CN110546285A - 烧结矿的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于抑制烧结机中的燃烧不均，制造强度高、块成品率高的烧结矿。一种烧结矿的制造方法，将包含粉矿和碳材料的烧结原料装入循环移动的托盘上而形成原料层，对上述原料层表面的碳材料进行点火，并且将上述原料层上方的空气向上述托盘的下方吸引而导入到上述原料层内，在上述原料层内使上述碳材料燃烧而制造烧结矿，所述烧结矿的制造方法中，以40Nm/s以上的流速从喷嘴喷出燃料气体，使喷出的上述燃料气体燃烧而生成燃烧气体，使用上述燃烧气体对上述碳材料进行点火。

Description

烧结矿的制造方法

技术领域

本发明涉及烧结矿的制造方法，特别涉及能够制造高强度的高炉原料用烧结矿的烧结矿的制造方法。

背景技术

在烧结矿(sintered ore)的制造中广泛使用下方吸引式的特劳氏烧结机(downward suction-type Dwight Lloyd sintering machine)。在下方吸引式的特劳氏烧结机中，将包含粉矿(fine ore)的原料和焦粉(coke breeze)等成为燃料的碳材料混合而装入托盘上，形成原料层。然后，使用设置在原料层上方的点火炉对原料层表面的焦粉进行点火，同时利用配设于上述托盘下方的风箱的负压将原料层上方的空气向下方吸引。其结果，在原料层内焦粉的燃烧逐渐向层内下方转移而进行原料的烧结化，生成烧结饼。得到的烧结饼粉碎为理想粒度的块，进行粒度调整后，装入高炉，烧结矿在高炉内被还原而成为生铁。

作为在上述烧结机的点火炉中使用的燃烧器，一般使用将燃料气体和燃烧用空气预先混合并从狭缝状的喷嘴喷出而使其燃烧的狭缝燃烧器、将燃料气体和燃烧用空气的许多喷嘴配置于点火炉的宽度方向(与原料层的移动方向相交的方向)的线型燃烧器。另外，近年来，还提出了如专利文献1所记载的结构的燃烧器。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2013－194991号公报

发明内容

在高炉的作业中，重要的是使用高强度的烧结矿。如果将强度低的烧结矿装入高炉，则由烧结矿产生的粉会阻碍高炉的通气，因此要求装入高炉的烧结矿的强度高。另外，强度高的烧结矿在粉碎、筛分、处理的过程中不易粉化，装入高炉的块状的烧结矿的成品率变高，因而优选。因此，要求开发出制造强度更高的烧结矿的方法。

本发明是鉴于上述情况而进行的，目的在于提供能够制造高强度的高炉原料用烧结矿的烧结矿的制造方法。

发明人等认为为了制造强度高的烧结矿，需要减少原料层内的煅烧不均。原因在于如果存在煅烧不均，则成为煅烧不充分的部分的烧结矿的强度不充分，容易产生粉。而且，认为为了减少原料层内中的煅烧不均，首先，重要的是对原料层的上层进行均匀的点火，从而对进行均匀点火的方法进行了深入研究。

其结果，发现通过在点火炉中使为了对原料层点火而燃烧的气体的流速高于以往，用高速的火焰对原料层进行点火，从而使原料层的煅烧不均降低，能够制造块成品率高且强度高的烧结矿。

但是，研究的结果发现在以往的点火炉中使用的燃烧器中，无法充分提高燃料气体的喷出流速，煅烧不均的降低存在极限。

例如，图10是表示以往的点火炉中使用的预混合燃烧器的一个例子的示意图。在预混合燃烧器100中，预先将可燃性的燃料气体101和空气102在预混合燃烧器100的内部混合而制成混合气体，上述混合气体从预混合燃烧器100中喷出而燃烧，由此形成火焰103。

但是，如果为了提高喷出速度而单纯地提高燃料气体、空气的流速，则火焰变得不稳定。而且，如果进一步提高流速，则燃烧速度与气体流速的相互平衡被打破，会发生火焰被向下游吹飞而熄灭的所谓的吹灭。因此，在以往的燃烧器中无法使喷出速度大幅增加。

