JP3288807B2 - 微細燃料の酸化方法およびそのためのバーナ - Google Patents
微細燃料の酸化方法およびそのためのバーナInfo
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- F23D1/00—Burners for combustion of pulverulent fuel
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- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
- F27B3/00—Hearth-type furnaces, e.g. of reverberatory type; Tank furnaces
- F27B3/10—Details, accessories, or equipment peculiar to hearth-type furnaces
- F27B3/20—Arrangements of heating devices
- F27B3/205—Burners
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、バーナを使用して炉空
間において主に２つの燃焼ガス、すなわち微細燃料およ
び、ある場合には別な燃料を効果的に混合することで酸
化が生ずる場合に、炉、とくにフラッシュ製錬炉で微細
燃料を酸化する方法に関する。燃焼ガスを別個の流れの
燃焼空間中に導いて、酸素を少なくとも部分的に乱流の
状態の中心に供給し、空気をその周囲に数個の別の流れ
として供給する。また本発明は、微細燃料と燃焼ガスを
混合し、製錬炉空間で燃焼するためのバーナに関する。
間において主に２つの燃焼ガス、すなわち微細燃料およ
び、ある場合には別な燃料を効果的に混合することで酸
化が生ずる場合に、炉、とくにフラッシュ製錬炉で微細
燃料を酸化する方法に関する。燃焼ガスを別個の流れの
燃焼空間中に導いて、酸素を少なくとも部分的に乱流の
状態の中心に供給し、空気をその周囲に数個の別の流れ
として供給する。また本発明は、微細燃料と燃焼ガスを
混合し、製錬炉空間で燃焼するためのバーナに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の技術では、微細燃料を空気、酸素
富裕空気および純酸素の両方で酸化するために数種の方
法が知られている。
富裕空気および純酸素の両方で酸化するために数種の方
法が知られている。
【０００３】米国特許第4,210,315 号では、粉末物質を
環状形の下向きの粉末流として分配し、この粉末流は、
環状フロー内に配置された特定の形状の表面上に向けら
れ、同時に、整形表面の下から放出される分散空気ジェ
ットを利用することにより、側面で対称的に分配され
る。この混合フローの周囲から、未だ主環状フローで
は、燃焼ガスが粉末物質に導入されてこれと混合され、
反応する。
環状形の下向きの粉末流として分配し、この粉末流は、
環状フロー内に配置された特定の形状の表面上に向けら
れ、同時に、整形表面の下から放出される分散空気ジェ
ットを利用することにより、側面で対称的に分配され
る。この混合フローの周囲から、未だ主環状フローで
は、燃焼ガスが粉末物質に導入されてこれと混合され、
反応する。
【０００４】円筒垂直シャフト中で行なわれた燃焼に必
要な典型的な要件は、粉末−燃焼ガスジェットがシャフ
トに平行で、それに対して対称でなければならず、これ
は、例えば米国特許第4,392,885 号で実現されている。
そこで、主に水平に進む燃焼ガスは、円滑で環状のフロ
ーに分割され、そして反応シャフトと平行な方向の微細
フローを取り囲むように曲げられる。
要な典型的な要件は、粉末−燃焼ガスジェットがシャフ
トに平行で、それに対して対称でなければならず、これ
は、例えば米国特許第4,392,885 号で実現されている。
そこで、主に水平に進む燃焼ガスは、円滑で環状のフロ
ーに分割され、そして反応シャフトと平行な方向の微細
フローを取り囲むように曲げられる。
【０００５】ときおり、環状の燃焼ガスフローが”薄”
過ぎる場合には、米国特許第4,490,170 号におけるのと
同様に、スプレイ状のサブフローにおいて上記の微粉フ
ローを取り囲むようにこれを導入し、それと混合しなけ
ればならない。別の燃焼ガスジェットを回転させるるこ
とが好適である。
過ぎる場合には、米国特許第4,490,170 号におけるのと
同様に、スプレイ状のサブフローにおいて上記の微粉フ
ローを取り囲むようにこれを導入し、それと混合しなけ
ればならない。別の燃焼ガスジェットを回転させるるこ
とが好適である。
【０００６】すべての場合、燃焼ガスは、均一な微粉フ
ローの周りから均一環状フローまたは別個なジェットと
して放出される。
ローの周りから均一環状フローまたは別個なジェットと
して放出される。
【０００７】然し乍ら、前記の従来例と異なり米国特許
第4,331,087 号では、均一に環状の微粉フローが、強く
回転する燃焼ガスジェットを取り囲むようにされてい
る。
第4,331,087 号では、均一に環状の微粉フローが、強く
回転する燃焼ガスジェットを取り囲むようにされてい
る。
【０００８】フィンランド特許出願第900,409 号では、
米国特許第4,210,315 号に記載された分配部材の中心に
少量の酸素が導入され、微粉フローに内側からエキスト
ラ酸素を供給する。
