焼結機
【課題】方吸引式の焼結機において、高強度高品質の焼結鉱を、高歩留でかつ安全に製造することができる焼結鉱の製造方法と焼結機を提供する。
【解決手段】循環移動するパレット６上に粉鉱石と炭材を含む焼結原料を装入して装入層を形成し、この装入層の炭材に点火炉１０で点火し、点火炉１０の下流側に配設された複数の気体燃料供給装置１２ａ〜１２ｃにより、気体燃料を前記装入層の上方の大気中に噴出し、空気と混合させて希釈気体燃料としてウインドボックス２５の吸引力によって装入層内に導入する。複数の気体燃料供給装置１２ａ〜１２ｃの異常を個別に検出する異常検出部と、該異常検出部で前記気体燃料供給装置の異常を検出したときに、該当する気体燃料供給装置の前記遮断弁を閉状態に制御する気体燃料遮断制御部とを有する。
【解決手段】循環移動するパレット６上に粉鉱石と炭材を含む焼結原料を装入して装入層を形成し、この装入層の炭材に点火炉１０で点火し、点火炉１０の下流側に配設された複数の気体燃料供給装置１２ａ〜１２ｃにより、気体燃料を前記装入層の上方の大気中に噴出し、空気と混合させて希釈気体燃料としてウインドボックス２５の吸引力によって装入層内に導入する。複数の気体燃料供給装置１２ａ〜１２ｃの異常を個別に検出する異常検出部と、該異常検出部で前記気体燃料供給装置の異常を検出したときに、該当する気体燃料供給装置の前記遮断弁を閉状態に制御する気体燃料遮断制御部とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下方吸引式のドワイトロイド（ＤＬ）焼結機を用いて、高強度高品質の焼結鉱を製造する焼結機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高炉製銑法の主原料である焼結鉱は、一般に、図１２に示すような工程を経て製造される。原料は、鉄鉱石粉、製鉄所内回収粉、焼結鉱篩下粉（返鉱）、石灰石およびドロマイトなどの含ＣａＯ系副原料、生石灰等の造粒助剤、コークス粉や無煙炭などである。これらの原料は、ホッパー２０１・・・の各々から、コンベヤ上に所定の割合で切り出される。切り出した原料は、ドラムミキサー２０２、ロータリーキルン２０３等により適量の水を加えて混合し、造粒して、３．０〜６．０ｍｍの平均径を有する擬似粒子である焼結原料とする。一方、整粒した塊鉱石を床敷ホッパー２０４から切り出して焼結機パレット２０８のグレート上に床敷層を形成させる。
【０００３】
焼結原料は、焼結機上に配置されているサージホッパー２０５からドラムフィーダー２０６と切り出しシュート２０７を介して、無端移動式の焼結機パレット２０８上の床敷層上に装入され、焼結ベッドともいわれる焼結原料の装入層２０９を形成する。装入層の厚さ（高さ）は通常４００〜８００ｍｍ前後である。その後、装入層２０９の上方に設置された点火炉１０で、この装入層２０９の表層中の炭材に点火するとともに、パレット２０８の下に配設されているウインドボックス２１１を介して空気を下方に吸引することにより、該装入層中の炭材を順次燃焼させ、このときに発生する燃焼熱によって、前記焼結原料を燃焼、溶融して焼結ケーキを得る。このようにして得た焼結ケーキは、その後、破砕、整粒され、５．０ｍｍ以上の塊成物からなる成品焼結鉱として回収される。
【０００４】
前記製造プロセスにおいては、まず、点火炉２１０により装入層表層に点火が行われる。点火された装入層中の炭材は、ウインドボックスにより装入層の上層部から下層部に向かって吸引される空気によって燃焼を続け、その燃焼帯はパレット２０８の移動につれて次第に下層にかつ前方（下流側）に進行する。この燃焼の進行にともない、装入層中の焼結原料粒子中に含まれる水分は、炭材の燃焼で発生する熱によって気化し、下方に吸引されて、まだ温度が上昇していない下層の焼結原料中に濃縮し湿潤帯を形成する。その水分濃度がある程度以上になると、吸引ガスの流路である原料粒子間の空隙を、水分が埋めるようになり、通気抵抗を増大させる。なお、燃焼帯に発生する焼結化反応に必要な溶融部分も、通気抵抗を高める要因となる。
【０００５】
焼結機の生産量（ｔ／ｈｒ）は、一般に、焼結生産率（ｔ／ｈｒ・ｍ2）×焼結機面積（ｍ2）により決定される。即ち、焼結機の生産量は、焼結機の機幅や機長、原料堆積層の厚さ（装入層厚さ）、焼結原料の嵩密度、焼結（燃焼）時間、歩留などにより変化する。そして、焼結鉱の生産量を増加させるには、装入層の通気性（圧損）を改善して焼結時間を短縮する、あるいは、破砕前の焼結ケーキの冷間強度を高めて歩留を向上することなどが有効であると考えられている。
【０００６】
図１３は、厚さが６００ｍｍの装入層中を移動する燃焼（火炎）前線が、該装入層のパレット上約４００ｍｍ（装入層表面から２００ｍｍ）の位置にあるときにおける装入層内の圧損と温度の分布を示したものである。このときの圧損分布は、湿潤帯におけるものが約６０％、燃焼・溶融帯におけるものが約４０％である。
図１４は、焼結鉱の高生産時と低生産時の装入層内の温度分布を示したものである。原料粒子が溶融し始める１２００℃以上の温度に保持される時間（以降、「高温域保持時間」と称する）は、低生産の場合にはｔ1、生産性を重視した高生産の場合にはｔ2で表されている。高生産の場合、パレットの移動速度を上げるため、高温域保持時間ｔ2が低生産場合のｔ1と比べて短くなる。高温域保持時間が短くなると、焼成不足となって、焼結鉱の冷間強度の低下を招き、歩留が低下する。したがって、高強度焼結鉱の生産量を上げるためには、短時間の焼結においても、焼結ケーキの強度、即ち焼結鉱の冷間強度を上げて、歩留の維持、向上を図ることができる何らかの手段を講じる必要がある。なお、焼結鉱の冷間強度を表す指標としては、一般に、ＳＩ（シャッターインデックス）、ＴＩ（タンブラーインデックス）が用いられる。
【０００７】
図１５（ａ）は焼結機パレット上の装入層における焼結の進行過程を、図１５（ｂ）は装入層内の焼結過程における温度分布（ヒートパターン）を、図１５（ｃ）は焼結ケーキの歩留分布を示したものである。図１５（ｂ）からわかるように、装入層の上部は下層部に比べて温度が上昇し難く、高温域保持時間も短くなる。そのため、この装入層上部では、燃焼溶融反応（焼結化反応）が不十分となり、焼結ケーキの強度が低くなるため、図１５（ｃ）に示すように、歩留が低く、生産性の低下を招く要因となっている。
【０００８】
こうした問題点に鑑み、装入層上層部に高温保持を付与するための方法が従来から提案されている。例えば、特許文献１は、装入層に点火後、装入層上に気体燃料を噴射する技術を開示している。しかし、上記技術は、気体燃料（可燃性ガス）の種類が不明であるが、プロパンガス（ＬＰＧ）や天然ガス（ＬＮＧ）であるとしても、高濃度のガスを使用している。しかも、可燃性ガスの吹き込みに際し、炭材量を削減していないため、焼結層内が、１３８０℃を超える高温となる。そのため、この技術では、十分な冷間強度の向上や歩留の改善効果を享受できていない。しかも、点火炉直後に可燃性ガスを噴射した場合には、可燃性ガスの燃焼により焼結ベッド上部空間で火災を起こす危険が高く、現実性に乏しい技術であって、実用化には至っていない。
【０００９】
また、特許文献２も、装入層に点火後、装入層に吸引される空気中に可燃性ガスを添加する技術を開示している。点火後、約１〜１０分程度の供給が好ましいとされているが、点火炉での点火直後の表層部は、赤熱状態の焼結鉱が残存しており、供給の仕方によっては可燃性ガスの燃焼により火災を起こす危険が高く、また、具体的記述は少ないが、焼結済みの焼結帯で可燃ガスを燃焼させても効果は無く、焼結帯で燃焼すると、燃焼ガスによる温度上昇と熱膨張により通気性を悪化させるため、生産性を低減させてしまう傾向にあるので、これまで実用化には至っていない。また、この技術にしても可燃性ガスの吹き込みに際し、炭材量を削減していないため、焼結層内が１３８０℃を超える高温となる。そのため、十分な冷間強度の向上や歩留りの改善効果を享受できていない。さらに、得られる焼結鉱も被還元性の悪い焼結鉱となる。
【００１０】
また、特許文献３は、焼結原料の装入層内を高温にするため、装入層の上にフードを配設し、そのフードを通じて空気やコークス炉ガスとの混合ガスを点火炉直後の位置で吹き込むことを開示している。しかし、この技術も、焼結層内の燃焼溶融帯の温度が１３８０℃を超える高温となるため、コークス炉ガス吹き込みの効果を享受できないとともに、可燃性混合ガスが焼結ベッド上部空間で発火し、火災を起こす危険性があり、実用化されていない。
【００１１】
さらに、特許文献４は、低融点溶剤と炭材や可燃性ガスを同時に、点火炉直後の位置で吹き込む方法を開示している。しかし、この方法もまた、表面に火炎が残留した状態で可燃性ガスを吹き込むため、焼結ベッド上部空間で火災になる危険性が高く、また、焼結帯の幅を十分に厚くできない（約１５ｍｍ未満）ため、可燃性ガス吹き込みの効果を十分に発現することができない。さらに、低融点溶剤が多く存在するため、上層部において過剰な溶融現象を引き起こして、空気の流路となる気孔を閉塞してしまい、通気性を悪化させて、生産性の低下を招くことから、この技術もまた、現在に至るまで実用化されていない。
【００１２】
以上説明したように、これまで提案された従来技術は、いずれも実用化されておらず、実施可能な可燃性ガス吹込み技術の開発が切望されていた。
上記問題点を解決する技術として、本出願人は、特許文献５において、焼結機のパレット上に大切させた焼結原料の装入層の上から燃焼下限濃度以下に希釈した各種気体燃料を供給して装入層中に導入し、燃焼させることにより、装入層内の最高到達温度および高温域保持時間の何れか一方又は双方を調整する方法を提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開昭４８−１８１０２号公報
【特許文献２】特公昭４６−２７１２６号公報
【特許文献３】特開昭５５−１８５８５号公報
【特許文献４】特開平５−３１１２５７号公報
【特許文献５】ＷＯ２００７−０５２７７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
上記特許文献５の技術は、下方吸引式焼結機において、所定の濃度に希釈した気体燃料を装入層中に供給（導入）し、装入層内の目標とする位置で燃焼させる気体燃料供給を行うことにより、焼結原料の燃焼時の最高到達温度や高温域保持時間を適正に制御することができ、ひいては、熱量不足で焼結鉱の冷間強度が低くなりやすい装入層上層部のみならず、装入層中層部以下の任意の部分における焼結鉱強度を高めるような操業を行うことができる。
【００１５】
しかし、上記気体燃料供給焼結操業を行う場合、焼結ベッドや焼結ケーキのひび割れ部などの高温部が火種となって気体燃料に逆火し、気体燃料が燃焼する（着火）おそれがある。このような引火状態で焼結操業を続けると（爆発の問題は別として）、気体燃料を装入層内に供給できなくなるばかりでなく、気体燃料の燃焼によって酸素が消費された酸素不足の大気が装入層中に供給（導入）されることになる。その結果、燃焼時の最高到達温度や高温域保持時間を制御できなくなるばかりでなく、燃焼不足を起こして、焼結鉱の強度低下を招き、歩留りや生産性を低下させるため、焼結操業に重大な悪影響を及ぼすことになる。
【００１６】
そこで、本発明は上記従来例の課題に着目してなされたものであり、下方吸引式の焼結機において、高強度高品質の焼結鉱を、高歩留りでかつ安全に製造することができる焼結機を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記目的を達成するために、本発明に係る焼結機は、循環移動するパレット上に粉鉱石と炭材を含む焼結原料を装入して装入層を形成する原料供給装置と、前記装入層の炭材に点火するための点火炉と、前記パレットの下方に配設したウインドボックスと、前記点火炉の下流側に配設された、気体燃料を前記装入層の上方の大気中に噴出し、空気と混合させて燃焼下限濃度以下の希釈気体燃料とする複数の気体燃料供給装置とを備え、前記各気体燃料供給装置は、気体供給フード内に配設した前記気体燃料を供給する複数本の気体燃料供給配管と、各気体燃料供給配管に対する気体燃料の供給を遮断する遮断弁とを備え、前記複数の気体燃料供給装置の異常を個別に検出する異常検出部と、該異常検出部で前記気体燃料供給装置の異常を検出したときに、該当する気体燃料供給装置の前記遮断弁を閉状態に制御する気体燃料遮断制御部とを有することを特徴としている。
【００１８】
また、請求項２に係る焼結機は、請求項１に係る発明において、前記異常検出部は、少なくとも前記気体供給フード内の希釈気体燃料濃度を測定する濃度計、前記気体供給フード内の火炎を検出する火炎検出器、前記気体供給フード内の圧力を検出する圧力検出器、前記気体燃料供給配管に供給する気体燃料の供給系統の圧力異常を検出する気体燃料供給異常検出器、および前記ウインドボックスに接続された排風系統の異常を検出する排風系統異常検出器の少なくとも一つを備えていることを特徴としている。
【００１９】
また、請求項３に係る焼結機は、請求項１又は２に係る発明において、前記各気体燃料供給装置は、気体燃料供給源の気体燃料供給主配管に接続された気体燃料供給枝配管と、該気体燃料供給枝配管に接続され且つ前記各気体燃料供給配管が並列に接続された気体燃料分岐部とを備え、前記気体燃料供給枝配管に前記遮断弁が介挿されていることを特徴としている。
【００２０】
また、請求項４に係る焼結機は、請求項１乃至３の何れか１つに係る発明において、前記各気体燃料供給装置の各気体燃料供給配管は、個別に流量計および流量制御弁が介挿されていることを特徴としている。
また、請求項５に係る焼結機は、請求項３に係る発明において、前記各気体燃料供給装置は、前記気体燃料主配管に流量計および流量制御弁が介挿されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、下方吸引式焼結機において、点火炉の下流側で、装入層の上方で気体燃料を噴射して空気と混合して希釈気体燃料とし、この希釈気体燃料を装入層内に導入させる気体燃料供給装置を複数直列に配置し、各気体燃料供給装置は、気体供給フード内に配設した前記気体燃料を供給する複数本の気体燃料供給配管と、各気体燃料供給配管に供給する気体燃料を遮断する遮断弁とを備え、異常検出部で気体燃料供給装置の気体燃料供給系統異常、排風系統異常等の異常を検出したときに、該当する気体燃料供給装置の遮断弁を閉状態に制御するようにしたので、異常発生時に直ちに該当する気体燃料供給装置内の気体燃料の供給を停止することができ、安全操業を確保することができるという効果が得られる。
【００２２】
また、各気体燃料供給装置は、少なくとも気体燃料供給配管に流量計および流量制御弁で構成される流量制御部を設けることにより、各気体燃料供給配管を通じて供給する気体燃料の流量を適正に制御することができ、気体供給フード内で均一な希釈気体燃料を生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】気体燃料供給装置の概略構成図である。
【図３】気体燃料供給装置の搬送方向と直交する方向の断面図である。
【図４】気体燃料供給装置の気体燃料噴射状態を示す説明図である。
【図５】気体燃料の吐出速度、ノズル径が希釈気体燃料の濃度分布に及ぼす影響を示すグラフである。
【図６】焼結ケーキへの気体燃料供給位置の影響を調べる実験を説明する図である。
【図７】気体供給フードの焼結機パレット搬送方向のシール機構を示す図である。
【図８】保温炉、気体燃料供給装置への気体燃料の供給系統を示す図である。
【図９】気体燃料供給源の気体燃料供給系統を示す図である。
【図１０】制御装置を示すブロック図である。
【図１１】制御装置で実行する異常制御処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図１２】従来の焼結プロセスを説明する図である。
【図１３】焼結層内における圧損と温度分布を説明する図である。
【図１４】高生産時と低生産時の温度分布を比較した説明図である。
【図１５】焼結機内における温度分布と歩留分布のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の焼結機を示す概略構成図であって、焼結原料生成部１で焼結原料が生成される。この焼結原料生成部１では、二つの無煙炭ホッパー１ａとコークスホッパー１ｂから切り出しされた無煙炭又はコースがベルトコンベヤＣＶ１によってロッドミル１ｃに供給されて、所定の粒度に粉砕された後、配合槽となるコークスホッパー１ｄおよび無煙炭ホッパー１ｅに貯留される。一方、図示しないベッティングヤードからベルトコンベヤＣＶ２によって搬送されてくる鉄鉱石粉が配合槽としての複数の鉄鉱石粉ホッパー１ｆに貯留されるとともに、同様にベッティングヤードからベルトコンベヤＣＶ２によって搬送されてくる石灰および生石灰が配合槽としての石灰ホッパー１ｇおよび生石灰ホッパー１ｈに貯留され、さらに後述する整粒部１７で篩い分けされた例えば５ｍｍ未満の焼結鉱が返鉱として配合槽としての返鉱ホッパー１ｉに貯留される。
【００２５】
そして、各ホッパー１ｄ〜１ｉから予め設定された切り出し量で定量切り出されて配合され、ベルトコンベヤＣＶ３でドラムミキサー２ａおよび２ｂで混合・造粒されて擬似粒子状に調整される。この擬似粒子状に調整された焼結原料および後述する整粒部１７で篩い分けされた例えば８ｍｍ〜１５ｍｍの焼結鉱を床敷鉱として焼結部３に送る。
この焼結部３では、焼結原料生成部１で生成された焼結原料をサージホッパー４に貯留するとともに、後述する整粒部１７で篩い分けされた例えば８ｍｍ〜１５ｍｍの焼結鉱を床敷鉱として床敷ホッパー５に貯留する。
【００２６】
これらサージホッパー４および床敷ホッパー５は床敷ホッパー５をサージホッパー４より上流側となるように無端移動式の焼結機パレット６の上方に配置されている。
そして、床敷ホッパー５から切り出された床敷鉱を焼結機パレット６のグレート上に床敷層を形成し、この床敷層上にサージホッパー４からドラムフィーダー７によって定量切り出した焼結原料を充填装入して、図２に示すように、焼結ベッドとも言われる４００〜８００ｍｍ程度の厚さ（高さ）の装入層８を形成する。ここで、サージホッパー４及び床敷ホッパー５及びドラムフィーダー７とで原料供給装置が構成されている。
【００２７】
そして、形成された装入層８は、点火炉１０で表層部の炭材に点火されて、焼結機パレット６の搬送とともに燃焼・溶融帯が下方に下がり、この燃焼・溶融帯上に焼結ケーキが形成される。そして、点火炉１０の下流側に保温炉１１および複数例えば３台の気体燃料供給装置１２ａ〜１２ｃが配設され、気体燃料供給装置１２ａ〜１２ｃによって燃焼・溶融帯の拡幅が行われるとともに、高温域保持時間が長くされて、良好な焼結鉱の焼成を行うことができる。ここで、保温炉１１は、焼結鉱用クーラーの高温排ガスが吹込まれ、点火炉１０で点火された装入層８を予熱するために設けられているが、後述するように気体燃料供給装置としての機能も有する。