另外，在专利文献1中，作为使火焰稳定而抑制吹灭的方法，提出了使用具备主燃烧器和辅助上述主燃烧器中的燃烧的袖火燃烧器的燃烧器的方法。但是，专利文献1中虽然公开了能够通过抑制吹灭而提高点火性、降低燃料单位消耗量，但未对通过增加气体流速来提高烧结矿的强度进行讨论，气体流速的增加也存在极限。

本发明是基于上述见解而完成的，其要旨构成如下。

1.一种烧结矿的制造方法，将包含粉矿和碳材料的烧结原料装入循环移动的托盘上而形成原料层，对上述原料层表面的碳材料进行点火，并且将上述原料层上方的空气向上述托盘的下方吸引而导入到上述原料层内，在上述原料层内使上述碳材料燃烧而制造烧结矿，

以40Nm/s以上的流速从喷嘴喷出燃料气体，

使喷出的上述燃料气体燃烧而生成燃烧气体，

使用上述燃烧气体对上述碳材料进行点火。

2.根据上述1所述的烧结矿的制造方法，其中，上述燃烧气体的生成是通过使用具备主燃烧器部和袖火燃烧器部(袖火バーナ部)的燃烧器而进行的，

所述主燃烧器部具备喷出上述燃料气体的燃料气体喷嘴和喷出燃烧用空气的空气喷嘴，所述袖火燃烧器部位于相对于上述主燃烧器部的外侧，用于使从上述主燃烧器部喷出的燃料气体燃烧。

根据本发明，能够通过利用高喷出速度的燃烧气体使烧结层着火而减少烧结矿的燃烧不均，制造强度高且块成品率高的烧结矿。

附图说明

图1是表示本发明的一个实施方式中的燃烧器的结构的示意图。

图2是表示本发明的一个实施方式中的主燃烧器部的结构的示意图。

图3是表示本发明的一个实施方式中的袖火燃烧器部的结构的示意图。

图4是表示本发明的另一实施方式中的袖火燃烧器部的结构的示意图。

图5是表示实施例和比较例的各燃烧器中的喷出速度的图。

图6是表示点火炉中的燃料气体的流速和烧结矿的粉率的图。

图7是表示点火炉中的点火后的原料层表面的状况的照片。

图8是表示各燃烧器中的加热力的图。

图9是表示燃烧器1和燃烧器3中的温度分布的测定例的图。

图10是表示以往的点火炉中使用的预混合燃烧器的一个例子的示意图。

具体实施方式

接下来，对实施本发明的方法进行具体说明。应予说明，以下的说明示出本发明的优选的实施形态，本发明并不受以下说明任何限定。

本发明的一个实施方式的烧结矿的制造方法中，将包含粉矿和碳材料的烧结原料装入循环移动的托盘上而形成原料层，对上述原料层表面的碳材料进行点火，并且将上述原料层上方的空气用配设于上述托盘下的风箱吸引而导入到上述原料层内，在上述原料层内使上述碳材料燃烧而制造烧结矿。

上述制造方法没有特别限定，只要是具备托盘、点火单元(点火炉)和吸引原料层上方的空气的机构的烧结机，就可以使用任意的烧结机来实施。即，可以使用一般的下方吸引式的特劳氏式烧结机。另外，也可以在点火炉的下游侧设置气体燃料供给装置，向原料层的上方供给气体燃料。

本发明中，以40Nm/s以上的流速从喷嘴喷出上述燃料气体，通过使所喷出的上述燃料气体着火而生成燃烧气体，使用上述燃烧气体对上述碳材料进行点火。从火焰到被加热物表面的传热量Q与传热系数α成正比，火焰的速度V₀越大，上述传热系数α越大。因此，本发明中，以40Nm/s以上的高速喷出燃料气体，通过使上述燃料气体着火而生成高速的燃烧气体(火焰)。通过使该高速的燃烧气体碰撞作为被加热物的原料层的表面，能够以极高的效率向原料层提供热。根据本发明，能够均匀地对原料层表面进行加热，对原料层中含有的碳材料进行均匀的点火，因此能够制造强度高、块成品率高的烧结矿。

对上述碳材料的点火只要是能够以满足上述条件的流速喷出燃料气体、使该燃料气体着火而生成燃烧气体的装置，就可以使用任意的装置进行。

在本发明的一个实施方式中，上述燃烧气体的生成可以使用具备主燃烧器部和袖火燃烧器部的燃烧器，所述主燃烧器部具有喷出燃料气体的燃料气体喷嘴和喷出燃烧用空气的空气喷嘴，所述袖火燃烧器部位于相对于上述主燃烧器部的外侧，用于使由上述主燃烧器部喷出的燃料气体燃烧。以下，对使用上述燃烧器的情况进行说明。

上述主燃烧器部具备喷出燃料气体的燃料气体喷嘴和喷出燃烧用空气的空气喷嘴，通过使由上述主燃烧器部喷出的燃料气体与空气燃烧，从而形成用于加热被加热物的燃烧气体。另外，上述袖火燃烧器部具有用于使从上述主燃烧器部喷出的燃料气体着火的功能。

这里，重要的是上述袖火燃烧器部相对于上述主燃烧器部位于燃烧器的外侧。通过设为这样的位置关系，与设为其它位置关系的情况相比，在较高的喷出速度下也能够稳定地保持火焰。

应予说明，通过设为上述位置关系，从而在较高的喷出速度下也能够稳定地保持火焰，推测其理由如下。即，如专利文献1所提出的那样，使燃料气体和燃烧用空气以夹持袖火燃烧器的方式配置并以燃料气体的喷出方向与燃烧用空气的喷出方向碰撞的方式配置时，会产生涡流，因流动紊乱而导致动能损失变大，因此无法维持较高的流速。与此相对，在本发明的技术中，通过使上述袖火燃烧器部相对于上述主燃烧器部位于燃烧器的外侧，能够抑制主流的燃料气体和燃烧用空气的流动紊乱，维持较高的流速。进而，通过使由主燃烧器部喷出的燃料气体与燃烧用空气的喷出方向平行，能够进一步抑制流动紊乱，能够维持较高的流速。

另外，燃料气体喷嘴位于中央部、在其外侧配置有袖火燃烧器、进一步在其外侧配置有燃烧用空气喷嘴时，需要使燃料气体朝向两侧的袖火喷出，两侧都需要燃料气体喷嘴。由此，喷嘴个数增加，因此要使喷出速度上升，则各个喷嘴的直径变小，因而喷出后的气体速度的衰减变大，无法维持喷出后的高流速。与此相对，在本发明的技术中，无需将燃料气体分割到两侧，因此维持较高流速。

[燃料气体]

作为上述燃料气体，没有特别限定，只要是可燃性气体，就可以使用任意的燃料气体。例如，一般可以使用天然气、LPG，也可以将炼铁厂中副产的工艺气体作为上述燃料气体使用。作为上述工艺气体，特别优选使用混合有焦炉煤气和高炉气体的M气体。

接下来，根据附图来进行更具体的说明。

图1是本发明的一个实施方式的燃烧器1的示意图，示出燃烧器1的截面中的结构。燃烧器1具备燃烧器主体10、以及设置于燃烧器主体10的主燃烧器部20和袖火燃烧器部30。在上述燃烧器1的前端(形成火焰的一侧)设置有凹部40，凹部40具有底部41、和从底部41朝向燃烧器1的前端逐渐扩宽的锥形部42。

图2是表示本发明的一个实施方式中的主燃烧器部20的结构的示意图。主燃烧器部20具备喷出燃料气体的燃料气体喷嘴21、和喷出燃烧用空气的空气喷嘴22。空气喷嘴22以夹持燃料气体喷嘴21的方式左右对称地设置有2个。

应予说明，在图2所示出的例子中示出一个燃烧器的截面，但优选在纸面垂直方向排列多个燃烧器而制成线型燃烧器。此时，燃料气体喷嘴、燃烧用空气喷嘴、袖火的燃料气体喷出口可以不必位于同一截面上。配置于线型燃烧器的燃烧器优选相对于线型燃烧器的每1m长度以尽量均等的间隔设置20个以上的燃料气体喷嘴。设置于线型燃烧器的每单位长度的燃料气体喷嘴的数量越增多，越容易进行均匀的加热，但如果数量过多，则1个喷嘴直径变得过小，因此优选相对于线型燃烧器每1m设置20～150个燃料气体喷嘴，更优选相对于线型燃烧器每1m设置30～60个燃料气体喷嘴。另外，线型燃烧器的燃料气体喷出口的位置优选设置于原料层上面的距原料层表面朝向上方300～900mm的位置。

燃料气体如箭头G所示进行供给，从燃料气体喷嘴21喷出。另外，燃烧用空气如箭头A所示地进行供给，从空气喷嘴22喷出。燃料气体在被喷出的时刻并未着火，但如图1所示通过由袖火燃烧器部30形成的袖火50进行点火，形成火焰60。一般来说，火焰是指发生燃烧反应而产生光和热的部分，本发明中的燃烧气体包括火焰和燃烧而生成的气体这两者。对包含碳材料的原料层的点火可以利用火焰的热而进行，也可以通过不伴随着由燃烧生成的火焰的高温气体而进行。

燃料气体喷嘴21和空气喷嘴22的形状没有特别限定，可以为任意形状。但是，优选为如图2所示不具有喷嘴前端部的圆锥状结构的直管结构。通过使用直管结构的喷嘴，从而与使用形成旋转流的喷嘴等的情况相比，因气体的涡流等所致的能量损失变少，因喷出后的气体速度的衰减所致的速度降低变小，因此能够进一步提高喷出速度，能够增大被加热面的传热系数而提高加热效率。

为了提高燃烧器的加热效率，燃料气体喷嘴21和空气喷嘴22的直径优选以常用使用流量区域的喷嘴喷出流速为50～80Nm/s的方式决定。另外，最大燃烧时的气体流速优选150Nm/s以下。以下，将燃料气体喷嘴和空气喷嘴的直径简称为“喷嘴直径”。

另外，如果上述喷嘴直径为3mm以上，则能够进一步抑制从喷嘴喷出后的速度衰减。因此，上述喷嘴直径优选为3mm以上，更优选为5mm以上。另一方面，如果上述喷嘴直径为30mm以下，则能够抑制因以高速喷出气体所致的燃料气体的流量增加，降低对燃烧器的热负荷。因此，上述喷嘴直径优选为30mm以下。

当将燃料气体喷嘴21的直径设为d_NG、以及将空气喷嘴22的直径设为d_NA时，燃料气体喷嘴与空气喷嘴的间隔(喷嘴间距)L₁优选满足2d_NG≤L₁≤15d_NA。另外，排列燃烧器而形成线型燃烧器时，各燃烧器的燃料气体喷嘴的间隔(喷嘴间距)L₂优选满足2d_NG≤L₂≤15d_NA。由此能够确保燃烧稳定性，防止气体速度的衰减。

在主燃烧器部20中，在燃料气体喷嘴21和空气喷嘴22各自的上游侧设置有均压室23，在均压室23的与喷嘴相反的一侧(上游侧)设置有用于供燃料气体或空气通过的孔的有孔板24。如果这样设置均压室23，则能够更均匀地喷出气体，因此能够使火焰进一步稳定化，进一步提高喷出速度。应予说明，也可以仅在燃料气体喷嘴21和空气喷嘴22中的任一者的上游侧设置均压室23，但优选如图2所示设置于两方。

图3是表示本发明的一个实施方式中的袖火燃烧器部30的结构的示意图。在该例子中，袖火燃烧器部30由面燃烧器构成。在面燃烧器的前端设置有多孔板31，袖火用的燃料气体和空气分别如箭头G和箭头A所示地供给到多孔板31。在该燃烧器中，从主燃烧器部20以高速喷出燃料气体和空气，因此伴随着该气流的伴随流在燃烧器1的前端附近、特别是凹部40的内部形成。例如，从主燃烧器部喷出的气体的流速为50m/s时，伴随流的流速也达到20～30m/s这样的高速，因此由袖火燃烧器部30形成的袖火50有可能变得不稳定。但是，在面燃烧器中，着火点存在于多孔板的表面或内部，因此能够在不受伴随流影响的情况下稳定地保持袖火。

作为多孔板31，没有特别限定，可以使用由任意的多孔体构成的板状部件。上述多孔体例如可以由金属、合金、陶瓷等材料构成。作为多孔板31，例如可以使用金属网(层叠金属纤维而成的)。上述多孔板31的表面优选配置于与锥形部42的表面的同一面上。

如图1所示，从主燃烧器部20喷出的燃料气体和空气由袖火50点着。因此，从可靠地着火的观点出发，优选主燃烧器部20和袖火燃烧器部30以主燃烧器部20的喷出轴(喷出方向)与袖火燃烧器部30的喷出轴(喷出方向)在其延长线上交差的方式进行配置。更具体而言，优选使构成凹部40的底部41与锥形部42所成的角度θ为20°以上。如果上述θ小于20°，则袖火燃烧器部的火焰不容易到达从主燃烧器部喷出的气流，因此很可能发生失火。上述θ更优选为30°以上。另一方面，上述θ的上限没有特别限定，但通常优选为80°以下，更优选为60°以下。

主燃烧器部与袖火燃烧器部的距离以使袖火燃烧器部的火焰(袖火50)到达来自主燃烧器部的喷出流的方式决定。将袖火燃烧器部的火焰有效长度设为F时，袖火燃烧器部的火焰到达与底部41的面平行的方向的距离为F·sinθ，因此只要使主燃烧器部的端部的位置与袖火燃烧器部的中心位置的距离为在平行于底部41的面的方向为F·sinθ以下的方式决定主燃烧器部与袖火燃烧器部的距离即可。具体而言，袖火燃烧器部的有效火焰长度为100mm，主燃烧器的宽度(主燃烧器部的最外喷嘴间距离)为50mm、θ＝30°时，只要主燃烧器部中心与袖火燃烧器部中心的距离为75mm以下即可。如果考虑θ的优选范围，则主燃烧器部中心与袖火燃烧器部中心的距离优选为60～110mm。有效火焰长度可以基于火焰温度的测定结果而决定为达到气体的着火温度以上的区域的距燃烧面或锥形面的长度。

图4是表示本发明的另一个实施方式中的袖火燃烧器部的结构的示意图。该实施方式中，袖火燃烧器部30具备直径d的袖火喷嘴32，袖火喷嘴32的前端设置于距锥形部42的表面深d以上的位置。从袖火喷嘴32喷出的燃料气体在空间33内着火，其火焰(袖火)以超出锥形部42的表面向外部延伸的方式形成。通过这样使袖火喷嘴的32的前端位于朝向燃烧器主体10的内部深入的位置，从而即便不使用面燃烧器，也能够抑制上述的伴随流的影响而稳定地保持袖火。应予说明，袖火燃烧器部30具备短边方向的宽度d的狭缝喷嘴作为袖火喷嘴32的情况下，也同样优选将袖火喷嘴32的前端设置于距锥形部42的表面深d以上的位置。从抑制伴随流的影响的观点考虑，更优选将袖火喷嘴32的前端设置于距锥形部42的表面深2d以上的位置。另一方面，如果将袖火喷嘴32的前端设置于距锥形部42的表面深15d以上的位置，则火焰温度有可能降低。因此，袖火喷嘴32的前端优选为距锥形部42的表面15d以下的位置，更优选为4d以下的位置。

[喷出速度]

如上所述，根据本燃烧器，即使在较高的喷出速度下，也能够在不失火的情况下稳定地保持火焰。

应予说明，这里，喷出速度是指主燃烧器部的燃料气体喷嘴和空气喷嘴的直管部中的气体流速，由喷出速度＝单一喷嘴的每单位时间的气体流量/喷嘴截面积而求出。在不具有直管部的喷嘴中，将喷嘴出口部的截面积作为喷嘴截面积而考虑。另外，在由许多喷嘴或许多孔构成的燃烧器中，如图10所例示在喷嘴的前方具有圆锥状的圆锥部时，可以通过将由燃烧器喷出的燃料气体与空气之和的合计流量除以上述圆锥部的出口的截面积来求出燃烧器的喷出速度。

