KR102543543B1

KR102543543B1 - 회전로 노상 및 그 개조 방법

Info

Publication number: KR102543543B1
Application number: KR1020180087375A
Authority: KR
Inventors: 유사쿠 가와모토; 겐스케 가와바타
Original assignee: 쥬가이로 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2017-08-09
Filing date: 2018-07-26
Publication date: 2023-06-15
Also published as: TW201910710A; KR20190016898A; CN109387076B; TWI767018B; JP2019032129A; JP6792528B2; CN109387076A

Abstract

[과제] 축열식 버너를 이용하는 것을 전제로 하여, 그 에너지 절약 효과를 충분히 발휘시키면서, 노(爐) 내의 노기(爐氣)의 교반성을 향상시켜 노(爐) 내 온도 분포를 균일화하는 것이 가능함과 아울러, 천정부를 이용하여 버너의 설치 스페이스를 늘리도록 하여, 버너의 설치 가능 대수를 늘리고, 종래보다도 큰 연소량을 확보하는 것이 가능한 회전로 노상 및 그 개조 방법을 제공한다.
[해결 수단] 적어도 원통 모양의 외주벽부(5) 및 천정부(6)에 의해 둘러싸여 형성된 로(爐)(F) 내에 회전 노상(2)이 마련된 회전로 노상(1)으로서, 천정부에, 노(爐) 내로 화구부를 향하게 마련된 축열식 천정 버너(7)와, 외주벽부에, 그 접선 방향으로부터 노(爐) 내로 화구부를 향하게 마련되고, 천정 버너와 교번 연소되는 축열식 둘레벽 버너(8)를 구비했다.

Description

회전로 노상 및 그 개조 방법{rotary hearth furnace and remodeling method of a rotary hearth furnace}

본 발명은, 축열식 버너를 이용하는 것을 전제로 하여, 그 에너지 절약 효과를 충분히 발휘시키면서, 노(爐) 내의 노기(爐氣)의 교반성을 향상시켜 노(爐) 내 온도 분포를 균일화하는 것이 가능함과 아울러, 버너의 적절한 배치에 의해서 설치 가능 대수를 늘려, 충분한 연소량을 확보하는 것이 가능한 회전로(回轉爐) 노상(爐床) 및 그 개조 방법에 관한 것이다.

종래, 회전로 노상을 나타내는 것으로서, 특허 문헌 1의 「회전로 노상」이 알려져 있다. 그리고, 이런 종류의 회전로 노상에 대해서, 노(爐) 내 분위기의 생성에 관하여, 특허 문헌 2의 「환원철(還元鐵) 제조용 원료 괴성물(塊成物)」이 알려져 있다. 특허 문헌 2에서는, 회전로 노상의 외주벽부에 버너를 복수 배열하여, 노(爐) 내를 향해서 화염을 생성하고, 천정부의 단일의 배기구로부터 배기를 행하도록 하고 있다.

한편, 특허 문헌 3의 「가열로」에서 개시되어 있는 축열식 버너를 교번 연소시키는 기술을 이용하여, 특허 문헌 4의 「비철금속 용해로 장치」에서는, 축열식 교번 연소 버너를 원통 모양의 노벽(爐壁)에 배열하도록 하고 있다.

특허 문헌 1 : 일본특허 제5841296호 공보 특허 문헌 2 : 일본특허공개 제2013－14791호 공보 특허 문헌 3 : 일본특허공개 제2012－112588호 공보 특허 문헌 4 : 일본특허공개 평7－71879호 공보

노(爐) 내 분위기의 생성에 대해서, 특허 문헌 2에서는, 복수의 각 버너 각각으로부터 단일의 배기구까지의 거리가 다르기 때문에, 노(爐) 내의 온도 분포가 불균일하다는 과제가 있었다.

특허 문헌 4에서는, 인접하는 축열식 버너 상호간에 교호로 교번 연소 시키기 때문에, 연소 모드의 버너의 화염에 의한 열이, 이웃하는 배기 모드의 버너에 의해서 즉시 흡인되어 버려, 에너지 절약 효과를 얻을 수 없음과 동시에, 노(爐) 내의 온도 분포에 불균일이 생겨 버린다고 하는 과제가 있었다.

또, 특허 문헌 2나 특허 문헌 4와 같이, 외주벽부나 원통 모양의 노벽의 둘레에 버너를 복수 배열한 것만으로는, 노(爐) 내의 노기(爐氣)의 교반성이 부족하여, 노(爐) 내 온도 분포의 균일화를 충분히 확보할 수 없다고 하는 과제가 있었다. 게다가, 외주벽부나 노벽의 주위로의 버너의 설치만으로는, 상기 주위의 스페이스 상, 필요한 연소량을 확보할 수 있는 대수(台數)의 버너를 설치할 수 없다는 과제도 있었다.

본 발명은 상기 종래의 과제를 감안하여 창안된 것으로서, 축열식 버너를 이용하는 것을 전제로 하여, 그 에너지 절약 효과를 충분히 발휘시키면서, 노(爐) 내의 노기의 교반성을 향상시켜 노(爐) 내 온도 분포를 균일화하는 것이 가능함과 아울러, 천정부를 이용하여 버너의 설치 스페이스를 늘리도록 하여, 버너의 설치 가능 대수를 늘려, 종래보다도 큰 연소량을 확보하는 것이 가능한 회전로 노상 및 그 개조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 관한 회전로 노상는, 적어도 원통 모양의 외주벽부 및 천정부에 의해 둘러싸여 형성된 노(爐) 내에 회전 노상이 마련된 회전로 노상으로서, 상기 천정부에, 상기 노(爐) 내로 화구부(火口部)를 향하게 마련된 축열식 천정 버너와, 상기 외주벽부에, 그 접선 방향으로부터 상기 노(爐) 내로 화구부를 향하게 마련되고, 상기 천정 버너와 교번 연소되는 축열식 둘레벽 버너를 구비한 것을 특징으로 한다.

