JP5161962B2 - 熱風炉 - Google Patents

Description

本発明は鉄冶金の分野に関するものであり、特に、溶鉱炉のエアーブラストを加熱するための熱風炉の構造に関するものである。

背景技術として、燃焼室が無い（シャフトが無い熱風炉）、および熱風炉のドーム上に燃焼装置または前室が設置された熱風炉（ロシア国特許２１４５６３７号、発明者証６０２５５５号、日本国特許４８−４２８４号、米国特許３４７３７９４号）が知られている。

技術的な特徴および特色の組み合わせにおいて本願発明に最も近い発明は、ロシア国特許２１４５６３７号、分類Ｃ２１Ｂ ９／０２（プロトタイプ）のシャフトが無い熱風炉である。それは、チェッカーれんがを有するシェル、チェッカー積、ドーム、チェッカー積の上層にチェッカー積の軸までの距離がチェッカー積の流量範囲（ＤＮ）の一つの直径以上で設置された熱風接続管を備える。前室は、ドームの上方部にドームと同軸に並びにシェル及びチェッカーれんがを有して位置し、前室シェルの独立した支柱と共にドームチェッカーれんがと独立して作成された前室がある。前室には、ガスおよび空気のリングコレクターがあり、シェル及び前室の側壁のチェッカーれんがの片側の上層に位置し、分割壁で隔てられる。コレクターは入口接続管と接続し、出口チャネルを有していて、前室チェッカーれんがの垂直側壁に作成され、それ故に、ガスと空気の出力が、前室へ直接生じる。下部コレクターからの上部列のチャンネルの軸は、前室の軸に向かって水平面から３０度までの角度で上方へシフトし、また、全ての他のチャンネルの軸は水平方向に位置し、前室の半径に対して１５−３０度の角度に向けられ、それらの出口断面の中央を通過する。これによって、前室で、ガスと空気のジェット渦流は作られる。ガスと空気のジェット渦は、入口からチェッカー積内のガスを完全燃焼させ、チェッカー積に沿って均一な流量分布を提供する。

熱風炉は大型の高温ユニットで、それらの建設及び運転のために多額の費用を必要とする。それ故に、基本的な要求の１つは、エネルギー消費の減少である。加えて、熱風炉は、一酸化炭素“ＣＯ”のような有毒ガスを含む大量の溶鉱炉ガスを燃焼する。それ故に、熱風炉の運転における重要な要求は、ガスを完全燃焼させて、環境上の安全性を提供することである。
ロシア国特許２１４５６３７号 ロシア国発明者証６０２５５５号 特公昭４８−００４２８４号公報 米国特許３４７３７９４号

上記の既存の熱風炉に関連するものは、多くの不都合を有する。

前室中のガス及び空気の良好な混合及び燃焼を保証するために、ジェット渦システムが適用される。ガスは前室の上方部へ提供され、ジェット渦が作られる。既存のシャフトが無い熱風炉中のガス及び空気の良好な混合を可能にするために、前室軸の半径に沿って下部コレクターの上部の空気チャンネル軸を向けて、水平面から３０度までの角度で上方にシフトされる。半径に沿って向けられ上方にシフトしたエアージェットは、前室の中央部に対してガスの流れを通過させて、前室の中心にガスの良好な混合及び燃焼を提供すると考えられる。他の列のチャンネルからの空気の流れは、前室の半径の角度の下方に向けられ、ガスと空気の良好な混合及びガスの周囲の流れの燃焼を提供する。しかしながら、前室は大きな溶鉱炉の熱風炉において大型であり、前室軸を通過するために、上列の空気ジェットは、有意な厚さのガスのジェット渦流を通過する。このため、それらの速度を大幅に増加させる必要があり、動力消費を増加させる空気のさらなる強力なファンを設置する必要がある。その上、前室の中央部に不完全燃焼のガスがある可能性があり、それは熱風炉の環境条件の悪化を引き起こすだろう。このように、矛盾が存在する。一方では、上列の空気ジェットが突き抜ける容量の増加させるために、それらの速度を大幅に増加させることが必要であり、結果的に、交互にコレクターの圧力も空気より遥かにに強力なファンの設置の必要がある。他方では、残りのチャンネルからの空気ジェットでは、前室の周辺部において通常の速度による良好な混合のジェット渦流及び入口までのチェッカー積内のガスの完全燃焼のため、速度の増加は必要でない。

このように、１つのコレクターから来る異なる列のチャンネルにおいて、コレクター内に異なる圧力を提供することは、不可能だが必要である。通常の圧力のコレクターファン中の気圧の維持に関して、上列のチャンネルからのジェットの速度は不十分であり、不十分な量の空気はガスを完全燃焼が必要な前室へ供給される。それ故に、ガスの一部は完全に燃焼せず、大気に噴出されて、熱風炉の環境特性は悪化することになる。

本発明は、運転費用を減少させて、且つガスの燃焼を改善する目的を有し、前室中のガス及び空気の流れの再分配によって達成できる。上記目的の解決は、以下の本願発明によってなされる。
本願発明のシャフト無しの熱風炉は、チェッカーれんがを有するシェルと、チェッカー積と、ドームと、前記チェッカー積の上の熱風接続管を有し、該熱風接続管は、前記チェッカー積から前記熱風接続管の軸までの距離が、熱風接続管の直径より長い場所に位置し、ドームの上方部にドームと同軸に及びチェッカーれんがと共にシェルを有して位置し、ならびに前室シェルの独立した支柱と共にドームチェッカーれんがと独立して作成された前室と、 シェルと前室チェッカーれんがの片側の上層の側壁の間に位置し、入口接続管及び前室チェッカーれんがの垂直側壁に作成された出口チャンネルを有し、間に分割壁を有するガス用コレクター及び空気用コレクターとを具備し、下部コレクターの出口チャンネルは前記下部コレクターの上部に位置して水平面から１５−３０度の角度に上方に向けられ、上部コレクターの出口チャンネルは前記上部コレクターの下部に位置して水平面から１５−３０度の角度に下方に向けられ、前記出口チャンネル軸の投影は、前室の半径の水平面への投影に対して水平面から１５−４５度の角度であり、前記出口チャンネルの断面の中心を通過する。

下部コレクターから出る前室中の出口チャンネルは、上部に位置し１５−３０度の角度の上方へ向けられ、及び上部コレクターの出口チャネルは、下部に位置し１５−３０度の角度の下方へ向けられるため、ガス及び空気のジェットをお互いに対して向けることが可能となり、さらに、互いに突き抜けて、一方向の方向渦流の中で移動することができるようになる。空気の流れは、ガスのジェットと共に前室で得るため、前室の中心に到着するために大きい厚さのガスのジェット渦を乗り越える必要はない。高速度の空気ジェット及び高圧を伴った空気のファンも必要とされない。前室の半径の水平面への投影に対して水平面から１５−４５度下向きの角度の全てのチャンネルの軸の投影の配列は、それらの出口断面の中央を通過し、および設けた出口チャネルのガス及び空気のジェット渦を必要な高い程度に作成することを可能にし、一方では、チェッカー積に入る前にガスを完全燃焼し、他方では、チェッカー積の中の流入を一定にする。

大小両方の容量の溶鉱炉の熱風炉におけるこのような建設的な解決の結果、チェッカー積に入る前のガスの完全燃焼及びチェッカー積の中で燃焼する生成物の一定の流入が、環境的にクリーンな燃焼生成物の維持を伴った動力消費の減少の下で提供される。

熱風炉は、チェッカーれんが２を有するシェル１、チェッカー積３、熱風接続管４、及び前室６を有するドーム５があり、前室の上部に前室と同軸で、シェル７及びチェッカーれんが８を備えて設置され、シェルの独立した支柱９と共にドームの前室とは独立して作成されている。熱風接続管４は、チェッカー積３の上層にチェッカー積の軸までの距離がチェッカー積の流量範囲の断面の一つの直径以上で設置される。ガス１１及び空気１２の通過のため、前室チャンネルに垂直の壁が形成され、内部のコレクター１４及び１５から出ていき、内部コレクターの間は分割壁１３によって隔離される。コレクター１４及び１５は、ガス及び空気供給の接続管１６及び１７と接続する。下部コレクター１５のチャンネル１２は、下部コレクターの上部に位置し、水平面から角度α＝１５−３０度で上方に向けられる。上部コレクター１４のチャンネル１１は、コレクターの下部に位置し、水平面から角度β＝１５−３０度で下方に向けられる。水平面への全てのチャンネルの投影は、チャンネルの出口部の中心を通過して、前室の半径の水平面への投影に対して角度φ＝１５−４５度である。好ましくは、チャンネルの出口穴は、交互に配列されて位置する。そして、ガスの下部ジェットは、空気のジェットに全ての側から囲まれ、空気の上部のジェットは、ガスのジェットに全ての側から囲まれる。これは、ガス及び空気のジェットの相互の浸透を改善し、ガス及び空気の集中的な混合及び燃焼を保証する。好ましくは、図１に示されるように、ガスは上部コレクターに及び空気は下部コレクターに供給される。しかしながら、供給は逆に行ってもよい。

