JP2963422B2 - 高炉操業用微粉炭バーナ - Google Patents
高炉操業用微粉炭バーナInfo
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は高炉操業において使用
する微粉炭バーナの構造に関するものである。
する微粉炭バーナの構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】現在稼動している大型高炉の操業におい
ては、通常１１００〜１３００℃の熱風と共に還元剤と
してのコークスの一部を微粉炭で置換して羽口から吹き
込んでいる。酸素富化操業を行なう場合でも通常の酸素
富化率は数％に過ぎず、吹込まれる微粉炭も１００kg/t
程度が限度とされていたが、近年炉頂から装入されるコ
ークスの原単位を更に低減せしめ低品質の微粉炭に代替
して羽口からより多くの微粉炭を吹込む技術が提案され
ている。これ等の技術においては従来の数倍もしくはそ
れ以上の酸素富化率において操業されるが、吹込まれる
微粉炭の量が多いために、通常、羽口前の送風支管の直
管部に斜め方向から吹き込む方式（図５）においては微
粉炭は羽口先レースウェイに到達する迄に燃焼して羽口
に溶融灰が堆積する等の障害がみられるようになった。
例えば特開昭６２−２６３９０６号（図６）において
は、これらの障害を避けるために、微粉炭吹込みノズル
を送風支管に水平に設けて、バーナを微粉炭と酸素吹込
み用の２重構造とし、而も羽口先端と微粉炭吹込みノズ
ル間の距離を特定することが提案されている。
ては、通常１１００〜１３００℃の熱風と共に還元剤と
してのコークスの一部を微粉炭で置換して羽口から吹き
込んでいる。酸素富化操業を行なう場合でも通常の酸素
富化率は数％に過ぎず、吹込まれる微粉炭も１００kg/t
程度が限度とされていたが、近年炉頂から装入されるコ
ークスの原単位を更に低減せしめ低品質の微粉炭に代替
して羽口からより多くの微粉炭を吹込む技術が提案され
ている。これ等の技術においては従来の数倍もしくはそ
れ以上の酸素富化率において操業されるが、吹込まれる
微粉炭の量が多いために、通常、羽口前の送風支管の直
管部に斜め方向から吹き込む方式（図５）においては微
粉炭は羽口先レースウェイに到達する迄に燃焼して羽口
に溶融灰が堆積する等の障害がみられるようになった。
例えば特開昭６２−２６３９０６号（図６）において
は、これらの障害を避けるために、微粉炭吹込みノズル
を送風支管に水平に設けて、バーナを微粉炭と酸素吹込
み用の２重構造とし、而も羽口先端と微粉炭吹込みノズ
ル間の距離を特定することが提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】前述の特開昭６２−２
６３９０６号等の高炉操業法は、その実施例からも明ら
かなように、通常の酸素富化率よりも遥かに高率ではあ
るが、O2濃度は３７％程度を前提としており、O2濃度を
４０％以上とする酸素高炉の操業条件においては前述の
改良程度では未だ不充分であり、高濃度酸素による操業
を安定に且つ永続的に続けるためには羽口先温度調整ガ
スの使用は不可欠であり、而も羽口先における燃焼状況
の把握が極めて重要である等、未解決の課題が多い。本
発明はこのような現状に鑑み創案されたものであり、大
量の微粉炭を炉況を悪化せしめることなく、而も羽口の
寿命を短くすることなしに安定して燃焼せしめることの
可能な装置を提供することを目的とする。
６３９０６号等の高炉操業法は、その実施例からも明ら
かなように、通常の酸素富化率よりも遥かに高率ではあ
るが、O2濃度は３７％程度を前提としており、O2濃度を
４０％以上とする酸素高炉の操業条件においては前述の
改良程度では未だ不充分であり、高濃度酸素による操業
を安定に且つ永続的に続けるためには羽口先温度調整ガ
スの使用は不可欠であり、而も羽口先における燃焼状況
の把握が極めて重要である等、未解決の課題が多い。本
発明はこのような現状に鑑み創案されたものであり、大
量の微粉炭を炉況を悪化せしめることなく、而も羽口の
寿命を短くすることなしに安定して燃焼せしめることの
可能な装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】（１） 微粉炭吹き込み
管と羽口先温度調整ガス吹き込み管および酸素吹き込み
管を配設したバーナの先端に羽口を連接し、前記微粉炭
と各種流体との混合流体が羽口の内面と接する位置を羽
口出口直径の１／２以下の長さだけ先端部から内側に入
った所となるようにノズルの噴出角度を決めたことを特
徴とする高炉操業用微粉炭バーナ。
管と羽口先温度調整ガス吹き込み管および酸素吹き込み
管を配設したバーナの先端に羽口を連接し、前記微粉炭
と各種流体との混合流体が羽口の内面と接する位置を羽
口出口直径の１／２以下の長さだけ先端部から内側に入
った所となるようにノズルの噴出角度を決めたことを特
徴とする高炉操業用微粉炭バーナ。
【０００５】
【作用】本発明の微粉炭バーナは従来の高炉操業のよう
に熱風を用いず冷酸素を用いるため、構造上次の２点に
特徴を有している。 a) 微粉炭吹き込み管と羽口先温度調整ガス吹き込み管
および酸素吹き込み管を配設したバーナの先端に羽口を
連接したこと。 b) 前記微粉炭と各種流体との混合流体が羽口の内面と
接する位置を羽口出口直径の１／２以下の長さだけ先端
部から内側に入った所となるようにノズルの噴出角度を
決めたこと。
に熱風を用いず冷酸素を用いるため、構造上次の２点に
特徴を有している。 a) 微粉炭吹き込み管と羽口先温度調整ガス吹き込み管
および酸素吹き込み管を配設したバーナの先端に羽口を
連接したこと。 b) 前記微粉炭と各種流体との混合流体が羽口の内面と
接する位置を羽口出口直径の１／２以下の長さだけ先端
部から内側に入った所となるようにノズルの噴出角度を
決めたこと。
【０００６】a)は先端に羽口を設けたノズルが微粉炭吹
き込み管と羽口先温度調整ガス吹き込み管および酸素吹
き込み管から成ることであって、羽口先温度調整ガス吹
き込み管からの調整ガスによって吹き込まれた微粉炭の
燃焼拡大化を抑制して羽口の損傷を防止すると共に酸素
と微粉炭との混合を良好として効率的な微粉炭燃焼を図
る。前記した羽口先温度調整ガスとしては水蒸気、高炉
ガス、コークス炉ガス、又はN2ガス、CO2 ガス、等の不
活性ガスもしくは分解が吸熱反応を伴なうガスであり、
鉄鉱石の還元に悪影響がなければ特に限定はない。
き込み管と羽口先温度調整ガス吹き込み管および酸素吹
き込み管から成ることであって、羽口先温度調整ガス吹
き込み管からの調整ガスによって吹き込まれた微粉炭の
燃焼拡大化を抑制して羽口の損傷を防止すると共に酸素
と微粉炭との混合を良好として効率的な微粉炭燃焼を図
る。前記した羽口先温度調整ガスとしては水蒸気、高炉
ガス、コークス炉ガス、又はN2ガス、CO2 ガス、等の不
活性ガスもしくは分解が吸熱反応を伴なうガスであり、
鉄鉱石の還元に悪影響がなければ特に限定はない。
【０００７】b)について言うならば通常の酸素富化操業
の羽口に比較すればかなり大量の微粉炭が高酸素濃度の
雰囲気で燃焼されるから羽口への障害は厳しく調べてお
く必要がある。障害としては未燃焼の微粉炭を含む混合
流体が羽口内面に衝突し内面が摩耗するトラブル、もし
くは燃焼し溶融したAsh が羽口内面もしくは先端部に堆
積することにより生ずるトラブルがある。従って微粉炭
吹き込み管、羽口先温度調整ガス吹き込み管、酸素吹き
込み管を配設したバーナの先端に突出連接された羽口に
対し微粉炭と前記した各種流体との混合流体の外縁が接
する位置を羽口先端部から特定の位置として、前記した
ようなトラブルを有効に防止する。
の羽口に比較すればかなり大量の微粉炭が高酸素濃度の
雰囲気で燃焼されるから羽口への障害は厳しく調べてお
く必要がある。障害としては未燃焼の微粉炭を含む混合
流体が羽口内面に衝突し内面が摩耗するトラブル、もし
くは燃焼し溶融したAsh が羽口内面もしくは先端部に堆
積することにより生ずるトラブルがある。従って微粉炭
吹き込み管、羽口先温度調整ガス吹き込み管、酸素吹き
込み管を配設したバーナの先端に突出連接された羽口に
対し微粉炭と前記した各種流体との混合流体の外縁が接
する位置を羽口先端部から特定の位置として、前記した
ようなトラブルを有効に防止する。
【０００８】また上記のようにされることにより微粉炭
と温度調整ガスおよび酸素の混合を有効に図り多量の微
粉炭を適切に燃焼せしめる。なおバーナ本体とガスの漏
洩を防止し且つ小羽口を炉体に固定する機構を別々にし
て小羽口にかかる応力がバーナ本体に及ばないようにバ
ーナ本体と摺動管は気密に接触されてはいるが摺動でき
るようにすることが好ましく、また常温の高濃度酸素が
用いられるから必ずしも微粉炭バーナの外側を冷却水管
とする必要はなく、摺動外はＳＵＳ等の耐蝕性鋼管を使
用することができる。更に小羽口の後端部に気密に接す
る微粉炭バーナの先端部もしくは摺動管の先端に形成さ
れる摺動座１７の面は球面もしくは円錐体の曲面で形成
され小羽口の動きに追従できるようにしておくことが好
ましい。
と温度調整ガスおよび酸素の混合を有効に図り多量の微
粉炭を適切に燃焼せしめる。なおバーナ本体とガスの漏
洩を防止し且つ小羽口を炉体に固定する機構を別々にし
て小羽口にかかる応力がバーナ本体に及ばないようにバ
ーナ本体と摺動管は気密に接触されてはいるが摺動でき
るようにすることが好ましく、また常温の高濃度酸素が
用いられるから必ずしも微粉炭バーナの外側を冷却水管
とする必要はなく、摺動外はＳＵＳ等の耐蝕性鋼管を使
用することができる。更に小羽口の後端部に気密に接す
る微粉炭バーナの先端部もしくは摺動管の先端に形成さ
れる摺動座１７の面は球面もしくは円錐体の曲面で形成
され小羽口の動きに追従できるようにしておくことが好
ましい。
【０００９】
【実施例】図１は本発明の高炉操業用微粉炭バーナにお
ける基部側の縦断面を示すものである。中央部に炉内監
視管１が配置されており、この管はバーナの基部から先
端部まで延びている。該炉内監視管１の内側には空気入
口２より管内に舞い込んだ微粉炭等を吹払う清浄用空気
が間欠的に導入されるようになっている。またこの炉内
監視管１は仕切弁３を介して覗窓４と連通されており、
ここから肉眼によりもしくは計測器により炉内より情報
を得ることができる。上記のような監視用管１の外側に
同心円状に微粉炭吹き込み管５が設けられており、微粉
炭供給口６より吹き込み管５内に微粉炭が送り込まれ
る。同様にその外側に羽口先温度調整ガス吹き込み管７
が配設され羽口先温度調整ガス供給口８よりガス（この
実施例では水蒸気）が供給されるようになっている。羽
口先温度調整ガス吹き込み管７の外側には酸素管９が設
けられ、酸素供給口１０から酸素が送り込まれるが、バ
ーナの最も外側は冷却水管１１であって冷却水供給口１
２、冷却水排出口１３が設けられている。
ける基部側の縦断面を示すものである。中央部に炉内監
視管１が配置されており、この管はバーナの基部から先
端部まで延びている。該炉内監視管１の内側には空気入
口２より管内に舞い込んだ微粉炭等を吹払う清浄用空気
が間欠的に導入されるようになっている。またこの炉内
監視管１は仕切弁３を介して覗窓４と連通されており、
ここから肉眼によりもしくは計測器により炉内より情報
を得ることができる。上記のような監視用管１の外側に
同心円状に微粉炭吹き込み管５が設けられており、微粉
炭供給口６より吹き込み管５内に微粉炭が送り込まれ
る。同様にその外側に羽口先温度調整ガス吹き込み管７
が配設され羽口先温度調整ガス供給口８よりガス（この
実施例では水蒸気）が供給されるようになっている。羽
口先温度調整ガス吹き込み管７の外側には酸素管９が設
けられ、酸素供給口１０から酸素が送り込まれるが、バ
ーナの最も外側は冷却水管１１であって冷却水供給口１
２、冷却水排出口１３が設けられている。
【００１０】図２は図１に記載した微粉炭バーナの先端
部の縦断面を示すもので、炉内監視用管１、微粉炭吹き
込み管５、羽口先温度調整ガス吹き込み管７、酸素吹き
込み管９、が同心円状に図示されている。この実施例に
おいてはバーナの軸線に平行な噴出口を有する微粉炭吹
出ノズル１４の外側に、先端開口部がバーナの軸線方向
に対し内側に傾斜している羽口先温度調整ガス吹出ノズ
ル１５、酸素吹出ノズル１６が設けられており、バーナ
を出た混合流体が羽口１８に影響を与えることのないよ
うに配慮されている。バーナの先端外周部には羽口１８
の後端部と気密に接するための摺動座１７が形成されて
いる。
部の縦断面を示すもので、炉内監視用管１、微粉炭吹き
込み管５、羽口先温度調整ガス吹き込み管７、酸素吹き
込み管９、が同心円状に図示されている。この実施例に
おいてはバーナの軸線に平行な噴出口を有する微粉炭吹
出ノズル１４の外側に、先端開口部がバーナの軸線方向
に対し内側に傾斜している羽口先温度調整ガス吹出ノズ
ル１５、酸素吹出ノズル１６が設けられており、バーナ
を出た混合流体が羽口１８に影響を与えることのないよ
うに配慮されている。バーナの先端外周部には羽口１８
の後端部と気密に接するための摺動座１７が形成されて
いる。
【００１１】図３は前述の水冷ジャケットを使用する代
りに耐熱鋼からなる摺動管１９を摺動自在に設けたもの
であるが、先端部には同様に摺動座１７が形成されてい
る。
りに耐熱鋼からなる摺動管１９を摺動自在に設けたもの
であるが、先端部には同様に摺動座１７が形成されてい
る。
【００１２】図４は前図の場合と異なり、微粉炭吹出ノ
ズル１４の先端開口部はバーナの軸線より外側に傾斜し
て設けられた例を示すもので、微粉炭と各種流体との混
合流体最外縁が羽口１８の内面と接する位置を示したも
のであり、羽口出口直径Ｄの１／２以下の長さＨだけ先
端部から内側に入った所が混合流体の最外縁となるよう
にノズル１４の噴出角度を決め、その外側をノズル１５
および１６からの流体で抑制するようにしたものであ
る。
ズル１４の先端開口部はバーナの軸線より外側に傾斜し
て設けられた例を示すもので、微粉炭と各種流体との混
合流体最外縁が羽口１８の内面と接する位置を示したも
のであり、羽口出口直径Ｄの１／２以下の長さＨだけ先
端部から内側に入った所が混合流体の最外縁となるよう
にノズル１４の噴出角度を決め、その外側をノズル１５
および１６からの流体で抑制するようにしたものであ
る。
【００１３】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、酸素高炉に
おいて本発明の微粉炭バーナを使用する場合には送風と
して、純酸素あるいは高濃度の酸素にて操業する際にお
いて炉況を損うことなく大量の微粉炭を安全に且つ小羽
口への影響も殆んどなく燃焼せしめることができ、微粉
炭吹き込み管と羽口先温度調整ガス吹き込み管、酸素吹
き込み管を有効に組み合わせ、微粉炭吹き込み管から吹
き込まれた微粉炭の拡大化を抑制して羽口の損傷を防止
すると共に微粉炭との混合を良好として効率的な微粉炭
燃焼を図らしめるなどの特質を有し、工業的にその効果
を高く期待することができる。
おいて本発明の微粉炭バーナを使用する場合には送風と
して、純酸素あるいは高濃度の酸素にて操業する際にお
いて炉況を損うことなく大量の微粉炭を安全に且つ小羽
口への影響も殆んどなく燃焼せしめることができ、微粉
炭吹き込み管と羽口先温度調整ガス吹き込み管、酸素吹
き込み管を有効に組み合わせ、微粉炭吹き込み管から吹
き込まれた微粉炭の拡大化を抑制して羽口の損傷を防止
すると共に微粉炭との混合を良好として効率的な微粉炭
燃焼を図らしめるなどの特質を有し、工業的にその効果
を高く期待することができる。
【図１】本発明の高炉操業用微粉炭バーナの基部側縦断
面図である。
面図である。
【図２】前記バーナの先端部縦断面図である。
【図３】冷却水管の代りに摺動管を使用した本発明の他
の実施例（先端部の縦断面）の図である。
の実施例（先端部の縦断面）の図である。
【図４】本発明における小羽口に対する混合流体の接触
点を示す説明図である。
点を示す説明図である。
【図５】従来の送風支管の図である。
【図６】高酸素富化時の送風支管の従来例を示す図であ
る。
る。
１ 炉内監視管 ２ 空気入口 ３ 仕切弁 ４ 覗窓 ５ 微粉炭吹き込み管 ６ 微粉炭供給口 ７ 羽口先温度調整ガス吹き込み管 ８ 羽口先温度調整ガス供給口 ９ 酸素吹き込み管 １０ 酸素供給口 １１ 冷却水管 １２ 冷却水供給口 １３ 冷却水排出口 １４ 微粉炭吹出ノズル １５ 羽口先温度調整ガス吹出ノズル １６ 酸素吹出ノズル １７ 摺動座 １８ 羽口 １９ 摺動管
