JP3680252B2 - 蓄熱式バーナの使用方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、取鍋やタンディッシュに溶鋼等の溶融金属を収容する溶湯容器に対し、燃焼用空気および燃焼排ガスが通過する蓄熱体を備えた少なくとも一対の蓄熱式バーナを設置し、該蓄熱式バーナを交互に燃焼させてその燃焼排ガスの熱を非燃焼の蓄熱式バーナを通して蓄熱体で回収し燃焼用空気の予熱源とする蓄熱式バーナの使用方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
取鍋からの溶鋼を鋳型へ分配するタンディッシュは、それ自体が発熱体を持たないため、使用に際しては、別途に加熱手段を用いて加熱し、鋳込み可能な温度を確保する必要がある。また、複数台のタンディッシュを交換しながら連続して鋳造を行う場合には、例えば、鋼種が変更されるようなときに、待機中のタンディッシュと交換し、それまで使用されていたものは次の再使用まで一時的に待機させるタンディッシュの使用方法がある。この場合、待機中のタンディッシュについても、少なくとも使用に供する前に同じく鋳込み可能な温度への加熱が必要になる。
【０００３】
従来、図３に示すように、待機中のタンディッシュ１を加熱するため、タンディッシュ１の蓋２に一対の蓄熱式バーナ６を設置する。なお、複数の鋳型に溶鋼を分配するタンディッシュ１は、幅に比較して長さが大きいため長さ方向に複数対の蓄熱式バーナ６を配列して均一に加熱する必要があるが、ここでは、一対の蓄熱式バーナ６を設置する場合について説明する。蓄熱式バーナ６は、主として蓄熱体３、燃焼室４およびメインノズル５からなり、蓄熱体３の前にある燃焼室４にメイン燃料バーナ７が取り付けてある。
【０００４】
メイン燃料バーナ７には、燃料用切替弁14を配設した燃料供給管16が接続されている。燃焼用空気は、燃焼用空気ブロワ８により供給され、空気供給管10に配設した空気用切替弁９を介して蓄熱式バーナ６の後端部に導入される。空気供給管10に配設した空気用切替弁９の下流側で分岐した排気管11には排気用切替弁12が配設されており、排気管11の出側には排気ファン13が設けてある。
【０００５】
このように構成された一対の蓄熱式バーナ６をタンディッシュ１の開口を塞ぐように蓋２に被せ、一対の蓄熱式バーナ６を交互に燃焼させる。ここで、左側の蓄熱式バーナ６に通じる空気用切替弁９は開、右側の蓄熱式バーナ６に通じる空気用切替弁９は閉としてある。また左側の蓄熱式バーナ６に通じる排気用切替弁12は閉、右側の蓄熱式バーナ６に通じる排気用切替弁12は開となっていると共に、左側の燃料切替弁14は開、右側の燃料切替弁14は閉となっている。このため、燃焼用空気ブロワ８により供給された燃焼用空気は、開となっている空気用切替弁９を介して左側の蓄熱式バーナ６に設けた蓄熱体３に導かれる。燃焼用空気は、蓄熱体３との直接接触によって1000℃前後の高温に予熱されてから燃焼室４内に供給される。
【０００６】
したがって、左側の開状態の燃料切替弁14を介してメイン燃料バーナ７から燃焼室４内に供給されたコークス炉ガス等の気体燃料（液体燃料も使用可能）は、高温に予熱された燃焼用空気と混合されるため安定した燃焼状態となり、高温の燃焼ガスが得られる。左側の蓄熱式バーナ６の先端部を形成するメインノズル５からタンディッシュ１内に噴射される高温の火炎および燃焼ガスの輻射熱によってタンディッシュ１の内張り耐火物を加熱・昇温する。
【０００７】
タンディッシュ１内の高温の燃焼ガスは、非燃焼状態にある右側の蓄熱式バーナ６内を逆流して蓄熱体３との直接接触によって熱回収され、蓄熱体３に蓄熱される。熱交換により温度が下がった燃焼排ガスは開となっている右側の排気用切替弁12を通過し、排気ファン13の吸引により排出される。一対の蓄熱式バーナ６の燃焼と排気の切替えは２分以内の短い間隔で行われる。
【０００８】
このような構成の蓄熱式バーナにおいて、メイン燃料バーナの点火をより確実に行い、燃焼安定性を確保するため特開平8-110040号公報には、蓄熱式バーナの燃焼室にはメイン燃料バーナの他にパイロットバーナを設置するものが開示されている。これは一対の蓄熱式バーナのうち、非燃焼側の蓄熱式バーナの蓄熱体に燃焼排ガスを吸引させ、ほぼ同時にパイロットバーナを点火・燃焼させ、前記パイロットバーナの燃焼熱で蓄熱体に流入するガスを昇温し、その後、蓄熱体に燃焼用空気を供給し、蓄熱体に蓄熱された熱によって昇温された燃焼用空気の温度が燃料着火温度以上になった時に、メイン燃料バーナに燃料を供給し点火するようにするものである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
