JPH04309707A - 焼結原料点火用バーナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、焼結機の点火炉に設
けられる焼結原料点火用のバーナに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】焼結鉱は、一般に図４に示すような無端
移動グレート式焼結機によって製造される。無端移動グ
レート式焼結機は、一定方向に連続的に移動するエンド
レス状のパレット１と、パレット１の下方に、その移動
方向に沿って設けられた複数個の風箱２と、パレット１
の上流端の上方に配置され、その下端にロールフィーダ
４を有する原料供給用のホッパ３と、その上端がロール
フィーダ４の直下にそしてその下端がパレット１の上方
に位置する、所定角度で傾斜したシュート５と、ホッパ
３に続く下流側のパレット１の上方に配置された、パレ
ット１内の粉状原料１８を予熱するための予熱炉６、前
記粉状原料に点火するための点火炉７および保温炉８と
からなっている。１０は、風箱２の各々を接続するダク
ト、１４は、ダクト１０の途中に設けられた電気集塵機
である。

【０００３】ホッパ３内に収容されている、粉鉄鉱石、
粉コークス等の粉状原料は、ロールフィーダ４によって
切り出され、シュート５を経て、連続的に移動するパレ
ット１内に装入される。パレット１内に装入された粉状
原料は、予熱炉６によって予熱された上、点火炉７にお
いて、バーナ９から噴射される燃焼ガスにより、点火さ
れる。燃焼ガスは、燃焼用空気配管１１から供給された
燃焼用空気、および、燃料ガス配管１２から供給された
燃料ガスを、各々の配管の途中に設けられた調整弁１３
によってその量が調整された上、バーナ９に供給される
。

【０００４】粉状原料中の粉コークスの燃焼によって生
じた高温度の燃焼排ガスは、パレット１の下方に設けら
れた風箱２により下方に向かって吸引され、風箱２の各
々に連結されているダクト１０を通って排出される。こ
の間に、パレット１内の粉状原料１８は焼成されて焼結
鉱となり、パレット１の下流端から排出される。

【０００５】点火炉７に設けられるバーナ９の構造につ
いては、従来から多くの研究がなされており、先行技術
として、例えば、特開昭５８−６７３３４号および特開
昭５９−８９９２０号には、燃料ガス噴射用の内筒と、
前記内筒と同芯の燃焼用空気噴射用の外筒とからなり、
その先端にガス混合室が形成された構造のバーナが開示
され、特開昭５９−２００１８４　号には、バーナ通路
にその噴射口が互いに交差する向きにノズルを開口させ
、バーナチップより下の燃焼雰囲気のみをフードで被っ
た構造のバーナが開示されている。また、特開昭６３−
　６３０８号には、パレットの進行方向に直交して設け
られた１組の燃料ヘッダと、燃料ヘッダの間に設けられ
た第１空気ヘッダと、燃料ヘッダの外側に設けられた第
２空気ヘッダとからなる構造のバーナが開示されている
。

【０００６】点火炉における、バーナによる粉状原料の
着火条件即ち着火時間および着火温度は、粉状原料の性
状によって変わるが、粉鉄鉱石の焼結の場合には、一般
に、図５に示すグラフの通りである。即ち、図５に示す
ように、２０秒程度の短時間で粉状原料に着火させるた
めには、着火温度（火焔温度）を１３００℃以上の高温
にすることが必要であり、着火温度が低い場合には、着
火時間を長くしなければならない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】先行技術のバーナにお
いては、何れも、バーナのガス噴射口を含む先端部分の
耐熱性について、殆ど考慮されていない。従って、着火
温度を１３００℃以上の高温にすることができないので
、着火に長時間を必要とする。その結果、多数本のバー
ナが設けられた大規模の点火炉が必要となり、設備費、
燃料費等が増大する。

【０００８】パレットに装入された粉状原料に、バーナ
から燃焼ガスを噴射したときに、噴射された燃焼ガスの
衝突によって、粉状原料が舞い上がる。その結果、舞い
上がった粉状原料は、高温の着火雰囲気中に、溶融状態
で浮遊する。更に、急激な加熱のために、粉鉄鉱石の結
晶構造が破壊されて飛び散り、同じく高温の着火雰囲気
中に、溶融状態で浮遊する。

