JP6580709B2 - 電気炉用助燃バーナー - Google Patents
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Description
[1]鉄系スクラップを溶解して溶鉄を製造する電気炉に付設され、燃料として気体燃料と固体燃料を用いる電気炉用助燃バーナーであって、
前記固体燃料が通過する第1流路を区画し、該第1流路の先端から前記固体燃料を噴射する固体燃料噴射管と、
前記固体燃料噴射管の周囲に配置され、前記固体燃料噴射管の外壁との間で前記気体燃料が通過する第2流路を区画し、該第2流路の先端から前記気体燃料を噴射する気体燃料噴射管と、
前記気体燃料噴射管の周囲に配置され、前記気体燃料噴射管の外壁との間で支燃性ガスが通過する第3流路を区画し、該第3流路の先端から前記支燃性ガスを噴射する支燃性ガス噴射管と、
前記第3流路に、その周方向に所定間隔で配置された複数枚の第1羽根と、
前記第2流路に、その周方向に所定間隔で配置された複数枚の第2羽根と、
を有し、前記複数枚の第1羽根のバーナー軸線に対してなす角度θ1と、前記複数枚の第2羽根のバーナー軸線に対してなす角度θ2とが、θ1<θ2の関係を満たすことを特徴とする電気炉用助燃バーナー。
各々の前記第2羽根の前記周方向における長さをQ2とし、前記複数枚の第2羽根の前記周方向における設置間隔をP2としたとき、Q2/P2が1.0以上1.2以下である、上記[2]又は[3]に記載の電気炉用助燃バーナー。
以下、図1〜4を参照して、本発明の第1の実施形態による電気炉用助燃バーナー100を説明する。本実施形態の助燃バーナー100は、鉄系スクラップを溶解して溶鉄を製造する電気炉に付設されるものであって、燃料として気体燃料と固体燃料を用いる。
支燃性ガスの流量は、供給ガス量の中で最も多いことから、他の供給ガス(気体燃料及び搬送気体)と流速を合せるためには、支燃性ガス吐出口31の吐出面積を気体燃料吐出口21や固体燃料吐出口11よりも大きくする必要がある。その観点から、支燃性ガス噴射管3は最外周とするのが最適である。以下、支燃性ガスとして酸素を、気体燃料としてLNGを、固体燃料として微粉炭をそれぞれ使用する場合を例に説明する。
まず、燃焼に必要な酸素の量は下記(1)式により算出される。
燃焼に必要な酸素量=酸素比(係数)×[LNG流量×LNGの理論酸素量+微粉炭供給量×微粉炭の理論酸素量] …(1)
支燃性ガス流路30とには、その周方向に所定間隔で、支燃性ガスを旋回(バーナー周方向での旋回。以下同様)させるための複数枚の旋回羽根4(第1羽根)が設けられる。また、気体燃料流路20にも、その周方向に所定間隔で、気体燃料を旋回させるための複数枚の旋回羽根5(第2羽根)が設けられる。このように特定の条件で設けられた旋回羽根4,5により支燃性ガスと気体燃料に旋回を付与することにより、固体燃料を気体燃料とともに適切かつ効率的に燃焼させることができ、これによりスクラップ加熱効果が向上し、さらに、バーナーの火炎温度が均一化される。その結果、電気炉内のスクラップを効率よく加熱又は溶解することができる。
以下、図1〜7を参照して、本発明の第2の実施形態による電気炉用助燃バーナー200を説明する。本実施形態の助燃バーナー200は、旋回羽根の構成を除いて第1の実施形態による助燃バーナー100と同様の構成を有する。このため、以下では旋回羽根の構成を中心に説明し、それ以外については第1の実施形態の記載を援用する。
本実施形態では、気体燃料流路20にのみ、その周方向に所定間隔で、気体燃料を旋回させるための複数枚の旋回羽根5が設けられる。一方で、支燃性ガス流路30には、旋回羽根を設けない。ただし、支燃性ガス流路30には、支燃性ガスの旋回目的ではなく、気体燃料噴射管2と支燃性ガス噴射管3とを同芯状に保持する目的で、第1の実施形態における角度θ1が0°となる第1の羽根(図5では図示せず)が設けられている。
図1〜図4に示す構造の助燃バーナーを用いて鉄板を加熱し、鉄板の温度測定を行った。バーナーの燃焼条件を表1に示す。
