JP3394500B2 - 非鉄金属溶解炉 - Google Patents
非鉄金属溶解炉Info
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- 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
- F27B3/26—Arrangements of heat-exchange apparatus
- F27B3/263—Regenerators
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23L—SUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
- F23L15/00—Heating of air supplied for combustion
- F23L15/02—Arrangements of regenerators
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
- Y02E20/34—Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery
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- Waste-Gas Treatment And Other Accessory Devices For Furnaces (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、二組のバーナを一
対として交互に燃焼させ、一方のバーナの燃焼によって
得た排気熱を他方のバーナの蓄熱体で蓄え、その排気熱
を他方のバーナを燃焼させる際に使用する一対以上の蓄
熱式のバーナ（いわゆるリジェネレイティブバーナ）を
有する燃焼装置で、銅、アルミ、亜鉛、すず等の非鉄金
属溶解炉および鉄鋼、前記非鉄金属等を加熱する連続加
熱炉またはバッチ式加熱炉に備えられたものに関するも
のである。
対として交互に燃焼させ、一方のバーナの燃焼によって
得た排気熱を他方のバーナの蓄熱体で蓄え、その排気熱
を他方のバーナを燃焼させる際に使用する一対以上の蓄
熱式のバーナ（いわゆるリジェネレイティブバーナ）を
有する燃焼装置で、銅、アルミ、亜鉛、すず等の非鉄金
属溶解炉および鉄鋼、前記非鉄金属等を加熱する連続加
熱炉またはバッチ式加熱炉に備えられたものに関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】従来から、一対のバーナ１９、２０を交
互に燃焼させ、一方のバーナ１９の燃焼によって得た排
気熱を他方のバーナ２０の蓄熱体２２で蓄え、その排気
熱を他方のバーナ２０を燃焼させる際に使用する蓄熱式
のバーナを備え、金属を溶解あるいは加熱するために使
用される燃焼装置が存在する。この従来の燃焼装置は、
図６に示すように、一つのバーナ１９、２０に対して一
つの蓄熱体２１、２２が設けられており、従って、例え
ば八つ（四対）のバーナを取付けると、同じ数の蓄熱体
を必要としている。
互に燃焼させ、一方のバーナ１９の燃焼によって得た排
気熱を他方のバーナ２０の蓄熱体２２で蓄え、その排気
熱を他方のバーナ２０を燃焼させる際に使用する蓄熱式
のバーナを備え、金属を溶解あるいは加熱するために使
用される燃焼装置が存在する。この従来の燃焼装置は、
図６に示すように、一つのバーナ１９、２０に対して一
つの蓄熱体２１、２２が設けられており、従って、例え
ば八つ（四対）のバーナを取付けると、同じ数の蓄熱体
を必要としている。
【０００３】また、この従来の燃焼装置においては、図
７に示すように、燃焼用空気の供給量を調整する調整弁
２３が、蓄熱体３の上流側に設けられており、この調整
弁２３を操作することによってバーナ１９、２０の燃焼
を調整するようにしている。
７に示すように、燃焼用空気の供給量を調整する調整弁
２３が、蓄熱体３の上流側に設けられており、この調整
弁２３を操作することによってバーナ１９、２０の燃焼
を調整するようにしている。
【０００４】同様に、従来から、一対のバーナを交互に
燃焼させ、一方のバーナの燃焼によって得た排気熱を他
方のバーナの蓄熱体で蓄え、その排気熱を他方のバーナ
を燃焼させる際に使用する蓄熱式のバーナを備えた非鉄
金属溶解炉が存在する。
燃焼させ、一方のバーナの燃焼によって得た排気熱を他
方のバーナの蓄熱体で蓄え、その排気熱を他方のバーナ
を燃焼させる際に使用する蓄熱式のバーナを備えた非鉄
金属溶解炉が存在する。
【０００５】この従来の非鉄金属溶解炉を図８および図
９を参照して説明する。この溶解炉は、二つを一対とす
る蓄熱式のバーナ１６、１７を、蓄熱体と一体化した状
態で炉体５の側壁５ａに設けている。当該溶解炉にあっ
て、一方のバーナ１６を燃焼させる際には他方のバーナ
１７を非燃焼状態とすると共に、一方のバーナ１６の燃
焼によって発生する排気熱を他方のバーナ１７の蓄熱体
に通気させる。そして、当該他方のバーナ１７を燃焼さ
せる際に、燃焼用空気を当該蓄熱体を通過させて加熱す
ることによって、排熱を回収して熱効率を高めることと
している。
９を参照して説明する。この溶解炉は、二つを一対とす
る蓄熱式のバーナ１６、１７を、蓄熱体と一体化した状
態で炉体５の側壁５ａに設けている。当該溶解炉にあっ
て、一方のバーナ１６を燃焼させる際には他方のバーナ
１７を非燃焼状態とすると共に、一方のバーナ１６の燃
焼によって発生する排気熱を他方のバーナ１７の蓄熱体
に通気させる。そして、当該他方のバーナ１７を燃焼さ
せる際に、燃焼用空気を当該蓄熱体を通過させて加熱す
ることによって、排熱を回収して熱効率を高めることと
