JP5338081B2

JP5338081B2 - 高温放熱物体貯蔵ヤード発電装置

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Publication number: JP5338081B2
Application number: JP2008026720A
Authority: JP
Inventors: 裕之大塚; 伸介松野; 久和鬼塚
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2008-02-06
Filing date: 2008-02-06
Publication date: 2013-11-13
Anticipated expiration: 2028-02-06
Also published as: JP2009185698A

Description

本発明は、各種プラントにて高温状態で製造された後、自然に放熱させて冷却させるようにしてある高温放熱物体の保有する熱を効率よく回収して発電に有効利用できるようにするための高温放熱物体貯蔵ヤード発電装置に関するものである。

一般に、鉄鋼一貫製鉄所では、製鋼した後の溶鋼を連続鋳造することによりスラブ等の鋼片とし、次いで、該鋼片を熱間圧延して、圧延された鋼板はコイル状に巻き取って熱延コイルとし、更に、この熱延コイルを、更に冷間圧延等の所定の処理を経ることで鋼材等の鉄鋼製品を製造するようにしてある。

上記のようにして鉄鋼製品を製造する過程で溶綱より連続鋳造されるスラブ等の鋼片は、製造された直後は千度以上となっているため、スラブヤードのような貯蔵ヤードへ移して、連続鋳造時に加えられて上記スラブ等の鋼片に残存する熱を放散させながら、次の圧延工程に移るまで一時貯蔵するようにしてあり、通常は、該貯蔵ヤードに受け入れられた順に該スラブ等の鋼片を次工程へ送るようにしてある。

又、上記熱延コイルは、製造直後は５００〜６００度程度の高温となっているため、コイルヤードへ移して、熱間圧延時に加えられて該熱延コイルに残存する熱を放散させながら、次の工程に移るまで一時貯蔵するようにしてあり、通常は、該コイルヤードに受け入れられた順に該熱延コイルを次工程へ送るようにしてある。

ところで、発電設備が設けられた火力発電所建屋に、上記発電設備の熱により生じる上昇気流を利用して発電する風力発電手段を備えると共に、上記上昇気流を排出する排出口を設けた構成を有する火力発電所建屋風力発電システムが従来提案されており、更に、かかる火力発電所建屋風力発電システムでは、上記火力発電所建屋をボイラー建屋やタービン建屋とすることも提案されている。かかる構成としてある火力発電所建屋風力発電システムによれば、火力発電所建屋に設置された発電設備内で発生した熱のうち、放熱によって暖められる空気に生じる上昇気流を利用して、風力発電手段により発電させることができるとされている（たとえば、特許文献１参照）。

又、太陽由来エネルギーを有効利用する発電設備の１つとして、太陽輻射を利用して空気を暖めるソーラーコレクターと、該ソーラーコレクターにより暖められた空気が導入され、この暖められた空気の浮力により上昇気流を発生させるドラフトダクト（チムニー）と、該ドラフトダクトに設置されて、該ドラフトダクトに発生させた上昇気流により発電するための発電用タービンとからなるドラフトダクト型発電装置が、従来提案されている（たとえば、特許文献２参照）。

特開２００６−７７６７６号公報特開２００７−７７９４１号公報

ところが、鉄鋼一貫製鉄所では、スラブ等の鋼片や熱延コイル等の鉄鋼中間製品を製造する際に多量の熱が投入されているが、高温状態で製造された鉄鋼中間製品に残存する熱は単に大気中に放散させているのみであって、特に有効活用されていないというのが実状である。そのために、近年問題となっているＣＯ_２排出量をいかに削減するかという観点からすると、上記したように熱の投入により高温状態で製造されるスラブ等の鋼片や熱延コイル等の鉄鋼中間製品より放散される熱をも回収してエネルギーとして有効活用することが望まれる。

そのために、上記特許文献１に示されたような火力発電所建屋風力発電システムのように、鉄鋼一貫製鉄所にて、上記スラブ等の鋼片を製造する連続鋳造設備の建屋や、熱延コイルを製造する熱間圧延設備の建屋に、風力発電設備を装備させることが考えられるが、上記のように高温の鉄鋼中間製品を製造する設備であるとしても、１つの製造ラインで順に製造される鉄鋼中間製品の個々のものが放出する熱量には自ずから制限があり、しかも、製造された鉄鋼中間製品は、順次搬出されるため、その製造設備が設置されている建屋内で上記鉄鋼中間製品が放出する熱量も制限され、しかも、鉄鋼中間製品の製造設備を収容している建屋は大規模であるため、建屋全体では熱密度が低く、したがって、効率よく発電を行わせることは難しい。

なお、上記特許文献２に示されたドラフトダクト型発電装置は、熱源を太陽光としているものであって、鉄鋼中間製品のような高温状態で製造される高温放熱物体より放出される排熱を回収する考えは何ら示唆されるものではない。

