JPH09194915A - Combustion burner used for metallurgical furnace - Google Patents

Combustion burner used for metallurgical furnace

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JPH09194915A
JPH09194915A JP2052196A JP2052196A JPH09194915A JP H09194915 A JPH09194915 A JP H09194915A JP 2052196 A JP2052196 A JP 2052196A JP 2052196 A JP2052196 A JP 2052196A JP H09194915 A JPH09194915 A JP H09194915A
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pulverized coal
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furnace
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Ryota Murai
亮太 村井
Tatsuro Ariyama
達郎 有山
Hidetoshi Noda
英俊 野田
Masahiro Matsuura
正博 松浦
Takanori Inokuchi
孝憲 井ノ口
Shunpei Nozoe
浚平 野添
Kenji Kimura
憲治 木村
Hidekazu Harada
英一 原田
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    • C21B5/00Making pig-iron in the blast furnace
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    • C21B5/026Injection of the additives into the melting part of plastic material

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To efficiently burn bulky solid fuel of synthetic resin material, etc., supplied from a tuyere part of a metallurgical furnace and further, to suitably burn the bulky solid fuel, too while burning powdery and granular solid fuel such as pulverized fine coal, etc., at high efficiency in a melting furnace for iron-making. SOLUTION: In a combustion burner A arranged in the tuyere part B at the lower part of a shaft furnace, a pre-combustion chamber 1 is disposed inside a top opening hole part 2 and also, a charging hole for charging the bulky solid fuel into the pre-combustion chamber 1 is formed. This combustion burner has a structure having oxygen blowing holes (a) inside the pre-combustion chamber or a solid fuel injection hole arranged at the center of the burner diameter direction or this neighborhood thereof and the oxygen blowing holes (a) arranged at the surrounding thereof or the oxygen blowing hole (a) arranged at the center of the burner diameter direction or neighborhood thereof and the solid fuel injecting hole arranged at the surrounding thereof and further, the oxygen blowing holes (a) arranged at the surrounding of the solid fuel injecting hole. The bulky solid fuel is quickly burned at the high efficiency with the supplied oxygen in the pre-combustion chamber 1 and gasified by burning.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は製鉄用溶解炉等の冶
金炉の羽口部に設けられる燃焼バーナに関するもので、
特に、燃料として塊状の合成樹脂材を用いるのに好適な
燃焼バーナに関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a combustion burner provided at a tuyere of a metallurgical furnace such as a melting furnace for iron making.
In particular, the present invention relates to a combustion burner suitable for using a massive synthetic resin material as fuel.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、産業廃棄物や一般廃棄物としてプ
ラスチック等の合成樹脂類が急増しており、その処理が
大きな問題となっている。なかでも高分子系の炭化水素
化合物であるプラスチックは燃焼時に発生する熱量が高
く、焼却処理した場合に焼却炉を傷めるために大量処理
が困難であり、その多くがごみ埋立地等に投棄されてい
るのが現状である。しかし、プラスチック等の投棄は環
境対策上好ましくなく、その大量処理方法の開発が切望
されている。
2. Description of the Related Art In recent years, synthetic resins such as plastics have rapidly increased as industrial wastes and general wastes, and their disposal has become a major problem. Among these, plastics, which are high-molecular hydrocarbon compounds, generate a large amount of heat during combustion, and when incinerated, damage to the incinerator makes mass treatment difficult, and most of them are dumped in landfills. That is the current situation. However, dumping of plastics and the like is not preferable in terms of environmental measures, and development of a large-scale treatment method is eagerly desired.

【0003】ところで、廃棄物としての合成樹脂類の大
半を占めるプラスチックは10,000cal/kg前
後の発熱量があり、製鉄用溶解炉等の冶金炉の燃料とし
て有望であると考えられる。しかし、合成樹脂材の炉内
で燃焼性はその粒度と強い相関があり、塊状のものは燃
焼性が劣るため、これを単に炉内に装入しただけでは燃
料として使用することはできない。したがって、例えば
高炉等の補助燃料として合成樹脂材を使用する場合に
は、特公昭51−3349号公報に示されるように合成
樹脂材を粉粒状に粉砕処理した上で炉内に吹き込む等の
方法を採らざるを得ない。しかし、このように合成樹脂
材を粉粒状に粉砕処理することは処理コストの増大を招
き、廃棄物たる合成樹脂類を低コストで大量処理すると
いう目的は達成できない。特に、特公昭51−3349
号公報では合成樹脂材を吹込む際に熱風送風を行ってい
るため、適用可能な合成樹脂材の粒径は1mm程度が限
度であり、このような粒径まで粉砕するには多大な手間
とコストがかかる。
By the way, plastics, which account for the majority of synthetic resins as waste, have a calorific value of around 10,000 cal / kg and are considered to be promising as a fuel for metallurgical furnaces such as melting furnaces for iron making. However, the inflammability of the synthetic resin material in the furnace has a strong correlation with the particle size, and the lumpy material has inferior inflammability, so that it cannot be used as a fuel simply by charging it in the furnace. Therefore, for example, when a synthetic resin material is used as an auxiliary fuel for a blast furnace or the like, as shown in JP-B-51-3349, the synthetic resin material is pulverized into powder and then blown into the furnace. I have no choice but to take. However, crushing the synthetic resin material into powder particles in this way causes an increase in processing cost, and the purpose of processing a large amount of waste synthetic resins at low cost cannot be achieved. In particular, Japanese Examined Patent Publication No. 51-3349
In the publication, hot air is blown when the synthetic resin material is blown, so the particle size of the applicable synthetic resin material is limited to about 1 mm, and it takes a lot of time and labor to pulverize to such particle size. There will be a cost.

【0004】一方、近年高炉等の製鉄用溶解炉の操業で
は、熱源の一部として微粉炭の羽口吹込みを行うことに
より燃料コストの低減を図る試みがなされているが、こ
のような微粉炭の羽口吹込を行う場合、微粉炭をなるべ
く高効率に燃焼させ、しかも微粉炭の一部を廃棄物であ
る合成樹脂材、それも粉砕処理しない塊状の合成樹脂材
で代替できれば、燃料コストのより一層の低減化が可能
となる。
On the other hand, in recent years, in the operation of smelting furnaces for iron making such as blast furnaces, it has been attempted to reduce the fuel cost by blowing tuyere of pulverized coal as a part of the heat source. When blowing the tuyere of charcoal, if pulverized coal is burned as efficiently as possible, and if a part of the pulverized coal can be replaced with waste synthetic resin material, or lump-shaped synthetic resin material that is not crushed, fuel cost Can be further reduced.

【0005】また、近年スクラップ(銑屑、鉄屑)の供
給が増加の一途を辿っており、そのリサイクルが資源の
有効利用の面で重要な課題となりつつある。このためス
クラップを原料として低コストに高い生産性で溶銑を製
造できる技術の開発が強く望まれている。このような背
景の下、本発明者らはスクラップを高効率に溶解して溶
銑を製造できるだけでなく、燃料用ガスとして利用価値
の高い高カロリーの排ガスを大量に製造することがで
き、しかも高カロリー排ガスの利用価値を考慮した場合
に従来技術に較べて相当程度に低い製造コストで操業を
行なうことができる、全く新たなタイプのスクラップ溶
解法を開発した。
Further, in recent years, the supply of scraps (pigs and iron scraps) has been increasing, and their recycling is becoming an important issue in terms of effective use of resources. For this reason, there is a strong demand for the development of technology capable of producing hot metal at low cost and with high productivity from scrap as a raw material. Under such a background, the present inventors can not only efficiently produce scrap and produce hot metal, but also can produce a large amount of high-calorie exhaust gas with high utility value as a fuel gas, and Considering the utility value of calorie exhaust gas, we have developed a completely new type of scrap melting method that can be operated at a considerably lower manufacturing cost than the conventional technology.

【0006】このスクラップ溶解法は、微粉炭の大量吹
き込みによる高燃料比及び高微粉炭比での操業の下で、
羽口部の燃焼バーナを通じて微粉炭とともに酸素(実
質的な純酸素)を吹き込む、微粉炭と酸素とを速かに
接触、混合させて微粉炭を急速燃焼させるとともに、炉
内状況等に影響されることなく微粉炭の安定した高効率
燃焼を実現させる、さらに、微粉炭の燃焼による燃焼
ガスを炉内で有意に二次燃焼させない、という手段を採
ることを特徴としている。このようなスクラップ溶解法
において、上記の項目である微粉炭の安定的な高効率
燃焼を確保するためには、微粉炭の燃焼性及び燃焼の安
定性に優れた微粉炭燃焼バーナを使用する必要がある。
また、微粉炭の一部代替として廃棄物たる合成樹脂材、
特に塊状の合成樹脂材を供給できれば製造コストのより
一層の低減化が可能であり、このためには塊状合成樹脂
材についても適切に燃焼させることができる燃焼バーナ
を使用する必要がある。
This scrap melting method is operated under a high fuel ratio and a high pulverized coal ratio by blowing a large amount of pulverized coal.
Oxygen (substantially pure oxygen) is blown together with the pulverized coal through the combustion burner at the tuyere, the pulverized coal and oxygen are brought into contact with each other quickly and mixed to burn the pulverized coal rapidly, and the situation inside the furnace is also affected. It is characterized by adopting a means of realizing stable and highly efficient combustion of pulverized coal without causing the combustion gas of combustion of the pulverized coal to be significantly secondarily combusted in the furnace. In such a scrap melting method, it is necessary to use a pulverized coal combustion burner excellent in combustibility and combustion stability of pulverized coal in order to ensure stable and highly efficient combustion of pulverized coal, which is the above item. There is.
Also, as a partial replacement for pulverized coal, synthetic resin material that is waste,
In particular, if the lumpy synthetic resin material can be supplied, the manufacturing cost can be further reduced, and for this purpose, it is necessary to use a combustion burner that can appropriately burn the lumpy synthetic resin material.

【0007】従来、所謂酸素高炉用の微粉炭燃焼バーナ
として、中心に微粉炭管、その周囲に酸素管を配した構
造を有し、これら微粉炭管及び酸素管から炉内に微粉炭
及び酸素を直接吹き込むことで、微粉炭を羽口先で燃焼
させるようにしたバーナが知られている。しかし、この
微粉炭燃焼バーナを上述したようなスクラップ溶解法に
適用しても、微粉炭の燃焼率が羽口先の燃焼空間におけ
る装入物(例えば、コークス充填層)等の状況により大
きく変動し、高レベルの燃焼率を安定して確保すること
は難しい。また、このバーナの微粉炭管から塊状の合成
樹脂材を吹き込んでも、同時に吹込まれた酸素が合成樹
脂材の燃焼に有効に消費されないため、塊状合成樹脂材
を適切に燃焼させることもできない。
Conventionally, as a pulverized coal combustion burner for a so-called oxygen blast furnace, it has a structure in which a pulverized coal pipe is arranged at the center and an oxygen pipe is arranged around the burner, and the pulverized coal pipe and the oxygen pipe are fed into the furnace. A burner is known in which pulverized coal is burned at the tip of the tuyere by directly blowing. However, even if this pulverized coal combustion burner is applied to the scrap melting method as described above, the combustion rate of pulverized coal varies greatly depending on the conditions of the charge (for example, coke packed bed) in the combustion space at the tuyere. , It is difficult to secure a high level of burning rate stably. Further, even if a lumpy synthetic resin material is blown from the pulverized coal pipe of the burner, the oxygen blown in at the same time is not effectively consumed for the combustion of the synthetic resin material, so that the lumpy synthetic resin material cannot be properly burned.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】したがって本発明の目
的は、冶金炉の羽口部から供給される合成樹脂材等の固
体燃料が塊状のものであっても、これを効率的に燃焼さ
せて燃料として使用することができる燃焼バーナを提供
することにある。また、本発明の他の目的は、製鉄用溶
解炉において微粉炭等の粉粒状固体燃料を高効率に燃焼
させ、しかも粉粒状固体燃料とともに供給される合成樹
脂材等の塊状固体燃料も適切に燃焼させることができる
燃焼バーナ、とりわけ上述したスクラップ溶解法に供さ
れる溶解炉において、微粉炭を炉内状況等に影響される
ことなく安定的に高効率燃焼させることができる燃焼バ
ーナを提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to efficiently combust solid fuel such as synthetic resin material supplied from tuyere of a metallurgical furnace even if the fuel is massive. It is to provide a combustion burner that can be used as fuel. Further, another object of the present invention is to burn powdery solid fuel such as pulverized coal with high efficiency in a melting furnace for iron making, and also to appropriately use solid solid fuel such as synthetic resin material supplied together with the powdery solid fuel. Provided is a combustion burner capable of burning, particularly a combustion burner capable of stably and efficiently burning pulverized coal in a melting furnace used for the above-described scrap melting method without being affected by conditions inside the furnace. Especially.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るため、本発明の燃焼バーナは以下のような構成を有す
る。 [1] シャフト炉下部の羽口部に設けられる燃焼バーナで
あって、該燃焼バーナは、その先端開口部の内方に予燃
焼室を有するとともに、該予燃焼室内に塊状固体燃料を
装入するための装入口を有し、予燃焼室の内方に酸素吹
出孔を有している、冶金炉に用いられる燃焼バーナ。 [2] シャフト炉下部の羽口部に設けられる燃焼バーナで
あって、該燃焼バーナは、その先端開口部の内方に予燃
焼室を有するとともに、該予燃焼室内に塊状固体燃料を
装入するための装入口を有し、予燃焼室の内方に、バー
ナ径方向中心若しくはその近傍に配される固体燃料吹出
孔と、その周囲に配される酸素吹出孔とを有している、
冶金炉に用いられる燃焼バーナ。
In order to achieve such an object, the combustion burner of the present invention has the following structure. [1] A combustion burner provided at the tuyere of the lower part of a shaft furnace, the combustion burner having a pre-combustion chamber inside the tip opening, and charging solid lump fuel into the pre-combustion chamber. A combustion burner used in a metallurgical furnace, which has a charging port for heating and has an oxygen outlet inside the pre-combustion chamber. [2] A combustion burner provided at the tuyere of the lower part of the shaft furnace, wherein the combustion burner has a pre-combustion chamber inside the tip opening, and the solid solid fuel is charged into the pre-combustion chamber. And a solid fuel blowout hole arranged at or near the center of the burner radial direction, and an oxygen blowout hole arranged around the solid fuel blowout hole.
Combustion burner used in metallurgical furnaces.

【0010】[3] シャフト炉下部の羽口部に設けられる
燃焼バーナであって、該燃焼バーナは、その先端開口部
の内方に予燃焼室を有するとともに、該予燃焼室内に塊
状固体燃料を装入するための装入口を有し、予燃焼室の
内方に、バーナ径方向中心若しくはその近傍に配される
酸素吹出孔と、その周囲に配される固体燃料吹出孔と、
さらにその周囲に配される酸素吹出孔とを有している、
冶金炉に用いられる燃焼バーナ。 [4] 上記[1]〜[3]の燃焼バーナにおいて、バーナの軸線
が水平方向に対してバーナ先端側が下向きとなるような
傾き角θを有している、冶金炉に用いられる燃焼バー
ナ。 [5] 上記[1]〜[4]の燃焼バーナにおいて、固体燃料吹出
孔と酸素吹出孔が、両者の孔軸延長線の交点が予燃焼室
の先端出口近傍またはそれよりもバーナ内方に位置する
ように構成されている、冶金炉に用いられる燃焼バー
ナ。
[3] A combustion burner provided at the tuyere of the lower part of a shaft furnace, wherein the combustion burner has a pre-combustion chamber inside the tip opening, and the solid solid fuel is present in the pre-combustion chamber. Has a charging port for charging, the inside of the pre-combustion chamber, oxygen blowout hole arranged in the radial center of the burner or in the vicinity thereof, and a solid fuel blowout hole arranged around it,
Further, it has an oxygen outlet hole arranged around it,
Combustion burner used in metallurgical furnaces. [4] The combustion burner used in a metallurgical furnace according to any one of the above [1] to [3], wherein the burner axis has an inclination angle θ such that the tip end side of the burner is downward with respect to the horizontal direction. [5] In the combustion burner according to the above [1] to [4], the solid fuel blow-out hole and the oxygen blow-out hole are located near the tip exit of the pre-combustion chamber or inside the burner at the intersection of the hole axis extension lines of the two. Combustion burner used in a metallurgical furnace configured to be located.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】図1〜図3は、それぞれ本発明の
異なる実施の形態を示している。図1の燃焼バーナAは
製鉄用溶解炉等の冶金炉を構成するシャフト炉下部の羽
口部Bに設けられ、その先端開口部2の内方に予燃焼室
1を有するとともに、この予燃焼室1内に塊状合成樹脂
材等の塊状固体燃料を装入するための装入口3を有し、
さらに、予燃焼室1の内方に酸素吹出孔aを有してい
る。図2の燃焼バーナAは製鉄用溶解炉等の冶金炉を構
成するシャフト炉下部の羽口部Bに設けられ、その先端
開口部2の内方に予燃焼室1を有するとともに、この予
燃焼室1内に塊状合成樹脂材等の塊状固体燃料を装入す
るための装入口3を有し、さらに、予燃焼室1の内方に
バーナ径方向中心若しくはその近傍に配される固体燃料
吹出孔bと、その周囲に配される酸素吹出孔aとを有し
ている。
1 to 3 show different embodiments of the present invention. The combustion burner A shown in FIG. 1 is provided at a tuyere B at the lower part of a shaft furnace constituting a metallurgical furnace such as a melting furnace for iron making, and has a pre-combustion chamber 1 inside the tip opening 2 thereof, and the pre-combustion. The chamber 1 has a charging port 3 for charging a solid solid fuel such as a solid synthetic resin material,
Further, the pre-combustion chamber 1 has an oxygen outlet hole a inside. The combustion burner A shown in FIG. 2 is provided at a tuyere B at the lower part of a shaft furnace that constitutes a metallurgical furnace such as a melting furnace for iron making, and has a pre-combustion chamber 1 inside the tip opening 2 and the pre-combustion. The chamber 1 has a charging port 3 for charging a lumped solid fuel such as a lumped synthetic resin material, and further, a solid fuel blown out inside the pre-combustion chamber 1 at or near the radial center of the burner. It has a hole b and an oxygen outlet hole a arranged around the hole b.

