JP5914134B2 - 熱風管の冷却方法および補修方法 - Google Patents
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Description
熱風炉は、燃焼室および蓄熱室を備えて構成され、燃焼室で空気を加熱し、加熱された空気を蓄熱室に通すことで、蓄熱室内の蓄熱煉瓦に蓄熱する。十分に蓄熱された蓄熱室に空気を通すことで、この空気を加熱することができる。
通常、高炉1基に対して熱風炉が3〜5基設けられ、各熱風炉は熱風管を介して高炉の環状管に接続され、熱風炉の熱風は熱風管から環状管を経て羽口から高炉内へと供給される。熱風管は、高炉に至る熱風本管と、熱風本管から各熱風炉へと分岐する熱風枝管とで構成される。各熱風枝管には熱風弁が設置され、各熱風炉は熱風本管に対して遮断可能であり、高炉操業時には各熱風炉において燃焼(加熱)と送風(熱風供給)とを交互に切り替えて利用される(特許文献1参照)。
これらの耐火煉瓦は、高炉の改修工事のために高炉内を常温まで冷却した際に、部分的もしくは全面的に補修されることが多い。しかしながら、近年は、高炉の寿命も約15〜20年と長くなっており、その期間の途中で耐火煉瓦が損傷、脱落することもある。耐火煉瓦の損傷等をそのまま放置しておくと、鉄皮温度が上昇し、ひいては鉄皮に開口が生じ、高炉の操業に支障をきたすこともある。従って、耐火煉瓦が損傷した場合は、通常操業時であっても早急な補修が必要である。
ここで、高炉の定修時間は、高炉及び熱風炉の冷却を避け安定的に立ち上げるために、約24〜48時間が一般的で、最長でも96時間が限界である。補修を行うためには、熱風管内を人が入れる温度まで冷却することが必要である。
しかし、熱風の送風を止めても、熱風管内は温度が直ちに下がるものではなく、作業者が立ち入り可能な温度まで待機すると、補修に利用できる時間が短くなってしまう。
一方で、高炉の寿命期間に発生するとは限らない熱風管内部の補修に対し、内部冷却装置などの専用の構成を準備することは、設備費用的に見合わないものであった。
特許文献2では、熱風枝管の途中に設置された熱風弁を取り外し、取り外した部分から外気を吸い込み、熱風炉の燃焼室および蓄熱室を経て煙道ないし煙突に抜ける外気流れを形成することで熱風枝管内を冷却し、あるいは、取り外した部分から熱風本管を経て高炉近傍に設置されたブリーダ(放散管)へと抜ける外気流れを形成する。
これにより、熱風枝管および熱風本管の任意位置の補修が可能となる。
しかし、特許文献2の技術には、以下のような点が問題となることがあった。
しかし、第一の問題、つまり熱風本管および熱風弁よりも熱風本管側の熱風枝管については、高炉の運転停止に直接影響することになる。
従って、熱風本管および熱風弁よりも熱風本管側の熱風枝管における補修を効率よく行える技術の開発が望まれていた。
この際、補修部に最寄りの熱風枝管の熱風弁撤去跡を吸気部とし、最寄りの熱風枝管に隣接する熱風枝管に設置した補助ブリーダを排気部とすることで、熱風本管を含む補修部の冷却を行うことができる。
なお、隣接する熱風枝管としては、補修部に最寄りの熱風枝管の片側に隣接する一系統に限らず、補修部に最寄りの熱風枝管の両側に隣接する二系統を利用するようにしてもよい。
このような本発明では、熱風枝管ないし熱風本管に補助ブリーダを設置するための開口を別途形成する必要がなく、工事を簡素化して工期を短縮することができる。
このような本発明では、一対の遮熱壁で挟まれた区画を外気が流通し、内部の冷却が行われるとともに、遮熱壁の外側からの輻射熱についても遮熱壁で遮断することができるため、当該区画を人が作業できる環境とすることができ、当該区画において補修部の補修作業を行うことができる。一方、一対の遮熱壁の外側においては、外気による冷却を回避することができ、熱的な損失を最小限に抑えることができる。
