JP4731260B2 - Surface melting furnace - Google Patents

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Description

本発明は、廃棄物焼却炉などから排出される焼却灰などを効率よく、安定状態で溶融処理することができる表面溶融炉に関するものである。   The present invention relates to a surface melting furnace capable of efficiently melting incineration ash discharged from a waste incinerator or the like in a stable state.

従来、都市ごみなどの焼却炉から排出される焼却灰や飛灰は、その処分に際して減容化および無害化を図るため、溶融固化する処理がなされている。この焼却灰や飛灰を溶融固化するには、一般的に表面溶融炉が用いられている。   Conventionally, incineration ash and fly ash discharged from incinerators such as municipal waste have been subjected to a melting and solidification process in order to reduce the volume and make them harmless upon disposal. In order to melt and solidify the incineration ash and fly ash, a surface melting furnace is generally used.

前記表面溶融炉では、通常、円形もしくは八角形の炉形状をした固定式表面溶融炉の場合、溶融炉の天井に二個以上のバーナが設置され、被溶融物(焼却灰や飛灰)が供給槽から炉内に供給されて、前記バーナによる燃焼熱や被溶融物中の可燃物の熱量を利用して加熱溶融され、炉体底部中央に設けられたスラグポートから下方の冷却水槽へ溶融滴下して水砕スラグとして取出されるようにされている。このような表面溶融炉としては、例えば特許文献1に記載されているような円形固定式溶融炉が知られている。   In the surface melting furnace, usually in the case of a fixed surface melting furnace having a circular or octagonal furnace shape, two or more burners are installed on the ceiling of the melting furnace, and the material to be melted (incineration ash and fly ash) It is supplied from the supply tank into the furnace and is heated and melted using the combustion heat from the burner and the amount of combustible material in the material to be melted, and then melted from the slag port provided at the center of the bottom of the furnace body to the cooling water tank below. It is dropped and taken out as granulated slag. As such a surface melting furnace, for example, a circular fixed melting furnace as described in Patent Document 1 is known.

このような表面溶融炉においては、炉内温度の均一化を図りスラグ品質の均質化、スラグポート付近での堆積物の発生を防止して処理効率の向上を図るために、炉体の天井部にバーナの燃焼火炎に向けて酸素噴出しノズルを取付け,そのノズルから酸素をバーナ火炎に直接に高速で吹き込むことにより、炉内に燃焼ガスの旋回流を発生させて、この燃焼ガス旋回流で炉内温度の均一化および高温化を図り、処理効率を高めるようにする。また、バーナの火炎およびスラグポートに向けて酸素を吹き込むノズルを設け、高温燃焼ガスでスラグポート付近で堆積物の発生を防止するようにされた表面溶融炉が、本出願人の先願発明によって提案されている(特許文献2)。   In such a surface melting furnace, in order to improve the processing efficiency by homogenizing the temperature in the furnace and homogenizing the slag quality and preventing the generation of deposits near the slag port, An oxygen jet nozzle is attached to the burner flame, and oxygen is blown directly into the burner flame from the nozzle at a high speed to generate a swirling flow of combustion gas in the furnace. The temperature inside the furnace is made uniform and the temperature is increased to increase the processing efficiency. Further, a surface melting furnace provided with a nozzle for blowing oxygen toward the flame of the burner and the slag port to prevent the generation of deposits in the vicinity of the slag port with the high-temperature combustion gas is based on the prior application of the present applicant. It has been proposed (Patent Document 2).

また、表面溶融炉において、被溶融物が溶融されるに従って、その被溶融物の融点が高い場合や溶融物の粘性が高くて溶流性(流動性)が悪い場合、スラグポートで溶融物が冷却され固化することにより、スラグポートの閉塞を招くので、これを解消する手段として炉天井部にスラグポートの周辺の溶融物を加熱するスラグポート加熱バーナを設け、スラグポート閉塞検知手段により前記スラグポート加熱バーナを作動させるように構成されるものが特許文献3によって知られている。   Also, in the surface melting furnace, as the melt is melted, when the melting point of the melt is high, or when the melt has a high viscosity and poor meltability (fluidity), Since the slag port is blocked by being cooled and solidified, a slag port heating burner for heating the melt around the slag port is provided in the furnace ceiling as a means for solving this, and the slag port is detected by the slag port blockage detecting means. An arrangement configured to actuate a port heating burner is known from US Pat.

