JPH0250396B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はアルミニウム、亜鉛等非鉄金属の加熱
溶解において用いられる金属溶解炉に関し、特
に、排ガス利用の予熱機構を有する金属溶解炉に
関する。 一般に、アルミニウム等の非鉄金属の溶解炉に
おいては、燃焼排ガスは煙道を通つて直接に大気
中に放出されるか、適当な集塵設備で浄化した
後、大気中に放出されるのが普通である。そし
て、最近の非鉄金属用溶解炉では前述のように無
駄に排出されていた燃焼排ガスの熱量を回収する
種々の試みがなされている。即ち、この試みのう
ちには、燃焼排ガスを熱交換器に導びき、燃焼用
一次空気または二次空気との間に熱交換を行わせ
て溶解燃費の節減を図るものや、溶解炉に煙道を
兼ねた予熱室を付設して、予熱室内の原料冷材を
燃焼排ガスで予熱するものがある。 予熱室付溶解炉の例を挙げると、アルミニウム
スクラツプやダイカスト返り材等の溶解に用いら
れている予熱塔式のもので、この溶解炉において
は燃焼排ガスの経路即ち煙道の立上り部分を広く
とつて予熱塔とし、ここに原料を装入して排ガス
の余熱を利用して予熱する構造か、同予熱塔の下
部に燃焼加熱バーナを設けて予熱された原料の溶
融を行うものであるが、これらの構造では、排熱
の利用効率が低く、排熱温度が高過ぎるため、予
熱目的を越えて原料が溶解され、溶解歩溜りが低
下するなどの問題が提起されている。 この問題を、第１図に示した従来の予熱塔付溶
解炉について具体的に説明すると、反射炉などの
溶解炉１の側部上方に溶解炉と同じ耐火煉瓦壁で
構成した予熱塔２を設けてある。この予熱塔２は
上部に排気口３を有し煙道を兼ねているものであ
る。スクラツプ等の溶解原料は予熱塔２の上部の
原料装入口４から装入され、その重力に応じて予
熱室５内を降下し、降下中に、下方から上昇する
排熱ガスにより予熱される。予熱塔下部は傾斜を
有するシユート状の溶解部６を構成し、その付近
に１または２以上の溶解バーナー７が設けられ
る。この溶解バーナー７は予熱塔下部の予熱済み
の高温原料を溶解する。すなわち予熱塔２が溶解
の炉を兼ねている。この場合、溶解炉１は実質的
には昇温ないし保温炉の役割りを有しそのための
保温バーナー８を有する。なお、炉１は底部に溶
湯１０の出湯口９を有し、保温室１１には適宜窓
を付す。 この形式の溶解設備においては高温の燃焼ガス
で溶解部６の原料溶融を行ない、その余熱がその
まま塔内を上昇して上部予熱室５の原料の予熱を
行なうのであるが、問題となるのは排熱ガス通路
には偏よりがあり、その通路のみが局部的に過熱
されることが多く、部分的な溶解や溶落が生じ、
熱ガスの吹き抜けを生じやすいことであり、その
ため有効伝熱面積の減少、熱回収率の急速低下、
局部的過熱による金属の酸化損失および蒸発損失
が増大する等の問題が生じる。 こうしたことのための改善案として、例えば特
開昭56−108092の溶解炉のように排熱ガス利用の
予熱塔内部を複数の棚段とし、最下棚段部を熱容
量の大きい金属インゴツトで装荷せしめ、その上
部の棚段に装荷した一般のスクラツプやリターン
材への高熱ガスの直接接触を避けるようにしたも
のがある。しかしこの炉では常に金属インゴツト
の装荷を必要とすること、監視や作業がわずらわ
しいこと、また常時高温度に曝される棚段の材質
などに問題がある。 本発明は、これらの実状を考慮し、溶解炉から
の排熱ガスを有効に原料の予熱用に利用すること
を目的とするもので、予熱塔を有する溶解炉にお
いて、溶解炉からの高温排ガスを予熱塔内に導入
して装入原料を予熱し、予熱塔からの低温排ガス
の一部を前記高温排ガスに循環的に混合して予熱
温度を調整することを提案するものである。しか
