JP2013513084A - Burner equipment for steelmaking facilities - Google Patents

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Abstract

製鋼施設用、特に蓄熱式又は伝熱式発熱器に関連して用いられるバーナー装置（１０）を本発明は提案する。バーナー装置（１０）は混合部（１８）と、可燃性燃料を混合部（１８）に供給する複数の燃料供給路（３２）と、燃焼用空気を混合部（１８）に供給する複数の空気供給路（３４）を含む。本発明の重要な特徴によれば、バーナー装置（１０）は、燃料供給路（３２）と空気供給路（３４）とが円周方向に交互する環状供給機構（３０）を有する一次バーナー（４２）と、環状供給機構（３０）を通る中央流路（４４）と、バーナー装置（１０）の中央流路（４４）に配置された二次バーナー（４６）で構成され、中央流路（４４）が環状供給路（３０）と同軸に配設されて成る。  The present invention proposes a burner device (10) for use in steelmaking facilities, in particular in connection with heat storage or heat transfer heaters. The burner device (10) includes a mixing unit (18), a plurality of fuel supply passages (32) for supplying combustible fuel to the mixing unit (18), and a plurality of airs for supplying combustion air to the mixing unit (18). A supply path (34) is included. According to an important feature of the present invention, the burner device (10) comprises a primary burner (42) having an annular supply mechanism (30) in which the fuel supply passage (32) and the air supply passage (34) alternate in the circumferential direction. ), A central flow path (44) passing through the annular supply mechanism (30), and a secondary burner (46) disposed in the central flow path (44) of the burner device (10). ) Is arranged coaxially with the annular supply path (30).

Description

本発明は製鋼施設用バーナー装置に関する。本発明は特に、蓄熱式又は伝熱式発熱器の外部バーナー装置に関する。蓄熱式発熱器は例えば、溶鉱炉の熱風炉であって良い。   The present invention relates to a burner device for a steelmaking facility. The present invention particularly relates to an external burner device for a heat storage type or heat transfer type heat generator. The regenerative heat generator may be, for example, a hot blast furnace of a blast furnace.

溶鉱炉用空気の予熱は通常、隣接する、熱風炉として知られる蓄熱式発熱器にて行われる。斯かる予熱炉は一般に燃焼室と保熱シャフトから成る。内燃室炉の場合、燃焼室と保熱シャフトは耐火煉瓦構成の壁によって互いに隔てられている。バーナー装置は一般に燃焼室の底部に設置される。燃焼用空気と、可燃性燃料、一般には可燃性ガスがバーナー装置に送られ、燃焼用空気と燃料の混合物が炉の燃焼室で燃焼される。燃焼の発する煙道ガスは燃焼室内で上昇し、ドームを介して迂回され、次いでチェッカー煉瓦の充填された保熱シャフトを通過する。煙道ガスの熱はチェッカー煉瓦によって吸収される。そこで低温となった煙道ガスは炉から、排気ガス室及び少なくとも１つの排出口を通って排出される。   Preheating the blast furnace air is usually performed in an adjacent, regenerative heat generator known as a hot blast furnace. Such a preheating furnace generally comprises a combustion chamber and a heat retaining shaft. In the case of an internal combustion chamber furnace, the combustion chamber and the heat retaining shaft are separated from each other by walls of a refractory brick construction. The burner device is generally installed at the bottom of the combustion chamber. Combustion air and combustible fuel, generally combustible gas, are sent to the burner apparatus, and the mixture of combustion air and fuel is combusted in the combustion chamber of the furnace. Combustion flue gas rises in the combustion chamber, bypasses through the dome, and then passes through a heat retaining shaft filled with checker bricks. The heat of the flue gas is absorbed by the checker brick. The low temperature flue gas is then discharged from the furnace through the exhaust gas chamber and at least one outlet.

一旦チェッカー煉瓦が十分な温度に加熱されると、燃焼用空気と燃料の供給が中断され、炉を通して空気が逆方向に送風される。空気は高温チェッカー煉瓦含有保熱シャットを通過するとき加熱され、ドームを介して燃焼室へと迂回され、そこで空気は炉シェルの熱風排出口を通して熱風炉を離れ、溶鉱炉に送られる。   Once the checker brick is heated to a sufficient temperature, the supply of combustion air and fuel is interrupted and air is blown in the reverse direction through the furnace. The air is heated as it passes through the high temperature checker brick containing thermal insulation shut off via the dome to the combustion chamber where it leaves the hot blast furnace through the hot air outlet of the furnace shell and is sent to the blast furnace.

一般に、バーナー装置は熱風炉内、即ちその燃焼室の底部に配置されたセラミックバーナーを備える。また、炉シェルの外側に設置された外部バーナー装置を設けることもできる。   In general, the burner device comprises a ceramic burner arranged in the hot stove, ie at the bottom of its combustion chamber. It is also possible to provide an external burner device installed outside the furnace shell.

内部セラミックバーナーの代わりに、斯かる外部バーナーを１つ又は複数用いることができる。或いはまた、内部セラミックバーナーと共に用いられる場合、斯かる外部バーナーを付加バーナーとして用いることもできる。   Instead of an internal ceramic burner, one or more such external burners can be used. Alternatively, when used with an internal ceramic burner, such an external burner can be used as an additional burner.