そこで、本発明者等は、上記したように、鉄鋼中間製品のような各種プラントにて熱の投入により高温状態で製造された後に自然冷却されていた高温放熱物体より放出される排熱を有効利用できるようにするための工夫、研究を重ねた結果、スラブ等の鋼片を一時貯蔵するようにしてあるスラブヤードの如き貯蔵ヤードや、熱延コイルを一時貯蔵するようにしてあるコイルヤードのような、上記各種プラントにて高温状態で製造される高温放熱物体を一時貯蔵するようにしてある貯蔵ヤードは、通常、多くの高温放熱物体が集積して貯蔵されているため熱密度が高くなっており、しかも、上記スラブヤードの如き貯蔵ヤードやコイルヤードでは、通常は、スラブ等の鋼片や熱延コイル等が製造直後の高温状態のものが新たに搬入されると、先に搬入されて長時間のヤード滞在により十分に放熱を行ったものから順次搬出が行われるようにしてあり、内部に貯蔵されている高温放熱物体の総量があまり変化せず、よって、貯蔵されている高温放熱物体の保有する熱の総和があまり変化しないという点、及び、これら物体のほとんどの放熱がヤード内で行われ、よって、ヤード内で効率的に高温放熱物体が有していた熱を回収できる点に着目して、この種の製造時に熱の投入が行われて高温状態で製造される高温放熱物体の一時貯蔵ヤードでは、集積して貯蔵されている高温放熱物体による高い熱密度を得ることができると共に、貯蔵されている高温放熱物体の熱量の総和があまり変化しないこと、及び、その放熱のほとんどがヤード内で行われることに起因して、貯蔵ヤード内の空気を安定して且つ効率よく昇温させることができ、この昇温された空気に生じる上昇気流を用いれば、高温物体の保有エネルギーを極力無駄にすることなく安定した発電を行うことができることを見出して本発明をなした。

したがって、本発明の目的とするところは、各種プラントにて、熱の投入により高温状態で製造される高温放熱物体の保有する熱を効率よく回収して発電を行うことができる高温放熱物体貯蔵ヤード発電装置を提供しようとするものである。

本発明は、上記課題を解決するために、請求項１に対応して、高温放熱物体を一時集積して貯蔵するようにしてある高温放熱物体貯蔵ヤードの建屋の天井部に、頂部を上方へ延びる筒状部としてなるチムニーを設けて、該チムニーの上記筒状部に、発電タービンを設置し、且つ上記建屋の側壁の下部に吸気口を設け、更に、上記建屋の側壁の内側に輻射受熱パネルを、該側壁の内面との間に間隔を隔てて、上記側壁下部に設けられた吸気口の内側を覆う位置から該側壁の上端部までを覆うように上下方向に配設してなり、上記建屋内に貯蔵する高温放熱物体からの対流伝熱と、該高温放熱物体から放出される輻射熱を吸収して加熱された輻射受熱パネルからの対流伝熱とで建屋内の空気が昇温させられて生じる上昇気流で上記発電タービンを駆動し発電させるようにした構成を有するものとする。

上記構成において、高温放熱物体貯蔵ヤードの建屋の上部で且つ該建屋内に貯蔵する高温放熱物体と干渉しない個所に、輻射受熱パネルを、上下方向に配置して設けるようにした構成とする。

更に、上述の各構成において、高温放熱物体を、製鉄所における鉄鋼中間製品とし、高温放熱物体貯蔵ヤードを、上記鉄鋼中間製品を一時貯蔵するための貯蔵ヤードとした構成とする。

上記構成において、鉄鋼中間製品を、製鉄所の熱間圧延設備にて製造される熱延コイルとし、鉄鋼中間製品を一時貯蔵するための貯蔵ヤードをコイルヤードとした構成とする。

又、上記請求項１に対応する構成において、高温放熱物体を、製鉄所の熱間圧延設備にて製造される熱延コイルとし、該熱延コイルを一時集積して貯蔵するようにしてある高温放熱物体貯蔵ヤードの建屋の一側部に、熱間圧延設備の建屋の熱延コイル搬出側端部を連通接続して吸気できるようにした構成とする。

