(57)【要約】      （修正有）【課題】新型炉頂燃焼熱風炉を提供する。【解決手段】混合室１と燃焼室２と蓄熱室３とを備え、燃焼室と混合室との間に炉口ガイド装置１６が設けられ、壁体は、錐状頂壁と下部の柱状中空壁からなり、柱状中空壁外側に空気インレット７が設けられ、外層の空気外環壁と内層の空気ノズル壁の間に、空気インレットと連通する空気環路９が形成され、空気ノズル壁に複数層の空気流路が設けられ、空気流路には複数の空気ノズル８が設けられており、錐状頂壁の外側にガスインレット４が設けられており、錐状頂壁の外層のガス外環壁と内層のガスノズル壁との間にガスインレットと連通するガス環路５が形成され、ガスノズル壁に複数層ガス流路が設けられガス流路に複数のガスノズル６が設けられ、他、ガスレベル及び空気ノズルの調整により、周辺旋回流がガスノズルまで上向き運動すると流向を変えて中心旋回流に流入でき、ガスノズルから吐出される気流速度は、空気ノズルが空気を吐出し形成される周辺旋回流の流速より大きい。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
混合室（１）と、燃焼室（２）と、蓄熱室（３）と、を備え、燃焼室（２）と混合室（１）との間に炉口ガイド装置（１６）が設けられ、混合室の壁体は、上部の錐状頂壁と下部の柱状中空壁からなり、柱状中空壁の外側に、空気インレット（７）が設けられ、錐状頂壁の外側に、ガスインレット（４）が設けられており、柱状中空壁は、空気を上向きに回転させる複数層の空気流路を取り付けるために垂直に設けられており、各層の空気流路が気流を吐出して形成される環流サイクロンの直径は等しく、錐状頂壁は、ガスを下向きに回転させる複数層のガス流路を取り付けるために円錐形に設けられており、各層のガス流路がガスを吐出して形成される環流サイクロンの直径は異なり、底層の環流サイクロンの直径は、上層の環流サイクロンの直径より大きく、且つ、ガス流路から吐出されるガスの速度は、空気流路から吐出される気流の速度より大きく、これにより、ガスと空気とは混合室（１）に複数層の同心異径の交差混合を形成し、燃焼室（２）に入って燃焼する新型炉頂燃焼熱風炉であって、
前記錐状頂壁は、内層のガスノズル壁（１０１）と外層のガス外環壁（１０２）から構成され、ガスノズル壁（１０１）とガス外環壁（１０２）とは、間隔をあけて設けられ、ガスノズル壁（１０１）とガス外環壁（１０２）との間に、前記ガスインレット（４）と連通するガス環路（５）が形成され、ガスノズル壁（１０１）に複数層のガス流路が設けられ、各層のガス流路には複数のガスノズル（６）が設けられ、ガスノズル（６）は内円壁から外円壁へとラッパ状に下向きに３０〜４５°傾斜し、上層のガス流路におけるガスノズル（６）と、隣接する下層のガス流路におけるガスノズル（６）とは、水平方向に０〜３０°ずれることにより、吐出されるガスが混合室（１）で層化し、交差して下向きに運動回転し、
前記柱状中空壁は、内層の空気ノズル壁（１０４）と外層の空気外環壁（１０５）で構成され、空気ノズル壁（１０４）と空気外環壁（１０５）とは、間隔をあけて設けられ、空気ノズル壁（１０４）と空気外環壁（１０５）との間に、前記空気インレットと連通する空気環路（９）が形成され、空気ノズル壁（１０４）に複数層の空気流路が設けられ、各層の空気流路には複数の空気ノズル（８）が設けられており、空気ノズル（８）は、水平に設けられるか、又は内円壁から外円壁へと上向きに傾斜して設けられ、上層の空気流路における空気ノズル（８）と、隣接する下層の空気流路における空気ノズル（８）とは、水平方向に０〜３０°ずれることにより、吐出される空気が混合室（１）で層化し、交差して上向きに運動回転し、
空気環路（９）とガス環路（５）との間の隔離を形成するように、前記柱状中空壁の頂端に、錐状頂壁と接続されている環状の補強スペーサー（１０３）が設けられている、ことを特徴とする新型炉頂燃焼熱風炉。
【請求項２】
前記錐状頂壁におけるガスノズル（６）が下向きに傾斜する角度は４５°であり、前記柱状中空壁における空気ノズル（８）が上向きに傾斜する角度は３０°である請求項１に記載の新型炉頂燃焼熱風炉。
【請求項３】
前記ガスノズル壁（１０１）と空気ノズル壁（１０４）とは、流し込み成型を採用し、前記ガス外環壁（１０２）と空気外環壁（１０５）とは、組積成型を採用する請求項１に記載の新型炉頂燃焼熱風炉。
【請求項４】
前記ガスインレット（４）、ガスノズル（６）、空気インレット（７）及び空気ノズル（８）は、流し込み一体成型を採用する、ことを特徴とする請求項１に記載の新型炉頂燃焼熱風炉。
【請求項５】
前記炉口ガイド装置（１６）の上縁は、燃焼室（２）の方向に向かって傾斜する傾斜面を形成する、ことを特徴とする請求項１に記載の新型炉頂燃焼熱風炉。
【請求項６】
混合室（１）と燃焼室（２）との間、及び燃焼室（２）と蓄熱室（３）との間に、ハウジングに支持される環状の煉瓦ブラケット（１０）がそれぞれ１つ設けられ、混合室（１）と燃焼室（２）の壁体をそれぞれ支持し、且つ、混合室（１）と燃焼室（２）の壁体との間、及び燃焼室（２）と蓄熱室（３）の壁体との間に膨張隙間が確保され、蓄熱室（３）の壁体が、炉体の底板に積み上げられている、ことを特徴とする請求項１に記載の新型炉頂燃焼熱風炉。