米国特許第4,210,315 号に記載された分配部材の中心に
少量の酸素が導入され、微粉フローに内側からエキスト
ラ酸素を供給する。
【０００９】多くの場合、例えば炭素を燃焼しながら、
微粉燃料および燃焼ガスを反応空間の前ですでに混合
し、バーナ本体の前でさえ混合する。然し乍らこれは、
常に成功するとは限らない。とくに、用いた燃焼ガスが
純酸素で、燃料が容易に反応する微粉物質である場合に
は、困難である。装置が摩耗すると、この場合、問題を
生じる。
微粉燃料および燃焼ガスを反応空間の前ですでに混合
し、バーナ本体の前でさえ混合する。然し乍らこれは、
常に成功するとは限らない。とくに、用いた燃焼ガスが
純酸素で、燃料が容易に反応する微粉物質である場合に
は、困難である。装置が摩耗すると、この場合、問題を
生じる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の各特
許の問題、欠陥を克服し、また実際上、その考えを実現
することを目的とする。すなわち、上で説明したすべて
の問題を解決するように、異なる酸素含有率を有する２
種のガスで微細燃料を燃焼酸化する方法、およびそのた
めの装置を提供することを目的とする。本発明の本質的
に新規な特徴は、特許請求の範囲の記載から明瞭であ
る。
許の問題、欠陥を克服し、また実際上、その考えを実現
することを目的とする。すなわち、上で説明したすべて
の問題を解決するように、異なる酸素含有率を有する２
種のガスで微細燃料を燃焼酸化する方法、およびそのた
めの装置を提供することを目的とする。本発明の本質的
に新規な特徴は、特許請求の範囲の記載から明瞭であ
る。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明の方法によると、
フラッシュ製錬炉の容量を大きくするために、２種の反
応ガスＩおよびIIを燃焼ガスとして用い、反応ガスＩす
なわち酸素を少なくとも部分的に乱流の別個の空洞ジェ
ット流としてバーナの中心からフラッシュ製錬炉の反応
領域中に供給し、燃焼ガスIIすなわち空気は、酸素ジェ
ットの周りに下に向いた少なくとも３つの別個の流れと
して供給し、その流れの開口角度は15〜20°であり、各
々の空気ジェットの間に本質的に同一環上に微細燃料の
乱流チャンネルを配置し、それから流出する別個の燃料
ジェットは、バーナ下に位置する反応シャフトの中心軸
との間で15〜50°の角度をなし、それにより、炉、とく
にフラッシュ製錬炉に供給すべき微細燃料を燃焼ガスで
酸化させ、燃焼ガスの一部は、乱流形で反応空間中に供
給されることにより、微細燃料を燃焼酸化させる。
フラッシュ製錬炉の容量を大きくするために、２種の反
応ガスＩおよびIIを燃焼ガスとして用い、反応ガスＩす
なわち酸素を少なくとも部分的に乱流の別個の空洞ジェ
ット流としてバーナの中心からフラッシュ製錬炉の反応
領域中に供給し、燃焼ガスIIすなわち空気は、酸素ジェ
ットの周りに下に向いた少なくとも３つの別個の流れと
して供給し、その流れの開口角度は15〜20°であり、各
々の空気ジェットの間に本質的に同一環上に微細燃料の
乱流チャンネルを配置し、それから流出する別個の燃料
ジェットは、バーナ下に位置する反応シャフトの中心軸
との間で15〜50°の角度をなし、それにより、炉、とく
にフラッシュ製錬炉に供給すべき微細燃料を燃焼ガスで
酸化させ、燃焼ガスの一部は、乱流形で反応空間中に供
給されることにより、微細燃料を燃焼酸化させる。
【００１２】本発明の装置としてのバーナは、垂直円筒
形の製錬炉のアーチ中に配置され、それにより燃焼ガス
の一部は、製錬炉の反応シャフト中に乱流形で供給さ
れ、バーナは、渦発生器をその中心に備え、その渦発生
器を通して反応ガスＩすなわち酸素が反応シャフト中に
別個の流れとして供給され、バーナは、空気分配チャン
バを渦発生器（９）の周囲に備え、さらに、反応ガスII
すなわち空気を供給するために少なくとも３つの下向き
の別個の乱流供給チャンネルを備え、本質的に同一の環
の周囲で各々の空気供給チャンネルの間に微細燃料のた
めの乱流チャンネルが配置され、燃焼ガスにより炉、好
適にはフラッシュ製錬炉中に供給される微細燃料を酸
化、燃焼させることによる、異なる酸素含有率を有する
２種のガスで、微細燃料を酸化する装置である。
形の製錬炉のアーチ中に配置され、それにより燃焼ガス
の一部は、製錬炉の反応シャフト中に乱流形で供給さ
れ、バーナは、渦発生器をその中心に備え、その渦発生
器を通して反応ガスＩすなわち酸素が反応シャフト中に
別個の流れとして供給され、バーナは、空気分配チャン
バを渦発生器（９）の周囲に備え、さらに、反応ガスII
すなわち空気を供給するために少なくとも３つの下向き
の別個の乱流供給チャンネルを備え、本質的に同一の環
の周囲で各々の空気供給チャンネルの間に微細燃料のた
めの乱流チャンネルが配置され、燃焼ガスにより炉、好
適にはフラッシュ製錬炉中に供給される微細燃料を酸
化、燃焼させることによる、異なる酸素含有率を有する
２種のガスで、微細燃料を酸化する装置である。
【００１３】
【実施例】本発明による方法および装置を添付図面を参
照して以下に詳細に説明する。
照して以下に詳細に説明する。
【００１４】図１は、微細物質のバーナ１がフラッシュ
製錬炉２のアーチ３中でどのような状況にあるかを概念
的に示す。微細燃料流、一般的には濃縮物流は、バーナ
１の内側の供給装置４から数個のサブフロー（副流）に
分かれる。反応ガス５と６の両方ともバーナへ均一なガ