特許第3361198号公報Japanese Patent No. 3361198 特開2000−346335号公報JP 2000-346335 A 特開2000−292065号公報JP 2000-292065 A

しかしながら、前記先行技術においては、炉の天井部にバーナを垂直に設置した場合、バーナ直下の被溶融物が最も高温になり、被溶融物中に混在する融点の高い金属を溶融する。高融点の金属は、スラグとともにスラグポートに向かって流れるが、スラグポートの周辺は耐火物の冷却が強く、高融点の金属がそのまま流下せず「つらら」状に固化し、スラグポートを閉塞してしまうという問題がある。また、バーナの火炎放射で加熱される近傍以外の低温域を溶融可能温度まで上昇させるためには、さらにバーナ付近の温度を上げる必要が生じ、燃費が嵩むとともに、炉壁の耐久性を損ねることになる。しかもバーナ付近の温度が高くなるために、燃焼排ガス中のNOx値が高くなるという問題が生じる。   However, in the prior art, when a burner is installed vertically on the ceiling of the furnace, the material to be melted immediately below the burner has the highest temperature, and the high melting point metal mixed in the material to be melted is melted. The refractory metal flows toward the slag port together with the slag, but the refractory is strongly cooled around the slag port, and the refractory metal does not flow down as it is, but solidifies into an icicle and closes the slag port. There is a problem that it ends up. In addition, in order to raise the low temperature range other than the vicinity heated by the flame radiation of the burner to the meltable temperature, it is necessary to further raise the temperature near the burner, which increases fuel consumption and impairs the durability of the furnace wall. become. Moreover, since the temperature in the vicinity of the burner becomes high, there arises a problem that the NOx value in the combustion exhaust gas becomes high.

また、特許文献2によって知られるように、表面溶融炉の炉内でバーナの火炎に向けて酸素噴出しノズルから酸素をバーナ火炎に直接に高速で吹き込むことにより、炉内に燃焼ガスの旋回流を発生させる方式では、常時酸素を噴かせることからバーナに供給する燃料以外に酸素の供給が必要になり、ランニングコストが大幅にアップするという問題がある。   Further, as is known from Patent Document 2, the swirling flow of combustion gas into the furnace by blowing oxygen directly into the burner flame at high speed directly from the oxygen blowing nozzle toward the burner flame in the furnace of the surface melting furnace. In the method of generating oxygen, since oxygen is constantly injected, it is necessary to supply oxygen in addition to the fuel to be supplied to the burner, and there is a problem that the running cost is greatly increased.

また、特許文献3によって知られるスラグポート加熱バーナを設けるに際してその燃焼火炎がスラグポート開口部に届くようにするには、バーナを炉内に大きく突き出すように構成する必要がある。そのために、このバーナを使用しないときに後退させて待機状態にする伸縮構造を必要としている。しかしながら、このスラグポート加熱バーナでは、スラグポート近傍を加熱する時には高温状態にある燃焼室中へ突き出して使用されることになるから、長期使用によって耐久性に問題がある。   Further, when the slag port heating burner known from Patent Document 3 is provided, in order for the combustion flame to reach the slag port opening, it is necessary to configure the burner to protrude largely into the furnace. For this purpose, a telescopic structure is required that is retracted to a standby state when the burner is not used. However, in this slag port heating burner, when the vicinity of the slag port is heated, the slag port heating burner is used by protruding into the combustion chamber in a high temperature state.

本発明は、前述のような問題点を解決するために、別途助剤を使用することなく燃焼室内で燃焼ガスの旋回流を発生させて炉内温度の均一化および高温化を図り、処理効率を高め、併せてスラグポートの閉塞を防止できる表面溶融炉を提供することを目的とするものである。   In order to solve the above-described problems, the present invention generates a swirling flow of combustion gas in the combustion chamber without using an auxiliary agent to achieve uniform and high temperature in the furnace, thereby improving the processing efficiency. The object of the present invention is to provide a surface melting furnace capable of increasing the slag and preventing the slag port from being blocked.

前記目的を達成するために、本発明による表面溶融炉は、
固定式の表面溶融炉において、炉天井に複数個の広角火炎形状で燃焼するバーナを燃焼室に向け軸心線を一定方向に傾斜設置するとともに、炉天井中心部に、炉内床中央部に設けられたスラグポートに向けて噴射燃焼する狭角火炎バーナを設置することを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, the surface melting furnace according to the present invention comprises:
In a fixed surface melting furnace, a burner that burns in the form of multiple wide-angle flames is placed on the furnace ceiling with the axis center tilted in a fixed direction toward the combustion chamber, and at the center of the furnace ceiling and the center of the furnace floor A narrow-angle flame burner that injects and burns toward the provided slag port is installed.

前記発明において、前記広角火炎形状で燃焼するバーナは、燃焼広がり角が110〜140°であるのがよい(第2発明)。また、前記広角火炎形状で燃焼するバーナは、取付け軸心線が天井面に対して70〜80°の傾斜角度で設置されているのがよい(第3発明)。   In the above invention, the burner that burns in the wide-angle flame shape preferably has a combustion spread angle of 110 to 140 ° (second invention). Further, the burner that burns in the shape of the wide-angle flame is preferably installed at an inclination angle of 70 to 80 degrees with respect to the ceiling surface of the mounting axis (third invention).