【請求項７】
前記蓄熱室（３）の壁体は、上から順にシリカ煉瓦組積造の耐熱段（３０１）、高アルミナ煉瓦組積造の緩和段（３０２）、及び粘土煉瓦組積造の支持段（３０３）である、ことを特徴とする請求項１に記載の新型炉頂燃焼熱風炉。
【請求項８】
前記蓄熱室（３）のハウジングの底部は、フィレット構造である、ことを特徴とする請求項１に記載の新型炉頂燃焼熱風炉。
【請求項９】
前記補強スペーサー（１０３）は、鋼製構造である、ことを特徴とする請求項１に記載の新型炉頂燃焼熱風炉。
【請求項１０】
前記ガスノズル（６）と空気ノズル（８）は、円柱形又は外広がりのラッパ状及びテーパ状であり、ガスノズル（６）と空気ノズル（８）の断面は、多角形、円形又は楕円形である、ことを特徴とする請求項１に記載の新型炉頂燃焼熱風炉。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、冶金、熱工学技術の分野に関し、具体的には、送風又は他の気体媒体を所定の温度に加熱する新型炉頂燃焼熱風炉である。
【背景技術】
【０００２】
高炉熱風炉は、製鉄高炉に熱風を提供する施設である。その作動原理は、熱風炉のバーナーによってガスを燃焼させて高温燃焼ガスを発生させ、熱風炉内の蓄熱体を加熱して蓄熱させ、その後、冷送風は熱風炉の下部から熱風炉に入り、上昇する過程で、蓄熱体によって徐々に加熱されて高温送風になる。高温送風は、熱風出口と熱風分岐管を介して熱風ヘッダー管に入り、高炉に送られ、銑鉄製鉄プロセスを行う。熱風炉のバーナーの位置により、熱風炉は、内燃式熱風炉、外燃式熱風炉、及び炉頂燃焼式熱風炉などの多種の構造形式に分けることができる。炉頂燃焼式熱風炉は、突出した利点により国内外で迅速に普及し、現在、大天井予混合燃焼ノズル型炉頂燃焼式熱風炉（第一鋼型）、小天井スリーブ予混合多燃焼ノズル型炉頂燃焼式熱風炉（承鋼型）、ロシアＫａｌｕｇｉｎ小天井予燃焼室旋回流燃焼型炉頂燃焼式熱風炉、Ｋａｌｕｇｉｎ炉頂燃焼式熱風炉の中国版炉頂燃焼式炉、及び近年登場したＫａｌｕｇｉｎ大天井半球形の炉頂燃焼式炉を懸垂線式ドーム頂燃焼式炉などに変更したものなど、各種の炉頂燃焼式熱風炉がある。
【０００３】
現在、従来の公知の技術と現状―前記炉頂燃焼式熱風炉の存在する不足、欠陥、短所は以下のとおりである。（１）空気とガスのノズル構造及び空間レイアウトが合理的ではないことにより、空気とガスとの混合が不均一である。（２）空気とガスとの混合が不均一であるため、燃焼が不十分であり、火炎の長さが長く、燃焼時に蓄熱体に入ってしまい、蓄熱体の変形又は沈降を引き起こし、これにより、熱風炉内の温度分布が不均一になり、熱効率が低く、資源利用率が低く、稼動コストが高くなり、大気環境に汚染をもたらす。（３）バーナーの構造が合理的ではなく、熱風炉の稼動中にノズル煉瓦がずれ、落ちるなどの問題が発生しやすく、熱風炉の寿命に影響する。よって、前記従来の公知の技術と現状の熱風炉に存在する多くの不足、欠陥、短所を、根本的に改善し、解決する必要がある。
【０００４】
前記従来の公知の技術と現状の熱風炉に存在する多くの不足、欠陥、短所に鑑み、設計者は、豊富な実践経験及び専門知識に基づいて、従来の公知の技術及び現状を鋭意かつ徹底的に調査、了解、分析、総括、研究した上で、「多段縦応力緩和構造」、「多段複合式頂部構造＋空気、ガス旋回流高速ジェット三次元混合構造」、「高効率蓄熱体」のキーテクノロジーを採用し、積極的に研究革新を行い、従来の炉頂燃焼式熱風炉構造及び空気とガスとの混合方式を改善し、本考案を完成した。従来の公知の技術と現状に存在する不足、欠陥、短所を解決し、より高い実用性とより良い使用効果を持たせ、炉頂燃焼式熱風炉の技術レベルを向上させる、新型構造の炉頂燃焼式熱風炉を提供することを目的とする。
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００５】
本考案は、「多段縦応力緩和構造」、「多段複合式頂部構造＋空気、ガス旋回流高速ジェット三次元混合構造」、「高効率蓄熱体」を採用し、従来の炉頂燃焼式熱風炉構造及び空気とガスとの混合方式を改善し、ガスを十分に燃焼させ、ガス消費を低下させ、炭素排出を減少させ、省エネと排出削減を実現する、新型炉頂燃焼熱風炉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】
【０００６】