前記図３に示したような一対の蓄熱式バーナを交互に切り換えて待機中のタンディッシュを加熱する場合には、蓄熱体が所定の温度になるまで昇温され、燃焼用空気の予熱を安定して行うことができる。また、前記特開平8-110040号公報に開示されているように、蓄熱式バーナの燃焼室に設けられたメイン燃料バーナの他にパイロットバーナを設置し、非燃焼側の蓄熱式バーナが備えたパイロットバーナの燃焼熱で蓄熱体に流入する燃焼排ガスを昇温しておけば、その後、待機中のタンディッシュを加熱する場合に、メイン燃料バーナの点火がより確実に行え、燃焼安定性を確保することができる。
【００１０】
しかしながら、前記従来の技術による場合、蓄熱式バーナを消火してタンディッシュなどの溶湯容器の加熱を停止する場合、蓄熱式バーナの蓄熱体に対する加熱を全く行わないため、時間と共に温度が急低下し、最終的には常温になってしまう。このように蓄熱体の温度がいったん低下してしまうと、再び、蓄熱体を所定の温度（800 〜1200℃）になるまで加熱するには時間が掛かり過ぎ、蓄熱体による燃焼用空気の予熱が不十分になり易い。このため蓄熱式バーナのメリットである燃焼用空気の短時間加熱が達成できなくなる。
【００１１】
本発明は、前記従来技術の問題点を解消し、蓄熱式バーナの一時的な消火を伴うタンディッシュなどの溶湯容器の間欠的な加熱運転には不向きであるという欠点を解消できる蓄熱式バーナによる溶湯容器の使用方法を提供することを目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成しうるための請求項１記載の本発明は、溶湯容器に対し、燃焼用空気および燃焼排ガスが通過する蓄熱体および該蓄熱体の前に燃焼室を備えた少なくとも一対の蓄熱式バーナを設置し、該蓄熱式バーナを交互に燃焼させてその燃焼排ガスの熱を非燃焼の蓄熱式バーナを通して蓄熱体で回収し燃焼用空気の予熱源とする蓄熱式バーナの使用方法において、前記蓄熱式バーナの各々の燃焼室に助燃バーナを設置し、前記蓄熱式バーナを消火する前記溶湯容器の加熱停止中に、前記燃焼室の各々に設けた助燃バーナを同時に燃焼させてその燃焼排ガスを前記燃焼室からそれぞれの蓄熱体に導いて加熱し、該蓄熱体の温度を500 ℃以上に保持することを特徴とする蓄熱式バーナの使用方法である。
【００１３】
請求項２記載の本発明は、前記溶湯容器の加熱停止中における前記蓄熱体の下流側に設けた排気ファンへの燃焼排ガスの吸引量を、前記助燃バーナを燃焼させる時に発生する燃焼排ガス相当分とすることを特徴とする請求項１記載の蓄熱式バーナの使用方法である。
請求項３記載の本発明は、前記助燃バーナの同時燃焼に代えて、既設されている前記蓄熱式バーナのパイロットバーナを同時燃焼させることを特徴とする請求項１または２記載の蓄熱式バーナの使用方法である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図１および図２に基づいて説明する。なお、図３に示す従来のものと同じものは同符号を付してある。
図１に示すように、タンディッシュ１の蓋２に設置してある一対の蓄熱式バーナ６は、それぞれ蓄熱体３、燃焼室４およびメインノズル５からなり、交互の燃焼による加熱作業を停止中であるため、タンディッシュ１は退去した状態を示している。本発明では、蓄熱式バーナ６の蓄熱体３の前にある燃焼室４には、メイン燃料バーナ７の他に助燃バーナ15が取り付けてある。蓄熱体３としては比較的圧力損失が低い割に熱容量が大きく耐久性の高い材料が好適で、ムライトやコージライト、アルミナ等のセラミックで成形されたハニカム形状の多数の孔を有する筒体を組み合わせたもの、または球状のものを使用する。両側の助燃バーナ15には、空気用切替弁９を配設した空気供給管10および燃料用切替弁14を配設した燃料供給管16がそれぞれ接続されている。その他は図３に示すものと同じなので説明を省略する。また、図面では省略したが、蓄熱式バーナや助燃バーナ15等に燃焼用空気および燃料ガスを供給するラインには制御弁が配設されており、これらの開度を制御して供給量を制御するのはいうまでもない。
