JP7585805B2 - 補助バーナーの位置測定器および位置調整方法 - Google Patents

Description

本発明は、補助バーナーの位置測定器および位置調整方法に関する。さらに詳しくは、本発明は、自熔製錬炉の補助バーナーの位置を測定するための位置測定器、および補助バーナーを適切な位置に調整するための位置調整方法に関する。

銅硫化物、ニッケル硫化物などの非鉄金属硫化物を原料とする熔融製錬には自熔製錬炉が用いられる。自熔製錬炉には製錬原料と反応用ガスとを混合し炉内に供給する精鉱バーナーが備えられている。

精鉱バーナーの中心には重油などを燃料とする補助バーナーが設けられている。製錬原料は補助バーナーの周囲を通過するため、製錬原料の衝突により補助バーナーの外面が摩耗する。また、製錬原料や重油の燃焼熱により補助バーナーが溶損することもある。そのため、補助バーナーは定期的に交換が行われる。

補助バーナーを交換した際に、補助バーナーが偏って配置されると、炉壁の熱負荷に偏りが生じる。そうすると、炉内の輻射熱が均一でなくなり、精鉱の良好な燃焼ができなくなる。そのため、補助バーナーは交換のたびに位置調整が行なわれる。また、補助バーナーは操業中に上下の位置を調整することもある。補助バーナーの昇降に伴い水平方向に位置がずれることがあるため、上下の位置調整とともに、水平方向への位置調整も行なわれる。特許文献１には補助バーナーを位置調整するための調芯治具が開示されている。

特開２０１４－２３１６１６号公報

従来、補助バーナーの位置は点検口から目視で確認する程度であり、正確に知ることはできなかった。そのため、補助バーナーを適切な位置に精度良く位置調整することは困難であった。

本発明は上記事情に鑑み、補助バーナーの位置を測定できる位置測定器、および補助バーナーを適切な位置に調整できる位置調整方法を提供することを目的とする。

第１発明の補助バーナーの位置測定器は、点検口を有するバーナーコーンの内部に配置される補助バーナーの位置測定器であって、前記点検口から挿入され先端部が前記補助バーナーの側面に当てられる測定棒と、前記測定棒の前記先端部に設けられ、円柱状の前記補助バーナーが嵌まるＵ字形部と、を備え、前記測定棒には前記先端部からの距離を示す目盛りが付されていることを特徴とする。
第２発明の補助バーナーの位置調整方法は、点検口を有するバーナーコーンの内部に配置される補助バーナーの位置調整方法であって、先端部からの距離を示す目盛りが付されている測定棒を備える位置測定器を前記点検口から挿入して前記先端部を前記補助バーナーの側面に当て、前記位置測定器により前記補助バーナーと前記点検口との距離を測定し、測定結果に基づいて前記補助バーナーを位置調整することを特徴とする。
第３発明の補助バーナーの位置調整方法は、第２態様において、前記先端部を前記補助バーナーの中央に当て、前記測定棒が前記点検口の内面に設けられた基準溝または基準線に沿うように、前記補助バーナーを位置調整することを特徴とする。

第１発明によれば、補助バーナーと点検口との距離から、バーナーコーン内における補助バーナーの位置を測定できる。また、Ｕ字形部に補助バーナーを嵌めることで、測定棒の先端部を補助バーナーの中央に当てることができる。
第２発明によれば、点検口を基準として奥行方向に補助バーナーを位置調整できる。
第３発明によれば、点検口を基準として横方向に補助バーナーを位置調整できる。

自熔製錬炉の縦断面図である。 精鉱バーナーの縦断面図である。 第１実施形態に係る位置測定器の平面図である。 バーナーコーンの部分拡大縦断面図である。 補助バーナーの横方向の位置調整の説明図である。 補助バーナーの奥行方向の位置調整の説明図である。 第２実施形態に係る位置測定器の平面図である。 バーナーコーンの部分拡大縦断面図である。

つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
〔第１実施形態〕
（自熔製錬炉）
まず、自熔製錬炉ＦＦの全体構成を説明する。
図１に示すように、自熔製錬炉ＦＦはセトラー１１を備えている。セトラー１１の一端の上面には反応塔１２が立設している。セトラー１１の他端の上面には排煙道１３が立設している。反応塔１２の上端には精鉱バーナー２０が設けられている。セトラー１１の側壁には、カラミの高さにカラミ抜き口１４が、カワの高さにカワ抜き口１５が、離れて設けられている。

自熔製錬炉ＦＦを用いた銅製錬操業は以下のように行なわれる。
精鉱バーナー２０から粉状の製錬原料と、反応用ガス（例えば酸素富化空気）とが反応塔１２内に吹き込まれる。製錬原料には少なくとも硫化銅精鉱（以下、単に「銅精鉱」と称する。）とフラックスとが含まれている。フラックスは良質のカラミを製造するために添加されるものであり、例えば珪砂である。また、製錬原料には必要に応じて冷材などが含まれている。

反応塔１２内に吹きこまれた製錬原料は、補助バーナーの熱、反応塔１２の炉壁内の輻射熱などにより昇温され、銅精鉱中の硫黄分および鉄分が燃焼することで熔融する。製錬原料が熔融した熔体はセトラー１１内に溜められる。セトラー１１内において熔体はカラミとカワとに比重分離する。

熔体上部のカラミはカラミ抜き口１４から排出され、電気錬かん炉で処理される。熔体下部のカワは、次工程の転炉の要求に応じて適量がカワ抜き口１５から抜き出される。反応塔１２およびセトラー１１内で発生した製錬ガスは、排煙道１３を通って自熔製錬炉ＦＦから排出され、排熱ボイラーで熱が回収される。

（精鉱バーナー）
つぎに、精鉱バーナー２０の構成を説明する。
図２に示すように、精鉱バーナー２０は反応用ガスが導入されるウインドボックス２１を備えている。ウインドボックス２１の下部は下方に絞られたコーン状に形成されており、その下端に円筒状のバーナーコーン２２が接続されている。バーナーコーン２２は反応塔１２の上端に立設している。

バーナーコーン２２には複数の点検口２３が設けられている。複数の点検口２３はバーナーコーン２２の周方向に異なる位置に配置されている。例えば、第１点検口２３と第２点検口２３とが、バーナーコーン２２を挟んで対称な位置に配置されている。

精鉱バーナー２０は円柱状の補助バーナー２４を備えている。補助バーナー２４はウインドボックス２１およびバーナーコーン２２の内部を貫き、鉛直に配置されている。補助バーナー２４の炎が噴射される下端はバーナーコーン２２の下端付近に位置している。

補助バーナー２４の外周を囲むように精鉱シュート２５が設けられている。精鉱シュート２５は補助バーナー２４と同軸の筒部材である。精鉱シュート２５はウインドボックス２１内に配置されており、ウインドボックス２１内で昇降可能となっている。製錬原料は精鉱シュート２５を通して自熔製錬炉ＦＦ内に供給される。

精鉱シュート２５の外周を囲むように風速調整器２６が設けられている。風速調整器２６はウインドボックス２１内に配置されており、精鉱シュート２５とは独立してウインドボックス２１内で昇降可能となっている。風速調整器２６を昇降させることで、ウインドボックス２１からバーナーコーン２２に供給される反応用ガスの流路幅を調整できる。これにより、反応用ガスの流速を調整できる。

補助バーナー２４は天井からワイヤー２７で吊り下げられている。また、ウインドボックス２１上には補助バーナー２４の水平方向の位置を調整するための位置調整具２８が設けられている。位置調整具２８の構成は特に限定されない。例えば、位置調整具２８はウインドボックス２１に固定された台座と補助バーナー２４の上端との距離を調整するターンバックルでよい。補助バーナー２４を中心として２方向に２つのターンバックルを設ければ、補助バーナー２４を水平面内の任意の位置に調整できる。