前記目的を実現するために、本考案により提供されている技術方案は、混合室と、燃焼室と、蓄熱室と、を備え、燃焼室と混合室との間に炉口ガイド装置が設けられ、混合室の壁体は、上部の錐状頂壁と下部の柱状中空壁からなり、柱状中空壁の外側に、空気インレットが設けられ、錐状頂壁の外側に、ガスインレットが設けられ、柱状中空壁は、空気を上向きに回転させる複数層の空気流路を取り付けるために垂直に設けられており、各層の空気流路が気流を吐出して形成される環流サイクロンの直径は等しく、錐状頂壁は、ガスを下向きに回転させる複数層のガス流路を取り付けるために円錐形に設けられており、各層のガス流路がガスを吐出して形成される環流サイクロンの直径は異なり、底層の環流サイクロンの直径は、上層の環流サイクロンの直径より大きく、且つ、ガス流路から吐出されるガスの速度は、空気流路から吐出される気流の速度より大きく、これにより、ガスと空気とは混合室に複数層の同心異径の交差混合を形成し、燃焼室に入って燃焼し、前記錐状頂壁は、内層のガスノズル壁と外層のガス外環壁から構成され、ガスノズル壁とガス外環壁とは、間隔をあけて設けられ、ガスノズル壁とガス外環壁との間に、前記ガスインレットと連通するガス環路が形成され、ガスノズル壁に複数層のガス流路が設けられ、各層のガス流路には複数のガスノズルが設けられ、吐出されるガスが混合室で層化して下向きに運動回転するように、ガスノズルは内円壁から外円壁へとラッパ状に下向きに３０〜４５°傾斜し、前記柱状中空壁は、内層の空気ノズル壁と外層の空気外環壁で構成され、空気ノズル壁と空気外環壁とは、間隔をあけて設けられ、空気ノズル壁と空気外環壁との間に、前記空気インレットと連通する空気環路が形成され、空気ノズル壁に複数層の空気流路が設けられ、各層の空気流路には複数の空気ノズルが設けられており、吐出される空気が混合室で上向きに運動回転するように、空気ノズルは、水平に設けられるか、又は内円壁から外円壁へと上向きに傾斜して設けられ、空気環路とガス環路との間の隔離を形成するように、前記柱状中空壁の頂端に、錐状頂壁と接続されている環状の補強スペーサーが設けられている、新型炉頂燃焼熱風炉である。
【０００７】
前記錐状頂壁におけるガスノズルが下向きに傾斜する角度は４５°であり、前記柱状中空壁における空気ノズルが上向きに傾斜する角度は３０°である。
【０００８】
前記ガスノズル壁と空気ノズル壁とは、流し込み成型を採用し、前記ガス外環壁と空気外環壁とは、組積成型を採用する。
【０００９】
前記ガスインレット、ガスノズル、空気インレット、及び空気ノズルは、流し込み一体成型を採用する。
【００１０】
前記炉口ガイド装置の上縁は、燃焼室の方向に向かって傾斜する傾斜面を形成する。
【００１１】
混合室と燃焼室との間、及び燃焼室と蓄熱室との間に、ハウジングに支持される環状の煉瓦ブラケットがそれぞれ１つ設けられており、混合室と燃焼室の壁体をそれぞれ支持し、且つ、混合室と燃焼室の壁体との間、及び燃焼室と蓄熱室の壁体との間に膨張隙間が確保され、蓄熱室の壁体が、炉体の底板に積み上げられている。
【００１２】
前記蓄熱室の壁体は、上から順にシリカ煉瓦組積造の耐熱段、高アルミナ煉瓦組積造の緩和段、及び粘土煉瓦組積造の支持段である。
【００１３】
前記蓄熱室ハウジングの底部は、フィレット構造である。
【００１４】
前記補強スペーサーは、鋼製構造である。
【００１５】
前記複数層のガス流路において、上層のガス流路におけるガスノズルと、隣接する下層のガス流路におけるガスノズルとは、水平方向に０〜３０°ずれ、前記複数層の空気流路において、上層の空気流路における空気ノズルと、隣接する下層の空気流路における空気ノズルとは、水平方向に０〜３０°ずれている。
【考案の効果】
【００１６】
従来の技術と比較すると、本考案の有益な効果は以下のとおりである。
【００１７】
第一、本考案におけるガスノズルと空気ノズルの形状、設置方式、気流速度、及び相対的な位置関係により、ガスノズルから下向きに吐出されるガス旋回流は、異なる半径を有し（且つ何れも空気旋回流の半径より小さい）、下向きに回転運動するテーパ状の中心旋回流を形成でき、一方、空気ノズルから吐出される空気は、柱状中空壁に沿って上向きに回転運動する周辺旋回流を形成し、まず、周辺旋回流は、中心旋回流の外層と初歩的に混合し、そして、ガスノズルから吐出される気流の速度が、空気ノズルから吐出される空気によって形成される周辺旋回流の流速より大きいので、周辺旋回流が上向きにガスノズルまで運動すると、流向を変えて中心旋回流に流入して、再び混合することができ、外層と中心での２回の混合により、均一に混合されたガスと空気との混合ガスが形成される。前記混合過程の分析から分かるように、中心旋回流は、下降する過程中、周辺旋回流と複数層の同心異径の交差混合を形成することにより、混合気流中空柱の面積が低減され（従来の技術において、ガス旋回流と空気旋回流とは直径が同じであり、両者が混合する過程で、その旋回流中心に混合死角、即ち中空柱が形成しやすくなる）、混合の均一性を向上させ、それに、ガスと空気の旋回流方向が逆であることによって、両者間の接触、衝突の機会と時間が増え、両者がさらに十分に混合し、しかも、ガスの比重が空気より大きいため、ガスノズルを空気ノズルの上方に設けると、ガスが吐出された後直接に下降することを回避でき、ガスと空気との十分な混合を保証し、これにより、十分に混合された燃焼ガスが蓄熱体の表面に到達する前に徹底的に燃焼することを保証し、ガスの燃焼効率を大幅に向上させ、燃焼ガス中に残留されるＣＯをほぼゼロにし、火炎の長さを短縮させ、ガスの消費量と汚染物の排出を低減させ、省エネと排出削減を実現するとともに、熱風炉の燃焼終了期に、上向きに吹き出される空気により、炉の頂部に残存するガスを一掃して、再送風の際の安全上の問題を避けることができる。
