JP7174915B2 - Nozzle tip manufacturing method and fuel nozzle manufacturing method - Google Patents

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Description

本発明はリジェネバーナに用いられるノズルチップと、このノズルチップを備えたリジェネバーナ用燃料ノズルと、この燃料ノズルを備えたリジェネバーナに関する。 The present invention relates to a nozzle tip used in a regenerative burner, a fuel nozzle for a regenerative burner provided with this nozzle tip, and a regenerative burner provided with this fuel nozzle.

熱処理炉や鉄鋼加熱炉等の炉設備としてリジェネバーナを備えたものがある(例えば特許文献1)。リジェネバーナは、炉体の第1の炉壁と、該第1の炉壁に対面する第2の炉壁とに設置されている。各リジェネバーナは、空気口と、燃料口とを備え、空気口は蓄熱室に連通している。所定時間、第1の炉壁に設けられた第1のリジェネバーナを燃焼作動させ、第2の炉壁に設けられた第2のリジェネバーナの空気口から排ガスを吸引して第2の蓄熱室に導入して蓄熱材に蓄熱させる。この間、第1のリジェネバーナに供給される空気は、該第1の蓄熱室にて加熱されたものである。 As furnace equipment such as a heat treatment furnace and a steel heating furnace, there is a furnace equipped with a regenerative burner (for example, Patent Document 1). The regenerative burner is installed on the first furnace wall of the furnace body and the second furnace wall facing the first furnace wall. Each regenerative burner has an air port and a fuel port, and the air port communicates with the heat storage chamber. For a predetermined time, the first regenerative burner provided on the first furnace wall is operated for combustion, exhaust gas is sucked from the air port of the second regenerative burner provided on the second furnace wall, and the second regenerative chamber is formed. and store heat in the heat storage material. During this time, the air supplied to the first regenerative burner has been heated in the first heat storage chamber.

該所定時間経過後は、第2のリジェネバーナを所定時間燃焼作動させ、第1のリジェネバーナの空気口から排ガスを吸引して第1の蓄熱室の蓄熱材に蓄熱させる。この間、第2のリジェネバーナの空気口に供給される空気は、第2の蓄熱室で加熱されたものである。以下、このサイクルが繰り返される。
本例の他には、隣合せに配置され燃焼動作と排ガス吸引動作を繰り返されるものもある。
After the predetermined time has elapsed, the second regenerative burner is operated for a predetermined period of time, and the exhaust gas is sucked from the air port of the first regenerative burner and stored in the heat storage material of the first heat storage chamber. During this time, the air supplied to the air port of the second regenerative burner has been heated in the second heat storage chamber. This cycle is then repeated.
In addition to this example, there are also those that are arranged side by side and repeat the combustion operation and the exhaust gas suction operation.

上記の燃料口には燃料管が挿入されている。該燃料管は、先端が炉壁面と略面一状となるように設置されているところから、先端部は炉内の高温輻射熱を受けると共に、炉内の燃焼ガス雰囲気に晒され、炉内のスケール等により金属配管が腐食し易く、焼損・熱衝撃による割れが発生することになる。そのため、従来は、燃料管の先端部を水冷又は空冷する冷却機構を設けており、設備コストが嵩むと共に、二重金属配管構造で内側配管から燃料ガスを、外側配管から冷却用空気を同時に噴射する構成からエネルギーロスにもなっていた。 A fuel pipe is inserted into the fuel port. Since the tip of the fuel pipe is installed so that it is substantially flush with the furnace wall surface, the tip receives high-temperature radiant heat in the furnace and is exposed to the combustion gas atmosphere in the furnace. Metal pipes are likely to corrode due to scales, etc., and cracks may occur due to burning or thermal shock. Therefore, conventionally, a cooling mechanism for cooling the tip of the fuel pipe with water or air is provided, which increases the equipment cost and simultaneously injects fuel gas from the inner pipe and cooling air from the outer pipe with a double metal pipe structure. It was also an energy loss due to the configuration.

特開2007-3036号公報Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2007-3036

本発明は、燃料噴射孔ノズル(以下、燃料ノズルという)先端部の冷却機構が不要なリジェネバーナ用ノズルチップと、このノズルチップを備えたリジェネバーナ用燃料ノズルと、この燃料ノズルを備えたリジェネバーナ及びこのリジェネバーナを備えた工業炉とを提供することを目的とする。 The present invention provides a regenerative burner nozzle tip that does not require a cooling mechanism for the tip of a fuel injection hole nozzle (hereinafter referred to as a fuel nozzle), a regenerative burner fuel nozzle that includes this nozzle tip, and a regenerator that includes this fuel nozzle. An object of the present invention is to provide a burner and an industrial furnace equipped with this regenerative burner.

本発明の要旨は次の通りである。 The gist of the present invention is as follows.

[1] リジェネバーナの燃料ノズルの先端に設けられる、内孔を有する筒状のノズルチップであって、無機繊維成形体よりなるノズルチップ。 [1] A tubular nozzle tip having an inner hole, which is provided at the tip of a fuel nozzle of a regenerative burner and is made of an inorganic fiber molding.

[2] [1]において、前記無機繊維成形体は、複数の無機繊維製ブロックからなり、該無機繊維製ブロックがニードルブランケットの積層体であるノズルチップ。 [2] The nozzle tip according to [1], wherein the inorganic fiber molded body is composed of a plurality of inorganic fiber blocks, and the inorganic fiber blocks are a laminate of needle blankets.

[3] [2]において、前記ニードルブランケットの積層体の厚み方向端部が、ノズルチップの内孔面及び先端面となるように設置されてなるノズルチップ。 [3] A nozzle tip according to [2], wherein the ends in the thickness direction of the laminate of the needle blankets are installed so as to be the inner hole surface and the tip end surface of the nozzle tip.

[4] [1]~[3]のいずれかにおいて、前記無機繊維はアルミナ・シリカ繊維であることを特徴とするノズルチップ。 [4] The nozzle tip according to any one of [1] to [3], wherein the inorganic fibers are alumina-silica fibers.

