JP2006284126A

JP2006284126A - 燃焼装置

Info

Publication number: JP2006284126A
Application number: JP2005106779A
Authority: JP
Inventors: Shinji Shima; 真司嶋; Tomoaki Shibata; 智明柴田
Original assignee: Nittetsu Plant Designing Corp; Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp; Nippon Steel Plant Designing Corp
Priority date: 2005-04-01
Filing date: 2005-04-01
Publication date: 2006-10-19

Abstract

【課題】燃焼装置を取り外すことなく、加熱炉を稼働させたままで、燃焼装置の炉内側に付着したダストを除去できるようにすること。
【解決手段】燃焼装置中央部の燃料ノズル１を取り囲むように燃焼空気吹込孔２を配置し、燃焼装置Ａの炉内側に付着するダストＤを除去するための高圧ガス吹込ノズル７を燃焼空気吹込孔２内に、進退可能、かつ長手軸周りに回転可能に設ける。
【選択図】図２

Description

本発明は、加熱炉、とくに還元鉄を製造する移動炉床炉（還元雰囲気炉）のように炉内に多量のダストが浮遊するタイプの加熱炉の加熱用に設置される燃焼装置に関するものである。

加熱炉に設置される燃焼装置の炉内側にダストが付着すると、燃焼装置の火炎の直進性か阻害され、種々の問題が生じる。とくに還元鉄を製造する移動炉床炉（還元雰囲気炉）のように炉内に多量のダストが浮遊するタイプの加熱炉では、燃焼装置の炉内側にダストが付着しやすい。

このような移動炉床炉において燃焼装置の炉内側にダストが付着すると、火炎の直進性か阻害され、例えば、火炎が舞上がると炉の天井耐火物に火炎が当たり、局部加熱で耐火物を損耗させる。また、火炎が床面に向くと、炉床面の還元製品が過加熱によって溶融したり、バーナーの燃焼空気によって還元製品が再酸化したりして製品品質を低下させる等の要因となる。したがって、燃焼装置の炉内側に付着したダストは定期的に除去する必要がある。

従来、燃焼装置のダスト除去に適用な可能な技術として、特許文献１には、回転かつ進退自在な棒状の清掃手段を備えたノズル部清掃装置が開示されている。しかし、このノズル部清掃装置はノズルを取り外した後に装着されるものであるため、これを燃焼装置のダスト除去装置として適用した場合、炉外へ高温ガスの漏れるという問題があり、また、還元雰囲気炉の場合、空気を吸い込んで炉内雰囲気が損なわれるという問題もある。さらに、これを装着したままにしておくと耐熱的な問題もある。

また、特許文献２には、炉内と連通する導通管の開口から棒状の清掃手段を挿入して導通管及びその先の炉壁の貫通孔を清掃するようにした焼却処理装置が開示されている。さらに、特許文献３には、棒状の清掃手段を進退させて炉壁の貫通孔を清掃する技術が開示されている。しかし、これら清掃手段は大気側と通じる開口から挿入されるものであるため、これを燃焼装置のダスト除去装置として適用した場合、上記特許文献１のものと同様に、炉外への高温ガスの漏れ、炉内雰囲気が損なわれるといった問題が発生する。さらに、特許文献２、３では、単に棒状の清掃手段を進退させて清掃するようにしているため、燃焼装置設置部（バーナーポート）のような「すり鉢」形状部に付着したダストの除去は困難である。
特開平５−２６１３４３号公報実開平３−１９９９９号公報特開２００１−３４９５３５号公報

本発明が解決しようとする課題は、燃焼装置を取り外すことなく、加熱炉を稼働させたままで、燃焼装置の炉内側に付着したダストを除去できるようにすることにある。

本発明は、加熱炉の加熱用に設置される燃焼装置において、燃焼装置中央部の燃料ノズルを取り囲むように燃焼空気吹込孔を配置し、燃焼装置の炉内側に付着するダストを除去するための高圧ガス吹込ノズルを前記燃焼空気吹込孔内に設けたことを特徴とする。

本発明の燃焼装置において、高圧ガス吹込ノズルは、燃焼空気吹込孔内で燃焼装置軸方向に進退可能、かつ、長手軸周りに回転可能とすることができる。

また、高圧ガス吹込ノズルへの高圧ガスの供給・遮断のためにはダイヤフラム弁を用いることができる。この高圧ガスの吹込みは、一定の時間毎に自動で実施するようにすることができる。そして、高圧ガスの吹込みを実施する間は、燃料ノズルへの燃料の供給と燃焼空気吹込孔への燃焼空気の供給を停止するようにすることもできる。

