JP7173658B2 - 水平連続供給予熱装置及びその強化予熱方法 - Google Patents
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Description
本発明は、冶金技術分野に関し、具体的に、水平連続供給予熱装置及びその強化予熱方法
に関する。
に関する。
アーク炉製鋼における省エネルギー、消費削減、環境保護、自動化は、常にアーク炉製鋼
技術の開発の中核の１つである。
技術の開発の中核の１つである。
スクラップ鋼予熱型アーク炉は、省エネルギー型のアーク炉であり、１９８０年代末に出
現したアーク炉スクラップ鋼煙道予熱技術は、典型的な省エネルギー技術として、ＣＯＮ
ＳＴＥＥＬ（ＵＳ５４００３５８）に代表される。ＣＯＮＳＴＥＥＬ技術は、約３０年間
の発展にわたって、既に成熟しており、そのフラットメルトバス製錬は、電力グリッドの
衝撃を低減し、アーク炉本体のメンテナンスを削減するという利点があり、実際の生産で
一定の省エネルギーの効果がある。しかし、ＣＯＮＳＴＥＥＬは、使用中に、シャフト炉
と比較して節電効果が劣るなどの欠点も有している。米国のシェールガス革命に伴い、石
油や天然ガスなどのボトムカーボン化学エネルギーの価格が低下し、ＣＯＮＳＴＥＥＬに
外部化学エネルギーを導入することが経済的な方法になった。コンベアベルトに化学エネ
ルギーを追加することにより、従来のＣＯＮＳＴＥＥＬスクラップ鋼の予熱効率を高め、
ＣＯＮＳＴＥＥＬの改良のＣＮ１０３００３４５３Ｂ、ＣＮ１０４５８３７００Ａなどの
特許出願の同様のアイデアが反映されている。従来のＣＯＮＳＴＥＥＬ煙道にはノズルま
たはバーナーが装備されており、これもＵＳ５４００３５８に具現化されているが、従来
のＣＯＮＳＴＥＥＬは、予熱ダクトが総煙気通路でもあり、通路の面積が大きく、高さが
高いため、バーナーの燃焼ガスとスクラップ鋼との間の熱交換が不十分になり、熱効率が
高くない。
現したアーク炉スクラップ鋼煙道予熱技術は、典型的な省エネルギー技術として、ＣＯＮ
ＳＴＥＥＬ（ＵＳ５４００３５８）に代表される。ＣＯＮＳＴＥＥＬ技術は、約３０年間
の発展にわたって、既に成熟しており、そのフラットメルトバス製錬は、電力グリッドの
衝撃を低減し、アーク炉本体のメンテナンスを削減するという利点があり、実際の生産で
一定の省エネルギーの効果がある。しかし、ＣＯＮＳＴＥＥＬは、使用中に、シャフト炉
と比較して節電効果が劣るなどの欠点も有している。米国のシェールガス革命に伴い、石
油や天然ガスなどのボトムカーボン化学エネルギーの価格が低下し、ＣＯＮＳＴＥＥＬに
外部化学エネルギーを導入することが経済的な方法になった。コンベアベルトに化学エネ
ルギーを追加することにより、従来のＣＯＮＳＴＥＥＬスクラップ鋼の予熱効率を高め、
ＣＯＮＳＴＥＥＬの改良のＣＮ１０３００３４５３Ｂ、ＣＮ１０４５８３７００Ａなどの
特許出願の同様のアイデアが反映されている。従来のＣＯＮＳＴＥＥＬ煙道にはノズルま
たはバーナーが装備されており、これもＵＳ５４００３５８に具現化されているが、従来
のＣＯＮＳＴＥＥＬは、予熱ダクトが総煙気通路でもあり、通路の面積が大きく、高さが
高いため、バーナーの燃焼ガスとスクラップ鋼との間の熱交換が不十分になり、熱効率が
高くない。
これを鑑み、本発明は、従来のＣＯＮＳＴＥＥＬに基づく化学エネルギーの投入と、煙気
流量の分流と煙気の流れの最適化により、冷風の混入量を低減することで、化学エネルギ
ーのより高い熱効率を得るための水平連続供給予熱装置及びその強化予熱方法を提供する
ことを目的とする。
流量の分流と煙気の流れの最適化により、冷風の混入量を低減することで、化学エネルギ
ーのより高い熱効率を得るための水平連続供給予熱装置及びその強化予熱方法を提供する
ことを目的とする。
上記の目的を達成するために、本発明は、以下の技術的解決手段を採用し、水平連続供給
予熱装置を提供し、水平連続供給予熱ダクト及びアーク炉を含み、前記水平連続供給予熱
ダクトにおいて材料搬送方向に間隔をおいて第１の集塵口及び第２の集塵口が設けられ、
前記第１の集塵口は、水平連続供給予熱ダクトのフィードを供給するためのシールされた
供給口の後方でかつ供給口に近接し、前記第２の集塵口は、水平連続供給予熱ダクトの後
段でかつアーク炉の供給口に近接し、２つの集塵口の間の水平連続供給予熱ダクトは第１
の予熱ゾーンを形成し、第２の集塵口とアーク炉の供給口との間の水平連続供給予熱ダク
トは第２の予熱ゾーンを形成し、水平連続供給予熱ダクトの第１の予熱ゾーンに傾斜して
設置された複数のバーナーＩをさらに含み、各前記バーナーＩの燃焼ガスの水平方向成分
を材料搬送方向と逆方向にする。
予熱装置を提供し、水平連続供給予熱ダクト及びアーク炉を含み、前記水平連続供給予熱
ダクトにおいて材料搬送方向に間隔をおいて第１の集塵口及び第２の集塵口が設けられ、
前記第１の集塵口は、水平連続供給予熱ダクトのフィードを供給するためのシールされた
供給口の後方でかつ供給口に近接し、前記第２の集塵口は、水平連続供給予熱ダクトの後
段でかつアーク炉の供給口に近接し、２つの集塵口の間の水平連続供給予熱ダクトは第１
の予熱ゾーンを形成し、第２の集塵口とアーク炉の供給口との間の水平連続供給予熱ダク
トは第２の予熱ゾーンを形成し、水平連続供給予熱ダクトの第１の予熱ゾーンに傾斜して