スフローにされ、そこで空気が分配されて製錬炉中の数
個のサブフロー中を通過する。濃縮物および反応ガス
は、別個のフローで製錬炉中に導入され、フラッシュ製
錬炉の反応シャフト７においてのみ一致する。本発明
は、２つの別の反応ガスを取り扱い、したがって反応ガ
スＩは、酸素ガスであり、反応ガスIIは、空気である。
製錬炉２のアーチ３中でどのような状況にあるかを概念
的に示す。微細燃料流、一般的には濃縮物流は、バーナ
１の内側の供給装置４から数個のサブフロー（副流）に
分かれる。反応ガス５と６の両方ともバーナへ均一なガ
スフローにされ、そこで空気が分配されて製錬炉中の数
個のサブフロー中を通過する。濃縮物および反応ガス
は、別個のフローで製錬炉中に導入され、フラッシュ製
錬炉の反応シャフト７においてのみ一致する。本発明
は、２つの別の反応ガスを取り扱い、したがって反応ガ
スＩは、酸素ガスであり、反応ガスIIは、空気である。
【００１５】微細濃縮物フロ−は、供給装置４から分配
され、供給装置としては、よくドラッグ・コンベヤが用
いられ、好適には４つのサブフロー３〜６に分割され
る。図２から分かるように、これらのサブフローは、主
に重量により下向きにバーナの乱流チャンネル８で落ち
ることができる。
され、供給装置としては、よくドラッグ・コンベヤが用
いられ、好適には４つのサブフロー３〜６に分割され
る。図２から分かるように、これらのサブフローは、主
に重量により下向きにバーナの乱流チャンネル８で落ち
ることができる。
【００１６】先ず、サブフローの方向は、実際上、外向
きにされ、渦発生アッセンブリ９が装置の中心部分に備
えられている。その後、サブフローは、一定時間、垂直
に保持され、そこで内側方向に向き、垂直で円筒形の反
応シャフト７の中心軸に向けられ、シャフトとある角度
をなす。その角度は、15〜50°の範囲であり、最終的に
は、チャンネル８を流れる微細な燃料のサブフローが反
応シャフトのアーチ３を通して反応ガスＩの渦発生器の
周りからシャフト７自体に流出され、シャフトの中心軸
と一致し、いくぶんそのアーチの低表面の下にある。
きにされ、渦発生アッセンブリ９が装置の中心部分に備
えられている。その後、サブフローは、一定時間、垂直
に保持され、そこで内側方向に向き、垂直で円筒形の反
応シャフト７の中心軸に向けられ、シャフトとある角度
をなす。その角度は、15〜50°の範囲であり、最終的に
は、チャンネル８を流れる微細な燃料のサブフローが反
応シャフトのアーチ３を通して反応ガスＩの渦発生器の
周りからシャフト７自体に流出され、シャフトの中心軸
と一致し、いくぶんそのアーチの低表面の下にある。
【００１７】図２は、濃縮物を運ぶように構成された乱
流チャンネル８が屈曲点に特定のポケット10を備え、そ
れへ濃縮物が集まって自己加熱ライニングを形成するの
も示している。この自己加熱ライニングは、単一粒子の
衝撃様の効果の管を保護する。チャンネル８の底部11は
さらに、別のスクレープ手段12を備え、それにより形成
物を濃縮物管およびアーチから運転中にスクレープする
ことができる。
流チャンネル８が屈曲点に特定のポケット10を備え、そ
れへ濃縮物が集まって自己加熱ライニングを形成するの
も示している。この自己加熱ライニングは、単一粒子の
衝撃様の効果の管を保護する。チャンネル８の底部11は
さらに、別のスクレープ手段12を備え、それにより形成
物を濃縮物管およびアーチから運転中にスクレープする
ことができる。
【００１８】微細材料、とくに濃縮物を燃焼している
間、空気と純酸素の両方を用いる。通常の方法は、反応
空間の前にそれらを均質に混合し、次に、生成した酸素
富裕の空気を反応シャフトに、例えば前記の各特許に説
明の方法により導入するものである。混合に問題が時々
生じる。例えば、酸素および空気は、よく異なる圧力を
有し、一方、ガスを製錬炉中に混合し、導入する方法を
計画するのに、これを配慮しなければならない。
間、空気と純酸素の両方を用いる。通常の方法は、反応
空間の前にそれらを均質に混合し、次に、生成した酸素
富裕の空気を反応シャフトに、例えば前記の各特許に説
明の方法により導入するものである。混合に問題が時々
生じる。例えば、酸素および空気は、よく異なる圧力を
有し、一方、ガスを製錬炉中に混合し、導入する方法を
計画するのに、これを配慮しなければならない。
【００１９】本発明の方法において、酸素と空気を別々
に、そして異なる方法によって製錬炉に導入する。実際
上、これにより空気は、一般的にブロワ−を通して導入
され、空気圧力は、0.02〜0.05バールの範囲である。酸
素は、圧縮機により導入され、酸素圧力は、0.2 〜0.5
バールの範囲である。本発明によれば、これらの燃焼ガ
スは、製錬炉中に別々に導入され、その場合、酸素圧力
が高いほど、例えば濃縮物を分散するに十分に利用する
ことができ、酸素に含有されるこの撹拌エネルギーは、
燃焼ガスを互いに混合しても失われない。
に、そして異なる方法によって製錬炉に導入する。実際
上、これにより空気は、一般的にブロワ−を通して導入
され、空気圧力は、0.02〜0.05バールの範囲である。酸
素は、圧縮機により導入され、酸素圧力は、0.2 〜0.5
バールの範囲である。本発明によれば、これらの燃焼ガ
スは、製錬炉中に別々に導入され、その場合、酸素圧力
が高いほど、例えば濃縮物を分散するに十分に利用する
ことができ、酸素に含有されるこの撹拌エネルギーは、
燃焼ガスを互いに混合しても失われない。
【００２０】本発明によれば、燃焼ガスのため得られる