[5] [1]~[4]のいずれかにおいて、前記無機繊維成形体が無機バインダーを有することを特徴とするノズルチップ。 [5] The nozzle tip according to any one of [1] to [4], wherein the inorganic fiber molding contains an inorganic binder.

[6] [1]~[5]のいずれかにおいて、前記無機バインダーはアルミナ成分を含有することを特徴とするノズルチップ。 [6] The nozzle tip according to any one of [1] to [5], wherein the inorganic binder contains an alumina component.

[7] [1]~[6]のいずれかにおいて、前記無機繊維成形体が耐酸化鉄腐食性組成物を有することを特徴とするノズルチップ。 [7] The nozzle tip according to any one of [1] to [6], wherein the inorganic fiber molding contains an iron oxide corrosion resistant composition.

[8] [1]~[7]のいずれかにおいて、前記ノズルチップは、内周側ほど嵩密度が高いことを特徴とするノズルチップ。 [8] A nozzle tip according to any one of [1] to [7], wherein the nozzle tip has a higher bulk density toward the inner periphery.

[9] リジェネバーナの燃料口内に挿設されるリジェネバーナ用燃料ノズルにおいて、金属製の筒状のノズル本体と、該ノズル本体の先端に取り付けられた[1]~[8]のいずれかに記載のノズルチップとを有する燃料ノズル。 [9] A fuel nozzle for a regenerative burner inserted into a fuel port of a regenerative burner, wherein any one of [1] to [8] is attached to a metal cylindrical nozzle body and the tip of the nozzle body. A fuel nozzle having a nozzle tip as described.

[10] [9]において、前記ノズルチップの基端部が前記ノズル本体の先端部に内嵌しており、該ノズル本体の先端部に求心方向に装着されたビスが前記ノズルチップに刺入されていることを特徴とする燃料ノズル。 [10] In [9], the base end of the nozzle tip is fitted inside the tip of the nozzle body, and a screw attached to the tip of the nozzle body in a centripetal direction is inserted into the nozzle tip. A fuel nozzle characterized by:

[11] 空気口と、燃料口と、該燃料口に挿設された燃料ノズルと、該空気口に連通する蓄熱室とを有するリジェネバーナにおいて、該燃料ノズルが[9]ないし[10]のいずれかに記載の燃料ノズルであることを特徴とするリジェネバーナ。 [11] A regenerative burner having an air port, a fuel port, a fuel nozzle inserted into the fuel port, and a heat storage chamber communicating with the air port, wherein the fuel nozzle is any of [9] to [10]. A regenerative burner characterized by being the fuel nozzle according to any one of the above.

[12] [11]に記載のリジェナバーナを有する工業炉。 [12] An industrial furnace having the regenerator burner according to [11].

本発明のノズルチップは、無機繊維成形体よりなるため、耐火性、耐腐食性、及び耐熱衝撃性が良好であり、冷却機構が不要である。本発明のノズルチップを設置したリジェネバーナを有する工業炉は、従来と比べて数%エネルギーを節約可能である。 Since the nozzle tip of the present invention is made of an inorganic fiber molding, it has good fire resistance, corrosion resistance, and thermal shock resistance, and does not require a cooling mechanism. An industrial furnace having a regenerative burner equipped with the nozzle tip of the present invention can save several percent of energy compared with the conventional one.

実施の形態に係るノズルチップの斜視図である。1 is a perspective view of a nozzle tip according to an embodiment; FIG. 実施の形態に係るノズルチップの断面図である。4 is a cross-sectional view of a nozzle tip according to an embodiment; FIG. 実施の形態に係る燃料ノズルの先端部の断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view of the tip portion of the fuel nozzle according to the embodiment; 実施の形態に係る燃料ノズルの先端部の断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view of the tip portion of the fuel nozzle according to the embodiment; 実施の形態に係るリジェネバーナを設置した炉体の断面図である。It is a cross-sectional view of a furnace body in which a regenerative burner according to an embodiment is installed. 別の実施の形態に係るリジェネバーナを設置した炉体の断面図である。It is sectional drawing of the furnace body which installed the regenerative burner which concerns on another embodiment. 実施の形態に係るノズルチップの製造方法を説明する斜視図である。It is a perspective view explaining a manufacturing method of a nozzle tip concerning an embodiment. 実施の形態に係るノズルチップの製造方法を説明する断面図である。It is a sectional view explaining a manufacturing method of a nozzle tip concerning an embodiment. 図8のIX-IX線断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view taken along line IX-IX of FIG. 8;

以下、図面を参照して実施の形態について説明する。 Embodiments will be described below with reference to the drawings.

図1,2に実施の形態に係るノズルチップを示す。このノズルチップ1は、無機繊維成形体よりなる。このノズルチップ1は、内孔1aを有した略円筒状である。内孔1aは、ノズルチップ1の軸心部を軸心線方向に延在している。なお、ノズルチップ1は、図4のように、先端側の軸心線方向Xが基端側の軸心と斜交方向となっていてもよい。 1 and 2 show a nozzle tip according to an embodiment. This nozzle tip 1 is made of an inorganic fiber molding. This nozzle tip 1 has a substantially cylindrical shape with an inner hole 1a. The inner hole 1a extends axially through the axial portion of the nozzle tip 1 . In the nozzle tip 1, as shown in FIG. 4, the axial direction X on the distal end side may be in an oblique direction to the axial center on the proximal end side.

この実施の形態では、ノズルチップ1の基端側の外周面に、先端側よりも小径の凹段部1bが設けられている。 In this embodiment, the outer peripheral surface of the nozzle tip 1 on the base end side is provided with a concave stepped portion 1b having a diameter smaller than that on the tip end side.