前記発明において、前記狭角火炎バーナは、燃料油と圧縮空気との二流体混合部分をラバルノズル形状にされ、そのラバルノズル形状のディフューザ出口前方位置に軸線に沿って空気吸込み孔を複数備え、前記二流体の混合気の周囲に前記空気吸込み孔から空気を吸引して、噴射する混合気で直進性の高い火炎を得られる構成であるのがよい(第4発明)。   In the invention, the narrow-angle flame burner has a two-fluid mixed portion of fuel oil and compressed air in the shape of a Laval nozzle, and has a plurality of air suction holes along the axis at the position in front of the diffuser outlet of the Laval nozzle. It is preferable that a flame with high linearity can be obtained by the air-fuel mixture injected by sucking air from the air suction hole around the air-fuel mixture (fourth invention).

本発明によれば、広角火炎形状で燃焼するバーナを複数個設置することにより、助剤(酸素)の噴き込みによることなく炉内で燃焼ガスに旋回流を起こさせ、炉内雰囲気温度を均一化して局部的な高温化による金属類の溶融を抑制することができる。また、金属類が溶け出してスラグポート付近で固化することがあっても、狭角火炎バーナにより固化した金属類などを溶解除去してスラグポートの閉塞を防ぐことができる。そして、スラグポートの閉塞対策として常時溶融温度を確保する必要がなく、溶融温度を必要最小限にすることができ、燃料原単位を削減できる。また、炉内雰囲気を従来よりも低温で均一化できるためサーマルNOxの生成を抑制できる。さらに、炉内での被溶融物に対する熱負荷を均一にできることから、安定した溶融面が形成でき、スラグ品質を向上させることができるなど、多くの効果を奏するのである。   According to the present invention, by installing a plurality of burners that burn in a wide-angle flame shape, a swirl flow is generated in the combustion gas in the furnace without injecting the auxiliary agent (oxygen), and the atmosphere temperature in the furnace is uniform. And melting of metals due to local high temperature can be suppressed. Further, even if the metal is melted and solidified near the slag port, the metal solidified by the narrow-angle flame burner can be dissolved and removed to prevent the slag port from being blocked. Further, it is not necessary to always secure the melting temperature as a countermeasure against the blockage of the slag port, the melting temperature can be minimized, and the fuel consumption can be reduced. Moreover, since the furnace atmosphere can be made uniform at a lower temperature than conventional, the generation of thermal NOx can be suppressed. Furthermore, since the heat load on the material to be melted in the furnace can be made uniform, a stable molten surface can be formed, and the slag quality can be improved.

また、第2発明および第3発明によれば、被溶融物の加熱に広角火炎形状で燃焼するバーナを用いることにより、一個のバーナによる分担範囲を広げることができ、僅かな傾斜でもって燃焼ガスの流れに方向性を与えることが可能になり、炉内温度の均一化を容易にするという利点がある。   Further, according to the second and third inventions, by using a burner that burns in a wide-angle flame shape for heating the melt, the share of the burner can be expanded, and the combustion gas has a slight inclination. It is possible to give direction to the flow of the gas, and there is an advantage that the temperature inside the furnace is easily made uniform.

また、第4発明によれば、この二流体の混合部分をラバルノズル形状にして、混合気を高速噴射させて燃焼するバーナを使用することにより、噴射される混合気で非常に高い直進性を有して、狭角で燃焼する火炎が得られるので、局部的な加熱ができ、短時間の使用で滞留する溶融固化物の溶解除去を効果的に処理できるという効果が得られる。   Further, according to the fourth aspect of the present invention, the mixing portion of the two fluids is shaped into a Laval nozzle and a burner that burns by injecting the mixture at high speed is used. Thus, since a flame that burns at a narrow angle is obtained, local heating can be performed, and the effect of being able to effectively treat the dissolution and removal of the molten and solidified material that remains after a short period of use can be obtained.

次に、本発明による表面溶融炉の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。   Next, specific embodiments of the surface melting furnace according to the present invention will be described with reference to the drawings.

図1には本実施形態に係る表面溶融炉の要部を模式的に表わす縦断面図が、図2には炉内におけるバーナの配置関係を併記した平断面概要図が、図3には広角火炎形状で燃焼するバーナの一実施形態の要部断面図が、図4には狭角火炎バーナの一部断面全体外形図(a)と要部拡大縦断面図(b)が、それぞれ示されている。   FIG. 1 is a longitudinal sectional view schematically showing the main part of the surface melting furnace according to the present embodiment, FIG. 2 is a schematic plan view schematically showing the arrangement relationship of burners in the furnace, and FIG. FIG. 4 shows a partial cross-sectional overall view (a) and an enlarged vertical cross-sectional view (b) of a main part of a narrow-angle flame burner. ing.

