(57)【要約】【課題】バーナ本体先端と炉内との間に設置される燃焼筒内に堆積するスラグおよび地金による燃焼効率の低下を防止でき、また、メンテナンス作業時間の短縮と作業者の作業負担を軽減するためのアーク炉用助燃バーナとその燃焼方法を提供すること。【解決手段】バーナ本体１と燃焼筒２を有し、アーク炉３の炉壁３ａに設置されるアーク炉用助燃バーナ１００において、燃焼筒２内へのスラグおよび地金の侵入を防止するためのパージガスを吹き出すパージノズル５を燃焼筒２の内側に配設した。パージノズル５は、燃焼筒２の半分に設置される。パージノズル５からパージガスとして酸素含有ガスまたは不活性ガスを吹き出すことにより、燃焼筒２内への堆積するスラグおよび地金の侵入を防止する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バーナ本体と燃焼筒を有し、アーク炉の炉壁に設置されるアーク炉用助燃バーナにおいて、燃焼筒内へのスラグおよび地金の堆積を防止するためのパージガスを吹き出すパージノズルを燃焼筒の内側に配設したことを特徴とするアーク炉用助燃バーナ。
【請求項２】
バージノズルは燃焼筒の下半分に設置されたことを特徴とする請求項１に記載のアーク炉用助燃バーナ。
【請求項３】
燃焼筒内に廃プラスチックを吹き込む吹き込みノズルを配設したことを特徴とする請求項１または２に記載のアーク炉用助燃バーナ。
【請求項４】
バーナ本体と燃焼筒を有し、アーク炉の炉壁に設置されるアーク炉用助燃バーナの燃焼方法において、燃焼筒の内側に配設したパージノズルから吹き出すパージガスによって燃焼筒内へのスラグおよび地金の堆積を防止することを特徴とするアーク炉用助燃バーナの燃焼方法。
【請求項５】
バージノズルから吹き出すパーシガスとして酸素含有ガスまたは不活性ガスを用いることを特徴とする請求項４に記載のアーク炉用助燃バーナの燃焼方法。
【請求項６】
燃焼筒内に廃プラスチックを吹き込むことを特徴とする請求項４または５に記載のアーク炉用助燃バーナの燃焼方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属材料の溶解や溶融金属の精錬に使用されるアーク炉の炉壁に設置されるアーク炉用助燃バーナとその燃焼方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
アーク炉では、スクラップを溶解する場合を例に説明すると、スクラップを炉内に充満する形で投入し、主として炉の中央部で発生させるアークのエネルギでスクラップを溶解するが、アーク発生部から遠い炉壁近傍のスクラップの溶解を補助するために、油や気体燃料の燃焼バーナ、いわゆる助燃バーナが炉壁に設置されている。したがって、助燃バーナ前面にはスクラップが存在することが前提で、とくにスクラップの溶解初期の段階では、助燃バーナ前面にはほとんど空間が存在しない。
【０００３】
そこで、特許文献１に記載の助燃バーナでは、バーナ本体から吹き出す燃料と燃焼用酸素を炉内に達する前に混合し効率的に燃焼させるために、バーナ本体先端と炉内との間に燃焼空間を形成する燃焼筒を設けている。とくに、上記特許文献１に記載の助燃バーナのように、廃プラスチックを燃料と共に吹き込む形式のものでは、廃プラスチックの燃焼効率を上げるためにも燃焼筒が必要である。
【０００４】
しかし、燃焼筒を使用した場合、炉内からのスラグおよび地金のスプラッシュが燃焼筒内面に付着して堆積し、これによって、燃料と燃焼用酸素の流れが阻害されて燃焼効率が低下し、極端な場合には燃焼が停止するという問題があった。また、燃焼筒にスラグや地金が堆積した場合、バーナを取り外し、作業者が堆積したスラグおよび地金を取り除く必要があり、高温雰囲気での作業は非常に困難であった。
【特許文献１】特開２００１−１３２９１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、バーナ本体先端と炉内との間に設置される燃焼筒内に堆積するスラグおよび地金による燃焼効率の低下を防止でき、また、メンテナンス作業時間の短縮と作業者の作業負担を軽減するためのアーク炉用助燃バーナとその燃焼方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のアーク炉用助燃バーナは、バーナ本体と燃焼筒を有し、アーク炉の炉壁に設置されるアーク炉用助燃バーナにおいて、燃焼筒内へのスラグおよび地金の堆積を防止するためのパージガスを吹き出すパージノズルを燃焼筒の内側に配設したことを特徴とする。
【０００７】
本発明のアーク炉用助燃バーナの燃焼方法は、バーナ本体と燃焼筒を有し、アーク炉の炉壁に設置されるアーク炉用助燃バーナの燃焼方法において、燃焼筒の内側に配設したパージノズルから吹き出すパージガスによって燃焼筒内へのスラグおよび地金の堆積を防止することを特徴とする。
【０００８】
本発明において、バージノズルは燃焼筒の下半分に設置することができ、バージノズルから吹き出すパーシガスとしては酸素含有ガスまたは不活性ガスを用いることができる。
【０００９】
また、本発明おいては、燃焼筒内に廃プラスチックを吹き込む吹き込みノズルを配設し、この吹き込みノズルによって燃焼筒内に廃プラスチックを吹き込むことができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、燃焼筒の内側に配設したパージノズルから吹き出すパージガスによって、燃焼筒内へのスラグおよび地金の堆積を防止することができるので、アーク炉用助燃バーナの燃焼状態を常に良好に維持できる。また、燃焼筒内にスラグおよび地金が堆積することを防止するため、バーナメンテナンスのための作業時間を低減し、作業者の負担を軽減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明をスクラップ溶解用のアーク炉に適用した実施例により、本発明の実施の形態を説明する。
