烧结机的点火装置及烧结的制造方法
【专利摘要】一种烧结机的点火装置，其具有：燃料气体用通道，在烧结机的托板的宽度方向上延伸；空气用通道，隔着该燃料气体用通道在其两侧延伸；燃烧器，沿着所述燃料气体用通道及所述空气用通道的长度方向分开设置有多对喷嘴孔，多对所述喷嘴孔朝向来自所述燃料气体用通道的燃料气体的喷出流和来自所述空气用通道的燃烧用空气的喷出流交汇的方向开口；燃烧器罩，覆盖比所述喷嘴孔位于下方的燃烧气氛，所述燃烧器是对不锈钢制钢板进行焊接加工而成的燃烧器。
【专利说明】烧结机的点火装置及烧结机
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种制造烧结矿的烧结机所使用的点火装置、及设有该点火装置的烧结机。
【背景技术】
[0002]通常，制造烧结矿的烧结机的点火装置用于从燃烧器朝向装入托板上的烧结原料层上表面喷射重油、焦炉气体或焦炉煤气和高炉煤气的混合气体等燃料、以及空气，形成燃烧火焰，利用该燃烧火焰加热烧结原料层，从而使烧结原料层中的焦炭燃烧。
[0003]图6表示设有本发明的点火装置的烧结机。图中，I为托板(pallet)、2为风箱、3为点火装置(ignit1n apparatus),主要包括点火炉(ignit1n furnace) 3a和燃烧器3b,4表示炉底(hearth layer)用漏斗，5表示原料漏斗。
[0004](日本)特开昭59- 200183号公报(专利文献I)所公开的点火装置具备:燃料气体通道及燃烧用空气通道，其在烧结机的托板的宽度方向延伸；燃烧器，其将朝向由这些通道供给的燃料气体及燃烧用空气的喷出流相互交汇的方向开口的多对喷嘴孔沿着所述各通道的长度方向分开设置。另外，在专利文献I中公开有通过从小直径的喷嘴孔交叉地喷射燃料气体和空气，从而缩短火焰，大幅度地改善能量损耗的技术。但是，像专利文献I那样，如果燃烧室小且燃烧器高度低，则虽然具有炉体散热少，抑制燃料使用量的优点，但另一方面，对烧结原料层进行加热时，由于从烧红的烧结原料向燃烧器的辐射热及火焰本身的热，存在损伤燃烧器主体的可能性。
[0005]由于耐热铸钢制的燃烧器端头的线膨胀系数比软钢大，所以作业时的燃烧器端头的延伸大，在反复进行作业一停止的过程中，燃烧器端头产生破裂而寿命变短，针对这一课题，在(日本)特开平4 一 28826号公报(专利文献2)中公开有通过将燃烧器端头在托板宽度方向上分割为多个，从而设置热膨胀吸收余量，防止伴随膨胀收缩的破裂的技术。在专利文献2中公开有通过以交叉成直角的方式喷射燃料气体和空气，使火焰变短的技术，以及对于托板两端部的通气过多的部分，使喷嘴孔径自中央部朝向端部逐步地增大，能够使宽度方向均匀着火的技术。
[0006]但是，在由于烧结机的突然停止等因素而频繁地反复进行作业一停止的使用环境下，依然会引起燃烧器喷嘴的热变形、裂纹，针对燃烧器寿命缩短的措施并不充分。
[0007]现有技术文献
[0008]专利文献
[0009]专利文献1:(日本)特开昭59 - 200183公报
[0010]专利文献2:(日本)特开平4 - 28826公报
【发明内容】
[0011]发明所要解决的课题
[0012]本发明的目的在于提供一种点火装置，即使在频繁地反复进行作业一停止的使用环境下，该点火装置也具有耐热应力性，并且，能够延长烧结机的点火装置的寿命，降低维修频率。
[0013]用于解决课题的技术方案
[0014]用于解决课题的本发明的特征如下所述。
[0015][技术方案I]一种烧结机的点火装置，其具有:
[0016]燃料气体用通道，在烧结机的托板的宽度方向上延伸；
[0017]空气用通道，隔着该燃料气体用通道在其两侧延伸；
[0018]燃烧器，沿着所述燃料气体用通道及所述空气用通道的长度方向分开设置有多对喷嘴孔，所述喷嘴孔朝向来自所述燃料气体用通道的燃料气体的喷出流和来自所述空气用通道的燃烧用空气的喷出流交汇的方向开口 ；
[0019]燃烧器罩，覆盖比所述喷嘴孔位于下方的燃烧气氛，
[0020]所述燃烧器是对不锈钢制钢板进行焊接加工而成的燃烧器。
[0021][技术方案2]如技术方案I所述的烧结机的点火装置，其中，
[0022]所述燃料气体的喷出流和燃烧用空气的喷出流以30度以上60度以下的角度交汇。
[0023][技术方案3]如技术方案I所述的烧结机的点火装置，其中，
[0024]所述燃烧器由燃烧器主体和燃烧器端头构成，该燃烧器主体和该燃烧器端头为一体结构。
[0025][技术方案4]如技术方案I所述的烧结机的点火装置，其中，
[0026]多对所述喷嘴孔包括燃料气体喷嘴孔和空气喷嘴孔，
[0027]该燃料气体喷嘴孔设在燃烧器的中心侧，朝指向外侧的方向开口，
[0028]该空气喷嘴孔在燃烧器的外侧朝内开口。
[0029][技术方案5]—种烧结机，其在烧结机的托板的宽度方向上设有技术方案I?4中任一项所述的烧结机的点火装置，该点火装置以吸收热延伸的间隙被排列多个，在点火炉内温度气氛中，邻接的燃烧器的端部通过热膨胀紧贴。
[0030]发明效果
[0031]根据本发明，可提供一种烧结机的点火装置，其在烧结机托板宽度方向上获得均匀的着火强度，燃料基准使用量(燃料原単位)低，并且，即使在频繁地反复进行作业一停止的使用环境下，也具有耐热应力性。
【专利附图】
【附图说明】
[0032]图1是本发明的点火装置的剖视图；
[0033]图2是将烧结机托板和点火装置的一部分表示为剖面的主视图；
[0034]图3是现有的点火装置的剖视图；
[0035]图4是表示从燃烧器前端到烧结原料层表面的距离和火焰温度的关系的图；
[0036]图5是表示燃烧器前端部的喷嘴排列的图；
[0037]图6是设有本发明装置的烧结机的示意结构图。
【具体实施方式】
[0038]现有的耐热铸钢制燃烧器因受其材质及加工方法的限制，必须分割为燃烧器主体和燃烧器喷嘴，但由于连接燃烧器主体和燃烧器喷嘴的凸缘面的反复热变形，将会产生凸缘部的变形，或者，产生密封部的劣化、切断引起的燃料气体、燃烧空气的泄漏。本发明人等进行了潜心研究，结果发现，通过将燃烧器由耐热铸钢制的分割方式改为使燃烧器主体和燃烧器喷嘴成为一体结构的不锈钢制，能够提供即使在频繁地反复进行作业一停止的使用环境下，也具有耐热应力性的点火装置。
[0039]表I是将材质变更的效果进行比较的结果。由于将燃烧器的材质由耐热铸钢变更为燃烧器主体和燃烧器喷嘴为一体结构的不锈钢，不会产生由凸缘部的变形引起的燃料泄漏。而且，通过将燃烧器、喷嘴的壁厚减薄，减轻了残余应力及燃烧器的变形。其结果是，形成即使在频繁地反复进行作业一停止的使用环境下，也能够长时间使用的燃烧器。
[0040][表 I]
[0041]
燃烧器材质喷出流交汇角燃烧器壁厚喷嘴壁厚燃烧器表面变凸缘部变形/燃度(mm)(mm)形(相对值)料泄漏
SLJSI6 制Jl6141-
耐热铸钢制9020201.2有/有
[0042]进而，对燃料气体及燃烧用空气的喷出流相互交汇的角度进行了研究，结果发现，通过将该角度设定为60度以下，能够降低喷嘴部的温度，具有防止喷嘴部产生裂纹的效果。以下，通过表2和图4进行说明。
