熔化炉制造技术

本发明专利技术提供一种节能且低NOx的结构简单的熔化炉。熔化炉(1)包括：炉体(2)，该炉体(2)收纳被熔化材料(As)；燃烧器(3)，该燃烧器(3)可通过使燃料和主燃烧空气混合燃烧而形成冲击被熔化材料的集中火焰，并且可减少主燃烧空气的流量而仅使燃料的一部分燃烧；辅助空气喷嘴(4)，该辅助空气喷嘴(4)向炉体(2)内供给辅助燃烧空气，该辅助燃烧空气用于使通过燃烧器(3)进行燃烧后的燃烧气体中残存的燃料自燃；控制单元(10)，该控制单元(10)在被熔化材料(As)熔化后减少燃烧器(3)的主燃烧空气的流量，且增加辅助空气喷嘴(4)的辅助燃烧空气的流量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及熔化炉。
技术介绍
从环境保护的角度来看，对于熔化铝或铜等的废料(被熔化材料)的熔化炉也要求废气的低NOx化。例如专利文献1中记载了一种熔化炉，该熔化炉设有从分离的位置向炉内供给燃料和空气使其缓慢燃烧(扩散燃烧)的燃烧器，从而减少了 NOx。专利文献1中还记载了在熔化炉中使用蓄热式燃烧器(Regenerative Burner)的技术方案，所述蓄热式燃烧器如下所述进行燃烧运转使具有蓄热体的一对燃烧器交替运转，经由未燃烧的燃烧器排放燃烧废气并利用蓄热体从燃烧废气进行热回收，利用进行了热回收的蓄热体预热燃烧用空气。但是，例如非专利文献1中记载，在熔化炉中，通过使火焰冲击被熔化材料来高效地传递热量，可提高熔化速度。因此，从节能的角度来看，认为对于熔化炉，优选通过将燃料和空气混合供给并使其集中燃烧来形成以高动能冲击被熔化材料的指向性高的集中火焰的燃烧器。此外，如专利文献2中记载，在熔化炉中使用扩散燃烧方式的燃烧器的情况下，也存在如下问题低温的被熔化材料在运转初期堆积在燃烧器的前方，因此未燃烧的燃料与低温的被熔化材料接触而发生不完全燃烧，产生烟灰。因此，专利文献2中提出了一种熔化炉，该熔化炉设有进行扩散燃烧的主燃烧器和形成冲击被熔化材料的集中火焰的辅助燃烧器。如果像这样设置多个燃烧器，则结构变得复杂，熔化炉的价格升高。专利文献1 日本专利特开平8-94253号公报专利文献2 日本专利特开平11-325734号公报非专利文献1 上妻学而，《使用蓄热式燃烧器的铝熔化炉的节能化的现状》，AL，株式会社轻金属通信AL社，2009年7月号，17-20页专利技术内容鉴于上述问题，本专利技术的课题是提供一种节能且低NOx的结构简单的熔化炉。为解决上述问题，本专利技术的熔化炉包括炉体，该炉体收纳被熔化材料；燃烧器， 该燃烧器可通过使燃料和主燃烧空气混合燃烧而形成冲击所述被熔化材料的集中火焰，并且可减少所述主燃烧空气的流量而仅使所述燃料的一部分燃烧；辅助空气喷嘴，该辅助空气喷嘴向所述炉体内供给辅助燃烧空气，该辅助燃烧空气用于使通过所述燃烧器进行燃烧后的燃烧气体中残存的燃料自燃；控制单元，该控制单元在所述被熔化材料熔化后减少所述燃烧器的所述主燃烧空气的流量，且增加所述辅助空气喷嘴的所述辅助燃烧空气的流量。利用该结构，可使燃烧器的集中火焰与被熔化材料直接接触而高效地传递热量， 从而促进被熔化材料的熔化，直至被熔化材料熔化为止。此外，被熔化材料熔化后，通过减少主燃烧空气，使集中火焰中只有一部分燃料能燃烧，使燃料气体中残留的燃料在由辅助空气喷嘴供给的空气的作用下在炉内各处分散地扩散燃烧，从而可对被熔化材料熔化而成的熔液的整个表面进行辐射加热，促进熔液温度的升高。此外，通过使燃料扩散燃烧，也可抑制NOx的产生。此外，本专利技术的熔化炉中，如果使所述被熔化材料熔化后的所述主燃烧空气的流量以空气过剩系数计在0.2以下，则可充分地抑制NOx的产生。此外，本专利技术的熔化炉中，如果所述主燃烧空气和所述辅助燃烧空气的总流量相对于所述燃烧器的燃料流量的理论空气量的空气过剩系数在所述被熔化材料熔化后降至低于所述被熔化材料熔化前的程度，则可防止运转初期的集中火焰的不完全燃烧，减少用于使熔液升温的扩散燃烧中的NOx。此外，本专利技术的熔化炉中，未熔化的被熔化材料会遮挡集中火焰，因此火焰的辐射热无法到达其背后部分，温度降低。因此，所述被熔化材料的熔化状态可根据炉内的温度分布来检测。此外，在火焰的状态和火焰的形成位置会发生变化的本专利技术的熔化炉中，如果在炉内设置温度传感器，则会因火焰的辐射热的影响而导致检出温度的误差增大。因此，可以检测不受到火焰辐射的烟道内的废气的温度，从而作为炉内温度的指标。