【００１５】
タンディッシュの加熱は停止しているので、両側のメイン燃料バーナ７に燃料ガスを供給する燃料供給管16に配設された燃料用切替弁14および蓄熱式バーナ６の蓄熱体３に燃焼用空気を供給する空気供給管10に配設した空気用切替弁９はいずれも閉である。一方、助燃バーナ15に燃料ガスを供給する燃料用切替弁14および助燃バーナ15に燃焼用空気を供給する空気用切替弁９はいずれも開であると共に、排気管11に配設した両方の排気用切替弁12はいずれも開となっている。
【００１６】
燃焼用空気は、燃焼用空気ブロワ８により供給され、開状態の空気用切替弁９を介して燃焼室４に取り付けた助燃バーナ15に供給され、また燃料ガスは、開状態の燃料用切替弁14を介して助燃バーナ15に供給される。これにより両側の助燃バーナ15が共に点火され、一対の蓄熱式バーナ６のそれぞれの燃焼室４内での燃焼により発生した高温の燃焼ガスは、排気ファン13の吸引により蓄熱体３に導かれ、燃焼排ガスとなって直接接触により蓄熱体３が加熱される。この際、温度センサ（図示せず）を用いて蓄熱体３の温度を測定しながら加熱制御を行うことにより、蓄熱体３を500 ℃以上に保持する。ここで、蓄熱体３の温度を500 ℃以上に保持するのは、500 ℃未満では十分な加熱効果が得られないからである。
【００１７】
それぞれの蓄熱体３を通過して温度が低下した燃焼排ガスは、排気管11に配設されてそれぞれ開状態となっている排気用切替弁12を経由して排気管11の出側に設けた排気ファン13から排気される。蓄熱体３の下流側に設けた排気ファン13への燃焼排ガスの吸引量は、両方の助燃バーナ15を同時に燃焼させる時に発生する燃焼排ガス相当分とする。すなわち、排気ファン13への燃焼排ガスの吸引量をＶとすると、Ｖ＝（ＶR ＋ＶL ）×Ａ0 （Ｇ0 ＋（ｍ−１）となる。
【００１８】
ここで、ＶR 、ＶL ：左右それぞれの助燃バーナでの燃料ガス量、Ａ0 ：理論空気量、
Ｇ0 ：理論排ガス量、ｍ：空気比、
なお、蓄熱式バーナ６におけるメインノズル５の先端部にカバーを被せ、蓄熱式バーナ６内に空気が吸引されるのを防止するのが好ましい。
【００１９】
次いで、図２に示すように、タンディッシュ再使用に先立つ一対の蓄熱式バーナ６の交互切替えによるタンディッシュ１の加熱段階で、蓄熱式バーナ６をセットした蓋２をタンディッシュ１の開口を塞ぐように被せる。そして、一対の蓄熱式バーナ６を一定のタイミングで交互に点火・燃焼させる。ここでは、左側の蓄熱式バーナ６の蓄熱体３の後部および助燃バーナ15にそれぞれ通じる空気用切替弁９は開、左側の蓄熱式バーナ６に通じる排気用切替弁12は閉としてある。また、左側の蓄熱式バーナ６が備えた燃焼室４に配設したメイン燃料バーナ７および助燃バーナ15に通じる燃料用切替弁14はそれぞれ開となっている。
【００２０】
一方、右側の蓄熱式バーナ６の蓄熱体３の後部およびメイン燃料バーナ７に通じる空気用切替弁９はそれぞれ閉としてあり、右側の蓄熱式バーナ６に通じる排気用切替弁12は開となっている。また、右側の蓄熱式バーナ６が備えた燃焼室４に配設したメイン燃料バーナ７に通じる燃料用切替弁14は閉で、助燃バーナ15に通じる燃料用切替弁14は開である。
【００２１】
交互の燃焼は次のような手順により行われる。燃焼用空気ブロワ８により供給された燃焼用空気は、開となっている空気用切替弁９を介して左側の蓄熱式バーナ６の蓄熱体３の後部に導かれ、蓄熱体３との直接接触によって予熱されて1000℃前後の高温となって燃焼室４内に供給されると共に、左側の助燃バーナ15に燃焼用空気ブロワ８から空気用切替弁９を介して供給された燃焼用空気と燃料用切替弁14を介して供給された燃料ガスとは、燃焼室４内で燃焼される。
【００２２】
そして、燃焼室４内に供給された高温の燃焼用空気は、開状態にある左側の燃料用切替弁14を介してメイン燃料バーナ７から燃焼室４内に供給されたコークス炉ガス等の燃料ガスと混合されたとき、安定した燃焼となり、助燃バーナ15の燃焼ガスによる昇温と相まって高温の燃焼ガスが得られる。左側の蓄熱式バーナ６のメインノズル５からタンディッシュ１内に噴射される高温の火炎および燃焼ガスの輻射熱と対流熱伝達によってタンディッシュ１の内張り耐火物が加熱・昇温される。
