JP4912111B2 - Apparatus and method for cooling exhaust gas for electric furnace - Google Patents

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Description

本発明は、金属の溶解、精錬等に用いられる電気炉から発生する排ガスの冷却装置および冷却方法に関し、特に、電気炉から発生する排ガスを燃焼させる燃焼塔の後段に接続された冷却用パイプを外側から水冷する方式の電気炉用排ガスの冷却装置および冷却方法に関する。   The present invention relates to a cooling device and a cooling method for exhaust gas generated from an electric furnace used for melting, refining, etc. of metals, and in particular, a cooling pipe connected to a rear stage of a combustion tower for burning the exhaust gas generated from the electric furnace. The present invention relates to a cooling apparatus and a cooling method for an exhaust gas for an electric furnace that is water-cooled from the outside.

従来、電気炉等から排出される排ガスの冷却技術としては、(1)水冷ジャケット方式もしくは冷却用パイプを並列につないだパイプ式ダクトもしくは水冷管との接触により抜熱する間接水冷方式等の間接水冷タイプ、(2)排ガスに直接散水スプレー水を吹き込み抜熱する直接散水スプレー冷却タイプ、および、(3)複数の冷却用パイプを並列的に接続して外気により空冷する空冷タイプが一般的に使用されている(例えば、特許文献1参照)。   Conventionally, as a technique for cooling exhaust gas discharged from an electric furnace or the like, (1) an indirect water cooling method such as a water cooling jacket method or an indirect water cooling method in which heat is removed by contact with a pipe type duct or a water cooling pipe connected in parallel with a cooling pipe. Water-cooled type, (2) Direct water-spray cooling type that blows direct spray water into exhaust gas and removes heat, and (3) Air-cooled type that cools by external air by connecting multiple cooling pipes in parallel It is used (for example, refer to Patent Document 1).

しかしながら、(1)の間接水冷タイプは、冷却水を大量に使用する必要があり、また、一般に溶接構造からなる水冷ジャケット等においては溶接部からの水漏れが発生し、その補修等や保守に多大な労力を費やしている。
また、(2)の直接散水スプレー冷却タイプでは、散水スプレーによりスプレー水を直接排ガス内に吹き込むため、水の蒸発熱が排ガスの冷却に直接寄与するため冷却効率が高く、その分、(1)の間接水冷タイプに比べ冷却水の使用量が少なくて済む。しかし、冷却塔や排ガスダクトへのダストの付着、蒸発しきれないスプレー水によるドレンの発生等、あるいは冷却装置に一般的に後続配置されるバグフィルターにおいては水分の結露による濾布へのダスト付着が発生し、濾布の目詰まり防止など保守に多大な労力を費やしている。
However, the indirect water cooling type (1) requires the use of a large amount of cooling water. In general, a water cooling jacket or the like having a welded structure leaks water from the welded part, and is used for repair and maintenance. A great deal of effort is spent.
In addition, in the direct water spray spray type of (2), since spray water is blown directly into the exhaust gas by the water spray, the evaporative heat of water directly contributes to the cooling of the exhaust gas, so that the cooling efficiency is high. (1) The amount of cooling water used is less than the indirect water cooling type. However, dust adheres to the cooling tower and exhaust gas duct, drainage due to spray water that cannot evaporate, etc., or in bag filters generally placed in the cooling device, dust adheres to the filter cloth due to moisture condensation. And a great deal of labor is spent on maintenance, such as prevention of filter cloth clogging.

一方、(3)の空冷タイプの代表的な技術としては特許文献1に開示されているが、これは、複数の冷却用パイプを並列に接続して外気との接触面積、すなわち、冷却面積を増大させ、これにより外気にて空冷する方式である。したがって、(1)の間接水冷タイプや(2)の直接散水スプレー冷却タイプと異なり冷却水を使用しないため、水漏れ、ダストの付着等のトラブルは発生しない。さらに、冷却用パイプに縦型パイプを使用する場合には、ダイオキシン(DXN)の再合成の触媒となり得るダストの冷却用パイプへの付着がほとんど発生しないため、ダイオキシン(DXN)の再合成が少ないという利点がある。   On the other hand, as a typical technique of the air cooling type (3), it is disclosed in Patent Document 1, but this means that a plurality of cooling pipes are connected in parallel, and the contact area with the outside air, that is, the cooling area, is reduced. In this method, the air is cooled by outside air. Therefore, unlike the indirect water cooling type of (1) and the direct water spray spray cooling type of (2), no cooling water is used, so troubles such as water leakage and dust adhesion do not occur. Furthermore, when a vertical pipe is used as the cooling pipe, there is little adhesion of dust that can be a catalyst for the recombination of dioxin (DXN) to the cooling pipe, so there is little resynthesis of dioxin (DXN). There is an advantage.

しかしながら、特許文献1に代表される空冷タイプは、冷却性能が水冷方式に比べて低いため、必然的に大量の伝熱面積が必要となる。したがって、冷却設備の高さ、例えば前記した複数の冷却用パイプを並列に接続してなる冷却用パイプの必要高さを高く設定する必要があり、冷却設備の設備費が増大する問題がある。   However, the air cooling type represented by Patent Document 1 has a cooling performance lower than that of the water cooling method, and thus a large amount of heat transfer area is inevitably required. Therefore, it is necessary to set the height of the cooling equipment, for example, the required height of the cooling pipe formed by connecting the plurality of cooling pipes in parallel, and there is a problem that the equipment cost of the cooling equipment increases.

また、空冷タイプでは、冷却用パイプを構成する材料の使用限界から冷却用パイプへの入り側排ガス温度を一般的に400℃程度に減温させて運転しているため、具体的には、燃焼塔から冷却用パイプまでの間に排ガス温度を400℃程度に下げるため、燃焼塔と冷却用パイプとの間には長い排ガスパイプを設ける必要があり、その分、冷却装置全体として広大な設置場所が必要となり、設置場所に制限を受けるという欠点があった。   In the air-cooled type, since the exhaust gas temperature entering the cooling pipe is generally reduced to about 400 ° C. from the limit of use of the material constituting the cooling pipe, the combustion is specifically performed. In order to lower the exhaust gas temperature from the tower to the cooling pipe to about 400 ° C, it is necessary to provide a long exhaust pipe between the combustion tower and the cooling pipe. Is required, and there is a drawback that the installation location is limited.

さらに、燃焼塔の排ガス温度、換言すると排ガスパイプの入り側排ガス温度は、燃焼塔の燃焼状態によって大きく変動するため、排ガスパイプと冷却用パイプの双方について燃焼塔から排出される排ガス温度に対する余裕を持たせる熱設計が必要となった。これは、前記した冷却設備の設備費が増大する問題や、設置場所に制限を受けるという問題を解決するうえでの阻害要因となっていた。
特開平10−89665号公報
Furthermore, since the exhaust gas temperature of the combustion tower, in other words, the exhaust gas temperature on the inlet side of the exhaust pipe varies greatly depending on the combustion state of the combustion tower, there is room for the exhaust gas temperature discharged from the combustion tower for both the exhaust pipe and the cooling pipe. A thermal design to hold it was necessary. This has been an obstructive factor in solving the problem that the equipment cost of the cooling equipment increases and the problem that the installation place is limited.
JP 10-89665 A

本発明の解決すべき課題は、高い冷却性能と省スペース性、さらにはコスト削減を実現できる電気炉用排ガスの冷却装置および冷却方法を提供することである。   The problem to be solved by the present invention is to provide an exhaust gas cooling apparatus and a cooling method for an electric furnace that can realize high cooling performance, space saving, and cost reduction.

