JP5910564B2 - 焼結用点火炉およびその操業方法 - Google Patents

Description

本発明は、焼結用点火炉およびその操業方法に関するものである。

従来から、粉鉱石等の焼結原料を焼結して焼結鉱を製造する焼結機には、焼結用点火炉が用いられる。一般に、焼結鉱は、ドワイトロイド式等の焼結機によって製造される。例えば図９に示すように、焼結機１００は、キャタピラ等によって無端状に連結された複数のパレット１０１と、パレット１０１の下方に配置された複数のウィンドボックス１０２とを備え、ウィンドボックス１０２に比してパレット１０１の移動方向の上流側に、焼結用点火炉１０３と、床敷用ホッパ１０４と、原料ホッパ１０５とを備える。また、焼結機１００は、各ウィンドボックス１０２に通じるダクト１０６と、パレット１０１の排出側に配置された破砕機１０７と、送風機１０９からの冷却空気によって焼結鉱を冷却する冷却機１０８とを備える。

焼結機１００において、パレット１０１は、焼結原料等を収容する金属製（例えば鉄製等）の箱であり、床敷ホッパ１０４から原料ホッパ１０５および点火炉１０３を順に経てウィンドボックス１０２上を通過する方向に連続的に移動する。床敷ホッパ１０４は、パレット１０１の底面に粉鉱石等の所定原料を供給して床敷層を形成する。原料ホッパ１０５は、パレット１０１内の床敷層上に焼結原料を装入して焼結原料層を形成する。なお、焼結原料は、粉鉱石等の焼結対象材および燃料（例えば粉コークス）等を混合した粉状原料である。焼結用点火炉１０３は、燃料ガスと燃焼用空気とを混合噴射して火炎を形成するバーナ（図示せず）と、このバーナを支持しつつパレット１０１内の焼結原料層表面を覆うバーナフード（図示せず）とを有する。焼結用点火炉１０３は、バーナの火炎によって、パレット１０１内の焼結原料層表面の粉コークスに点火する。パレット１０１内では、バーナフードに覆われた焼結原料層表面の粉コークスが着火して燃焼する。この粉コークスの燃焼は、ウィンドボックス１０２がパレット１０１の上方から下方に向けて大気を吸引することにより、焼結原料層の上層から下層へ移行する。焼結原料は、この粉コークスの燃焼熱により、部分的に溶融して結合する。このような焼結原料の溶融結合（すなわち焼結）は、上述した粉コークスの燃焼の移行に伴って、パレット１０１内の全領域に進行する。この結果、焼結鉱が製造される。なお、ウィンドボックス１０２によってパレット１０１から吸引された高温の排ガスは、ダクト１０６を通じて排出される。

一方、製造された焼結鉱は、図９の太線矢印に示されるように、パレット１０１から破砕機１０７に向けて排出され、破砕機１０７によって破砕される。破砕された焼結鉱は、冷却機１０８によって冷却される。送風機１０９から冷却機１０８へ送風された冷却空気は、熱交換によって焼結鉱を冷却後、高温の排ガスとして冷却機１０８から排出される（図９の破線矢印参照）。

なお、上述した焼結用点火炉に関する従来技術として、例えば、バーナフードの下部に高温排ガスの吹き出し口を配設し、この吹き出し口から吹き出す高温排ガスにより、バーナフードの側壁近傍からパレット内への外気の吸引を遮断するものがある（特許文献１参照）。また、燃料ガス噴射用ノズルの先端部と燃焼用空気噴射用ノズルの先端部とが埋め込まれたセラミック製のキャップを耐火物製天井壁中に取り付けた構造の焼結原料点火用バーナもある（特許文献２参照）。

特許第２５３４４１９号公報 特公平８−１６５２２号公報

一般に、焼結用点火炉のバーナによって焼結原料（詳細には焼結原料中の粉コークス）を着火させるために要する着火時間は、焼結原料層表面の高温化に伴って短くなり、焼結原料層表面の低温化に伴って長くなる。すなわち、より短時間に効率よく焼結原料を着火させるためには、焼結用点火炉のバーナの火炎を焼結原料層に直接衝突させて焼結原料層表面の温度を高める（例えば１３００℃以上の温度にする）ことが有効である。

しかしながら、焼結用点火炉のバーナフード内では、バーナの火炎を焼結原料層に衝突させることにより、多くの場合、焼結原料層表面から粉状の焼結原料が舞い上がる。舞い上がった焼結原料は、焼結原料を着火させ得る高温の着火雰囲気中において溶融しつつ高温浮遊物となって浮遊し、その後、バーナ先端のガス噴射口やその周囲の耐火物（以下、これらを纏めてバーナ先端領域と適宜いう）に付着する。上述した従来技術では、このようなバーナ先端領域への高温浮遊物の付着を防止することは困難である。このため、焼結原料層に対するバーナの火炎の衝突に伴い、バーナ先端領域への高温浮遊物の付着が進行し、この結果、ガス噴射口が閉塞される可能性がある。これに起因して、バーナの火炎が乱れるのみならず、焼結原料に加えるバーナの火力が低下することから焼結原料の着火効率が低下してしまう。

なお、上述した特許文献２に記載の従来技術では、焼結機の保守点検または操業トラブル等、定期的または不定期的な状況に応じて、バーナの火炎噴射の停止および再開を繰り返した場合、バーナの各ガス噴射ノズルを保護するためのセラミック製のキャップが温度変化に起因する熱応力によって破損する可能性がある。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、バーナ先端領域への高温浮遊物の付着を防止でき、この結果、安定した火炎によって焼結原料を効率よく着火させることが可能な焼結用点火炉およびその操業方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる焼結用点火炉は、パレット内に装入された焼結原料の幅方向の全域に亘って、前記焼結原料の表面を覆うフードと、前記フードの上部に配置される火炎噴射口を有し、前記火炎噴射口から前記焼結原料の表面に向け、前記焼結原料の幅方向に広がる火炎を噴射するバーナと、前記火炎噴射口を挟むように前記フードの上部に配置される複数のガス噴射ノズルを有し、前記複数のガス噴射ノズルから前記焼結原料の表面に向けて噴射するガスによって、前記焼結原料の幅方向の全域に亘り、前記フードに覆われる内部領域のうちの前記火炎噴射口に面する部分領域を挟む一対のガスカーテンを形成するガス噴射部と、を備えたことを特徴とする。

また、本発明にかかる焼結用点火炉は、上記の発明において、前記ガス噴射部は、前記バーナの火炎噴射に用いられる燃焼用空気に比して高温の前記ガスを噴射して、前記一対のガスカーテンを形成することを特徴とする。

また、本発明にかかる焼結用点火炉は、上記の発明において、前記ガスは、前記焼結原料を焼結して焼結鉱を製造する焼結機からの排ガスであることを特徴とする。

また、本発明にかかる焼結用点火炉は、上記の発明において、前記焼結原料の表面に対する前記複数のガス噴射ノズルの噴射口高さおよび噴射口角度の少なくとも一つを変更可能な可変機構と、前記バーナによる火炎の噴射に用いられる燃料ガスの流量を計測する流量計と、前記燃料ガスの流量をもとに、前記複数のガス噴射ノズルの昇降量および角度変更量の少なくとも一つを算出する演算処理部と、前記演算処理部の算出結果に応じて、前記噴射口高さおよび前記噴射口角度の少なくとも一つを変更するように前記可変機構を制御する制御部と、を備えたことを特徴とする。

また、本発明にかかる焼結用点火炉の操業方法は、パレット内に装入された焼結原料の幅方向の全域に亘って前記焼結原料の表面をフードで覆い、前記フードの上部に配置したバーナの火炎噴射口から前記焼結原料の表面に向けて、前記焼結原料の幅方向に広がる火炎を噴射するとともに、前記火炎噴射口を挟むように前記フードの上部に配置した複数のガス噴射ノズルから前記焼結原料の表面に向けてガスを噴射することにより、前記焼結原料の幅方向の全域に亘って、前記フードに覆われる内部領域のうちの前記火炎噴射口に面する部分領域を挟む一対のガスカーテンを形成することを特徴とする。

