JPH0715136B2 - Nozzle for solid fuel injection lance - Google Patents

Nozzle for solid fuel injection lance

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JPH0715136B2
JPH0715136B2 JP32455087A JP32455087A JPH0715136B2 JP H0715136 B2 JPH0715136 B2 JP H0715136B2 JP 32455087 A JP32455087 A JP 32455087A JP 32455087 A JP32455087 A JP 32455087A JP H0715136 B2 JPH0715136 B2 JP H0715136B2
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solid fuel
combustion
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fuel injection
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俊雄 諏訪
伸明 小林
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日本酸素株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、鉄鋼あるいは非鉄金属の製錬炉内に固体燃料
と支燃ガスとを噴出してその燃焼エネルギーを投入する
固体燃料インジェクションランス用のノズルに関する。
The present invention relates to a solid fuel injection lance for injecting solid fuel and combustion-supporting gas into a smelting furnace of steel or non-ferrous metal to input combustion energy thereof. Regarding the nozzle.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

鉄鋼あるいは非鉄金属の製錬を行う製錬炉、特に合金鉄
の還元用電気炉では、一部脱電力を目的として、製錬炉
内の高温の粒状鉱石中に微粉炭等の固体燃料と酸素ガス
あるいは酸素富化空気等の支燃ガスとを吹き込んで、固
体燃料の燃焼エネルギーにより鉱石の加熱,溶解,還元
の効率を向上させている。
In a smelting furnace for smelting steel or non-ferrous metals, especially in an electric furnace for reducing ferroalloys, solid fuel such as pulverized coal and oxygen in high temperature granular ore in the smelting furnace for the purpose of partially removing power. Gas or a combustion-supporting gas such as oxygen-enriched air is blown in to improve the efficiency of heating, melting, and reducing ore by the combustion energy of solid fuel.

上記固体燃料と支燃ガスを吹き込むために用いられてい
る従来のインジェクションランス用のノズルは、ノズル
先端部近傍で固体燃料と支燃ガスとを合流混合させて、
ノズル中心部に形成されたノズル軸方向の単一孔よりな
る噴出口から炉内に噴出していた。
The nozzle for the conventional injection lance used for blowing the solid fuel and the supporting gas is a mixture of the solid fuel and the supporting gas near the nozzle tip,
It was jetted into the furnace from a jet port formed of a single hole formed in the center of the nozzle in the axial direction of the nozzle.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

しかしながら、上述のものでは、噴出口がノズルの中心
部に1か所のみであるため、固体燃料、即ちインジェク
ションランス先端のノズルから放射される火炎が1か所
に集中して炉内の鉱石を局部的に加熱溶解することがあ
り、燃焼排ガスが分散せずに鉱石表面に至る煙道を生じ
て火炎が鉱石表面から吹き抜けたりすることが多く、エ
ネルギー効率が悪かった。
However, in the above-mentioned one, since there is only one injection port in the central part of the nozzle, the solid fuel, that is, the flame emitted from the nozzle at the tip of the injection lance is concentrated in one position, and the ore in the furnace is concentrated. It sometimes melts locally by heating, and the flue gas often forms a flue to the ore surface without being dispersed and the flame often blows through the ore surface, resulting in poor energy efficiency.

そこで本発明は、固体燃料の燃焼エネルギーを効率よく
利用することのできる固体燃料インジェクションランス
用のノズルを提供することを目的としている。
Therefore, an object of the present invention is to provide a nozzle for a solid fuel injection lance that can efficiently use the combustion energy of the solid fuel.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

上記した目的を達成するために、本発明は、製錬炉内に
固体燃料と支燃ガスとを噴出して燃焼させる固体燃料イ
ンジェクションランス用のノズルにおいて、該ノズルの
中心部に設けられた燃料流路と該燃料流路の外周部に設
けられた支燃ガス流路とを両流路の終端部で合流させる
合流室を形成するとともに、該合流室のノズル先端部
に、ノズル中心軸に対して外周側に5乃至45度の角度を
有する少なくとも3口の噴出口を形成したことを特徴と
するものである。
In order to achieve the above-mentioned object, the present invention relates to a nozzle for a solid fuel injection lance for injecting and burning solid fuel and supporting gas into a smelting furnace, and a fuel provided in the center of the nozzle. A flow passage and a combustion-supporting gas flow passage provided on the outer peripheral portion of the fuel flow passage are formed at the end portions of both flow passages to form a merge chamber, and at the nozzle tip end of the merge chamber, a nozzle center axis is formed. On the other hand, at least three spouts having an angle of 5 to 45 degrees are formed on the outer peripheral side.

