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    公开号:WO1987003066A1
    申请号:PCT/JP1986/000581
    申请日:1986-11-14
    公开日:1987-05-21
    发明作者:Toshio Suwa；Nobuaki Kobayashi；Takashi Hirano
    申请人:Nippon Sanso Kabushiki Kaisha；
    IPC主号:F27D99-00
    专利说明:
    [0001] 明 細 書 微粉炭燃焼方法 技術分野
    [0002] 本 ¾ B月は微粉炭を燃焼さ せる方法に係 り 、 特に金属溶解炉の 溶解.用:パーナの燃料と して微粉炭を使用す る 際に好適な微粉炭 墩焼方法に関する も のであ る。 背景技術
    [0003] ス チ ール ス ク ラ '：/ プ用電気炉や ア ル ミ ニ ウ ム 、 飼等の溶解炉 で使用 さ れ る 溶解用パーナ 镲科と して 、 液体撚科、 例えば 重油に近い特性を有する も のが要求さ れ る。 液体燃料に近い特 性と は、 例えば、 2 0 0 0 °c以上の温度の火炎を形成する こ と および、 雰囲気温度が数百て程度で も消炎し ない安定し た火炎 を形 _f¾すろ こ と等での る。
    [0004] と こ ろ で、 微粉炭は液体撚料に比べて安価ではあ る が、 燃焼 速 ¾が非常に遅い ため、 微扮炭に上記の特性を期待する こ と は なかなか困難であ る。 従っ て、 溶解用パー ナ の燃料と し て微粉 炭を使用 する 場合、 従来は微粉炭を専焼す る のではな く 、 例え ば特開昭 5 9 _ 1 1 5 9 0 4 号公報にみ られる よ う に、 微粉炭 を気体璣料 も し く は液体璣料と混焼す る方法がと られてい る。 こ の混焼方法に よれば、 高温の火炎を得る こ と がで き 、 かつ、 液体燃料を専焼する 場合よ り 嫘料費が安 く な る。 し か し なが ら、 こ の方法は あ く ま で液体燃科あ る いは気体燃 科を使用する方法であ り 、 し か も、 こ の方法にお いては、 炉内 へ冷材（ す なわ ち ス チ ー ルス ク ラ ッ プ、 ア ル ミ ニ ウ ム 、 銅等 ） 、 を供铪する 際に、 液体燃料あ る い は気体燃料の混入割合を極め て多 く し な ければな ら な い（ こ れは、 冷材供給時のパーナ近傍 における炉壁か らの輻射熱の減少に よ り 火炎が消え る のを防ぎ 安定し た火炎を保持す る ためであ る ）。 つ ま り 、 上記方法にお げる微粉炭の使用量は、 微粉炭を専焼す る場合を考える とま だ 非常に少な く 、 エネルギー コ ス ト を低减さ せる安価な撚料と し て微粉炭が充分に肓効利用 さ れてい る と は い え な い。
    [0005] 本発明は上記の事情に鑑みてなさ れた もので、 その 目 的は雰 囲気温度が常温 であ つ て ら、 .高温（ 2 0 0 0 °c以上 ）で、 かつ、 安定し た火炎を形'成さ せなが ら微扮炭を専焼する こ とが でき る微粉炭燃焼方法を提供する こ とであ る。
    [0006] 本発明の他の 目 的は、 溶解甩パーナ の燃料費を大幅に低減さ せる 微粉炭璣焼方法を提供する こ とであ る。
    [0007] ' 発明の開示
    [0008] かかる 目的を達成する ために、 本発明者は、 微粉炭の燃焼時 の火炎温度が支燃性ガス の予熟温度、 微粉炭の温度、 およ び支 璣性ガス中の酸素濃度に関係 し てい る こ と に着目 し た。
    [0009] そ こ でま ず、 常温の微粉炭に つ いて燃焼実験を行っ た。 こ の 場合、 異な る酸素濃度を も つ数種類の支撚性ガスを用意 し 、 各 支燃性ガスを数段階の温度に予熟 して実験 し た。 そ の結果、 各 酸素濃度の支燃性ガスを特定の温度以上に予熟 し たと き に 2 0 0 0 c以上の安定 し た火炎が得 ら れる こ とがわか つ た。 ま た、 常温以上 o温度に 予熟 し た微扮炭に つ いて、 前述 と 同様の燃 ' 験を ίί /こ詰果、 狻素濃度 支 ¾性ガ スを特定 温度〔 Wa 粉荧が常温 場合に比べ眩い温度 ）以上に予熱 し と き に 2 0 0 0 以上の安定 し た火炎が得 られ る こ と がわか つ た。 そ して さ ら に、 上記の锆果を総合する こ と に よ り 、 火炎温度が 2 0 0 0 でと なる と き の支璣性ガス の温度 T ( て ）と その酸素濃度 C ( 容量％ )な ら びに微扮炭の温度 t )の間には、 次の式で 示す相関関（系があ る こ と を見出 だ し た =
