JP2012219336A - Pulverized coal injection burner of blast furnace - Google Patents
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Description
本発明は、高炉の羽口から炉内へ微粉炭を吹き込むための微粉炭吹き込みバーナーに関するものである。 The present invention relates to a pulverized coal blowing burner for blowing pulverized coal from a blast furnace tuyeres into a furnace.
高炉では、コークス使用量の低減等の見地から微粉炭または重油を羽口から炉内に吹き込んで燃焼させることが行われている。この微粉炭は、羽口に取り付けられたブローパイプを貫通する状態で設置されたPCバーナーを通して熱風とともに高炉内へ吹き込まれている。 In a blast furnace, pulverized coal or heavy oil is blown into a furnace from a tuyere to reduce the amount of coke used. The pulverized coal is blown into the blast furnace together with hot air through a PC burner installed in a state of penetrating a blow pipe attached to the tuyere.
この種のバーナーについては、例えば下記特許文献に記載されている。 This type of burner is described, for example, in the following patent document.
従来のPCバーナー(以下「バーナー」と略称することもある)は、高温にさらされるため耐熱性の高い材料、例えばSUS材や特殊金属材料で作られていたが、それでも熱による曲がり等のトラブルが生じ、そのために羽口を疵付けたり、燃焼効率が低下する等の問題があった。 Conventional PC burners (hereinafter sometimes abbreviated as “burners”) are made of high heat-resistant materials such as SUS and special metal materials because they are exposed to high temperatures, but they still suffer from problems such as bending due to heat. As a result, there were problems such as burning the tuyere and reducing the combustion efficiency.
図1、図2は従来のバーナーの構成をあらわすもので、先端部が高炉Fの羽口Hに臨むようにバーナー1のランスパイプ2がブローパイプB内に配置されている。ランスパイプ2の後部は接続部を介して微粉炭供給用のホース等が接続されている。なお、接続部ではランスパイプ2はコッタKで固定されており、軸周りの回転は不能である。
1 and 2 show the configuration of a conventional burner. A
図3は先端部に曲がりが生じたランスパイプ2を表す。このような曲がりが生じると、微粉炭の吹き出し方向が変化するので、燃焼効率が低下するのみならず、曲がったランスパイプが羽口に接触して該羽口を疵付けたり、曲がったPCバーナーから排出される微粉炭が直接羽口に当たり羽口が磨耗するようなことが起こる。
FIG. 3 shows the
上記のように、熱によるバーナーの変形は種々の重大なトラブルの要因となるが、従来はトラブルが生じるたびに変形したランスパイプを新しいものと交換していたので、ランスパイプの消費量が多く、また、バーナーの取り換えには操業を止め減風して取り換えなければならず、経済的に大きな負担となっていた。そこで本発明は、操業中における高熱によるランスパイプの曲がり等の変形を抑制することにより、経済的で効果的な燃焼を維持できるようにすることを課題としている。 As described above, the deformation of the burner due to heat causes various serious troubles. Conventionally, the lance pipe that has been deformed is replaced with a new one each time trouble occurs. In addition, the replacement of the burner had to be done by stopping the operation and reducing the wind. Then, this invention makes it a subject to maintain economical and effective combustion by suppressing deformation | transformation of the bending etc. of the lance pipe by the high heat in operation.
