JP5797165B2

JP5797165B2 - 電気炉の排ガス管

Info

Publication number: JP5797165B2
Application number: JP2012159351A
Authority: JP
Inventors: 終男篠原; 五十嵐　尚; 尚五十嵐; 義夫上払
Original assignee: JFE Mechanical Co Ltd
Current assignee: JFE Denki Corp
Priority date: 2012-07-18
Filing date: 2012-07-18
Publication date: 2015-10-21
Anticipated expiration: 2032-07-18
Also published as: JP2014020664A

Description

本発明は、鉄スクラップの溶解、精錬を行う電気炉から排出される排ガスの排気経路に設けられる排ガス管に関する。

鉄スクラップの溶解、精錬中に電気炉から発生する排ガスは、燃焼塔に吸引されて、外気を流入させて燃焼させて、直引ダクト、ガスクーラ、集塵機等を通過して排気される。
このような電気炉の排ガスの排気経路に設けられる排ガス管が特許文献１に開示されている。
電気炉における排ガス管の構造について、特許文献１に基づいて説明する。図３は、特許文献１に開示された電気炉及びその周辺設備の説明図である。

電気炉３１から排出される排ガスは、例えば特許文献１に示されるように、電気炉３１の炉蓋３３に設けた炉頂エルボ管３５から排出され、摺動管３７、集煙管３９を通過して燃焼塔４１に吸引される。
なお、図３に示すように摺動管３７は、その出側が、燃焼塔４１の側壁上部に固定配置した集煙管３９の入側に一端側が挿入され、長手方向に沿って摺動自在に配設されている。

摺動管３７の入側に設けられた入側フランジ３７ａは、炉頂エルボ管３５の出側フランジ３５ａと対向している。
そして、摺動管３７は台車４３上に支持フレーム４５を介して搭載されており、この台車４３は架構４７上に設けたガイドレール上を進退することによって、摺動管３７の入側フランジ３７ａを炉頂エルボ管３５の出側フランジ３５ａに対して接近したり離間したりできるようになっている。

炉頂エルボ管３５と集煙管３９の間に摺動管３７を設け、炉頂エルボ管３５と摺動管３７の間の隙間を離接可能にしているのは、電気炉３１から出鋼する際に電気炉３１を傾動させたときに炉頂エルボ管３５が摺動管３７と干渉するのを防止するためである。

上記のように構成された電気炉３１は、操業時においては摺動管３７を炉頂エルボ管３５側に寄せて排ガスを排気する。
出鋼時には、摺動管３７を集煙管３９側に寄せて、炉頂エルボ管３５との間に隙間を形成して、出鋼作業を行う。

特許第２７８６１２９号公報

集煙管３９と摺動管３７とはそれぞれの端部が重なるようにして一方が他方に挿入された構造になっている。特許文献１のものでは、摺動管３７が集煙管３９側に挿入される構造であり、挿入される端部にはフランジ等が設けられていない。
そのため、１１００℃〜１２００℃の高温であり、かつ多量のダストを含む排ガスが通過することで、摺動管３７の挿入側の端部が高温によって変形し、集煙管３９に接触して摺動ができなくなるという問題が生じていた。
摺動管３７の摺動ができなくなると、電気炉３１の操業ができず、修理に時間を要し、操業上大きな問題であった。
なお、上記の例では、摺動管３７が集煙管３９側に挿入される構造の場合であるが、上記のような問題は、集煙管が摺動管に挿入される場合でも同様に生ずるものである。

本発明は、かかる問題点を解決するためになされたものであり、摺動管と集煙管との摺動動作に支障がでないような電気炉の排ガス管を提供することを目的としている。

（１）本発明に係る電気炉の排ガス管は、電気炉から排出され、摺動管と集煙管を介して燃焼塔に吸引される排ガスの経路を形成する電気炉の排ガス管であって、
一端側が電気炉の炉頂エルボ管に近接され、他端側が集煙管側に接続される摺動管と、該摺動管に一端側が挿入され、他端側が燃焼塔に連通する集煙管とを有し、
前記集煙管における摺動管に挿入される端部に外フランジ状の水冷リングを設けたことを特徴とするものである。

（２）また、上記（１）に記載のものにおいて、水冷リングは、所定間隔を離して対向するように形成された一対の縦壁と、該縦壁を繋ぐ水平壁とを備えたボックス構造になっており、水冷リングの水路が集煙管の水冷ジャケットの水路と連通していることを特徴とするものである。

（３）また、上記（１）又は（２）に記載のものにおいて、水冷リングの外周壁と摺動管の内壁との間に、少なくとも２０ｍｍの隙間を形成したことを特徴とするものである。

本発明においては、一端側が電気炉の炉頂エルボ管に近接され、他端側が集煙管側に接続される摺動管と、該摺動管に一端側が挿入され、他端側が燃焼塔連通する集煙管とを有し、前記集煙管における摺動管に挿入される端部に外フランジ状の水冷リングを設けたことにより、摺動管に挿入される集煙管の端部の熱による変形を抑制でき、摺動管の動作に支障ができることがない。
これによって、電気炉の操業を長期間に亘って継続して行うことができるという効果が得られている。

本発明の一実施の形態に係る排ガス管路の構造を説明する説明図である。図１の矢視Ａ−Ａ線に沿う断面図である。従来の電気炉の排ガス管路を説明する説明図である。

以下、本発明の一実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、本実施の形態は電気炉の排ガス管に関するものであり、電気炉や燃焼塔等は従来と同様のものであることから、以下の説明では従来例と同一の部分に関しては、従来例を示した図３を参照し、図３に示した符号を付して説明する。

