JP4789154B2

JP4789154B2 - 冷却装置

Info

Publication number: JP4789154B2
Application number: JP2007283090A
Authority: JP
Inventors: 敬介山本
Original assignee: Nihon Spindle Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Nihon Spindle Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2007-10-31
Filing date: 2007-10-31
Publication date: 2011-10-12
Anticipated expiration: 2027-10-31
Also published as: JP2009109107A

Description

本発明は、冷却装置に関し、例えば、電気炉等から排出される排ガスを直接吸引し、集塵機で浄化処理する電気炉集塵システムの配管経路に用いられる冷却装置の改良に関するものである。

従来、電気炉等から排出される塵埃等を含む高温の排ガスを直接吸引し、所定温度に冷却し、集塵機で浄化処理する電気炉集塵システムにおいては、図７に示すように、電気炉１から排出される１４００〜１５００℃程度の排ガスを通す燃焼塔２や冷却装置３’の水冷ダクト３０を含む配管ダクトに二重管構造（図７において、破線で示す。）を採用し、二重管構造の間隙に冷却システム６（例えば、クーリングタワー等）によって調整された冷却水を循環させることによって、排ガスを、４００℃（好ましくは２５０℃）以下に冷却した状態で、配管４を介して集塵機５に導入するようにしている。
そして、このような高温の排ガスを所定温度に冷却するための冷却装置３’として、図８に示す水冷ダクト３０を多数連結した冷却装置３’が提案され、実用化されている。
この水冷ダクト３０は、筒状の配管である内筒３１と外筒３２との二重管構造として、その間隙に冷却水を流し、内筒３１内を通過する排ガスを冷却するものである。

この場合、内筒３１と外筒３２との間隙に、給水口３０ａから排水口３０ｂにわたって冷却水を周回しながら流通させる流路Ｒを形成する流水ガイド３３を配設し、内筒３１の内表面から伝わる排ガスの熱を冷却水側に放熱させ、排ガスによって加熱された内筒３１を、その外表面から冷却するようにしている。
給水口３０ａから供給される冷却水は、流水ガイド３３によって区画される流路Ｒによって、排水口３０ｂに至るまでの間、内筒３１と外筒３２との間隙を旋回するように流れ、排水口３０ｂを介して水槽Ｗに返還される。

ところで、この水冷ダクト３０を使用する冷却装置３’では、電気炉等の用途で２４時間運転を行わない場合、水冷ダクト３０に冷却水を送水するポンプＰは、操業停止後、一定時間経過後に停止するため、冷却水によって内筒３１が冷却されている状態が続くものではないが、水冷ダクト３０内の温度は外気温度近傍まで低下するため、内筒３１の内表面（排ガスとの接触面）が結露し、腐食が発生する場合があるという問題があり、かかる問題に対処するために、水冷ダクト３０内に温風を循環させる方法等が採用されているが、温風循環用の設備が必要となり、設備全体の大型化や、製造費用が高騰するという問題があった。

本発明は、上記従来の冷却装置の有する問題点に鑑み、電気炉集塵システムの操業停止後に、温風循環用の設備を付設することなく水冷ダクト内の温度の低下による結露を防止し、水冷ダクトの内表面の腐食を抑制することのできる冷却装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の冷却装置は、高温の排ガスを所定温度に冷却するための冷却媒体を流通させる流路を形成した水冷ダクトを備えた冷却装置において、前記水冷ダクトに蓄熱機構を有する蓄熱ダクトを連結したことを特徴とする。

この場合において、前記蓄熱ダクトを、水冷ダクトの上流側に配設することができる。

また、これらの場合において、前記蓄熱ダクトを、ダクトの内表面に蓄熱材を配設して構成することができる。

この場合において、前記蓄熱材を、耐火コンクリートとすることができる。

更に、これらの場合において、蓄熱ダクトに冷却機構を配設することができる。

本発明の冷却装置によれば、前記水冷ダクトに蓄熱機構を有する蓄熱ダクトを連結するから、電気炉集塵システムの操業停止後に、蓄熱ダクトによって排ガス通過の際の熱が蓄熱され、操業停止後も蓄熱ダクトに蓄熱された熱が伝達することによって水冷ダクト内の温度の低下による結露を防止し、水冷ダクトの内表面の腐食を抑制することができる。
また、別途、温風循環用の設備を用いる必要がないので、設備全体を大型化することなく、設備費用全体のコストダウンを図ることができる水冷ダクトを提供することができる。

また、前記蓄熱ダクトを、水冷ダクトの上流側に配設することによって、電気炉集塵システムの操業停止後も操業時と同じ方向に流れるダクト内の空気によって蓄熱ダクトに蓄熱された熱を容易に水冷ダクト内に伝達させることができ、水冷ダクト内の温度の低下による結露を防止することができる。

