JP3649999B2 - 回転再生式熱交換器の運転方法 - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋼片加熱炉、鋼片熱処理炉、鋼塊均熱炉などの炉に設置されている回転再生式熱交換器の運転方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
鋼片加熱炉や熱処理炉などの炉から排出される高温の排ガスの保有熱を回収するために、従来から回転再生式熱交換器が使用されている。この回転再生式熱交換器は、図１に示すようにハウシング１の内部をセクタープレート２により分割し、その片側に排ガスを流し、他方の側に燃焼空気を流しながらこのハウシング１の内部でロータ３を回転させ、熱交換を行わせるものである。
【０００３】
ロータ３には波板鋼鈑等よりなる蓄熱体が設けられており、排ガス側で加熱され、燃焼ガス側に回転して燃焼空気を予熱する。回転再生式熱交換器は従来主として４００℃以下の低温の排ガスに用いられていたのであるが、近年においては使用可能温度が１０００℃付近まで高まっている。そのためロータ３の熱膨張が大きくなり、特に炉の昇温時等のように炉温が大きく変動する時には、ハウシング１の熱膨張とロータ３の熱膨張とがアンバランスになって、回転摺動部で過接触が生じ、ロータ３の回転が停止してしまうことがあった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記した従来の問題点を解決し、炉温が大きく変動する時にも回転摺動部の過接触を防止することができる回転再生式熱交換器の運転方法を提供するためになされたものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するためになされた本発明は、炉の排ガスから排熱回収を行う回転再生式熱交換器の排ガス入り側に、この回転再生式熱交換器を出た排ガスの一部を戻すことにより、炉温変動時における排ガス入り側の排ガス温度の急激な変化を防止することを特徴とするものである。
なお、排ガス出側に設けられた外気吸引ダンパーから外気を吸引することにより、回転再生式熱交換器に入る排ガス量を抑制する手段を併用してもよい。そして排ガス入り側の排ガス温度を、１５０℃/Ｈｒ以下に抑制することが好ましい。
【０００６】
本発明の回転再生式熱交換器の運転方法によれば、炉の昇温時等に回転再生式熱交換器を出た排ガスの一部をこの回転再生式熱交換器の排ガス入り側に戻すことにより、排ガス入り側の排ガス温度の急激な変化を防止することができるので、熱交換器の全体が均一に膨張収縮するようになり、ハウシングの熱膨張とロータの熱膨張とのアンバランスによる回転摺動部の過接触を防止することができる。またこれと同時に排ガス出側に設けられた外気吸引ダンパーから外気を吸引するようにすれば、回転再生式熱交換器に入る排ガス量を抑制できるので、さらに確実に排ガス入り側の排ガス温度の急激な変化を防止することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の好ましい実施形態を示す。
図２は本発明の第１の実施形態を示す図である。この図中、１０は図１に示した回転再生式熱交換器であり、図示しない鋼片加熱炉や熱処理炉などの炉から排出される高温の排ガスと、燃焼ブロワ１１からバーナに供給される燃焼空気との間で熱交換を行っている。回転再生式熱交換器１０の出側の排ガス流路１２には排ガス吸引ブロワ１３が設置されており、回転再生式熱交換器１０を通過して温度降下した排ガスを煙突１４に送っている。
【０００８】
１５は、この排ガス吸引ブロワ１３と煙突１４との間から排ガスの一部を抜き出す排ガス循環流路である。本発明では、この排ガス循環流路１５により抜き出された低温の排ガスは、希釈ダンパー１６を経由して回転再生式熱交換器１０の入り側の排ガス流路１７に戻される。この希釈ダンパー１６の開閉は、温度制御プログラム１７により制御されている。温度制御プログラム１７は、入り側の排ガス流路１７に設けられた温度センサ１８により回転再生式熱交換器１０の入り側の排ガス温度をモニタリングし、炉の昇温時等のように炉温が変動して排ガス温度が急激に高まった場合には、希釈ダンパー１６の開度を大きくして排ガス循環流路１５からの低温の排ガスを入り側の排ガス流路１９に導入し、回転再生式熱交換器１０の入り側の排ガス温度の急上昇を抑制する。
【０００９】
排ガス温度の上昇勾配は、回転再生式熱交換器１０の回転摺動部の過接触を発生させない程度に設定すればよく、例えば回転再生式熱交換器１０の入り側の排ガス温度の変動を常に１５０℃/Ｈｒ以下に抑制することが好ましい。これによりハウシングの熱膨張とロータの熱膨張とのアンバランスによる回転摺動部の過接触を防止することができる。
なお、このように入り側の排ガス温度を抑制することは回転再生式熱交換器１０の熱効率を低下させるので、炉温が安定した後は速やかに希釈ダンパー１６を閉じることが好ましい。