また、本発明にかかる焼結用点火炉の操業方法は、上記の発明において、前記バーナの火炎噴射に用いられる燃焼用空気に比して高温の前記ガスを噴射して、前記一対のガスカーテンを形成することを特徴とする。

また、本発明にかかる焼結用点火炉の操業方法は、上記の発明において、前記ガスとして、前記焼結原料を焼結して焼結鉱を製造する焼結機からの排ガスを用いることを特徴とする。

また、本発明にかかる焼結用点火炉の操業方法は、上記の発明において、前記バーナによる火炎の噴射に用いられる燃料ガスの流量を計測し、前記燃料ガスの流量をもとに、前記複数のガス噴射ノズルの昇降量および角度変更量の少なくとも一つを算出する演算処理を行い、前記演算処理の算出結果に応じて、前記焼結原料の表面に対する前記複数のガス噴射ノズルの噴射口高さおよび噴射口角度の少なくとも一つを変更することを特徴とする。

本発明によれば、バーナ先端領域への高温浮遊物の付着を防止でき、この結果、安定した火炎によって焼結原料を効率よく着火させることができるという効果を奏する。

図１は、本発明の実施の形態１にかかる焼結用点火炉の一構成例を示す模式図である。 図２は、この実施の形態１にかかる焼結用点火炉を上方から見た図である。 図３は、本発明の実施の形態１におけるガスカーテンの一例を示す模式図である。 図４は、本発明の実施の形態１にかかる焼結用点火炉の操業方法を説明するための図である。 図５は、本発明の実施の形態２にかかる焼結用点火炉の一構成例を示す模式図である。 図６は、本発明の実施の形態３にかかる焼結用点火炉の一構成例を示す模式図である。 図７は、本発明の実施の形態３におけるガス噴射ノズルの噴射口高さの変更動作を示す模式図である。 図８は、本発明の実施の形態３におけるガス噴射ノズルの噴射口角度の変更動作を示す模式図である。 図９は、焼結機の一構成例を示す模式図である。

以下に、添付図面を参照して、本発明にかかる焼結用点火炉およびその操業方法の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本実施の形態により、本発明が限定されるものではない。

(実施の形態１)
まず、本発明の実施の形態１にかかる焼結用点火炉の構成について説明する。図１は、本発明の実施の形態１にかかる焼結用点火炉の一構成例を示す模式図である。図２は、この実施の形態１にかかる焼結用点火炉を上方から見た図である。なお、図１には、図２に示す焼結原料１５の幅方向から見た焼結用点火炉の断面構造が模式的に図示されている。

図１，２に示すように、本実施の形態１にかかる焼結用点火炉１は、焼結原料１５の表面を覆うフード２と、フード２によって覆われた焼結原料１５を加熱するバーナ３と、バーナ３の火炎噴射口等を内側に挟む一対のガスカーテン１３，１４を形成するガス噴射部１１とを備える。

フード２は、バーナ３による加熱対象の焼結原料１５を覆うものである。具体的には、図１，２に示すように、フード２は、焼結原料１５の搬送方向に対向する前壁２ａおよび後壁２ｂと、焼結原料１５の幅方向に対向する側壁２ｃ，２ｄと、天井面をなす上壁２ｅとによって構成される。前壁２ａ、後壁２ｂ、および側壁２ｃ，２ｄは、枠状に一体形成される。上壁２ｅは、前壁２ａ、後壁２ｂ、および側壁２ｃ，２ｄの各内壁の所定部分に固定配置される。このような構成を有するフード２は、焼結用点火炉１が設置される焼結機のパレット（例えば図９に示した焼結機１００のパレット１０１）内に装入された焼結原料１５の幅方向の全域に亘って、焼結原料１５の表面を覆う。これと同時に、フード２は、焼結原料１５に面する高温の内部領域Ｒ１を形成する。

なお、焼結原料１５の幅方向は、上述したパレットの搬送方向および深さ方向（焼結原料１５の層厚方向）に対して垂直な方向である。また、焼結原料１５の搬送方向は、このパレットの搬送方向と同じ方向である。

バーナ３は、燃料ガスＧ１と燃焼用空気Ｇ２とを混合噴射して火炎を形成するものである。具体的には、図１，２に示しように、バーナ３は、燃料ガスＧ１を噴射するための機構として、燃料ガス管４と燃料ガス供給管５と燃料ガス噴射ノズル６とを備える。また、バーナ３は、燃焼用空気Ｇ２を噴射するための機構として、燃焼用空気管７と空気供給管８と空気噴射ノズル９とを備える。

燃料ガス管４および燃料ガス供給管５は、図１，２に示すように、焼結原料１５の幅方向に延在する管であり、フード２の上壁２ｅの上方に配置される。燃料ガス管４は、燃焼用空気管７内に固定配置され、焼結原料１５の幅方向に沿って設けられた複数の配管を介して燃料ガス供給管５と連通する。燃料ガス供給管５は、所定の外部装置（図示せず）から燃料ガスＧ１を受け入れ、この燃料ガスＧ１を燃料ガス管４内へ供給する。なお、燃料ガスＧ１は、コークス炉ガス、またはコークス炉ガスを含む混合ガス等である。例えば、コークス炉ガスとして、水素（Ｈ₂）の組成比が５６．２［％］であり、一酸化炭素（ＣＯ）の組成比が６．５［％］であり、メタン（ＣＨ₄）の組成比が２８．０［％］であり、窒素（Ｎ₂）の組成比が３．８［％］であるガスが用いられる。このようなガス組成を有するコークス炉ガスの発熱量は、１８．８［ＭＪ／Ｎｍ³］である。なお、燃料ガスＧ１のガス組成は、ガスクロマトグラフィーを用いて測定し、発熱量は、ガス組成をもとに算出した。

燃料ガス噴射ノズル６は、燃料ガス管４と連通し、燃料ガス管４から下方（焼結原料１５側）に延出する。燃料ガス噴射ノズル６の噴射口は、図１に示すように、空気噴射ノズル９の噴射口内の出口近傍に配置され、焼結原料１５の表面に対向する。燃料ガス噴射ノズル６は、燃料ガス管４を通じて燃料ガス供給管５から流通する燃料ガスＧ１を焼結原料１５の表面に向けて噴射する（図１の破線矢印参照）。

燃焼用空気管７および空気供給管８は、図１，２に示すように、焼結原料１５の幅方向に延在する管であり、フード２の上壁２ｅの上方に配置される。燃焼用空気管７は、焼結原料１５の幅方向に沿って設けられた複数の配管を介して空気供給管８と連通する。また、燃焼用空気管７は、燃料ガス管４を内包し、燃焼用空気管７の内壁と燃料ガス管４の外壁との間に燃焼用空気Ｇ２の流通経路を形成する。空気供給管８は、所定の外部装置（図示せず）から燃焼用空気Ｇ２を受け入れ、この燃焼用空気Ｇ２を燃焼用空気管７内へ供給する。なお、燃焼用空気Ｇ２は、例えば常温（１５［℃］以上、２５［℃］以下）の空気である。

空気噴射ノズル９は、燃焼用空気管７と連通し、燃焼用空気管７から下方（焼結原料１５側）に延出する。空気噴射ノズル９は、フード２の上壁２ｅに形成された開口部に挿通固定される。このように上壁２ｅに配置された空気噴射ノズル９の噴射口は、図１に示すように、燃料ガス噴射ノズル６の噴射口と同様に焼結原料１５の表面に対向する。空気噴射ノズル９は、燃焼用空気管７を通じて空気供給管８から流通する燃焼用空気Ｇ２を焼結原料１５の表面に向けて噴射する（図１の破線矢印参照）。

上述したような構成を有するバーナ３は、図１に示すように、フード２の上部、すなわち上壁２ｅに配置されるガス噴射口１０を有する。ここで、ガス噴射口１０は、上述した燃料ガスＧ１と燃焼用空気Ｇ２とを混合噴射して形成される火炎の噴射口であり、燃料ガス噴射ノズル６の噴射口と空気噴射ノズル９の噴射口とによって構成される。バーナ３は、火炎噴射口をなすガス噴射口１０から焼結原料１５の表面に向け、焼結原料１５の幅方向の全域に亘って広がる火炎を噴射する。バーナ３は、このように噴射した火炎を焼結原料１５の表面に衝突させ、これにより、焼結原料１５の幅方向の全域に亘って焼結原料１５の表面を加熱する。この結果、バーナ３は、焼結原料１５（詳細には焼結原料１５中の粉コークス等の燃料）を着火させる。

