JPH0816522B2 - 焼結原料点火用バーナ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、焼結機の点火炉に設
けられる焼結原料点火用のバーナに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】焼結鉱は、一般に図４に示すような無端
移動グレート式焼結機によって製造される。無端移動グ
レート式焼結機は、一定方向に連続的に移動するエンド
レス状のパレット１と、パレット１の下方に、その移動
方向に沿って設けられた複数個の風箱２と、パレット１
の上流端の上方に配置され、その下端にロールフィーダ
４を有する原料供給用のホッパ３と、その上端がロール
フィーダ４の直下にそしてその下端がパレット１の上方
に位置する、所定角度で傾斜したシュート５と、ホッパ
３に続く下流側のパレット１の上方に配置された、パレ
ット１内の粉状原料18を予熱するための予熱炉６、前記
粉状原料に点火するための点火炉７および保温炉８とか
らなっている。10は、風箱２の各々を接続するダクト、
14は、ダクト10の途中に設けられた電気集塵機である。

【０００３】ホッパ３内に収容されている、粉鉄鉱石、
粉コークス等の粉状原料は、ロールフィーダ４によって
切り出され、シュート５を経て、連続的に移動するパレ
ット１内に装入される。パレット１内に装入された粉状
原料は、予熱炉６によって予熱された上、点火炉７にお
いて、バーナ９から噴射される燃焼ガスにより、点火さ
れる。燃焼ガスは、燃焼用空気配管11から供給された燃
焼用空気、および、燃料ガス配管12から供給された燃料
ガスを、各々の配管の途中に設けられた調整弁13によっ
てその量が調整された上、バーナ９に供給される。

【０００４】粉状原料中の粉コークスの燃焼によって生
じた高温度の燃焼排ガスは、パレット１の下方に設けら
れた風箱２により下方に向かって吸引され、風箱２の各
々に連結されているダクト10を通って排出される。この
間に、パレット１内の粉状原料18は焼成されて焼結鉱と
なり、パレット１の下流端から排出される。

【０００５】点火炉７に設けられるバーナ９の構造につ
いては、従来から多くの研究がなされており、先行技術
として、例えば、特開昭58-67334号および特開昭59-899
20号には、燃料ガス噴射用の内筒と、前記内筒と同芯の
燃焼用空気噴射用の外筒とからなり、その先端にガス混
合室が形成された構造のバーナが開示され、特開昭59-2
00184 号には、バーナ通路にその噴射口が互いに交差す
る向きにノズルを開口させ、バーナチップより下の燃焼
雰囲気のみをフードで被った構造のバーナが開示されて
いる。また、特開昭63- 6308号には、パレットの進行方
向に直交して設けられた１組の燃料ヘッダと、燃料ヘッ
ダの間に設けられた第１空気ヘッダと、燃料ヘッダの外
側に設けられた第２空気ヘッダとからなる構造のバーナ
が開示されている。

【０００６】点火炉における、バーナによる粉状原料の
着火条件即ち着火時間および着火温度は、粉状原料の性
状によって変わるが、粉鉄鉱石の焼結の場合には、一般
に、図５に示すグラフの通りである。即ち、図５に示す
ように、20秒程度の短時間で粉状原料に着火させるため
には、着火温度（火焔温度）を1300℃以上の高温にする
ことが必要であり、着火温度が低い場合には、着火時間
を長くしなければならない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】先行技術のバーナにお
いては、何れも、バーナのガス噴射口を含む先端部分の
耐熱性について、殆ど考慮されていない。従って、着火
温度を1300℃以上の高温にすることができないので、着
火に長時間を必要とする。その結果、多数本のバーナが
設けられた大規模の点火炉が必要となり、設備費、燃料
費等が増大する。

【０００８】パレットに装入された粉状原料に、バーナ
から燃焼ガスを噴射したときに、噴射された燃焼ガスの
衝突によって、粉状原料が舞い上がる。その結果、舞い
上がった粉状原料は、高温の着火雰囲気中に、溶融状態
で浮遊する。更に、急激な加熱のために、粉鉄鉱石の結
晶構造が破壊されて飛び散り、同じく高温の着火雰囲気
中に、溶融状態で浮遊する。

