JPH0123682B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は溶解用バーナに関し、詳しくは、揮発
性の低い固体燃料を微粉にした難燃性燃料を完全
燃焼させることができる溶解用バーナに関する。
これは、例えば、スクラツプを溶解する電気炉に
おける電気溶解熱量を補完するため用いられる溶
解用バーナの分で利用されるものである。

〔従来技術〕

微粉炭バーナとして、実開昭58−10534号公報
に開示されたものがある。これは、炉壁に固着さ
れたバーナタイルに穿設されている火口部入口
に、バーナ本体の中心部で微粉炭をキヤリヤガス
と共に噴射する微粉炭噴射管と、その外側に配置
されたガス燃料噴射管と、さらに、その外側に配
置された空気導入管とを具備し、空気導入管内部
に旋回羽根が装着され、かつ、火口部入口には空
気導入管内面の直径に等しい円筒部が形成される
と共に炉内に向つて広がり部が形成されている。

このような微粉炭バーナにおいては、ガス燃料
噴射管からのガス燃料が着火された後、微粉炭噴
射管からキヤリヤガスに伴われて噴射された微粉
炭が、旋回羽根により旋回されて空気導入管より
噴射される２次空気でもつて攪乱および混合され
て燃焼し、その火炎は広がり部で膨張して炉内を
加熱するようになつている。しかし、微粉炭噴射
管はバーナ本体の中心部に位置し、かつ、その内
部に旋回羽根が設けられていないので、微粉炭の
噴射方向が一定し、その攪乱が火口部において２
次空気のみによつてなされるだけで十分でない。
その結果、微粉炭噴射管の径を噴射微粉炭量やキ
ヤリヤガス量を考慮して決定しなければ、微粉炭
の完全燃焼を図ることが容易でない問題がある。

そこで、微粉炭噴射管をバーナ本体の中心部に
配置せず、その噴射管の内部に旋回羽根を設けて
微粉炭と燃焼ガスとの混合を図つたものがある。
例えば、特開昭57−161420号公報に記載されたバ
ーナ装置には、主バーナの外套空気送入路に角度
羽根環状体が設置されていて、外套空気を高速で
かつ強力に旋回して外套空気管から送出するよう
にしている。しかし、微粉炭のより一層の完全燃
焼を実現するためには、縮流による加速と拡散前
の整流とが要求され、狭まり通路と広がり通路を
有するような狭まり広がりノズルが必要となる。
例えば特開昭56−61509号公報には、バーナが予
備混合室を包含し、その予備混合室の出口は、の
ど部によつて分離された先端セクシヨンおよび末
広セクシヨンを有する中細ノズルの形となつてい
るものが記載されている。バーナの口であるノズ
ルの末広セクシヨンは、ガスと固体がバーナを去
つて反応室に入る際、これらの膨張を制御する機
能を有しており、その口の長さは熱い反応器ガス
との時期尚早な混合を防ぎ、かつガス−燃料混合
物内の乱流を促進させるようになつている。しか
し、狭まり広がりノズルに噴射される微粉炭はそ
のノズル中心部にあるので、キヤリヤガスに伴わ
れた微粉炭が狭まり広がりノズルの軸線に沿つて
一気に流過する傾向にある。前述した実開昭58−
10534号公報のところで述べたように、微粉炭の
噴射方向が一定して、加速・整流・拡散という狭
まり広がりノズル特有の流れ制御機能が十分に発
揮されなくなり、ひいては、混合攪拌の不完全と
噴出火炎の完全燃焼が阻害される問題がある。

〔発明の目的〕

本発明は上述の問題を解消するためになされた
もので、その目的は、微粉炭と酸素との混合攪拌
を各噴射管の出口直後で可能にし、バーナ本体内
で火炎の成長を図つた後燃焼ガス流速を上げ、バ
ーナ先端で常に完全燃焼する所定の火炎を形成さ
せることができるようにした溶解用バーナを提供
することである。

〔発明の構成〕

本発明の構成を第１図を参照して説明すると、
以下の通りである。

(i) キヤリヤガスに伴われる微粉炭を噴射する燃
料噴射管３と燃焼用の酸素を噴射する酸素噴射
管４がバーナ本体２内で同心の円環状に配置さ
れると共に、それぞれの噴射管３，４内に同一
方向に偏向されたガイド羽根５，６が介在され
ている。

(ii) バーナ本体２内でその軸方向のほぼ同一部位
に開口する両噴射管の出口３ａ，４ａに、それ
ぞれ半径方向外方および内方に傾斜したリツプ
７，８が形成されている。