상기 천정 버너는, 선회형 화염을 생성하는 버너인 것을 특징으로 한다.

상기 둘레벽 버너의 상기 화구부는, 상기 천정 버너의 선회형 화염이 상기 외주벽부를 따르는 방향과 서로 대향하는 방향으로 향해지는 것을 특징으로 한다.

상기 천정 버너 및 상기 둘레벽 버너는 복수 또한 동수(同數)로 마련되고, 상기 천정 버너는 상기 회전 노상의 회전 방향으로 등간격으로 배치됨과 아울러, 상기 둘레벽 버너는 인접하는 상기 천정 버너끼리의 중간에 배치되는 것을 특징으로 한다.

상기 천정 버너의 상기 화구부는, 상기 노(爐) 내로 향해 넓어지도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 관한 회전로 노상의 개조 방법은, 기존의 회전로 노상의 천정부에, 노(爐) 내로 화구부를 향하게, 축열식 천정 버너를 마련하고, 외주벽부에, 그 접선 방향으로부터 상기 노(爐) 내로 화구부를 향하게, 상기 천정 버너와 교번 연소되는 축열식 둘레벽 버너를 마련하여 개조하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 관한 회전로 노상 및 그 개조 방법에 있어서는, 에너지 절약 효과를 충분히 발휘시키면서, 노(爐) 내의 노기의 교반성을 향상시켜 노(爐) 내 온도 분포를 균일화할 수 있음과 아울러, 천정부를 이용하여 버너의 설치 스페이스를 늘림으로써 버너의 설치 가능 대수를 늘려, 종래보다도 큰 연소량을 확보할 수 있다.

도 1은 본 발명에 관한 회전로 노상 및 그 개조 방법의 바람직한 일 실시 형태를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 회전로 노상으로서, 천정 버너의 연소 상태를 설명하는 평면 단면도이다.
도 3은 도 1에 나타낸 회전로 노상에 적용되는 천정 버너의 요부를 설명하는 설명도이다.
도 4는 도 1에 나타낸 회전로 노상의 설비 레이아웃으로서, 천정 버너가 연소 모드시, 둘레벽 버너가 배기 모드시를 나타내는 설명도이다.
도 5는 도 1에 나타낸 회전로 노상으로서, 둘레벽 버너의 연소 상태를 설명하는 평면 단면도이다.
도 6은 도 1에 나타낸 회전로 노상의 설비 레이아웃으로서, 둘레벽 버너가 연소 모드시, 천정 버너가 배기 모드시를 나타내는 설명도이다.
도 7은 본 발명에 관한 회전로 노상에 적용되는 천정 버너의 변형예를 나타내는 측단면도이다.

이하에, 본 발명에 관한 회전로(回轉爐) 노상(爐床) 및 그 개조 방법의 바람직한 일 실시 형태를, 첨부 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 도 1은, 본 실시 형태에 관한 회전로 노상의 바람직한 일 실시 형태를 개략적으로 나타내는 사시도, 도 2는, 도 1에 나타낸 회전로 노상으로서, 천정 버너의 연소 상태를 설명하는 평면 단면도, 도 3은, 도 1에 나타낸 회전로 노상에 적용되는 천정 버너의 요부를 설명하는 설명도, 도 4는, 도 1에 나타낸 회전로 노상의 설비 레이아웃으로서, 천정 버너가 연소 모드시, 둘레벽 버너가 배기 모드시를 나타내는 설명도, 도 5는, 도 1에 나타낸 회전로 노상으로서, 둘레벽 버너의 연소 상태를 설명하는 평면 단면도, 도 6은, 도 1에 나타낸 회전로 노상의 설비 레이아웃으로서, 둘레벽 버너가 연소 모드시, 천정 버너가 배기 모드시를 나타내는 설명도이다.

본 실시 형태에 관한 회전로 노상(1)은, 도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 수평으로 우회전 혹은 좌회전으로 회전 구동되는 링 모양의 회전 노상(2)을, 그 상부로부터 노체(爐體)(3)에 의해 덮어 구성된다. 노체(3)는, 링 모양의 회전 노상(2)의 내측 가장자리 내부에 위치시켜 마련되는 원통체 모양의 내주벽부(內周壁部)(4)와, 회전 노상(2)의 외측 가장자리 외부에 위치시켜 마련되는 원통체 모양의 외주벽부(5)와, 회전 노상(2)의 상부에서 이들 외주벽부(5)의 상단부와 내주벽부(4)의 상단부와의 사이에 걸쳐 놓아 마련되는 링 모양의 천정부(6)로 구성되며, 상기 노체(3)에 의해 구획 형성된 노(爐) 내(F)에 회전 노상(爐床)(2)이 마련된다.

피가열물(도시하지 않음)은, 외주벽부(5)에 마련된 입구(도시하지 않음)로부터 회전 노상(2) 상에 재치되고, 주회하면서 가열되어, 외주벽부(5)에 마련된 출구(도시하지 않음)로부터 취출된다.

천정부(6)에는, 적어도 하나, 본 실시 형태에 있어서는 복수의 축열식의 천정 버너(7)가 마련된다. 복수의 천정 버너(7)는, 회전 노상(2)의 회전 방향(도면 중, 화살표 R로 나타냄)으로 등간격으로 배치된다. 도시예에서는, 4대의 천정 버너(7)가 90°간격으로 마련되어 있다. 천정 버너(7)는 도 3에 나타내는 바와 같이, 그 화구부(火口部)(7a)가 천정부(6)를 관통하여 노(爐) 내(F)를 향해서 마련되고, 이것에 의해 천정부(6)로부터 바로 밑으로 화염(Mc)이 향하여지도록 되어 있다.

천정부(6)보다도 하부의 외주벽부(5)에는, 적어도 하나, 본 실시 형태에 있어서는 복수의 축열식의 둘레벽 버너(8)가 마련된다. 복수의 둘레벽 버너(8)는, 천정 버너(7)와 마찬가지로, 회전 노상(2)의 회전 방향으로 등간격으로 배치된다. 둘레벽 버너(8)는, 천정 버너(7)와의 관계에서는, 상기 천정 버너(7)와 동수(同數)이고, 회전 노상(2)의 회전 방향으로 인접하는 천정 버너(7)끼리의 중간 위치에 배치된다. 도시예에서는, 둘레벽 버너(8)는, 4개의 천정 버너(7)와 교호로, 90°간격으로 4대 마련되어 있다.

또, 천정 버너(7)가 상부에 위치되는 것에 비해, 둘레벽 버너(8)는 그것보다도 하부에 위치된다. 둘레벽 버너(8)는 도 2에 나타내는 바와 같이, 그 화구부(8a)가 외주벽부(5)에 그 평면 원형 모양의 접선 방향으로부터 접속되고, 이것에 의해 외주벽부(5)를 따르도록 화염(Mw)이 향하여지도록 되어 있다. 동수로 마련되는 천정 버너(7)와 둘레벽 버너(8)는, 1대씩을 1조(組)로 하고, 이 1조를 단위로 하여 교번 연소가 행하여지도록 되어 있다.

천정 버너(7) 및 둘레벽 버너(8)는 모두, 축열식 버너로 된다. 축열식 버너 자체는 주지(周知)로서, 도 1, 도 2, 도 4~도 6에 나타내는 바와 같이, 노(爐) 내(F)를 향해서 개방된 화구부(7a, 8a)를 가지는 버너 본체(7b, 8b)와, 화구부(7a, 8a)와는 반대측에, 버너 본체(7b, 8b)에 직결하여 마련된 축열부(7c, 8c)를 구비하고 있다.

그리고, 버너 본체(7b, 8b)의 화구부(7a, 8a)로부터 노(爐) 내(F)를 향해서 화염(Mc, Mw)을 분출하여 노(爐) 내(F)를 가열하는 연소 모드와, 화구부(7a, 8a)로부터 노(爐) 내(F)의 노기가 배기(Ec, Ew)로서 배출되는 배기 모드가, 본 실시 형태에 관한 회전로 노상(1)의 천정 버너(7)와 둘레벽 버너(8)에서, 교호로 반복하여 전환되어 운전되도록 되어 있다. 버너(7, 8)의 연소 운전으로 노(爐) 내(F)에 충만하는 노기(爐氣)는, 노(爐) 내(F)로부터 배출될 때에 배기(Ec, Ew)가 되므로, 이하의 설명중, 배출되는 노기를 배기(Ec, Ew)라고 바꿔 말한다.

축열식 버너는, 배기 모드시에, 노(爐) 내(F)로부터 배출되는 배기(Ec, Ew)가 축열부(7c, 8c)에 유통(流通)되고, 이것에 의해 상기 배기(Ec, Ew)의 배열이 축열부(7c, 8c)에 축열되며, 축열부(7c, 8c)를 통과한 배기는 강온되어 배기계(9)로 배출되게 되고, 그 후, 배기 모드로부터 연소 모드로 운전이 전환되면, 급기 블로어(10a)를 가지는 급기계(10)의 급기 작용으로 연소용 공기가 축열부(7c, 8c)로 유통되어, 상기 축열부(7c, 8c)에 축열된 배기(Ec, Ew)의 배열에 의해 연소용 공기가 예열(가열)된다.

그리고, 예열된 연소용 공기가, 버너 본체(7b, 8b)로 급기되고, 각 화구부(7a, 8a) 근방에 마련된 연료 노즐(12a)을 통해서 공급되는 연료 가스(f)와 혼합되어 연소되는 것에 의해, 버너 본체(7b, 8b)는, 배열을 이용한 에너지 절약 운전으로, 화염(Mc, Mw)을 생성한다.

축열식 버너를 이용하는 경우, 연소 모드와 배기 모드와의 운전 모드의 전환에 따라서 노(爐) 내 온도가 변동하지 않도록, 상기 축열식 버너는, 적어도 1조 1쌍, 즉 천정 버너(7)와 둘레벽 버너(8)의 조합으로 이용된다.

어느 일방의 축열식 버너(예를 들면, 천정 버너(7))가 연소 모드일 때에는, 타방의 축열식 버너(예를 들면, 둘레벽 버너(8))는 배기 모드로 운전되고, 전자가 배기 모드로 전환되었을 때에는, 후자가 연소 모드로 전환되도록, 연소 모드와 배기 모드가 한 쌍의 축열식 버너 상호간에, 일정한 시간 간격(예를 들면, 1분 간격)으로 교호로 되도록 운전 제어된다.

