(57)【要約】【課題】未燃焼ガスの発生がないスクラップ予熱炉を得る。【解決手段】常温状態のスクラップ鋼材を予熱するスクラップ予熱炉であって、燃焼ガスを発生させてスクラップを予熱するためのバ−ナを、一端が開放された管状の燃焼室１と、ノズル噴射口が前記燃焼室の内面に開口した燃料吹き込み用ノズル及び酸素含有ガス吹き込み用ノズル２を備え、前記燃料吹き込み用ノズル及び酸素含有ガス吹き込み用ノズル２の噴射方向が燃焼室１内周面の略接線方向と一致している管状火炎バ−ナとしたことを特徴とするスクラップ予熱炉。【選択図】　　　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
常温状態のスクラップ鋼材を予熱するスクラップ予熱炉であって、燃焼ガスを発生させてスクラップを予熱するためのバーナを、一端が開放された管状の燃焼室と、ノズル噴射口が前記燃焼室の内面に開口した燃料吹き込み用ノズル及び酸素含有ガス吹き込み用ノズルを備え、前記燃料吹き込み用ノズル及び酸素含有ガス吹き込み用ノズルの噴射方向が燃焼室内周面の略接線方向と一致している管状火炎バーナとしたことを特徴とするスクラップ予熱炉。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、常温状態のスクラップ鋼材を予熱するスクラップ予熱炉に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電気炉に装入されるスクラップ鋼材（以下、単にスクラップという）は、炉の排ガス等により予熱される。予熱することにより、エネルギ−コストの低減（特に排ガス利用の場合）、溶解時間の短縮の他に、スクラップに付着した雪や水の除去により、炉内爆発および鋼浴中の水素増加の防止を図ることができる。
【０００３】
図３は、従来のスクラップ加熱炉の概略構造を示す図である。このスクラップ加熱炉は、複数のスクラップ２１を収容して加熱する加熱室２２と、加熱室２２にスクラップ２１を加熱するための火炎２３を吹き込むバーナ２４と、スクラップを加熱した後の排ガスを排出する煙道２５とから構成されている。
【０００４】
このスクラップ加熱炉においては、バーナ２４に燃焼用空気２６と燃料ガス２７を供給して燃焼させ、燃焼によって発生した火炎２３を、加熱室２２内のスクラップ２１に吹き付けて、スクラップ２１の加熱を行う。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来のスクラップ加熱炉には、次のような問題点がある。
【０００６】
常温のスクラップに火炎を吹き付けて予熱する場合、火炎が低温の炉壁やスクラップに接触し、未燃焼ガスが発生する。そして、未燃焼ガスをそのまま大気中に放出すると、未燃焼ガス中に含まれるＣＯガス等の有害物質により、大気が汚染されるので、燃焼排ガスの未燃焼分を完全燃焼させる過剰な燃焼空気が必要となり、それを加熱するためにスクラップの予熱に要する費用が高くなる。
【０００７】
この発明は、従来技術の上述のような問題点を解消するためになされたものであり、予熱中に未燃焼ガスを発生させることがないので、ＣＯガス等の有害物質を大気中に放出しないとともに、過剰な燃焼用空気が不用であるので、予熱に要する費用が高くならないスクラップ予熱炉を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るスクラップ予熱炉は、常温状態のスクラップ鋼材を予熱するスクラップ予熱炉であって、燃焼ガスを発生させてスクラップを予熱するためのバーナを、一端が開放された管状の燃焼室と、ノズル噴射口が前記燃焼室の内面に開口した燃料吹き込み用ノズル及び酸素含有ガス吹き込み用ノズルを備え、前記燃料吹き込み用ノズル及び酸素含有ガス吹き込み用ノズルの噴射方向が燃焼室内周面の略接線方向と一致している管状火炎バーナとしたものである。
【０００９】
本発明に係るスクラップ予熱炉は、スクラップを予熱するバーナに、管状火炎バーナを用いているので、燃焼により発生する火炎が、管状火炎バーナの燃焼室内で形成され、火炎が低温の炉壁やスクラップに当たることはない。
【００１０】
したがって、未燃焼ガスが発生することはなく、燃焼排ガスをそのまま大気中に放出しても、大気が汚染されることがない。
【００１１】
また、未燃焼ガスが発生しないので、過剰な燃焼空気を必要とすることもない。
【００１２】
なお、燃料とは、気体燃料、液体燃料を予めガス化したもの、液体燃料を空気又は蒸気で霧化したもの、窒素等で気送される微粒の固体燃料等である。
【００１３】
また、酸素含有ガスとは、空気、酸素、酸素富化空気、酸素・排ガス混合ガス等の燃焼用の酸素を供給するガスを指すものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。図１は、本発明のスクラップ予熱炉に配置される管状火炎バーナの説明図であり、（ａ）は管状火炎バーナの構成図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視図である。
【００１５】
