JPH0196312A

JPH0196312A - 冶金炉用熱風発生装置

Info

Publication number: JPH0196312A
Application number: JP25400987A
Authority: JP
Inventors: Mitsuzo Kimura; 木村　光蔵
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1987-10-08
Filing date: 1987-10-08
Publication date: 1989-04-14

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】・１発明の目的〉産業上の利用分野本発明は冶金炉用熱風発生装置に係り、詳しくは、従来
の蓄熱型熱風炉のもつ操業範囲の制約、熱効率、設備費
等の問題点を解決した冶金炉用熱風発生装置に係る。

従　　来　　の　　技　　術従来、高炉等の冶金炉に使用されている熱風炉は第３図
１８１に示すような燃焼室と蓄熱室を組合せた方式の熱
風炉であって、一般に高炉１基に対し３〜４基の熱風炉
から構成され、燃焼室６で燃料が燃焼され、その燃焼排
ガスが蓄熱室７内を上部から下部に流れて蓄熱室内部に
積まれた煉瓦を加熱する（燃焼期）。

この加熱が終了すると、第３図（ｈｌに示すように蓄熱
室７の下部から上部へ空気が送られ、蓄熱室内部の′Ｉ
ｓ潟煉瓦によって加熱された高温空気は高炉に送風され
る（送風期）。

以上のように熱風炉では蓄熱と放熱が交互に繰返され、
例えば、１基の高炉に４基の熱風炉を組合せた場合、２
Ｎを燃焼期、残りの２基を送風期とすることにより所定
の風量および温度の空気が高炉に供給される。しかし、
このような熱風炉においでは以下のような欠点があった
。

通常、高炉への送風温度は１０００−１３００℃とする
ことが多く、このような高温にするためには蓄熱室の高
さを高く（通常４０ｍ前後）シたり、径を大きくする必
要があるため設備が巨大となり、その建設に多大の費用
を要していた。また、蓄熱至はＦ部が１４００〜１５０
０℃、下部＃２００〜３００°Ｃと温度分布の範囲が広
いため、使用される煉瓦はその温度に応じて使い分けら
れ、通常、ａｔ部には高温での耐軟化性にすぐれた珪石
煉瓦が使われる。しかし、口の珪石煉瓦は、その構成材
料であるＳｉｎ？の特性からして、６００℃以下で結晶
変！！があり、その際に、熱応力の発生を伴い、破壊に
至る可能性がある。従って、熱風炉の操業において、こ
の珪石煉瓦の温度をある一定温度以上に保持することは
非常に重要である。

特に、最近のように高炉でのオールコークス操業に対応
した送風温度の低い操業においては、口の珪石煉瓦の温
度管理が操業の限界点となり、熱風炉の操業範囲をせば
めたり、あるいは熱効率の低下をもたらしている。

さて、前述のように１つの熱風炉においては、蓄熱と敢
然とが受与に繰返される。そして、この蓄熱と放熱の切
替時においては、燃料ガス、送風の弁の開閉や、熱風炉
内の圧力の調整（通常、燃焼期は大気圧にほぼ等しいが
、送風期は数ｋｇ−’ｃｌになっている１ｆｆ必要であ
り、この間、熱風炉は休止に等しい状態となる。このこ
とは、高炉への送風の変動、送風ロス、燃焼状況への外
乱となり、熱風炉操業上の大きな問題となっている。

この問題を解決するため、冶金炉における高温熱Ｉ！１
発生方法として、熱風炉から得られる熱風と熱交換器で
作られる熱風とを用いて冶金炉に送Ｊｉｌする高温熱風
を得る方法を特願昭６１−１４５３４０号、￥を願昭Ｇ
ｌ　−２８７５３７号の各公報で提案した。しかし、こ
の方法においても熱風炉（Ｊｆ用のため、完全な問題解
決に至らぬ点が存在した。

発明が解決しようとする問題点本発明はこれら問題点の解決を目的とし、具体的には、
従来の蓄熱型熱交換器の熱風炉のもつ、以下の問題点を
解決する冶金炉用熱風発生ＩＩを提供することを目的と
する。