优选燃料气体的喷出速度与燃烧用空气的喷出速度几乎相等。具体而言，使燃料气体的喷出速度与燃烧用空气的喷出速度之比(喷出流速比)优选为0.8～1.2。应予说明，在具有圆锥形的圆锥的燃烧器中，也使圆锥附近的喷嘴孔部中的上述喷出流速比优选为0.8～1.2。

[燃料气体流量比]

主燃烧器部中的燃料气体流量与袖火燃烧器部中的燃料气体流量的比率(以下，也称为“燃料气体流量比”)大大影响火焰的稳定性和加热能力。因此，点火炉优选具备能够各自独立地调整主燃烧器部的燃料气体流量和袖火燃烧器部的燃料气体流量的流量调整单元。另外，燃烧用空气量可以通过将燃料气体流量乘以燃料气体的理论空气量和空气比而确定。点火炉优选具备能够各自独立地调整主燃烧器部的燃烧用空气的流量和袖火燃烧器部的燃烧用空气的流量的流量调整单元。作为上述流量调整单元，可以使用流量调整阀等。

将主燃烧器部中的燃料气体流量和袖火燃烧器部中的燃料气体流量的合计设为100％时，如果袖火燃烧器部燃料气体流量小于15％，则因伴随流所致的火焰温度的降低变得显著，有时发生主燃烧器的失火。因此，优选使袖火燃烧器部的燃料气体流量为15％以上，换言之，优选使主燃烧器部中的燃料气体流量与上述袖火燃烧器部中的燃料气体流量之比为85：15以下。另一方面，如果袖火燃烧器部的燃料气体流量过多，则虽然火焰稳定，但主燃烧器部的火焰变小，因而加热能力降低。因此，优选使袖火燃烧器部的燃料气体流量为30％以下，换言之，优选使主燃烧器部中的燃料气体流量与上述袖火燃烧器部中的燃料气体流量之比为70：30以上。

(极限喷出速度的评价)

接下来，为了确认上述燃烧器的能力，使用以下3种燃烧器，对能够在不发生吹灭的情况下保持火焰的极限喷出速度进行评价。将各燃烧器的规格示于表1。

(燃烧器1)图10中示出的以往的一般的预混合燃烧器

(燃烧器2)专利文献1的图1中示出的燃烧器

(燃烧器3)图1～3中示出的结构的燃烧器

上述燃烧器1是具有图10中示出的截面形状的以往的预混合燃烧器。燃烧器1的喷嘴形状为长度1m的狭缝状喷嘴。这里，喷嘴的长度是指狭缝状喷嘴的长边方向的长度、即与图10的纸面垂直的方向的喷嘴的长度。另外，上述狭缝状喷嘴的宽度在直线部为10mm，在圆锥部的前端为100mm。这里，喷嘴的宽度是指与狭缝的长边方向垂直的截面中的狭缝的开口部的宽度、即图10的纸面左右方向上的宽度。因此，上述狭缝状喷嘴的直线部的总截面积为100cm²。

上述燃烧器2是具备多个具有专利文献1的图1中示出的截面形状的喷嘴的、长度1m的线型燃烧器。上述喷嘴在上述线型燃烧器的长边方向以直线状配置有60组。燃烧器2的主燃烧器部的燃料气体喷嘴的喷嘴直径为6mm。另外，燃烧器2的主燃烧器部的空气喷嘴的喷嘴直径与上述燃料气体喷嘴的喷嘴直径相同。专利文献1中记载的燃烧器由于每1个燃烧器具备2个燃料气体喷嘴，因此燃料气体喷嘴的个数为120个。因此，燃烧器2的主燃烧器部的燃料气体喷嘴的总截面积为33.8cm²。应予说明，由于在燃烧器2中配置有50组喷嘴的情况下火焰不稳定，因此设置60组喷嘴而实现了火焰的稳定化。

