(57)【要約】【課題】先端部が高炉の羽口から炉内を臨むように設けられたランスパイプを有するＰＣバーナーにおいて、高熱によるランスパイプの変形を抑制し、経済的で効果的な燃焼を維持できるようにする。【解決手段】ランスパイプを保持する接続部を、中空のスリーブと、芯部に通孔を有し前記スリーブの前側の端部に螺着されるフランジ部材と、芯部に通孔を有し前記スリーブの後側の開口部から該スリーブ内に挿入され前端部に前記ランスパイプが取り付けられるアダプターと、該アダプターを前記フランジ部材の後端部に押圧密着させるスプリングとを備え、前記アダプター部材のねじを緩めることにより前記ランスパイプを軸周りに回転可能とした【選択図】図４
2012219336.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端部が高炉の羽口に臨むようにブローパイプ内に配置され、高炉内に燃焼用の微粉炭を吹き込むランスパイプと、該ランスパイプの後端部を支持する接続部とを有する微粉炭吹き込みバーナーであって、前記接続部は、前後に開口を有する中空のスリーブと、芯部に通孔を有し前記スリーブの前側の端部に挿入されるフランジ部材と、芯部に通孔を有し前記スリーブの後側の開口部から該スリーブ内に挿入されて前端部に前記ランスパイプが取り付けられるアダプターと、該アダプターを前記フランジ部材の後端部に押圧密着させる付勢用スプリングとを備え、前記アダプター部材もしくはフランジ部材はねじによりスリーブに螺着され、そのねじを緩めることにより前記ランスパイプを気密性を保ちつつ軸周りに回転可能としたことを特徴とする微粉炭吹き込みバーナー。
【請求項２】
フランジ部材の後端部と前記アダプターの前端部に互いに密着して気体の流通を阻止する傾斜面が形成されている請求項１に記載の微粉炭吹き込みバーナー。
【請求項３】
ランスパイプが前後に分割され、内部に雌ねじが着られたカップリングスリーブに前後から螺着することによって、該カップリングスリーブを介して互いに接続一体化される請求項１または２に記載の微粉炭吹き込みバーナー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高炉の羽口から炉内へ微粉炭を吹き込むための微粉炭吹き込みバーナーに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高炉では、コークス使用量の低減等の見地から微粉炭または重油を羽口から炉内に吹き込んで燃焼させることが行われている。この微粉炭は、羽口に取り付けられたブローパイプを貫通する状態で設置されたＰＣバーナーを通して熱風とともに高炉内へ吹き込まれている。
【０００３】
この種のバーナーについては、例えば下記特許文献に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４１２７０３２号公報
【０００５】
【特許文献２】特開平１１−１７０７号公報
【０００６】
【特許文献３】特開平８−１５７９１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来のＰＣバーナー（以下「バーナー」と略称することもある）は、高温にさらされるため耐熱性の高い材料、例えばＳＵＳ材や特殊金属材料で作られていたが、それでも熱による曲がり等のトラブルが生じ、そのために羽口を疵付けたり、燃焼効率が低下する等の問題があった。
【０００８】
図１、図２は従来のバーナーの構成をあらわすもので、先端部が高炉Ｆの羽口Ｈに臨むようにバーナー１のランスパイプ２がブローパイプＢ内に配置されている。ランスパイプ２の後部は接続部を介して微粉炭供給用のホース等が接続されている。なお、接続部ではランスパイプ２はコッタＫで固定されており、軸周りの回転は不能である。
【０００９】
図３は先端部に曲がりが生じたランスパイプ２を表す。このような曲がりが生じると、微粉炭の吹き出し方向が変化するので、燃焼効率が低下するのみならず、曲がったランスパイプが羽口に接触して該羽口を疵付けたり、曲がったＰＣバーナーから排出される微粉炭が直接羽口に当たり羽口が磨耗するようなことが起こる。
【００１０】