(iii) 両噴射管３，４の出口部位からバーナ先端に
かけて、狭まり広がりノズル９がバーナ本体２
内に形成されている。

(iv) 燃料噴射管３の内方には、１次空気送出管１
３と着火用燃料を噴射する着火燃料送出管１４
が、同心状に設置されている。

〔作用〕

旋回流れ状態にある微粉炭と燃焼用酸素が噴射
管の出口直後で攪乱混合され、かつ、狭まり広が
りノズル内で燃焼ガス流速を上げた後所定の火炎
を形成させると共に完全燃焼する燃焼ガスをバー
ナの先端から噴出するようになつている。

〔実施例〕

以下、本発明をその実施例に基づいて詳細に説
明する。

第１図および第２図はその１実施例を示す溶解
用バーナ１の断面図である。図中、２はバーナ本
体で、その中に微粉炭をキヤリヤガスに伴つて噴
射する燃料噴射管３と燃焼用酸素を噴射する酸素
噴射管４が、同心の円環状に二重に配置されてい
る。それぞれの噴射管３および４内には、同一方
向に偏向された適数枚のガイド羽根５，６が固着
され、キヤリヤガスに伴われる微粉炭および酸素
が流過する際、その流れに旋回が与えられるよう
になつている。各噴射管３および４の開口部位は
バーナ本体２の軸方向にほぼ同一位置であり、酸
素噴射管４より内方に設置されている燃料噴射管
３の出口３ａには、バーナ本体２の半径方向外方
に傾斜したリツプ７が形成され、酸素噴射管４の
出口４ａには、バーナ本体２の半径方向内方に傾
斜したリツプ８が形成されている。これらのリツ
プ７および８によりそれぞれの出口より噴射され
る微粉炭および酸素が、その出口直後で交差する
流れとなり、バーナ本体２内での両者の混合攪乱
が図られるようになつている。９はこれらの出口
３ａ，４ａの下流に形成されたノズルで、バーナ
本体２の先端に向かつて狭められ一定径の筒部９
ｂを経て漸次広げられた狭まり広がりノズルとな
つている。この狭まり部９ａにおいては、酸素と
混合しつつ燃焼を始める微粉炭の燃焼ガス流速が
高められると共に、その間に酸素との混合および
攪拌が促進される。筒部９ｂにおいては、火炎が
一定幅に整えられ、広がり部９ｃでは、その火炎
が膨張拡散して燃焼ガス流速が低下され、燃焼の
完全が図られると共に、火炎の形状が整えられる
ようになつている。１０はバーナ本体２を冷却す
るための冷却水が還流する冷却管で、上述した狭
まり広がりノズル９を内方に形成するバーナ先端
部２ａ内に冷却水の反転部１０ａが形成されてい
る。このバーナ先端部２ａは、バーナ本体２の外
筒２Ａおよび酸素噴射管４に形成された段差部に
刻設されたネジ部１１，１２において取り外し自
在であり、火炎の形状を変更したりまたバーナ先
端部の焼損がある場合に取り替えることができる
ようになつている。なお、燃料噴射管３の内方に
は、１次空気の送出管１３と灯油などの着火用燃
料を噴射する着火燃料送出管１４が、同心状に設
置されている。この灯油などの着火は公知の要領
により容易に行なわれる。ちなみに、上述した燃
料噴射管３と酸素噴射管４との内外の配置関係は
逆であつても何ら差し支えなが、内方に位置する
噴射管には、そのリツプ７とガイド羽根５との間
に狭まり部１５を形成しておくと、その噴射管に
おける流体の流過において、流れが一度絞られた
後リツプ７のところで膨張するようになるので、
他の噴射管からの流れとの混合やその拡散がより
一層促進される利点がある。