（位置測定器）
つぎに、本実施形態の位置測定器ＡＡを説明する。
位置測定器ＡＡはバーナーコーン２２内における補助バーナー２４の水平方向の位置を測定するのに用いられる。図３に示すように、位置測定器ＡＡは測定棒３１を有する。測定棒３１は、点検口２３からバーナーコーン２２の内部に挿入した場合に、先端部が補助バーナー２４まで届く長さを有する棒材であればよい（図４参照）。以下、測定棒３１の両端部のうち、バーナーコーン２２の内部に挿入される方を「先端部」、その反対側を「基端部」と称する。

測定棒３１は真っ直ぐな棒材であればよく、角棒でもよいし、丸棒でもよい。測定棒３１を鋼板などの板材で形成してもよい。測定棒３１の素材は、特に限定されないが、精鉱による腐食を防止するため、ステンレス鋼が好ましい。図３に示すように先端部を他の部分より細くしてもよいし、全体にわたって同じ太さとしてもよい。

測定棒３１の基端部寄りの一定区間には目盛り３２が付されている。目盛り３２は測定棒３１の先端部からの距離を示すものである。目盛り３２は先端部からの距離をｃｍ、ｍｍ、ｉｎｃｈなど所定の単位で示す複数の線から構成される。また、目盛り３２は予め定められた基準となる距離を示す１つまたは複数の線または印から構成されてもよい。

（位置調整方法）
つぎに、補助バーナー２４の位置調整方法を説明する。
図４に示すように、バーナーコーン２２の点検口２３から測定棒３１を挿入し、その先端部を補助バーナー２４の側面に当てる。ここで、測定棒３１を点検口２３の内面のうち下面２３ａに沿わせる。また、図５に示すように、測定棒３１の先端部を補助バーナー２４の中央（点検口２３から見て補助バーナー２４の幅方向の中央）に当てる。そうすると、測定棒３１は平面視において補助バーナー２４の外周面に対して法線方向に配置される。

点検口２３の下面２３ａには予め基準溝２３ｂが形成されている。基準溝２３ｂは適切な位置（例えば、バーナーコーン２２の中心）に配置された補助バーナー２４の中央に向かってのびる溝である。また、基準溝２３ｂの幅は測定棒３１の幅よりも若干広く、測定棒３１が嵌まる形状となっている。なお、測定棒３１が凸面または稜線を有する場合には、基準溝２３ｂは凸面または稜線が嵌まる形状であればよく、測定棒３１の幅より狭くてもよい。

図５において実線で示すように、補助バーナー２４が適切な位置からずれていると、測定棒３１は基準溝２３ｂに対して角度を有して配置される。この場合、測定棒３１が基準溝２３ｂに沿うように、位置調整具２８を操作して補助バーナー２４を位置調整する。これにより、点検口２３を基準として横方向（図５における上下方向）に補助バーナー２４を位置調整できる。

なお、点検口２３の下面２３ａには、基準溝２３ｂの代わりに基準線を設けてもよい。この場合、測定棒３１が基準線に沿うように補助バーナー２４を位置調整すれば、補助バーナー２４を横方向に適切な位置に配置できる。

つぎに、図６に示すように、点検口２３から測定棒３１を挿入し、その先端部を補助バーナー２４の側面に当てる。なお、補助バーナー２４の横方向の位置調整を行なった後はこの状態になっている。そして、例えば、点検口２３の開口部の縁を基準として目盛り３２を読み取り、補助バーナー２４の側面と点検口２３の縁との距離を測定する。補助バーナー２４と点検口２３との距離から、バーナーコーン２２内における補助バーナー２４の位置を測定できる。

そして、測定結果に基づいて補助バーナー２４を位置調整する。例えば、補助バーナー２４と点検口２３との距離が予め定められた距離となるように、位置調整具２８を操作して補助バーナー２４を位置調整する。

