JP4210370B2

JP4210370B2 - 蓄熱室の運転方法、および蓄熱室

Info

Publication number: JP4210370B2
Application number: JP28519698A
Authority: JP
Inventors: アンドレアス・エメル; ドラガン・ステバノビク; ハンス−ゲオルグ・ファスビンダー
Priority date: 1997-10-08
Filing date: 1998-10-07
Publication date: 2009-01-14
Anticipated expiration: 2018-10-07
Also published as: ES2199395T3; EP0908692A3; US6092300A; ATE239894T1; DE19744387C1; JPH11193408A; DE59808239D1; US6334265B1; EP0908692B1; EP0908692A2

Description

【０００１】
【発明の分野】
本発明は、バルク材蓄熱室または請求項１の前文に記載の蓄熱室の運転方法に関する。本発明はまた、請求項６の前文に記載の蓄熱室に関する。
【０００２】
このような蓄熱室は、気体を通例８００℃の温度に加熱するのに使用される。たとえば高炉の運転において、蓄熱室は、１２００℃の温度の熱風を発生させるのに役立つ。このような蓄熱室はたとえば、ＵＳ２，２７２，１０８号、ＤＥ４１０８７４４Ｃ１号またはＤＥ４２３８６５２Ｃ１号から知られている。
【０００３】
このような公知の蓄熱室の場合、バルク材は、内側の、円筒形に設計されたいわゆるホットグリッド（熱い格子）およびそれを同軸上で取囲むいわゆるコールドグリッド（冷たい格子）の間の環状空間に入れられる。ホットグリッドとコールドグリッドとの双方には孔または開口部が設けられ、その直径は、気体は通過させるがバルク材は通過することができないように選択される。実際には、コールドグリッドは通例、孔をあけた金属板から製造され、ホットグリッドは通例、セラミック材料、たとえば粘度質耐火れんがから製造される。バルク材としては、たとえば砂利または酸化アルミニウムビーズが使用される。
【０００４】
公知の装置の場合、ホットグリッドおよび／またはコールドグリッドは、不都合なことに、わずかな運転時間または使用期間の後に壊れる。壊れたホットグリッドおよび／またはコールドグリッドを取り替えることは非常に高くつく。
【０００５】
【発明の概要】
本発明の目的は、使用期間を確実に延ばすことのできる、蓄熱室の運転方法および蓄熱室を特定することである。
【０００６】
本発明は、請求項１および請求項６の特徴によって達成される。好都合な改良点は、請求項２から５および請求項７から１８の特徴から見出される。
【０００７】
方法に関して本発明によって特定された特徴に従えば、予め定められた量のバルク材が熱風の通過中または通過後に排出されて、バルク材によってホットグリッドまたはコールドグリッド上にかけられる圧縮応力が減じられる。蓄熱室の使用期間は、結果として大幅に長引かせることができる。
【０００８】
排出されたバルク材は、環状空間内へと有利に送り戻される。結果として、必要最小限度のバルク材の充填レベルが維持される。もし高価なバルク材を使用する場合、それを再使用することで運転コストを低減する効果を奏することができる。
【０００９】
排出されたバルク材は空気圧によって搬送することができる。これにより、バルク材は環状空間の頂部の付近に設けられた供給用開口部を通して、環状空間内へと有利に戻される。この場合、輸送用の気体はバルク材と分離して周囲へと放出させることが可能である。上述の特徴は、この方法を自動化することを可能にする。
【００１０】
蓄熱室に関して本発明によって特定された特徴に従えば、ホットグリッドおよび／またはコールドグリッドは、バルク材が加熱中に自由に径方向に膨張することができるように設計される。これにより、バルク材の熱によって引き起こされた圧縮応力がホットグリッドおよび／またはコールドグリッドに及ぼす影響を減じることができる。ホットグリッドおよび／またはコールドグリッドの破壊もまた防がれる。したがって、蓄熱室の使用期間が延びる。
【００１１】
改良のための１特徴に従えば、ホットグリッドおよび／またはコールドグリッドには少なくとも１つの開口部が設けられる。この開口部の直径は、粒子の最大直径よりも大きくされ、それにより、バルク材内に形成される圧縮応力を、その開口部を通過するバルク材の割合によって補償することが可能となる。開口部から出てくるバルク材をとらえるための装置は、その開口部の、環状空間には面していない側部上に、好適に設けられる。