本発明者は、前記課題を解決すべく、様々な実験的検討および理論的検討を重ねた結果、以下の技術的知見を得た。
(a)前記したように、単に複数の冷却用パイプを並列に接続して外気により空冷する空冷タイプでは冷却性能が低く、装置の設置スペースも大であり、一方、冷却水を使用する水冷タイプでは、冷却性能が高い反面、冷却水を使用することによる弊害が生じるが、所定の条件で空冷タイプと水冷タイプを結合させると、高い冷却性能と省スペース性、さらにはコスト削減を実現できること。
The present inventor has obtained the following technical findings as a result of various experimental studies and theoretical studies to solve the above problems.
(A) As described above, an air-cooling type in which a plurality of cooling pipes are simply connected in parallel and air-cooled by outside air has low cooling performance and a large installation space for the apparatus, while a water-cooling type that uses cooling water Although the cooling performance is high, there is a negative effect due to the use of cooling water. However, when the air-cooled type and the water-cooled type are combined under predetermined conditions, high cooling performance, space saving, and cost reduction can be realized.

(b)具体的には、冷却用パイプの外側表面に対しスプレーノズルから冷却水を噴射すれば冷却性能が向上することは想像するに難しくないが、冷却性能を上げるために冷却水量を増加し過ぎると、冷却効率が低下する弊害や、スプレー噴射した冷却水が冷却用パイプの外側表面から流れ落ちて、冷却パイプが浸漬して保守に多大な労力を費やす弊害が生じて、空冷タイプと水冷タイプを結合させるメリットは生じない。しかしながら、スプレー式冷却手段による冷却時に前記冷却用パイプの外側表面温度が150℃以上を維持するようにスプレー式冷却手段の冷却水量を制御すれば、冷却用パイプの外側表面に付着した冷却水は瞬時に蒸発して、スプレー噴射した冷却水が冷却用パイプの外側表面から流れ落ちることはないこと。すなわち、空冷タイプの課題であった冷却性能と水冷タイプの課題であった保守性の双方が向上すること。 (B) Specifically, it is not difficult to imagine that cooling performance is improved by spraying cooling water from the spray nozzle onto the outer surface of the cooling pipe, but the amount of cooling water is increased to increase cooling performance. If the air temperature is too high, the cooling efficiency will be reduced, or the sprayed cooling water will flow down from the outer surface of the cooling pipe and the cooling pipe will be immersed in it. There is no merit of combining the two. However, if the amount of cooling water in the spray cooling means is controlled so that the outer surface temperature of the cooling pipe is maintained at 150 ° C. or higher during cooling by the spray cooling means, the cooling water adhering to the outer surface of the cooling pipe is reduced. The sprayed cooling water should not evaporate instantaneously and flow down from the outer surface of the cooling pipe. In other words, both the cooling performance that was a problem of the air cooling type and the maintainability that was a problem of the water cooling type are improved.

(c)また、冷却用パイプの外側表面に付着した冷却水は瞬時に蒸発することから、沸騰熱伝達による冷却により前記冷却用パイプが冷やされ、対流伝熱である従来の空冷の冷却用パイプと比較すると数倍の熱伝達係数となり、より冷やされた冷却用パイプの中を通る排ガスが効率的に冷却されること。すなわち、空冷タイプの課題であった冷却効率が向上すること。 (C) Also, since the cooling water adhering to the outer surface of the cooling pipe evaporates instantaneously, the cooling pipe is cooled by cooling by boiling heat transfer, and the conventional cooling pipe for air cooling that is convective heat transfer Compared with, the heat transfer coefficient is several times higher, and the exhaust gas passing through the cooled pipe is cooled efficiently. That is, the cooling efficiency, which was a problem of the air cooling type, is improved.

(d)スプレー式冷却手段による冷却時に前記冷却用パイプの外側表面温度が150℃以上を維持するようにスプレー式冷却手段の冷却水量を制御することにより、ひいては、冷却用パイプの外側表面に付着した冷却水が瞬時に蒸発するように冷却水量を制御することにより、空冷タイプの課題であった冷却性能が向上するのであるから、冷却用パイプ等の必要段数を少なくすることができ、省スペース性、さらにはコスト削減をも合わせて実現できること。 (D) By controlling the amount of cooling water in the spray-type cooling means so that the outer surface temperature of the cooling pipe is maintained at 150 ° C. or higher when cooled by the spray-type cooling means, and eventually adheres to the outer surface of the cooling pipe. By controlling the amount of cooling water so that the generated cooling water evaporates instantaneously, the cooling performance, which was an issue of the air cooling type, is improved, so the number of necessary stages such as cooling pipes can be reduced and space saving To be able to achieve both cost and cost reduction.

(e)さらには、燃焼塔から排出される排ガス温度が燃焼塔の燃焼状態によって大きく変動するため、排ガスパイプと冷却用パイプの双方について燃焼塔から排出される排ガス温度に対して余裕を持たせた熱設計が必要となり、その結果として冷却装置が大型化する問題については、冷却用パイプ内を流通する排ガスの流れ方向に複数の冷却ゾーンを設定することにより、この問題が解決されること。 (E) Furthermore, since the exhaust gas temperature discharged from the combustion tower varies greatly depending on the combustion state of the combustion tower, allowance for the exhaust gas temperature discharged from the combustion tower for both the exhaust pipe and the cooling pipe. As a result, the problem that the cooling device becomes larger as a result of this need to be solved by setting a plurality of cooling zones in the flow direction of the exhaust gas flowing through the cooling pipe.

例えば、排ガスの流れ方向に初段、中段、後段の3段からなる冷却ゾーンを設定した場合、冷却用パイプへの入り側排ガス温度が400℃の場合には、初段で400℃から300℃への減温、中段で300℃から250℃への減温、後段で250℃から200℃への減温という具合に、あるいは、冷却用パイプへの入り側排ガス温度が600℃の場合には、初段で600℃から400℃への減温、中段で400℃から300℃への減温、後段で300℃から200℃への減温という具合に、各冷却ゾーンを通過する排ガスの温度を任意に制御することができるので、燃焼塔から排出される排ガス温度に対して余裕を持たせる熱設計が不要となること。   For example, when a cooling zone consisting of three stages, the first stage, the middle stage, and the latter stage is set in the flow direction of the exhaust gas, when the exhaust gas temperature on the inlet side to the cooling pipe is 400 ° C., the temperature is changed from 400 ° C. to 300 ° C. in the first stage. If the temperature is lowered, the temperature is lowered from 300 ° C. to 250 ° C. in the middle stage, the temperature is lowered from 250 ° C. to 200 ° C. in the latter stage, or the exhaust gas temperature on the cooling pipe is 600 ° C., the first stage The temperature of the exhaust gas that passes through each cooling zone can be arbitrarily set, for example, the temperature can be reduced from 600 ° C to 400 ° C, the temperature can be reduced from 400 ° C to 300 ° C in the middle stage, and the temperature can be reduced from 300 ° C to 200 ° C in the latter stage. Since it can be controlled, there is no need for a thermal design that provides a margin for the exhaust gas temperature discharged from the combustion tower.