全圧力は、最適な形で利用される。酸素圧力は、酸素に
強く乱流を与えるために用いられ、したがって濃縮物を
良好に分布させることができる。酸素量の変動は、特定
の乱流調整部材を使用して考慮に入れ、これは、例えば
米国特許第4,331,087 号に記載されている。
全圧力は、最適な形で利用される。酸素圧力は、酸素に
強く乱流を与えるために用いられ、したがって濃縮物を
良好に分布させることができる。酸素量の変動は、特定
の乱流調整部材を使用して考慮に入れ、これは、例えば
米国特許第4,331,087 号に記載されている。
【００２１】一方、強い乱流と濃縮物分散は、その圧力
が低いので、空気については必要でないが、適当で広く
変動できる”健全さ”である。
が低いので、空気については必要でないが、適当で広く
変動できる”健全さ”である。
【００２２】バーナ１に対して、反応ガスIIすなわち空
気は、主に水平に導入され、そして、濃縮物と同様に好
適には３〜６個のサブフローに分割される。この分割
は、水平方向から主に垂直な方向に変える前に行なわ
れ、または、別の空気分配チャンバで行なわれる。この
空気分配チャンバの底部は、主に反応シャフトのアーチ
を通して伸びている乱流開口13を備え、濃縮物フローと
本質的に等しい角度に向けられている。好適には、濃縮
物および空気チャンネル８と13は、同一環上に配置さ
れ、各第２チャンネルが濃縮物用に割り当てられ、各第
２チャンネルが空気用に割り当てられている。原理的
に、両方のサブフローの中心軸はシャフトの中心軸上の
同じ点で一致している。
気は、主に水平に導入され、そして、濃縮物と同様に好
適には３〜６個のサブフローに分割される。この分割
は、水平方向から主に垂直な方向に変える前に行なわ
れ、または、別の空気分配チャンバで行なわれる。この
空気分配チャンバの底部は、主に反応シャフトのアーチ
を通して伸びている乱流開口13を備え、濃縮物フローと
本質的に等しい角度に向けられている。好適には、濃縮
物および空気チャンネル８と13は、同一環上に配置さ
れ、各第２チャンネルが濃縮物用に割り当てられ、各第
２チャンネルが空気用に割り当てられている。原理的
に、両方のサブフローの中心軸はシャフトの中心軸上の
同じ点で一致している。
【００２３】然し乍ら、空気ジェットの開口角度は、一
般的に知られるように、15〜20°である。これらの空気
ジェットによって、濃縮物などの取り囲む媒体が吸引流
に設定され、ジェットの上部分にほとんど強制的に向け
られる。このように取り囲む媒体は、空気ジェットと強
く接触され、それは、当然、その速度に依存している。
般的に知られるように、15〜20°である。これらの空気
ジェットによって、濃縮物などの取り囲む媒体が吸引流
に設定され、ジェットの上部分にほとんど強制的に向け
られる。このように取り囲む媒体は、空気ジェットと強
く接触され、それは、当然、その速度に依存している。
【００２４】反応ガスＩ、すなわち酸素自体は、その割
合が全燃料ガスフローの約半分であるが、パイプ14を通
して均一な第１の主な水平フローとして渦発生チャンバ
９に導入される。渦発生チャンバにおいて、酸素ガスフ
ローは、本質的に垂直方向に変えられ、少なくとも部分
的に強い乱流の動きにされ、それにより酸素は、前記空
気の中心から放出せしめられ、濃縮物の混合物は、主な
空洞円錐形ジェットとして20°以上の開口角度で反応シ
ャフト７の渦発生機の底部15から放出される。さらに、
別個の酸素供給とする利点としてすでに述べたものの外
に、酸素チャンネルを別個にすることにより運転での安
全性に関しての重要なファクタが確保されることは、明
らかである。
合が全燃料ガスフローの約半分であるが、パイプ14を通
して均一な第１の主な水平フローとして渦発生チャンバ
９に導入される。渦発生チャンバにおいて、酸素ガスフ
ローは、本質的に垂直方向に変えられ、少なくとも部分
的に強い乱流の動きにされ、それにより酸素は、前記空
気の中心から放出せしめられ、濃縮物の混合物は、主な
空洞円錐形ジェットとして20°以上の開口角度で反応シ
ャフト７の渦発生機の底部15から放出される。さらに、
別個の酸素供給とする利点としてすでに述べたものの外
に、酸素チャンネルを別個にすることにより運転での安
全性に関しての重要なファクタが確保されることは、明
らかである。
【００２５】たとえばニッケル硫化物濃縮物などの濃縮
物があり、その硫化物含有率は、必ずしも反応に必要な
高温を維持するに十分でない。これらの場合、さらに熱
を反応シャフトに与えることが必要である。本発明にお
いて、これは、次の処理法により容易に達成される。
物があり、その硫化物含有率は、必ずしも反応に必要な
高温を維持するに十分でない。これらの場合、さらに熱
を反応シャフトに与えることが必要である。本発明にお
いて、これは、次の処理法により容易に達成される。
【００２６】図３は、内側から酸素フローが渦発生機の
底部15から流出する模様を示す。そこでは、反応シャフ
トに液体燃料がパイプ16を通して導入され、それにより
エキストラ燃料のフローは、内側から空洞酸素ガスフロ
ーへ流出する。そして燃料は、周りの酸素の効果により
燃焼するときに、反応に必要な付加的な熱を発するもの
である。
底部15から流出する模様を示す。そこでは、反応シャフ
トに液体燃料がパイプ16を通して導入され、それにより
エキストラ燃料のフローは、内側から空洞酸素ガスフロ
ーへ流出する。そして燃料は、周りの酸素の効果により
燃焼するときに、反応に必要な付加的な熱を発するもの
である。