している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
燃焼装置にあっては、一つのバーナ１９、２０に対して
一つの蓄熱体２１、２２を設けているので、例えば連続
加熱炉１８に多数のバーナ１９、２０を設置する必要が
ある場合には、それと同じに多数の蓄熱体２１、２２を
設置する必要が生じる。従って、広い設置スペースを必
要とすると共に、蓄熱体２１、２２の設置および保全管
理に多大のコストと労力を必要とするという問題があ
る。
燃焼装置にあっては、一つのバーナ１９、２０に対して
一つの蓄熱体２１、２２を設けているので、例えば連続
加熱炉１８に多数のバーナ１９、２０を設置する必要が
ある場合には、それと同じに多数の蓄熱体２１、２２を
設置する必要が生じる。従って、広い設置スペースを必
要とすると共に、蓄熱体２１、２２の設置および保全管
理に多大のコストと労力を必要とするという問題があ
る。
【０００７】また、従来の非鉄金属溶解炉においては、
バーナ１６、１７を蓄熱体と一体化して炉体５の側壁５
ａに設置することとしているので、その設置場所や大き
さが制限されてその数量や性能等が制約を受けたり、ま
た、炉体５を大きくする必要が生じて、建設コストが嵩
んでしまうといった問題が発生する。
バーナ１６、１７を蓄熱体と一体化して炉体５の側壁５
ａに設置することとしているので、その設置場所や大き
さが制限されてその数量や性能等が制約を受けたり、ま
た、炉体５を大きくする必要が生じて、建設コストが嵩
んでしまうといった問題が発生する。
【０００８】すなわち、従来の溶解炉は、炉体５の側壁
５ａに沿って蓄熱体を一体化したバーナ１６、１７の他
にアルミ材等を炉体内へ投入する材料投入装置１４や溶
湯を循環させるポンプ等の付属装置１５を設ける必要が
あるときには、特に炉体５が小さい場合は、バーナ１
６、１７を設置する場所が限られてしまう。従って、そ
の設置場所におさめることのできる大きさと数のバーナ
を選択せざるを得ず、その結果、その性能が溶湯量に対
して必ずしも満足できるものではないといった事態が生
じる。
５ａに沿って蓄熱体を一体化したバーナ１６、１７の他
にアルミ材等を炉体内へ投入する材料投入装置１４や溶
湯を循環させるポンプ等の付属装置１５を設ける必要が
あるときには、特に炉体５が小さい場合は、バーナ１
６、１７を設置する場所が限られてしまう。従って、そ
の設置場所におさめることのできる大きさと数のバーナ
を選択せざるを得ず、その結果、その性能が溶湯量に対
して必ずしも満足できるものではないといった事態が生
じる。
【０００９】こうした事態を解決するためには、炉体５
を大きくしてバーナ１６、１７設置場所を広く設定する
手段が考えられるが、そうした場合、建設コストが大幅
に嵩んでしまうといった新たな問題が発生する。
を大きくしてバーナ１６、１７設置場所を広く設定する
手段が考えられるが、そうした場合、建設コストが大幅
に嵩んでしまうといった新たな問題が発生する。
【００１０】また、炉体５の側壁５ａにバーナ１６、１
７を設置しているので、当該バーナ１６、１７を燃焼さ
せると、燃焼ガスが溶湯面Ｓに対してほぼ水平に当るの
で当該溶湯面Ｓを広がることなく狭い範囲を局所的に加
熱し、かつその噴流が対向する側壁５ａ内面に衝突す
る。そのため、燃焼ガスが当たる部分が極度に高温とな
って非鉄金属の酸化物Ｏが多量に生成され、その酸化物
Ｏが対向する側壁５ａ内面部分にこびりつくように蓄積
される。従って、多量に生成される酸化物Ｏによって溶
解歩留まりが低下する。それと共に、対向する側壁５ａ
内面に酸化物Ｏが蓄積され、また燃焼ガスが衝突するの
で、側壁５ａの寿命が低下して保守費が増加するといっ
た問題も発生する。
７を設置しているので、当該バーナ１６、１７を燃焼さ
せると、燃焼ガスが溶湯面Ｓに対してほぼ水平に当るの
で当該溶湯面Ｓを広がることなく狭い範囲を局所的に加
熱し、かつその噴流が対向する側壁５ａ内面に衝突す
る。そのため、燃焼ガスが当たる部分が極度に高温とな
って非鉄金属の酸化物Ｏが多量に生成され、その酸化物
Ｏが対向する側壁５ａ内面部分にこびりつくように蓄積
される。従って、多量に生成される酸化物Ｏによって溶
解歩留まりが低下する。それと共に、対向する側壁５ａ
内面に酸化物Ｏが蓄積され、また燃焼ガスが衝突するの
で、側壁５ａの寿命が低下して保守費が増加するといっ
た問題も発生する。
【００１１】そこで本発明の目的とするところは、蓄熱
式のバーナを天井に設けることによって、炉体の大き
さ、及びバーナの配置やスペースに制限を与えず、伝熱
効率を向上させ、建設コストを抑え、かつ酸化物の発生
を抑制すると共に炉体側壁の寿命を延ばして保守費の削
減を図ることのできる非鉄金属溶解炉を提供することに
ある。
式のバーナを天井に設けることによって、炉体の大き
さ、及びバーナの配置やスペースに制限を与えず、伝熱
効率を向上させ、建設コストを抑え、かつ酸化物の発生
を抑制すると共に炉体側壁の寿命を延ばして保守費の削
減を図ることのできる非鉄金属溶解炉を提供することに
ある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の請求項１に記載の非鉄金属溶解炉は、蓄
熱体（３，４）一つに対して接続ダクト（６，７）によ
って直列に連結された三つ以上のバーナ（１ａ，１ｂ，
１ｃ，２ａ，２ｂ，２ｃ）を有する蓄熱式バーナ群
（１，２）を一組とし、前記蓄熱式バーナ群の二組を一
対として交互に燃焼させ、一方のバーナ群（１）の燃焼
によって得た排気熱を他方のバーナ群（２）の蓄熱体
（４）で蓄え、その排気熱を前記他方のバーナ群（２）
を燃焼させる際に使用する蓄熱式のバーナ群（１，２）
を一対以上有し、非鉄金属を溶解または溶湯を保持する
溶解炉において、バーナ群（１，２）をそれぞれ炉体
（５）の天井に設け、溶解炉（５）の側壁（５ａ）から
遠い位置にある中央付近のバーナ（１ａ，２ａ）を熱流
束の大きい火炎とし、溶解炉（５）の側壁（５ａ）から
近い位置にある両側のバーナ（１ｂ，１ｃ，２ｂ，２
ｃ）を熱流束の小さい火炎とするとともに、バーナ（１
ａ，１ｂ，１ｃ，２ａ，２ｂ，２ｃ）から噴出する高速
の噴流火炎または燃焼ガスを、真下に向けて噴出させ、
被溶解材または溶湯面に対して直角方向に衝突させて熱
伝達させ、溶湯面全体を均等に加熱するとともに、燃焼
ガスの噴流を溶解炉（５）の側壁（５ａ）の全域に向か
って均等に流してその側壁の一定箇所に酸化物が蓄積さ
れることがないようにしたことを特徴とする。また、請
求項２に記載の発明は、蓄熱体（３，４）一つに対して
接続ダクト（６，７）によって直列に連結された三つの
バーナ（１ａ，１ｂ，１ｃ，２ａ，２ｂ，２ｃ）を有す
る蓄熱式バーナ群（１，２）を一組とし、前記蓄熱式バ
ーナ群の二組を一対として交互に燃焼させ、一方のバー
ナ群（１）の燃焼によって得た排気熱を他方のバーナ群
（２）の蓄熱体（４）で蓄え、その排気熱を前記他方の
バーナ群（２）を燃焼させる際に使用する蓄熱式のバー
ナ群（１，２）を一対以上有し、非鉄金属を溶解または
溶湯を保持する溶解炉において、バーナ群（１，２）を
それぞれ炉体（５）の天井に設け、中央のバーナ（１
ａ，２ａ）を熱流束の大きい火炎とし両側のバーナ（１
ｂ，１ｃ，２ｂ，２ｃ）を熱流束の小さい火炎とすると
ともに、バーナ（１ａ，１ｂ，１ｃ，２ａ，２ｂ，２
ｃ）から噴出する高速の噴流火炎または燃焼ガスを、真
下に向けて噴出させ、被溶解材または溶湯面に対して直
角方向に衝突させて熱伝達させ、溶湯面全体を均等に加
熱するとともに、燃焼ガスの噴流を溶解炉（５）の側壁
（５ａ）の全域に向かって均等に流してその側壁の一定
箇所に酸化物が蓄積されることがないようにしたことを
特徴とする。
めに、本発明の請求項１に記載の非鉄金属溶解炉は、蓄
熱体（３，４）一つに対して接続ダクト（６，７）によ
って直列に連結された三つ以上のバーナ（１ａ，１ｂ，
１ｃ，２ａ，２ｂ，２ｃ）を有する蓄熱式バーナ群
（１，２）を一組とし、前記蓄熱式バーナ群の二組を一
対として交互に燃焼させ、一方のバーナ群（１）の燃焼
によって得た排気熱を他方のバーナ群（２）の蓄熱体
（４）で蓄え、その排気熱を前記他方のバーナ群（２）
を燃焼させる際に使用する蓄熱式のバーナ群（１，２）
を一対以上有し、非鉄金属を溶解または溶湯を保持する
溶解炉において、バーナ群（１，２）をそれぞれ炉体
（５）の天井に設け、溶解炉（５）の側壁（５ａ）から
遠い位置にある中央付近のバーナ（１ａ，２ａ）を熱流
束の大きい火炎とし、溶解炉（５）の側壁（５ａ）から
近い位置にある両側のバーナ（１ｂ，１ｃ，２ｂ，２
ｃ）を熱流束の小さい火炎とするとともに、バーナ（１
ａ，１ｂ，１ｃ，２ａ，２ｂ，２ｃ）から噴出する高速
の噴流火炎または燃焼ガスを、真下に向けて噴出させ、
被溶解材または溶湯面に対して直角方向に衝突させて熱
伝達させ、溶湯面全体を均等に加熱するとともに、燃焼
ガスの噴流を溶解炉（５）の側壁（５ａ）の全域に向か
って均等に流してその側壁の一定箇所に酸化物が蓄積さ
れることがないようにしたことを特徴とする。また、請
求項２に記載の発明は、蓄熱体（３，４）一つに対して
接続ダクト（６，７）によって直列に連結された三つの
バーナ（１ａ，１ｂ，１ｃ，２ａ，２ｂ，２ｃ）を有す
る蓄熱式バーナ群（１，２）を一組とし、前記蓄熱式バ
ーナ群の二組を一対として交互に燃焼させ、一方のバー
ナ群（１）の燃焼によって得た排気熱を他方のバーナ群
（２）の蓄熱体（４）で蓄え、その排気熱を前記他方の
バーナ群（２）を燃焼させる際に使用する蓄熱式のバー
ナ群（１，２）を一対以上有し、非鉄金属を溶解または
溶湯を保持する溶解炉において、バーナ群（１，２）を
それぞれ炉体（５）の天井に設け、中央のバーナ（１
ａ，２ａ）を熱流束の大きい火炎とし両側のバーナ（１
ｂ，１ｃ，２ｂ，２ｃ）を熱流束の小さい火炎とすると
ともに、バーナ（１ａ，１ｂ，１ｃ，２ａ，２ｂ，２
ｃ）から噴出する高速の噴流火炎または燃焼ガスを、真
下に向けて噴出させ、被溶解材または溶湯面に対して直
角方向に衝突させて熱伝達させ、溶湯面全体を均等に加
熱するとともに、燃焼ガスの噴流を溶解炉（５）の側壁
（５ａ）の全域に向かって均等に流してその側壁の一定
箇所に酸化物が蓄積されることがないようにしたことを
特徴とする。
【００１３】なお、カッコ内の記号は図面および後述す
る発明の実施の形態に記載された対応要素または対応事
項を示す。
る発明の実施の形態に記載された対応要素または対応事
項を示す。
【００１４】本発明の非鉄金属溶解炉によれば、バーナ
群を炉体の天井に設け、バーナから噴出する高速の噴流
火炎または燃焼ガスを真下に向けて噴出させるようにし
たので、所望のバーナを設置することができる。すなわ
ち、炉体の上方には何ら付属設備等が設けられておらず
大きな空間が存在するので所望の大きさで所望数のバー
ナを自在に設置することができる。従って、所望の性能
を発揮するバーナを必要な数量設置することができ、炉
体内の被溶解材を十分に溶解して、溶湯を加熱して保持
することができる。これにより、炉体を大きくする必要
もないので、建設コストを抑えることができる。
群を炉体の天井に設け、バーナから噴出する高速の噴流
火炎または燃焼ガスを真下に向けて噴出させるようにし
たので、所望のバーナを設置することができる。すなわ
ち、炉体の上方には何ら付属設備等が設けられておらず
大きな空間が存在するので所望の大きさで所望数のバー
ナを自在に設置することができる。従って、所望の性能
を発揮するバーナを必要な数量設置することができ、炉
体内の被溶解材を十分に溶解して、溶湯を加熱して保持
することができる。これにより、炉体を大きくする必要
もないので、建設コストを抑えることができる。