    [0010] T = exp 4. "一 i .34 β n C 一 e xp ( 0. Q 11271 - 3.444)]
    [0011] ; つ ま り 、 る .酸素濃 支燃性ガス ^用 いて、 あ る 温度 t の微扮炭を燃堍す る 際に は、 上 E_式で導 れ る 温度 T の値よ り 高い温度に支 ί然性ガスを予熟すれば、 2 0 0 0 て以上の安定 し た火炎を得る こ と ができ る のであ る - す なわ ち、 本発明の 徴粉 ¾ ' ¾焼方法は、 支璣性ガスを 予熟す る 工程 と 、 予熟さ れ に ¾性ガスを用 いて微粉炭を璣焼さ せ る 工程と を育 し 、 支燃 性ガ ス 熟工程で、 支璣性ガス の温 ¾ Τ が
    [0012] Τ ≥ exp 4. " - 1.342 n C - e x p ( 0.01127 t - 3.444)] … （ i ) と r る よ う に 予熟す る こ とを特徵 と す る も であ る - 支镲性ガ ス 温度が式（ i )の 右辺の値よ り 低い と 、 安定 し 火炎を得る こ と がで き な い 。 ま 、 こ の 場 ^、 支璲性ガ ス の酸素濃度は 5 0 容量％以上 と すろ の が望ま し い。 酸素濃度が 5 0 容量％ り 低い と支璣性ガス ^ 予熟温度を極めて高 く し な '：ナればな ら な い か ら径済的な予熟が困難にな る。
    [0013] 一方、 燃焼工程の前に微粉炭を予熱 して も よ い。 微粉炭の予 熟によ り 支璣性ガスの予熟温変を低 く す る こ と がで き、 かつ、 酸素濃度の igい支燃性ガスを用 い る こ と がで き る が、 微粉炭の 予熟温度は 3 0 0 °C以下に止どめ る のが好ま し い。 微粉炭の温 度が 3 0 0 °Cを越える と 低温タ ー ルが抽出 され、 溶解用パーナ 内の微扮炭搬送経路等において微粉炭の搬送が困難と なる。 ま 卜—、 この場合、 支燃性ガスの酸素濃度は 3 0 容量％程度ま で低 く て も安定火炎が得られる。
    [0014] さ ら に、 微粉炭の温度を管理せずに微粉炭を璣焼さ せる 場合 には、 支撚性ガスの温度 T が
    [0015] T ≥ e x p ( 14 . 14 - 1 . 842 n C ) ··' (Jii ) .
    [0016] とな る よ ό に予熟 して も よ い。 こ の場合、 常温（ 大気下で貯蔵 さ れてい る 時の温度 - 5 0 4 0 °G )の微粉炭で確実に安定 し た火炎を得る こ とがで き る。 し か し 、 支燃性ガスの予熟温度 が、 前記式（ i )に従っ た場合の予熱温度よ り ら かな り 高 く な る ので、 上 I己式（ Hi )は支燃性ガスの酸素濃度が 5 0 容量％以上の 場合に限っ て採用すべ き であ る。 図面の簡単な説明
    [0017] 第 1 図は、 常温の微粉炭を支燃性ガスを用 いて燃焼さ せた時 の支燃性ガス中の酸素濃度な ら びに支燃性ガスの温度と火炎温 度との関係を示す グラ フ、 .
    [0018] 第 2 図は、 微粉炭が常温の場合に、 その火炎温度が 2 0 0 0 て と な る場合の支燃性ガス中の酸素濃度と その 予熟温度と の関 係を示す グ ラ フ 、
    [0019] 第 3 図 、 2 6 0 て に予熟 さ れ た徴扮 .荧を 7 0 0 V に予熱 さ ήた支 ¾性ガ スを ¾ い て ¾焼 さ 辻た時 支燃性ガ ス中 酸素漢 度 と 火炎温度.と の関係を示す グ ラ フ 、
    [0020] 第 ' 4 図 '：よ、 各々 2 6 0 て、 1 δ 0 、 1 0 0 'ての 3 種頹の微 扮炭 ^燃焼さ せた場合に、 各 ·々 の微扮炭の火炎温度が 2 0 0 0 と な る場合の支璣性ガス中の酸素濃度と そ の予熱 度と の関 係を示すグラ フ であ る。
    [0021] ¾明を実施す る ため の最良の形態 .
    [0022] 以下、 ¾験例を示 し て本穽明の 用効 _¾をよ り 明確にする s 実験冽 1 '
    [0023] 異な る 酸素濃度を有する 5 種類の支燃性ガス 、 すなわ ち、 酸 素濃度が各々 5 0 容量％、 6 5 容量％、 8 0 容量％、 9 0 容量 % 酸素富化空気お よ び酸素濃度 1 0 0 容量％の純酸素を甲意 し 、 X€性ガスを電気炉の排ガス と熱交換 さ せて 4 段階の温 變、 す わ ち 3 0 0 て、 0 o , 7 0 0 =c、 l o o o に予 熟 し に , 次いで、 こ れ ら 予熟さ れた支燃性ガスを溶解用バ一ナ ) ズ；レ内におい て常温 微粉炭（ 揮発成分 1 5 ~ 2 0 重量％ 固定荧素 5 δ - 6 5 重量 ¾、 分 1 0 〜 2 0 重量％、 粒度 2 0 0 メ ッ シ ュ以下 8 5 重量％ )と混合 し 、 し かる 後に大気中で燃 焼さ せ ： '- だ し 、 常温と は微扮炭が大気下で狞蔵 さ れてい る と き の温度であ り 、 - - δ 0 'て以上、 4 0 て以下の温度の こ と で あ る。
    [0024] その锆果、 第 1 図に示すよ う な温度の火炎が得 られた。 ただ し 、 二 図には 2 ϋ 0 0 °C以上 安定 し た火炎が形成 さ れ た場 ώ、の テ 一 夕 -' み を £載 し に 図か ら 3、る 通 火炎温度を 2 0 0 0 て以 i: と す る めに ：ょ、 酸素 ¾度 1 0 0 容量％の支璲 性ガス の場合はその予熟温度を 3 0 0 て以上に、 酸素濃度 7 5 容量％の支 '感性ガス の ¾7 口 ょ δ 0 0 5C以上に、 酸素濃度 6 5 容 量％の支燃性ガス の場合は 7 0 0 て以上に、 ま た、 酸素濃度 5 0 容量％の支燃性ガスの場合は 1 ϋ 0 0 て以上に 各々 設定する 必要があ る こ れ ら支燃性ガス の予熟温度 Τ と酸素濃度 c を各 々 縦横 m轴に どり 、 火炎 ¾-が 2 0 0 0 て と な る と き の支 燃性ガ .ス の予熟温度 t 酸素濃度の値を座 化 し 、 互い に锆ん だ が第 2 図の実線で示 一に' る。 こ 曲線：ま次の近似式で 表す こ とがで き る。
    [0025] T = e x p ( 1 4 . 1 4 - 1 . 8 4 C C ) - つ ま 、 微扮炭が常温場合、 支燃性ガ ス 温度 が
    [0026] T ¾ e X p ( 4 . L 4 - 1 . 8 4 C ) ··· ( iii )
    [0027] を満た古 よ う に支燃性ガスを 予熟 し た う えで、 徵纷荧を燃焼さ せる 二 と に よ り 、 2 0 0 o =c以上の安定 し た火炎を得る こ と が て .き る と い え る。 ただ し 、 こ の図か ら わかる よ う に、 酸素濃度 が δ 0 容量？ όよ り 低 t、 と 予熟 S度が 1 0 0 0 てを璲え る 0で、 ¾燃性ガ スを H済的に予熟 し い場合は酸素 S度 5 0 容鼂 %以 上の支璣性ガ スを使用 す る が好 ま し い - なお、 第 2 図中、 符 号（ X )は 2 0 0 0 て以上 安定し 火炎が形成さ れ る 領域を示 してい る。 ま た、 鎖線で示す曲線は、 安定し た火炎が形成さ れ た り 、 さ れなか っ た り す る 領域（ Y )と、 全 く 形成 さ れな い領域 ( Z )と の間の おお よ その境界を示 し て い る。
    [0028] 実験例 2
    [0029] 異な る 酸素濃度を有す る 6 種類の支璣性ガス、 すなわ ち酸素 濃度が各々 3 0 容量％、 δ 0 容量％、 6 5 容量％、 8 0 容量％ . 9 0 容量％の酸素富化空気およ び酸素濃度 1 0 0 容量％の純酸 素を用意 し 、 各支燧性ガスを電気炉の排ガス と熟交換さ せて 4. 段階の温度、 すなわ ち 3 0 0 。C、 5 0 0 。C、 7 0 0 -°C 1 0 0 0 て に予熟し た。 一方、 微粉炭（ 揮発成分 1 5 ~ 3 0 重量％、 固定炭素 4 5 〜 6 0 重量％、 灰分 1 0 〜 2 0 重量％、 粒度 2 0 0'メ ツ シ ュ以下 8 5 重曇％ ：)を電気 ヒ ー ク にて-間接的に 2. .6.0 てに 予熟 し た。 次いで、 これ ら 予熟さ れ r-'支燃性ガスを溶解用 パー ナの ノ ズル内において前述の予熟さ れた微粉炭と混合 し、 し かる後に大気中で燃焼さ せた。
