JP4216777B2 - 熱風炉の操業方法および熱風炉 - Google Patents
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Description
そこで、本発明は、既存の熱風炉にも適用でき、かつ蓄熱室の蓄熱量を増加できる熱風炉の操業方法を提供することを目的とする。
本発明の他の目的は、既存の熱風炉で蓄熱室の蓄熱量を増加させることである。
すなわち、熱風炉の操業方法は、高温燃焼ガスを燃焼室から蓄熱室に供給するとともに蓄熱室に設けられた燃料吹き付け手段によって燃料を蓄熱室内に吹き付け、この燃料を蓄熱室で燃焼させることを特徴とする。
これによれば、燃焼室から蓄熱室に高温燃焼ガスを供給して蓄熱を行いながら、さらに、蓄熱室での燃料の燃焼による発熱によって蓄熱室の蓄熱量を増加することができる。
また、前記燃料吹き付け手段は、蓄熱室の蓄熱煉瓦積みの中途部に配置されていることを特徴とする。
また、前記燃料吹き付け手段は、蓄熱室の蓄熱煉瓦積みの上方に配置されていることを特徴とする。
これによれば、蓄熱煉瓦積みの上部で燃料を燃焼させることによって蓄熱煉瓦積みの上部の蓄熱量を増加させることができる。
また、高温燃焼ガスを燃焼室から蓄熱室に供給する熱風炉において、燃料を蓄熱室で燃焼させるための燃料吹き付け手段が蓄熱室に設けられていることを特徴とする。
前記燃料吹き付け手段は、蓄熱室の蓄熱煉瓦積みの中途部に配置され、または蓄熱室の蓄熱煉瓦積みの上方に配置されていることが望ましい。
図1は、燃焼室2と蓄熱室3とが独立して構成された外燃式の熱風炉1を例示している。この熱風炉1は、燃焼室2で発生した熱を蓄熱室3で蓄熱し、この熱を熱風として高炉(図示せず)に供給するものである。
前記燃焼室2の下部には、バーナ4が設けられており、燃焼室2内に送り込まれた燃料ガスと燃焼用空気をこのバーナ4で燃焼させて高温の燃焼ガスを発生させるようになっている。
蓄熱室3は、円筒状の鉄皮6および断熱煉瓦7によって形成され、この蓄熱室3内には、蓄熱煉瓦8が積層状に設けられている。以下、積層状(複数段)に積まれた蓄熱煉瓦8の集合体を蓄熱煉瓦積み10という。
蓄熱煉瓦8は六角柱状とされており、また、この蓄熱煉瓦8には上下貫通状の縦孔9が複数形成されている。この縦孔9は、図2に示すように、六角形状の蓄熱煉瓦8の対角線上に位置するように形成されている。
蓄熱室3の中途部には、燃料を内部に吹き付ける燃料吹き付け手段11が設けられている。この燃料吹き付け手段11は、蓄熱煉瓦積み10の中途部に設けられた配管11aと、この配管11aが設けられている段の各蓄熱煉瓦8に設けられた横孔12とを備えている。
また、横孔12は蓄熱煉瓦積み10の中途部の1段の蓄熱煉瓦8の全てまたは、この段の多数の蓄熱煉瓦8に形成されており、隣接する蓄熱煉瓦8の横孔12が網目状に連通された状態になっている。
燃料吹き付け手段11によって吹き付けられる燃料には、液体燃料が用いられる。燃料は蓄熱室3外に設けられたポンプ、ファン等の圧送手段によって配管11aを通じて蓄熱室3内部に吹き付けられる。吹き付けられた燃料は数百ミクロンの微粒状となっており、蓄熱煉瓦積み10の内側に吹き付けられた燃料は、所定時間経過後に蓄熱室2内で燃焼するようになっている。なお、蓄熱室3内には、気体燃料を吹き付けるようにすることもできるが、液体燃料と気体燃料とを比較した場合、液体燃料の方が輝炎となりやすく、燃焼ガスの放射率が高いため、蓄熱煉瓦8への蓄熱効率はやや高くなるため、液体燃料を用いるのがよい。
熱風炉1による蓄熱は、まず、燃焼室2の下部に接続された熱風炉ガス管15、燃焼用空気管16から燃料ガス、燃焼用空気を燃焼室2に送り込み、これらをバーナ4で燃焼させて高温の燃焼ガスを発生させる。
そして、この燃焼ガスを蓄熱室3に送り込んで上から下に流す。このとき、燃焼ガスは蓄熱煉瓦8の孔9を通過し、燃焼ガスの熱が蓄熱煉瓦8に伝わって蓄熱される。