斯かる外部バーナーの１つの利点は、例えば保守又は調整目的のために、それ等は容易にアクセスが可能なことである。実際、異なる温度又は種々の煙道ガス組成の実現のため、バーナー装置を調整することは有利であろう。これは、炉が実験目的に用いられる場合、特に興味あるところである。   One advantage of such external burners is that they are easily accessible, for example for maintenance or adjustment purposes. In fact, it may be advantageous to adjust the burner device for the realization of different temperatures or different flue gas compositions. This is particularly interesting when the furnace is used for experimental purposes.

従って、本発明の目的は、製鋼施設用、特に蓄熱式又は伝熱式発熱器に関連して用いられる改良されたバーナー装置を提供することにある。この目的は請求項１に記載のようなバーナー装置によって達成される。   Accordingly, it is an object of the present invention to provide an improved burner device for use in steelmaking facilities, particularly in connection with heat storage or heat transfer heaters. This object is achieved by a burner device as claimed in claim 1.

この目的を達成するため、本発明は製鋼施設用、特に蓄熱式又は伝熱式発熱器に関連して用いられるバーナー装置であって、混合部と、可燃性燃料を混合部に供給するための複数の燃料供給路と、燃焼用空気を混合部に供給するための複数の空気供給路を含むバーナー装置を提案する。該バーナー装置は、燃料供給路と空気供給路が円周方向で交互して成る環状供給機構を持つ一次バーナーと、環状供給機構を貫通する中央流路と、バーナー装置の中央流路に配置された二次バーナーとを備え、中央流路が環状供給機構と同軸になるようにする。   In order to achieve this object, the present invention is a burner device used for steelmaking facilities, particularly in connection with a heat storage type or heat transfer type heat generator, for supplying a mixing unit and a combustible fuel to the mixing unit. A burner device including a plurality of fuel supply passages and a plurality of air supply passages for supplying combustion air to a mixing section is proposed. The burner device is disposed in a primary burner having an annular supply mechanism in which a fuel supply path and an air supply path are alternately arranged in a circumferential direction, a central flow path penetrating the annular supply mechanism, and a central flow path of the burner apparatus. And a secondary burner so that the central flow path is coaxial with the annular supply mechanism.

一次バーナーは、通常のバーナーと概して同様に動作するように寸法化した主バーナーと考えて良い。二次バーナーは例えば、一次バーナーのオン切り換え前にバーナー装置を加熱する、又は一次バーナーの燃焼を助ける、等の付加的タスクを行うための補助バーナーと考えて良い。実際、二次バーナーは、一次バーナーからの過剰な可燃性燃料又は燃焼用空気を使い尽くし、それによってバーナー装置を出る煙道ガスの組成を改変するポスト（後）燃焼バーナーとして使うことができる。通常のバーナー装置では、一種類の可燃性燃料と一種類の燃焼用空気しか一度に用い得ないが一方、煙道ガス組成の調整は困難なことがある。異なる種類の可燃性燃料又は燃焼用空気の混合は、それをバーナー装置に供給する前に行うことはできる。だが、これは一般に厄介なことであり、危険なこともある。本発明は二次バーナーを用いることによって、異なる種類の可燃性燃料又は燃焼用空気をバーナー装置内で混合できるようにする；即ち、２つの異なる種類の可燃性燃料又は燃焼用空気を混合部に供給できるようにし、それにより燃焼条件及び煙道ガス温度及び／又は組成を改変できるようにする。従って、本発明によるバーナー装置は動作モードに関して従来のバーナー装置より遥かに柔軟性に富むものとなる。   The primary burner may be thought of as a main burner sized to operate in generally the same manner as a normal burner. The secondary burner may be considered as an auxiliary burner for performing additional tasks such as, for example, heating the burner device before the primary burner is switched on or helping burn the primary burner. Indeed, the secondary burner can be used as a post-combustion burner that uses up excess combustible fuel or combustion air from the primary burner, thereby modifying the composition of the flue gas exiting the burner unit. While a normal burner device can only use one type of combustible fuel and one type of combustion air at a time, it may be difficult to adjust the flue gas composition. Mixing of different types of combustible fuels or combustion air can take place before feeding it to the burner device. But this is generally tricky and can be dangerous. By using a secondary burner, the present invention allows different types of combustible fuel or combustion air to be mixed in the burner apparatus; that is, two different types of combustible fuel or combustion air are mixed into the mixing section. Allowing to be supplied, thereby allowing combustion conditions and flue gas temperature and / or composition to be modified. The burner device according to the invention is therefore much more flexible than the conventional burner device in terms of operating mode.

本バーナー装置はまた、それが連結される製鋼施設に特定組成の煙霧を直接供給するのに用いることができる。   The burner device can also be used to supply a specific composition of fumes directly to the steelmaking facility to which it is connected.

空気供給路を酸素供給路とも呼べることに注目すべきである。実際、燃焼用空気の代わりに酸素Ｏ２を、空気供給路を通して混合部に送ることができる。 It should be noted that the air supply path can also be called an oxygen supply path. In fact, oxygen O 2 can be sent to the mixing section through the air supply path instead of the combustion air.

本発明の重要な特徴によれば、バーナー装置は更に可燃性燃料又は燃焼用空気を混合部に送るための補助供給路を備え、該補助供給路は断面積が燃料供給路又は空気供給路の断面積より小さいものとする。   According to an important feature of the invention, the burner device further comprises an auxiliary supply path for sending flammable fuel or combustion air to the mixing section, the auxiliary supply path having a cross-sectional area of the fuel supply path or air supply path. It shall be smaller than the cross-sectional area.

好ましくは、補助供給路は可燃性燃料を混合部に送る補助燃料供給路からなり、該補助燃料供給路は断面積が一次バーナーの燃料供給路の断面積より小さいものとする。同様に、補助供給路は更に燃焼用空気を混合部に送る補助空気供給路からなっていて良く、この場合、該補助空気供給路は断面積が一次バーナーの空気供給路の断面積より小さいものとする。両補助燃料供給路及び補助空気供給路は従って、好ましくは低流量流路であるのに対して、燃料供給路及び空気供給路は好ましくは高流量流路である。   Preferably, the auxiliary supply path comprises an auxiliary fuel supply path for sending combustible fuel to the mixing section, and the auxiliary fuel supply path has a cross-sectional area smaller than that of the primary burner. Similarly, the auxiliary supply path may further comprise an auxiliary air supply path for sending combustion air to the mixing section, in which case the auxiliary air supply path has a cross-sectional area smaller than that of the primary burner air supply path. And Both auxiliary fuel supply channels and auxiliary air supply channels are therefore preferably low flow channels, whereas the fuel supply channels and air supply channels are preferably high flow channels.

補助供給路は可燃性燃料及び／又は燃焼用空気を混合部に供給でき、それによって一次バーナーの燃焼条件を改変することができる。   The auxiliary supply path can supply combustible fuel and / or combustion air to the mixing section, thereby modifying the combustion conditions of the primary burner.

付加的可燃性燃料又は燃焼用空気は主燃料及び空気供給路を通して供給されるものと同種のものでも良く、それによって一次バーナーの燃焼条件を調整することができる。だが、好ましくは、付加的可燃性燃料又は燃焼用空気は主燃料及び空気供給路を通して供給されるものとは異なるものとし、それによって煙道ガスの組成を改変するようにする。また、付加的可燃性燃料又は燃焼用空気は一次バーナーに、非化学量論的混合物を提供し、それによって一次バーナーでは部分的に燃焼するようにして良い。その場合、混合物の燃焼完了に二次バーナーが用いられる。
補助供給路は従って、バーナー装置に柔軟性を付与する。 The additional combustible fuel or combustion air may be of the same type as that supplied through the main fuel and air supply path, thereby adjusting the combustion conditions of the primary burner. Preferably, however, the additional combustible fuel or combustion air is different from that supplied through the main fuel and air supply channels, thereby modifying the flue gas composition. Also, the additional combustible fuel or combustion air may provide the primary burner with a non-stoichiometric mixture so that the primary burner is partially combusted. In that case, a secondary burner is used to complete the combustion of the mixture.
The auxiliary supply path therefore gives the burner device flexibility.

燃料供給路を通して供給される可燃性燃料は溶鉱炉ガスで良く、及び／又は、空気供給路を通して供給される燃焼用空気は空気又は低カロリーガスで良い。   The combustible fuel supplied through the fuel supply path may be blast furnace gas and / or the combustion air supplied through the air supply path may be air or a low calorie gas.

補助燃料供給路を通して供給される可燃性燃料は天然ガス又はコークス炉ガス等の高カロリーガスで良く、及び／又は、補助空気供給路を通して供給される燃焼用空気は酸素で良い。   The combustible fuel supplied through the auxiliary fuel supply path may be a high-calorie gas such as natural gas or coke oven gas, and / or the combustion air supplied through the auxiliary air supply path may be oxygen.

二次バーナーは好ましくは、空気フィードライン及び燃料フィードラインからなり、それによって二次バーナーを一次バーナーと独立して用いることができるようにする。空気及び燃料フィードラインの一方のみを二次バーナーに設けることも除外されないと云うことに言及されるべきである。実際、二次バーナーは空気又は燃料を一次バーナーからの煙道ガスから受容するポスト（後）燃焼バーナーとして用いることができる。   The secondary burner preferably consists of an air feed line and a fuel feed line so that the secondary burner can be used independently of the primary burner. It should be mentioned that the provision of only one of the air and fuel feed lines in the secondary burner is not excluded. Indeed, the secondary burner can be used as a post-combustion burner that receives air or fuel from the flue gas from the primary burner.

二次バーナーは使用される燃料に応じて、任意の適宜の型のもので良い。斯かる燃料は油、コークス炉ガス、溶鉱炉ガス又は天然ガスから成る１例としてのリストから選ぶことができる。   The secondary burner may be of any appropriate type depending on the fuel used. Such fuel may be selected from an exemplary list consisting of oil, coke oven gas, blast furnace gas or natural gas.

本発明の一実施態様によれば、補助燃料供給路及び／又は補助空気供給路はバーナー装置の周壁を貫通する。バーナー装置の外壁の周りに複数の環状供給室を配置し、可燃性燃料又は燃焼用空気を補助燃料供給路及び補助空気供給路に供給するように配置して良い。   According to an embodiment of the present invention, the auxiliary fuel supply path and / or the auxiliary air supply path penetrates the peripheral wall of the burner device. A plurality of annular supply chambers may be arranged around the outer wall of the burner device so that the combustible fuel or the combustion air is supplied to the auxiliary fuel supply path and the auxiliary air supply path.

