(57)【要約】【課題】リジェネバーナにおいて固体燃料を効率良く燃焼させて熱効率の低下を防止し得る溶湯容器の加熱構造および加熱方法を提供する。【解決手段】取鍋１０の上方開口を閉成する蓋体１２にリジェネバーナ１４を設け、該リジェネバーナ１４に供給した液体燃料を燃焼させて取鍋１０の内部を加熱するよう構成する。更に、蓋体１２におけるリジェネバーナ１４から離間する位置に、該リジェネバーナ１４のバーナ炎Ｆに固体燃料ＳＦを供給する固体燃料供給管１８を設けた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶湯容器(10)の上方開口を閉成する蓋体(12)にリジェネバーナ(14)を設け、該リジェネバーナ(14)に供給した液体燃料を燃焼させて容器内部を加熱するよう構成した溶湯容器の加熱構造において、
前記蓋体(12)の前記リジェネバーナ(14)から離間する位置に固体燃料(SF)の供給管(18)を設け、この供給管(18)の軸線をリジェネバーナ(14)のバーナ炎(F)に指向させた
ことを特徴とする溶湯容器の加熱構造。
【請求項２】
前記リジェネバーナ(14)に燃焼エア吹出通路(36)および排ガス吸引通路(38)を周方向に離隔的に形成し、前記供給管(18)を前記燃焼エア吹出通路(36)の半径方向外側に設けるよう構成した請求項１記載の溶湯容器の加熱構造。
【請求項３】
前記供給管(18)の軸線は、固体燃料(SF)がバーナ炎(F)の全長の半分よりも先端側の領域に供給されるよう設定した請求項１または２記載の溶湯容器の加熱構造。
【請求項４】
溶湯容器(10)の上方開口を閉成する蓋体(12)にリジェネバーナ(14)を設け、該リジェネバーナ(14)に供給した液体燃料を燃焼させて容器内部を加熱する溶湯容器の加熱方法において、
前記リジェネバーナ(14)から離間した位置から固体燃料(SF)を、該リジェネバーナ(14)のバーナ炎(F)に供給して燃焼させるようにした
ことを特徴とする溶湯容器の加熱方法。
【請求項５】
前記固体燃料(SF)の供給量は、前記リジェネバーナ(14)の燃焼容量の３０％以下となるよう設定される請求項４記載の溶湯容器の加熱方法。
【請求項６】
前記固体燃料(SF)を、前記バーナ炎(F)の全長の半分よりも先端側の領域へ向けて供給するようにした請求項４または５記載の溶湯容器の加熱方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リジェネバーナに燃料として供給される液体燃料を燃焼させて溶湯容器を加熱する溶湯容器の加熱構造および加熱方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
金属溶解炉や溶融金属を一時的に貯留する取鍋、タンディッシュ、貯銑炉等の溶湯容器を加熱する加熱設備等において、該溶湯容器の加熱手段としてリジェネバーナが好適に用いられている。このリジェネバーナは、例えば本体内部の中央部に燃料供給路を設けると共に、該燃料供給路を挟む両側に夫々通気路を設け、更に各通気路内に蓄熱体を配設して構成される。すなわち、重油等の液体燃料を燃焼させた際に発生する排ガスを一方の通気路から吸引して蓄熱体を加熱し、他方の通路から供給される燃焼エアを、蓄熱体に蓄熱された熱で予め予熱した下で燃焼室内に供給することで、高効率の廃熱回収を実現させるものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、産業廃棄物や一般廃棄物として廃棄される廃プラスチックの処理方法として、該廃プラスチックを燃料として燃焼し、その熱量を回収するサーマル・リサイクルがある。プラスチックは石油を主原料とし、石炭以上の燃焼特性を有するものであり、たとえ廃プラスチックであっても燃料という観点からみると高い商品価値を有する。そこで、廃プラスチックを粉砕して細粒化し、これを前記リジェネバーナの燃料として使用することで、有効利用を図ることが考えられる。しかし、廃プラスチックの細粒のような固体燃料では、気体や液体燃料に比べて燃焼室内での完全燃焼が遅れるため未燃分が発生し、この固体燃料の未燃分を排ガスと共に吸引して熱効率を低下させる事態が増大するおそれがあり、リジェネバーナに採用するには困難を伴うものであった。
