JP2696351B2 - 炉材の冷却方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は製鋼用の電気炉、化合物製造用反応炉等の高
温で使用される装置の耐火物炉材の冷却方法に関する。

［従来の技術］ 操業時の温度が高温（一般的には1000℃前後または10
00℃以上）の装置、例えば製鋼用電気炉、転炉、セメン
トロータリーキルン、各種窯業炉、化学工場における反
応炉、合成炉、分解炉、熱風炉、加熱炉、焼却炉等にお
いては、第２図に例示する如く、装置の構造物または断
熱材（保温材）として各種の耐火煉瓦が使用されてい
る。この種の耐火煉瓦としては粘土質煉瓦、マグネシア
質煉瓦、クロム、マグネシア質煉瓦、ドロマイト質煉瓦
等が使用されている。

第２図中、11は電極、12は珪石煉瓦であり、隣接する
煉瓦同士の間には膨張シロが設けられている。13はマグ
ネシア煉瓦、14は珪石煉瓦又は鋼板巻き塩基性煉瓦、15
は耐火煉瓦、16は珪石煉瓦、17は珪石煉瓦又はマグネシ
ア煉瓦、18は耐火煉瓦、19は もしくは珪石粉末又はマグネシアクリンカーもしくはド
ロマイトクリンカーである。これらの炉材は使用により
損耗するので、定期的または不定期に補修、取替えを行
なう必要がある。

［発明が解決しようとする課題］ 上記炉材の補修、取替えのためには、高温の装置の運
転を一時停止し、炉修作業が行なえる室温付近まで炉材
を冷却しなければならないが、この冷却に要する時間は
一般に非常に長く、特に大型の装置の場合は、数日を要
する場合もある。この原因は、上記炉材として断熱性能
が良いものを使用しているからであり、冷却時にこの特
性が逆効果を発揮して冷却所要時間が長くなるためであ
る。

炉の補修時間をできるだけ短縮し操業率を上げるた
め、一般には炉内に強制通気を行なっているが、この冷
却方法はあまり効果がなく、所定の温度となるまでにか
なりの長時間を要しているのが現状である。

本発明は上記炉材の冷却所要時間の短縮を図ることを
目的とするものである。

［課題を解決するための手段］ 上記課題を解決するため本発明は次のような炉材の冷
却方法を提供する。

すなわち本発明にかかる炉材の冷却方法は、電気炉、
反応炉等、高温で使用される炉の運転停止時における炉
材冷却方法であって、液化ガスを噴出しつつ該噴出の反
動で回転する反動タービン式噴射装置を用いて高温の炉
中に液体窒素、液化炭酸ガス等の液化ガスを噴出させ炉
材を急速に冷却したのち、液体空気又は室温の空気を用
いて炉内雰囲気を置換することを特徴としている。

換言すれば、炉材の冷却剤として液体窒素等を使用
し、これら超低温液化ガスが持っている冷却エネルギー
を有効に活用して炉材の冷却所要時間を短縮するもので
ある。

いま、仮に装置の停止時の炉材の温度を1000℃と仮定
し、この炉中に室温の空気を送風し、その排気温度が50
0℃になるものと想定する。この空気の代りに同量の液
体窒素を使用するものとすると、気体のエンタルピーす
なわち冷却エネルギーはほぼ液体窒素のそれが空気のそ
れの２倍に相当する。すなわち、冷却能力は２倍にな
る。また、液体窒素は室温の空気に比し、その見かけ容
量は約1/700であり、大量の冷却用のガスを炉内に送り
込むことが可能であり、冷却時間の大幅な短縮が可能で
ある。

液体窒素等の液化ガスは、爆発の危険性を避けるため
噴霧状で炉内に供給するのが好ましい。液体窒素の温度
（−196℃）より排気温度500℃まで温度上昇があると、
気体の体積は約10倍に膨張するのであり、これを圧力に
換算すると大略10気圧に相当する。したがって、この気
体の膨張エネルギーを利用して回転しつつ液化ガスを噴
出する反動式タービンを使用して液体窒素等を炉内に噴
出させれば、きわめて効果的に炉壁全体を冷却すること
ができる。