上記課題を解決するため、本発明は次のような構成を採用した。すなわち、請求項1に記載の発明は、先端部が高炉の羽口に臨むようにブローパイプ内に配置され、高炉内に燃焼用の微粉炭を吹き込むランスパイプと、該ランスパイプの後端部を支持する接続部とを有する微粉炭吹き込みバーナーであって、前記接続部は、前後に開口を有する中空のスリーブと、芯部に通孔を有し前記スリーブの前側の端部に挿入されるフランジ部材と、芯部に通孔を有し前記スリーブの後側の開口部から該スリーブ内に挿入され前端部に前記ランスパイプが取り付けられるアダプターと、前記アダプターの先端部を前記フランジ部材の後端部に押圧密着させる付勢用スプリングとを備え、前記アダプター部材もしくはフランジ部材はねじにより前記スリーブに螺着され、そのねじを緩めることにより気密性を保ちつつ前記ランスパイプを軸周りに回転可能としたことを特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention employs the following configuration. That is, the invention described in claim 1 is a lance pipe that is disposed in a blow pipe so that a tip portion thereof faces a tuyere of a blast furnace, and pulverized coal for combustion is blown into the blast furnace, and a rear end portion of the lance pipe. A pulverized coal-injection burner having a connecting portion that supports the hollow portion, the connecting portion having a hollow sleeve having front and rear openings, a through hole in the core portion, and being inserted into a front end portion of the sleeve. A flange member, an adapter having a through hole in the core portion and inserted into the sleeve through the opening on the rear side of the sleeve, and the lance pipe attached to the front end portion; A biasing spring that is pressed against the end, and the adapter member or the flange member is screwed to the sleeve by a screw, and the screw is loosened to maintain the airtightness. Characterized in that the rotatable lance pipe around the axis.
また、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の微粉炭吹き込みバーナーであって、前記フランジ部材の後端部と前記アダプターの前端部に互いに密着して気体の流通を阻止する傾斜面が形成されていることを特徴とする。
In addition, the invention according to
さらに、請求項3に記載の発明は、請求項1または請求項2に記載の微粉炭吹き込みバーナーであって、前記ランスパイプが前後に分割され、内部に雌ねじが着られたカップリングスリーブに前後から螺着することによって、該カップリングスリーブを介して互いに接続一体化されることを特徴とする。
Further, the invention according to
上記したように、本発明にかかるPCバーナーは、変形の生じやすいランスパイプを、接続部を緩めて軸周りに回転させることができるので、熱による曲がりが生じかけたときは、気密状態を保ったままでランスパイプを適宜回転させて曲がり部の位置を変化させることができる。このため、同じ方向の曲がりが進行することが防止でき、長時間にわたってほぼ直線状に維持できるので、羽口の損傷や燃焼効率の低下を効果的に防止できる。 As described above, the PC burner according to the present invention allows the lance pipe, which is easily deformed, to be rotated around the axis by loosening the connection portion, so that it keeps an airtight state when it is bent by heat. The position of the bent portion can be changed by rotating the lance pipe as needed. For this reason, it is possible to prevent the bending in the same direction from proceeding, and to maintain a substantially straight shape for a long time, so that damage to the tuyere and a decrease in combustion efficiency can be effectively prevented.
また、請求項2に記載の発明によれば、スリーブ内に挿入されるフランジ部材の後端部とアダプターの前端部に互いに密着して気体の流通を阻止する傾斜面が設けられているので、この部分がシール材として機能し、熱に弱い従来のパッキンを用いることなく十分なパッキン効果を得ることができる。
Further, according to the invention described in
さらに、請求項3に記載の発明によれば、バーナーの曲がりや熱損傷が生じやすい先端部だけを交換可能としているので、仮に曲がりや熱損傷が生じた場合は、その先端部だけを新しいものと交換できる。このため、バーナー全体を交換する必要がなく、その分だけ経済的である。
Further, according to the invention described in
以下、本発明の実施形態について具体的に説明する。図1および図2は、本発明とは異なる従来のバーナーの要部をあらわす参考図であり、このバーナー1は、先端部が高炉Fの羽口Hに臨むように設けられている。バーナー1は中心部に直線状の細い管からなるランスパイプ2を備え、図2に示すように、このランススパイプ2の外側に設けられたランスガイド3と、ランスガイド3の前後中間部から後部よりに設けられた外筒4を備え、後端部には接続部5‘が設けられている。この接続部5’は本発明と相違し、他の部分は本発明と共通する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described. FIG. 1 and FIG. 2 are reference views showing a main part of a conventional burner different from the present invention, and this burner 1 is provided so that the tip part faces the tuyere H of the blast furnace F. FIG. The burner 1 is provided with a
ランスパイプ2はステンレス鋼等の耐熱材で作られた細長いパイプであり、中間部にはランスパイプガイド3の中心部に位置するように支持する放射状の突起7が設けられている。ランスパイプ2の先端部は羽口Hから炉F内に臨むように設けられている。
The
図4以下の各図は本発明をあらわすもので、ランスパイプ2の後端部は、図4に示すように、接続部5に接続されている。接続部5は、スリーブ10とフランジ部材12とアダプター14とを備えている。スリーブ10の内面にはフランジ部材12を螺着するための雌ねじ10aがきられている.
