JPH0343220Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は高炉羽口の構造に係るものであつて、
羽口内面に装着される断熱リングの溶損を抑止
し、断熱効果をより一層向上せしめたものであつ
て、微粉炭吹込み操業等の高炉送風羽口に利用さ
れる。

（従来の羽口構造） 高炉作業に於ける吹込燃料は、石油価格の高騰
の影響を受けて重油吹込みが影をひそめ、オール
コークス操業が主流となつている。

最近では、オールコークス操業の困難性の緩和と
高価なコークスの節約のために微粉炭等の粉体燃
料吹込みがさかんに実施されてきている。

ところが、微粉炭等の粉体燃料（単に粉体燃料
とする。）は重油に比べて燃焼速度が遅くかつ灰
分等の未燃分を含有すると云う欠点をもつてい
る。

即ち、バーナの先端が高炉羽口とブローパイプ
の境界点近傍位置に配置された従来の重油吹込み
では、吹込まれた吹込燃料が高炉羽口直後のレー
スウエイ内で完全に燃焼し尽すことができるず、
結果として燃焼率が悪くなる。

また、粉体燃料中には程度の差こそあれ若干の
灰分が含有されており、この灰分は燃焼熱により
溶融するが、この溶融物がブローパイプの内面に
衝突してその部分に付着・堆積して送風通路を狭
くし、燃料の安定吹込みを継続することが困難に
なるばかりか、高炉羽口からの熱風吹込みが不安
定となる危険性もあり、重油吹込みの場合と併せ
て種々調査した結果、出願人は、先に出願（登録
第1376420号・特公昭60−53081号）した発明の如
く、粉体燃料吹込みバーナの位置をブローパイプ
内において、該ブローパイプと高炉羽口との境界
位置から上流位置の100〜350mm（最適位置200〜
350mm）の箇所に位置させて燃料の吹込みを行な
うことにより解決を図つた。

以上のように粉体燃料の最適な吹込み位置につ
いての解決はなされたのであるが、高炉羽口での
ヒートロスあるいは該羽口内面に装着された断熱
リングの溶損と云う支障が多少であるが顕在化し
た。

即ち、第４図にある如くブローパイプ２からの
衝風は約1050〜1200℃となつて高炉羽口３を経て
炉内へ送風されるが、この高炉羽口３は、周知の
通り羽口自体の寿命延長を目的とした冷却水の高
速流水の水冷室５が内部に設置され、また、第４
図に示す如く送風温度低下防止目的のために羽口
内面全域にわたつて断熱材の被覆（断熱リング４
として一般的に装着されている。）されている。

断熱材の内面被覆により高炉羽口３でのヒート
ロスは若干改善されているが、該断熱材高炉に用
いられる耐火物（例えば、耐火れんが，耐火モル
タル，キヤスタブル耐火物等）と同質の材料が使
用されることがある。

更に、上記耐火材での断熱被覆とは別に粉体燃
料中の灰分と反応しない金属系材質（例えば、高
アルミナ質材料）で断熱リングを構成しているも
のも存在する。

（考案が解決しようとする問題点） 前述の通り、高炉への粉体燃料の吹込みに当つ
ては、粉体燃料の吹込バーナ１のブローパイプ２
の設置位置を上流側、換言すれば、高炉羽口３と
ブローパイプ２との境界位置から100〜350mmとす
ることによつて粉体燃料の溶融物がブローパイプ
２の内周面に衝突付着する問題点の解決はなされ
たものであるが、これに併せて粉体燃料、殊にオ
ールコークス操業における高炉羽口における断熱
効果の改善がこの種技術において重要な因子とな
ることが判明した。

何故ならば、高炉羽口３は羽口保護のために該
羽口内に水冷機構を付帯させ、これに対処してい
ることは前述の通りであり、また、該羽口と連接
されるブローパイプからの熱風は、1050℃以上、
例えば約1200℃の温度であり、このためより一層
の高炉羽口保護の意図のもとに耐火物質あるいは
金属系物質から構成される断熱リングの装着によ
り断熱効果を上げている。