蓄熱室3に吹き付けられた燃料は、蓄熱煉瓦積み10の内部で燃焼し、これによって発生した熱が蓄熱煉瓦8に蓄熱される。
前記蓄熱煉瓦積み10を通過した燃焼ガスは、蓄熱室3の下部に接続された配管17を経由して煙道管18から排気される。
高炉への熱風供給に際しては、送風機(図示せず)を用いて図1に示す冷風管19から蓄熱室3に送風し、この送風空気が蓄熱煉瓦8の熱と熱交換し、熱風となって燃焼室2側に送られ、燃焼室2からブラストミキサ20に送られる。
燃料吹き付け手段11を用いないで通常の熱風炉を操業した場合、蓄熱室3の温度分布は、図4に示すように燃焼末期最低温度(符号Aで示す温度)、燃焼末期最高温度(符号Bで示す温度)、送風末期最高温度(符号Cで示す温度)、送風末期最低温度(符号Dで示す温度)を直線で結んだ平行四辺形状となっている。蓄熱室3の蓄熱量は、この平行四辺形の面積で表される。
図5に示すように、燃料吹き付け手段11を用いた蓄熱は、煉瓦温度が約800℃以上の範囲で行われることが望ましい。換言すれば、図5に例示する蓄熱室3の場合には煉瓦高さ20mから40mの範囲(または蓄熱煉瓦積み10の上半分の範囲)で燃料を燃焼させるのが望ましく、より望ましくは、煉瓦温度が約950℃以上、すなわち煉瓦高さが約28m以上の範囲に燃料吹き付け手段11を設けて燃料を燃焼させるのがよい。この範囲で燃料を燃焼させることで、ppmオーダーの未燃焼燃料が残存するのを防止できるからである。
るのが望ましい。このために、上述したように、液体燃料の場合には、吹き付け口から噴出される燃料の粒径を数百ミクロン程度とすることにより、噴出直後の燃料蒸発を防止し、また、例えば、燃料が吹き付け直後に空気と混合しないように空気比を下げておくのがよい。
図7は本発明の第3実施形態を示しており、図7(a)は任意の1方向からみた蓄熱室3上部の一部断面図であり、図7(b)は図7(a)のX−X矢視線断面図である。
また、図7(b)に示すように、蓄熱室3内には複数(図例では3本)の配管11aが間隔をおいて設けられており、これによっても、広範囲に燃料を吹き付けることができるようになっている。なお、その他の点は第2実施形態と同様の構成である。
例えば、本発明は、いわゆる内燃式の熱風炉にも適用できる。蓄熱煉瓦8は、第1実施形態に示したものに限らず、種々の形状、材質のものを用いてよい。
第1実施形態では、蓄熱煉瓦積み10の中途部の段の蓄熱煉瓦8に横孔12を形成することによって燃料の流通路を形成していたが、これに限らず、任意の上下2段の蓄熱煉瓦8の間に空間ができるように別の煉瓦を介在させ、この空間に配管11aを通して燃料を吹き付けるようにしてもよい。
2 燃焼室
3 蓄熱室
11 燃料吹き付け手段
Claims (6)
- 高温燃焼ガスを燃焼室(2)から蓄熱室(3)に供給するとともに蓄熱室(3)に設けられた燃料吹き付け手段(11)によって燃料を蓄熱室(3)内に吹き付け、この燃料を蓄熱室(3)で燃焼させることを特徴とする熱風炉の操業方法。
- 前記燃料吹き付け手段(11)は、蓄熱室(3)の蓄熱煉瓦積み(10)の中途部に配置されていることを特徴とする請求項1に記載の熱風炉の操業方法。
- 前記燃料吹き付け手段(11)は、蓄熱室(3)の蓄熱煉瓦積み(10)の上方に配置されていることを特徴とする請求項1に記載の熱風炉の操業方法。
- 高温燃焼ガスを燃焼室(2)から蓄熱室(3)に供給する熱風炉において、燃料を蓄熱室(3)で燃焼させるための燃料吹き付け手段(11)が蓄熱室(3)に設けられていることを特徴とする熱風炉。
- 前記燃料吹き付け手段(11)は、蓄熱室(3)の蓄熱煉瓦積み(10)の中途部に配置されていることを特徴とする請求項4に記載の熱風炉。
- 前記燃料吹き付け手段(11)は、蓄熱室(3)の蓄熱煉瓦積み(10)の上方に配置されていることを特徴とする請求項4に記載の熱風炉。
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