[0043]表2是在实验用燃烧炉中设置燃烧器宽度为500mm的实验燃烧器，评价耐久性的结果。在炉内的燃烧器的相对面铺设铁板，形成燃烧器接受来自下方的辐射热的结构。铁板温度是在与通常的烧结机作业同等的1300°C条件、与假定烧结机作业变动的情况的1350°C的条件下，反复进行升温、30分钟的指定温度保持、降温，以观察燃烧器的损伤状况。
[0044]通过将燃烧器由现有的耐热铸钢制的分割结构改为较薄的不锈钢钢板的焊接一体结构，热变形消失。在通常的烧结机作业中，烧结原料层表面温度(相当于试验时炉内温度)为1300°C，在通常的作业范围内，能够通过将燃烧器材质设定为不锈钢而防止裂纹产生。可知，即使由于烧结机作业的变动，使炉内温度上升至1350°C，也能够通过使燃料气体及燃烧用空气的喷出流相互交汇的角度自先前的90度交汇至60度、40度的锐角，从而降低喷嘴部温度，由此，能够降低喷嘴部的裂纹频率。如表2所示，相对于在90度下试验3次而产生裂纹，在60度下为6次时产生裂纹，在40度下为10次时产生裂纹，耐久性提高。即发现，通过将燃料气体及燃烧用空气的喷出流相互交汇的角度设定为60度以下，能够降低喷嘴部的温度，所以具有防止喷嘴部产生裂纹的效果。
[0045][表2]
[0046]燃烧器材质炉内温度喷嘴部温度试验次数交汇角度火焰长度损伤状况
__OCJ__rc}___(mm)
SUS316 制13009301440°600无叉化
[0047]
SUS316 制135010201040。600产生裂纹
SUS316 制13009801460。500无变化
SUS316 制13501070660。500产生裂纹
SUS316 制130010301490。350无变化
SUS316 制13501110390。350产生裂纹耐热铸钢制13001050590°350热变形
[0048]图4表示距燃烧器喷嘴的距离与火焰温度的关系。随着将燃料气体及燃烧用空气的喷出流相互交汇的角度设定为锐角，温度为1300°C以上的火焰部分变长，必须加长燃烧器和加热面之间的距离。若喷出流相互交汇的角度为30度?60度的范围，则从燃烧器喷嘴到10mm为止的温度会大幅度下降，因此，适合于降低喷嘴部温度，防止喷嘴部产生裂纹。
[0049]若喷出流的相互交汇的角度不足30度，则燃烧器火焰长度长到超过850mm，导致燃烧器罩大型化，能量损耗增加，因此不是优选方案。
[0050]优选地，本发明的将不锈钢制钢板焊接加工而制作的燃烧器在烧结机的宽度方向上排列多个使用。通过在宽度方向上排列多个燃烧器，能够参照作业时的温度分布，对烧结机宽度方向的燃烧条件进行个别的变更、调整，即使发生原料层厚度的分布改变等作业条件变化，也能够调整宽度方向上的温度分布。
[0051]在本发明中，优选地，在多个燃烧器间设置热膨胀吸收余量。热膨胀余量的大小只要被设置成在作业中的点火炉内温度气氛中，邻接的燃烧器的端部因热膨胀而紧贴，则在作业中，不会发生从该膨胀余量吸引周围的空气，使点火火焰产生混乱的情况。
[0052]另外，燃烧器使用不锈钢钢板而薄壁化，从而使燃烧器轻量化，因此，能够简化燃烧器支承结构，并且设置工程也变得容易。
[0053]下面，对本发明的一实施方式进行说明。
[0054]图2中将烧结机托板和点火装置的一部分表不为剖面。Bb表不燃烧器主体,Bt表示燃烧器端头，F表示火焰，L表示从燃烧器前端到烧结原料层表面的距离。燃料气体供给管8及空气供给管9被设置在托板的宽度整体，具备燃料气体管6及燃烧用空气管7的多个燃烧器以热膨胀余量的间隙排列，被设置成与燃料气体供给管8及空气供给管9大致平行。气体管6和气体供给管8经由短管10相连通，另外，空气管7和空气供给管9经由短管11相连通。燃料气体供给管8和空气供给管9由梁26来支承。
[0055]在燃烧器下部，如图5所示，与上述燃烧器的燃料气体供给管8及空气供给管9分别对应的多个小口径的喷嘴孔20、20’、21、21’在管轴线方向排列设置有多组。
[0056]优选地，上述燃料气体喷嘴孔20、20’朝指向两外侧的方向开口，另外相反地，上述空气喷嘴孔21、21’朝内开口，将燃料气体喷嘴21(21’ )和空气喷嘴20(20’ )配置成喷射方向相互交汇，使火焰变短。
[0057]图1中表示本发明的点火装置的剖视图。如上所述，将燃烧器主体和燃烧器端头设为一体结构。另外，在该图中，例示COG(焦炉气体)作为燃料气体。图中的Θ表示燃料气体及燃烧用空气的喷出流相互交汇的角度。这时，喷射方向相互交汇的角度越大，燃烧器火焰长度越短，对于减小托板上的烧结原料层上表面与燃烧器之间的间隔来减少能量损耗有利。另一方面，喷射方向相互交汇的角度越小，燃烧器火焰长度越长，但是喷嘴部的温度变低，不易出现喷嘴部产生裂纹或热变形的问题。基于上述考虑，优选地，喷射方向相互交汇的角度为30度以上60度以下。进而为了减少热影响，更优选地，用耐火绝热材料包覆除了排列有喷嘴的燃烧器前端部以外的燃烧器表面。
[0058]从喷嘴孔21、21’的两侧延伸出覆盖比上述喷嘴孔位于下方的燃烧气氛的燃烧器罩24a。通过使燃烧器罩小型化来包围高温的范围，能够减少能量损耗，以低燃料基准使用量进行作业。
[0059]喷嘴孔20、20’、21、21’的孔径及间距应根据燃料气体的种类、燃料气体及空气的流量来适当地调整，但优选使孔径为5?30mm，间距为10?40mm。在间距过大的情况下，会在火焰之间产生温度低的部分，使烧结矿产生烧结不均。
[0060]优选地，燃料气体使用2?25kcal/Nm3的发热量的气体。例如，可使用炼铁厂通常使用的M气体(高炉煤气和焦炭炉煤气的混合气体)、C气体(焦炭炉煤气)、液化天然气、丙烷气体等。若燃料气体的发热量不足2kcal/Nm3，则燃料使用量增加，因而不经济。就在燃烧用的气体、空气中从内侧冷却的自我冷却功能方面而言，更优选地，使用发热量为15kcal/Nm3以下的燃料气体。
[0061]在对燃烧器的喷嘴孔径、配置进行最优化时，在现有的耐热铸钢制的情况下，需要从模型再次制作喷嘴端头，但在本发明中是制成为不锈钢制钢板的焊接结构，因此，利用钻头仅对喷嘴部分进行再加工、焊接即可，调整能够变得低价而短时间，并且，即使燃烧器产生了裂纹或破裂，也能够通过焊接容易地进行维修。另外，若热变形轻微，则因采用了薄壁的不锈钢制钢板，因此通过利用热变形矫正的短时间维修就能够再次使用。
[0062]就均匀加热方面而言，优选地，根据烧结机底座的宽度方向通过风量的分布来调整孔径，只要对多台排列的燃烧器的每一台调整燃料气体及空气流量，就能够实现宽度方向上的均匀着火。进而，可参照作业时的温度分布，对每一台燃烧器变更、调整燃烧条件，即使发生原料层厚度的分布变化等作业条件变化，也能够调整宽度方向上的温度分布。
[0063]另外，也可以使各燃烧器构成为上下角度可变更。通过使各燃烧器升降及倾动，能够使烧结原料层表面和火焰前端的接触面积可变，因此能够提高均匀着火的精度。根据烧结原料层厚度的变化、托板速度的变化、原料性质和状态、原料中水分的变化等，使燃烧器升降及倾动，由此能够获得烧结矿的高品质、制造成品率的提高、节省燃料等显著的效果。
[0064]实施例
[0065]在日产量IlOOOt的烧结矿的烧结工厂，将耐热铸钢制的点火燃烧器变更为对不锈钢钢板(SUS316)进行焊接加工而成的燃烧器。耐热铸钢制的燃烧器是在烧结机的整体宽度3950mm上一体成型的燃烧器，而对不锈钢钢板进行焊接加工而成的燃烧器是将800mm宽度的燃烧器在烧结机托板横方向上排列5台而设置的。
[0066]燃料气体及燃烧用空气的喷出流的角度在耐热铸钢制的燃烧器中为90度，而在不锈钢钢板制的燃烧器中变更为40度。
[0067]燃料气体使用M气体，进行作业，使烧结原料层表面温度达到1300°C。
[0068]利用上述点火装置进行作业的结果为，在使用耐热铸钢制燃烧器时，必须进行6次/年的热变形的矫正及裂纹的维修，维修时间为48小时/年，但变更为对不锈钢钢板进行焊接加工而成的燃烧器之后，仅实施I次/年的热变形的矫正，维修时间可缩短至40小时/年，能够大幅度降低维修频率及维修时间。此外，维修时间是也包括除了燃烧器以外的烧结机设备的维修的维修时间。
[0069]附图标记说明
[0070]Bb燃烧器主体
[0071]Bt燃烧器端头
[0072]F 火焰
[0073]L从燃烧器前端到烧结原料层表面的距离
[0074]I 托板
[0075]2 风箱
[0076]3点火装置
[0077]3a点火炉
[0078]3b燃烧器
[0079]4炉底用漏斗
[0080]5原料漏斗
[0081]6燃料气体管
[0082]7燃烧用空气管
[0083]8燃料气体供给管
[0084]8a燃料气体管内中心流路
[0085]9空气供给管
[0086]9a空气管的管状流路
[0087]10、11 短管
[0088]17、17，凸缘
[0089]20、20'、21、21'喷嘴孔
[0090]24 (24a、24b)燃烧器罩
[0091]26 梁
【权利要求】
1.一种烧结机的点火装置，其特征在于，具有: 燃料气体用通道，其在烧结机的托板的宽度方向上延伸； 空气用通道，其隔着该燃料气体用通道在其两侧延伸； 燃烧器，其沿着所述燃料气体用通道及所述空气用通道的长度方向分开设置有多对喷嘴孔，所述喷嘴孔朝向来自所述燃料气体用通道的燃料气体的喷出流和来自所述空气用通道的燃烧用空气的喷出流交汇的方向开口； 燃烧器罩，其覆盖比所述喷嘴孔位于下方的燃烧气氛， 所述燃烧器是对不锈钢制钢板进行焊接加工而成的燃烧器。
2.如权利要求1所述的烧结机的点火装置，其特征在于， 所述燃料气体的喷出流和燃烧用空气的喷出流以30度以上60度以下的角度交汇。
3.如权利要求1所述的烧结机的点火装置，其特征在于， 所述燃烧器由燃烧器主体和燃烧器端头构成，该燃烧器主体和该燃烧器端头为一体结构。
4.如权利要求1所述的烧结机的点火装置，其特征在于， 多对所述喷嘴孔包括燃料气体喷嘴孔和空气喷嘴孔， 该燃料气体喷嘴孔设在燃烧器的中心侧，朝指向外侧的方向开口， 该空气喷嘴孔在燃烧器的外侧朝内开口。
5.一种烧结机，其特征在于，在烧结机的托板的宽度方向上设有权利要求1?4中任一项所述的烧结机的点火装置，该点火装置以吸收热延伸的间隙被排列多个，在点火炉内温度气氛中，邻接的燃烧器的端部通过热膨胀紧贴。
【文档编号】C22B1/20GK104169668SQ201380013580
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2013年1月25日 优先权日:2012年3月29日
【发明者】宫田浩臣, 竹内忍, 相马冬树 申请人:杰富意钢铁株式会社