図3は、このノズルチップ1を備えた燃料ノズル2の先端部の軸心線方向の断面図である。この燃料ノズル2は、金属製のパイプよりなるノズル本体3と、該ノズル本体3の先端に取り付けられたノズルチップ1とを有する。ノズル本体3の先端部がノズルチップ1の凹段部1bに外嵌している。ノズル本体3の先端部外周面から求心方向にビス4が打ち込まれ、このビス4がノズルチップ1に刺し込まれることにより、ノズルチップ1がノズル本体3に対し不動状に取り付けられる。なお、ノズルチップ1とノズル本体3の固定方法については、該ノズルチップ1と接するノズル本体3の先端近傍の内周にモルタル等の接着剤を塗布し、該ノズルチップ1と該ノズル本体3とを接着固定する方法でもよい。 FIG. 3 is an axial cross-sectional view of the tip of a fuel nozzle 2 having this nozzle tip 1. As shown in FIG. This fuel nozzle 2 has a nozzle body 3 made of a metal pipe and a nozzle tip 1 attached to the tip of the nozzle body 3 . The tip of the nozzle body 3 is fitted onto the concave stepped portion 1b of the nozzle tip 1 . A screw 4 is driven from the outer peripheral surface of the tip of the nozzle body 3 in a centripetal direction, and the nozzle tip 1 is immovably attached to the nozzle body 3 by inserting the screw 4 into the nozzle tip 1 . Regarding the method of fixing the nozzle tip 1 and the nozzle main body 3, an adhesive such as mortar is applied to the inner periphery near the tip of the nozzle main body 3 in contact with the nozzle tip 1, and the nozzle tip 1 and the nozzle main body 3 are fixed together. may be fixed by adhesive.

ノズル本体3の先端近傍の内周には、凸部3aが周設されている。ノズルチップ1の基端側の端面は、凸部3aの先端側立下り面3bに当接している。凸部3aは、ノズルチップ1の内孔1aと等径かつ同軸状の第1内周面3cを有する。 A protruding portion 3a is provided around the inner periphery of the nozzle body 3 in the vicinity of the tip. The proximal end surface of the nozzle tip 1 abuts the distal end side falling surface 3b of the convex portion 3a. The convex portion 3a has a first inner peripheral surface 3c that has the same diameter as the inner hole 1a of the nozzle tip 1 and is coaxial.

好ましくは、図4の通り、該第1内周面3cから離隔するほど大径となるテーパ状の第2内周面3dとを有する。このように内孔1aと第1内周面3cとを等径かつ同軸状とすると共に、テーパ状の内周面3dを設けることにより、ノズル本体3の先端部付近における流路抵抗が小さくなる。 Preferably, as shown in FIG. 4, it has a tapered second inner peripheral surface 3d whose diameter increases with increasing distance from the first inner peripheral surface 3c. In this manner, the inner hole 1a and the first inner peripheral surface 3c are made to have the same diameter and are coaxial, and the tapered inner peripheral surface 3d is provided. .

ノズルチップ1の先端部の外径、凹段部1bの外径は、燃料ノズル2のサイズに応じて適宜調整すれば良いが、燃料ノズル2の外径は通常40~250mm、内径は通常10~150mmであるので、当該範囲内であることが好ましい。 The outer diameter of the tip of the nozzle tip 1 and the outer diameter of the concave stepped portion 1b may be appropriately adjusted according to the size of the fuel nozzle 2. Since it is ~150 mm, it is preferably within this range.

図5は、この燃料ノズル2を有するリジェネバーナ5を備えた炉体の壁面6の水平断面図である。 FIG. 5 is a horizontal sectional view of the wall surface 6 of the furnace body provided with the regenerative burner 5 having the fuel nozzle 2. As shown in FIG.

炉体壁面6に設けられたリジェネバーナ設置口6aにリジェネバーナ5が嵌合配置されている。このリジェネバーナ5は、キャスタブル耐火物よりなるバーナタイル10と、該バーナタイル10に装備された1対の燃料ノズル2とを有する。 A regenerative burner 5 is fitted in a regenerative burner installation opening 6 a provided in the wall surface 6 of the furnace body. This regenerative burner 5 has a burner tile 10 made of castable refractory and a pair of fuel nozzles 2 attached to the burner tile 10 .

バーナタイル10は、先端面10aが炉体壁面6の炉内面と面一状となるように配置されている。バーナタイル10内の後部側には、エアーチャンバ11が設けられ、該エアーチャンバ11からバーナタイル先端面にまで空気口12が貫設されている。空気口12を挟んで1対の燃料ノズル設置孔(燃料口)13,13が設けられている。各燃料ノズル設置孔13は、バーナタイル10の先端面10aから後面まで、該先端面10aと垂直方向に貫設されている。 The burner tile 10 is arranged so that the tip surface 10 a is flush with the furnace inner surface of the furnace body wall surface 6 . An air chamber 11 is provided on the rear side in the burner tile 10, and an air port 12 is provided through the air chamber 11 to the tip surface of the burner tile. A pair of fuel nozzle installation holes (fuel ports) 13, 13 are provided with the air port 12 interposed therebetween. Each fuel nozzle installation hole 13 penetrates from the tip surface 10a of the burner tile 10 to the rear surface in a direction perpendicular to the tip surface 10a.

各燃料ノズル設置孔13に燃料ノズル2が挿入配置されている。燃料ノズル2の先端部のノズルチップ1の先端面がバーナタイル10の先端面10aと面一状となっている。ノズルチップ1として内孔1aが燃料ノズル2の軸心線方向に延在したものが採用され、燃料ノズル2は、内孔1aの先端部の軸心線方向Xが空気口12の軸心線と平行となるように配置されている。 A fuel nozzle 2 is inserted into each fuel nozzle installation hole 13 . The tip surface of the nozzle tip 1 at the tip of the fuel nozzle 2 is flush with the tip surface 10 a of the burner tile 10 . A nozzle tip 1 having an inner hole 1a extending in the axial direction of the fuel nozzle 2 is adopted. are arranged parallel to the

エアーチャンバ11は、リジェネバーナ蓄熱室(図示略)に連通している。燃料ノズル2の後端側は燃料配管(図示略)が接続されている。 The air chamber 11 communicates with a regenerative burner heat storage chamber (not shown). A fuel pipe (not shown) is connected to the rear end side of the fuel nozzle 2 .