このような本発明では、何れかの遮熱壁が最寄りの熱風枝管から補助ブリーダに至る外気の経路を遮断する場合でも、通気孔により小流量の外気流通を得ることができる。このため、冷却工程で最寄りの熱風枝管から補助ブリーダに至る外気によって冷却が行われた後、遮熱工程で作業区画を小さく分割しても、小流量の外気流通による冷却効果を継続的に得ることができ、耐火煉瓦に蓄積された熱による温度の再上昇等を防止できる。
このような本発明では、熱風炉側の開口を蓋等で封止することで、同開口から外気が熱風炉へと侵入し、熱風炉内を冷却することを防止できる。
このような本発明では、本管ブリーダに至る外気流れは一般に小流量であるが、補助ブリーダ設置部位における外気吸入により、補助ブリーダ設置作業の際に予備冷却を行うことができる。
このような本発明では、前述した本発明の冷却方法と同様の作用効果を得ることができ、効率のよい冷却により補修期間の短縮を図ることができる。
図1〜図6には、本発明の第1実施形態が示されている。
本実施形態は、外燃式熱風炉を備えた熱風供給システムにおける熱風管内の耐火物補修を、高炉の定期的な休風時に実施するものである。
なお、以下の説明で、熱風炉10の各構成は同じものが4系統(10A〜10D)で設置されており、総称する際には例えば「熱風炉10」と呼び、個々を示すときは各系統A〜Dの符号を追加して例えば「熱風炉10A」等と呼ぶものとする。
燃焼室11は、内部にバーナ111が設置され、下部には加熱用吸気管112が設置されている。燃焼室11は、上部の連結管113により蓄熱室12と連結され、中間部の連結管114により混冷室13と連結されている。
煙道管20は、煙突21と、煙突21に至る煙道本管22と、この煙道本管22から分岐して各蓄熱室12A〜12Dの下部に接続される複数の煙道枝管23(23A〜23D)と、煙道枝管23A〜23Dの途中にそれぞれ設置された煙道弁24(24A〜24D)と、を有する。
熱風管30は、高炉3に至る熱風本管31と、この熱風本管31から分岐して各熱風炉10A〜10Dの混冷室13A〜13Dに接続された複数の熱風枝管32(32A〜32D)と、熱風枝管32A〜32Dの途中にそれぞれ設置された熱風弁33(33A〜33D)と、を有する。
熱風本管31の高炉3に近い部分には、本管ブリーダ311が設置され、その途中には本管ブリーダ開閉弁312が設置されている。
熱風供給を行う場合、蓄熱室12に送風用吸気管122から空気を送風し、蓄熱煉瓦121で受熱する。受熱された空気は、連結管113、燃焼室11、連結管114を経て混冷室13に入り、混冷用吸気管131からの常温の空気で温度調節されたのち、熱風枝管32、熱風本管31、環状管4を経て高炉3内に供給される。
この補修部9の補修を行うために、本実施形態では、本発明に基づく以下の処理を実行する。
本実施形態では、補修部9が、熱風炉10Cに連なる熱風枝管32Cが分岐する部分の熱風本管31の内壁である。従って、最寄りの熱風枝管として熱風枝管32Cを選択し、隣接する熱風枝管として両隣の熱風枝管32B,32Dを選択する
本実施形態では、補修部9に最寄りの熱風枝管として熱風枝管32B,32Dを選択したので、熱風枝管32B,32Dに関連する混冷室13B,13Dのマンホール132の側近に、それぞれ補助ブリーダ41を設置する(事前準備工程、図3の処理S1)。
補助ブリーダ41としては、本管ブリーダ311よりも吸い出し効果の高いもの、例えば本管ブリーダ311と径は同等だがより高さを有するもの(図1参照)や上部に蒸気を吹き込みドラフト力の向上を図ったものが望ましい。
以上の事前準備工程が実行できたら、高炉の休止を待機する。