【0012】図3の燃焼バーナAは製鉄用溶解炉等の冶
金炉を構成するシャフト炉下部の羽口部Bに設けられ、
その先端開口部2の内方に予燃焼室1を有するととも
に、この予燃焼室1内に塊状合成樹脂材等の塊状固体燃
料を装入するための装入口3を有し、さらに、予燃焼室
1の内方にバーナ径方向中心若しくはその近傍に配され
る酸素吹出孔a´と、その周囲に配される固体燃料吹出
孔bと、さらにその周囲に配される酸素吹出孔aとを有
している。本発明の燃焼バーナは、図2及び図3に示す
ようにバーナの軸線が水平方向に対してバーナ先端側が
下向きとなるような傾きθを有する構成することが好ま
しい。さらに、上記酸素吹出孔a,a´と固体燃料吹出
孔bを、両者の孔軸延長線の交点pが予燃焼室1の先端
出口近傍またはそれよりもバーナ内方に位置するように
構成することが好ましい。
A combustion burner A shown in FIG. 3 is provided at a tuyere B at the bottom of a shaft furnace which constitutes a metallurgical furnace such as a melting furnace for iron making.
The pre-combustion chamber 1 is provided inside the tip opening 2, and the pre-combustion chamber 1 also has a charging port 3 for charging a lump solid fuel such as a lump synthetic resin material. An oxygen blowout hole a'disposed inside or in the vicinity of the radial direction of the burner inside the chamber 1, a solid fuel blowout hole b arranged around it, and an oxygen blowout hole a arranged further around it. Have As shown in FIGS. 2 and 3, the combustion burner of the present invention preferably has an inclination θ so that the burner axis line is downward with respect to the horizontal direction. Further, the oxygen blowing holes a and a'and the solid fuel blowing hole b are configured such that the intersection point p of the hole axis extension lines of the two is located near the tip exit of the pre-combustion chamber 1 or inside the burner than that. It is preferable.

【0013】図1の燃焼バーナにおいて酸素吹出孔aの
数、形状及び配置等の態様は任意である。図2の燃焼バ
ーナにおいて、酸素吹出孔aは固体燃料吹出孔bの周り
に環状に設けてもよいし、或いは固体燃料吹出孔bの周
りに適宜間隔をおいて複数の酸素吹出孔aを設けるよう
にしてもよい。図4及び図5は、このようなバーナ径方
向における酸素吹出孔aと固体燃料吹出孔bの配置例を
示している。また、固体燃料吹出孔bの位置はバーナ径
方向中心から或る程度偏位していてもよく、要はバーナ
径方向中心若しくはその近傍から微粉炭等の粉粒状固体
燃料が吹き出され、その周囲から酸素が吹き出されるよ
うにすればよい。
In the combustion burner shown in FIG. 1, the number, shape and arrangement of the oxygen blowing holes a are arbitrary. In the combustion burner shown in FIG. 2, the oxygen outlet holes a may be provided in an annular shape around the solid fuel outlet holes b, or a plurality of oxygen outlet holes a may be provided around the solid fuel outlet holes b at appropriate intervals. You may do it. FIG. 4 and FIG. 5 show an example of the arrangement of the oxygen outlets a and the solid fuel outlets b in such a burner radial direction. Further, the position of the solid fuel blowout hole b may be deviated to some extent from the center of the burner radial direction, that is, the powdery solid fuel such as pulverized coal is blown out from the burner radial center or in the vicinity thereof, and its surroundings. Oxygen should be blown out from the.

【0014】また、図3の燃焼バーナにおいて、固体燃
料吹出孔bはバーナ径方向中心若しくはその近傍に配さ
れる酸素吹出孔a´の周りを環状に囲むように設けても
よいし、或いは酸素吹出孔a´の周りに適宜間隔をおい
て複数の固体燃料吹出孔bを配するようにしてもよい。
また、固体燃料吹出孔bの周囲に設けられる酸素吹出孔
aについても、固体燃料吹出孔bの周りに環状に設けて
もよいし、或いは固体燃料吹出孔bの周りに適宜間隔を
おいて複数の酸素吹出孔aを設けるようにしてもよい。
図6ないし図8は、このようなバーナ径方向における酸
素吹出孔aと固体燃料吹出孔bの配置例を示している。
また、酸素吹出孔a´の位置はバーナ径方向中心から或
る程度偏位していてもよく、要はバーナ径方向中心若し
くはその近傍から酸素が吹き出され、その周囲から微粉
炭等の粉粒状固体燃料が吹き出され、さらにその周囲か
ら酸素が吹き出されるようにすればよい。
Further, in the combustion burner of FIG. 3, the solid fuel blowout hole b may be provided so as to annularly surround the oxygen blowout hole a'disposed at or near the radial center of the burner, or oxygen. A plurality of solid fuel outlets b may be arranged around the outlet a'at appropriate intervals.
Also, the oxygen outlet holes a provided around the solid fuel outlet holes b may be annularly provided around the solid fuel outlet holes b, or a plurality of oxygen outlet holes a may be provided around the solid fuel outlet holes b at appropriate intervals. The oxygen outlet a may be provided.
6 to 8 show an example of the arrangement of the oxygen outlet holes a and the solid fuel outlet holes b in such a burner radial direction.
The position of the oxygen outlet hole a'may be deviated to some extent from the center of the burner radial direction. In short, oxygen is blown out from the center of the burner radial direction or in the vicinity thereof, and powder dust such as pulverized coal is generated from the periphery thereof. The solid fuel may be blown out and oxygen may be blown out from the surroundings.

【0015】以下、塊状固体燃料として塊状合成樹脂材
を、また、粉粒状固体燃料として微粉炭をそれぞれ使用
する場合を例に、上記各燃焼バーナの作用を説明する。
図1の燃焼バーナにおいては、その予燃焼室1内に装入
口3から塊状合成樹脂材が装入されるとともに、酸素吹
出孔aから酸素(O2)が吹込まれる。この際、予燃焼
室1内に供給された酸素が合成樹脂材の燃焼に有効に利
用されるので、塊状の合成樹脂材でも高効率に急速燃焼
し、燃焼ガス化する。この燃焼ガスはバーナ先端開口部
2から炉内に導入される。
The operation of each combustion burner will be described below with reference to the case where a lump synthetic resin material is used as the lump solid fuel and pulverized coal is used as the powdery solid fuel.
In the combustion burner shown in FIG. 1, a bulk synthetic resin material is charged into the pre-combustion chamber 1 through the charging port 3, and oxygen (O 2 ) is blown through the oxygen blowing hole a. At this time, since the oxygen supplied to the pre-combustion chamber 1 is effectively used for the combustion of the synthetic resin material, even the lumpy synthetic resin material is rapidly and efficiently burned and converted into combustion gas. This combustion gas is introduced into the furnace through the burner tip opening 2.

【0016】図2の燃焼バーナにおいては、その予燃焼
室1内に装入口3から塊状合成樹脂材が装入されるとと
もに、バーナ径方向中心またはその近傍に配された固体
燃料吹出孔bから微粉炭(PC)が、また、その周囲に
配された酸素吹出孔aから酸素(O2)がそれぞれ吹込
まれる。この際、上述のように塊状合成樹脂材が高効率
に燃焼するとともに、微粉炭がその周囲を酸素で囲まれ
るようにして吹き込まれるため、微粉炭と酸素の接触が
極めて良好になり、両者は予燃焼室1内で速かに混合し
て微粉炭が急速着火燃焼する。したがって、単位酸素量
当たり大量の微粉炭を吹き込んでも微粉炭は高効率で燃
焼し、微粉炭の大部分は予燃焼室1内で燃焼ガス化し、
この燃焼ガスは合成樹脂材の燃焼ガスとともにバーナ先
端開口部2から炉内に導入される。このように微粉炭が
高効率で燃焼ガス化するため、微粉炭を大量に吹き込
み、微粉炭比PC(kg/t・pig)と酸素供給量(N
3/t・pig)の比[PC/O2]を十分に高くするこ
とができる。
In the combustion burner shown in FIG. 2, a lumped synthetic resin material is charged into the pre-combustion chamber 1 through the charging port 3, and the solid fuel blowout hole b is arranged at or near the radial center of the burner. Pulverized coal (PC) and oxygen (O 2 ) are respectively blown from the oxygen blowing holes a provided around the pulverized coal (PC). At this time, as described above, the lumpy synthetic resin material burns with high efficiency, and since the pulverized coal is blown so as to be surrounded by oxygen, the contact between the pulverized coal and oxygen becomes extremely good, and both are The pulverized coal is rapidly mixed in the pre-combustion chamber 1 and rapidly ignited and burned. Therefore, even if a large amount of pulverized coal is blown in per unit amount of oxygen, the pulverized coal burns with high efficiency, and most of the pulverized coal is burnt and gasified in the pre-combustion chamber 1,
This combustion gas is introduced into the furnace through the burner tip opening 2 together with the combustion gas of the synthetic resin material. Since the pulverized coal is highly efficiently combusted and gasified in this manner, a large amount of pulverized coal is blown in, and the pulverized coal ratio PC (kg / t · pig) and the oxygen supply amount (N
The ratio [m 3 / t · pig] [PC / O 2 ] can be made sufficiently high.

【0017】また、図3の燃焼バーナにおいては、その
予燃焼室1内に装入口3から塊状合成樹脂材が装入され
るとともに、バーナ径方向中心またはその近傍に配され
た酸素吹出孔a´から酸素(O2)が、その周囲に配さ
れた微粉炭吹出孔bから微粉炭(PC)が、さらにその
周囲に配された酸素吹出孔aから酸素(O2)がそれぞ
れ吹き込まれる。したがって、微粉炭(PC)は、その
内側と外側を酸素吹出孔a,a´から吹き出される酸素
(O2)でサインドイッチされるようにして予燃焼室1
内に吹き込まれるため、微粉炭と酸素との接触・混合が
より促進され、微粉炭の燃焼効率がより一層高められ
る。なお、図2及び図3に示す本発明の燃焼バーナにあ
っては、装入口3からの塊状合成樹脂材の装入と固体燃
料吹出孔bからの微粉炭の吹込みを選択的に行ってもよ
い。
Further, in the combustion burner shown in FIG. 3, the bulk synthetic resin material is charged into the pre-combustion chamber 1 through the charging port 3, and the oxygen blowing hole a is arranged at or near the radial center of the burner. 'is oxygen (O 2) from the pulverized coal from the pulverized coal outlet hole b disposed therearound (PC) is, oxygen (O 2) is blown from each of more oxygen outlet hole a of the disposed around. Therefore, the pulverized coal (PC) is pre-combusted in the pre-combustion chamber 1 so that the inside and the outside of the pulverized coal are signed by oxygen (O 2 ) blown out from the oxygen blowing holes a and a '.
Since it is blown into the inside, the contact and mixing of the pulverized coal and oxygen are further promoted, and the combustion efficiency of the pulverized coal is further enhanced. In the combustion burner of the present invention shown in FIGS. 2 and 3, charging of the lumped synthetic resin material from the charging port 3 and blowing of pulverized coal from the solid fuel blowing hole b are selectively performed. Good.

【0018】予燃焼室1内では微粉炭中の灰分が溶融し
てスラグが生じるが、図2及び図3に示すように燃焼バ
ーナの軸線にバーナ先端側が下向きとなるような傾き角
θを付しておくことによりスラグはバーナ先端開口部2
から炉内に自然流入し、バーナの燃焼性能を損なうこと
はない。また、図2及び図3に示すように燃焼バーナの
酸素吹出孔a,a´と固体燃料吹出孔bの孔軸延長線の
交点pが、予燃焼室1の先端出口またはそれよりもバー
ナ内方に位置するような構造とした場合には、予燃焼室
1内での微粉炭と酸素の混合がより迅速化し、微粉炭の
急速な着火燃焼をより確実に実現できる。
In the pre-combustion chamber 1, the ash content in the pulverized coal is melted to generate slag, but as shown in FIGS. 2 and 3, an inclination angle θ is added to the axis of the combustion burner so that the burner tip side is directed downward. By doing so, the slag will be burner tip opening 2
Does not impair the burner's combustion performance. Further, as shown in FIGS. 2 and 3, the intersection p of the hole axis extension lines of the oxygen outlets a, a ′ of the combustion burner and the solid fuel outlet b is located at the tip exit of the pre-combustion chamber 1 or inside the burner than that. When the structure is located on one side, the mixing of the pulverized coal and oxygen in the pre-combustion chamber 1 becomes faster, and the rapid ignition and combustion of the pulverized coal can be realized more reliably.

【0019】なお、予燃焼室1内に装入若しくは吹込み
された合成樹脂材と微粉炭を着火燃焼させるには、油や
LPG等を燃料とする図示しない着火バーナを常時用い
ることもできるし、また、予燃焼室1の内壁を耐火物で
構成し、操業初期にのみ着火バーナ(パイロットバー
ナ)を用いてバーナ内部を予熱若しくは合成樹脂材及び
微粉炭を着火燃焼させ、以降の定常操業では赤熱した耐
火物の輻射熱により合成樹脂材及び微粉炭を自然着火さ
せるようにすることもできる。
In order to ignite and burn the pulverized coal and the synthetic resin material charged or blown into the pre-combustion chamber 1, an ignition burner (not shown) using oil, LPG or the like as fuel can be used at all times. In addition, the inner wall of the pre-combustion chamber 1 is made of refractory, and only in the initial stage of operation, an ignition burner (pilot burner) is used to preheat the interior of the burner or to ignite and burn the synthetic resin material and pulverized coal. It is also possible to spontaneously ignite the synthetic resin material and the pulverized coal by the radiant heat of the red-heated refractory material.

【0020】上述したように本発明の燃焼バーナによれ
ば、塊状の合成樹脂材を効率に燃焼させることができる
とともに、炉内に大量に吹込まれる微粉炭を高効率且つ
安定的に燃焼させることができる。これに対して、図2
1に示すような公知のランス方式により塊状合成樹脂材
及び微粉炭の吹込みを行った場合には、羽口先で塊状合
成樹脂材を燃焼させるに十分な酸素量が確保できず、ま
た、酸素と微粉炭との接触が十分に確保されないため微
粉炭を高効率に燃焼させることができない。また、図2
0に示すような予燃焼室をもたない燃焼バーナを用いて
バーナ中央から塊状合成樹脂材と微粉炭を、その周囲か
ら酸素を炉内に吹き込んで羽口先で燃焼させた場合に
も、羽口先で塊状合成樹脂材を燃焼させるに十分な酸素
量が確保できず、また微粉炭の燃焼効率が本発明の燃焼
バーナよりも劣り、しかも燃焼効率の安定性に欠ける。
As described above, according to the combustion burner of the present invention, the massive synthetic resin material can be efficiently burned, and the pulverized coal blown in a large amount in the furnace can be burned with high efficiency and stability. be able to. In contrast, FIG.
When the bulk synthetic resin material and the pulverized coal are blown by the known lance method as shown in Fig. 1, it is not possible to secure a sufficient amount of oxygen for burning the bulk synthetic resin material at the tuyere tip, and Since the contact between the pulverized coal and the pulverized coal is not sufficiently secured, the pulverized coal cannot be burned with high efficiency. FIG.
Even if a lumpy synthetic resin material and pulverized coal are burned from the center of the burner using a combustion burner that does not have a pre-combustion chamber as shown in Fig. 0, and oxygen is blown into the furnace from the surroundings and burned at the tuyere tip, A sufficient amount of oxygen for burning the lumpy synthetic resin material cannot be secured at the tip of the mouth, the combustion efficiency of pulverized coal is inferior to that of the combustion burner of the present invention, and the stability of combustion efficiency is lacking.

【0021】図9は本発明の燃焼バーナと図20に示す
予燃焼室をもたない燃焼バーナについて、バーナに供給
される合成樹脂材の平均粒径と燃焼性との関係を示して
いる。図9の結果は、スクラップ溶解用のシャフト炉の
羽口部に各燃焼バーナを取り付けて合成樹脂材の吹き込
みを行い、下記のコークス置換率Rにより合成樹脂材の
燃焼性を評価したものである。 コークス置換率R=A/B 但し、A:合成樹脂材の吹込みにより低減したコークス
比(kg/t・pig);B:合成樹脂材の吹き込み比
(kg/t・pig);Aの計算法:合成樹脂材吹き込み
操業時のコークス比をCR、合成樹脂材吹き込み操業時
の微粉炭比をPCRとし、微粉炭比をコークスの80%
の割合で置換した次式、「A=(オールコークス操業時
の燃料比)−CR−0.8×PCR」によりA(kg/
t・pig)を求める。
FIG. 9 shows the relationship between the average particle size of the synthetic resin material supplied to the burner and the combustibility of the combustion burner of the present invention and the combustion burner having no pre-combustion chamber shown in FIG. The results shown in FIG. 9 are obtained by attaching each combustion burner to the tuyere of the shaft furnace for melting scrap, blowing the synthetic resin material, and evaluating the combustibility of the synthetic resin material by the following coke substitution rate R. . Coke substitution rate R = A / B where A: coke ratio reduced by blowing synthetic resin material (kg / t · pig); B: blowing ratio of synthetic resin material (kg / t · pig); calculation of A Method: CR is the coke ratio during the synthetic resin blowing operation, PCR is the pulverized coal ratio during the synthetic resin blowing operation, and the pulverized coal ratio is 80% of the coke.
A (kg / by the following equation substituted by the ratio of “A = (fuel ratio during all coke operation) −CR−0.8 × PCR”]
t · pig) is calculated.

【0022】図9によれば、図20に示す燃焼バーナで
は合成樹脂材の平均粒径が2〜3mm以上となるとコー
クス置換率が低下し始め、平均粒径が7mm以上となる
とコークス置換率が80%を割ってしまう。これに対し
て本発明の燃焼バーナでは、合成樹脂材の平均粒径が2
5mm以下であれば略100%の燃焼率が得られてい
る。本発明の燃焼バーナに供給できる塊状合成樹脂材の
粒径に特別な制限はないが、図9に示されるように合成
樹脂材の燃焼性の観点からは平均粒径が25mm以下の
ものを供給することが好ましい。また、燃焼率との関係
では合成樹脂材の粒径に下限はないが、合成樹脂材の事
前処理コスト等を考慮した場合、10mm以上の平均粒
径を有する塊状合成樹脂材を使用することが有利であ
る。
According to FIG. 9, in the combustion burner shown in FIG. 20, when the average particle size of the synthetic resin material is 2 to 3 mm or more, the coke replacement rate begins to decrease, and when the average particle size is 7 mm or more, the coke replacement rate becomes. It breaks 80%. On the other hand, in the combustion burner of the present invention, the average particle size of the synthetic resin material is 2
If it is 5 mm or less, a burning rate of about 100% is obtained. Although there is no particular limitation on the particle size of the bulk synthetic resin material that can be supplied to the combustion burner of the present invention, as shown in FIG. 9, a synthetic resin material having an average particle size of 25 mm or less is supplied from the viewpoint of flammability. Preferably. Although there is no lower limit to the particle size of the synthetic resin material in relation to the burning rate, in consideration of the pretreatment cost of the synthetic resin material and the like, it is preferable to use a lumpy synthetic resin material having an average particle size of 10 mm or more. It is advantageous.

【0023】次に、図2及び図3に示す本発明の燃焼バ
ーナについて、微粉炭の燃焼性に関する作用効果につい
て説明する。図10は、スクラップ溶解炉の羽口部にお
いて図2に示す本発明の燃焼バーナにより微粉炭を急速
燃焼させた場合(本発明例)と、予燃焼室をもたない図
20に示す燃焼バーナを用いて微粉炭を羽口先で急速燃
焼させた場合(比較例)について、微粉炭の燃焼率を経
時に調べた結果(いずれも、[PC/O2]=1.2k
g/Nm3で実施)を示している。これによれば、比較
例の場合でも微粉炭燃焼率は一時的に略90%という高
レベルに達してはいるものの、燃焼率は経時に大きく変
動し、高レベルの燃焼率を安定して維持することは難し
い。これは羽口先の燃焼空間における装入物(例えば、
コークス充填層)等の状況が変動し、これが微粉炭の燃
焼性に影響を与えることによるものと考えられる。
Next, with respect to the combustion burner of the present invention shown in FIGS. 2 and 3, the function and effect of pulverized coal combustibility will be described. FIG. 10 shows a case where pulverized coal is rapidly burned by the combustion burner of the present invention shown in FIG. 2 at the tuyere of a scrap melting furnace (example of the present invention), and a combustion burner shown in FIG. 20 having no pre-combustion chamber. When the pulverized coal was rapidly burned at the tuyere tip (Comparative Example), the burning rate of the pulverized coal was examined over time (all were [PC / O 2 ] = 1.2 k
g / Nm 3 ). According to this, even in the case of the comparative example, although the pulverized coal combustion rate temporarily reaches a high level of about 90%, the combustion rate fluctuates greatly over time, and the high-level combustion rate is stably maintained. Difficult to do. This is the charge in the combustion space at the tuyere (for example,
It is considered that the situation such as coke packed bed) fluctuates, which affects the combustibility of pulverized coal.

【0024】これに対して図2に示す本発明の燃焼バー
ナの場合には、供給された微粉炭の大部分が予燃焼室で
燃焼ガス化するため、微粉炭の燃焼が炉内状況等にほと
んど影響されず、このため高レベルの微粉炭燃焼率が安
定的に得られている。本発明の燃焼バーナによれば、
[PC/O2]のほぼ化学量論的な燃焼限界である[P
C/O2]=1.4kg/Nm2程度まで微粉炭を吹き込
んでも、微粉炭の大部分は予燃焼室内で燃焼ガス化し、
また、一部未燃の微粉炭がある場合でも羽口先で急速燃
焼する。
On the other hand, in the case of the combustion burner of the present invention shown in FIG. 2, most of the supplied pulverized coal is combusted and gasified in the pre-combustion chamber, so that the combustion of the pulverized coal depends on the condition inside the furnace. It is almost unaffected and, as a result, a high level of pulverized coal combustion rate is stably obtained. According to the combustion burner of the present invention,
The combustion limit of [PC / O 2 ] is almost stoichiometric [P
Even if pulverized coal is blown up to about C / O 2 ] = 1.4 kg / Nm 2, most of the pulverized coal is combusted and gasified in the pre-combustion chamber,
In addition, even if there is some unburned pulverized coal, it burns rapidly at the tuyere.

【0025】図11は、図2に示す本発明の燃焼バーナ
を用いて微粉炭を急速燃焼させた場合(本発明例)と、
図20に示す予燃焼室をもたない燃焼バーナを用いて微
粉炭を羽口先で急速燃焼させた場合(比較例)につい
て、それぞれの羽口部近傍における理想的な燃焼状況を
示したものである。これによれば、比較例の燃焼バーナ
では羽口先に燃焼帯が形成され、その外側に所謂レース
ウェイが形成される。これに対して本発明の燃焼バーナ
の理想的な状態では、予燃焼室1内に吹き込まれた酸素
のほぼ全量が予燃焼室1内で急速消費され、この結果、
炉内には微粉炭の燃焼ガス(燃焼バーナ内ではCO2
発生するものの、炉内に導入される燃焼ガス中のCO2
は極くわずかであり、大部分はCOである)のみが導入
されることになる。これにより羽口先には比較例の燃焼
バーナのような燃焼帯(酸化帯)がほとんど形成され
ず、レースウェイのみが形成されることになる。
FIG. 11 shows a case where pulverized coal is rapidly burned using the combustion burner of the present invention shown in FIG. 2 (example of the present invention),
FIG. 20 shows ideal combustion conditions in the vicinity of each tuyere when pulverized coal was rapidly burned at the tuyere tip using a combustion burner without a pre-combustion chamber (comparative example). is there. According to this, in the combustion burner of the comparative example, a combustion zone is formed at the tuyere and a so-called raceway is formed outside thereof. On the other hand, in the ideal state of the combustion burner of the present invention, almost all the amount of oxygen blown into the pre-combustion chamber 1 is rapidly consumed in the pre-combustion chamber 1, and as a result,
Although the furnace CO 2 is generated in the combustion gas (the combustion burner of the pulverized coal, CO 2 in the combustion gas introduced into the furnace
Is very small and most are CO). As a result, almost no combustion zone (oxidation zone) like the combustion burner of the comparative example is formed at the tuyere, and only the raceway is formed.

【0026】本発明の燃焼バーナで使用される酸素ガス
の純度は可能な限り高い方が好ましいが、一般に工業用
として使用されている酸素ガスの純度は99%以上(通
常、一般に販売されている工業用酸素ガスの純度は約9
9.8%〜99.9%程度、製鉄所の酸素プラントから
得られる酸素ガスの純度は99.5%前後である)であ
り、この程度の純度があれば十分である。また、作用効
果の面から言うと、純度が95%未満の酸素ガスでは塊
状合成樹脂材の燃焼性や微粉炭と酸素との接触が十分に
確保できないため、塊状合成樹脂材や微粉炭の燃焼効率
が劣る。したがって、本発明の燃焼バーナで酸素吹出孔
aから吹き込まれる酸素とは、純度が95%以上の酸素
ガスを指すものとする。また、吹き込まれる微粉炭の粒
度等に特別な制約はないが、例えば、粒度74μm以下
が80%以上含まれるような微粉炭が好適である。
The purity of the oxygen gas used in the combustion burner of the present invention is preferably as high as possible, but the purity of the oxygen gas generally used for industrial purposes is 99% or more (generally sold on the market). The purity of industrial oxygen gas is about 9
It is about 9.8% to 99.9%, and the purity of oxygen gas obtained from an oxygen plant of a steel mill is about 99.5%), and a purity of this level is sufficient. Further, from the viewpoint of the action and effect, since the combustibility of the lump synthetic resin material and the contact between the pulverized coal and oxygen cannot be sufficiently secured with oxygen gas having a purity of less than 95%, the combustion of the lump synthetic resin material and the pulverized coal is not possible. Inefficient. Therefore, the oxygen blown from the oxygen blowing holes a in the combustion burner of the present invention means oxygen gas having a purity of 95% or more. Further, although there is no particular restriction on the particle size of the pulverized coal to be blown, for example, pulverized coal having a particle size of 74 μm or less in an amount of 80% or more is suitable.

【0027】以上、本発明の燃焼バーナの基本的な作用
を、塊状固体燃料として塊状合成樹脂材を、また粉粒状
固体燃料として微粉炭を使用する場合を例に説明した
が、バーナに適用される固体燃料がこれらに限定される
ものでないことは言うまでもなく、例えば、粉粒状の固
体燃料としては粉粒状若しくは細片状の合成樹脂材を単
独或いは微粉炭と混合して使用することもできる。ま
た、本発明の燃焼バーナは高炉、キュポラ、スクラップ
溶解炉等の各種製鉄用溶解炉、その他の治金炉に適用す
ることができる。
The basic operation of the combustion burner of the present invention has been described above by taking the case of using the lump synthetic resin material as the lump solid fuel and the pulverized coal as the pulverized solid fuel as an example. Needless to say that the solid fuel is not limited to these, and for example, as the powdery solid fuel, a powdery or strip-like synthetic resin material can be used alone or in combination with pulverized coal. Further, the combustion burner of the present invention can be applied to various iron melting furnaces such as blast furnaces, cupolas, scrap melting furnaces, and other metallurgical furnaces.

【0028】上述したように本発明の燃焼バーナによれ
ば、塊状の合成樹脂材を適切に燃焼させ得るだけでな
く、大量の微粉炭を炉内状況や操業条件の変動等に関係
なく高効率に安定して燃焼ガス化することができる。こ
のため本発明の燃焼バーナは、先に述べた〜を特徴
とするスクラップ溶解法に特に好適なものと言える。以
下、このスクラップ溶解法に適用した場合における本発
明の燃焼バーナの作用及び有用性について説明する。
As described above, according to the combustion burner of the present invention, not only the massive synthetic resin material can be appropriately burned, but also a large amount of pulverized coal can be highly efficiently irrespective of fluctuations in the furnace conditions and operating conditions. It can be stably converted into combustion gas. Therefore, it can be said that the combustion burner of the present invention is particularly suitable for the scrap melting method characterized by the above-mentioned items 1 to 3. Hereinafter, the operation and usefulness of the combustion burner of the present invention when applied to this scrap melting method will be described.

【0029】まず、上記〜を特徴とするスクラップ
溶解法が開発された背景について説明する。従来、スク
ラップから溶銑や鋳物銑を製造するために電気炉法やキ
ュポラ法が汎用されているが、これらの方法は製造コス
トが高いという大きな欠点がある。このような従来の電
気炉法やキュポラ法に対して、シャフト炉を用いたスク
ラップ溶解法として、シャフト炉内に鉄源であるスクラ
ップと高炉用コークスとを装入するとともに、羽口部か
ら常温の高酸素富化空気と微粉炭を吹き込んで燃焼さ
せ、この燃焼ガスの顕熱によりスクラップを溶解すると
ともに、シャフト部から空気を吹き込むことで燃焼ガス
を二次燃焼させてスクラップの溶解を促進させるように
したスクラップ溶解法が提案されている(鉄と鋼 Vol.7
9,No.2,P.139〜146)。
First, the background to the development of the scrap melting method characterized by the above items 1 to 3 will be described. Conventionally, the electric furnace method and the cupola method have been widely used for producing hot metal and cast iron from scrap, but these methods have a major drawback of high production cost. In contrast to such conventional electric furnace method and cupola method, as a scrap melting method using a shaft furnace, the scrap that is the iron source and the blast furnace coke are charged into the shaft furnace, and at the same time from the tuyere to room temperature. Highly oxygen-enriched air and pulverized coal are blown and burned, and the sensible heat of this combustion gas melts the scrap, and by blowing air from the shaft part, the combustion gas is secondarily burned to promote the melting of scrap. A scrap melting method has been proposed (Iron and Steel Vol. 7
9, No. 2, P. 139-146).

【0030】また、他の方法として、シャフト炉の外部
に微粉炭燃焼用の燃焼炉を設けてこの燃焼炉で微粉炭を
多量に燃焼させ、発生した高温の燃焼ガスをスクラップ
とコークスが装入されたシャフト炉に導入するととも
に、この導入の際に酸素含有ガスを補給して燃焼ガスを
二次燃焼させ、この燃焼ガスの顕熱によりスクラップを
溶解するようにしたスクラップ溶解法が提案されている
(特開平1−195225号公報)。これらの提案によ
るスクラップ溶解法は、熱源の一部として微粉炭を使用
し且つ炉内に装入するコークスとして安価な高炉用コー
クスを使用できるため、経済的な操業を実現できる可能
性がある。
As another method, a combustion furnace for combustion of pulverized coal is provided outside the shaft furnace, and a large amount of pulverized coal is burned in this combustion furnace, and the generated high-temperature combustion gas is charged with scrap and coke. A scrap melting method has been proposed in which the scrap is melted by sensible heat of the combustion gas by introducing oxygen-containing gas to the combustion furnace to re-combust the combustion gas during the introduction. (JP-A-1-195225). In the scrap melting method proposed by these proposals, pulverized coal can be used as a part of the heat source, and inexpensive blast furnace coke can be used as the coke to be charged into the furnace. Therefore, there is a possibility that economical operation can be realized.

【0031】しかし、上述した2つのスクラップ溶解法
はいずれも低燃料比によるエネルギーミニマムを指向し
た技術であり、このため燃料比を低く抑えた操業(燃料
比:300kg/t・pig未満)を行ない、且つ微粉炭
の燃焼により生成した燃焼ガスにさらに空気等の酸素含
有ガスを吹き込んで二次燃焼させることにより、低燃料
比の下でのスクラップ溶解の促進を図っている。すなわ
ち、これら従来のスクラップ溶解法の狙いは、燃料比の
低減化と熱源の一部として微粉炭を使用することにより
スクラップ溶解の低コスト化を実現しようとするもので
あり、したがって、微粉炭の大量供給を行なって高燃料
比の操業を行い、大量供給された微粉炭を積極的に燃焼
ガス化して大量の排ガス(燃料ガス)を得るというよう
な意図はなく、また、これが可能となるような操業条件
や手段を備えてもいない。
However, both of the above-mentioned two scrap melting methods are technologies aiming at an energy minimum with a low fuel ratio, and therefore, operation with a low fuel ratio (fuel ratio: less than 300 kg / t · pig) is performed. In addition, oxygen-containing gas such as air is further blown into the combustion gas generated by the combustion of pulverized coal for secondary combustion to promote scrap melting under a low fuel ratio. That is, the purpose of these conventional scrap melting methods is to reduce the fuel ratio and to achieve the cost reduction of scrap melting by using pulverized coal as a part of the heat source. There is no intention to obtain a large amount of exhaust gas (fuel gas) by actively supplying a large amount of pulverized coal to combustion gas by supplying a large amount of fuel to operate at a high fuel ratio. It does not have the proper operating conditions or means.