なお、このようなバーナ３の燃料ガス噴射ノズル６および空気噴射ノズル９の各々は、焼結原料１５の幅方向に延伸するスリット状の噴射口を有するスリット型ノズルであってもよいし、焼結原料１５の幅方向に沿って複数の噴射口を有する多孔型ノズルであってもよい。あるいは、燃料ガス噴射ノズル６および空気噴射ノズル９の各々は、焼結原料１５の幅方向に広い矩形状の噴射口を有する面燃焼用ノズルであってもよい。すなわち、本発明において、バーナ３は、焼結原料１５の幅方向に広がる火炎を噴射するものであればよく、その火炎噴射方式は、特に問われない。

ガス噴射部１１は、フード２によって覆われる内部領域Ｒ１に、バーナ３のガス噴射口１０およびその周辺領域（すなわちバーナ先端領域）を保護する一対のガスカーテン１３，１４を形成するものである。具体的には、ガス噴射部１１は、複数のガス供給管１１ａ，１１ｂと複数のガス噴射ノズル１２ａ，１２ｂとを有する。ガス供給管１１ａおよびガス噴射ノズル１２ａは、一方のガスカーテン１３を形成するためのものであり、ガス供給管１１ｂおよびガス噴射ノズル１２ｂは、他方のガスカーテン１４を形成するためのものである。

ガス供給管１１ａ，１１ｂは、図１，２に示すように、焼結原料１５の幅方向に延在する管であり、フード２の上壁２ｅの上方に配置される。ガス供給管１１ａ，１１ｂは、焼結原料１５の幅方向に沿って設けられた複数の配管を介してガス噴射ノズル１２ａ，１２ｂと各々連通する。ガス供給管１１ａ，１１ｂは、外部から所定のガスＧ３を受け入れる。ガス供給管１１ａは、このガスＧ３をガス噴射ノズル１２ａへ供給する。ガス供給管１１ｂは、このガスＧ３をガス噴射ノズル１２ｂへ供給する。なお、ガスＧ３として、例えば、空気または窒素等の不活性ガスが用いられる。また、フード２による内部領域Ｒ１の高温雰囲気を維持するという観点から、ガスＧ３は、バーナ３の火炎噴射に用いられる燃焼用空気Ｇ２に比して高温（少なくとも常温以上）のガスであることが望ましい。

複数のガス噴射ノズル１２ａ，１２ｂは、図１に示すように、バーナ３の火炎噴射口であるガス噴射口１０を挟むようにフード２の上部（上壁２ｅ）に固定配置される。また、これら複数のガス噴射ノズル１２ａ，１２ｂの各々は、図２に示すように、焼結原料１５の幅方向に延在し、フード２の側壁２ｃと側壁２ｄとの間の全領域に亘り、焼結原料１５の表面に対向する噴射口を有する。ガス噴射ノズル１２ａは、配管を通じてガス供給管１１ａから流通するガスＧ３を焼結原料１５の表面に向けて噴射し、ガス噴射ノズル１２ｂは、配管を通じてガス供給管１１ｂから流通するガスＧ３を焼結原料１５の表面に向けて噴射する（図１の破線矢印参照）。

なお、複数のガス噴射ノズル１２ａ，１２ｂの各々は、焼結原料１５の幅方向に延伸するスリット状の噴射口を有するスリット型ノズルであってもよいし、焼結原料１５の幅方向に沿って複数の噴射口を有する多孔型ノズルであってもよい。

上述したような構成を有するガス噴射部１１は、フード２の上壁２ａに配置された複数のガス噴射ノズル１２ａ，１２ｂから焼結原料１５の表面に向けてガスＧ３を噴射する。ガス噴射部１１は、このように噴射したガスＧ３によって、焼結原料１５の幅方向の全域に亘り、フード２によって覆われる内部領域Ｒ１のうちのバーナ３の火炎噴射口に面する部分領域Ｒ２を挟む一対のガスカーテン１３，１４を形成する。図３は、本発明の実施の形態１におけるガスカーテンの一例を示す模式図である。なお、図３には、焼結原料１５の搬送方向から見たガスカーテン１３が図示されている。ガスカーテン１３は、図３に示すように、ガス噴射ノズル１２ａから焼結原料１５の表面に向けて焼結原料１５の幅方向の全域に亘り一様に噴射されたガスＧ３からなる。このようなガスカーテン１３は、フード２の一方の側壁２ｃと他方の側壁２ｄとの間の全領域に亘って、焼結原料１５の幅方向に連続的に広がる。なお、特に図示しないが、他方のガスカーテン１４は、図３に示すガスカーテン１３と同様に、フード２の側壁２ｃ，２ｄ間の全領域に亘って焼結原料１５の幅方向に連続的に広がる。上述したような一対のガスカーテン１３，１４は、フード２の側壁２ｃ，２ｄと協働して、フード２の内部領域Ｒ１のうちのバーナ３の火炎噴射口に面する部分領域Ｒ２を挟む。すなわち、部分領域Ｒ２は、一対のガスカーテン１３，１４と、フード２の側壁２ｃ，２ｄとによって囲まれる。なお、この部分領域Ｒ２には、図１に示すように、バーナ３のガス噴射口１０およびその周辺領域（バーナ先端領域）と、ガス噴射口１０から噴射された火炎と、このバーナ３の火炎による焼結原料１５の加熱部分１６とが含まれる。

つぎに、本発明の実施の形態１にかかる焼結用点火炉１の操業方法（以下、点火炉操業方法と適宜略す）について説明する。図４は、本発明の実施の形態１にかかる焼結用点火炉１の操業方法を説明するための図である。以下、図３，４，９を参照しつつ、本実施の形態１にかかる点火炉操業方法を説明する。

本実施の形態１にかかる点火炉操業方法では、図９に示した従来の焼結用点火炉１０３の代わりに、焼結用点火炉１が焼結機１００に設置される。焼結機１００は、焼結原料１５を装入したパレット１０１を順次、焼結用点火炉１に向けて搬送する。焼結用点火炉１は、上述した一対のガスカーテン１３，１４を形成してバーナ先端領域を保護しつつ、パレット１０１内の焼結原料１５の表面に火炎を衝突させて焼結原料１５を加熱する。

すなわち、本実施の形態１にかかる点火炉操業方法では、パレット１０１内に装入された焼結原料１５の幅方向の全域に亘って焼結原料１５の表面をフード２で覆い、フード２の上部に配置したバーナ３の火炎噴射口（ガス噴射口１０）から焼結原料１５の表面に向けて、焼結原料１５の幅方向に広がる火炎を噴射する。この焼結原料１５に対するバーナ３の火炎噴射では、燃料ガス供給管５から燃料ガス管を通じて燃料ガス噴射ノズル６から焼結原料１５の表面に噴射される燃料ガスＧ１の流量と、空気供給管８から燃焼用空気管７を通じて空気噴射ノズル９から焼結原料１５の表面に噴射される燃焼用空気Ｇ２の流量とを適度に調節する。これによって、バーナ３のガス噴射口１０から焼結原料１５の表面に噴射される火炎の流速を、焼結原料１５の加熱に好適な流速に調整する。バーナ３は、焼結用点火炉１の通常操業において、継続的に火炎を噴射する。なお、バーナ３は、所定の着火装置（図示せず）によって着火して火炎を噴射するが、このバーナ３の火炎噴射タイミングは、パレット１０１内の焼結原料１５がフード２内へ搬送される以前のタイミングであればよい。

一方、本実施の形態１にかかる点火炉操業方法では、上述した焼結原料１５に対する火炎噴射と同時に、ガス噴射部１１の複数のガス噴射ノズル１２ａ，１２ｂから焼結原料１５の表面に向けてガスＧ３を噴射する。これにより、焼結原料１５の幅方向の全域に亘って、フード２に覆われる内部領域Ｒ１のうちのバーナ３のガス噴射口１０に面する部分領域Ｒ２を挟む一対のガスカーテン１３，１４を形成する。

