JP2761885B2 - 微粉炭バーナ - Google Patents

微粉炭バーナ

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JP2761885B2 JP63096853A JP9685388A JP2761885B2 JP 2761885 B2 JP2761885 B2 JP 2761885B2 JP 63096853 A JP63096853 A JP 63096853A JP 9685388 A JP9685388 A JP 9685388A JP 2761885 B2 JP2761885 B2 JP 2761885B2
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正博 松浦
雅之 渡部
三郎 桜井
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誠吾 玄蕃
尚武 山田
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    • C21BMANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B5/00Making pig-iron in the blast furnace
    • C21B5/001Injecting additional fuel or reducing agents
    • C21B5/003Injection of pulverulent coal

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Description

【発明の詳細な説明】 「発明の目的」 (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。
(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11
00〜1300℃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ある。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(第5図)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62−26
3906号(第6図)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。
(発明が解決しようとする課題) 前述の特開昭62−263906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。
「発明の構成」 (課題を解決するための手段) 前述の目的を達成するために本発明者等は、中央部に
炉内監視管を備え、その外側に同心円状に微粉炭吹き込
み管、羽口先温度調整ガス吹き込み管、酸素吹き込み管
を順次配設したバーナの先端に羽口を突出連接し、前記
羽口先温度調整ガス吹き込み管および酸素吹き込み管の
吹出ノズルを上記微粉炭吹き込み管吹出ノズルの吹出方
向と交叉するように前記中央部方向に向け傾斜させたこ
とを特徴とする微粉炭バーナ、を提案するものである。
(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3点の特徴を
有している。
a) 従来の高炉操業と異なり、羽口先レースウェイに
おける微粉炭の燃焼、並びに炉内反応の応答性が極めて
早いため燃焼の主帯域の上方を適確に入手する必要があ
り、そのためにバーナの中央部に炉内監視手段を設けた
こと。
b) レースウェイが異状に高温となり炉況に変調を来
しやすいので羽口先温度調整ガスの使用が不可欠であ
り、そのための配管を必要とすること。
c) 微粉炭の燃焼に伴なう羽口への影響を最少限とす
るための手段を講ずること。
a)は目視による確認もしくは自動制御との関連で炉
内状況を光学的に直接入手する手段として必要なもので
あり、バーナの本体内の位置は、外界の影響を受けない
略中央が好ましく、微粉炭等が管内に入ることは視野を
狭くし測定精度にも影響を与えることになるから空気そ
の他の適当な流体により常時もしくは間欠的に管内を清
浄化する機構を備えておく必要がある。
b)の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徴に限定はない。
c)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。従って前述した中央部
炉内監視管の外側に同心円状に微粉炭吹き込み管、羽口
先温度調整ガス吹き込み管、酸素吹き込み管を順次配設
したバーナの先端に羽口を突出連接し、前記羽口先温度
調整ガス吹き込み管および酸素吹き込み管の吹出ノズル
を上記微粉炭吹き込み管吹出ノズルの吹出方向と交叉す
るように前記中央部方向に向け傾斜させたことによって
上記微粉炭を含む混合流体の最外縁が羽口に接触する位
置は、羽口先端部から該羽口出口直径の1/2以内とさ
れ、これを超える場合における如き羽口への影響を有効
に防止する。
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ー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。
(実施例) 第1図は本発明の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により管内に
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12、冷却水排出口13が
設けられている。
第2図は第1図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。
第3図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。
第4図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。
「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、而も燃焼状態を適
確に把握することのできるようにバーナの中央部に炉内
監視用管を配設し、その外側に微粉炭吹き込み管を設け
ると共に更にその外側に羽口先温度調整ガス吹き込み
管、酸素吹き込み管を順次配設し、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
炭燃焼を図り、しかも前記のような炉内監視用管によっ
て肉眼による炉熱制御もしくは高炉の計算制御の有効活
用と相応してその効果を高く期待することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の微粉炭バーナの基部側縦断面、第2図
は前記バーナの先端部縦断面図、第3図は冷却水管の代
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、第4図は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、第5図は従来の送風支
管、第6図は高酸素富化時の送風支管の従来例を示す。 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1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1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1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62−263906(JP,A) 実開 昭61−170845(JP,U) 実開 昭62−97154(JP,U)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】中央部に炉内監視管を備え、その外側に同
    心円状に微粉炭吹き込み管、羽口先温度調整ガス吹き込
    み管、酸素吹き込み管を順次配設したバーナの先端に羽
    口を突出連接し、前記羽口先温度調整ガス吹き込み管お
    よび酸素吹き込み管の吹出ノズルを上記微粉炭吹き込み
    管吹出ノズルの吹出方向と交叉するように前記中央部方
    向に向け傾斜させたことを特徴とする微粉炭バーナ。
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