각 버너(7, 8)의 축열부(7c, 8c)는, 노(爐) 내(F)에 면하는 화구부(7a, 8a)측이 배기 입구측(연소용 공기 출구측)이 되고, 화구부(7a, 8a)측과는 반대측이 배기 출구측(연소용 공기 입구측)이 된다.

따라서, 축열식 버너 각각의 축열부(7c, 8c)에서는, 배기 모드시, 배기(Ec, Ew)는, 화구부(7a, 8a)로부터 축열부(7c, 8c)로 향해 유통하여 상기 축열부(7c, 8c)의 배기 출구측으로부터 배기계(9)로 배출되고, 또, 연소 모드시, 연소용 공기는, 급기계(10)로부터 축열부(7c, 8c)의 배기 출구측으로 공급되며, 축열부(7c, 8c)로부터 화구부(7a, 8a)로 향해 유통함으로써 예열된다.

본 실시 형태에 관한 회전로 노상(1)에서는, 천정 버너(7) 및 둘레벽 버너(8)는 각각, 노(爐) 내(F)를 향해서 개방된 화구부(7a, 8a)를 가지는 버너 본체(7b, 8b)와, 버너 본체(7b, 8b)에, 화구부(7a, 8a)와는 반대측에서 접속된 축열부(7c, 8c)와, 버너 본체(7b, 8b)에 인접시켜서 마련되고, 연소용 공기와 혼합되어 화염(Mc, Mw)을 생성하는 연료 가스(f) 등의 연료를 화구부(7a, 8a)를 향해서 분사하는 연료 노즐(12a), 연료 노즐(12a)에 접속되고, 연료(f)를 공급하는 연료 공급관(12b), 및 연료 공급관(12b)에 마련되고, 연료(f)의 공급·정지를 제어하는 연료용 개폐 밸브(12c)(도면 중, 탈색 표시는 개방；흑색 표시는 폐쇄)로 이루어지는 연료 공급계(12)와, 연소용 공기를 급기하는 급기 블로어(10a), 급기량을 조정하는 급기 댐퍼(10b), 및 연소용 공기의 공급·정지를 제어하는 개폐 가능한 급기 밸브(10c)(도면 중, 탈색 표시는 개폐；흑색 표시는 폐쇄)를 가지며, 축열부(7c, 8c)의 배기 출구측으로 향해 연소용 공기를 공급하기 위한 급기계(10)와, 배기(Ec, Ew)의 배출·정지를 제어하는 개폐 가능한 배기 밸브(9a)(도면 중, 탈색 표시는 개방；흑색 표시는 폐쇄) 및 배기량을 조정하는 배기 댐퍼(9b)를 가지며, 노(爐) 내(F)의 배기(Ec, Ew)를, 화구부(7a, 8a)를 통해서 연도(煙道)(9c)로 향하여 배출하도록, 축열부(7c, 8c)의 배기 출구측으로부터 유출되는 배기(Ec, Ew)가 유통되는 배기계(9)를 구비하여 구성된다. 연도(9c)는, 연돌(煙突)(9d)에 접속되어 있다.

급기계(10)는 상세하게는, 급기 블로어(10a)가 마련되고, 1조의 천정 버너(7) 및 둘레벽 버너(8) 쌍방으로 향하여 연소용 공기를 공급하는 것이 가능한 급기용 집합관(10d)과, 급기 집합관(10d)으로부터 분기시켜서 마련되고, 천정 버너(7) 및 둘레벽 버너(8) 각각의 축열부(7c, 8c)에 연소용 공기를 공급하기 위한 복수의 급기관(10e)과, 각 급기관(10e)에 마련된 상기 급기 밸브(10c)로 구성된다.

배기계(9)는 상세하게는, 연도(9c)에 접속되고, 1조의 천정 버너(7) 및 둘레벽 버너(8) 쌍방으로부터 배기(Ec, Ew)를 배출하는 것이 가능한 배기 집합관(9e)과, 배기 집합관(9e)으로부터 분기시켜서 마련되고, 천정 버너(7) 및 둘레벽 버너(8) 각각의 축열부(7c, 8c)로부터 배기(Ec, Ew)를 배출하기 위한 배기관(9f)과, 각 배기관(9f) 각각에 마련된 상기 배기 밸브(9a)로 구성된다.

급기 밸브(10c)는, 천정 버너(7) 및 둘레벽 버너(8) 중 어느 하나라도, 연소 모드일 때, 연소용 공기를, 축열부(7c, 8c)를 통해서 버너 본체(7b, 8b)의 화구부(7a, 8a)에 공급하기 위해서 열리고, 배기 모드일 때, 연소용 공기의 공급을 정지하기 위해서 닫혀진다.

배기 밸브(9a)는, 천정 버너(7) 및 둘레벽 버너(8) 중 어느 하나라도, 배기 모드일 때, 노(爐) 내(F)의 배기(Ec, Ew)를, 축열부(7c, 8c)를 통해서 버너 본체(7b, 8b)의 화구부(7a, 8a)로부터 배출하기 위해서 열리고, 연소 모드일 때, 배기(Ec, Ew)의 배출을 정지하기 위해서 닫혀진다. 급기 블로어(10a)는, 회전로 노상(1)의 조업중에는 통상, 상시 운전된다.

연료용 개폐 밸브(12c)는, 천정 버너(7) 및 둘레벽 버너(8) 중 어느 하나라도, 연소 모드일 때, 연료(f)를 연료 노즐(12a)에 공급하기 위해서 열리고, 배기 모드일 때, 연료(f)의 공급을 정지하기 위해서 닫혀진다.

