(57)【要約】      （修正有）【課題】  製鋼作業に使用する容器、たとえば取鍋、取鍋精錬炉、ＡＯＤベッセル等の溶湯容器の内部を、溶湯のチャージに先立って予熱し、またはチャージの間に温度を維持するための加熱方法であって、廃プラスチックの処理問題とを結びつけて、製鋼コストの低減に役立つとともに、廃棄物の処理を有利に行なう、溶湯容器の加熱方法を提供する。【解決手段】  通常の燃料を使用したバーナーによる加熱に先立って、またはそれと同時に、燃料として粉末状のプラスチックを使用し、内外二重管のノズルをもつバーナーの、内管１を通して空気流にのせプラスチック粉末を溶湯容器内に吹き込むとともに、外管２を通して空気を吹き込んでノズルを冷却し、内管へのプラスチック粉末の融着を防止しつつプラスチック粉末を燃焼させる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属溶湯を入れる容器の内部を、溶湯のチャージに先立って予熱することにより温度を高め、またはチャージの中間に加熱することによって温度を維持するための加熱方法であって、通常の燃料を使用したバーナーによる加熱に先だって、またはそれと同時に、燃料として粉末状のプラスチックを使用し、内外二重管のノズルをもつバーナーの、内管を通して空気流にのせプラスチック粉末を溶湯容器内に吹き込むとともに、外管を通して空気を吹き込んでノズルを冷却し、内管へのプラスチック粉末の融着を防止しつつプラスチック粉末を燃焼させることを特徴とする溶湯容器の加熱方法。
【請求項２】
粉末状のプラスチックとして廃トナーを使用して実施する請求項１の加熱方法。
【請求項３】
外管から吹き込む空気の量を、内管先端の温度が１９０℃を超えない冷却が実現するように行なって実施する請求項２の加熱方法。
【請求項４】
溶湯容器の内部を溶湯のチャージに先立って予熱するために、重油バーナーによる加熱と同時に、廃トナーをバーナーの火焔の中に吹き込んで燃焼させることにより実施する請求項２の加熱方法。
【請求項５】
外管を通しての空気の吹き込みは連続的に行ない、内管を通しての廃トナーのバーナー火焔中への吹き込みは間欠的に行なう請求項４の加熱方法。
【請求項６】
請求項１に記載した溶湯容器の加熱方法を実施するために使用するバーナーであって、内外二重管ノズルの構造を有し、内管から空気流にのせて燃料を吹き込むための送風および燃料供給手段を備え、かつ、外管から冷却用の空気を吹き込むための送風手段を備えてなるバーナー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属溶湯を入れる容器、具体的には、製鋼作業に使用する各種の取鍋、ＡＯＤベッセルなど、溶湯を受け入れて運搬したり、またはその中で溶湯を精錬したりする容器の内側を、溶湯のチャージに先立って予熱して温度を高めたり、ディスチャージとチャージの間に加熱して温度を維持したりするための加熱方法と、その方法の実施に使用するバーナーに関する。
【０００２】
本発明において「製鋼」とは、製鉄および製鋼、ならびに鋼の精錬の作業を含む広い意味を有する。「取鍋」には、単なる容器だけでなく、精錬用のものも含まれる。
【背景技術】
【０００３】
鋼の溶湯を運搬する取鍋を例に取って説明すると、溶湯をチャージしたときに冷えたままであると、内張り耐火物および鉄皮に熱を奪われて溶湯温度が低下してしまい、後続の工程に支障をきたして不都合であるから、通常は取鍋内部を予熱した上で使用している。チャージからチャージの間も、放置して温度がひどく低下してしまうと不利であるから、なるべく温度を維持するように、取鍋内部の加熱を続けることが多い。とくに、チャージの間に耐火物モルタルの吹きつけ補修を行なった場合は、それを乾燥させるために、加熱は必須の作業である。図１に、溶湯容器の加熱を行なう諸態様を、温度変化のパターンとともに示す。
【０００４】
この取鍋の使用に先立つ、または使用の途中における加熱は、通常、重油バーナーを使用して行なっている。重油バーナーのような液体燃料を使用するバーナーは、コントロールが容易であるが、燃料費が嵩むのが難点である。そこで、近年では、液体燃料の補助として、各種の廃棄物、たとえば廃プラスチックを粉砕したものを燃料として使用することが試みられている。ただし、燃焼により有害なガスを発生するプラスチックを使用すると、排ガスの処理という新たな問題がでてくるし、燃焼時に黒煙を生じやすいプラスチックも好ましくないから、そうした問題のない高分子化合物が、燃料としては好適である。
【０００５】
廃棄物としてのプラスチックを粉末化し、焼却炉に吹き込んで処理する技術に関しては、吹き込みノズルにプラスチックが融着して閉塞が起こるという問題があるので、その解決策として、ノズルからの噴出速度を８ｍ／ｓ以上、好ましくは１０ｍ／ｓ以上とすべきことが開示された（特許文献１）。