本発明によれば、燃焼装置の燃焼空気吹込孔内に高圧ガス吹込ノズルを設けたので、高圧ガス吹込ノズルから高圧ガスを吹き込むことで、燃焼装置を取り外すことなく、加熱炉を稼働させたままで、燃焼装置の炉内側に付着したダストを高圧ガスの圧力により瞬時に除去できる。これによって、燃焼装置の火炎の直進性を維持できると共に、設備稼働率を高めることができる。

以下、本発明を、還元鉄を製造する移動炉床炉（還元雰囲気炉）に適用した実施例に基づき、本発明の実施の形態を説明する。

図１は、本発明の燃焼装置の実施例を示し、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ線矢視図、（ｃ）は（ａ）のＹ部分の拡大図である。同図に示すように、本発明の燃焼装置Ａは、移動炉床炉Ｂの炉壁Ｂ１に設置され移動炉床炉Ｂ内に火炎を吹き込んで加熱する。燃焼装置Ａの炉壁Ｂ１への設置部であるバーナーポートＢ２は、すり鉢状となっている。移動炉床炉Ｂは還元雰囲気であり、その移動炉床Ｂ３上に還元鉄Ｃが載置されて還元処理される。

燃焼装置Ａは、その中央部に燃料ノズル１を有し、この燃料ノズル１を取り囲むように複数の燃焼空気吹込孔２が配置されている。燃料ノズル１には燃料配管３によって燃料が供給される。燃料配管３には燃料遮断弁４が設けられている。一方、それぞれの燃焼空気吹込孔２の基端部は一体的な空間となっており、この基端部に燃料空気配管５によって燃料空気が供給される。燃料空気配管５には燃料空気遮断弁６が設けられている。

それぞれの燃焼空気吹込孔２内には、高圧ガス吹込ノズル７が配置される。この高圧ガス吹込ノズル７は、バーナーフランジ１４に固定された固定基端部７ａと、この固定基端部７ａに沿って移動可能なように外挿された先端移動部７ｂとからなり、固定基端部７ａに高圧ガス配管８によって高圧ガスヘッダー配管９からの高圧ガス（窒素又は空気）が供給される。高圧ガス配管８には高圧ガスの供給・遮断のためにダイヤフラム弁１０が設けられている。ダイヤフラム１０は、作動空気配管１１によって供給される作動ガスによって作動する。作動空気配管１１には作動空気遮断弁１２が設けられている。

高圧ガス吹込ノズル７の先端移動部７ｂには操作ハンドル１３が固着されており、この操作ハンドル１３を進退（前後進）させることによって、先端移動部７ｂが固定基端部７ａに沿って移動し、結果として高圧ガス吹込ノズル７を燃焼装置軸方向に進退させることができる。また、操作ハンドル１３をその長手軸周りに回転させることにより、先端移動部７ｂをその長手軸周りに回転させることができる。

操作ハンドル１３は、図１（ｃ）に示すように、燃料ノズル１の外周面とバーナーフランジ１４の内周面との間にパッキン１５を介して設けられており、このパッキン１５によって、操作ハンドル１３を進退及び回転させたとしてもシール性は確保されるようになっている。操作ハンドル１３は、燃料ノズル１に沿って、前後及び周方向に摺動できる構造である。

以上の構成において、燃焼装置Ａの通常燃焼時には、図１に示すように、高圧ガス吹込ノズル７は燃焼空気吹込孔２の基端部に後退した状態にあり、燃焼装置Ａから移動炉床炉Ｂ内に火炎が吹き込まれる。このとき、高圧ガス吹込ノズル７は燃焼空気吹込孔２の基端部に位置するので、焼損することがない。

一方、燃焼装置Ａの炉内側、すなわち、バーナーポートＢ２に付着したダストを除去するときには、図２に示すように、操作ハンドル１３を前進させることにより、高圧ガス吹込ノズル７の先端移動部７ｂの先端が燃焼空気吹込孔２から炉内側に若干突出する位置まで前進させる。そして、高圧ガス吹込ノズル７から高圧ガスを吹き込み、この高圧ガスの圧力によりバーナーポートＢ２に付着したダストＤを吹き飛ばして除去する。実施例では、高圧ガス吹込ノズル７の先端移動部７ｂの先端がバーナーポートＢ２側を向くように屈曲しているので、効率的にダストＤを除去することができる。また、必要に応じて操作ハンドル１３を回転させて高圧ガス吹込ノズル７の先端移動部７ｂを回転させることもできる。