【0032】また、これら従来のスクラップ溶解法では
製造コストの低減化のために熱源の一部として微粉炭を
用いているが、その供給量は[微粉炭比/コークス比]
の重量比で1.0に満たず(せいぜい高くても0.9程
度)、燃料比を低く抑えてはいるものの、コークス比が
相対的に高いという意味で低コスト化が十分に図られて
いるとは言い難い。また、これらのスクラップ溶解法で
は、低燃料比による操業を可能とするために微粉炭の燃
焼ガスにさらに空気等の酸素含有ガスを吹き込んで二次
燃焼させており、また、微粉炭の燃焼や二次燃焼のため
に空気若しくは酸素富化された空気を用いているため、
排出される排ガスには必然的に窒素やCO2等が多量に
含まれることになる。したがって、これら従来技術のス
クラップ溶解法において炉から排出される排ガスは、燃
料ガスとしてそれなりの利用価値はあるものの、例えば
高効率な発電を行なうための燃料ガスや加熱炉用燃料ガ
スとして利用できるような熱量を有する高カロリーガス
ではない。
Further, in these conventional scrap melting methods, pulverized coal is used as part of the heat source in order to reduce the manufacturing cost, but the supply amount is [pulverized coal ratio / coke ratio].
The weight ratio was less than 1.0 (at most about 0.9) and the fuel ratio was kept low, but the cost was sufficiently reduced in the sense that the coke ratio was relatively high. It is hard to say that In addition, in these scrap melting methods, in order to enable operation at a low fuel ratio, an oxygen-containing gas such as air is further blown into the combustion gas of pulverized coal for secondary combustion. Since air or oxygen-enriched air is used for secondary combustion,
Exhaust gas inevitably contains a large amount of nitrogen, CO 2, and the like. Therefore, although the exhaust gas discharged from the furnace in these conventional scrap melting methods has a certain utility value as a fuel gas, it can be used as a fuel gas for performing highly efficient power generation or a fuel gas for a heating furnace, for example. It is not a high-calorie gas with a large amount of heat.

【0033】例えば、前者の従来技術を述べた文献(鉄
と鋼 Vol.79,No.2,P.139〜146)では、キュポラ法に較
べて高カロリーの排ガスが得られ、これを燃料ガスとし
て有効利用できるとしているが、その排ガスカロリーは
約2000kcal/Nm3(約8400kJ/Nm3
程度に過ぎない。また、同文献では試験的に二次燃焼を
実施しないで行った実験例のデータも示されているが、
本発明者らが試算した結果では、この場合でも排ガスの
カロリーは高々2300kcal/Nm3程度に過ぎな
い。一般に、加熱炉用や高効率発電用の燃料ガスとして
は2500kcal/Nm3以上の高カロリーガスが使
用されており、したがって、従来技術で得られる排ガス
は加熱炉用や高効率発電用としては適さず、利用価値の
低いものと言わざるを得ない。また、低燃料比での操業
であるために発生する排ガス量も少なく、排ガスカロリ
ーが低いことも相俟って高品質の燃料ガスを大量に安定
供給できるような技術ではない。
For example, in the former document describing the prior art (Iron and Steel Vol.79, No.2, P.139-146), exhaust gas having a higher calorie than that of the cupola method is obtained, and this is used as fuel gas. The exhaust gas calorie is about 2000 kcal / Nm 3 (about 8400 kJ / Nm 3 ).
Only about. In addition, although data of an experimental example performed without conducting secondary combustion on a trial basis is also shown in the same literature,
According to the results calculated by the present inventors, even in this case, the calorie of the exhaust gas is no more than about 2300 kcal / Nm 3 . Generally, a high-calorie gas of 2500 kcal / Nm 3 or more is used as a fuel gas for a heating furnace or high-efficiency power generation. Therefore, the exhaust gas obtained by the conventional technique is suitable for a heating furnace or high-efficiency power generation. In other words, it must be said that it has low utility value. Further, since the operation is performed at a low fuel ratio, the amount of exhaust gas generated is small, and the calorie of exhaust gas is low, which is not a technology capable of stably supplying a large amount of high-quality fuel gas.

【0034】また、後者の従来技術(特開平1−195
225号公報)では、溶解炉とは別に微粉炭燃焼用の燃
焼炉が必要であるため設備コストが高く、また、燃焼炉
で生成した高温ガスをガス導管によりシャフト炉に導く
途中でガス顕熱の一部が失われるため、経済性の面でも
問題がある。このように従来提案されているスクラップ
溶解技術は、基本的に燃料比の低減化によるエネルギー
ミニマムを指向しているが故に、その排ガスは熱量が小
さく且つ排出量も少なく、利用価値の低いものであっ
た。また、熱源の一部として微粉炭を用いているが、微
粉炭の高効率な燃焼を実現することができないためコー
クス比に対して微粉炭比を十分に高めることができず、
微粉炭使用による低コスト化が十分に図られていない。
The latter prior art (Japanese Patent Laid-Open No. 1-195)
No. 225) requires a combustion furnace for combustion of pulverized coal in addition to the melting furnace, and the facility cost is high, and the sensible heat of gas is generated while the high temperature gas generated in the combustion furnace is introduced into the shaft furnace by the gas conduit. There is also a problem in terms of economy because some of the As described above, since the scrap melting technology that has been conventionally proposed is basically aimed at the energy minimum by reducing the fuel ratio, the exhaust gas has low heat quantity and low emission quantity, and is of low utility value. there were. Also, although pulverized coal is used as part of the heat source, it is not possible to achieve highly efficient combustion of pulverized coal, so the pulverized coal ratio cannot be sufficiently increased with respect to the coke ratio,
Cost reduction has not been sufficiently achieved by using pulverized coal.

【0035】先に述べた〜の特徴を有するスクラッ
プ溶解法は、このような背景の下でスクラップを効率的
に溶解して溶銑を製造するだけでなく、燃焼用ガスとし
て利用価値の高い高カロリー排ガスを積極的に得ること
を目的として開発されたもので、微粉炭の大量供給によ
り燃料比を高め且つコークス比に対して微粉炭比を高め
た操業条件下において、羽口部に燃焼バーナを備えたシ
ャフト炉内に鉄源であるスクラップとコークス(通常、
高炉用コークス)を装入するとともに、羽口部の燃焼バ
ーナを通じて吹き込まれる微粉炭と酸素を効率的に接触
させることで微粉炭を急速燃焼させ、その燃焼ガスを炉
内に導入して燃焼ガスの顕熱でスクラップを溶解して溶
銑を製造するとともに、燃焼ガスを炉内で有意に二次燃
焼させることなく(つまり、従来技術のようにシャフト
部に空気や酸素富化空気を供給して燃焼ガスを二次燃焼
させることなく)、燃料用ガスとして回収することを基
本的な内容としている。
The scrap melting method having the above-mentioned characteristics (1) to (3) not only efficiently melts scrap under such a background to produce hot metal, but also has a high calorific value which is highly useful as a combustion gas. It was developed for the purpose of positively obtaining exhaust gas, and a combustion burner was installed at the tuyere under operating conditions where the fuel ratio was increased by supplying a large amount of pulverized coal and the pulverized coal ratio was increased relative to the coke ratio. Scrap and coke (usually
Blast furnace coke) is charged, and the pulverized coal blown through the combustion burner at the tuyere is efficiently contacted with oxygen to rapidly burn the pulverized coal and the combustion gas is introduced into the furnace to produce combustion gas. The sensible heat of melts the scrap to produce hot metal, and the combustion gas does not significantly burn in the furnace (that is, by supplying air or oxygen-enriched air to the shaft as in the prior art). The basic content is to recover the fuel gas as fuel gas without second combustion.

【0036】このようなスクラップ溶解法において図2
及び図3に示す本発明の燃焼バーナを用いた場合、図1
0に示すように大量の微粉炭を炉内状況や操業条件の変
動等に関係なく高効率に安定して燃焼ガス化することが
できるため、[PC/O2]:0.7kg/Nm3以上
(好ましくは1.0kg/Nm3以上)においても安定
した操業が可能であり、このため微粉炭の高効率燃焼に
よる大量の高カロリー排ガスを得ることができ、しかも
微粉炭比に対してコークス比を相対的に低めた操業が可
能となる。また、使用する微粉炭の一部を塊状合成樹脂
材で代替し、この塊状合成樹脂材を高効率に燃焼ガス化
することができるため、高カロリー排ガスをより一層低
コストに製造することができる。さらに、図11に示す
ように本発明の燃焼バーナでは、供給された酸素の大部
分が予燃焼室内で急速消費されるため、羽口先には燃焼
帯がほとんど形成されないか、若しくは形成されるとし
ても極く限られた狭い領域にしか形成されない。このた
め羽口先でのコークスの消費(燃焼)が抑えられ、この
点もコークス比の低減に寄与する。
In such a scrap melting method, as shown in FIG.
And the case of using the combustion burner of the present invention shown in FIG.
As shown in Fig. 0, a large amount of pulverized coal can be efficiently and stably combusted and gasified regardless of the conditions inside the furnace or changes in operating conditions. Therefore, [PC / O 2 ]: 0.7 kg / Nm 3 Stable operation is possible even at the above (preferably 1.0 kg / Nm 3 or more), so that a large amount of high-calorie exhaust gas can be obtained by highly efficient combustion of pulverized coal, and moreover, coke with respect to the pulverized coal ratio. It is possible to operate with a relatively low ratio. Further, since a part of the pulverized coal to be used is replaced by a lumpy synthetic resin material and this lumpy synthetic resin material can be highly efficiently combusted and gasified, a high calorie exhaust gas can be produced at a further lower cost. . Further, as shown in FIG. 11, in the combustion burner of the present invention, most of the supplied oxygen is rapidly consumed in the pre-combustion chamber, so that it is assumed that the combustion zone is hardly formed or is formed at the tuyere. Also, it is formed only in a very limited and narrow area. Therefore, the consumption (combustion) of coke at the tuyere is suppressed, which also contributes to the reduction of the coke ratio.

【0037】そして、燃焼バーナ内部に燃焼用に吹き込
まれるガスが酸素(実質的な純酸素)であること、単位
酸素量当たり大量の微粉炭を炉内状況に影響されること
なく効率的に燃焼ガス化することができ、しかも微粉炭
とともに装入された塊状合成樹脂材を燃焼させて高カロ
リーガスが得られること、さらに上記のように燃焼ガス
を二次燃焼させないことにより、低級炭化水素やCO及
びH2等の高カロリーガス成分の含有率が極めて高い
(したがって、CO2やN2の含有率が非常に少ない)高
カロリー排ガス(2700kcal/Nm2以上)が得
られる。
The gas blown into the combustion burner for combustion is oxygen (substantially pure oxygen), and a large amount of pulverized coal per unit amount of oxygen is efficiently burned without being affected by the in-furnace conditions. High-calorie gas can be obtained by burning the massive synthetic resin material that can be gasified and is charged together with pulverized coal. Furthermore, by not secondary burning the combustion gas as described above, low hydrocarbons and It is possible to obtain a high-calorie exhaust gas (2700 kcal / Nm 2 or more) having an extremely high content of high-calorie gas components such as CO and H 2 (thus having a very low content of CO 2 and N 2 ).

【0038】上記のスクラップ溶解法は従来法に較べて
燃料比を高くし、且つ微粉炭の大量吹き込みを行なうこ
とを前提としているが、その狙いとする範囲は実操業ベ
ースで、燃料比:300kg/t・pig以上、微粉炭比
(kg/t・pig)とコークス比(kg/t・pig)の重
量比[微粉炭比/コークス比]:1.0以上であり、こ
れにより溶銑を高効率に製造することができるととも
に、上述したような高カロリー排ガスを大量に安定供給
することが可能となる。また、これらの上限は操業度、
燃料コストと必要回収ガスバランス等によって決まる
が、一般には燃料比:500kg/t・pig、[微粉炭
比/コークス比]:2.5程度が実質的な上限となると
考えられる。
The above-mentioned scrap melting method is premised on a higher fuel ratio and a larger amount of pulverized coal injection as compared with the conventional method, but the target range is based on actual operation, fuel ratio: 300 kg. / T · pig or more, the weight ratio of the pulverized coal ratio (kg / t · pig) and the coke ratio (kg / t · pig) [pulverized coal ratio / coke ratio]: 1.0 or more, which makes the hot metal high. It is possible to efficiently manufacture and to stably supply a large amount of the high-calorie exhaust gas as described above. In addition, the upper limit of these is the operating rate,
Although it depends on the fuel cost and the required recovery gas balance, etc., it is generally considered that the fuel ratio: 500 kg / t · pig, [pulverized coal ratio / coke ratio]: about 2.5 is the practical upper limit.

【0039】このように上記のスクラップ溶解法では、
従来法に較べて燃料比を相対的に高めた操業を行うこと
を前提としているため、従来法に較べて燃料費自体は高
くなるが、一方においてコークスに較べてはるかに安価
な微粉炭を大量に使用するとともに、相当量の塊状合成
樹脂材を使用することでコークス比を相対的に低減させ
ることができ、しかも利用価値の高い高カロリー排ガス
を大量製造することができるため、全体としては従来法
に較べて相当程度に低い製造・操業コストで実施するこ
とができる。
Thus, in the scrap melting method described above,
Since it is premised on operating with a relatively higher fuel ratio than the conventional method, the fuel cost itself will be higher than the conventional method, but on the other hand, a large amount of pulverized coal, which is much cheaper than coke, will be produced. It is possible to reduce the coke ratio relatively by using a large amount of massive synthetic resin material, and it is possible to mass produce high-calorie exhaust gas with high utility value. It can be implemented at a significantly lower manufacturing and operating cost than the law.

【0040】また、上記のスクラップ溶解法において微
粉炭(及び合成樹脂材)と酸素を本発明の燃焼バーナを
用いて同時に吹き込むことは、溶銑の歩留り及び品質を
確保することにも役立つ。すなわち、熱源としてコーク
スのみを炉内に装入して羽口部から酸素のみを吹き込む
方式を想定した場合、羽口先に酸素帯が奥行き方向に長
く形成され、その近傍を流れる溶銑が酸化され易いた
め、鉄がFeOとしてスラグ中に移行して鉄の歩留まり
を低下させ、また、溶銑の成分中に酸化物を懸濁させる
ことにより溶銑の品質を劣化させることになる。また、
図20に示すような予燃焼室を持たない燃焼バーナを用
いて微粉炭(及び合成樹脂材)と酸素を炉内に吹き込ん
だ場合にも、図11に示すように羽口先にはO2が存在
する燃焼帯(酸化帯)が形成され、この結果、羽口先を
滴下する溶銑滓が酸化されてしまう。
Further, in the above scrap melting method, simultaneously blowing pulverized coal (and a synthetic resin material) and oxygen by using the combustion burner of the present invention is useful for ensuring the yield and quality of the hot metal. That is, assuming a method in which only coke is charged into the furnace as a heat source and only oxygen is blown from the tuyere, an oxygen band is formed long in the depth direction at the tuyere, and the hot metal flowing in the vicinity thereof is easily oxidized. Therefore, iron migrates as FeO into the slag to reduce the yield of iron, and suspends the oxide in the components of the hot metal to deteriorate the quality of the hot metal. Also,
Even when pulverized coal (and synthetic resin material) and oxygen are blown into the furnace using a combustion burner having no pre-combustion chamber as shown in FIG. 20, O 2 is present at the tuyere tips as shown in FIG. The existing combustion zone (oxidation zone) is formed, and as a result, the molten pig iron dropping on the tuyere is oxidized.

【0041】これに対して本発明の燃焼バーナを用いた
場合には、予燃焼室内で微粉炭(及び合成樹脂材)が急
速に酸素を消費するため、羽口先には燃焼帯が殆んど形
成されないか、若しくは形成されるとしても極く限られ
た狭い領域に形成されるだけであり、このため上記のよ
うな溶銑滓の酸化は殆ど問題とならない。また、このよ
うな作用は、特に[PC/O2]を0.7kg/Nm3
上、より好ましくは1.0kg/Nm3以上とすること
により効果的に得られる。
On the other hand, when the combustion burner of the present invention is used, the pulverized coal (and the synthetic resin material) rapidly consumes oxygen in the pre-combustion chamber, so that the combustion zone is almost present at the tuyere. It is not formed, or even if it is formed, it is formed only in a very limited narrow area, so that the above-described oxidation of the molten pig iron poses almost no problem. Further, such an effect can be effectively obtained by setting [PC / O 2 ] to 0.7 kg / Nm 3 or more, and more preferably 1.0 kg / Nm 3 or more.

【0042】ところで、一般に比較的大量の合成樹脂材
を燃料として羽口部からシャフト炉内に供給する場合、
以下のような問題点が考えられる。 (1) 供給された合成樹脂材のうちの十分な量が羽口部或
いは羽口先で急速燃焼しないと、未燃焼の合成樹脂材が
ベットコークス内で融着して炉内の通気性を著しく阻害
し、この結果シャフト炉の操業に支障をきたす。 (2) 一般廃棄物や産業廃棄物としての合成樹脂材中に占
める塩化ビニルの割合は約20%にも達すると言われて
いるが、このような合成樹脂材を炉内に装入した場合、
塩化ビニル材の燃焼によって多量のHClが生じ、これ
が排ガス中に混入して燃料ガスとしての品質を著しく低
下させる。 (3) 未燃焼の合成樹脂材は一旦炉内で熱分解するが、こ
の分解物(ガス)どうしが炉頂部や排ガス管系内で二次
的に反応してタール前駆体を生成し、これによって生じ
るタール状物質が排ガス配管内面に付着・堆積して管を
閉塞させてしまう。
By the way, in general, when a relatively large amount of synthetic resin material is supplied as fuel from the tuyere into the shaft furnace,
The following problems are conceivable. (1) If a sufficient amount of the supplied synthetic resin material does not burn rapidly at the tuyere or at the tuyere, the unburned synthetic resin material will be fused in the bed coke and the air permeability in the furnace will be significantly increased. It interferes with the operation of the shaft furnace as a result. (2) The proportion of vinyl chloride in synthetic resin materials as general waste or industrial waste is said to reach about 20%. When such a synthetic resin material is charged into the furnace, ,
A large amount of HCl is generated by the combustion of the vinyl chloride material, and this is mixed in the exhaust gas and remarkably deteriorates the quality of the fuel gas. (3) The unburned synthetic resin material is once pyrolyzed in the furnace, but these decomposed products (gas) secondarily react with each other at the furnace top or in the exhaust gas pipe system to generate a tar precursor, The tar-like substance generated by the deposition adheres to and accumulates on the inner surface of the exhaust gas pipe and blocks the pipe.

【0043】しかし、図2及び図3に示す本発明の燃焼
バーナを用いた上記のスクラップ溶解法によれば、(1)
〜(3)のような問題を生じることなく合成樹脂材の炉内
供給が可能となることが判った。すなわち、まず上記
(1)の点に関しては、本発明の燃焼バーナを用いたこと
により装入された合成樹脂材のうちの相当量が予燃焼室
内で急速燃焼し、このため炉下部において未燃焼の合成
樹脂材が残存する割合が減少し、合成樹脂材がコークス
ベット内で融着して炉内の通気性を阻害するという問題
を生じることはない。
However, according to the above scrap melting method using the combustion burner of the present invention shown in FIGS. 2 and 3, (1)
It has been found that it is possible to supply synthetic resin material in the furnace without causing the problem of (3). That is, first
Regarding the point (1), a considerable amount of the synthetic resin material charged by using the combustion burner of the present invention rapidly burns in the pre-combustion chamber, and therefore the unburned synthetic resin material in the lower part of the furnace. However, the problem that the synthetic resin material is fused in the coke bed and impairs the air permeability in the furnace does not occur.

【0044】また、上記(2)の点に関しては次のような
理由により排ガス中のHCl濃度が効果的に低減する。
まず、HClの排ガス中の濃度を低減させるには、排ガ
ス中のダストに含まれるCaO、Na2O、Fe等のH
Cl捕捉成分にHClを捕捉させるのが最も有効であ
る。本発明の燃焼バーナを用いた上記スクラップ溶解法
では微粉炭を高効率且つ安定的に燃焼させるものである
ため、微粉炭の大量吹き込みを行なった場合でもその吹
込量の割には排ガス中に含まれる未燃チャーの量は少な
く、したがって炉頂ガス中のダストの量も比較的少な
い。しかし、炉頂ガス中のHCl捕捉成分の量は微粉炭
吹き込み量に比例するため、微粉炭大量吹き込みを行な
う上記のスクラップ溶解法では炉頂ガス中のHCl捕捉
成分の量が比較的多く、このため上記HCl捕捉成分に
よるHClの捕捉率が高い。
Regarding the above point (2), the HCl concentration in the exhaust gas is effectively reduced for the following reason.
First, in order to reduce the concentration of HCl in the exhaust gas, H such as CaO, Na 2 O and Fe contained in the dust in the exhaust gas should be used.
It is most effective to let the Cl trapping component trap HCl. In the scrap melting method using the combustion burner of the present invention, since pulverized coal is burned with high efficiency and stability, even if a large amount of pulverized coal is blown, the amount of the blown coal is included in the exhaust gas. The amount of unburned char that is discharged is small, and therefore the amount of dust in the furnace top gas is also relatively small. However, since the amount of the HCl trapping component in the furnace top gas is proportional to the amount of pulverized coal blown, the amount of the HCl trapping component in the furnace top gas is relatively large in the above scrap melting method in which a large amount of pulverized coal is blown. Therefore, the HCl trapping rate by the HCl trapping component is high.

【0045】また、本発明の燃焼バーナを用いた上記の
スクラップ溶解法では、微粉炭の燃焼効率が高いため微
粉炭の吹込み量の割には排ガス中の未燃チャーの量が相
対的に少ないが、それでも排ガス中には相当程度の未燃
チャーが含まれている。そして、この未燃チャーは排ガ
ス中のHClを大量且つ強固に吸着(物理的吸着)する
作用があるため、排ガスとの極く短時間の接触でガス中
のHCl濃度を低減させる。未燃チャーの表面に物理的
に吸着したHClは、徐々にダスト中に含まれるHCl
捕捉成分(CaO、Na2O、Fe等)と反応してダス
トに固定される。つまり、未燃チャーに物理的に吸着し
ていたHClは、時間の経過とともに化学的な反応によ
りHCl捕捉成分に吸収され、最終的にCaCl2、N
aCl、FeCl2等の塩化物として固定される。そし
て、これらの塩化物はダストの一部として排ガスから分
離除去されることになる。
In the scrap melting method using the combustion burner of the present invention, since the combustion efficiency of pulverized coal is high, the amount of unburned char in the exhaust gas is relatively large relative to the amount of pulverized coal injected. Although small, the exhaust gas still contains a considerable amount of unburned char. The unburned char has a function of strongly adsorbing (physically adsorbing) a large amount of HCl in the exhaust gas (physical adsorption), so that the concentration of HCl in the gas is reduced by contact with the exhaust gas for a very short time. The HCl physically adsorbed on the surface of the unburned char is gradually contained in the dust.
It reacts with trapping components (CaO, Na 2 O, Fe, etc.) and is fixed to dust. In other words, the HCl physically adsorbed on the unburned char is absorbed by the HCl trapping component due to a chemical reaction over time, and finally CaCl 2 , N
It is fixed as a chloride such as aCl or FeCl 2 . Then, these chlorides are separated and removed from the exhaust gas as a part of dust.

【0046】特に上記のスクラップ溶解法では、シャフ
ト部や炉頂部での有意の二次燃焼を行なわないため、H
Clを吸着すべき未燃チャーが炉シャフト部及び炉頂部
を通じてが失われることがないという利点がある。この
ため未燃チャーによるHClの吸着が効果的に行なわれ
るとともに、一旦未燃チャーに吸着されたHClが再び
ガス側に移行することもない。以上のようなHClを低
減化する機構からして、排ガス中のHClを効果的に低
減させるためには、合成樹脂材の吹込み量(より正確に
は塩化ビニル材の吹込み量)に応じたHCl捕捉成分及
び未燃チャー量が確保されること、したがって、合成樹
脂材の吹込み量に応じた相当量の微粉炭を吹込むことが
好ましい。具体的には、合成樹脂材の吹込み量に対し
て、その1/10以上の重量の微粉炭を吹き込むことが
好ましく、且つこの微粉炭の吹込み量(重量)は塩化ビ
ニル材の吹込み量以上であることが好ましい。
In particular, in the scrap melting method described above, since significant secondary combustion is not performed at the shaft portion or furnace top, H
There is an advantage that unburned char for adsorbing Cl is not lost through the furnace shaft and the furnace top. Therefore, the adsorption of HCl by the unburned char is effectively performed, and the HCl once adsorbed by the unburned char does not move to the gas side again. From the above mechanism for reducing HCl, in order to effectively reduce HCl in exhaust gas, it is necessary to adjust the blowing amount of the synthetic resin material (more accurately, the blowing amount of the vinyl chloride material). It is preferable that the amount of HCl trapping component and the amount of unburned char are secured, and therefore, a considerable amount of pulverized coal corresponding to the amount of synthetic resin material blown is blown. Specifically, it is preferable to blow pulverized coal with a weight that is 1/10 or more of the amount of synthetic resin material blown, and the amount (weight) of the pulverized coal blown is the amount of vinyl chloride material blown. It is preferably at least the amount.

【0047】次に、上記(3)の点に関しては、本発明の
燃焼バーナを用いた上記スクラップ溶解法では比較的多
量の微粉炭を羽口部から吹き込むため、通常、炉頂ガス
中には水素が5%以上の濃度で含まれる。そして、この
水素の存在により合成樹脂材の分解物が安定化されるた
め、分解物どうしが二次的に反応してタール前駆体を生
成することが制御され、これによって配管閉塞等のトラ
ブルの原因となるタール状あるいはワックス状物質の発
生を防止することが可能となる。このように溶銑製造法
において合成樹脂材の炉内装入を行った場合に予想され
るような問題についても、本発明の燃焼バーナを用いた
上記スクラップ溶解法によれば全く問題とならない。
Next, regarding the above point (3), since a relatively large amount of pulverized coal is blown from the tuyere in the scrap melting method using the combustion burner of the present invention, the furnace top gas is generally Hydrogen is contained at a concentration of 5% or more. And, since the decomposition product of the synthetic resin material is stabilized by the presence of this hydrogen, it is controlled that the decomposition products secondarily react with each other to generate the tar precursor, which causes troubles such as pipe clogging. It is possible to prevent the generation of tar-like or wax-like substances that are the cause. As described above, even if the synthetic resin material is put in the furnace in the hot metal manufacturing method, no problems are expected by the scrap melting method using the combustion burner of the present invention.

【0048】なお、上記のスクラップ溶解法において、
本発明の燃焼バーナに供給する酸素ガスの純度は可能な
限り高い方が好ましいが、先に述べたように一般に工業
用として使用されている酸素ガスの純度は99%以上で
あり、この程度の純度があれば十分である。また、本発
明により得られる作用効果の面から言うと、純度が95
%未満の酸素ガスでは吹き込まれる微粉炭及び合成樹脂
材と酸素との接触が十分に確保できないため微粉炭及び
合成樹脂材の燃焼効率が悪くなり、また、排ガス中の低
カロリーガス成分も増加することになるため好ましくな
い。したがって、燃焼バーナに供給する酸素ガスとして
は純度が95%以上のものを用いる。
In the above scrap melting method,
The purity of oxygen gas supplied to the combustion burner of the present invention is preferably as high as possible, but as described above, the purity of oxygen gas generally used for industrial purposes is 99% or more, which is about this level. Purity is sufficient. In terms of the effects obtained by the present invention, the purity is 95%.
If the oxygen gas content is less than 10%, sufficient contact between the pulverized coal and synthetic resin material to be blown cannot be ensured, and the combustion efficiency of the pulverized coal and synthetic resin material will deteriorate, and the low-calorie gas component in the exhaust gas will also increase. It is not preferable because it will happen. Therefore, as the oxygen gas to be supplied to the combustion burner, one having a purity of 95% or more is used.

【0049】[0049]

【実施例】図12及び図13は、製鉄用溶解炉等の冶金
炉の羽口部Bに設けられた本発明の燃焼バーナの一実施
例を示すもので、4は溶解炉の炉壁である。なお、以下
の各実施例では塊状固体燃料として塊状合成樹脂材を、
また粉粒状固体燃料として微粉炭を用いる場合を例に説
明を行う。燃焼バーナAはバーナ先端開口部2の内方に
塊状合成樹脂材を燃焼させるための予燃焼室1を有する
とともに、その内方に酸素吹出孔a及び覗き窓c等を備
えたバーナ本体5を有し、また、予燃焼室1内に塊状合
成樹脂材を装入するための装入口3を有している。
EXAMPLE FIG. 12 and FIG. 13 show an example of a combustion burner of the present invention provided in a tuyere B of a metallurgical furnace such as a melting furnace for iron making. 4 is a furnace wall of the melting furnace. is there. In each of the following examples, a bulk synthetic resin material is used as a bulk solid fuel,
Further, a case where pulverized coal is used as the powdery solid fuel will be described as an example. The combustion burner A has a pre-combustion chamber 1 inside the burner tip opening 2 for burning a lump of synthetic resin material, and a burner main body 5 having an oxygen blowout hole a and a peep window c inside thereof. In addition, it also has a charging port 3 for charging the massive synthetic resin material into the pre-combustion chamber 1.

【0050】前記バーナ本体5は、筒状の水冷ジャケッ
ト6とこれを貫通する酸素供給管7及び覗き窓用管体8
等から構成され、前記酸素供給管7及び覗き窓用管体8
の端部がバーナ本体5の前面(水冷ジャケット6の前
面)に開口することで酸素吹出孔a及び覗き窓cが形成
されている。また、燃焼バーナの使用開始時において予
燃焼室1の内壁を予熱するためのパイロットバーナ9
が、酸素供給管7等と同様、水冷ジャケット5を貫通す
るようにして設けられている。
The burner body 5 includes a water cooling jacket 6 having a cylindrical shape, an oxygen supply pipe 7 penetrating the jacket 6, and a tube body 8 for a sight glass.
And the like, and the oxygen supply pipe 7 and the viewing window pipe body 8
The end of the open end opens to the front surface of the burner body 5 (the front surface of the water cooling jacket 6) to form an oxygen outlet hole a and a viewing window c. A pilot burner 9 for preheating the inner wall of the pre-combustion chamber 1 at the start of use of the combustion burner
However, like the oxygen supply pipe 7 and the like, it is provided so as to penetrate the water cooling jacket 5.

【0051】前記予燃焼室1は、バーナ本体5とバーナ
先端開口部2との間に筒状に形成されるもので、その内
壁には非金属製の耐火物10が内張りされており、バー
ナの使用中はこの耐火物10を赤熱させ、その輻射熱よ
り予燃焼室内に供給された燃料(合成樹脂材)を着火さ
せるようにしている。また、炉内に噴射する燃焼ガスの
ガス流速を確保するため、予燃焼室1はバーナ先端側が
テーパ状に構成されている。前記装入口3は、バーナ本
体5の前面位置において予燃焼室1の内壁面に開口して
おり、この装入口3には傾斜状の装入シュート11が連
結されている。
The pre-combustion chamber 1 is formed in a tubular shape between the burner main body 5 and the burner tip opening 2, and a non-metal refractory 10 is lined on the inner wall of the burner. During use, the refractory 10 is made to glow red, and the radiant heat ignites the fuel (synthetic resin material) supplied into the pre-combustion chamber. Further, in order to secure the gas flow velocity of the combustion gas injected into the furnace, the pre-combustion chamber 1 is configured so that the burner tip side is tapered. The charging port 3 is open to the inner wall surface of the pre-combustion chamber 1 at the front position of the burner body 5, and an inclined charging chute 11 is connected to the charging port 3.

【0052】前記装入シュート11には、定量切出器1
2を介して塊状合成樹脂材の供給ホッパ13が接続され
ている。また、14は塊状合成樹脂材の貯蔵ホッパ、1
5は該貯蔵ホッパ14と前記供給ホッパ13間に介在し
た補充用ホッパであり、貯蔵ホッパ14に貯蔵された塊
状合成樹脂材は切出器30を介して補充用ホッパ15に
切り出され、さらにこの補充用ホッパ15から切出器3
1を介して供給ホッパ13に切り出される。補充用ホッ
パ15と供給ホッパ13はそれぞれ気密構造であるとと
もに、両ホッパ間には均圧用のバルブ22を備えた連通
配管21が接続されている。また、補充用ホッパ15に
は減圧バルブ23が設けられている。
The charging chute 11 is provided with a fixed amount cutting device 1
A lump synthetic resin material supply hopper 13 is connected via 2. Further, 14 is a storage hopper for a block of synthetic resin material, 1
Reference numeral 5 denotes a replenishment hopper interposed between the storage hopper 14 and the supply hopper 13, and the massive synthetic resin material stored in the storage hopper 14 is cut out to a replenishment hopper 15 via a cutting device 30. Replenishing hopper 15 to cutting device 3
It is cut out into the supply hopper 13 via 1. The replenishing hopper 15 and the supply hopper 13 each have an airtight structure, and a communication pipe 21 having a pressure equalizing valve 22 is connected between both hoppers. Further, the refilling hopper 15 is provided with a pressure reducing valve 23.

【0053】前記供給ホッパ13には加圧用のガス(N
2等)を供給するためのガス供給管16が接続されると
ともに、このガス供給管16には、開度調整器18を備
えたバルブ17が設けられている。また、19aは予燃
焼室1内の圧力を測定するための圧力計、19bは供給
ホッパ13内の圧力を測定するための圧力計、20は両
圧力計19a,19bの測定圧力の差圧を検出する差圧
検出器であり、前記開度調整器18はこの差圧検出器2
0からの差圧信号に基づきバルブ17の開度を調整を行
う。予燃焼室1の外側には予燃焼室を冷却するための水
冷ジャケット24が設けられるとともに、バーナ先端に
は水冷構造の羽口25が設けられている。この羽口25
は高温の炉内雰囲気からバーナ先端を保護するためのも
のであるが、場合によっては設けなくてもよい。なお、
その他図面において、26a及び26bは水冷ジャケッ
ト6に関して冷却水の給排水を行うための配管、27a
は水冷ジャケット24に関して冷却水の給排水を行うた
めの配管(但し、配水管は図示せず)また、28aは羽
口25に関して冷却水の給排水を行うための配管(但
し、排水管は図示せず)である。
A gas for pressurization (N
(2 etc.) is connected to a gas supply pipe 16 and the gas supply pipe 16 is provided with a valve 17 having an opening degree adjuster 18. Further, 19a is a pressure gauge for measuring the pressure in the pre-combustion chamber 1, 19b is a pressure gauge for measuring the pressure in the supply hopper 13, and 20 is a differential pressure between the pressures measured by both pressure gauges 19a, 19b. It is a differential pressure detector for detecting, and the opening adjuster 18 is the differential pressure detector 2
The opening degree of the valve 17 is adjusted based on the differential pressure signal from zero. A water cooling jacket 24 for cooling the precombustion chamber is provided outside the precombustion chamber 1, and a tuyere 25 having a water cooling structure is provided at the tip of the burner. This tuyere 25
Is for protecting the burner tip from the high temperature atmosphere in the furnace, but may not be provided in some cases. In addition,
In the other drawings, 26a and 26b are pipes for supplying and draining cooling water with respect to the water cooling jacket 6, and 27a.
Is a pipe for supplying / draining cooling water with respect to the water cooling jacket 24 (however, a water distribution pipe is not shown), and 28a is a pipe for supplying / draining cooling water with respect to the tuyere 25 (however, a drain pipe is not shown). ).

【0054】図14及び図15は、製鉄用溶解炉等の冶
金炉の羽口部Bに設けられた本発明の燃焼バーナの他の
実施例を示すもので、燃焼バーナAを構成するバーナ本
体5の前面には、バーナ径方向中心またはその近傍に固
体燃料吹出孔bが配され、その周囲に適宜間隔をおいて
複数の酸素吹出孔aが配された構造となっている。これ
らの各吹出孔a,bは、それぞれ水冷ジャケット6を貫
通する酸素供給管7及び固体燃料供給管29の先端開口
により形成されている。また、予燃焼室1内での微粉炭
と酸素との混合を迅速化し、微粉炭を効率的に急速燃焼
させるため、酸素吹出孔aと前記固体燃料吹出孔bは、
両者の孔軸延長線の交点pが予燃焼室1の出口先端また
はそれよりもバーナ内方に位置するよう構成されてい
る。
14 and 15 show another embodiment of the combustion burner of the present invention provided at the tuyere B of a metallurgical furnace such as a melting furnace for iron making. The burner body constituting the combustion burner A is shown in FIGS. On the front surface of the burner 5, a solid fuel blowout hole b is arranged at or near the center of the burner radial direction, and a plurality of oxygen blowout holes a are arranged around the solid fuel blowout hole b at appropriate intervals. Each of these blow-out holes a and b is formed by the tip end opening of the oxygen supply pipe 7 and the solid fuel supply pipe 29 which penetrate the water cooling jacket 6, respectively. Further, in order to speed up the mixing of pulverized coal and oxygen in the pre-combustion chamber 1 and efficiently and rapidly combust the pulverized coal, the oxygen outlet a and the solid fuel outlet b are
The intersection point p of the extension lines of the two hole axes is arranged so as to be located at the outlet tip of the pre-combustion chamber 1 or inside the burner than that.

【0055】さらに、燃焼バーナ全体は、その軸線に水
平方向に対してバーナ先端側が下向きとなるような傾き
角θを付して炉壁4に取付けられている。このように傾
き角θを付けるのは、微粉炭中の灰分が溶融して生じた
スラグをバーナ先端開口部2から炉内に円滑に排出する
ためである。この傾き角θは、予燃焼室1内のスラグを
バーナ先端開口部2方向へ円滑に流下させるために、予
燃焼室1のテーパ部が水平若しくはその先端側が下向き
に傾斜するような大きさとすることが好ましい。なお、
その他の構成は図12及び図13に示す実施例と同様で
あるので、同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
また、装入シュート11に塊状合成樹脂材を供給するた
めの供給ホッパ等の機構も、図示しないが図12及び図
13に示す実施例と同様である。また、酸素吹出孔aと
固体燃料吹出孔bの形状や配置等の態様は本実施例に限
定されるものではなく、先に述べた図4,図5に例示さ
れるような種々の態様を採ることができる。
Further, the entire combustion burner is attached to the furnace wall 4 with its axis having an inclination angle θ such that the tip end side of the burner is downward with respect to the horizontal direction. The inclination angle θ is added in this manner in order to smoothly discharge the slag generated by melting the ash content in the pulverized coal from the burner tip opening 2 into the furnace. The inclination angle θ is set so that the tapered portion of the pre-combustion chamber 1 is horizontal or the tip side thereof is inclined downward so that the slag in the pre-combustion chamber 1 flows down smoothly toward the burner tip opening 2. It is preferable. In addition,
Other configurations are similar to those of the embodiment shown in FIGS. 12 and 13, and therefore, the same reference numerals are given and detailed description thereof is omitted.
Further, a mechanism such as a supply hopper for supplying the lumped synthetic resin material to the charging chute 11 is also similar to that of the embodiment shown in FIGS. 12 and 13, though not shown. Further, the shapes and arrangements of the oxygen outlets a and the solid fuel outlets b are not limited to the present embodiment, and various aspects such as those illustrated in FIGS. 4 and 5 described above are applicable. Can be taken.

【0056】図16及び図17は、製鉄用溶解炉等の冶
金炉の羽口部Bに設けられた本発明の燃焼バーナの他の
実施例を示すもので、燃焼バーナAを構成するバーナ本
体5の前面には、バーナ径方向中心またはその近傍に酸
素吹出孔a′が配され、その周囲に適宜間隔をおいて複
数の固体燃料吹出孔bが配され、さらにその周囲に適宜
間隔をおいて複数の酸素吹出孔aが配された構造となっ
ている。これら各吹出孔a,a´,bは、それぞれ水冷
ジャケット6を貫通する酸素供給管7,7′及び固体燃
料供給管29の先端開口により形成されている。なお、
その他の構成は図12、図1及びと図14、図15に示
す各実施例と同様であるので、同一の符号を付し、詳細
な説明は省略する。また、装入シュート11に塊状合成
樹脂材を供給するための供給ホッパ等の機構も、図示し
ないが図12及び図13に示す実施例と同様である。ま
た、図14及び図15に示す実施例と同様、酸素吹出孔
a,a′と固体燃料吹出孔bの形状や配置等の態様は本
実施例に限定されるものではなく、先に述べた図6ない
し図8に例示されるような種々の態様を採ることができ
る。
16 and 17 show another embodiment of the combustion burner of the present invention provided at the tuyere B of a metallurgical furnace such as a melting furnace for iron making. The burner body constituting the combustion burner A is shown in FIGS. On the front surface of the burner 5, an oxygen blowout hole a'is arranged at or near the center of the burner radial direction, a plurality of solid fuel blowout holes b are arranged at appropriate intervals around the burner radial direction, and further at appropriate intervals around it. In addition, a plurality of oxygen outlets a are arranged. Each of these blow-out holes a, a ′, b is formed by an oxygen supply pipe 7, 7 ′ penetrating the water cooling jacket 6 and a tip end opening of a solid fuel supply pipe 29. In addition,
Other configurations are the same as those of the embodiments shown in FIGS. 12, 1 and 14 and 15, and therefore, the same reference numerals are given and detailed description thereof is omitted. Further, a mechanism such as a supply hopper for supplying the lumped synthetic resin material to the charging chute 11 is also similar to that of the embodiment shown in FIGS. 12 and 13, though not shown. Further, as in the embodiment shown in FIGS. 14 and 15, the shapes and arrangements of the oxygen blowing holes a and a ′ and the solid fuel blowing holes b are not limited to the present embodiment, and are described above. Various modes as illustrated in FIGS. 6 to 8 can be adopted.

【0057】上述した各実施例では、装入シュート11
を通じて供給される塊状合成樹脂材が装入口3から予燃
焼室1内に装入されるとともに、酸素吹出孔aから予燃
焼室1内に酸素が吹き込まれ、この酸素を支燃材として
塊状合成樹脂材が燃焼して燃焼ガス化し、この燃焼ガス
はバーナ先端開口部2から炉内に導入される。また、図
14、図15の実施例及び図16、図17の実施例で
は、固体燃料吹出孔bから予燃焼室1内に微粉炭が吹込
まれ、この微粉炭も予燃焼室1内で急速燃焼して燃焼ガ
ス化する。なお、予燃焼室1内での塊状合成樹脂材の着
火は、操業初期にのみパイロットバーナ9でバーナ内部
を予熱若しくは塊状合成樹脂材(及び微粉炭)を着火燃
焼させ、以降の定常操業では赤熱した耐火物10の輻射
熱により塊状合成樹脂材(及び微粉炭)を自然着火させ
る。
In each of the embodiments described above, the charging chute 11
The lump-shaped synthetic resin material supplied through the charging port 3 is charged into the pre-combustion chamber 1 through the charging port 3, and oxygen is blown into the pre-combustion chamber 1 through the oxygen outlet holes a. The resin material burns into combustion gas, and this combustion gas is introduced into the furnace through the burner tip opening 2. In addition, in the embodiment of FIGS. 14 and 15 and the embodiment of FIGS. 16 and 17, pulverized coal is blown into the pre-combustion chamber 1 through the solid fuel ejection holes b, and this pulverized coal also rapidly flows in the pre-combustion chamber 1. Burns and turns into combustion gas. The ignition of the massive synthetic resin material in the pre-combustion chamber 1 is carried out only by the pilot burner 9 in the early stage of the operation by preheating the interior of the burner or by igniting and burning the massive synthetic resin material (and the pulverized coal), and in the subsequent steady operation, red heat is generated. The massive synthetic resin material (and pulverized coal) is spontaneously ignited by the radiant heat of the refractory material 10 thus prepared.

【0058】次に、供給ホッパ13及び装入シュート1
1からの塊状合成樹脂材の供給方法について説明する。
供給ホッパ13内の塊状合成樹脂材は定量切出器12に
より装入シュート11内に定量供給され、装入口3から
予燃焼室1内に装入される。この際、予燃焼室1内の燃
焼気体が供給ホッパ13側に逆流するのを防止するた
め、ガス供給管16を通じて供給ホッパ13内にN2
のガスが供給され、ホッパ内が加圧される。この圧力制
御は、圧力計19a及び19bで予燃焼室1内の圧力P
aと供給ホッパ13内の圧力Pbを測定して差圧検出器
20で両者の差圧を検出し、この差圧(Pb−Pa)が
Pb−Pa>0で且つ過度に大きくならないよう、開度
調整器18でバルブ17の開度を自動制御することによ
り行われる。
Next, the supply hopper 13 and the charging chute 1
A method of supplying the block-shaped synthetic resin material from No. 1 will be described.
The massive synthetic resin material in the supply hopper 13 is quantitatively supplied into the charging chute 11 by the constant amount cutting device 12, and is charged into the pre-combustion chamber 1 from the charging port 3. At this time, in order to prevent the combustion gas in the pre-combustion chamber 1 from flowing back to the supply hopper 13 side, gas such as N 2 is supplied into the supply hopper 13 through the gas supply pipe 16 and the inside of the hopper is pressurized. It This pressure control is performed by using the pressure gauges 19a and 19b to control the pressure P in the pre-combustion chamber 1.
a and the pressure Pb in the supply hopper 13 are measured, and the differential pressure between the two is detected by the differential pressure detector 20, and this differential pressure (Pb-Pa) is Pb-Pa> 0 and is opened so as not to become excessively large. This is performed by automatically controlling the opening degree of the valve 17 by the degree adjuster 18.

【0059】貯蔵ホッパ14に貯蔵されている塊状合成
樹脂材は切出器30により補充用ホッパ15に切り出さ
れ、さらにこの補充用ホッパ15から切出器31により
供給ホッパ13に切り出される。この補充用ホッパ15
から供給ホッパ13に塊状合成樹脂材を切り出す際に供
給ホッパ13内の加圧気体が補充用ホッパ15側に逆流
噴出することを防止するため、塊状合成樹脂材の切り出
しに先立ち、補充用ホッパ15の減圧バルブ23を閉と
した後、連通配管21のバルブ22を開として供給ホッ
パ13と補充用ホッパ15を均圧し、しかる後、補充用
ホッパ15から供給ホッパ13への塊状合成樹脂材の切
り出しを行う。この塊状合成樹脂材の切り出し後、バル
ブ22を閉とするととも、減圧バルブ23を開とするこ
とにより、補充用ホッパ15内を減圧して大気圧とし、
貯蔵ホッパ14から補充用ホッパ15への塊状合成樹脂
材の切り出しが可能な状態とする。
The massive synthetic resin material stored in the storage hopper 14 is cut out by the cutting device 30 into the replenishing hopper 15, and further cut out from the replenishing hopper 15 by the cutting device 31 into the supply hopper 13. This replenishing hopper 15
In order to prevent the pressurized gas in the supply hopper 13 from backflowing toward the replenishment hopper 15 side when the massive synthetic resin material is cut out from the replenishment hopper 15 to the supply hopper 13, the replenishment hopper 15 After closing the decompression valve 23, the valve 22 of the communication pipe 21 is opened to equalize the pressure of the supply hopper 13 and the replenishment hopper 15, and thereafter, the block synthetic resin material is cut out from the replenishment hopper 15 to the supply hopper 13. I do. After the block synthetic resin material is cut out, the valve 22 is closed and the pressure reducing valve 23 is opened to reduce the pressure in the refilling hopper 15 to atmospheric pressure.
The block-shaped synthetic resin material can be cut out from the storage hopper 14 to the refilling hopper 15.

【0060】〔操業例1〕本発明例,として、図1
8に示す炉体の羽口部Bに図14及び図15に示す本発
明の燃焼バーナを備えたスクラップ溶解用試験炉(炉内
容積:2.5m3,銑鉄生産量:10t/日)と、図1
8の炉体の羽口部Bに図16及び図17に示す本発明の
燃焼バーナを備えたスクラップ溶解用試験炉(炉内容
積:2.5m 3,銑鉄生産量:10t/日)をそれぞれ
用い、先に述べた〜の構成を特徴とするスクラップ
溶解法を実施した。
[Operation Example 1] As an example of the present invention, FIG.
8 to the tuyere B of the furnace body shown in FIG.
A test furnace for scrap melting (within a furnace)
Volume: 2.5mThree, Pig iron production: 10t / day) and Fig. 1
8 to the tuyere B of the furnace body of the present invention shown in FIGS.
Test furnace for scrap melting with combustion burner (furnace contents
Product: 2.5m Three, Pig iron production: 10t / day)
Used, scrap characterized by the above-mentioned configurations
The dissolution method was performed.

【0061】この操業例では各燃焼バーナの予燃焼室1
内に各吹出孔から微粉炭と常温の酸素を吹き込み、[P
C/O2]を変化させてスクラップを溶解し、溶銑を製
造した。また、羽口先の燃焼温度を2000℃に調整す
るために予燃焼室内に水蒸気を冷却剤として吹き込ん
だ。なお、図18に示すシャフト炉31は、その炉頂部
32の上部に原料装入装置133が連設され、この原料
装入装置33と炉内とは開閉装置34により遮断できる
構造とし、高温の炉頂ガスをダクト35を通じて完全に
回収できるようにしてある。
In this operation example, the pre-combustion chamber 1 of each combustion burner is used.
Pulverized coal and oxygen at room temperature are blown into each of the outlets, and [P
C / O 2 ] was changed to melt the scrap to produce hot metal. Also, in order to adjust the combustion temperature at the tuyere to 2000 ° C., steam was blown into the pre-combustion chamber as a coolant. The shaft furnace 31 shown in FIG. 18 has a structure in which a raw material charging device 133 is continuously provided above the furnace top 32, and the raw material charging device 33 and the inside of the furnace can be shut off by an opening / closing device 34. The furnace top gas can be completely recovered through the duct 35.

【0062】また、比較例,として図18に示す炉
体に図21に示す羽口部を備えた試験炉と、図18に示
す炉体の羽口部Bに図20に示す構造の燃焼バーナを備
えた試験炉とを用いて微粉炭と平均粒径が5mm以下の
プラスチック材の吹き込みを行い、[PC/O2]を変
化させてスクラップを溶解し、溶銑を製造した。なお、
図21は公知のキュポラ法に基づき酸素富化した熱風に
ランスを通じて微粉炭を吹き込む方式であり、温度80
0℃の熱風を用い、酸素富化量及び微粉炭量を調整して
[PC/O2]を変化させた。本操業例においては、粒
度が74μm以下75%、表1に示す工業分析値を有す
る微粉炭を吹き込み用として用い、また、コークスとし
ては高炉用コークスを用いた。なお、本操業例は微粉炭
の燃焼性を調べるために行うものであるため、装入口3
からのプラスチック材の吹込みは実施しなかった。
As a comparative example, a test furnace having a furnace body shown in FIG. 18 with tuyere portions shown in FIG. 21 and a combustion burner having a structure shown in FIG. 20 at tuyere B of the furnace body shown in FIG. Pulverized coal and a plastic material having an average particle size of 5 mm or less were blown in using a test furnace equipped with, and the scrap was melted by changing [PC / O 2 ] to produce hot metal. In addition,
FIG. 21 shows a method of blowing pulverized coal through a lance into hot air enriched with oxygen based on a known cupola method, at a temperature of 80
[PC / O 2 ] was changed by adjusting the amount of oxygen enrichment and the amount of pulverized coal using hot air at 0 ° C. In this operation example, pulverized coal having a particle size of 74 μm or less and 75% and having an industrial analysis value shown in Table 1 was used for blowing, and blast furnace coke was used as coke. In addition, since this operation example is performed to check the combustibility of pulverized coal, the charging port 3
No plastic material was blown in from.