して前記高温排ガスに制御された量の低温排ガス
を循環的に混合しながら予熱温度を調整するため
に予熱塔の排気口から排気煙突にいたる低温排ガ
ス導管を分岐させ、分岐管をバルブまたはフアン
等の流量調整手段を介して予熱塔下部へ連絡させ
るものであり、前記バルブまたはフアン等の流量
調整手段は予熱塔内の温度を検知する温度検知器
と連携し、温度検知器が検知する設定温度に応じ
て作動して予熱塔への低温の排ガスの戻り量を制
御するようになさしめ一方、排気煙突にはバルブ
またはフアン等の流量調整手段を設けて、同流量
調整手段を、溶解炉内の圧力が検知する圧力検知
器と連携し、溶解炉内圧力が一定になるように大
気中への低温排ガスの排出量を制御するようにな
さしめるものである。 以下、第２図から第４図について本発明の実施
例を説明する。 第２図は第１図に示した従来例の溶解炉に本発
明を適用した場合の系統図である。溶解炉１Ａ内
においては主バーナー８Ａにより溶湯１０Ａが加
熱保持されており予熱塔２Ａ内には原料が装入さ
れ、原料は予熱されながら塔内を降下し溶湯に浸
漬されて溶入する。主バーナー８Ａで溶湯１０Ａ
とともに加熱された炉内雰囲気ガスは高温排ガス
として直接煙道としての予熱塔２Ａ内を下部より
装入原料を予熱しながら上昇し、上部の排気口３
Ａから低温排ガスとなつて低温排ガス導管１３、
排気フアン１４および煙突１５を経て大気中に排
気される。この煙突１５からの排ガスは一般に適
当な集塵装置等の除害装置で処理されてから大気
中に排出される。煙突１５の中間部分より分岐管
１６が分岐され、その先端は予熱塔２Ａ内の下部
に連絡するようになさしめられる。即わち、溶解
炉内の高温排ガスがそのまま予熱塔内に導入され
た装入原料を直接溶解せしめる等前記した問題を
生じるのを防止するため、この方式では低温排ガ
スを低温排ガス導管１３、フアン１４および分岐
管１６の経路を循環的に返戻して混合させるもの
である。本発明では特に予熱塔２Ａ内、好ましく
はその下部の温度を検知する温度検知器１７を設
ける。この温度検出知器１７は予め定めた設定温
度からの偏差温度信号を出力し、この出力により
分岐管１６の途中のバルブ１８の開度が調整され
る。また溶解炉１Ａには内部圧力を検知できる圧
力検知器１９を設け、この圧力検知器１９の信号
により煙突１５に設けたバルブ２０の開度を調整
し、炉内圧力を一定に維持する。なおこのバルブ
２０は大気圧より僅かに高い圧力（たとえば１〜
３mmAq圧）で開くように設定するのが好ましい。
即ち、予熱塔２Ａ内の温度が高くなれば分岐管１
６のバルブ１８が開くか、または開度が大きくな
り、予熱塔の排気口３Ａからの低温排ガスは前記
した経路によつて予熱塔２Ａの下部へ戻され、溶
解炉１Ａからの高温ガスに実質的に混合されるか
ら、予熱ガスの温度は下がる。主バーナー８Ａは
作業員の操作によつても制御され得るが、好まし
くは溶湯１０Ａの温度に連携させて自動的に制御
されるようにする。しかして主バーナーからの燃
料噴射量が増大し、炉内発生ガスが増大し、もつ
て炉内圧力が所定値を越えて高くなれば、圧力検
知器１９からの信号により煙突部のバルブ２０が
開くか、または開度が大きくなり排ガスが大気中
に排出される。やがて圧力が所定値に達すればバ
ルブ２０は閉じるかまたは開度が減少するので、
系統内の圧力は所定範囲内に保持される。換言す
れば、炉内温度制御とは独立して、圧力系統は、
主バーナーからの燃料による発生ガス相当分の排
ガス量が常にバルブ２０を通して煙突１５から排
出されるようにされていることによつてバランス
されている。なお補助バーナー７Ａは特別な場合
を除き通常操業では使用を要しない。 本発明は、第３図に示す方式の炉においてさら
に好都合に実施することができる。この予熱塔付
