JP2802447B2 - 熱風炉の保温方法 - Google Patents

熱風炉の保温方法

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力生 小野
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【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は熱風炉の保温方法に係り、詳しくは、高炉本
体の改修時、高炉操業中と同様に送風、燃焼を繰返し、
熱風炉を所定温度レベルの保温状態で待機させ、熱風炉
内のレンガ損傷を防止する熱風炉の保温方法に係る。
従来の技術 従来、高炉を改修する際に熱風炉のレンガ捲替を行な
わない場合でも熱風炉を徐冷し改修期間中常温の状態で
放置し、高炉再稼動に先立って熱風炉を昇熱し、高炉の
火入れに備えるようにしている。ところがこのような熱
風炉の保守管理を行なうと、熱風炉レンガの冷却過程で
レンガに亀裂を生じ、改修期間中にレンガの一部積替な
らびに目地の補修を行なう必要がある。なかでも熱風炉
の内張りレンガとして珪石レンガを用いた高温熱風炉で
は珪石レンガ中に含有するクリストバライト等が第1表
に示すように変態点が低温側にあるため、前記のような
保守管理では、レンガの損傷を防止することがむづかし
い。このため、レンガを所定の温度範囲になるよう高温
操業中に同様に熱風炉の燃焼・放熱を繰返しながら熱風
炉を所定の温度レベルに維持する必要がある。
なお、熱風炉の通常操業におけるギッタ珪石レンガ下
端温度は400℃以上に管理する一方、ドーム部の珪石レ
ンガ等は転移温度870℃の遅鈍型変態を示すため、その
温度は900℃以上とする方法が採られている。
このような問題を解決した技術としては例えば特開昭
58−77513号公報に記載された方法がある。これは、熱
風炉鉄皮よりの放散熱および排ガス損失分だけを補償す
る小容量のバーナにより、保温に要する熱を供給すると
ともに、冷却のため冷風吸引ファンを設け、蓄熱室下端
部に冷気を吸引してレンガ受金物を強制冷却するもので
ある。
発明が解決しようとする課題 本発明は上記問題の解決を目的とし、具体的には、熱
風炉の保熱のため、設備の改造や付加装置の設置を極力
さけ、既設の熱風炉の構造を成るべくそのまま利用し、
長期保温を実現する高炉熱風炉保熱方法を提案すること
を目的とする。
課題を解決するための手段ならびにその作用 すなわち、本発明は、燃焼工程と冷却工程とを繰返し
ながら熱風炉の保温を行なうに当り、蓄熱室下部の冷風
導入管路と、燃焼室側の熱風排出管路に排気ダクトを設
け、その排気ダクト先端内ブリーダで大気と連通可能と
無し、蓄熱室下部のギッタレンガ及び/又は下部周囲の
ギッタレンガ背面温度とギッタ受金物温度とを測定し、
ギッタ受金物温度が管理上限値に達する前の段階で冷風
導入管路及び熱風排出管路の弁を開として自然通気によ
る冷却工程に切替えるとともにギッタレンガ及び/又は
ギッタレンガ背面温度が管理下限値に達する前の段階で
弁を閉として燃焼工程に切替えることを特徴とする。
以下、本発明の手段たる構成ならびにその作用につい
て更に詳しく説明すると、次の通りである。
本発明者等は高炉の停止時における熱風炉の保温方法
を検討するため、熱風炉操業プログラムを用いて保熱時
の条件(例えばドーム温度900℃以上、ギッタレンガの
珪石レンガ下端温度400℃以上、ギッタ受金物温度350℃
以下)でギッタ珪石レンガ温度およびギッタ部連通ガス
温度を求め、その通過ガス量および温度で壁レンガの温
度解析をしたところ、ギッタ珪石レンガの下端部温度よ
り壁レンガの珪石レンガ背面部の方が温度が低いという
ことがわかった。進んで温度解析により保熱方法の研究
を行ない、この研究結果に基づいて本発明は成立したも
のである。
以下、図面に従って本発明を説明する。
第1図は本発明の実施する際に用いられる装置の一例
を示す縦断面図であり、第2図は本発明に係る一つの実
施例のMガス量と冷却風量との関係を示すグラフであ
り、第3図は壁レンガ温度分布を示すグラフであり、第
4図ならびに第5図はそれぞれ冷却エアー量を変えた場
合の壁レンガ温度分布を示すグラフである。
通常の熱風炉は第1図に示す燃焼室2に燃料ガス(以
下Mガスという)と燃焼用空気を送り、ここでこれらを
燃焼させ、この燃焼ガスを蓄熱室3を経由して煙突4よ
り排出させるように構成し、所定の温度に達した段階で
冷風導入管路5より高炉送風用高圧空気を供給し、蓄熱
室3内を通過させることにより高圧空気を昇温させ、熱