リジェネバーナ5が燃焼作動する場合には、蓄熱室にて加熱された空気がエアーチャンバ11から空気口12を介して炉内に噴出する。また、燃料ノズル2から燃料(この場合、ガス燃料)が噴出し、空気と混ざり合って燃焼する。 When the regenerative burner 5 performs combustion operation, the air heated in the heat storage chamber is jetted from the air chamber 11 through the air port 12 into the furnace. Further, fuel (in this case, gas fuel) is ejected from the fuel nozzle 2, mixed with air, and combusted.

リジェネバーナ5が蓄熱作動する場合には、燃料ノズル2への燃料供給が停止されると共に、空気口12、エアーチャンバ11を介して炉内燃焼排ガスが蓄熱室に送られる。 When the regenerative burner 5 performs the heat storage operation, the fuel supply to the fuel nozzle 2 is stopped and the in-furnace combustion exhaust gas is sent to the heat storage chamber through the air port 12 and the air chamber 11 .

この実施の形態では、燃料ノズル2の先端部が無機繊維成形体よりなるノズルチップ1によって構成されているので、燃料ノズル2の先端部の耐火性、耐腐食性、耐熱衝撃性が良好である。また、該先端部の冷却機構は不要である。 In this embodiment, since the tip of the fuel nozzle 2 is composed of the nozzle tip 1 made of the inorganic fiber molding, the tip of the fuel nozzle 2 has good fire resistance, corrosion resistance, and thermal shock resistance. . Also, a cooling mechanism for the tip portion is not required.

なお、上記実施の形態では、ノズルチップ1の内孔1aの先端部の軸心線方向Xが空気口12の軸心線と平行となっているが、図6のリジェネバーナ5’のように、燃料ノズル設置孔13’を炉内面に対し斜め方向に貫設した場合には、ノズルチップ1’として、ノズルチップ1と同様に内孔1aが燃料ノズル2の軸心線方向に延在したものが採用されるが、燃料ノズル2は、内孔1aの先端部の軸心線方向Xが空気口12の軸心線の延長線上と交わる方向となるように配置されている。図6のその他の構成は図5と同一であり、同一符号は同一部分を示している。 In the above embodiment, the axial direction X of the tip of the inner hole 1a of the nozzle tip 1 is parallel to the axial line of the air port 12. When the fuel nozzle installation hole 13' is provided obliquely to the inner surface of the furnace, the inner hole 1a of the nozzle tip 1' extends in the axial direction of the fuel nozzle 2 as in the case of the nozzle tip 1. However, the fuel nozzle 2 is arranged so that the axial direction X of the tip of the inner hole 1 a intersects with the extension of the axial direction of the air port 12 . Other configurations in FIG. 6 are the same as in FIG. 5, and the same reference numerals denote the same parts.

上記のノズルチップ1の製造方法について図7~9を参照して説明する。 A method of manufacturing the nozzle tip 1 will be described with reference to FIGS.

この製造方法では、図7の通り、無機繊維製ブロック20を複数個用いる。ブロック20は、第1端面25と第2端面26とを有した略長方体形状であるが、1つの長手方向の側面に斜面24aが設けられている。これにより、ブロック20は、細幅の第1長手側面21と、該第1長手側面21と平行な第2長手側面22を有した略台柱形状となっている。 In this manufacturing method, as shown in FIG. 7, a plurality of inorganic fiber blocks 20 are used. The block 20 has a substantially rectangular parallelepiped shape with a first end surface 25 and a second end surface 26, and has a slope 24a on one longitudinal side surface. Thus, the block 20 has a substantially trapezoidal shape having a narrow first longitudinal side surface 21 and a second longitudinal side surface 22 parallel to the first longitudinal side surface 21 .

第1長手側面21と第2長手側面22の一方の長側辺との間が、平面状の第3長手側面23となっている。第3長手側面23と反対側は、第4長手側面24となっている。この第4長手側面24のうち第1長手側面21側が前記斜面24aとなっている。 A planar third longitudinal side 23 is formed between the first longitudinal side 21 and one long side of the second longitudinal side 22 . A fourth longitudinal side 24 is formed on the side opposite to the third longitudinal side 23 . The first longitudinal side surface 21 side of the fourth longitudinal side surface 24 is the inclined surface 24a.

ブロック20の第2端面26と第2長手側面22とが交わる部分に切欠部27が設けられている。 A notch 27 is provided at the intersection of the second end surface 26 and the second longitudinal side surface 22 of the block 20 .

各ブロック20は、第3長手側面23を隣接するブロック20の第4長手側面24に当接させるように、且つ第1長手側面21をインナモールド30の筒部31の外周面に当てるようにして該筒部31の外周に配列される。 Each block 20 has a third longitudinal side surface 23 in contact with a fourth longitudinal side surface 24 of an adjacent block 20 and a first longitudinal side surface 21 in contact with the outer peripheral surface of the cylindrical portion 31 of the inner mold 30. They are arranged on the outer circumference of the cylindrical portion 31 .

隣接するブロック20同士を強く押し付けるよう圧迫することにより、各ブロック20は図7のT方向(第3長手側面23と第4長手側面24とが接近する方向)に押し縮められ、隣接するブロック20,20同士は隙間なく密着し、筒部31を取り巻く筒状体となる。 By strongly pressing the adjacent blocks 20 together, each block 20 is compressed in the T direction (the direction in which the third longitudinal side 23 and the fourth longitudinal side 24 approach) in FIG. , 20 are in close contact with each other without a gap, forming a tubular body surrounding the tubular portion 31 .

なお、この筒状体にあっては、内周側ほどT方向に強く押し縮められることになるが、内周側の角を一部切り欠くことで(斜面24a)、内周側の嵩密度をコントロールでき、成形性が良い点で好ましい。なかでも、内周側の嵩密度の圧縮率が30~65%、外周側の嵩密度の圧縮率が20~40%であることが好ましい。 In this cylindrical body, the inner peripheral side is more strongly compressed in the T direction. can be controlled and moldability is good. In particular, it is preferable that the compressibility of the bulk density on the inner peripheral side is 30 to 65% and the compressibility of the bulk density on the outer peripheral side is 20 to 40%.