【００１８】
第二、本考案は、熱風炉の送風温度を向上させ、送風温度差を減少させ、稼動コストを低下させる。ガスと空気とが十分に混合して十分に燃焼することができるため、ガスの理論的燃焼温度が向上し、熱風炉のドーム温度が向上し、蓄熱体の表面温度の分布がより均一になり、蓄熱体がより高い熱エネルギーを得ることができ、送風の末期に温度差を減少させ、送風時間を増加させ、炉の交換回数を減少させ、熱風炉の稼動コストを低下させ、しかも、蓄熱体の表面温度の分布が均一であるため、伝統的なバーナーにおける空気とガスが蓄熱体に入ることによる蓄熱体の変形、沈降、閉塞などの問題を避け、蓄熱体の寿命を延長する。
【００１９】
第三、本考案は、パワー消費を減少させ、稼動とメンテナンスのコストを低下させる。本考案において、空気とガスとが十分に混合し、空気過剰係数が小さく、同時に、空気とガスの消費量を減少させ、これにより、空気とガスの供給量を減少させ、ファンの運動エネルギーの消耗も減少させ、装置のメンテナンスのコストを節約する。
【００２０】
第四、本考案における上下層間のガスノズル又は空気ノズルは、上下対応するのではなく、所定の角度でずれている。このように、吐出されるガス旋回流と空気旋回流を交差させて、混合の均一度を向上させることができる。
【００２１】
第五、本考案における混合室、燃焼室、蓄熱体は、それぞれ煉瓦ブラケットと炉体の底板に支持されている。このように、混合室、燃焼室、蓄熱室は、多段縦応力緩和構造を形成し、上部の圧縮応力は、下部の構造に直接に作用せず、下部の構造の安定を保証し、さらに、他の段の構造に影響を与えずに、いずれか一段にメンテナンス、交換を行うことが便利である。なお、隣接する構造に膨張隙間が確保され、熱膨張が炉体構造に与える影響をなくし、全体構造の安定を保証することができる。
【００２２】
第六、熱風炉における燃焼室の壁体は、１つの円錐段を有するため、従来の技術において、燃焼室は、何れも斜めの積み上げ構造を採用し、このような構造は、積み上げの際に、上層の積み上げを行うために各層を支持しなければならず、しかも、煉瓦は斜め下向きの作用力を有するため、煉瓦同士の間に滑り落ちが生じやすく、最終的に、壁体の半径が下から上へと徐々に減少し、燃焼室の積み上げの品質に影響を与える。なお、当該構造は実際の使用中に、上部の煉瓦の重量、高温及び圧力の作用によって、構造の安定性が悪く、煉瓦の滑り落ち、崩壊などの事故を引き起こしやすい。そのため、本考案における燃焼室は、平積み構造を採用し、当該構造は、主として自身重力と上部の荷重圧力を受け、作用力は、垂直且つ均一に単一の煉瓦に分布し、それに、煉瓦同士の間にインタロック構造を有し、高温と圧力の変動で煉瓦が落ちる現象は発生し難く、且つ、積み上げが便利であり、支持されなくても変形が発生せず、現場の作業難度を大幅に低下させ、作業効率を向上させることができる。
【００２３】
第七、本考案における熱風出口の構造において、人字状又はアーチ状の荷重支持構造は、熱風出口の上方の重量荷重を周囲の壁体に分散させることにより、熱風出口を構成する円環構造を応力作用の無い状態で作動させ、また、当該円環構造はダブルリング構造を採用することにより、内層円環に対する保護をさらに強化させ、熱風出口の構造の安定性と使用寿命を向上させる。
【００２４】
第八、本考案に用いられる蓄熱体の孔径は、１０〜２５ｍｍである。このように、単位面積当たりにより多くの格子孔を配置し、蓄熱体全体の蓄熱能力を向上させることができ、また、格子孔の密度に適応するために、蓄熱体の底部に複合型焼網を採用している。複合型焼網における支持焼網は、主に支持作用を果たし、合わせ穴焼網の合わせ穴ユニットは、蓄熱体の複数の格子孔に対応することができる。現在の焼網孔と格子孔との１対１の対応より、本考案は、冷風の蓄熱体における熱交換効率を明らかに向上させ、格子孔の目詰まり率を減少させることができる。
【００２５】
第九、本考案における蓄熱室の壁体は、異なる材質の煉瓦により積み上げられ、異なる機能段を形成する。このように、高アルミナ煉瓦が良好な熱衝撃安定性を有するため、蓄熱室中段の頻繁に変動する温度により良く適応することができ、蓄熱室の底部と底板との間にフィレット設計を採用することにより、上部の炉体構造の応力が底部の角部に集中することを防止し、炉体全体の構造の安定を保証することができる。
【００２６】
第十、熱風炉の稼動中に、混合室の壁体、特にガス環路と空気環路は、長時間に高圧気流の影響を受け、その煉瓦に緩み、クラックが生じやすく、さらには、空気とガスとの間のブローバイを引き起こし、安全上の問題をもたらす。したがって、本考案における前記補強スペーサーにより、ガス環路と空気環路との間、及びガスノズルと空気ノズルとの間のブローバイを防止し、熱風炉の安全使用を保証することができる一方で、下方の空気環路と空気ノズルが受ける圧応力を減少させ、その構造の安定と使用寿命を保証することができる。