上記のように、熱によるバーナーの変形は種々の重大なトラブルの要因となるが、従来はトラブルが生じるたびに変形したランスパイプを新しいものと交換していたので、ランスパイプの消費量が多く、また、バーナーの取り換えには操業を止め減風して取り換えなければならず、経済的に大きな負担となっていた。そこで本発明は、操業中における高熱によるランスパイプの曲がり等の変形を抑制することにより、経済的で効果的な燃焼を維持できるようにすることを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、本発明は次のような構成を採用した。すなわち、請求項１に記載の発明は、先端部が高炉の羽口に臨むようにブローパイプ内に配置され、高炉内に燃焼用の微粉炭を吹き込むランスパイプと、該ランスパイプの後端部を支持する接続部とを有する微粉炭吹き込みバーナーであって、前記接続部は、前後に開口を有する中空のスリーブと、芯部に通孔を有し前記スリーブの前側の端部に挿入されるフランジ部材と、芯部に通孔を有し前記スリーブの後側の開口部から該スリーブ内に挿入され前端部に前記ランスパイプが取り付けられるアダプターと、前記アダプターの先端部を前記フランジ部材の後端部に押圧密着させる付勢用スプリングとを備え、前記アダプター部材もしくはフランジ部材はねじにより前記スリーブに螺着され、そのねじを緩めることにより気密性を保ちつつ前記ランスパイプを軸周りに回転可能としたことを特徴とする。
【００１２】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の微粉炭吹き込みバーナーであって、前記フランジ部材の後端部と前記アダプターの前端部に互いに密着して気体の流通を阻止する傾斜面が形成されていることを特徴とする。
【００１３】
さらに、請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の微粉炭吹き込みバーナーであって、前記ランスパイプが前後に分割され、内部に雌ねじが着られたカップリングスリーブに前後から螺着することによって、該カップリングスリーブを介して互いに接続一体化されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
上記したように、本発明にかかるＰＣバーナーは、変形の生じやすいランスパイプを、接続部を緩めて軸周りに回転させることができるので、熱による曲がりが生じかけたときは、気密状態を保ったままでランスパイプを適宜回転させて曲がり部の位置を変化させることができる。このため、同じ方向の曲がりが進行することが防止でき、長時間にわたってほぼ直線状に維持できるので、羽口の損傷や燃焼効率の低下を効果的に防止できる。
【００１５】
また、請求項２に記載の発明によれば、スリーブ内に挿入されるフランジ部材の後端部とアダプターの前端部に互いに密着して気体の流通を阻止する傾斜面が設けられているので、この部分がシール材として機能し、熱に弱い従来のパッキンを用いることなく十分なパッキン効果を得ることができる。
【００１６】
さらに、請求項３に記載の発明によれば、バーナーの曲がりや熱損傷が生じやすい先端部だけを交換可能としているので、仮に曲がりや熱損傷が生じた場合は、その先端部だけを新しいものと交換できる。このため、バーナー全体を交換する必要がなく、その分だけ経済的である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】従来のバーナーの断面図である。
【図２】図１におけるＸ−Ｘ断面図（ａ）およびＹ−Ｙ断面図（ｂ）である。
【図３】先端部が曲がった状態をあらわす断面図である。
【図４】組立て状態をあらわす縦断面図である。
【図５】接続部の組立て状態をあらわす断面図である。
【図６】接続部の分離状態をあらわす断面図である。
【図７】異なる実施形態におけるランスパイプの外観図（ａ）およびカップリングスリーブの断面図（ｂ）である。
【図８】さらに異なる実施形態におけるランスパイプの非固定状態（ａ）および固定状態（ｂ）をあらわす断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について具体的に説明する。図１および図２は、本発明とは異なる従来のバーナーの要部をあらわす参考図であり、このバーナー１は、先端部が高炉Ｆの羽口Ｈに臨むように設けられている。バーナー１は中心部に直線状の細い管からなるランスパイプ２を備え、図２に示すように、このランススパイプ２の外側に設けられたランスガイド３と、ランスガイド３の前後中間部から後部よりに設けられた外筒４を備え、後端部には接続部５‘が設けられている。この接続部５’は本発明と相違し、他の部分は本発明と共通する。
【００１９】
ランスパイプ２はステンレス鋼等の耐熱材で作られた細長いパイプであり、中間部にはランスパイプガイド３の中心部に位置するように支持する放射状の突起７が設けられている。ランスパイプ２の先端部は羽口Ｈから炉Ｆ内に臨むように設けられている。
【００２０】
図４以下の各図は本発明をあらわすもので、ランスパイプ２の後端部は、図４に示すように、接続部５に接続されている。接続部５は、スリーブ１０とフランジ部材１２とアダプター１４とを備えている。スリーブ１０の内面にはフランジ部材１２を螺着するための雌ねじ１０ａがきられている．
【００２１】
フランジ部材１２は、芯部にランスパイプ２の径よりも大径の通孔が形成され、前端部にはフランジ１６が設けられている。このフランジ１６の後部にはねじ筒１７が一体に設けられている。ねじ筒部１７のねじ１７ａは、前記スリーブ１０の雌ねじ１０ａに螺合する。
【００２２】
アダプター１４は従来のレデユーサに該当するもので、芯部に通孔１８が形成され、前端部にはランスパイプ２が嵌着される拡径部１４ａが設けられている。通孔１８の前後中間部から後部は、後側がしだいに大径となるテ―パ孔となっている。アダプター１４の後端部には、原料である微粉炭を供給するためのホースまたはパイプが接続される大径の口部１４ｂが形成されている。
【００２３】
アダプター１４の外周部前端部にはフランジ１４ｃが設けられている。このフランジ１４ｃとスリーブ１０の後端部との間にはアダプター１４を前向き（図４の左向き）に押圧するスプリング２２が外嵌されている。図示例では、アダプター１４はスリーブ１０内で前後動可能である。なお、図４のアダプター１４外周部にはスラストベアリング２０が嵌装されている。このスラストベアリング２０は、アダプター１４とスリーブ１０との付きまわりを防止するためのものである。機密性の要求圧力が低い場合はスプリング力が弱いためスラストベアリングが必要ではない場合がある。
【００２４】
前記アダプター１４の前端外周部には全周にわたって面取り状の傾斜面２５が形成されるとともに、前記フランジ部材１２のねじ筒１７の後端内周部には全周にわたって擂り鉢状の傾斜面２６が形成されている。これら両傾斜面２５，２６は互いに密着するシール面であり、両者が密着することによって気体の流通を防止するシール材（メタルパッキン）として機能するようになっている。なお、アダプター１４側に擂り鉢状の傾斜面を形成し、フランジ部材１２側に面取り状の傾斜面を形成することにより、上記とオスメス逆のシール材（メタルパッキン）を形成しておいてもよい。
【００２５】
このＰＣバーナーは、従来のものと同様に高炉のブローパイプＢ内に取り付けられて使用される。ランスパイプ２先端部が羽口から炉内に臨むように配置され、アダプター１４の後部には微粉炭供給用のホースが接続される。
【００２６】
図4の組立て状態では、フランジ部材１２のフランジ１６の背面が前記スリーブ１０の前端面に当接し、フランジ部材１２の後端部はアダプター１４の前端部に当接した状態となる。この状態では、アダプター部材１２の傾斜面２６とアダプター１４の傾斜面２５とが全周にわたって密着し、ガスや粉塵の流通を防止する。
【００２７】
この組立て状態では、スプリング２２の押圧力により、アダプター１４とフランジ部材１２との密着状態が維持される。なお、図４のようにスラストベアリング２０が介装されている場合は、スプリング２２の押圧力は当該スラストベアリング２０を介してアダプター１４に作用することになる。
【００２８】
高炉の運転中はランスパイプ２の内部を通して微粉炭もしくは微粉炭と水が供給され、ブローパイプの気流とともに炉内へ噴出される。
【００２９】
運転中はランスパイプ２の先端部が高熱にさらされるため、曲がったり損傷したりすることが多い。ランスパイプ２の先端部にこのようなトラブルが生じると、微粉炭の噴出方向がずれるため、燃焼効率が悪化するだけではなく、微粉炭が羽口に向けて噴出されたり、変形した先端部が羽口の内壁に接触したりして羽口を損傷することもある。
【００３０】
このような問題が生じた場合は、従来はランスパイプもしくはＰＣバーナーそのものを新しいものと取替えていたが、本発明のものはランスパイプに大きな変形や損傷が生じる前に当該ランスパイプ自体を軸周りに回転させて一方向への曲がりを防止することができるのである。
【００３１】
すなわち、図４、５、６に示すように、フランジ部材１２とスリーブ１０のねじ１７ａを緩めると、アダプター１４が軸周りに回転可能となるので、所望の量だけ回転させる。これによりランスパイプ２も回転するので所望の量だけ回転させた後、再度フランジ部材１２のねじを締め付ける。すなわち、スリーブ１０を回転させて、ねじ１７ａに締め付ける。
【００３２】
このように、ランスパイプ２を軸回りに回転させることにより、ランスパイプ２の先端部の高熱にさらされる部分の位置が変化するので、適宜回転させることにより、全体がほぼ均等に加熱されることになり、一方向への曲がり等の高温雰囲気における自重による変形が抑制されるのである。
【００３３】
ランスパイプを軸周りに回転させたら、スリーブ１０を再度フランジ部材１２にねじ込んで締め付ける（図５参照）。これによりランスパイプ２はしっかりと固定され、両傾斜面２５，２６によるシール効果も保たれるようになる。このランスパイプの軸周りの回転は簡単であり、高炉操業中でも適宜実行することができる。
【００３４】
つぎに、図７は上記と若干異なる例をあらわすもので、この例では、ランスパイプ２‘を前部Ａと後部Ｂとに分割し、ねじ付きのカップリングスリーブ３０で結合一体化するようになっている。
【００３５】
このランスパイプ２‘は、前記実施形態に加えて、変形や損傷の生じた先端部だけをカップリングスリーブ３０から取り外して新しいものと交換し、新たなパイプを継ぎ足すことで、燃焼効率の低下や羽口の損傷をさらに防止できるようになっている。
【００３６】
この実施形態では、ランスパイプ全体を取り替えるのではなく、損傷や変形の生じやすい先端部だけをとりかえることができるので、経済的である。
【００３７】
また、この実施形態では、前記交換すべき先端部だけを特に耐熱性に優れた材質とすることもできる。耐熱性にとんだ材料は高価であるが、先端部だけにこのような材料を使用すればよいので、この点でも経済的である。
【００３８】
図８はさらに異なる実施形態を表すもので、この実施形態では、フランジ部材１２‘がスプリング２２によって後向きに付勢されており、アダプター１４‘がスリーブ１０に螺着されるようになっている。アダプター１４’の先端部とフランジ部材１２の後端部が傾斜面２５，２６によって気密に密着することは前記実施形態と同様である。
【００３９】
この実施形態でも、固定状態ではランスパイプ２が気密に保持され、アダプター１４‘のねじを緩めることによりランスパイプ２を軸周りに回転できるようになることは前記と同様である。また、この実施形態でも、フランジ部材１２’の後端部側に雄の傾斜面を形成し、アダプター１４‘の先端部に雌の傾斜面を形成して、両者を密着させるようにしてもよい。
【００４０】
なお、以上の説明では、シール効果を維持するためのスプリング２２をコイルバネとして説明したが、コイルバネに限らず、アダプターとフランジ部材の接続部を気密に保てるように付勢するバネであれば、他のスプリングでもよい。例えば、皿状の板バネをそろばんの玉のように重ね合わせたもの等を採用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
このＰＣバーナーは、高温にさらされて変形や損傷の生じやすいランスパイプを適宜回転させて使用することができるので、長時間使用しても一方向への曲がり等を防止でき、熱効率の低下や羽口の損傷等のトラブルを効果的に防止できる。
【符号の説明】
【００４２】
１                ＰＣバーナー
２                ランスパイプ
５                接続部
１０                スリーブ
１２，１３‘        フランジ部材
１４，１４‘        アダプター
２２                スプリング
２５                傾斜面
２６                傾斜面
【図１】
2012219336.tif 000003