また本発明のノズルは、前記噴出口をノズル中心軸を中
心とした円周上に形成したもの、またノズル中心にもノ
ズル中心軸方向の噴出口を備えたもの、さらに噴出口の
外周側に支燃ガス流路と連通し、ノズル中心軸に対して
−20乃至20度の角度を有するガス噴出口を備えたもの、
そして支燃ガスの流量と固体燃料の搬送ガスの流量とを
加えた全流量を、qNm3/secとした時の前記噴出口の総開
口面積を2×10-3q乃至2×10-2qm2としたことを特徴と
したものを含むものである。
Further, the nozzle of the present invention is one in which the jet outlet is formed on a circumference centered on the central axis of the nozzle, also provided with a jet outlet in the direction of the central axis of the nozzle at the center of the nozzle, and further on the outer peripheral side of the jet outlet. A gas outlet that communicates with the combustion-supporting gas passage and has an angle of -20 to 20 degrees with respect to the central axis of the nozzle.
The total opening area of the jet outlet is 2 × 10 −3 q to 2 × 10 −2 when the total flow rate of the combustion support gas flow rate and the solid fuel carrier gas flow rate is qNm 3 / sec. It includes those characterized by qm 2 .

〔作用〕[Action]

従って、ノズルから噴出される固体燃料と支燃ガスが適
度に分散し、火炎が集中することなく適度に分散するの
で、固体燃料の燃焼エネルギーを効率よく利用できる。
Therefore, the solid fuel and the combustion-supporting gas ejected from the nozzle are appropriately dispersed, and the flame is appropriately dispersed without being concentrated, so that the combustion energy of the solid fuel can be efficiently used.

〔実施例〕 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。[Embodiment] An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

固体燃料インジェクションランスの先端に設けられるノ
ズル1は、円筒状に形成されており、中心部が固体燃料
流路2とされ、外周部が支燃ガス流路3とされている。
The nozzle 1 provided at the tip of the solid fuel injection lance is formed in a cylindrical shape, and has a solid fuel flow passage 2 at the center and a combustion supporting gas flow passage 3 at the outer peripheral portion.

上記固体燃料流路2と支燃ガス流路3の終端部には、空
気等の搬送ガスにより搬送される微粉炭等の固体燃料
と、酸素ガスあるいは酸素富化空気等の支燃ガスとを合
流させる合流室4が形成されている。
At the end portions of the solid fuel flow path 2 and the combustion-supporting gas flow path 3, a solid fuel such as pulverized coal carried by a carrier gas such as air and a combustion-supporting gas such as oxygen gas or oxygen-enriched air are provided. A merging chamber 4 for merging is formed.

この合流室4に至る支燃ガス流路3の終端部には、終端
が収斂するリング状のスリット部5が形成されており、
該スリット部5から支燃ガスが合流室4に噴出すること
により、固体燃料を合流室4内に吸引する。
At the end of the combustion-supporting gas flow path 3 reaching the confluence chamber 4, a ring-shaped slit portion 5 having a converged end is formed.
The solid fuel is sucked into the merging chamber 4 by ejecting the combustion supporting gas into the merging chamber 4 from the slit portion 5.

そしてノズル1の先端には、合流室4に連通して合流室
4内で混合した固体燃料と支燃ガスからなる混合流を噴
出する複数の噴出口6と、前記支燃ガス流路3の終端に
連通して支燃ガスを噴出する複数のガス噴出口7が形成
されている。
Further, at the tip of the nozzle 1, a plurality of jet ports 6 communicating with the merging chamber 4 and ejecting a mixed flow of solid fuel and supporting gas mixed in the merging chamber 4, and the supporting gas flow path 3 are formed. A plurality of gas ejection ports 7 that communicate with the terminal end and eject the combustion-supporting gas are formed.