【０００９】上述した、バーナ先端部付近の着火雰囲気
中に浮遊する溶融状態の粉状原料は、図６に示すよう
に、バーナ９の先端部のガス噴射口およびその周囲の耐
火物15の表面に付着する。バーナ９のガス噴射口および
その周囲の耐火物15は、一般に、Al₂O₃ を主体としたキ
ャスタブルまたは耐火煉瓦からなっている。一方、着火
雰囲気中に浮遊する溶融状態の粉状原料中にも、多量の
Al₂O₃ が含まれている。このように、着火雰囲気中の浮
遊物と、バーナ９のガス噴射口およびその周囲の耐火物
15とが同系の材質であるために、上述した浮遊物の付着
が生じやすい。

【００１０】その上、バーナ９のガス噴射口は、それか
ら噴射されるガスによって冷却され、また、その周囲の
耐火物15の表面は粗い。更に、ガス噴射口付近は、噴射
ガスの反流によって負圧になる傾向があり、浮遊物が集
まりやすい。従って、バーナ９のガス噴射口およびその
周囲の耐火物15の表面への、上記浮遊物の付着が避けら
れない。このような、付着物が成長すると、ガス噴射口
が閉鎖される結果、噴射された火焔が乱れたり、火力が
減退する等の問題が生ずる。

【００１１】従って、この発明の目的は、上述した問題
を解決し、耐熱性に優れ、粉状原料に対する1300℃以上
の高温での短時間の着火が可能であり、これによって、
点火炉を従来よりも小規模にすることができて、設備
費、燃料費等が軽減され、且つ、バーナのガス噴射口付
近の雰囲気中に浮遊している溶融状態の粉状原料が、ガ
ス噴射口およびその周囲に付着せず、ガス噴射口の閉鎖
による火焔の乱れや火力の減退が生ずることのない、焼
結原料点火用バーナを提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段〕本発明者等
は、上述した問題を解決すべく鋭意研究を重ねた。その
結果、燃料ガス噴射用ノズルおよび燃焼用空気噴射用ノ
ズルの先端部を、セラミックス製のキャップによって保
護すれば、1300℃以上の高温での短時間の着火が可能と
なり、且つ、バーナのガス噴射口付近の雰囲気中に浮遊
している溶融状態の粉状原料が、ガス噴射口およびその
周囲に付着しないことを知見した。 【００１３】この発明は、上記知見に基づいてなされた
ものであって、この発明の焼結原料点火用バーナは、点
火炉の耐火物製天井壁に、その先端をパレット内に装入
された粉状原料に向けて各々取り付けられた、燃料ガス
噴射用ノズル、および、前記燃料ガス噴射用ノズルの両
側に配置された燃焼用空気噴射用ノズルと、前記燃料ガ
ス噴射用ノズルの先端部および前記燃焼用空気噴射用ノ
ズルの先端部が埋め込まれ、そして、その下面が前記耐
火物製天井壁の下面と一致するように、前記天井壁中に
取り付けられた、燃料ガス噴射用のノズル孔および燃焼
用空気噴射用のノズル孔を有するセラミックス製のキャ
ップとからなることに特徴を有するものである。

【００１４】

【作用】この発明のバーナによれば、耐熱性が優れ、且
つ、雰囲気中に浮遊している溶融状態の粉状原料が、ノ
ズル孔およびその付近に、付着することはなく、1300℃
以上の高温による短時間での着火が可能となる。従っ
て、点火炉の高さおよび長さを、従来の点火炉よりも極
端に小さくすることができ、焼結機の有効機長が増す結
果、生産能力が向上する。

【００１５】次ぎに、この発明を、図面を参照しながら
説明する。図１は、この発明のバーナＡの１実施態様を
示す概略垂直断面図である。図面に示すように、外側を
金属製の外壁17で囲まれた点火炉16の耐火物製天井壁16
a には、その先端を、パレット１内の粉状原料18に向け
て、燃料ガス噴射用ノズル19と、燃料ガス噴射用ノズル
19の両側に配置された燃焼用空気噴射用ノズル20,20'と
が設けられている。