設置された複数のバーナーＩをさらに含み、各前記バーナーＩの燃焼ガスの水平方向成分
を材料搬送方向と逆方向にする。
さらに、前記水平連続供給予熱ダクトにおける第１の予熱ゾーンのダクトの高さは、第２
の予熱ゾーンのダクトの高さよりも小さい。
の予熱ゾーンのダクトの高さよりも小さい。
さらに、前記水平連続供給予熱ダクトの第２の予熱ゾーンに複数のバーナーＩＩが傾斜し
て設置され、各前記バーナーＩＩの燃焼ガスの水平方向成分を材料搬送方向と逆方向にす
る。
て設置され、各前記バーナーＩＩの燃焼ガスの水平方向成分を材料搬送方向と逆方向にす
る。
さらに、前記第１の集塵口には混合煙気パイプが接続され、前記第２の集塵口に熱煙気パ
イプが接続され、前記混合煙気パイプ及び熱煙気パイプは、いずれも沈降室に接続される
。
イプが接続され、前記混合煙気パイプ及び熱煙気パイプは、いずれも沈降室に接続される
。
さらに、前記混合煙気パイプ及び熱煙気パイプは、煙気を調整や分配するための分流器及
び煙道を介して沈降室に接続される。
び煙道を介して沈降室に接続される。
さらに、前記混合煙気パイプ及び熱煙気パイプにいずれも調整弁が設けられ、前記混合煙
気パイプ及び熱煙気パイプは煙道を介して沈降室に接続される。
気パイプ及び熱煙気パイプは煙道を介して沈降室に接続される。
さらに、沈降室に接続された煙気急冷装置をさらに含む。
さらに、スクラップ鋼を供給するディスク状のマグネットクレーンをさらに含み、前記デ
ィスク状のマグネットクレーンは、振動投入装置により、材料を水平連続供給予熱ダクト
の受給段に搬送する。
ィスク状のマグネットクレーンは、振動投入装置により、材料を水平連続供給予熱ダクト
の受給段に搬送する。
上記の水平連続供給予熱装置に基づく強化予熱方法は、アーク炉から排出される総煙気は
、第２の予熱ゾーンの材料を予熱し、間隔をおいて設置された第１の集塵口と第２の集塵
口は、総煙気を第１のバイパス煙気と第２のバイパス煙気に分けられ、第１のバイパス煙
気は第２の集塵口から抽出され、第２のバイパス煙気は第１の予熱ゾーンを通過する過程
に第１の予熱ゾーンにおける材料を予熱し、第１の予熱ゾーンに第１の予熱ゾーンに燃焼
ガスを噴射するバーナーＩが設けられ、バーナーＩの火炎噴流により第２のバイパス煙気
を材料層の間隙に共通に通過させ、第１の集塵口からフィードを供給するためのシールさ
れた供給口に供給される冷気、燃焼ガス及び第２のバイパス煙気を抽出する。
、第２の予熱ゾーンの材料を予熱し、間隔をおいて設置された第１の集塵口と第２の集塵
口は、総煙気を第１のバイパス煙気と第２のバイパス煙気に分けられ、第１のバイパス煙
気は第２の集塵口から抽出され、第２のバイパス煙気は第１の予熱ゾーンを通過する過程
に第１の予熱ゾーンにおける材料を予熱し、第１の予熱ゾーンに第１の予熱ゾーンに燃焼
ガスを噴射するバーナーＩが設けられ、バーナーＩの火炎噴流により第２のバイパス煙気
を材料層の間隙に共通に通過させ、第１の集塵口からフィードを供給するためのシールさ
れた供給口に供給される冷気、燃焼ガス及び第２のバイパス煙気を抽出する。
さらに、煙気を調整や分配するための分流器又は調整弁を調整することで、混合煙気パイ
プ及び熱煙気パイプを流れる煙気の分配割合を調整し、第１のバイパス煙気、第２のバイ
パス煙気の流量、及び混合煙気パイプへの混合煙気の温度を制御する。
プ及び熱煙気パイプを流れる煙気の分配割合を調整し、第１のバイパス煙気、第２のバイ
パス煙気の流量、及び混合煙気パイプへの混合煙気の温度を制御する。
本発明の有利な効果は、以下のとおりである。
１、二重集塵口のアーク炉の煙気の分流及び案内作用により、従来のＣＯＮＳＴＥＥＬの
煙気の流れ及びダクト構造が変更され、大部分の煙気がアーク炉に隣接する第２の集塵口
から抽出され、強化予熱ゾーン内の煙気量が減少し、バーナー燃焼ガスとアーク炉の混合
煙気及び流体動圧バランスの要求に応じてダクトの高さを設計でき、バーナーの火炎噴流
が強化予熱ゾーンのスクラップ層に直接衝突し、同時に火炎噴流が分流煙気をスクラップ
鋼の間隙に浸透させるように誘導し、分流煙気の熱交換効果を高め、バーナーの燃焼熱効
率も大幅に向上する。
煙気の流れ及びダクト構造が変更され、大部分の煙気がアーク炉に隣接する第２の集塵口
から抽出され、強化予熱ゾーン内の煙気量が減少し、バーナー燃焼ガスとアーク炉の混合
煙気及び流体動圧バランスの要求に応じてダクトの高さを設計でき、バーナーの火炎噴流
が強化予熱ゾーンのスクラップ層に直接衝突し、同時に火炎噴流が分流煙気をスクラップ
鋼の間隙に浸透させるように誘導し、分流煙気の熱交換効果を高め、バーナーの燃焼熱効
率も大幅に向上する。
２、従来のＣＯＮＳＴＥＥＬは、後側の集塵口が１箇所しかなく、ダクトは、煙気の量が
大きい通路を提供するため、最適化に達成できなく、ダクトのバーナーの予熱スクラップ
鋼の効率が比較的低い。従来のＣＯＮＳＴＥＥＬに比較して、本発明の煙気分流技術は、
ＣＯＮＳＴＥＥＬのダクトの高さを最適化にし、従来のバーナーが強化予熱ゾーンにおい
てスクラップ鋼を直接加熱でき、外部化学エネルギーの効率を向上させ、外部化学エネル
ギーの予熱作用を強化する。
大きい通路を提供するため、最適化に達成できなく、ダクトのバーナーの予熱スクラップ
鋼の効率が比較的低い。従来のＣＯＮＳＴＥＥＬに比較して、本発明の煙気分流技術は、