補助バーナー２４の適切な位置がバーナーコーン２２の中心である場合、バーナーコーン２２の中心を挟んで対向する位置に配置された２つの点検口２３のそれぞれから測定棒３１を挿入し、両方の距離が等しくなるように、補助バーナー２４を位置調整してもよい。この場合、２本の測定棒３１を２つの点検口２３の両方に挿入して両方の距離を同時に測定してもよいし、１本の測定棒３１を２つの点検口２３に交互に挿入して両方の距離を測定してもよい。

これにより、点検口２３を基準として奥行方向（図６における左右方向）に補助バーナー２４を位置調整できる。

〔第２実施形態〕
つぎに、第２実施形態の位置測定器ＢＢを説明する。
図７に示すように、位置測定器ＢＢは測定棒３１の先端部にＵ字形部３３が設けられている。Ｕ字形部３３は内径が補助バーナー２４の外径よりも若干大きい円弧状の部材である。そのため、Ｕ字形部３３の内部に補助バーナー２４を嵌めることができる。Ｕ字形部３３に補助バーナー２４を嵌めることで、測定棒３１の先端部を補助バーナー２４の中央に当てることができる。すなわち、測定棒３１を補助バーナー２４の外周面に対して法線方向に配置した状態を維持できる。

図８に示すように、補助バーナー２４を位置調整する際には、点検口２３から測定棒３１を挿入しＵ字形部３３に補助バーナー２４を嵌める。そうすると、測定棒３１の先端部が補助バーナー２４の中央に当たる。

第１実施形態の位置測定器ＡＡは、測定棒３１の先端部に補助バーナー２４を保持する部材が設けられていない。そのため、測定棒３１の先端部を補助バーナー２４の中央に当てた状態を維持するには熟練が必要である。また、操業中は補助バーナー２４の周りを通過する精鉱が邪魔となり、補助バーナー２４を視認できない。そのため、触感を頼りに測定棒３１の先端部を補助バーナー２４の中央に当てる必要がある。

これに対し、本実施形態の位置測定器ＢＢは測定棒３１の先端部にＵ字形部３３が設けられているため、測定棒３１の先端部を補助バーナー２４の中央に当てた状態を維持することが容易である。また、精鉱により補助バーナー２４を視認できなくても、測定棒３１の先端部を補助バーナー２４の中央に当てることが容易である。

補助バーナー２４の位置調整方法は第１実施形態と同様である。ただし、本実施形態の位置測定器ＢＢを用いれば、精鉱が供給されている状態、すなわち操業中でも補助バーナー２４を位置調整できる。

ＡＡ、ＢＢ 位置測定器
３１ 測定棒
３２ 目盛り
３３ Ｕ字形部

Claims (3)

1. 点検口を有するバーナーコーンの内部に配置される補助バーナーの位置測定器であって、
   前記点検口から挿入され先端部が前記補助バーナーの側面に当てられる測定棒と、
   前記測定棒の前記先端部に設けられ、円柱状の前記補助バーナーが嵌まるＵ字形部と、を備え、
   前記測定棒には前記先端部からの距離を示す目盛りが付されている
   ことを特徴とする補助バーナーの位置測定器。
2. 点検口を有するバーナーコーンの内部に配置される補助バーナーの位置調整方法であって、
   先端部からの距離を示す目盛りが付されている測定棒を備える位置測定器を前記点検口から挿入して前記先端部を前記補助バーナーの側面に当て、
   前記位置測定器により前記補助バーナーと前記点検口との距離を測定し、
   測定結果に基づいて前記補助バーナーを位置調整する
   ことを特徴とする補助バーナーの位置調整方法。
3. 前記先端部を前記補助バーナーの中央に当て、前記測定棒が前記点検口の内面に設けられた基準溝または基準線に沿うように、前記補助バーナーを位置調整する
   ことを特徴とする請求項２記載の補助バーナーの位置調整方法。