【００２８】
この焼結部３で焼成された焼結ケーキは焼結機パレット６から排鉱され、クーラー１６で冷却され、そして整粒部１７に受け渡される。
整粒部１７では、冷却された焼結ケーキを目開き５０ｍｍ程度の篩い１８で篩い分けし、篩い上の焼結鉱を破砕機１９で例えば４０ｍｍ以下に破砕し、破砕された焼結鉱および篩い下の５０ｍｍ未満の焼結鉱を例えば目開き１５ｍｍの篩い２０で篩い分けし、１５ｍｍ以上の焼結鉱を成品焼結鉱として図示しない高炉に供給する。篩い下の１５ｍｍ未満の焼結鉱は、目開き８ｍｍ程度の篩い２１で篩い分けし、８ｍｍ以上の焼結鉱の一部を床敷鉱として床敷ホッパー５に戻す。
【００２９】
また、装入層８が形成された焼結機パレット６の下側では、焼結機パレット６の搬送方向に沿って複数個のウインドボックス（風箱）２５が配設され、これらウインドボックス２５が主排気ダクト２６を介して乾式の電気集塵機２７に接続され、この電気集塵機２７の出側に主排風装置２８が接続されている。
この主排風装置２８の出側から排出される排ガスは、熱交換機２９および３０、ＳＯｘを始めとする硫黄化合物を除去する脱硫処理を行う吸収塔３１、湿式集塵機３２、ブースター３３および３４、加熱炉３５および反応器３６等を有する排ガス処理部３７で排ガス処理されて煙突３８に排出される。
【００３０】
焼結機パレット６の装入層８の上部に配設された点火炉１０には、製鉄所内のコークス炉で発生する所謂Ｃガスと称されるコークス炉ガスが供給されており、このコークス炉ガスを燃焼させることにより、装入層８の表層中の炭材に点火する。
この点火炉１０の下流側に配設された保温炉１１および気体燃料供給装置１２ａ〜１２ｃには、後述する気体燃料供給源６０から気体燃料が供給される。
【００３１】
この気体燃料供給装置１２ａ〜１２ｃのそれぞれは、図２に示すように、点火炉１０の下流側且つ燃焼・溶融帯が装入層８中を進行する過程におけるパレット進行方向の何れかの位置に一つ以上配設され、装入層８中への気体燃料の供給は、装入層８中の炭材への点火後の位置で行われるのが好ましい。
この気体燃料供給装置１２ａ〜１２ｃは、点火炉１０の下流側で、燃焼前線が表層下に進行した以降の任意の位置に一つ又は複数個配設されるものであり、目標とする製品焼結鉱の冷間強度および被還元性を調整する観点から、大きさ、位置、配置数が後述するように決められる。
【００３２】
この気体燃料供給装置１２ａ〜１２ｃは、図２および図３に示すように、焼結機パレット６の上部を覆う気体供給フード４１で、気体供給フード４１外に気体燃料が漏洩しないように囲われている。この気体供給フード４１は、焼結機パレット６の搬送方向と直交して延長する前後ウォール４１ａと、焼結機パレット６の搬送方向に沿う左右ウォール４１ｂとで構成され、上部に開口４１ｃが形成されている。
【００３３】
気体供給フード４１内には、図３に示すように、その前後ウォール４１ａ間に焼結機パレット６の搬送方向に沿って延長し、頂点を上方とする断面く字状の邪魔板４２を焼結機パレット６の搬送方向と直交する幅方向に所定ピッチｐを保って所定本数平行に配設した構成を有する邪魔板列４３を配して、吸引され邪魔板列４３間を通じて通過する空気と、後述する気体燃料噴射ノズル４６から供給される気体燃料との混合を図り、気体燃料を希釈できるようになっている。本例では、邪魔板列４３は上下方向に３列配置し、上下方向に隣接する邪魔板列４３間で、一方の邪魔板列４３の邪魔板４２間に他方の邪魔板列４３の邪魔板４２が位置するように配設されている。
【００３４】
また、最下段の邪魔板列４３の下側における邪魔板４２間に焼結機パレット６の搬送方向に延長し、搬送方向と直交する幅方向に所定間隔を保ち且つ装入層８の表面から例えば５００ｍｍの高さ位置に例えば７本の気体燃料供給配管４５が配設されている。
この気体燃料供給配管４５に供給する気体燃料としては、プロパンガス、水素ガス、メタンガス、一酸化炭酸ガス（ＣＯ）、コークス炉ガス（Ｃガス）、液化天然ガス、高炉ガス（Ｂガス）、高炉・コークス炉混合ガス（Ｍガス）、都市ガスまたはこれらの混合ガスの何れかを適用することができる。
【００３５】
これ気体燃料は、いずれも燃焼成分を含有しており、これらの気体燃料のいずれかを空気中に高速で吐出させて空気と混合して希釈し、燃焼下限濃度の７５％程度以下の希釈気体燃料として装入層８中に供給（導入）する。
ここで、上記気体燃料中のプロパンガス、水素ガス、メタンガス、炭酸ガス、コークス炉ガス、ＬＮＧ、高炉ガスについての性状を下記表１に示す。
【００３６】
【表１】
【００３７】
本実施形態では、気体燃料としてＬＮＧを適用している。
各気体燃料供給配管４５の内、幅方向の両端の気体燃料供給配管４５については内側向きに気体燃料噴射ノズル４６が配設され、残りの気体燃料供給配管４５については隣接する気体燃料供給配管４５に対向する対称位置に焼結機パレット６の搬送方向に所定ピッチで所定数の気体燃料を水平方向に噴出する噴出口としての気体燃料噴射ノズル４６が配設されている。
【００３８】
ここで、隣接する気体燃料供給配管４５間で、図４に示すように、一方の気体燃料供給配管４５の気体燃料噴射ノズル４６が他方の気体燃料供給配管４５の気体燃料噴射ノズル４６間の中央位置に配置されるように隣接する気体燃料供給配管４５間で気体燃料噴射ノズル４６が焼結機パレット６の搬送方向に千鳥状に配置されている。
このため、隣接する気体燃料供給配管４５で水平方向に噴射される気体燃料が互いに干渉することなく、均一に分散されて装入層８上に噴射されて空気と混合されて希釈気体燃料４７となる。
【００３９】
この希釈気体燃料４７は、焼結機パレット６下のウインドボックス２５の吸引力を利用して、装入層８の表層に生成した焼結ケーキを経て、装入層の深部（下層）にまで導入される。
また、上記気体燃料供給装置１２ａ〜１２ｃのそれぞれは、気体燃料を、装入層８の上方で、大気中に高速で吐出させ、それによって周囲の空気と短時間で混合し、その気体燃料の燃焼下限濃度以下の濃度に希釈し、その後、装入層中にその希釈気体燃料を導入する必要がある。
【００４０】
また、本発明では、上記気体燃料供給装置１２ａ〜１２ｃにより、気体燃料を、装入層８の上方で、大気中に高速で吐出させ、それによって周囲の空気と短時間で混合し、その気体燃料が有する燃焼下限濃度以下の濃度に希釈し、その後、装入層中にその希釈気体燃料４７を導入する必要がある理由は、下記による。
【００４１】
図５（ａ）に示したように、内径３００ｍｍφ×高さ４００ｍｍの焼結鍋に焼結ケーキを充填し、その焼結ケーキの中央部の上から深さ９０ｍｍの位置にノズルを埋め込んで、対空気で１ｖｏｌ％となるよう１００％濃度のメタンガスを吹き込み、焼結ケーキ内の円周方向および深さ方向におけるメタンガス濃度を測定した結果を表４に示した。一方、図５（ｂ）に示したように、同じノズルを用いて、焼結ケーキの上方３５０ｍｍの位置からメタンガスを供給した場合について、上記と同様にしてメタンガス濃度の分布を測定した結果を表２および表３に示した。これらの結果から、メタンガスを焼結ケーキ中に直接導入した場合には、メタンガスの横方向の拡散が不十分であるのに対して、メタンガスを焼結ケーキ上方で供給した場合には、焼結ケーキ内のメタンガス濃度はほぼ均一であり、十分に横方向に拡散していることがわかる。以上の結果から、気体燃料は、焼結ケーキの上方で空気中に供給することにより、装入層内に導入される前に、均一に希釈しておくことが好ましいことがわかる。
【００４２】
【表２】
【００４３】
【表３】
【００４４】
なお、上記気体燃料供給装置１２ａ〜１２ｃでの気体燃料の吐出は、装入層表面上方３００ｍｍ以上の高さで行うことが好ましい。図６は、ノズル径が２ｍｍφと１ｍｍφの２種類のノズルからメタンガス（濃度：１００％）を流速２０〜３００ｍ／ｓの範囲で変化させて鉛直下方方向に吐出した時の、メタンガスの拡がりを測定した結果であり、ノズル先端から０．２ｍ、０．４ｍ、０．６ｍおよび０．８ｍの位置での拡がりを示したものである。これらの図から、ノズルの径は小さいほど、また、吐出させる気体燃料の速度は速いほど、周囲の空気との混合が起こりやすく希釈が促進されること、特に、増速による希釈促進効果は、ノズル先端からの距離が０．４ｍで大きくなっていることがわかる。そこで、本発明は、この結果と、吐出された気体燃料の装入層表面における跳ね返りを考慮し、気体燃料の大気中への供給は、装入層表面上方３００ｍｍ以上の高さで行うこととする。
【００４５】
次に、本発明においては、気体燃料供給装置１２ａ〜１２ｃの気体燃料供給配管４５に設けられた気体燃料噴射ノズル４６からの気体燃料の吐出速度は、逆火を防止する観点から高速で吐出させる必要があり、具体的には、その気体燃料の燃焼速度の２倍以上の速度、より好ましくは、その気体燃料の乱流燃焼速度の２倍以上の速度で吐出させることが望ましい。すなわち、本発明の焼結操業においては、焼結機パレット内に燃焼・溶融帯を形成する、あるいは形成しつつある焼結層が存在し、常に火種を有する状態において、装入層８の上方で、気体燃料の吐出操作が行われる。上記気体燃料は、装入層表層に吸引・導入される段階までに、希釈されて大気中での燃焼下限濃度以下となっているが、逆火の可能性が常に付きまとうことになる。そこで、気体燃料側に着火しても、逆火しないようにするために、気体燃料の吐出速度は、その気体燃料が有する燃焼速度の２倍以上、より好ましくは、乱流燃焼速度の２倍以上の速度で吐出させるのが望ましい。
【００４６】
上記気体燃料の吐出速度を得るためには、気体燃料噴射ノズル４６からの気体燃料の吐出圧力を、雰囲気圧力に対して３００ｍｍＡｑ以上４００００ｍｍＡｑ未満とすることが好ましい。
また、気体燃料を吐出させる配管と開口部が同一形状である場合、一般的に、燃料を供給元ヘッダーに近いほど、燃料が出やすく、遠くなるほど燃料が出にくくなる。そこで、長尺の配管を使用する場合には、
（ａ）配管内の断面積を徐々に小さくしたテーパー状配管を用いる
（ｂ）燃料供給元ヘッダーより遠ざかるほど、開口断面積を大きくする
（ｃ）燃料供給元ヘッダーより遠ざかるほど、開口部やノズルのピッチを狭め、単位配管長さ当りの開口部ないしノズル断面積の和が大きくする、
のいずれか１つを適用するか、これらを組み合わせて適用することにより、配管長さが長い場合でも、均等に燃料を供給することができる。
【００４７】
次に、本発明の気体燃料供給装置の横風対策について説明する。
本発明では、前述したように、焼結機パレット６の上部を覆うフード４１を設けている。このフード４１によって横風による希釈気体燃料の濃度分布に与える影響を抑制するようにしている。すなわち、本発明者等は、種々の検討を行った結果、フード４１の設置は、横風対策として、衝立以上の効果があることが分かった。但し、このフード４１は前述したように、上方に開口４１ｃを有するか又は適当な透過率（空隙率）を有するものとし、この部分から、大気を取り入れることができる構造とする必要がある。
【００４８】
これにより、フード４１内部で、気体燃料噴射ノズル４６から噴射されたコークス炉ガスと大気とが混合される。
さらに、フード４１の焼結機パレット６の搬送方向に沿う左右のサイドウォール１７ｂの上端に、図３に示すように、透過率３０％程度のパンチメタル等で構成される横風減衰フェンス４１ｅを設けることが好ましい。
【００４９】
また、フード４１の下側と、焼結ベッド表面（装入層表面）との間には、必然的に間隙が生じるが、この間隙部分のシールが十分でないと、例えば、透過率が２０〜３０％あると、この部分からフード４１内部に空気を巻き込み、希釈気体燃料の濃度分布の偏りを増大させることが分かった。したがって、フード４１の下端からの空気の侵入を防止することは重要である。
【００５０】
このため、フード４１の焼結機パレット６の搬送方向に沿う左右ウォール４１ｂの下端とパレットサイドウォール６ａとの間には、図３に模式的に示すように焼結機パレット６の搬送方向に延長するワイヤーブラシ間にシールシートを介挿したワイプレシール４８が設置され、その外側にワイプレシール４８を外側から覆うカバー４９が設けられている。なお、シール材としてはワイプレシール４８に限らず、チェーンカーテン、シールブラシ、密着シール等のシール材を適用することができる。また、上記シール材は、耐熱性があり、且つ、可撓性ないし変形の自由度が大きく、装入層８の表面を傷つけないものであることが好ましい。
【００５１】
一方、焼結機パレット６の搬送方向の上流側および下流側でのフード４１の前後ウォール４１ａおよび左右ウォール４１ｂの下端と装入層８の表面との間では、図７に示すようなフード４１の前後ウォール４１ａに沿って空気通路１７１を配設し、この空気通路１７１の下方から空気を噴出させてエアカーテン１７２を形成することが好ましい。
また、気体燃料供給装置１２ａ〜１２ｃの設置位置、大きさ、配置数は以下のようにして設定される。
【００５２】
すなわち、装入層８中の炭材に点火された後に、希釈気体燃料４７を装入層８上へ供給（導入）する。その理由は、点火直後の位置で希釈気体燃料４７を供給しても、装入層８の表層上で燃焼するだけであり、希釈気体燃料４７が燃焼層に何ら影響を与えることはないからである。したがって、装入層８の上部の焼結原料が焼成されて、焼結ケーキの層が形成された後に、希釈気体燃料４７を装入層８へ供給する必要がある。なお、希釈気体燃料４７の供給は、装入層８の表面に焼結ケーキの層が形成されていれば、焼結が完了するまでの任意の位置で行うことができる。希釈気体燃料４７の供給を焼結ケーキの層が形成された後に行う上記以外の理由は、下記の通りである。
（ａ）装入層８の上部に焼結ケーキ（焼結層）が生成していない状態で希釈気体燃料４７の供給を行うと、この装入層８の上で燃焼を起こす可能性がある。
（ｂ）希釈気体燃料の供給は、焼結鉱の歩留りを向上させる必要のある部分に対して行う、即ち、焼結鉱の強度を上昇させたい部分で燃焼を起こすよう供給するのが好ましい。
【００５３】
希釈気体燃料４７の装入層８の上方側で燃焼しないようにするには、装入層８の表層部に点火炉１０による着火後、着火して焼結ケーキが表面に生成された後は、装入層８の表層部分に火種が無く逆火（引火）の確率は低くなる。この焼結ケーキは前述した図１５（ａ）に示すように、焼結機パレット６が点火炉１０から下流側に移動するに応じて厚みが厚くなることから、焼結ケーキの装入層８の表面からの厚みが２０ｍｍ以上となると逆火を生じる可能性が十分に低く、焼結ケーキの厚みが５０ｍｍ以上となると逆火を確実に防止することができる。
【００５４】
このように、焼結ケーキの厚みが２０ｍｍ以上、好ましくは５０ｍｍ以上となる希釈気体燃料の好適な吹込み位置は、点火炉１０から下流側に５〜６ｍの位置となり、この位置に最初の気体燃料供給装置１２ａを配設する。複数の気体燃料供給装置１２ａ〜１２ｃを配設する場合には、最初の気体燃料供給装置１２ａの下流側であれば、装入層８の表面に火種が全くないので、任意の位置に気体燃料供給装置１２ｂ，１２ｃを設けることができ、本実施形態では３台の気体燃料供給装置１２ａ〜１２ｃが焼結機パレット６の搬送方向に沿って直列に配設されている。
【００５５】
また、装入層８の最高筒体温度又は高温領域保持時間の何れか又は両方を調整するために、燃焼・溶融帯の厚みが少なくとも１５ｍｍ以上、好ましくは２０ｍｍ以上、より好ましくは３０ｍｍ以上となった状態において、希釈気体燃料４７の供給を行うことが好ましい。燃焼・溶融帯の厚みが１５ｍｍ未満では、焼結ケーキ（焼結層）を通して吸引される空気と希釈気体燃料４７による冷却効果によって、希釈気体燃料４７を燃焼させてもその効果が不十分となり、燃焼・溶融帯の厚みの拡大を図れないからである。
【００５６】
一方、前記燃焼・溶融帯の厚みが１５ｍｍ以上、好ましくは２０ｍｍ以上、より好ましくは３０ｍｍ以上となる段階で希釈気体燃料４７を供給すると、燃焼・溶融帯の厚みが大きく拡大し、高温域保持時間を延長することができ、ひいては冷間強度の高い焼結鉱を得ることができる。
また、希釈気体燃料４７の装入層８への導入は、燃焼前線が表層下に下がり、燃焼・溶融帯が表層から１００ｍｍ以上、好ましくは２００ｍｍ以上下がった位置、すなわち、装入層８の中・下層に生成した焼結ケーキ領域（焼結層）を燃焼することなく通過し、燃焼前線が表層から１００ｍｍ以上移動した段階で燃焼するように供給するのが好ましい。その理由は、燃焼前線が表層から１００ｍｍ以上下がった位置であれば、焼結層を通して吸引される空気による冷却の悪影響が軽減され、燃焼・溶融帯の厚みの拡大を図ることができるからである。さらに、燃焼・溶融帯が表層から２００ｍｍ以上下がった位置であれば、空気による冷却の影響が略解消されて、燃焼・溶融帯の厚みを３０ｍｍ以上に拡大することができる。また、希釈気体燃料４７の供給は、歩留り低下の大きいパレット幅方向両炭部のサイドウォール近傍で行うことがより好ましい。
【００５７】
なお、気体燃料供給装置１２ａは、焼結機の規模にもよって異なるが、例えば、生産量が約１．５万ｔ／日で、機長が９０ｍの規模の焼結機では、点火炉１０の下流側約５ｍ以降の位置に配置することが好ましい。
本発明では、装入層中への希釈気体燃料４７の導入は、生成した焼結ケーキの再加熱を促進するものであることも意味している。即ち、この希釈気体燃料の供給は、もともと高温域保持時間が短く熱不足となりやすく、焼結鉱の冷間強度が低い部分に対して、固体燃料に比べて反応性の高い気体燃料を供給することによって、不足しやすいこの部分の燃焼熱を補填し、燃焼・溶融帯の再生−拡大を図るという意義を担うものだからである。
【００５８】
また、本発明では、点火後の装入層上部からの希釈気体燃料４７の供給は、装入層内する導入された希釈気体燃料４７の少なくとも一部が未燃焼のまま、燃焼・溶融帯にまで到達して、燃焼熱の補填を図りたい目標位置で燃焼するようにするのが好ましい。それは、希釈気体燃料の供給、即ち装入層中への導入効果を単に装入層上部のみならず、厚み方向の中央部である燃焼・溶融帯にまで波及させることがより効果的と考えられるからである。つまり、希釈気体燃料４７の供給が、熱不足（高温域保持時間の不足）になりやすい装入層の上層部で行われると、十分な燃焼熱を提供することになり、この部分の焼結ケーキの品質を改善することができ、さらに、希釈気体燃料４７の供給作用を中層部以下の帯域にまで及ぶようにすると、本来の炭材による燃焼・溶融帯の上に希釈気体燃料４７による再燃焼・溶融帯を形成するのと等しい結果となり、燃焼・溶融帯の上下方向の拡幅につながるので、最高到達温度を上げることなく、高温域保持時間の延長を果すことが可能になるので、パレットの移動速度を落すことなく十分な焼結が実現できるからである。その結果、装入層８全体の焼結ケーキの品質改善（冷間強度の向上）をもたらし、ひいては成品焼結鉱の品質（冷間強度）と生産性の向上につながる。
【００５９】
また、本発明において、希釈気体燃料４７を装入層８中へ導入（供給）するに当っては、その供給位置を調整するだけでなく、燃焼・溶融帯自体の形態を制御し、ひいては、燃焼・溶融帯における最高到達温度および／または高温域保持時間をも制御するようにすることが好ましい構成である。