上述の各構成において、高温放熱物体貯蔵ヤードの建屋の床部に、すのこ状部材を設けて、高温放熱物体を載せるようにした構成とする。

更に、上述の各構成において、高温放熱物体貯蔵ヤードの建屋の内底部に、高温耐性のある断熱材を敷き詰めるようにした構成とする。

本発明の高温放熱物体貯蔵ヤード発電装置によれば、以下のような優れた効果を発揮す
る。
（１）高温放熱物体を一時集積して貯蔵するようにしてある高温放熱物体貯蔵ヤードの建屋の天井部に、頂部を上方へ延びる筒状部としてなるチムニーを設けて、該チムニーの上記筒状部に、発電タービンを設置し、且つ上記建屋の側壁の下部に吸気口を設け、更に、上記建屋の側壁の内側に輻射受熱パネルを、該側壁の内面との間に間隔を隔てて、上記側壁下部に設けられた吸気口の内側を覆う位置から該側壁の上端部までを覆うように上下方向に配設してなり、上記建屋内に貯蔵する高温放熱物体からの対流伝熱と、該高温放熱物体から放出される輻射熱を吸収して加熱された輻射受熱パネルからの対流伝熱とで建屋内の空気が昇温させられて生じる上昇気流で上記発電タービンを駆動し発電させるようにした構成としてあり、高温放熱物体の放射する熱を吸収することで加熱される上記輻射受熱パネルからの対流伝熱によっても建屋内の空気を加熱させることができるため、建屋内で発生させる上昇気流を増強できて、発電タービンによる発電量を増大させることができる。更に、建屋の側壁の下部に吸気口を設け、上記輻射受熱パネルを側壁の内側に、該側壁の内面との間に間隔を隔てて上記吸気口の内側を覆う位置から該側壁の上端部までを覆うように上下方向に設けるようにした構成としてあるので、上記建屋内にて上昇気流を発生させる個所を、側壁の近傍に限定させることが可能になるとした構成としてあるので、熱の投入を伴って製造された高温放熱物体の保有する熱により、主として対流伝熱によって高温放熱物体貯蔵ヤードの空気を昇温させ、この昇温した空気が密度低下して浮力が生じることで発生する上昇気流を、上記チムニーの筒状部へ集めて流通させることができて、このチムニーの筒状部を流通する上昇気流により上記発電タービンを回して発電を行わせることができるため、上記高温放熱物体の保有する熱を有効利用することができることに加えて、上記高温放熱物体の放射する熱を吸収することで加熱される上記輻射受熱パネルからの対流伝熱によっても建屋内の空気を加熱させることができるため、建屋内で発生させる上昇気流を増強できて、発電タービンによる発電量を増大させることができる。特に、上記側壁の下部に吸気口を設けるようにして、該吸気口より建屋内の下部へ温度の低い外気を取り込むことができるようにすると共に、上記側壁の下部に設けられた吸気口の内側を覆う位置から該側壁の上端部までを覆うように配置した上記輻射受熱パネルを、上記側壁の内面との間に間隔を隔てて設けた構成としてあるので、建屋の下部に取り込んだ外気を、上記輻射受熱パネルからの対流伝熱により昇温させて上昇気流を生じさせることができ、上記建屋内にて上昇気流を発生させる個所を、側壁の近傍に限定させることが可能となる。
（２）高温放熱物体を、製鉄所における鉄鋼中間製品とし、高温放熱物体貯蔵ヤードを、上記鉄鋼中間製品を一時貯蔵するための貯蔵ヤードとした構成とすることにより、製鉄所にて高温状態で製造される鉄鋼中間製品が保有する熱を、発電に有効利用することができる。
（３）高温放熱物体としての鉄鋼中間製品を、製鉄所の熱間圧延設備にて製造される熱延コイルとし、鉄鋼中間製品を一時貯蔵するための高温放熱物体貯蔵ヤードとしての貯蔵ヤードをコイルヤードとした構成とすることにより、高温状態で製造される熱延コイルが保有する熱を、発電に有効利用することができる。
（４）上記（１）の構成において、高温放熱物体を、製鉄所の熱間圧延設備にて製造される熱延コイルとし、該熱延コイルを一時集積して貯蔵するようにしてある高温放熱物体貯蔵ヤードの建屋の一側部に、熱間圧延設備の建屋の熱延コイル搬出側端部を連通接続して吸気できるようにした構成とすることにより、製鉄所の熱間圧延設備にて高温状態で製造される熱延コイルが保有する熱を、発電に有効利用することができ、更に、熱間圧延設備の建屋内にて熱間圧延処理工程で放出される熱により外気温に比して暖められている空気を、上記熱延コイルを貯蔵する高温放熱物体貯蔵ヤードの建屋内へ吸気できるため、該建屋内にて熱延コイルの保有する熱を受けて昇温する空気の温度をより高めることができて、チムニーの筒状部の上端出口での空気の最終温度を高めることができるようになるため、該チムニーの筒状部を流通する空気のドラフトの強さを増強できて、発電タービンによる発電量を増大させることが可能になる。
（５）上記（４）の構成において、熱延コイルを一時集積して貯蔵するようにしてある高温放熱物体貯蔵ヤードの建屋における熱間圧延設備の建屋との接続側となる一側部を除く側壁の内側に、輻射受熱パネルが設けられているので、建屋内における空気の昇温効率をより高めることができることから、上記建屋内で発生させる上昇気流をより増強させることができて、発電量の更なる増大化を図ることが可能になる。
（６）高温放熱物体貯蔵ヤードの建屋の床部に、すのこ状部材を設けて、高温放熱物体を載せるようにした構成とすることにより、上記高温放熱物体貯蔵ヤードの建屋内にて、上記すのこ状部材の下側を通して高温放熱物体、又は、高温放熱物体としての鉄鋼中間製品、又は、鉄鋼中間製品としての熱延コイルの下側へ空気を通気させることができるため、上記高温放熱物体、又は、高温放熱物体としての鉄鋼中間製品、又は、鉄鋼中間製品としての熱延コイルの保有する熱による建屋内の空気への対流熱伝達を促進することができ、上記建屋内部の空気をより効率よく昇温させて、建屋内で発生させる上昇気流を更に増強させることで、発電量の更なる増大化を図ることが可能になる。
（７）高温放熱物体貯蔵ヤードの建屋の内底部に、高温耐性のある断熱材を敷き詰めるようにした構成とすることにより、建屋の底部から地盤への熱の散逸を抑えることで、上記建屋の内部にて空気の昇温に充てる熱量を増加させることができて、建屋内の空気の昇温効率を高めることができるため、該建屋内で発生させる上昇気流の増強化を図って、発電量の更なる増大化を図ることが可能になる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面を参照して説明する。

図１は本発明の高温放熱物体貯蔵ヤード発電装置の基本構成として、鉄鋼一貫製鉄所等の製鉄所における熱間圧延設備にて製造される高温放熱物体としての鉄鋼中間製品である熱延コイル２を一時貯蔵するための高温放熱物体貯蔵ヤードとしてのコイルヤード１に適用する場合を示すもので、以下のようにしてある。

すなわち、熱間圧延設備にて熱の投入を伴って製造される熱延コイル２を、次工程に移すまで一時貯蔵するようにしてあるコイルヤード建屋３の天井部に、下部を略四角錐形状とし且つ頂部を上方へ所要寸法延びる筒状部４ａとしてなるチムニー４を設け、該チムニー４における上記筒状部４ａの所要個所に、発電タービン５を設置する。

更に、上記建屋３の四方の側壁６には、下端部に給気口７を設けた構成とする。

なお、図示してないが、上記コイルヤード建屋３における熱延コイル２の搬入口及び搬出口は、上記コイルヤード建屋３の所要の側壁６に設けて、開閉可能な扉を備えるようにしてあればよい。又、該搬入口及び搬出口の扉の下端部にも、上記吸気口７と同様の吸気口を設けるようにしてもよい。

又、上記建屋３内に、上記熱延コイル２の図示しない搬送手段を備えるようにしてもよい。

以上の構成としてある高温放熱物体貯蔵ヤード発電装置を装備したコイルヤード１の建屋３に、図示しない熱間圧延設備で熱の投入を伴う熱間圧延処理によって製造された熱延コイル２を上記図示しない搬入口より搬入して、次工程に移すまで集積させた状態で一時貯蔵するようにすると、該コイルヤード建屋３内の各熱延コイル２の保有する熱が、主に対流伝熱により建屋３内の空気へ熱移動されて、該建屋３内の空気が昇温される。この昇温された空気は、密度が低下し、生じる浮力によって建屋３内を上昇して天井部のチムニー４に向かい、該チムニー４の筒状部４ａの内部を流通した後、該筒状部４ａの上端出口（図示せず）より外部へ放出される。この際、上記建屋３内の空気がチムニー４へ向けて上昇することで、建屋３の四方の壁面の下端部に設けてある吸気口７より低温の外気が建屋３内へ導入され、その後、この吸気口７より建屋３内に導入された空気が、熱延コイル２からの対流伝熱を受けて順次昇温されて、上記したと同様に、建屋３内をチムニー４に向けて上昇するようになる。したがって、上記コイルヤード１の建屋３内には、図１に矢印Ａで示すように、四方の側壁６の吸気口７から、建屋３内部を経てチムニー４へ向けて上昇した後、該チムニー４ａの筒状部４ａを下から上へ流通する、空気の上昇気流が生じるようになる。これにより、上記チムニー４の筒状部４ａを流通する上昇気流により、上記チムニー４の筒状部４ａに設けてある発電タービン５が駆動されて、風力発電が行われるようになる。

このように、本発明の高温放熱物体貯蔵ヤード発電装置によれば、製造直後の高温を有する熱延コイル２が集積して貯蔵されることで、熱密度が高くなっているコイルヤード１の建屋３内にて、熱延コイル２の保有する熱により効率よく空気を昇温することができる。このため、上記熱延コイル２の保有する熱により効率よく昇温される空気によって、上記コイルヤード１の建屋３内に効率よく上昇気流を発生させることができることから、上記チムニー４の筒状部４ａに設けてある発電タービン５を効率よく駆動することができて、効率のよい発電を行わせることができるようになる。

しかも、上記コイルヤード１は、通常、新たに製造された保有熱の大きな熱延コイル２が順次搬入されると、該コイルヤード１に既に貯蔵されている熱延コイル２のうち、最も先に搬入されたもの、すなわち、最も長く熱を放散して温度が低くなった熱延コイル２が図示しない搬出口を通して順次搬出されるようにしてあるので、コイルヤード１の建屋３内に貯蔵されている熱延コイル２の保有する熱量の総和はあまり変化しない。よって、上記コイルヤード１の建屋３内では、全熱延コイル２により空気の昇温に用いられる熱量が長期に亘りあまり変化しないため、空気の安定した昇温を行うことができて、上記チムニー４の筒状部４ａに安定した空気の上昇気流を流通させることが可能なため、上記発電タービン５により安定した発電を行わせることができるようになる。