具体的には、従来に比し排ガスの冷却効率が高く、しかも各冷却ゾーンを通過する排ガスの温度を任意に制御することができるので、冷却装置の入り側温度(冷却開始温度)を高温側にシフトすることが可能となり、これにより、燃焼塔から冷却用パイプまでの間に設置されて排ガス温度を400℃程度に下げるための排ガスパイプを短くすることができ、これにより設置場所の制限緩和やコスト削減を達成できること。   Specifically, the exhaust gas cooling efficiency is higher than in the past, and the temperature of the exhaust gas passing through each cooling zone can be arbitrarily controlled, so the inlet side temperature (cooling start temperature) of the cooling device is set to the high temperature side. This makes it possible to shorten the exhaust pipe that is installed between the combustion tower and the cooling pipe to lower the exhaust gas temperature to about 400 ° C., thereby relaxing the restrictions on the installation location And achieve cost savings.

上記の知見に基づき、本発明者は、上記課題を解決することのできる電気炉用排ガスの冷却装置および冷却方法に想到した。その要旨とするところは以下のとおりである。   Based on the above findings, the present inventor has conceived an exhaust gas cooling device and a cooling method for an electric furnace that can solve the above-mentioned problems. The gist is as follows.

(1)電気炉から発生する排ガスを燃焼させる燃焼塔の後段に接続された複数の冷却ゾーンから構成される電気炉用排ガスの冷却装置であって、排ガスの流れ方向に複数段に接続された冷却ゾーンは、各々、排ガスの流れ方向に並列に接続された冷却用パイプと、前記冷却用パイプの外側に設置された温度計測手段と、前記冷却用パイプの外側表面を水冷するスプレー式冷却手段を備え、共通の手段として、前記スプレー式冷却手段による冷却時に前記冷却用パイプの外側表面温度を150℃以上に維持して、前記冷却用パイプの外側表面に付着した冷却水が瞬時に蒸発するように、各冷却ゾーンに備えられたスプレー式冷却手段の冷却水量を制御する冷却水量制御手段を備えたことを特徴とする電気炉用排ガスの冷却装置。 (1) An exhaust gas cooling apparatus for an electric furnace composed of a plurality of cooling zones connected to a subsequent stage of a combustion tower for burning exhaust gas generated from an electric furnace, which is connected in multiple stages in the flow direction of the exhaust gas Each of the cooling zones includes a cooling pipe connected in parallel in the exhaust gas flow direction, a temperature measuring means installed outside the cooling pipe, and a spray-type cooling means for cooling the outer surface of the cooling pipe with water. As a common means, the outer surface temperature of the cooling pipe is maintained at 150 ° C. or higher during cooling by the spray-type cooling means, and the cooling water attached to the outer surface of the cooling pipe evaporates instantaneously. As described above, an exhaust gas cooling apparatus for an electric furnace comprising cooling water amount control means for controlling the cooling water amount of the spray-type cooling means provided in each cooling zone.

(2)電気炉から発生する排ガスを燃焼させる燃焼塔の後段に並列に接続された冷却用パイプ内を流通する排ガスを冷却する電気炉用排ガスの冷却方法であって、冷却用パイプ内を流通する排ガスの流れ方向に複数の冷却ゾーンを設定し、各冷却ゾーンの冷却用パイプの外側表面を水冷するスプレー式冷却手段の冷却水量を、冷却用パイプの外側表面温度を150℃以上に維持して、冷却用パイプの外側表面に付着した冷却水が瞬時に蒸発するように制御して、各冷却ゾーンを通過する排ガスの温度を制御することを特徴とする電気炉用排ガスの冷却方法。 (2) A method for cooling an exhaust gas for an electric furnace that cools the exhaust gas flowing in a cooling pipe connected in parallel to the rear stage of a combustion tower that burns the exhaust gas generated from the electric furnace, and distributes in the cooling pipe Set multiple cooling zones in the flow direction of the exhaust gas, and maintain the amount of cooling water of the spray-type cooling means that cools the outer surface of the cooling pipe in each cooling zone at 150 ° C or more. And controlling the temperature of the exhaust gas passing through each cooling zone by controlling the cooling water attached to the outer surface of the cooling pipe to evaporate instantaneously.

(A)本発明によれば、冷却用パイプの外側表面に付着した冷却水は瞬時に蒸発することから、沸騰熱伝達による冷却により前記冷却用パイプが冷やされ、対流伝熱である従来の空冷の冷却用パイプと比較すると数倍の熱伝達係数となり、冷却用パイプの中を流通する排ガスを効率的に冷却することができる。 (A) According to the present invention, since the cooling water adhering to the outer surface of the cooling pipe evaporates instantaneously, the cooling pipe is cooled by cooling by boiling heat transfer, and the conventional air cooling that is convection heat transfer is performed. Compared to the cooling pipe, the heat transfer coefficient is several times greater, and the exhaust gas flowing through the cooling pipe can be efficiently cooled.

(B)また、冷却用パイプの外側表面に付着した冷却水は、冷却用パイプの中を流通する高温の排ガスによって加熱され、高温状態となっている冷却用パイプの表面で瞬時に蒸発するため、スプレー噴射した冷却水が冷却用パイプの外側表面から流れ落ちることはなく、水冷方式で問題となっていた装置全体としての保守が容易となる。 (B) Also, the cooling water adhering to the outer surface of the cooling pipe is heated by the high-temperature exhaust gas flowing through the cooling pipe, and instantly evaporates on the surface of the cooling pipe in a high temperature state. The sprayed cooling water does not flow down from the outer surface of the cooling pipe, and the maintenance of the entire apparatus, which has been a problem with the water cooling method, becomes easy.

(C)すなわち、本発明によれば、空冷タイプの課題であった冷却性能と水冷タイプの課題であった保守性の双方が向上することから、冷却設備の高さ、段数、例えば前記複数の冷却用パイプを並列に接続してなる冷却用パイプの必要段数が少なくすることができる。これは、冷却設備のコスト削減に資するのみならず、設置場所に制限を受けるという問題を根本的に解決するものであり、省スペース性も同時に達成するものである。 (C) That is, according to the present invention, both the cooling performance that was a problem of the air cooling type and the maintainability that was a problem of the water cooling type are improved. It is possible to reduce the number of necessary cooling pipes formed by connecting the cooling pipes in parallel. This not only contributes to the cost reduction of the cooling facility, but also fundamentally solves the problem that the installation location is limited, and at the same time achieves space saving.

以下、図1〜図11を参照して、本発明を実施するための最良の形態を説明する。
図1は本発明に係る電気炉用排ガス冷却装置3を配設した電気炉設備の概略正面図であり、図2は本発明に係る電気炉用排ガス冷却装置3を配設した電気炉設備の概略平面図である。また、図3は本発明に係る電気炉用排ガス冷却装置3の一形態を示す概略正面図であり、図4は本発明に係る電気炉用排ガス冷却装置3の一形態を示す概略断面図である。
Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a schematic front view of an electric furnace facility provided with an exhaust gas cooling apparatus 3 for an electric furnace according to the present invention, and FIG. 2 shows an electric furnace facility provided with an exhaust gas cooling apparatus 3 for an electric furnace according to the present invention. It is a schematic plan view. 3 is a schematic front view showing an embodiment of the exhaust gas cooling apparatus 3 for an electric furnace according to the present invention, and FIG. 4 is a schematic sectional view showing an embodiment of the exhaust gas cooling apparatus 3 for an electric furnace according to the present invention. is there.