【００１０】
図３に示す第２の実施形態では、回転再生式熱交換器１０の出側の排ガス流路１２に新たに外気吸引ダンパー２０を設けてある。この外気吸引ダンパー２０も第１の実施形態と同様に温度制御プログラム１７により開閉を制御される。外気吸引ダンパー２０が開かれると煙突１４でのドラフトにより外気が吸引され、その分だけ回転再生式熱交換器１０に流入する排ガス量及び排ガス熱量が減少するので、回転再生式熱交換器１０の入り側の排ガス温度の急上昇を抑制する効果が得られる。
【００１１】
このように第２の実施形態では、第１の実施形態に示された低温の排ガスを、希釈ダンパー１６を経由して回転再生式熱交換器１０の入り側の排ガス流路１９に戻す手段と、外気吸引ダンパー２０による外気吸引手段との併用により、より確実に排ガス温度の制御を行うことができる。
以下に本発明の実施例を示す。
【００１２】
【実施例】
（実施例１）
鋼片加熱炉に設置された回転再生式熱交換器に本発明を適用した。この鋼片加熱炉は、常温から鋼材の目標加熱温度まで昇温されるものであり、かつ鋼材の目標加熱温度も９００〜１３００℃の範囲でバラツキがある。従って、回転再生式熱交換器の入り側排ガス温度も常温〜１０００℃程度の範囲で変動するものである。
【００１３】
回転再生式熱交換器の入り側排ガス温度の上昇は、なりゆきに任せた場合には加熱作業時に２００℃/Ｈｒ以上となり、急激な温度上昇に伴う摺動部の過接触が原因で回転駆動装置が過負荷となり、熱交換が中断されることがあった。これに対して図３に示したように、回転再生式熱交換器通過後の低温の排ガスを回転再生式熱交換器１０の入り側の排ガス流路１９に希釈ダンパー１６を介して戻すとともに、外気吸引ダンパー２０から外気を吸引して昇温時における回転再生式熱交換器の入り側排ガス温度の変動を１００℃/Ｈｒ以下に抑制したところ、過接触による回転駆動装置の過負荷はなくなり、連続して安定な熱交換を行うことができた。
【００１４】
（実施例２）
目標加熱温度が９００〜１４００℃の範囲でばらつく鋼塊均熱炉に設置された回転再生式熱交換器に、本発明を適用した。この回転再生式熱交換器の入り側排ガス温度は常温〜１２００℃の範囲で変動するものである。回転再生式熱交換器の入り側排ガス温度の変動は、温度制御を行わない場合には３００℃/Ｈｒ以上となり、急激な温度上昇に伴う摺動部の過接触が原因で回転駆動装置が過負荷となり、熱交換が中断されることがあった。
【００１５】
しかし図２に示したように回転再生式熱交換器通過後の低温の排ガスを回転再生式熱交換器１０の入り側の排ガス流路１９に希釈ダンパー１６を介して戻すことによって回転再生式熱交換器の入り側排ガス温度の変動を１５０℃/Ｈｒ以下に抑制したところ、過接触による回転駆動装置の過負荷はなくなり、連続して安定な熱交換を行うことができた。
【００１６】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によれば炉の排ガスから排熱回収を行う回転再生式熱交換器の排ガス入り側に、この回転再生式熱交換器を出た低温の排ガスの一部を戻すことにより、炉温の急激な変動時における入り側排ガス温度の急激な変化を防止するようにしたので、熱膨張のアンバランスによる回転再生式熱交換器の回転摺動部の過接触を防止することができる効果がある。また請求項２の発明のように外気吸引手段を併用すれば、より効果的に入り側排ガス温度の制御が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】回転再生式熱交換器の断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態を示す系統図である。
【図３】本発明の第２の実施形態を示す系統図である。
【符号の説明】
１ ハウシング
２ セクタープレート
３ ロータ
１０ 回転再生式熱交換器
１１ 燃焼ブロワ
１２ 出側の排ガス流路
１３ 排ガス吸引ブロワ
１４ 煙突
１５ 排ガス循環流路
１６ 希釈ダンパー
１７ 温度制御プログラム
１８ 温度センサ
１９ 入り側の排ガス流路
２０ 外気吸引ダンパー

Claims (3)

  1. 炉の排ガスから排熱回収を行う回転再生式熱交換器の排ガス入り側に、この回転再生式熱交換器を出た排ガスの一部を戻すことにより、炉温変動時における排ガス入り側の排ガス温度の急激な変化を防止することを特徴とする回転再生式熱交換器の運転方法。
  2. 排ガス出側に設けられた外気吸引ダンパーから外気を吸引することにより、回転再生式熱交換器に入る排ガス量を抑制する請求項１記載の回転再生式熱交換器の運転方法。
  3. 排ガス入り側の排ガス温度を１５０℃/Ｈｒ以下に抑制する請求項１〜３のいずれか記載の回転再生式熱交換器の運転方法。
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