本実施形態の表面溶融炉1は、炉体2の横断面形状が八角形にされ、炉体床3の中央部位置にスラグポート4が設けられ、炉本体2の下方に配置されている図示されない冷却水槽にスラグが滴下するようになっている。炉体2の全周には被溶融物の貯留室5が設けられ、その被溶融物の貯留室5下部にて炉壁の各面にそれぞれ被溶融物供給装置7が配置されている。炉天井壁6には、四個のバーナ10が燃焼室9に向けて配設され、ほぼ中央部にて下向きに狭角火炎バーナ20が配置された構成とされている。   In the surface melting furnace 1 of the present embodiment, the cross-sectional shape of the furnace body 2 is octagonal, the slag port 4 is provided at the center position of the furnace body floor 3, and is disposed below the furnace body 2. Slag is dripped in the cooling water tank which is not done. A melt storage chamber 5 is provided on the entire periphery of the furnace body 2, and a melt supply device 7 is disposed on each surface of the furnace wall at the bottom of the melt storage chamber 5. On the furnace ceiling wall 6, four burners 10 are disposed toward the combustion chamber 9, and a narrow-angle flame burner 20 is disposed substantially downward at the center.

炉本体2の周囲に設けられる被溶融物の貯留室5は、周知の構造にされ、投入された焼却灰や飛灰などの被溶融物Fを、周知構造にてなる被溶融物供給装置7の供給プッシャー8により燃焼室9の中央側へ押し込んで、燃焼室9内で被溶融物Fの表面部をバーナ10により加熱溶融するようにされている。   The melted material storage chamber 5 provided around the furnace body 2 has a known structure, and the melted material supply device 7 having a known structure is used for the melted material F such as incinerated ash and fly ash. The supply pusher 8 is pushed into the center side of the combustion chamber 9, and the surface portion of the melt F is heated and melted by the burner 10 in the combustion chamber 9.

天井壁6に配置されるバーナ10は、広角火炎形状で燃焼する形式のバーナ(以下、「広角火炎バーナ10」もしくは単に「バーナ10」という)が用いられ、4箇所に等分して炉体床3に押し出される被溶融物の表面部を加熱するように取り付けられる。この広角火炎バーナ10は、その軸心線を天井壁6の壁面に対して約70〜80°の範囲内で一定方向(好ましくは天井壁6の中心から所要の半径で描く円上での一定周方向)に傾けて取り付けられる。この広角火炎バーナ10としては、例えば図3に示されるように、外管11によって供給される圧縮空気と内管12から供給される燃料油とが環状スリット14を通って微粒化され、キャップ15内の混合室16で混合されて、その混合気が混合室16から噴出する噴出口17の前部に取付けられた裁円錐状のターゲット18によって形成される環状のスリット19を経て、広角円錐状に噴出されてそのまま広角で燃焼される構成のバーナ(実用新案登録第2559333号公報参照)が使用される。なお、前記混合気の噴出による燃焼広がり角θは、110〜140°の範囲であるのが好ましい。図中符号35はバーナの取付座板である。   The burner 10 disposed on the ceiling wall 6 is a burner of a type that burns in a wide-angle flame shape (hereinafter referred to as “wide-angle flame burner 10” or simply “burner 10”), and the furnace body is divided into four equal parts. It attaches so that the surface part of the to-be-melted material extruded to the floor | bed 3 may be heated. The wide-angle flame burner 10 has a constant axial center line within a range of about 70 to 80 ° with respect to the wall surface of the ceiling wall 6 (preferably on a circle drawn with a required radius from the center of the ceiling wall 6). (Tilt direction) and attached. As the wide-angle flame burner 10, for example, as shown in FIG. 3, the compressed air supplied by the outer tube 11 and the fuel oil supplied from the inner tube 12 are atomized through the annular slit 14, and the cap 15 A wide-angle conical shape is formed through an annular slit 19 formed by a conical target 18 which is mixed in the inner mixing chamber 16 and is attached to the front portion of a spout 17 where the air-fuel mixture is ejected from the mixing chamber 16. A burner (see Utility Model Registration No. 2559333) is used which is jetted into the nozzle and burned at a wide angle as it is. In addition, it is preferable that the combustion spread angle | corner (theta) by the ejection of the said air-fuel | gaseous mixture is the range of 110-140 degrees. In the figure, reference numeral 35 denotes a mounting seat for the burner.