風排出管路6を経て図示しない羽口より高炉内へ吹込み
蓄熱室内の蓄熱が高温送風に適さなくなった段階で燃焼
期に入るように構成されているが、本発明を実施する際
に用いられる熱風炉は、上記構造の熱風炉1の冷風導入
管路5ならびに熱風排出管路6にそれぞれ弁Db、ブリー
ダ弁8を設けて、大気と連通させるよう構成したもので
熱風排出管路6は第1図に示すように高炉の環状管まで
伸びる管路を燃焼室出側で取外し、その管端に排気ダク
ト7を接続し、その先端をブリーダ弁8として構成した
ものである。
燃焼期においては、ブリーダ弁8を閉鎖し、燃焼室2
側でMガス、燃焼用空気を供給して燃焼させ、その排気
は煙突4から排出されるよう構成する。なお、保熱用ガ
スとしてはBガス(高炉ガス)のような低カロリのもの
で十分である。この燃焼期はドーム温度900℃以上、ギ
ッタレンガの珪石レンガ下端温度400℃以上、ギッタ受
金物温度350℃以下の各温度に至るまで加熱し、ギッタ
受金物が350℃に達する前の段階で燃焼を停止する。続
いて、ドーム温度の昇温のため、冷風導入管路5の弁
(バタフライ弁)Dbならびに燃風排出管路6のブリーダ
弁8をそれぞれ開として自然通風を行ない大気を蓄熱室
3ならびに燃焼室2へ通過させる冷却工程に入る。
冷却工程は上記レンガ温度を基準に管理すると共に自
然通風の通気量はバタフライ弁Dbの開度制御により行な
うことができる。
以上のように構成した熱風炉において、珪石レンガ保
護の目的でレンガ温度を通常操業時レベルと同様に保持
させる燃焼・冷却の繰返しにより保熱を行なうが、この
保熱条件は珪石レンガの強度を維持させるための操業条
件を満足するように決定される。以下、通常用いられて
いる熱風炉の一例の保熱条件決定方法について説明す
る。
熱風炉の操業条件は次の通りとする。
燃焼室壁レンガ表面温度(TD1)>900℃ 蓄熱室ドームレンガ表面温度(TD2)>900℃ ギッタレンガ珪石下端温度(TK)>400℃ 排ガス温度(ギッタ受金物)(TW)<350℃ また、高炉の改修日数を例えば100日とすると、熱風
炉はこの間燃焼ならびに冷却を繰返すので、保熱サイク
ルとして3〜5日が必要である。この間の保熱条件を決
定するのに関係する主なパラメータは燃焼時間、冷却時
間、Mガス量ならびに冷却エアー量等であり、このパラ
メータの操業条件に与える影響を考察するため、熱風炉
保熱計算プログラムならびに蓄熱室のギッタ壁レンガに
ついては別途モデルを用い保熱条件を求めた。
燃焼・送風サイクルは1.9時間送風、2.0時間燃焼を1
サイクルとし、これを繰返す方法で行ない、その燃焼条
件を次の通りとした。
燃焼Mガス量=80000Nm3/h 燃焼Mガスカロリ=1000KCal/Nm3 燃焼エアー量=144400Nm3/h 燃焼温度=1150℃ 送風量=6000Nm3/分 燃焼室〜ドームは表面積が等しい円筒をモデル化し、
ガス−レンガ表面間の熱交換、壁レンガ内の伝熱、外表
面からの放散熱、また、蓄熱室はガス−蓄熱レンガ間の
熱交換、外表面からの放散熱について計算した。
パラメータとしては次のものを用いた。
Mガス量 ;20000〜30000Nm3/h 冷却エアー量;3000〜6000Nm3/h 燃焼時間 ;6〜10時間 冷却時間 ;66〜110時間 サイクル ;3〜5日 第2図に上記計算結果を示す。
図の中にはドーム温度、燃焼室入口温度、珪石レンガ
400℃温度、排ガス350℃に対するMガス量と冷却エアー
量の関係を示しているが、これらの一例として保熱サイ
クルを3回とした第2図の燃焼6時間、送風冷却66時間
のケースで説明すると、ドーム温度、燃焼室入口温度そ
れぞれ900℃以上に対し、珪石レンガ下端温度400℃以上
の方がMガス冷却エアー量の条件が厳しく、Mガス量と
冷却エアー量の許容レンジは排ガス350℃以下と珪石レ
ンガ下端400℃以上で決められる。
第2表は蓄熱室ギッタ珪石レンガ下端部の壁レンガ部
の物性値を示すもので、表中記号は鉄皮側から珪石レン
ガに至るレンガ構造に符号を付したものである。
この壁レンガ部は、燃焼・送風を繰返す通常操業にお
ける定常状態では、珪石レンガの温度は管理値400℃よ
り上にあり、第3図に温度分布を示す。
第3図に定常状態になった壁レンガの温度分布を示
す。ギッタレンガの温度変化に対して珪石レンガ表面の
温度変化は少なく、1サイクル当りの壁レンガの温度変
化は珪石レンガのみで行なわれている。また、珪石断熱
の背面温度は440℃で問題ない。
しかし、保熱時は通常操業時に比べ珪石表面での温度
変化は若干大きくなり、保熱条件により問題が生じるこ
とが判明した。これを冷却エアー量3750Nm3/hと4300Nm3