ＣＯＮＳＴＥＥＬのダクトの高さを最適化にし、従来のバーナーが強化予熱ゾーンにおい
てスクラップ鋼を直接加熱でき、外部化学エネルギーの効率を向上させ、外部化学エネル
ギーの予熱作用を強化する。
３、本発明では、第１の集塵口が強化予熱ゾーンへの冷気の流入を遮断し、強化予熱ゾー
ンにおけるバーナーがスクラップ鋼を直接加熱することができ、強化予熱ゾーンに高温煙
気が充満して、そのバーナーの出した熱効率が大幅に向上する。
ンにおけるバーナーがスクラップ鋼を直接加熱することができ、強化予熱ゾーンに高温煙
気が充満して、そのバーナーの出した熱効率が大幅に向上する。
４、バーナーＩが第１の集塵口に向かって傾斜し且つ燃焼ガスが第２の集塵口に向かって
逆流するように配置され、複数列のバーナーＩの噴流の水平方向成分と狭いスクラップ鋼
ダクトとが噴流ポンプ効果を構成し、第１の予熱ゾーンのダクト内に第１の集塵口に向か
って流れる燃焼ガスの駆動動圧が発生し、２つの煙気集塵口がそれぞれ煙気パイプを介し
て煙気を調整や分配するための分流器に連結され、第１の集塵口、第２の集塵の煙気分配
割合をそれぞれ調整することは、意義が大きい。
逆流するように配置され、複数列のバーナーＩの噴流の水平方向成分と狭いスクラップ鋼
ダクトとが噴流ポンプ効果を構成し、第１の予熱ゾーンのダクト内に第１の集塵口に向か
って流れる燃焼ガスの駆動動圧が発生し、２つの煙気集塵口がそれぞれ煙気パイプを介し
て煙気を調整や分配するための分流器に連結され、第１の集塵口、第２の集塵の煙気分配
割合をそれぞれ調整することは、意義が大きい。
５、混合後の煙気温度を制御することで、スクラップ鋼の予熱過程におけるダイオキシン
の排出を抑制することができる。
の排出を抑制することができる。
本発明の目的、技術的解決手段及び有益な効果をより明確にするために、本発明は、説明
のために以下の図面を提供する。
のために以下の図面を提供する。
以下、図面を結合して、本発明の好適な実施例を詳細に説明する。
図面に示すように、本発明における水平連続供給予熱装置は、水平連続供給予熱ダクト１
及びアーク炉２を含み、前記水平連続供給予熱ダクト１において材料搬送方向に間隔をお
いて第１の集塵口３及び第２の集塵口４が設けられ、前記第１の集塵口３は、水平連続供
給予熱ダクト１のフィードを供給するためのシールされた供給口５の後方でかつフィード
を供給するためのシールされた供給口５に近接し、前記第２の集塵口４は、水平連続供給
予熱ダクト１の後段でかつアーク炉２の供給口に近接し、２つの集塵口の間の水平連続供
給予熱ダクトは第１の予熱ゾーンＩを形成し、第２の集塵口４とアーク炉の供給口との間
の水平連続供給予熱ダクトは第２の予熱ゾーンＩＩを形成し、水平連続供給予熱ダクトＩ
の第１の予熱ゾーンに傾斜して設置された複数のバーナーＩ６をさらに含み、各前記バー
ナーＩ６の燃焼ガスの水平方向成分を材料搬送方向と逆方向にする。
及びアーク炉２を含み、前記水平連続供給予熱ダクト１において材料搬送方向に間隔をお
いて第１の集塵口３及び第２の集塵口４が設けられ、前記第１の集塵口３は、水平連続供
給予熱ダクト１のフィードを供給するためのシールされた供給口５の後方でかつフィード
を供給するためのシールされた供給口５に近接し、前記第２の集塵口４は、水平連続供給
予熱ダクト１の後段でかつアーク炉２の供給口に近接し、２つの集塵口の間の水平連続供
給予熱ダクトは第１の予熱ゾーンＩを形成し、第２の集塵口４とアーク炉の供給口との間
の水平連続供給予熱ダクトは第２の予熱ゾーンＩＩを形成し、水平連続供給予熱ダクトＩ
の第１の予熱ゾーンに傾斜して設置された複数のバーナーＩ６をさらに含み、各前記バー
ナーＩ６の燃焼ガスの水平方向成分を材料搬送方向と逆方向にする。
本発明では、二重集塵口のアーク炉の総煙気Ｆ０の分流作用により、従来のＣＯＮＳＴＥ
ＥＬの煙気の流れが変更される。第１のバイパス煙気Ｆ１（大部分のアーク炉の煙気）が
アーク炉の供給口に隣接する第２の集塵口４から抽出され、材料は、当該ゾーンにおいて
、主に煙気によって予熱されるため、このゾーンは煙気予熱ゾーンとも称され得る。第２
のバイパス煙気Ｆ２（残りのアーク炉の煙気）は、第１の予熱ゾーンＩを通流して、この
ゾーン内の材料を煙気で予熱し、このゾーン内に傾斜して設置されたバーナーＩ６が材料
に火炎を噴射し、このゾーンを通流する第２のバイパス煙気Ｆ２と共にこのゾーン内の材
料を予熱するため、このゾーンは強化予熱ゾーンとも称され得る。傾斜して設置されたバ
ーナーＩ６の噴流の水平方向成分が、第１の集塵口の反対側に向けて第２の集塵口に反対
（即ち噴流の水平方向成分を材料の搬送方向と逆方向にする）し、バーナーＩ６の火炎噴
流が強化予熱ゾーン内のスクラップ鋼層に直接衝撃することができ、それと同時に、火炎
噴流により分流煙気がスクラップ鋼の間隙に浸透し、分流煙気の熱交換効果も高められ、
バーナーＩ６の燃焼熱効率も大幅に向上する。また、フィードを供給するためのシールさ
れた供給口５の後方に設けられた第１の集塵口３は、強化予熱ゾーンへの冷気の進入通路
を遮断し、強化予熱ゾーンにおけるバーナーがスクラップ鋼を直接加熱し、強化予熱ゾー
ンに高温煙気を充満させ、バーナーＩ６の熱効率をさらに向上させる。
ＥＬの煙気の流れが変更される。第１のバイパス煙気Ｆ１（大部分のアーク炉の煙気）が
アーク炉の供給口に隣接する第２の集塵口４から抽出され、材料は、当該ゾーンにおいて