本発明のもう一つの実施態様によれば、補助燃料供給路及び／又は補助空気供給路はバーナー装置の後部壁を貫通し、補助燃料供給路及び／又は補助空気供給路はバーナー装置の軸に平行に配置される。補助燃料供給路及び／又は補助空気供給路は一次バーナーの環状供給機構と、二次バーナーとの間に配置して良い。或いはまた、補助燃料供給路及び／又は補助空気供給路は一次バーナーの環状供給機構内に配置することもできる。   According to another embodiment of the present invention, the auxiliary fuel supply path and / or the auxiliary air supply path penetrates the rear wall of the burner device, and the auxiliary fuel supply path and / or the auxiliary air supply path is on the axis of the burner device. Arranged in parallel. The auxiliary fuel supply path and / or the auxiliary air supply path may be disposed between the annular supply mechanism of the primary burner and the secondary burner. Alternatively, the auxiliary fuel supply path and / or the auxiliary air supply path can be arranged in the annular supply mechanism of the primary burner.

環状供給機構は好ましくは、複数の内部流路から成る環状流路によって形成され、これ等内部流路は環状流路を円周方向に交互する燃料供給路と空気供給路に分割し、環状流路は可燃性燃料と燃焼用空気の一方を運ぶように連結され、内部流路は可燃性燃料と燃焼用空気の他方を運ぶのに用いられる。内部流路を環状流路内に配置されるように設けることによって、燃料供給路と空気供給路との間に気密の隔離を形成することができ、それによって環状供給機構内で一つの供給路から他の供給路へのどんな漏れをも回避できるようにする。   The annular supply mechanism is preferably formed by an annular flow path composed of a plurality of internal flow paths, which divide the annular flow path into a fuel supply path and an air supply path that are alternately arranged in the circumferential direction. The passage is connected to carry one of combustible fuel and combustion air, and the internal flow path is used to carry the other of combustible fuel and combustion air. By providing the internal flow path so as to be disposed within the annular flow path, an airtight isolation can be formed between the fuel supply path and the air supply path, thereby providing a single supply path within the annular supply mechanism. To avoid any leakage from the other to the supply path.

空気供給路と燃料供給路は好ましくは、バーナー装置の中心軸に平行にする。だが、他の構成を排除するものではない。空気及び燃料供給路は例えば中心軸の周りに捩っても良く、これは混合部に入るとき可熱性燃料と燃焼用空気を旋回させることができる。一般には望ましくないが、場合によっては、旋回は有利なこともある。尚、旋回を実現する他の手段を用いても良い。   The air supply path and the fuel supply path are preferably parallel to the central axis of the burner device. However, it does not exclude other configurations. The air and fuel supply passages may be twisted around the central axis, for example, which can swirl the heatable fuel and combustion air when entering the mixing section. Although generally undesirable, turning may be advantageous in some cases. In addition, you may use the other means which implement | achieves turning.

本発明は主として熱風炉に関連するバーナー装置を述べるが、バーナー装置は例えば微粉炭注入（ＰＣＩ）設備又は直接伝熱式熱交換器等の他の製鋼施設に関連して用いることができることに言及すべきである。
添付図面を参照する以下の非限定実施態様の記載から、本発明はより明白になろう。同一参照番号が同一又は類似部材を示すのに用いられている。 Although the present invention primarily describes a burner apparatus associated with a hot stove, it is noted that the burner apparatus can be used in connection with other steelmaking facilities such as pulverized coal injection (PCI) equipment or direct heat transfer heat exchangers. Should.
The invention will become more apparent from the following description of non-limiting embodiments with reference to the accompanying drawings. The same reference numbers are used to indicate the same or similar members.

本発明の第1の実施態様によるバーナー装置の横断面図である。1 is a cross-sectional view of a burner device according to a first embodiment of the present invention. 図１の線Ａ−Ａに沿ったバーナー装置の部分縦断面図である。It is a partial longitudinal cross-sectional view of the burner apparatus along line AA of FIG. 本発明の第２の実施態様によるバーナー装置の横断面図である。It is a cross-sectional view of a burner device according to a second embodiment of the present invention. 図３の線Ｂ−Ｂに沿ったバーナー装置の部分縦断面図である。FIG. 4 is a partial longitudinal sectional view of the burner device along line BB in FIG. 3.

図１は本発明の第1の実施態様によるバーナー装置の横断面図を示す。バーナー装置１０の前部１２には燃焼室１４があり、後部１６は可燃性燃料及び燃焼用空気を燃焼室１４の混合部１８に供給するためのフィードラインを有する。前部１２はバーナー装置１０から煙道ガスを、例えば熱風炉（図示せず）等の製鋼施設に供給するための開口２０を備えている。バーナー装置１０は連結フランジ２２を介して熱風炉に連結される。前部１２には、耐火材２４が周壁２８の内面２６に対して貼り付けられ、燃焼室１４で発生する熱から周壁２８を保護するようにしている。   FIG. 1 shows a cross-sectional view of a burner device according to a first embodiment of the invention. The front part 12 of the burner device 10 has a combustion chamber 14, and the rear part 16 has a feed line for supplying combustible fuel and combustion air to the mixing part 18 of the combustion chamber 14. The front portion 12 includes an opening 20 for supplying flue gas from the burner device 10 to a steelmaking facility such as a hot stove (not shown). The burner device 10 is connected to the hot stove via a connecting flange 22. A refractory material 24 is affixed to the inner surface 26 of the peripheral wall 28 on the front portion 12 to protect the peripheral wall 28 from heat generated in the combustion chamber 14.