4 and the subsequent drawings show the present invention, and the rear end portion of the
フランジ部材12は、芯部にランスパイプ2の径よりも大径の通孔が形成され、前端部にはフランジ16が設けられている。このフランジ16の後部にはねじ筒17が一体に設けられている。ねじ筒部17のねじ17aは、前記スリーブ10の雌ねじ10aに螺合する。
The
アダプター14は従来のレデユーサに該当するもので、芯部に通孔18が形成され、前端部にはランスパイプ2が嵌着される拡径部14aが設けられている。通孔18の前後中間部から後部は、後側がしだいに大径となるテ―パ孔となっている。アダプター14の後端部には、原料である微粉炭を供給するためのホースまたはパイプが接続される大径の口部14bが形成されている。
The
アダプター14の外周部前端部にはフランジ14cが設けられている。このフランジ14cとスリーブ10の後端部との間にはアダプター14を前向き(図4の左向き)に押圧するスプリング22が外嵌されている。図示例では、アダプター14はスリーブ10内で前後動可能である。なお、図4のアダプター14外周部にはスラストベアリング20が嵌装されている。このスラストベアリング20は、アダプター14とスリーブ10との付きまわりを防止するためのものである。機密性の要求圧力が低い場合はスプリング力が弱いためスラストベアリングが必要ではない場合がある。
A
前記アダプター14の前端外周部には全周にわたって面取り状の傾斜面25が形成されるとともに、前記フランジ部材12のねじ筒17の後端内周部には全周にわたって擂り鉢状の傾斜面26が形成されている。これら両傾斜面25,26は互いに密着するシール面であり、両者が密着することによって気体の流通を防止するシール材(メタルパッキン)として機能するようになっている。なお、アダプター14側に擂り鉢状の傾斜面を形成し、フランジ部材12側に面取り状の傾斜面を形成することにより、上記とオスメス逆のシール材(メタルパッキン)を形成しておいてもよい。
A chamfered inclined
このPCバーナーは、従来のものと同様に高炉のブローパイプB内に取り付けられて使用される。ランスパイプ2先端部が羽口から炉内に臨むように配置され、アダプター14の後部には微粉炭供給用のホースが接続される。
This PC burner is used by being installed in a blow pipe B of a blast furnace in the same manner as a conventional one. The tip of the
図4の組立て状態では、フランジ部材12のフランジ16の背面が前記スリーブ10の前端面に当接し、フランジ部材12の後端部はアダプター14の前端部に当接した状態となる。この状態では、アダプター部材12の傾斜面26とアダプター14の傾斜面25とが全周にわたって密着し、ガスや粉塵の流通を防止する。
In the assembled state of FIG. 4, the back surface of the
この組立て状態では、スプリング22の押圧力により、アダプター14とフランジ部材12との密着状態が維持される。なお、図4のようにスラストベアリング20が介装されている場合は、スプリング22の押圧力は当該スラストベアリング20を介してアダプター14に作用することになる。
In this assembled state, the close contact state between the
高炉の運転中はランスパイプ2の内部を通して微粉炭もしくは微粉炭と水が供給され、ブローパイプの気流とともに炉内へ噴出される。
During operation of the blast furnace, pulverized coal or pulverized coal and water are supplied through the inside of the
運転中はランスパイプ2の先端部が高熱にさらされるため、曲がったり損傷したりすることが多い。ランスパイプ2の先端部にこのようなトラブルが生じると、微粉炭の噴出方向がずれるため、燃焼効率が悪化するだけではなく、微粉炭が羽口に向けて噴出されたり、変形した先端部が羽口の内壁に接触したりして羽口を損傷することもある。
During operation, the tip of the
このような問題が生じた場合は、従来はランスパイプもしくはPCバーナーそのものを新しいものと取替えていたが、本発明のものはランスパイプに大きな変形や損傷が生じる前に当該ランスパイプ自体を軸周りに回転させて一方向への曲がりを防止することができるのである。 When such a problem occurs, the lance pipe or PC burner itself has been replaced with a new one in the past. However, according to the present invention, before the lance pipe is largely deformed or damaged, the lance pipe itself is moved around its axis. It can be rotated to prevent bending in one direction.