図1〜図4に示すように、本発明に係る電気炉用排ガス冷却装置3は、電気炉1から発生する排ガスを燃焼させる燃焼塔2の後段に接続された複数の冷却ゾーン14A〜14Cから構成される電気炉用排ガスの冷却装置である。すなわち、本発明に係る電気炉用排ガス冷却装置3においては、冷却用パイプ内を流通する排ガスの流れ方向に複数の冷却ゾーンを設定しているが、これが本発明に係る電気炉用排ガス冷却装置3の特徴のひとつである。   As shown in FIGS. 1 to 4, an exhaust gas cooling apparatus 3 for an electric furnace according to the present invention includes a plurality of cooling zones 14 </ b> A to 14 </ b> C connected to a rear stage of a combustion tower 2 that combusts exhaust gas generated from the electric furnace 1. It is the cooling device of the exhaust gas for electric furnaces comprised. That is, in the exhaust gas cooling apparatus 3 for an electric furnace according to the present invention, a plurality of cooling zones are set in the flow direction of the exhaust gas flowing through the cooling pipe. This is the exhaust gas cooling apparatus for an electric furnace according to the present invention. One of the three features.

そして、排ガスの流れ方向に複数段に接続された冷却ゾーン14A〜14Cは、各々、排ガスの流れ方向に並列に接続された冷却用パイプ3−イ〜3−ハと、前記冷却用パイプの外側に設置された温度計測手段7と、前記冷却用パイプの外側表面を水冷するスプレー式冷却手段8を備えている。   The cooling zones 14A to 14C connected in a plurality of stages in the exhaust gas flow direction are respectively connected to the cooling pipes 3-i to 3-ha connected in parallel in the exhaust gas flow direction and the outside of the cooling pipe. And a spray-type cooling means 8 for cooling the outer surface of the cooling pipe with water.

なお、冷却ゾーンは、図3〜図4に示すような初段、中段、後段からなる3段構成に限られるものではなく、電気炉1から発生する排ガスの温度、設定する冷却手段の冷却性能、あるいは電気炉用排ガス冷却装置3を配設する電気炉の設備等の状況に応じて適宜自由に設定することができる。以下、冷却ゾーンを3段構成した場合について説明する。また、図2および図4においては冷却用パイプが排ガスパイプ11より3条に分岐しているが、同様の理由により、分岐数はこれに限定されるものではない。   The cooling zone is not limited to the three-stage configuration including the first stage, the middle stage, and the latter stage as shown in FIGS. 3 to 4, but the temperature of the exhaust gas generated from the electric furnace 1, the cooling performance of the cooling means to be set, Or it can set freely suitably according to the conditions of the electric furnace equipment etc. which arrange | position the exhaust gas cooling device 3 for electric furnaces. Hereinafter, a case where three cooling zones are configured will be described. 2 and 4, the cooling pipe is branched into three strips from the exhaust gas pipe 11, but the number of branches is not limited to this for the same reason.

冷却用パイプの材質としては特に限定されるものではなく、鋼管、冷却速度の速い銅管、あるいは、その他の管材を用いることができる。
また、冷却用パイプの形状としては、省スペースを達成するために図3に示すような側面形状が逆U字形の構成とすることが望ましい。また、冷却用パイプの内部形状としては特に限定されるものではなく、パイプ内壁面になんら加工を施していないものを用いることができるが、図示していないが内部に螺旋状の突起あるいは溝等を設けられていて、冷却用パイプ内を通過する際に排ガスが螺旋状に移動できるように加工されたものを用いることが好ましい。この場合、冷却用パイプ内を通過する排ガスが冷却用パイプ内を乱流状態で移動するので、冷却用パイプの内壁面に満遍なく接触して伝熱することができる。
The material of the cooling pipe is not particularly limited, and a steel pipe, a copper pipe with a high cooling rate, or other pipe materials can be used.
Further, as the shape of the cooling pipe, it is desirable that the side surface shape as shown in FIG. Further, the internal shape of the cooling pipe is not particularly limited, and a pipe whose inner wall surface is not processed at all can be used. It is preferable to use one that has been processed so that the exhaust gas can move spirally when passing through the cooling pipe. In this case, since the exhaust gas that passes through the cooling pipe moves in a turbulent state in the cooling pipe, the heat can be transferred while uniformly contacting the inner wall surface of the cooling pipe.

本発明に係る電気炉用排ガス冷却装置3は、前記冷却用パイプの外側表面を水冷するスプレー式冷却手段8を備えるが、図3〜図4に示す本発明に係る電気炉用排ガス冷却装置3の概略図は、冷却手段8としてリング状の給水ヘッダー管8a〜8fと、当該給水ヘッダー管8a〜8fの内周面に設置された複数のスプレーノズル12を採用した場合の一例を示したものである。   The electric furnace exhaust gas cooling device 3 according to the present invention includes spray-type cooling means 8 for cooling the outer surface of the cooling pipe with water, and the electric furnace exhaust gas cooling device 3 according to the present invention shown in FIGS. The schematic diagram shows an example in the case of adopting ring-shaped water supply header pipes 8a to 8f as cooling means 8 and a plurality of spray nozzles 12 installed on the inner peripheral surface of the water supply header pipes 8a to 8f. It is.

スプレーノズル12の取付け位置としては、図5に示すように複数のスプレーノズル12から噴霧、散水された水摘により冷却用パイプの外周面部を隙間無く覆うような位置に設置することが望ましい。換言すると、複数のスプレーノズル12から冷却水を噴射した際に、冷却用パイプの外周面部を隙間無く冷却することができる数のスプレーノズル12を設置することが望ましい。   As shown in FIG. 5, it is desirable to install the spray nozzle 12 at a position that covers the outer peripheral surface portion of the cooling pipe without gaps by water pickling sprayed and sprinkled from the plurality of spray nozzles 12. In other words, it is desirable to install a number of spray nozzles 12 that can cool the outer peripheral surface portion of the cooling pipe without a gap when the cooling water is sprayed from the plurality of spray nozzles 12.

同様に、リング状の給水ヘッダー管8a〜8fの取付け位置としては、上下の給水ヘッダー管に設けている複数スプレーノズル12から噴霧・散水された水摘により冷却用パイプの外周面部を上下方向に隙間無く覆うような位置に設置することが望ましい。換言すると、給水ヘッダー管8a〜8fの内周面に設置した複数のスプレーノズル12から冷却水を噴射した際に、冷却用パイプの外周面部を上下方向に隙間無く冷却することができる数の給水ヘッダー管を設置することが望ましい。   Similarly, the mounting positions of the ring-shaped water supply header pipes 8a to 8f are such that the outer peripheral surface of the cooling pipe is vertically moved by water pickling sprayed and sprinkled from a plurality of spray nozzles 12 provided on the upper and lower water supply header pipes. It is desirable to install in a position that covers without gaps. In other words, when the cooling water is sprayed from the plurality of spray nozzles 12 installed on the inner peripheral surfaces of the water supply header pipes 8a to 8f, the number of water supplies that can cool the outer peripheral surface portion of the cooling pipe in the vertical direction without gaps. It is desirable to install a header pipe.