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松浦 正博 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日本鋼管株式会社内 (72)発明者 渡部 雅之 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日本鋼管株式会社内 (72)発明者 桜井 三郎 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日本鋼管株式会社内 (72)発明者 中村 博之 神奈川県横浜市南区別所２−18−37 (72)発明者 川本 雅男 神奈川県横浜市磯子区磯子５−10−１− 206 (72)発明者 玄蕃 誠吾 神奈川県横浜市旭区中尾町47−67 (72)発明者 山田 尚武 神奈川県三浦郡葉山町一色748−６ (56)参考文献 特開 昭63−171818（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C21B 7/00 309 F23D 1/00 F23L 7/00
Claims (1)
- 【請求項１】 微粉炭吹き込み管と羽口先温度調整ガス
吹き込み管および酸素吹き込み管を配設したバーナの先
端に羽口を連接し、前記微粉炭と各種流体との混合流体
が羽口の内面と接する位置を羽口出口直径の１／２以下
の長さだけ先端部から内側に入った所となるようにノズ
ルの噴出角度を決めたことを特徴とする高炉操業用微粉
炭バーナ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9343646A JP2963422B2 (ja) | 1997-12-01 | 1997-12-01 | 高炉操業用微粉炭バーナ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9343646A JP2963422B2 (ja) | 1997-12-01 | 1997-12-01 | 高炉操業用微粉炭バーナ |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63096853A Division JP2761885B2 (ja) | 1988-04-21 | 1988-04-21 | 微粉炭バーナ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH111708A JPH111708A (ja) | 1999-01-06 |
| JP2963422B2 true JP2963422B2 (ja) | 1999-10-18 |
Family
ID=18363147
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9343646A Expired - Fee Related JP2963422B2 (ja) | 1997-12-01 | 1997-12-01 | 高炉操業用微粉炭バーナ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2963422B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4537602B2 (ja) * | 2001-03-08 | 2010-09-01 | 新日鉄エンジニアリング株式会社 | 廃棄物溶融炉における可燃性ダスト吹き込み方法 |
| JP6053295B2 (ja) * | 2012-02-23 | 2016-12-27 | 三菱重工業株式会社 | バイオマス専焼バーナおよびそれを具備した燃焼装置 |
-
1997
- 1997-12-01 JP JP9343646A patent/JP2963422B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH111708A (ja) | 1999-01-06 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |