JP2000104107A - 熱風炉燃焼室のバーナ部の煉瓦積替え方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】熱風炉１のバーナ部５の煉瓦の積替え作業の際
に、燃焼室２や蓄熱室３の煉瓦７を保熱するための仮設
燃焼バーナ６の燃焼時間を延長し、長時間にわたって作
業を中断することなく継続し、能率を向上する。 【解決手段】蓄熱室３の下部に仮設送風管１４を挿入
し、煉瓦受金物８に冷風を吹付け、これら受金物８の温
度上昇を防止し、仮設燃焼バーナ６の燃焼可能時間を延
長する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高炉設備の熱風炉
の燃焼室のバーナ部の煉瓦を積替える方法および装置に
関する。さらに特定すれば、本発明は仮設燃焼バーナを
燃焼させて熱風炉を保熱しながらバーナ部の煉瓦の積替
えを行う場合に、燃焼室のバーナ部の煉瓦の積替え作業
を長時間継続して行うことができる煉瓦の積替え方法お
よび装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般的に、高炉に熱風を吹込む熱風炉の
寿命は２０〜２５年といわれ、この周期で大規模な炉内
煉瓦の改修がおこなわれる。しかし、この周期の間にお
いて、この熱風炉の燃焼室のバーナ部の煉瓦を積替え工
事が必要な場合がある。このような工事の際には、この
熱風炉の燃焼室や蓄熱室の珪石煉瓦をその変態点である
５７５°Ｃ以上の温度に保熱する必要がある。

【０００３】従来から、高炉の煉瓦の積替えの際にこれ
らの熱風炉全体を連続的に運転して上記の珪石煉瓦の保
熱をおこなうことがなされているが、バーナ部の煉瓦の
積替えの際にはこの熱風炉内で工事がおこなわれるた
め、特別の方法を採用する必要がある。この方法とし
て、燃焼室のバーナ部と他の煉瓦部分との間に防熱板を
配置してこの燃焼室内を上下に区画し、この防熱板の上
方に仮設燃焼バーナを設け、この仮設燃焼バーナにより
煉瓦の保熱をなすことが行われている。

【０００４】この仮設燃焼バーナの燃焼ガスは、燃焼室
の上部の煉瓦を通過し、さらに蓄熱室の煉瓦を通過して
これら煉瓦を所定の温度に保熱し、煙道から排出され
る。しかし、上記の蓄熱室内の下部には、上記の煉瓦を
支持する煉瓦受金物があり、上記の仮設燃焼バーナの燃
焼ガスが流通すると、この煉瓦受金物の温度が上昇して
ゆく。これらの受金物は、その温度が３００〜３５０°
Ｃ以上になると強度が低下するので、この温度以下に維
持する必要がある。

【０００５】上記の受金物の温度を上記の温度以下に維
持するには、この受金物の温度が上記の温度まで上昇す
る前に仮設燃焼バーナの燃焼を停止し、蓄熱室の下部か
ら送風をおこない、この受金物を所定の温度以下に冷却
した後にこの送風を停止し、再び仮設燃焼バーナを燃焼
させる。このような保熱操業は、一般に燃焼４時間、休
止数分、送風１．５時間、休止数分、燃焼、のサイクル
でおこなわれ、上記の燃焼時間の間に燃焼室のバーナ部
の煉瓦の積替え作業がおこなわれる。

【０００６】ところで、上記の送風の際には、煉瓦との
熱交換により数百°Ｃ温度まで上昇した熱風が燃焼室の
防熱板の上方を通過する。この防熱板の断熱性、ガスシ
ール性の信頼性には限界があるため、この送風の際には
この燃焼室のバーナ部の煉瓦の積替え作業を中断せざる
を得ない。しかしながら、このような作業の中断のため
の準備作業が必要であるとともに、送風終了後に作業を
再開するに先立って、安全確保のために毎回ガス検知や
冷却のための空気パージをおこなう必要があり、最低で
も３０分以上のロスタイムが発生する。このため、作業
が極めて非能率であった。

【０００７】上記のような不具合を改善するためには、
仮設燃焼バーナの燃料ガスの流量および燃焼用空気の流
量を少なく設定し、この燃焼ガスの流量を少なくして受
金物の温度上昇率を低く抑え、燃焼時間を延長すること
が考えられる。しかし、このように仮設燃焼バーナの燃
焼ガスの流量を少なく設定すると、燃焼ガスの流れが偏
り、煉瓦の各部の温度が不均一となり、これら煉瓦を変
態点以上の温度に確実に維持することができなくなる。
したがって、燃焼時間のこれ以上の延長は困難である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は以上の事情に
基づいてなされたもので、上記のように熱風炉の燃焼室
のバーナ部の煉瓦を積替える際に、仮設燃焼バーナの燃
焼時間を延長することができ、また煉瓦の温度を十分に
高い温度に確実に保熱することができる熱風炉燃焼室の
バーナ部煉瓦の積替え方法および装置を提供するもので
ある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の本発明
は、燃焼室のバーナ部と煉瓦との間にこの燃焼室内を上
下に区画する防熱板を配置する工程と、上記の防熱板の
上方に仮設燃焼バーナを配置する工程と、上記の仮設燃
焼バーナを燃焼させてその燃焼ガスを上記の燃焼室内お
よび蓄熱室内の煉瓦を介して流通させてこれら煉瓦を保
熱する工程と、上記の仮設燃焼バーナの燃焼中に蓄熱室
の煉瓦受金物に向けて冷風を吹き付ける工程とを具備し
た方法である。

【００１０】したがって、この冷風の吹付けにより、煉
瓦受金物の温度上昇を抑えることができ、この受金物の
温度を所定温度以下に維持したまま、長時間にわたって
仮設燃焼バーナの燃焼を継続することが可能であり、こ
の間、煉瓦の積替え作業を中断することなく続行するこ
とができ、作業能率を向上させることができる。

【００１１】また、請求項２に記載の本発明は、上記の
仮設燃焼バーナの燃焼と煉瓦受金物に吹付ける冷風流量
とを対応させて制御し、上記の煉瓦の温度を珪石煉瓦の
変態点以上の温度に維持するとともに上記の煉瓦受金物
の温度を所定温度以下に維持する方法である。

【００１２】したがって、上記の煉瓦の温度および受金
物の温度を確実に所定の温度以上および以下に維持する
ことができるとともに、このような制御をおこなうこと
により、煉瓦の温度が変態点以上の温度、受金物の温度
が所定の温度以下の定常状態で保熱操業が可能となり、
仮設燃焼バーナの燃焼時間すなわち作業時間を原則的に
制約なしに任意の時間だけ延長することも可能となる。

【００１３】また、請求項３に記載の本発明は、熱風炉
の燃焼室内に設置可能な仮設燃焼バーナと、蓄熱室内の
下部に挿入可能でこの蓄熱室内下部の煉瓦受金物に冷風
を吹付ける仮設送風管とを具備したことを特徴とする装
置である。

【００１４】したがって、これらの仮設燃焼バーナと仮
設送風管を配置するだけで、上記のような方法を簡単に
実施できる。また、このような熱風炉燃焼室のバーナ部
煉瓦の積替え作業は十数年のサイクルでおこなわれる
が、この間これらの仮設燃焼バーナおよび仮設送風管を
取り外して保管し、他の熱風炉の煉瓦積替え作業に使用
することができるので、このような装置の保有台数は少
なくてもよく、製造や保守のコストを低減することがで
きる。

【００１５】また、請求項４に記載の本発明は、前記の
仮設燃焼バーナの燃焼および仮設送風管からの冷風流量
を制御する制御装置を備えたことを特徴とする装置であ
る。したがって、この制御装置により、仮設燃焼バーナ
の燃焼や送風量等が自動的に制御でき、作業が容易かつ
能率的となる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図１および図２を参照して
本発明の実施形態を説明する。まず、図１を参照して本
発明の方法および装置を適用する熱風炉の構成を説明す
る。この熱風炉１は、燃焼室２、蓄熱室３、およびブラ
ストミキサー４を備えている。上記の燃焼室２および蓄
熱室３内の上部には、チエッカー煉瓦と称される煉瓦７
が積まれており、これらの煉瓦７は耐熱性の珪石煉瓦で
ある。また、上記の燃焼室２の下部にはバーナ部５が設
けられ、このバーナ部５にも煉瓦が積まれている。

【００１７】また、上記の蓄熱室３内の下部には、煉瓦
受金物８が設けられており、上記の煉瓦７を支持してい
る。また、この蓄熱室３の下部には煙道管９が連通さ
れ、この煙道管９は煙道弁１０、排風機１１を介して煙
道本管１２に連通され、またこの煙道本管１２は煙突に
連通している。また、上記のブラストミキサー４には、
放散管１６が連通され、この放散管１６は放散弁２０を
介して大気に開放されている。

【００１８】上記のような熱風炉１の通常運転の際の燃
焼期間においては、上記のバーナ部５で燃焼された燃焼
ガスは燃焼室３から蓄熱室３に流通され、これらの内部
に積まれた煉瓦７を加熱し、蓄熱がなされる。そして、
これら煉瓦７と熱交換された燃焼ガスはこの蓄熱室３の
下部に流れ、上記の煙道管９を介して煙突から排出され
る。

【００１９】上記の燃焼が所定時間継続した後は、バー
ナ部５での燃焼が停止され、短時間の休止期間において
弁等の切替え作動がおこなわれ、送風が開始される。こ
の送風期間においては、図示しない送風管から空気が蓄
熱室３の下部に送られ、この空気は蓄熱室３および燃焼
室２内の煉瓦７を通過して加熱され、この加熱された熱
風はブラストミキサー４を介して高炉に送られる。

【００２０】なお、高炉の煉瓦の巻き替え作業等の際に
は、この熱風炉は上記のような運転がおこなわれ、煉瓦
７を所定の温度以上に保熱する保熱操業がおこなわれる
が、この場合には、上記のブラストミキサー４に送られ
た熱風は高炉には送られず、放散管１６および放散弁２
０を介して大気に放散される。なお、以上に説明した構
成および作動は、従来のものである。

【００２１】次に、このような熱風炉１において、その
燃焼室２のバーナ部５の煉瓦を積替える方法および装置
について説明する。なお、このようなバーナ部５の煉瓦
の積替え作業は、高炉の休止期間中、または高炉の操業
中のいずれの場合にも実施可能である。

【００２２】まず、上記の燃焼室２内の煉瓦７とバーナ
部５との間に防熱板２１を配置する。この防熱板２１は
遮熱性を有するとともに、この燃焼室２内を上下に区画
し、ガスの流通を阻止するシール性を備えている。そし
て、この防熱板２１と煉瓦７との間には仮設燃焼バーナ
６が配置される。

【００２３】この仮設燃焼バーナ６は、この燃焼室２内
に搬入および撤去が可能なもので保熱用気体燃料弁１７
および保熱用燃焼空気弁１８を備えており、外部から供
給される気体燃料および空気の量を制御して任意の燃焼
温度および燃焼ガス流量で燃焼が可能なものである。

【００２４】また、上記の蓄熱室３の下部には、仮設送
風管１４が挿入される。この仮設送風管１４は、この蓄
熱室３内に挿入および撤去可能なもので、外部からの送
風量を調整する送風弁１９を備えている。また、この仮
設送風管１４には複数のノズル２６が形成され、これら
のノズル２５は、上記の煉瓦受金物８に向けて冷風を吹
付け、これらの受金物８を冷却するように構成されてい
る。なお、この仮設送風管１４の形状やノズル２５の配
置等は、冷却すべき煉瓦受金物８の形状や配置に対応し
ていることはもちろんである。

【００２５】また、上記の燃焼室２や蓄熱室３の煉瓦７
の各部には、それぞれ温度検出器２２が配置され、これ
らの煉瓦７の温度を検出する。なお、これらの温度検出
器２２は、この熱風炉１に設置されている既存の温度検
出器を利用しても良い。また、上記の煉瓦受金物８に
も、温度検出器８が設けられ、これら受金物８の温度を
検出する。

【００２６】また、上記の仮設燃焼バーナ６の燃焼や仮
設送風管１４の送風量を制御する制御装置２４を設置す
る。この制御装置２４は、上記の仮設燃焼バーナ６の保
熱用気体燃料弁１７および保熱用燃焼空気弁１８や仮設
送風管１４の送風弁１９を制御し、この仮設燃焼バーナ
６の燃焼や仮設送風管１４の送風量を制御する。また、
この制御装置２４は、前記の放散弁２０も開閉制御でき
るように構成されている。

【００２７】次に、このような装置を用いてバーナ部５
の煉瓦を積替える作業方法を説明する。まず、上記の仮
設燃焼バーナ６を燃焼させ、その燃焼ガスをこの燃焼室
２の上部から蓄熱室３に送り、これらの内部の煉瓦７を
加熱し、所定の温度、たとえばこれらのチエッカー煉瓦
に使用される珪石煉瓦の変態点である５７５°Ｃ以上の
温度に保熱する。これらの煉瓦７を通過した燃焼ガス
は、蓄熱炉３の下部に送られ、さらに煙道管９を介して
煙突１３から排出される。

【００２８】また、これとともに、上記の仮設送風管１
４を介して、そのノズル２５から温度の低い空気等の冷
風が煉瓦受金物８に向けて噴出される。これらの煉瓦受
金物８は、煉瓦７を通過した燃焼ガスに晒され、その温
度が上昇する。この煉瓦７を通過した燃焼ガスの温度
は、これら煉瓦７の温度が上昇されるに従って高温とな
り、これらの受金物８の強度低下を生じるような上限温
度、たとえば３００〜３５０°Ｃ以上に上昇する。しか
し、上記のように、これらの受金物８には上記の仮設送
風管１４のノズル２５から冷風が吹付けられているの
で、これら受金物８の温度上昇が防止される。

【００２９】したがって、上記の煉瓦７の温度を所定の
温度以上に維持しつつ、これらの受金物８の温度を所定
の温度以下に維持することが可能となり、仮設燃焼バー
ナ６の燃焼を長時間にわたって継続することができる。
そして、この仮設燃焼バーナ６が燃焼している間は、高
温の燃焼ガスはこの燃焼室２の上方から蓄熱室３に向か
って流れ、前記の防熱板２１による遮熱やガスシールの
信頼性を確保できるので、この燃焼期間中にバーナ部５
の煉瓦の積替え作業を継続しておこなうことができる。
よって、この積替え作業の能率が向上する。

【００３０】また、上記の煉瓦受金物８の温度が上昇し
てきた場合には、上記の仮設燃焼バーナ６の燃焼を停止
し、これら受金物８の温度上昇を防止する。この場合
に、前記の放散弁２０を開弁し、吹込まれた冷風は、蓄
熱室３から燃焼室２に流れ、ブラストミキサー４から放
散管１６を介して外部に排出される。

【００３１】上記のような操作は、制御装置２４内にあ
らかじめ設定されたプログラムにより自動的にシーケン
ス制御される。また、煉瓦７や受金物８の温度は、前記
の温度検出器２２，２３により監視する。なお、これら
温度検出器２２，２３等の温度信号を上記の制御装置２
４に入力し、これらの温度を所定の範囲内に維持するよ
うに仮設燃焼バーナ６の燃焼量や仮設送風管１４の送風
量等を自動的にプロセス制御しても良い。

【００３２】次に、上記のような方法および装置による
効果を図２および図３を参照して説明する。図３には、
従来の方法による燃焼室の煉瓦温度ａ、蓄熱室の煉瓦温
度ｂ、受金物の温度ｃの変化を示す。この図３から明ら
かなように、従来の方法によれば、仮設燃焼バーナ６の
燃焼に伴い、受金物８の温度が上昇して行くので、この
温度が上限値に達する前に、この仮設燃焼バーナ６の燃
焼を停止して送風をおこない、この受金物８の温度を低
下させる必要がある。また、このような送風期間中に
は、煉瓦７の温度が変動するという問題もある。このよ
うな従来の方法によれば、上記の仮設燃焼バーナ６の燃
焼期間は４時間程度が限界である。

【００３３】図２には、本発明の方法による燃焼室の煉
瓦温度ａ、蓄熱室の煉瓦温度ｂ、受金物の温度ｃの変化
を示す。この図２から明らかなように、煉瓦７の温度、
受金物８の温度はいずれも下限値または上限値の範囲内
に維持され、しかも長い時間にわたって略一定の温度に
安定して維持される。したがって、前述のように、この
仮設燃焼バーナ６の燃焼期間を任意に延長することが可
能であり、バーナ部５の煉瓦の積替え作業を長時間にわ
たって継続することができる。

【００３４】また、この図２からも明らかなように、燃
焼室の煉瓦温度ａ、蓄熱室の煉瓦温度ｂ、受金物の温度
ｃは略一定の温度に維持された定常状態を達成すること
が可能である。したがって、この仮設燃焼バーナ６の燃
焼時間すなわちバーナ部５の煉瓦の積替え作業は、原則
的に時間的な制限がなく、任意の時間だけ延長すること
も可能となる。このような場合には、仮設燃焼バーナ６
の燃焼を停止する必要はない。

【００３５】また、本発明の方法を実施するための上記
の装置は、上述した方法を容易に実施することができる
ばかりでなく、既存の熱風炉１に小改修を施すだけ、ま
たは改修を必要とせずに設置が可能なものであり、この
方法を実施する場合、およびこの装置を製作する場合の
コストを低減することができる。また、この装置はバー
ナ部５の煉瓦の積替え作業が終了した後は撤去され、他
の熱風炉の煉瓦の積替え作業に使用することができる。
よって、この装置の保有台数は１台または数台ですみ、
製作や保守のコストを低減することができる。

【００３６】なお、本発明は上記の実施形態には限定さ
れない。たとえば、上記の実施形態では、仮設燃焼バー
ナの燃焼や仮設送風管の送風量等は制御装置により自動
的に制御されるように構成されているが、これらは手動
により制御しても良い。

【００３７】

【発明の効果】上述の如く本発明の方法によれば、冷風
の吹付けにより、煉瓦受金物の温度上昇を抑えることが
でき、この受金物の温度を所定温度以下に維持したま
ま、長時間にわたって仮設燃焼バーナの燃焼を継続する
ことが可能であり、この間、煉瓦の積替え作業を中断す
ることなく続行することができ、作業能率を向上させる
ことができる。

【００３８】また、本発明の装置は、仮設燃焼バーナと
仮設送風管を配置するだけで、上記のような方法を簡単
に実施できる。また、このような熱風炉燃焼室のバーナ
部煉瓦の積替え作業は十数年のサイクルでおこなわれる
が、この間これらの仮設燃焼バーナおよび仮設送風管を
取り外して保管し、他の熱風炉の煉瓦積替え作業に使用
することができるので、このような装置の保有台数は少
なくてもよく、製造や保守のコストを低減することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態の方法および装置を説明する
ための熱風炉の概略図。

【図２】本発明の方法による各部の温度変化を示す線
図。

【図３】従来の方法による各部の温度変化を示す線図。

【符号の説明】

１ 熱風炉 ２ 燃焼室 ３ 蓄熱室 ５ バーナ部 ６ 仮設燃焼バーナ ７ 煉瓦 ８ 受金物 １４ 仮設送風管 ２４ 制御装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加藤 喜八郎 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 渡辺 芳典 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 Ｆターム(参考） 4K045 AA10 BA02 DA09 GA00 GB08

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱風炉を保熱しつつその燃焼室のバーナ
   部の煉瓦を積替える方法であって、 燃焼室のバーナ部と煉瓦との間にこの燃焼室内を上下に
   区画する防熱板を配置する工程と、 上記の防熱板の上方に仮設燃焼バーナを配置する工程
   と、 上記の仮設燃焼バーナを燃焼させてその燃焼ガスを上記
   の燃焼室内および蓄熱室内の煉瓦を介して流通させてこ
   れら煉瓦を保熱する工程と、 上記の仮設燃焼バーナの燃焼中に蓄熱室の煉瓦受金物に
   向けて冷風を吹き付ける工程と、を具備したことを特徴
   とする熱風炉燃焼室のバーナ部の煉瓦積替え方法。
2. 【請求項２】 上記の仮設燃焼バーナの燃焼と煉瓦受金
   物に吹付ける冷風流量とを対応させて制御し、上記の煉
   瓦の温度を珪石煉瓦の変態点以上の温度に維持するとと
   もに上記の煉瓦受金物の温度を所定温度以下に維持する
   ことを特徴とする請求項１の熱風炉燃焼室のバーナ部の
   煉瓦積替え方法。
3. 【請求項３】 熱風炉の燃焼室内に設置可能な仮設燃焼
   バーナと、蓄熱室内の下部に挿入可能でこの蓄熱室内下
   部の煉瓦受金物に冷風を吹付ける仮設送風管とを具備し
   たことを特徴とする熱風炉燃焼室のバーナ部の煉瓦積替
   え装置。
4. 【請求項４】 前記の仮設燃焼バーナの燃焼および仮設
   送風管からの冷風流量を制御する制御装置を備えたこと
   を特徴とする請求項３の熱風炉燃焼室のバーナ部の煉瓦
   積替え装置。