JPH094979A - 製鉄用溶解炉に用いられる燃焼バーナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 製鉄用溶解炉において、炉内状況等に影響さ
れることなく微粉炭等の燃料を安定的に高効率燃焼させ
ること 【構成】 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、その先端開口部の内方に予燃焼室を有す
るとともに、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、予燃焼室内に吹き込まれた
微粉炭等の燃料を酸素と速やかに接触させて高効率に急
速燃焼させ、その燃焼ガスをバーナ先端開口部から炉内
に導入するようにした。また、バーナの軸線に水平方向
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、微粉炭中の灰分が溶融して生じたスラグを炉内側
に円滑に排出できるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は製鉄用溶解炉の羽口部に
設けられる微粉炭等の燃焼バーナに関するもので、特
に、スクラップを鉄源として溶銑を製造するとともに、
燃料用ガスとして高い利用価値のある高カロリー排ガス
を得ることができるスクラップ溶解法に好適な燃焼バー
ナに関する。

【０００２】

【従来の技術】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。従来、スクラップ
から溶銑を製造するために電気炉が用いられているが、
電気炉法は莫大な電気を必要とするためコストが高く、
製造コスト面での要求を満足できない。また、キュポラ
法によりスクラップを原料とした鋳物銑の製造が行われ
ているが、このキュポラ法では燃料として鋳物用の高品
位大塊コークスを使用する必要があり、この鋳物用コー
クスは高炉用コークスの４倍程度の価格であるため製造
コストの面で汎用化は難しい。

【０００３】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.79,No.2，P.139〜146）。

【０００４】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。

【０００５】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。

【０００６】また、上記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。

【０００７】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。

【０００８】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。

【０００９】このような従来のスクラップ溶解技術に対
し、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。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、下
記の(1)〜(3)の手段を採ることを特徴としている。 (1) 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。 (2) 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。 (3) 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。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】このようなスクラップ
溶解法において、上記(2)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。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。

【００１１】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。したがって本発明
の目的は、炉内状況等に影響されることなく製鉄用溶解
炉、とりわけ上述したスクラップ溶解法に供される溶解
炉において微粉炭等の燃料を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。

【００１２】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るための本発明の燃焼バーナを、図１及び図２の構成図
に基づき説明する。図１の燃焼バーナＡは製鉄用溶解炉
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を有し、さらに、この
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ａと、その周囲に配される酸
素吹出孔ｂとを有している。また、バーナの軸線は水平
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。

【００１３】図２の燃焼バーナＡは製鉄用溶解炉を構成
するシャフト炉下部の羽口部Ｂに設けられ、その先端開
口部の内方に予燃焼室１を有し、さらに、この予燃焼室
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ｂ´と、その周囲に配される固体燃料吹出
孔ａと、さらにその周囲に配される酸素吹出孔ｂとを有
している。また、バーナの軸線は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。
本発明の燃焼バーナでは、図１及び図２に示すように固
体燃料吹出孔ａと酸素吹出孔ｂ，ｂ´が、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。

【００１４】図１の燃焼バーナにおいて、酸素吹出孔ｂ
は固体燃料吹出孔ａの周りに環状に設けてもよいし、或
いは固体燃料吹出孔ａの周りに適宜間隔をおいて複数の
酸素吹出孔ｂを設けるようにしてもよい。図３及び図４
はこのようなバーナ径方向における固体燃料吹出孔ａ及
び酸素吹出孔ｂの配置例を示している。また、固体燃料
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。

【００１５】また、図２の燃焼バーナにおいて、固体燃
料吹出孔ａ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ｂ´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ｂ´の周りに適宜間隔をおい
て複数の固体燃料吹出孔ａを配するようにしてもよい。
また、固体燃料吹出孔ａの周囲に設けられる酸素吹出孔
ｂについても、固体燃料吹出孔ａの周りに環状に設けて
もよいし、或いは固体燃料吹出孔ａの周りに適宜間隔を
おいて複数の酸素吹出孔ｂを設けるようにしてもよい。
図５〜図７はこのようなバーナ径方向における固体燃料
吹出孔ａ及び酸素吹出孔ｂの配置例を示している。ま
た、酸素吹出孔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。

【００１６】

【作用】以下、粉粒状固体燃料として微粉炭を使用する
場合を例に、本発明の燃焼バーナの作用を説明する。図
１の燃焼バーナＡにおいては、その予燃焼室１内にバー
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
ａから微粉炭（ＰＣ）が、また、その周囲に配された酸
素吹出孔ｂから酸素（Ｏ₂）がそれぞれ吹込まれる。こ
の際、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
バーナ先端開口部２から炉内に導入される。