本実施の形態に係る電気炉３１の排ガス管１は、電気炉３１から排出され、摺動管３と集煙管５を介して燃焼塔４１に吸引される排ガスの経路を形成する電気炉３１の排ガス管１であって、
一端側が電気炉３１の炉頂エルボ管３５に近接され、他端側が集煙管５側に接続される摺動管３と、摺動管３に一端側が挿入され、他端側が燃焼塔４１に連通する集煙管５とを有し、集煙管５における摺動管３に挿入される端部に外フランジ状の水冷リング７を設けたことを特徴とするものである。
各構成をさらに詳細に説明する。

＜摺動管＞
摺動管３は、一端側に設けられた入側フランジ３ａが電気炉３１の炉頂エルボ管３５に近接され、他端側には集煙管５の端部が挿入される。摺動管３は、架構４７上に設けたガイドレール上を進退できる台車４３上に支持フレーム４５を介して搭載されており、台車４３が進退することで、摺動管３の入側フランジ３ａを炉頂エルボ管３５の出側フランジ３５ａに対して接近したり離間したりできるようになっている。

＜集煙管＞
集煙管５は、一端側が摺動管３に挿入され、他端側が燃焼塔４１に接続されている。
集煙管５の周壁は水冷ジャケット構造になっており、集煙管５の外周面には冷却水路１１を形成するための外殻１３が設置され、集煙管５の外周面と外殻１３との隙間に冷却水路１１が形成されている。
集煙管５における摺動管３側の端部には、外フランジ状の水冷リング７が形成されている。
水冷リング７の内部は、集煙管５の外周面に形成された冷却水路１１と連通しており、水冷リング７が冷却水によって冷却される構造になっている。
水冷リング７は、断面が矩形のリング状になっており、断面において、前側の縦壁７ａと水平壁７ｂと後ろ側の縦壁７ｃを有し、これによって略ボックス状になっている。水平リングをこのようなボックス形状にすることで、剛性が高められて熱変形を効果的に防止している。

水冷リング７の外周、すなわち水平壁７ｂと摺動管３の内壁との間には、少なくとも２０ｍｍの隙間Ｓが形成されている。隙間Ｓの好ましい範囲としては、２０ｍｍ〜４０ｍｍである。

上記のように構成された電気炉３１の排ガス管１の作用について説明する。
電気炉３１を操業しているときには、摺動管３は炉頂エルボ管３５のフランジ側に近接するように配置される。
この状態で電気炉３１を操業すると、燃焼塔４１側からの吸引により、排ガスが電気炉３１の炉蓋３３に設けられた炉頂エルボ管３５、摺動管３及び集煙管５を通過して、燃焼塔４１に供給される。

排ガスは、１１００℃〜１２００℃の高温であると共に多量のダストを含んでいる。このダストが水冷リング７の端面に衝突することで、水冷リング７を摩耗させることが考えられる。
しかし、燃焼塔４１側からの吸引により、水冷リング７と摺動管３との隙間Ｓから外気が吸引され（図１の細い点線の矢印参照）、この吸引される外気が水冷リング７の端面を膜状に覆うことによって、水冷リング７の端面がダスト（図１の太い点線の矢印参照）の衝突から保護され、ダストによる過度な摩耗が防止されている。

また、排ガスの温度が上記のように高温であるが、水冷リング７は文字通り水冷されており、高温によって溶解することはない。
さらに、水冷リング７は、リング状になっていることから、その剛性が高められ、それ故に熱応力による変形が防止されている。また、さらに、本実施の形態の水冷リング７は、断面が矩形のボックスリング状であることから、前後２つの縦壁７ａ、７ｃが円形状の集煙管５の変形を効果的に防止するフランジとして機能し、さらに剛性を高めている。

以上のように、本実施の形態によれば、高温でかつ多量のダストを含む排ガスが通過する摺動管３と集煙管５の重畳部の変形が抑制され、長期間に亘って円滑な使用が可能となった。

Ｓ隙間
１排ガス管
３摺動管
３ａ入側フランジ
５集煙管
７水冷リング
７ａ、７ｂ縦壁
７ｂ水平壁
１１冷却水路
１３外殻
３１電気炉
３３炉蓋
３５炉頂エルボ
３５ａ出側フランジ
３７摺動管（従来例）
３７ａ入側フランジ（従来例）
３９集煙管（従来例）
４１燃焼塔
４３台車
４５支持フレーム
４７架構

Claims

電気炉から排出され、排ガスを摺動管と集煙管を介して燃焼塔に吸引される排ガスの経路を形成する電気炉の排ガス管であって、
一端側が電気炉の炉頂エルボ管に近接され、他端側が集煙管側に接続される摺動管と、該摺動管に一端側が挿入され、他端側が燃焼塔に連通する集煙管とを有し、
前記集煙管における摺動管に挿入される端部に外フランジ状の水冷リングを設けたことを特徴とする電気炉の排ガス管。
水冷リングは、所定間隔を離して対向するように形成された一対の縦壁と、該縦壁を繋ぐ水平壁とを備えたボックス構造になっており、水冷リングの水路が集煙管の水冷ジャケットの水路と連通していることを特徴とする電気炉の排ガス管。
水冷リングの外周壁と摺動管の内壁との間に、少なくとも２０ｍｍの隙間を形成したことを特徴とする請求項１又は２記載の電気炉の排ガス管。