また、前記狭角火炎バーナ20は、例えば図4(a)(b)によって示されるように、燃料供給管21(内管)と圧縮空気の供給管22(外管)との二重管構造で、その内管21の先端部に流量調節用のニードル弁23が設けられ、内管11の後端部から挿入される弁棒24を後端部24aで回転操作することにより先端の弁子24′を進退させて、内管21の先端21aに設けられた噴出口23′からの燃料油の供給量を調節するようにされている。このようにされた二重管の先端部にノズルヘッド25が取付けられ、そのノズルヘッド25の基部に燃料油と圧縮空気との混合部が形成されている。   The narrow-angle flame burner 20 has a double-pipe structure composed of a fuel supply pipe 21 (inner pipe) and a compressed air supply pipe 22 (outer pipe), for example, as shown in FIGS. Then, a needle valve 23 for adjusting the flow rate is provided at the distal end of the inner tube 21, and the valve stem 24 inserted from the rear end of the inner tube 11 is rotated at the rear end 24a to rotate the valve at the distal end. 24 'is advanced and retracted to adjust the amount of fuel oil supplied from the outlet 23' provided at the tip 21a of the inner pipe 21. A nozzle head 25 is attached to the tip of the double pipe thus configured, and a mixing portion of fuel oil and compressed air is formed at the base of the nozzle head 25.

前記ノズルヘッド25は、後半部が前記外管22の先端に同軸芯で装着され、その内部で前記内管21が外管22端よりも長く突き出す部分を受入れて外管22の内周と内管21の外周との間に環状の圧縮空気の流動空間形成部27が形成されている。ノズルヘッド25の中間部は、中心軸上で前記流動空間形成部27から軸心に向かって絞縮するラッパ形状の吸込み部分28aから狭窄部分28b(スロート部28b)を経てディフューザ28cに通じるラバルノズル形成部28が設けられている。さらに、このような中間部から前部には前記ディフューザ28cに連接して拡開口径の空気吸引部29が形成されている。この空気吸引部29は、前記ラバルノズル形成部28のディフューザ28c先端口径よりも大きい口径で所要長さの筒状にされ、その筒状部分には周面に等分して軸線に沿う長孔状の空気吸込み孔30が複数設けられている。   The nozzle head 25 has a rear half portion attached to the tip of the outer tube 22 with a coaxial core, and receives a portion in which the inner tube 21 protrudes longer than the end of the outer tube 22. An annular compressed air flow space forming portion 27 is formed between the outer periphery of the tube 21. An intermediate portion of the nozzle head 25 forms a Laval nozzle that leads from a trumpet-shaped suction portion 28a that constricts toward the axial center from the flow space forming portion 27 to a diffuser 28c through a constricted portion 28b (throat portion 28b) on the central axis. A portion 28 is provided. Further, an air suction portion 29 having an enlarged opening diameter is formed from the intermediate portion to the front portion so as to be connected to the diffuser 28c. The air suction portion 29 is formed in a cylindrical shape having a required length with a diameter larger than the tip diameter of the diffuser 28c of the Laval nozzle forming portion 28, and the cylindrical portion is divided into a peripheral surface and is a long hole along the axis. A plurality of air suction holes 30 are provided.

このように構成された本実施形態の表面溶融炉1は、ごみ焼却炉などから排出される焼却灰や飛灰などの被溶融物Fを炉体2の周囲に設けられた被溶融物の貯留室5に受け入れ、この貯留室5の下部に配置されている被溶融物供給装置7の供給プッシャー8により順次燃焼室9の中央側へ押し込んで、燃焼室9内で被溶融物Fの表面部をバーナ10により加熱溶融する。   The surface melting furnace 1 of the present embodiment configured as described above stores the melted material F provided around the furnace body 2 with the melted material F such as incineration ash and fly ash discharged from a waste incinerator or the like. It is received in the chamber 5, and is sequentially pushed toward the center of the combustion chamber 9 by the supply pusher 8 of the melt supply device 7 disposed at the lower part of the storage chamber 5, and the surface portion of the melt F in the combustion chamber 9. Is heated and melted by the burner 10.

この炉内の燃焼室9には、天井壁6に四個の広角火炎バーナ10が下向きでそれぞれ一定方向にその取付軸心を傾斜させて配設されている。このようにしたことにより、バーナ10の燃焼火炎は、広い範囲に拡散するとともに、傾斜方向に燃焼ガスを放射することになる。この状態で複数(四個)のバーナ10が一斉に燃焼するので、周囲を炉壁で囲われた燃焼室9では、燃焼ガスがバーナ10の軸心の傾斜方向に優先して流動する。その結果、燃焼ガスは燃焼室9内で旋回流となって流動し、燃焼室9に押し出されて傾斜面を形成する被溶融物Fの表層部を溶融する。   In the combustion chamber 9 in the furnace, four wide-angle flame burners 10 are arranged on the ceiling wall 6 downward and inclined with their mounting axes inclined in a fixed direction. By doing in this way, the combustion flame of the burner 10 diffuses in a wide range and radiates the combustion gas in the tilt direction. In this state, a plurality of (four) burners 10 burn simultaneously, so that in the combustion chamber 9 surrounded by the furnace wall, the combustion gas flows preferentially in the direction of inclination of the axis of the burner 10. As a result, the combustion gas flows as a swirl flow in the combustion chamber 9 and is extruded into the combustion chamber 9 to melt the surface layer portion of the melt F that forms an inclined surface.

