風(fēng)口 11吹入的氣體流量，在上方形成規(guī)定的溫度領(lǐng)域，使冷卻區(qū)域7在爐長度方向變長。通過將高溫氣體吹入風(fēng)口設(shè)置為2段，結(jié)果能夠抑制吹入的總氣體流量，減小氣體處理體系的設(shè)備規(guī)模。由以上說明可知，本發(fā)明的立式豎爐為了在爐長度方向的中心位置的下方形成規(guī)定長度的高溫均熱帶而在爐長度方向設(shè)置了 2段以上的高溫氣體吹入風(fēng)口。由此，即使在作為處理對(duì)象的填裝物在還原等反應(yīng)中伴隨大量吸熱反應(yīng)的情況下，也能夠供給補(bǔ)償這樣的吸熱反應(yīng)的熱量，能夠穩(wěn)定地制造目標(biāo)產(chǎn)品。利用本發(fā)明的鐵焦制造設(shè)備，能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備、操作的簡單化以及降低能源消耗，能夠連續(xù)進(jìn)行鐵焦的制造。由此可以將反應(yīng)性高的鐵焦用于高爐操作中，具有降低還原材料比的效果。實(shí)施例為了確認(rèn)本發(fā)明的效果，使用圖4所示的鐵焦制造試驗(yàn)裝置，在高溫氣體吹入風(fēng)口為2段的情況和I段的情況下，實(shí)施鐵焦的制造試驗(yàn)。圖4中，和圖I相同的部分標(biāo)注相同的符號(hào)。對(duì)于圖4所示的立式豎爐1，其全長13.0m，將從爐上端面到供料線水平線設(shè)定為O. 65m、將供料線水平線到低溫氣體吹入風(fēng)口 9的中心設(shè)定為3. 5m、將低溫氣體吹入風(fēng)口9的中心到上段的高溫氣體吹入風(fēng)口 11的中心設(shè)定為3. 0m、將從高溫氣體吹入風(fēng)口 11的中心到下段的高溫氣體吹入風(fēng)口 13的中心設(shè)定為2. Om、將下段的高溫氣體吹入風(fēng)口 13的中心到冷卻氣體吹入風(fēng)口的中心設(shè)定為2. 85m、將冷卻氣體吹入風(fēng)口的中心到排出口 21設(shè)定為I. Om。立式豎爐I的橫截面面積為I. 67m2，填裝物的下降速度為I. 6m/h。表I示出了鐵焦制造中的操作的各種要素，表2示出了制造得到的鐵焦的性質(zhì)狀態(tài)。[表 I]

權(quán)利要求
1.一種立式豎爐，其是通過使由爐頂裝入的填裝物燃燒、氣化、干餾或還原來連續(xù)制造目標(biāo)產(chǎn)品的立式豎爐，該立式豎爐的特征在于，為了在爐長度方向的中心位置的下方形成規(guī)定長度的高溫均熱帶，在爐長度方向設(shè)置有2段以上的高溫氣體吹入風(fēng)口。
2.如權(quán)利要求I所述立式豎爐，其特征在于，設(shè)置有流量調(diào)整裝置，該流量調(diào)整裝置用于調(diào)整向所述以2段以上的方式設(shè)置的高溫氣體吹入風(fēng)口供給的高溫氣體的流量。
3.如權(quán)利要求I或2所述的立式豎爐，其特征在于，設(shè)置有氣體溫度調(diào)整裝置，其用于調(diào)整向所述以2段以上的方式設(shè)置的高溫氣體吹入風(fēng)口供給的高溫氣體的溫度。
4.如權(quán)利要求2或3所述的立式豎爐，其特征在于，設(shè)置有用于測量所述高溫均熱帶的溫度的溫度測量裝置。
5.如權(quán)利要求I 4任一項(xiàng)所述的立式豎爐，其特征在于，在所述爐長度方向的中心位置的上方設(shè)置有用于吹入低溫氣體的低溫氣體吹入風(fēng)口。
6.如權(quán)利要求I 5任一項(xiàng)所述的立式豎爐，其特征在于，將所述高溫氣體的吹入風(fēng)口的段數(shù)設(shè)置為2段。
7.如權(quán)利要求I 6任一項(xiàng)所述的立式豎爐,其特征在于,該立式豎爐具備冷卻氣體吹入風(fēng)口，其設(shè)置于所述高溫氣體的吹入風(fēng)口的下方并用于吹入冷卻氣體；以及爐內(nèi)氣體排出口，其僅設(shè)置于爐頂部設(shè)置、并用于排出爐內(nèi)氣體。
8.一種鐵焦制造設(shè)備，其特征在于，該鐵焦制造具備權(quán)利要求I 7任一項(xiàng)所述的立式豎爐，從該立式豎爐的爐頂部裝入含碳物質(zhì)和含鐵物質(zhì)的成型物，從而連續(xù)制造作為產(chǎn)品的鐵焦。
9.如權(quán)利要求8所述的鐵焦制造設(shè)備，其特征在于，該鐵焦制造設(shè)備具備排出氣體的循環(huán)裝置，該循環(huán)裝置使由爐內(nèi)氣體排出口排出的氣體從低溫氣體吹入風(fēng)口、高溫氣體吹入風(fēng)口和冷卻氣體吹入風(fēng)口吹向豎爐內(nèi)。
10.一種鐵焦的制造方法，其為使用下述立式豎爐來制造鐵焦的鐵焦的制造方法，所述立式豎爐為了在爐長度方向的中心位置的下方形成規(guī)定長度的高溫均熱帶而具備高溫氣體吹入風(fēng)口，其以2段以上的方式設(shè)置于爐長度方向并用于吹入高溫氣體；低溫氣體吹入風(fēng)口，其設(shè)置于所述爐長度方向的中心位置的上方并用于吹入低溫氣體；冷卻氣體吹入風(fēng)口，其設(shè)置于所述高溫氣體吹入風(fēng)口的下方并用于吹入冷卻氣體；爐內(nèi)氣體排出口，其設(shè)置于爐頂部并用于將爐內(nèi)氣體排出； 其特征在于，從爐頂部裝入含碳物質(zhì)和含鐵物質(zhì)的成型物，從所述低溫氣體吹入風(fēng)口吹入用于干餾成型物的低溫氣體，從高溫氣體吹入風(fēng)口吹入比該低溫氣體溫度高的氣體，從冷卻氣體吹入口吹入用于冷卻作為產(chǎn)品的鐵焦的冷卻氣體，并且從爐頂部的爐內(nèi)氣體排出口將氣體排出。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供一種立式豎爐，其可使設(shè)備簡單化、且操作條件也并不復(fù)雜化；本發(fā)明涉及的立式豎爐1為通過使由爐頂裝入的填裝物燃燒、氣化、干餾或還原來連續(xù)制造目標(biāo)產(chǎn)品的立式豎爐，其特征在于，為了在爐長度方向的中心位置的下方形成規(guī)定長度的高溫均熱帶，在爐長度方向上設(shè)置2段高溫氣體吹入風(fēng)口11及13。
文檔編號(hào)F27B1/16GK102822315SQ20118001587
公開日2012年12月12日 申請(qǐng)日期2011年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月29日
發(fā)明者庵屋敷孝思, 佐藤健, 藤本英和, 角廣行, 佐藤秀明, 關(guān)口毅 申請(qǐng)人:杰富意鋼鐵株式會(huì)社, 鋼鐵普藍(lán)特克股份有限公司