上述燃烧器3是具备多个具有图1～3中示出的截面形状的喷嘴的、长度1m的线型燃烧器。上述喷嘴在上述线型燃烧器的长边方向以直线状配置有50组。燃烧器3的主燃烧器部的燃料气体喷嘴的喷嘴直径为6mm。另外，燃烧器3的主燃烧器部的空气喷嘴的喷嘴直径与上述燃料气体喷嘴的喷嘴直径相同。如图2所示，上述燃烧器由于每1个燃烧器具备1个燃料气体喷嘴，因此燃料气体喷嘴的个数为50个。因此，燃烧器3的主燃烧器部的燃料气体喷嘴的总截面积为14.1cm²。

另外，将燃烧器2和燃烧器3各自的主燃烧器部的燃料气体的流量与袖火燃烧器部的燃料气体的流量之比(燃料气体流量比)一并示于表1。

[表1]

表1

*主燃烧器部的燃料气体的流量与袖火燃烧器部的燃料气体的流量之比

上述评价是利用燃烧空间的尺寸为1.4m×1.4m×0.4m的实验用燃烧炉而实施的。在将燃料气体与燃烧用空气的流量比保持为一定的同时增加两者的流量，对能够在不发生火焰的吹灭的情况下保持火焰的极限喷出流速进行测定。

这里，作为上述燃料气体，使用炼铁厂内的副生气体、即M气体(焦炉煤气和高炉气体的混合气体)。上述M气体的主成分为H₂：26.5％、CO：17.6％、CH₄：9.1％、N₂：30.9％。

将测定结果示于图5。在燃烧器1中，如果喷嘴的直线部的流速超过30Nm/s，则火焰无法保持而发生吹灭。应予说明，如果将上述直线部的流速换算为圆锥部的前端的流速，则为3Nm/s。在燃烧器2中，如果喷嘴直管部的流速超过40Nm/s，则火焰无法保持而发生吹灭。另一方面，在燃烧器3中，即便喷嘴部的流速超过40Nm/s而喷出，火焰也稳定，如果超过100Nm/s，则火焰变得不稳定，在120Nm/s下发生吹灭。

根据以上结果，可知本发明的燃烧器即便在大幅高于以往的燃烧器的喷出流速下也能够稳定燃烧。应予说明，实际在工业用途等中使用本发明的燃烧器时，在吹灭极限流速附近使用时，有可能因供给系统的作业变动等而使吹灭风险提高，因此优选以使流速小于吹灭极限流速的方式使用。在图5中还记载实际的常用使用流速的一个例子。

实施例

(实施例1)

将在上述的燃料气体流速高的条件下也能够维持火焰的燃烧器和以往的燃烧器作为点火炉用燃烧器使用，针对燃料气体流速对烧结矿品质的影响进行评价。

使用托盘宽度4m、有效面积295m²的下方吸引式的特劳氏式烧结机，使用相同品质的原料(使用单一品牌的铁矿石，生石灰配合率2.3％，水分7.5％，原料装入层的厚度580mm)来制造烧结矿。利用冷却器对所制造的烧结矿进行冷却，接着，用网眼75mm的筛分离成粒径超过75mm的大块和粒径75mm以下的烧结矿。上述大块在粉碎后，与粒径75mm以下的烧结矿混合。混合后的烧结矿通过网眼5mm的筛而分离成粒径超过5mm的制品烧结矿和粒径5mm以下的产生粉。而且，对以粒径5mm以下的产生粉的质量相对于烧结矿的总生产量(粒径超过5mm的产品和粒径5mm以下的产生粉的合计质量)的比例(％)定义的“产生粉率”进行评价。

在点火炉中，以覆盖托盘全宽的方式在托盘宽度方向设置有各个燃烧器以直线状排列而成的线型燃烧器或狭缝燃烧器，燃烧器的燃料气体喷出口的位置为原料装入层的上方0.4m。燃烧器1为图10中示出的以往的一般的预混合燃烧器(狭缝燃烧器)，燃烧器2为专利文献1的图1中示出的燃烧器(线型燃烧器)，燃烧器3为图1～3中示出的结构的燃烧器(线型燃烧器)。将燃料气体喷嘴的喷嘴直径、设置于线型燃烧器的每1m长度的燃料气体喷嘴的个数、以及试验时的燃料气体流速示于表2。在燃烧器2和燃烧器3中将面燃烧器作为袖火燃烧器使用，主燃烧器部的燃料气体的流量：袖火燃烧器部的燃料气体的流量比为75：25。在试验No.1～4、7、8中，调整喷嘴的直径和个数，使燃料气体流量大致相同。另外，在试验No.5、6中从试验7的条件中减少气体流量而使气体流速降低。