/hの保熱条件で以下に示す。
第4図ならびに第5図に冷却風量3750と4300Nm3/h時
の壁レンガ温度は操業時に比べるとギッタレンガの温度
変化に対して、低い温度で温度変化が行なわれている。
これは、燃焼ガス量が少量であるため、燃焼Mガスの壁
への入熱量に比べ、鉄皮表面からの放散熱が大きいこと
に起因しているものと思われる。同様にギッタレンガそ
のものの温度も低いことにより珪石断熱の背面温度も低
下し、冷却エアー量3750Nm3/hで425℃になるものの4300
Nm3/hでは300℃と低下し、管理値以下となる。
従って、実際の保熱時には珪石レンガの温度の測定の
他珪石断熱レンガ背面温度を実測する必要があり、これ
を保熱条件とすることが望ましい。
そのためには、熱風炉の保熱について操業条件[運転
条件]を満足させるための保熱条件は次のようになる。
操業条件 燃焼室壁レンガ表面温度>900℃ 蓄熱室ドームレンガ表面温度>900℃ ギッタレンガ珪石下端温度>400℃ 蓄熱室壁の珪石断熱レンガ背面温度>400℃ 排ガス温度<350℃ なお、ここで、蓄熱室壁の珪石レンガ背面側温度の側
温で冷却時間が足りなくなったら冷却風量を減少させ
る。逆に、冷却時間が余る様であれば冷却風量を増加さ
せ、6時間燃焼、66時間冷却のサイクルが確保可能とな
る。
以上のように操作すると、蓄熱室壁の珪石レンガにク
ラックならびにスポーリングが生ずることなく保熱で
き、熱風炉レンガの再利用が可能である。
<発明の効果> 以上詳しく説明したように、本発明は、燃焼工程と冷
却工程とを繰返しながら熱風炉の保温を行なうに当り、
蓄熱室下部の冷風導入管路と、燃焼室側の熱風排出管路
に排気ダクトを設け、その排気ダクト先端内ブリーダで
大気と連通可能と成し、蓄熱室下部のギッタレンガ及び
/又は下部周囲のギッタレンガ背面温度とギッタ受金物
温度とを測定し、ギッタ受金物温度が管理上限値に達す
る前の段階で冷風導入管路及び熱風排出管路の弁を開と
して自然通気による冷却工程に切替えるとともにギッタ
レンガ及び/又はギッタレンガ背面温度が管理下限値に
達する前の段階で弁を閉として燃焼工程に切替ることを
特徴とする。
従って、蓄熱室下部の冷風導入管路と燃焼室側の熱風
排出管路に排気ダクトを設け、その排気ダクト先端内ブ
リーダで大気と連通可能とし、蓄熱室下部のギッタレン
ガ及び/又は下部周囲のギッタ背面温度とギッタ受金物
温度とを測定し、ギッタ受金物温度が管理上限値に達す
る前の段階で前記弁を開として自然通気の冷却工程に入
るようにし、前記ギッタレンガ及び/又はレンガ背面温
度が管理下限値に達する前の段階で前記弁を閉として燃
焼工程に入るようにしたため、蓄熱炉の珪石レンガにク
ラックならびにスポーリングが生じることなく保熱で
き、熱風炉の保熱のための設備の改造や付加装置の設置
等を余り必要とせずに長期保温が実現することができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施する際に用いられる装置の一例を
示す縦断面図、第2図は本発明に係る一つの実施例のM
ガス量と冷却風量との関係を示すグラフ、第3図は壁レ
ンガ温度分布を示すグラフ、第4図ならびに第5図はそ
れぞれ冷却エアー量を変えた場合の壁レンガ温度分布を
示すグラフである。 符号1……熱風炉、2……燃焼室 3……蓄熱室、4……煙突 5……冷風導入管路、6……熱風排出管路 7……排気ダクト、8……ブリーダ弁 Db……弁 TD1……燃焼室壁レンガ表面温度 TD2……蓄熱室ドームレンガ表面温度 TK……ギッタレンガ珪石下端温度 TW……排ガス温度(ギッタ受金物温度)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】燃焼工程と冷却工程とを繰返しながら熱風
    炉の保温を行なうに当り、蓄熱室下部の冷風導入管路
    と、燃焼室側の熱風排出管路に排気ダクトを設け、その
    排気ダクト先端内ブリーダで大気と連通可能と成し、蓄
    熱室下部のギッタレンガ及び/又は下部周囲のギッタレ
    ンガ背面温度とギッタ受金物温度とを測定し、ギッタ受
    金物温度が管理上限値に達する前の段階で前記冷風導入
    管路及び熱風排出管路の弁を開として自然通気による冷
    却工程に切替えるとともに前記ギッタレンガ及び/又は
    前記ギッタレンガ背面温度が管理下限値に達する前の段
    階で前記弁を閉として燃焼工程に切替えることを特徴と
    する熱風炉の保温方法。
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