また、前記蓄熱ダクトを、ダクトの内表面に蓄熱材を配設して構成するときは、操業時の排ガスの熱を十分に蓄熱することができる。

また、前記蓄熱材を、耐火コンクリートとするときは、蓄熱ダクトの内表面に耐火コンクリートを塗着することによって蓄熱ダクト内の保温効果を得ることができ、塗着の厚みを変えることによって、対象排ガスに応じた蓄熱効果を得ることができる。

また、蓄熱ダクトに冷却機構を配設するとき、冷却装置として操業する際の冷却効果を向上させることができる。

以下、本発明の水冷ダクトの実施の形態を、図面に基づいて説明する。なお、従来装置と同様の構造については同一の符号、一連の符号を付し説明を省略する。

図１〜図３に、本発明の冷却装置の第１実施例を示す。
この冷却装置３は、高温の排ガスを所定温度に冷却するための冷却媒体を流通させる流路Ｒを形成した水冷ダクト３０と、蓄熱機構を有する蓄熱ダクト３５とを連結するようにしている。
水冷ダクト３０は、従来例と同様、電気炉１から排出される１４００〜１５００℃程度の排ガスを４００℃（好ましくは２５０℃程度）以下に冷却するために使用されるもので、通常、長さが４〜５ｍの水冷ダクト３０を複数連結して使用される。
蓄熱ダクト３５は、図２〜図３に示すように、筒体３６の内表面に蓄熱材４０を配設して構成するようにしている。

蓄熱材４０の種類は、特に限定されるものではなく、耐火性、断熱性のある材料であればよく、例えば、耐火コンクリートを使用することができる。
耐火コンクリートは、骨材として、例えば、耐火骨材の粗粒と微粉とを使い、結合材として、例えば、アルミナセメント等、耐火性のあるセメントを使ったもの（以下、「キャスタＣ」という）が好ましい。

キャスタＣは、筒体３６の内表面に一定の厚みＴをもって塗着するもので、厚みＴによって、蓄熱ダクト３５の蓄熱効率が決まるため、排ガスの種類、排出温度、及び、使用する冷却水温度によって決定される。

なお、キャスタＣは筒体３６の内表面の全面に塗着することなく、塗着個所と非塗着個所を交互に設けるなどして、蓄熱効率を変更させることもできる。

蓄熱ダクト３５と水冷ダクト３０との連結数の割合は、特に限定されるものではないが、蓄熱ダクト３５の連結数を、水冷ダクト３０の連結数の１／３〜１／６程度とすることが好ましく、図１に示すように、４本の水冷ダクト３０に対して、１本の蓄熱ダクト３５を使用するようにしている。
また、蓄熱ダクトの３５を連結する位置は、水冷ダクトの上流側とすることが好ましい。
これにより、電気炉集塵システムの操業停止後も操業時と同じ方向に流れるダクト内の空気によって蓄熱ダクト３５に蓄熱された熱を容易に水冷ダクト３０側に伝達し、水冷ダクト３０内の温度の低下による結露を防止することができる。

上記構成で連結された冷却装置３において、電気炉１から排出される排ガスが冷却装置３の水冷ダクト３０を通過する際、内筒３１の内表面から外表面に熱が伝達し、従来例と同様に、流水ガイド３３から放熱し、冷却される。

そして、電気炉集塵システムが停止した後において、水冷ダクト３０の上流側に連結された蓄熱ダクト３５では、筒体３６の内表面に塗着したキャスタＣに蓄えられた排ガスの熱が放熱されはじめ、蓄熱ダクト３５の下流側に位置する水冷ダクト３０内の温度を高い温度で維持することができる。

これによって、筒体３６の内表面にキャスタＣを塗着した蓄熱ダクト３５を水冷ダクト３０と共に連結するという比較的安価な方法で、温風循環用の設備を付設することなく水冷ダクト３０の内筒３１の内表面の腐食を抑制し、水冷ダクト３０の延命化を図ることができる。

図４〜図６に、本発明の冷却装置の第２実施例を示す。
この冷却装置３は、高温の排ガスを所定温度に冷却するための冷却媒体を流通させる流路Ｒを形成した水冷ダクト３０と、蓄熱機構を有する蓄熱ダクト３５とを連結するようにしている点、第１実施例と同様である。
そして、この冷却装置３に使用する蓄熱ダクト３５には冷却機構を配設するようにしている。

この蓄熱ダクト３５は、冷却機構として、従来と同様の構造をした水冷ダクト３０に用いられている二重管構造の間隙に冷却媒体を流すようにしており、二重管構造の内側となる筒体(排ガスとの接触側の筒体）の内表面に蓄熱材４０を配設するようにしたものである。
なお、すべての水冷ダクト３０をこの蓄熱ダクト３５と置換すると電気炉集塵システム停止時の保温効率は上がるものの、電気炉集塵システム稼働時の冷却効率が低下することとなり好ましくない。