将测定结果示于表2和图6。随着燃料气体的流速的上升，存在产生粉率下降的趋势，特别是当燃料气体流速为40Nm/s以上时，粉率的降低显著。根据该结果可知通过使燃料气体流速为40Nm/s以上，能够制造强度高、块成品率高的烧结矿(粉产生少的烧结矿)。

[表2]

表2

图7是表示使用上述燃烧器1使燃料气体流速为8.6Nm/s时和使用燃烧器3使燃料气体流速为61.3Nm/s时的点火后的原料层表面的状况的照片。认为使用燃烧器1时，存在在原料层的搬运方向延伸的带状的着火不良部分，与此相对，使用燃烧器3时，能够使原料层表面均匀着火。

(实施例2)

接下来，为了对燃料气体流速高时原料层的着火变得均匀、烧结矿的强度提高的理由进行研究，发明人等进行了燃烧器的加热力和温度分布的调查。

使用与图5的测定相同的测定装置，将模拟被加热物的水冷冷却器以与燃烧器面对面的方式设置于距其0.4m的位置，根据水的上升温度来评价燃烧器的加热力。将使燃料气体流量和空气比相同时的各燃烧器的加热力示于图8。此时的流速在燃烧器1的喷嘴部流速为10Nm/s，在燃烧器3中为70Nm/s。可知在燃烧器3中与燃烧器1和燃烧器2相比加热力大幅提高。

此外，与前述的测定同时使用热电偶对燃烧器1和燃烧器3中的火焰温度的分布进行测定，基于该分布，作成燃烧器截面方向的等温线。将结果示于图9。两者是以相同的燃料气体流量和空气比进行测定的。在燃烧器1中，在燃烧器前方的圆锥内部燃烧，在到达被加热物之前，多数燃料气体的燃烧已经结束。另一方面，在燃烧器3中，从主燃烧器喷出的燃料气体在燃烧器与被加热物的中间附近被袖火燃烧器的火焰点燃而开始燃烧，在被加热物的附近，多数燃料气体已经燃烧。在燃烧器3的燃烧器中，与燃烧器1的燃烧器相比，高温区域集中产生在被加热面的附近。认为随着气体流速的提高，如图8所示，大量的热传递到被加热面，同时高温区域集中在被加热面附近，引起着火不均的减少，其有助于烧结矿强度、块成品率的提高。

符号说明

1 燃烧器

10 燃烧器主体

20 主燃烧器部

21 燃料气体喷嘴

22 空气喷嘴

23 均压室

30 袖火燃烧器部

31 多孔板

33 空间

40 凹部

41 底部

42 锥形部

50 袖火

60 火焰

100 预混合燃烧器

101 燃料气体

102 空气

103 火焰

Claims (2)

1.一种烧结矿的制造方法，将包含粉矿和碳材料的烧结原料装入循环移动的托盘上而形成原料层，对所述原料层表面的碳材料进行点火，并且将所述原料层上方的空气向所述托盘的下方吸引而导入到所述原料层内，在所述原料层内使所述碳材料燃烧而制造烧结矿，

以40Nm/s以上的流速从喷嘴喷出燃料气体，

使喷出的所述燃料气体燃烧而生成燃烧气体，

使用所述燃烧气体对所述碳材料进行点火。

2.根据权利要求1所述的烧结矿的制造方法，其中，所述燃烧气体的生成是通过使用具备主燃烧器部和袖火燃烧器部的燃烧器而进行的，

所述主燃烧器部具备喷出所述燃料气体的燃料气体喷嘴和喷出燃烧用空气的空气喷嘴，所述袖火燃烧器部位于相对于所述主燃烧器部的外侧，用于使从所述主燃烧器部喷出的燃料气体燃烧。