| 【発明の名称】 |
銅溶解用シャフト炉 |
| 【発明者】 |
【氏名】宮嶋 孝士
【氏名】堀 哲
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| 【要約】 |
【課題】銅溶解用シャフト炉の省エネルギー化を達成するとともに、炉内を無酸化性または還元性に保持することで銅材料の酸化を防止し得るようにする。
【解決手段】鉛直に樹立された竪長円筒形の炉体１の床部に溶湯流出口３およびバーナ４ａ〜６ｇを設け、該炉体の上部に燃焼ガス排出口および溶解材料投入口を設け、該投入口から投入した銅材料２１を該炉体内に停留させるとともに、該バーナの燃焼ガスを該炉体中を上昇させることで該銅材料を加熱溶解させる銅溶解用シャフト炉であって、蓄熱体８を内蔵していて燃料燃焼と燃焼ガス排出とを交互に行わせることでその燃焼ガスにより蓄熱体が加熱され燃焼用空気が予熱されるようにした交替燃焼式の蓄熱型バーナを炉体の周壁に複数段に配設するとともに、その下段には常時燃焼させる普通型バーナを配設し、これらのバーナを空燃比１以下に設定し還元燃焼させる。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 鉛直に樹立された竪長円筒形の炉体の床部に溶湯流出口およびバーナを設け、該炉体の上部に燃焼ガス排出口および溶解材料投入口を設け、該投入口から投入した銅材料を該炉体内に停留させるとともに、該バーナの燃焼ガスを該炉体中を上昇させることで該銅材料を加熱溶解させる銅溶解用シャフト炉であって、蓄熱体を内蔵していて燃料燃焼と燃焼ガス排出とを交互に行わせることでその燃焼ガスにより蓄熱体が加熱され燃焼用空気が予熱されるようにした交替燃焼式の蓄熱型バーナを炉体の周壁に複数段に配設するとともに、その下段には常時燃焼させる普通型バーナを配設し、これらのバーナを空燃比１以下に設定し還元燃焼させることを特徴とした銅溶解用シャフト炉。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は炉内を無酸化性または還元性の雰囲気に保持して銅材料を溶解する銅溶解用シャフト炉に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】公知の銅溶解用シャフト炉は、長さ１０メートル以上の竪長円筒形の炉体を鉛直に樹立し、該炉体内に銅材料を停留させ、炉床部に設けられたバーナの燃焼ガスを該炉体中に上昇させ該銅材料を加熱溶解させるものである。また図６に従来の銅溶解用シャフト炉の熱収支の概略を示したように、このシャフト炉ではバーナによる発生熱のうちの相当大きな割合が廃ガス排出に伴う熱損失となり、その割合を低減するためにはこのシャフト炉の予熱部をさらに長いものとするほかなかった。しかし炉長を長くすることはその築造コストを著しく増大させるという問題がある。
【０００３】ところで、工業用炉の省エネルギー化のために従来から使用されている蓄熱型バーナ（リジェネバーナとも称される。）は、周知のように、セラミックス体等の蓄熱体を具備した蓄熱型バーナを炉体に少なくとも一対設け、一方の蓄熱型バーナを燃料燃焼させているときに他方の蓄熱型バーナを通して炉内の燃焼ガスを排出させ、両蓄熱型バーナで燃料燃焼と燃焼ガス排出とを交互に行わせることで燃焼ガスにより蓄熱体を加熱し燃焼用空気を予熱することにより排熱を効率よく回収し省エネルギー化を達成するものである。
【０００４】しかし、一般に蓄熱型バーナは、安全性を確保し炉内爆発を防ぐために、燃焼ガス排出状態から燃料燃焼状態に切換るに際して、先ず給気弁を開きその２秒程度後に燃料供給弁を開くことで、燃焼用空気の供給を燃料ガスの供給より先行させ、また、燃料燃焼状態から燃焼ガス排出状態に切換るに際しては、先ず燃料供給弁を閉じその２秒程度後に給気弁を閉じることで、燃料ガスの停止を燃焼用空気の停止より先行させる必要がある。このため、炉内雰囲気は空気が過剰となって酸化性とならざるを得ないものであった。
【０００５】このため、省エネルギー化のために蓄熱型バーナをそのまま上記銅溶解用シャフト炉の熱源として使用すると炉内を無酸化性または還元性の雰囲気に保持できなくなり銅材料を酸化させるという問題がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記課題を解決し、蓄熱型バーナを使用しつつも銅溶解用シャフト炉の炉内雰囲気を容易に無酸化性または還元性に保持でき、銅材料の酸化が防止されるようにするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】そのために本発明に係る銅溶解用シャフト炉は、鉛直に樹立された竪長円筒形の炉体の床部に溶湯流出口およびバーナを設け、該炉体の上部に燃焼ガス排出口および溶解材料投入口を設け、該投入口から投入した銅材料を該炉体内に停留させるとともに、該バーナの燃焼ガスを該炉体中を上昇させることで該銅材料を加熱溶解させる銅溶解用シャフト炉であって、蓄熱体を内蔵していて燃料燃焼と燃焼ガス排出とを交互に行わせることでその燃焼ガスにより蓄熱体が加熱され燃焼用空気が予熱されるようにした交替燃焼式の蓄熱型バーナを炉体の周壁に複数段に配設するとともに、その下段には常時燃焼させる普通型バーナを配設し、これらのバーナを空燃比１以下に設定し還元燃焼させることを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態を図面に従い説明する。