【００２３】
タンディッシュ１内の高温の燃焼ガスは、燃焼排ガスとなって非燃焼状態にある右側の蓄熱式バーナ６のメインノズル５に導かれ、燃焼室４内を経由し蓄熱体３との直接接触によって熱回収され、蓄熱体３に蓄熱される。この場合、右側の蓄熱式バーナ６の燃焼室４に配設された助燃バーナ15は、開状態の空気用切替弁９を介して供給される燃焼用空気により、開状態の燃焼用切替弁14を介して供給される燃料ガスを燃焼させる。この燃焼により、蓄熱体３に流入する燃焼排ガスを昇温できるため、蓄熱体３を短時間で所望の温度に蓄熱することができる。
【００２４】
蓄熱体３を通過して温度が下がった燃焼排ガスは、開となっている右側の排気用切替弁12を通過し、排気ファン13を経由して排出される。一対の蓄熱式バーナ６の燃焼と排気の切替えは２分以内、好ましくは１分以内の短い間隔で行われる。蓄熱体３を経由して排出される燃焼排ガスの温度が200 ℃程度になったときに切り換えるようにしてもよい。
【００２５】
本発明法では、タンディッシュの加熱停止中にも、予め蓄熱式バーナに設けた助燃バーナにより500 ℃以上の温度になるように蓄熱体を加熱している。このため、図４に示すように助燃バーナによる蓄熱体の加熱を行っていない従来法に比較して、一対の蓄熱式バーナを点火後１分間隔で交互に切替燃焼させるときの、燃焼用空気の予熱温度を短時間で高いレベルで昇温できる。したがって、図５、図６に示すように、本発明によれば従来法に比較して、タンディッシュを迅速に所定の温度まで加熱でき、蓄熱式バーナによる加熱時間30分における受熱量比を1.2 倍に向上することができた。
【００２６】
なお、燃焼室にメイン燃料バーナの他にパイロットバーナを併設してある蓄熱式バーナを用いる場合には、蓄熱式バーナに助燃バーナを設置しなくても、既設のパイロットバーナを用いて蓄熱体を加熱することもできるが、パイロットバーナの加熱容量の増強が必要な場合もある。前記実施の態様では、タンディッシュを加熱する場合について説明したが、これに限定するものではなく、この畜熱式バーナは、取鍋等の溶融金属を収容する溶湯容器を加熱する場合に広く適用できる。
【００２７】
【発明の効果】
本発明によれば、蓄熱式バーナを消火する前記溶湯容器の加熱停止中であっても、溶湯容器の蓋にセットした少なくとも一対の蓄熱式バーナの各々の燃焼室に配設した助燃バーナを同時に燃焼させ、その燃焼排ガスを燃焼室からそれぞれの蓄熱体に導びき、蓄熱体の温度を500 ℃以上に安定して保持することができる。このため、蓄熱式バーナを交互に燃焼させてタンディッシュの昇温を開始するに際し、蓄熱式バーナによる溶湯容器の迅速な昇温が達成され、溶湯容器の稼働率を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明法における蓄熱式バーナの蓄熱体を助燃バーナにより加熱する状態を示す説明図である。
【図２】本発明における蓄熱式バーナによるタンディッシュの加熱状態を示す説明図である。
【図３】従来の蓄熱式バーナによりタンディッシュを加熱する状態を示す説明図である。
【図４】本発明法での燃焼用空気の温度推移を従来法と比較して示すグラフである。
【図５】本発明法でのタンディッシュの加熱温度の推移を従来法と比較して示すグラフである。
【図６】本発明法でのタンディッシュへの受熱量比と従来法と比較して示すグラフである。
【符号の説明】
１ タンディッシュ
２ 蓋
３ 蓄熱体
４ 燃焼室
５ メインノズル
６ 蓄熱式バーナ
７ メイン燃料バーナ
８ 燃焼用空気ブロア
９ 空気用切替弁
10 空気供給管
11 排気管
12 排気用切替弁
13 排気ファン
14 燃料用切替弁
15 助燃バーナ
16 燃料供給管
【発明の属する技術分野】
本発明は、取鍋やタンディッシュに溶鋼等の溶融金属を収容する溶湯容器に対し、燃焼用空気および燃焼排ガスが通過する蓄熱体を備えた少なくとも一対の蓄熱式バーナを設置し、該蓄熱式バーナを交互に燃焼させてその燃焼排ガスの熱を非燃焼の蓄熱式バーナを通して蓄熱体で回収し燃焼用空気の予熱源とする蓄熱式バーナの使用方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