【００１７】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、投入微粉炭量ＰＣ
（ｋｇ／ｈ）と酸素供給量（Ｎｍ³／ｈ）の比［ＰＣ／
Ｏ₂］を十分に高くすることができる。予燃焼室１内で
は微粉炭の中の灰分が溶融してスラグが生じるが、燃焼
バーナ１の軸線にバーナ先端側が下向きとなるような傾
き角θが付されているため、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。

【００１８】また、図２の燃焼バーナＡにおいては、固
体燃料吹出孔ａから吹き出される微粉炭（ＰＣ）は、そ
の内側と外側を酸素吹出孔ｂ，ｂ´から吹き出される酸
素（Ｏ₂）でサ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。また、図１及び図２に示すように燃焼バーナの固体
燃料吹出孔ａと酸素吹出孔ｂ，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。なお、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微粉炭を自然着火させるよう
にすることもできる。

【００１９】上述したように本発明の燃焼バーナによれ
ば、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２２に示
すような公知のランス方式で微粉炭を吹込んだ場合に
は、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ず、微粉炭の大量
吹込みが実現できない。また、図１２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微
粉炭を急速燃焼させた場合にも、微粉炭の燃焼効率は本
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。

【００２０】図８は、スクラップ溶解炉の羽口部におい
て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、予燃焼室を持たない図２１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］＝１．２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。また、これ以外にも比較例の場
合には種々の操業条件の変化に基づく炉内状況の変動に
より、微粉炭の燃焼率が大きく変動する。

【００２１】これに対して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［ＰＣ／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。

【００２２】図９は、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２１に示す
予燃焼室を持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が発生するもの
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。

【００２３】このように本発明の燃焼バーナを用いるこ
とにより、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、このため本発明の燃焼バーナは、特に先に述べた
(1)〜(3)の構成を特徴とするスクラップ溶解法に好適な
ものと言える。以下、このスクラップ溶解法に適用した
場合の本発明燃焼バーナの作用及び有用性について説明
する。

【００２４】先に述べた(1)〜(3)の構成を特徴とするス
クラップ溶解法は、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、燃料用ガスとして利用価値の高
い高カロリー排ガスを大量に得ることを目的とするもの
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を行うことを前提とし
た方法である。このスクラップ溶解法は、羽口部に燃焼
バーナを備えたシャフト炉を用い、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急速燃焼させてその燃焼ガスを
炉内に導入し、この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。

【００２５】このようなスクラップ溶解法における微粉
炭の燃焼に本発明の燃焼バーナを用いた場合、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／Ｏ
₂］：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、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、図９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。

【００２６】さらに、羽口部から燃焼用に吹き込まれる
ガスが酸素であり、また、先に述べたように単位酸素量
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、しかも上記のように
燃焼ガスを二次燃焼させないことにより、ＣＯとＨ₂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。こ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以上、微
粉炭比（ｋｇ／ｔ）とコークス比（ｋｇ／ｔ）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、［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。

【００２７】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。

【００２８】また、上記のスクラップ溶解法において微
粉炭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２１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と酸素を
炉内に吹き込んだ場合にも、図９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。

【００２９】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以上、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。

【００３０】本発明の燃焼バーナから吹き込まれる酸素
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９９．８％〜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、本
発明により得られる作用効果の面から言うと、純度が９
５％未満の酸素ガスでは吹き込まれる微粉炭と酸素との
接触が十分に確保できないため、微粉炭の燃焼効率が悪
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、酸素吹出
孔ｂ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。

【００３１】なお、本発明の燃焼バーナは、上述したよ
うなスクラップ溶解法に供される溶解炉に限らず、他の
種類のスクラップ溶解炉、高炉、キュポラ等の各種製鉄
用溶解炉に適用することができる。また、バーナで燃焼
させる粉粒状固体燃料としても、微粉炭だけでなく例え
ば合成樹脂の粉砕物或いはこれと微粉炭との混合物等、
任意の粉粒物状固体燃料を適用することができる。