【０００９】上述した、バーナ先端部付近の着火雰囲気
中に浮遊する溶融状態の粉状原料は、図６に示すように
、バーナ９の先端部のガス噴射口およびその周囲の耐火
物１５の表面に付着する。バーナ９のガス噴射口および
その周囲の耐火物１５は、一般に、Ａｌ２Ｏ３　を主体
としたキャスタブルまたは耐火煉瓦からなっている。一
方、着火雰囲気中に浮遊する溶融状態の粉状原料中にも
、多量のＡｌ２Ｏ３　が含まれている。このように、着
火雰囲気中の浮遊物と、バーナ９のガス噴射口およびそ
の周囲の耐火物１５とが同系の材質であるために、上述
した浮遊物の付着が生じやすい。

【００１０】その上、バーナ９のガス噴射口は、それか
ら噴射されるガスによって冷却され、また、その周囲の
耐火物１５の表面は粗い。更に、ガス噴射口付近は、噴
射ガスの反流によって負圧になる傾向があり、浮遊物が
集まりやすい。従って、バーナ９のガス噴射口およびそ
の周囲の耐火物１５の表面への、上記浮遊物の付着が避
けられない。このような、付着物が成長すると、ガス噴
射口が閉鎖される結果、噴射された火焔が乱れたり、火
力が減退する等の問題が生ずる。

【００１１】従って、この発明の目的は、上述した問題
を解決し、耐熱性に優れ、粉状原料に対する１３００℃
以上の高温での短時間の着火が可能であり、これによっ
て、点火炉を従来よりも小規模にすることができて、設
備費、燃料費等が軽減され、且つ、バーナのガス噴射口
付近の雰囲気中に浮遊している溶融状態の粉状原料が、
ガス噴射口およびその周囲に付着せず、ガス噴射口の閉
鎖による火焔の乱れや火力の減退が生ずることのない、
焼結原料点火用バーナを提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段〕本発明者等
は、上述した問題を解決すべく鋭意研究を重ねた。その
結果、燃料ガス噴射用ノズルおよび燃焼用空気噴射用ノ
ズルの先端部を、セラミックス製のキャップによって保
護すれば、１３００℃以上の高温での短時間の着火が可
能となり、且つ、バーナのガス噴射口付近の雰囲気中に
浮遊している溶融状態の粉状原料が、ガス噴射口および
その周囲に付着しないことを知見した。 【００１３】この発明は、上記知見に基づいてなされた
ものであって、この発明の焼結原料点火用バーナは、点
火炉の耐火物製天井壁に、その先端をパレット内に装入
された粉状原料に向けて各々取り付けられた、燃料ガス
噴射用ノズル、および、前記燃料ガス噴射用ノズルの両
側に配置された燃焼用空気噴射用ノズルと、前記燃料ガ
ス噴射用ノズルの先端部および前記燃焼用空気噴射用ノ
ズルの先端部が埋め込まれ、そして、その下面が前記耐
火物製天井壁の下面と一致するように、前記天井壁中に
取り付けられた、燃料ガス噴射用のノズル孔および燃焼
用空気噴射用のノズル孔を有するセラミックス製のキャ
ップとからなることに特徴を有するものである。

【００１４】

【作用】この発明のバーナによれば、耐熱性が優れ、且
つ、雰囲気中に浮遊している溶融状態の粉状原料が、ノ
ズル孔およびその付近に、付着することはなく、１３０
０℃以上の高温による短時間での着火が可能となる。従
って、点火炉の高さおよび長さを、従来の点火炉よりも
極端に小さくすることができ、焼結機の有効機長が増す
結果、生産能力が向上する。

【００１５】次ぎに、この発明を、図面を参照しながら
説明する。図１は、この発明のバーナＡの１実施態様を
示す概略垂直断面図である。図面に示すように、外側を
金属製の外壁１７で囲まれた点火炉１６の耐火物製天井
壁１６ａ　には、その先端を、パレット１内の粉状原料
１８に向けて、燃料ガス噴射用ノズル１９と、燃料ガス
噴射用ノズル１９の両側に配置された燃焼用空気噴射用
ノズル２０，２０’とが設けられている。