前記噴出口6は、混合流をノズル1の中心軸CLと同方向
に噴出するノズル中心の噴出口6aと、該噴出口6aを中心
とした円周上に設けられ、ノズル中心軸CLに対して外周
側に5乃至45度の角度を与えて混合流を噴出する複数の
噴出口6bとで構成されている。また前記ガス噴出口7
は、ノズル中心軸CLを中心とした円周上に設けられてお
り、支燃ガスの噴出方向をノズル中心軸CLに対して外周
側に−20乃至20度の角度を成すように形成されている。
The jet port 6 is provided on the jet center 6a of the nozzle for jetting the mixed flow in the same direction as the central axis CL of the nozzle 1, and on the circumference centered around the jet port 6a, and with respect to the central axis CL of the nozzle. And a plurality of jet ports 6b for jetting a mixed flow at an angle of 5 to 45 degrees on the outer peripheral side. Also, the gas outlet 7
Is provided on the circumference centered on the nozzle center axis CL, and is formed so that the jet direction of the combustion-supporting gas forms an angle of −20 to 20 degrees on the outer peripheral side with respect to the nozzle center axis CL. There is.

上記噴出口6及びガス噴出口7は、固体燃料及び支燃ガ
スを適度に分散させるとともに適度に混合させるための
もので、ノズル1の大きさや固体燃料及び支燃ガスの種
類や量等に応じて最適な位置及び角度で設けられるもの
である。
The jet port 6 and the gas jet port 7 are for appropriately dispersing and appropriately mixing the solid fuel and the supporting gas, and depending on the size of the nozzle 1 and the type and amount of the solid fuel and the supporting gas. It is provided at an optimum position and angle.

また噴出口6の総開口面積も、固体燃料及び支燃ガスの
種類や量等に応じて適宜決定されるが、支燃ガスの流量
と固体燃料の搬送ガスの流量とを加えた全流量をqNm3/s
ecとした時に、総開口面積を2×10-3q乃至2×10-2qm2
とすれば、エネルギー効率が最も向上する。
Further, the total opening area of the ejection port 6 is also appropriately determined according to the types and amounts of the solid fuel and the combustion-supporting gas, but the total flow rate including the flow rate of the combustion-supporting gas and the flow rate of the carrier gas of the solid fuel is added. qNm 3 / s
Let ec be the total opening area from 2 × 10 -3 q to 2 × 10 -2 qm 2
If so, the energy efficiency is most improved.

実験例 合金鉄の還元用電気炉(25000kVA)内の高温の粒状鉱石
中に、本発明のノズルを設けたインジェクションランス
を2本挿入して、以下の条件(各1本当り)により実験
を行った。
Experimental Example Two injection lances provided with the nozzle of the present invention were inserted into a high-temperature granular ore in an electric furnace for reducing iron alloy (25000 kVA), and an experiment was conducted under the following conditions (each one). It was

固体燃料 微粉炭 流量 100〜200kg/hr 搬送ガス 空気(流量約30Nm3/h) 支燃ガス 酸素ガス 流量 150〜300kg/hr (q=0.042〜0.084Nm3/sec) 噴出口 円周上に3口 角度 30度 総面積 2.8×10-4m2 (3.3〜6.6×10-3q) インジェクションランス挿入深さ 1.5〜2.0m 他の条件、例えば電力,温度等は、一般の電気炉におけ
る条件と略同程度とした。
Solid fuel Pulverized coal Flow rate 100-200kg / hr Carrier gas Air (Flow rate about 30Nm 3 / h) Combustion gas Oxygen gas flow rate 150-300kg / hr (q = 0.042-0.084Nm 3 / sec) 3 on the circumference of the jet outlet Mouth angle 30 degrees Total area 2.8 × 10 -4 m 2 (3.3 to 6.6 × 10 -3 q) Injection lance insertion depth 1.5 to 2.0 m Other conditions, such as electric power and temperature, are the same as those in general electric furnaces. Almost the same.