スプレーノズル12からの冷却水の適正噴射圧は、0.098〜0.98MPaの範囲が好ましい。0.98MPaを超えると、噴射された水滴が冷却用パイプの外側表面に衝突したときの衝撃が大きく再飛散が生じ、冷却効率が低下すると共に冷却用パイプの設置場所が水により浸漬し、環境を悪化させる。また、保守性が低下する。よって噴射圧の上限は0.98MPa以下である。一方、噴射圧が低すぎると均一なる水滴の噴霧が生成されず、冷却効率が低下する。よって噴射圧の下限は0.098以上必要である。したがって、給水ヘッダー管8a〜8fの内周面に設置するスプレーノズル12としては、0.098〜0.98MPaの噴射圧を実現できる各種工業用に使用されている汎用スプレーノズルを使用することが望ましい。   The proper injection pressure of the cooling water from the spray nozzle 12 is preferably in the range of 0.098 to 0.98 MPa. If it exceeds 0.98 MPa, the impact when the sprayed water droplet collides with the outer surface of the cooling pipe is greatly scattered, resulting in a decrease in cooling efficiency and the location where the cooling pipe is installed is immersed in water. Worsen. In addition, maintainability is reduced. Therefore, the upper limit of the injection pressure is 0.98 MPa or less. On the other hand, if the injection pressure is too low, uniform water droplet spraying is not generated, and cooling efficiency is reduced. Therefore, the lower limit of the injection pressure needs to be 0.098 or more. Therefore, as the spray nozzle 12 installed on the inner peripheral surface of the water supply header pipes 8a to 8f, it is possible to use a general-purpose spray nozzle used for various industries that can realize an injection pressure of 0.098 to 0.98 MPa. desirable.

上記した各冷却ゾーンに備えられたスプレー式冷却手段8、すなわち、給水ヘッダー管8a〜8fの内周面に設置されたスプレーノズル12の冷却水量は、本発明に係る電気炉用排ガス冷却装置3が備える冷却水量制御手段9によって制御される。   The amount of cooling water of the spray type cooling means 8 provided in each cooling zone described above, that is, the spray nozzle 12 installed on the inner peripheral surface of the feed water header pipes 8a to 8f is the exhaust gas cooling device 3 for an electric furnace according to the present invention. It is controlled by the cooling water amount control means 9 included in.

スプレーノズル12の冷却水量としては、前記スプレー式冷却手段による冷却時に前記冷却用パイプの外側表面温度を150℃以上に維持して、前記冷却用パイプの外側表面に付着した冷却水が瞬時に蒸発することができる水量に設定することが重要であり、これは本発明に係る電気炉用排ガス冷却装置3の特徴のひとつである。
このような冷却水量であれば、冷却用パイプの外側表面に付着した冷却水は、冷却用パイプの中を流通する高温の排ガスによって加熱され、高温状態となっている冷却用パイプの表面で瞬時に蒸発する。したがって、スプレー噴射した冷却水が冷却用パイプの外側表面から流れ落ちることはなく、装置全体としての保守が容易となる。
また、このような冷却水量であれば、冷却用パイプの外側表面に付着した冷却水は瞬時に蒸発することから、沸騰熱伝達による冷却により前記冷却用パイプが冷やされ、対流伝熱である従来の空冷の冷却用パイプと比較すると数倍の熱伝達係数となり、冷却用パイプの中を流通する排ガスを効率的に冷却することができる。
さらには、前記したように空冷タイプの課題であった冷却性能と水冷タイプの課題であった保守性の双方が向上することから、冷却設備の高さ、段数、例えば前記複数の冷却用パイプを並列に接続してなる冷却用パイプの必要段数が少なくなり、冷却設備のコスト削減に資するのみならず、省スペース性も同時に実現することができる。
The amount of cooling water for the spray nozzle 12 is such that the cooling pipe attached to the outer surface of the cooling pipe instantly evaporates while maintaining the outer surface temperature of the cooling pipe at 150 ° C. or higher during cooling by the spray cooling means. It is important to set the amount of water that can be performed, which is one of the characteristics of the exhaust gas cooling apparatus 3 for an electric furnace according to the present invention.
With such an amount of cooling water, the cooling water adhering to the outer surface of the cooling pipe is heated by the high-temperature exhaust gas flowing through the cooling pipe and instantly reaches the surface of the cooling pipe that is in a high temperature state. Evaporates. Therefore, the sprayed cooling water does not flow down from the outer surface of the cooling pipe, and the maintenance of the entire apparatus is facilitated.
Further, with such a cooling water amount, the cooling water adhering to the outer surface of the cooling pipe evaporates instantaneously, so that the cooling pipe is cooled by cooling by boiling heat transfer, which is a conventional convection heat transfer. Compared with the air-cooled cooling pipe, the heat transfer coefficient is several times greater, and the exhaust gas flowing through the cooling pipe can be efficiently cooled.
Furthermore, as described above, both the cooling performance, which was an issue of the air cooling type, and the maintainability, which was an issue of the water cooling type, are improved. The number of stages of cooling pipes connected in parallel is reduced, which not only contributes to the cost reduction of the cooling equipment, but can also realize space saving.

図6は、各冷却ゾーンにおける冷却パイプ内の排ガス温度を示すグラフの一例であり、実線は冷却水量制御手段9によって各冷却ゾーンに備えられたスプレーノズル12の冷却水量を制御した場合、細線はスプレーノズル12からの冷却水の噴射を行わなかった場合(従来の空冷に相当)の排ガス温度を各々示す。図6から明らかなように、本発明に係る電気炉用排ガス冷却装置3の冷却性能は高いため、例えば、入り側排ガス温度が400℃で、これを200℃まで減温させようとする場合に、冷却用パイプの必要段数を従来の3段から2段程度というように必要段数を少なくすることができる。   FIG. 6 is an example of a graph showing the exhaust gas temperature in the cooling pipe in each cooling zone. The solid line indicates the case where the cooling water amount of the spray nozzle 12 provided in each cooling zone is controlled by the cooling water amount control means 9. The exhaust gas temperatures when cooling water is not injected from the spray nozzle 12 (corresponding to conventional air cooling) are shown. As apparent from FIG. 6, the cooling performance of the exhaust gas cooling apparatus 3 for an electric furnace according to the present invention is high. For example, when the inlet side exhaust gas temperature is 400 ° C., the temperature is reduced to 200 ° C. Thus, the required number of cooling pipes can be reduced from the conventional three to about two.