き溶解炉においては、溶解炉１Ｂの内部の保温室
１１Ｂと予熱塔２Ｂ内の予熱室５Ｂが、溶湯シー
ルシヤツター２１（第４図に示されたような固定
された溶湯シール壁であつてもよい）によつて仕
切られ、保温室１１Ｂは主バーナー８Ｂによつて
加熱され溶湯１０Ｂが加熱保温される。保温室１
１Ｂと予熱室５Ｂとは溶湯１０Ｂ部分で連通して
いる。予熱塔２Ｂ内に装入された原料は、溶解炉
１Ｂの排気口２２から保温措置を施された高温排
ガス導管２３を経由して予熱塔２Ｂの下部に吹き
込まれる高温排ガスによつて、向流的に加熱され
て降下し、高温状態で予熱室底部の溶湯と接触し
容易に溶入するようになる。このような形式の炉
において予熱塔２Ｂの排気口３Ｂからの低温排ガ
スは低温排ガス導管１３を通り排気フアン１４、
バルブ２０および排気煙突１５を経て大気中へ排
出される経路を有するが、排気フアン１４を経た
後、分岐管１６およびバルブ１８を経て前記高温
排ガス導管２３を経由する高温排ガスと混合され
て予熱塔２Ｂの下部に吹き込まれる経路をも有す
る。予熱塔内へのガス吹き込みは予熱塔下部外周
を囲むようにガス導入管２６を設け、そこから塔
壁に穿つた複数個所のガス導入口２７によつて吹
き込みが行なわれるようにすることが望ましい。
また、両ガスの混合はガス導入管２６の内部で行
なわれてもよいし、低温排ガス用の導管１３また
は分岐管１６を高温排ガス導管２３に連結して行
なつてもよい。バルブ１８は予熱塔内下部の温度
を検知する温度検知器１７と連携し、該検知器が
所定の上限温度を検知することによつて開き、ま
たは開度を大きくし、下限温度を検知することに
より閉じ、または開度を小さくするものである。
またバルブ２０は溶解炉保温室１１Ｂ内の圧力を
検知する圧力検知器１９と連携し、検知器の所定
上限圧力値の検知によつて開き、または開度を大
きくし、所定下限圧力値の検知によつて閉じまた
は開度を小さくする。すなわち、予熱塔内下部の
温度の上昇に応じてバルブ１８が開きまたは開度
を大きくして予熱塔排気口３Ｂ、低温排ガス導管
１３、フアン１４、分岐管１６およびバルブ１８
を経由する低温排ガスの導入を大となし、温度を
下げるが、やがて所定下限温度に達することによ
りバルブ１８は閉鎖方向に作動する。また溶湯温
度低下に追随してバーナー作動による燃焼ガスの
増量があれば、溶解炉１１Ｂ内の圧力は上昇し、
炉内圧力検知器１９の信号によりバルブ２０は開
きまたは開度を大として煙突１５からの排出ガス
量を大とする。圧力降下により所定下限圧力にな
るとバルブ２０は閉鎖方向に作動する。炉内圧力
の設定は前記実施例の場合と同様大気圧より僅か
に高めとする方が、温度が安定しやすい。この形
式の炉では保温室１１Ｂと予熱室５Ｂを仕切るこ
とにより、保温室内の高温排ガスが直接予熱室内
に導入されることがなくなるので、予熱室内の温
度はさらに安定しやすい。 本発明は、さらに第４図に示した実施例によつ
ても説明できる。 本実施例においては、前述した第３図の場合と
同様に保温室１１Ｃと予熱室５Ｃとが仕切られて
いる。予熱塔２Ｃ内の装入原料は、溶解炉１Ｃの
排気口２２から高温排ガス導管２３を通し予熱塔
２Ｃの下部へ吹き込まれる高温排ガスによつて向
流的に加熱され降下し、塔内底部の溶湯に接触し
溶入する。装入原料を加熱したあとの予熱塔２Ｃ
の排気口３Ｃからの低温排ガスは低温排ガス導管
１３を通り、フアン２４を経て排気煙突１５から
排出される。また、低温排ガスは、前記低温排ガ
ス導管１３に設けられた分岐管１６とその分岐管
に設けられたフアン２５を経由して高温排ガス導
管２３からの高温排ガスと合体し、予熱塔内下部
に吹き込まれる。本実施例では、フアン２４は予
熱塔内特にはその下部の温度を検知する温度検知
器１７と連携しており、予熱塔２Ｃ内の所定の上