これにより、本管ブリーダ311の吸い出し効果によって、混冷室13B,13Dのマンホール132からそれぞれ外気が吸入され、熱風枝管32B,32Dから熱風本管31を経て本管ブリーダ311に至る外気流れF1が形成され、吸い込み口である混冷室13B,13Dのマンホール132周辺が冷却される。
接続工程において、補助ブリーダ41との接続の後、熱風弁33Cの撤去を行うことで、熱風弁33Cの撤去作業時にも設置済の補助ブリーダ41による吸い出し効果が期待できる。
この時、補助ブリーダ41の接続は、熱風弁33Cの撤去前に行うことが望ましい。補助ブリーダ41が接続されていれば、熱風弁33を撤去した際に、その撤去後の開口から直ちに外気の吸い込みが生じる。これにより、混冷室13B,13Dのマンホール132からの吸込み力が得られず、作業者が高熱に曝されるような不都合を回避することができる。
この状態で所定時間維持することにより、その間に通過する外気流れF2によって補修部9を含む前述した経路の冷却が行われる(冷却工程、図3の処理S4)。
これにより、熱風弁33Cの撤去跡から、混冷室13C、燃焼室11C、蓄熱室12Cへと外気が流入することを回避でき、外気流入による熱風炉10Cの熱損失あるいは冷却による耐火煉瓦や蓄熱煉瓦の損傷を防止することができる。
これにより、補修部9を含む遮熱壁43,44の間の区間を分離し、各遮熱壁43,44より先の区間の耐火煉瓦に残留する熱の輻射により遮熱壁43,44の間の区間が熱せられることを防止することができる。
これらの遮熱壁43,44は、耐火煉瓦を積み重ねた壁体として構成してもよく、鉄板等の蓋状のものを設置するようにしてもよい。本実施形態では、通気孔のない遮熱壁44は耐火断熱煉瓦製とし、通気孔43Hが設けられる遮熱壁43は鉄板で構成している。
これにより、遮熱壁43,44による遮断に拘わらず、補修部9を含む遮熱壁43,44の間の区間の冷却を継続することができる。
この際、補修部9を含む区間は、冷却工程において強い外気流れF2で十分に冷却された後、遮熱壁43,44により遮断され、さらに通気孔43Hを通る外気流れF2’が維持される。
従って、本実施形態では、冷却工程による十分な冷却が行われるとともに、補修工程の間も冷却が維持され、作業者が補修作業を実施しうる環境とすることができる。
先ず、熱風本管31内の遮熱壁43,44を撤去する(処理S8)。これにより熱風枝管32B,32Dを通る外気流れF2が回復する。
併せて、熱風枝管32Cの熱風炉10C側の蓋42を撤去し(処理S9)、熱風弁33Cを回復する。これにより、外気の吸い込みがなくなり、外気流れF2が停止する。
さらに、混冷室13B,13Dの補助ブリーダ41を縁切りし、マンホール132(図1参照)内に耐火煉瓦築炉してマンホール蓋を閉鎖する(処理S11)。
最後に、本管ブリーダ弁312と熱風枝管33B,33Dの熱風弁を閉とし、併せてその他の回復措置を完了する(処理S12)。
混冷室13B,13Dの補助ブリーダ41については、高炉の休風期間が終了した後、撤去すればよい(事後処理工程、図3の処理S13)。
なお、本実施例では、高炉休風前の事前準備工程(処理S1)で、混冷室13B,13Dの側近に補助ブリーダ41を設置し、その接続は、高炉定修開始後の補修と同時期に実施したが、さらに以前の高炉定修時に接続を行って、仕切り板等を挿入して縁切りを行ってもよい。
図7には、本発明の第2実施形態が示されている。
本実施形態において、熱風炉10および熱風管30を含む熱風供給装置1の構成は前述した第1実施形態と同じである。従って、本実施形態において前記第1実施形態と共通の構成については前記第1実施形態と同じ符号を用いて重複する説明を省略する。
また、本実施形態における冷却ないし補修の処理も、基本的に前記第1実施形態で説明した各工程と共通である。従って、以下には前記第1実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
