JP2007263500A

JP2007263500A - 排熱利用方法

Info

Publication number: JP2007263500A
Application number: JP2006090825A
Authority: JP
Inventors: Masaharu Yoshida; 雅治吉田; Munehiro Ishioka; 宗浩石岡
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2006-03-29
Filing date: 2006-03-29
Publication date: 2007-10-11

Abstract

【課題】焼結鉱クーラーや焼結機から排出される排ガスの熱エネルギを有効に利用することのできる排熱利用方法を提供する。
【解決手段】焼結鉱を冷却する焼結鉱クーラー３の後段から排出される排ガスの熱エネルギを熱音響エンジン２０で低温の熱エネルギとして回収し、回収された熱エネルギを前記焼結鉱クーラーの後段に供給される冷却用空気の冷却用として用いる。
【選択図】図１

Description

本発明は、焼結鉱を冷却する焼結鉱クーラーや焼結鉱原料を焼結処理する焼結機から排出される排ガスの熱エネルギを利用する方法に関する。

焼結鉱原料を焼結する焼結機から排出される排ガスの熱エネルギを有効利用する方法としては、点火前の焼結鉱原料を排ガスの熱エネルギで予熱する方法や点火後の焼結ベッドに排ガスを送気する方法などがある。しかし、点火前の焼結鉱原料を予熱する方法は、焼結機から排出される主排ガスの一部しか利用できないという問題がある。また、点火後の焼結ベッドに排ガスを送気する方法は、排ガス中の酸素濃度が低いため、ＣＯガスが発生する。そして、このとき発生したＣＯガスが微量（低発熱量ガス）であるため、ＣＯガスの潜熱を回収できないという問題がある。

また、焼結鉱を冷却する焼結鉱クーラーから排出される排ガスの熱エネルギを有効利用する方法としては、焼結鉱クーラーの前段から排出された高温の排ガスを排熱回収ボイラに供給して排ガスの熱エネルギを回収する方法が知られている（例えば、特許文献１−３参照）。しかしながら、上述した方法は、設備投資に多大の費用を要するだけでなく、ランニングコストも大きいという問題がある。

焼結鉱の冷却には空冷が主に用いられているが、空冷方式だけでは、夏場のように外気温が上昇する場合は焼結鉱クーラーの冷却能力が不足することがある。そこで、空冷とフォグ冷却とを組み合せて焼結鉱を冷却する方法が提案されている（特許文献４参照）。しかしながら、空冷とフォグ冷却を併用して焼結鉱を冷却する方法は、焼結鉱クーラーの冷却能力を上げることはできるが、湿ったダストが固化することによって粉塵回収系にダスト詰りが発生するという懸念がある。
特開昭６１−３９９１号公報特公平１−４２３３６号公報特公平１−４３２３６号公報特開２００１−２２０６２５号公報

本発明は上述した問題点に着目してなされたものであり、その目的は、焼結鉱クーラーや焼結機から排出される排ガスの熱エネルギを有効に利用することのできる排熱利用方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のうち請求項１の発明に係る排熱利用方法は、焼結鉱を冷却する焼結鉱クーラーの後段から排出される排ガスの熱エネルギを熱音響エンジンで低温の熱エネルギとして回収し、回収された熱エネルギを前記焼結鉱クーラーの後段に供給される冷却用空気の冷却用として用いることを特徴とする。
本発明のうち請求項２の発明に係る排熱利用方法は、焼結鉱原料を焼結処理する焼結機から排出される排ガスを管状火炎バーナに供給して前記排ガスに含まれるＣＯガスの潜熱を回収し、回収された潜熱を前記焼結機に供給される燃焼用空気の加熱用として用いるとともに、熱音響エンジンで低温の熱エネルギに変換して前記焼結機より排出される焼結鉱の冷却用として用いることを特徴とする。