この筒状体の外周に無機繊維のシート28を巻き付ける。この実施の形態では、シート28を2層に巻回しているが、1層又は3層以上であってもよい。 An inorganic fiber sheet 28 is wound around the outer periphery of this cylindrical body. Although the sheet 28 is wound in two layers in this embodiment, it may be wound in one layer or in three or more layers.

このシート28の外周を取り巻くようにアウタモールド(図示略)を装着する。 An outer mold (not shown) is attached so as to surround the outer circumference of the sheet 28 .

インナモールド30は、前記筒部31と、該筒部31の両端にそれぞれ設けられたフランジ32,33とを有する。筒部31には、多数の小孔34が設けられている。筒部31は、例えばパンチングプレートを用いて製作される。なお、一方のフランジ32は筒部31に対して着脱可能となっている。 The inner mold 30 has the tubular portion 31 and flanges 32 and 33 provided at both ends of the tubular portion 31, respectively. A large number of small holes 34 are provided in the tubular portion 31 . The tubular portion 31 is manufactured using, for example, a punching plate. One flange 32 is detachable from the cylindrical portion 31 .

図示しないアウタモールドは、インナモールド30と同様の形状であるが、アウタモールドは、1対の半割体よりなり、1対の半割体を組み合わせることにより、その内側がシート28を巻きつけた無機繊維製ブロック20と同様の形状とされる。1対の半割体でシート28付き筒状体を挟み付け、シート28付き筒状体を縮径方向に押し縮めて押縮体29(図8)とする。 The outer mold (not shown) has the same shape as the inner mold 30, but the outer mold consists of a pair of half-split bodies, and by combining the pair of half-split bodies, the sheet 28 is wrapped around the inside thereof. It has the same shape as the inorganic fiber block 20 . The cylindrical body with the sheet 28 is sandwiched between a pair of half-split bodies, and the cylindrical body with the sheet 28 is compressed in the diameter-reducing direction to form a compressed body 29 (FIG. 8).

インナモールド30及びアウタモールドによって挟まれた押縮体29に無機バインダー液を含浸させる。この際、無機バインダー液を、インナモールド30と同様に多数の小孔を有するアウタモールドを通して押縮体29の外周面側から供給し、インナモールド30の筒部31内をサクション(吸引)してバインダー液を押縮体の内周側から吸引排出するのが好ましい。このようにすると、押縮体の内周側ほど多量の無機バインダー液が付着残留するようになる。また、サクションすることにより、主として無機繊維の交点付近に無機バインダーが付着残留するようになる。 The compressed body 29 sandwiched between the inner mold 30 and the outer mold is impregnated with an inorganic binder liquid. At this time, the inorganic binder liquid is supplied from the outer peripheral surface side of the compressed body 29 through the outer mold having a large number of small holes like the inner mold 30, and the inside of the cylindrical portion 31 of the inner mold 30 is sucked. It is preferable to suck and discharge the binder liquid from the inner peripheral side of the compressed body. In this way, a large amount of the inorganic binder liquid adheres and remains toward the inner peripheral side of the compressed body. In addition, the suction causes the inorganic binder to adhere and remain mainly in the vicinity of the intersections of the inorganic fibers.

次に、このように無機バインダー液を付着させた押縮体を乾燥する。この乾燥を行うには、筒部31内を吸引しながら外周側から温風を当てるのが好ましいが、これに限定されない。乾燥終了後、脱型(アウタモールド及びインナモールド30を脱型)し、次いで焼成して無機バインダーを無機繊維に焼き付ける。その後、必要に応じて切削加工してバリを除去すると共に、規格寸法に仕上げる。これにより、ノズルチップ1が製作される。 Next, the compressed body to which the inorganic binder liquid is adhered is dried. In order to perform this drying, it is preferable to apply warm air from the outer peripheral side while sucking the inside of the cylindrical portion 31, but it is not limited to this. After drying, the mold is removed (the outer mold and the inner mold 30 are removed) and then fired to bake the inorganic binder onto the inorganic fibers. After that, if necessary, burrs are removed by cutting, and the product is finished to standard dimensions. Thus, the nozzle tip 1 is manufactured.

このようにして製造されたノズルチップ1にあっては、押縮体29の内周側ほど嵩密度が高く、またバインダー付着量は内孔側ほど徐々に多くなるので、ノズルチップの内周面に沿って、繊維結着強度の高い高嵩密度部が形成される。この高嵩密度部を設けることにより、ノズルチップは耐風食性に優れたものとなる。なお、ノズルチップ1の最内周面から5mmまでの範囲における嵩密度は、最外周側の嵩密度の1.1~4.0倍特に1.5~3.0倍であることが好ましい。
ノズルチップ1の最内周面から5mmまでの範囲におけるバインダー濃度は、無機繊維100重量部あたり、15重量部以上300重量部以下であることが好ましい。
In the nozzle tip 1 manufactured in this manner, the inner peripheral side of the compressed body 29 has a higher bulk density, and the binder adhesion amount gradually increases toward the inner hole side. A high bulk density portion having high fiber binding strength is formed along the . By providing this high bulk density portion, the nozzle tip becomes excellent in wind corrosion resistance. The bulk density in the range from the innermost peripheral surface of the nozzle tip 1 to 5 mm is preferably 1.1 to 4.0 times, particularly 1.5 to 3.0 times the bulk density on the outermost peripheral side.
The binder concentration in the range from the innermost peripheral surface of the nozzle tip 1 to 5 mm is preferably 15 parts by weight or more and 300 parts by weight or less per 100 parts by weight of the inorganic fibers.

このノズルチップは、無機繊維と無機バインダーとで構成されており、耐火性、耐腐食性、耐熱性、耐熱衝撃性に優れ、昇温時の予備加熱が不要である。また、水冷、空冷等の冷却機構が不要である。さらに、軽量でハンドリング性に優れる。 This nozzle tip is composed of an inorganic fiber and an inorganic binder, is excellent in fire resistance, corrosion resistance, heat resistance, and thermal shock resistance, and does not require preheating when raising the temperature. Moreover, a cooling mechanism such as water cooling or air cooling is not required. Furthermore, it is lightweight and excellent in handling.