【０００６】
プラスチック燃焼用バーナーについては、プラスチック粉末を空気流にのせて吹き込むノズルを中心に置き、それを取り囲んで冷却水を流通させる流路を設け、その外側に空気の吹き込み流路を設けたものが提案された（特許文献２）。
【０００７】
最近、複写機やレーザービームプリンターの普及に伴って、そのトナーの廃棄物が多量に発生するようになった。トナーは、熱可塑性樹脂に着色剤を配合したものであり、燃焼させても有害ガスの発生はほとんどないから、補助燃料としては好ましいものである。しかし、一方で、廃トナーは粒径が３０μｍ以下というきわめて微粉末であって、飛散しやすいため、作業環境を損なうおそれがあり、取り扱いには注意を要する。低融点であり微粉末であるということは、上述の吹き込みノズルに融着するという問題も大きいことを意味する。
【特許文献１】特開平８−２１６１３
【特許文献２】特開２０００−３５２１１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、製鋼作業に使用する容器の加熱と、廃プラスチックの処理問題とを結びつけて、製鋼コストの低減に役立つとともに、廃棄物の処理を有利に行なう、溶湯容器の加熱方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の溶湯容器の加熱方法は、製鋼作業用の溶湯容器の内部を、溶湯のチャージに先立って予熱することにより温度を高め、または溶湯のチャージの中間に加熱することによって温度を維持するための加熱方法であって、通常の燃料を使用したバーナーによる加熱に先だって、またはそれと同時に、燃料として粉末状のプラスチックを使用し、内外二重管のノズルをもつバーナーの、内管を通して空気流にのせプラスチック粉末を溶湯容器内に吹き込むとともに、外管を通して空気を吹き込んでノズルを冷却し、内管へのプラスチック粉末の融着を防止しつつプラスチック粉末を燃焼させることを特徴とする。
【００１０】
上記の溶湯容器の加熱方法を実施するために使用する本発明のバーナーは、内外二重管ノズルの構造を有し、内管（１）を通して空気流にのせ燃料を吹き込むための送風および燃料供給手段（これは図示してない）を備え、かつ、外管（２）を通して冷却用の空気を吹き込むための送風手段（これも図示してない）を備えてなる。符号（３）は、外管への空気供給管である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に従ってプラスチック粉末、とくに廃トナーを燃料として、通常の燃料を使用したバーナーによる加熱に先だって、またはそれと同時に、溶湯容器の加熱を行なえば、通常の燃料を節約してコストを低減することができる上に、廃棄物として処理を要するものが有効にエネルギー源として活用でき、一石二鳥である。
【００１２】
本発明のバーナーは、燃料であるプラスチック粉末、とくに廃トナーの燃焼に必要な空気の一部を燃料の吹き込みに使用し、残りの量を冷却に利用する構造であるから、きわめて融着しやすい廃トナーを燃料とした場合であっても、バーナーへの融着が避けられ、閉塞の心配なくバーナーを使用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
一般に、燃料として吹き込んで実質上問題のないプラスチック、とくに廃トナーがノズルに融着するのは、内管先端の温度が約１９０℃を超えた場合であることが、発明者らの経験により判明した。それゆえ、ノズルの冷却を、内管先端の温度が１９０℃を超えないように行なえば、安定な燃焼を継続することができる。すなわち、ノズル外管を通じて吹き込む空気の量を、上記の冷却が実現するように実施すればよい。
【００１４】
内管を通じて供給する空気の量も、プラスチック粉末の安定な供給のためにある程度確保しなければならないから、内外の管を通じて流通させる空気の割合は、それほど任意に選択できるわけではないが、ある程度は選択可能である。全体の空気量は、プラスチック粉末の燃焼に必要な理論空気量より若干過剰にするが、あまり過大であると、熱収支上に不利になる。通常、実際の空気量／理論空気量の比として、１．０超過１．５以下が適切である。
【００１５】
プラスチック粉末は、廃プラスチックを粉砕したものにしても、廃トナーにしても、吹き込まれる溶湯容器の内部がある程度の高温に達していないと、着火しない。そこで、重油バーナーによる加熱と同時に、その火焔の中にプラスチック粉末を吹き込んで、重油と同時に燃焼させることが得策である。
【００１６】