【００６０】
一般に、点火後の装入層８では、焼結機パレット６の移動に伴って燃焼（火炎）前線が次第に下方にかつ前方（下流側）に拡大していく中で、燃焼・溶融帯の位置が前述した図１５（ａ）に示すように変化する。そして、図１５（ｂ）に示すように、焼結層内の焼結過程で受ける熱履歴は、上層、中層、下層で異なり、上層〜下層間では、高温域保持時間（約１２００℃以上となる時間）は大きく異なる。その結果、パレット６内の位置別焼結鉱の歩留まりは、図１５（ｃ）に示すような分布を示す。即ち、表層部（上層部）の歩留は低く、中層、下層部で高い歩留分布となる。そこで、本発明方法に従って、前記希釈気体燃料４７を供給すると、燃焼・溶融帯は、上下方向の厚みやパレット進行方向の幅などが拡大し、これが成品焼結鉱の品質向上に反映されるのである。そして、高い歩留分布となる中層部や下層部は、さらに高温域保持時間を制御できるため、歩留をより上昇させることができる。
【００６１】
前記希釈気体燃料４７の供給（導入）位置を調整することにより、燃焼・溶融帯の形態、即ち、燃焼・溶融帯の高さ方向の厚さおよび／またはパレット進行方向の幅を制御できると共に、最高到達温度や高温域保持時間を制御することができる。これらの制御は、本発明の効果をより一層際立たせて、燃焼・溶融帯の上下方向の厚さやパレット進行方向の幅の拡大や、最高到達温度、高温域保持時間の制御を通じて、常に十分な焼成を果し、成品焼結鉱の冷間強度の向上に有効に寄与する。
【００６２】
また、本発明において、装入層８中への希釈気体燃料４７の供給（導入）は、成品焼結鉱全体の冷間強度を制御するためであると言うこともできる。すなわち、希釈気体燃料４７を供給するそもそもの目的は、焼結ケーキ、ひいては焼結鉱の冷間強度を向上させることにあり、とくに、希釈気体燃料４７の供給位置制御や、焼結原料が燃焼・溶融帯に滞在する時間である高温域保持時間の制御、最高到達温度の制御を通じて、焼結鉱の冷間強度（シャッターインデックスＳＩ）を７５〜８５％程度、好ましくは８０％以上、より好ましく９０％以上にすることである。
【００６３】
この強度レベルは、本発明では、とくに前記希釈気体燃料４７の濃度、供給量、供給位置および供給範囲を、好ましく焼結原料中の炭材量を考慮した（投入熱量を一定にする条件下で）上で調整することによって、安価に達成することができる。なお、焼結鉱の冷間強度の向上は、一方で、通気抵抗の増大と生産性の低下を招くことがあるが、本発明では、そうした問題を最高到達温度や高温域保持時間をも制御することによって解消した上で、焼結鉱の冷間強度を向上させる。なお、実機焼結機によって製造された焼結鉱の冷間強度ＳＩ値は、鍋試験で得られる値よりもさらに１０〜１５％高い値を示す。
【００６４】
本発明において、パレット進行方向における前記希釈気体燃料４７の装入層８中への導入位置は、装入層８中に生成した焼結ケーキから湿潤帯までの間の任意の帯域における焼結鉱の冷間強度をどのようにするかということを基準とする。この制御のために、本発明では、気体燃料噴射装置の規模（大きさ）、数、位置（点火炉からの距離）、ガス濃度を、好ましくは焼結原料中の炭材量（固体燃料）に応じて調整することにより、主として燃焼・溶融帯の大きさ（上下方向の厚さおよびパレット進行方向の幅）のみならず、高温到達温度、高温域保持時間をも制御し、このことによって、装入層８中に生成する焼結ケーキの強度を制御する。
【００６５】
下記の表４は、各種気体燃料の燃焼下限濃度と、その気体燃料の吹き込み上限濃度（燃焼下限濃度の７５％、６０％、２５％）を示したものである。
例えば、プロパンガスは、燃焼下限濃度は２．２ｖｏｌ％であるから、７５％に希釈したガス濃度上限は１．７ｖｏｌ％、６０％に希釈したガス濃度上限は１．３ｖｏｌ％、２５％に希釈したガス濃度は０．６ｖｏｌ％のものを用いるということである。したがって、好ましい範囲は以下のようになる。なお、希釈したガス濃度の下限、即ち、気体燃料供給の効果が顕れる下限濃度は、プロパンガスの場合は０．０５ｖｏｌ％である。
好ましい範囲（１）： ２．２ｖｏｌ％〜０．０５ｖｏｌ％
好ましい範囲（２）： １．７ｖｏｌ％〜０．０５ｖｏｌ％
好ましい範囲（３）： １．３ｖｏｌ％〜０．０５ｖｏｌ％
好ましい範囲（４）： ０．６ｖｏｌ％〜０．０５ｖｏｌ％
【００６６】
また、Ｃガスは、燃焼下限濃度は５．０ｖｏｌ％であるから、７５％に希釈したガス濃度上限は３．８ｖｏｌ％、６０％に希釈したガス濃度上限は３．０ｖｏｌ％、２５％に希釈したガス濃度は１．３ｖｏｌ％のものを用いるということである。したがって、好ましい範囲は以下のようになる。なお、Ｃガスの場合、気体燃料供給の効果が顕れる下限濃度は０．２４ｖｏｌ％である。
好ましい範囲（１）： ５．０ｖｏｌ％〜０．２４ｖｏｌ％
好ましい範囲（２）： ３．８ｖｏｌ％〜０．２４ｖｏｌ％
好ましい範囲（３）： ３．０ｖｏｌ％〜０．２４ｖｏｌ％
好ましい範囲（４）： １．３ｖｏｌ％〜０．２４ｖｏｌ％
【００６７】
また、ＬＮＧガスは、燃焼下限濃度は４．８ｖｏｌ％であるから、７５％に希釈したガス濃度上限は３．６ｖｏｌ％、６０％に希釈したガス濃度上限は２．９ｖｏｌ％、２５％に希釈したガス濃度は１．２ｖｏｌ％のものを用いるということである。したがって、好ましい範囲は以下のようになる。なお、ＬＮＧガスの気体燃料供給の効果が顕れる下限濃度は０．１ｖｏｌ％である。
好ましい範囲（１）： ４．８ｖｏｌ％〜０．１ｖｏｌ％
好ましい範囲（２）： ３．６ｖｏｌ％〜０．１ｖｏｌ％
好ましい範囲（３）： ２．９ｖｏｌ％〜０．１ｖｏｌ％
好ましい範囲（４）： １．２ｖｏｌ％〜０．１ｖｏｌ％
【００６８】
また、高炉ガスは、燃焼下限濃度は４０．０ｖｏｌ％であるから、７５％に希釈したガス濃度上限は３０．０ｖｏｌ％、６０％に希釈したガス濃度上限は２４．０ｖｏｌ％、２５％に希釈したガス濃度は１０．０ｖｏｌ％のものを用いるということである。したがって、好ましい範囲は以下のようになる。なお、高炉ガスの気体燃料供給の効果が顕れる下限濃度は０．２４ｖｏｌ％である。
好ましい範囲（１）： ４０．０ｖｏｌ％〜１．２５ｖｏｌ％
好ましい範囲（２）： ３０．０ｖｏｌ％〜１．２５ｖｏｌ％
好ましい範囲（３）： ２４．０ｖｏｌ％〜１．２５ｖｏｌ％
好ましい範囲（４）： １０．０ｖｏｌ％〜１．２５ｖｏｌ％
【００６９】
【表４】
【００７０】
保温炉１１については、図８に示すように、気体供給フード１１ａ内に配設された気体燃料供給配管１１ｂが４本に設定されていることを除いては気体燃料供給装置１２ａ〜１２ｃと同様の構成を有する。
そして、保温炉１１および各気体燃料供給装置１２ａ〜１２ｃの気体供給フード１１ａおよび４１内の四隅には、図８に示すように、例えばメタンＣＨ4濃度を検出するガス分析計５１が気体燃料供給配管４５と略同じ高さ位置にそれぞれ配設され、さらに着火検知器５２がガス分析計５１の下側に配設され、さらにガス分析計５１および着火検知器５２の中間位置に気体供給フード１１ａおよび４１内の圧力を検出する圧力発信機５３が手動弁５４を介して配設されている。これらガス分析計５１、着火検知器５２及び圧力発信機５３が異常検出部を構成している。そして、保温炉１１および気体燃料供給装置１２ａ〜１２ｃへの気体燃料供給系統は、図８および図９に示すように構成されている。
【００７１】
すなわち、気体燃料供給系統は、保温炉１１および気体燃料供給装置１２ａ〜１２ｃに気体燃料を供給する気体燃料供給源６０と、この気体燃料供給源６０から気体燃料が供給される保温炉１１および各気体燃料供給装置１２ａ〜１２ｃの近傍に設けられた個別気体燃料供給制御部６１および６２ａ〜６２ｃとで構成されている。
気体燃料供給源６０には、図８および図９に示すように、ＬＮＧ又は都市ガスが供給される気体燃料入力部７１と、配管内をパージする窒素ガスが供給される窒素ガス入力部７２と、後述する自動弁や各ノズルのパージ空気として使用する雑用エアーが供給される雑用エアー入力部７３とが設けられている。
【００７２】
気体燃料入力部７１には、図９に示すように、気体燃料供給主配管７４が接続されている。この気体燃料供給主配管７４には、気体燃料入力部７１の近傍に３つの手動弁７５で構成される圧抜き部７６が配設されている。また、気体燃料供給主配管７４の圧抜き部７６の下流側には圧力発信機７７、温度計７８および電磁流量計７９が設けられて、これらによって気体燃料供給主配管７４の圧力、温度および流量を測定する。
【００７３】
また、気体燃料供給主配管７４には、電磁流量計７９の下流側に前後に手動弁８０，８１が配設された流量調節弁８２と、遮断弁８３、逆止弁８４、遮断弁８５および火炎が気体燃料供給元へ侵入することを阻止するフレームアレスタ８６がその順に配設され、流量調節弁８２によって、保温炉１１および各気体燃料供給装置１２ａ〜１２ｃの個別気体燃料供給制御部６１および６２ａ〜６２ｃで検出した気体燃料供給量の積算値に基づいて気体燃料供給系統全体の気体燃料流量が制御される。そして、逆止弁８５およびフレームアレスタ８６間に、窒素パージライン９８が接続されている。
【００７４】
また、窒素ガス入力部７２には、図９に示すように、窒素ガス配管９０が接続されている。この窒素ガス配管８９には、窒素ガス入力部７２の近傍に３つの手動弁９１で構成される圧抜き部９２が配設されている。また、窒素ガス配管９０には、圧力計９３、遮断弁９４、手動弁９５、逆止弁９６および遮断弁９７を介して窒素パージライン９８が接続され、この窒素パージライン９８が手動弁９９を介して気体燃料供給主配管７４に接続されている。さらに、ガス抜き部９２と圧力計９３との間に、手動弁９９および１００を介して２本の窒素パージライン１０１および１０２が接続されている。
【００７５】
雑用エアー入力部６３には、エアー配管１１０が接続され、このエアー配管１１０が手動弁１１１を介して図示しないが保温炉１１および各気体燃料供給装置１２ａ〜１２ｃの各気体燃料噴射ノズル４６のパージ空気として供給されるとともに、フィルタ１１２および手動弁１１３を介して保温炉１１および各気体燃料供給装置１２ａ〜１２ｃに配設されたガス分析計５１に供給され、さらに各空気駆動弁に弁駆動用として供給される。
【００７６】
そして、気体燃料供給主配管７４は保温炉１１および各気体燃料供給装置１２ａ〜１２ｃの近傍まで延長され、この気体燃料供給主配管７４に保温炉１１および各気体燃料供給装置１２ａ〜１２ｃに形成された個別気体燃料供給制御部６１および６２ａ〜６２ｃが接続されている。
これら個別気体燃料供給制御部６１および６２ａ〜６２ｃのそれぞれは、同一構成を有するので、これらを代表して個別気体燃料供給制御部６２ｃについて図８を用いて説明する。
【００７７】
個別気体燃料供給制御部６２ｃは、気体燃料供給源６０の気体燃料供給主配管７４に接続された気体燃料供給枝配管１２０を有し、この気体燃料供給枝配管１２０に手動弁１２１、空気駆動式の気体燃料用遮断弁１２２、逆止弁１２３、空気駆動式の気体燃料用遮断弁１２４、フレームアレスタ１２５、圧力発信機１２６、手動弁１２７、流量計１２８、自動調節弁１２９および手動弁１３０が介挿されている。そして、気体燃料供給枝配管１２０の終端が分岐部１３１に接続されている。圧力発信機１２６と手動弁１２７との間および分岐部１３１の上流側間にバイパス配管１３２が接続され、このバイパス配管１３２に手動弁１３３が介挿されている。ここで、流量計６８および自動調節弁６９で気体燃料供給装置１２ｃに供給する気体燃料流量を所定値に調整している。
【００７８】
分岐部１３１では、気体燃料供給枝配管１２０から入力される気体燃料を気体燃料供給装置１２ｃの気体供給フード４１内に配設された複数例えば７本の気体燃料供給配管４５に気体燃料を等分に分配する。そして、各気体燃料供給配管４５には、手動弁１３４、流量計１３５、逆止弁１３６、手動調節弁１３７、圧力計１３８および圧力発信機１３９が介挿され、流量計１３５で計測した流量が設定流量となるように手動調節弁１３７を調整するようになっている。なお、分岐部１３１には、手動弁１４０を介挿した放散用配管１４１と、同様に手動弁１４２を介挿したサンプリング用配管１４３が接続されている。
【００７９】
また、個別気体燃料供給制御部６２ｃには、気体燃料供給源６０の窒素パージライン１０２が圧力計１４５、空気駆動式の窒素ガス用遮断弁１４６、手動弁１４７、逆止弁１４８、空気駆動式の窒素ガス用遮断弁１４９を介して気体燃料供給枝配管１２０のフレームアレスタ１２５および圧力発信機１２６間に接続されている。また、気体燃料供給源６０の窒素パージライン１０１は手動弁１５１、異常時に接続可能なカップリング１５２および手動弁１５３を介してバイパス配管１３２における手動弁１３３の下流側に接続されている。
【００８０】
他の気体燃料供給装置１２ａおよび１２ｂも上記と同様の気体燃料供給系統とされ、保温炉１１については図８に示すように気体供給フード１１ａ内に気体燃料供給配管１１ｂが４本とされていることを除いては気体燃料供給装置１２ａ〜１２ｃと同様の気体燃料供給系統が形成されて、気体燃料供給装置１２ａ〜１２ｃと同様の気体燃料供給装置としての機能を有する。
【００８１】
そして、図１０に示すように、異常検出部を構成する、保温炉１１及び各気体燃料供給装置１２ａ〜１２ｃの気体供給フード４１内に配設されたガス分析計５１、着火検知器５２及び圧力発信器５３の各検出値と、気体燃料供給源６０の気体燃料供給主配管７４の圧力発信機７７、温度計７８および流量計７９の各検出値、各個別気体燃料供給制御部６１および６２ａ〜６２ｃの気体燃料供給枝配管１２０の圧力発信機１２６、各気体燃料供給配管４５に介挿された圧力発信機１３９の圧力検出値、主排風装置２８および昇圧ブースター３３，３４の回転状態を検出する回転センサ１６０ａ〜１６０ｃの回転検出信号が、例えばマイクロコンピュータで構成される気体燃料遮断制御部としての制御装置１６１に供給されている。この制御装置１６１の出力側には、気体燃料供給主配管７４に介挿された遮断弁８３，８５、各気体燃料供給枝配管１２０に介挿された遮断弁１２２，１２４を駆動制御する遮断弁駆動回路１６２が接続されている。
【００８２】
そして、制御装置１６１では、図１１に示す異常制御処理を実行する。
この異常制御処理は、図１１に示すように、先ず、ステップＳ１で、保温炉１１および各気体燃料供給装置１２ａ〜１２ｃに配設されたガス分析計５１で検出したガス濃度、着火検知器５２、各種圧力発信機の各種検出信号、主排風装置２８および昇圧ブースター３３及び３４の回転センサ１６０ａ〜１６０ｃの検出値を読込む。
【００８３】
次いで、ステップＳ２に移行して、読込んだ圧力発信機の圧力検出値Ｐ１〜Ｐｎのうち個別に設定された圧力上限値Ｐ１ｍａｘ〜Ｐｎｍａｘを超えている圧力検出値が存在するか否かを判定する。この判定結果が、圧力検出値Ｐｉ（ｉ＝１〜ｎ）が圧力上限値Ｐｉｍａｘを超えているときには、ステップＳ３に移行して、Ｐｉ＞Ｐｉｍａｘとなっている圧力発信機が何処の領域すなわち、気体燃料供給源６０、個別気体燃料供給制御部６１および６２ａ〜６２ｃの何れに存在するかを判別し、該当領域に存在する気体燃料用遮断弁８３，８５又は１２２，１２４を遮断する遮断信号を該当する遮断弁駆動回路１６２に出力する。次いで、ステップＳ４に移行して、該動する領域における窒素ガス用遮断弁９４，９７又は１４６，１４９を所定時間だけ開操作する開操作信号を該当する遮断弁駆動回路１６２に出力する。次いでステップＳ５に移行して異常警報信号を警報装置１６３に出力してから前記ステップＳ１に戻る。
【００８４】
一方、ステップＳ２の判定結果が、圧力検出値Ｐｉが圧力上限値Ｐｉｍａｘを超える圧力発信機が存在しなかった場合には、ステップＳ６に移行する。このステップＳ６では、予め設定した希釈気体燃料濃度閾値を超える希釈気体燃料濃度を検出したガス分析計５１が存在するか否かを判定する。この判定結果が、希釈気体燃料濃度閾値を超える希釈気体燃料濃度を検出したガス分析計５１が存在する場合には、ステップＳ７に移行して該当する保温炉１１又は気体燃料供給装置１２ａ〜１２ｃの何れかの個別気体燃料供給制御部６１、６２ａ〜６２ｃの気体燃料用遮断弁１２２および１２４を遮断状態に制御する遮断信号を該当する遮断弁駆動回路１６２に出力する。次いでステップＳ８に移行して該当領域に窒素ガス用遮断弁１４６及び１４９を所定時間だけ開操作する開操作信号を該当する遮断弁駆動回路１６２に出力してから前記ステップＳ５に移行する。
【００８５】
さらに、前記ステップＳ６の判定結果が、希釈気体燃料濃度閾値を超える希釈気体燃料濃度を検出したガス分析計５１が存在しない場合には、ステップＳ９に移行して、着火を検知している着火検知器５２が存在するか否かを判定し、着火を検知している着火検知器５２が存在する場合には、ステップＳ１０に移行して、該当する保温炉１１又は気体燃料供給装置１２ａ〜１２ｃの何れかの個別気体燃料供給制御部６１、６２ａ〜６２ｃの気体燃料用遮断弁１２２および１２４を遮断状態に制御する遮断信号を該当する遮断弁駆動回路１６２に出力する。次いで、ステップＳ１１に移行して、該当する個別気体燃料供給制御部６１、６２ａ〜６２ｃの窒素ガス用遮断弁１４６および１４９を所定時間だけ開操作する開操作信号を遮断弁駆動回路１６２に出力してから前記ステップＳ５に移行する。
【００８６】
さらにまた、前記ステップＳ９の判定結果が、着火を検知している着火検知器５２が存在しない場合には、ステップＳ１２に移行して、予め設定した内部圧力設定値を超えている圧力検出値の圧力発信機５３が存在するか否かを判定する。この判定結果が、内部圧力設定値を超えている圧力検出値を検出した圧力発信機５３が存在する場合には、ステップＳ１３に移行して、該当する保温炉１１又は気体燃料供給装置１２ａ〜１２ｃの何れかの個別気体燃料供給制御部６１、６２ａ〜６２ｃの気体燃料用遮断弁１２２および１２４を遮断状態に制御する遮断信号を該当する遮断弁駆動回路１６２に出力してから前記ステップＳ５へ移行する。次いで、ステップＳ１４に移行して、該当する個別気体燃料供給制御部６１、６２ａ〜６２ｃの窒素ガス用遮断弁１４６および１４９を所定時間だけ開操作する開操作信号を遮断弁駆動回路１６２に出力してから前記ステップＳ５に移行する。
【００８７】
さらに、ステップＳ１２の判定結果が、内部圧力設定値を超えている圧力検出値の圧力発信機５３が存在しない場合には、ステップＳ１５に移行して、主排風装置２８の回転センサ１６０ａの回転速度検出値が予め設定した回転速度閾値未満であるか否かを判定し、回転速度検出値が回転速度閾値未満であるときにはステップＳ１６に移行して、前記気体燃料供給源６０の気体燃料供給主配管７４に介挿された気体燃料用遮断弁８３および８５を遮断状態とする遮断信号を該当する遮断弁駆動回路１６２に出力する。次いで、ステップＳ１７に移行して気体燃料供給源６０の窒素ガス用遮断弁９４及び９７を所定時間だけ開操作する開操作信号を該当する遮断弁駆動回路１６２へ出力してから前記ステップＳ５へ移行する。
【００８８】
さらにまた、ステップＳ１５の判定結果が、主排風装置２８の回転速度検出値が回転速度閾値以上であるときにはステップＳ１８に移行して、昇圧ブースター３３および３４の回転センサ１６０ｂおよび１６０ｃの回転速度検出値が回転速度閾値未満であるか否かを判定し、回転検出値が回転数閾値未満であるときには前記ステップＳ１６に移行する。
前記ステップＳ１８の判定結果が、昇圧ブースター３３および３４の回転センサ１６０ｂおよび１６０ｃの回転速度が正常であるときには前記ステップＳ１に戻る。
【００８９】
次に、上記実施形態の動作を説明する。
先ず、図１に示すように、床敷ホッパー５から整粒した焼結鉱を切り出して焼結機パレット６のグレート上に床敷層を形成し、この床敷層上にサージホッパー４からドラムフィーダー７で定量切り出しされた焼結原料が装入されて焼結ベッドとも言われる４００〜８００ｍｍ程度の装入層８を形成する。
【００９０】
そして、焼結機パレット６の搬送に伴って、点火炉１０下に移動された装入層８の表層中の炭材に点火される。
点火後の装入層８では、保温炉１１での加熱に伴って、焼結機パレット６の移動に伴って燃焼（火炎）前線が次第に下方にかつ前方（下流側）に拡大していく中で、燃焼・溶融帯の位置が前述した図１５（ａ）に示すように変化する。そして、燃焼・溶融帯の位置が上層から中層に移行する表層から２０ｍｍ程度に達するときに、焼結機パレット６が最初の気体燃料供給装置１２ａの位置に達する。
【００９１】
この気体燃料供給装置１２ａでは、焼結機パレット６の上方を覆うフード４１内で気体燃料噴射ノズル４６によってＬＮＧが水平方向に噴射される。
このとき、この気体燃料噴射ノズル４６が図４に示すように、隣接する気体燃料供給配管４５の気体燃料噴射ノズル同士が対向しないように隣接する組間で焼結機パレット６の搬送方向に半ピッチずらして配置されているので、隣接する組における気体燃料噴射ノズル４６から噴射されるＬＮＧが互いに干渉することなく焼結機パレット６の搬送方向に均一な噴射領域が形成される。
【００９２】
噴射された気体燃料は、邪魔板４２によって乱流とされた空気と混合されて常温における燃焼下限濃度以下に希釈され、装入層８の上方での燃焼を抑制することができる。
そして、気体燃料噴射ノズル４６から噴射され空気で希釈された希釈気体燃料４７は、焼結機パレット６の下側に配設された主排風装置２８によってウインドボックス２５を介して空気を下方に吸引することにより、装入層８内に導入される。
【００９３】
装入層８内に導入された希釈気体燃料４７は、表層部に生成された焼結ケーキを通過して表面から２０ｍｍ以上下側の燃焼・溶融帯に達し、この燃焼・溶融層で燃焼される。このため、元々高温域保持時間が短く熱不足となりやすく、焼結鉱の冷間強度が低い上・中層域を１２００℃以上の高温域に保持する高温域保持時間を長くすることができ、焼結鉱の冷間強度を向上させることができる。したがって、希釈気体燃料４７の吹き込みを行わない場合の図１５（ｃ）に示す歩留りの低い上・中層部の歩留りを向上させることができる。
【００９４】
このように、希釈気体燃料４７の供給作用を中層部以下の領域にまで及ぶようにすると、本来の炭材による燃焼・溶融帯の上に希釈気体燃料４７による再燃焼・溶融帯を形成するのと等しい結果となり、燃焼・溶融帯の上下方向の拡幅につながるので、最高到達温度を上げることなく高温域保持時間の延長を果たすことが可能になるので、焼結機パレット６の移動速度を落とすことなく十分な焼結が実現できる。その結果、装入層８全体の焼結ケーキの品質改善（冷間強度の向上）をもたらし、ひいては焼結鉱の品質（冷間強度）と生産性の向上につながる。
【００９５】
このとき、正常な焼結操業状態である場合には、保温炉１１及び各気体燃料供給装置１２ａ〜１２ｃの気体供給フード１１ａ及び４１内での気体燃料噴射ノズル４６から噴射された気体燃料が邪魔板列４３の各邪魔板４２を通って供給される空気と混合されてメタンＣＨ4濃度が燃焼下限濃度の１／３以下に制御されており、メタンＣＨ4濃度の偏りによる高濃度部の発生や、外部へのＬＮＧの漏洩や着火が生じることはない。
【００９６】
このため、制御装置１６１で、図１１の気体燃料供給制御処理が実行されたときに、各圧力発信機で検出される圧力検出値Ｐｉが個別に設定された圧力上限値Ｐｉｍａｘを超えることはないとともに、保温炉１１及び各気体燃料供給装置１２ａ〜１２ｃに配設されたガス分析計５１で検出されるメタンＣＨ4濃度も設定値未満となり、着火検知器５２で着火状態が検知されず、圧力発信機５３で検出される内部圧力も設定範囲内となり、さらに主排風装置２８及び昇圧ブースター３３，３４が正常である状態では、警報装置１６３で警報が発せられることはなく、各遮断弁は開状態を維持している。
【００９７】
このため、個別気体燃料供給制御部６１及び６２ａ〜６２ｃにおいて、流量計１２８で検出された気体燃料流量が予め設定した設定範囲内となるように流量調節弁１２９が制御される。これと同時に、各個別気体燃料供給制御部６１及び６２ａ〜６２ｃの流量計１２８で検出された圧力検出値を積算した値によって気体燃料供給主配管７４の気体燃料流量が制御される。
【００９８】
また、各個別気体燃料供給制御部６１及び６２ａ〜６２ｃでは、分岐部１３１によって分岐された気体燃料の流量が流量計１３５で検出され、この流量計１３５の流量が設定流量となるように手動調節弁１３７を手動調整することにより、各気体燃料供給配管４５の気体燃料噴射ノズル４６から水平方向に噴射される気体燃料吐出量が個別に設定して、気体供給フード１１ａ及び４１内の希釈気体燃料４７の濃度が偏ることなく均一化することができる。
【００９９】
この通常焼結操業状態で、保温炉１１及び各気体燃料供給装置１２ａ〜１２ｃの全ての１２２，１２４及び気体燃料供給主配管７４の遮断弁８３，８５が開状態に制御されて、各気体燃料供給配管１１ｂおよび４６に設けた気体燃料噴射ノズルからＬＮＧが噴射され、これが空気と混合して希釈気体燃料４７となり、この希釈気体燃料４７がウインドボックス２５からの吸引によって装入層８に導入され、焼結・燃焼帯を拡幅し、高温域保持時間の延長を図ることができる。
【０１００】
ところが、通常では、装入層８の表層部に焼結ケーキが形成されて、焼結・燃焼帯が装入層８の表面から３０ｍｍ好ましくは５０ｍｍ下となった状態で、希釈気体燃料４７が装入層８内に導入されるので、装入層８の上面には火種がなく、希釈気体燃料４７が燃焼することはないが、何らかの原因で希釈気体燃料４７が装入層８の上方側で燃焼することになると、これが着火検知器５２で検出される。
【０１０１】
このため、制御装置１６１の異常制御処理で、ステップＳ９からステップＳ１０に移行して、着火が検出された着火検知器５２が例えば保温炉１１である場合には、この保温炉１１の個別気体燃料供給制御部６１の気体燃料用遮断弁１２２および１２４を遮断する遮断信号を遮断弁駆動回路１６２に出力する。このため、この遮断弁駆動回路１６２で、気体燃料用遮断弁１２２及び１２４に弁駆動用エアーが供給されて遮断状態となり、保温炉１１への気体燃料の供給が直ちに停止される。このため、保温炉１１での着火が広がることを確実に防止して暴爆効果を発揮することができる。次いで、ステップＳ１１に移行して、保温炉１１の個別気体燃料供給制御部６１の窒素ガス用遮断弁１４６及び１４９を所定時間だけ開操作する開操作信号を該当する遮断弁駆動回路１６２に出力して、窒素ガスを個別気体燃料供給制御部６１のフレームアレスタ１２５の下流側に窒素ガスを供給し、気体燃料供給枝配管１２０、分岐部１３１および各気体燃料供給配管４５に残留する気体燃料を排出する。
【０１０２】
同様に、各気体燃料供給装置１２ａ〜１２ｃの何れかに配設された着火検知器５２で着火が検知された場合にも、該当する気体燃料供給装置１２ｊ（ｊ＝ａ〜ｃ）の個別気体燃料供給制御部６２ｊの気体燃料用遮断弁１２２及び１２４が遮断状態とされて、気体燃料供給装置１２ｊへの気体燃料の供給が直ちに停止される。次いで、窒素ガス用遮断弁１４６および１４９が所定時間だけ開操作されて気体燃料供給枝配管１２０、分岐部１３１および各気体燃料供給配管４５に残留する気体燃料が排出される。
【０１０３】
このように、保温炉１１および気体燃料供給装置１２ａ〜１２ｃの個別気体燃料供給制御部６１及び６２ａ〜６２ｃの少なくとも１つの気体燃料用遮断弁１２２および１２４を遮断した場合には、ステップＳ５に移行して、警報装置１６３に対して警報信号が出力されるので、この警報装置１６３で警報が発せられて、オペレータに気体燃料の供給が停止されたことを報知することができる。
【０１０４】
また、保温炉１１および気体燃料供給装置１２ａ〜１２ｃの少なくとも１つの気体供給フード１１ａ又は４１内に配設された気体燃料供給配管４５に破穴が発生したり、個別気体燃料供給制御部６１、６２ａ〜６２ｃの流量制御部が故障したり、さらには気体供給フード１１ａ及び４１内の一部の気体燃料供給配管４５の閉塞による気体燃料の偏流や主排風装置２８の回転速度低下による吸い込み空気量の減少などにより、気体供給フード１１ａ又は４１内の希釈ガス濃度が増加して、ガス分析計５１から出力されるガス濃度が希釈気体燃料濃度閾値を超えたときには、図１１の異常制御処理において、ステップＳ６からステップＳ７に移行して、該当するガス分析計５１が属する個別気体燃料供給制御部６１、６２ａ〜６２ｃの何れかに対して気体燃料用遮断弁１２２および１２４を遮断状態とする遮断信号を遮断弁駆動回路１６２に出力して気体燃料用遮断弁１２２および１２４を遮断する。次いで、ステップＳ８に移行して、該当する個別気体燃料供給制御部６１の窒素ガス用遮断弁１４６および１４９を所定時間だけ開操作する開操作信号を該当する遮断弁駆動回路１６２に出力して、窒素ガス用遮断弁１４６および１４９を所定時間だけ開操作することにより、気体燃料供給枝配管１２０、分岐部１３１および気体燃料供給配管４５に残留する気体燃料を排出する。この状態でもステップＳ５に移行して警報装置１６３に警報信号が出力され、この警報装置６１３で警報が発せられる。
【０１０５】
さらに、保温炉１１及び気体燃料供給装置１２ａ〜１２ｃの気体燃料供給配管１１ｂ及び４５や分岐部１３１や気体燃料供給枝配管１２０に閉塞が生じて各部に配設された圧力発信機１３９、１２６で検出した圧力検出値Ｐｉが圧力上限値Ｐｉｍａｘを超えると、前述した図１１の異常制御処理でステップＳ２からステップＳ３に移行して、該当する圧力発信機１３９、１２６が個別気体燃料供給制御部６１及び６２ａ〜６２ｃの何れに属するかを判別し、該当する個別気体燃料供給制御部６１及び６２ａ〜６２ｃの何れかの遮断弁１２２および１２４を遮断する遮断信号を該当する遮断弁駆動回路１６２に出力して、該当する個別気体燃料供給制御部での気体燃料の供給を遮断する。その後、ステップＳ４に移行して、該当する個別気体燃料供給制御部の窒素ガス用遮断弁１４６及び１４９を所定時間だけ開操作する開操作信号を該当する遮断弁駆動回路１６２に出力して、窒素ガス用遮断弁１４６および１４９を所定時間だけ開操作することにより、気体燃料供給枝配管１２０の遮断弁１２４の下流側に窒素ガスを供給して、残留する気体燃料を排出する。この状態でもステップＳ５に移行して警報装置１６３に警報信号が出力され、この警報装置６１３で警報が発せられる。
【０１０６】
さらに、何らかの原因で、気体燃料供給源６０の気体燃料供給主配管７４の圧力が上昇して圧力発信機７７で検出した圧力検出値Ｐｉが圧力上限値Ｐｉｍａｘを超えたときにも、前述した図１１の異常制御処理において、ステップＳ２からステップＳ３に移行して、気体燃料供給源６０の遮断弁８３及び８５を遮断状態とする遮断信号を該当する遮断弁駆動回路１６２に出力して、気体燃料用遮断弁８３及び８４を遮断状態として、各個別気体燃料供給制御部６１及び６２ａ〜６２ｃへの気体燃料の供給を停止する。その後、気体燃料供給源６０の窒素ガス用遮断弁９４および９７を所定時間だけ開操作する開操作信号を該当する遮断弁駆動回路１６２に出力して、窒素ガス用遮断弁９４および９７を所定時間開状態とすることにより、気体燃料供給主配管７４の気体燃料用遮断弁８５の下流側に窒素ガスを供給して、各個別気体燃料供給制御部６１および６２ａ〜６２ｃに残留する気体燃料を全て排出する。この状態となると、警報装置１６３に警報信号が供給されて警報が発せられる。
【０１０７】
さらにまた、主排風装置２８の回転センサ１６０ａで検出した回転速度が回転速度閾値以下となったときおよび昇圧ブースター３３および３４の回転センサ１６０ｂおよび１６０ｃで検出した回転速度が回転速度閾値以下となったときには、図１１の異常制御処理において、ステップＳ１５又はステップＳ１８からステップＳ１６に移行して、気体燃料供給源６０の気体燃料用遮断弁８３及び８５を遮断する遮断信号を該当する遮断弁駆動回路１６２に出力して、気体燃料用遮断弁８３及び８５を遮断状態として、各個別気体燃料供給制御部６１および６２ａ〜６２ｃへの気体燃料の供給を停止する。次いで、ステップＳ１７に移行して、気体燃料供給源６０の窒素ガス用遮断弁９４及び９７を所定時間だけ開操作する開操作信号を該当する遮断弁駆動回路１６２に出力して、窒素ガス用遮断弁９４および９７を所定時間開状態として窒素ガスを気体燃料供給主配管７４の気体燃料用遮断弁８５の下流側に窒素ガスを供給して個別気体燃料供給制御部６１及び６２ａ〜６２ｃに残留する気体燃料を排出する。次いで、ステップＳ５に移行して、警報装置１６３に対して警報信号を出力して、この警報装置１６３から警報を発する。
【０１０８】
このように、本発明によれば、保温炉１１及び気体燃料供給装置１２ａ〜１２ｃの気体供給フード１１ａ及び４１内の圧力が上昇したり、希釈気体燃料濃度が上昇したりすることにより、気体供給フード１１ａ及び４１から気体燃料が外部に漏洩するおそれがある状態となると、該当する個別気体燃料供給制御部６１及び６２ａ〜６２ｃの気体燃料用遮断弁１２２および１２４を遮断状態とすることにより、気体供給フード１１ａ及び４１内からの気体燃料の漏洩を確実に防止することができる。
【０１０９】
同様に、保温炉１１及び気体燃料供給装置１２ａ〜１２ｃの気体供給フード１１ａ及び４１内で気体燃料の着火を着火検知器５２で検知した場合も、該当する個別気体燃料供給制御部６１及び６２ａ〜６２ｃの気体燃料用遮断弁１２２および１２４を遮断状態とすることにより、気体供給フード１１ａ及び４１内からの気体燃料の着火状態が継続されることを確実に防止することができる。
【０１１０】
さらに、各個別気体燃料供給制御部６１及び６２ａ〜６２ｃ内の気体燃料供給枝配管１２０及び気体燃料供給配管４５の何れかで配管閉塞による圧力検出値Ｐｉの増加が圧力発信機１２６及び１３９で検出され、これが圧力上限値Ｐｉｍａｘを超えたときには、該当する個別気体燃料供給制御部６１および６２ａ〜６２ｃへの気体燃料の供給が停止されて、配管閉塞による気体供給フード１１ａ及び４１内の希釈気体燃料の偏りを未然に防止することができる。
【０１１１】
なお、上記実施形態においては、保温炉１１が設けられている場合について説明したが、これに限定されるものではなく、保温炉１１を省略することができる。また、気体燃料供給装置１２ａ〜１２ｃの数も上記に限定されるものではなく、燃焼・溶融帯への気体燃料の吹込み量に応じて適宜設定することができる。
また、上記実施形態においては、保温炉１１及び気体燃料供給装置１２ａ〜１２ｃに供給する気体燃料を同一燃料とした場合ついて説明したが、これに限定されるものではなく、保温炉１１及び気体燃料供給装置１２ａ〜１２ｃで個別に異なる気体燃料を供給するようにしてもよい。
【０１１２】
また、上記実施形態においては、気体燃料としてＬＮＧを適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、他のプロパンガス、水素ガス、メタンガス、一酸化炭酸ガス（ＣＯ）、コークス炉ガス（Ｃガス）、高炉ガス（Ｂガス）、高炉・コークス炉混合ガス（Ｍガス）、都市ガスまたはこれらの混合ガスの何れかを適用することができる。この場合、適用する気体燃料に応じた濃度計を適用すればよい。
【産業上の利用可能性】
【０１１３】
本発明の技術は、製鉄用、とくに高炉用原料として使われる焼結鉱の製造技術として有用であるが、その他の鉱石塊成化技術としても利用することができる。
【符号の説明】
【０１１４】
１…焼成原料生成部
２ａ，２ｂ…ドラムミキサー
３…焼結部
４…サージホッパー
５…床敷ホッパー
６…焼結機パレット
７…ドラムフィーダー
８…装入層
１０…点火炉
１１…保温炉
１１ａ…気体供給フード
１１ｂ…気体燃料供給配管
１２ａ〜１２ｃ…気体燃料供給装置
１６…焼結機クーラー
１７…整流部
２５…ウインドボックス
２８…主排風装置
３３，３４…昇圧ブースター
３７…排ガス処理部
４１…気体供給フード、
４２…邪魔板
４３…邪魔板列
４５…気体燃料配管
４６…気体燃料噴射ノズル
４７…希釈気体燃料
５１…ガス分析計
５２…着火検知器
５３…圧力発信機
６０…気体燃料供給源
６１，６２ａ〜６２ｃ…個別気体燃料供給制御部
７７，１２６，１３９…圧力発信機
８３，８５，１２２，１２４…気体燃料用遮断弁
１６０ａ〜１６０ｃ…回転センサ
１６１…制御装置
１６２…遮断弁駆動回路
１６３…警報装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下方吸引式のドワイトロイド（ＤＬ）焼結機を用いて、高強度高品質の焼結鉱を製造する焼結機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高炉製銑法の主原料である焼結鉱は、一般に、図１２に示すような工程を経て製造される。原料は、鉄鉱石粉、製鉄所内回収粉、焼結鉱篩下粉（返鉱）、石灰石およびドロマイトなどの含ＣａＯ系副原料、生石灰等の造粒助剤、コークス粉や無煙炭などである。これらの原料は、ホッパー２０１・・・の各々から、コンベヤ上に所定の割合で切り出される。切り出した原料は、ドラムミキサー２０２、ロータリーキルン２０３等により適量の水を加えて混合し、造粒して、３．０〜６．０ｍｍの平均径を有する擬似粒子である焼結原料とする。一方、整粒した塊鉱石を床敷ホッパー２０４から切り出して焼結機パレット２０８のグレート上に床敷層を形成させる。
【０００３】
焼結原料は、焼結機上に配置されているサージホッパー２０５からドラムフィーダー２０６と切り出しシュート２０７を介して、無端移動式の焼結機パレット２０８上の床敷層上に装入され、焼結ベッドともいわれる焼結原料の装入層２０９を形成する。装入層の厚さ（高さ）は通常４００〜８００ｍｍ前後である。その後、装入層２０９の上方に設置された点火炉１０で、この装入層２０９の表層中の炭材に点火するとともに、パレット２０８の下に配設されているウインドボックス２１１を介して空気を下方に吸引することにより、該装入層中の炭材を順次燃焼させ、このときに発生する燃焼熱によって、前記焼結原料を燃焼、溶融して焼結ケーキを得る。このようにして得た焼結ケーキは、その後、破砕、整粒され、５．０ｍｍ以上の塊成物からなる成品焼結鉱として回収される。
【０００４】
前記製造プロセスにおいては、まず、点火炉２１０により装入層表層に点火が行われる。点火された装入層中の炭材は、ウインドボックスにより装入層の上層部から下層部に向かって吸引される空気によって燃焼を続け、その燃焼帯はパレット２０８の移動につれて次第に下層にかつ前方（下流側）に進行する。この燃焼の進行にともない、装入層中の焼結原料粒子中に含まれる水分は、炭材の燃焼で発生する熱によって気化し、下方に吸引されて、まだ温度が上昇していない下層の焼結原料中に濃縮し湿潤帯を形成する。その水分濃度がある程度以上になると、吸引ガスの流路である原料粒子間の空隙を、水分が埋めるようになり、通気抵抗を増大させる。なお、燃焼帯に発生する焼結化反応に必要な溶融部分も、通気抵抗を高める要因となる。
【０００５】
焼結機の生産量（ｔ／ｈｒ）は、一般に、焼結生産率（ｔ／ｈｒ・ｍ2）×焼結機面積（ｍ2）により決定される。即ち、焼結機の生産量は、焼結機の機幅や機長、原料堆積層の厚さ（装入層厚さ）、焼結原料の嵩密度、焼結（燃焼）時間、歩留などにより変化する。そして、焼結鉱の生産量を増加させるには、装入層の通気性（圧損）を改善して焼結時間を短縮する、あるいは、破砕前の焼結ケーキの冷間強度を高めて歩留を向上することなどが有効であると考えられている。
【０００６】
図１３は、厚さが６００ｍｍの装入層中を移動する燃焼（火炎）前線が、該装入層のパレット上約４００ｍｍ（装入層表面から２００ｍｍ）の位置にあるときにおける装入層内の圧損と温度の分布を示したものである。このときの圧損分布は、湿潤帯におけるものが約６０％、燃焼・溶融帯におけるものが約４０％である。
図１４は、焼結鉱の高生産時と低生産時の装入層内の温度分布を示したものである。原料粒子が溶融し始める１２００℃以上の温度に保持される時間（以降、「高温域保持時間」と称する）は、低生産の場合にはｔ1、生産性を重視した高生産の場合にはｔ2で表されている。高生産の場合、パレットの移動速度を上げるため、高温域保持時間ｔ2が低生産場合のｔ1と比べて短くなる。高温域保持時間が短くなると、焼成不足となって、焼結鉱の冷間強度の低下を招き、歩留が低下する。したがって、高強度焼結鉱の生産量を上げるためには、短時間の焼結においても、焼結ケーキの強度、即ち焼結鉱の冷間強度を上げて、歩留の維持、向上を図ることができる何らかの手段を講じる必要がある。なお、焼結鉱の冷間強度を表す指標としては、一般に、ＳＩ（シャッターインデックス）、ＴＩ（タンブラーインデックス）が用いられる。
【０００７】
図１５（ａ）は焼結機パレット上の装入層における焼結の進行過程を、図１５（ｂ）は装入層内の焼結過程における温度分布（ヒートパターン）を、図１５（ｃ）は焼結ケーキの歩留分布を示したものである。図１５（ｂ）からわかるように、装入層の上部は下層部に比べて温度が上昇し難く、高温域保持時間も短くなる。そのため、この装入層上部では、燃焼溶融反応（焼結化反応）が不十分となり、焼結ケーキの強度が低くなるため、図１５（ｃ）に示すように、歩留が低く、生産性の低下を招く要因となっている。
【０００８】
こうした問題点に鑑み、装入層上層部に高温保持を付与するための方法が従来から提案されている。例えば、特許文献１は、装入層に点火後、装入層上に気体燃料を噴射する技術を開示している。しかし、上記技術は、気体燃料（可燃性ガス）の種類が不明であるが、プロパンガス（ＬＰＧ）や天然ガス（ＬＮＧ）であるとしても、高濃度のガスを使用している。しかも、可燃性ガスの吹き込みに際し、炭材量を削減していないため、焼結層内が、１３８０℃を超える高温となる。そのため、この技術では、十分な冷間強度の向上や歩留の改善効果を享受できていない。しかも、点火炉直後に可燃性ガスを噴射した場合には、可燃性ガスの燃焼により焼結ベッド上部空間で火災を起こす危険が高く、現実性に乏しい技術であって、実用化には至っていない。
【０００９】
また、特許文献２も、装入層に点火後、装入層に吸引される空気中に可燃性ガスを添加する技術を開示している。点火後、約１〜１０分程度の供給が好ましいとされているが、点火炉での点火直後の表層部は、赤熱状態の焼結鉱が残存しており、供給の仕方によっては可燃性ガスの燃焼により火災を起こす危険が高く、また、具体的記述は少ないが、焼結済みの焼結帯で可燃ガスを燃焼させても効果は無く、焼結帯で燃焼すると、燃焼ガスによる温度上昇と熱膨張により通気性を悪化させるため、生産性を低減させてしまう傾向にあるので、これまで実用化には至っていない。また、この技術にしても可燃性ガスの吹き込みに際し、炭材量を削減していないため、焼結層内が１３８０℃を超える高温となる。そのため、十分な冷間強度の向上や歩留りの改善効果を享受できていない。さらに、得られる焼結鉱も被還元性の悪い焼結鉱となる。
【００１０】
また、特許文献３は、焼結原料の装入層内を高温にするため、装入層の上にフードを配設し、そのフードを通じて空気やコークス炉ガスとの混合ガスを点火炉直後の位置で吹き込むことを開示している。しかし、この技術も、焼結層内の燃焼溶融帯の温度が１３８０℃を超える高温となるため、コークス炉ガス吹き込みの効果を享受できないとともに、可燃性混合ガスが焼結ベッド上部空間で発火し、火災を起こす危険性があり、実用化されていない。
【００１１】
さらに、特許文献４は、低融点溶剤と炭材や可燃性ガスを同時に、点火炉直後の位置で吹き込む方法を開示している。しかし、この方法もまた、表面に火炎が残留した状態で可燃性ガスを吹き込むため、焼結ベッド上部空間で火災になる危険性が高く、また、焼結帯の幅を十分に厚くできない（約１５ｍｍ未満）ため、可燃性ガス吹き込みの効果を十分に発現することができない。さらに、低融点溶剤が多く存在するため、上層部において過剰な溶融現象を引き起こして、空気の流路となる気孔を閉塞してしまい、通気性を悪化させて、生産性の低下を招くことから、この技術もまた、現在に至るまで実用化されていない。
【００１２】
以上説明したように、これまで提案された従来技術は、いずれも実用化されておらず、実施可能な可燃性ガス吹込み技術の開発が切望されていた。
上記問題点を解決する技術として、本出願人は、特許文献５において、焼結機のパレット上に大切させた焼結原料の装入層の上から燃焼下限濃度以下に希釈した各種気体燃料を供給して装入層中に導入し、燃焼させることにより、装入層内の最高到達温度および高温域保持時間の何れか一方又は双方を調整する方法を提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開昭４８−１８１０２号公報
【特許文献２】特公昭４６−２７１２６号公報
【特許文献３】特開昭５５−１８５８５号公報
【特許文献４】特開平５−３１１２５７号公報
【特許文献５】ＷＯ２００７−０５２７７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
上記特許文献５の技術は、下方吸引式焼結機において、所定の濃度に希釈した気体燃料を装入層中に供給（導入）し、装入層内の目標とする位置で燃焼させる気体燃料供給を行うことにより、焼結原料の燃焼時の最高到達温度や高温域保持時間を適正に制御することができ、ひいては、熱量不足で焼結鉱の冷間強度が低くなりやすい装入層上層部のみならず、装入層中層部以下の任意の部分における焼結鉱強度を高めるような操業を行うことができる。
【００１５】
しかし、上記気体燃料供給焼結操業を行う場合、焼結ベッドや焼結ケーキのひび割れ部などの高温部が火種となって気体燃料に逆火し、気体燃料が燃焼する（着火）おそれがある。このような引火状態で焼結操業を続けると（爆発の問題は別として）、気体燃料を装入層内に供給できなくなるばかりでなく、気体燃料の燃焼によって酸素が消費された酸素不足の大気が装入層中に供給（導入）されることになる。その結果、燃焼時の最高到達温度や高温域保持時間を制御できなくなるばかりでなく、燃焼不足を起こして、焼結鉱の強度低下を招き、歩留りや生産性を低下させるため、焼結操業に重大な悪影響を及ぼすことになる。
【００１６】
そこで、本発明は上記従来例の課題に着目してなされたものであり、下方吸引式の焼結機において、高強度高品質の焼結鉱を、高歩留りでかつ安全に製造することができる焼結機を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記目的を達成するために、本発明に係る焼結機は、循環移動するパレット上に粉鉱石と炭材を含む焼結原料を装入して装入層を形成する原料供給装置と、前記装入層の炭材に点火するための点火炉と、前記パレットの下方に配設したウインドボックスと、前記点火炉の下流側に配設された、気体燃料を前記装入層の上方の大気中に噴出し、空気と混合させて燃焼下限濃度以下の希釈気体燃料とする複数の気体燃料供給装置とを備え、前記各気体燃料供給装置は、気体供給フード内に配設した前記気体燃料を供給する複数本の気体燃料供給配管と、各気体燃料供給配管に対する気体燃料の供給を遮断する遮断弁とを備え、前記複数の気体燃料供給装置の異常を個別に検出する異常検出部と、該異常検出部で前記気体燃料供給装置の異常を検出したときに、該当する気体燃料供給装置の前記遮断弁を閉状態に制御する気体燃料遮断制御部とを有することを特徴としている。
【００１８】
また、請求項２に係る焼結機は、請求項１に係る発明において、前記異常検出部は、少なくとも前記気体供給フード内の希釈気体燃料濃度を測定する濃度計、前記気体供給フード内の火炎を検出する火炎検出器、前記気体供給フード内の圧力を検出する圧力検出器、前記気体燃料供給配管に供給する気体燃料の供給系統の圧力異常を検出する気体燃料供給異常検出器、および前記ウインドボックスに接続された排風系統の異常を検出する排風系統異常検出器の少なくとも一つを備えていることを特徴としている。
【００１９】
また、請求項３に係る焼結機は、請求項１又は２に係る発明において、前記各気体燃料供給装置は、気体燃料供給源の気体燃料供給主配管に接続された気体燃料供給枝配管と、該気体燃料供給枝配管に接続され且つ前記各気体燃料供給配管が並列に接続された気体燃料分岐部とを備え、前記気体燃料供給枝配管に前記遮断弁が介挿されていることを特徴としている。
【００２０】
また、請求項４に係る焼結機は、請求項１乃至３の何れか１つに係る発明において、前記各気体燃料供給装置の各気体燃料供給配管は、個別に流量計および流量制御弁が介挿されていることを特徴としている。
また、請求項５に係る焼結機は、請求項３に係る発明において、前記各気体燃料供給装置は、前記気体燃料主配管に流量計および流量制御弁が介挿されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、下方吸引式焼結機において、点火炉の下流側で、装入層の上方で気体燃料を噴射して空気と混合して希釈気体燃料とし、この希釈気体燃料を装入層内に導入させる気体燃料供給装置を複数直列に配置し、各気体燃料供給装置は、気体供給フード内に配設した前記気体燃料を供給する複数本の気体燃料供給配管と、各気体燃料供給配管に供給する気体燃料を遮断する遮断弁とを備え、異常検出部で気体燃料供給装置の気体燃料供給系統異常、排風系統異常等の異常を検出したときに、該当する気体燃料供給装置の遮断弁を閉状態に制御するようにしたので、異常発生時に直ちに該当する気体燃料供給装置内の気体燃料の供給を停止することができ、安全操業を確保することができるという効果が得られる。
【００２２】
また、各気体燃料供給装置は、少なくとも気体燃料供給配管に流量計および流量制御弁で構成される流量制御部を設けることにより、各気体燃料供給配管を通じて供給する気体燃料の流量を適正に制御することができ、気体供給フード内で均一な希釈気体燃料を生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】気体燃料供給装置の概略構成図である。
【図３】気体燃料供給装置の搬送方向と直交する方向の断面図である。
【図４】気体燃料供給装置の気体燃料噴射状態を示す説明図である。
【図５】気体燃料の吐出速度、ノズル径が希釈気体燃料の濃度分布に及ぼす影響を示すグラフである。
【図６】焼結ケーキへの気体燃料供給位置の影響を調べる実験を説明する図である。
【図７】気体供給フードの焼結機パレット搬送方向のシール機構を示す図である。
【図８】保温炉、気体燃料供給装置への気体燃料の供給系統を示す図である。
【図９】気体燃料供給源の気体燃料供給系統を示す図である。
【図１０】制御装置を示すブロック図である。
【図１１】制御装置で実行する異常制御処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図１２】従来の焼結プロセスを説明する図である。
【図１３】焼結層内における圧損と温度分布を説明する図である。
【図１４】高生産時と低生産時の温度分布を比較した説明図である。
【図１５】焼結機内における温度分布と歩留分布のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の焼結機を示す概略構成図であって、焼結原料生成部１で焼結原料が生成される。この焼結原料生成部１では、二つの無煙炭ホッパー１ａとコークスホッパー１ｂから切り出しされた無煙炭又はコースがベルトコンベヤＣＶ１によってロッドミル１ｃに供給されて、所定の粒度に粉砕された後、配合槽となるコークスホッパー１ｄおよび無煙炭ホッパー１ｅに貯留される。一方、図示しないベッティングヤードからベルトコンベヤＣＶ２によって搬送されてくる鉄鉱石粉が配合槽としての複数の鉄鉱石粉ホッパー１ｆに貯留されるとともに、同様にベッティングヤードからベルトコンベヤＣＶ２によって搬送されてくる石灰および生石灰が配合槽としての石灰ホッパー１ｇおよび生石灰ホッパー１ｈに貯留され、さらに後述する整粒部１７で篩い分けされた例えば５ｍｍ未満の焼結鉱が返鉱として配合槽としての返鉱ホッパー１ｉに貯留される。
【００２５】
そして、各ホッパー１ｄ〜１ｉから予め設定された切り出し量で定量切り出されて配合され、ベルトコンベヤＣＶ３でドラムミキサー２ａおよび２ｂで混合・造粒されて擬似粒子状に調整される。この擬似粒子状に調整された焼結原料および後述する整粒部１７で篩い分けされた例えば８ｍｍ〜１５ｍｍの焼結鉱を床敷鉱として焼結部３に送る。
この焼結部３では、焼結原料生成部１で生成された焼結原料をサージホッパー４に貯留するとともに、後述する整粒部１７で篩い分けされた例えば８ｍｍ〜１５ｍｍの焼結鉱を床敷鉱として床敷ホッパー５に貯留する。
【００２６】
これらサージホッパー４および床敷ホッパー５は床敷ホッパー５をサージホッパー４より上流側となるように無端移動式の焼結機パレット６の上方に配置されている。
そして、床敷ホッパー５から切り出された床敷鉱を焼結機パレット６のグレート上に床敷層を形成し、この床敷層上にサージホッパー４からドラムフィーダー７によって定量切り出した焼結原料を充填装入して、図２に示すように、焼結ベッドとも言われる４００〜８００ｍｍ程度の厚さ（高さ）の装入層８を形成する。ここで、サージホッパー４及び床敷ホッパー５及びドラムフィーダー７とで原料供給装置が構成されている。
【００２７】
そして、形成された装入層８は、点火炉１０で表層部の炭材に点火されて、焼結機パレット６の搬送とともに燃焼・溶融帯が下方に下がり、この燃焼・溶融帯上に焼結ケーキが形成される。そして、点火炉１０の下流側に保温炉１１および複数例えば３台の気体燃料供給装置１２ａ〜１２ｃが配設され、気体燃料供給装置１２ａ〜１２ｃによって燃焼・溶融帯の拡幅が行われるとともに、高温域保持時間が長くされて、良好な焼結鉱の焼成を行うことができる。ここで、保温炉１１は、焼結鉱用クーラーの高温排ガスが吹込まれ、点火炉１０で点火された装入層８を予熱するために設けられているが、後述するように気体燃料供給装置としての機能も有する。
【００２８】
この焼結部３で焼成された焼結ケーキは焼結機パレット６から排鉱され、クーラー１６で冷却され、そして整粒部１７に受け渡される。
整粒部１７では、冷却された焼結ケーキを目開き５０ｍｍ程度の篩い１８で篩い分けし、篩い上の焼結鉱を破砕機１９で例えば４０ｍｍ以下に破砕し、破砕された焼結鉱および篩い下の５０ｍｍ未満の焼結鉱を例えば目開き１５ｍｍの篩い２０で篩い分けし、１５ｍｍ以上の焼結鉱を成品焼結鉱として図示しない高炉に供給する。篩い下の１５ｍｍ未満の焼結鉱は、目開き８ｍｍ程度の篩い２１で篩い分けし、８ｍｍ以上の焼結鉱の一部を床敷鉱として床敷ホッパー５に戻す。
【００２９】
また、装入層８が形成された焼結機パレット６の下側では、焼結機パレット６の搬送方向に沿って複数個のウインドボックス（風箱）２５が配設され、これらウインドボックス２５が主排気ダクト２６を介して乾式の電気集塵機２７に接続され、この電気集塵機２７の出側に主排風装置２８が接続されている。
この主排風装置２８の出側から排出される排ガスは、熱交換機２９および３０、ＳＯｘを始めとする硫黄化合物を除去する脱硫処理を行う吸収塔３１、湿式集塵機３２、ブースター３３および３４、加熱炉３５および反応器３６等を有する排ガス処理部３７で排ガス処理されて煙突３８に排出される。
【００３０】
焼結機パレット６の装入層８の上部に配設された点火炉１０には、製鉄所内のコークス炉で発生する所謂Ｃガスと称されるコークス炉ガスが供給されており、このコークス炉ガスを燃焼させることにより、装入層８の表層中の炭材に点火する。
この点火炉１０の下流側に配設された保温炉１１および気体燃料供給装置１２ａ〜１２ｃには、後述する気体燃料供給源６０から気体燃料が供給される。
【００３１】
この気体燃料供給装置１２ａ〜１２ｃのそれぞれは、図２に示すように、点火炉１０の下流側且つ燃焼・溶融帯が装入層８中を進行する過程におけるパレット進行方向の何れかの位置に一つ以上配設され、装入層８中への気体燃料の供給は、装入層８中の炭材への点火後の位置で行われるのが好ましい。
この気体燃料供給装置１２ａ〜１２ｃは、点火炉１０の下流側で、燃焼前線が表層下に進行した以降の任意の位置に一つ又は複数個配設されるものであり、目標とする製品焼結鉱の冷間強度および被還元性を調整する観点から、大きさ、位置、配置数が後述するように決められる。
【００３２】
この気体燃料供給装置１２ａ〜１２ｃは、図２および図３に示すように、焼結機パレット６の上部を覆う気体供給フード４１で、気体供給フード４１外に気体燃料が漏洩しないように囲われている。この気体供給フード４１は、焼結機パレット６の搬送方向と直交して延長する前後ウォール４１ａと、焼結機パレット６の搬送方向に沿う左右ウォール４１ｂとで構成され、上部に開口４１ｃが形成されている。
【００３３】
気体供給フード４１内には、図３に示すように、その前後ウォール４１ａ間に焼結機パレット６の搬送方向に沿って延長し、頂点を上方とする断面く字状の邪魔板４２を焼結機パレット６の搬送方向と直交する幅方向に所定ピッチｐを保って所定本数平行に配設した構成を有する邪魔板列４３を配して、吸引され邪魔板列４３間を通じて通過する空気と、後述する気体燃料噴射ノズル４６から供給される気体燃料との混合を図り、気体燃料を希釈できるようになっている。本例では、邪魔板列４３は上下方向に３列配置し、上下方向に隣接する邪魔板列４３間で、一方の邪魔板列４３の邪魔板４２間に他方の邪魔板列４３の邪魔板４２が位置するように配設されている。
【００３４】
また、最下段の邪魔板列４３の下側における邪魔板４２間に焼結機パレット６の搬送方向に延長し、搬送方向と直交する幅方向に所定間隔を保ち且つ装入層８の表面から例えば５００ｍｍの高さ位置に例えば７本の気体燃料供給配管４５が配設されている。
この気体燃料供給配管４５に供給する気体燃料としては、プロパンガス、水素ガス、メタンガス、一酸化炭酸ガス（ＣＯ）、コークス炉ガス（Ｃガス）、液化天然ガス、高炉ガス（Ｂガス）、高炉・コークス炉混合ガス（Ｍガス）、都市ガスまたはこれらの混合ガスの何れかを適用することができる。
【００３５】
これ気体燃料は、いずれも燃焼成分を含有しており、これらの気体燃料のいずれかを空気中に高速で吐出させて空気と混合して希釈し、燃焼下限濃度の７５％程度以下の希釈気体燃料として装入層８中に供給（導入）する。
ここで、上記気体燃料中のプロパンガス、水素ガス、メタンガス、炭酸ガス、コークス炉ガス、ＬＮＧ、高炉ガスについての性状を下記表１に示す。
【００３６】
【表１】
【００３７】
本実施形態では、気体燃料としてＬＮＧを適用している。
各気体燃料供給配管４５の内、幅方向の両端の気体燃料供給配管４５については内側向きに気体燃料噴射ノズル４６が配設され、残りの気体燃料供給配管４５については隣接する気体燃料供給配管４５に対向する対称位置に焼結機パレット６の搬送方向に所定ピッチで所定数の気体燃料を水平方向に噴出する噴出口としての気体燃料噴射ノズル４６が配設されている。
【００３８】
ここで、隣接する気体燃料供給配管４５間で、図４に示すように、一方の気体燃料供給配管４５の気体燃料噴射ノズル４６が他方の気体燃料供給配管４５の気体燃料噴射ノズル４６間の中央位置に配置されるように隣接する気体燃料供給配管４５間で気体燃料噴射ノズル４６が焼結機パレット６の搬送方向に千鳥状に配置されている。
このため、隣接する気体燃料供給配管４５で水平方向に噴射される気体燃料が互いに干渉することなく、均一に分散されて装入層８上に噴射されて空気と混合されて希釈気体燃料４７となる。
【００３９】
この希釈気体燃料４７は、焼結機パレット６下のウインドボックス２５の吸引力を利用して、装入層８の表層に生成した焼結ケーキを経て、装入層の深部（下層）にまで導入される。
また、上記気体燃料供給装置１２ａ〜１２ｃのそれぞれは、気体燃料を、装入層８の上方で、大気中に高速で吐出させ、それによって周囲の空気と短時間で混合し、その気体燃料の燃焼下限濃度以下の濃度に希釈し、その後、装入層中にその希釈気体燃料を導入する必要がある。
【００４０】
また、本発明では、上記気体燃料供給装置１２ａ〜１２ｃにより、気体燃料を、装入層８の上方で、大気中に高速で吐出させ、それによって周囲の空気と短時間で混合し、その気体燃料が有する燃焼下限濃度以下の濃度に希釈し、その後、装入層中にその希釈気体燃料４７を導入する必要がある理由は、下記による。
【００４１】
図５（ａ）に示したように、内径３００ｍｍφ×高さ４００ｍｍの焼結鍋に焼結ケーキを充填し、その焼結ケーキの中央部の上から深さ９０ｍｍの位置にノズルを埋め込んで、対空気で１ｖｏｌ％となるよう１００％濃度のメタンガスを吹き込み、焼結ケーキ内の円周方向および深さ方向におけるメタンガス濃度を測定した結果を表４に示した。一方、図５（ｂ）に示したように、同じノズルを用いて、焼結ケーキの上方３５０ｍｍの位置からメタンガスを供給した場合について、上記と同様にしてメタンガス濃度の分布を測定した結果を表２および表３に示した。これらの結果から、メタンガスを焼結ケーキ中に直接導入した場合には、メタンガスの横方向の拡散が不十分であるのに対して、メタンガスを焼結ケーキ上方で供給した場合には、焼結ケーキ内のメタンガス濃度はほぼ均一であり、十分に横方向に拡散していることがわかる。以上の結果から、気体燃料は、焼結ケーキの上方で空気中に供給することにより、装入層内に導入される前に、均一に希釈しておくことが好ましいことがわかる。
【００４２】
【表２】
【００４３】
【表３】
【００４４】
なお、上記気体燃料供給装置１２ａ〜１２ｃでの気体燃料の吐出は、装入層表面上方３００ｍｍ以上の高さで行うことが好ましい。図６は、ノズル径が２ｍｍφと１ｍｍφの２種類のノズルからメタンガス（濃度：１００％）を流速２０〜３００ｍ／ｓの範囲で変化させて鉛直下方方向に吐出した時の、メタンガスの拡がりを測定した結果であり、ノズル先端から０．２ｍ、０．４ｍ、０．６ｍおよび０．８ｍの位置での拡がりを示したものである。これらの図から、ノズルの径は小さいほど、また、吐出させる気体燃料の速度は速いほど、周囲の空気との混合が起こりやすく希釈が促進されること、特に、増速による希釈促進効果は、ノズル先端からの距離が０．４ｍで大きくなっていることがわかる。そこで、本発明は、この結果と、吐出された気体燃料の装入層表面における跳ね返りを考慮し、気体燃料の大気中への供給は、装入層表面上方３００ｍｍ以上の高さで行うこととする。
【００４５】
次に、本発明においては、気体燃料供給装置１２ａ〜１２ｃの気体燃料供給配管４５に設けられた気体燃料噴射ノズル４６からの気体燃料の吐出速度は、逆火を防止する観点から高速で吐出させる必要があり、具体的には、その気体燃料の燃焼速度の２倍以上の速度、より好ましくは、その気体燃料の乱流燃焼速度の２倍以上の速度で吐出させることが望ましい。すなわち、本発明の焼結操業においては、焼結機パレット内に燃焼・溶融帯を形成する、あるいは形成しつつある焼結層が存在し、常に火種を有する状態において、装入層８の上方で、気体燃料の吐出操作が行われる。上記気体燃料は、装入層表層に吸引・導入される段階までに、希釈されて大気中での燃焼下限濃度以下となっているが、逆火の可能性が常に付きまとうことになる。そこで、気体燃料側に着火しても、逆火しないようにするために、気体燃料の吐出速度は、その気体燃料が有する燃焼速度の２倍以上、より好ましくは、乱流燃焼速度の２倍以上の速度で吐出させるのが望ましい。
【００４６】
上記気体燃料の吐出速度を得るためには、気体燃料噴射ノズル４６からの気体燃料の吐出圧力を、雰囲気圧力に対して３００ｍｍＡｑ以上４００００ｍｍＡｑ未満とすることが好ましい。
また、気体燃料を吐出させる配管と開口部が同一形状である場合、一般的に、燃料を供給元ヘッダーに近いほど、燃料が出やすく、遠くなるほど燃料が出にくくなる。そこで、長尺の配管を使用する場合には、
（ａ）配管内の断面積を徐々に小さくしたテーパー状配管を用いる
（ｂ）燃料供給元ヘッダーより遠ざかるほど、開口断面積を大きくする
（ｃ）燃料供給元ヘッダーより遠ざかるほど、開口部やノズルのピッチを狭め、単位配管長さ当りの開口部ないしノズル断面積の和が大きくする、
のいずれか１つを適用するか、これらを組み合わせて適用することにより、配管長さが長い場合でも、均等に燃料を供給することができる。
【００４７】
次に、本発明の気体燃料供給装置の横風対策について説明する。
本発明では、前述したように、焼結機パレット６の上部を覆うフード４１を設けている。このフード４１によって横風による希釈気体燃料の濃度分布に与える影響を抑制するようにしている。すなわち、本発明者等は、種々の検討を行った結果、フード４１の設置は、横風対策として、衝立以上の効果があることが分かった。但し、このフード４１は前述したように、上方に開口４１ｃを有するか又は適当な透過率（空隙率）を有するものとし、この部分から、大気を取り入れることができる構造とする必要がある。
【００４８】
これにより、フード４１内部で、気体燃料噴射ノズル４６から噴射されたコークス炉ガスと大気とが混合される。
さらに、フード４１の焼結機パレット６の搬送方向に沿う左右のサイドウォール１７ｂの上端に、図３に示すように、透過率３０％程度のパンチメタル等で構成される横風減衰フェンス４１ｅを設けることが好ましい。
【００４９】
また、フード４１の下側と、焼結ベッド表面（装入層表面）との間には、必然的に間隙が生じるが、この間隙部分のシールが十分でないと、例えば、透過率が２０〜３０％あると、この部分からフード４１内部に空気を巻き込み、希釈気体燃料の濃度分布の偏りを増大させることが分かった。したがって、フード４１の下端からの空気の侵入を防止することは重要である。
【００５０】
このため、フード４１の焼結機パレット６の搬送方向に沿う左右ウォール４１ｂの下端とパレットサイドウォール６ａとの間には、図３に模式的に示すように焼結機パレット６の搬送方向に延長するワイヤーブラシ間にシールシートを介挿したワイプレシール４８が設置され、その外側にワイプレシール４８を外側から覆うカバー４９が設けられている。なお、シール材としてはワイプレシール４８に限らず、チェーンカーテン、シールブラシ、密着シール等のシール材を適用することができる。また、上記シール材は、耐熱性があり、且つ、可撓性ないし変形の自由度が大きく、装入層８の表面を傷つけないものであることが好ましい。
【００５１】
一方、焼結機パレット６の搬送方向の上流側および下流側でのフード４１の前後ウォール４１ａおよび左右ウォール４１ｂの下端と装入層８の表面との間では、図７に示すようなフード４１の前後ウォール４１ａに沿って空気通路１７１を配設し、この空気通路１７１の下方から空気を噴出させてエアカーテン１７２を形成することが好ましい。
また、気体燃料供給装置１２ａ〜１２ｃの設置位置、大きさ、配置数は以下のようにして設定される。
【００５２】
すなわち、装入層８中の炭材に点火された後に、希釈気体燃料４７を装入層８上へ供給（導入）する。その理由は、点火直後の位置で希釈気体燃料４７を供給しても、装入層８の表層上で燃焼するだけであり、希釈気体燃料４７が燃焼層に何ら影響を与えることはないからである。したがって、装入層８の上部の焼結原料が焼成されて、焼結ケーキの層が形成された後に、希釈気体燃料４７を装入層８へ供給する必要がある。なお、希釈気体燃料４７の供給は、装入層８の表面に焼結ケーキの層が形成されていれば、焼結が完了するまでの任意の位置で行うことができる。希釈気体燃料４７の供給を焼結ケーキの層が形成された後に行う上記以外の理由は、下記の通りである。
（ａ）装入層８の上部に焼結ケーキ（焼結層）が生成していない状態で希釈気体燃料４７の供給を行うと、この装入層８の上で燃焼を起こす可能性がある。
（ｂ）希釈気体燃料の供給は、焼結鉱の歩留りを向上させる必要のある部分に対して行う、即ち、焼結鉱の強度を上昇させたい部分で燃焼を起こすよう供給するのが好ましい。
【００５３】
希釈気体燃料４７の装入層８の上方側で燃焼しないようにするには、装入層８の表層部に点火炉１０による着火後、着火して焼結ケーキが表面に生成された後は、装入層８の表層部分に火種が無く逆火（引火）の確率は低くなる。この焼結ケーキは前述した図１５（ａ）に示すように、焼結機パレット６が点火炉１０から下流側に移動するに応じて厚みが厚くなることから、焼結ケーキの装入層８の表面からの厚みが２０ｍｍ以上となると逆火を生じる可能性が十分に低く、焼結ケーキの厚みが５０ｍｍ以上となると逆火を確実に防止することができる。
【００５４】
このように、焼結ケーキの厚みが２０ｍｍ以上、好ましくは５０ｍｍ以上となる希釈気体燃料の好適な吹込み位置は、点火炉１０から下流側に５〜６ｍの位置となり、この位置に最初の気体燃料供給装置１２ａを配設する。複数の気体燃料供給装置１２ａ〜１２ｃを配設する場合には、最初の気体燃料供給装置１２ａの下流側であれば、装入層８の表面に火種が全くないので、任意の位置に気体燃料供給装置１２ｂ，１２ｃを設けることができ、本実施形態では３台の気体燃料供給装置１２ａ〜１２ｃが焼結機パレット６の搬送方向に沿って直列に配設されている。
【００５５】
また、装入層８の最高筒体温度又は高温領域保持時間の何れか又は両方を調整するために、燃焼・溶融帯の厚みが少なくとも１５ｍｍ以上、好ましくは２０ｍｍ以上、より好ましくは３０ｍｍ以上となった状態において、希釈気体燃料４７の供給を行うことが好ましい。燃焼・溶融帯の厚みが１５ｍｍ未満では、焼結ケーキ（焼結層）を通して吸引される空気と希釈気体燃料４７による冷却効果によって、希釈気体燃料４７を燃焼させてもその効果が不十分となり、燃焼・溶融帯の厚みの拡大を図れないからである。
【００５６】
一方、前記燃焼・溶融帯の厚みが１５ｍｍ以上、好ましくは２０ｍｍ以上、より好ましくは３０ｍｍ以上となる段階で希釈気体燃料４７を供給すると、燃焼・溶融帯の厚みが大きく拡大し、高温域保持時間を延長することができ、ひいては冷間強度の高い焼結鉱を得ることができる。
また、希釈気体燃料４７の装入層８への導入は、燃焼前線が表層下に下がり、燃焼・溶融帯が表層から１００ｍｍ以上、好ましくは２００ｍｍ以上下がった位置、すなわち、装入層８の中・下層に生成した焼結ケーキ領域（焼結層）を燃焼することなく通過し、燃焼前線が表層から１００ｍｍ以上移動した段階で燃焼するように供給するのが好ましい。その理由は、燃焼前線が表層から１００ｍｍ以上下がった位置であれば、焼結層を通して吸引される空気による冷却の悪影響が軽減され、燃焼・溶融帯の厚みの拡大を図ることができるからである。さらに、燃焼・溶融帯が表層から２００ｍｍ以上下がった位置であれば、空気による冷却の影響が略解消されて、燃焼・溶融帯の厚みを３０ｍｍ以上に拡大することができる。また、希釈気体燃料４７の供給は、歩留り低下の大きいパレット幅方向両炭部のサイドウォール近傍で行うことがより好ましい。
【００５７】
なお、気体燃料供給装置１２ａは、焼結機の規模にもよって異なるが、例えば、生産量が約１．５万ｔ／日で、機長が９０ｍの規模の焼結機では、点火炉１０の下流側約５ｍ以降の位置に配置することが好ましい。
本発明では、装入層中への希釈気体燃料４７の導入は、生成した焼結ケーキの再加熱を促進するものであることも意味している。即ち、この希釈気体燃料の供給は、もともと高温域保持時間が短く熱不足となりやすく、焼結鉱の冷間強度が低い部分に対して、固体燃料に比べて反応性の高い気体燃料を供給することによって、不足しやすいこの部分の燃焼熱を補填し、燃焼・溶融帯の再生−拡大を図るという意義を担うものだからである。
【００５８】
また、本発明では、点火後の装入層上部からの希釈気体燃料４７の供給は、装入層内する導入された希釈気体燃料４７の少なくとも一部が未燃焼のまま、燃焼・溶融帯にまで到達して、燃焼熱の補填を図りたい目標位置で燃焼するようにするのが好ましい。それは、希釈気体燃料の供給、即ち装入層中への導入効果を単に装入層上部のみならず、厚み方向の中央部である燃焼・溶融帯にまで波及させることがより効果的と考えられるからである。つまり、希釈気体燃料４７の供給が、熱不足（高温域保持時間の不足）になりやすい装入層の上層部で行われると、十分な燃焼熱を提供することになり、この部分の焼結ケーキの品質を改善することができ、さらに、希釈気体燃料４７の供給作用を中層部以下の帯域にまで及ぶようにすると、本来の炭材による燃焼・溶融帯の上に希釈気体燃料４７による再燃焼・溶融帯を形成するのと等しい結果となり、燃焼・溶融帯の上下方向の拡幅につながるので、最高到達温度を上げることなく、高温域保持時間の延長を果すことが可能になるので、パレットの移動速度を落すことなく十分な焼結が実現できるからである。その結果、装入層８全体の焼結ケーキの品質改善（冷間強度の向上）をもたらし、ひいては成品焼結鉱の品質（冷間強度）と生産性の向上につながる。
【００５９】
また、本発明において、希釈気体燃料４７を装入層８中へ導入（供給）するに当っては、その供給位置を調整するだけでなく、燃焼・溶融帯自体の形態を制御し、ひいては、燃焼・溶融帯における最高到達温度および／または高温域保持時間をも制御するようにすることが好ましい構成である。
【００６０】
一般に、点火後の装入層８では、焼結機パレット６の移動に伴って燃焼（火炎）前線が次第に下方にかつ前方（下流側）に拡大していく中で、燃焼・溶融帯の位置が前述した図１５（ａ）に示すように変化する。そして、図１５（ｂ）に示すように、焼結層内の焼結過程で受ける熱履歴は、上層、中層、下層で異なり、上層〜下層間では、高温域保持時間（約１２００℃以上となる時間）は大きく異なる。その結果、パレット６内の位置別焼結鉱の歩留まりは、図１５（ｃ）に示すような分布を示す。即ち、表層部（上層部）の歩留は低く、中層、下層部で高い歩留分布となる。そこで、本発明方法に従って、前記希釈気体燃料４７を供給すると、燃焼・溶融帯は、上下方向の厚みやパレット進行方向の幅などが拡大し、これが成品焼結鉱の品質向上に反映されるのである。そして、高い歩留分布となる中層部や下層部は、さらに高温域保持時間を制御できるため、歩留をより上昇させることができる。
【００６１】
前記希釈気体燃料４７の供給（導入）位置を調整することにより、燃焼・溶融帯の形態、即ち、燃焼・溶融帯の高さ方向の厚さおよび／またはパレット進行方向の幅を制御できると共に、最高到達温度や高温域保持時間を制御することができる。これらの制御は、本発明の効果をより一層際立たせて、燃焼・溶融帯の上下方向の厚さやパレット進行方向の幅の拡大や、最高到達温度、高温域保持時間の制御を通じて、常に十分な焼成を果し、成品焼結鉱の冷間強度の向上に有効に寄与する。
【００６２】
また、本発明において、装入層８中への希釈気体燃料４７の供給（導入）は、成品焼結鉱全体の冷間強度を制御するためであると言うこともできる。すなわち、希釈気体燃料４７を供給するそもそもの目的は、焼結ケーキ、ひいては焼結鉱の冷間強度を向上させることにあり、とくに、希釈気体燃料４７の供給位置制御や、焼結原料が燃焼・溶融帯に滞在する時間である高温域保持時間の制御、最高到達温度の制御を通じて、焼結鉱の冷間強度（シャッターインデックスＳＩ）を７５〜８５％程度、好ましくは８０％以上、より好ましく９０％以上にすることである。
【００６３】
この強度レベルは、本発明では、とくに前記希釈気体燃料４７の濃度、供給量、供給位置および供給範囲を、好ましく焼結原料中の炭材量を考慮した（投入熱量を一定にする条件下で）上で調整することによって、安価に達成することができる。なお、焼結鉱の冷間強度の向上は、一方で、通気抵抗の増大と生産性の低下を招くことがあるが、本発明では、そうした問題を最高到達温度や高温域保持時間をも制御することによって解消した上で、焼結鉱の冷間強度を向上させる。なお、実機焼結機によって製造された焼結鉱の冷間強度ＳＩ値は、鍋試験で得られる値よりもさらに１０〜１５％高い値を示す。
【００６４】
本発明において、パレット進行方向における前記希釈気体燃料４７の装入層８中への導入位置は、装入層８中に生成した焼結ケーキから湿潤帯までの間の任意の帯域における焼結鉱の冷間強度をどのようにするかということを基準とする。この制御のために、本発明では、気体燃料噴射装置の規模（大きさ）、数、位置（点火炉からの距離）、ガス濃度を、好ましくは焼結原料中の炭材量（固体燃料）に応じて調整することにより、主として燃焼・溶融帯の大きさ（上下方向の厚さおよびパレット進行方向の幅）のみならず、高温到達温度、高温域保持時間をも制御し、このことによって、装入層８中に生成する焼結ケーキの強度を制御する。
【００６５】
下記の表４は、各種気体燃料の燃焼下限濃度と、その気体燃料の吹き込み上限濃度（燃焼下限濃度の７５％、６０％、２５％）を示したものである。
例えば、プロパンガスは、燃焼下限濃度は２．２ｖｏｌ％であるから、７５％に希釈したガス濃度上限は１．７ｖｏｌ％、６０％に希釈したガス濃度上限は１．３ｖｏｌ％、２５％に希釈したガス濃度は０．６ｖｏｌ％のものを用いるということである。したがって、好ましい範囲は以下のようになる。なお、希釈したガス濃度の下限、即ち、気体燃料供給の効果が顕れる下限濃度は、プロパンガスの場合は０．０５ｖｏｌ％である。
好ましい範囲（１）： ２．２ｖｏｌ％〜０．０５ｖｏｌ％
好ましい範囲（２）： １．７ｖｏｌ％〜０．０５ｖｏｌ％
好ましい範囲（３）： １．３ｖｏｌ％〜０．０５ｖｏｌ％
好ましい範囲（４）： ０．６ｖｏｌ％〜０．０５ｖｏｌ％
【００６６】
また、Ｃガスは、燃焼下限濃度は５．０ｖｏｌ％であるから、７５％に希釈したガス濃度上限は３．８ｖｏｌ％、６０％に希釈したガス濃度上限は３．０ｖｏｌ％、２５％に希釈したガス濃度は１．３ｖｏｌ％のものを用いるということである。したがって、好ましい範囲は以下のようになる。なお、Ｃガスの場合、気体燃料供給の効果が顕れる下限濃度は０．２４ｖｏｌ％である。
好ましい範囲（１）： ５．０ｖｏｌ％〜０．２４ｖｏｌ％
好ましい範囲（２）： ３．８ｖｏｌ％〜０．２４ｖｏｌ％
好ましい範囲（３）： ３．０ｖｏｌ％〜０．２４ｖｏｌ％
好ましい範囲（４）： １．３ｖｏｌ％〜０．２４ｖｏｌ％
【００６７】
また、ＬＮＧガスは、燃焼下限濃度は４．８ｖｏｌ％であるから、７５％に希釈したガス濃度上限は３．６ｖｏｌ％、６０％に希釈したガス濃度上限は２．９ｖｏｌ％、２５％に希釈したガス濃度は１．２ｖｏｌ％のものを用いるということである。したがって、好ましい範囲は以下のようになる。なお、ＬＮＧガスの気体燃料供給の効果が顕れる下限濃度は０．１ｖｏｌ％である。
好ましい範囲（１）： ４．８ｖｏｌ％〜０．１ｖｏｌ％
好ましい範囲（２）： ３．６ｖｏｌ％〜０．１ｖｏｌ％
好ましい範囲（３）： ２．９ｖｏｌ％〜０．１ｖｏｌ％
好ましい範囲（４）： １．２ｖｏｌ％〜０．１ｖｏｌ％
【００６８】
また、高炉ガスは、燃焼下限濃度は４０．０ｖｏｌ％であるから、７５％に希釈したガス濃度上限は３０．０ｖｏｌ％、６０％に希釈したガス濃度上限は２４．０ｖｏｌ％、２５％に希釈したガス濃度は１０．０ｖｏｌ％のものを用いるということである。したがって、好ましい範囲は以下のようになる。なお、高炉ガスの気体燃料供給の効果が顕れる下限濃度は０．２４ｖｏｌ％である。
好ましい範囲（１）： ４０．０ｖｏｌ％〜１．２５ｖｏｌ％
好ましい範囲（２）： ３０．０ｖｏｌ％〜１．２５ｖｏｌ％
好ましい範囲（３）： ２４．０ｖｏｌ％〜１．２５ｖｏｌ％
好ましい範囲（４）： １０．０ｖｏｌ％〜１．２５ｖｏｌ％
【００６９】
【表４】
【００７０】
保温炉１１については、図８に示すように、気体供給フード１１ａ内に配設された気体燃料供給配管１１ｂが４本に設定されていることを除いては気体燃料供給装置１２ａ〜１２ｃと同様の構成を有する。
そして、保温炉１１および各気体燃料供給装置１２ａ〜１２ｃの気体供給フード１１ａおよび４１内の四隅には、図８に示すように、例えばメタンＣＨ4濃度を検出するガス分析計５１が気体燃料供給配管４５と略同じ高さ位置にそれぞれ配設され、さらに着火検知器５２がガス分析計５１の下側に配設され、さらにガス分析計５１および着火検知器５２の中間位置に気体供給フード１１ａおよび４１内の圧力を検出する圧力発信機５３が手動弁５４を介して配設されている。これらガス分析計５１、着火検知器５２及び圧力発信機５３が異常検出部を構成している。そして、保温炉１１および気体燃料供給装置１２ａ〜１２ｃへの気体燃料供給系統は、図８および図９に示すように構成されている。
【００７１】
すなわち、気体燃料供給系統は、保温炉１１および気体燃料供給装置１２ａ〜１２ｃに気体燃料を供給する気体燃料供給源６０と、この気体燃料供給源６０から気体燃料が供給される保温炉１１および各気体燃料供給装置１２ａ〜１２ｃの近傍に設けられた個別気体燃料供給制御部６１および６２ａ〜６２ｃとで構成されている。
気体燃料供給源６０には、図８および図９に示すように、ＬＮＧ又は都市ガスが供給される気体燃料入力部７１と、配管内をパージする窒素ガスが供給される窒素ガス入力部７２と、後述する自動弁や各ノズルのパージ空気として使用する雑用エアーが供給される雑用エアー入力部７３とが設けられている。
【００７２】
気体燃料入力部７１には、図９に示すように、気体燃料供給主配管７４が接続されている。この気体燃料供給主配管７４には、気体燃料入力部７１の近傍に３つの手動弁７５で構成される圧抜き部７６が配設されている。また、気体燃料供給主配管７４の圧抜き部７６の下流側には圧力発信機７７、温度計７８および電磁流量計７９が設けられて、これらによって気体燃料供給主配管７４の圧力、温度および流量を測定する。
【００７３】
また、気体燃料供給主配管７４には、電磁流量計７９の下流側に前後に手動弁８０，８１が配設された流量調節弁８２と、遮断弁８３、逆止弁８４、遮断弁８５および火炎が気体燃料供給元へ侵入することを阻止するフレームアレスタ８６がその順に配設され、流量調節弁８２によって、保温炉１１および各気体燃料供給装置１２ａ〜１２ｃの個別気体燃料供給制御部６１および６２ａ〜６２ｃで検出した気体燃料供給量の積算値に基づいて気体燃料供給系統全体の気体燃料流量が制御される。そして、逆止弁８５およびフレームアレスタ８６間に、窒素パージライン９８が接続されている。
【００７４】
また、窒素ガス入力部７２には、図９に示すように、窒素ガス配管９０が接続されている。この窒素ガス配管８９には、窒素ガス入力部７２の近傍に３つの手動弁９１で構成される圧抜き部９２が配設されている。また、窒素ガス配管９０には、圧力計９３、遮断弁９４、手動弁９５、逆止弁９６および遮断弁９７を介して窒素パージライン９８が接続され、この窒素パージライン９８が手動弁９９を介して気体燃料供給主配管７４に接続されている。さらに、ガス抜き部９２と圧力計９３との間に、手動弁９９および１００を介して２本の窒素パージライン１０１および１０２が接続されている。
【００７５】
雑用エアー入力部６３には、エアー配管１１０が接続され、このエアー配管１１０が手動弁１１１を介して図示しないが保温炉１１および各気体燃料供給装置１２ａ〜１２ｃの各気体燃料噴射ノズル４６のパージ空気として供給されるとともに、フィルタ１１２および手動弁１１３を介して保温炉１１および各気体燃料供給装置１２ａ〜１２ｃに配設されたガス分析計５１に供給され、さらに各空気駆動弁に弁駆動用として供給される。
【００７６】
そして、気体燃料供給主配管７４は保温炉１１および各気体燃料供給装置１２ａ〜１２ｃの近傍まで延長され、この気体燃料供給主配管７４に保温炉１１および各気体燃料供給装置１２ａ〜１２ｃに形成された個別気体燃料供給制御部６１および６２ａ〜６２ｃが接続されている。
これら個別気体燃料供給制御部６１および６２ａ〜６２ｃのそれぞれは、同一構成を有するので、これらを代表して個別気体燃料供給制御部６２ｃについて図８を用いて説明する。
【００７７】
個別気体燃料供給制御部６２ｃは、気体燃料供給源６０の気体燃料供給主配管７４に接続された気体燃料供給枝配管１２０を有し、この気体燃料供給枝配管１２０に手動弁１２１、空気駆動式の気体燃料用遮断弁１２２、逆止弁１２３、空気駆動式の気体燃料用遮断弁１２４、フレームアレスタ１２５、圧力発信機１２６、手動弁１２７、流量計１２８、自動調節弁１２９および手動弁１３０が介挿されている。そして、気体燃料供給枝配管１２０の終端が分岐部１３１に接続されている。圧力発信機１２６と手動弁１２７との間および分岐部１３１の上流側間にバイパス配管１３２が接続され、このバイパス配管１３２に手動弁１３３が介挿されている。ここで、流量計６８および自動調節弁６９で気体燃料供給装置１２ｃに供給する気体燃料流量を所定値に調整している。
【００７８】
分岐部１３１では、気体燃料供給枝配管１２０から入力される気体燃料を気体燃料供給装置１２ｃの気体供給フード４１内に配設された複数例えば７本の気体燃料供給配管４５に気体燃料を等分に分配する。そして、各気体燃料供給配管４５には、手動弁１３４、流量計１３５、逆止弁１３６、手動調節弁１３７、圧力計１３８および圧力発信機１３９が介挿され、流量計１３５で計測した流量が設定流量となるように手動調節弁１３７を調整するようになっている。なお、分岐部１３１には、手動弁１４０を介挿した放散用配管１４１と、同様に手動弁１４２を介挿したサンプリング用配管１４３が接続されている。
【００７９】
また、個別気体燃料供給制御部６２ｃには、気体燃料供給源６０の窒素パージライン１０２が圧力計１４５、空気駆動式の窒素ガス用遮断弁１４６、手動弁１４７、逆止弁１４８、空気駆動式の窒素ガス用遮断弁１４９を介して気体燃料供給枝配管１２０のフレームアレスタ１２５および圧力発信機１２６間に接続されている。また、気体燃料供給源６０の窒素パージライン１０１は手動弁１５１、異常時に接続可能なカップリング１５２および手動弁１５３を介してバイパス配管１３２における手動弁１３３の下流側に接続されている。
【００８０】
他の気体燃料供給装置１２ａおよび１２ｂも上記と同様の気体燃料供給系統とされ、保温炉１１については図８に示すように気体供給フード１１ａ内に気体燃料供給配管１１ｂが４本とされていることを除いては気体燃料供給装置１２ａ〜１２ｃと同様の気体燃料供給系統が形成されて、気体燃料供給装置１２ａ〜１２ｃと同様の気体燃料供給装置としての機能を有する。
【００８１】
そして、図１０に示すように、異常検出部を構成する、保温炉１１及び各気体燃料供給装置１２ａ〜１２ｃの気体供給フード４１内に配設されたガス分析計５１、着火検知器５２及び圧力発信器５３の各検出値と、気体燃料供給源６０の気体燃料供給主配管７４の圧力発信機７７、温度計７８および流量計７９の各検出値、各個別気体燃料供給制御部６１および６２ａ〜６２ｃの気体燃料供給枝配管１２０の圧力発信機１２６、各気体燃料供給配管４５に介挿された圧力発信機１３９の圧力検出値、主排風装置２８および昇圧ブースター３３，３４の回転状態を検出する回転センサ１６０ａ〜１６０ｃの回転検出信号が、例えばマイクロコンピュータで構成される気体燃料遮断制御部としての制御装置１６１に供給されている。この制御装置１６１の出力側には、気体燃料供給主配管７４に介挿された遮断弁８３，８５、各気体燃料供給枝配管１２０に介挿された遮断弁１２２，１２４を駆動制御する遮断弁駆動回路１６２が接続されている。
【００８２】
そして、制御装置１６１では、図１１に示す異常制御処理を実行する。
この異常制御処理は、図１１に示すように、先ず、ステップＳ１で、保温炉１１および各気体燃料供給装置１２ａ〜１２ｃに配設されたガス分析計５１で検出したガス濃度、着火検知器５２、各種圧力発信機の各種検出信号、主排風装置２８および昇圧ブースター３３及び３４の回転センサ１６０ａ〜１６０ｃの検出値を読込む。
【００８３】
次いで、ステップＳ２に移行して、読込んだ圧力発信機の圧力検出値Ｐ１〜Ｐｎのうち個別に設定された圧力上限値Ｐ１ｍａｘ〜Ｐｎｍａｘを超えている圧力検出値が存在するか否かを判定する。この判定結果が、圧力検出値Ｐｉ（ｉ＝１〜ｎ）が圧力上限値Ｐｉｍａｘを超えているときには、ステップＳ３に移行して、Ｐｉ＞Ｐｉｍａｘとなっている圧力発信機が何処の領域すなわち、気体燃料供給源６０、個別気体燃料供給制御部６１および６２ａ〜６２ｃの何れに存在するかを判別し、該当領域に存在する気体燃料用遮断弁８３，８５又は１２２，１２４を遮断する遮断信号を該当する遮断弁駆動回路１６２に出力する。次いで、ステップＳ４に移行して、該動する領域における窒素ガス用遮断弁９４，９７又は１４６，１４９を所定時間だけ開操作する開操作信号を該当する遮断弁駆動回路１６２に出力する。次いでステップＳ５に移行して異常警報信号を警報装置１６３に出力してから前記ステップＳ１に戻る。
【００８４】
一方、ステップＳ２の判定結果が、圧力検出値Ｐｉが圧力上限値Ｐｉｍａｘを超える圧力発信機が存在しなかった場合には、ステップＳ６に移行する。このステップＳ６では、予め設定した希釈気体燃料濃度閾値を超える希釈気体燃料濃度を検出したガス分析計５１が存在するか否かを判定する。この判定結果が、希釈気体燃料濃度閾値を超える希釈気体燃料濃度を検出したガス分析計５１が存在する場合には、ステップＳ７に移行して該当する保温炉１１又は気体燃料供給装置１２ａ〜１２ｃの何れかの個別気体燃料供給制御部６１、６２ａ〜６２ｃの気体燃料用遮断弁１２２および１２４を遮断状態に制御する遮断信号を該当する遮断弁駆動回路１６２に出力する。次いでステップＳ８に移行して該当領域に窒素ガス用遮断弁１４６及び１４９を所定時間だけ開操作する開操作信号を該当する遮断弁駆動回路１６２に出力してから前記ステップＳ５に移行する。
【００８５】
さらに、前記ステップＳ６の判定結果が、希釈気体燃料濃度閾値を超える希釈気体燃料濃度を検出したガス分析計５１が存在しない場合には、ステップＳ９に移行して、着火を検知している着火検知器５２が存在するか否かを判定し、着火を検知している着火検知器５２が存在する場合には、ステップＳ１０に移行して、該当する保温炉１１又は気体燃料供給装置１２ａ〜１２ｃの何れかの個別気体燃料供給制御部６１、６２ａ〜６２ｃの気体燃料用遮断弁１２２および１２４を遮断状態に制御する遮断信号を該当する遮断弁駆動回路１６２に出力する。次いで、ステップＳ１１に移行して、該当する個別気体燃料供給制御部６１、６２ａ〜６２ｃの窒素ガス用遮断弁１４６および１４９を所定時間だけ開操作する開操作信号を遮断弁駆動回路１６２に出力してから前記ステップＳ５に移行する。
【００８６】
さらにまた、前記ステップＳ９の判定結果が、着火を検知している着火検知器５２が存在しない場合には、ステップＳ１２に移行して、予め設定した内部圧力設定値を超えている圧力検出値の圧力発信機５３が存在するか否かを判定する。この判定結果が、内部圧力設定値を超えている圧力検出値を検出した圧力発信機５３が存在する場合には、ステップＳ１３に移行して、該当する保温炉１１又は気体燃料供給装置１２ａ〜１２ｃの何れかの個別気体燃料供給制御部６１、６２ａ〜６２ｃの気体燃料用遮断弁１２２および１２４を遮断状態に制御する遮断信号を該当する遮断弁駆動回路１６２に出力してから前記ステップＳ５へ移行する。次いで、ステップＳ１４に移行して、該当する個別気体燃料供給制御部６１、６２ａ〜６２ｃの窒素ガス用遮断弁１４６および１４９を所定時間だけ開操作する開操作信号を遮断弁駆動回路１６２に出力してから前記ステップＳ５に移行する。
【００８７】
さらに、ステップＳ１２の判定結果が、内部圧力設定値を超えている圧力検出値の圧力発信機５３が存在しない場合には、ステップＳ１５に移行して、主排風装置２８の回転センサ１６０ａの回転速度検出値が予め設定した回転速度閾値未満であるか否かを判定し、回転速度検出値が回転速度閾値未満であるときにはステップＳ１６に移行して、前記気体燃料供給源６０の気体燃料供給主配管７４に介挿された気体燃料用遮断弁８３および８５を遮断状態とする遮断信号を該当する遮断弁駆動回路１６２に出力する。次いで、ステップＳ１７に移行して気体燃料供給源６０の窒素ガス用遮断弁９４及び９７を所定時間だけ開操作する開操作信号を該当する遮断弁駆動回路１６２へ出力してから前記ステップＳ５へ移行する。
【００８８】
さらにまた、ステップＳ１５の判定結果が、主排風装置２８の回転速度検出値が回転速度閾値以上であるときにはステップＳ１８に移行して、昇圧ブースター３３および３４の回転センサ１６０ｂおよび１６０ｃの回転速度検出値が回転速度閾値未満であるか否かを判定し、回転検出値が回転数閾値未満であるときには前記ステップＳ１６に移行する。
前記ステップＳ１８の判定結果が、昇圧ブースター３３および３４の回転センサ１６０ｂおよび１６０ｃの回転速度が正常であるときには前記ステップＳ１に戻る。
【００８９】
次に、上記実施形態の動作を説明する。
先ず、図１に示すように、床敷ホッパー５から整粒した焼結鉱を切り出して焼結機パレット６のグレート上に床敷層を形成し、この床敷層上にサージホッパー４からドラムフィーダー７で定量切り出しされた焼結原料が装入されて焼結ベッドとも言われる４００〜８００ｍｍ程度の装入層８を形成する。
【００９０】
そして、焼結機パレット６の搬送に伴って、点火炉１０下に移動された装入層８の表層中の炭材に点火される。
点火後の装入層８では、保温炉１１での加熱に伴って、焼結機パレット６の移動に伴って燃焼（火炎）前線が次第に下方にかつ前方（下流側）に拡大していく中で、燃焼・溶融帯の位置が前述した図１５（ａ）に示すように変化する。そして、燃焼・溶融帯の位置が上層から中層に移行する表層から２０ｍｍ程度に達するときに、焼結機パレット６が最初の気体燃料供給装置１２ａの位置に達する。
【００９１】
この気体燃料供給装置１２ａでは、焼結機パレット６の上方を覆うフード４１内で気体燃料噴射ノズル４６によってＬＮＧが水平方向に噴射される。
このとき、この気体燃料噴射ノズル４６が図４に示すように、隣接する気体燃料供給配管４５の気体燃料噴射ノズル同士が対向しないように隣接する組間で焼結機パレット６の搬送方向に半ピッチずらして配置されているので、隣接する組における気体燃料噴射ノズル４６から噴射されるＬＮＧが互いに干渉することなく焼結機パレット６の搬送方向に均一な噴射領域が形成される。
【００９２】
噴射された気体燃料は、邪魔板４２によって乱流とされた空気と混合されて常温における燃焼下限濃度以下に希釈され、装入層８の上方での燃焼を抑制することができる。
そして、気体燃料噴射ノズル４６から噴射され空気で希釈された希釈気体燃料４７は、焼結機パレット６の下側に配設された主排風装置２８によってウインドボックス２５を介して空気を下方に吸引することにより、装入層８内に導入される。
【００９３】
装入層８内に導入された希釈気体燃料４７は、表層部に生成された焼結ケーキを通過して表面から２０ｍｍ以上下側の燃焼・溶融帯に達し、この燃焼・溶融層で燃焼される。このため、元々高温域保持時間が短く熱不足となりやすく、焼結鉱の冷間強度が低い上・中層域を１２００℃以上の高温域に保持する高温域保持時間を長くすることができ、焼結鉱の冷間強度を向上させることができる。したがって、希釈気体燃料４７の吹き込みを行わない場合の図１５（ｃ）に示す歩留りの低い上・中層部の歩留りを向上させることができる。
【００９４】
このように、希釈気体燃料４７の供給作用を中層部以下の領域にまで及ぶようにすると、本来の炭材による燃焼・溶融帯の上に希釈気体燃料４７による再燃焼・溶融帯を形成するのと等しい結果となり、燃焼・溶融帯の上下方向の拡幅につながるので、最高到達温度を上げることなく高温域保持時間の延長を果たすことが可能になるので、焼結機パレット６の移動速度を落とすことなく十分な焼結が実現できる。その結果、装入層８全体の焼結ケーキの品質改善（冷間強度の向上）をもたらし、ひいては焼結鉱の品質（冷間強度）と生産性の向上につながる。