無機繊維としては、アルミナ重量分率が65重量%以上のアルミナ質繊維が好ましく、具体的にはアルミナ/シリカ、これらを含むジルコニア、スピネル、チタニア等の単独、又は複合繊維が挙げられるが、特に好ましいのは耐熱性、繊維強度(靭性)、安全性の点で、アルミナ/シリカ系繊維、特に多結晶質アルミナ/シリカ系繊維である。 As inorganic fibers, alumina fibers having an alumina weight fraction of 65% by weight or more are preferable, and specific examples include alumina/silica, zirconia, spinel, titania, and the like containing these alone or in combination, but particularly Alumina/silica fibers, particularly polycrystalline alumina/silica fibers, are preferable in terms of heat resistance, fiber strength (toughness), and safety.

アルミナ/シリカ系繊維のアルミナ/シリカの組成比(重量比)は65~98/35~2のムライト組成、又はハイアルミナ組成と呼ばれる範囲にあることが好ましく、さらに好ましくは70~95/30~5、特に好ましくは70~74/30~26の範囲である。 The alumina/silica composition ratio (weight ratio) of the alumina/silica fiber is preferably in the range called mullite composition or high alumina composition of 65 to 98/35 to 2, more preferably 70 to 95/30 to 5, particularly preferably in the range of 70-74/30-26.

無機繊維の80重量%以上、好ましくは90重量%以上、特に好ましくはその全量が上記ムライト組成の多結晶アルミナ/シリカ系繊維であることが好ましい。 It is preferable that 80% by weight or more, preferably 90% by weight or more, particularly preferably the total amount of the inorganic fibers is polycrystalline alumina/silica fibers having the above mullite composition.

また、無機繊維は、CaO3~20重量%、Al70~94.5重量%、及びMgO1~10重量%を含み、かつ、CaO、Al及びMgOの合計の含有割合が繊維全体の95重量%以上である無機繊維も好適である。この無機繊維は、耐スケール性に優れ、かつ断熱材として十分な繊維強度を有する。 In addition, the inorganic fiber contains 3 to 20% by weight of CaO, 70 to 94.5% by weight of Al 2 O 3 and 1 to 10% by weight of MgO, and the total content of CaO, Al 2 O 3 and MgO is the fiber Inorganic fibers that are 95% or more by weight of the total are also suitable. This inorganic fiber has excellent scale resistance and sufficient fiber strength as a heat insulating material.

上記のブロック20は、ニードル処理したニードルブランケットの積層体よりなることが好ましい。この場合、ブランケットの厚み方向端部がノズルチップの内孔面及び先端面(図7のT方向の面)となるように設置されてなることが燃料ガスによる風食に強い点で好ましい。 Preferably, the block 20 comprises a laminate of needled blankets. In this case, it is preferable for the blanket to be installed so that the ends in the thickness direction thereof correspond to the inner hole surface and the tip end surface (the surface in the direction T in FIG. 7) of the nozzle tip, in terms of resistance to wind erosion caused by the fuel gas.

無機繊維シート28も同様のニードルブランケットよりなることが好ましい。 The inorganic fiber sheet 28 is also preferably made of a similar needle blanket.

<無機バインダー>
無機バインダーとしては、無機質の微粒子であれば特段の制限はない。無機バインダーの材料としては、アルミナ成分、ジルコニア成分、チタニア成分、マグネシア成分又はカルシア成分等のなどの1種又は2種以上を含んでいてもよい。アルミナ成分、カルシア成分またはスピネル成分を含有することがブランケットをノズルチップ等に成形加工した際に耐風食性等の機械的特性に優れる点で好ましく、アルミナ成分、及びカルシア成分またはスピネル成分を含有することがFeOスケールによる腐食を抑制できる点でより好ましく、アルミナ成分及びカルシア成分を含有することがさらにFeOスケールによる腐食を抑制でき、少量添加で効果がみられる点で特に好ましい。
無機バインダーの平均粒子径としては、通常4~30nmであり、より好ましくは7~15nmである。
無機バインダーの原料としては、無機質ゾルおよび金属塩またはその混合物など、焼成後に酸化物を形成するものであればよい。
<Inorganic binder>
The inorganic binder is not particularly limited as long as it is an inorganic fine particle. The inorganic binder material may contain one or more of an alumina component, a zirconia component, a titania component, a magnesia component, a calcia component, and the like. It is preferable to contain an alumina component, a calcia component, or a spinel component in terms of excellent mechanical properties such as wind corrosion resistance when the blanket is molded into a nozzle tip or the like. is more preferable because it can suppress corrosion due to FeO scale, and it is particularly preferable to contain an alumina component and a calcia component because it can further suppress corrosion due to FeO scale and effects can be seen even with a small addition.
The average particle size of the inorganic binder is usually 4 to 30 nm, more preferably 7 to 15 nm.
Raw materials for the inorganic binder may be inorganic sols, metal salts, or mixtures thereof that form oxides after firing.

無機質ゾルとしては、液体溶媒中に無機バインダーが均一に分散したものであれば限定はないが、アルミナゾル、ジルコニアゾル、チタニアゾル、マグネシアゾル又はカルシアゾルなどの1種又は2種以上が挙げられる。また、金属塩としては上記金属種の蟻酸、酢酸、クエン酸、シュウ酸、安息香酸、リンゴ酸などの有機酸塩、また、硝酸などの鉱酸塩が挙げられる。アルミナゾルは熱膨張係数値が無機繊維集合体と近い点で好ましい。 The inorganic sol is not limited as long as an inorganic binder is uniformly dispersed in a liquid solvent, and examples include one or more of alumina sol, zirconia sol, titania sol, magnesia sol, calcia sol, and the like. Examples of metal salts include organic acid salts of the above metals such as formic acid, acetic acid, citric acid, oxalic acid, benzoic acid and malic acid, and mineral acid salts such as nitric acid. Alumina sol is preferable because its coefficient of thermal expansion is close to that of the inorganic fiber aggregate.