したがって、燃焼室9は、バーナ10の燃焼によって発生する燃焼ガスが旋回流となって流動することと、火炎が広角範囲に放射されることにより、炉内雰囲気温度を均一化することができる。つまり、従来のようなバーナの直下が他の部分に比較して高温になるなどの炉内温度の不均衡をなくすることができる。また、燃焼室9での雰囲気温度の不均衡を解消しようとして温度を高めることもなく、高融点温度の金属の溶融に伴う障害を回避できる。また、炉内温度雰囲気を従来よりも低温で均一化できることから、サーマルNOxの生成を抑制できるという利点がある。さらに、炉内での被溶融物に対する熱負荷を均一にできることから、安定した溶融面が形成できて、溶融物に未溶融物の巻き込みなどの発生をなくし、スラグ品質を向上させることができる。また、燃費を節減できて運転コストを低減できるという効果が得られる。   Therefore, the combustion chamber 9 can make the furnace atmosphere temperature uniform by flowing the combustion gas generated by the combustion of the burner 10 as a swirling flow and radiating the flame to a wide angle range. In other words, it is possible to eliminate an unbalance in the furnace temperature such that the temperature immediately below the burner becomes higher than that of the other parts as in the prior art. In addition, it is possible to avoid obstacles associated with melting of a metal having a high melting point without increasing the temperature in order to eliminate the imbalance in the atmospheric temperature in the combustion chamber 9. In addition, since the furnace temperature atmosphere can be made uniform at a lower temperature than conventional, there is an advantage that generation of thermal NOx can be suppressed. Furthermore, since the heat load on the material to be melted in the furnace can be made uniform, a stable melt surface can be formed, and the occurrence of unmelted material in the melt can be eliminated, and the slag quality can be improved. In addition, the fuel consumption can be saved and the operation cost can be reduced.

なお、広角火炎バーナ10を使用するについて、その燃焼広がり角θを110〜140°としたことは、燃焼広がり角θが110°以下であると燃焼火炎の拡がり範囲が小さくなってその分加熱効果が低下する。また、燃焼広がり角θを140°以上にすることは、バーナの構造的に困難であることと、火炎の拡散が燃焼広がり角θの拡大によって不十分になり、加熱効果が低減する。このようなことから、燃焼広がり角θを110〜140°の範囲で選択するのが好ましい。また、広角火炎バーナ10の取付軸線を取付け天井壁面に対して70°〜80°としたことは、取付軸心線を70°以下に傾けると、燃焼広がり角を広角にしたバーナを使用するために、燃焼火炎が天井壁6の表面に接するおそれがあり好ましくない。また取付軸線を80°以上にすると、バーナを傾斜させて取り付ける効果が低下することから、取付軸心線の傾き角度を70°〜80°の範囲内で選択するのが好ましい。   Note that when the wide-angle flame burner 10 is used, the combustion spread angle θ is set to 110 to 140 °. This is because when the combustion spread angle θ is 110 ° or less, the expansion range of the combustion flame is reduced and the heating effect is increased accordingly. Decreases. In addition, it is difficult for the burner to have a combustion spread angle θ of 140 ° or more, and the diffusion of the flame becomes insufficient due to the expansion of the combustion spread angle θ, thereby reducing the heating effect. Therefore, it is preferable to select the combustion spread angle θ in the range of 110 to 140 °. Also, the reason why the mounting axis of the wide-angle flame burner 10 is set to 70 ° to 80 ° with respect to the mounting ceiling wall surface is to use a burner having a wide combustion spread angle when the mounting axis is tilted to 70 ° or less. In addition, the combustion flame may come into contact with the surface of the ceiling wall 6, which is not preferable. Further, if the mounting axis is set to 80 ° or more, the effect of tilting the burner and mounting is reduced. Therefore, the tilt angle of the mounting shaft center line is preferably selected within the range of 70 ° to 80 °.

一方、運転の経過とともに、燃焼室9内に押し出された被溶融物Fは、供給プッシャー8による押し出しで炉体床3上を押し出し側からスラグポート4に向かって擂鉢状に傾斜した上面で溶融されて流下して、スラグポート4から冷却水槽へ滴下するが、そのスラグポート4の周囲では、耐久性を維持するため冷却が強められているので、溶融物が付着固化されやすい。そのために、定期的もしくは状況監視の結果、付着量が多くなると、スラグポート4の閉塞を防止するために、付着固化したスラグの除去を必要とする。   On the other hand, as the operation progresses, the melt F extruded into the combustion chamber 9 melts on the upper surface of the furnace floor 3 from the extrusion side toward the slag port 4 by the extrusion by the supply pusher 8. Then, it flows down and drops from the slag port 4 to the cooling water tank. However, around the slag port 4, the cooling is strengthened in order to maintain the durability, so that the melt is easily adhered and solidified. Therefore, as a result of regular or situation monitoring, if the amount of adhesion increases, it is necessary to remove the adhered and solidified slag in order to prevent the slag port 4 from being blocked.

スラグポート4の閉塞を防止するには狭角火炎バーナ20を使用する。この狭角火炎バーナ20は、天井壁6の中央部に燃焼室9の真下(スラグポート4)に向けて取り付けられている。この狭角火炎バーナ20は、スラグポート4の閉塞状況に応じて作動させ、スラグポート4の付近に付着している溶融固着物を溶解除去する。   In order to prevent the slug port 4 from being blocked, a narrow-angle flame burner 20 is used. The narrow-angle flame burner 20 is attached to the center portion of the ceiling wall 6 so as to be directly below the combustion chamber 9 (slag port 4). The narrow-angle flame burner 20 is operated according to the closed state of the slag port 4 to dissolve and remove the molten fixed matter adhering to the vicinity of the slag port 4.

この狭角火炎バーナ20は、前述のように、先端にラバルノズル形状部28と噴出する混合気の噴射によってその周囲に空気を誘引して直進性を所有させる機能を備えたノズルヘッド25が取付けられた構造である。したがって、燃料油供給口から送入された燃料油は、内管21を通じてその先端の噴出口23′からラバルノズル形状の吸込み部28aに噴出する。一方、圧縮空気(または蒸気)は供給口から外管22内部から流動空間形成部27に送り込まれ、ノズルヘッド25内の設定間隙(ラッパ状の絞縮壁面と内管先端部21aとによる隙間)を通じて吸込み部28aに噴出される。   As described above, the narrow-angle flame burner 20 is provided with the nozzle head 25 having a function of attracting air to the periphery thereof by injecting the Laval nozzle-shaped portion 28 and the air-fuel mixture ejected to possess the straightness. Structure. Accordingly, the fuel oil fed from the fuel oil supply port is ejected through the inner pipe 21 from the jet outlet 23 ′ at the tip thereof to the suction portion 28 a having a Laval nozzle shape. On the other hand, the compressed air (or steam) is fed from the supply port into the flow space forming portion 27 from the inside of the outer tube 22, and a set gap in the nozzle head 25 (gap between the trumpet-shaped reduced wall surface and the inner tube tip portion 21a). And is ejected to the suction portion 28a.

ノズルヘッド25内の吸込み部28aに噴出された燃料油と圧縮空気(または蒸気)は、ラバルノズル入口(吸込み部)で激しく混合されて微粒化し、最も狭い流路となるスロート部28bにて圧縮されて音速以上の速度に加速され、ディフューザ28cを通過して出口部28dで超高速になって噴射される。この出口部28dを通過する混合気の吐出力(噴射力)により、ノズル先端部に設けられた空気吸引部29で縦長状に形成される複数の空気吸込み孔30より周囲の空気を吸込み、噴出する混合気の周囲を吸引した空気流が取巻いた状態で噴射される。その結果、ノズル先端から噴射される混合気はノズルの先端出口31での拡散を抑えられて直進性の高い噴射が行なわれる。その混合気の噴射部に対して別途配置の着火手段で、混合気に点火すれば、高速で直進性を有する燃焼が行われ、スラグポート4付近まで火炎を届かせて付着する固化物を溶解して滴下除去させることができる。このようにして狭角で燃焼する狭角火炎バーナ20の火炎は、その火炎全長の約半分までが高速燃焼による青火となり、残りの半分が輻射熱の強い赤火となる。したがって、局部的に集中してスラグポート4の周りの付着固化物を溶融させて除去できるので、ごく短時間の燃焼で処理することができ、過度に燃焼室9内の雰囲気温度を高めることはない。   The fuel oil and compressed air (or steam) ejected to the suction part 28a in the nozzle head 25 are vigorously mixed and atomized at the inlet of the Laval nozzle (suction part), and are compressed by the throat part 28b which forms the narrowest flow path. Then, it is accelerated to a speed equal to or higher than the speed of sound, passes through the diffuser 28c, and is injected at an extremely high speed at the outlet 28d. Due to the discharge force (injection force) of the air-fuel mixture passing through the outlet portion 28d, the surrounding air is sucked and ejected from a plurality of air suction holes 30 formed in a vertically long shape by the air suction portion 29 provided at the nozzle tip portion. The air flow sucked around the air-fuel mixture is injected in the surrounding state. As a result, the air-fuel mixture injected from the nozzle tip is prevented from diffusing at the nozzle tip outlet 31 and is injected with high straightness. If the mixture is ignited by a separate ignition means for the injection part of the mixture, the combustion is carried out at a high speed at a high speed. The flame reaches the vicinity of the slag port 4 to dissolve the adhering solidified matter. And can be removed by dripping. The flame of the narrow-angle flame burner 20 that burns at a narrow angle in this way becomes a blue fire due to high-speed combustion up to about half of the total flame length, and the other half becomes a red fire with strong radiant heat. Therefore, since the solidified substance around the slag port 4 can be melted and removed locally and concentrated, it can be processed in a very short time, and the atmosphere temperature in the combustion chamber 9 can be excessively increased. Absent.