この蓄熱ダクト３５は、図５〜図６に示すように、第１実施例及び従来例の水冷ダクト３０と同様、筒状の配管である内筒３１と外筒３２との二重管構造を採用し、その間隙に冷却媒体を流し、内筒３１内を通過する排ガスの熱を内筒３１の内表面から流路内の冷却水側に放熱させて冷却するもので、内筒の３１の内表面（排ガスとの接触面）に蓄熱材４０を配設するようにしている。

蓄熱材４０の種類は、第１実施例と同様、特に限定されるものではなく、耐火性、断熱性のある材料であればよく、例えば、耐火コンクリートを使用することができる。
耐火コンクリートは、骨材として、第１実施例と同様、キャスタＣを使用することが好ましい。

また、キャスタＣは、内筒３１の内表面に一定の厚みＴをもって塗着するもので、厚みＴによって、冷却機構としての冷却効率と、蓄熱ダクト３５としての蓄熱効率とが決まるため、排ガスの種類、排出温度、及び、使用する冷却水温度によって決定される。

なお、キャスタＣは内筒３１の内表面の全面に塗着することなく、塗着個所と非塗着個所を交互に設けるなどして、冷却機構としての冷却効率を向上させることもできる。

蓄熱ダクト３５と水冷ダクト３０との連結数の割合は、特に限定されるものではないが、第１実施例と同様、蓄熱ダクト３５の連結数を、水冷ダクト３０の連結数の１／３〜１／６程度とすることが好ましく、図４に示すように、４本の水冷ダクト３０に対して、１本の蓄熱ダクト３５を使用するようにしている。
また、蓄熱ダクトの３５を連結する位置は、第１実施例と同様、水冷ダクトの上流側とすることが好ましい。

上記構成で連結された冷却装置３に対して電気炉１から排出される排ガスが冷却装置３の水冷ダクト３０及び蓄熱ダクト３５を通過する際、内筒３１の内表面から外表面に、また、蓄熱ダクト３５の場合には、蓄熱材４０を介して、内筒３１の内表面から外表面に熱が伝達し、従来例と同様に、流水ガイド３３から放熱し、冷却される。

そして、電気炉集塵システムが停止した後において、内筒３１の内表面にキャスタＣを塗着した蓄熱ダクト３５では、キャスタＣに蓄えられた排ガスの熱が放熱されはじめ、蓄熱ダクト３５の下流側に位置する水冷ダクト３０内の温度を高い温度で維持することができる。

これによって、水冷ダクト３０の内表面にキャスタＣを塗着し、蓄熱ダクト３５とするという比較的安価な方法で、かつ、ダクト形状を変更したり、温風循環用の設備を付設することなく内筒３１の内表面の腐食を抑制し、水冷ダクト３０の延命化を図ることができる。

以上、本発明の冷却装置について、複数の実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。

本発明の冷却装置は、温風循環用の設備を付設することなく、冷却装置に使用する水冷ダクト内の温度の低下による結露を防止し、水冷ダクトの内表面の腐食を抑制することができるという特性を有していることから、２４時間運転を行わない電気炉集塵システムにおいて好適に用いることができる。
また、適用対象も、新規の電気炉集塵システムに用いることができるほか、既設の電気炉集塵システムにおける冷却装置の代替の用途にも用いることができる。

本発明の冷却装置を使用する、電気炉集塵システムの全体図である。同冷却装置に使用する蓄熱ダクトの一実施例を示す平面図である。（ａ）は、図２のＸ−Ｘ断面図を、（ｂ）は、図２のＹ部詳細図を示す。本発明の別の冷却装置を使用する、電気炉集塵システムの全体図である。同冷却装置に使用する蓄熱ダクトの一実施例を示す平面図である。（ａ）は、図５のＸ１−Ｘ１断面図を、（ｂ）は、図５のＹ１部詳細図を示す。従来の冷却装置を使用する、電気炉集塵システムの全体図である。従来の冷却装置に使用する水冷ダクトの平面図である。

符号の説明

３冷却装置
３０水冷ダクト
３０ａ給水口
３０ｂ排水口
３１内筒
３２外筒
３５蓄熱ダクト
３６筒体
３９蓄熱ダクト
４０蓄熱材
Ｃキャスタ（耐火コンクリート）
Ｒ流路

Claims

高温の排ガスを所定温度に冷却するための冷却媒体を流通させる流路を形成した水冷ダクトを備えた冷却装置において、前記水冷ダクトに蓄熱機構を有する蓄熱ダクトを連結したことを特徴とする冷却装置。
前記蓄熱ダクトを、水冷ダクトの上流側に配設したことを特徴とする請求項１記載の冷却装置。
前記蓄熱ダクトを、ダクトの内表面に蓄熱材を配設して構成したことを特徴とする請求項１又は２記載の冷却装置。
前記蓄熱材を、耐火コンクリートとしたことを特徴とする請求項３記載の冷却装置。
前記蓄熱ダクトに水冷機構を配設したことを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の冷却装置。