このような構成の実施例によれば、次のように
して微粉炭を完全燃焼させることができる。

まず、１次空気送出管１３から空気を噴射させ
ると共に着火燃料送出管１４より灯油を噴射し、
図示しない着火装置により着火する。その火炎が
狭まり広がりノズル９内で形成されると、酸素噴
射管４より酸素を噴射させると共に燃料噴射管３
より微粉炭をキヤリヤガスに伴つて噴射させる。
灯油の燃焼により温度が高められていると、噴射
された酸素により微粉炭が燃焼し始める。微粉炭
の着火が観認されると、灯油および１次空気の供
給が停止される。微粉炭は噴射管３内を通過する
間にガイド羽根５により旋回され、かつ、狭まり
部１５で加速され、リツプ７のところで膨張し微
粉炭が均等に拡散して旋回しつつ出口３ａから狭
まり広がりノズル９内に噴射される。一方、酸素
は噴射管４内を通過する間にガイド羽根６により
旋回され、リツプ８および狭まり広がりノズル９
の狭まり部９ａにおいて、出口４ａから旋回しつ
つバーナ本体２の中心に向つて斜めに噴射され
る。その結果、微粉炭の拡散噴射流と酸素噴射流
とが交差して両者の混合およびその攪拌が図られ
る。しかも、狭まり広がりノズル９の狭まり部９
ａ内で混合流が加速され、断面一定の筒部９ｂで
火炎が一定幅に整えられ、広がり部９ｃでその火
炎が膨張拡散して燃焼ガス流速が低下され、完全
燃焼すると共に火炎の形状が整えられる。なお、
火炎の状態を異ならせる場合には、バーナ先端部
２ａをネジ部１１，１２で外して角度や長さの異
なる他のものと取り替えればよい。燃料噴射管と
酸素噴射管が内外逆の場合には、酸素流が噴射管
内で旋回および狭まり広がり挙動し、これらの流
れが噴射管開口部位で微粉炭流と混合され、その
後は狭まり広がりノズル９内で上述と同様の挙動
がなされる。これらの挙動において各噴射管内で
与えられる旋回流は同一方向であつて、狭まり広
がりノズル９の狭まり部９ａ内での周方向流速が
相互に阻害されることはなく旋回が維持され、燃
焼が助長される。したがつて、このようなバーナ
によれば、燃料コストの低い難燃性の微粉炭を完
全燃焼させることができ、スクラツプを溶解する
電気炉において電気溶解を補完する溶解源として
その熱量の向上と生産コストの低減を図ることが
できる。なお、この溶解用バーナは、垂直な３本
の電極棒が設けられている電気炉の外壁を貫通し
て突入され、例えば三角状に平面配置されている
電極棒の溶解熱の及び難い各中間位置のスクラツ
プ上面に火炎が到達するよう、バーナ先端部が配
置される。したがつて、電気炉内温度が例えば
800℃前後以上にある状態では、微粉炭は雰囲気
により着火するが、そのような温度に達していな
い場合には、上述の着火用燃料やそのための１次
空気により微粉炭の燃焼を開始させることができ
る。

〔発明の効果〕

本発明は以上の実施例で詳細に説明したよう
に、微粉炭をキヤリヤガスに伴つて噴射する燃料
噴射管と燃料用の酸素を噴射する酸素噴射管とを
バーナ本体内で同心の円環状に配置すると共に、
それぞれの噴射管内に同一方向に偏向されたガイ
ド羽根を介在させ、各噴射管の出口にバーナの半
径方向の内または外方に傾斜したリツプを形成し
たので、旋回流となつている燃料と酸素とを効率
よく拡散および混合することができる。そして、
噴射管の出口から狭まり広がりノズルが形成され
ているので、完全燃焼および所望の火炎の形成が
可能となる。したがつて、燃焼熱の向上と燃料コ
ストの低減が実現でき、電気炉におけるスクラツ
プの溶解性能と燃費の改善を可能とすることがで
きる。なお、微粉炭の着火は燃料噴射管の内方で
同心状に設置された１次空気送出管からの空気お
よび着火燃料送出管からの着火用燃料により、電
気炉内の温度が低い場合においてもその着火が極
めて容易となり、溶解中のバーナトラブルの発生
を抑制または回避することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例である溶解用バーナ
の断面図、第２図は第１図の−線断面図であ
る。 １……溶解用バーナ、２……バーナ本体、３，
４……噴射管、３ａ，４ａ……出口、５，６……
ガイド羽根、７，８……リツプ、９……狭まり広
がりノズル、１３……１次空気送出管、１４……
着火燃料送出管、１５……狭まり部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ キヤリヤガスに伴われる微粉炭を噴射する燃
   料噴射管と燃焼用の酸素を噴射する酸素噴射管
   が、バーナ本体内で同心の円環状に配置されると
   共に、それぞれの噴射管内に同一方向に偏向され
   たガイド羽根が介在され、 バーナ本体内でその軸方向のほぼ同一部位に開
   口する前記両噴射管の出口に、それぞれの半径方
   向外方および内方に傾斜したリツプが形成され、 前記両噴射管の出口部位からバーナ先端にかけ
   て、狭まり広がりノズルがバーナ本体内に形成さ
   れ、 前記噴射管の内方に、１次空気送出管と着火用
   燃料を噴射する着火燃料送出管とが同心状に形成
   され、 旋回流れ状態にある燃料と燃焼用酸素が噴射管
   の出口直後で攪乱混合され、かつ、前記ノズル内
   で燃焼ガス流速を上げた後所定の火炎を形成させ
   ることができるようにしたことを特徴とする溶解
   用バーナ。 ２ 前記燃料噴射管と酸素噴射管のうちの内方の
   噴射管は、そのリツプと前記ガイド羽根との間に
   狭まり部が形成されていることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の溶解用バーナ。