도 4에 예시되어 있는 바와 같이, 연소 모드의 천정 버너(7)에서는, 배기 밸브(9a)가 닫혀지고, 또한 급기 밸브(10c)가 열려, 급기계(10)의 급기 작용으로 보내져 오는 연소용 공기는, 급기계(10)의 급기 집합관(10d)으로부터 급기관(10e)의 급기 밸브(10c)를 통해서 축열부(7c)로 유통(流通)되며, 또한 축열부(7c)로부터, 버너 본체(7b)의 화구부(7a)로 향하여 공급되도록 되어 있다.

그리고, 연료 노즐(12a)의 연료용 개폐 밸브(12c)가 열려, 연료 공급관(12b)으로부터 연료(f)가 화구부(7a)를 향해서 공급되어, 화염(Mc)이 형성된다. 노체(3)의 내부가 연료(f)의 자기(自己) 연소 온도 이상인 경우는, 자연 발화하지만, 온도가 그것보다도 낮은 경우는, 점화 플러그나 파일럿 버너(도시하지 않음)에 의해서 발화된다.

한편, 배기 모드인 둘레벽 버너(8)에서는, 배기 밸브(9a)가 열리고, 또한 급기 밸브(10c)가 닫혀져, 노(爐) 내(F)의 배기(Ec)는, 버너 본체(8b)의 화구부(8a)로부터 축열부(8c)로 유통되며, 또한 축열부(8c)로부터, 배기 밸브(9a)를 매개로 하여 배기관(9f)으로부터 배기계(9)의 배기 집합관(9e)으로 배출되도록 되어 있다.

천정 버너(7)는 또한, 천정부(6)로부터 그 바로 아래의 노(爐) 내(F)로 향하여, 선회형 화염(Mc)을 생성하는 선회염 생성 타입의 버너로 된다. 천정 버너(7)는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 버너 본체(7b)의 화구부(7a)측이 그 내부에 원통 공간(11)을 확정(確定)하는 원통 형상으로 형성된다. 도 3의 (A)는, 천정 버너(7)의 화구부(7a) 주변의 측단면도, 도 3의 (B)은, 도 3의 (A) 중, A－A선 화살표의 단면도이다. 원통 공간(11)은, 연료 노즐(12a)로부터의 연료(f)로 화염(Mc)을 생성하는 연소실을 구성한다.

또, 버너 본체(7b)는, 원통 공간(11)의 상부로 개구하는 노즐 유로(13)를 가진다. 노즐 유로(13)는, 원통 공간(11)의 원통면에 접하는 평면으로 이루어지는 제1 측면(13a)과, 제1 측면(13a)에 대향하여 제1 측면(13a)과 평행하게 연신(延伸)하는 평면으로 이루어지는 제2 측면(13b)과, 제2 측면(13b)으로부터 굴곡하여 90°의 각도로 연신하며, 원통 공간(11)에 접하는 평면으로 이루어지는 제3 측면(13c)을 구비한다.

또, 노즐 유로(13)의 천면(天面)(13d)은 원통 공간(11)의 천면에 연속하도록 연신하고, 노즐 유로(13)의 저면(13e)은, 천면에 평행이다. 즉, 노즐 유로(13)의 천면(13d) 및 저면(13e)은, 원통 공간(11)의 중심축(X)에 대해, 직각으로 교차하는 평면이다.

노즐 유로(13)는, 제1 측면(13a)과 제2 측면(13b)에 의해서 획정(劃定)되고, 단면이 일정한 슬릿 모양의 조주부(助走部)(14)와, 90˚ 이하의 각도로 서로 교차하는 원통 공간(11)의 2개의 접면(接面)인 제1 측면(13a)과 제3 측면(13c)에 의해서 획정된 개구부(15)로 이루어진다. 노즐 유로(13)의 타단은, 축열부(7c)에 연통되어 있다. 연료 노즐(12a)은, 원통 공간(11)을 향해서 개구되어 있다.

연소용 공기는, 노즐 유로(13)로부터, 원통 공간(11)을 형성하는 버너 본체(7b)의 원통형 모양의 내벽을 따라서 접선 방향으로 불어넣어지고, 원통 공간(11)내에 나선 모양으로 선회하는 기류가 형성된다. 연료 노즐(12a)로부터 공급된 연료(f)가 연소하여 형성되는 화염(Mc)은, 이 선회 기류를 타고, 나선 모양으로 연신한다. 화구부(7a)로부터 노(爐) 내(F)로 분출된 화염(Mc)은, 선회 기류를 타고, 그 지름 방향 외측으로 전체 둘레에 걸쳐 퍼지는 소용돌이 모양의 흐름을 형성하며, 화염(Mc)은 선회하면서 우산 모양으로 퍼져 형성된다.

이것에 대해, 둘레벽 버너(8)는, 화구부(8a)로부터 똑바로 직진하는 화염(Mw)을 생성하고, 이 둘레벽 버너(8)의 화염(Mw)은 도 5에 나타내는 바와 같이, 외주벽부(5)를 따르게된다. 둘레벽 버너(8)의 화염(Mw)은, 화구부(8a)로부터 화염 선단까지의 직선 거리가 긴 장염(長炎)으로 되고, 한편, 천정 버너(7)의 화염(Mc)은, 선회 작용에 의해, 화구부(7a)로부터 화염 선단까지의 직선 거리가 짧은 단염(短炎)으로 된다.