このガスカーテン１３，１４の形成において、複数のガス噴射ノズル１２ａ，１２ｂは、上述したように、バーナ３のガス噴射口１０を挟むようにフード２の上部である上壁２ｅに配置され、ガス供給管１１ａ，１１ｂからのガスＧ３を各々噴射する。この場合、各ガス噴射ノズル１２ａ，１２ｂからは、バーナ３の火炎噴射に用いられる燃焼用空気Ｇ２に比して高温（少なくとも常温以上）のガスＧ３を噴射することが望ましい。また、ガス供給管１１ａからガス噴射ノズル１２ａへ供給されるガスＧ３の流量と、ガス供給管１１ｂからガス噴射ノズル１２ｂへ供給されるガスＧ３の流量とを適度に調整する。これによって、ガスカーテン１３，１４をなすガスＧ３の流速を、焼結原料１５の舞い上がりが発生しない程度に高めた最適流速に調整する。例えば、このガスＧ３の流速は、上述したバーナ３の火炎流速に比して低く設定される。ガス噴射部１１は、焼結用点火炉１の通常操業において、上述したバーナ３の火炎を内側に挟むように継続的に一対のガスカーテン１３，１４を形成する。なお、ガスカーテン１３，１４の形成タイミング、すなわち、複数のガス噴射ノズル１２ａ，１２ｂからのガスＧ３の噴射タイミングは、パレット１０１内の焼結原料１５の表面にバーナ３の火炎を衝突させる以前のタイミングであればよい。

ここで、上述したようなガスカーテン１３，１４を形成しない従来の焼結用点火炉では、焼結原料の表面にバーナの火炎を噴射して焼結原料を加熱する際、焼結原料と火炎との衝突に伴い、焼結用点火炉のフード内に焼結原料が舞い上がる。舞い上がった焼結原料は、フード内の高温雰囲気中において溶融しつつ高温浮遊物となって浮遊する。一方、バーナ先端領域では、バーナの火炎噴射口からの燃料ガスおよび燃焼用空気の噴射によるエジェクター効果に起因して、循環流が形成される。フード内の高温浮遊物は、この循環流の影響を受けることにより、バーナ先端領域に向けて浮遊し（図４に示す二点鎖線参照）、その後、バーナ先端領域に付着する。このようなバーナ先端領域への高温浮遊物の付着は、焼結原料表面に対する火炎の衝突に伴って進行し、ついには、バーナの火炎噴射口の閉塞や火炎噴射口周辺の耐火物の破損を引き起こす。このことは、焼結用点火炉のメンテナンス頻度の増大やバーナの寿命悪化のみならず、焼結原料に加えるバーナの火力の低下を招来し、これに起因して焼結原料の着火効率が低下することから、焼結原料の着火に要する燃料ガス量が無駄に増大してしまう。

これに対し、本実施の形態１にかかる焼結用点火炉１は、図３，４に示したように、焼結原料１５の幅方向の全域に亘り、フード２の内部領域Ｒ１のうちのバーナ３のガス噴射口１０に面する部分領域Ｒ２を挟む一対のガスカーテン１３，１４を形成している。一対のガスカーテン１３，１４の各々は、フード２の上部から下方の焼結原料１５の表面に向かう下向流のガスＧ３からなる。このような各ガスカーテン１３，１４は、上述したバーナのエジェクター効果による循環流を抑制し、これによって、高温浮遊物の流れを遮断する。これに加え、各ガスカーテン１３，１４は、バーナ３の火炎と焼結原料１５との衝突に伴い一時的に舞い上がった焼結原料１５の粒状物１７を、バーナ先端領域側へ浮遊させずに焼結原料１５の表面側へ押し流す（図４に示す実線矢印参照）。一方、フード２の下端の隙間からは、図４に示すように、焼結原料１５の燃焼に伴って外気Ｇ４がフード２の内部領域Ｒ１へ流入する。フード２の内部領域Ｒ１のうちの部分領域Ｒ２の外側では、外気Ｇ４の流入に伴って焼結原料１５が舞い上がる場合がある。この外気Ｇ４によって舞い上がった焼結原料１５の粒状物１７は、たとえ高温浮遊物となって浮遊したとしても、各ガスカーテン１３，１４によって焼結原料１５の表面側へ押し流される。

上述したようなガスカーテン１３，１４の作用によって、フード２の内部領域Ｒ１における焼結原料１５の高温浮遊物の発生が抑制される。このため、バーナ先端領域への高温浮遊物の付着が防止され、これによって、バーナ３のガス噴射口１０の閉塞を防止し且つガス噴射口１０周辺の耐火物の劣化を抑制することができる。この結果、焼結用点火炉１（特にバーナ３）のメンテナンス頻度を低減できるとともに、バーナ３の寿命を従来に比して延ばすことができる。さらには、焼結原料１５に対し、安定したバーナ３の火力を加えることができ、これによって、焼結原料１５の着火に好適な所望の温度（例えば１３００［℃］以上の温度）で安定して焼結原料１５を加熱することができる。この結果、従来に比して短時間に効率よく焼結原料１５を着火できることから、焼結原料１５の着火に要する燃料ガス量を低減することができる。

一方、上述した一対のガスカーテン１３，１４の代わりに、焼結原料１５の幅方向の全域に亘って延在する一対のセラミック板をフード２の上壁２ｅに設け、この一対のセラミック板によってフード２の部分領域Ｒ２を挟むようにすれば、バーナ先端領域への高温浮遊物の付着を抑制できる。しかし、このような一対のセラミック板では、バーナ３の火炎近傍とそれ以外の部分との温度差に伴う熱応力に起因して破損する可能性がある。したがって、バーナ先端領域への高温浮遊物の付着を長期間、継続的に防止することは困難である。これに対し、本実施の形態１におけるガスカーテン１３，１４は、継続的に噴射されるガスＧ３からなるため、破損することもなければ、劣化することもない。このため、ガスカーテン１３，１４により、バーナ先端領域への高温浮遊物の付着を長期間、継続的且つ安定して防止することができる。

以上、説明したように、本発明の実施の形態１では、パレット内の焼結原料の表面を覆うフードの上部に配置したバーナの火炎噴射口から焼結原料の表面に向けて、焼結原料の幅方向に広がる火炎を噴射するとともに、このバーナの火炎噴射口を挟むようにフードの上部に配置した複数のガス噴射ノズルから焼結原料の表面に向けてガスを噴射し、このガスの噴射により、焼結原料の幅方向の全域に亘って、フードに覆われる内部領域のうちのバーナの火炎噴射口に面する部分領域を挟む一対のガスカーテンを形成するように構成した。

このため、バーナ先端領域への焼結原料の浮遊を引き起こす循環流を一対のガスカーテンによって遮断できる。これに加え、バーナの火炎と焼結原料との衝突に伴って舞い上がった焼結原料の粒状物を、それが高温浮遊物になってバーナ先端領域に付着する以前に、各ガスカーテンの下方流によって焼結原料表面へ押し流すことができる。また、このフード内の部分領域の外側において舞い上がった高温浮遊物がバーナ先端領域に浮遊して付着する事態を各ガスカーテンによって阻止することができる。したがって、バーナ先端領域への高温浮遊物の付着を防止でき、これによって、バーナの火炎噴射口の閉塞を防止できるとともに、この火炎噴射口周辺の耐火物の劣化を抑制できる。この結果、バーナの火力低下および火炎の乱れを防止できることから、安定した火炎により、所望の温度以上（例えば１３００［℃］以上）で短時間に効率よく焼結原料を着火させることができる。本実施の形態１にかかる焼結用点火炉を用いることによって、焼結原料の着火に要するバーナの燃料ガス使用率を従来に比して約２［％］低減することができる。

また、バーナの火炎噴射口の閉塞防止と火炎噴射口周辺の耐火物の劣化抑制とを実現できることから、従来に比してバーナの寿命を延ばすことができるとともに、焼結用点火炉（特にバーナ）のメンテナンス頻度の低減を促進することができる。この結果、焼結用点火炉のメンテナンスに要する手間を軽減することができる。