【００３２】

【実施例】

〔実施例１〕図１０及び図１１は、製鉄用溶解炉の羽口
部Ｂに設けられた本発明の燃焼バーナＡの一実施例を示
すもので、３は溶解炉の炉壁である。なお、この実施例
では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
微粉炭を燃焼させるための予燃焼室１を有するととも
に、さらにその内方に、固体燃料吹出孔ａ、酸素吹出孔
ｂ及び覗き窓ｃ等を備えたバーナ本体４を有している。

【００３３】前記バーナ本体４は、筒状の水冷ジャケッ
ト５とこれを貫通する固体燃料供給管６、酸素供給管７
及び覗き窓用管体８等から構成され、前記各供給管及び
管体の端部がバーナ本体４の前面（水冷ジャケット５の
前面）に開口することで、固体燃料吹出孔ａ、酸素吹出
孔ｂ及び覗き窓ｃが形成されている。これらのうち固体
燃料吹出孔ａは、バーナ径方向中心若しくはその近傍に
形成され、一方、酸素吹出孔ｂは複数本の酸素供給管７
により固体燃料吹出孔ａの周囲に適当な間隔をおいて複
数個形成されている。また、予燃焼室内の燃焼状況を観
察するための前記覗き窓ｃは、前記固体燃料吹出孔ａと
酸素吹出孔ｂの間に形成されている。

【００３４】前記予燃焼室１は、バーナ本体４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微粉炭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。予燃焼室１の外側には水冷ジャケット１
１が設けられるとともに、バーナ先端には水冷構造の羽
口１２が設けられている。この羽口１２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。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、前記固体燃料吹出孔ａと酸素吹出
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。

【００３５】さらに、燃焼バーナＡ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３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、
その他図面において、１３ａ及び１３ｂは水冷ジャケッ
ト５に関して冷却水の給排水を行うための配管、１４ａ
及び１４ｂは水冷ジャケット１１に関して冷却水の給排
水を行うための配管、また、１５は羽口１２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。

【００３６】なお、固体燃料吹出孔ａと酸素吹出孔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３，図４に例示されるような種々の態
様を採ることができる。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
バーナを設けることができ、このパイロットバーナは固
体燃料供給管６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る。図１２はこのようなパイロット
バーナを設けた場合のバーナ本体４の一構造例を示して
おり、パイロットバーナ１６を設けたことにより、固体
燃料吹出孔ａはバーナ径方向中心位置からやや偏位した
位置の２箇所に設けられている。

【００３７】さらに、固体燃料吹出孔ａから微粉炭を旋
回させつつ適度な拡がりをもって吹き出し、酸素吹出孔
ｂから吹き出される酸素との混合をより迅速化させるた
め、例えば、固体燃料吹出孔ａを図１３ないし図１５に
示すような構造とすることができる。この構造例は、微
粉炭を旋回させつつ適度な拡がりをもって吹き出すため
の案内羽根２２を固体燃料吹出孔ａの内部に固定的に設
けたもので、この案内羽根２２は、固体燃料吹出孔ａの
中心に位置する軸体２３と、この軸体２３から吹出孔径
方向に放射状に延びる複数枚（通常、３枚以上）の羽根
２４から構成され、各羽根２４は軸体２３の軸線に対し
て適当な傾き角αを有している。なお、吹き出される微
粉炭の拡がり角等を考慮した場合、上記傾き角αは１０
〜１５°程度とすることが好ましい。

【００３８】〔実施例２〕図１６及び図１７は、製鉄用
溶解炉の羽口部Ｂに設けられた本発明の燃焼バーナＡの
他の実施例を示したもので、燃焼バーナ４を構成するバ
ーナ本体４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ｂ′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ａ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ｂが配された構造
となっている。これら各吹出孔ａ，ｂ，ｂ′は、それぞ
れ水冷ジャケット５を貫通する固体燃料供給管６及び酸
素供給管７，７′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１０及び図１１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。

【００３９】また、図１０及び図１１に示す実施例と同
様、固体燃料吹出孔ａと酸素吹出孔ｂ，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５〜図７に例示されるような種々の態様を採る
ことができる。また、固体燃料吹出孔ａは図１３ないし
図１５に示すような構造とすることもできる。また、本
実施例の構造においても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
を設けることができ、このパイロットバーナは固体燃料
供給管６等と同様、水冷ジャケット５を貫通するように
して設けられる。図１８はこのようなパイロットバーナ
を設けた場合のバーナ本体４の一構造例を示しており、
固体燃料吹出孔ａを環状に設け、その内側に酸素吹出孔
ｂ′、パイロットバーナ１６及び覗き窓ｃが形成されて
いる。

【００４０】〔操業例１〕図１９に示す炉体の羽口部Ｂ
に図１０及び図１１に示す構造の燃焼バーナＡを備えた
スクラップ溶解用試験炉（炉内容積：２．５ｍ³，生産
量：１０ｔ／日）及び図１９の炉体の羽口部Ｂに図１６
及び図１７に示す構造の燃焼バーナＡを備えたスクラッ
プ溶解用試験炉（炉内容積：２．５ｍ³，生産量：１０
ｔ／日）をそれぞれ用い、先に述べた(1)〜(3)の構成を
特徴とするスクラップ溶解法を実施した。先に述べたよ
うにこのスクラップ溶解法は、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大量に得ることを目的
とするもので、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を行うこと
を前提とし、シャフト炉内に鉄源であるスクラップとコ
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急速燃焼させてその燃焼
ガスを炉内に導入し、この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方
法である。

【００４１】本操業例では［ＰＣ／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、燃焼バー
ナＡの予燃焼室内には微粉炭とともに常温の酸素（冷酸
素）を吹き込むとともに、羽口先の燃焼温度を２０００
℃に調整するために水蒸気を冷却剤として吹き込んだ。
なお、図１９に示すシャフト炉１７は、その炉頂部１８
の上部に原料装入装置１９が連設され、この原料装入装
置１９と炉内とは開閉装置２０により遮断できる構造と
し、高温の炉頂ガスをダクト２１を通じて完全に回収で
きるようにしてある。

【００４２】また、比較例，として図１９に示す炉
体に図２２に示す羽口部を備えた試験炉及び図１９に示
す炉体の羽口部Ｂに図２１に示す構造の燃焼バーナを備
えた試験炉を用い、［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２２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８００℃の熱風を用
い、酸素富化量及び微粉炭吹込量を調整して［ＰＣ／Ｏ
₂］を変化させた。本操業例においては、粒度が７４μ
ｍ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。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２０に示す。

【００４３】図２０は投入微粉炭量ＰＣ（ｋｇ／ｈ）と
酸素供給量Ｏ₂（Ｎｍ³／ｈ）の比［ＰＣ／Ｏ₂］と炉頂
乾ガス中のＣ濃度との関係を示したもので、図２２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２１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。

【００４４】一方、羽口部に図１０及び図１１に示す燃
焼バーナを用いた本発明例においては［ＰＣ／Ｏ₂］
が１．４ｋｇ／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／Ｎ
ｍ³がほぼ上限であり、本発明例において［ＰＣ／
Ｏ₂］：１．４ｋｇ／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。

【００４５】

【表１】

【００４６】〔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
９に示す炉体の羽口部Ｂに図１０及び図１１に示す構造
の燃焼バーナＡを備えた試験炉、図１９に示す炉体の羽
口部Ｂに図２１に示す構造の燃焼バーナを備えた試験炉
及び図１９に示す炉体に図２２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
いた。また、この操業例では、一部の比較例においてシ
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。各実施例の製造条件及びその結果を表２〜
表４に示す。

【００４７】表２〜表４においてケース１〜４が本発明
例、それ以外が比較例であり、全ての操業例において羽
口部からの微粉炭吹き込みを行なっている。また、ケー
ス１〜４は図１０及び図１１に示す燃焼バーナを備えた
試験炉を用いた例、ケース５〜７は図２２に示す羽口部
（ランス方式による微粉炭の吹込み）を備えた試験炉を
用いた例、ケース８〜１４は図２１に示す予燃焼室を持
たない燃焼バーナを備えた試験炉を用いた例であり、い
ずれの場合も羽口先温度は２２００℃で一定に保った。
本操業例ではどのケースでも操業自体は全く支障がなっ
た。

【００４８】ケース１〜４は燃焼バーナから酸素ととも
に微粉炭の吹き込みを行ない、ケース１，２，３，４の
順に微粉炭比を増加させた操業例である。ケース１は微
粉炭吹き込みを行ってはいるが、［ＰＣ／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０．３５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ケース２〜ケ
ース４においては、スラグ中のＦｅＯが低く、溶銑の品
質及び鉄歩留りは良好である。また、これらケース２〜
ケース４では、コークス比を超える大量の微粉炭を吹き
込んでいるにも拘らず、燃焼バーナによる微粉炭の燃焼
が効率的に行なわれているため、２７００ｋｃａｌ／Ｎ
ｍ³以上の高カロリー排ガスが大量に得られている。