    [0030] 支燃性ガ スを 7 0 0 て に予熟 し た と き に得 られた各酸素濃度 て の火炎温度（ 2 0 0 0 以上のみ ）を第 3 図に示す ま た、 この実験か ら得られ た値、 すなわ ち火炎温度が 2 0 0 0 °eと な る と き の支燃性ガ ス の酸素濃度と 予熟温度の値を座標化 し 互い に锆ん だ曲籙を第 4 図に符号（a)で示す。 曲線（a)は次の近似式 で表す こ と がで き る 3
    [0031] T = exp(I3.54 - i.8 gnC ) '
    [0032] つ ま り 、 徴粉炭の温度が 2 6 0. °Cの場合、 支燃性ガス の温度
    [0033] T カ 、
    [0034] を満たすよ う に支燃性ガスを予熱 し た う えで、 微粉炭を璣焼さ せる こ と に よ り 、 2 0 0 0 =C以上の安定 し た火炎を得る こ と が で る と い え る。
    [0035] 実験 1列 3
    [0036] 電気ヒータ で 1 5 0 °Cに予熟 し た微粉炭に つ いて、 実験钶 2 と同様の実験を行っ た。 この実験锆果か ら得られた値、 す なわ ち火炎温度が 2 0 0 0 て とな る と き の支璣性ガスの予熱温度と 酸素濃. の値を座標化 し て描い たのが第 4 図に符号（b)で示す 曲線であ る。 こ の曲線は次の近似式で表す こ と ができ る
    [0037] T = exp(13.97 - L .84βιι C )
    [0038] つ ま り 、 微粉炭の温度が- 1 5 0 ての場，'？、 支燃性.ガスの温度 Τ が、
    [0039] Τ ≥ exp(L 3.97 - 1.84l2aC )
    [0040] を満たすよ う に支燃性ガスを予熟 し た う えで、 微扮炭を燃焼さ せる こ と に よ り 、 2 0 0 0 て以上の安定 し た火炎を得る こ とが で-き る と いえる。
    [0041] 験例 4
    [0042] 電気ヒ ータ.で 1 0 0 てに予熱 し た微扮炭に つ いて、 実験冽 2 と同様の %験を行 っ た。 こ の実験锆果か ら 得られた ί直を他の実 験！列 と 同様に座標化 し て描い たのが第 4 図に苻号（c)で示す曲 線であ る。 こ の曲锒：ま次の近似式で表す こ とがで き る 。
    [0043] Τ - exp( L4.04 - L .8 βη C：)
    [0044] つ ま り 、 微粉炭の温度が 1 0 0 ての場合、 支墩性ガスの温度 が、
    [0045] T ≥ exp(14, 04- 1.8 gnC )
    [0046] を満たすよ う に支璣性ガスを予熟 し た う えで、 微粉炭を燃焼 さ 仕る こ と に よ り 、 2 0 0 0 て以上の安定 し た火炎を得る こ と が でき る と いえ る。
    [0047] そ して、 上 I己実験 2か ら実験例 4で得ら れた近似式に微粉 炭の温度 tを変数と して導入し て一般化する と、
    [0048] T = exp {14.14- L .84βπ C - exp(0.0 L127t - 3. 44)}
    [0049] と い う 式が得 られる。 つま り 、 微粉炭の温度が t の場合、 支 璣性ガスの温度 T が、
    [0050] T ≥ e X p { 1 . ί 4 - 1.842aC - e x p C 0.01127 t - 3.444)} '·· ( i ) を満たす.よ う に支燃性ガスを予熟し た う えで、 微粉炭を燃焼さ せる こ と によ り 、 2 0 0 0 て以上の安定 し た火炎を得る こ とが で き る と いえ る。 ただ し、 第 4 図の曲線（a)か ら わかる よ う に、 酸素濃度が 3 0 容量％ よ り 低い と微粉炭の温度が 2 6 0 °Cの時 でさ え、 支撚性ガスの予熟温度が 1 0 0 0 てを越え る ので、 酸 素濃度 3 0 容量％以上の支燃性ガスを使用 す る のが好ま し い。