図１は本発明に係る銅溶解用シャフト炉の縦断面図で、竪長円筒形の炉体１は基礎２上に鉛直に樹立される。３は該炉体１の床部一側壁に開設された溶湯流出口、４ａ〜４ｈ，５ａ〜５ｈ，６ａ〜６ｇは該床部の周壁に図２，図３にも示したように３段にわたって設けられた直火型のバーナである。このうち上段の８本のバーナ４ａ〜４ｈおよび中段の８本のバーナ５ａ〜５ｈはいずれも蓄熱型バーナである。また、下段の７本のバーナ６ａ〜６ｇは、溶湯流出口３の両側およびその対向壁に位置するもの（符号６ｂ，６ｃ，６ｆのもの）を除いて蓄熱型バーナである。
【０００９】これらの蓄熱型バーナは、図４に示したように、混合室７の背後に通気性セラミックス体等からなる蓄熱体８が内蔵され、さらに該蓄熱体の背後にアクチュエータ９により作動する三方向切換弁１０が設けられ、該三方向切換弁の給気口１１に給気管１２を接続し、排気口１３には排気管１４を接続し、前記混合室７の側壁にブタン等の燃料ガスを供給するために燃料ガス供給管１５を設けてなる。１６は該燃料ガス供給管への燃料ガスを断続するために設けられた燃料供給弁である。これらの蓄熱型バーナは、三方向切換弁１０および燃料供給弁１６をコントローラ（図示省略）からの指令で互いの時期をずらして切換え作動せることにより、燃料燃焼と燃焼ガス排出とが交替に行われ、その結果、燃焼ガス排出時に蓄熱体８が加熱され、燃料燃焼時に燃焼用空気が該蓄熱体により予熱されるように、交替燃焼形態を採る。
【００１０】一方、下段のバーナ６ｂ，６ｃ，６ｆは、上記蓄熱型バーナと異なり常時燃焼させる普通型バーナである。そしてこのように炉体の床部周壁に設けられたバーナ４ａ〜４ｈ，５ａ〜５ｈ，６ａ〜６ｇは空燃比１以下に設定することで燃料リッチ状態の還元燃焼がなされる。
【００１１】なお、１７は炉体１の上部一側壁に設けられた溶解材料投入口、１８はその開閉扉、１９は炉体１の上端の燃焼ガス排出口、２０は廃ガス浄化処理装置で、該投入口から投入された銅材料２１は該炉体１内に停留し、前記バーナの燃焼ガスが該炉体１中を上昇することで該銅材料２１が加熱溶解し炉床に滴下した溶湯が流出口３を通って湯槽２２に流出する。
【００１２】このように構成した銅溶解用シャフト炉では、複数段に配設された上記蓄熱型バーナが燃焼交替する際に過剰な空気が炉内に放出たとしても、その下段に配設された普通型バーナの常時燃焼によって炉内に放出される燃料リッチなる還元性ガスによりその酸化性空気が即時に中和されることから、銅材料２１を酸化させるおそれがない。
【００１３】またこの銅溶解用シャフト炉では、蓄熱型バーナによって廃熱が回収されるので、炉体１の上端の燃焼ガス排出口１９から排出される廃ガス排出に伴う熱損失の割合を大幅に低減させることができる。図５はこの銅溶解用シャフト炉の熱収支を示したものであるが、廃ガス排出に伴う熱損失の割合を大幅に低減させ、炉長を従来のように長くしなくても、バーナの発生熱を銅材料２１に効率よく伝達できるようになる。また、蓄熱型バーナは交替で炉内の燃焼ガスを吸引排出させるので、炉体１の上端の燃焼ガス排出口１９から排出される廃ガス量が減少することから廃ガス浄化処理装置２０の処理能力も軽減される。
【００１４】
【発明の効果】このように本発明に係る銅溶解用シャフト炉は、交替燃焼式の蓄熱型バーナを炉体の周壁に複数段に配設するとともに、その下段には常時燃焼させる普通型バーナを配設し、これらのバーナを空燃比１以下に設定し還元燃焼させることによって炉内を無酸化性または還元性に保持することができ銅材料の酸化を防止し得る。このため、省エネルギー上顕著な蓄熱型バーナをこのシャフト炉の熱源として使用することを可能にし、シャフト炉の省エネルギー化を達成させる有益な効果がある。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００３７１３
【氏名又は名称】大同特殊鋼株式会社
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| 【出願日】 |
平成１１年１１月１８日（１９９９．１１．１８） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１００１１２５３１
【弁理士】
【氏名又は名称】伊藤 浩二
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| 【公開番号】 |
特開２００１−１４１３６７（Ｐ２００１−１４１３６７Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年５月２５日（２００１．５．２５） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−３２７８８４ |
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