次に、図２は本発明の実施の形態を示すもので、図１と同様の構成において、コイルヤード１の建屋２の各側壁６の内側に、輻射熱を効率よく吸収できるようにした輻射受熱パネル８を、各側壁６表面との間に所要の隙間、たとえば、数センチから十センチ程度の間隔を隔てた状態で、各側壁６の下端部に設けてある吸気口７の内側を覆う位置より各側壁６の上端部までを覆うように配置して、図示しない固定具で対応する側壁６に取り付けるようにしたものである。

上記各輻射受熱パネル８は、たとえば、アルミニウムの多孔板に、赤外域の波長吸収効率が高い表面塗装を行うことで形成するようにすればよい。

なお、図示してないが、コイルヤード１の建屋３の搬入口と搬出口の扉の内側にも、上記輻射受熱パネル８を上記所定の間隔を隔てて取り付けるようにすればよい
その他の構成は図１に示したものと同様であり、同一のものには同一の符号が付してある。

本実施の形態によれば、コイルヤード１の建屋３内に、図示しない熱間圧延設備で熱の投入を伴う熱間圧延処理によって製造された熱延コイル２を上記図示しない搬入口より搬入して、次工程に移すまで集積させた状態で一時貯蔵するようにすると、建屋３内の空気が上記各熱延コイル２からの対流伝熱により昇温させられる。更に、該コイルヤード建屋３内の各熱延コイル２より放出される輻射熱（図中に破線で示す。以降の図においても同様）が、上記各側壁６の内側に設けてある各輻射受熱パネル８に効率よく吸収されて、該各輻射受熱パネル８が加熱されるようになるため、この加熱された輻射受熱パネル８からの対流伝熱により、その表面付近に存在する空気が昇温させられるようになる。この際、上記各輻射受熱パネル８は、その下端部がコイルヤード建屋３の各側壁６の下端部に設けた吸気口７の内側に配されるようにしてあるため、該各吸気口６を通して建屋３内に導入された低温の外気が、上記各輻射受熱パネル８からの対流伝熱により効率よく昇温させられ、発生する浮力により該各輻射受熱パネル８と対応する側壁６との間を通って天井部へ向かう上昇気流が生じるようになる。

よって、本実施の形態によっても、上記コイルヤード１の建屋３内にて、熱延コイル２の保有する熱を熱源として昇温させられる空気により、建屋３内を上昇して天井部のチムニー４に向かい、該チムニー４の筒状部４ａを流通する上昇気流が発生するようになることから、発電タービン５を駆動して発電を行うことができて、図１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

更に、各側壁６の内側に配置してある各輻射受熱パネル８が、熱延コイル２の輻射熱を吸収して加熱され、この加熱された各輻射受熱パネル８から空気への対流伝熱が生じることで、建屋３内における空気の昇温が主として行われるようになるため、建屋３の内部で大きな上昇気流が生じる領域を、各側壁６付近の領域に限定することができる。よって、建屋３の中央部付近に設置してある図示しない機器に、昇温した空気の上昇気流が当たる虞を抑制することが可能になる。

次いで、図３は本発明の実施の他の形態を示すもので、図１と同様の構成において、コイルヤード１の建屋２の上部にて、貯蔵する圧延コイル２や、該圧延コイル２を搬送する際に干渉しない位置に、図２に示した輻射受熱パネル８と同様の輻射受熱パネル８を、建屋３内部に生じる空気の上昇気流を妨げない方向、たとえば、鉛直方向に配置して、図示しない固定具を介して上記建屋２の所要個所やチムニー４の所要個所に取り付けるようにしたものである。

その他の構成は図１に示したものと同様であり、同一のものには同一の符号が付してある。

本実施の形態によれば、コイルヤード１の建屋３内に、図示しない熱間圧延設備で熱の投入を伴う熱間圧延処理によって製造された熱延コイル２を図示しない搬入口より搬入して、次工程に移すまで集積させた状態で一時貯蔵するようにすると、建屋３内の空気が上記各熱延コイル２からの対流伝熱により昇温させられる。更に、該コイルヤード建屋３内の各熱延コイル２より放出される輻射熱が、上記各輻射受熱パネル８に効率よく吸収されて、該各輻射受熱パネル８が加熱されるようになるため、この加熱された輻射受熱パネル８からの対流伝熱により、その表面付近に存在する空気が昇温させられるようになる。