【００１２】
さらなる改良のための特徴に従えば、上記とらえるための装置は、蓄熱室の軸に対して斜めに延びる、少なくとも１つの傾斜面を有する。この傾斜面は、ホットグリッドまたはコールドグリッドの、環状空間には面していない外側から、環状表面に面する内側へと、環状空間の底部の方向に、下り坂を形成する。
【００１３】
さらに、この装置は、孔が設けられたカバーによって閉鎖可能であってもよい。この孔は、気体の通過は可能にするがバルク材の通過は阻止するように形成される。このため、バルク材の個々の粒子に、出ていくガスの流れが混入することが防がれる。
【００１４】
さらなる改良点に従えば、環状空間の底部には少なくとも１つの排出用開口部が設けられる。加熱中または加熱後にバルク材を排出することによってもまた同様に、ホットグリッドおよび／またはコールドグリッドに対してバルク材によってかけられる圧縮応力を減じることが可能である。
【００１５】
排出用開口部は管内に開口することが望ましく、この管を閉じるための手段を設けることが可能である。この管は、輸送用管内に有利に開口する。輸送用気体の流れを生成するための装置をこの輸送用管に接続してもよく、それにより、バルク材をその輸送用管を通じて空気圧で搬送することが可能となる。上述の特徴は、排出されたバルク材を環状空間内へと自動的に戻すことを可能にする。
【００１６】
輸送用管は、環状空間の頂部付近に設けられた供給用開口部と接続されてもよい。輸送用気体からバルク材を分離するための装置は、供給用開口部の、環状空間には面していない側部上に有利に設けられる。この結果、環状空間のその領域が冷却されることが防がれる。
【００１７】
【詳細な説明】
本発明の実施例を、添付の図面を参照して以下により詳細に説明する。
【００１８】
図１に、先行技術に従った蓄熱室を断面で示す。蓄熱室の軸は、Ａで示される。（ここでは一部のみが示される）バルク材４は最大粒子直径Ｄ_maxを有し、このバルク材４は円筒形に設計されたコールドグリッド２と、コールドグリッドと同軸上に配されたホットグリッド３との間の環状空間１内に受け取られる。コールドグリッド２およびホットグリッド３は気体通路５を有する。気体通路５の最大直径は、バルク材４が通過することができないように選択される。ホットグリッド３が取囲む熱い収集空間またはホットスペースを６で示し、コールドグリッド２を取囲む壁部を７で示す。壁部７とコールドグリッド２との間には、冷たい収集空間またはコールドスペース８が存在する。
【００１９】
第１の実施例、すなわちホットグリッド３を図２から図４に示す。ホットグリッド３は、互いに積み重ねられて、たとえば粘度質耐火れんがから製造された、複数のリング部材９を含む。互いに積み重ねられたリング部材９のそれぞれの対が、バルク材４に面する複数の開口部Ｏをそれぞれ形成する。言うまでもなく、リング部材の代わりに多角形として設計された部材が使用されてもよい。
【００２０】
図３は、図２においてＸによって示した領域の、拡大された断面図である。開口部Ｏを通過したバルク材４は、第１の傾斜面１１によって境界を定められる平面１０上に実質的にとどまる。第１の傾斜面１１は、軸Ａを基準として斜めに延び、ホットグリッド３の、バルク材４とは面していない外側から、バルク材４に面する内側へと傾斜している。内径Ｒ_iから外径Ｒ_aへと径方向に延びる、支持用ウェブ１２のそれぞれの対が、平面１０および第１の傾斜面１１とともに、区画Ｆを形成する。
【００２１】
図５は、第２の実施例、すなわちコールドグリッド２を示す。バルク材４には面していない側部上の開口部Ｏの後方には、区画Ｆが設けられ、これは、第２の傾斜面１３によって径方向に境界が定められている。バルク材４は、バルク材の種類によって特有の休止角αを形成する開口部Ｏを通過して、第２の傾斜面１３上に、第１の長さＬ₁の部分にとどまる。第２の傾斜面１３の第２の長さＬ₂は、第１の長さＬ₁よりも長い。
【００２２】
図６において、区画Ｆは第３の傾斜面１４および垂直面１５によって径方向で境界を定められている。休止角αが形成されると、バルク材４は第１の高さＨ₁で垂直面５に対する。垂直面１５の第２の高さＨ₂は、第１の高さＨ₁よりも高い。
【００２３】
図７に、コールドグリッドの膨張およびコールドグリッドで発生する応力を、運転時間の関数として示す。図から明らかなように、バルク材を取除くことにより、応力および膨張が大いに減じられる。この効果を、以下の実施例において使用する。
【００２４】