【００２７】上記の要求事項をすべて満足させるため
に、測定を行なったところ、しばしば、反応シャフトの
アーチを通して伸びるバーナ要素の表面が大きくなり、
製錬炉（その温度は、約1,400 ℃）の熱放射によりバー
ナ材料の耐性がもはや保証されなくなる状況が生ずる。
本発明において、この問題は、水による冷却に結合され
る恐れがあるため、当業者にとってさえ必ずしも自明で
ない効率的な方法で解決される。本発明によれば、バー
ナシステム全体は、アーチに水冷銅板17の”内側”に、
設けられ、これによって、材料の選択および設計が非常
に容易なる。
に、測定を行なったところ、しばしば、反応シャフトの
アーチを通して伸びるバーナ要素の表面が大きくなり、
製錬炉（その温度は、約1,400 ℃）の熱放射によりバー
ナ材料の耐性がもはや保証されなくなる状況が生ずる。
本発明において、この問題は、水による冷却に結合され
る恐れがあるため、当業者にとってさえ必ずしも自明で
ない効率的な方法で解決される。本発明によれば、バー
ナシステム全体は、アーチに水冷銅板17の”内側”に、
設けられ、これによって、材料の選択および設計が非常
に容易なる。
【００２８】図４は、燃料および燃焼ガスジェットが別
々のチャンネルから放出されるときの反応シャフトの頂
点の状況を概念的に示し、各位置Ａ、ＢおよびＣにおけ
る状況は、その下の対応する断面図に示す。
々のチャンネルから放出されるときの反応シャフトの頂
点の状況を概念的に示し、各位置Ａ、ＢおよびＣにおけ
る状況は、その下の対応する断面図に示す。
【００２９】図４の垂直断面図では、渦発生器の底部15
から別個の強い酸素ガスジェット18が放出され、その周
りに濃縮物チャンネル８からの濃縮物フロー19および空
気チャンネル13からの空気フロー20が対称的に流出す
る。断面図4Aの状況では、すべてのフローがまだ別個で
ないが、断面図4Bから明らかなように、空気ジェットの
開口角度により濃縮物フローが吸引流量に設定され、そ
れに依存してガス空間で流動化される濃縮物の最も細か
い要素が空気ジェットに吸着され、そのためアーチ上に
付着しなくて形成成長する。
から別個の強い酸素ガスジェット18が放出され、その周
りに濃縮物チャンネル８からの濃縮物フロー19および空
気チャンネル13からの空気フロー20が対称的に流出す
る。断面図4Aの状況では、すべてのフローがまだ別個で
ないが、断面図4Bから明らかなように、空気ジェットの
開口角度により濃縮物フローが吸引流量に設定され、そ
れに依存してガス空間で流動化される濃縮物の最も細か
い要素が空気ジェットに吸着され、そのためアーチ上に
付着しなくて形成成長する。
【００３０】したがって、内側に向けられた環状形の濃
縮物−空気カーテンを作る。そして環状形の濃縮物の含
有率は、波状の形で変化する。断面図4Cに明らかなよう
に、酸素ジェットの乱流が強く、濃縮物−空気の混合物
が図4Bに示すように分配できる。そして、反応に必要な
十分に高い速度で均質に混合される。
縮物−空気カーテンを作る。そして環状形の濃縮物の含
有率は、波状の形で変化する。断面図4Cに明らかなよう
に、酸素ジェットの乱流が強く、濃縮物−空気の混合物
が図4Bに示すように分配できる。そして、反応に必要な
十分に高い速度で均質に混合される。
【００３１】従来技術のバーナでも本発明に特有の一定
の特性を達成できることもあるが、燃焼過程に本質的な
他のいくつかの特性を実現することは、困難のままであ
った。しかし、今や本発明の方法と装置により、同時に
すべての上記の欠点を克服するものである。バーナの重
要な問題は、実際上の要求、すなわち閉鎖なしで摩耗等
のない運転である。
の特性を達成できることもあるが、燃焼過程に本質的な
他のいくつかの特性を実現することは、困難のままであ
った。しかし、今や本発明の方法と装置により、同時に
すべての上記の欠点を克服するものである。バーナの重
要な問題は、実際上の要求、すなわち閉鎖なしで摩耗等
のない運転である。
【００３２】すべての従来の技術の場合では、濃縮物フ
ローが環状形を形成し、その場合、開口がしばしば比較
的に小さくなって閉鎖の危険を生じ、例えば、濃縮物フ
ロー（例えば、製錬電極）とともに運ばれた望ましくな
い妨害物にために、閉鎖される危険が生じる。開口は、
とくに加熱されると、ある点で容易に狭くなり、そのた
め非対称を生じる。損傷した開口の修理を別に計画する
必要があり、手動で特別の構造を形成する必要がある。
ローが環状形を形成し、その場合、開口がしばしば比較
的に小さくなって閉鎖の危険を生じ、例えば、濃縮物フ
ロー（例えば、製錬電極）とともに運ばれた望ましくな
い妨害物にために、閉鎖される危険が生じる。開口は、
とくに加熱されると、ある点で容易に狭くなり、そのた
め非対称を生じる。損傷した開口の修理を別に計画する
必要があり、手動で特別の構造を形成する必要がある。
【００３３】本発明の装置においては、標準パイプを使
用でき、したがって容易に取り替えることができ、固体
であるので、その形状を良好に保持するものである。丸
い横断面により摩擦の少ない壁表面となり、そのため閉
鎖は最小になる。然し乍ら、閉鎖が何かの理由により生
じても、清浄することができ、それは、多くの他の方
法、構造と比べて非常に簡単で容易に管理可能な方法で
実現でき、必要により自溶製錬できるものである。
用でき、したがって容易に取り替えることができ、固体
であるので、その形状を良好に保持するものである。丸
い横断面により摩擦の少ない壁表面となり、そのため閉