これに対し、本実施形態では、図7に示すように、補修部9が、熱風本管31の熱風枝管32B接続部分と熱風枝管32C接続部分との中間位置やや熱風枝管32C寄りであり、最寄りの熱風枝管として熱風枝管32Cを選択し、隣接する熱風枝管として両側の熱風枝管32Bを選択する。
なお、補修部9が、熱風本管31の熱風枝管32B寄りであれば、最寄りの熱風枝管として熱風枝管32Bを選択し、隣接する熱風枝管として両側の熱風枝管32Cを選択すればよい。
これに伴い、冷却工程(図3の処理S4)においては、図7に示すように、熱風枝管32Cの熱風炉33C撤去跡から熱風枝管32Bに続く補助ブリーダ41に至る外気流れF3が形成され、補修部9を含む区間の熱風本管31内の冷却が行われる。
これに対し、本実施形態では、図7に示すように、補修部9が熱風本管31の熱風枝管32B接続部分と熱風枝管32C接続部分との間であるため、これらの遮熱壁43,44の位置を変更している。
補助ブリーダ41が一本で済むので、コストおよび作業負荷を軽減できる。
遮熱壁43の通気孔43H(図6参照)を省略することができる。
外気流れF3が補修作業の間も維持されるため、作業員の負荷を軽減できる。
図8には、本発明の第3実施形態が示されている。
本実施形態において、熱風炉10および熱風管30を含む熱風供給装置1の構成は前述した第1実施形態と同じである。従って、本実施形態において前記第1実施形態と共通の構成については前記第1実施形態と同じ符号を用いて重複する説明を省略する。
また、本実施形態における冷却ないし補修の処理も、基本的に前記第1実施形態で説明した各工程と共通である。従って、以下には前記第1実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
これに対し、本実施形態では、図8に示すように、熱風本管31の補修部9に隣接した部分に補助ブリーダ41を設置する。
この状態で熱風枝管32Cの熱風弁33Cを撤去すれば、撤去跡から外気が吸い込まれ、これにより熱風枝管32C、熱風本管31の補修部9を経て補助ブリーダ41に至る外気流れF4を形成することができる。
また、外気流れF4が通る区間が最小限となるため、温度低下による熱風管30としての熱損失を最小限に抑制することができ、再稼働の際に必要な熱力を軽減できる。
ただし、本実施形態では、補助ブリーダ41を接続するための開口を熱風本管31に施工する必要がある。このような開口を建設時や高炉の改修工事の際に予め準備しておくことが望ましいが、開口が設置されていない既設の熱風本管に開口を設置するには、鉄皮の開口、煉瓦解体にも時間を要し、補修すべき範囲も拡大する可能性もあることから、開口が設置されていない熱風本管では、あまり望ましくない。
以上から、前述した第1実施形態および第2実施形態のように、隣接する熱風枝管32の既設の構成(混冷室13のマンホール132等)を利用し、これに補助ブリーダ41を接続することが望ましい。
なお、本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない範囲での変形等は本発明に含まれるものである。
例えば、熱風炉10、煙道管20および熱風管30を含む熱風供給装置1の構成は任意であり、熱風炉10は4系統に限らず、さらに多くあるいはさらに少なくてもよい。
補助ブリーダ41を接続する部分としては、混冷室13のマンホール132に限らず、熱風枝管32あるいは熱風本管31に形成されたマンホール等が適宜な部位にあれば、これを利用することができる。
例えば、熱風枝管32Bの熱風本管31から熱風弁33Bまでの区間に補修部9がある場合、前記第1実施形態および第2実施形態をそのまま利用することができ、外気流れF2,F3により補修部9の冷却が可能である。