請求項１の発明では、焼結鉱クーラーの後段から排出される排ガスの熱エネルギが焼結鉱クーラーの後段に供給される冷却用空気の冷却用として熱音響エンジンで回収される。したがって、焼結鉱クーラーの後段から排出される排ガスの熱エネルギを焼結鉱クーラーの後段に供給される冷却用空気の冷却用として有効に利用することができる。
請求項２の発明では、焼結機から排出される排ガスに含まれるＣＯガスの潜熱が焼結機に供給される燃焼用空気の加熱用として管状火炎バーナで回収される。したがって、焼結機で発生したＣＯガスの燃焼顕熱を焼結機に供給される燃焼用空気の加熱用として有効に利用することができる。また、管状火炎バーナで回収されたＣＯガスの燃焼顕熱は焼結鉱の冷却用として熱音響エンジンで低温の熱エネルギに変換されるため、焼結機で発生したＣＯガスの潜熱を焼結鉱の冷却用としても有効に利用することができる。

以下、図１を参照して本発明の第１の実施形態について説明する。
図１は、本発明に係る排熱利用方法を焼結鉱クーラーに適用した第１の実施形態を示す図である。同図において、符号１は焼結機より排出された高温の焼結鉱を破砕するクラッシャであり、このクラッシャ１により破砕された焼結鉱は、排熱回収ゾーン３ａと排熱非回収ゾーン３ｂとから焼結鉱クーラー３内にコンベア２によって送り込まれるようになっている。

焼結鉱クーラー３の排熱回収ゾーン３ａはコンベア２の下方にエアーチャンバ４を備えており、焼結鉱クーラー３内に送り込まれた焼結鉱５は、ヘッダーダクト６，７を経てエアーチャンバ４に供給される冷却用空気によって冷却されるようになっている。また、焼結鉱クーラー３の排熱回収ゾーン３ａはコンベア２の上方にフード８，９を備えており、これらのフード８，９のうち最も上流に位置するフード８で集められた冷却用空気は、脱塵処理等が行われた後、排熱回収ダクト１０を経て排熱回収ボイラ１１に供給されるようになっている。そして、排熱回収ボイラ１１に供給された空気（排ガス）は、ここで水と熱交換した後、ヘッダーダクト７を経てエアーチャンバ４に供給されるようになっている。なお、フード９で集められた空気は、脱塵処理等が行われた後、空気循環配管１２及びヘッダーダクト６を経てエアーチャンバ４に供給されるようになっている。

焼結鉱クーラー３の排熱非回収ゾーン３ｂはコンベア２の下方にエアーチャンバ１３を備えており、排熱回収ゾーン３ａで一次冷却された焼結鉱５は、冷却用空気供給管１４及びヘッダーダクト１５を経てエアーチャンバ１３に供給される冷却用空気によって冷却されるようになっている。また、焼結鉱クーラー３の排熱非回収ゾーン３ｂはコンベア２の上方にフード１６を備えており、このフード１６で集められた冷却用空気は、脱塵処理等が行われた後、フード１６に接続された排気管１７，１８，１９から大気中に排気されるようになっている。

排気管１７〜１９のうち最も上流に位置する排気管１７には、熱音響エンジン２０が付設されている。この熱音響エンジン２０は二つの蓄熱体２２，２３をループ管２１内に有しており、これらの蓄熱体２２，２３のうち一方の蓄熱体２２は排気管１６内に設けられ、他方の蓄熱体２３は前述した冷却用空気供給管１４内に設けられている。

このような構成において、焼結鉱クーラー３の排気管１７に高温（例えば２７０℃）の排ガスが流入し、排気管１７に流入した排ガスから熱音響エンジン２０の蓄熱体２２に高温熱が与えられると、熱音響エンジン２０のループ管２１内に音波が発生し、このループ管２１内に発生した音波により蓄熱体２３に低温の熱エネルギ（例えば０〜５℃）が発生する。このとき、蓄熱体２３に発生した低温の熱エネルギは冷却用空気供給管１４内を流れる冷却用空気と熱交換することによって、冷却用空気供給管１４から焼結鉱クーラー３の後段（排熱非回収ゾーン３ｂ）に供給される冷却用空気（例えば３０℃の冷却用空気）が低温域（例えば２４．６℃）まで冷却される。

したがって、上述した第１の実施形態では、焼結鉱クーラー３の後段から排出される排ガスの熱エネルギが焼結鉱クーラー３の後段に供給される冷却用空気の冷却用として熱音響エンジン２０で回収されるため、焼結鉱クーラー３の後段から排出される排ガスの熱エネルギを焼結鉱クーラー３の後段に供給される冷却用空気の冷却用として有効に利用することができる。また、焼結鉱を冷却する際に空冷とフォグ冷却とを併用する必要がないので、焼結鉱クーラー２０の粉塵回収系にダスト詰りが発生することを防止することができる。