上述の熱風炉は、既知のものとは本質的な相違を含んでいて、以下のように動作する。
チェッカー積を熱する間に、分岐１７を通って完全燃焼のための空気が、ガスコレクター１４の下方のシェル及び前室チェッカーれんがの間の熱風炉の内部にある空気コレクター１５に供給され、並びにチェッカーれんがの垂直の壁１０の出口チャネル１２を通って前室へ供給される。チャンネル１２からの空気の流れは、上方へ向かう。分岐管１６を通ったガスは、空気コレクター１７の上方のシェル及び前室チェッカーれんがの間の熱風炉の内部にあるガスコレクター１４に供給され、並びにチェッカーれんがの垂直の壁１０にある出口チャネル１１を通って前室へ提供される。チャンネル１１からのガスのジェットは、下方へ向かい、空気の流れに対して向かっていく。対抗する動きの結果、空気の流れ中にガスのジェットの相互の導入が生じ、また、ガス及び空気の結合活動は、前室周辺から中心まで一方向に流れる。空気は、有意な厚さ以上のガスのジェット渦を通過する必要はなく、ガスの流れと共に前室の中心へ移動する。前室の半径に対して角度φ＝１５−４５度にある出口チャネルからの両方の流れの出口は、一方向のジェット渦を発生し、それはさらなるガス及び空気の混合を改善する。

ガスと空気の流れが融合し、前室の予め熱せられたチェッカー積からの空気及びガスの混合物の点火が起こる。ジェット渦中のガス及び空気の集中的な混合は、高速のガス燃焼を引き起こし、前室において始まりドームの円錐部において終了した。ガス及び空気のジェット渦は、チェッカー積の入口の燃焼生成物のさらなる均一な分布を提供する。

衝風の間に、冷風がチェッカー積３の下方から供給され、そして、上方へ通過することで熱せられる。加熱された衝風は、ドーム５の下の範囲へ供給され、熱風接続管４によって例えば溶鉱炉のような消費地点に分岐する。衝風の間に、熱風の高温により、前室中のチェッカーれんが温度は維持され、始めのガスの間におけるガス及び空気の混合物の確実な燃焼に十分となる。

そして、ガスの間に、前室中でガス及び空気の集中的な混合及び燃焼がなされるので、ジェットは一方向の渦流へ移動し、また、チェッカー積に入る前のガスの完全燃焼は、大小両方の容量の溶鉱炉の熱風炉における、環境的にクリーンな燃焼生成物を維持した動力消費の減少によって達成された。

本発明は、溶鉱炉で衝風を加熱する鉄冶金の分野のみならず、高温まで熱キャリア（空気、ガス）を熱する動力工学においても用いることができる。

本発明の特徴は、示された図面を用いて説明される。
図１は、提示された設計のシャフトが無い熱風炉の実施可能性がある変形例の１つの全体概要図であり、ガス及び空気供給の接続管並びに熱風接続管が、１つの面で示される。
図２は、図１のＩ−Ｉ断面図を示す。

Claims (1)

1. チェッカーれんがを有するシェルと、
   チェッカー積と、
   ドームと、
   前記チェッカー積の上の熱風接続管を有し、
   該熱風接続管は、前記チェッカー積から前記熱風接続管の軸までの距離が、熱風接続管の直径より長い場所に位置し、
   ドームの上方部にドームと同軸に及びチェッカーれんがと共にシェルを有して位置し、ならびに前室シェルの独立した支柱と共にドームチェッカーれんがと独立して作成された前室と、
   シェルと前室チェッカーれんがの片側の上層の側壁の間に位置し、入口接続管及び前室チェッカーれんがの垂直側壁に作成された出口チャンネルを有し、間に分割壁を有するガス用コレクター及び空気用コレクターとを具備し、
   下部コレクターの出口チャンネルは前記下部コレクターの上部に位置して水平面から１５−３０度の角度に上方に向けられ、上部コレクターの出口チャンネルは前記上部コレクターの下部に位置して水平面から１５−３０度の角度に下方に向けられ、前記出口チャンネル軸の投影は、前室の半径の水平面への投影に対して水平面から１５−４５度の角度であり、前記出口チャンネルの断面の中心を通過する
   ことを特徴とする熱風炉。

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