この管状火炎バーナは、管状の燃焼室１を有しており、一端は開放端で燃焼排ガスの排出口になっている。そして、他端部には管軸方向に沿って長いスリットが形成されており、このスリットに接続させて燃料ガスと酸素含有ガスを別々に吹き込むノズル２が設けられている。
【００１６】
ノズル２は燃焼室１の内壁面の接線方向に向けて設けられており、燃料ガスと酸素含有ガスの吹き込みによって、燃焼室１内に旋回流が形成されるようになっている。又、ノズル２は先端部の形状が偏平で、かつその開口面積が縮小されており、燃料ガスおよび酸素含有ガスが高速で吹き込まれるようなになっている。３は点火プラグである。
【００１７】
上記の構成によるバーナにおいて、ノズル２から吹き込まれて旋回流が形成された燃料ガスと酸素含有ガスとの混合気に点火すると、燃焼室１内のガスが密度差によって、遠心力により成層化され、密度の異なる同心軸のガス層ができる。すなわち、燃焼室１の軸心側には密度の小さい高温の燃焼排ガスが存在し、燃焼室１の内壁側（軸心から離れた側）には密度の高い未燃焼のガスが存在するようになる。このような状態は、流体力学的に非常に安定である。火炎は管状に形成されるが、流れ場が安定成層化されているため、膜状に安定な火炎となる。
【００１８】
火炎の形成位置は、中心へ向かう速度と火炎伝播速度が釣り合う位置におのずと決まる。図１において４は管状の火炎を示す。
【００１９】
又、燃焼室の内壁付近には未燃焼の低温ガスが境界層の状態で存在しているので、燃焼室１の壁面が直接的な伝熱により高温に加熱されることはなく、壁外への熱ロスを防ぐ。すなわち、断熱効果が大きいことに他ならず、それ故燃焼場の熱的安定が保たれる。
【００２０】
燃焼室１内のガスは旋回しながら下流側へ流れるが、その間、内壁側の混合ガスが継続的に燃焼して管状火炎を形成し、発生した排ガスは軸心側へ移動し、開放端部から排出される。
【００２１】
上記の構成によるバーナには、次のような利点がある。回転場で成層化され、流体力学的にも、熱的にも安定しており、燃料ガス成分が非常に希薄または過濃の状態になる条件でも燃焼させることができるので、バーナ自身の安定燃焼範囲が広がる。すなわち、燃料種が変わり、火炎伝搬速度が変わっても、火炎伝搬速度と中心へ向かう速度とが釣り合う位置に、火炎面の位置がおのずと移り、これこそが安定する位置であることから、安定燃焼範囲が広いのである。
【００２２】
火炎面が安定なため、温度のバラツキが小さく、燃焼時に局部的な高温部が発生しないことや、燃料と酸素含有ガスとの混合ガスは一瞬のうちに火炎面を通過するため、反応時間が非常に短くなる等の理由により、ＮＯｘなどの有害物質の生成量が少ない。
【００２３】
反応時間が非常に短くなること、かつ局所的な低温領域ができないことから、炭化水素などの未燃焼分の残留量が極めて少なくなく、ススの生成も抑制される。
【００２４】
図２は、本発明のスクラップ加熱炉の実施の形態を示す図である。このスクラップ加熱炉は、複数のスクラップ１１を収容して加熱する加熱室１２と、加熱室１２のスクラップ１１を加熱するための管状火炎バーナ１３と、スクラップ１１を加熱した後の排ガスを排出する煙道１４とから構成されている。
【００２５】
このスクラップ加熱炉においては、管状火炎バーナ１３により、前述したようにして燃料を燃焼させているので、火炎は管状火炎バーナ１３の燃焼室内で発生し、燃焼室から加熱室１２内に火炎が吹き込まれることはない。
【００２６】
したがって、火炎が低温の炉壁やスクラップに当たることはなく、未燃焼ガスが発生しないので、燃焼排ガスをそのまま大気中に放出しても、大気が汚染されることはない。
【００２７】
また、未燃焼ガスが発生しないので、過剰な燃焼空気を必要とすることもなく、スクラップの予熱費を安くすることができる。
【００２８】
【発明の効果】
本発明により、火炎が低温の炉壁やスクラップに当たることはなく、未燃焼ガスが発生しないので、燃焼排ガスをそのまま大気中に放出しても、大気が汚染されることはない。
【００２９】
また、未燃焼ガスが発生しないので、過剰な燃焼空気を必要とすることもなく、スクラップの予熱費を安くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のスクラップ予熱炉に使用する管状火炎バーナの説明図であり、（ａ）は管状火炎バーナの構成図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視図である。
【図２】本発明のスクラップ予熱炉の実施の形態を示す図である。
【図３】従来のスクラップ予熱炉の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
１　燃焼室
２　ノズル
３　点火プラグ
４　管状の火炎
１１　スクラップ
１２　加熱室
１３　管状火炎バーナ
１４　煙道
【図１】
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【図２】
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【図３】
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