また、図7は、各冷却ゾーンにおける冷却パイプ内の排ガス温度を示すグラフの別の一例であり、燃焼塔の排ガス温度が燃焼塔の燃焼状態によって大きく変動して、冷却装置の入り側排ガス温度が600℃程度の高温になった場合を示したものである。そして、実線は冷却水量制御手段9によって各冷却ゾーンに備えられたスプレーノズル12の冷却水量を制御した場合、細線はスプレーノズル12からの噴射を行わなかった場合(従来の空冷に相当)の排ガス温度を各々示す。図7から明らかなように、本発明に係る電気炉用排ガス冷却装置3の冷却性能は高いため、例えば、入り側排ガス温度が通常の400℃を大きく超えて600℃程度となった場合であっても、これを200℃まで減温可能であることがわかる。これは、冷却装置の入り側の温度(冷却開始温度)を高温側にシフトすることが可能であることを意味するものである。   FIG. 7 is another example of a graph showing the exhaust gas temperature in the cooling pipe in each cooling zone. The exhaust gas temperature in the combustion tower varies greatly depending on the combustion state of the combustion tower, and the exhaust gas temperature on the inlet side of the cooling device. Shows a case where the temperature becomes as high as about 600 ° C. The solid line indicates the exhaust gas when the cooling water amount control means 9 controls the cooling water amount of the spray nozzle 12 provided in each cooling zone, and the thin line indicates the exhaust gas when the spray nozzle 12 does not inject (equivalent to conventional air cooling). Each temperature is indicated. As is apparent from FIG. 7, the cooling performance of the exhaust gas cooling apparatus 3 for an electric furnace according to the present invention is high. For example, this is the case where the inlet side exhaust gas temperature greatly exceeds the normal 400 ° C. and reaches about 600 ° C. However, it can be seen that the temperature can be reduced to 200 ° C. This means that the temperature on the inlet side of the cooling device (cooling start temperature) can be shifted to the high temperature side.

したがって、従来の空冷方式のように燃焼塔から排出される排ガス温度に対して余裕を持たせる熱設計が不要となり、例えば、燃焼塔から冷却用パイプまでの間に設置されて排ガス温度を400℃程度に下げるための排ガスパイプ11を短くすることができ、これにより排ガスパイプ11を含めた冷却装置全体としての設置場所の制限を緩和することができる。
さらに、更に上記高温側温度域にて冷却を行うことにより、触媒となり得るダストが少ない箇所で再合成しやすい温度域を冷却できるためDXNの再合成を更に少なくすることができ、DXNの排出量を削減することができる。
Therefore, there is no need for a thermal design that provides a margin for the exhaust gas temperature discharged from the combustion tower as in the conventional air cooling system. For example, the exhaust gas temperature is set to 400 ° C. between the combustion tower and the cooling pipe. The exhaust gas pipe 11 for lowering to the extent can be shortened, and thereby the restriction of the installation location of the entire cooling device including the exhaust gas pipe 11 can be relaxed.
Furthermore, by cooling in the above high temperature side temperature range, it is possible to cool the temperature range that is easy to re-synthesize in a place where there is little dust that can be a catalyst, so that DXN re-synthesis can be further reduced, and the amount of DXN discharged Can be reduced.

図7に示したように、燃焼塔の排ガス温度が燃焼塔の燃焼状態によって大きく変動して、冷却装置の入り側排ガス温度が600℃程度の高温となる場合があることから、あるいは、図6に示したような通常の入り側排ガス温度であっても、各冷却ゾーンにおける排ガスの冷却効率を最適化するために、各冷却ゾーンに備えられたスプレー式冷却手段の冷却水量は排ガス温度に基づいて制御することが望ましい。したがって、排ガスの流れ方向に複数段に接続された冷却ゾーンは、各々温度計測手段7を備えることが望ましい。   As shown in FIG. 7, the exhaust gas temperature of the combustion tower varies greatly depending on the combustion state of the combustion tower, and the inlet exhaust gas temperature of the cooling device may be as high as about 600 ° C., or FIG. In order to optimize the exhaust gas cooling efficiency in each cooling zone, the amount of cooling water in the spray cooling means provided in each cooling zone is based on the exhaust gas temperature even at the normal inlet exhaust gas temperature as shown in It is desirable to control. Therefore, it is desirable that the cooling zones connected in a plurality of stages in the flow direction of the exhaust gas each include the temperature measuring means 7.

また、前記したように本発明に係る電気炉用排ガス冷却装置3は、スプレー式冷却手段による冷却時に前記冷却用パイプの外側表面温度を150℃以上に維持して、前記冷却用パイプの外側表面に付着した冷却水が瞬時に蒸発することができる冷却水量に設定するので、各冷却ゾーンが温度計測手段7を備えることにより、計測した排ガス温度を入力とするフィードバック制御が可能であり、冷却用パイプの外側表面温度を150℃以上に維持する制御も容易となる。   In addition, as described above, the exhaust gas cooling apparatus 3 for an electric furnace according to the present invention maintains the outer surface temperature of the cooling pipe at 150 ° C. or higher during cooling by the spray-type cooling means, and the outer surface of the cooling pipe. Since the cooling water amount that can be evaporated instantly is set to the amount of cooling water, each cooling zone is provided with the temperature measuring means 7 so that feedback control using the measured exhaust gas temperature as input is possible. Control to maintain the outer surface temperature of the pipe at 150 ° C. or higher is also facilitated.

図8は冷却水量制御手段9による制御内容を模式的に示す説明図である。冷却水量制御手段9は、各冷却ゾーン14A、14B、14Cが備える温度計測手段7によって計測された排ガス温度に基づいて、図示していない給水元管を経て各々の長尺形状の給水ヘッダー管8A〜8Cへ供給する冷却水量を設定し、当該設定値に応じて図8に示す各冷却水の流量調整弁15の開度が設定される。各々の長尺形状の給水ヘッダー管8A〜8Cへ供給された冷却水は、給水分岐管13を経由して複数のリング状の給水ヘッダー管8a〜8fに供給され、その後、複数のスプレーノズル12から冷却用パイプの外側表面に向けて散水、噴霧される。   FIG. 8 is an explanatory diagram schematically showing the contents of control by the cooling water amount control means 9. Based on the exhaust gas temperature measured by the temperature measuring means 7 provided in each of the cooling zones 14A, 14B, 14C, the cooling water amount control means 9 passes through a water supply source pipe (not shown) to each of the elongated water supply header pipes 8A. The amount of cooling water supplied to ˜8C is set, and the opening degree of each cooling water flow rate adjustment valve 15 shown in FIG. 8 is set according to the set value. The cooling water supplied to each of the elongated water supply header pipes 8A to 8C is supplied to the plurality of ring-shaped water supply header pipes 8a to 8f via the water supply branch pipe 13, and then the plurality of spray nozzles 12 are supplied. Water is sprayed and sprayed on the outer surface of the cooling pipe.

冷却水量制御手段9は、冷却用パイプ内での排ガス流量、排ガスの比熱、各冷却ゾーンにおける冷却用パイプにおける伝熱面積、冷却用パイプの材質、給水温度、冷却水の比熱などの各種パラメータ値より一般の伝熱計算を用いて冷却水量を算出するが、以上の計算式、算出結果、判断事項は予め冷却水量制御手段9に組み込まれている。なお、温度計測手段7によって計測した排ガス温度を入力とするフィードバック制御が可能であるため、この場合、前記算出結果の計算誤差を修正することが可能であり、冷却用パイプの外側表面温度を150℃以上に維持する制御が容易となる。   The cooling water amount control means 9 has various parameter values such as the exhaust gas flow rate in the cooling pipe, the specific heat of the exhaust gas, the heat transfer area in the cooling pipe in each cooling zone, the material of the cooling pipe, the feed water temperature, and the specific heat of the cooling water. The amount of cooling water is calculated using a more general heat transfer calculation, but the above calculation formula, calculation results, and judgment items are incorporated in the cooling water amount control means 9 in advance. Since feedback control using the exhaust gas temperature measured by the temperature measuring means 7 as input is possible, in this case, the calculation error of the calculation result can be corrected, and the outer surface temperature of the cooling pipe is set to 150. Control to maintain at or above ° C becomes easy.