鎖は最小になる。然し乍ら、閉鎖が何かの理由により生
じても、清浄することができ、それは、多くの他の方
法、構造と比べて非常に簡単で容易に管理可能な方法で
実現でき、必要により自溶製錬できるものである。
【００３４】濃縮物がかなり高いスピードで壁に衝突す
ると、摩耗を引き起こすことが多い。本発明では、これ
は、自溶製錬形にして解消している。すなわち、各衝突
点でパイプ用の連続体を配置し、これは、同時に濃縮物
を集める容器として機能し、前記のように、濃縮物流の
衝突衝撃を受けとめる。
ると、摩耗を引き起こすことが多い。本発明では、これ
は、自溶製錬形にして解消している。すなわち、各衝突
点でパイプ用の連続体を配置し、これは、同時に濃縮物
を集める容器として機能し、前記のように、濃縮物流の
衝突衝撃を受けとめる。
【００３５】酸素が濃縮物の周囲から流出する多くの場
合、濃縮物−燃料空気の流れと反応シャフト壁との間の
中間空間から熱をさらに加え、そこで熱炎（酸素）は一
般に、熱歪みによりシャフト壁表面が摩耗するため使用
できない。本発明では、濃縮物−空気の懸濁物は、シャ
フト壁付近にあり、そのため本発明の構造は、シャフト
の煉瓦仕上げまたはモルタル構造に危険を及ぼさない。
合、濃縮物−燃料空気の流れと反応シャフト壁との間の
中間空間から熱をさらに加え、そこで熱炎（酸素）は一
般に、熱歪みによりシャフト壁表面が摩耗するため使用
できない。本発明では、濃縮物−空気の懸濁物は、シャ
フト壁付近にあり、そのため本発明の構造は、シャフト
の煉瓦仕上げまたはモルタル構造に危険を及ぼさない。
【００３６】さらに本発明を以下の具体例により説明す
る。
る。
【００３７】
【例１】ニッケル濃縮物のフラッシュ製錬に次の材料を
以下の表１に従って製錬炉中に供給した。反応シャフト
の直径は、4.2 m であった。
以下の表１に従って製錬炉中に供給した。反応シャフト
の直径は、4.2 m であった。
【００３８】
【表１】 容量Ｉ 容量II 全供給物 （濃縮物＋添加物） 15 t／時 30 t／時 酸素(VO2n) 2,500 m3 ／時 5,000 m3 ／時 燃焼空気(Vin) 2,000 m3 ／時 3,000 m3 ／時 酸素圧力 0.25 バール 0.26 バール 燃焼空気圧 0.015バール 0.03 バール 油 300ｌ／時 300ｌ／時 上記の表１に示すように、バーナの調整領域は広く、容
量は２倍にでき、その実施によりバーナは両方の領域で
効率的に作用することが示された。表１に示すように、
容量IIの領域で酸素供給は、全供給物と同じく２倍にな
ったが、同じ混合効率（渦速度）は、燃料ガスＩの循環
強度を低減させることにより達成された。調整領域は、
従来技術の配置を使用して得られたものよりはっきりと
広くなった。これは、予備混合された燃料ガスの流出速
度に混合効率が大きく依存していたためである。この例
において、燃料ガスＩおよびIIの供給によって別々に調
整領域の本質的な伸びがあったことは、明らかである。
量は２倍にでき、その実施によりバーナは両方の領域で
効率的に作用することが示された。表１に示すように、
容量IIの領域で酸素供給は、全供給物と同じく２倍にな
ったが、同じ混合効率（渦速度）は、燃料ガスＩの循環
強度を低減させることにより達成された。調整領域は、
従来技術の配置を使用して得られたものよりはっきりと
広くなった。これは、予備混合された燃料ガスの流出速
度に混合効率が大きく依存していたためである。この例
において、燃料ガスＩおよびIIの供給によって別々に調
整領域の本質的な伸びがあったことは、明らかである。
【００３９】
【発明の効果】以上説明したように、従来技術でのすべ
ての問題を解決し、異なる酸素含有率を有する２種のガ
スで微細燃料を酸化燃焼させる方法、およびそのための
装置が提供される。
ての問題を解決し、異なる酸素含有率を有する２種のガ
スで微細燃料を酸化燃焼させる方法、およびそのための
装置が提供される。
【図１】本発明の好適な例によるフラッシュ製錬炉を概
念的に示す図である。
念的に示す図である。
【図２】本発明の微細材料バーナの好適な例を不等角投
影図法で対角的に、かつ部分的断面図で示す図である。
影図法で対角的に、かつ部分的断面図で示す図である。
【図３】本発明のバーナの好適な例を不等角投影図法で
対角的に下からの部分断面図で示す図である。
対角的に下からの部分断面図で示す図である。
【図４】別々の材料流がフラッシュ製錬炉の頂部でどの
ように混合するかを概念的に示す図である。
ように混合するかを概念的に示す図である。
１ バーナ ２ 製錬炉 ３ 製錬炉のアーチ部 ４ 供給装置 ５、６ 反応ガス ７ 反応シャフト ８ 濃縮物の乱流チャンネル（開口） ９ 渦発生器または渦発生チャンバ 10 特別ポケット 11 チャンネルの底部 12 スクレープ手段 13 空気乱流チャンネル（開口） 14 パイプ 15 渦発生器の底部 16 燃料パイプ 17 水冷銅板 18 酸素ガスジェット 19 濃縮物流 20 空気フロー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 バルト ヨハンネス マキタロ フィンランド共和国 28130 ポリ、 ルフディンティエ 18 (72)発明者 ラッセ ユハニ バルリ フィンランド共和国 29200 ハルヤバ ルタ、アイノンカトゥ ４ エー ２ (56)参考文献 特開 平２−50011（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−24712（ＪＰ，Ａ) 実公 昭47−12178（ＪＰ，Ｙ１) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F23D 17/00 F23D 1/00 F27D 7/02