○:昇温速度の平均値が200℃/分以上、かつ、昇温速度の[最大値]−[最小値]が100℃/分以下
△:昇温速度の平均値が200℃/分以上、かつ、昇温速度の[最大値]−[平均値]と[平均値]−[最小値]がともに100℃/分以下、かつ、昇温速度の[最大値]−[最小値]が100℃/分超200℃/分以下
×:次の(1)〜(4)の条件のうちの1つ以上を満足しない。(1)昇温速度の平均値が200℃/分以上、(2)昇温速度の[最大値]−[平均値]が100℃/分以下、(3)昇温速度の[平均値]−[最小値]が100℃/分以下、(4)昇温速度の[最大値]−[最小値]が200℃/分以下
図5〜図7に示す構造の助燃バーナーを用いて鉄板を加熱し、鉄板の温度測定を行った。バーナーの燃焼条件(表1)、使用した気体燃料、固体燃料(表2)及び支燃性ガス、燃焼試験の方法(図10)、試験結果の評価などは[実施例1]と同様とした。
1 固体燃料噴射管
2 気体燃料噴射管
3 支燃性ガス噴射管
4 旋回羽根(第1羽根)
5 旋回羽根(第2羽根)
7 炉体
8 電極
x 鉄系スクラップ
10 固体燃料流路(第1流路)
11 固体燃料吐出口
12 固体燃料供給口
20 気体燃料流路(第2流路)
21 気体燃料吐出口
22 気体燃料供給口
30 支燃性ガス流路(第3流路)
31 支燃性ガス吐出口
32 支燃性ガス供給口
θ1 旋回羽根4のバーナー軸線に対してなす角
Q1 旋回羽根4の第3流路周方向における長さ
P1 旋回羽根4の第3流路周方向における設置間隔
θ2 旋回羽根5のバーナー軸線に対してなす角
Q2 旋回羽根5の第2流路周方向における長さ
P2 旋回羽根5の第2流路周方向における設置間隔
Claims (7)
- 鉄系スクラップを溶解して溶鉄を製造する電気炉に付設され、燃料として気体燃料と固体燃料を用いる電気炉用助燃バーナーであって、
前記固体燃料が通過する第1流路を区画し、該第1流路の先端から前記固体燃料を噴射する固体燃料噴射管と、
前記固体燃料噴射管の周囲に配置され、前記固体燃料噴射管の外壁との間で前記気体燃料が通過する第2流路を区画し、該第2流路の先端から前記気体燃料を噴射する気体燃料噴射管と、
前記気体燃料噴射管の周囲に配置され、前記気体燃料噴射管の外壁との間で支燃性ガスが通過する第3流路を区画し、該第3流路の先端から前記支燃性ガスを噴射する支燃性ガス噴射管と、
前記第3流路に、その周方向に所定間隔で配置された複数枚の第1羽根と、
前記第2流路に、その周方向に所定間隔で配置された複数枚の第2羽根と、
を有し、前記複数枚の第1羽根のバーナー軸線に対してなす角度θ1と、前記複数枚の第2羽根のバーナー軸線に対してなす角度θ2とが、θ1<θ2の関係を満たすことを特徴とする電気炉用助燃バーナー。 - 前記角度θ1が10°以上50°以下であり、前記角度θ2が20°以上75°以下である、請求項1に記載の電気炉用助燃バーナー。
- θ2−θ1が15°以上45°以下である、請求項1又は2に記載の電気炉用助燃バーナー。
- 各々の前記第1羽根の前記周方向における長さをQ1とし、前記複数枚の第1羽根の前記周方向における設置間隔をP1としたとき、Q1/P1が1.0以上1.2以下であり、
各々の前記第2羽根の前記周方向における長さをQ2とし、前記複数枚の第2羽根の前記周方向における設置間隔をP2としたとき、Q2/P2が1.0以上1.2以下である、請求項2又は3に記載の電気炉用助燃バーナー。 - 前記角度θ1が0°であり、前記角度θ2が10°以上70°以下である、請求項1に記載の電気炉用助燃バーナー。
- 前記角度θ2が45°以上60°以下である、請求項5に記載の電気炉用助燃バーナー。
- 各々の前記第2羽根の前記周方向における長さをQ2とし、前記複数枚の第2羽根の前記周方向における設置間隔をP2としたとき、Q2/P2が1.0以上1.2以下である、請求項5又は6に記載の電気炉用助燃バーナー。
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