高圧ガス吹込ノズル７により高圧ガスの吹込みを実施する間は、燃料配管３への燃料の供給と燃焼空気吹込孔２への燃焼空気の供給を停止する。すなわち、高圧ガス吹込ノズル７により高圧ガスの吹込みを実施する場合、制御装置１６により作動空気遮断弁１２を開放してダイヤフラム弁１０を開放させ、高圧ガスを吹き込む。これに先立ち、制御装置１６により燃料遮断弁４と燃料空気遮断弁６を閉じて、燃料と燃料空気の供給は停止される。また、制御装置１６による制御により、上述のような高圧ガスの吹込みを一定の時間毎（例えば８ｈ毎）に自動で実施するようにすることもできる。

ここで、実施例では、高圧ガス吹込ノズル７への高圧ガスの供給・遮断用にダイヤフラム弁１０を採用することで、高圧ガスの供給・遮断を瞬時に行えるようにしている。これにより炉内に過剰な高圧ガス（パージガス）を供給することを防止し、パージガスによる炉内雰囲気が損なわれることを軽減するようにしている。

図３は、高圧ガス吹込ノズル７を進退させる操作ハンドル１３を進退させるための構成例を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）のＺ−Ｚ矢視図である。同図に示すように、操作ハンドル１３の進退は燃焼装置Ａに組み込んだ空気シリンダ１７によって行うことができる。このとき、空気シリンダ１７のストロークエンドのみならず、ストロークの任意の中間位置で停止可能とすることもできる。また、図３の（ｃ）は（ａ）の空気シリンダ１７の取付構造Ｅ部を拡大図示したもので、（ｄ）は（ｃ）のＩ−Ｉ矢視図である。ピニオンギア１８は空気シリンダ１７の空気シリンダロッド１７ａに取り付けられ、ピニオンギア１８は空気シリンダロッド１７ａと共に回転可能な構造である。ラックギア１９は操作ハンドル１３に固定されている。このように、空気シリンダ１７と操作ハンドル１３の接続部にラックピニオンギア機構等を介在させることにより、操作ハンドル１３を燃料ノズル１を軸として円周方向に回転させることもできる。

本発明は、還元鉄を製造する移動炉床炉のみならず、その他の加熱炉にも適用可能である。

本発明の燃焼装置の実施例を示し、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ線矢視図、（ｃ）は（ａ）のＹ部分の拡大図である。図１に示す燃焼装置のダスト除去時の状態を示す。高圧ガス吹込ノズル７を進退させる操作ハンドル１３を進退させるための構成例を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）のＺ−Ｚ矢視図、（ｃ）は（ａ）の空気シリンダの取付構造Ｅ部を拡大図示したもので、（ｄ）は（ｃ）のＩ−Ｉ矢視図である。

符号の説明

Ａ本発明の燃焼装置
Ｂ移動炉床炉
Ｂ１炉壁
Ｂ２バーナーポート
Ｂ３移動炉床
Ｃ還元鉄
Ｄダスト
１燃料ノズル
２燃焼空気吹込孔
３燃料配管
４燃料遮断弁
５燃料空気配管
６燃料空気遮断弁
７高圧ガス吹込ノズル
７ａ固定基端部
７ｂ先端移動部
８高圧ガス配管
９高圧ガスヘッダー配管
１０ダイヤフラム弁
１１作動空気配管
１２作動空気遮断弁
１３操作ハンドル
１４バーナーフランジ
１５パッキン
１６制御装置
１７空気シリンダ
１７ａ空気シリンダロッド
１８ピニオンギア
１９ラックギア

Claims

加熱炉の加熱用に設置される燃焼装置において、燃焼装置中央部の燃料ノズルを取り囲むように燃焼空気吹込孔を配置し、燃焼装置の炉内側に付着するダストを除去するための高圧ガス吹込ノズルを前記燃焼空気吹込孔内に設けたことを特徴とする燃焼装置。
高圧ガス吹込ノズルを燃焼空気吹込孔内に燃焼装置軸方向に進退可能に設けた請求項１に記載の燃焼装置。
高圧ガス吹込ノズルがその長手軸周りに回転である請求項１又は２に記載の燃焼装置。
高圧ガス吹込ノズルへの高圧ガスの供給・遮断のためにダイヤフラム弁を用いた請求項１〜３のいずれかに記載の燃焼装置。
高圧ガス吹込ノズルによる高圧ガスの吹込みを、一定の時間毎に自動で実施するようにした請求項１〜４のいずれかに記載の燃焼装置。
高圧ガス吹込ノズルにより高圧ガスの吹込みを実施する間は、燃料ノズルへの燃料の供給と燃焼空気吹込孔への燃焼空気の供給を停止するようにした請求項１〜５のいずれかに記載の燃焼装置。