【0063】本発明例及び比較例における微粉炭の吹き
込み限界を見るために、炉頂ガス中のダストを逐次採取
し、ダスト中のC濃度(%)を測定した。その結果を図
19に示す。図19は投入微粉炭比PC(kg/t・pi
g)と酸素供給量O2(Nm3/t・pig)の比[PC/O
2]と炉頂乾ガス中のC濃度との関係を示したもので、
図21の方式による比較例では[PC/O2]の値が
0.7kg/Nm3以上になると炉頂ダスト中にC濃度
が急増している。これは、[PC/O2]がこの領域に
なると微粉炭が羽口先で十分に燃焼し切れず、炉頂から
未燃焼のまま排出されていることを示しており、吹き込
まれた微粉炭が燃料として十分に利用されていないこと
になる。また、図20の燃焼バーナを用いた比較例で
は、比較例に較べて炉頂乾ダスト中のC濃度は低いレ
ベルにあるが、それでも[PC/O2]:1.3kg/
Nm3以下においてC濃度は25%を超えている。
In order to check the blowing limit of the pulverized coal in the examples of the present invention and the comparative examples, the dust in the furnace top gas was sequentially sampled and the C concentration (%) in the dust was measured. The result is shown in FIG. Fig. 19 shows the input pulverized coal ratio PC (kg / t · pi
g) and oxygen supply amount O 2 (Nm 3 / t · pig) [PC / O
2 ] and the C concentration in the furnace top dry gas,
In the comparative example by the method of FIG. 21, when the value of [PC / O 2 ] is 0.7 kg / Nm 3 or more, the C concentration in the furnace top dust increases rapidly. This indicates that when [PC / O 2 ] is in this region, the pulverized coal is not completely burned at the tuyere and is discharged unburned from the top of the furnace. It means that it is not fully used as fuel. Further, in the comparative example using the combustion burner of FIG. 20, although the C concentration in the furnace top dry dust is at a lower level than that in the comparative example, [PC / O 2 ]: 1.3 kg /
Below Nm 3 , the C concentration exceeds 25%.

【0064】一方、図14及び図15に示す燃焼バーナ
を用いた本発明例においては[PC/O2]が1.4
kg/Nm3の近傍まで炉頂乾ガス中のC濃度は低く、
特に[PC/O2]:1.3kg/Nm3以下ではC濃度
は25%未満であり、微粉炭を大量に吹き込んでもこれ
が高効率に燃焼して燃焼ガス化されていることが判る。
また、図16及び図17の燃焼バーナを用いた本発明例
においては、微粉炭がより高効率に燃焼するため、さ
らに低いC濃度となっている。なお、先に述べたように
[PC/O2]は化学量論的に1.4kg/Nm3がほぼ
上限であり、本発明例において[PC/O2]:1.4
kg/Nm3近傍で炉頂乾ガス中のC濃度が急増してい
るのは本発明の燃焼バーナの限界を示すものではない。
本操業例から明らかなように、本発明の燃焼バーナによ
れば微粉炭と酸素が予燃焼室内で急速に混合して微粉炭
が急速燃焼するため、[PC/O2]を十分に高めても
微粉炭を効率的に燃焼させ、燃焼ガス化させることがで
きる。
On the other hand, in the example of the present invention using the combustion burner shown in FIGS. 14 and 15, [PC / O 2 ] was 1.4.
The C concentration in the furnace top dry gas is low up to around kg / Nm 3 ,
Particularly, [PC / O 2 ]: 1.3 kg / Nm 3 or less, the C concentration is less than 25%, and it can be seen that even if a large amount of pulverized coal is blown, it is highly efficiently combusted and combusted and gasified.
Further, in the example of the present invention using the combustion burner of FIGS. 16 and 17, the pulverized coal burns with higher efficiency, so that the C concentration is lower. As described above, [PC / O 2 ] has a stoichiometrically upper limit of 1.4 kg / Nm 3 , and in the examples of the present invention, [PC / O 2 ]: 1.4.
The sharp increase in the C concentration in the furnace top dry gas in the vicinity of kg / Nm 3 does not indicate the limit of the combustion burner of the present invention.
As is clear from this operation example, according to the combustion burner of the present invention, pulverized coal and oxygen are rapidly mixed in the pre-combustion chamber and pulverized coal is rapidly combusted, so that [PC / O 2 ] is sufficiently increased. Can efficiently combust pulverized coal for combustion gasification.

【0065】[0065]

【表1】 [Table 1]

【0066】〔操業例2〕操業例1と同様のスクラップ
溶解法を実施した。この操業例では操業例1と同じ図1
8に示す炉体の羽口部Bに図14及び図15に示す本発
明の燃焼バーナを備えた試験炉、図18に示す炉体の羽
口部Bに図20に示す構造の燃焼バーナを備えた試験炉
及び図18に示す炉体に図21に示す羽口部を有する試
験炉をそれぞれ用いてスクラップを溶解し、溶銑を製造
した。微粉炭及びコークスは操業例1と同様のものを用
い、また、合成樹脂材としては平均粒径が10〜25m
mのプラスチック材を用いた。また、この操業例では、
一部の比較例において炉シャフト部に二次燃焼用の空気
を導入し、燃焼ガスを二次燃焼させた。各実施例の操業
条件及びその結果を表2〜表6に示す。
[Operation Example 2] The same scrap melting method as in Operation Example 1 was carried out. This operation example is the same as operation example 1 in FIG.
A test furnace equipped with the combustion burner of the present invention shown in FIGS. 14 and 15 at the tuyere B of the furnace body shown in FIG. 8 and a combustion burner having the structure shown in FIG. 20 at the tuyere B of the furnace body shown in FIG. The scrap was melted by using the test furnace provided and the test furnace having the tuyere portion shown in FIG. 21 in the furnace body shown in FIG. 18, respectively, to produce hot metal. The same pulverized coal and coke as in Operation Example 1 are used, and the synthetic resin material has an average particle size of 10 to 25 m.
m plastic material was used. Also, in this operational example,
In some of the comparative examples, secondary combustion air was introduced into the furnace shaft portion to secondarily combust the combustion gas. Tables 2 to 6 show the operating conditions and the results of each example.

【0067】表2〜表6において、No.1〜No.4
は本発明の燃焼バーナを用いて微粉炭の吹き込みを行っ
た操業例、No.5〜No.8は本発明の燃焼バーナを
用いて微粉炭とともに塊状のプラスチック材を吹き込み
を行なった操業例、No.9〜No.12は図21に示
す従来のランス方式による吹き込みを行なった操業例、
No.13〜No.19は図20に示す比較例の燃焼バ
ーナを用いた操業例である。
In Tables 2 to 6, Nos. 1 to No. Four
Is an operation example in which pulverized coal is blown in using the combustion burner of the present invention, No. 5-No. No. 8 is an operation example in which a lumpy plastic material is blown together with pulverized coal by using the combustion burner of the present invention, No. 9-No. 12 is an operation example in which blowing is performed by the conventional lance method shown in FIG. 21,
No. 13-No. 19 is an operation example using the combustion burner of the comparative example shown in FIG.

【0068】No.1〜No.4は本発明の燃焼バーナ
を用いて酸素とともに微粉炭を吹き込み、No.1→N
o.4の順に微粉炭比を増加させた操業例である。この
うちNo.1は微粉炭吹き込みを行ってはいるが、[P
C/O2]が低いためスラグ中のFeOが高くなってい
る。また、この操業例では微粉炭比/コークス比が0.
25程度であり、コークス比が相対的に高いため製造コ
ストの面で問題がある。これに対して好ましい操業例で
あるNo.2〜No.4ではスラグ中のFeOが低く、
溶銑の品質および鉄歩留りは良好である。また、これら
の操業例では炉況は順調に推移し、微粉炭吹き込みに関
しては[PC/O2]の略化学量論的に限界である[P
C/O2]:1.4kg/Nm3まで吹き込むことができ
た。また、微粉炭吹き込み量の増加に伴ってコークス比
は順次低下し、コスト的に有利な操業を行うことができ
た。さらに、燃焼バーナによる微粉炭の燃焼が効率的に
も行われているため、2800kcal/Nm3以上の
高カロリー排ガスが大量に得られている。
No. 1 to No. No. 4 blows pulverized coal together with oxygen using the combustion burner of the present invention. 1 → N
o. In this example, the pulverized coal ratio was increased in the order of 4. Of these, No. 1 is blowing pulverized coal, but [P
Since C / O 2 ] is low, FeO in the slag is high. Also, in this operation example, the pulverized coal ratio / coke ratio is 0.
The coke ratio is relatively high, which is a problem in terms of manufacturing cost. On the other hand, No. which is a preferable operation example. 2-No. In 4, FeO in the slag is low,
The quality of hot metal and iron yield are good. In addition, in these operation examples, the furnace conditions were favorable, and the injection of pulverized coal was substantially stoichiometrically limited to [PC / O 2 ] [P
C / O 2 ]: It was possible to blow up to 1.4 kg / Nm 3 . In addition, the coke ratio gradually decreased as the amount of pulverized coal blown increased, and it was possible to carry out cost-effective operation. Further, since the pulverized coal is efficiently burned by the combustion burner, a large amount of high calorie exhaust gas of 2800 kcal / Nm 3 or more is obtained.

【0069】No.5〜No.8は本発明の燃焼バーナ
による塊状プラスチック材の燃焼性について調べるた
め、微粉炭とともに塊状プラスチック材の吹き込みを行
った操業例であり、これらの操業例においても炉況は順
調に推移した。また、特にNo.8ではプラスチック材
の吹き込み(プラスチック比:PLA)に関して[PL
A/O2]の略化学量論的に限界である[PLA/
2]:1.0kg/Nm3近くまでプラスチック材を吹
き込むことができた。また、プラスチック材吹込み量の
増加に伴いコークス比は順次低下し、コスト的にも有利
な操業を行うことができた。これは粒径が大きく且つ比
表面積が小さいために燃焼性の劣るプラスチック材が、
バーナ内部の予燃焼室及び羽口先で効率的に燃焼したこ
とを示すものである。
No. 5-No. No. 8 is an operation example in which the lump plastic material was blown together with the pulverized coal in order to investigate the flammability of the lump plastic material by the combustion burner of the present invention. In these operation examples, the furnace conditions were also favorable. In addition, especially No. In 8 about the injection of plastic material (Plastic ratio: PLA) [PL
[A / O 2 ] is a stoichiometric limit [PLA /
O 2 ]: The plastic material could be blown up to near 1.0 kg / Nm 3 . In addition, the coke ratio gradually decreased as the injection amount of the plastic material increased, and the cost-effective operation could be performed. This is because a plastic material with inferior flammability due to its large particle size and small specific surface area
This shows that the combustion was efficiently performed in the pre-combustion chamber and the tuyere inside the burner.

【0070】No.9〜No.12は微粉炭または微粉
炭+プラスチック材を従来のランス方式により羽口から
吹き込んだ操業例である。これらのうちNo.9は微粉
炭を酸素とともに吹き込んだ操業例、No.10は微粉
炭を酸素富化された空気とともに吹き込んだ操業例であ
る。これらの操業例は微粉炭の燃焼効率が低いため[P
C/O2]が上げられず、このため微粉炭に比べて大量
のコークスを必要とし、製造コストが高い。また、羽口
先における微粉炭と酸素との接触が十分に確保されてい
ないためスラグ中のFeOが高く、鉄歩留りの低下を生
じている。
No. 9-No. 12 is an operation example in which pulverized coal or pulverized coal + plastic material is blown from the tuyere by the conventional lance method. Of these, No. 9 is an operation example in which pulverized coal is blown together with oxygen, No. 9 10 is an operation example in which pulverized coal was blown in together with oxygen-enriched air. In these operation examples, the combustion efficiency of pulverized coal is low [P
C / O 2 ] cannot be raised, and thus a large amount of coke is required as compared with pulverized coal, and the manufacturing cost is high. Further, since the contact between the pulverized coal and oxygen at the tuyere tip is not sufficiently secured, the FeO content in the slag is high and the iron yield is reduced.

【0071】No.11は微粉炭を酸素富化された空気
とともに吹き込むとともに、炉シャフト部に二次燃焼用
の空気を導入した操業例であり、この操業例ではNo.
10に較べて燃料比は低くできるものの、No.10と
同様の理由により微粉炭の燃焼効率が低く、コークス比
が高いため製造コストが高い。また、酸素富化された空
気を使用し且つ微粉炭の燃焼により生じた燃焼ガスを二
次燃焼させているため、排ガスのカロリーが極めて低い
(1800kcal/Nm3未満)。また、No.10
と同様に酸素と微粉炭の接触が十分に確保されないため
スラグ中のFeOが高く、鉄歩留りの低下は避けられな
い。
No. No. 11 is an operation example in which pulverized coal was blown in together with oxygen-enriched air, and air for secondary combustion was introduced into the furnace shaft portion.
Although the fuel ratio can be made lower than that of No. 10, No. For the same reason as in No. 10, the combustion efficiency of pulverized coal is low and the coke ratio is high, so the manufacturing cost is high. Further, since the oxygen-enriched air is used and the combustion gas generated by the combustion of pulverized coal is secondarily combusted, the calorie of the exhaust gas is extremely low (less than 1800 kcal / Nm 3 ). In addition, No. 10
Similar to the above, since the contact between oxygen and pulverized coal is not sufficiently secured, FeO in the slag is high, and a decrease in iron yield cannot be avoided.

【0072】No.12は微粉炭とプラスチック材を酸
素とともに吹き込んだ操業例である。この操業例は[P
LA/O2]:0.2kg/Nm3、[PC/O2]:
0.6kg/Nm3であり、微粉炭とプラスチック材の
吹込み量が比較的少なく、酸素過剰の条件であるにもか
かわらず、プラスチック材によるコークス置換率Rは
3.2%と極めて低い。これは粒径が大きく且つ比表面
積が小さいため燃焼性の劣るプラスチック材が羽口先で
効率的に燃焼できないため、燃料として有効に活用され
ていないことを示している。
No. 12 is an operation example in which pulverized coal and a plastic material are blown together with oxygen. This operation example is [P
LA / O 2 ]: 0.2 kg / Nm 3 , [PC / O 2 ]:
It is 0.6 kg / Nm 3 , and the coke substitution rate R by the plastic material is extremely low at 3.2%, despite the fact that the amount of pulverized coal and the plastic material injected is relatively small and oxygen is in excess. This indicates that a plastic material having a large particle size and a small specific surface area and having inferior combustibility cannot be efficiently combusted at the tuyere, and therefore is not effectively used as a fuel.

【0073】No.13は図20に示す燃焼バーナを用
いて微粉炭の周囲から酸素富化された空気を吹き込んだ
操業例であり、No.10と同様の理由により酸素と微
粉炭との接触を十分に確保することができず、このため
微粉炭の燃焼効率が低く、従ってコークス比を高くせざ
るを得ないため製造コストが高い。また、酸素富化され
た空気を使用しているため、排ガスのカロリーが低い
(2500kcal/Nm3未満)。さらにNo.10
と同様に酸素と微粉炭の接触が十分に確保されないため
スラグ中のFeOが高く、鉄歩留りの低下は避けられな
い。
No. No. 13 is an operation example in which oxygen-enriched air is blown from around the pulverized coal using the combustion burner shown in FIG. Due to the same reason as in 10, it is not possible to sufficiently secure the contact between oxygen and pulverized coal, and therefore the combustion efficiency of pulverized coal is low, and therefore the coke ratio must be increased, resulting in high manufacturing cost. Moreover, since oxygen-enriched air is used, the calorie of the exhaust gas is low (less than 2500 kcal / Nm 3 ). Furthermore, No. 10
Similar to the above, since the contact between oxygen and pulverized coal is not sufficiently secured, FeO in the slag is high, and a decrease in iron yield cannot be avoided.

【0074】No.14は図20に示す燃焼バーナを用
いて微粉炭の周囲から酸素富化された空気を吹き込むと
ともに、炉シャフト部に二次燃焼用の空気を導入した操
業例であり、この操業ではNo.13に比べて燃料比は
低くできるものの、No.13と同様の理由により酸素
と微粉炭との接触を十分に確保することができず、この
ため微粉炭の燃焼効率が低く、本発明の燃焼バーナを用
いた操業例に較べてコークス比を高くせざるを得ないた
め製造コストが高い。また、酸素富化された空気を使用
し且つ排ガスを二次燃焼させているため排ガスのカロリ
ーが極めて低い(1800kcal/Nm3未満)。さ
らにNo.13と同様に酸素と微粉炭の接触が十分に確
保されないためスラグ中のFeOが高く、鉄歩留りの低
下は避けられない。
No. No. 14 is an operation example in which oxygen-enriched air is blown from around the pulverized coal using the combustion burner shown in FIG. 20, and air for secondary combustion is introduced into the furnace shaft portion. Although the fuel ratio can be made lower than that of No. 13, No. 13 For the same reason as in No. 13, it was not possible to ensure sufficient contact between oxygen and pulverized coal, so the combustion efficiency of pulverized coal was low, and the coke ratio was higher than in the operation example using the combustion burner of the present invention. Manufacturing cost is high because it cannot help but be forced. Further, since the oxygen-enriched air is used and the exhaust gas is secondarily burned, the calorie of the exhaust gas is extremely low (less than 1800 kcal / Nm 3 ). Furthermore, No. As with No. 13, since the contact between oxygen and pulverized coal is not sufficiently ensured, FeO in the slag is high, and a decrease in iron yield cannot be avoided.