すなわち、図4、5、6に示すように、フランジ部材12とスリーブ10のねじ17aを緩めると、アダプター14が軸周りに回転可能となるので、所望の量だけ回転させる。これによりランスパイプ2も回転するので所望の量だけ回転させた後、再度フランジ部材12のねじを締め付ける。すなわち、スリーブ10を回転させて、ねじ17aに締め付ける。
That is, as shown in FIGS. 4, 5, and 6, when the
このように、ランスパイプ2を軸回りに回転させることにより、ランスパイプ2の先端部の高熱にさらされる部分の位置が変化するので、適宜回転させることにより、全体がほぼ均等に加熱されることになり、一方向への曲がり等の高温雰囲気における自重による変形が抑制されるのである。
Thus, by rotating the
ランスパイプを軸周りに回転させたら、スリーブ10を再度フランジ部材12にねじ込んで締め付ける(図5参照)。これによりランスパイプ2はしっかりと固定され、両傾斜面25,26によるシール効果も保たれるようになる。このランスパイプの軸周りの回転は簡単であり、高炉操業中でも適宜実行することができる。
When the lance pipe is rotated around the axis, the
つぎに、図7は上記と若干異なる例をあらわすもので、この例では、ランスパイプ2‘を前部Aと後部Bとに分割し、ねじ付きのカップリングスリーブ30で結合一体化するようになっている。
Next, FIG. 7 shows an example slightly different from the above. In this example, the
このランスパイプ2‘は、前記実施形態に加えて、変形や損傷の生じた先端部だけをカップリングスリーブ30から取り外して新しいものと交換し、新たなパイプを継ぎ足すことで、燃焼効率の低下や羽口の損傷をさらに防止できるようになっている。
In addition to the above-described embodiment, the
この実施形態では、ランスパイプ全体を取り替えるのではなく、損傷や変形の生じやすい先端部だけをとりかえることができるので、経済的である。 In this embodiment, the entire lance pipe is not replaced, but only the tip portion that is easily damaged or deformed can be replaced, which is economical.
また、この実施形態では、前記交換すべき先端部だけを特に耐熱性に優れた材質とすることもできる。耐熱性にとんだ材料は高価であるが、先端部だけにこのような材料を使用すればよいので、この点でも経済的である。 Further, in this embodiment, only the tip portion to be replaced can be made of a material particularly excellent in heat resistance. Although a material with high heat resistance is expensive, it is economical in this respect because it is sufficient to use such a material only at the tip.
図8はさらに異なる実施形態を表すもので、この実施形態では、フランジ部材12‘がスプリング22によって後向きに付勢されており、アダプター14‘がスリーブ10に螺着されるようになっている。アダプター14’の先端部とフランジ部材12の後端部が傾斜面25,26によって気密に密着することは前記実施形態と同様である。
FIG. 8 shows a further different embodiment. In this embodiment, the
この実施形態でも、固定状態ではランスパイプ2が気密に保持され、アダプター14‘のねじを緩めることによりランスパイプ2を軸周りに回転できるようになることは前記と同様である。また、この実施形態でも、フランジ部材12’の後端部側に雄の傾斜面を形成し、アダプター14‘の先端部に雌の傾斜面を形成して、両者を密着させるようにしてもよい。
In this embodiment as well, the
なお、以上の説明では、シール効果を維持するためのスプリング22をコイルバネとして説明したが、コイルバネに限らず、アダプターとフランジ部材の接続部を気密に保てるように付勢するバネであれば、他のスプリングでもよい。例えば、皿状の板バネをそろばんの玉のように重ね合わせたもの等を採用することができる。
In the above description, the
このPCバーナーは、高温にさらされて変形や損傷の生じやすいランスパイプを適宜回転させて使用することができるので、長時間使用しても一方向への曲がり等を防止でき、熱効率の低下や羽口の損傷等のトラブルを効果的に防止できる。 This PC burner can be used by appropriately rotating a lance pipe that is easily deformed or damaged when exposed to high temperatures, so that it can be prevented from bending in one direction even if it is used for a long time. Troubles such as tuyere damage can be effectively prevented.