【００１５】また、バーナから噴出する高速の噴流火炎
または燃焼ガスが、炉体内の溶湯面に対し、直角方向か
ら当たるので当該溶湯面を広い範囲に拡散して全体が均
等に加熱されることになり、狭い範囲が極度に加熱され
ることがない。従って、酸化物の生成が抑制され、溶解
歩留まりが低下するといった問題が解消する。また、燃
焼ガスの噴流は側壁の全域に向かって均等に流れるの
で、酸化物は側壁の一定個所に蓄積されることがない。
さらに、燃焼ガスが側壁内面の一定個所に衝突すること
もない。従って、炉体の寿命が低下するといった問題も
発生しない。
または燃焼ガスが、炉体内の溶湯面に対し、直角方向か
ら当たるので当該溶湯面を広い範囲に拡散して全体が均
等に加熱されることになり、狭い範囲が極度に加熱され
ることがない。従って、酸化物の生成が抑制され、溶解
歩留まりが低下するといった問題が解消する。また、燃
焼ガスの噴流は側壁の全域に向かって均等に流れるの
で、酸化物は側壁の一定個所に蓄積されることがない。
さらに、燃焼ガスが側壁内面の一定個所に衝突すること
もない。従って、炉体の寿命が低下するといった問題も
発生しない。
【００１６】また、炉体の側壁から遠い位置にある中央
付近のバーナを熱流束の大きい火炎とし、炉体の側壁か
ら近い位置にある両側のバーナを熱流束の小さい火炎と
することによって、側壁の一定個所に酸化物が蓄積され
るといった事態が、一層解消され、炉体の延命化につな
がる。
付近のバーナを熱流束の大きい火炎とし、炉体の側壁か
ら近い位置にある両側のバーナを熱流束の小さい火炎と
することによって、側壁の一定個所に酸化物が蓄積され
るといった事態が、一層解消され、炉体の延命化につな
がる。
【００１７】
【発明の実施の形態】図１を参照して、本発明の実施形
態に係る燃焼装置について説明する。図１は燃焼装置を
示す概略平面図である。
態に係る燃焼装置について説明する。図１は燃焼装置を
示す概略平面図である。
【００１８】本発明の実施形態に係る燃焼装置は、蓄熱
体３，４一つに対して四つのバーナ１ａ，１ｂ，１ｃ，
１ｄ，２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄを有する蓄熱式バーナ群
１，２を一組とし、この蓄熱式バーナ群１，２の二組を
一対として交互に燃焼させるものである。そして、一方
のバーナ群１の燃焼によって得た排気熱を他方のバーナ
群２の蓄熱体４で蓄え、その排気熱を他方のバーナ群２
を燃焼させる際に使用する。この燃焼装置は、連続加熱
炉１８に設け、三対のバーナ群で構成している。また、
燃焼用空気の供給量を調整する調整弁１３を、それぞれ
のバーナ側に設けている（図４、図５の調整弁１３参
照）。
体３，４一つに対して四つのバーナ１ａ，１ｂ，１ｃ，
１ｄ，２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄを有する蓄熱式バーナ群
１，２を一組とし、この蓄熱式バーナ群１，２の二組を
一対として交互に燃焼させるものである。そして、一方
のバーナ群１の燃焼によって得た排気熱を他方のバーナ
群２の蓄熱体４で蓄え、その排気熱を他方のバーナ群２
を燃焼させる際に使用する。この燃焼装置は、連続加熱
炉１８に設け、三対のバーナ群で構成している。また、
燃焼用空気の供給量を調整する調整弁１３を、それぞれ
のバーナ側に設けている（図４、図５の調整弁１３参
照）。
【００１９】この燃焼装置において、一対のバーナ群
１，２の一方１を燃焼させる際には他方のバーナ群２を
非燃焼状態とすると共に、一方のバーナ群１の燃焼によ
って得た排気熱を他方のバーナ群２の蓄熱体４に蓄え
る。そして、他方のバーナ群２を燃焼させる際に、蓄え
た排気熱を使用する。当該排気熱を使用することによっ
て燃焼用空気は加熱され、よってバーナ１ａ〜２ｄは効
率的に燃焼する。逆に、他方のバーナ群２の燃焼によっ
て得た排気熱を一方のバーナ群１の蓄熱体３に蓄積し、
当該一方のバーナ群１を燃焼する際にその排気熱を使用
して燃焼効率を高める。
１，２の一方１を燃焼させる際には他方のバーナ群２を
非燃焼状態とすると共に、一方のバーナ群１の燃焼によ
って得た排気熱を他方のバーナ群２の蓄熱体４に蓄え
る。そして、他方のバーナ群２を燃焼させる際に、蓄え
た排気熱を使用する。当該排気熱を使用することによっ
て燃焼用空気は加熱され、よってバーナ１ａ〜２ｄは効
率的に燃焼する。逆に、他方のバーナ群２の燃焼によっ
て得た排気熱を一方のバーナ群１の蓄熱体３に蓄積し、
当該一方のバーナ群１を燃焼する際にその排気熱を使用
して燃焼効率を高める。
【００２０】この燃焼装置にあっては、四つのバーナ１
ａ〜２ｄに対して一つの蓄熱体３、４を設けているの
で、設置スペースを削減することができると共に、蓄熱
体３、４の設置および保全管理に要するコストと労力を
大幅に削減することができる。
ａ〜２ｄに対して一つの蓄熱体３、４を設けているの
で、設置スペースを削減することができると共に、蓄熱
体３、４の設置および保全管理に要するコストと労力を
大幅に削減することができる。
【００２１】また、この燃焼装置においては、燃焼空気
の供給量を調整する調整弁１３をバーナ１ａ〜２ｄ側に
設けているので、個別にバーナ１ａ〜２ｄの燃焼量を制
御することができる。
の供給量を調整する調整弁１３をバーナ１ａ〜２ｄ側に
設けているので、個別にバーナ１ａ〜２ｄの燃焼量を制
御することができる。
【００２２】なお、本実施形態における燃焼装置は、連
続加熱炉１８に設けているが、バッチ式加熱炉等の他の
加熱炉や各種の溶解炉等、あらゆる既存の設備に設ける
ことができる。
続加熱炉１８に設けているが、バッチ式加熱炉等の他の
加熱炉や各種の溶解炉等、あらゆる既存の設備に設ける
ことができる。
【００２３】次に図２及び図３を参照して、本発明の実
施形態に係る非鉄金属溶解炉について説明する。図２は