図８に、第４の実施例の断面図を示す。環状空間１の底部Ｂ上に排出用開口部１６が設けられる。排出用開口部１６は、管１７を通じて輸送用管１８に接続される。輸送用管１８の端部に固定されたブロア１９は、輸送用気体の流れを生成する役割を果たす。環状空間１の頂部Ｄの近辺に、サイクロン２０が固定される。サイクロン２０の円錐形に先細りする開口部は、環状空間１へと開口する。サイクロン２０には、排出弁２１が設けられる。
【００２５】
図９（ａ）〜９（ｃ）は、第１の出口を断面図および平面図で示す。出口開口部１６は、管接続用片２２に開口する。管接続用片２２はスライド２３によって閉じられ、スライド２３は、閉鎖位置において、少なくとも１つのボルト２４によって固定される。開放位置においては、スライドの孔２５は、管接続用片２２と一直線上にある。
【００２６】
図１０から図１２において、排出用管２６は管接続用片２２上にフランジで装着されている。排出用管２６は、種々の曲率が考えられる。
【００２７】
排出用管２６は、たとえば、可撓性金属管として形成されてもよく、閉鎖部材２７が設けられてもよい。
【００２８】
蓄熱室の動作は以下のとおりである：
熱風がホットスペース６内に入る。ここから、熱風は、ホットグリッド３とコールドグリッド２との間に受け取られたバルク材４を通って、コールドスペース８へと移動する。バルク材４を通過する際に、熱風の熱の大半部分がバルク材４に移る。バルク材４はこれにより膨張する。このため、径方向の圧縮応力が発生し、これがホットグリッド３とコールドグリッド２とに作用する。この圧縮応力を補償するために、図２から図６に従って、ホットグリッド３および／またはコールドグリッド２には開口部Ｏが設けられてもよく、その直径は、バルク材４の最大粒子直径Ｄ_maxよりも大きい。開口部Ｏの、バルク材４には面していない側部上に、出てきたバルク材４を蓄積する装置がそれぞれ設けられる。この蓄積は、バルク材４のそれぞれの種類に特有の、休止角αを形成することによって行なわれる。
【００２９】
バルク材４に径方向の圧縮応力が発生するや否や、バルク材４はこれを補償するために開口部Ｏを通じて押し出される。これにより、圧縮応力が減じられる。開口部Ｏから押し出されたバルク材４は、その後その開口部Ｏを自動的に閉鎖し、やはり、バルク材の種類に特有の休止角αを形成する。開口部Ｏまたは区画Ｆから出てくる気体の速度は、バルク材がホットスペース６またはコールドスペース８に面するバルク材の表面領域から無理に取り除かれることのないように、また、気体の流れに混入しないように、選択される。
【００３０】
バルク材４内に発生する径方向の圧縮応力は、しかし、底部Ｂに向かうバルク材４を再配置することによってもまた減じることが可能である。結果として、わずかな量のバルク材４が、熱風がバルク材４を通過する間または通過した後に出口開口部１６から排出される。言うまでもなく、複数の出口開口部１６が設けられてもよい。
【００３１】
複数の出口開口部１６は、共通の輸送用管１８へと、管１７を介して好適に接続される。排出されたバルク材４は輸送用管１８を通過して、ブロア１９の作用によってサイクロン２０へと放出される。サイクロン２０内では、バルク材４から輸送用気体が分離される。バルク材４は頂部Ｄの近辺で、再び環状空間１へと送られる。
【００３２】
言うまでもなく、バルク材４を排出しかつ排出されたバルク材４を供給し直す上述の手順は、自動化することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】先行技術に従った、蓄熱室の断面図である。
【図２】第１の実施例の断面図である。
【図３】図２に従った部分断面図である。
【図４】図２に従った平面図である。
【図５】第２の実施例の断面図である。
【図６】第３の実施例の断面図である。
【図７】バルク材を排出する際の、コールドグリッドにおける応力の変化量を示す図である。
【図８】第４の実施例の部分断面図である。
【図９】第１の排出部を示す図であって、（ａ）は第１の排出部の断面図、（ｂ）は（ａ）に従った拡大図、および（ｃ）は（ｂ）に従った平面図である。
【図１０】第２の排出部の断面図である。
【図１１】第３の排出部の断面図である。
【図１２】第４の排出部の断面図である。
【符号の説明】
１環状空間
２コールドグリッド
３ホットグリッド
４バルク材
９リング部材
１０平面
１１第１の傾斜面
１３第２の傾斜面
１４第３の傾斜面
１６排出用開口部
１７管
１８輸送用管
１９ブロア
２０サイクロン
Ｄ_max最大粒子直径
α 休止角
Ａ軸
Ｂ底部
Ｄ頂部
Ｏ開口部