1 PCバーナー
2 ランスパイプ
5 接続部
10 スリーブ
12,13‘ フランジ部材
14,14‘ アダプター
22 スプリング
25 傾斜面
26 傾斜面
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
上記課題を解決するため、本発明は次のような構成を採用した。すなわち、請求項1に記載の発明は、先端部が高炉の羽口に臨むようにブローパイプ内に配置され、高炉内に燃焼用の微粉炭を吹き込むランスパイプと、該ランスパイプの後端部を支持する接続部とを有する微粉炭吹き込みバーナーであって、前記接続部は、前後に開口し、内部にネジ部が設けられた中空のスリーブと、該スリーブの前側の開口部から該スリーブ内に挿入される筒部を備えた中空のフランジ部材と、前記スリーブの後側の開口部からスリーブ内に挿入され、前端部に前記フランジ部材に挿通されたランスパイプの後端部が固着されるとともに、後端部には微粉炭を供給するホースまたはパイプが接続される中空のアダプターとを備え、前記フランジ部材の筒部と前記アダプターのいずれか一方には前記スリーブのネジ部に螺合するネジ部が形成され、他方には、当該他方を前記ネジ部が形成された方の端部に向かって付勢するスプリングが設けられ、前記一方のネジ部を前記スリーブのネジ部に螺合してフランジ部材とアダプターの端部同士を当接させ、さらに前記スプリングの付勢力に抗して前記他方を押し戻すことにより、フランジ部材とアダプターの端部同士がきつく密着して、当該密着部の気密が保持されるとともに、アダプターとランスパイプの軸周りの回転が拘束され、必要に応じて前記螺合を緩めることにより、前記端部同士の接触部の気密を維持したままでランスパイプを軸周りに回転させることが可能となるように構成したことを特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention employs the following configuration. That is, the invention described in claim 1 is a lance pipe that is disposed in a blow pipe so that a tip portion thereof faces a tuyere of a blast furnace, and pulverized coal for combustion is blown into the blast furnace, and a rear end portion of the lance pipe. A pulverized coal-injection burner having a connecting portion that supports the hollow portion, the connecting portion being open at the front and rear and having a screw portion therein, and an opening on the front side of the sleeve from the inside of the sleeve. a hollow flange member having a cylindrical portion to be inserted into, is inserted from the side of the opening after the previous SL sleeve into sleeves, the rear end portion of the inserted through lance pipe to the flange member before the end A hollow adapter to which a hose or a pipe for supplying pulverized coal is connected to the rear end portion, and a cylindrical portion of the flange member and a screw portion of the sleeve are attached to one of the adapters. Screw A screw portion is formed on the other side, and a spring is provided on the other side to urge the other side toward the end on which the screw portion is formed, and the one screw portion is screwed to the screw portion of the sleeve. Then, the flange member and the adapter end are brought into contact with each other, and the other end is pushed back against the biasing force of the spring, so that the flange member and the adapter end closely contact each other. While the airtightness is maintained, the rotation of the adapter and the lance pipe around the axis is restricted, and if necessary, the screw is loosened so that the lance pipe can be pivoted while maintaining the airtightness of the contact portion between the ends. It is characterized in that it can be rotated around.
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