Claims (16)
- 【請求項１】 炉、とくにフラッシュ製錬炉に供給すべ
き微細燃料を燃焼ガスで酸化させて、燃焼ガスの一部が
乱流形で反応空間中に供給される微細燃料の酸化方法に
おいて、該方法は、前記フラッシュ製錬炉の容量を大き
くするために、２種の反応ガスＩおよびIIを燃焼ガスと
して用い、反応ガスＩすなわち酸素は、少なくとも部分
的に乱流の別個の空洞ジェット流としてバーナの中心か
ら前記フラッシュ製錬炉の反応空間中に供給され、燃焼
ガスIIすなわち空気は、酸素ジェットの周りに下に向い
た少なくとも３つの別個の流れとして供給され、これら
の流れの開口角度は15〜20°であり、各々の空気ジェッ
トの間に本質的に同一環上に微細燃料の乱流チャンネル
が配置され、それから流出する別個の燃料ジェットは、
前記バーナの下方に位置する反応シャフトの中心軸との
間で15〜50°の角度をなしていることを特徴とする微細
燃料の酸化方法。 - 【請求項２】 請求項１に記載の方法において、反応ガ
スＩおよびIIは、前記バーナを通して異なる圧力で前記
反応シャフトに供給されることを特徴とする酸化方法。 - 【請求項３】 請求項２に記載の方法において、反応ガ
スＩの圧力は、0.2〜0.5 バールの範囲であることを特
徴とする酸化方法。 - 【請求項４】 請求項２に記載の方法において、反応ガ
スIIの圧力は、0.02〜0.05バールの範囲であることを特
徴とする酸化方法。 - 【請求項５】 請求項１に記載の方法において、反応ガ
スIIのチャンネル数は、好適には４〜６であることを特
徴とする酸化方法。 - 【請求項６】 請求項１に記載の方法において、前記微
細燃料のチャンネル数は、好適には４〜６であることを
特徴とする酸化方法。 - 【請求項７】 請求項１に記載の方法において、反応ガ
スＩのジェットの中心からガス状または液状の別な燃料
を供給することを特徴とする酸化方法。 - 【請求項８】 燃焼ガスにより炉、好適にはフラッシュ
製錬炉中に供給される微細燃料を酸化させるバーナであ
って、該バーナが垂直円筒形の製錬炉のアーチ中に配置
され、それにより燃焼ガスの一部が製錬炉の反応シャフ
ト中に乱流形で供給されるバーナにおいて、 該バーナは渦発生器をその中心に備え、該渦発生器を通
して反応ガスＩすなわち酸素が前記反応シャフト中に別
個の流れとして供給され、 該バーナは、 前記渦発生器の周囲に設けられた空気分配チャンバと、 反応ガスIIすなわち空気を供給するための少なくとも３
つの下向きの別個の乱流供給チャンネルと、 本質的に同一の環の周囲で各々の空気供給チャンネルの
間に配設された微細燃料用の乱流チャンネルとを備えて
いることを特徴とする微細燃料酸化用バーナ。 - 【請求項９】 請求項８に記載のバーナにおいて、該バ
ーナの底部に水冷銅板を備えることを特徴とするバー
ナ。 - 【請求項１０】 請求項８に記載のバーナにおいて、前
記渦発生器の内側にガス状または液状の別な燃料のため
の供給パイプを同心状に備えることを特徴とするバー
ナ。 - 【請求項１１】 請求項８に記載のバーナにおいて、前
記微細燃料用のチャンネルは、該チャンネルを保護する
ポケットを備えることを特徴とするバーナ。 - 【請求項１２】 請求項８に記載のバーナにおいて、前
記微細燃料用のチャンネルはスクレープ手段を備えるこ
とを特徴とするバーナ。 - 【請求項１３】 請求項８に記載のバーナにおいて、前
記反応ガスIIの下向きの乱流チャンネルは、前記反応シ
ャフトの垂直中心軸と15〜20°の角度をなすことを特徴
とするバーナ。 - 【請求項１４】 請求項８に記載のバーナにおいて、前
記微細燃料の下向きの乱流チャンネルは、前記反応シャ
フトの垂直中心軸と15〜50°をなすことを特徴とするバ
ーナ。 - 【請求項１５】 請求項８に記載のバーナにおいて、前
記反応ガスIIのチャンネルの数は、好適には４〜６であ
ることを特徴とするバーナ。 - 【請求項１６】 請求項８に記載のバーナにおいて、前
記微細燃料のチャンネルの数は、好適には４〜６である
ことを特徴とするバーナ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI922532A FI94152C (fi) | 1992-06-01 | 1992-06-01 | Tapa ja laite pulverimaisen polttoaineen hapettamiseksi kahdella eri happipitoisuuden omaavalla kaasulla |
| FI922532 | 1992-06-01 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0634114A JPH0634114A (ja) | 1994-02-08 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| BRPI0510988A (pt) * | 2004-05-14 | 2007-12-04 | Boc Group Inc | refino de metal em fusão |
| JP4898393B2 (ja) * | 2006-11-09 | 2012-03-14 | 三菱重工業株式会社 | バーナ構造 |