、主に煙気によって予熱されるため、このゾーンは煙気予熱ゾーンとも称され得る。第２
のバイパス煙気Ｆ２（残りのアーク炉の煙気）は、第１の予熱ゾーンＩを通流して、この
ゾーン内の材料を煙気で予熱し、このゾーン内に傾斜して設置されたバーナーＩ６が材料
に火炎を噴射し、このゾーンを通流する第２のバイパス煙気Ｆ２と共にこのゾーン内の材
料を予熱するため、このゾーンは強化予熱ゾーンとも称され得る。傾斜して設置されたバ
ーナーＩ６の噴流の水平方向成分が、第１の集塵口の反対側に向けて第２の集塵口に反対
（即ち噴流の水平方向成分を材料の搬送方向と逆方向にする）し、バーナーＩ６の火炎噴
流が強化予熱ゾーン内のスクラップ鋼層に直接衝撃することができ、それと同時に、火炎
噴流により分流煙気がスクラップ鋼の間隙に浸透し、分流煙気の熱交換効果も高められ、
バーナーＩ６の燃焼熱効率も大幅に向上する。また、フィードを供給するためのシールさ
れた供給口５の後方に設けられた第１の集塵口３は、強化予熱ゾーンへの冷気の進入通路
を遮断し、強化予熱ゾーンにおけるバーナーがスクラップ鋼を直接加熱し、強化予熱ゾー
ンに高温煙気を充満させ、バーナーＩ６の熱効率をさらに向上させる。
本発明では、前記水平連続供給予熱ダクト１における第１の予熱ゾーンＩのダクトの高さ
が第２の予熱ゾーンＩＩのダクトの高さよりも低い。二重集塵口のアーク炉の総煙気Ｆ０
に対する分流作用により、強化予熱ゾーンの煙気量が減少し、ダクトの高さは混合煙気（
バーナー燃焼ガスＦ４＋第２のバイパス煙気Ｆ２）及び流体動圧バランスの要求に応じて
再設計することができる。即ち、煙気分流技術を採用した本発明は、第１の予熱ゾーンＩ
のダクトの高さを低くすることで、強化予熱ゾーンのバーナーＩ６でスクラップ鋼を直接
加熱して、その外部化学エネルギー効率を高め、外部化学エネルギー予熱作用を強化する
ことができる。
が第２の予熱ゾーンＩＩのダクトの高さよりも低い。二重集塵口のアーク炉の総煙気Ｆ０
に対する分流作用により、強化予熱ゾーンの煙気量が減少し、ダクトの高さは混合煙気（
バーナー燃焼ガスＦ４＋第２のバイパス煙気Ｆ２）及び流体動圧バランスの要求に応じて
再設計することができる。即ち、煙気分流技術を採用した本発明は、第１の予熱ゾーンＩ
のダクトの高さを低くすることで、強化予熱ゾーンのバーナーＩ６でスクラップ鋼を直接
加熱して、その外部化学エネルギー効率を高め、外部化学エネルギー予熱作用を強化する
ことができる。
本発明では、前記水平連続供給予熱ダクト１の第２の予熱ゾーンＩＩに間隔をおいて傾斜
に複数のバーナーＩＩ７が設けられ、各前記バーナーＩＩ７の燃焼ガスの水平成分を材料
搬送方向と逆方向にする。バーナーＩＩ７を増設して、限られた予熱時間で、第２の予熱
ゾーンＩＩの材料の予熱効果をさらに向上させる。
に複数のバーナーＩＩ７が設けられ、各前記バーナーＩＩ７の燃焼ガスの水平成分を材料
搬送方向と逆方向にする。バーナーＩＩ７を増設して、限られた予熱時間で、第２の予熱
ゾーンＩＩの材料の予熱効果をさらに向上させる。
本発明では、前記第１の集塵口３には混合煙気パイプ８が接続され、前記第２の集塵口４
に熱煙気パイプ９が接続され、前記混合煙気パイプ８及び熱煙気パイプ９は、いずれも沈
降室１０に接続される。
に熱煙気パイプ９が接続され、前記混合煙気パイプ８及び熱煙気パイプ９は、いずれも沈
降室１０に接続される。
具体的には、本実施例では第１の集塵口３及び第２の集塵口４に煙気圧力センサー１３が
設けられ、混合煙気パイプ８及び熱煙気パイプ９は、いずれも分流器１１を介して煙道１
２に接続され、煙道１２はさらに沈降室１０に接続される。アーク炉２全体の集塵効果を
確保するために、第２の集塵口４の抽出量（負圧）を十分に確保する必要があり、第１の
集塵口３による強化予熱ゾーンの遮断がなければ、多量の冷気が強化予熱ゾーンに入った
後も第２の集塵口４に入ってしまい、バーナーＩ６はこの冷気を加熱しなければならない
ために熱効率が低下する。バーナーＩ６は、第１の集塵口に向けて傾斜し、その燃焼噴流
の水平方向成分が材料搬送方向と逆方向にし、複数列のバーナーＩ６の噴流が狭い予熱ダ
クトと噴流ポンプ効果をなし、強化予熱ゾーン内の燃焼ガスに第１の集塵口に向かう駆動
力が発生し、即ち、流通動圧が発生し、当該流通動圧は、第２の集塵口４での集塵負圧と
釣り合うことで、第２の集塵口４に微小負圧を発生させる。分流器１１と併せて第１の集
塵口３、第２の集塵口４の煙気分配割合を調整することで、フィードを供給するためのシ
ールされた供給口への冷気流入量を最小乃至０に近づけることができ、水平供給予熱シス
テム全体の熱効率を全体的に向上させることができる。また、強化予熱ゾーンに入った第
２のバイパス煙気Ｆ２は、水平連続供給予熱ダクト１の冷却により失われる熱量を補うこ
とができ、強化予熱ゾーンにおけるスクラップ鋼予熱の燃焼ガスの熱効率を向上させるこ
とができる。なお、本発明における分流器１１は、三方フラップ弁であってもよいし、他
の煙気調整可能装置であってもよい。
設けられ、混合煙気パイプ８及び熱煙気パイプ９は、いずれも分流器１１を介して煙道１
２に接続され、煙道１２はさらに沈降室１０に接続される。アーク炉２全体の集塵効果を
確保するために、第２の集塵口４の抽出量（負圧）を十分に確保する必要があり、第１の