取鍋からの溶鋼を鋳型へ分配するタンディッシュは、それ自体が発熱体を持たないため、使用に際しては、別途に加熱手段を用いて加熱し、鋳込み可能な温度を確保する必要がある。また、複数台のタンディッシュを交換しながら連続して鋳造を行う場合には、例えば、鋼種が変更されるようなときに、待機中のタンディッシュと交換し、それまで使用されていたものは次の再使用まで一時的に待機させるタンディッシュの使用方法がある。この場合、待機中のタンディッシュについても、少なくとも使用に供する前に同じく鋳込み可能な温度への加熱が必要になる。
【０００３】
従来、図３に示すように、待機中のタンディッシュ１を加熱するため、タンディッシュ１の蓋２に一対の蓄熱式バーナ６を設置する。なお、複数の鋳型に溶鋼を分配するタンディッシュ１は、幅に比較して長さが大きいため長さ方向に複数対の蓄熱式バーナ６を配列して均一に加熱する必要があるが、ここでは、一対の蓄熱式バーナ６を設置する場合について説明する。蓄熱式バーナ６は、主として蓄熱体３、燃焼室４およびメインノズル５からなり、蓄熱体３の前にある燃焼室４にメイン燃料バーナ７が取り付けてある。
【０００４】
メイン燃料バーナ７には、燃料用切替弁14を配設した燃料供給管16が接続されている。燃焼用空気は、燃焼用空気ブロワ８により供給され、空気供給管10に配設した空気用切替弁９を介して蓄熱式バーナ６の後端部に導入される。空気供給管10に配設した空気用切替弁９の下流側で分岐した排気管11には排気用切替弁12が配設されており、排気管11の出側には排気ファン13が設けてある。
【０００５】
このように構成された一対の蓄熱式バーナ６をタンディッシュ１の開口を塞ぐように蓋２に被せ、一対の蓄熱式バーナ６を交互に燃焼させる。ここで、左側の蓄熱式バーナ６に通じる空気用切替弁９は開、右側の蓄熱式バーナ６に通じる空気用切替弁９は閉としてある。また左側の蓄熱式バーナ６に通じる排気用切替弁12は閉、右側の蓄熱式バーナ６に通じる排気用切替弁12は開となっていると共に、左側の燃料切替弁14は開、右側の燃料切替弁14は閉となっている。このため、燃焼用空気ブロワ８により供給された燃焼用空気は、開となっている空気用切替弁９を介して左側の蓄熱式バーナ６に設けた蓄熱体３に導かれる。燃焼用空気は、蓄熱体３との直接接触によって1000℃前後の高温に予熱されてから燃焼室４内に供給される。
【０００６】
したがって、左側の開状態の燃料切替弁14を介してメイン燃料バーナ７から燃焼室４内に供給されたコークス炉ガス等の気体燃料（液体燃料も使用可能）は、高温に予熱された燃焼用空気と混合されるため安定した燃焼状態となり、高温の燃焼ガスが得られる。左側の蓄熱式バーナ６の先端部を形成するメインノズル５からタンディッシュ１内に噴射される高温の火炎および燃焼ガスの輻射熱によってタンディッシュ１の内張り耐火物を加熱・昇温する。
【０００７】
タンディッシュ１内の高温の燃焼ガスは、非燃焼状態にある右側の蓄熱式バーナ６内を逆流して蓄熱体３との直接接触によって熱回収され、蓄熱体３に蓄熱される。熱交換により温度が下がった燃焼排ガスは開となっている右側の排気用切替弁12を通過し、排気ファン13の吸引により排出される。一対の蓄熱式バーナ６の燃焼と排気の切替えは２分以内の短い間隔で行われる。
【０００８】
このような構成の蓄熱式バーナにおいて、メイン燃料バーナの点火をより確実に行い、燃焼安定性を確保するため特開平8-110040号公報には、蓄熱式バーナの燃焼室にはメイン燃料バーナの他にパイロットバーナを設置するものが開示されている。これは一対の蓄熱式バーナのうち、非燃焼側の蓄熱式バーナの蓄熱体に燃焼排ガスを吸引させ、ほぼ同時にパイロットバーナを点火・燃焼させ、前記パイロットバーナの燃焼熱で蓄熱体に流入するガスを昇温し、その後、蓄熱体に燃焼用空気を供給し、蓄熱体に蓄熱された熱によって昇温された燃焼用空気の温度が燃料着火温度以上になった時に、メイン燃料バーナに燃料を供給し点火するようにするものである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