フィードラインを含む後部１６の記載は図１と、図１の線Ａ−Ａに沿った部分断面図である図２を参照することによって、より容易になる。後部１６は、燃料供給路３２と空気供給路３４が交互して成る環状供給機構３０を備えている。燃料及び空気供給路３２及び３４は円周方向に、好ましくは規則的セクタをなすように、交互して配置されている。燃料供給路３２及び空気供給路３４は、燃料入口３６及び空気入口３８からの可燃性燃料及び燃焼用空気をそれぞれ燃焼室１４の混合部１８に導く。混合部１８で可燃性燃料と燃焼用空気が出会い、それ等の混合物が点火され、炎４０で表されている第1の燃焼を生じる。燃料及び空気供給路３２及び３４を有する環状供給機構３０はバーナー装置１０の一次バーナー４２を構成する。   The description of the rear portion 16 including the feed line is made easier by referring to FIG. 1 and FIG. 2, which is a partial cross-sectional view along line AA in FIG. The rear portion 16 includes an annular supply mechanism 30 in which fuel supply paths 32 and air supply paths 34 are alternately arranged. The fuel and air supply paths 32 and 34 are arranged alternately in the circumferential direction, preferably in a regular sector. The fuel supply path 32 and the air supply path 34 guide the combustible fuel and the combustion air from the fuel inlet 36 and the air inlet 38 to the mixing unit 18 of the combustion chamber 14, respectively. Combustible fuel and combustion air meet at the mixing section 18 and their mixture is ignited, resulting in a first combustion represented by the flame 40. An annular supply mechanism 30 having fuel and air supply passages 32 and 34 constitutes the primary burner 42 of the burner device 10.

環状供給機構３０は中央流路４４を囲繞し、中央流路４４はその内部に二次バーナー４６を受容するように配置されている。環状供給機構３０及び中央流路４４はバーナー装置１０の中心軸と同軸になっている。中央流路４４には耐火材４８が内張りされている。二次バーナー４６は可燃性燃料と燃焼用空気を混合部１８に供給し、それ等の混合物が着火して、炎５０で表されている第２の燃焼を生じる。第２のバーナー４６は、バーナー装置１０の後部壁５４にある受口５２を通してバーナー装置１０に挿入されている。   The annular supply mechanism 30 surrounds the central flow path 44, and the central flow path 44 is disposed so as to receive the secondary burner 46 therein. The annular supply mechanism 30 and the central flow path 44 are coaxial with the central axis of the burner device 10. A refractory material 48 is lined in the central flow path 44. The secondary burner 46 supplies combustible fuel and combustion air to the mixing section 18, and the mixture is ignited to produce a second combustion represented by the flame 50. The second burner 46 is inserted into the burner device 10 through a receiving port 52 in the rear wall 54 of the burner device 10.

一次バーナー４２の環状供給機構３０の構成は図２を参照することによって、より厳密に記載できる。環状供給機構３０は２つの同軸管、即ち外管５６及び内管５８によって形成され、両者の間に環状流路６０が形成される。環状流路６０内に複数の内部流路６１が、管状部材６２を環状流路６０に挿入、内管５８に連結することによって、形成される。管状部材６２は内部流路６１と環状流路６０との間にガス密離隔壁を形成し、それによって複数の燃料供給路３２と複数の空気供給路３４を形成する。   The configuration of the annular supply mechanism 30 of the primary burner 42 can be more precisely described with reference to FIG. The annular supply mechanism 30 is formed by two coaxial pipes, that is, an outer pipe 56 and an inner pipe 58, and an annular flow path 60 is formed therebetween. A plurality of internal channels 61 are formed in the annular channel 60 by inserting the tubular member 62 into the annular channel 60 and connecting it to the inner tube 58. The tubular member 62 forms a gas tight partition wall between the internal flow path 61 and the annular flow path 60, thereby forming a plurality of fuel supply paths 32 and a plurality of air supply paths 34.

付加可燃性燃料及び付加燃焼用空気を混合部１８に供給するため、複数の補助燃料供給路６４及び複数の補助空気供給路６６が設けられる。図１は補助燃料供給路６４及び補助空気供給路６６両方を示しているが、バーナー装置１０にこれ等補助供給路６４及び６６の一方のみを設けることもできることに留意されるべきである。   In order to supply the additional combustible fuel and the additional combustion air to the mixing unit 18, a plurality of auxiliary fuel supply paths 64 and a plurality of auxiliary air supply paths 66 are provided. Although FIG. 1 shows both the auxiliary fuel supply path 64 and the auxiliary air supply path 66, it should be noted that the burner device 10 may be provided with only one of these auxiliary supply paths 64 and 66.

補助燃料供給路６４は、燃料入口７０に連結された環状燃料供給室６８からバーナー装置１０の周壁２８を通して混合部１８に付加可燃性燃料を供給するように配置されている。同様に、補助空気供給路６６は、空気入口７４に連結された環状空気供給室７２からバーナー装置１０の周壁２８を通して混合部１８に付加燃焼用空気を供給するように配置されている。   The auxiliary fuel supply path 64 is arranged to supply additional combustible fuel to the mixing unit 18 from the annular fuel supply chamber 68 connected to the fuel inlet 70 through the peripheral wall 28 of the burner device 10. Similarly, the auxiliary air supply path 66 is disposed so as to supply additional combustion air from the annular air supply chamber 72 connected to the air inlet 74 to the mixing unit 18 through the peripheral wall 28 of the burner device 10.

補助燃料及び空気供給路６４及び６６は、天然ガス又はコークス炉ガス又は酸素等の高カロリーガスを混合部１８に送り出し、それによって一次バーナー４２の燃焼条件を改変するように配置された低流量流路である。混合部１８に送られる付加燃料及び／又は空気は量において、混合部１８における混合物が非化学量論的なものとし、それによって一次バーナー４２では高々、部分燃焼を得るものとして良い。そのとき、第１の燃焼からの煙道ガスの更なる燃焼は二次バーナー４６の補助で達成される。   Auxiliary fuel and air supply passages 64 and 66 deliver a low calorific flow arranged to deliver a high calorie gas such as natural gas or coke oven gas or oxygen to the mixing section 18, thereby modifying the combustion conditions of the primary burner 42. Road. The amount of additional fuel and / or air sent to the mixing section 18 may be such that the mixture in the mixing section 18 is non-stoichiometric, thereby obtaining at most partial combustion in the primary burner 42. At that time, further combustion of the flue gas from the first combustion is achieved with the aid of the secondary burner 46.

図３及び４は本発明の第２の実施態様によるバーナー装置１０を示す。図４は図３の線Ｂ−Ｂに沿った部分断面図である。このバーナー装置１０は図１及び２に示したものに頗る類似し、従ってここでは詳細に記載しない。同一参照番号は両実施態様における同一機能のものを示す。図３及び図４のバーナー装置は第１の実施態様とは、補助供給路の位置において異なる。   3 and 4 show a burner device 10 according to a second embodiment of the present invention. FIG. 4 is a partial sectional view taken along line BB in FIG. This burner device 10 is similar to that shown in FIGS. 1 and 2 and is therefore not described in detail here. The same reference numerals indicate the same functions in both embodiments. The burner device of FIGS. 3 and 4 differs from the first embodiment in the position of the auxiliary supply path.

補助空気供給路７６は環状供給機構３０の燃料供給路３２及び空気供給路３４と中央流路４４の耐火材４８との間に配置される。補助空気供給路７６の一端はバーナー装置１０の後部壁５４に配置された空気入口７８に連結され、補助空気供給路７６の他端はバーナー装置１０の混合部１８に開口するポート（噴口）８０を備える。   The auxiliary air supply path 76 is disposed between the fuel supply path 32 and the air supply path 34 of the annular supply mechanism 30 and the refractory material 48 of the central flow path 44. One end of the auxiliary air supply path 76 is connected to an air inlet 78 disposed on the rear wall 54 of the burner device 10, and the other end of the auxiliary air supply path 76 is a port (a nozzle) 80 opened to the mixing unit 18 of the burner device 10. Is provided.

図３は補助空気供給路７６のみを示しているが、同様に補助燃料供給路もバーナー装置１０に設けることができることに留意されるべきである。   3 only shows the auxiliary air supply path 76, it should be noted that an auxiliary fuel supply path can be provided in the burner device 10 as well.

バーナー装置１０の通常の動作中に、可燃性燃料及び燃焼用空気は燃料供給路３２及び空気供給路３４を通して供給されて混合部１８に可燃性混合物を形成する。一次バーナー４２によるこの可燃性混合物の燃焼からの煙道ガスは開口２０を通って熱風炉に送られる。   During normal operation of the burner apparatus 10, combustible fuel and combustion air are supplied through the fuel supply passage 32 and the air supply passage 34 to form a combustible mixture in the mixing section 18. Flue gas from the combustion of this combustible mixture by the primary burner 42 is sent through the opening 20 to the hot stove.

補助燃料供給路６４及び補助空気供給路６６により、付加的な可燃性燃料と燃焼性空気の混合部１８への導入が可能になり、それによって２つの異種の可燃性燃料と２つの異種の燃焼用空気から成る可燃性混合物を生成することが可能となる。従って、煙道ガス組成を、バーナー装置１０の上流における、危険の可能性のある混合物に頼ることなく改変することができる。   The auxiliary fuel supply path 64 and the auxiliary air supply path 66 allow the introduction of additional combustible fuel and combustible air into the mixing section 18, thereby allowing two different types of combustible fuel and two different types of combustion. It is possible to produce a flammable mixture of working air. Thus, the flue gas composition can be modified without resorting to potentially dangerous mixtures upstream of the burner device 10.

二次バーナーは一次バーナーからの煙道ガスにある過剰成分何れをも燃焼できるだけでなく、一次バーナーがオンに切り換えられる前に、バーナー装置と下流のどの機材をも加熱することができる。   The secondary burner can not only burn any excess components in the flue gas from the primary burner, but can also heat the burner unit and any downstream equipment before the primary burner is switched on.

本バーナー装置の革新的設計によれば、熱風炉に送られる煙道ガスの温度、流量又は組成を調整するための、バーナーと燃焼媒体の利用可能な組み合わせは非常に多くなる。   According to the innovative design of the burner device, there are a great many possible combinations of burner and combustion medium to adjust the temperature, flow rate or composition of the flue gas sent to the hot stove.

本発明の文脈において、燃料及び空気供給路及び補助燃料及び空気供給路の「高流量」及び「低流量」と云う表現は互いに相対的なものであることに言及すべきである。供給路の流量又は断面大きさは、用いられる燃焼媒体に強く依存するであろう。単に例示目的のためとして、高流量とする燃料及び空気供給路３２、３４は断面積が１５００ｃｍ２近辺で良く、低流量とする補助燃料及び空気供給路６４、６６は断面積が２００ｃｍ２近辺で良い。 In the context of the present invention, it should be mentioned that the expressions “high flow” and “low flow” of the fuel and air supply paths and of the auxiliary fuel and air supply paths are relative to each other. The flow rate or cross-sectional size of the supply path will depend strongly on the combustion medium used. For illustrative purposes only, the high flow fuel and air supply paths 32, 34 may have a cross-sectional area around 1500 cm 2 and the low flow auxiliary fuel and air supply paths 64, 66 may have a cross-sectional area around 200 cm 2 . good.

本発明によるバーナー装置の操作モードの１例としてのリストを表１に示す。   A list as an example of operation modes of the burner apparatus according to the present invention is shown in Table 1.

Figure 2013513084
Figure 2013513084

１０ バーナー装置
１２ 前部
１４ 燃焼室
１６ 後部
１８ 混合部
２０ 開口
２２ 連結フランジ
２４ 耐火材
２６ 内面
２８ 周壁
３０ 環状供給機構
３２ 燃料供給路
３４ 空気供給路
３６ 燃料入口
３８ 空気入口
４０ フレーム（炎）
４２ 一次バーナー
４４ 中央流路
４６ 二次バーナー
４７ 中心軸
４８ 耐火材
５０ フレーム（炎）
５２ 受口
５４ 後部壁
５６ 外管
５８ 内管
６０ 環状流路
６１ 内部流路
６２ 管状部材
６４ 補助燃料供給路
６６ 補助空気供給路
６８ 環状燃料供給室
７０ 燃料入口
７２ 環状空気供給室
７４ 空気入口
７６ 補助空気供給路
７８ 空気入口
８０ ポート DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Burner apparatus 12 Front part 14 Combustion chamber 16 Rear part 18 Mixing part 20 Opening 22 Connection flange 24 Refractory material 26 Inner surface 28 Perimeter wall 30 Annular supply mechanism 32 Fuel supply path 34 Air supply path 36 Fuel inlet 38 Air inlet 40 Frame (flame)
42 Primary burner 44 Central flow path 46 Secondary burner 47 Central shaft 48 Refractory material 50 Frame (flame)
52 receiving port 54 rear wall 56 outer tube 58 inner tube 60 annular channel 61 inner channel 62 tubular member 64 auxiliary fuel supply channel 66 auxiliary air supply channel 68 annular fuel supply chamber 70 fuel inlet 72 annular air supply chamber 74 air inlet 76 Auxiliary air supply path 78 Air inlet 80 port

本発明によれば、バーナー装置は更に可燃性燃料又は燃焼用空気を混合部に送るための補助供給路を備え、該補助供給路は断面積が燃料供給路及び又は空気供給路の断面積より小さいものとする。 According to the present invention, the burner device further comprises an auxiliary supply path for sending combustible fuel or combustion air to the mixing section, the auxiliary supply path having a cross-sectional area that is greater than the cross-sectional area of the fuel supply path and / or the air supply path. It shall be small.

環状供給機構は、複数の内部流路から成る環状流路によって形成され、これ等内部流路は環状流路を円周方向に交互する燃料供給路と空気供給路に分割し、環状流路は可燃性燃料と燃焼用空気の一方を運ぶように連結され、内部流路は可燃性燃料と燃焼用空気の他方を運ぶのに用いられる。内部流路を環状流路内に配置されるように設けることによって、燃料供給路と空気供給路との間に気密の隔離を形成することができ、それによって環状供給機構内で一つの供給路から他の供給路へのどんな漏れをも回避できるようにする。   The annular supply mechanism is formed by an annular flow path composed of a plurality of internal flow paths, and these internal flow paths divide the annular flow path into a fuel supply path and an air supply path that are alternately arranged in the circumferential direction. Connected to carry one of combustible fuel and combustion air, the internal flow path is used to carry the other of combustible fuel and combustion air. By providing the internal flow path so as to be disposed within the annular flow path, an airtight isolation can be formed between the fuel supply path and the air supply path, thereby providing a single supply path within the annular supply mechanism. To avoid any leakage from the other to the supply path.

