JP3683781B2 - 回転再生式熱交換器の運転方法 - Google Patents

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    • Y02P80/15—On-site combined power, heat or cool generation or distribution, e.g. combined heat and power [CHP] supply

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に排ガス冷却手段を設け、炉温変動時にこの排ガス冷却手段を作動させることにより、排ガス入り側の排ガス温度の急激な変化を１５０℃ / Ｈｒ以下に抑制し、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を特徴とするものである。
なお排ガス冷却手段を、排ガス入り側に設けられた希釈ダンパーまたは排ガス出側に設けられた外気吸引ダンパーと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、炉の昇温時等にこの排ガス冷却手段を作動させることにより、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。
【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。
【０００８】
回転再生式熱交換器１０の入り側の排ガス流路１２には、排ガス冷却手段として、希釈空気を導入するための希釈ブロワ１３と希釈ダンパー１４とが設けられている。この希釈ダンパー１４は、温度制御プログラム１５により制御されている。温度制御プログラム１５は、排ガス流路１２に設けられた温度センサ１６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１４を開いて希釈ブロワ１３からの希釈空気を排ガス流路１２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、例えば排ガス温度の変動が１５０℃/Ｈｒを超えたときに排ガス冷却手段の作動を開始させ、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。
【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１７に外気吸引ダンパー１８を設ける。この外気吸引ダンパー１８は第１の実施形態と同様に温度制御プログラム１５により開閉を制御される。外気吸引ダンパー１８が開かれると煙突１９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。このように第２の実施形態では、外気吸引ダンパー１８により排ガス温度の制御を行うことができる。
【００１１】
なお図４に示す第3の実施形態のように、回転再生式熱交換器１０の入り側の排ガス流路１２に希釈空気を導入するための希釈ダンパー１４を設けるとともに、出側の排ガス流路１７に外気吸引ダンパー１８を設け、これらをともに温度制御プログラム１５により制御することもできる。このように両者を連動させて制御すれば、より効果的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４に示したように希釈ダンパー１４と外気吸引ダンパー１８とを連動させ、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５００〜１０００℃の範囲でばらつく鋼材熱処理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〜９００℃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１８０℃/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３に示したように外気吸引ダンパー１８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】
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。
【００１７】
しかし図２に示したように希釈ダンパー１４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。
【００１８】
【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に排ガス冷却手段を設け、炉温の急激な変動時にこの排ガス冷却手段を作動させて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。
【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。
【図４】本発明の第３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 入り側の排ガス流路
１３ 希釈ブロワ
１４ 希釈ダンパー
１５ 温度制御プログラム
１６ 温度センサ
１７ 出側の排ガス流路
１８ 外気吸引ダンパー
１９ 煙突

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に排ガス冷却手段を設け、炉温変動時にこの排ガス冷却手段を作動させることにより、排ガス入り側の排ガス温度の急激な変化を１５０℃ / Ｈｒ以下に抑制し、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を特徴とする回転再生式熱交換器の運転方法。
  2. 排ガス冷却手段を、排ガス入り側に設けられた希釈ダンパーとした請求項１記載の回転再生式熱交換器の運転方法。
  3. 排ガス冷却手段を、排ガス出側に設けられた外気吸引ダンパーとした請求項１または２記載の回転再生式熱交換器の運転方法。
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