【００２７】
第十一、従来の技術において知られている熱風炉入口及びノズル部位の設計は、何れも煉瓦組積造を採用している。熱風炉の稼動中に、特にノズル煉瓦に、ずれ、落ちるなどの問題が発生しやすく、使用効果に影響する。対応する入口、ノズル部位に型枠流し込み成型の作業方式を採用することにより、入口全体とノズル部位を一体とし、構造が安定であり、熱風炉の稼動中にノズル煉瓦にずれ、落ちやすいという問題を途絶する。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本考案の構造模式図である。
【図２】混合室の構造模式図である。
【図３】図２におけるＡ−Ａ断面図である。
【図４】図２におけるＢ−Ｂ断面図である。
【考案を実施するための形態】
【００２９】
以下、図面を参照して、具体的な実施形態によって本考案における前記技術方案をさらに説明する。
【００３０】
図に示すように、新型炉頂燃焼熱風炉は、下から順に設けられている蓄熱室３と、燃焼室２と、混合室１と、を備え、蓄熱室３の壁体は、炉体の底部に積み上げられ、壁体の底部は、フィレット設置を採用し、ハウジングには２つの環状の煉瓦ブラケット１０が設けられている。燃焼室２の壁体と混合室１の壁体とは、それぞれこの２つの煉瓦ブラケット１０に積み上げられ、燃焼室２と蓄熱室３との間、及び混合室１と燃焼室２との間に段階形状の滑りシーム構造により接続されている。これにより、多段縦応力緩和構造が形成されている。
【００３１】
前記混合室１は、多種の複合式頂部構造を採用し、例えば、錐柱複合型ドーム構造、懸垂線式構造又はキノコ型構造である。ここで、錐柱複合型ドーム構造を例として、混合室１の構造を説明する。錐柱複合型ドーム構造は、錐状頂壁と柱状中空壁とから構成され、柱状中空壁の外側に空気インレット７が設けられ、錐状頂壁の外側にガスインレット４が設けられている。錐状頂壁は、内層のガスノズル壁１０１と外層のガス外環壁１０２とから構成され、ガスノズル壁１０１とガス外環壁１０２との間に、ガスインレット４と連通するガス環路５が形成され、ガスノズル壁１０１に複数層のガス流路が設けられ、各層のガス流路には複数のガスノズル６が設けられ、ガスノズル６は、ガスノズル壁１０１の内円壁から外円壁までラッパ状に下向きに３０〜４５°傾斜し、上層のガス流路におけるガスノズル６と、下層のガス流路におけるガスノズル６とは、水平方向に０〜３０°ずれることにより、ガスノズル６から吐出されるガスは、混合室１の中心で下向きに回転運動し、交差する層状の中心旋回流を形成する。前記柱状中空壁は、内層の空気ノズル壁１０４と外層の空気外環壁１０５とから構成され、空気ノズル壁１０４と空気外環壁１０５とは、間隔をあけて設けられ、両者の間に空気インレット７と連通する空気環路９が形成されている。空気ノズル壁１０４に複数層の空気流路が設けられ、各層の空気流路には複数の空気ノズル８が設けられ、空気ノズル８は、空気ノズル壁１０４の内円壁から外円壁へとラッパ状に上向きに３０〜４５°傾斜し、また、上層の空気流路における空気ノズル８と、下層の空気流路における空気ノズル８とは、水平方向に０〜３０°ずれることにより、空気ノズル８から吐出される空気は、混合室１の内壁に沿って中心旋回流を中心に上向きに回転運動し、交差する層状の周辺旋回流を形成する。
【００３２】
ガスノズル６から吐出されるガス旋回流と、空気ノズル８から吐出される空気旋回流とは、旋回流方向が逆である。また、周辺旋回流がガスノズル６まで上向きに運動すると、流向を変えて中心旋回流に流入してガスと空気との混合气体を形成することができるように、ガスノズル６から吐出される気流の速度は、空気ノズル８が空気を吐出して形成される周辺旋回流の流速より大きい。ガスインレット４の中心線の水平投影と空気インレット７中心線の水平投影との間の夾角は、０°〜１８０°である。ガスノズル６と空気ノズル８とは、何れもテーパ状のノズルであり、出口端の孔径は、入口端の孔径より小さく、前記構造により空気、ガス旋回流高速ジェット三次元混合構造を構成する。
【００３３】
柱状中空壁の頂端が環状の補強スペーサー１０３で覆われている。当該補強スペーサー１０３は、柱状中空壁と錐状頂壁の間に挟まれ、空気環路９とガス環路５との間の隔壁内に設けられている。
【００３４】
前記ガスノズル壁１０１と空気ノズル壁１０４とは、流し込み成型を採用し、ガス外環壁１０２と空気外環壁１０５とは、組積成型を採用する。また、前記空気インレット７、空気ノズル８、ガスインレット４、ガスノズル６は、何れも鋼板型枠を採用し、高強度セラミックス耐摩耗性キャスタブルを用いて流し込み一体成型され、前記ガスノズル６と空気ノズル８の断面形状は、多角形、円形又は楕円形であり、また、ガスノズル６と空気ノズル８のそれぞれの軸線方向に沿う断面積が同じ又は異なる。