非鉄金属溶解炉を示す概略平面図であり、図３はそのＡ
−Ａ線概略断面図である。従来例で示したものと同一部
分には同一符号を付した。
施形態に係る非鉄金属溶解炉について説明する。図２は
非鉄金属溶解炉を示す概略平面図であり、図３はそのＡ
−Ａ線概略断面図である。従来例で示したものと同一部
分には同一符号を付した。
【００２４】本発明の実施形態に係る非鉄金属溶解炉
は、二組のバーナ群１、２を一対として交互に燃焼さ
せ、一方のバーナ群１の燃焼によって得た排気熱を他方
のバーナ群２の蓄熱体４で蓄え、その排気熱を他方のバ
ーナ群２を燃焼させる際に使用する蓄熱式のバーナ群
１、２を有し、炉体５内で非鉄金属を溶解または溶湯を
保持する溶解炉において、バーナ群１、２を炉体５の天
井にそれぞれ設け、バーナから噴出する高速の噴流火炎
または燃焼ガスを真下に向けて噴出させ、被溶解材また
は溶湯面に衝突させて熱伝達させたことを特徴とするも
のである。なお、炉体５内の非鉄金属は、アルミニウム
であるが、その他、銅、亜鉛やすず等の非鉄金属を対象
とすることができる。
は、二組のバーナ群１、２を一対として交互に燃焼さ
せ、一方のバーナ群１の燃焼によって得た排気熱を他方
のバーナ群２の蓄熱体４で蓄え、その排気熱を他方のバ
ーナ群２を燃焼させる際に使用する蓄熱式のバーナ群
１、２を有し、炉体５内で非鉄金属を溶解または溶湯を
保持する溶解炉において、バーナ群１、２を炉体５の天
井にそれぞれ設け、バーナから噴出する高速の噴流火炎
または燃焼ガスを真下に向けて噴出させ、被溶解材また
は溶湯面に衝突させて熱伝達させたことを特徴とするも
のである。なお、炉体５内の非鉄金属は、アルミニウム
であるが、その他、銅、亜鉛やすず等の非鉄金属を対象
とすることができる。
【００２５】各組には三つのバーナ１ａ、１ｂ、１ｃ、
２ａ、２ｂ、２ｃが設けられ、それぞれの接続ダクト
６、７によって直列に連結され炉体５の側壁５ａに隣接
して設けられた蓄熱体３、４に連通されている。接続ダ
クト６、７は、熱膨張を吸収することのできる伸縮継手
６ａ、７ａで接続され、高温にも対応できるように設定
されている。また、炉体５の側壁５ａに沿って、アルミ
材を炉体５内へ投入する材料投入装置１４やその他の付
属装置１５が設置されている。
２ａ、２ｂ、２ｃが設けられ、それぞれの接続ダクト
６、７によって直列に連結され炉体５の側壁５ａに隣接
して設けられた蓄熱体３、４に連通されている。接続ダ
クト６、７は、熱膨張を吸収することのできる伸縮継手
６ａ、７ａで接続され、高温にも対応できるように設定
されている。また、炉体５の側壁５ａに沿って、アルミ
材を炉体５内へ投入する材料投入装置１４やその他の付
属装置１５が設置されている。
【００２６】このように構成された当該溶解炉におい
て、各組のバーナ群１、２を交互に燃焼させて炉体５内
のアルミニウムを溶解し、その溶解状態を保持する。そ
して、一方の組のバーナ群１を燃焼させた際に発生する
排気熱を、他方の非燃焼状態にある組に属する蓄熱体４
内を通過させることによってその熱を蓄熱体４に蓄え
る。続いて、一方の組のバーナ群１を非燃焼状態とする
と共に他方の組のバーナ群２を燃焼させ、その際に発生
する排気熱を一方の蓄熱体３に蓄える。こうした行程を
繰り返すことによって、炉体５内のアルミニウムを効果
的に溶解保持する。
て、各組のバーナ群１、２を交互に燃焼させて炉体５内
のアルミニウムを溶解し、その溶解状態を保持する。そ
して、一方の組のバーナ群１を燃焼させた際に発生する
排気熱を、他方の非燃焼状態にある組に属する蓄熱体４
内を通過させることによってその熱を蓄熱体４に蓄え
る。続いて、一方の組のバーナ群１を非燃焼状態とする
と共に他方の組のバーナ群２を燃焼させ、その際に発生
する排気熱を一方の蓄熱体３に蓄える。こうした行程を
繰り返すことによって、炉体５内のアルミニウムを効果
的に溶解保持する。
【００２７】本実施形態に係る非鉄金属溶解炉において
は、二組の全てのバーナ群１、２を炉体５の天井に設け
ることとしているので、広い設置場所を確保することが
でき、所望の大きさで所望数のバーナを自在に設置する
ことができる。よって、炉体５内の被溶解物を十分に溶
解して溶湯を加熱保持することができている。また、バ
ーナ群１、２の燃焼ガスが、炉体５内の溶湯面Ｓに対
し、直角方向から当たるので溶湯面Ｓの全体が均等に加
熱され、アルミ酸化物Ｏの生成が大幅に低減される。ま
た、燃焼ガスの噴流は側壁５ａの全域に均等に流れるの
で、アルミ酸化物Ｏは側壁５ａの一定個所に蓄積される
ことがなく、また、燃焼ガスが側壁５ａ内面の一定個所
に衝突することもないので、炉体５の寿命が大幅に延び
る。
は、二組の全てのバーナ群１、２を炉体５の天井に設け
ることとしているので、広い設置場所を確保することが
でき、所望の大きさで所望数のバーナを自在に設置する
ことができる。よって、炉体５内の被溶解物を十分に溶
解して溶湯を加熱保持することができている。また、バ
ーナ群１、２の燃焼ガスが、炉体５内の溶湯面Ｓに対
し、直角方向から当たるので溶湯面Ｓの全体が均等に加
熱され、アルミ酸化物Ｏの生成が大幅に低減される。ま
た、燃焼ガスの噴流は側壁５ａの全域に均等に流れるの
で、アルミ酸化物Ｏは側壁５ａの一定個所に蓄積される
ことがなく、また、燃焼ガスが側壁５ａ内面の一定個所
に衝突することもないので、炉体５の寿命が大幅に延び
る。
【００２８】また、本実施形態に係る非鉄金属溶解炉に
おいては、各組に設けた三つのバーナ１ａ、１ｂ、１
ｃ、２ａ、２ｂ、２ｃは隣接するバーナとの間に所定の
間隔がとられ天井に分散して配置されている。そして、
各バーナ１ａ，１ｂ，１ｃ，２ａ，２ｂ，２ｃの燃焼量
を調節することによって、熱流束を最適化したり、ある
いは炉体５の高さ方向および平面での熱流束を移動させ
たり変化させて温度場を可変したり、平担化することが
できる。