【００１６】燃焼用空気噴射用ノズル２０，２０’の各
々の先端部は、それから噴射される燃焼用空気が、燃料
ガス噴射用ノズル１９から噴射される燃料ガスと交差す
るように、所定角度で屈曲している。燃料ガス噴射用ノ
ズル１９は、導管２１を介して燃料ガス配管１２に接続
されており、そして、燃焼用空気噴射用ノズル２０，２
０’は、導管２２を介して燃焼用空気配管１１に接続さ
れている。導管２１および導管２２の各々の途中には、
調整弁１３が取り付けられている。

【００１７】燃料ガス噴射用ノズル１９の先端部および
燃焼用空気噴射用ノズル２０，２０’の各々の先端部に
は、耐熱強度の高いセラミックス製のキャップ２３が取
り付けられ、キャップ２３によって各先端部が保護され
ている。キャップ２３は、燃料ガス噴射用ノズル１９の
先端部を保護するキャップ部２３ａ　と、燃焼用空気噴
射用ノズル２０，２０’の各々の先端部を保護するキャ
ップ部２３ｂ，２３ｂ’とからなっており、その下面を
、点火炉１６の天井壁１６ａ　の下面と一致させて、天
井壁１６ａ　中に埋め込まれている。キャップ部２３ａ
，２３ｂ，２３ｂ’は、各々交換可能になっている。

【００１８】キャップ部２３ａ　には、燃料ガス噴射用
のノズル孔２４が設けられ、燃料ガス噴射用ノズル１９
の先端は、ノズル孔２４の途中に位置している。キャッ
プ部２３ｂ，２３ｂ’には、燃焼用空気噴射用ノズル孔
２５，２５’が設けられ、燃焼用空気噴射用ノズル２０
，２０’の各々の先端は、ノズル孔２５，２５’の途中
に位置している。

【００１９】上述したキャップ２３は、主成分としての
窒化珪素に、溶融鉄分に対して不活性な、所定量の窒化
ボロンが配合されたセラミックスからなっている。窒化
珪素に対する窒化ボロンの配合割合は、１５ｗｔ．％以
下であることが好ましい。このような材質のセラミック
ス製のキャップ２３は、耐熱強度が高く、約１８００℃
までの高温に耐えることができ、しかも、キャップ中の
ノズル孔２４，２５，２５’　を高精度に且つ容易に形
成することができる。なお、キャップ２３の下面は、グ
ラインダー等によって、滑らかに仕上げられている。

【００２０】キャップ２３には、その先端を露出させた
温度センサ２６が取り付けられている。温度センサ２６
は、導線２７によって、燃料ガス配管１１に接続された
導管２１の途中の調整弁１３に接続されており、導線２
７の途中には、温度制御器２８が取りつけられている。

【００２１】上述したように、その先端部が、耐熱強度
の高いセラミックス製のキャップ２３によって保護され
ていることにより、燃料ガス噴射用ノズル１９および燃
焼用空気噴射用ノズル２０，２０’　は、高熱から遮断
される。従って、火焔温度が１３００℃以上であっても
、燃料ガス噴射用ノズル１９および燃焼用空気噴射用ノ
ズル２０，２０’　に熱変形等が生ずることはない。ま
た、ノズルが高温から遮断される結果、ノズルを固定す
る鋼鉄製の外壁１７およびノズル基盤も熱変形すること
はない。

【００２２】更に、キャップ２３は、主成分としての窒
化珪素に、溶融鉄分に対して不活性な、所定量の窒化ボ
ロンが配合されたセラミックスからなっているから、ノ
ズル先端部付近の着火雰囲気中に浮遊する溶融状態の粉
状原料が、キャップ２３のノズル孔２４，２５，２５’
　およびその付近に付着することはなく、従って、ガス
噴射口の閉鎖による火焔の乱れや火力の減退等が生ずる
ことはない。

【００２３】燃料ガス噴射用ノズル１９および燃焼用空
気噴射用ノズル２０，２０’　によって噴射された火焔
の温度は、温度センサ２６によって検出され、その検出
値が温度制御器２８に送られる。そして、温度制御器２
８において設定温度値と比較され、その差に基づき調整
弁１３の開度を調整することによって、適正な火焔温度
に制御される。

【００２４】

【実施例】図２は、この発明のバーナが設けられた点火
炉を有する無端移動グレート式焼結機の概略垂直断面図
、図３は、点火炉の拡大概略垂直断面図である。図５に
示した従来の無端移動グレート式焼結機と同一部分は、
同図と同一の符号を付し、その説明を省略する。予熱炉
６に続く点火炉１６には、この発明のバーナＡが設けら
れている。