前記図３に示したような一対の蓄熱式バーナを交互に切り換えて待機中のタンディッシュを加熱する場合には、蓄熱体が所定の温度になるまで昇温され、燃焼用空気の予熱を安定して行うことができる。また、前記特開平8-110040号公報に開示されているように、蓄熱式バーナの燃焼室に設けられたメイン燃料バーナの他にパイロットバーナを設置し、非燃焼側の蓄熱式バーナが備えたパイロットバーナの燃焼熱で蓄熱体に流入する燃焼排ガスを昇温しておけば、その後、待機中のタンディッシュを加熱する場合に、メイン燃料バーナの点火がより確実に行え、燃焼安定性を確保することができる。
【００１０】
しかしながら、前記従来の技術による場合、蓄熱式バーナを消火してタンディッシュなどの溶湯容器の加熱を停止する場合、蓄熱式バーナの蓄熱体に対する加熱を全く行わないため、時間と共に温度が急低下し、最終的には常温になってしまう。このように蓄熱体の温度がいったん低下してしまうと、再び、蓄熱体を所定の温度（800 〜1200℃）になるまで加熱するには時間が掛かり過ぎ、蓄熱体による燃焼用空気の予熱が不十分になり易い。このため蓄熱式バーナのメリットである燃焼用空気の短時間加熱が達成できなくなる。
【００１１】
本発明は、前記従来技術の問題点を解消し、蓄熱式バーナの一時的な消火を伴うタンディッシュなどの溶湯容器の間欠的な加熱運転には不向きであるという欠点を解消できる蓄熱式バーナによる溶湯容器の使用方法を提供することを目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成しうるための請求項１記載の本発明は、溶湯容器に対し、燃焼用空気および燃焼排ガスが通過する蓄熱体および該蓄熱体の前に燃焼室を備えた少なくとも一対の蓄熱式バーナを設置し、該蓄熱式バーナを交互に燃焼させてその燃焼排ガスの熱を非燃焼の蓄熱式バーナを通して蓄熱体で回収し燃焼用空気の予熱源とする蓄熱式バーナの使用方法において、前記蓄熱式バーナの各々の燃焼室に助燃バーナを設置し、前記蓄熱式バーナを消火する前記溶湯容器の加熱停止中に、前記燃焼室の各々に設けた助燃バーナを同時に燃焼させてその燃焼排ガスを前記燃焼室からそれぞれの蓄熱体に導いて加熱し、該蓄熱体の温度を500 ℃以上に保持することを特徴とする蓄熱式バーナの使用方法である。
【００１３】
請求項２記載の本発明は、前記溶湯容器の加熱停止中における前記蓄熱体の下流側に設けた排気ファンへの燃焼排ガスの吸引量を、前記助燃バーナを燃焼させる時に発生する燃焼排ガス相当分とすることを特徴とする請求項１記載の蓄熱式バーナの使用方法である。
請求項３記載の本発明は、前記助燃バーナの同時燃焼に代えて、既設されている前記蓄熱式バーナのパイロットバーナを同時燃焼させることを特徴とする請求項１または２記載の蓄熱式バーナの使用方法である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図１および図２に基づいて説明する。なお、図３に示す従来のものと同じものは同符号を付してある。
図１に示すように、タンディッシュ１の蓋２に設置してある一対の蓄熱式バーナ６は、それぞれ蓄熱体３、燃焼室４およびメインノズル５からなり、交互の燃焼による加熱作業を停止中であるため、タンディッシュ１は退去した状態を示している。本発明では、蓄熱式バーナ６の蓄熱体３の前にある燃焼室４には、メイン燃料バーナ７の他に助燃バーナ15が取り付けてある。蓄熱体３としては比較的圧力損失が低い割に熱容量が大きく耐久性の高い材料が好適で、ムライトやコージライト、アルミナ等のセラミックで成形されたハニカム形状の多数の孔を有する筒体を組み合わせたもの、または球状のものを使用する。両側の助燃バーナ15には、空気用切替弁９を配設した空気供給管10および燃料用切替弁14を配設した燃料供給管16がそれぞれ接続されている。その他は図３に示すものと同じなので説明を省略する。また、図面では省略したが、蓄熱式バーナや助燃バーナ15等に燃焼用空気および燃料ガスを供給するラインには制御弁が配設されており、これらの開度を制御して供給量を制御するのはいうまでもない。
【００１５】
タンディッシュの加熱は停止しているので、両側のメイン燃料バーナ７に燃料ガスを供給する燃料供給管16に配設された燃料用切替弁14および蓄熱式バーナ６の蓄熱体３に燃焼用空気を供給する空気供給管10に配設した空気用切替弁９はいずれも閉である。一方、助燃バーナ15に燃料ガスを供給する燃料用切替弁14および助燃バーナ15に燃焼用空気を供給する空気用切替弁９はいずれも開であると共に、排気管11に配設した両方の排気用切替弁12はいずれも開となっている。