【０００４】
そこで、本発明は、前述した従来の技術に内在している前記課題に鑑み、これを好適に解決するべく提案されたものであって、リジェネバーナにおいて固体燃料を効率良く燃焼させて熱効率の低下を防止し得る溶湯容器の加熱構造および加熱方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前述した課題を解決し、所期の目的を好適に達成するため、本願の請求項１に係る溶湯容器の加熱構造は、
溶湯容器の上方開口を閉成する蓋体にリジェネバーナを設け、該リジェネバーナに供給した液体燃料を燃焼させて容器内部を加熱するよう構成した溶湯容器の加熱構造において、
前記蓋体の前記リジェネバーナから離間する位置に固体燃料の供給管を設け、この供給管の軸線をリジェネバーナのバーナ炎に指向させたことを要旨とする。
【０００６】
請求項１に係る発明によれば、リジェネバーナの燃料として液体燃料と固体燃料とを併用することで、燃料コストを低減させてランニングコストの抑制を図り得る。また、固体燃料を供給する供給管をリジェネバーナから離間する位置に設けたから、供給された固体燃料および未燃分がリジェネバーナに還流するのを抑制でき、リジェネバーナの熱効率の低下を抑制し得る。
【０００７】
請求項２に係る溶湯容器の加熱構造は、前記リジェネバーナに燃焼エア吹出通路および排ガス吸引通路を周方向に離隔的に形成し、前記供給管を、前記燃焼エア吹出通路の半径方向外側に設けるよう構成したことを要旨とする。
【０００８】
請求項２に係る発明によれば、リジェネバーナにおける燃焼エア吹出通路の半径方向外側に供給管を設けることで、燃焼エアに伴って固体燃料を確実にバーナ炎に供給することが可能となる。従って、排ガスに含まれる固体燃料の未燃分を効率的に燃焼させることができ、蓄熱体での熱効率の低下を防止し得る。
【０００９】
請求項３に係る溶湯容器の加熱構造は、前記供給管の軸線は、固体燃料がバーナ炎の全長の半分よりも炎先端側の領域に供給されるよう設定したことを要旨とする。
【００１０】
請求項３に係る発明によれば、供給管から吹き出される固体燃料を、バーナ炎の全長の半分よりバーナ炎先端側に供給することで、該固体燃料および未燃分の排ガス吸引通路への還流はより確実に防止され、熱効率の低下をより効果的に防止できる。
【００１１】
前述した課題を解決し、所期の目的を好適に達成するため、本願の請求項４に係る溶湯容器の加熱方法は、
溶湯容器の上方開口を閉成する蓋体にリジェネバーナ設け、該リジェネバーナに供給した液体燃料を燃焼させて容器内部を加熱する溶湯容器の加熱方法において、
前記リジェネバーナから離間した位置から固体燃料を、該リジェネバーナのバーナ炎に供給して燃焼させるようにしたことを要旨とする。
【００１２】
請求項４に係る発明によれば、リジェネバーナの燃料として液体燃料と固体燃料とを併用することで、燃料コストを低減させてランニングコストの抑制を図り得る。また、固体燃料をリジェネバーナから離間する位置からバーナ炎へ向けて供給するようにしたから、供給された固体燃料および未燃分がリジェネバーナに還流するのを抑制でき、リジェネバーナの熱効率の低下を抑制し得る。
【００１３】
請求項５に係る溶湯容器の加熱方法は、前記固体燃料の供給量は、前記リジェネバーナの燃焼容量の３０％以下となるよう設定されることを要旨とする。
【００１４】
請求項５に係る発明によれば、バーナ炎に供給される固体燃料を確実に燃焼させることができる。
【００１５】
請求項６に係る溶湯容器の加熱方法は、前記固体燃料を、前記バーナ炎の全長の半分よりバーナ炎先端側の領域へ向けて供給するようにしたことを要旨とする。
【００１６】
請求項６に係る発明によれば、リジェネバーナにおけるバーナ炎の全長の半分よりバーナ炎先端側に固体燃料を供給することで、固体燃料の未燃分が発生したとしても、該未燃分がリジェネバーナに還流するのを防止できる。
【発明の効果】
【００１７】