| DE102007021926A1 (de) * | 2007-05-10 | 2008-11-20 | Siemens Ag | Öl-/Slurrybrenner mit Injektionszerstäubung |
| DE102007021925B4 (de) * | 2007-05-10 | 2014-05-28 | Siemens Aktiengesellschaft | Kompakt-Kohlenstaubbrenner |
| FI121852B (fi) | 2009-10-19 | 2011-05-13 | Outotec Oyj | Menetelmä polttoainekaasun syöttämiseksi suspensiosulatusuunin reaktiokuiluun ja rikastepoltin |
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| CN102268558B (zh) * | 2011-07-25 | 2012-11-28 | 阳谷祥光铜业有限公司 | 一种旋浮卷吸冶金工艺及其反应器 |
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| FI127083B (en) * | 2015-10-30 | 2017-11-15 | Outotec Finland Oy | Burner and atomizer for a burner |
| CN110440596A (zh) * | 2019-09-05 | 2019-11-12 | 天津闪速炼铁技术有限公司 | 一种闪速炉配气系统及配气冶炼方法 |
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|---|---|---|---|---|
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| US4210315A (en) * | 1977-05-16 | 1980-07-01 | Outokumpu Oy | Means for producing a suspension of a powdery substance and a reaction gas |
| FI57786C (fi) * | 1978-12-21 | 1980-10-10 | Outokumpu Oy | Saett och anordning foer bildande av en virvlande suspensionstraole av ett pulverartat material och reaktionsgas |
| DE3027587A1 (de) * | 1980-07-21 | 1982-02-25 | Klöckner-Humboldt-Deutz AG, 5000 Köln | Brenner fuer feste brennstoffe |
| FI63259C (fi) * | 1980-12-30 | 1983-05-10 | Outokumpu Oy | Saett och anordning foer bildande av en riktad suspensionsstraole av ett pulverformigt aemne och reaktionsgas |
| FI63780C (fi) * | 1981-11-27 | 1983-08-10 | Outokumpu Oy | Saett och anordning foer att bilda en riktad och reglerad suspensionsstraole av ett aemne i pulverform och reaktionsgas |
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| DE3832843C1 (en) * | 1988-09-28 | 1989-10-19 | Vsesojuznyj Naucno-Issledovatel'skij Gorno-Metallurgiceskij Institut Cvetnych Metallov, Ust-Kamenogorsk, Su | Device for supplying a charging-oxygen mixture to a smelting furnace |
| FI88517C (fi) * | 1990-01-25 | 1993-05-25 | Outokumpu Oy | Saett och anordning foer inmatning av reaktionsaemnen i en smaeltugn |
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- 1992-06-01 FI FI922532A patent/FI94152C/fi not_active IP Right Cessation
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- 1993-05-18 AU AU38613/93A patent/AU666538B2/en not_active Ceased
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