集塵口３による強化予熱ゾーンの遮断がなければ、多量の冷気が強化予熱ゾーンに入った
後も第２の集塵口４に入ってしまい、バーナーＩ６はこの冷気を加熱しなければならない
ために熱効率が低下する。バーナーＩ６は、第１の集塵口に向けて傾斜し、その燃焼噴流
の水平方向成分が材料搬送方向と逆方向にし、複数列のバーナーＩ６の噴流が狭い予熱ダ
クトと噴流ポンプ効果をなし、強化予熱ゾーン内の燃焼ガスに第１の集塵口に向かう駆動
力が発生し、即ち、流通動圧が発生し、当該流通動圧は、第２の集塵口４での集塵負圧と
釣り合うことで、第２の集塵口４に微小負圧を発生させる。分流器１１と併せて第１の集
塵口３、第２の集塵口４の煙気分配割合を調整することで、フィードを供給するためのシ
ールされた供給口への冷気流入量を最小乃至０に近づけることができ、水平供給予熱シス
テム全体の熱効率を全体的に向上させることができる。また、強化予熱ゾーンに入った第
２のバイパス煙気Ｆ２は、水平連続供給予熱ダクト１の冷却により失われる熱量を補うこ
とができ、強化予熱ゾーンにおけるスクラップ鋼予熱の燃焼ガスの熱効率を向上させるこ
とができる。なお、本発明における分流器１１は、三方フラップ弁であってもよいし、他
の煙気調整可能装置であってもよい。
上記実施例の代替例として、混合煙気パイプ８及び熱煙気パイプ９に調整弁１４を直接対
応して設けるように、分流器１１を省略することもできる。次に、混合煙気パイプ８及び
熱煙気パイプ９を煙道に直接接続し、即ち、調整弁１４により混合煙気パイプ８及び熱煙
気パイプ９における抵抗を調整する。
応して設けるように、分流器１１を省略することもできる。次に、混合煙気パイプ８及び
熱煙気パイプ９を煙道に直接接続し、即ち、調整弁１４により混合煙気パイプ８及び熱煙
気パイプ９における抵抗を調整する。
本発明は、煙気の降温冷却を達成するために、さらに沈降室１０に接続された煙気急冷装
置１５を備える。
置１５を備える。
本発明は、ディスク状のマグネットクレーン１６をさらに含み、前記ディスク状のマグネ
ットクレーン１６は、スクラップ鋼を水平連続供給予熱ダクト１の受給段に搬送する。当
然ながら、さらに水平連続供給予熱ダクトの受給段の前方に振動投入装置を増設してもよ
く、ディスク状のマグネットクレーン１６は、スクラップ鋼を振動投入装置に投入し、振
動投入装置は、仮置き台として、水平連続供給予熱ダクトの受給段に材料を連続的に供給
することができる。
ットクレーン１６は、スクラップ鋼を水平連続供給予熱ダクト１の受給段に搬送する。当
然ながら、さらに水平連続供給予熱ダクトの受給段の前方に振動投入装置を増設してもよ
く、ディスク状のマグネットクレーン１６は、スクラップ鋼を振動投入装置に投入し、振
動投入装置は、仮置き台として、水平連続供給予熱ダクトの受給段に材料を連続的に供給
することができる。
前述のように、第２の集塵口４は、アーク炉２の集塵効果を確保するために、主な集塵口
として、第１のバイパス煙気Ｆ１を抽出するだけでなく、第２の集塵口４に一定の負圧Ｐ
２を確保する必要がある。第２のバイパス煙気Ｆ２は、第１の予熱ゾーンＩのダクト内に
入り、第１の予熱ゾーンＩには斜め下向きのバーナーＩ６が複数列設けられ、各バーナー
Ｉ６からの噴流の水平方向成分とこの段のダクトとがポンプ噴流効果（複数列のバーナー
Ｉ６多段噴流ポンプ）を構成し、第１の予熱ゾーンＩのダクトで発生する流体駆動圧力Ｐ
０（流通動圧）を強化し、当該流体駆動圧力Ｐ０は、第２の集塵口４の負圧Ｐ２とバラン
スさせるか（Ｐ０＝Ｐ２）、部分的にバランスさせるか（Ｐ０＜Ｐ２）、または超バラン
スさせる（Ｐ０＞Ｐ２）。当然ながら、第１の集塵口３にも一定の負圧Ｐ１を供給して冷
気Ｆ３を遮断し、強化予熱ゾーンに入らないようにし、第２の集塵口４で冷気Ｆ３、バー
ナーから噴射される燃焼ガスＦ４及び第２のバイパス煙気Ｆ２が抽出され、２つの集塵口
の圧力センサー１３によりＦ１、Ｆ２のガス量の分配を制御し、水平連続供給予熱ダクト
１内の煙気を最適なバランスになるように、混合煙気パイプ８及び熱煙気パイプ９の抵抗
をさらに調整する。
として、第１のバイパス煙気Ｆ１を抽出するだけでなく、第２の集塵口４に一定の負圧Ｐ
２を確保する必要がある。第２のバイパス煙気Ｆ２は、第１の予熱ゾーンＩのダクト内に
入り、第１の予熱ゾーンＩには斜め下向きのバーナーＩ６が複数列設けられ、各バーナー
Ｉ６からの噴流の水平方向成分とこの段のダクトとがポンプ噴流効果（複数列のバーナー
Ｉ６多段噴流ポンプ）を構成し、第１の予熱ゾーンＩのダクトで発生する流体駆動圧力Ｐ
０（流通動圧）を強化し、当該流体駆動圧力Ｐ０は、第２の集塵口４の負圧Ｐ２とバラン
スさせるか（Ｐ０＝Ｐ２）、部分的にバランスさせるか（Ｐ０＜Ｐ２）、または超バラン
スさせる（Ｐ０＞Ｐ２）。当然ながら、第１の集塵口３にも一定の負圧Ｐ１を供給して冷
気Ｆ３を遮断し、強化予熱ゾーンに入らないようにし、第２の集塵口４で冷気Ｆ３、バー
ナーから噴射される燃焼ガスＦ４及び第２のバイパス煙気Ｆ２が抽出され、２つの集塵口
の圧力センサー１３によりＦ１、Ｆ２のガス量の分配を制御し、水平連続供給予熱ダクト
１内の煙気を最適なバランスになるように、混合煙気パイプ８及び熱煙気パイプ９の抵抗
をさらに調整する。
以下、当該システムの予熱過程に存在するいくつかの動作状況を分析して説明する。
動作状況１：Ｐ０＝Ｐ２の場合、即ち第１の予熱ゾーンＩ内のガス噴射駆動力と第２の集