ところが、この断熱リング４を装着することに
よる障害も顕在化している。

即ち、羽口内面に装着する断熱リング４の構成
物質が耐火材である場合には、粉体燃料中の灰と
耐火材の組成とが反応し、生成物が前記断熱リン
グ下流側ｂ（こゝで云う下流側とは羽口の先端側
である）に付着したり、また低融点化合物により
該リングが溶損する事故があつた。（第５図参照） また、断熱リングの構成物質が金属系の場合に
あつては、その材質が熱伝導率の大きいものであ
れば断熱効果は小さくなり、反対に熱伝導率が小
さいと冷却効果が阻害されるので粉体燃料の微粉
炭の高温炎で溶損する欠陥が生ずる。

以上の通りの知見に基づけば、断熱リングの溶
損箇所は羽口の下流側の位置において発生してい
る。

従つて、粉体燃料、殊に微粉炭吹込み操業にお
いては、微粉炭の吹込み位置（燃焼効率，灰付着
率）の設定はもとより、該微粉炭燃料が送られる
ブローパイプ２からの衝風をヒートロスがない状
態で高炉内へ送風することが必要である。

具体的には、高炉羽口での断熱リングの溶損等
の事故がなく、しかも断熱効果の大きいものにす
ることである。

（問題点を解決するための手段） 前述の観点に基づき、従来の高炉羽口に於ける問
題点の解決を図る手段として、高炉羽口内面に装
着する断熱リングの溶損を抑止すると共に断熱効
果を大きくするために、高炉羽口の構造を、粉体
燃料吹込みバーナから吹きこまれる粉体燃料と熱
風炉などからの熱風を送給するブローパイプと連
結され、内部に冷却水が流通する冷却室が形成さ
れ、かつ内面に断熱材による断熱リングが装着さ
れてなる高炉羽口において、前記断熱リングの長
さが前記ブローパイプと高炉羽口との境界位置か
ら下流側に向つて220mm乃至150mmの範囲に装着す
る構成とし、問題点の解決を図ろうとする。

本考案の羽口構造は以上の通りとするが、断熱
リングの装着長さを220mm〜150mmとした理由は、
以下の通りである。

高炉羽口の内面へ装着する断熱リングの適正な
範囲については、溶損の原因となる粉体燃料中の
灰分の付着・堆積に起因するのでこの点に着目
し、実際の高炉操業における実験・調査は困難な
ことから、模擬装置を使用して行なつた。

即ち、第１図に示す模式図に示す関係構造の装
置にし、かつ実験条件を、 粉体燃料 ：揮発分20〜45重量％ 粉体吹込量 ：100Kg／時間 同噴射速度 ：10〜25Nm／秒 輸送燃料固気比：５〜25Kg／Kg 熱風温度 ：約1200℃ 同圧力 ：200mmAq 同羽口先端流速：250m／秒 ブローパイプ径：130mm〜180mm 羽口径 ：120mm 羽口の長さ ：500mm（但し羽口受金物も含
む） とし、断熱リングへの粉体燃料中の灰分の付着が
なく、燃焼性の良好な範囲を測定した。

第１図は、前述の通り、粉体燃料の吹込みバー
ナ位置と断熱リングとの長さ関係を模擬的に示し
ているが、粉体燃料（微粉炭）の吹込みバーナ１
は、該バーナが貫通して流通路中心に位置するブ
ローパイプ２と高炉の羽口３との連接する境界位
置ａから上流側（こゝで云う上流側とは高炉羽口
３へ向う方向を下流側とし、逆に該羽口から遠ざ
かる方向を上流側と方向付ける。）へ100mm〜350
mmの位置（好ましくは200mm〜350mm）（l₁）に設
置し、断熱リング４の灰分の付着位置との関係を
調査したところ、第２図のグラフの通りの結果を
得た。

同図のグラフは、ブローパイプ２と高炉羽口３
との接続箇所を境界位置（ａ点）とし、該箇所か
らの燃料吹込バーナの位置を０mm乃至350mmの距
離（l₁）の長さの位置を横軸とし、縦軸を断熱リ
ング４の装着範囲（l₂）とした場合における断熱
リング４の溶損ならび灰分の付着状況を示したも
のである。