    [0051] なお、 第 2 図にお ける、 領域（ Y )、 すなわ ち安定 し た火炎が 形成さ れた り 、 さ れなか っ た り す る 現象は、 実験例 1 で用 い 卜— 微粉炭の温度のパラ ツ キに よ り 生じ た も の と思われる。 つ ま り 前述め式（ iii )：ま微粉炭の温度を管理し な い場合の一般式と し て 用 い る のがよ い。
    [0052] 以上説明 し たよ う に本発明に よれば、 雰囲気温度が数百 程 度であ っ て も、 高温で、 かつ、 安定 し た火炎を形成さ せなが ら 微粉炭を専焼する こ とがで き る ので、 液体璣料等に比べてはる かに価格の安い微粉炭を有効に使用 して、 溶解用バーナ等の燃 料費を大幅に低减 さ せる こ とがで き る。 ま た、 微粉炭の 専堍が 可能な 二 と に よ り 、 使用 す る ―ナがコ ン パ ク ト 化さ れる つ ま り 、 従来の混焼用パーナに要求さ れてい た微粉炭と 液体撚科
    [0053] C あ る いは気体燃科 ）と の混焼部、 および液体あ る いは気体'感 料用の装置が不要と なる。 産業上の利用可能性 - 本発明の燃焼方法は、 スチ ー ルス ク ラ ッ プ溶解用電気炉、 ァ ル ミ 二ゥ ム、 網等の金属溶解炉等で使用 さ れろ .溶解用パーナの 璣科と して微粉炭を使用 する 場合に極め て効果的であ る。
    权利要求:
    Claims請求の範囲
    1 . 支燃性ガスを予熱す る 工程と 、 予熟 さ れた支燃性ガ スを用 いて微扮 ¾を ¾焼 さ せ 工程と ^有す ろ 徴扮炭璲堍方 ί去に お い m记 燃性ガス 予熱工程で、 支燃'性ガス 匾度 τ ( 'C )が次 式 ( i )を満にすよ う にす る こ と を特 '激 と す る 微粉炭 方法
    T e X ( ί 4.14 - ί .84 Ci n C - e x p ( 0.011271 - 3.444)] ··· ( i ) ただ し 上 ¾の式にお いて、 C ：よ支燃性ガス中の酸素濃度（ 容 a % )、 tは微粉炭の温度（ ec )であ る 2
    2 . 前紀支 ' 性ガ ス 酸素濃度 c ：ま、 次 . 式（ π )で示 さ れ-る a内に . 二 と 特徴 と ォ る 讃求の範 II ^ 1 項記載の微扮炭燃 埯方法-
    5 0 % g C ≤ 1 0 0 ¾ ··· ( ii )
    3 . 支燃性ガ ス 予熟工程で、 支璣性ガ ス の温度 T ( が ¾f ^ - '； 次 式（ iii )を满 すよ う にす る 二 と を特 it と す ろ I舞 - 範 M第 2 項纪載の微粉炭燃焼方法， .
    T >. ex C I 4. U - 1.8 ^ n C ) ··· ( iii )
    4 . fi记 燃性ガ ス 熟ェ gの後、 かつ燃堍ェ！ 1 前に、 支燃 性ガ ス と 徴扮 と 混 ^ォ る 工程を ^す る 二 と を特徵 と す る 請 求 範揺第 3 項 d截 S粉炭璲焼方法。
    5 . 前記燃焼工程の前に微粉炭を予熱する工程を耷.し、 こ の微 粉炭予熟工程で、 微粉炭の温度 tが次の式（iv )を溝たすよ う に する と と も に、 前記支燃性ガスの酸素濃度 C は、 次の式（ V )で 示される範囲内にあ る こ とを特徵と する請求の範囲第 1 項記載 の微粉炭撚焼方法。
    - 5 0 °C≤ t ≤ 3 0 0 °C …（ iv )
    3 0 %≤ C ≤ 1 0 0 ¾ …（ v )
    6 . 前記支撚性ガス予熟工程および微粉炭予熟ェ の後、 かつ 嫘焼工程の前に、 支撚性ガス と微粉炭とを混合する工程を有す る こ とを特徵とする請求の範囲第 5 項記載の微粉炭燃焼方法。
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    DE3690575T0||
    DE3690575T1|1987-12-10|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
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