鉄鋼製品の加熱炉など、雰囲気中に酸化鉄成分が存在する炉に用いられるノズルチップの無機バインダーとしては、耐酸化鉄腐食性組成物である、アルミナ成分(例えばAl)とカルシア成分(例えば、CaO)とを含むアルミナ/カルシア系組成物又はアルミナ成分(例えばAl)とマグネシア成分(例えば、MgO)とを含むスピネル系組成物を含むことが好適である。この無機バインダーは特にノズルチップの無機繊維がムライト(3Al・1SiO)質繊維である場合に特に効果的である。 As inorganic binders for nozzle tips used in furnaces in which iron oxide components are present in the atmosphere, such as heating furnaces for steel products, alumina components (e.g., Al 2 O 3 ) and calcia components, which are iron oxide corrosion-resistant compositions, are used. (eg CaO) or a spinel-based composition comprising an alumina component (eg Al 2 O 3 ) and a magnesia component (eg MgO). This inorganic binder is particularly effective when the inorganic fibers of the nozzle tip are mullite (3Al 2 O 3 .1SiO 2 ) fibers.

ノズルチップ用無機バインダーの平均付着量は、無機繊維100質量部に対し、2~100質量部であり、より好ましくは10~60質量部である。上記範囲にあるとことで、耐スケール性向上や熱収縮率が良好かつ成形性がよい点で好ましい。 The average adhesion amount of the inorganic binder for the nozzle tip is 2 to 100 parts by mass, more preferably 10 to 60 parts by mass, based on 100 parts by mass of the inorganic fibers. Being in the above range is preferable in that scale resistance is improved, heat shrinkage is good, and moldability is good.

即ち、炉内雰囲気中のFeO又はFe成分は、1000℃以上の高温域においてムライトに固溶し、FeO又はFeとSiOとが反応して低融点相が生成すると共に、残りのアルミナ成分が結晶化する(αアルミナとなる)。低融点相が生成することにより、ムライト繊維が腐食し易くなる。 That is, the FeO or Fe 2 O 3 component in the furnace atmosphere dissolves in mullite in a high temperature range of 1000° C. or higher, and FeO or Fe 2 O 3 reacts with SiO 2 to generate a low melting point phase. , the remaining alumina component crystallizes (becomes α-alumina). The formation of the low melting point phase makes the mullite fibers susceptible to corrosion.

無機バインダー中に、マグネシア(MgO)成分やカルシア(CaO)成分が存在すると、バインダー焼き付け工程においてカルシア成分がムライト質繊維の特に繊維表面(単繊維の外周面)に取り込まれるようになる。このMgO含有ムライトやCaO含有ムライトはFeO又はFeとの反応性が低いので、ムライト質繊維の耐酸化鉄腐食性が向上する。 If a magnesia (MgO) component or a calcia (CaO) component is present in the inorganic binder, the calcia component will be incorporated into the mullite fiber, particularly the fiber surface (peripheral surface of the single fiber) during the binder baking process. Since the MgO-containing mullite and the CaO-containing mullite have low reactivity with FeO or Fe 2 O 3 , the iron oxide corrosion resistance of the mullite fiber is improved.

マグネシア及びカルシア成分の付着量は、無機繊維100質量部に対し、0.3~20質量部であり、より好ましくは0.5~10質量部である。上記範囲にあるとことで、耐スケール性向上や熱収縮率が良好かつ成形性がよい点で好ましい。 The amount of magnesia and calcia components attached is 0.3 to 20 parts by mass, more preferably 0.5 to 10 parts by mass, per 100 parts by mass of the inorganic fiber. Being in the above range is preferable in that scale resistance is improved, heat shrinkage is good, and moldability is good.

なお、無機バインダーがアルミナ成分とカルシア成分とを含むものである場合、無機バインダー液としてアルミナ微粒子が分散した酢酸カルシウム溶液を使用し、無機バインダーの焼き付け温度(焼成温度)は900~1300℃特に950~1250℃程度とすることが好ましい。 When the inorganic binder contains an alumina component and a calcia component, a calcium acetate solution in which alumina fine particles are dispersed is used as the inorganic binder liquid, and the baking temperature (firing temperature) of the inorganic binder is 900 to 1300°C, particularly 950 to 1250°C. °C is preferable.

上記実施の形態は本発明の一例であり、本発明は上記以外の形態とされてもよい。例えば、上記実施の形態ではブロック20に切欠部27を設けることにより、ノズルチップ1の凹段部1bを形成するようにしているが、バインダーを付着させ、乾燥及び焼成した後のノズルノズルチップ素体に切削加工を施して凹段部1bを形成してもよい。 The above-described embodiment is an example of the present invention, and the present invention may be in a form other than the above. For example, in the above-described embodiment, the recessed stepped portion 1b of the nozzle tip 1 is formed by providing the notch portion 27 in the block 20, but the nozzle nozzle tip element after the binder is adhered, dried, and fired. The concave step portion 1b may be formed by cutting the body.

1,1’ ノズルチップ
1a 内孔
2 燃料ノズル
3 ノズル本体
4 ビス
5,5’ リジェネバーナ
6 炉体壁面
10 バーナタイル
11 エアーチャンバ
12 空気口
13,13’ 燃料ノズル設置孔
20 無機繊維ブロック
28 無機繊維シート
29 押縮体
30 インナモールド
Reference Signs List 1, 1' nozzle tip 1a inner hole 2 fuel nozzle 3 nozzle body 4 screw 5, 5' regenerative burner 6 furnace wall surface 10 burner tile 11 air chamber 12 air port 13, 13' fuel nozzle installation hole 20 inorganic fiber block 28 inorganic Fiber sheet 29 Compressed body 30 Inner mold

Claims (5)