さらに、バーナの火炎と焼結原料との衝突に伴って舞い上がった焼結原料の粒状物を各ガスカーテンの下方流によって焼結原料表面へ押し流すことができるので、バーナの火炎噴射口を焼結原料の表面に一層近づけることができる。これにより、焼結原料に加えるバーナの火力を落とすことなく、焼結原料の表面に噴射するバーナの火炎を弱めることができる。この結果、焼結原料の着火に要するバーナの燃料ガス使用率の低減を促進することができる。

（実施の形態２）
つぎに、本発明の実施の形態２について説明する。上述した実施の形態１では、空気または不活性ガス等のガスＧ３を焼結原料１５の表面に噴射して一対のガスカーテン１３，１４を形成していたが、本実施の形態２では、焼結機から回収した排ガスを焼結原料１５の表面に噴射して一対のガスカーテンを形成している。

まず、本発明の実施の形態２にかかる焼結用点火炉の構成について説明する。図５は、本発明の実施の形態２にかかる焼結用点火炉の一構成例を示す模式図である。なお、図５には、焼結原料１５の幅方向から見た焼結用点火炉の断面構造が模式的に図示されている。図５に示すように、本実施の形態２にかかる焼結用点火炉２１は、上述した実施の形態１にかかる焼結用点火炉１のようにガスＧ３を噴射して一対のガスカーテン１３，１４を形成する代わりに、高温な排ガスＧ２３を噴射して高温な一対のガスカーテン２３，２４を形成する。その他の構成は実施の形態１と同じであり、同一構成部分には同一符号を付している。

本実施の形態２において、ガス噴射部１１は、例えば図９に示す焼結機１００からの高温な排ガスＧ２３を噴射して高温な一対のガスカーテン２３，２４を形成する。焼結機１００は、パレット１０１内の焼結原料１５を焼結して焼結鉱を製造するものであり、本実施の形態２において、従来の焼結用点火炉１０３の代わりに焼結用点火炉２１を備える。ガス噴出部１１のガス供給管１１ａ，１１ｂは、配管および送風機等の設備（図示せず）を介して焼結機１００の冷却機１０８と接続される。ガス供給管１１ａ，１１ｂは、冷却機１０８が焼結鉱を冷却処理することによって生じる高温な排ガスＧ２３を、配管等を通じて受け入れる。ガス供給管１１ａは、この排ガスＧ２３をガス噴射ノズル１２ａへ供給し、ガス供給管１１ｂは、この排ガスＧ２３をガス噴射ノズル１２ｂへ供給する。

なお、排ガスＧ２３の温度は、常温に比して極めて高温であり、ガス供給管１１ａ，１１ｂおよびガス噴射ノズル１２ａ，１２ｂ等、排ガスＧ２３が流通する各設備の耐熱性を加味して設定される。例えば、排ガスＧ２３として、２００［℃］以上、５００［℃］以下の高温ガスが用いられる。

また、本実施の形態２において、ガス噴射ノズル１２ａは、配管を通じてガス供給管１１ａから流通する排ガスＧ２３を焼結原料１５の表面に向けて噴射し、ガス噴射ノズル１２ｂは、配管を通じてガス供給管１１ｂから流通する排ガスＧ２３を焼結原料１５の表面に向けて噴射する（図５の破線矢印参照）。このような排ガスＧ２３の噴射によって形成される一対のガスカーテン２３，２４は、実施の形態１における一対のガスカーテン１３，１４に比して高温であること以外、一対のガスカーテン１３，１４と同様である。

つぎに、本発明の実施の形態２にかかる焼結用点火炉２１の操業方法について説明する。本実施の形態２にかかる焼結用点火炉２１の操業方法は、焼結機１００からの高温な排ガスＧ２３を噴射することによって高温な一対のガスカーテン２３，２４を形成する点以外、上述した実施の形態１と同じである。以下、図５を参照しつつ、本実施の形態２の点火炉操業方法における一対のガスカーテン２３，２４の形成について説明する。

本実施の形態２にかかる点火炉操業方法では、焼結機１００からの高温な排ガスＧ２３を用いて高温な一対のガスカーテン２３，２４を形成する。すなわち、焼結原料１５に対する火炎噴射と同時に、ガス噴射部１１の複数のガス噴射ノズル１２ａ，１２ｂから焼結原料１５の表面に向けて排ガスＧ２３を噴射する。これにより、焼結原料１５の幅方向の全域に亘って、フード２の内部領域Ｒ１のうちのバーナ３の火炎噴射口（ガス噴射口１０）に面する部分領域Ｒ２を挟む高温な一対のガスカーテン２３，２４を形成する。詳細には、ガス噴射ノズル１２ａから噴射した排ガスＧ２３によって一方のガスカーテン２３を形成し、ガス噴射ノズル１２ｂから噴射した排ガスＧ２３によって他方のガスカーテン２４を形成する。

上述したガスカーテン２３，２４の形成においては、ガス供給管１１ａからガス噴射ノズル１２ａへ供給される排ガスＧ２３の流量と、ガス供給管１１ｂからガス噴射ノズル１２ｂへ供給される排ガスＧ２３の流量とを適度に調整する。これによって、ガスカーテン２３，２４をなす排ガスＧ２３の流速を、焼結原料１５の舞い上がりが発生しない程度に高めた最適流速に調整する。例えば、この排ガスＧ２３の流速は、上述したバーナ３の火炎流速に比して低く設定される。ガス噴射部１１は、焼結用点火炉２１の通常操業において、上述したバーナ３の火炎を内側に挟むように継続的に一対のガスカーテン２３，２４を形成する。なお、ガスカーテン２３，２４の形成タイミング、すなわち、複数のガス噴射ノズル１２ａ，１２ｂからの排ガスＧ２３の噴射タイミングは、パレット１０１内の焼結原料１５の表面にバーナ３の火炎を衝突させる以前のタイミングであればよい。

以上、説明したように、本発明の実施の形態２では、バーナの火炎噴射口を挟むようにフードの上部に配置した複数のガス噴射ノズルから焼結原料の表面に向けて、焼結機からの高温排ガスを噴射し、この高温排ガスの噴射により、焼結原料の幅方向の全域に亘って、フードに覆われる内部領域のうちのバーナの火炎噴射口に面する部分領域を挟む一対の高温ガスカーテンを形成するように構成し、その他を実施の形態１と同様に構成した。

このため、上述した実施の形態１の場合と同様の作用効果を享受するとともに、フードの内部領域に高温ガスカーテンの顕熱を多く持ち込むことができる。これにより、常温のガスの噴射によって一対のガスカーテンを形成する場合に比して、フードの内部領域（特に、バーナの火炎噴射口に面する部分領域）を、焼結原料を着火させ得る高温な雰囲気（例えば１３００［℃］以上の雰囲気）に容易に維持できる。この結果、実施の形態１の場合に比してより短時間に効率よく焼結原料を着火できることから、焼結原料の着火に要するバーナの燃料ガス使用率を一層低減（例えば従来に比して約４［％］低減）することができる。

（実施の形態３）
つぎに、本発明の実施の形態３について説明する。上述した実施の形態１では、一対のガスカーテン１３，１４を形成するための各ガス噴射ノズル１２ａ，１２ｂの噴射口高さおよび噴射口角度を固定していたが、本実施の形態３では、バーナ３による火炎噴射に用いられる燃料ガスＧ１の流量に応じて、各ガス噴射ノズル１２ａ，１２ｂの噴射口高さおよび噴射口角度を変更している。