【００４９】ケース５は図２２に示す従来型の吹き込み
羽口を用いて微粉炭と酸素とを吹き込んだ操業例であ
り、微粉炭の燃焼効率が低いため［ＰＣ／Ｏ₂］が上げ
られず、このため微粉炭に較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、溶銑の品質低下及び鉄歩留りの低下
を生じている。ケース６は図２２に示す従来型の吹き込
み羽口を用いて酸素富化された空気を微粉炭とともに吹
き込んだ操業例であり、この操業例では、従来型の吹き
込み羽口を用いていることに加えて、吹き込みガスとし
て酸素富化された空気を用いているために酸素と微粉炭
との接触が十分に確保できず、このため微粉炭の燃焼効
率がケース５よりもさらに低く、したがってコークス比
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（６６％Ｏ₂）を使用しているため、
排ガスのカロリーも低く（２５００ｋｃａｌ／Ｎｍ³未
満）、さらに、上記のように酸素と微粉炭との接触が十
分に確保されないため、スラグ中のＦｅＯが高く、溶銑
の品質低下及び鉄歩留りの低下を生じている。

【００５０】ケース７は図２２に示す従来型の吹き込み
羽口を用い、酸素富化された空気を微粉炭とともに吹き
込むとともに、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、この操業例ではケース６に較べて燃料
比は低くできるものの、ケース６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（６６％Ｏ₂）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（１
８００ｋｃａｌ／Ｎｍ³未満）。また、ケース６と同様
に酸素と微粉炭との接触が十分に確保されないため、ス
ラグ中のＦｅＯが高く、溶銑の品質低下及び鉄歩留りの
低下を生じている。

【００５１】ケース８は図２１に示す燃焼バーナを用
い、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、この操業例では吹き込みガスとして酸素
富化された空気を用いているために酸素と微粉炭との接
触が十分に確保できず、このため微粉炭の燃焼効率が低
く、したが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（６９％Ｏ
₂）を使用しているため排ガスのカロリーも低い（２４
００ｋｃａｌ／Ｎｍ³未満）。さらに、酸素富化された
空気を用いているため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がケース２〜４に較
べて高く、溶接の品質低下及び歩留低下を生じている。

【００５２】ケース９は図２１に示す燃焼バーナを用
い、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、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、この操業例ではケース８に較べて燃料比は低
くできるものの、ケース８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（６２％Ｏ₂）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（１８００
ｋｃａｌ／Ｎｍ³未満）。また、ケース８と同様に酸素
と微粉炭との接触が十分に確保されないため、スラグ中
のＦｅＯがケース２〜４に較べて高く、溶銑の品質低下
及び鉄歩留りの低下を生じている。

【００５３】ケース１０とケース１１は低燃料比による
操業例であり、このうちケース１０は図２１に示す燃焼
バーナを用い、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る。この操業例では吹き込みガス
として酸素富化された空気を用いているために酸素と微
粉炭との接触が十分に確保できず、このため微粉炭の燃
焼効率が低く、したが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
（６３％Ｏ₂）を使用しているため、排ガスのカロリー
も低く（２３００ｋｃａｌ／Ｎｍ³未満）、さらに、低
燃焼比での操業であるため排ガス量も少ない。また、酸
素富化された空気を用いているために酸素と微粉炭との
接触が十分に確保されないため、スラグ中のＦｅＯがケ
ース２〜４に較べて高く、溶接の品質低下及び歩留低下
を生じている。

【００５４】ケース１１は図２１に示す燃焼バーナを用
い、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、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、この操業例ではケース１０に較べて燃料比は
低くできるものの、ケース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（６３％Ｏ₂）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く（１８
００ｋｃａｌ／Ｎｍ³未満）、さらに、低燃焼比での操
業であるため排ガス量も少ない。また、ケース１０と同
様に酸素と微粉炭との接触が十分に確保されないため、
スラグ中のＦｅＯがケース２〜４に較べて高く、溶銑の
品質低下及び鉄歩留りの低下を生じている。

【００５５】ケース１２〜ケース１４は図２１に示す燃
焼バーナを用い、微粉炭の周囲から酸素（冷酸素）を吹
き込んだ操業例であり、それらの操業例のうちケース１
２はケース２と、ケース１３はケース３と、ケース１４
はケース４とそれぞれ同じ［ＰＣ／Ｏ₂］で実施された
ものである。これらケース１２〜ケース１４はケース２
〜ケース４とそれぞれ比較すると判るように、ケース２
〜ケース４に較べて微粉炭の燃焼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がケース２〜４に較べて高く、溶銑の品質
低下及び鉄歩留りの低下を生じている。