塵口４の負圧値が近いと、第１の集塵口の負圧Ｐ１≒０となり、このとき第１の予熱ゾー
ンＩ内の第２のバイパス煙気Ｆ２＝０が実現でき、第１の集塵口３には少量の冷気Ｆ３と
バーナーから噴射される燃焼ガスＦ４しか入らないが、このような動作状況はシステム制
御の面に難しい。
塵口４の負圧値が近いと、第１の集塵口の負圧Ｐ１≒０となり、このとき第１の予熱ゾー
ンＩ内の第２のバイパス煙気Ｆ２＝０が実現でき、第１の集塵口３には少量の冷気Ｆ３と
バーナーから噴射される燃焼ガスＦ４しか入らないが、このような動作状況はシステム制
御の面に難しい。
動作状況２：Ｐ０＞Ｐ２の場合、即ち第１の予熱ゾーンＩ内の第２のバイパス煙気Ｆ２、
バーナーから噴射される燃焼ガスＦ４は、第１の集塵口３に積極的に入り、このときＰ１
が微負圧状態にあるべき、そうでなければ、供給入口から排煙が出る。Ｐ１は微負圧であ
るため、フィードを供給するためのシールされた供給口５を通過する冷気Ｆ３が少なく、
第２のバイパス煙気Ｆ２が多く、スクラップ鋼は第２のバイパス煙気Ｆ２とバーナーから
噴射される燃焼ガスＦ４とによる予熱が得られる。
バーナーから噴射される燃焼ガスＦ４は、第１の集塵口３に積極的に入り、このときＰ１
が微負圧状態にあるべき、そうでなければ、供給入口から排煙が出る。Ｐ１は微負圧であ
るため、フィードを供給するためのシールされた供給口５を通過する冷気Ｆ３が少なく、
第２のバイパス煙気Ｆ２が多く、スクラップ鋼は第２のバイパス煙気Ｆ２とバーナーから
噴射される燃焼ガスＦ４とによる予熱が得られる。
動作状況３：Ｐ０＜Ｐ２、Ｐ１＞Ｐ２－Ｐ０の場合、Ｐ１が一定の負圧状態であると、第
１の予熱ゾーンＩ内に所定量の冷気Ｆ３が混入されるが、混入される冷気の量Ｆ３はＰ０
≦０よりも遥かに少なく、第１の集塵口で抽出される総煙気の量Ｆ２＋Ｆ３＋Ｆ４は比較
的小さく、スクラップ鋼は第２のバイパス煙気Ｆ２と燃焼ガスＦ４とによる予熱が得られ
る。
１の予熱ゾーンＩ内に所定量の冷気Ｆ３が混入されるが、混入される冷気の量Ｆ３はＰ０
≦０よりも遥かに少なく、第１の集塵口で抽出される総煙気の量Ｆ２＋Ｆ３＋Ｆ４は比較
的小さく、スクラップ鋼は第２のバイパス煙気Ｆ２と燃焼ガスＦ４とによる予熱が得られ
る。
動作状況２、動作状況３は、本システムの基本的な動作モードであり、この２種類の動作
状況は、いずれも２つの集塵口の圧力センサー１３によりＰＬＣを調整し、ＰＬＣにより
分流器１１及びバーナーＩ６、バーナーＩＩ７を制御し、最終的にＦ１、Ｆ２のガス分配
の調整を達成する。
状況は、いずれも２つの集塵口の圧力センサー１３によりＰＬＣを調整し、ＰＬＣにより
分流器１１及びバーナーＩ６、バーナーＩＩ７を制御し、最終的にＦ１、Ｆ２のガス分配
の調整を達成する。
また、Ｐ０がＰ２に対して平衡作用をするか、強化作用をするかを決定する第１の予熱ゾ
ーンＩにおけるバーナーＩ６の噴流の傾斜方向が重要であることを強調して説明する。本
発明では、Ｐ０がＰ０＞Ｐ２と過大に現れる場合、第１の集塵口３は第２のバイパス煙気
Ｆ２を抽出することができ、一方、分流器１１の本質的な特性は、Ｐ１、Ｐ２の圧力分配
を調整し、システムがＰＬＣ制御下で「ガス動力－集塵静力」の最適なバランスを達成す
るようにし、システムの動的なシールを実現し、第１の集塵口３が存在する重要な意味で
ある第１の予熱ゾーンＩの熱効率を高める。スクラップ鋼は水平連続供給予熱ダクト１内
で強化予熱ゾーンを通過した後、煙気予熱ゾーンに入るが、アーク炉の供給口での煙気温
度が高いため、スクラップ鋼をさらに予熱することができる。
ーンＩにおけるバーナーＩ６の噴流の傾斜方向が重要であることを強調して説明する。本
発明では、Ｐ０がＰ０＞Ｐ２と過大に現れる場合、第１の集塵口３は第２のバイパス煙気
Ｆ２を抽出することができ、一方、分流器１１の本質的な特性は、Ｐ１、Ｐ２の圧力分配
を調整し、システムがＰＬＣ制御下で「ガス動力－集塵静力」の最適なバランスを達成す
るようにし、システムの動的なシールを実現し、第１の集塵口３が存在する重要な意味で
ある第１の予熱ゾーンＩの熱効率を高める。スクラップ鋼は水平連続供給予熱ダクト１内
で強化予熱ゾーンを通過した後、煙気予熱ゾーンに入るが、アーク炉の供給口での煙気温
度が高いため、スクラップ鋼をさらに予熱することができる。
以上の説明から明らかなように、本システムは、水平連続供給予熱ダクト１における冷気
Ｆ３の混入量を大幅に低減できるという特徴を有している。
Ｆ３の混入量を大幅に低減できるという特徴を有している。
また、第１の予熱ゾーンＩでの煙気の流れとスクラップ鋼の流れは逆方向であるので、バ
ーナーＩ６の化学エネルギーは予熱スクラップ鋼を強化することができ、熱交換効率の向
上に寄与する。冷気Ｆ３の混入量を低減して、入力化学エネルギーの熱効率の向上に寄与
する。
ーナーＩ６の化学エネルギーは予熱スクラップ鋼を強化することができ、熱交換効率の向
上に寄与する。冷気Ｆ３の混入量を低減して、入力化学エネルギーの熱効率の向上に寄与
する。
第１の予熱ゾーンのバーナーから噴射される燃焼ガスＦ４＝１２５００ｍ３／ｈ（７５ｔ
ＥＡＦの第１の予熱ゾーンで空気助燃で消費された天然ガス１０Ｎｍ３／ｔに相当する）
、燃焼温度が１２００℃前後に制御され、
評価の便宜のため、各ガスの比熱は同一とし、機器自体の熱効率は不変とし、
第１の予熱ゾーンの冷熱ガス混合後の温度は約８６８℃であり、
第１の予熱ゾーンでスクラップ鋼を予熱した後に排出される混合煙気の温度は約６００℃
であり、
熱当量：（８６８－６００）×（５０００＋１２５００）＝４６９００００（Ｊ）、
第１の予熱ゾーンに混入される冷気Ｆ３＝１０００ｍ３／ｈ、温度４０℃、
第１の予熱ゾーン内の第２のバイパス煙気Ｆ２＝５０００ｍ３／ｈ、温度１１００℃、
第１の集塵口でのガス混合後の温度１１１０℃、強化予熱ゾーンでのガス混合後の温度は
約１１７１℃であり、
熱当量（第１の集塵口での温度として算出し）：（１１１０－６００）×（１０００＋１
２５００＋５０００）＝９４３５０００（Ｊ）、
強化予熱ゾーン熱効率は（９４３５０００－４６９００００）／４６９００００＝１００
％向上する。
ＥＡＦの第１の予熱ゾーンで空気助燃で消費された天然ガス１０Ｎｍ３／ｔに相当する）
、燃焼温度が１２００℃前後に制御され、
評価の便宜のため、各ガスの比熱は同一とし、機器自体の熱効率は不変とし、
第１の予熱ゾーンの冷熱ガス混合後の温度は約８６８℃であり、
第１の予熱ゾーンでスクラップ鋼を予熱した後に排出される混合煙気の温度は約６００℃
であり、
熱当量：（８６８－６００）×（５０００＋１２５００）＝４６９００００（Ｊ）、
第１の予熱ゾーンに混入される冷気Ｆ３＝１０００ｍ３／ｈ、温度４０℃、
第１の予熱ゾーン内の第２のバイパス煙気Ｆ２＝５０００ｍ３／ｈ、温度１１００℃、
第１の集塵口でのガス混合後の温度１１１０℃、強化予熱ゾーンでのガス混合後の温度は
約１１７１℃であり、
熱当量（第１の集塵口での温度として算出し）：（１１１０－６００）×（１０００＋１
２５００＋５０００）＝９４３５０００（Ｊ）、
強化予熱ゾーン熱効率は（９４３５０００－４６９００００）／４６９００００＝１００
％向上する。
熱効率が向上するのは、１）冷気による熱の持ち出し量が減少すること、２）分流された
熱煙気の熱交換が向上することが主な理由である。
熱煙気の熱交換が向上することが主な理由である。
上記は、単なる解析例であり、冷気の混入が冷気によって持ち出した熱量の予熱の効率に
大きな影響を与えることを説明している。これは、純酸素燃焼により空気中の窒素ガスの
奪い熱を低減して燃焼温度と熱効率を高める作用原理と同様である。実際の使用時におい
ては、バーナーＩ６を調整することにより、動作状況の予熱要求があった場合に、バーナ
ーの燃料消費量を低減することができる。
大きな影響を与えることを説明している。これは、純酸素燃焼により空気中の窒素ガスの
奪い熱を低減して燃焼温度と熱効率を高める作用原理と同様である。実際の使用時におい
ては、バーナーＩ６を調整することにより、動作状況の予熱要求があった場合に、バーナ
ーの燃料消費量を低減することができる。
本スクラップ鋼の連続供給予熱機器及び煙気ラインの設計は、強化予熱ゾーン２１での外
部化学エネルギーの燃焼効率を良好に高め、システム全体の熱効率も高めることができる
。
部化学エネルギーの燃焼効率を良好に高め、システム全体の熱効率も高めることができる
。
スクラップ鋼の予熱中にダイオキシンの予熱抑制の要求があると、システムの必要な箇所
に煙気温度検出を設置することも可能であり、一般に、第１の集塵口３、第２の集塵口４
の煙気温度がいずれも８００℃（例えば８５０～９５０℃）よりも高いことが要求される
が、この場合、混入した冷気による持ち出し熱量がより高く（冷気が加熱される温度がよ
り高いこと）、この場合、バーナーＩ６の熱効率に与える影響はより大きくなる。
に煙気温度検出を設置することも可能であり、一般に、第１の集塵口３、第２の集塵口４
の煙気温度がいずれも８００℃（例えば８５０～９５０℃）よりも高いことが要求される
が、この場合、混入した冷気による持ち出し熱量がより高く（冷気が加熱される温度がよ
り高いこと）、この場合、バーナーＩ６の熱効率に与える影響はより大きくなる。
上記水平連続供給予熱装置に基づく強化予熱方法は、アーク炉２から排出される総煙気Ｆ
０は、第２の予熱ゾーンＩＩの材料を予熱し、間隔をおいて設置された第１の集塵口３と
第２の集塵口４は、総煙気Ｆ０を第１のバイパス煙気Ｆ１と第２のバイパス煙気Ｆ２に分
けられ、Ｆ１は第２の集塵口４から抽出され、Ｆ２は第１の予熱ゾーンＩを通過する過程
に第１の予熱ゾーンにおける材料を予熱し、第１の予熱ゾーンに第１の予熱ゾーンに燃焼
ガスＦ４を噴射するバーナーＩ６が設けられ、バーナーＩ６の火炎噴流によりＦ２を材料
層の間隙に共通に通過させ、第１の集塵口３からフィードを供給するためのシールされた
供給口５に供給される冷気Ｆ３、バーナー燃焼ガスＦ４及び第２のバイパス煙気Ｆ２を抽
出する。
０は、第２の予熱ゾーンＩＩの材料を予熱し、間隔をおいて設置された第１の集塵口３と
第２の集塵口４は、総煙気Ｆ０を第１のバイパス煙気Ｆ１と第２のバイパス煙気Ｆ２に分
けられ、Ｆ１は第２の集塵口４から抽出され、Ｆ２は第１の予熱ゾーンＩを通過する過程
に第１の予熱ゾーンにおける材料を予熱し、第１の予熱ゾーンに第１の予熱ゾーンに燃焼
ガスＦ４を噴射するバーナーＩ６が設けられ、バーナーＩ６の火炎噴流によりＦ２を材料
層の間隙に共通に通過させ、第１の集塵口３からフィードを供給するためのシールされた
供給口５に供給される冷気Ｆ３、バーナー燃焼ガスＦ４及び第２のバイパス煙気Ｆ２を抽
出する。
具体的には、第１の集塵口３はバーナーから噴射する燃焼ガスＦ４の主抽気口であり、第
２の集塵口４は第１のバイパス煙気Ｆ１の主抽気口であり、バーナーＩ６の火炎噴流によ
り流れた第２のバイパス煙気Ｆ２をスクラップ鋼層の間隙に共通に通過させ、強化予熱ゾ
ーンの複数列のバーナーＩ６の噴流水平成分は第１の集塵口に指向し、強化予熱ゾーンの
ダクト内の駆動圧力Ｐ０を構成して第２の集塵口の集塵負圧Ｐ２を釣り合い、煙気圧力セ
ンサー１３により、第１の集塵口の微負圧要求を制御することで、第１の集塵口から混入
する冷気Ｆ３を減少させ、冷気Ｆ３の強化予熱ゾーンへの侵入を遮断する。煙気予熱ゾー
ンに入ったスクラップ鋼は、第１のバイパス煙気Ｆ１とバーナーＩＩ７両方で再度予熱さ
れてアーク炉２に投入され、全体の工程でバーナーＩ、ＩＩ及びアーク炉の煙気の予熱効
率が向上し、スクラップ鋼の予熱強化が図られる。
２の集塵口４は第１のバイパス煙気Ｆ１の主抽気口であり、バーナーＩ６の火炎噴流によ
り流れた第２のバイパス煙気Ｆ２をスクラップ鋼層の間隙に共通に通過させ、強化予熱ゾ
ーンの複数列のバーナーＩ６の噴流水平成分は第１の集塵口に指向し、強化予熱ゾーンの
ダクト内の駆動圧力Ｐ０を構成して第２の集塵口の集塵負圧Ｐ２を釣り合い、煙気圧力セ
ンサー１３により、第１の集塵口の微負圧要求を制御することで、第１の集塵口から混入
する冷気Ｆ３を減少させ、冷気Ｆ３の強化予熱ゾーンへの侵入を遮断する。煙気予熱ゾー
ンに入ったスクラップ鋼は、第１のバイパス煙気Ｆ１とバーナーＩＩ７両方で再度予熱さ
れてアーク炉２に投入され、全体の工程でバーナーＩ、ＩＩ及びアーク炉の煙気の予熱効
率が向上し、スクラップ鋼の予熱強化が図られる。
さらに、分流器１１又は調整弁１４を調整することにより、混合煙気パイプ８及び熱煙気
パイプ９を流れる煙気の分配割合を調整し、Ｆ１、Ｆ２の流量、及び混合煙気パイプ８へ
の混合煙気（Ｆ２＋Ｆ３＋Ｆ４）の温度を制御し、より環境に優しい生産を可能にする。
パイプ９を流れる煙気の分配割合を調整し、Ｆ１、Ｆ２の流量、及び混合煙気パイプ８へ
の混合煙気（Ｆ２＋Ｆ３＋Ｆ４）の温度を制御し、より環境に優しい生産を可能にする。
最後に、上述の好ましい実施形態は、本発明の技術的解決手段を説明するためのものであ
って、限定するものではなく、上述の好ましい実施形態によって本発明を詳細に説明した
が、当業者であれば、本発明の特許請求の範囲によって定義される範囲から逸脱すること
なく、形式及び詳細において様々な変更を加えることができることを理解するべきである
。
って、限定するものではなく、上述の好ましい実施形態によって本発明を詳細に説明した
が、当業者であれば、本発明の特許請求の範囲によって定義される範囲から逸脱すること
なく、形式及び詳細において様々な変更を加えることができることを理解するべきである
。
Claims (3)
- 水平連続供給予熱ダクト及びアーク炉を含む水平連続供給予熱装置であって、
前記水平連続供給予熱ダクトにおいては、材料搬送方向に沿って間隔をおいて配置された
第１の集塵口及び第２の集塵口が設けられ、さらに、前記第１の集塵口の前方に近接して
配置されたフィードを供給するためのシールされた供給口と、前記第２の集塵口に近接し
て配置されたアーク炉の供給口が設けられ、
前記第１の集塵口には混合煙気パイプが接続され、前記第２の集塵口に熱煙気パイプが接
続され、前記混合煙気パイプ及び熱煙気パイプは、混合煙気パイプ及び熱煙気パイプを流
れる煙気の分配割合を調整するための分流器を介して煙道を通して沈降室に接続され、
水平連続供給予熱ダクトにおいて第１の集塵口及び第２の集塵口の間のスペースは第１の
予熱ゾーンを形成し、水平連続供給予熱ダクトにおいて第２の集塵口とアーク炉の供給口
との間のスペースは第２の予熱ゾーンを形成し、
前記水平連続供給予熱ダクトにおいて、第１の予熱ゾーンでのダクトの高さは、第２の予
熱ゾーンでのダクトの高さよりも小さく、
水平連続供給予熱ダクトには、第１の予熱ゾーンに傾斜して設置された複数のバーナーＩ
と、第２の予熱ゾーンに傾斜して設置された複数のバーナーＩＩとをさらに含み、
各前記バーナーＩの燃焼ガス流れ方向は、水平方向成分が材料搬送方向と逆にするもので
あり、各前記バーナーＩＩの燃焼ガス流れ方向は、水平方向成分が材料搬送方向と逆にす
るものであり、
第１の集塵口は一定の負圧Ｐ１を確保できるように構成されており、第２の集塵口は一定
の負圧Ｐ２を確保できるように構成されていることを特徴とする水平連続供給予熱装置。 - 沈降室に接続された煙気急冷装置をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の水平連
続供給予熱装置。 - スクラップ鋼を供給するディスク状のマグネットクレーンをさらに含み、前記マグネット
クレーンは、振動投入装置により、材料を水平連続供給予熱ダクトの受給段に搬送するこ
とを特徴とする請求項１に記載の水平連続供給予熱装置。
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- 2017-09-22 CN CN201710867653.3A patent/CN107460274B/zh active Active
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