よって、本実施の形態によっても、上記コイルヤード１の建屋３内にて、熱延コイル２の保有する熱を熱源として昇温させられる空気により、建屋３内を上昇して天井部のチムニー４に向かい、該チムニー４の筒状部４ａを流通する上昇気流を発生させて、発電タービン５により発電を行わせることができて、図１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。更に、上記輻射受熱パネル８の存在により、図１の実施の形態に比して、空気をより効率よく昇温させることができて、発生させる上昇気流をより増強できるため、発電量の増大化を図ることが可能になる。

図４は本発明の実施の更に他の形態として、図１の実施の形態の更に別の変形例を示すもので、図１と同様の構成において、コイルヤード１の建屋３の床部に、すのこ状部材９を設けてなる構成として、コイルヤード１に搬入される熱延コイル２を、該すのこ状部材９の上側に載置させることにより、該すのこ状部材９の下側を通して各熱延コイル２へ下方より通気できるようにしたものである。

上記すのこ状部材９は、熱延コイル２の重量、及び、コイルヤード１に搬入された直後の高温を有する熱延コイル２の温度に耐え得ることができるようにしてあれば、任意の材質のものを採用してよい。

本実施の形態によれば、コイルヤード１の建屋３内に、図示しない熱間圧延設備で熱の投入を伴う熱間圧延処理によって製造された熱延コイル２を図示しない搬入口より搬入して、次工程に移すまで集積させた状態で一時貯蔵するようにすると、建屋３内の空気が上記各熱延コイル２からの対流伝熱により昇温させられる。この際、コイルヤード１の床部に設けてある上記すのこ状部材９の下側を通して各熱延コイル２の下方へ通気させることができるようにしてあることから、建屋３の四方の壁面の下端部に設けてある吸気口７を通して外部より取り入れられる低温の外気は、上記すのこ状部材９の下側を通って各熱延コイル２へ下方より導かれることで、該各熱延コイル２の下部や熱延コイル２同士の間にも通気できるようになるため、該各熱延コイル２の保有する熱の空気への対流熱伝達を促進できて、コイルヤード建屋３内の空気を効率よく昇温させることができ、よって、該建屋３内で発生させる上昇気流の増強化を図ることが可能になる。

したがって、本実施の形態によっても、上記コイルヤード１の建屋３内にて、熱延コイル２の保有する熱を熱源として昇温させられる空気により、建屋３内で上昇気流を発生させて、天井部のチムニー４の筒状部４ａに設けてある発電タービン５により発電を行わせることができて、図１の実施の形態と同様の効果を得ることができ、更には、上記建屋３内で発生させる上昇気流をより増強できることで、図１の実施の形態に比して、発電量の増大化を図ることが可能になる。

図５は本発明の実施の更に他の形態として、図１の実施の形態の更に別の変形例を示すもので、図１と同様の構成において、コイルヤード１の建屋３の内底部に、高温耐性を有する断熱材１０、たとえば、耐火断熱レンガ等の断熱材１０を敷き詰めてなる構成とし、これにより、建屋３の内底部を断熱構造とすることで、該建屋３より地盤へ散逸する熱量を抑えることができるようにしたものである。

本実施の形態によれば、コイルヤード１の建屋３内に、図示しない熱間圧延設備で熱の投入を伴う熱間圧延処理によって製造された熱延コイル２を図示しない搬入口より搬入して、次工程に移すまで集積させた状態で一時貯蔵するようにすると、建屋３内の空気が上記各熱延コイル２からの対流伝熱により昇温させられる。この際、上記したようにコイルヤード１の内底部に断熱材１０が敷き詰めてあることにより、上記熱延コイル２からの熱伝導や輻射によって建屋３の内底部が暖められるとしても、この熱が建屋３の下方の地盤へ散逸することが抑制されるようになる。したがって、この建屋３から地盤への熱の散逸が抑えられることで、建屋３の内部にて空気の昇温に充てられる熱量が増加するため、建屋３内の空気の昇温効率を高めることができて、該建屋３内で発生させる上昇気流の増強化を図ることが可能になる。

よって、本実施の形態によっても、上記コイルヤード１の建屋３内にて、熱延コイル２の保有する熱を熱源として昇温させられる空気により、建屋３内で上昇気流を発生させて、天井部のチムニー４の筒状部４ａに設けてある発電タービン５により発電を行わせることができて、図１の実施の形態と同様の効果を得ることができ、更には、上記建屋３内で発生させる上昇気流をより増強できることで、図１の実施の形態に比して、発電量の増大化を図ることが可能になる。

図６は本発明の実施の更に他の形態として、図１の実施の形態の応用例を示すもので、図１に示したと同様にコイルヤード１の建屋３の天井部にチムニー４を設けて、該チムニー４の筒状部４ａに発電タービン５を設けてなる構成において、上記コイルヤード１の建屋２における搬入口側となる一側部を、熱の投入を伴う熱間圧延処理により熱延コイル２を製造するようにしてある熱間圧延設備１１の建屋１２における熱延コイル２取出側の端部に連通接続させて、上記熱間圧延設備の建屋１２に、上記コイルヤード１の建屋３を一体に設けるようにしたものである。