おいては、各組に設けた三つのバーナ１ａ、１ｂ、１
ｃ、２ａ、２ｂ、２ｃは隣接するバーナとの間に所定の
間隔がとられ天井に分散して配置されている。そして、
各バーナ１ａ，１ｂ，１ｃ，２ａ，２ｂ，２ｃの燃焼量
を調節することによって、熱流束を最適化したり、ある
いは炉体５の高さ方向および平面での熱流束を移動させ
たり変化させて温度場を可変したり、平担化することが
できる。
【００２９】例えば、炉体５の側壁５ａから遠い位置に
ある中央付近のバーナ１ａ，２ａを熱流束の大きい火炎
とし、炉体５の側壁５ａから近い位置にある両側のバー
ナ１ｂ，１ｃ，２ｂ，２ｃを熱流束の小さい火炎とする
ことによって、側壁５ａの一定個所に酸化物Ｏが蓄積さ
れるといった事態が、一層解消され、炉体の延命化につ
ながる。
ある中央付近のバーナ１ａ，２ａを熱流束の大きい火炎
とし、炉体５の側壁５ａから近い位置にある両側のバー
ナ１ｂ，１ｃ，２ｂ，２ｃを熱流束の小さい火炎とする
ことによって、側壁５ａの一定個所に酸化物Ｏが蓄積さ
れるといった事態が、一層解消され、炉体の延命化につ
ながる。
【００３０】さらに、本実施形態に係る非鉄金属溶解炉
における、それぞれのバーナ群１、２は、バーナタイル
８内で一次燃焼ノズル９に連通する空気噴出通路９と、
その空気噴出通路９の噴出口周囲に平行して設けた二次
燃焼ノズル１１を具備するものとしている。また、空気
噴出通路９には、着火用のパイロットバーナ１２と、燃
焼用空気の供給量を調整する調整弁１３が設けられてい
る。
における、それぞれのバーナ群１、２は、バーナタイル
８内で一次燃焼ノズル９に連通する空気噴出通路９と、
その空気噴出通路９の噴出口周囲に平行して設けた二次
燃焼ノズル１１を具備するものとしている。また、空気
噴出通路９には、着火用のパイロットバーナ１２と、燃
焼用空気の供給量を調整する調整弁１３が設けられてい
る。
【００３１】そして、バーナ群１、２の燃焼方法を、空
気噴出通路９の空気と一次燃焼ノズル１０の燃料とをバ
ーナタイル８内で燃焼させる方法と、空気噴出通路９の
空気と二次燃焼ノズル１１の燃料を炉体５内で混合して
燃焼させる方法と、前記二つの方法を組合わせて燃焼さ
せる方法の内から選択できるようにしている。また、一
次燃料と二次燃料を供給する比率を調節して燃焼させる
ことにより、火炎を任意に可変し炉内の温度分布を任意
に制御することができる。これによって、必要に応じて
バーナ群１、２を燃焼させることができ、炉体５を所望
の状態に維持することが可能となっている。
気噴出通路９の空気と一次燃焼ノズル１０の燃料とをバ
ーナタイル８内で燃焼させる方法と、空気噴出通路９の
空気と二次燃焼ノズル１１の燃料を炉体５内で混合して
燃焼させる方法と、前記二つの方法を組合わせて燃焼さ
せる方法の内から選択できるようにしている。また、一
次燃料と二次燃料を供給する比率を調節して燃焼させる
ことにより、火炎を任意に可変し炉内の温度分布を任意
に制御することができる。これによって、必要に応じて
バーナ群１、２を燃焼させることができ、炉体５を所望
の状態に維持することが可能となっている。
【００３２】
【発明の効果】以上のとおり、本発明の非鉄金属溶解炉
によれば、バーナ群を炉体の天井に設け、バーナから噴
出する高速の噴流火炎または燃焼ガスを真下に向けて噴
出させるようにしたので、所望のバーナを設置すること
ができる。すなわち、炉体の上方には何ら付属設備等が
設けられておらず大きな空間が存在するので所望の大き
さで所望数のバーナを自在に設置することができる。従
って、所望の性能を発揮するバーナを必要な数量設置す
ることができ、炉体内の被溶解材を十分に溶解して、溶
湯を加熱して保持することができる。これにより、炉体
を大きくする必要もないので、建設コストを抑えること
ができ、生産性がさらに向上する。
によれば、バーナ群を炉体の天井に設け、バーナから噴
出する高速の噴流火炎または燃焼ガスを真下に向けて噴
出させるようにしたので、所望のバーナを設置すること
ができる。すなわち、炉体の上方には何ら付属設備等が
設けられておらず大きな空間が存在するので所望の大き
さで所望数のバーナを自在に設置することができる。従
って、所望の性能を発揮するバーナを必要な数量設置す
ることができ、炉体内の被溶解材を十分に溶解して、溶
湯を加熱して保持することができる。これにより、炉体
を大きくする必要もないので、建設コストを抑えること
ができ、生産性がさらに向上する。
【００３３】また、バーナから噴出する高速の噴流火炎
または燃焼ガスが、炉体内の溶湯面に対し、直角方向か
ら当たるので当該溶湯面を広い範囲に拡散して全体が均
等に加熱されることになり、狭い範囲が極度に加熱され
ることがない。従って、酸化物の生成が抑制され、溶解
歩留まりが低下するといった問題が解消する。また、燃
焼ガスの噴流は側壁の全域に向かって均等に流れるの
で、酸化物は側壁の一定個所に蓄積されることがない。
さらに、燃焼ガスが側壁内面の一定個所に衝突すること
もない。従って、炉体の寿命を延ばすことができ、生産
性が向上する。
または燃焼ガスが、炉体内の溶湯面に対し、直角方向か
ら当たるので当該溶湯面を広い範囲に拡散して全体が均
等に加熱されることになり、狭い範囲が極度に加熱され
ることがない。従って、酸化物の生成が抑制され、溶解
歩留まりが低下するといった問題が解消する。また、燃
焼ガスの噴流は側壁の全域に向かって均等に流れるの
で、酸化物は側壁の一定個所に蓄積されることがない。
さらに、燃焼ガスが側壁内面の一定個所に衝突すること
もない。従って、炉体の寿命を延ばすことができ、生産
性が向上する。
【００３４】また、炉体の側壁から遠い位置にある中央
付近のバーナを熱流束の大きい火炎とし、炉体の側壁か
ら近い位置にある両側のバーナを熱流束の小さい火炎と
することによって、側壁の一定個所に酸化物が蓄積され