【００９５】
このとき、正常な焼結操業状態である場合には、保温炉１１及び各気体燃料供給装置１２ａ〜１２ｃの気体供給フード１１ａ及び４１内での気体燃料噴射ノズル４６から噴射された気体燃料が邪魔板列４３の各邪魔板４２を通って供給される空気と混合されてメタンＣＨ4濃度が燃焼下限濃度の１／３以下に制御されており、メタンＣＨ4濃度の偏りによる高濃度部の発生や、外部へのＬＮＧの漏洩や着火が生じることはない。
【００９６】
このため、制御装置１６１で、図１１の気体燃料供給制御処理が実行されたときに、各圧力発信機で検出される圧力検出値Ｐｉが個別に設定された圧力上限値Ｐｉｍａｘを超えることはないとともに、保温炉１１及び各気体燃料供給装置１２ａ〜１２ｃに配設されたガス分析計５１で検出されるメタンＣＨ4濃度も設定値未満となり、着火検知器５２で着火状態が検知されず、圧力発信機５３で検出される内部圧力も設定範囲内となり、さらに主排風装置２８及び昇圧ブースター３３，３４が正常である状態では、警報装置１６３で警報が発せられることはなく、各遮断弁は開状態を維持している。
【００９７】
このため、個別気体燃料供給制御部６１及び６２ａ〜６２ｃにおいて、流量計１２８で検出された気体燃料流量が予め設定した設定範囲内となるように流量調節弁１２９が制御される。これと同時に、各個別気体燃料供給制御部６１及び６２ａ〜６２ｃの流量計１２８で検出された圧力検出値を積算した値によって気体燃料供給主配管７４の気体燃料流量が制御される。
【００９８】
また、各個別気体燃料供給制御部６１及び６２ａ〜６２ｃでは、分岐部１３１によって分岐された気体燃料の流量が流量計１３５で検出され、この流量計１３５の流量が設定流量となるように手動調節弁１３７を手動調整することにより、各気体燃料供給配管４５の気体燃料噴射ノズル４６から水平方向に噴射される気体燃料吐出量が個別に設定して、気体供給フード１１ａ及び４１内の希釈気体燃料４７の濃度が偏ることなく均一化することができる。
【００９９】
この通常焼結操業状態で、保温炉１１及び各気体燃料供給装置１２ａ〜１２ｃの全ての１２２，１２４及び気体燃料供給主配管７４の遮断弁８３，８５が開状態に制御されて、各気体燃料供給配管１１ｂおよび４６に設けた気体燃料噴射ノズルからＬＮＧが噴射され、これが空気と混合して希釈気体燃料４７となり、この希釈気体燃料４７がウインドボックス２５からの吸引によって装入層８に導入され、焼結・燃焼帯を拡幅し、高温域保持時間の延長を図ることができる。
【０１００】
ところが、通常では、装入層８の表層部に焼結ケーキが形成されて、焼結・燃焼帯が装入層８の表面から３０ｍｍ好ましくは５０ｍｍ下となった状態で、希釈気体燃料４７が装入層８内に導入されるので、装入層８の上面には火種がなく、希釈気体燃料４７が燃焼することはないが、何らかの原因で希釈気体燃料４７が装入層８の上方側で燃焼することになると、これが着火検知器５２で検出される。
【０１０１】
このため、制御装置１６１の異常制御処理で、ステップＳ９からステップＳ１０に移行して、着火が検出された着火検知器５２が例えば保温炉１１である場合には、この保温炉１１の個別気体燃料供給制御部６１の気体燃料用遮断弁１２２および１２４を遮断する遮断信号を遮断弁駆動回路１６２に出力する。このため、この遮断弁駆動回路１６２で、気体燃料用遮断弁１２２及び１２４に弁駆動用エアーが供給されて遮断状態となり、保温炉１１への気体燃料の供給が直ちに停止される。このため、保温炉１１での着火が広がることを確実に防止して暴爆効果を発揮することができる。次いで、ステップＳ１１に移行して、保温炉１１の個別気体燃料供給制御部６１の窒素ガス用遮断弁１４６及び１４９を所定時間だけ開操作する開操作信号を該当する遮断弁駆動回路１６２に出力して、窒素ガスを個別気体燃料供給制御部６１のフレームアレスタ１２５の下流側に窒素ガスを供給し、気体燃料供給枝配管１２０、分岐部１３１および各気体燃料供給配管４５に残留する気体燃料を排出する。
【０１０２】
同様に、各気体燃料供給装置１２ａ〜１２ｃの何れかに配設された着火検知器５２で着火が検知された場合にも、該当する気体燃料供給装置１２ｊ（ｊ＝ａ〜ｃ）の個別気体燃料供給制御部６２ｊの気体燃料用遮断弁１２２及び１２４が遮断状態とされて、気体燃料供給装置１２ｊへの気体燃料の供給が直ちに停止される。次いで、窒素ガス用遮断弁１４６および１４９が所定時間だけ開操作されて気体燃料供給枝配管１２０、分岐部１３１および各気体燃料供給配管４５に残留する気体燃料が排出される。
【０１０３】
このように、保温炉１１および気体燃料供給装置１２ａ〜１２ｃの個別気体燃料供給制御部６１及び６２ａ〜６２ｃの少なくとも１つの気体燃料用遮断弁１２２および１２４を遮断した場合には、ステップＳ５に移行して、警報装置１６３に対して警報信号が出力されるので、この警報装置１６３で警報が発せられて、オペレータに気体燃料の供給が停止されたことを報知することができる。
【０１０４】
また、保温炉１１および気体燃料供給装置１２ａ〜１２ｃの少なくとも１つの気体供給フード１１ａ又は４１内に配設された気体燃料供給配管４５に破穴が発生したり、個別気体燃料供給制御部６１、６２ａ〜６２ｃの流量制御部が故障したり、さらには気体供給フード１１ａ及び４１内の一部の気体燃料供給配管４５の閉塞による気体燃料の偏流や主排風装置２８の回転速度低下による吸い込み空気量の減少などにより、気体供給フード１１ａ又は４１内の希釈ガス濃度が増加して、ガス分析計５１から出力されるガス濃度が希釈気体燃料濃度閾値を超えたときには、図１１の異常制御処理において、ステップＳ６からステップＳ７に移行して、該当するガス分析計５１が属する個別気体燃料供給制御部６１、６２ａ〜６２ｃの何れかに対して気体燃料用遮断弁１２２および１２４を遮断状態とする遮断信号を遮断弁駆動回路１６２に出力して気体燃料用遮断弁１２２および１２４を遮断する。次いで、ステップＳ８に移行して、該当する個別気体燃料供給制御部６１の窒素ガス用遮断弁１４６および１４９を所定時間だけ開操作する開操作信号を該当する遮断弁駆動回路１６２に出力して、窒素ガス用遮断弁１４６および１４９を所定時間だけ開操作することにより、気体燃料供給枝配管１２０、分岐部１３１および気体燃料供給配管４５に残留する気体燃料を排出する。この状態でもステップＳ５に移行して警報装置１６３に警報信号が出力され、この警報装置６１３で警報が発せられる。
【０１０５】
さらに、保温炉１１及び気体燃料供給装置１２ａ〜１２ｃの気体燃料供給配管１１ｂ及び４５や分岐部１３１や気体燃料供給枝配管１２０に閉塞が生じて各部に配設された圧力発信機１３９、１２６で検出した圧力検出値Ｐｉが圧力上限値Ｐｉｍａｘを超えると、前述した図１１の異常制御処理でステップＳ２からステップＳ３に移行して、該当する圧力発信機１３９、１２６が個別気体燃料供給制御部６１及び６２ａ〜６２ｃの何れに属するかを判別し、該当する個別気体燃料供給制御部６１及び６２ａ〜６２ｃの何れかの遮断弁１２２および１２４を遮断する遮断信号を該当する遮断弁駆動回路１６２に出力して、該当する個別気体燃料供給制御部での気体燃料の供給を遮断する。その後、ステップＳ４に移行して、該当する個別気体燃料供給制御部の窒素ガス用遮断弁１４６及び１４９を所定時間だけ開操作する開操作信号を該当する遮断弁駆動回路１６２に出力して、窒素ガス用遮断弁１４６および１４９を所定時間だけ開操作することにより、気体燃料供給枝配管１２０の遮断弁１２４の下流側に窒素ガスを供給して、残留する気体燃料を排出する。この状態でもステップＳ５に移行して警報装置１６３に警報信号が出力され、この警報装置６１３で警報が発せられる。
【０１０６】
さらに、何らかの原因で、気体燃料供給源６０の気体燃料供給主配管７４の圧力が上昇して圧力発信機７７で検出した圧力検出値Ｐｉが圧力上限値Ｐｉｍａｘを超えたときにも、前述した図１１の異常制御処理において、ステップＳ２からステップＳ３に移行して、気体燃料供給源６０の遮断弁８３及び８５を遮断状態とする遮断信号を該当する遮断弁駆動回路１６２に出力して、気体燃料用遮断弁８３及び８４を遮断状態として、各個別気体燃料供給制御部６１及び６２ａ〜６２ｃへの気体燃料の供給を停止する。その後、気体燃料供給源６０の窒素ガス用遮断弁９４および９７を所定時間だけ開操作する開操作信号を該当する遮断弁駆動回路１６２に出力して、窒素ガス用遮断弁９４および９７を所定時間開状態とすることにより、気体燃料供給主配管７４の気体燃料用遮断弁８５の下流側に窒素ガスを供給して、各個別気体燃料供給制御部６１および６２ａ〜６２ｃに残留する気体燃料を全て排出する。この状態となると、警報装置１６３に警報信号が供給されて警報が発せられる。
【０１０７】
さらにまた、主排風装置２８の回転センサ１６０ａで検出した回転速度が回転速度閾値以下となったときおよび昇圧ブースター３３および３４の回転センサ１６０ｂおよび１６０ｃで検出した回転速度が回転速度閾値以下となったときには、図１１の異常制御処理において、ステップＳ１５又はステップＳ１８からステップＳ１６に移行して、気体燃料供給源６０の気体燃料用遮断弁８３及び８５を遮断する遮断信号を該当する遮断弁駆動回路１６２に出力して、気体燃料用遮断弁８３及び８５を遮断状態として、各個別気体燃料供給制御部６１および６２ａ〜６２ｃへの気体燃料の供給を停止する。次いで、ステップＳ１７に移行して、気体燃料供給源６０の窒素ガス用遮断弁９４及び９７を所定時間だけ開操作する開操作信号を該当する遮断弁駆動回路１６２に出力して、窒素ガス用遮断弁９４および９７を所定時間開状態として窒素ガスを気体燃料供給主配管７４の気体燃料用遮断弁８５の下流側に窒素ガスを供給して個別気体燃料供給制御部６１及び６２ａ〜６２ｃに残留する気体燃料を排出する。次いで、ステップＳ５に移行して、警報装置１６３に対して警報信号を出力して、この警報装置１６３から警報を発する。
【０１０８】
このように、本発明によれば、保温炉１１及び気体燃料供給装置１２ａ〜１２ｃの気体供給フード１１ａ及び４１内の圧力が上昇したり、希釈気体燃料濃度が上昇したりすることにより、気体供給フード１１ａ及び４１から気体燃料が外部に漏洩するおそれがある状態となると、該当する個別気体燃料供給制御部６１及び６２ａ〜６２ｃの気体燃料用遮断弁１２２および１２４を遮断状態とすることにより、気体供給フード１１ａ及び４１内からの気体燃料の漏洩を確実に防止することができる。
【０１０９】
同様に、保温炉１１及び気体燃料供給装置１２ａ〜１２ｃの気体供給フード１１ａ及び４１内で気体燃料の着火を着火検知器５２で検知した場合も、該当する個別気体燃料供給制御部６１及び６２ａ〜６２ｃの気体燃料用遮断弁１２２および１２４を遮断状態とすることにより、気体供給フード１１ａ及び４１内からの気体燃料の着火状態が継続されることを確実に防止することができる。
【０１１０】
さらに、各個別気体燃料供給制御部６１及び６２ａ〜６２ｃ内の気体燃料供給枝配管１２０及び気体燃料供給配管４５の何れかで配管閉塞による圧力検出値Ｐｉの増加が圧力発信機１２６及び１３９で検出され、これが圧力上限値Ｐｉｍａｘを超えたときには、該当する個別気体燃料供給制御部６１および６２ａ〜６２ｃへの気体燃料の供給が停止されて、配管閉塞による気体供給フード１１ａ及び４１内の希釈気体燃料の偏りを未然に防止することができる。
【０１１１】
なお、上記実施形態においては、保温炉１１が設けられている場合について説明したが、これに限定されるものではなく、保温炉１１を省略することができる。また、気体燃料供給装置１２ａ〜１２ｃの数も上記に限定されるものではなく、燃焼・溶融帯への気体燃料の吹込み量に応じて適宜設定することができる。
また、上記実施形態においては、保温炉１１及び気体燃料供給装置１２ａ〜１２ｃに供給する気体燃料を同一燃料とした場合ついて説明したが、これに限定されるものではなく、保温炉１１及び気体燃料供給装置１２ａ〜１２ｃで個別に異なる気体燃料を供給するようにしてもよい。
【０１１２】
また、上記実施形態においては、気体燃料としてＬＮＧを適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、他のプロパンガス、水素ガス、メタンガス、一酸化炭酸ガス（ＣＯ）、コークス炉ガス（Ｃガス）、高炉ガス（Ｂガス）、高炉・コークス炉混合ガス（Ｍガス）、都市ガスまたはこれらの混合ガスの何れかを適用することができる。この場合、適用する気体燃料に応じた濃度計を適用すればよい。
【産業上の利用可能性】
【０１１３】
本発明の技術は、製鉄用、とくに高炉用原料として使われる焼結鉱の製造技術として有用であるが、その他の鉱石塊成化技術としても利用することができる。
【符号の説明】
【０１１４】
１…焼成原料生成部
２ａ，２ｂ…ドラムミキサー
３…焼結部
４…サージホッパー
５…床敷ホッパー
６…焼結機パレット
７…ドラムフィーダー
８…装入層
１０…点火炉
１１…保温炉
１１ａ…気体供給フード
１１ｂ…気体燃料供給配管
１２ａ〜１２ｃ…気体燃料供給装置
１６…焼結機クーラー
１７…整流部
２５…ウインドボックス
２８…主排風装置
３３，３４…昇圧ブースター
３７…排ガス処理部
４１…気体供給フード、
４２…邪魔板
４３…邪魔板列
４５…気体燃料配管
４６…気体燃料噴射ノズル
４７…希釈気体燃料
５１…ガス分析計
５２…着火検知器
５３…圧力発信機
６０…気体燃料供給源
６１，６２ａ〜６２ｃ…個別気体燃料供給制御部
７７，１２６，１３９…圧力発信機
８３，８５，１２２，１２４…気体燃料用遮断弁
１６０ａ〜１６０ｃ…回転センサ
１６１…制御装置
１６２…遮断弁駆動回路
１６３…警報装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
循環移動するパレット上に粉鉱石と炭材を含む焼結原料を装入して装入層を形成する原料供給装置と、
前記装入層の炭材に点火するための点火炉と、
前記パレットの下方に配設したウインドボックスと、
前記点火炉の下流側に配設された、気体燃料を前記装入層の上方の大気中に噴出し、空気と混合させて燃焼下限濃度以下の希釈気体燃料とする複数の気体燃料供給装置とを備え、
前記各気体燃料供給装置は、気体供給フード内に配設した前記気体燃料を供給する複数本の気体燃料供給配管と、各気体燃料供給配管に対する気体燃料の供給を遮断する遮断弁とを備え、前記複数の気体燃料供給装置の異常を個別に検出する異常検出部と、該異常検出部で前記気体燃料供給装置の異常を検出したときに、該当する気体燃料供給装置の前記遮断弁を閉状態に制御する気体燃料遮断制御部とを有することを特徴とする焼結機。
【請求項２】
前記異常検出部は、少なくとも前記気体供給フード内の希釈気体燃料濃度を測定する濃度計、前記気体供給フード内の火炎を検出する火炎検出器、前記気体供給フード内の圧力を検出する圧力検出器、前記気体燃料供給配管に供給する気体燃料の供給系統の圧力異常を検出する気体燃料供給異常検出器、および前記ウインドボックスに接続された排風系統の異常を検出する排風系統異常検出器の少なくとも一つを備えていることを特徴とする請求項１に記載の焼結機。
【請求項３】
前記各気体燃料供給装置は、気体燃料供給源の気体燃料供給主配管に接続された気体燃料供給枝配管と、該気体燃料供給枝配管に接続され且つ前記各気体燃料供給配管が並列に接続された気体燃料分岐部とを備え、前記気体燃料供給枝配管に前記遮断弁が介挿されていることを特徴とする請求項１または２に記載の焼結機。
【請求項４】
前記各気体燃料供給装置の各気体燃料供給配管は、個別に流量計および流量制御弁が介挿されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の焼結機。
【請求項５】
前記各気体燃料供給装置は、前記気体燃料枝配管に流量計および流量調節弁が介挿されていることを特徴とする請求項３に記載の焼結機。
【請求項１】
循環移動するパレット上に粉鉱石と炭材を含む焼結原料を装入して装入層を形成する原料供給装置と、
前記装入層の炭材に点火するための点火炉と、
前記パレットの下方に配設したウインドボックスと、
前記点火炉の下流側に配設された、気体燃料を前記装入層の上方の大気中に噴出し、空気と混合させて燃焼下限濃度以下の希釈気体燃料とする複数の気体燃料供給装置とを備え、
前記各気体燃料供給装置は、気体供給フード内に配設した前記気体燃料を供給する複数本の気体燃料供給配管と、各気体燃料供給配管に対する気体燃料の供給を遮断する遮断弁とを備え、前記複数の気体燃料供給装置の異常を個別に検出する異常検出部と、該異常検出部で前記気体燃料供給装置の異常を検出したときに、該当する気体燃料供給装置の前記遮断弁を閉状態に制御する気体燃料遮断制御部とを有することを特徴とする焼結機。
【請求項２】
前記異常検出部は、少なくとも前記気体供給フード内の希釈気体燃料濃度を測定する濃度計、前記気体供給フード内の火炎を検出する火炎検出器、前記気体供給フード内の圧力を検出する圧力検出器、前記気体燃料供給配管に供給する気体燃料の供給系統の圧力異常を検出する気体燃料供給異常検出器、および前記ウインドボックスに接続された排風系統の異常を検出する排風系統異常検出器の少なくとも一つを備えていることを特徴とする請求項１に記載の焼結機。
【請求項３】
前記各気体燃料供給装置は、気体燃料供給源の気体燃料供給主配管に接続された気体燃料供給枝配管と、該気体燃料供給枝配管に接続され且つ前記各気体燃料供給配管が並列に接続された気体燃料分岐部とを備え、前記気体燃料供給枝配管に前記遮断弁が介挿されていることを特徴とする請求項１または２に記載の焼結機。
【請求項４】
前記各気体燃料供給装置の各気体燃料供給配管は、個別に流量計および流量制御弁が介挿されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の焼結機。
【請求項５】
前記各気体燃料供給装置は、前記気体燃料枝配管に流量計および流量調節弁が介挿されていることを特徴とする請求項３に記載の焼結機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１１−５２８５７（Ｐ２０１１−５２８５７Ａ）
【公開日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１９９８９８（Ｐ２００９−１９９８９８）
【出願日】平成２１年８月３１日（２００９．８．３１）
【出願人】（０００００１２５８）ＪＦＥスチール株式会社 (8,589)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月３１日（２００９．８．３１）
【出願人】（０００００１２５８）ＪＦＥスチール株式会社 (8,589)
【Ｆターム（参考）】
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