【００１６】
燃焼用空気は、燃焼用空気ブロワ８により供給され、開状態の空気用切替弁９を介して燃焼室４に取り付けた助燃バーナ15に供給され、また燃料ガスは、開状態の燃料用切替弁14を介して助燃バーナ15に供給される。これにより両側の助燃バーナ15が共に点火され、一対の蓄熱式バーナ６のそれぞれの燃焼室４内での燃焼により発生した高温の燃焼ガスは、排気ファン13の吸引により蓄熱体３に導かれ、燃焼排ガスとなって直接接触により蓄熱体３が加熱される。この際、温度センサ（図示せず）を用いて蓄熱体３の温度を測定しながら加熱制御を行うことにより、蓄熱体３を500 ℃以上に保持する。ここで、蓄熱体３の温度を500 ℃以上に保持するのは、500 ℃未満では十分な加熱効果が得られないからである。
【００１７】
それぞれの蓄熱体３を通過して温度が低下した燃焼排ガスは、排気管11に配設されてそれぞれ開状態となっている排気用切替弁12を経由して排気管11の出側に設けた排気ファン13から排気される。蓄熱体３の下流側に設けた排気ファン13への燃焼排ガスの吸引量は、両方の助燃バーナ15を同時に燃焼させる時に発生する燃焼排ガス相当分とする。すなわち、排気ファン13への燃焼排ガスの吸引量をＶとすると、Ｖ＝（ＶR ＋ＶL ）×Ａ0 （Ｇ0 ＋（ｍ−１）となる。
【００１８】
ここで、ＶR 、ＶL ：左右それぞれの助燃バーナでの燃料ガス量、Ａ0 ：理論空気量、
Ｇ0 ：理論排ガス量、ｍ：空気比、
なお、蓄熱式バーナ６におけるメインノズル５の先端部にカバーを被せ、蓄熱式バーナ６内に空気が吸引されるのを防止するのが好ましい。
【００１９】
次いで、図２に示すように、タンディッシュ再使用に先立つ一対の蓄熱式バーナ６の交互切替えによるタンディッシュ１の加熱段階で、蓄熱式バーナ６をセットした蓋２をタンディッシュ１の開口を塞ぐように被せる。そして、一対の蓄熱式バーナ６を一定のタイミングで交互に点火・燃焼させる。ここでは、左側の蓄熱式バーナ６の蓄熱体３の後部および助燃バーナ15にそれぞれ通じる空気用切替弁９は開、左側の蓄熱式バーナ６に通じる排気用切替弁12は閉としてある。また、左側の蓄熱式バーナ６が備えた燃焼室４に配設したメイン燃料バーナ７および助燃バーナ15に通じる燃料用切替弁14はそれぞれ開となっている。
【００２０】
一方、右側の蓄熱式バーナ６の蓄熱体３の後部およびメイン燃料バーナ７に通じる空気用切替弁９はそれぞれ閉としてあり、右側の蓄熱式バーナ６に通じる排気用切替弁12は開となっている。また、右側の蓄熱式バーナ６が備えた燃焼室４に配設したメイン燃料バーナ７に通じる燃料用切替弁14は閉で、助燃バーナ15に通じる燃料用切替弁14は開である。
【００２１】
交互の燃焼は次のような手順により行われる。燃焼用空気ブロワ８により供給された燃焼用空気は、開となっている空気用切替弁９を介して左側の蓄熱式バーナ６の蓄熱体３の後部に導かれ、蓄熱体３との直接接触によって予熱されて1000℃前後の高温となって燃焼室４内に供給されると共に、左側の助燃バーナ15に燃焼用空気ブロワ８から空気用切替弁９を介して供給された燃焼用空気と燃料用切替弁14を介して供給された燃料ガスとは、燃焼室４内で燃焼される。
【００２２】
そして、燃焼室４内に供給された高温の燃焼用空気は、開状態にある左側の燃料用切替弁14を介してメイン燃料バーナ７から燃焼室４内に供給されたコークス炉ガス等の燃料ガスと混合されたとき、安定した燃焼となり、助燃バーナ15の燃焼ガスによる昇温と相まって高温の燃焼ガスが得られる。左側の蓄熱式バーナ６のメインノズル５からタンディッシュ１内に噴射される高温の火炎および燃焼ガスの輻射熱と対流熱伝達によってタンディッシュ１の内張り耐火物が加熱・昇温される。
【００２３】
タンディッシュ１内の高温の燃焼ガスは、燃焼排ガスとなって非燃焼状態にある右側の蓄熱式バーナ６のメインノズル５に導かれ、燃焼室４内を経由し蓄熱体３との直接接触によって熱回収され、蓄熱体３に蓄熱される。この場合、右側の蓄熱式バーナ６の燃焼室４に配設された助燃バーナ15は、開状態の空気用切替弁９を介して供給される燃焼用空気により、開状態の燃焼用切替弁14を介して供給される燃料ガスを燃焼させる。この燃焼により、蓄熱体３に流入する燃焼排ガスを昇温できるため、蓄熱体３を短時間で所望の温度に蓄熱することができる。
【００２４】