リジェネバーナの燃料ノズルの先端に設けられる、内孔を有する筒状のノズルチップを製造する方法において、
該ノズルチップは、該内孔を取り巻く周方向に配列された複数の無機繊維製ブロックからなり、該周方向に隣接する該無機繊維製ブロック同士が隙間なく密着する筒状体よりなるノズルチップであり、該筒状体は内周側ほど嵩密度が高いノズルチップの製造方法であって、
第1長手側面と、該第1長手側面と平行な第2長手側面と、該第1長手側面と第2長手側面の一方の長側辺との間の平面状の第3長手側面と、該第3長手側面と反対側の第4長手側面と、該第1ないし第4長手側面と交わる第1端面及び第2端面とを有し、第4長手側面のうち第1長手側面側は、第1長手側面側ほど第3長手側面に接近する斜面となっている無機繊維製ブロックを用いてノズルチップを製造する方法であって、
該無機繊維製ブロックは、アルミナ・シリカ系繊維のニードルブランケットよりなり、
複数の無機繊維製ブロックを、筒部を有したインナモールドの該筒部の外周面に、該外周面を取り巻くように、かつ無機繊維製ブロックの該第3長手側面が隣接する無機繊維製ブロックの第4長手側面と当接するように、かつ該第1長手側面が前記筒部の外周面に当たるように、配列し、隣接する無機繊維製ブロック同士を押し付けるように圧迫し、各無機繊維製ブロックを第3長手側面と第4長手側面とを結ぶ方向に押し縮め、隣接する無機繊維製ブロック同士を隙間なく密着させることにより、筒部を取り巻く筒状体とし、
前記各無機繊維製ブロックを厚み方向に押し縮めるに際して該筒状体の内周側の嵩密度の圧縮率を30~65%とし、外周側の嵩密度の圧縮率を20~40%とし、
該筒状体の外周に無機繊維シートを巻き付けてシート付き筒状体とし、
該シート付き筒状体の外周を取り巻くように1対の半割体よりなるアウタモールドを装着し、この際、1対の該半割体でシート付き筒状体を挟み付けて縮径方向に押し縮めて押縮体とし、
該インナモールド及びアウタモールドで挟まれた押縮体に無機バインダー液を含浸させて無機バインダー液付着押縮体とし、
次に該無機バインダー液付着押縮体を乾燥し、
乾燥後、アウタモールド及びインナモールドを脱型し、
その後、焼成して無機バインダー液を無機繊維に焼き付ける
工程を有するノズルチップの製造方法。
In a method for manufacturing a cylindrical nozzle tip having an inner hole, which is provided at the tip of a fuel nozzle of a regenerative burner,
The nozzle tip is composed of a plurality of inorganic fiber blocks arranged in a circumferential direction surrounding the inner hole, and the nozzle tip is a cylindrical body in which the inorganic fiber blocks adjacent to each other in the circumferential direction are in close contact with each other without gaps. A method for manufacturing a nozzle tip, wherein the cylindrical body has a higher bulk density toward the inner periphery,
a first longitudinal side, a second longitudinal side parallel to the first longitudinal side, a planar third longitudinal side between the first longitudinal side and one long side of the second longitudinal side; It has a fourth longitudinal side opposite to the third longitudinal side, and a first end face and a second end face that intersect with the first to fourth longitudinal sides. A method for manufacturing a nozzle tip using an inorganic fiber block having an inclined surface that approaches a third longitudinal side toward the first longitudinal side, the method comprising:
The inorganic fiber block is made of a needle blanket of alumina-silica fibers,
A plurality of inorganic fiber blocks are placed on the outer peripheral surface of a cylindrical portion of an inner mold having a cylindrical portion so as to surround the outer peripheral surface, and the inorganic fiber blocks are adjacent to the third longitudinal side. and the first longitudinal side faces the outer peripheral surface of the cylindrical portion, and the adjacent inorganic fiber blocks are pressed against each other, and each inorganic fiber block is compressed in the direction connecting the third longitudinal side and the fourth longitudinal side, and the adjacent inorganic fiber blocks are brought into close contact with each other without gaps to form a tubular body surrounding the tubular portion,
When compressing each inorganic fiber block in the thickness direction, the compressibility of the bulk density on the inner peripheral side of the cylindrical body is set to 30 to 65%, and the compressibility of the bulk density on the outer peripheral side is set to 20 to 40%,
An inorganic fiber sheet is wrapped around the outer periphery of the cylindrical body to form a sheet-attached cylindrical body,
An outer mold consisting of a pair of half-split bodies is attached so as to surround the outer periphery of the tubular body with the sheet. Compressed to form a compressed body,
The inner mold and outerAshimpregnating the compressed body sandwiched between the molds with an inorganic binder liquid to form an inorganic binder liquid-adhered compressed body;
Next, the compressed body with the inorganic binder liquid is dried,
After drying, remove the outer mold and the inner mold,
After that, it is fired to bake the inorganic binder liquid onto the inorganic fibers.
A method for manufacturing a nozzle tip comprising steps.
請求項1において、前記無機繊維はアルミナ・シリカ繊維であることを特徴とするノズルチップの製造方法。 2. The method of manufacturing a nozzle tip according to claim 1, wherein said inorganic fibers are alumina-silica fibers. 請求項1又は2において、前記無機バインダー液はアルミナ成分を含有することを特徴とするノズルチップの製造方法。 3. The method of manufacturing a nozzle tip according to claim 1, wherein said inorganic binder liquid contains an alumina component. 請求項1~3のいずれか1項において、前記無機バインダー液は耐酸化鉄腐食性組成物を有することを特徴とするノズルチップの製造方法。 4. The method for manufacturing a nozzle tip according to claim 1, wherein said inorganic binder liquid contains an iron oxide corrosion resistant composition. リジェネバーナの燃料口内に挿設されるリジェネバーナ用燃料ノズルを製造する方法において、金属製の筒状のノズル本体の先端に請求項1~4のいずれか1項に記載のノズルチップの製造方法で製造されたノズルチップを取り付ける工程を有する燃料ノズルの製造方法。 In a method of manufacturing a fuel nozzle for a regenerative burner to be inserted into a fuel port of a regenerative burner, the manufacturing method of the nozzle tip according to any one of claims 1 to 4 is attached to the tip of the metallic cylindrical nozzle body. A method of manufacturing a fuel nozzle comprising the step of attaching a nozzle tip manufactured in
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