冷却水量制御手段9は、前記したように排ガスの比熱や冷却水の比熱等をパラメータとする一般の伝熱計算を用いて冷却水量を算出するものであるため、特に限定されるものではなく、例えば、パーソナルコンピュータを用いることができる。
また、温度計測手段7としても特に限定されるものではなく、600℃に耐え得る温度計や温度センサー等を用いることができる。なお、温度計測手段7は、保守の容易性から冷却用パイプの外側に設置することが望ましい。
The cooling water amount control means 9 is not particularly limited because it calculates the amount of cooling water using the general heat transfer calculation using the specific heat of the exhaust gas and the specific heat of the cooling water as parameters as described above. For example, a personal computer can be used.
Further, the temperature measuring means 7 is not particularly limited, and a thermometer or a temperature sensor that can withstand 600 ° C. can be used. The temperature measuring means 7 is preferably installed outside the cooling pipe for ease of maintenance.

以上は、冷却用パイプの外側表面を水冷するスプレー式冷却手段8として、リング状の給水ヘッダー管8a〜8fと当該給水ヘッダー管の内周面に設置された複数のスプレーノズル12を採用した場合の一例について説明したが、冷却用パイプの外側表面を水冷する方法は、これに限定されるものではない。例えば、図9〜図11に示す態様で冷却することができる。図9は本発明に係る電気炉用排ガス冷却装置の別の一形態を示す概略正面図であり、図10は本発明に係る電気炉用排ガス冷却装置の別の一形態を示す概略断面図である。また、図11は冷却用パイプの冷却方法、より具体的にはスプレーノズル12からの冷却水の噴射の様子を模式的に示した図である。   The above is a case where the ring-shaped water supply header pipes 8a to 8f and the plurality of spray nozzles 12 installed on the inner peripheral surface of the water supply header pipe are employed as the spray-type cooling means 8 for cooling the outer surface of the cooling pipe with water. However, the method of water-cooling the outer surface of the cooling pipe is not limited to this. For example, it can cool in the aspect shown in FIGS. FIG. 9 is a schematic front view showing another embodiment of the exhaust gas cooling apparatus for an electric furnace according to the present invention, and FIG. 10 is a schematic sectional view showing another embodiment of the exhaust gas cooling apparatus for an electric furnace according to the present invention. is there. FIG. 11 is a diagram schematically showing a cooling method of the cooling pipe, more specifically, a state of injection of cooling water from the spray nozzle 12.

すなわち、図9に示すように、各冷却ゾーンを構成する逆U字形の冷却用パイプの凹部に、冷却用パイプと平行となるように給水ヘッダー管を立設し、当該給水ヘッダー管に設置したスプレーノズル12から水平方向かつ最近接の冷却用パイプの外側表面の所定範囲に向け、冷却水を噴射するようにしてもよい。例えば、図9〜図11に示す冷却用パイプは、縦横方向に等間隔に立設して配置しているので、この場合には、1つのスプレーノズル12から水平方向に4方向に冷却水を噴射することにより、4組のスプレーノズル12で一本の冷却用パイプの外周をカバーすることができる。すなわち、4組のスプレーノズル12から噴霧、散水された水摘により1本の冷却用パイプの外周面部を隙間無く覆うことができる。また、スプレーノズル12から冷却水を噴射した際に、冷却用パイプの外周面部を上下方向に隙間無く冷却することができる数のスプレーノズル12を鉛直方向に設置することが望ましい。   That is, as shown in FIG. 9, a water supply header pipe was erected so as to be parallel to the cooling pipe in the concave portion of the inverted U-shaped cooling pipe constituting each cooling zone, and installed in the water supply header pipe. The cooling water may be jetted from the spray nozzle 12 toward a predetermined range on the outer surface of the cooling pipe closest in the horizontal direction. For example, the cooling pipes shown in FIG. 9 to FIG. 11 are erected at equal intervals in the vertical and horizontal directions. In this case, cooling water is supplied from one spray nozzle 12 in four directions in the horizontal direction. By spraying, the outer periphery of one cooling pipe can be covered with four sets of spray nozzles 12. That is, the outer peripheral surface portion of one cooling pipe can be covered without a gap by water pickling sprayed and sprinkled from the four sets of spray nozzles 12. Moreover, when spraying cooling water from the spray nozzle 12, it is desirable that a number of spray nozzles 12 that can cool the outer peripheral surface portion of the cooling pipe in the vertical direction without any gaps are installed in the vertical direction.

次に、本発明の実施例について説明するが、本実施例の条件は、本発明の実施可能性および顕著な効果を立証するために採用した一条件であり、本発明は、この一条件に限定されるものではない。
まず、冷却用パイプ3−イ、3−ロ、3−ハの条件については、形状が逆U字形で鋼板製、板厚が12mm、内径0.5m、高さ30m、逆U字の段数が3段で、分岐(並列)の数を3条のものを用意した。
リング状の給水ヘッダー管8a〜8fの条件については、内径が0.8mのものを用意し、当該給水ヘッダー管8a〜8fにスプレーノズル12を10個均等に配置し、冷却用パイプの垂直直胴部25mの範囲に、前記スプレーノズル12を設けた給水ヘッダー管8a〜8fを上下方向0.3mの間隔で、冷却用パイプ1本当たり84個配置した。
Next, an embodiment of the present invention will be described. The conditions of the present embodiment are one condition adopted for demonstrating the feasibility and remarkable effects of the present invention, and the present invention satisfies this one condition. It is not limited.
First, regarding the conditions of the cooling pipes 3-i, 3-b, and 3-c, the shape is an inverted U-shaped steel plate, the plate thickness is 12 mm, the inner diameter is 0.5 m, the height is 30 m, and the number of steps of the inverted U-shape is Three stages with 3 branches (parallel) were prepared.
Regarding the conditions of the ring-shaped water supply header pipes 8a to 8f, those having an inner diameter of 0.8 m are prepared, and 10 spray nozzles 12 are uniformly arranged in the water supply header pipes 8a to 8f, and the vertical pipe of the cooling pipe is arranged. 84 water supply header pipes 8a to 8f provided with the spray nozzle 12 were arranged in the range of the body portion 25m per cooling pipe at intervals of 0.3 m in the vertical direction.

そして、冷却用パイプの外側表面を直接水冷する前記各々の水冷却手段での冷却水量を、冷却時の冷却用パイプの外側表面温度が常時150℃以下とならないよう、各々の冷却ゾーンにおいて増減制御、具体的には前記スプレーノズル12からの冷却水の給水量を排ガス温度が高い冷却ゾーン14Aでの給水量を一番多く、温度が低い冷却ゾーン14Cでの給水量を一番少なくなるように各ゾーンにて制御した。   Then, the amount of cooling water in each of the water cooling means for directly water cooling the outer surface of the cooling pipe is controlled to increase or decrease in each cooling zone so that the outer surface temperature of the cooling pipe during cooling does not always become 150 ° C. or lower. Specifically, the water supply amount of the cooling water from the spray nozzle 12 is maximized in the cooling zone 14A where the exhaust gas temperature is high, and the water supply amount in the cooling zone 14C where the temperature is low is minimized. Control in each zone.

また、各々の比較例においては、本発明例と同一の設備を使用したが、上記の水冷を実施せず従来の空冷冷却のみとした。   In each comparative example, the same equipment as the present invention was used, but the above water cooling was not performed and only the conventional air cooling was used.

表1から明らかなように、本発明例1〜4においては本発明特有の効果を奏していることを確認することができる。すなわち、前記スプレーノズル12から連続的に噴射したスプレー水は瞬時に蒸発し、各冷却用パイプの表面において該スプレー水の再飛散および落下が全く生じることが無かった。さらに、その時の冷却効率は、本発明例1〜4に示すように、入り口排ガス温度T1が600℃程度の従来に比し高温であっても、出口温度T3は比較例1〜比較例2に示す200℃程度となり、本発明の効果の大きさが現れている。   As is apparent from Table 1, it can be confirmed that Examples 1 to 4 of the present invention have the effects specific to the present invention. That is, the spray water continuously sprayed from the spray nozzle 12 evaporates instantaneously, and the spray water does not re-scatter and drop at the surface of each cooling pipe. Further, as shown in Invention Examples 1 to 4, the cooling efficiency at that time is such that, even if the inlet exhaust gas temperature T1 is higher than that of the conventional case of about 600 ° C., the outlet temperature T3 is the same as in Comparative Examples 1 to 2. The magnitude of the effect of the present invention appears.

本発明に係る電気炉用排ガス冷却装置を配設した電気炉設備の概略正面図である。1 is a schematic front view of an electric furnace facility provided with an exhaust gas cooling apparatus for an electric furnace according to the present invention. 本発明に係る電気炉用排ガス冷却装置を配設した電気炉設備の概略平面図である。1 is a schematic plan view of an electric furnace facility provided with an exhaust gas cooling apparatus for an electric furnace according to the present invention. 本発明に係る電気炉用排ガス冷却装置の一形態を示す概略正面図である。It is a schematic front view which shows one form of the exhaust gas cooling device for electric furnaces which concerns on this invention. 本発明に係る電気炉用排ガス冷却装置の一形態を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows one form of the exhaust gas cooling device for electric furnaces which concerns on this invention. 冷却手段であるスプレーノズルの設置例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the example of installation of the spray nozzle which is a cooling means. 各冷却ゾーンにおける冷却パイプ内の排ガス温度を示すグラフの一例である。It is an example of the graph which shows the exhaust gas temperature in the cooling pipe in each cooling zone. 各冷却ゾーンにおける冷却パイプ内の排ガス温度を示すグラフの別の一例である。It is another example of the graph which shows the exhaust gas temperature in the cooling pipe in each cooling zone. 冷却水量制御手段による制御内容を模式的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows typically the control content by a cooling water amount control means. 本発明に係る電気炉用排ガス冷却装置の別の一形態を示す概略正面図である。It is a schematic front view which shows another one form of the exhaust gas cooling device for electric furnaces which concerns on this invention. 本発明に係る電気炉用排ガス冷却装置の別の一形態を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows another one form of the exhaust gas cooling device for electric furnaces which concerns on this invention. 冷却用パイプの冷却方法を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the cooling method of the cooling pipe.

符号の説明Explanation of symbols

1 電気炉
2 燃焼塔
3 排ガス冷却装置
3−イ,3−ロ,3−ハ 冷却用パイプ
4 送風機
5 集塵機
6 建屋集塵装置
7 温度計測手段
8 冷却手段
8A,8B,8C 長尺形状の給水ヘッダー管
8a,8b,8c,8d,8e,8f リング状の給水ヘッダー管
9 冷却水量制御手段
10 ダスト排出装置
11 排ガスパイプ
12 スプレーノズル
13 給水分岐管
14A,14B,14C 冷却ゾーン
15 冷却水の流量調整弁
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electric furnace 2 Combustion tower 3 Exhaust gas cooling device 3-I, 3-B, 3-C Cooling pipe 4 Blower 5 Dust collector 6 Building dust collector 7 Temperature measuring means 8 Cooling means 8A, 8B, 8C Long-form water supply Header pipe 8a, 8b, 8c, 8d, 8e, 8f Ring-shaped water supply header pipe 9 Cooling water amount control means 10 Dust discharge device 11 Exhaust gas pipe 12 Spray nozzle 13 Water supply branch pipes 14A, 14B, 14C Cooling zone 15 tuning valve

Claims (2)

電気炉から発生する排ガスを燃焼させる燃焼塔の後段に接続された複数の冷却ゾーンから構成される電気炉用排ガスの冷却装置であって、
排ガスの流れ方向に複数段に接続された冷却ゾーンは、各々、
排ガスの流れ方向に並列に接続された冷却用パイプと、
前記冷却用パイプの外側に設置された温度計測手段と、
前記冷却用パイプの外側表面を水冷するスプレー式冷却手段を備え、
共通の手段として、前記スプレー式冷却手段による冷却時に前記冷却用パイプの外側表面温度を150℃以上に維持して、前記冷却用パイプの外側表面に付着した冷却水が瞬時に蒸発するように、各冷却ゾーンに備えられたスプレー式冷却手段の冷却水量を制御する冷却水量制御手段を備えたことを特徴とする電気炉用排ガスの冷却装置。
An exhaust gas cooling apparatus for an electric furnace comprising a plurality of cooling zones connected to a subsequent stage of a combustion tower for burning exhaust gas generated from an electric furnace,
Each of the cooling zones connected in multiple stages in the exhaust gas flow direction,
A cooling pipe connected in parallel in the flow direction of the exhaust gas;
Temperature measuring means installed outside the cooling pipe;
A spray-type cooling means for water-cooling the outer surface of the cooling pipe;
As a common means, maintaining the outer surface temperature of the cooling pipe at 150 ° C. or higher during cooling by the spray-type cooling means, so that the cooling water adhering to the outer surface of the cooling pipe evaporates instantaneously, An exhaust gas cooling apparatus for an electric furnace, comprising: a cooling water amount control unit that controls a cooling water amount of a spray type cooling unit provided in each cooling zone.
電気炉から発生する排ガスを燃焼させる燃焼塔の後段に並列に接続された冷却用パイプ内を流通する排ガスを冷却する電気炉用排ガスの冷却方法であって、
冷却用パイプ内を流通する排ガスの流れ方向に複数の冷却ゾーンを設定し、
各冷却ゾーンの冷却用パイプの外側表面を水冷するスプレー式冷却手段の冷却水量を、冷却用パイプの外側表面温度を150℃以上に維持して、冷却用パイプの外側表面に付着した冷却水が瞬時に蒸発するように制御して、
各冷却ゾーンを通過する排ガスの温度を制御することを特徴とする電気炉用排ガスの冷却方法。
A method for cooling an exhaust gas for an electric furnace for cooling an exhaust gas flowing in a cooling pipe connected in parallel to a subsequent stage of a combustion tower for burning exhaust gas generated from an electric furnace,
Set multiple cooling zones in the flow direction of the exhaust gas flowing through the cooling pipe,
The amount of cooling water of the spray type cooling means for cooling the outer surface of the cooling pipe in each cooling zone is maintained at 150 ° C. or higher so that the cooling water adhering to the outer surface of the cooling pipe is reduced. Control it to evaporate instantly,
A method for cooling an exhaust gas for an electric furnace, characterized in that the temperature of the exhaust gas passing through each cooling zone is controlled.
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