而且，因为炉内温度随着被熔化材料的熔化的进行而升高，所以可根据烟道内的废气温度来推测被熔化材料的熔化状态。如上所述，利用本专利技术，通过1个燃烧器，就既可使集中火焰冲击被熔化材料来高效地将其熔化，又可利用扩散火焰来高效地对所有熔液高效地进行辐射加热。藉此，本专利技术的熔化炉可节省燃料消耗，实现节能化，并且可将废气中的NOx浓度维持在低水平。附图说明图1是本专利技术的实施方式1的熔化炉的结构图。图2是表示图1的熔化炉中的个别空气流量的图。图3是表示图1的熔化炉中的总体空气流量的图。图4是本专利技术的实施方式2的熔化炉的结构图。图5是表示图4的熔化炉中的空气流量的图。图6是本专利技术的实施方式3的熔化炉的结构图。符号的说明1、la、Ib …熔化炉2. 炉体3. 燃烧器4. 辅助空气喷5..烟道7. 供气扇8. 主调整阀9. 辅助调整阀10…控制装置11…温度传感器12…蓄热体18…温度传感器具体实施例方式下面，参照附图对本专利技术的实施方式进行说明。首先，图1所示为本专利技术的实施方式1的熔化炉1的结构。熔化炉1包括炉体2，该炉体2可如双点划线所示以山状堆积的方式收纳被熔化材料(铝废料)AS，并且可如实线所示贮留由被熔化材料熔化而成的熔液 Affl ；燃烧器3，该燃烧器3将燃烧(例如LNG)和空气(主燃烧空气)混合并向炉体2内部喷射，使其燃烧而形成集中火焰；辅助空气喷嘴4，该辅助空气喷嘴4可从燃烧器3附近向炉体2内部导入辅助燃烧空气。炉体2内的燃烧气体从烟道5经由同流换热器(recuperator)6排出。同流换热器6在该废气和供给至辅助空气喷嘴4的辅助燃烧空气之间进行热交换，从而进行热回收。 主燃烧空气和辅助燃烧空气均由供气扇7供给。主燃烧空气的流量通过主调整阀8调节， 辅助燃烧空气的流量通过辅助调整阀9调节。主调整阀8和辅助调整阀9的开度通过由计算机构成的控制装置(控制单元)10根据由设于烟道5的温度传感器11检出的废气温度来调节。图2中以相对于供给至燃烧器3的燃料的理论空气量的比值、即空气过剩系数示出了熔化炉1中的主燃烧空气和辅助燃烧空气的流量。熔化炉1中，供给燃烧器3的最大燃烧量的燃料，直至废气温度达到例如1200°C为止，然后通过调节燃料流量而将废气温度维持在120(TC。然后，熔化炉1在将废气温度维持在120(TC的情况下继续进行燃烧运转， 直至熔液的温度达到规定温度为止。如图所示，熔化炉1中，不供给辅助燃烧空气，向燃烧器3供给空气过剩系数为1. 2 的主燃烧空气，使燃烧器3完全燃烧，直至废气温度达到500°C为止。此时，供给的燃料均在集中火焰的内部燃烧。燃烧器3所形成的集中火焰的直进性、即指向性好，冲击山状堆积的被熔化材料As，利用其高动能将热量高效地传递至被熔化材料As。铝的熔化温度为660°C，因此可认为如果废气温度达到500°C，则直接暴露于集中火焰的被熔化材料As达到更高的温度，至少一部分熔化，成为熔液Am。因此，熔化炉1中， 如果废气温度达到500°C以上，则可减少燃烧器3的主燃烧空气的流量，并且从辅助空气喷嘴4将辅助燃烧空气供给至炉体2内部。通过减少主燃烧空气的流量，在燃烧器3的集中火焰中，一部分燃料未燃烧而残留，包含未燃烧的燃料的燃烧气体扩散至炉体2内。该燃烧气体具有燃料的着火点以上的温度，因此未燃烧的燃料与由辅助空气喷嘴4供给的辅助燃烧空气中所含的氧相遇就会自燃。即，供给至燃烧器3的燃料的一部分从集中火焰脱离，扩散至炉体2内部并同时燃烧， 在各处形成扩散火焰。该扩散本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种熔化炉，其特征在于，包括：炉体，该炉体收纳被熔化材料；燃烧器，该燃烧器可通过使燃料和主燃烧空气混合燃烧而形成冲击所述被熔化材料的集中火焰，并且可减少所述主燃烧空气的流量而仅使所述燃料的一部分燃烧；辅助空气喷嘴，该辅助空气喷嘴向所述炉体内供给辅助燃烧空气，该辅助燃烧空气用于使通过所述燃烧器进行燃烧后的燃烧气体中残存的燃料自燃；控制单元，该控制单元在所述被熔化材料熔化后减少所述燃烧器的所述主燃烧空气的流量，且增加所述辅助空气喷嘴的所述辅助燃烧空气的流量。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：河本祐作，
申请(专利权)人：中外炉工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP