JP6595403B2 - 排熱回収装置及び排熱回収方法 - Google Patents
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Description
加熱炉100は、搬送装置101により加熱炉本体102の装入口に装入された鋼材を所定温度まで加熱し、加熱炉本体102の抽出口から鋼材を抽出する。具体的には、加熱炉本体102は、燃料ガス流路(不図示)から供給される燃料ガスを燃焼用空気流路103から供給される燃焼用空気と混合してバーナーにより燃焼し、その燃焼ガスを用いて鋼材を加熱する。
当該排熱回収装置1は、加熱炉100に付属して用いられる。当該排熱回収装置1は、熱交換器11、排熱回収ボイラ12、及び煙突13を主に備える。また、当該排熱回収装置1は、上記加熱炉100及び上記熱交換器11を接続する第1排ガス流路14aと、上記熱交換器11及び上記排熱回収ボイラ12を接続する第2排ガス流路14bと、上記熱交換器11を迂回し、上記加熱炉100及び上記排熱回収ボイラ12を接続するバイパス流路15とを備える。
熱交換器11は、燃焼用空気流路103の途中に配設され、加熱炉100のバーナーに供給する燃焼用空気を予熱する。具体的には、熱交換器11は、加熱炉100から排気される排ガスのうち上記第1排ガス流路14aを介して熱交換器11に供給される排ガスと燃焼用空気流路103を介して熱交換器11に供給される燃焼用空気との間で熱交換を行うことで燃焼用空気を予熱する。
排熱回収ボイラ12は、熱交換器11で予熱に利用され、上記第2排ガス流路14bを介して供給される排ガス、及び上記加熱炉100からバイパス流路15を介して供給される排ガスの顕熱を回収する。
煙突13は、排熱回収ボイラ12の下流側に位置し、排熱回収ボイラ12と煙道21により接続されている。上記排熱回収ボイラ12で利用された排ガスは、煙道21を通りこの煙突13から外部へ排出される。
第1排ガス流路14aは、上記加熱炉100から排出される排ガスを、予熱ガスとして上記熱交換器11に供給する流路である。また、第2排ガス流路14bは、上記熱交換器11を通過した排ガスを上記排熱回収ボイラ12へ供給する流路である。
バイパス流路15は、上記第1排ガス流路14aの熱交換器11の上流側から分岐している。また、上記バイパス流路15は、上記熱交換器11を迂回し、熱交換器11の下流側、かつ上記排熱回収ボイラ12の上流側で上記第2排ガス流路14bに合流している。
当該排熱回収装置1は、上記バイパス流路15により、上記加熱炉100から排出される排ガスを、上記熱交換器11を迂回させ、かつ上記排熱回収ボイラ12へ供給することができる。
排ガス流量調整弁16は、上記熱交換器11に供給する排ガスの流量を主に調整する。また、バイパス流量調整弁17は、上記バイパス流路15に流す排ガスの流量、すなわち上記熱交換器11に供給しない排ガスの流量を調整する。上記排ガス流量調整弁16及びバイパス流量調整弁17の開閉量を調整することで、当該排熱回収装置1は、熱交換器11に供給する排ガスの流量及び上記バイパス流路15へ流す排ガスの流量を精度よく調整することができる。なお、この開閉量の調整は、後述する制御機構20により行われる。
当該排熱回収装置1は、上述の温度計及び流量計により、熱交換器11を通過した後の上記燃焼用空気の温度T1、熱交換器11を通過する前の上記燃焼用空気の温度T2、熱交換器11を通過する前の排ガス温度T3、熱交換器11を通過した後の排ガス温度T4、熱交換器11で予熱する燃焼用空気の流量Q1、及び熱交換器11を通過する排ガスの流量Q2を測定できる。上記測定器の測定結果は、後述する制御機構20に送られる。
制御機構20は、上記測定器の測定結果に基づき、上記排ガス流量調整機構すなわち上記排ガス流量調整弁16及びバイパス流量調整弁17を用いて、熱交換器11を通過した後の上記燃焼用空気の温度が所定温度以下となるように上記バイパス流路15へ流す排ガスの流量を調整する。具体的には、上記制御機構20は、熱交換器11を通過した後の上記燃焼用空気の温度T1が所定温度を超えた場合、排ガス流量調整弁16及びバイパス流量調整弁17の開閉量を調整する。
当該排熱回収方法は、図1に示す排熱回収装置1を用いて、加熱炉100から排熱を回収する。当該排熱回収方法は、図2に示すように測定工程(S1)と、排ガス流量調整工程(S2)とを備える。
測定工程S1では、上述の4つの温度計及び2つの流量計により燃焼用空気の温度、排ガスの温度、及び排ガスの流量を測定する。具体的には、測定工程S1では、以下の4つの温度及び2つの流量が測定される。また、以下の合計6つの測定結果は、制御機構20に送られる。
(1)熱交換器11を通過した後の上記燃焼用空気の温度T1
(2)熱交換器11を通過する前の上記燃焼用空気の温度T2
(3)熱交換器11を通過する前の排ガス温度T3
(4)熱交換器11を通過した後の排ガス温度T4
(5)熱交換器11で予熱する燃焼用空気の流量Q1
(6)熱交換器11を通過する排ガスの流量Q2
排ガス流量調整工程S2では、熱交換器11を通過した後の上記燃焼用空気の温度T1が所定温度以下となるように、制御機構20が上記バイパス流路15へ流す排ガスの流量を調整する。以下、上記所定温度をT0として説明する。
当該排熱回収装置1は、熱交換器11を迂回するバイパス流路15を備える。また、当該排熱回収装置1は、熱交換器11を通過後の上記燃焼用空気の温度を測定する温度計18aの測定結果に基づき上記バイパス流路15へ流す排ガスの流量を調整する機構を備える。当該排熱回収装置1は、この調整機構により燃焼用空気に供給される排ガスの流量を抑制することで、予熱後の燃焼用空気の温度を管理できる。また、当該排熱回収装置1は、予熱に必要とされる量の排ガス及び燃焼用空気を熱交換器11へ供給するので、予熱エネルギーの無駄が少ない。また、当該排熱回収装置1は、予熱に使用されない排ガスをバイパス流路15を経て排熱回収ボイラ12へ供給するため、排ガスの温度が低下し難い。このため、当該排熱回収装置1は、排熱回収ボイラ12の熱回収効率の低下を抑止できる。従って、当該排熱回収装置1は、エネルギー効率の低下を抑止しつつ、予熱後の燃焼用空気の温度を管理できる。
本発明の排熱回収装置は、上記実施形態に限定されるものではない。
11 熱交換器
12 排熱回収ボイラ
13 煙突
14a 第1排ガス流路
14b 第2排ガス流路
15 バイパス流路
16 排ガス流量調整弁
17 バイパス流量調整弁
18a、18b、18c、18d 温度計
19a、19b 流量計
20 制御機構
21 煙道
100 加熱炉
101 搬送装置
102 加熱炉本体
103 燃焼用空気流路
104 燃焼用空気流量調整弁
Claims (5)
- 鋼材を加熱する加熱炉から排熱を回収する装置であって、
上記加熱炉に供給される燃焼用空気を予熱する熱交換器と、
上記加熱炉から排出される排ガスの顕熱を回収する排熱回収ボイラと、
上記加熱炉及び上記熱交換器を接続する第1排ガス流路と、
上記熱交換器及び上記排熱回収ボイラを接続する第2排ガス流路と、
上記熱交換器を迂回し、かつ上記加熱炉及び上記排熱回収ボイラを接続するバイパス流路と、
上記熱交換器通過後の上記燃焼用空気の温度を測定する温度計と、
上記温度計により測定される温度が所定温度以下となるように、上記バイパス流路へ流す排ガスの流量を調整する機構と
を備える排熱回収装置。 - 上記温度計の測定結果に基づき、上記第1排ガス流路へ流す排ガスの流量を調整する機構をさらに備える請求項1に記載の排熱回収装置。
- 上記熱交換器通過前の上記燃焼用空気の温度を測定する温度計と、
上記熱交換器通過前の排ガス温度を測定する温度計と、
上記熱交換器で予熱する燃焼用空気の流量を測定する流量計と、
上記熱交換器を通過する排ガスの流量を測定する流量計と
をさらに備える請求項1又は請求項2に記載の排熱回収装置。 - 上記熱交換器通過後の排ガス温度を測定する温度計をさらに備える請求項3に記載の排熱回収装置。
- 鋼材を加熱する加熱炉から排熱を回収する方法であって、
上記加熱炉に供給される燃焼用空気を予熱する熱交換器と、
上記加熱炉から排出される排ガスの顕熱を回収する排熱回収ボイラと、
上記加熱炉及び上記熱交換器を接続する第1排ガス流路と、
上記熱交換器及び上記排熱回収ボイラを接続する第2排ガス流路と、
上記熱交換器を迂回し、かつ上記加熱炉及び上記排熱回収ボイラを接続するバイパス流路と
を備える排熱回収装置を用い、
上記熱交換器通過後の上記燃焼用空気の温度を測定する工程と、
上記測定温度が所定温度以下となるように、上記バイパス流路へ流す排ガスの流量を調整する工程と
を備える排熱回収方法。
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