まず、本発明の実施の形態３にかかる焼結用点火炉の構成について説明する。図６は、本発明の実施の形態３にかかる焼結用点火炉の一構成例を示す模式図である。なお、図６には、焼結原料１５の幅方向から見た焼結用点火炉の断面構造が模式的に図示されている。図６に示すように、本実施の形態３にかかる焼結用点火炉３１は、上述した実施の形態１にかかる焼結用点火炉１のガス噴射部１１に代えてガス噴射部３２を備える。ガス噴射部３２は、実施の形態１におけるガス噴射部１１のガス噴射ノズル１２ａ，１２ｂに代えて可動式のガス噴射ノズル３２ａ，３２ｂを備える。また、焼結用点火炉３１は、ガス噴射ノズル３２ａ，３２ｂの噴射口高さを変更する昇降駆動部３３と、ガス噴射ノズル３２ａ，３２ｂの噴射口角度を変更する角度駆動部３４と、燃料ガスＧ１の流量を計測する流量計３５と、各種設定を行う設定部３６と、上記の噴射口高さおよび噴射口角度の演算処理を行う演算処理部３７と、昇降駆動部３３および角度駆動部３４の駆動制御を行う制御部３８とを備える。その他の構成は実施の形態１と同じであり、同一構成部分には同一符号を付している。

ガス噴射部３２は、上述した実施の形態１と同様な一対のガスカーテン１３，１４を形成するものであり、複数のガス供給管１１ａ，１１ｂと複数のガス噴射ノズル３２ａ，３２ｂとを有する。ガス供給管１１ａおよびガス噴射ノズル３２ａは、一方のガスカーテン１３を形成するためのものであり、ガス供給管１１ｂおよびガス噴射ノズル３２ｂは、他方のガスカーテン１４を形成するためのものである。

複数のガス噴射ノズル３２ａ，３２ｂは、図６に示すように、バーナ３の火炎噴射口であるガス噴射口１０を挟むようにフード２の上部（上壁２ｅ）に配置される。また、これら複数のガス噴射ノズル３２ａ，３２ｂの各々は、実施の形態１におけるガス噴射ノズル１２ａ，１２ｂと同様に、焼結原料１５の幅方向に延在し、フード２の側壁２ｃと側壁２ｄとの間の全領域に亘り、焼結原料１５の表面に対向する噴射口を有する（図２参照）。ガス噴射ノズル３２ａは、配管を通じてガス供給管１１ａから流通するガスＧ３を焼結原料１５の表面に向けて噴射し、ガス噴射ノズル３２ｂは、配管を通じてガス供給管１１ｂから流通するガスＧ３を焼結原料１５の表面に向けて噴射する（図６の破線矢印参照）。

また、複数のガス噴射ノズル３２ａ，３２ｂの各々は、焼結原料１５の表面を基準とする噴射口高さおよび噴射口角度を変更可能な可動式ノズルである。図７は、本発明の実施の形態３におけるガス噴射ノズル３２ａ，３２ｂの噴射口高さの変更動作を示す模式図である。図８は、本発明の実施の形態３におけるガス噴射ノズル３２ａ，３２ｂの噴射口角度の変更動作を示す模式図である。図７に示すように、各ガス噴射ノズル３２ａ，３２ｂは、フード２の上壁２ｅから焼結原料１５の表面に向かって下降する。これによって、各ガス噴射ノズル３２ａ，３２ｂの噴射口は、焼結原料１５の表面に近づく。すなわち、焼結原料１５の表面に対する各ガス噴射ノズル３２ａ，３２ｂの噴射口高さは、低くなる。また、各ガス噴射ノズル３２ａ，３２ｂは、焼結原料１５側からフード２の上壁２ｅに向かって上昇する。これによって、各ガス噴射ノズル３２ａ，３２ｂの噴射口は、焼結原料１５の表面から遠退く。すなわち、焼結原料１５の表面に対する各ガス噴射ノズル３２ａ，３２ｂの噴射口高さは、高くなる。一方、各ガス噴射ノズル３２ａ，３２ｂは、図８に示すように、バーナ３のガス噴射口１０に向かう方向に傾動する。これによって、焼結原料１５の表面に対する各ガス噴射ノズル３２ａ，３２ｂの噴射口角度は、一対のガスカーテン１３，１４の間隔を狭める方向に変化する。また、各ガス噴射ノズル３２ａ，３２ｂは、バーナ３のガス噴射口１０から遠退く方向に傾動する。これによって、焼結原料１５の表面に対する各ガス噴射ノズル３２ａ，３２ｂの噴射口角度は、一対のガスカーテン１３，１４の間隔を広げる方向に変化する。

なお、複数のガス噴射ノズル３２ａ，３２ｂの各構造は、上述したように噴射口高さおよび噴射口角度を変更可能であること以外、上述した実施の形態１における複数のガス噴射ノズル１２ａ，１２ｂと同様である。また、複数のガス噴射ノズル３２ａ，３２ｂの各々は、焼結原料１５の幅方向に延伸するスリット状の噴射口を有するスリット型ノズルであってもよいし、焼結原料１５の幅方向に沿って複数の噴射口を有する多孔型ノズルであってもよい。

上述したような構成を有するガス噴射部３２は、フード２の上壁２ａに配置された複数のガス噴射ノズル３２ａ，３２ｂから焼結原料１５の表面に向けてガスＧ３を噴射する。ガス噴射部３２は、実施の形態１におけるガス噴射部１１と同様に、噴射したガスＧ３によって、焼結原料１５の幅方向の全域に亘り、フード２によって覆われる内部領域Ｒ１のうちのバーナ３の火炎噴射口に面する部分領域Ｒ２を挟む一対のガスカーテン１３，１４を形成する。一方、ガス噴射部３２は、ガス噴射ノズル３２ａ，３２ｂの各噴射口高さを変更することにより、焼結原料１５の表面を基準とする各ガスカーテン１３，１４の高さを変更する。また、ガス噴射部３２は、ガス噴射ノズル３２ａ，３２ｂの各噴射口角度を変更することにより、焼結原料１５の表面を基準とする各ガスカーテン１３，１４の角度を変更する。

昇降駆動部３３および角度駆動部３４は、駆動軸等（図示せず）を介して各ガス噴射ノズル３２ａ，３２ｂと各々接続される。昇降駆動部３３は、図７に示すように、フード２の上壁２ｅと焼結原料１５との間において各ガス噴射ノズル３２ａ，３２ｂを昇降動作させる。これによって、昇降駆動部３３は、焼結原料１５の表面を基準とする各ガス噴射ノズル３２ａ，３２ｂの噴射口高さを変更する。角度駆動部３４は、図８に示すように、フード２の上壁２ｅに配置されたバーナ３のガス噴射口１０に対して接近または離間する方向に各ガス噴射ノズル３２ａ，３２ｂを傾動作させる。これによって、角度駆動部３４は、焼結原料１５の表面を基準とする各ガス噴射ノズル３２ａ，３２ｂの噴射口角度を変更する。上述したような機能を有する昇降駆動部３３および角度駆動部３４は、焼結原料１５の表面に対する複数のガス噴射ノズル３２ａ，３２ｂの噴射口高さおよび噴射口角度の少なくとも一つを変更可能な可変機構を構成する。

流量計３５は、バーナ３による火炎噴射に用いられる燃料ガスＧ１の流量を計測するものである。具体的には、流量計３５は、バーナ３の燃料ガス供給管５の近傍に配置される。流量計３５は、連続的または断続的に燃料ガス供給管５内のガス流量を計測する。流量計３５は、このガス流量の計測結果を、バーナ３による火炎噴射に用いられる燃料ガスＧ１の流量として演算処理部３７に順次送信する。

設定部３６は、入力キーおよびマウス等の入力デバイスを用いて実現され、操作者の入力操作に対応して各種設定情報を演算処理部３７に入力する。例えば、設定部３６は、燃料ガスＧ１の流量と各ガス噴射ノズル３２ａ，３２ｂの噴射口高さとの相関を示す情報と、燃料ガスＧ１の流量と各ガス噴射ノズル３２ａ，３２ｂの噴射口角度との相関を示す情報とを演算処理部３７に入力する。これによって、設定部３６は、これらの相関情報を演算処理部３７に設定する。また、設定部３６は、各ガス噴射ノズル３２ａ，３２ｂの噴射口高さの上限および下限を示す情報と、各ガス噴射ノズル３２ａ，３２ｂの噴射口角度の上限および下限を示す情報とを演算処理部３７に入力する。これによって、設定部３６は、これら噴射口高さおよび噴射口角度の各上限下限を演算処理部３７に設定する。