１）従来の熱風炉において必須であった巨大な設備およ
びそのロスＩ・。

２）珪石煉瓦の保護等により操業範囲が制限されたり、
熱効率の低下が生じること。

３）連続的な送風を行なうことができないこと。

〈発明の構成′ノ問題点を解決するための手段ならひにその作用本発明は、ｉｔ続式熱交換器で燃焼ガスと熱交換してつ
くられた比較的低温の熱風と、別途燃焼ガス発生装置で
つくられＩ：高温の燃焼ガスを混合装置で混合し、所定
の温度および風聞に調整した後、冶金炉へ送るよう構成
してなることを特徴とする。

以下、図面により本発明の手段たる構成ならびに作用を
説明すると、次の通りである。

第１図は本発明の実施態様を承り説明図であり、第２図
は本発明の実施態様の熱バランスを示す説明図であり、
第３図（ａｔおよび＋ｂ）は従来の熱風炉の燃焼期およ
び送風期の説明図であり、第４図は従来の熱風炉の熱バ
ランスを示す説明図Ｃある。

本発明においては、上述の問題点を解決するため、蓄熱
式熱風炉を用いず、その代りに燃焼排ガスと高炉送風が
互いに連続的に熱交換を行なうレキュペレータ型の熱交
換器と、高温の燃焼排ガスを発生する熱風発生器を用い
、レキュペレータで作られる高温空気と熱風発生器から
作られる熱風とを混合して所定の風聞、温度の送風を高
炉へ行なう。

また、この際に送風中のＲ素澗度の低下が懸念されるが
、それに対しては送風や燃焼用空気への１ｌｔｉ富化を
行なうことにより高炉送風中の酸県淵度をあるレベルに
保つことができる。

第１図は本発明による実施態様を示したもので、符号１
は燃焼ガスと送風との連続式熱交換器（レキュペレータ
式、以下Ｒｅｃと呼・Ｓ０１．２は燃焼ガス発生装ＭＩ
Ｒｅｃ用１．３は高温燃焼ガス発生！装置（送風混合用
）、４は高温空気と高温燃焼ガスの混合装置、５は燃焼
用空気予熱器であって、Ａ、　Ａ’　は送風空気（加熱
前、１殺１、Ｂは高温燃焼ガス、Ｃは高炉への送風空気
、口は燃焼用空気、Ｅは富化用酸素、Ｆ、Ｇは燃料、Ｉ
ｆ、Ｈ’　は燃焼用空気（加熱前、１稔）、Ｊ、Ｊ’、
Ｊ−は燃焼排ガスを示す。

図において、高炉への送風空気Ａ（温度ＴＡ１１は連続
式熱交換器１において、高温燃焼ガスＪと熱交換した後
、所定の温度（■＾２）となる。一方、高温燃焼ガス発
生装置３においては、燃料「が燃焼用空気口及びその冨
化用酸累Ｆの下で燃焼し、高温燃焼ガスｎ＋温度Ｔ、ｌ
となる。Ａ′　とＢとは混合装置４におい−Ｃ均一に混
合され、高炉への送風Ｃ（温度ＩＣ）となる。また、燃
焼ガスＪは燃焼ガス発生装置２で燃料Ｇが空気Ｈ′の下
で燃焼し゛Ｃ生成され、連続式熱交換器１で送風へと熱
交換した復、ざらに燃焼用空気予熱器５で燃焼用空気１
１と熱交換した後排出される。

一般に、連続式熱交換器を使用する場合、その発生しう
る熱風温度は、熱交換器を形成覆る材料（金属やセラミ
ックス）の耐久上の問題から、１０００℃前後が上限で
ある。第２図に第１図に示した構成における具体的な熱
バランス例を示す。

一方、現状の熱風炉を利用した場合の熱バランス例を第
４図に示す（なお、送風空気（第１図および第３図のＡ
）中の湿分は各々２０りおよび４０１１．’Ｎｍ’・ｄ
ｒｙ空気である）。第２図および第４図に示した本発明
における実ＩＭＦＪ様および従来の熱風炉を使用した場
合の高炉への送風ガスの内訳および熱バランスの比較を
第１表および第２表に示す。