すなわち、本発明に係る溶湯容器の加熱構造および加熱方法によれば、リジェネバーナの燃料として供給した固体燃料を完全燃焼させることができ、高効率の廃熱回収を図り得ると共に、燃料コストを削減してランニングコストを低減させ得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
次に、本発明に係る溶湯容器の加熱構造および加熱方法につき、好適な実施例を挙げて、添付図面を参照しながら以下説明する。なお実施例では、金属溶湯を一時的に貯留する溶湯容器として取鍋を採用している。
【実施例】
【００１９】
図１は、実施例に係るリジェネバーナ１４を用いた取鍋１０の加熱構造を示す概略図であって、金属溶湯を一時的に貯留可能な上方に開口する取鍋１０の上方開口を閉成する蓋体１２と、該蓋体１２の略中央位置に配設されて、図示しない燃料タンクに連通されたリジェネバーナ１４と、固体燃料ＳＦを貯留する固体燃料タンク１６と、該固体燃料タンク１６を取鍋１０に接続する固体燃料供給管(供給管)１８と、固体燃料供給管１８に接続されて固体燃料ＳＦを空気圧送するブロア２０とから構成される。実施例のリジェネバーナ１４は、蓋体１２の略中央位置にバーナ本体２２が取付けられ、該バーナ本体２２の側部に燃焼エアを供給するエア供給管２４と、排ガスを排出するガス排出管２６とが接続するようになっている(図２参照)。また、前記バーナ本体２２と、前記エア供給管２４およびガス排出管２６の接続口との間は、蓄熱体２８が回転可能に設けられており、エア供給管２４から供給される燃焼エアは蓄熱体２８を通過した後にバーナ本体２２に到来すると共に、バーナ本体２２からの排ガスは蓄熱体２８を通過した後にガス排出管２６を介して排出されるようになっている。また、前記蓄熱体２８は、モータ３０の駆動により連続または間欠的に一分間当り複数回(例えば３回)回転するよう設定されて、該蓄熱体２８において燃焼エアおよび排ガスが通過する部位を変更させ得るよう構成される。
【００２０】
前記バーナ本体２２は、図２に示すように、前記取鍋１０内に開口する円筒状に形成されて、その中心に灯油や重油等の液体燃料を噴射供給する燃料ノズル３２が設けられており、該燃料ノズル３２の先端が取鍋１０内に臨むようになっている。また前記バーナ本体２２の内部は、図３に示すように、前記燃料ノズル３２の周方向に離間して設けた４枚の仕切板３４,３４,３４,３４により、前記エア供給管２４に連通する燃焼エア吹出通路３６,３６と、前記ガス排出管２６に連通する排ガス吸引通路３８,３８とに仕切られている。すなわち、前記エア供給管２４から供給される燃焼エアは、前記燃焼エア吹出通路３６を通って燃料ノズル３２の先端へ供給されて、これにより燃料ノズル３２から噴射供給される液体燃料を燃焼させて取鍋１０内を加熱する一方、燃焼により発生した取鍋１０内の排ガスは、排ガス吸引通路３８から吸引されてガス排出管２６から排出される。なお、実施例では、燃焼エア吹出通路３６と排ガス吸引通路３８とが周方向に離隔的に位置する定位置に形成されている。
【００２１】
ここで、前記排ガス吸引通路３８から吸引された排ガスがガス排出管２６から排出される際に、燃焼により生じた高温の排ガスが前記蓄熱体２８を通過するから、その通過部位に排ガスの熱が蓄熱される。そして、前記蓄熱体２８の回転に伴って蓄熱部位がエア供給管２４に対応する位置まで変位すると、燃焼エアが蓄熱体２８の蓄熱部位を通過し、このとき熱せられた燃焼エアが燃料ノズル３２の先端部へ供給される。このように、前記蓄熱体２８を連続的または間欠的に回転させ、蓄熱体２８に蓄えられた熱エネルギーにより燃焼エアを予熱した下で燃料ノズル３２の先端部へ供給することで、燃焼効率を向上すると共に、液体燃料の消費量を抑制して省エネルギー化を図り得る。
【００２２】
前記固体燃料タンク１６には、発熱量が高く、かつ大量調達が容易で、更に安価である自動車廃材のシュレッダーダストに代表される廃プラスチック材等を細粒化した固体燃料ＳＦが収容されており、該固体燃料タンク１６に設けたロータリバルブ４０により固体燃料ＳＦを切出して、所定量ずつ混合器４２に供給するよう構成されている。前記混合器４２には、固体燃料供給管１８とブロア２０とが接続されており、該ブロア２０から供給される空気をキャリアガスとして、固体燃料ＳＦを固体燃料供給管１８に連続供給するようになっている。
【００２３】
前記固体燃料供給管１８は、その先端が取鍋１０内に臨むよう蓋体１２に取り付けられる。ここで、図２に示すように、前記固体燃料供給管１８は、前記蓋体１２における前記リジェネバーナ１４の燃焼エア吹出通路３６の半径方向外側に位置するよう設けられている。また、前記固体燃料供給管１８は、該固体燃料供給管１８の軸線とバーナ炎Ｆの噴射軸線との角度θが４５°となるよう設けられる。なお、バーナ炎Ｆの噴射軸線に対する固体燃料供給管１８の軸線の傾斜角度θは、好適には３０〜６０°の範囲に設定することができる。なお、この角度が３０°に満たないと、前記固体燃料供給管１８からの固体燃料ＳＦが、前記バーナ炎Ｆ内に好適に供給されないため、燃焼性が低下し、計算された発熱量の達成が困難となる。一方、固体燃料供給管１８軸線の傾斜角度が６０°を超えると、バーナ炎Ｆへ向けて供給された固体燃料ＳＦが完全に燃焼する前に、該バーナ炎Ｆを通過してしまい、その結果、所望の発熱量が得られない虞がある。
【００２４】
実施例において、前記固体燃料ＳＦは、８ｍｍ前後の細片に粉砕されて、その燃焼性を向上している。一般にプラスチックは、その発熱量が９,０００〜１１,０００ｋｃａｌ／ｋｇと、主燃料たる液体燃料(重油)と比較しても遜色がない高カロリーな熱源物質である。またシュレッダーダスト等は、その嵩密度も高いため、本発明の如き供給管による逐次投入であっても、単位体積当たりでの高い熱供給が可能であり、また取り扱いも容易である。そして細片の大きさは、余りに小さいと取鍋１０内の空気流によりバーナ炎Ｆへの投入が不安定となる問題があり、一方余りに大きいと燃焼性の低下を招来すると共に前記ブロア２０による移送およびバーナ炎Ｆ内への投入等が困難となるため、５〜１０ｍｍ程度の細片を用いるのが好適である。
【００２５】
また前記固体燃料供給管１８は、その先端部が前記バーナ炎Ｆ内に位置しないよう設置される。この際の前記バーナ炎Ｆからの離間距離は、０.５ｍ以上に設定されている。この距離が０.５ｍ未満であると、バーナ炎Ｆの熱により、固体燃料供給管１８内での固体燃料ＳＦの半溶融や熱硬化等が発生して詰まりが生じたり、固体燃料供給管１８が高温腐食を起こしたりする虞がある。一方、前記リジェネバーナ１４は、液体燃料や燃焼エアの供給によって、取鍋１０内に複雑な空気流を形成する。ここで、固体燃料供給管１８の先端部をバーナ炎Ｆから０.５ｍ以上離間させることで、この複雑な空気流に固体燃料ＳＦを好適に伴流させて、バーナ炎Ｆに固体燃料ＳＦを長時間に亘って晒すことが可能となる。この結果、前記バーナ炎Ｆによる固体燃料ＳＦの燃焼時間をより長く確保でき、前記固体燃料ＳＦの燃焼性を向上させ得る。
【００２６】
更に前記固体燃料供給管１８の軸線は、バーナ炎Ｆの全長の半分よりも先端側の領域に固体燃料ＳＦが供給されるよう設定されている。これにより、前記固体燃料ＳＦが排ガスと共に排ガス吸引通路３８に吸込まれるのを防止し、固体燃料ＳＦを長時間バーナ炎Ｆに晒すことが可能となり、その結果、燃焼性の向上が達成される。
【００２７】
次に、前述した実施例に係る取鍋１０の加熱構造の作用につき、取鍋１０の加熱方法との関係で説明する。
【００２８】
前記リジェネバーナ１４の燃料ノズル３２に液体燃料を連続的に供給すると共に、燃焼エアを燃焼エア吹出通路３６を介して燃料ノズル３２の先端部に供給して、前記液体燃料が燃焼される。一方、前記固体燃料タンク１６の固体燃料ＳＦは、ロータリバルブ４０により所定量ずつ混合器４２に供給され、液体燃料が燃焼開始した後または液体燃料の燃焼と同時のタイミングで、前記固体燃料供給管１８を介して混合器４２の固体燃料ＳＦをバーナ炎Ｆに供給して燃焼させる。このように、リジェネバーナ１４の燃料として固体燃料ＳＦを用いることで、液体燃料の消費量を抑制し、これにより燃料コストを低減してランニングコストの抑制が図られる。
【００２９】