次に、図２を参照して本発明の第２の実施形態について説明する。
図２は、第２の発明に係る排熱利用方法を焼結鉱クーラーに適用した一実施形態を示す図である。同図において、符号２７はパレット、２６はパレット２７内に焼結鉱原料を投入する原料投入装置であり、原料投入装置２６からパレット２７内に投入された焼結鉱原料は、パレット２７により焼結機２８内に送り込まれるようになっている。

焼結機２８はパレット２７の上方に上部風箱２９を有しており、この上部風箱２９には、管状火炎バーナ３０で例えば１８０〜２００℃程度に加熱された燃焼用空気が空気導入管３１を経て供給されるようになっている。また、焼結機２８は上部風箱２９からパレット２７内の焼結鉱原料に吹き込まれた燃焼用空気を排気するための下部風箱３２をパレット２７の下方に有しており、この下部風箱３２に吸い込まれた空気は排気管３３、管状火炎バーナ３０、排風機３４を経て煙突３５から大気中に放出されるようになっている。
焼結機２８を出た高温の焼結鉱は、クラッシャ１で破砕された後、排熱回収ゾーン３ａと排熱非回収ゾーン３ｂとからなる焼結鉱クーラー３内にコンベア２によって送り込まれるようになっている。

管状火炎バーナ３０には、熱音響エンジン２０が付設されている。この熱音響エンジン２０は二つの蓄熱体２２，２３をループ管２１内に有しており、これらの蓄熱体２２，２３のうち一方の蓄熱体２２は管状火炎バーナ３０内に設けられ、他方の蓄熱体２３は前述した冷却用空気供給管１４内に設けられている。
このような構成において、焼結機２８から排出された排ガスは排気管３３、管状火炎バーナ３０、排風機３４を経て煙突３５から大気中に放出される。このとき、排ガスに含まれるＣＯガスの潜熱は、焼結機２８に供給される燃焼用空気の加熱用として管状火炎バーナ３０で回収される。したがって、焼結機２８で発生したＣＯガスの潜熱を焼結機２８に供給される燃焼用空気の加熱用として有効に利用することができる。

また、管状火炎バーナ３０で回収されたＣＯガスの燃焼顕熱によって熱音響エンジン２０の蓄熱体２２が昇温すると、熱音響エンジン２０のループ管２１内に音波が発生し、このループ管２１内に発生した音波により蓄熱体２３に低温の熱エネルギが発生する。このとき、蓄熱体２３に発生した低温の熱エネルギは冷却用空気供給管１４内を流れる冷却用空気と熱交換することによって、焼結鉱クーラー３の後段（排熱非回収ゾーン３ｂ）に供給される冷却用空気が低温域まで冷却される。したがって、焼結機２８で発生したＣＯガスの潜熱を焼結鉱の冷却用としても有効に利用することができる。

本発明に係る排熱利用方法を焼結鉱クーラーに適用した第１の実施形態を示す図である。本発明に係る排熱利用方法を焼結鉱クーラーに適用した第２の実施形態を示す図である。

符号の説明

１クラッシャ
２コンベア
３焼結鉱クーラー
３ａ排熱回収ゾーン
３ｂ排熱非回収ゾーン
４焼結鉱
１１排熱回収ボイラ
２０熱音響エンジン
２１ループ管
２２，２３蓄熱体
２８焼結機
２７パレット
３０管状火炎バーナ

Claims

焼結鉱を冷却する焼結鉱クーラーの後段から排出される排ガスの熱エネルギを熱音響エンジンで低温の熱エネルギとして回収し、回収された熱エネルギを前記焼結鉱クーラーの後段に供給される冷却用空気の冷却用として用いることを特徴とする排熱利用方法。
焼結鉱原料を焼結処理する焼結機から排出される排ガスを管状火炎バーナに供給して前記排ガスに含まれるＣＯガスの潜熱を回収し、回収された潜熱を前記焼結機に供給される燃焼用空気の加熱用として用いるとともに、熱音響エンジンで低温の熱エネルギに変換して前記焼結機より排出される焼結鉱の冷却用として用いることを特徴とする排熱利用方法。