この結果、インジェクションランスのノズルから噴出さ
れる火炎が適度に分散し、煙道の形成も見られず、火炎
が鉱石の表面に吹き抜けることもなく、エネルギー効率
も約60〜80%と高効率が得られた。
As a result, the flame ejected from the injection lance nozzle is dispersed appropriately, no flue formation is observed, the flame does not blow through the surface of the ore, and the energy efficiency is as high as about 60-80%. Was obtained.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明は以上説明したように、固体燃料と支燃ガスとを
合流させて、適宜の数,配置及び角度でノズルに設けら
れ、かつその断面積が最適範囲に設定された噴出口から
噴出するから、固体燃料と支燃ガスが適度に混合しなが
ら分散するので、火炎及び高温の排ガスが鉱石中に適度
に分散し、鉱石の加熱,溶解及び還元等を効率よく行う
ことができる。
As described above, according to the present invention, the solid fuel and the combustion-supporting gas are merged and ejected from the ejection port which is provided in the nozzle at an appropriate number, arrangement and angle and whose cross-sectional area is set to the optimum range. Therefore, since the solid fuel and the combustion-supporting gas are appropriately mixed and dispersed, the flame and the high-temperature exhaust gas are appropriately dispersed in the ore, and the heating, melting, and reduction of the ore can be efficiently performed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の一実施例を示す要部の断面図、第2図
は同じく正面図である。 1……ノズル、2……固体燃料流路、3……支燃ガス流
路、4……合流室、5……スリット部、6……噴出口、
7……ガス噴出口
FIG. 1 is a sectional view of an essential part showing an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a front view of the same. 1 ... Nozzle, 2 ... Solid fuel flow path, 3 ... Combustion gas flow path, 4 ... Combining chamber, 5 ... Slit part, 6 ... Jet port,
7 ... Gas outlet

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】製錬炉内に固体燃料と支燃ガスとを噴出し
て燃焼させる固体燃料インジェクションランス用のノズ
ルにおいて、該ノズルの中心部に設けられた燃料流路と
該燃料流路の外周部に設けられた支燃ガス流路とを両流
路の終端部で合流させる合流室を形成するとともに、該
合流室のノズル先端部に、ノズル中心軸に対して外周側
に5乃至45度の角度を有する少なくとも3口の噴出口を
形成したことを特徴とする固体燃料インジェクションラ
ンス用のノズル。
1. A nozzle for a solid fuel injection lance for injecting and burning a solid fuel and a combustion-supporting gas into a smelting furnace, and a fuel flow path provided at the center of the nozzle and the fuel flow path. A merging chamber is formed which joins the combustion-supporting gas passages provided in the outer peripheral portion at the end portions of the both passages, and the nozzle tip portion of the merging chamber has 5 to 45 outer peripheral sides with respect to the central axis of the nozzle. A nozzle for a solid fuel injection lance, characterized in that at least three nozzles having an angle of 3 degrees are formed.
【請求項2】前記噴出口は、ノズル中心軸を中心とした
円周上に形成されていることを特徴とする特許請求の範
囲第1項記載の固体燃料インジェクションランス用のノ
ズル。
2. The nozzle for a solid fuel injection lance according to claim 1, wherein the injection port is formed on a circumference centered on the central axis of the nozzle.
【請求項3】前記ノズルは、ノズル中心にノズル中心軸
方向の噴出口を備えていることを特徴とする特許請求の
範囲第1項または第2項記載の固体燃料インジェクショ
ンランス用のノズル。
3. The nozzle for a solid fuel injection lance according to claim 1 or 2, wherein the nozzle is provided with a jet outlet in the nozzle center axis direction in the center of the nozzle.
【請求項4】前記ノズルは、前記噴出口の外周側に前記
支燃ガス流路と連通し、ノズル中心軸に対して−20乃至
20度の角度を有するガス噴出口を備えていることを特徴
とする特許請求の範囲第1項、第2項または第3項記載
の固体燃料インジェクションランス用のノズル。
4. The nozzle communicates with the combustion-supporting gas passage on the outer peripheral side of the ejection port, and has a diameter of −20 to -20 to the center axis of the nozzle.
A nozzle for a solid fuel injection lance according to claim 1, 2 or 3, characterized in that it is provided with a gas ejection port having an angle of 20 degrees.
【請求項5】前記噴出口は、総開口面積が支燃ガスの流
量と固体燃料の搬送ガスの流量とを加えた全流量をqNm3
/secとした時に、2×10-3q乃至2×10-2qm2であること
を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の固体燃料イン
ジェクションランス用のノズル。
5. The jet nozzle has a total opening area of qNm 3 which is a total flow rate of the combustion support gas and the solid fuel carrier gas.
The nozzle for a solid fuel injection lance according to claim 1, wherein the nozzle has a pressure of 2 × 10 −3 q to 2 × 10 −2 qm 2 when / sec.
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