【００３５】
前記燃焼室２は、燃焼室マンホール１５と、熱風出口１１と、炉口ガイド装置１６と、燃焼室壁体とから構成され、炉口ガイド装置１６は、燃焼室２の中のライニングから上向きに延びて形成され、炉口ガイド装置１６の上縁は、下向きに傾斜する傾斜面を形成する。燃焼室の壁体は、平積み構造を採用し、平積み構造の本体は、煉瓦により水平に積み上げられてなり、その断面は、八字状の構造であり、上、中、下の三つの部分に分けられ、中部と燃焼室２の錐段の組積体の延長線とは、所定の積み上げ角を成し、この角度は６０〜６５°である。上部は外側に所定の角度で延び、下部は内側に所定の角度で延び、また、煉瓦の表面にそれぞれ凹溝と凸条が設けられており、凹溝と凸条の嵌合によって煉瓦同士の間のインタロック作用を実現する。前記熱風出口１１の上方の壁体に人字状の荷重構造が設けられ、人字状の荷重構造は、人字状の荷重組積体と人字状の過渡組積体を含み、熱風出口１１の内層は、ダブルリング構造であり、外層は、壁体に接続される花弁状の円環組積造である。
【００３６】
前記蓄熱室３は、複合型火格子１２と、冷風入口１３と、燃焼ガス出口１４と、蓄熱室壁体と、蓄熱体とから構成されている。また、蓄熱体は高効率蓄熱体であり、即ち、当該蓄熱体には複数の孔径が１０〜２５ｍｍである格子孔が均一に分布されている。蓄熱室の壁体は、上からシリカ煉瓦で積み上げられる耐熱段３０１と、高アルミナ煉瓦で積み上げられる緩和段３０２と、粘土煉瓦で積み上げられる支持段３０３とに分けられている。複合型火格子１２は、上層の合わせ穴焼網と、下層の支持焼網と、支持構造とから構成され、当該支持構造は、炉底板に固定される支柱と、支柱に固定される横梁とを含み、支持焼網は、凹溝を介して横梁に取り付けられ、合わせ穴焼網の焼網孔において、複数の隣接する焼網孔は、互いに連通して１つの合わせ穴ユニットを構成し、各合わせ穴ユニットは、その上の蓄熱体の格子孔に対応し、支持焼網には合わせ穴ユニットと対応する格子孔が設けられている。
【００３７】
さらに、前記ガスノズル６が下向きに傾斜する角度は４５°であり、前記空気ノズル８が上向きに傾斜する角度は４５°であり、上層のガス流路におけるガスノズル６と下層のガス流路におけるガスノズル６が水平方向にずれる角度は３０°であり、上層の空気流路における空気ノズル８と下層の空気流路における空気ノズル８が水平方向にずれる角度は３０°である。
【符号の説明】
【００３８】
１    混合室
１０１    ガスノズル壁
１０２    ガス外環壁
１０３    補強スペーサー
１０４    空気ノズル壁
１０５    空気外環壁
２    燃焼室
３    蓄熱室
３０１    耐熱段
３０２    緩和段
３０３    黏土段
４    ガスインレット
５    ガス環路
６    ガスノズル
７    空気インレット
８    空気ノズル
９    空気環路
１０    煉瓦ブラケット
１１    熱風出口
１２    複合型火格子
１３    冷風入口
１４    燃焼ガス出口
１５    燃焼室マンホール
１６    炉口ガイド装置
【図１】
0003223816.tif 000003
【図２】
0003223816.tif 000004
【図３】
0003223816.tif 000005
【図４】
0003223816.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成30年6月6日(2018.6.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】実用新案登録請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
混合室（１）と、燃焼室（２）と、蓄熱室（３）と、を備え、燃焼室（２）と混合室（１）との間に炉口ガイド装置（１６）が設けられ、混合室（１）の壁体は、上部の錐状頂壁と下部の柱状中空壁からなり、柱状中空壁の外側に、空気インレット（７）が設けられ、柱状中空壁の外層の空気外環壁（１０５）と内層の空気ノズル壁（１０４）との間に、空気インレット（７）と連通する空気環路（９）が形成され、空気ノズル壁（１０４）に複数層の空気流路が設けられ、各層の空気流路には複数の空気ノズル（８）が設けられており、錐状頂壁の外側に、ガスインレット（４）が設けられており、錐状頂壁の外層のガス外環壁（１０２）と内層のガスノズル壁（１０１）との間に、ガスインレット（４）と連通するガス環路（５）が形成され、ガスノズル壁（１０１）に複数層のガス流路が設けられ、ガス流路には複数のガスノズル（６）が設けられており、
前記錐状頂壁におけるガスノズル（６）は、下方に４５°傾斜し、ガスノズル（６）から吐出されるガスは、混合室（１）の中心において半径が異なり、且つ下向きに回転運動する中心旋回流を形成する、炉頂燃焼熱風炉であって、
空気環路（９）とガス環路（５）との間の隔離を形成するように、柱状中空壁と錐状頂壁との間に環状の補強スペーサー（１０３）が設けられており、