るといった事態が、一層解消され、炉体の延命化につな
がる。
付近のバーナを熱流束の大きい火炎とし、炉体の側壁か
ら近い位置にある両側のバーナを熱流束の小さい火炎と
することによって、側壁の一定個所に酸化物が蓄積され
るといった事態が、一層解消され、炉体の延命化につな
がる。
【図１】本発明の実施形態に係る燃焼装置を示す概略平
面図である。
面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る非鉄金属溶解炉を示す
概略平面図である。
概略平面図である。
【図３】図２に示す非鉄金属溶解炉のＡ−Ａ線概略断面
図である。
図である。
【図４】図２に示す非鉄金属溶解炉における、一組のバ
ーナを示す拡大概略断面図である。
ーナを示す拡大概略断面図である。
【図５】図２に示す非鉄金属溶解炉における、各バーナ
の内部構造を示す拡大概略断面図である。
の内部構造を示す拡大概略断面図である。
【図６】従来例に係る燃焼装置を示す平面図である。
【図７】従来例に係る燃焼装置を示す部分断面側面図で
ある。
ある。
【図８】従来例に係る非鉄金属溶解炉を示す平面図であ
る。
る。
【図９】図８に示す非鉄金属溶解炉のＢ−Ｂ線断面図で
ある。
ある。
１、２ バーナ
３、４ 蓄熱体
５ 炉体
５ａ 側壁
６、７ 接続ダクト
６ａ、７ａ 伸縮継手
８ バーナタイル
９ 空気噴出通路
１０ 一次燃焼ノズル
１１ 二次燃焼ノズル
１２ パイロットバーナ
１３ 調整弁
１４ 材料投入装置
１５ 付属装置
１６、１７ バーナ
１８ 連続加熱炉
１９、２０ バーナ
２１、２２ 蓄熱体
２３ 調整弁
Ｏ 酸化物
Ｓ 溶湯面
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 稲見 孝之
広島県広島市中区東千田町１丁目１番72
号 三建産業株式会社内
(72)発明者 高井 美樹
愛知県名古屋市港区千年３丁目１番12号
住友軽金属工業株式会社内
(72)発明者 鹿嶋 英一
愛知県名古屋市港区千年３丁目１番12号
住友軽金属工業株式会社内
(72)発明者 山田 哲也
愛知県名古屋市港区千年３丁目１番12号
住友軽金属工業株式会社内
(56)参考文献 特開 平８−219441（ＪＰ，Ａ)
特開 平10−219354（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−145047（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−94064（ＪＰ，Ａ)
実開 昭64−5095（ＪＰ，Ｕ)
実開 昭60−60696（ＪＰ，Ｕ)
実公 昭50−13848（ＪＰ，Ｙ１)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
F23L 15/02
C21D 1/34 101
C21D 1/52
F27B 3/20
F27D 17/00 101
Claims (2)
- 【請求項１】蓄熱体一つに対して接続ダクトによって直
列に連結された三つ以上のバーナを有する蓄熱式バーナ
群を一組とし、前記蓄熱式バーナ群の二組を一対として
交互に燃焼させ、一方のバーナ群の燃焼によって得た排
気熱を他方のバーナ群の蓄熱体で蓄え、その排気熱を前
記他方のバーナ群を燃焼させる際に使用する蓄熱式のバ
ーナ群を一対以上有し、非鉄金属を溶解または溶湯を保
持する溶解炉において、前記バーナ群をそれぞれ炉体の
天井に設け、溶解炉の側壁から遠い位置にある中央付近
のバーナを熱流束の大きい火炎とし、溶解炉の側壁から
近い位置にある両側のバーナを熱流束の小さい火炎とす
るとともに、バーナから噴出する高速の噴流火炎または
燃焼ガスを、真下に向けて噴出させ、被溶解材または溶
湯面に対して直角方向に衝突させて熱伝達させ、溶湯面
全体を均等に加熱するとともに、燃焼ガスの噴流を溶解
炉の側壁の全域に向かって均等に流してその側壁の一定
箇所に酸化物が蓄積されることがないようにしたことを
特徴とする非鉄金属溶解炉。 - 【請求項２】蓄熱体一つに対して接続ダクトによって直
列に連結された三つのバーナを有する蓄熱式バーナ群を
一組とし、前記蓄熱式バーナ群の二組を一対として交互
に燃焼させ、一方のバーナ群の燃焼によって得た排気熱
を他方のバーナ群の蓄熱体で蓄え、その排気熱を前記他
方のバーナ群を燃焼させる際に使用する蓄熱式のバーナ
群を一対以上有し、非鉄金属を溶解または溶湯を保持す
る溶解炉において、前記バーナ群をそれぞれ炉体の天井
に設け、中央のバーナを熱流束の大きい火炎とし両側の
バーナを熱流束の小さい火炎とするとともに、バーナか
ら噴出する高速の噴流火炎または燃焼ガスを、真下に向
けて噴出させ、被溶解材または溶湯面に対して直角方向
に衝突させて熱伝達させ、溶湯面全体を均等に加熱する
とともに、燃焼ガスの噴流を溶解炉の側壁の全域に向か
って均等に流してその側壁の一定箇所に酸化物が蓄積さ
れることがないようにしたことを特徴とする非鉄金属溶
解炉。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000114936A JP3394500B2 (ja) | 1999-06-25 | 2000-04-17 | 非鉄金属溶解炉 |
| DE60021959T DE60021959T2 (de) | 1999-06-25 | 2000-06-21 | Verbrennungsvorrichtung und Schmelzofen für Nichteisenmetalle |
| ES00113290T ES2246204T3 (es) | 1999-06-25 | 2000-06-21 | Aparato de combustion y horno de fusion para metales no terrosos. |