【図２】
2012219336.tif 000004
【図３】
2012219336.tif 000005
【図４】
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【図５】
2012219336.tif 000007
【図６】
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【図７】
2012219336.tif 000009
【図８】
2012219336.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成24年7月9日(2012.7.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端部が高炉の羽口に臨むようにブローパイプ内に配置され、高炉内に燃焼用の微粉炭を吹き込むランスパイプと、該ランスパイプの後端部を支持する接続部とを有する微粉炭吹き込みバーナーであって、前記接続部は、前後に開口し、内部にネジ部が設けられた中空のスリーブと、該スリーブの前側の開口部から該スリーブ内に挿入される筒部を備えた中空のフランジ部材と、前記スリーブの後側の開口部からスリーブ内に挿入され、前端部に前記フランジ部材に挿通されたランスパイプの後端部が固着されるとともに、後端部には微粉炭を供給するホースまたはパイプが接続される中空のアダプターとを備え、前記フランジ部材の筒部と前記アダプターのいずれか一方には前記スリーブのネジ部に螺合するネジ部が形成され、他方には、当該他方を前記ネジ部が形成された方の端部に向かって付勢するスプリングが設けられ、前記一方のネジ部を前記スリーブのネジ部に螺合してフランジ部材とアダプターの端部同士を当接させ、さらに前記スプリングの付勢力に抗して前記他方を押し戻すことにより、フランジ部材とアダプターの端部同士がきつく密着して、当該密着部の気密が保持されるとともに、アダプターとランスパイプの軸周りの回転が拘束され、必要に応じて前記螺合を緩めることにより、前記端部同士の接触部の気密を維持したままでランスパイプを軸周りに回転させることが可能となるように構成したことを特徴とする微粉炭吹き込みバーナー。
【請求項２】
フランジ部材の後端部と前記アダプターの前端部に互いに密着して気体の流通を阻止する傾斜面が形成されている請求項１に記載の微粉炭吹き込みバーナー。
【請求項３】
ランスパイプが前後に分割され、内部に雌ねじが設けられたカップリングスリーブに前後から螺着することによって、該カップリングスリーブを介して互いに接続一体化される請求項１または２に記載の微粉炭吹き込みバーナー。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
上記課題を解決するため、本発明は次のような構成を採用した。すなわち、請求項１に記載の発明は、先端部が高炉の羽口に臨むようにブローパイプ内に配置され、高炉内に燃焼用の微粉炭を吹き込むランスパイプと、該ランスパイプの後端部を支持する接続部とを有する微粉炭吹き込みバーナーであって、前記接続部は、前後に開口し、内部にネジ部が設けられた中空のスリーブと、該スリーブの前側の開口部から該スリーブ内に挿入される筒部を備えた中空のフランジ部材と、前記スリーブの後側の開口部からスリーブ内に挿入され、前端部に前記フランジ部材に挿通されたランスパイプの後端部が固着されるとともに、後端部には微粉炭を供給するホースまたはパイプが接続される中空のアダプターとを備え、前記フランジ部材の筒部と前記アダプターのいずれか一方には前記スリーブのネジ部に螺合するネジ部が形成され、他方には、当該他方を前記ネジ部が形成された方の端部に向かって付勢するスプリングが設けられ、前記一方のネジ部を前記スリーブのネジ部に螺合してフランジ部材とアダプターの端部同士を当接させ、さらに前記スプリングの付勢力に抗して前記他方を押し戻すことにより、フランジ部材とアダプターの端部同士がきつく密着して、当該密着部の気密が保持されるとともに、アダプターとランスパイプの軸周りの回転が拘束され、必要に応じて前記螺合を緩めることにより、前記端部同士の接触部の気密を維持したままでランスパイプを軸周りに回転させることが可能となるように構成したことを特徴とする。