なお、上記コイルヤード１の建屋３では、空気を上記熱間圧延設備１１の建屋１２から引き込むことができるようにするために、側壁６の吸気口７を省略した構成としてある。その他の構成は図１に示したものと同様であり、同一のものには同一の符号が付してある。

本実施の形態によれば、上記熱間圧延設備１１にて製造される熱延コイル２を、コイルヤード１の建屋３内に搬入して、次工程に移すまで集積させた状態で一時貯蔵するようにすると、図１の実施の形態と同様に、建屋３内の空気が、主として該コイルヤード建屋３内の各熱延コイル２の保有する熱の対流伝熱により昇温させられて密度が低下し、生じる浮力によって建屋３内を上昇して天井部のチムニー４に向かい、該チムニー４の筒状部４ａの内部を流通する上昇気流が発生するようになる。

上記のようにしてコイルヤード１の建屋３内の空気がチムニー４へ向けて上昇すると、該建屋３における上記熱間圧延設備１１の建屋１２との接続個所より、該熱間圧延設備１１の建屋１２内の雰囲気空気がコイルヤード１の建屋３内へ吸気され、この熱間圧延設備１１の建屋１２よりコイルヤード１の建屋３へ吸気された空気が、該建屋３内にて、上記熱延コイル２からの対流伝熱により順次昇温させられるようになる。この際、上記熱間圧延設備１１の建屋１２内では、熱間圧延処理工程で放出される熱により、該建屋１２内の雰囲気空気が、外気温に比して暖められているため、この予め外気よりも温度が高められている上記熱間圧延設備１１の建屋１２内の雰囲気空気を上記コイルヤード１の建屋３内へ取り込むことで、上記コイルヤード１の建屋３内にて熱延コイル２からの対流伝熱を受けて昇温する空気の温度をより高めることができて、天井部に設けたチムニー４の筒状部４ａの上端出口での空気の最終温度を高めることができるようになるため、該チムニー４の筒状部４ａを流通する空気のドラフトの強さを増強できる。

よって、本実施の形態によっても、上記コイルヤード１の建屋３内にて、熱延コイル２の保有する熱を熱源として昇温させられる空気により、建屋３内を上昇して天井部のチムニー４に向かい、該チムニー４の筒状部４ａを流通する上昇気流を発生させて、発電タービン５による発電を行わせることができて、図１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。しかも、上記発電タービン５を駆動する上昇気流のドラフトの強さを増強することができるため、発電量を増大させることが可能になる。

図７及び図８は本発明の実施の更に他の形態として、図６の実施の形態の変形例を示すもので、図６に示したと同様の構成において、コイルヤード１の建屋３における熱間圧延設備１１の建屋１２との接続個所を除く３方の側壁６の内側に、図２に示したと同様に輻射受熱パネル８を配設してなる構成としたものである。

その他の構成は図６に示したものと同様であり、同一のものには同一の符号が付してある。

本実施の形態によっても、図６の実施の形態と同様の効果を得ることができる。更に、コイルヤード１の建屋３内では、３方の側壁６の内側にそれぞれ配設してある各輻射受熱パネル８が、熱延コイル２の輻射熱を吸収して加熱され、この加熱された各輻射受熱パネル８から空気への対流伝熱も生じることで、建屋３内における空気の昇温効率をより高めることができることから、上記コイルヤード１の建屋３内で発生させる上昇気流をより増強させることができて、発電量の更なる増大化を図ることが可能になる。

なお、本発明は上記各実施の形態のみに限定されるものではなく、チムニー４の筒状部４ａを流通する上昇気流により発電タービン５を駆動できるようにしてあれば、上記チムニー４の筒状部４ａにて発電タービン５を設置する高さ位置は適宜変更してもよい。

図６の実施の形態、図７及び図８の実施の形態にて、コイルヤード１の建屋３の上部における貯蔵する圧延コイル２や該圧延コイル２を搬送する際に干渉しない位置に、図３に示したと同様に輻射受熱パネル８を設けるようにしてもよい。このような構成とすれば、上記建屋３内部の空気をより効率よく昇温させて、コイルヤード１の建屋３内で発生させる上昇気流を更に増強させることが期待できるため、発電量の更なる増大化を図る効果が期待できる。

図２の実施の形態、図３の実施の形態、図６の実施の形態、図７及び図８の実施の形態にて、コイルヤード１の建屋３の床部に、図４に示したと同様のすのこ状部材９を設けるようにしてもよい。このような構成とすれば、各熱延コイル２の下側へ空気を通気させることができて、各熱延コイル２の保有する熱による建屋３内の空気への対流熱伝達を促進することができるため、上記建屋３内部の空気をより効率よく昇温させて、コイルヤード１の建屋３内で発生させる上昇気流を更に増強させて、発電量の更なる増大化を図る効果が期待できる。