| EP00113290A EP1063473B1 (en) | 1999-06-25 | 2000-06-21 | Combustion apparatus and melting furnace for nonferrous metals |
| US09/598,734 US6495092B1 (en) | 1999-06-25 | 2000-06-21 | Combustion apparatus and melting furnace for nonferrous metals |
| KR10-2000-0035004A KR100417156B1 (ko) | 1999-06-25 | 2000-06-24 | 연소 장치 및 비철금속 용해로 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17935499 | 1999-06-25 | ||
| JP11-179354 | 1999-06-25 | ||
| JP2000114936A JP3394500B2 (ja) | 1999-06-25 | 2000-04-17 | 非鉄金属溶解炉 |
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|---|---|
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|---|---|---|---|
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| US7452400B2 (en) * | 2005-07-07 | 2008-11-18 | The North American Manufacturing Company, Ltd. | Method and apparatus for melting metal |
| US7648672B2 (en) * | 2007-05-17 | 2010-01-19 | Tempel Steel Company | Process and system employing generation of controlled furnace atmospheres without the use of separate gas supplies or stand-alone atmosphere generators |
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| US8740612B2 (en) * | 2010-06-30 | 2014-06-03 | Bryan Joseph Kraus | Regenerative firing system |
| EP3722671B1 (de) * | 2019-04-11 | 2021-10-06 | Hertwich Engineering GmbH | Verfahren zur kontinuierlichen befeuerung von brennkammern mit wenigstens drei regenerativbrennern |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| GB2136553B (en) | 1983-03-11 | 1986-02-12 | British Gas Corp | Burner |
| US4923391A (en) * | 1984-08-17 | 1990-05-08 | American Combustion, Inc. | Regenerative burner |
| GB8507993D0 (en) * | 1985-03-27 | 1985-05-01 | Hotwork Ltd | Furnace heating |
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| FR2722272B1 (fr) * | 1994-07-08 | 1996-08-23 | Air Liquide | Ensemble de combustion pour un four et procede de mise en oeuvre |
| US5571006A (en) | 1995-07-24 | 1996-11-05 | Tokyo Gas Company, Ltd. | Regenerative burner, burner system and method of burning |
| WO1997027441A1 (en) * | 1996-01-25 | 1997-07-31 | Frazier-Simplex, Inc. | Heat regeneration for oxy-fuel fired furnaces |
| US5823769A (en) * | 1996-03-26 | 1998-10-20 | Combustion Tec, Inc. | In-line method of burner firing and NOx emission control for glass melting |
-
2000
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- 2000-06-21 ES ES00113290T patent/ES2246204T3/es not_active Expired - Lifetime
- 2000-06-21 EP EP00113290A patent/EP1063473B1/en not_active Expired - Lifetime
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