第１図および第３図を比べて分るように、従来型の熱風
炉においては燃焼期と送風期を交互に繰返すため、その
切替が必要であり、従って、熱風炉操業が連続的に行な
えないのに対し、本発明による熱風炉では連続操業が可
能である。

また、本発明による熱風炉では、燃焼排ガスとの熱交換
部であるレキュペレータ式熱交換器においては、空気を
比較的低いレベルの温度（第２図では１０００℃ｌにま
で加熱するだけでよいから、その容−は小さくてよい。

さらに、この熱風をより高温に高めるために必要とされ
る高温ガスの発生装置は、レキュペレータが複数個必要
な場合でも共通的に使いうる。従って、本発明による熱
風発生装置は、従来型の熱風炉において必要とされるよ
うな巨大な設備を必要としない。また、送風温度が低く
て、レキュペレータＣ加熱するだけでよい場合は、３の
高温ガスの発生装置を停止すればよく、従来の熱風炉で
懸念された珪石煉瓦の温度管理に関する問題は全くない
。

第１表第２表第１表に示すように、本発明による熱風発生装置を用い
て高炉送風を行なう場合、送風中の０２低下やＨ？０．
　ＧＯ？の増加があられれるが、前者においては、この
程度の０７瀾度は問題ないことは公知の事実であり、接
置については、還元ガスの発生という点を考えるならば
これも全く問題にならない。

更に、第２表の熱バランス表から分るように、本発明の
熱風発生装置における熱効率は８９，９％と従来の熱風
炉の８６．１％を大きく上回っている。

なお、熱効率はＮ１式により求めた。但し、本発明の場
合は燃料燃焼熱としてはＣＯＧ　＋　ＭＧ、熱Ｉ！ｌ顕
熱としては高炉行ガスの顕熱、冷風顕熱としては高炉行
ガスの大分全部をとった。

（熱風顕熱−冷風顕然Ｉ　Ｉ′燃料燃焼熱・・・・・・
（１１〈発明の効果〉以上説明したように、本発明は、連続式熱交換器で燃焼
ガスと熱交換してつくられた比較的低温の熱風と、別途
燃焼ガス発生装置でつくられた高温の燃焼ガスを混合装
置で混合し、所定の温度およびＪ！ｌ串に調整した後、
冶今炉へ送るよう構成してなることを特徴とし、これに
よって以下の効果が得られた。

＋１）熱風の発生装置として、比較的低温までの熱交換
器部と、それを昇熱するための高温ガスの発生装置に分
けた事により装置のコンパクト化が可能となり、設備費
の低減が図られた。

（２）従来型の煉瓦を用いないため、操業条件１．＜変
わっても、柔軟に対応しろる。

（３１燃焼、送風のり賛がなく、連続的な操業が可能で
あり、操業が命中化した。

（４）従来の熱風炉よりも熱効率を高める口とが可能と
なった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施態様を示す説明図、第２図は本発
明の実施態様の熱バランスを示す説明図、第３図（ａｌ
およびｔｂｌは従来の熱風炉の燃焼期およびｉ″ＡＡ風
期明図、第４図は従来のＰｊＩ風炉の熱バランスを示す
説明図である。符号１・・・・・・連続式熱交換器２・・・・・・燃焼ガス発生装置３・・・・・・高温燃焼ガス発生装置４・・・・・・混合装置５・・・・・・燃焼用空気予熱器６・・・・・・燃焼室７・・・・・・蓄熱室８・・・・・・燃焼用空気予熱室Ａ、　Ａ’　・・・・・・送風空気（加熱前、後）１１
・・・・・・高温燃焼ガスＣ・・・・・・高炉への送風空気Ｄ・・・・・・燃焼用空気［・・・・・・富化用酸素Ｆ、６・・・・・・燃料

Claims

【特許請求の範囲】

連続式熱交換器で燃焼ガスと熱交換してつくられた比較
的低温の熱風と、別途燃焼ガス発生装置でつくられた高
温の燃焼ガスを混合装置で混合し、所定の温度および風
量に調整した後、冶金炉へ送るよう構成してなることを
特徴とする冶金炉用熱風発生装置。