演算処理部３７は、複数のガス噴射ノズル３２ａ，３２ｂの各噴射口高さおよび各噴射口角度の変更制御に必要な演算処理を行う。具体的には、演算処理部３７は、バーナ３の燃料ガスＧ１の流量計測結果を流量計３５から順次受信する。演算処理部３７は、流量計３５によって計測された燃料ガスＧ１の流量をもとに、複数のガス噴射ノズル３２ａ，３２ｂの昇降量および角度変更量を算出する。この場合、演算処理部３７は、予め設定された燃料ガスＧ１の流量と噴射口高さとの相関をもとに、現在の燃料ガスＧ１の流量に応じた各ガス噴射ノズル３２ａ，３２ｂの昇降量を算出する。この演算処理において、演算処理部３７は、予め設定された噴射口高さの上限下限を満足する昇降量を算出する。また、演算処理部３７は、予め設定された燃料ガスＧ１の流量と噴射口角度との相関をもとに、現在の燃料ガスＧ１の流量に応じた各ガス噴射ノズル３２ａ，３２ｂの角度変更量を算出する。この演算処理において、演算処理部３７は、予め設定された噴射口角度の上限下限を満足する角度変更量を算出する。演算処理部３７は、上述した演算処理を実行する都度、算出した各ガス噴射ノズル３２ａ，３２ｂの昇降量および角度変更量を制御部３８に送信する。

制御部３８は、燃料ガスＧ１の流量に応じた各ガス噴射ノズル３２ａ，３２ｂの噴射口高さおよび噴射口角度の制御機能を実現するためのプログラム等を記憶するメモリおよびこのメモリ内のプログラムを実行するＣＰＵ等を用いて実現される。制御部３８は、演算処理部３７の算出結果に応じて、各ガス噴射ノズル３２ａ，３２ｂの噴射口高さおよび噴射口角度の少なくとも一つを変更するように、上述した可変機構、すなわち、昇降駆動部３３および角度駆動部３４を制御する。具体的には、制御部３８は、各ガス噴射ノズル３２ａ，３２ｂの昇降量および角度変更量の各算出結果を演算処理部３７から受信する。制御部３８は、演算処理部３７によって算出された昇降量に応じて昇降駆動部３３を制御し、この昇降駆動部３３の制御を通して、各ガス噴射ノズル３２ａ，３２ｂの昇降動作を制御する。これにより、制御部３８は、燃料ガスＧ１の流量に対応して、各ガス噴射ノズル３２ａ，３２ｂの噴射口高さを制御する。また、制御部３８は、演算処理部３７によって算出された角度変更量に応じて角度駆動部３４を制御し、この角度駆動部３４の制御を通して、各ガス噴射ノズル３２ａ，３２ｂの傾動作を制御する。これにより、制御部３８は、燃料ガスＧ１の流量に対応して、各ガス噴射ノズル３２ａ，３２ｂの噴射口角度を制御する。

つぎに、本発明の実施の形態３にかかる焼結用点火炉３１の操業方法について説明する。本実施の形態３にかかる焼結用点火炉３１の操業方法は、燃料ガスＧ１の流量に応じて各ガス噴射ノズル３２ａ，３２ｂの噴射口高さおよび噴射口角度の少なくとも一つを変更する点以外、上述した実施の形態１と同じである。以下、図６〜８を参照しつつ、本実施の形態３の点火炉操業方法における各ガス噴射ノズル３２ａ，３２ｂの噴射口高さおよび噴射口角度の少なくとも一つの変更について説明する。

本実施の形態３にかかる点火炉操業方法では、バーナ３による火炎の噴射に用いられる燃料ガスＧ１の流量を流量計３５によって計測し、この計測した燃料ガスＧ１の流量をもとに、複数のガス噴射ノズル３２ａ，３２ｂの昇降量および角度変更量を算出する演算処理を行う。この演算処理では、演算処理部３７によって、燃料ガスＧ１の流量に応じた昇降量を、噴射口高さの上限下限を満足するように算出し、燃料ガスＧ１の流量に応じた角度変更量を、噴射口角度の上限下限を満足するように算出する。その後、この演算処理の算出結果に応じて、焼結原料１５の表面に対する複数のガス噴射ノズル３２ａ，３２ｂの噴射口高さおよび噴射口角度の少なくとも一つを変更する。

上述したガス噴射ノズル３２ａ，３２ｂの噴射口高さの変更において、制御部３８は、演算処理部３７によって算出された昇降量に応じて昇降駆動部３３を制御する。昇降駆動部３３は、制御部３８の制御に基づき、この昇降量分、各ガス噴射ノズル３２ａ，３２ｂを昇降する。例えば、バーナ３の火炎の増強、すなわち、燃料ガスＧ１の流量増加に伴い、昇降駆動部３３は、上述した昇降量の算出値分、各ガス噴射ノズル３２ａ，３２ｂを上昇させる。この場合、各ガス噴射ノズル３２ａ，３２ｂの噴射口は、フード２の上壁２ｅの高さを上限にして上昇する（図７参照）。この結果、焼結原料１５の表面を基準とする各ガスカーテン１３，１４の高さが増加する。一方、バーナ３の火炎の減少（弱化）、すなわち、燃料ガスＧ１の流量減少に伴い、昇降駆動部３３は、上述した昇降量の算出値分、各ガス噴射ノズル３２ａ，３２ｂを下降させる。この場合、各ガス噴射ノズル３２ａ，３２ｂの噴射口は、焼結原料１５の表面から所定の高さを下限にして下降する（図７参照）。この結果、焼結原料１５の表面を基準とする各ガスカーテン１３，１４の高さが減少する。なお、昇降量の算出値が零値である場合、制御部３８は、各ガス噴射ノズル３２ａ，３２ｂを昇降せず現状の噴射口高さを維持するように、昇降駆動部３３を制御する。昇降駆動部３３は、この制御部３８の制御に基づき、各ガス噴射ノズル３２ａ，３２ｂの噴射口高さを変更しない。

一方、上述したガス噴射ノズル３２ａ，３２ｂの噴射口角度の変更において、制御部３８は、演算処理部３７によって算出された角度変更量に応じて角度駆動部３４を制御する。角度駆動部３４は、制御部３８の制御に基づき、この角度変更量分、各ガス噴射ノズル３２ａ，３２ｂを傾動する。例えば、燃料ガスＧ１の流量増加に伴い、角度駆動部３４は、上述した角度変更量の算出値分、バーナ３のガス噴射口１０に向かう方向に各ガス噴射ノズル３２ａ，３２ｂを傾ける。この場合、各ガス噴射ノズル３２ａ，３２ｂの噴射口は、焼結原料１５の加熱部分１６と各ガスカーテン１３，１４とを接触させない最大角度を上限にして、ガス噴射口１０側に傾動する。この結果、焼結原料１５の加熱部分１６と各ガスカーテン１３，１４との非接触を満足しつつガスカーテン１３，１４の間隔が狭まる（図８参照）。一方、燃料ガスＧ１の流量減少に伴い、角度駆動部３４は、上述した角度変更量の算出値分、バーナ３のガス噴射口１０から離間する方向に各ガス噴射ノズル３２ａ，３２ｂを傾ける。この場合、各ガス噴射ノズル３２ａ，３２ｂの噴射口は、フード２の上壁２ｅの端面とガス噴射ノズル３２ａ，３２ｂの側面とが接触する角度を下限にして、上壁２ｅの端面側に傾動する（図８参照）。この結果、ガスカーテン１３，１４の間隔は広がる。なお、角度変更量の算出値が零値である場合、制御部３８は、各ガス噴射ノズル３２ａ，３２ｂを傾動させず現状の噴射口角度を維持するように、角度駆動部３４を制御する。角度駆動部３４は、この制御部３８の制御に基づき、各ガス噴射ノズル３２ａ，３２ｂの噴射口角度を変更しない。

以上、説明したように、本発明の実施の形態３では、バーナの火炎噴射に用いられる燃料ガスの流量を計測し、計測した燃料ガスの流量をもとに、複数のガス噴射ノズルの昇降量および角度変更量を算出し、昇降量および角度変更量の各算出結果に応じて、焼結原料表面に対する複数のガス噴射ノズルの噴射口高さおよび噴射口角度の少なくとも一つを変更するように構成し、その他を実施の形態１と同様に構成した。