【００１６】燃焼用空気噴射用ノズル20,20'の各々の先
端部は、それから噴射される燃焼用空気が、燃料ガス噴
射用ノズル19から噴射される燃料ガスと交差するよう
に、所定角度で屈曲している。燃料ガス噴射用ノズル19
は、導管21を介して燃料ガス配管12に接続されており、
そして、燃焼用空気噴射用ノズル20,20'は、導管22を介
して燃焼用空気配管11に接続されている。導管21および
導管22の各々の途中には、調整弁13が取り付けられてい
る。

【００１７】燃料ガス噴射用ノズル19の先端部および燃
焼用空気噴射用ノズル20,20'の各々の先端部には、耐熱
強度の高いセラミックス製のキャップ23が取り付けら
れ、キャップ23によって各先端部が保護されている。キ
ャップ23は、燃料ガス噴射用ノズル19の先端部を保護す
るキャップ部23a と、燃焼用空気噴射用ノズル20,20'の
各々の先端部を保護するキャップ部23b,23b'とからなっ
ており、その下面を、点火炉16の天井壁16a の下面と一
致させて、天井壁16a 中に埋め込まれている。キャップ
部23a,23b,23b'は、各々交換可能になっている。

【００１８】キャップ部23a には、燃料ガス噴射用のノ
ズル孔24が設けられ、燃料ガス噴射用ノズル19の先端
は、ノズル孔24の途中に位置している。キャップ部23b,
23b'には、燃焼用空気噴射用ノズル孔25,25'が設けら
れ、燃焼用空気噴射用ノズル20，20’の各々の先端は、
ノズル孔25,25'の途中に位置している。

【００１９】上述したキャップ23は、主成分としての窒
化珪素に、溶融鉄分に対して不活性な、所定量の窒化ボ
ロンが配合されたセラミックスからなっている。窒化珪
素に対する窒化ボロンの配合割合は、15wt.%以下である
ことが好ましい。このような材質のセラミックス製のキ
ャップ23は、耐熱強度が高く、約1800℃までの高温に耐
えることができ、しかも、キャップ中のノズル孔24,25,
25' を高精度に且つ容易に形成することができる。な
お、キャップ23の下面は、グラインダー等によって、滑
らかに仕上げられている。

【００２０】キャップ23には、その先端を露出させた温
度センサ26が取り付けられている。温度センサ26は、導
線27によって、燃料ガス配管11に接続された導管21の途
中の調整弁13に接続されており、導線27の途中には、温
度制御器28が取りつけられている。

【００２１】上述したように、その先端部が、耐熱強度
の高いセラミックス製のキャップ23によって保護されて
いることにより、燃料ガス噴射用ノズル19および燃焼用
空気噴射用ノズル20，20' は、高熱から遮断される。従
って、火焔温度が1300℃以上であっても、燃料ガス噴射
用ノズル19および燃焼用空気噴射用ノズル20，20' に熱
変形等が生ずることはない。また、ノズルが高温から遮
断される結果、ノズルを固定する鋼鉄製の外壁17および
ノズル基盤も熱変形することはない。

【００２２】更に、キャップ23は、主成分としての窒化
珪素に、溶融鉄分に対して不活性な、所定量の窒化ボロ
ンが配合されたセラミックスからなっているから、ノズ
ル先端部付近の着火雰囲気中に浮遊する溶融状態の粉状
原料が、キャップ23のノズル孔24,25,25' およびその付
近に付着することはなく、従って、ガス噴射口の閉鎖に
よる火焔の乱れや火力の減退等が生ずることはない。

【００２３】燃料ガス噴射用ノズル19および燃焼用空気
噴射用ノズル20，20' によって噴射された火焔の温度
は、温度センサ26によって検出され、その検出値が温度
制御器28に送られる。そして、温度制御器28において設
定温度値と比較され、その差に基づき調整弁13の開度を
調整することによって、適正な火焔温度に制御される。

【００２４】

【実施例】図２は、この発明のバーナが設けられた点火
炉を有する無端移動グレート式焼結機の概略垂直断面
図、図３は、点火炉の拡大概略垂直断面図である。図５
に示した従来の無端移動グレート式焼結機と同一部分
は、同図と同一の符号を付し、その説明を省略する。予
熱炉６に続く点火炉16には、この発明のバーナＡが設け
られている。

【００２５】前述したように、この発明のバーナＡによ
れば、耐熱性が優れ、且つ、雰囲気中に浮遊している溶
融状態の粉状原料が、ノズル孔およびその付近に、付着
することはなく、1300℃以上の高温による短時間での着
火が可能となる。従って、点火炉16の高さおよび長さ
を、従来の点火炉よりも極端に小さくすることができ、
焼結機の有効機長が増す結果、生産能力が向上する。

【００２６】既設の焼結機の場合には、予熱炉６の長さ
を従来よりも短くなし、この予熱炉６に続いてこの発明
のバーナＡを有する点火炉16を設ければ、従来の点火炉
部分を保温炉８として使用することができる。

【００２７】

【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
次ぎのような工業上有用な効果がもたらされる。 13
00℃以上の高温着火が可能になるので、着火長さが短く
なる結果、点火炉の高さおよび長さを、従来の点火炉よ
りも小さくすることができ、従って、設備費が安価にな
る。 上述したように高温着火が可能になる結果、点
火熱量の原単位が、例えば、16,000Kcal/Tから8,000Kca
l/T へと、従来の約半分に低減される。 上述したよ
うに着火長さが短くなる結果、着火点を、原料供給側に
近づけることができ、従って、焼結機の有効機長が増加
して、生産性が向上する。 着火雰囲気中に浮遊して
いる溶融状態の粉状原料が、バーナのノズル孔およびそ
の付近に付着することがないので、ガス孔の閉鎖による
火焔の乱れや火力の減退等が生ずることはなく、長期に
安定した操業を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のバーナの１実施態様を示す概略垂直
断面図である。

【図２】この発明のバーナが設けられた点火炉を有する
無端移動グレート式焼結機の概略垂直断面図である。

【図３】この発明のバーナが設けられた点火炉の拡大概
略垂直断面図である。

【図４】従来のバーナが設けられた点火炉を有する無端
移動グレート式焼結機の概略垂直断面図である。

【図５】粉状原料の着火温度と着火時間との関係を示す
グラフである。

【図６】雰囲気中に浮遊する粉状原料の、バーナ先端部
に対する付着状態を示す説明図である。

【符号の説明】

Ａ バーナ １ パレット ２ 風箱 ３ ホッパ ４ ロールフィーダ ５ シュート ６ 予熱炉 ７ 点火炉 ８ 保熱炉 ９ バーナ 10 ダクト 11 燃焼用空気配管 12 燃料ガス配管 13 調整弁 14 電気集塵機 15 耐火物 16 点火炉 17 外壁 18 粉状原料 19 燃料ガス噴射用
ノズル 20,20' 燃焼用空気噴射用ノズル 21 導管 22 導管 23 キャップ 24 燃料ガス噴射用ノズル孔 25,25' 燃焼用空気
噴射用ノズル孔 26 温度センサ 27 導線 28 温度制御器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 点火炉の耐火物製天井壁に、その先端
   を、パレット内に装入された粉状原料に向けて各々取り
   付けられた、燃料ガス噴射用ノズル、および、前記燃料
   ガス噴射用ノズルの両側に配置された燃焼用空気噴射用
   ノズルと、前記燃料ガス噴射用ノズルの先端部および前
   記燃焼用空気噴射用ノズルの先端部が埋め込まれ、そし
   て、その下面が前記耐火物製天井壁の下面と一致するよ
   うに、前記天井壁中に取り付けられた、燃料ガス噴射用
   のノズル孔および燃焼用空気噴射用のノズル孔を有する
   セラミックス製のキャップとからなることを特徴とす
   る、焼結原料点火用バーナ。
2. 【請求項２】 前記キャップは、主成分としての窒化珪
   素に、所定量の窒化ボロンが配合されたセラミックスか
   らなっている、請求項１記載の焼結原料点火用バーナ。