【００５６】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、また、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。

【００５７】

【表２】

【００５８】

【表３】

【００５９】

【表４】

【００６０】〔操業例３〕羽口部に図１０及び図１１に
示す本発明の燃焼バーナを有する高炉と羽口部に図２１
に示す比較例の燃焼バーナを有する高炉により操業を行
い、それぞれの場合について炉頂ダスト中のカーボン濃
度を調べた。これらの操業例では出銑比を２．１（ｔ／
ｍ³・ｄａｙ）で一定とした。表５は各ケースの操業条
件と炉頂ダスト中のカーボン濃度（単位時間当たりの平
均濃度）を示しており、比較例に対して本発明の燃焼バ
ーナを用いた場合には炉頂ダスト中のカーボン濃度が５
％も低減できることが判る。

【００６１】

【表５】

【００６２】

【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、製鉄用溶解炉の炉内状況等に影響されることな
く、羽口部から供給される微粉炭等の燃料を安定的に高
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、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して高効率燃焼させて
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。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の燃焼バーナの構成図

【図２】本発明の他の燃焼バーナの構成図

【図３】図１に示す燃焼バーナの構成において、バーナ
径方向における固体燃料吹出孔と酸素吹出孔の一配置例
を示す説明図

【図４】図１に示す燃焼バーナの構成において、バーナ
径方向における固体燃料吹出孔と酸素吹出孔の他の配置
例を示す説明図

【図５】図２に示す燃焼バーナの構成において、バーナ
径方向における固体燃料吹出孔と酸素吹出孔の一配置例
を示す説明図

【図６】図２に示す燃焼バーナの構成において、バーナ
径方向における固体燃料吹出孔と酸素吹出孔の他の配置
例を示す説明図

【図７】図２に示す燃焼バーナの構成において、バーナ
径方向における固体燃料吹出孔と酸素吹出孔の他の配置
例を示す説明図

【図８】本発明の燃焼バーナを用いた場合と予燃焼室を
持たない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

【図９】本発明の燃焼バーナを用いた場合と予燃焼室を
持たない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

【図１０】本発明の燃焼バーナの一実施例を示す縦断面
図

【図１１】図１０のＸＩ−ＸＩ線に沿う矢視断面図

【図１２】図１０に示される燃焼バーナにおいて、バー
ナ本体がパイロットバーナを有する場合の構造例を示す
横断面図

【図１３】図１０に示される燃焼バーナにおいて、固体
燃料吹出孔の他の構造例を示す水平断面図

【図１４】図１３に示す固体燃料吹出孔の正面図

【図１５】図１３に示す固体燃料吹出孔の内部に設けら
れる案内羽根の一部切欠斜視図

【図１６】本発明の燃焼バーナの他の実施例を示す縦断
面図

【図１７】図１６のＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ線に沿う矢視断
面図

【図１８】図１６に示される燃焼バーナにおいて、バー
ナ本体がパイロットバーナを有する場合の構造例を示す
横断面図

【図１９】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

【図２０】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

【図２１】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

【図２２】従来方式の羽口部の断面構造を示す説明図

【符号の説明】

１…予燃焼室、２…バーナ先端開口部、３…炉壁、４…
バーナ本体、５…水冷ジャケット、６…固体燃料供給
管、７，７′…酸素供給管、８…覗き窓用管体、１０…
耐火物、１１…水冷ジャケット、１２…羽口、１３ａ，
１３ｂ，１４ａ，１４ｂ，１５…配管、１６…パイロッ
トバーナ、１７…シャフト炉、１８…炉頂部、１９…原
料装入装置、２０…開閉装置、２１…ダクト、２２…案
内羽根、２３…軸体、２４…羽根、ａ…固体燃料吹出
孔、ｂ，ｂ´…酸素吹出孔、ｃ…覗き窓、Ａ…燃焼バー
ナ、Ｂ…羽口部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 山川 裕一 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

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【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、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、製鉄用溶解炉
   に用いられる燃焼バーナ。
2. 【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、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、製鉄用溶解炉に用いられる燃
   焼バーナ。
3. 【請求項３】 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１または２に記載の製鉄用溶解炉に用いられる燃焼バ
   ーナ。