Claims

熱風および冷風が最大粒子直径（Ｄmax ）を有するバルク材（４）に繰返し通され、バルク材（４）は円筒形のホットグリッド（３）とそれを取囲むコールドグリッド（２）との間の環状空間（１）に与えられ、環状空間（１）の底部（Ｂ）にはバルク材（４）を排出するための少なくとも１つの排出用開口部（１６）が設けられた、蓄熱室の運転方法であって、熱風の通過中または通過後に予め定められた量のバルク材（４）が排出されて、バルク材（４）によってホットグリッド（３）およびコールドグリッド（２）上にかけられた圧縮応力が減じられることを特徴とする、方法。
排出されたバルク材（４）は環状空間（１）に送り戻される、請求項１に記載の方法。
排出されたバルク材（４）は空気圧で輸送される、請求項２に記載の方法。
排出されたバルク材（４）は、環状空間（１）の頂部（Ｄ）に設けられた供給用開口部を通じて環状空間（１）に送られる、請求項２または請求項３のいずれかに記載の方法。
輸送用気体はバルク材（４）から分離されて、周囲に放出される、請求項４に記載の方法。
円筒形に設計されたホットグリッド（３）がコールドグリッド（２）によって同軸上で取り囲まれ、最大粒子直径（Ｄmax ）を有するバルク材（４）がホットグリッド（３）とコールドグリッド（２）との間に形成された環状空間（１）内に与えられた蓄熱室であって、ホットグリッド（３）および／またはコールドグリッド（２）が、バルク材（４）が加熱中に径方向に膨張することができるように設計され、
ホットグリッド（３）および／またはコールドグリッド（２）は、開口部（Ｏ）からその内部に向かって延びる凹部形状空間を有し、バルク材（４）が熱によって膨張したときに、バルク材（４）の一部が環状空間（１）から開口部（Ｏ）を介して凹部形状空間へ移動し、それにより、バルク材（４）の膨張が吸収される、蓄熱室。
開口部（Ｏ）から出てくるバルク材（４）をとらえるための装置が、開口部（Ｏ）の、環状空間（１）には面していない側部上に設けられる、請求項６に記載の蓄熱室。
前記とらえるための装置は、蓄熱室の軸（Ａ）に対して斜めに延びる少なくとも１つの傾斜面（１１、１３、１４）を有する、請求項６または請求項７に記載の蓄熱室。
傾斜面（１１、１３、１４）は、環状空間（１）の底部（Ｂ）の方向に下り傾斜する態様で、ホットグリッド（３）の内側から外側へ延びているか、または、環状空間（１）の底部（Ｂ）の方向に下り傾斜する態様で、コールドグリッド（２）の内側から外側へ延びている、請求項８に記載の蓄熱室。
前記装置は孔が設けられたカバーによって閉鎖可能であり、前記孔は、気体が通過することができるように、しかしバルク材（４）は通過することができないように形成される、請求項７から請求項９のいずれかに記載の蓄熱室。
環状空間（１）の底部に少なくとも１つの排出用開口部（１６）が設けられる、請求項６から請求項１０のいずれかに記載の蓄熱室。
排出用開口部（１６）は管（１７）内に開口する、請求項１１に記載の蓄熱室。
管（１７）を閉じるための手段が設けられる、請求項１２に記載の蓄熱室。
管（１７）は輸送用管（１８）内に開口する、請求項１２または請求項１３に記載の蓄熱室。
輸送用気体の流れを生成するための装置（１９）が輸送用管（１８）内に設けられて、バルク材（４）を輸送用管（１８）を通じて輸送することができるようにする、請求項１０から請求項１４のいずれかに記載の蓄熱室。
輸送用管（１８）は環状空間（１）の頂部（Ｄ）の近傍に設けられた供給用開口部に接続される、請求項１０から請求項１５のいずれかに記載の蓄熱室。
バルク材（４）を輸送用気体から分離するための装置（２０）が、供給用開口部の、環状空間（１）には面していない側部上に設けられる、請求項１０から請求項１６のいずれかに記載の蓄熱室。