第１図は本発明の冷却方法の実施例を模式的にあらわ
すもので、冷却に際しては、この炉１の内部に先端部に
反動タービン式噴射装置2,2を備えた噴射ユニット３が
挿入される。反動タービン式噴射装置２は、例えば芝生
等に散水する自転式スプリンクラーのように、液化ガス
を噴出しつつ、その噴出の反動を利用して回転するよう
になっている。噴射装置２には液化ガス貯槽４から液化
ガスが流量制御弁5,流量制御ユニット6,温度制御ユニッ
ト７等で流量制御されつつ供給される。なお、噴射装置
は図示例のものに限らず、液化ガスを炉材に効果的に吹
きつけることができるものであれば他の形式のものでも
よい。

実際の冷却に際しては、排気ガス温度が200℃前後に
なったとき液体窒素等の不活性ガスの使用を中止し、液
体空気または室温空気により炉内のガス置換を行なうと
ともに冷却を継続し、室温付近の温度まで冷却するのが
好ましい。これは、最初から液体空気を使用して冷却を
行なうと、沸点が低い窒素が先に蒸発し、炉内が酸素リ
ッチになって危険性が増すからである。また、冷却の後
半を液体空気等で行なうのは炉材補修時に作業員が炉内
に入ったとき酸欠状態になるおそれがないよう炉内雰囲
気を置換するためである。

つぎに、この炉材の冷却は、前述の如く炉材の補修、
取替えを目的として行なわれるものであり、炉材が室温
程度の温度に冷却されると、使用済みの炉材を解体して
除去し、新しい炉材を組み立てる作業が実施される。こ
の作業は、それ自体非常に労力を要する困難な作業であ
るが、従来は炉の操業率を上げるために炉材が充分に冷
却しないうち（例えば50℃程度）に作業を行なっていた
ので、さらに作業条件の悪いものとなっていた。

本発明では、超低温の液化ガスを直接炉材に吹きつけ
ることにより、炉材の表面と内部との間に大きな温度差
が生じ、熱歪によって炉材が脆化するので、使用済みの
炉材を容易に破砕できるという利点もあるのである。こ
のためには、炉材の冷却速度を好ましいものに制御すれ
ばよい。

［実施例］ 第１図に示す冷却装置を示し、最初に液体窒素を噴射
し、排気ガス温度が200℃程度となった後半は液体空気
を噴射して製鋼用電気炉の冷却を行なったところ、従来
の強制通気方法の場合に較べて、冷却時間を1/3以下に
することができた。

［発明の効果］ 以上の説明から明らかなように、本発明にかかる冷却
方法によれば、高温で使用される多種装置の冷却時間を
大巾に短縮することが可能となり、高温装置の補修時間
を短縮し、稼働率を向上させることが可能となった。

しかも、本発明では、急冷用の液化ガスの噴出を、液
化ガスを噴出しつつその反動で回転する反動タービン式
噴射装置を用いて行うので、炉内の広い範囲に効率よく
散布することが可能である。また、液化ガスによる急冷
後に、空気で炉内雰囲気を置換しつつさらに冷却するの
で、作業員による炉材の補修作業を安全かつ早急に行う
ことができる。

また、この急速冷却を利用して使用済み炉材の破砕を
容易にすることもできるので、例えば炉材の解体作業が
容易になるという利点もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施法を例示する説明図、第２図は炉
の例を示す断面図である。 １……炉、２……噴射装置 ３……噴射ユニット、４……液化ガス貯槽

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−112679（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−19686（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−51489（ＪＰ，Ａ) 実開 昭58−83095（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭59−45499（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭53−45049（ＪＰ，Ｙ２)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電気炉、反応炉等、高温で使用される炉の
   運転停止時における炉材冷却方法であって、液化ガスを
   噴出しつつ該噴出の反動で回転する反動タービン式噴射
   装置を用いて高温の炉中に液体窒素、液化炭酸ガス等の
   液化ガスを噴出させ炉材を急速に冷却したのち、液体空
   気又は室温の空気を用いて炉内雰囲気を置換することを
   特徴とする炉材の冷却方法。