こうして、溶融炉内での被溶融物Fの溶融に伴うスラグポート4の閉塞を防止できるので運転が停止状態に到ることはなく、安定した操業を継続させることができる。したがって、作業効率の向上を図ることができるのである。
Thus, the slag port 4 can be prevented from being blocked due to the melting of the material F to be melted in the melting furnace, so that the operation does not reach the stop state and the stable operation can be continued. Therefore, the work efficiency can be improved.

本実施形態に係る表面溶融炉の要部を模式的に表わす縦断面図The longitudinal cross-sectional view which represents typically the principal part of the surface melting furnace which concerns on this embodiment 炉内におけるバーナの配置関係を併記した平断面概要図Flat cross-sectional schematic diagram showing the arrangement of burners in the furnace 広角火炎形状で燃焼するバーナの一実施形態の要部断面図Main part sectional drawing of one Embodiment of the burner which burns with a wide angle flame shape 狭角火炎バーナの一実施形態の一部断面全体外形図(a)と要部拡大縦断面図(b)Partial cross-sectional overall outline view (a) and main part enlarged vertical cross-sectional view (b) of an embodiment of a narrow-angle flame burner

符号の説明Explanation of symbols

1 表面溶融炉
2 炉体
4 スラグポート
5 被溶融物の貯留室
6 炉天井壁
7 被溶融物供給装置
9 燃焼室
10 広角火炎バーナ(バーナ)
20 狭角火炎バーナ
25 ノズルヘッド
28 ラバルノズル形成部
29 空気吸引部
F 被溶融物
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Surface melting furnace 2 Furnace body 4 Slag port 5 Molten material storage chamber 6 Furnace ceiling wall 7 Molten material supply apparatus 9 Combustion chamber 10 Wide-angle flame burner (burner)
20 Narrow-angle flame burner 25 Nozzle head 28 Laval nozzle forming part 29 Air suction part F Melted material

Claims (4)

固定式の表面溶融炉において、炉天井に複数個の広角火炎形状で燃焼するバーナを、燃焼室に向け軸心線を一定方向に傾斜設置するとともに、炉天井中心部に、炉内床中央部に設けられたスラグポートに向けて噴射燃焼する狭角火炎バーナを設置することを特徴とする表面溶融炉。   In a fixed surface melting furnace, burners that burn in the form of multiple wide-angle flames are installed on the furnace ceiling, and the axial center line is inclined in a fixed direction toward the combustion chamber. A surface melting furnace characterized in that a narrow-angle flame burner that injects and burns toward a slag port provided on the surface is installed. 前記広角火炎形状で燃焼するバーナは、燃焼広がり角が110〜140°である請求項1に記載の表面溶融炉。   The surface melting furnace according to claim 1, wherein the burner that burns in the wide-angle flame shape has a combustion spread angle of 110 to 140 °. 前記広角火炎形状で燃焼するバーナは、取付け軸心線が天井面に対して70〜80°の傾斜角度で設置されている請求項1または2に記載の表面溶融炉。   3. The surface melting furnace according to claim 1, wherein the burner that burns in the wide-angle flame shape is installed at an inclination angle of 70 to 80 ° with respect to the ceiling surface of the mounting axis. 前記狭角火炎バーナは、燃料油と圧縮空気との二流体混合部分をラバルノズル形状にされ、そのラバルノズル形状のディフューザ出口前方位置に軸線に沿って空気吸込み孔を複数備え、前記二流体の混合気の周囲に前記空気吸込み孔から空気を吸引して、噴射する混合気で直進性の高い火炎を得られる構成である請求項1に記載の表面溶融炉。   The narrow-angle flame burner has a two-fluid mixing portion of fuel oil and compressed air in the shape of a Laval nozzle, and has a plurality of air suction holes along an axis at a position in front of the diffuser outlet of the Laval nozzle. The surface melting furnace according to claim 1, wherein a flame having high straightness can be obtained by a mixture to be injected by sucking air from the air suction hole around the surface.
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