同グラフから判る通り、断熱リング４溶損が起
らなかつた装着範囲は、280mm〜150mmの範囲
（）であるが、燃料吹込みバーナ１位置（前述
の通り100〜350mmが最適）との関係からみて灰分
の付着・堆積の危険性が極少の200mm乃至350mmの
バーナ位置（同グラフの領域）の場合が最適で
ある。

換言すれば、断熱リング４の溶損ならびに粉体
燃料中の灰分の付着・堆積のない領域（）（斜
線部分）に相当する範囲、即ち、断熱リング４の
装着範囲が220mm〜150mm、好ましくは200mm〜180
mmとすることにより断熱リングの溶損がなく断熱
効果が大きいことが知見し得た。

因つて、高炉羽口内面への断熱リングの装着範
囲を220mm〜250mmの範囲とした。

なお、燃料吹込みバーナ１の位置を100mm〜350
mmが最適とした理由は、同出願人が先に出願し、
かつ解決して先願例（登録第1376420号）の知見
に基づくものであつて、詳細理由は割愛する。

（実施例） 本考案は、以上の通りであるが、その実施例に
つき第３図に依拠して説明する。

第３図は高炉羽口３の拡大断面図であるが、羽
口全体は通常純銅製であり、該羽口自体の寿命延
長のため内部に冷却水の高速流水ならびに複数水
冷室５が形成され、その長さは全体として約500
mmの長さに構成される他、内面には120mmφの燃
料送風口６を貫通して穿設されている。

そして前記送風口６に面する羽口３内周面には
高アルミナ質（一般にはAl₂O₃93〜96％，SiO₂３
〜５％，Fe₂O₃0.2〜0.5％その他の成分を含む）
製の断熱リング４を、前述の如くブローパイプ２
（第３図では一点鎖線で示す）２と高炉羽口３と
の接合点、即ち両者の境界位置（ａ点）から下流
側に向けて200mmの範囲にわたつて装着する構成
とした。

次に、本実施例にある羽口につき、断熱効果を
冷却室５内の排水温に求めたところ、羽口３内へ
断熱リング４を装着した場合と装着しない場合と
を比較したところ、約３℃の温度差があつた。

即ち、給水温度を30℃とした場合の断熱リング
４の装着の有無により排水温度は、装着した場合
は30.5℃、装着しない場合には33.5℃となつた結
果が得られた。

従つて、排水温度の差は３℃となり、これを熱
量換算すると風温で25℃の熱放散を抑止した結果
となる。

（考案の効果） 以上の通り、本考案の羽口構造は、羽口内周面
に装着リングの装着範囲をブローパイプと高炉羽
口との境界位置から下流側に向けて220mm〜150mm
の範囲に装着する構造としたので、断熱リング自
体の溶損がなく、また、粉体燃料中の灰分の付着
堆積ができるので、ブローパイプから送られる熱
風のヒートロスのない断熱効果の高いものとする
ことができる。

因つて、安定した燃料吹込みができる他、安定
した高炉操業に多大の寄与ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は粉体燃料吹込みバーナ位置と羽口の断
熱リング長さとの関係を模式的に示す模式図、第
２図は断熱リング長さと粉体燃料吹込みバーナ位
置の距離との関係に於ける断熱リング溶損ならび
に灰分付着の関係を示すグラフ、第３図は本考案
の実施例である高炉羽口の拡大断面図、第４図は
従来の羽口構造を示す断面図、第５図は断熱リン
グの溶損箇所を示す断面図である。 符号の名称は次の通り。 １……粉体燃料吹込
みバーナ、２……ブローパイプ、３……高炉羽
口、４……断熱リング、５……冷却水室、ａ点…
…高炉羽口とブローパイプとの接合境界位置、l₁
……境界位置からバーナ位置までの距離、l₂……
断熱リングの長さ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 粉体燃料吹込みバーナから吹きこまれる粉体燃
   料と熱風炉などからの熱風を送給するブローパイ
   プと連接され、内部に冷却水が流通する冷却室が
   形成され、かつ内面に断熱材による断熱リングが
   装着されてなる高炉羽口において、前記断熱リン
   グの長さが前記ブローパイプと高炉羽口との境界
   位置から下流側に向つて220mm乃至150mmの範囲に
   装着してなることを特徴とする高炉羽口の構造。