限温度の検知により、フアンの回転制御等により
風量が増加し、かつ所定の下限温度の検知により
風量を減少するようになさしめている。一方、フ
アン２４は溶解炉１Ｃ内の圧力を検知する圧力検
知器１９に連携しており、溶解炉内の所定の上限
圧力の検知でフアンの回転制御等により風量を増
加し下限圧力の検知で風量を減少するようになさ
しめているものである。即ち、予熱塔２Ｃ内の温
度上昇によつてフアン２５は回転制御等によつて
循環低温排ガス量を増加させて温度を下げるよう
に働らき、予熱塔内温度が下限値に達して風量を
減少する。また溶解炉１Ｃ内の圧力上昇によりフ
アン２４は回転制御等によつて煙突１５からの大
気中への排ガスの排出量を大とし、所定圧力下限
値の検知により風量が減少されることになる。 しかしてこのような系統内圧力制御を補助手段
として予熱塔２Ｃ内の温度は安定に保持されるよ
うになるものである。 以上のように本発明は、溶解炉本体から発生す
る高温でかつ量的にも変動の多い排ガスを、装入
原料を予熱したあとの比較的低温の排ガスでもつ
て応分に希釈し、また操業の変動に伴なう燃料の
消費変動による排ガス温度や排ガス量の変動にも
容易に追随し得るようにしたものであつて、安定
的にかつ有効に原料の予熱が行ない得、非鉄金属
の溶解作業の安定化とエネルギーの有効利用およ
び溶解歩留りの向上に資するところが大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例の予熱塔付き溶解炉の縦断面図
で、第２図から第４図はそれぞれ本発明の実施例
の予熱塔付き溶解炉の排ガス系統図である。 １，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ……溶解炉、２，２Ａ，
２Ｂ，２Ｃ……予熱塔、３，３Ａ，３Ｂ，３Ｃ…
…排気口、５，５Ａ，５Ｂ，５Ｃ……予熱室、７
……溶解バーナー、７Ａ……補助バーナー、８…
…保温バーナー、８Ａ，８Ｂ，８Ｃ……主バーナ
ー、１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ……溶湯、１
１，１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ……保温室、１３…
…低温排ガス導管、１４……フアン、１５……煙
突、１６……分岐管、１７……温度検知器、１８
……バルブ、１９……圧力検知器、２０……バル
ブ、２２……排気口、２３……高温排ガス導管、
２４……フアン、２５……フアン、２６……ガス
導入管、２７……ガス導入口。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 予熱塔を有する溶解炉において、溶解炉から
   の高温排ガスを予熱塔内に導入して装入原料を予
   熱し、予熱塔からの低温排ガスの一部を前記高温
   排ガスに循環的に混合して予熱温度を調整するこ
   とを特徴とする非鉄金属溶解炉。 ２ 予熱塔を有する溶解炉において、溶解炉から
   の高温排ガスを予熱塔内に導入して装入原料を予
   熱し、予熱塔の排気口から排気煙突にいたる低温
   排ガス導管を分岐して同分岐管を予熱塔内温度検
   知器と連携する流量調整手段を介して、予熱塔下
   部に連絡し、排気煙突側には溶解炉内圧力検知器
   と連携する流量調整手段を設け、前記温度検知器
   の検知信号で前者の流量調整手段を動作させて予
   熱塔内に循環的に返戻される低温排ガス量を制御
   して予熱塔内温度を一定に維持し、かつ前記圧力
   検知器の検知信号で後者の流量調整手段を動作さ
   せて大気中に排出される低温排ガス量を調整して
   炉内圧を一定に制御することを特徴とする非鉄金
   属溶解炉。