Claims (13)

製鋼施設用、特に蓄熱式又は伝熱式発熱器に関連して用いられるバーナー装置であって、
混合部、
可燃性燃料を前記混合部に供給するための複数の燃料供給路及び
燃焼用空気を前記混合部に供給するための複数の燃焼用空気供給路を含み、
前記燃料供給路及び空気供給路が円周方向に交互する環状供給機構を有する一次バーナー、
前記環状供給機構を該環状供給機構と同軸に貫通する中央流路及び
前記バーナー装置の前記中央流路に配置された二次バーナーを備えるバーナー装置において、
可燃性燃料又は燃焼用空気を前記混合部に供給するための補助供給路を具備し、該補助供給路は断面が前記燃料供給路又は前記空気供給路の断面より小さいものとすることを特徴とするバーナー装置。 A burner device for use in steelmaking facilities, particularly in connection with heat storage or heat transfer heaters,
Mixing section,
A plurality of fuel supply passages for supplying a combustible fuel to the mixing section and a plurality of combustion air supply paths for supplying combustion air to the mixing section;
A primary burner having an annular supply mechanism in which the fuel supply path and the air supply path alternate in the circumferential direction;
In the burner device comprising a central flow path that passes through the annular supply mechanism coaxially with the annular supply mechanism, and a secondary burner disposed in the central flow path of the burner device,
An auxiliary supply path for supplying a combustible fuel or combustion air to the mixing unit is provided, and the auxiliary supply path has a cross section smaller than that of the fuel supply path or the air supply path. Burner device to do. 前記補助供給路が可燃性燃料を前記混合部に供給するための補助燃料供給路からなり、該補助燃料供給路は断面が前記一次バーナーの前記燃料供給路の断面より小さいものである請求項１に記載のバーナー装置。   2. The auxiliary fuel supply path comprises an auxiliary fuel supply path for supplying a combustible fuel to the mixing section, and the auxiliary fuel supply path has a cross section smaller than that of the fuel supply path of the primary burner. Burner device as described in. 前記補助供給路が燃焼用空気を前記混合部に供給するための補助空気供給路からなり、該補助空気供給路は断面が前記一次バーナーの前記空気供給路の断面より小さいものである請求項１又は２に記載のバーナー装置。   2. The auxiliary air supply path comprises an auxiliary air supply path for supplying combustion air to the mixing section, and the auxiliary air supply path has a cross section smaller than that of the air supply path of the primary burner. Or the burner apparatus of 2. 前記補助供給路が前記バーナー装置の周壁を貫通して成る請求項１〜３の何れか1つに記載のバーナー装置。   The burner device according to any one of claims 1 to 3, wherein the auxiliary supply path passes through a peripheral wall of the burner device. 前記バーナー装置の外壁の周りに環状供給室が配置され、該環状供給室が燃料又は空気を前記補助供給路に供給するように配置されて成る請求項４に記載のバーナー装置。   The burner device according to claim 4, wherein an annular supply chamber is arranged around an outer wall of the burner device, and the annular supply chamber is arranged to supply fuel or air to the auxiliary supply passage. 前記補助供給路が前記バーナー装置の後部壁を貫通し、前記バーナー装置の軸に平行に配置されて成る請求項１〜３の何れか1つに記載のバーナー装置。   The burner device according to any one of claims 1 to 3, wherein the auxiliary supply path passes through a rear wall of the burner device and is arranged in parallel to an axis of the burner device. 前記補助供給路が前記一次バーナーの前記環状供給機構と前記二次バーナーとの間に配置されて成る請求項６に記載のバーナー装置。   The burner device according to claim 6, wherein the auxiliary supply path is disposed between the annular supply mechanism of the primary burner and the secondary burner. 前記補助供給路が前記一次バーナーの前記環状供給機構内に配置されて成る請求項６に記載のバーナー装置。   The burner device according to claim 6, wherein the auxiliary supply path is disposed in the annular supply mechanism of the primary burner. 前記可燃性燃料が溶鉱炉ガスであり、及び／又は、前記燃焼用空気が空気又は低カロリーガスである請求項1〜８の何れか1つに記載のバーナー装置。   The burner apparatus according to any one of claims 1 to 8, wherein the combustible fuel is a blast furnace gas and / or the combustion air is air or a low calorie gas. 前記補助燃料供給路を通して供給される前記可燃性燃料が天然ガス又はコークス炉ガス等の高カロリーガスであり、及び／又は、前記補助空気供給路を通して供給される燃焼用空気が酸素である請求項２又は３に記載のバーナー装置。   The combustible fuel supplied through the auxiliary fuel supply passage is a high calorie gas such as natural gas or coke oven gas, and / or the combustion air supplied through the auxiliary air supply passage is oxygen. The burner device according to 2 or 3. 前記二次バーナーが空気フィードライン及び燃料フィードラインを含む請求項１〜１０の何れか1つに記載のバーナー装置。   The burner device according to any one of claims 1 to 10, wherein the secondary burner includes an air feed line and a fuel feed line. 前記環状供給機構が複数の内部流路を含む環状流路により形成され、前記内部流路が前記環状流路を前記円周方向に交互する燃料供給路と空気供給路に分割し、前記環状流路が前記可燃性燃料又は前記燃焼用空気の一方を運ぶように連結され、前記複数の内部流路が前記可燃性燃料又は前記燃焼用空気の他方を運ぶように連結されて成る請求項1〜１１の何れか1つに記載のバーナー装置。   The annular supply mechanism is formed by an annular flow path including a plurality of internal flow paths, and the internal flow path divides the annular flow path into fuel supply paths and air supply paths that alternate in the circumferential direction, A passage is connected to carry one of the combustible fuel or the combustion air, and the plurality of internal flow paths are connected to carry the other of the combustible fuel or the combustion air. The burner device according to any one of 11. 前記空気供給路及び燃料供給路が前記バーナー装置の中心軸に平行に配設されて成る請求項1〜１２の何れか1つに記載のバーナー装置。   The burner apparatus according to any one of claims 1 to 12, wherein the air supply path and the fuel supply path are arranged in parallel to a central axis of the burner apparatus.
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