一方、熱風枝管32Bの熱風弁33Bから混冷室13Bまでの区間に補修部9がある場合、混冷室13Bのマンホール132に補助ブリーダ41を接続するとともに熱風弁33Bを撤去することで、撤去跡から補修部9を含む区間ないし混冷室13Bを経て補助ブリーダ41に抜ける外気流れが得られ、補修部9の冷却が可能である。
3…高炉
4…環状管
9…補修部
10,10A〜10D…熱風炉
11,11A〜11D…燃焼室
111…バーナ
112…加熱用吸気管
113,114…連結管
12,12A〜12D…蓄熱室
121…蓄熱煉瓦
122…送風用吸気管
123…送風用吸気弁
13,13A〜13D…混冷室
131…混冷用吸気管
132…マンホール
20…煙道管
21…煙突
22…煙道本管
23,23A〜23D…煙道枝管
24,24A〜24D…煙道弁
30…熱風管
31…熱風本管
311…本管ブリーダ
312…本管ブリーダ弁
32,32A〜32D…熱風枝管
33,33A〜33D…熱風弁
41…補助ブリーダ
42…蓋
43,44…遮熱壁
43H…通気孔
Claims (7)
- 高炉に至る熱風本管と、前記熱風本管と熱風炉とを接続する複数の熱風枝管と、前記熱風枝管の途中にそれぞれ設置された熱風弁と、を有する熱風管の冷却方法であって、
前記熱風本管および前記熱風弁よりも前記熱風本管側の前記熱風枝管の一箇所にある補修部に対し、前記熱風枝管のうち前記補修部に最寄りの熱風枝管の前記熱風弁を撤去するとともに、前記熱風枝管のうち前記最寄りの熱風枝管に隣接する熱風枝管または前記熱風本管に補助ブリーダを設置する準備工程と、
前記熱風弁の撤去跡から前記補修部に最寄りの熱風枝管へと外気を吸入し、前記補修部を経て前記補助ブリーダから排出される外気流れを形成する冷却工程と、を有することを特徴とする熱風管の冷却方法。 - 請求項1に記載した熱風管の冷却方法において、
前記熱風炉は混冷室を有し、前記混冷室にはマンホールが設置され、前記熱風枝管の前記熱風炉側は前記混冷室に接続されており、前記準備工程において、前記補助ブリーダは前記マンホールに設置されることを特徴とする熱風管の冷却方法。 - 請求項1または請求項2に記載した熱風管の冷却方法において、
前記冷却工程に続いて、前記最寄りの熱風枝管を挟むように前記熱風本管内に一対の遮熱壁を設置する遮熱工程を有することを特徴とする熱風管の冷却方法。 - 請求項3に記載した熱風管の冷却方法において、
前記遮熱壁には通気孔を形成しておくことを特徴とする熱風管の冷却方法。 - 請求項1から請求項4の何れか一項に記載した熱風管の冷却方法において、
前記準備工程の後、前記冷却工程の前に、前記最寄りの熱風枝管の前記熱風弁を撤去した跡の前記熱風炉側の開口を封止する熱風炉保護工程を有することを特徴とする熱風管の冷却方法。 - 請求項1から請求項5の何れか一項に記載した熱風管の冷却方法において、
前記熱風本管は本管ブリーダが設置されており、前記準備工程の前に前記本管ブリーダを解放するとともに、前記最寄りの熱風枝管に隣接する熱風枝管または前記熱風本管の前記補助ブリーダ設置部位を解放し、前記補助ブリーダ設置部位から外気を吸入し、前記本管ブリーダに至る外気流れを形成する予備冷却工程を有することを特徴とする熱風管の冷却方法。 - 高炉に至る熱風本管と、前記熱風本管と熱風炉とを接続する複数の熱風枝管と、前記熱風枝管の途中にそれぞれ設置された熱風弁と、を有する熱風管の補修方法であって、
請求項1から請求項6の何れか一項に記載した熱風管の冷却方法の各工程と、前記補修部を補修する補修工程と、を有することを特徴とする熱風管の補修方法。
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