그들에 의해, 회전 노상(2) 상에 재치된 피가열물과 화염(Mc, Mw)과의 사이의 거리가 확보되므로, 화염(Mc, Mw)이 피가열물에 접촉하여 국부적으로 고온이 되거나, 피가열물에 손상을 주는 것이 방지된다. 또, 노체(3) 전체를 소형화하는 것도 가능하다.

둘레벽 버너(8)의 화구부(8a)는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 노(爐) 내(F)에서 선회하는 천정 버너(7)의 화염(Mc)이 외주벽부(5)를 따르는 방향과 서로 대향하는 방향으로 향해진다. 즉, 도 2와 함께 도 5를 보는 것에 의해 이해되는 바와 같이, 만일 둘레벽 버너(8)와 천정 버너(7)를 동시에 연소한 경우, 둘레벽 버너(8)의 화염(Mw)과 천정 버너(7)의 화염(Mc)이, 외주벽부(5)의 바로 내측에서 충돌하는 방향으로, 둘레벽 버너(8)의 화구부(8a)가 면하여진다. 실제로는, 둘레벽 버너(8)와 천정 버너(7)는, 교번 연소되므로, 화염(Mc, Mw)끼리의 충돌은 없다.

환언하면, 교번 연소시키는 1조의 둘레벽 버너(8)와 천정 버너(7)의 관계에서, 외주벽부(5)의 위치로부터 천정 버너(7)의 화염(Mc)을 보았을 때에, 화염(Mc)이 좌회전으로 선회하는 경우에는, 둘레벽 버너(8)의 화구부(8a)는, 보고 있는 위치로부터 우측에 마련되고, 화염(Mc)이 우회전으로 선회하는 경우에는, 좌측에 마련된다.

그리고, 노(爐) 내(F)의 노기(배기)는, 도 2 및 도 5에 나타내는 바와 같이, 둘레벽 버너(8)의 연소시에는, 천정 버너(7)로 향하는 일방향의 흐름(도 5 중, 화살표 Dw로 나타냄)이 되고, 한편, 천정 버너(7)의 연소시에는, 둘레벽 버너(8)로 향하는 반대 방향의 흐름(도 2 중, 화살표 Dc로 나타냄)이 되며, 이들 천정 버너(7)와 둘레벽 버너(8)를 전환하는 교번 연소가 반복됨으로써, 노기가 반복하여 정역 반대 방향으로 흐르도록 되어 있다.

이와 같이 노기가 반복하여 정역 반대 방향으로 흐르므로, 둘레벽 버너(8)의 화염(Mw)의 방향은, 회전 노상(2)의 회전 방향(R)을 따르는 방향이라도, 혹은 회전 방향(R)에 서로 대향하는, 반대의 방향이라도, 어느 것이라도 괜찮다. 마찬가지로, 천정 버너(7)의 화염(Mc)의 선회 방향도, 둘레벽 버너(8)와 상기 관계가 유지되면, 우선회로 해도 혹은 좌선회로 해도, 어느 것이라도 괜찮다.

다음으로, 본 실시 형태에 관한 회전로 노상(1)의 작용에 대해 설명한다. 회전로 노상(1)의 가동중, 도 2 및 도 4에 나타내는 바와 같이, 천정 버너(7)가 연소 모드가 되고, 둘레벽 버너(8)가 배기 모드가 되면, 축열부(7c)에서 가열된 연소용 공기와 연료 노즐(12a)로부터의 연료(f)에 의해서 각 천정 버너(7)의 화구부(7a)에서 생성된 화염(Mc)이 복수 개소로부터 노(爐) 내(F)로 향하여 단염의 선회류가 되어 퍼지고, 이 선회염에 의한 노기가 노(爐) 내(F)로 확산하여 간다.

선회 작용을 받고 있는 노기는, 외주벽부(5)의 주변에서, 노체(3)의 원주 방향을 따라서 일방향으로 향해(내주벽부(4)의 주변에서는 반대 방향으로 향해) 노(爐) 내(F) 전체에 널리 퍼지면서, 천정부(6) 하부의 외주벽부(5)에 마련된 복수의 둘레벽 버너(8)의 각 화구부(8a)로부터, 배기(Ec)로서 배출된다.

다음으로, 천정 버너(7)가 배기 모드가 되고, 둘레벽 버너(8)가 연소 모드가 되도록 전환되면, 도 5 및 도 6에 나타내는 바와 같이, 각 둘레벽 버너(8)의 화구부(8a)에서 생성된 장염의 직진하는 화염(Mw)이 외주벽부(5)를 따라서 노(爐) 내(F)로 퍼지고, 이 장염에 의한 노기가 노(爐) 내(F)에 확산하여 간다.

노기는, 외주벽부(5)의 주변에서, 노체(3)의 원주 방향을 따라서, 천정 버너(7)의 연소시와는 반대 방향으로 노(爐) 내(F) 전체에 널리 퍼지면서, 외주벽부(5) 상부의 천정부(6)에 마련된 복수의 천정 버너(7)의 각 화구부(8a)로부터, 배기(Ew)로서 배출된다. 그리고, 천정 버너(7)와 둘레벽 버너(8)와의 사이에서 모드가 전환될 때마다, 노기의 흐름이, 상향으로부터 하향, 하향으로부터 상향으로, 그리고 또, 외주벽부(5) 주변에서 정역 반대 방향으로, 반복적으로 반복하여 전환되도록 되어 있다.