【実施例１】
【００１２】
図１は、本発明の第１実施例を示す断面図であり、図２は、図１のＡ−Ａ矢視図である。
【００１３】
図１において、アーク炉用助燃バーナ１００は、アーク炉３の炉壁３ａに設置されており、バーナ本体１と、その前域で燃焼空間を形成する燃焼筒２とを有する。
【００１４】
バーナ本体１の中央部にはスクラップカッティング用の酸素を吹き出す酸素ノズル６を設け、酸素ノズル６の周囲には複数の燃料ノズル７と燃焼用酸素ノズル８を交互に配置している。バーナ本体１は、燃料筒２を介して炉壁３ａに設置されており、これによって、バーナ本体１先端とアーク炉３との間に燃焼空間が形成されている。この燃焼筒２内部の燃焼空間内で燃料ノズル７から吹き出す燃料と燃焼用酸素ノズル８から吹き出す燃焼用酸素が混合され燃焼する。
【００１５】
すなわち、バーナ本体１の燃料ノズル７から燃料を吹き出し、燃焼用酸素ノズル８から燃焼用酸素を吹き出して、混合させ燃焼してアーク炉３内のスクラップ溶解に使用される。燃料としては、ＬＮＧ等のガスが一般的に使用されるが、燃料として灯油等の油類を使用する場合、例えば図３に示すように、燃料ノズルを２重管とし、内管の油系燃料用ノズル１２から燃料の灯油を噴射し、外管のアトマイズ用空気ノズル１３から燃料の灯油をアトマイズする空気を噴出させて灯油を燃焼させる。
【００１６】
燃焼筒２の内側には炉内でのスプラッシュによりスラグおよび地金が燃焼筒２内に飛散し、徐々に堆積するため、燃焼筒２内へのスプラッシュの侵入を防止するため、パージガスを吹き出すパージノズル５を設置している。パージノズル５は、パージヘッダ４から分岐して、図２に示すように燃焼筒２の下半分に設置している。パージノズル５から吹き出すパージガスとしては酸素含有ガスまたは不活性ガスを用いる。なお、燃焼筒２は冷却水によって水冷されるようになっている。
【００１７】
上記構成において、パージノズル５から常時パージガスを吹き出すことによってアーク炉３内で発生するスプラッシュによるスラグおよび地金が燃焼筒２内に飛散してくるのを防止し、燃焼筒２へのスラグおよび地金の堆積を防止する。とくに、本実施例では、パージノズル５をスラグおよび地金が堆積しやすい燃焼筒２の下半分に設置しているので、確実にスラグおよび地金が堆積することを防止でき、アーク炉用助燃バーナ１００の燃焼状態を常に良好に維持することができる。
【００１８】
なお、燃焼筒２内のスラグや地金の付着状況は、バーナ本体１に設置している覗窓１１によって点検したり、燃焼筒２の冷却水温の状態で判断したりすることも可能である。
【実施例２】
【００１９】
図４は本発明の第２実施例を示す断面図である。本実施例は、図１に示した第１実施例の構成に、燃焼筒２内に廃プラスチックを吹き込む吹き込みノズル９を追加したものである。なお、図４において第１実施例と同一の構成には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００２０】
本実施例のアーク炉用助燃バーナ１００は、廃プラスチックを処理することができる。この助燃バーナで廃プラスチックを処理するためには、灯油等の燃料により助燃バーナを燃焼させ、アーク炉３内のスクラップを溶解しているときに廃プラスチックを吹き込む。そして、廃プラスチックの燃焼に必要な酸素を酸素ノズル６から吹き込む。廃プラスチックは数十ｍｍのフレーク状にカッティングしたものを使用している。
【００２１】
廃プラスチック用の吹き込みノズル９は、燃焼筒２内において、燃料ノズル７からの燃料の噴出流とそれと隣り合う燃焼用酸素ノズル８からの燃焼用酸素の噴出流との間に廃プラスチックを吹き込むように設けられる。これによって、廃プラスチックが各噴流内で均一に撹拌されて効率的に燃焼することが可能となる。
【００２２】
本実施例は、第１実施例と同様に、パージノズル５を備えているので、燃焼筒２内へのスラグおよび地金の侵入を防止し、アーク炉用助燃バーナ１００の燃焼状態を常に良好に維持できると共に、廃プラスチックを熱源として有効に利用することができる。
【００２３】
図５に示すようにパージノズル５は、バーナ取付位置やスプラッシュの量に応じて燃焼筒の全周に設置してパージガスを燃焼筒の内周から吹き出しても良い。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明は、スクラップ溶解用のアーク炉に限らず、溶融金属精錬用のアーク炉等、各種のアーク炉に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１実施例を示す断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ矢視図である。
【図３】灯油等の油類を燃料として使用する燃料ノズルの実施例を示す断面図である。
【図４】本発明の第２実施例を示す断面図である。
【図５】パージノズルの他の配置例を示す図である。
【符号の説明】
【００２６】
１００  アーク炉用助燃バーナ
１  バーナ本体
２  燃焼筒
３  アーク炉
３ａ  炉壁
４  パージベッダ
５  パージノズル
６  酸素ノズル
７  燃料ノズル
８  燃焼用酸素ノズル
９  吹き込みノズル
１０  冷却水
１１  覗窓
１２  油系燃料用ノズル
１３  アトマイズ用空気ノズル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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