燃料とするプラスチック粉末が廃トナーの場合、燃焼ノズルへの供給は、ホッパーから切り出して空気流にのせて行なうので、切り出し部におけるトナー詰まりを防止するため、空気流の流通−停止を間欠的に実施することが、円滑な操業を行なう上で有利である。つまり、内管を通しての廃トナーのバーナー火焔中への吹き込みを、間欠的に行なう。実装置では、廃トナーをのせて供給する空気の流路に開閉装置、たとえばバタフライ弁を設けておき、その開閉をタイマーによりコントロールするといった方法をとることができる。内管を通じて廃トナーを間欠的に供給する間、外管を通しての空気の吹き込みは、連続的に行なうことが好ましい。この態様によるときは、燃焼ノズルへの廃トナーの融着を確実に防止することができる。
【００１７】
実際に燃料とするプラスチック粉末として、ポリプロピレン、ポリアセタールおよび廃トナーの３種をえらび、分析した。結果はつぎのとおりであって廃トナーは灰分が少なく、好適な燃料であることがわかる。（重量％）
【００１８】
［燃焼前試料］  ＦＣ   ＶＭ  灰分
ＰＰ     0.05  99.3  0.63  
ＰＯＭ   5.1   88.2  6.7
ＴＮ    15.0   84.3  0.56
［燃焼後残査］  ＦＣ   ＶＭ  灰分  CaO   MgO  SiO2  Al2O3  FeO  TiO  Cr2O3
ＰＰ     0.05  99.3  0.63  22.4  3.6  48.5  14.2  0.47  9.2  0.10
ＰＯＭ   5.1   88.2  6.7   27.6  1.9  42.3  15.1  0.39  0.7  0.08
ＴＮ    15.0   84.3  0.56   0.1  0.2  69.5   0.1  0.36  9.0  
ＰＰ：ポリプロピレン  ＰＯＭ：ポリアセタール  ＴＮ：廃トナー
ＦＣ：固定炭素  ＶＭ：揮発分
【実施例】
【００１９】
図２において、各部の寸法が下記のとおりであるプラスチック粉末用バーナーを、ＳＵＳ３０４鋼を材料として製作した。
Ａ（内管の内径）：        ６０mm
Ｂ（外管の内径）：        ７５mm
Ｔ（内管の肉厚）：          ３mm
Ｌ（外管の長さ）：    １０００mm
ｄ（空気供給官の内径）：  ２５mm
【００２０】
図１の中段に示したような、取鍋を横に置いて、その内部に燃料を吹き込んで加熱する作業を、溶湯をディスチャージしたばかりの取鍋（内部の温度約７００℃）を対象に実施した。加熱は、従来から使用してきた重油バーナーと、上記のプラスチック粉末用バーナーとを併用し、プラスチック粉末として廃トナーを使用して、つぎのタイム・スケジュール（ディスチャージ後の時間）で行なった。
０〜４０分：        準備期間で加熱なし
４０〜１００分：    廃トナーのみ燃焼（間欠的：開１０秒／閉１０秒）
１００〜２２５分：  重油のみ燃焼
２２５〜３１５分：  重油＋廃トナーを燃焼（間欠的：開１５秒／閉１５秒）
【００２１】
時間の経過に伴う取鍋内壁の温度の変化を、図３に示す。図３のグラフにみるとおり、加熱を行なわなかった準備期間中は、放熱により取鍋温度が低下したが、廃トナーの間欠吹き込みにより、温度の低下をくい止め、維持することができた。つぎに、廃トナーの吹き込みを停止し、重油の燃焼により１０００℃以上（約１０５０℃）に昇温した後、重油の燃焼と廃トナーの間欠的吹き込みとを併用したところ、１３００℃程度までの昇温が実現した。
【００２２】
取鍋内壁温度が４００℃以下である場合は、廃トナーのみを吹き込んでも、着火しなかった。したがって、４００℃以下で廃トナーを燃焼させるには、重油燃焼との併用が必要である。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
本発明の溶湯容器の加熱方法は、製鋼作業のほか、種々の金属の溶湯を取り扱う作業で使用する溶湯容器を予熱し、また加熱ないし温度維持する方法として、広く適用可能であり、有意義である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】溶湯容器の加熱を行なう諸態様を、温度変化のパターンとともに示した図。上段は、新しい取鍋を使用に先立って予熱する場合、中段は、取鍋を使用の途中で保温のために加熱する場合、そして下段は、ＡＯＤ容器を操業と操業の間で保温のため加熱する場合をそれぞれ示す。
【図２】本発明の実施例で使用したバーナーの構造を示す縦断面図。
【図３】本発明の実施例における、取鍋加熱時間と温度との関係を示すグラフ。
【符号の説明】
【００２５】
１  内管
２  外管
３  外管への空気供給官
【図１】
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【図２】
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【図３】
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