蓄熱体３を通過して温度が下がった燃焼排ガスは、開となっている右側の排気用切替弁12を通過し、排気ファン13を経由して排出される。一対の蓄熱式バーナ６の燃焼と排気の切替えは２分以内、好ましくは１分以内の短い間隔で行われる。蓄熱体３を経由して排出される燃焼排ガスの温度が200 ℃程度になったときに切り換えるようにしてもよい。
【００２５】
本発明法では、タンディッシュの加熱停止中にも、予め蓄熱式バーナに設けた助燃バーナにより500 ℃以上の温度になるように蓄熱体を加熱している。このため、図４に示すように助燃バーナによる蓄熱体の加熱を行っていない従来法に比較して、一対の蓄熱式バーナを点火後１分間隔で交互に切替燃焼させるときの、燃焼用空気の予熱温度を短時間で高いレベルで昇温できる。したがって、図５、図６に示すように、本発明によれば従来法に比較して、タンディッシュを迅速に所定の温度まで加熱でき、蓄熱式バーナによる加熱時間30分における受熱量比を1.2 倍に向上することができた。
【００２６】
なお、燃焼室にメイン燃料バーナの他にパイロットバーナを併設してある蓄熱式バーナを用いる場合には、蓄熱式バーナに助燃バーナを設置しなくても、既設のパイロットバーナを用いて蓄熱体を加熱することもできるが、パイロットバーナの加熱容量の増強が必要な場合もある。前記実施の態様では、タンディッシュを加熱する場合について説明したが、これに限定するものではなく、この畜熱式バーナは、取鍋等の溶融金属を収容する溶湯容器を加熱する場合に広く適用できる。
【００２７】
【発明の効果】
本発明によれば、蓄熱式バーナを消火する前記溶湯容器の加熱停止中であっても、溶湯容器の蓋にセットした少なくとも一対の蓄熱式バーナの各々の燃焼室に配設した助燃バーナを同時に燃焼させ、その燃焼排ガスを燃焼室からそれぞれの蓄熱体に導びき、蓄熱体の温度を500 ℃以上に安定して保持することができる。このため、蓄熱式バーナを交互に燃焼させてタンディッシュの昇温を開始するに際し、蓄熱式バーナによる溶湯容器の迅速な昇温が達成され、溶湯容器の稼働率を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明法における蓄熱式バーナの蓄熱体を助燃バーナにより加熱する状態を示す説明図である。
【図２】本発明における蓄熱式バーナによるタンディッシュの加熱状態を示す説明図である。
【図３】従来の蓄熱式バーナによりタンディッシュを加熱する状態を示す説明図である。
【図４】本発明法での燃焼用空気の温度推移を従来法と比較して示すグラフである。
【図５】本発明法でのタンディッシュの加熱温度の推移を従来法と比較して示すグラフである。
【図６】本発明法でのタンディッシュへの受熱量比と従来法と比較して示すグラフである。
【符号の説明】
１ タンディッシュ
２ 蓋
３ 蓄熱体
４ 燃焼室
５ メインノズル
６ 蓄熱式バーナ
７ メイン燃料バーナ
８ 燃焼用空気ブロア
９ 空気用切替弁
10 空気供給管
11 排気管
12 排気用切替弁
13 排気ファン
14 燃料用切替弁
15 助燃バーナ
16 燃料供給管
Claims (3)
- 溶湯容器に対し、燃焼用空気および燃焼排ガスが通過する蓄熱体および該蓄熱体の前に燃焼室を備えた少なくとも一対の蓄熱式バーナを設置し、該蓄熱式バーナを交互に燃焼させてその燃焼排ガスの熱を非燃焼の蓄熱式バーナを通して蓄熱体で回収し燃焼用空気の予熱源とする蓄熱式バーナの使用方法において、前記蓄熱式バーナの各々の燃焼室に助燃バーナを設置し、前記蓄熱式バーナを消火する前記溶湯容器の加熱停止中に、前記燃焼室の各々に設けた助燃バーナを同時に燃焼させてその燃焼排ガスを前記燃焼室からそれぞれの蓄熱体に導いて加熱し、該蓄熱体の温度を500 ℃以上に保持することを特徴とする蓄熱式バーナの加熱方法。
- 前記溶湯容器の加熱停止中における前記蓄熱体の下流側に設けた排気ファンへの燃焼排ガスの吸引量を、前記助燃バーナを燃焼させる時に発生する燃焼排ガス相当分とすることを特徴とする請求項１記載の蓄熱式バーナの使用方法。
- 前記助燃バーナの同時燃焼に代えて、既設されている前記蓄熱式バーナのパイロットバーナを同時燃焼させることを特徴とする請求項１または２記載の蓄熱式バーナの使用加熱方法。
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