このため、上述した実施の形態１の場合と同様の作用効果を享受するとともに、バーナの火炎噴射の強弱に対応して、一対のガスカーテンの高さ、角度、および間隔を最適化することができる。これにより、バーナの火炎と焼結原料との衝突に伴って舞い上がる高温浮遊物を一層効率よく低減できるとともに、バーナ先端領域への高温浮遊物の付着をより確実に防止できる。この結果、焼結原料表面に対するバーナの火炎噴射を安定化して、焼結用点火炉の操業の安定化を促進できることから、焼結原料の着火に要するバーナの燃料ガス使用率を一層低減（例えば従来に比して約１０［％］低減）することができる。

また、バーナの火炎と焼結原料との衝突に伴って舞い上がった焼結原料の粒状物を、各ガスカーテンの下方流によって一層確実に焼結原料表面へ押し流すことができる。このため、焼結原料の表面にバーナの火炎噴射口をより一層近づけることができる。これにより、焼結原料に加えるバーナの火力を落とすことなく、焼結原料の表面に噴射するバーナの火炎を効率よく弱めることができる。この結果、焼結原料の着火に要するバーナの燃料ガス使用率の低減を一層促進することができる。

なお、上述した実施の形態１〜３では、バーナの火炎噴射口を挟む一対のガス噴射ノズルからガスを噴射して一対のガスカーテンを形成していたが、これに限らず、一対のガスカーテンを形成するためのガス噴射ノズルは、３つ以上配置されてもよい。

また、上述した実施の形態２では、焼結機１００の冷却機１０８から排出される高温な排ガスＧ２３を用いて高温な一対のガスカーテン２３，２４を形成していたが、これに限らず、焼結機１００のウィンドボックス１０２から排出される高温の排ガスを用いて高温な一対のガスカーテン２３，２４を形成してもよい。

さらに、上述した実施の形態３では、外部から供給されるガスＧ３の噴射によって一対のガスカーテン１３，１４を形成していたが、これに限らず、焼結機１００からの高温な排ガスＧ２３の噴射によって高温な一対のガスカーテン２３，２４を形成してもよい。すなわち、上述した実施の形態２と実施の形態３とを組み合わせてもよい。

また、上述した実施の形態３では、バーナ３の燃料ガスＧ１の流量をもとに、複数のガス噴射ノズル３２ａ，３２ｂの噴射口高さおよび噴射口角度を算出していたが、これに限らず、燃料ガスＧ１の流量の程度に対応して、複数のガス噴射ノズル３２ａ，３２ｂの噴射口高さおよび噴射口角度のいずれか一方を算出してもよい。すなわち、演算処理部３７は、燃料ガスＧ１の流量をもとに、複数のガス噴射ノズル３２ａ，３２ｂの噴射口高さおよび噴射口角度の少なくとも一方を算出すればよい。

さらに、上述した実施の形態３では、ガス噴射部３２のうちの各ガス噴射ノズル３２ａ，３２ｂを昇降していたが、これに限らず、ノズル部分を含むガス噴射部３２全体を昇降することによって、ガス噴射部３２の噴射口高さを変更してもよい。

また、上述した実施の形態により本発明が限定されるものではなく、上述した各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。その他、上述した実施の形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例および運用技術等は全て本発明に含まれる。

１，２１，３１，１０３ 焼結用点火炉
２ フード
２ａ 前壁
２ｂ 後壁
２ｃ，２ｄ 側壁
２ｅ 上壁
３ バーナ
４ 燃料ガス管
５ 燃料ガス供給管
６ 燃料ガス噴射ノズル
７ 燃焼用空気管
８ 空気供給管
９ 空気噴射ノズル
１０ ガス噴射口
１１，３２ ガス噴射部
１１ａ，１１ｂ ガス供給管
１２ａ，１２ｂ，３２ａ，３２ｂ ガス噴射ノズル
１３，１４，２３，２４ ガスカーテン
１５ 焼結原料
１６ 加熱部分
１７ 粒状物
３３ 昇降駆動部
３４ 角度駆動部
３５ 流量計
３６ 設定部
３７ 演算処理部
３８ 制御部
１００ 焼結機
１０１ パレット
１０２ ウィンドボックス
１０４ 床敷用ホッパ
１０５ 原料ホッパ
１０６ ダクト
１０７ 破砕機
１０８ 冷却機
１０９ 送風機
Ｇ１ 燃料ガス
Ｇ２ 燃焼用空気
Ｇ３ ガス
Ｇ４ 外気
Ｇ２３ 排ガス
Ｒ１ 内部領域
Ｒ２ 部分領域

Claims (8)

1. パレットの搬送方向および深さ方向に対して垂直な方向における前記パレット内の焼結原料の全域に亘って、前記焼結原料の表面を覆うフードと、
   前記フードの上部に配置される火炎噴射口を有し、前記火炎噴射口から前記焼結原料の表面に向け、前記焼結原料の前記垂直な方向に広がる火炎を噴射するバーナと、
   前記火炎噴射口を挟むように前記フードの上部に配置される複数のガス噴射ノズルを有し、前記複数のガス噴射ノズルから前記焼結原料の表面に向けて噴射するガスによって、前記垂直な方向における前記焼結原料の全域に亘り、前記フードに覆われる内部領域のうちの前記火炎噴射口に面する部分領域を挟む一対のガスカーテンを形成するガス噴射部と、
   を備えたことを特徴とする焼結用点火炉。
2. 前記ガス噴射部は、前記バーナの火炎噴射に用いられる燃焼用空気に比して高温の前記ガスを噴射して、前記一対のガスカーテンを形成することを特徴とする請求項１に記載の焼結用点火炉。
3. 前記ガスは、前記焼結原料を焼結して焼結鉱を製造する焼結機からの排ガスであることを特徴とする請求項２に記載の焼結用点火炉。
4. 前記焼結原料の表面に対する前記複数のガス噴射ノズルの噴射口高さおよび噴射口角度の少なくとも一つを変更可能な可変機構と、
   前記バーナによる火炎の噴射に用いられる燃料ガスの流量を計測する流量計と、
   前記燃料ガスの流量をもとに、前記複数のガス噴射ノズルの昇降量および角度変更量の少なくとも一つを算出する演算処理部と、
   前記演算処理部の算出結果に応じて、前記噴射口高さおよび前記噴射口角度の少なくとも一つを変更するように前記可変機構を制御する制御部と、
   を備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の焼結用点火炉。
5. パレットの搬送方向および深さ方向に対して垂直な方向における前記パレット内の焼結原料の全域に亘って前記焼結原料の表面をフードで覆い、前記フードの上部に配置したバーナの火炎噴射口から前記焼結原料の表面に向けて、前記焼結原料の前記垂直な方向に広がる火炎を噴射するとともに、
   前記火炎噴射口を挟むように前記フードの上部に配置した複数のガス噴射ノズルから前記焼結原料の表面に向けてガスを噴射することにより、前記垂直な方向における前記焼結原料の全域に亘って、前記フードに覆われる内部領域のうちの前記火炎噴射口に面する部分領域を挟む一対のガスカーテンを形成することを特徴とする焼結用点火炉の操業方法。
6. 前記バーナの火炎噴射に用いられる燃焼用空気に比して高温の前記ガスを噴射して、前記一対のガスカーテンを形成することを特徴とする請求項５に記載の焼結用点火炉の操業方法。
7. 前記ガスとして、前記焼結原料を焼結して焼結鉱を製造する焼結機からの排ガスを用いることを特徴とする請求項６に記載の焼結用点火炉の操業方法。
8. 前記バーナによる火炎の噴射に用いられる燃料ガスの流量を計測し、
   前記燃料ガスの流量をもとに、前記複数のガス噴射ノズルの昇降量および角度変更量の少なくとも一つを算出する演算処理を行い、
   前記演算処理の算出結果に応じて、前記焼結原料の表面に対する前記複数のガス噴射ノズルの噴射口高さおよび噴射口角度の少なくとも一つを変更することを特徴とする請求項５〜７のいずれか一つに記載の焼結用点火炉の操業方法。
   

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