図２の実施の形態、図３の実施の形態、図４の実施の形態、図６の実施の形態、図７及び図８の実施の形態にて、コイルヤード１の建屋３の内底部に、図５に示したと同様の高温耐性を有する断熱材１０を敷き詰めて設けるようにしてもよい。このような構成とすれば、コイルヤード１の建屋３の底部から地盤への熱の散逸を抑えることで、上記建屋３の内部にて空気の昇温に充てられる熱量を増加させることができるようになるため、建屋３内の空気の昇温効率を高めることができて、該建屋３内で発生させる上昇気流の増強化を図って、発電量の更なる増大化を図る効果が期待できる。

上記各実施の形態では、いずれも、熱の投入を伴って製造される高温放熱物体として、製鉄所にて製造される鉄鋼中間製品である熱延コイル２を一時貯蔵するためのコイルヤード１に適用する場合について示したが、製鉄所にて熱の投入を伴う連続鋳造設備で製造されるスラブ等の鋼片を一時貯蔵するようにしてあるスラブヤードの如き中間鉄鋼製品の貯蔵ヤードに適用してもよい。更には、各種プラントにて熱の投入を伴って製造される高温放熱物体の保有する熱を放散させながら次工程へ送る前に一時集積して貯蔵するようにしてある高温放熱物体貯蔵ヤードであれば、いかなる高温放熱物体貯蔵ヤードに適用してもよい。

その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更を加え得ることは勿論である。

本発明の高温放熱物体貯蔵ヤード発電装置の基本構成として、コイルヤードに適用した場合を示す該略切断側面図である。本発明の実施の形態を示す概略切断側面図である。本発明の実施の他の形態を示す概略切断側面図である。本発明の実施の更に他の形態を示す概略切断側面図である。本発明の実施の更に他の形態を示す概略切断側面図である。本発明の実施の更に他の形態を示す概略切断側面図である。本発明の実施の更に他の形態として、図６の装置の変形例を示す概略切断側面図である。図７のＸ−Ｘ方向矢視図である。

符号の説明

１コイルヤード（高温放熱物体貯蔵ヤード）
２熱延コイル（高温放熱物体、鉄鋼中間製品）
３建屋
４チムニー
４ａ筒状部
５発電タービン
６側壁
７吸気口
８輻射受熱パネル
９すのこ状部材
１０断熱材
１１熱間圧延設備
１２建屋

Claims

高温放熱物体を一時集積して貯蔵するようにしてある高温放熱物体貯蔵ヤードの建屋の天井部に、頂部を上方へ延びる筒状部としてなるチムニーを設けて、該チムニーの上記筒状部に、発電タービンを設置し、且つ上記建屋の側壁の下部に吸気口を設け、更に、上記建屋の側壁の内側に輻射受熱パネルを、該側壁の内面との間に間隔を隔てて、上記側壁下部に設けられた吸気口の内側を覆う位置から該側壁の上端部までを覆うように上下方向に配設してなり、上記建屋内に貯蔵する高温放熱物体からの対流伝熱と、該高温放熱物体から放出される輻射熱を吸収して加熱された輻射受熱パネルからの対流伝熱とで建屋内の空気が昇温させられて生じる上昇気流で上記発電タービンを駆動し発電させるようにした構成を有することを特徴とする高温放熱物体貯蔵ヤード発電装置。
高温放熱物体貯蔵ヤードの建屋内の上部で且つ該建屋内に貯蔵する高温放熱物体と干渉しない個所に、輻射受熱パネルを、上下方向に配設するようにした請求項１記載の高温放熱物体貯蔵ヤード発電装置。
高温放熱物体を、製鉄所における鉄鋼中間製品とし、高温放熱物体貯蔵ヤードを、上記鉄鋼中間製品を一時貯蔵するための貯蔵ヤードとした請求項１又は２記載の高温放熱物体貯蔵ヤード発電装置。
高温放熱物体としての鉄鋼中間製品を、製鉄所の熱間圧延設備にて製造される熱延コイルとし、鉄鋼中間製品を一時貯蔵するための高温放熱物体貯蔵ヤードとしての貯蔵ヤードをコイルヤードとした請求項３記載の高温放熱物体貯蔵ヤード発電装置。
高温放熱物体を、製鉄所の熱間圧延設備にて製造される熱延コイルとし、該熱延コイルを一時集積して貯蔵するようにしてある高温放熱物体貯蔵ヤードの建屋の一側部に、熱間圧延設備の建屋の熱延コイル搬出側端部を連通接続して吸気できるようにした請求項１記載の高温放熱物体貯蔵ヤード発電装置。
高温放熱物体貯蔵ヤードの建屋の床部に、すのこ状部材を設けて、高温放熱物体を載せるようにした請求項１から５のいずれか一項に記載の高温放熱物体貯蔵ヤード発電装置。
高温放熱物体貯蔵ヤードの建屋の内底部に、高温耐性のある断熱材を敷き詰めるようにした請求項１から６のいずれか一項に記載の高温放熱物体貯蔵ヤード発電装置。