이러한 입체적인 교반 작용에 의해서 노(爐) 내(F) 전체의 온도가 균일화되고, 피가열물에 대해서 여러가지 방향으로부터 노기가 접촉하여, 피가열물도 전체가 균일하게 가열된다.

본 실시 형태에 관한 회전로 노상(1)에 있어서는, 천정부(6)에, 노(爐) 내(F)로 화구부(7a)를 향하게 마련된 축열식 천정 버너(7)와, 외주벽부(5)에, 그 접선 방향으로부터 노(爐) 내(F)로 화구부(8a)를 향하게 마련되고, 천정 버너(7)와 교번 연소되는 축열식 둘레벽 버너(8)를 구비했으므로, 회전로 노상(1)의 가동중, 둘레벽 버너(8)와 천정 버너(7)가 교번 연소됨으로써, 노(爐) 내(F)의 노기가, 천정부(6)로부터 그 하부의 외주벽부(5)로 향해 흐르는 것과, 외주벽부(5)로부터 그 상부의 천정부(6)로 향해 흐르는 것이 반복되고, 또한, 외주벽부(5)를 따르는 흐름도 정역 반대 방향으로 전환되는 것이 반복되어, 노(爐) 내(F)의 노기의 교반 작용을 촉진하는 것이 가능하다. 이것에 의해, 노(爐) 내 온도 분포를 균일화할 수 있다.

또, 천정 버너(7)에서 생성되는 화염(Mc)은, 둘레벽 버너(8)의 화구부(8a)를 직접적으로 향하지 않고, 천정부(6)로부터 천정면을 따라서 흐르고, 또, 둘레벽 버너(8)에서 생성되는 화염(Mw) 및 배기(Ew)는, 천정부(6)의 천정 버너(7)의 화구부(7a)를 직접적으로 향하지 않고, 외주벽부(5)의 둘레 방향으로 향하기 때문에, 이것에 의해, 회전 노상(2) 상의 피가열물에 화염(Mc, Mw)이 접촉하기 어려워져, 피가열물에 화염(Mc, Mw)이 접촉하여 손상이 생기는 것을 방지할 수 있다. 또, 천정 버너(7) 및 둘레벽 버너(8)의 배기(Ec, Ew)가 바로 근처의 화구부(7a, 8a)로부터 배출되어 버리는 것을 방지할 수 있어, 축열식 버너에 의한 에너지 절약 효과과를 충분히 발휘시킬 수 있다.

축열식 버너를 천정부(6) 및 외주벽부(5)에, 조(組)로 하여 장착하도록 하고 있으므로, 버너를 외주벽부(5)에만 마련하는 것에 비교하여, 버너의 설치 스페이스를 천정부(6)까지 넓게 확보할 수 있고, 버너의 설비 대수를 늘릴 수 있는 레이아웃을 얻을 수 있어, 종래보다도 큰 연소량을 확보할 수 있다.

천정 버너(7)는, 선회염 생성 타입의 버너이므로, 노기는, 천정부(6)와 외주벽부(5)와의 사이에서 상하로 흘러 교반될 뿐만 아니라, 천정 버너(7)의 선회염(Mc)에 의해서 교반 작용을 더 촉진할 수 있다.

둘레벽 버너(8)의 화구부(8a)의 방향이, 천정 버너(7)의 선회형 화염(Mc)이 외주벽부(5)를 따르는 방향과 서로 대향하는 방향으로 향하여져 있어, 천정 버너(7)에 의한 선회류에 따라서 외주벽부(5)를 따라서 흐르는 노기는, 그 흐름의 방향과 서로 대향하는 방향으로 향하고 있는 둘레벽 버너(8)의 화구부(8a)로, 배기(Ec)로서 스무스하게 흘러 들어가므로, 원활히 배출할 수 있고, 또, 둘레벽 버너(8)의 화염(Mw)에 따라서 외주벽부(5)를 따라서 흐르는 노기도, 지장없이 천정 버너(7)의 화구부(7a)를 향해서, 배기(Ew)로서 흘러 들어 양호하게 배출할 수 있다

천정 버너(7) 및 둘레벽 버너(8)가 복수 또한 동수(同數)로 마련되고, 천정 버너(7)는 회전 노상(2)의 회전 방향(R)으로 등간격으로 배치됨과 아울러, 둘레벽 버너(8)는 인접하는 천정 버너(7)끼리의 중간에 배치되어 있어, 회전로 노상(1) 전체로서 버너(7, 8)의 배치가 균등화되므로, 버너 배치의 점으로부터도, 노(爐) 내 온도 분포를 적절히 균일화할 수 있다.

도 7은, 상기 실시 형태에 관한 회전로 노상(1)에 이용하는 천정 버너(7)의 변형예를 나타내는 측단면도이다. 이 변형예에서는, 천정 버너(7)의 화구부(7a)는, 선회형 화염(Mc)의 선회 반경을 넓히기 위해서, 노(爐) 내(F)로 향해 넓어지도록 형성된다.

즉, 도시한 바와 같이, 화구부(7a)에는, 원통 공간(11)으로부터 노(爐) 내(F)를 향해 지름이 확대되는 확경(擴徑) 공간(16)을 획정하는 확경부가 형성된다. 원통 공간(11)과 확경 공간(16)에 의해 연소실이 구성된다. 확경 공간(16)은, 노(爐) 내(F)측으로 향하여, 확경률(擴徑率)이 크게 되어 있다.