上層の空気流路における空気ノズル（８）と、隣接する下層の空気流路における空気ノズル（８）とは、水平方向に３０°ずれ、且つ各層の空気流路が気流を吐出して形成される環流サイクロンの直径は等しく、上層のガス流路におけるガスノズル（６）と、隣接する下層のガス流路におけるガスノズル（６）とは、水平方向に３０°ずれ、且つ各層ガス流路がガスを吐出して形成される環流サイクロンの直径は異なり、底層の環流サイクロンの直径は、上層の環流サイクロンの直径より大きく、ガスノズル（６）から吐出されるガス旋回流と空気ノズル（８）から吐出される空気旋回流とは、旋回流方向が逆であり、
空気ノズル（８）から吐出される空気が、混合室（１）の内壁に沿って前記中心旋回流を中心に上向きに回転運動する周辺旋回流を形成するように、前記柱状中空壁の空気ノズル（８）は、上向きに３０°傾斜し、
周辺旋回流がガスノズル（６）まで上向き運動すると、流向を変えて中心旋回流に流入することができるように、ガスノズル（６）から吐出される気流の速度は、空気ノズル（８）が空気を吐出して形成される周辺旋回流の流速より大きい、ことを特徴とする炉頂燃焼熱風炉。
【請求項２】
前記ガスノズル壁（１０１）と空気ノズル壁（１０４）とは、流し込み成型を採用し、前記ガス外環壁（１０２）と空気外環壁（１０５）とは、組積成型を採用する請求項１に記載の炉頂燃焼熱風炉。
【請求項３】
前記ガスインレット（４）、ガスノズル（６）、空気インレット（７）及び空気ノズル（８）は、流し込み一体成型を採用する、ことを特徴とする請求項１に記載の炉頂燃焼熱風炉。
【請求項４】
前記炉口ガイド装置（１６）の上縁は、燃焼室（２）の方向に向かって傾斜する傾斜面を形成する、ことを特徴とする請求項１に記載の炉頂燃焼熱風炉。
【請求項５】
混合室（１）と燃焼室（２）との間、及び燃焼室（２）と蓄熱室（３）との間に、ハウジングに支持される環状の煉瓦ブラケット（１０）がそれぞれ１つ設けられ、混合室（１）と燃焼室（２）の壁体をそれぞれ支持し、且つ、混合室（１）と燃焼室（２）の壁体との間、及び燃焼室（２）と蓄熱室（３）の壁体との間に膨張隙間が確保され、蓄熱室（３）の壁体が、炉体の底板に積み上げられている、ことを特徴とする請求項１に記載の炉頂燃焼熱風炉。
【請求項６】
前記蓄熱室（３）の壁体は、上から順にシリカ煉瓦組積造の耐熱段（３０１）、高アルミナ煉瓦組積造の緩和段（３０２）、及び粘土煉瓦組積造の支持段（３０３）である、ことを特徴とする請求項１に記載の炉頂燃焼熱風炉。
【請求項７】
前記蓄熱室（３）のハウジングの底部は、フィレット構造である、ことを特徴とする請求項１に記載の炉頂燃焼熱風炉。
【請求項８】
前記補強スペーサー（１０３）は、鋼製構造である、ことを特徴とする請求項１に記載の炉頂燃焼熱風炉。
【請求項９】
前記ガスノズル（６）と空気ノズル（８）は、円柱形又は外広がりのラッパ状及びテーパ状であり、ガスノズル（６）と空気ノズル（８）の断面は、多角形、円形又は楕円形である、ことを特徴とする請求項１に記載の炉頂燃焼熱風炉。
【手続補正書】
【提出日】令和1年5月23日(2019.5.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
前記混合室１は、多種の複合式頂部構造を採用し、例えば、錐柱複合型ドーム構造、懸垂線式構造又はキノコ型構造である。ここで、錐柱複合型ドーム構造を例として、混合室１の構造を説明する。錐柱複合型ドーム構造は、錐状頂壁と柱状中空壁とから構成され、柱状中空壁の外側に空気インレット７が設けられ、錐状頂壁の外側にガスインレット４が設けられている。錐状頂壁は、内層のガスノズル壁１０１と外層のガス外環壁１０２とから構成され、ガスノズル壁１０１とガス外環壁１０２との間に、ガスインレット４と連通するガス環路５が形成され、図２に示すように、ガスノズル壁１０１に上下２層のガス流路が設けられ、図３は図２におけるＡ−Ａ断面図であり、上層のガス流路の構造を示し、図３から分かるように、上層のガス流路はガスノズル壁１０１における円環構造であり、各層のガス流路には複数のガスノズル６が設けられているので、ガスノズル６も上下２層であり、また、ガスノズル６は、ガスノズル壁１０１の内円壁から外円壁までラッパ状に下向きに３０〜４５°傾斜し、上層のガス流路におけるガスノズル６と、下層のガス流路におけるガスノズル６とは、水平方向に０〜３０°ずれることにより、ガスノズル６から吐出されるガスは、混合室１の中心で下向きに回転運動し、交差する層状の中心旋回流を形成する。前記柱状中空壁は、内層の空気ノズル壁１０４と外層の空気外環壁１０５とから構成され、空気ノズル壁１０４と空気外環壁１０５とは、間隔をあけて設けられ、両者の間に空気インレット７と連通する空気環路９が形成されている。空気ノズル壁１０４に上下２層の空気流路が設けられ、図４は図２におけるＢ−Ｂ断面図であり、下層の空気流路の構造を示し、図４から分かるように、下層の空気流路は空気ノズル壁１０４における円環構造であり、各層の空気流路には複数の空気ノズル８が設けられているので、空気ノズル８も上下２層であり、また、空気ノズル８は、空気ノズル壁１０４の内円壁から外円壁へとラッパ状に上向きに３０〜４５°傾斜し、また、上層の空気流路における空気ノズル８と、下層の空気流路における空気ノズル８とは、水平方向に０〜３０°ずれることにより、空気ノズル８から吐出される空気は、混合室１の内壁に沿って中心旋回流を中心に上向きに回転運動し、交差する層状の周辺旋回流を形成する。
