[发明专利]燃烧器、燃烧器的操作方法及冷铁源的熔解和提纯方法

说明书

本发明的目的是提供一种燃烧器，其能防止熔融金属或炉渣引起的喷嘴的堵塞或损伤等，所述燃烧器具有：助燃性气体供给路(4)，朝向设置于燃烧器前端侧中心部的助燃性气体喷出口(2)供给助燃性气体(G1)；燃料供给路(5)，朝向设置于助燃性气体喷出口(2)的周围的燃料喷出口(3)供给燃料；防护喷嘴(6)，从围绕燃烧喷出口(3)的周围，相比于设置有助燃性气体喷出口(2)及燃料喷出口(3)的前端面(1a)向前方更突出，助燃性气体供给路(4)包含拉瓦尔喷嘴(9)和扩径喷嘴(10)，该扩径喷嘴(10)从拉瓦尔喷嘴(9)的前端朝向助燃性气体喷出口(2)逐渐扩径，防护喷嘴(6)具有从前端面(1a)朝向前方逐渐缩径的形状。

技术领域

本发明涉及燃烧器、燃烧器的操作方法及冷铁源的熔解和提纯方法。

背景技术

在冷铁源的熔解提纯炉中，使用例如从喷嘴喷射含氧的助燃性气体和燃料，并通过燃烧的火焰加热被加热物的燃烧器。例如，在电弧炉炼钢工艺中，在将成为原料的铁屑等冷铁源在炉内进行加热并使其熔融时，有时在原料中产生称为冷点的低温部分，原料在该部分难以熔融。因此，用燃烧器加热该低温部分的原料来促进其熔融。

通过使用这种燃烧器，能够提高原料的加热效率，减少原料的熔融中所需要的用电量，降低熔融成本。另外，已知通过助燃性气体使一部分原料氧化及熔融，由此促进切割，并提高对于原料的加热效率。

在燃烧器中，通过增加助燃性气体的流速，可以提高被加热物的切割速度，并且可以提高加热效率，因此要求助燃性气体的高速化。然而，当使助燃性气体的流速高速化时，火焰从喷嘴分离，并且燃烧变得不稳定。

此外，在电弧炉中，由于伴随着来自钢水及炉渣的CO气体的产生而沸腾的熔融金属和炉渣飞散、高速火焰与原料碰撞，由此熔融金属和炉渣产生反跳。

在燃烧器中，由于上述的熔融金属或炉渣，喷嘴可能发生堵塞，也可能发生熔损。因此，需要经常维护燃烧器。特别是，由于燃料的喷出速度无法与助燃性气体的喷出速度一样快，喷嘴容易堵塞。为了抑制这种燃料喷嘴的堵塞，采用尽可能提高燃料的喷出速度等方法。

例如，在下述的专利文献1中所述的燃烧器中，在中心设置助燃性气体的喷出孔，在该喷出孔的出口设置用于保持火焰的凹槽，并在这些喷出孔和凹槽之间设置燃料的喷出孔来形成稳定的高速火焰。

另一方面，在下述的专利文献2中所述的燃烧器中，在中心设置助燃性气体的喷出孔，在该喷出孔的出口设置用于保持火焰的凹槽，在这些喷出孔与凹槽之间设置第一燃料喷出孔，并在助燃性气体的出口的外周围设置第二燃料喷出孔来形成稳定的高速火焰。

另一方面，在下述专利文献3中所述的燃烧器中，在中心配置主助燃性气体的喷出孔，在其外侧配置燃料喷出孔，在更外侧配置副助燃性气体的喷出孔，在主助燃性气体的喷流的周围形成火焰包围面，从而获得主气体的集束射流并形成高速火焰。并且，在喷嘴的前表面上设置挡板，使得火焰向内并朝向助燃性气体喷射的方向，从而抑制主助燃性气体的流速的衰减。

此外，记载有如下重要内容：当将燃料气体的燃烧热设为Q[MMBtu/h]，将挡板的孔径为D[英寸]时，则Q/D≥0.6；以及当将助燃性气体的流速设为V[千立方英尺/h]，将助燃性气体中的氧浓度设为P[容积％]，将挡板的孔径为D[英寸]时，则VP/D≥70。

基于该条件，例如，假设燃烧器的液化天然气(LNG)流量为435Nm³/h，氧流量为1000Nm³/h，则挡板的孔径D为709mm(27.9英寸)。并且，根据VP/D≥70的关系，挡板的孔径D为1361mm(53.6英寸)。

[专利文献1]日本特开2003-194307号公报

[专利文献2]日本特开2004-93110号公报

[专利文献3]日本特开平10-267220号公报