【0075】No.15は図20に示す燃焼バーナを用
いて微粉炭とプラスチック材を吹き込むとともに、その
周囲から酸素富化された空気を吹き込んだ操業例であ
り、コークス置換率はNo.12に較べて向上するもの
の、その絶対値は10%にも満たず、やはり吹き込んだ
プラスチック材が燃料として有効に活用されていない。
No.16〜No.18は、図20に示す燃焼バーナを
用いて微粉炭の周囲から酸素を吹き込んだ操業例であ
り、No.16はNo.2と、No.17はNo.3
と、No.18はNo.4とそれぞれ[PC/O2]を
同一にして実施したものである。これらNo.16〜N
o.18はNo.2〜No.4に比べて微粉炭の燃焼効
率が低いためコークス比が高く、また羽口先に燃焼帯が
形成されるためスラグ中のFeOがNo.2〜No.4
と比較して高く、鉄歩留りの低下を生じている。No.
19は図20に示す燃焼バーナを用いて微粉炭とプラス
チック材を吹き込むとともに、その周囲から酸素を吹き
込んだ操業例であり、コークス置換率はNo.12やN
o.15に較べて向上するものの、依然低い水準にあ
る。
No. No. 15 is an operation example in which pulverized coal and a plastic material are blown using the combustion burner shown in FIG. 20, and oxygen-enriched air is blown from the surroundings. Although it is improved compared with 12, the absolute value is less than 10%, and the blown plastic material is not effectively used as a fuel.
No. 16-No. No. 18 is an operation example in which oxygen was blown from around the pulverized coal using the combustion burner shown in FIG. No. 16 is No. 2 and No. No. 17 is No. 3
No. No. 18 is No. No. 4 and [PC / O 2 ] are the same. These Nos. 16-N
o. No. 18 is No. 2-No. As compared with No. 4, the combustion efficiency of pulverized coal is low, so the coke ratio is high, and since a combustion zone is formed at the tuyere, FeO in the slag is No. 2-No. Four
It is higher than that of the steel, and the yield of iron decreases. No.
No. 19 is an operation example in which pulverized coal and a plastic material are blown using the combustion burner shown in FIG. 20 and oxygen is blown from the surroundings. 12 or N
o. Although it is better than 15, it is still at a low level.

【0076】以上の操業例から明らかなように、本発明
の燃焼バーナを用いることにより塊状の合成樹脂材を効
率的に燃焼させることができること、また、大量の微粉
炭を炉内状況や操業条件等に関係なく高効率に安定して
燃焼ガス化できること、さらには、高燃料比及び高微粉
炭比による操業の下で、スクラップを効率的に溶解し且
つ高カロリー排ガスを大量に得ることにより低コスト操
業を実現するためには、羽口部の燃焼バーナから微粉
炭とともに酸素を吹き込む、微粉炭と酸素とを本発明
の燃焼バーナを用いて吹き込むことにより、微粉炭の急
速燃焼を実現させるとともに、炉内状況に影響されるこ
となく微粉炭の安定した高効率燃焼を実現させる、微
粉炭の燃焼による燃焼ガスを有意に二次燃焼させない、
という条件を全て満足させる必要があることが判る。
As is apparent from the above operation example, the use of the combustion burner of the present invention enables efficient combustion of the lumpy synthetic resin material, and a large amount of pulverized coal in the furnace and operating conditions. It is possible to stably and highly efficiently combust gasification regardless of conditions, etc., and further, under the operation with a high fuel ratio and a high pulverized coal ratio, by efficiently melting scrap and obtaining a large amount of high-calorie exhaust gas, In order to realize cost operation, oxygen is blown together with the pulverized coal from the combustion burner at the tuyere, and pulverized coal and oxygen are blown by using the combustion burner of the present invention to realize rapid combustion of the pulverized coal. , To realize stable and highly efficient combustion of pulverized coal without being affected by the situation inside the furnace, to prevent the combustion gas of the combustion of pulverized coal from being significantly secondary burned,
It turns out that it is necessary to satisfy all the conditions.

【0077】[0077]

【表2】 [Table 2]

【0078】[0078]

【表3】 [Table 3]

【0079】[0079]

【表4】 [Table 4]

【0080】[0080]

【表5】 [Table 5]

【0081】[0081]

【表6】 [Table 6]

【0082】[0082]

【発明の効果】以上述べたように本発明の燃焼バーナに
よれば、塊状合成樹脂材のような塊状固体燃料を効率的
に燃焼させることができ、このため冶金炉において大量
の合成樹脂材を粉砕処理することなく低コストに処理
し、且つ燃料として有効利用することができる。さら
に、図2及び図3に示す本発明の燃焼バーナによれば、
製鉄用溶解炉等の羽口部から供給される微粉炭等の燃料
を炉内状況等に影響されることなく安定的に高効率燃焼
させることができる。このため製鉄用溶解炉等における
鉄源の溶解に安価な微粉炭を大量に使用することがで
き、しかも廃棄物たる塊状合成樹脂材を大量に使用する
ことができることから、溶銑の製造コストを従来に較べ
て大幅に低減させることができる。また、特に上述した
ような新規なスクラップ溶解法における溶解炉に用いた
場合には、炉内に大量に供給される微粉炭を安定的に高
効率燃焼させて燃焼ガス化できるため、スクラップと微
粉炭とを主原料とした溶銑及び高カロリー燃料用ガスの
製造を低コストで実施することができる。
As described above, according to the combustion burner of the present invention, it is possible to efficiently burn massive solid fuel such as massive synthetic resin material. Therefore, a large amount of synthetic resin material is used in the metallurgical furnace. It can be processed at low cost without crushing and can be effectively used as fuel. Further, according to the combustion burner of the present invention shown in FIGS. 2 and 3,
It is possible to stably and efficiently burn a fuel such as pulverized coal supplied from the tuyere of an iron-making melting furnace, etc., without being affected by the conditions inside the furnace. For this reason, inexpensive pulverized coal can be used in large quantities for melting the iron source in the melting furnace for iron making, etc., and moreover, massive synthetic resin material that is waste can be used in large quantities, so that the manufacturing cost of hot metal can be It can be significantly reduced compared to. Further, when used in a melting furnace in the novel scrap melting method as described above, since it is possible to stably and efficiently combust a pulverized coal that is supplied in a large amount in the furnace to combustion gasification, scrap and fine powder The production of hot metal and gas for high-calorie fuel using charcoal as the main raw material can be carried out at low cost.

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

【図1】本発明の燃焼バーナの一実施形態を示す縦断面
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an embodiment of a combustion burner of the present invention.

【図2】本発明の燃焼バーナの他の実施形態を示す縦断
面図
FIG. 2 is a vertical sectional view showing another embodiment of the combustion burner of the present invention.

【図3】本発明の燃焼バーナの他の実施形態を示す縦断
面図
FIG. 3 is a vertical sectional view showing another embodiment of the combustion burner of the present invention.

【図4】図2に示す燃焼バーナの構造において、バーナ
径方向における酸素吹出孔と固体燃料吹出孔の一配置例
を示す説明図
FIG. 4 is an explanatory view showing an arrangement example of oxygen blowout holes and solid fuel blowout holes in a burner radial direction in the structure of the combustion burner shown in FIG.

【図5】図2に示す燃焼バーナの構造において、バーナ
径方向における酸素吹出孔と固体燃料吹出孔の他の配置
例を示す説明図
5 is an explanatory view showing another example of the arrangement of the oxygen blowout holes and the solid fuel blowout holes in the burner radial direction in the structure of the combustion burner shown in FIG.

【図6】図3に示す燃焼バーナの構造において、バーナ
径方向における酸素吹出孔と固体燃料吹出孔の一配置例
を示す説明図
6 is an explanatory view showing an example of arrangement of oxygen blowout holes and solid fuel blowout holes in a burner radial direction in the structure of the combustion burner shown in FIG. 3. FIG.

【図7】図3に示す燃焼バーナの構造において、バーナ
径方向における酸素吹出孔と固体燃料吹出孔の他の配置
例を示す説明図
7 is an explanatory view showing another example of the arrangement of the oxygen blowout holes and the solid fuel blowout holes in the burner radial direction in the structure of the combustion burner shown in FIG.

【図8】図3に示す燃焼バーナの構造において、バーナ
径方向における酸素吹出孔と固体燃料吹出孔の他の配置
例を示す説明図
8 is an explanatory view showing another example of the arrangement of the oxygen blowout holes and the solid fuel blowout holes in the burner radial direction in the structure of the combustion burner shown in FIG.

【図9】本発明の燃焼バーナ及び比較例の燃焼バーナに
ついて、供給される合成樹脂材の平均粒径と燃焼性(コ
ークス置換率)との関係を示すグラフ
FIG. 9 is a graph showing the relationship between the average particle size of the synthetic resin material supplied and the combustibility (coke substitution rate) for the combustion burner of the present invention and the combustion burner of the comparative example.

【図10】本発明の燃焼バーナを用いた場合と比較例の
燃焼バーナを用いた場合について、微粉炭の燃焼率を経
時に示すグラフ
FIG. 10 is a graph showing the burning rate of pulverized coal over time in the case of using the combustion burner of the present invention and the case of using the combustion burner of the comparative example.

【図11】本発明の燃焼バーナを用いた場合と比較例の
燃焼バーナを用いた場合について、羽口部近傍における
微粉炭の理想的な燃焼状況を示した説明図
FIG. 11 is an explanatory diagram showing ideal combustion conditions of pulverized coal near the tuyere when the combustion burner of the present invention is used and when the combustion burner of the comparative example is used.

【図12】本発明の燃焼バーナの一実施例を示す縦断面
FIG. 12 is a vertical sectional view showing an embodiment of a combustion burner of the present invention.

【図13】図12のXIII−XIII線に沿う矢視断
面図
13 is a sectional view taken along the line XIII-XIII in FIG.

【図14】本発明の燃焼バーナの他の実施例を示す縦断
面図
FIG. 14 is a longitudinal sectional view showing another embodiment of the combustion burner of the present invention.

【図15】図14のXV−XV線に沿う矢視断面図15 is a sectional view taken along the line XV-XV of FIG.

【図16】本発明の燃焼バーナの他の実施例を示す縦断
面図
FIG. 16 is a longitudinal sectional view showing another embodiment of the combustion burner of the present invention.

【図17】図16のXVII−XVII線に沿う矢視断
面図
17 is a sectional view taken along the line XVII-XVII in FIG.

【図18】本発明の燃焼バーナが適用されるスクラップ
溶解炉の構成例を示す概念図
FIG. 18 is a conceptual diagram showing a configuration example of a scrap melting furnace to which the combustion burner of the present invention is applied.

【図19】本発明の燃焼バーナを用いた場合と比較例の
燃焼バーナを用いた場合について、[PC/O2]と炉
頂乾ガス中のC濃度との関係を示すグラフ
FIG. 19 is a graph showing the relationship between [PC / O 2 ] and the C concentration in the furnace top dry gas when the combustion burner of the present invention is used and when the combustion burner of the comparative example is used.

【図20】予燃焼室を持たない燃焼バーナを備えた羽口
部の断面構造を示す説明図
FIG. 20 is an explanatory view showing a sectional structure of a tuyere provided with a combustion burner having no pre-combustion chamber.

【図21】従来方式の羽口部の断面構造を示す説明図FIG. 21 is an explanatory view showing a cross-sectional structure of a conventional tuyere.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…予燃焼室、2…バーナ先端開口部、3…装入口、4
…炉壁、5…バーナ本体、6…水冷ジャケット、7,
7′…酸素供給管、8…覗き窓用管体、9…パイロット
バーナ、10…耐火物、11…装入シュート、12…定
量切出器、13…供給ホッパ、14…貯蔵ホッパ、15
…補充用ホッパ、16…ガス供給管、17…バルブ、1
8…開度調整器、19a,19b…圧力計、20…差圧
検出器、21…連通配管、22…バルブ、23…減圧バ
ルブ、24…水冷ジャケット、25…羽口、26a,2
6b,27a,28a…配管、29…固体燃料供給管、
30,31…切出器、31…シャフト炉、32…炉頂
部、33…原料装入装置、34…開閉装置、35…ダク
ト、a,a´…酸素吹出孔、b…固体燃料吹出孔、c…
覗き窓、A…燃焼バーナ、B…羽口部
1 ... Pre-combustion chamber, 2 ... Burner tip opening, 3 ... Charging inlet, 4
… Furnace wall, 5… Burner body, 6… Water cooling jacket, 7,
7 '... Oxygen supply pipe, 8 ... Viewing window pipe body, 9 ... Pilot burner, 10 ... Refractory material, 11 ... Charging chute, 12 ... Fixed amount cutting device, 13 ... Supply hopper, 14 ... Storage hopper, 15
... replenishing hopper, 16 ... gas supply pipe, 17 ... valve, 1
8 ... Opening degree regulator, 19a, 19b ... Pressure gauge, 20 ... Differential pressure detector, 21 ... Communication piping, 22 ... Valve, 23 ... Pressure reducing valve, 24 ... Water cooling jacket, 25 ... Tuyere, 26a, 2
6b, 27a, 28a ... Piping, 29 ... Solid fuel supply pipe,
30, 31 ... Cutout device, 31 ... Shaft furnace, 32 ... Furnace top part, 33 ... Raw material charging device, 34 ... Opening / closing device, 35 ... Duct, a, a '... Oxygen blowing hole, b ... Solid fuel blowing hole, c ...
Peep window, A ... combustion burner, B ... tuyere

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 有山 達郎 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 野田 英俊 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 松浦 正博 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 井ノ口 孝憲 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 野添 浚平 東京都江東区南砂2丁目11番1号 川崎重 工業株式会社東京設計事務所内 (72)発明者 木村 憲治 東京都江東区南砂2丁目11番1号 川崎重 工業株式会社東京設計事務所内 (72)発明者 原田 英一 兵庫県明石市川崎町1番1号 川崎重工業 株式会社明石工場内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Tatsuro Ariyama 1-2-1, Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Inside Nihon Kohkan Co., Ltd. (72) Hidetoshi Noda 1-2-1 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Nippon Steel Tube Co., Ltd. (72) Inventor Masahiro Matsuura 1-2-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Nihon Steel Tube Co., Ltd. (72) Inventor Takanori Inoguchi 1-2-1 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Nihon Inside Steel Pipe Co., Ltd. (72) Inoue, Noboru Nozoe, Tokyo, Koto-ku, Tokyo 2-11-1, Kawasaki Heavy Industries, Ltd. (72) Inventor Kenji Kimura 2--11, Minamisuna, Koto-ku, Tokyo Kawasaki Heavy Industries Ltd. Tokyo Design Office (72) Inventor Eiichi Harada 1-1 Kawasaki-cho, Akashi-shi, Hyogo Kawasaki Heavy Industries Ltd. Akashi Plant

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 シャフト炉下部の羽口部に設けられる燃
焼バーナであって、該燃焼バーナは、その先端開口部の
内方に予燃焼室を有するとともに、該予燃焼室内に塊状
固体燃料を装入するための装入口を有し、予燃焼室の内
方に酸素吹出孔を有している、冶金炉に用いられる燃焼
バーナ。
1. A combustion burner provided at the tuyere of a lower part of a shaft furnace, wherein the combustion burner has a pre-combustion chamber inside the tip end opening thereof, and the solid solid fuel is contained in the pre-combustion chamber. A combustion burner used in a metallurgical furnace, which has a charging inlet for charging and an oxygen blowing hole inside the pre-combustion chamber.
【請求項2】 シャフト炉下部の羽口部に設けられる燃
焼バーナであって、該燃焼バーナは、その先端開口部の
内方に予燃焼室を有するとともに、該予燃焼室内に塊状
固体燃料を装入するための装入口を有し、予燃焼室の内
方に、バーナ径方向中心若しくはその近傍に配される固
体燃料吹出孔と、その周囲に配される酸素吹出孔とを有
している、冶金炉に用いられる燃焼バーナ。
2. A combustion burner provided at the tuyere of a lower part of a shaft furnace, wherein the combustion burner has a pre-combustion chamber inside an opening of the tip thereof, and the solid solid fuel is contained in the pre-combustion chamber. It has a charging port for charging, and has a solid fuel blowout hole arranged inside or in the vicinity of the center of the burner radial direction inside the pre-combustion chamber, and an oxygen blowout hole arranged around it. A combustion burner used in a metallurgical furnace.
【請求項3】 シャフト炉下部の羽口部に設けられる燃
焼バーナであって、該燃焼バーナは、その先端開口部の
内方に予燃焼室を有するとともに、該予燃焼室内に塊状
固体燃料を装入するための装入口を有し、予燃焼室の内
方に、バーナ径方向中心若しくはその近傍に配される酸
素吹出孔と、その周囲に配される固体燃料吹出孔と、さ
らにその周囲に配される酸素吹出孔とを有している、冶
金炉に用いられる燃焼バーナ。
3. A combustion burner provided at the tuyere of the lower part of a shaft furnace, wherein the combustion burner has a pre-combustion chamber inside the tip opening, and the solid fuel is in the pre-combustion chamber. An oxygen outlet is provided inside the pre-combustion chamber at or near the radial center of the burner, a solid fuel outlet is provided around the oxygen inlet, and the surroundings thereof. A combustion burner used in a metallurgical furnace, the burner having an oxygen blowout hole disposed in.
【請求項4】 バーナの軸線が水平方向に対してバーナ
先端側が下向きとなるような傾き角θを有している、請
求項1、2または3に記載の冶金炉に用いられる燃焼バ
ーナ。
4. The combustion burner used in the metallurgical furnace according to claim 1, wherein the axis of the burner has an inclination angle θ such that the tip end side of the burner is downward with respect to the horizontal direction.
【請求項5】 固体燃料吹出孔と酸素吹出孔が、両者の
孔軸延長線の交点が予燃焼室の先端出口近傍またはそれ
よりもバーナ内方に位置するように構成されている、請
求項2、3または4に記載の冶金炉に用いられる燃焼バ
ーナ。
5. The solid fuel blowout hole and the oxygen blowout hole are configured such that the intersection of the hole axis extension lines of the solid fuel blowout hole and the oxygen blowout hole is located near the tip exit of the precombustion chamber or inside the burner than that. A combustion burner used in the metallurgical furnace according to 2, 3, or 4.
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