【００２５】前述したように、この発明のバーナＡによ
れば、耐熱性が優れ、且つ、雰囲気中に浮遊している溶
融状態の粉状原料が、ノズル孔およびその付近に、付着
することはなく、１３００℃以上の高温による短時間で
の着火が可能となる。従って、点火炉１６の高さおよび
長さを、従来の点火炉よりも極端に小さくすることがで
き、焼結機の有効機長が増す結果、生産能力が向上する
。

【００２６】既設の焼結機の場合には、予熱炉６の長さ
を従来よりも短くなし、この予熱炉６に続いてこの発明
のバーナＡを有する点火炉１６を設ければ、従来の点火
炉部分を保温炉８として使用することができる。

【００２７】

【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
次ぎのような工業上有用な効果がもたらされる。■　　
１３００℃以上の高温着火が可能になるので、着火長さ
が短くなる結果、点火炉の高さおよび長さを、従来の点
火炉よりも小さくすることができ、従って、設備費が安
価になる。■　　上述したように高温着火が可能になる
結果、点火熱量の原単位が、例えば、１６，０００Ｋｃ
ａｌ／Ｔから８，０００Ｋｃａｌ／Ｔ　へと、従来の約
半分に低減される。■　　上述したように着火長さが短
くなる結果、着火点を、原料供給側に近づけることがで
き、従って、焼結機の有効機長が増加して、生産性が向
上する。■　　着火雰囲気中に浮遊している溶融状態の
粉状原料が、バーナのノズル孔およびその付近に付着す
ることがないので、ガス孔の閉鎖による火焔の乱れや火
力の減退等が生ずることはなく、長期に安定した操業を
行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のバーナの１実施態様を示す概略垂直
断面図である。

【図２】この発明のバーナが設けられた点火炉を有する
無端移動グレート式焼結機の概略垂直断面図である。

【図３】この発明のバーナが設けられた点火炉の拡大概
略垂直断面図である。

【図４】従来のバーナが設けられた点火炉を有する無端
移動グレート式焼結機の概略垂直断面図である。

【図５】粉状原料の着火温度と着火時間との関係を示す
グラフである。

【図６】雰囲気中に浮遊する粉状原料の、バーナ先端部
に対する付着状態を示す説明図である。

【符号の説明】

Ａ　　バーナ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　１　　パレット２　　風箱　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　３　　ホッパ４　　ロー
ルフィーダ　　　　　　　　　　　　　　５　　シュー
ト６　　予熱炉　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　７　　点火炉８　　保熱炉　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　９　　バーナ１０　　ダク
ト　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　１１
　　燃焼用空気配管１２　　燃料ガス配管　　　　　　
　　　　　　　　　　１３　　調整弁１４　　電気集塵
機　　　　　　　　　　　　　　　　　　１５　　耐火
物１６　　点火炉　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　１７　　外壁１８　　粉状原料　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　１９　　燃料ガス噴射用
ノズル ２０，２０’　　燃焼用空気噴射用ノズル　　２１　　
導管２２　　導管　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　２３　　キャップ２４　　燃料ガス噴射
用ノズル孔　　　　　　２５，２５’　　燃焼用空気噴
射用ノズル孔 ２６　　温度センサ　　　　　　　　　　　　　　　　
　　２７　　導線２８　　温度制御器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　点火炉の耐火物製天井壁に、その先端
   を、パレット内に装入された粉状原料に向けて各々取り
   付けられた、燃料ガス噴射用ノズル、および、前記燃料
   ガス噴射用ノズルの両側に配置された燃焼用空気噴射用
   ノズルと、前記燃料ガス噴射用ノズルの先端部および前
   記燃焼用空気噴射用ノズルの先端部が埋め込まれ、そし
   て、その下面が前記耐火物製天井壁の下面と一致するよ
   うに、前記天井壁中に取り付けられた、燃料ガス噴射用
   のノズル孔および燃焼用空気噴射用のノズル孔を有する
   セラミックス製のキャップとからなることを特徴とする
   、焼結原料点火用バーナ。
2. 【請求項２】　　前記キャップは、主成分としての窒化
   珪素に、所定量の窒化ボロンが配合されたセラミックス
   からなっている、請求項１記載の焼結原料点火用バーナ
   。