원통 공간(11)에서 생성된 화염(Mc)(선회 기류)이 확경 공간(16)에 이르면, 그 형상에 맞추어, 선회 기류의 선회 반경이 확대하여 간다. 그리고, 노(爐) 내(F)로 도달한 선회 기류는, 지름 방향 외측으로, 또한 천정부(6)를 따라서 전체 둘레에 퍼지는 소용돌이 모양의 흐름을 형성한다. 이것에 의해, 외관상의 화염(Mc)은 우산 모양으로 퍼진 것이 된다. 이와 같이 천정 버너(7)의 화염(Mc)의 선회류가 퍼지기 때문에, 노(爐) 내 온도 분포의 균일화를 더 촉진할 수 있어, 피가열물에 비해, 화염(Mc)이 접촉하기 더 어렵게 할 수 있다.

또, 예를 들면 특허 문헌 2와 같은 회전로 노상이 기존의 것인 경우, 상기 로(爐)에 대해, 축열식 천정 버너(7)를 추가하고, 둘레벽 버너를 축열식 둘레벽 버너(8)로 바꾸는 개조를 행하면, 이미 설치되어 있는 회전로 노상이라도, 상기 실시 형태의 회전로 노상(1)과 동일한 작용 효과가 얻어지도록 하는 것이 가능하다.

1 : 회전로 노상 2 : 회전 노상
3 : 노체 4 : 내주벽부
5 : 외주벽부 6 : 천정부
7 : 축열식 천정 버너 7a : 천정 버너의 화구부
7b, 8b : 버너 본체 7c, 8c : 축열부
8 : 축열식 둘레벽 버너 8a : 둘레벽 버너의 화구부
9 : 배기계 9a : 배기 밸브
9b : 배기 댐퍼 9c : 연도
9d : 연돌 9e : 배기 집합관
9f : 배기관 10 : 급기계
10a : 급기 블로어 10b : 급기 댐퍼
10c : 급기 밸브 10d : 급기용 집합관
10e : 급기관 11 : 원통 공간
12 : 연료 공급계 12a : 연료 노즐
12b : 연료 공급관 12c : 연료용 개폐 밸브
13 : 노즐 유로 13a : 제1 측면
13b : 제2 측면 13c : 제3 측면
13d : 천면 13e : 저면
14 : 조주부 15 : 개구부
16 : 확경 공간 Dc : 천정 버너의 연소시의 노기의 흐름
Dw : 둘레벽 버너의 연소시의 노기의 흐름
Ec : 천정 버너의 배기 Ew : 둘레벽 버너의 배기
F : 노(爐) 내 f : 연료 가스
Mc : 천정 버너의 화염 Mw : 둘레벽 버너의 화염
R : 회전 노상의 회전 방향 X : 원통 공간의 중심축

Claims

원통 모양의 외주벽부(外周壁部) 및 천정부에 의해 둘러싸여 형성된 노(爐) 내에 회전 노상(爐床)이 마련된 회전로(回轉爐) 노상으로서,
상기 천정부에, 상기 노(爐) 내로 화구부(火口部)를 향하게 마련된 축열식 천정 버너와, 상기 외주벽부에, 그 접선 방향으로부터 상기 노(爐) 내로 화구부를 향하게 마련되고, 상기 천정 버너와 교번(交番) 연소되는 축열식 둘레벽 버너를 구비하고,
상기 천정 버너 및 상기 둘레벽 버너는 복수이면서도 동수(同數)로 마련되고, 상기 천정 버너는 상기 회전 노상의 회전 방향으로 등간격으로 배치됨과 아울러, 상기 둘레벽 버너는 인접하는 상기 천정 버너끼리의 중간에 배치되며,
상기 천정 버너에서 생성되는 화염은, 상기 천정부로부터 천정면을 따라서 흐르는 것을 특징으로 하는 회전로 노상.
청구항 1에 있어서,
상기 천정 버너는, 상기 천정 버너의 상기 화구부를 형성하는 원통 공간의 중심축을 중심으로 선회하는 선회형(旋回型) 화염을 생성하는 버너인 것을 특징으로 하는 회전로 노상.
청구항 2에 있어서,
상기 둘레벽 버너의 상기 화구부는, 상기 천정 버너의 선회형 화염이 상기 외주벽부를 따르는 방향과 서로 대향하는 방향으로 향해지는 것을 특징으로 하는 회전로 노상.
삭제
청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
상기 천정 버너의 상기 화구부는, 상기 노(爐) 내로 향해 넓어지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 회전로 노상.
삭제
원통 모양의 외주벽부(外周壁部) 및 천정부에 의해 둘러싸여 형성된 노(爐) 내에 회전 노상이 마련된 기존의 회전로 노상의 개조 방법으로서,
기존의 회전로 노상의 상기 천정부에, 상기 노(爐) 내로 화구부를 향하게, 축열식 천정 버너를 마련하고, 상기 천정 버너에서 생성되는 화염을, 상기 천정부로부터 천정면을 따라서 흐르게 하며, 상기 외주벽부에, 그 접선 방향으로부터 상기 노(爐) 내로 화구부를 향하게, 상기 천정 버너와 교번 연소되는 축열식 둘레벽 버너를 마련하고,
상기 천정 버너 및 상기 둘레벽 버너를 복수이면서도 동수(同數)로 마련하고, 상기 천정 버너를 상기 회전 노상의 회전 방향으로 등간격으로 배치함과 아울러, 상기 둘레벽 버너를 인접하는 상기 천정 버너끼리의 중간에 배치하여 개조하는 것을 특징으로 하는 회전로 노상의 개조 방법.