ここで、前記固体燃料ＳＦの供給量は、リジェネバーナ１４の燃焼容量の３０％以下となるよう設定される。固体燃料ＳＦの供給量がリジェネバーナ１４の燃焼容量の３０％を超える量となると、バーナ炎Ｆで燃焼されない固体燃料ＳＦ(以下、未燃分という)が発生し、所望の発熱量を確保し得ないこととなると共に、未燃分が排ガス吸引通路３８から吸引される可能性が高くなる。
【００３０】
前記取鍋１０内の燃焼排ガスは、排気用ブロワ(図示せず)の吸引力により、前記バーナ本体２２の排ガス吸引通路３８を介して排ガス排出管２６から排出される。このとき、バーナ本体２２と排ガス排出管２６との間に配設されている前記蓄熱体２８が加熱される。前記蓄熱体２８は、モータ３０の駆動により回転して、排ガスにより熱せられた部位が前記エア供給管２４側に臨む。この状態でエア供給管２４を介して供給された燃焼エアは、蓄熱体２８に蓄熱された熱を回収するから、高温空気を燃焼エアとしてリジェネバーナ１４の燃料燃焼に供することができる。このように、前記蓄熱体２８には、排ガスと燃焼エアとの間で熱交換を行なうことで、大幅な熱効率の向上が達成される。
【００３１】
前述したリジェネバーナ１４の運転に際し、固体燃料ＳＦの燃焼には時間を要することから、未燃分が排ガス吸引通路３８から還流する虞がある。実施例では、リジェネバーナ１４において燃焼エア吹出通路３６および排ガス吸引通路３８を周方向に離隔的に形成すると共に、固体燃料供給管１８を、リジェネバーナ１４における燃焼エア吹出通路３６の半径方向外側に位置するよう構成したから、該固体燃料供給管１８から噴射された固体燃料ＳＦは、排ガス吸引通路３８から吸引されることなく燃焼エアにより速やかにバーナ炎Ｆに供給され、該燃料の効率的な燃焼が達成される。従って、リジェネバーナ１４の燃料として固体燃料ＳＦを使用したとしても固体燃料を効率的に燃焼させることができ、排ガス中に未燃分が残留して熱効率が低下するのを防止し得る。また、固体燃料ＳＦを供給する固体燃料供給管１８を、リジェネバーナ１４のバーナ本体２２から離間する位置(すなわち、バーナ炎Ｆからの離間距離を０.５ｍ以上)に設けたから、供給された固体燃料ＳＦおよび未燃分がリジェネバーナ１４に還流するのを抑制でき、リジェネバーナ１４の熱効率の低下をより好適に防止し得る。
【００３２】
更に、実施例では、前記固体燃料供給管１８の軸線を、前記リジェネバーナ１４におけるバーナ炎Ｆの噴射軸線に対して４５°の角度で、かつバーナ炎Ｆの噴射方向に固体燃料ＳＦを供給し得るよう設定してあるから、該固体燃料供給管１８からの固体燃料ＳＦがバーナ炎Ｆを通過することなく確実に燃焼させることができ、所望の発熱量を達成し得ると共に、該固体燃料ＳＦの未燃分の発生を好適に防止することが可能である。
【００３３】
〔変更例〕
実施例では、固体燃料として廃プラスチックを例にして説明したが、該燃料としてはこれに限定されるものでなく、微粉炭あるいは下水汚泥の炭化汚泥や廃棄物の炭化物等であってもよい。またリジェネバーナの構成は、実施例に示したものに限られず、燃焼エア吹出通路および排ガス吸引通路を一定位置に形成したタイプのリジェネバーナを好適に採用でき、該燃焼エア吹出通路の形成位置に対応して、固体燃料供給管を蓋体に設けることで、実施例と同様の作用効果を得ることが可能である。更に実施例では、溶湯容器として金属溶湯を一時的に貯留する取鍋を例示したが、これに限定されず、タンディッシュや貯銑炉等の溶湯を貯留するのに先立って加熱(予熱)を必要とするものに対して本発明を適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施例に係る溶湯容器の加熱構造を示す概略図である。
【図２】実施例に係るリジェネバーナの取付部位を拡大して示す概略図である。
【図３】実施例に係るリジェネバーナと固体燃料供給管との位置関係を示す概略図である。
【符号の説明】
【００３５】
１０  取鍋(溶湯容器)
１２  蓋体
１４  リジェネバーナ
１８  固体燃料供給管(供給管)
３６  燃焼エア吹出通路
３８  排ガス吸引通路
Ｆ    バーナ炎
ＳＦ  固体燃料
【図１】
2007183072.tif 000003
【図２】
2007183072.tif 000004
【図３】
2007183072.tif 000005