【手続補正２】
【補正対象書類名】実用新案登録請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
混合室（１）と、燃焼室（２）と、蓄熱室（３）と、を備え、燃焼室（２）と混合室（１）との間に炉口ガイド装置（１６）が設けられ、混合室（１）の壁体は、上部の錐状頂壁と下部の柱状中空壁からなり、柱状中空壁の外側に、空気インレット（７）が設けられ、柱状中空壁の外層の空気外環壁（１０５）と内層の空気ノズル壁（１０４）との間に、空気インレット（７）と連通する空気環路（９）が形成され、空気ノズル壁（１０４）に複数層の空気流路が設けられ、各層の空気流路には複数の空気ノズル（８）が設けられており、錐状頂壁の外側に、ガスインレット（４）が設けられており、錐状頂壁の外層のガス外環壁（１０２）と内層のガスノズル壁（１０１）との間に、ガスインレット（４）と連通するガス環路（５）が形成され、ガスノズル壁（１０１）に複数層のガス流路が設けられ、ガス流路には複数のガスノズル（６）が設けられており、
前記錐状頂壁におけるガスノズル（６）は、下方に４５°傾斜し、ガスノズル（６）から吐出されるガスは、混合室（１）の中心において半径が異なり、且つ下向きに回転運動する中心旋回流を形成する、炉頂燃焼熱風炉であって、
空気環路（９）とガス環路（５）との間の隔離を形成するように、柱状中空壁と錐状頂壁との間に環状の補強スペーサー（１０３）が設けられており、
上層の空気流路における空気ノズル（８）と、隣接する下層の空気流路における空気ノズル（８）とは、水平方向に３０°ずれ、且つ各層の空気流路が気流を吐出して形成される環流サイクロンの直径は等しく、上層のガス流路におけるガスノズル（６）と、隣接する下層のガス流路におけるガスノズル（６）とは、水平方向に３０°ずれ、且つ各層ガス流路がガスを吐出して形成される環流サイクロンの直径は異なり、底層の環流サイクロンの直径は、上層の環流サイクロンの直径より大きく、ガスノズル（６）から吐出されるガス旋回流と空気ノズル（８）から吐出される空気旋回流とは、旋回流方向が逆であることにより、ガス旋回流と空気旋回流とを衝突させて交差混合させ、
空気ノズル（８）から吐出される空気が、混合室（１）の内壁に沿って前記中心旋回流を中心に上向きに回転運動する周辺旋回流を形成するように、前記柱状中空壁の空気ノズル（８）は、上向きに３０°傾斜し、
周辺旋回流がガスノズル（６）まで上向き運動すると、流向を変えて中心旋回流に流入することができるように、ガスノズル（６）から吐出される気流の速度は、空気ノズル（８）が空気を吐出して形成される周辺旋回流の流速より大きい、ことを特徴とする炉頂燃焼熱風炉。
【請求項２】
前記ガスノズル壁（１０１）と空気ノズル壁（１０４）とは、流し込み成型を採用し、前記ガス外環壁（１０２）と空気外環壁（１０５）とは、組積成型を採用する請求項１に記載の炉頂燃焼熱風炉。
【請求項３】
前記ガスインレット（４）、ガスノズル（６）、空気インレット（７）及び空気ノズル（８）は、流し込み一体成型を採用する、ことを特徴とする請求項１に記載の炉頂燃焼熱風炉。
【請求項４】
前記炉口ガイド装置（１６）の上縁は、燃焼室（２）の方向に向かって傾斜する傾斜面を形成する、ことを特徴とする請求項１に記載の炉頂燃焼熱風炉。
【請求項５】
混合室（１）と燃焼室（２）との間、及び燃焼室（２）と蓄熱室（３）との間に、ハウジングに支持される環状の煉瓦ブラケット（１０）がそれぞれ１つ設けられ、混合室（１）と燃焼室（２）の壁体をそれぞれ支持し、且つ、混合室（１）と燃焼室（２）の壁体との間、及び燃焼室（２）と蓄熱室（３）の壁体との間に膨張隙間が確保され、蓄熱室（３）の壁体が、炉体の底板に積み上げられている、ことを特徴とする請求項１に記載の炉頂燃焼熱風炉。
【請求項６】
前記蓄熱室（３）の壁体は、上から順にシリカ煉瓦組積造の耐熱段（３０１）、高アルミナ煉瓦組積造の緩和段（３０２）、及び粘土煉瓦組積造の支持段（３０３）である、ことを特徴とする請求項１に記載の炉頂燃焼熱風炉。
【請求項７】
前記蓄熱室（３）のハウジングの底部は、フィレット構造である、ことを特徴とする請求項１に記載の炉頂燃焼熱風炉。
【請求項８】
前記補強スペーサー（１０３）は、鋼製構造である、ことを特徴とする請求項１に記載の炉頂燃焼熱風炉。
【請求項９】
前記ガスノズル（６）と空気ノズル（８）は、円柱形又は外広がりのラッパ状及びテーパ状であり、ガスノズル（６）と空気ノズル（８）の断面は、多角形、円形又は楕円形である、ことを特徴とする請求項１に記載の炉頂燃焼熱風炉。