JPH05105927A - 溶銑前処理設備の冷却水循環装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 温水系冷却器の伝熱面の表面温度を常に６０
℃以上に保ち、伝熱面に排ガス中の水分を結露させず、
ダクトの付着，推積を防ぎ、伝熱阻害を防ぐ。 【構成】溶銃鍋１から発生するガスをスカート３，フー
ド４を通して水冷ダクト５に導いて冷却し、更に煙道６
を通してガス冷却器７にて冷却した後排出する溶銃前処
理設備２に於いて、ボイラ系冷却器９の循環ライン１１
にボイラドラム１２，ポンプ１３を設け、温水系冷却器
９の循環ライン１４にボイラドラム１２，ポンプ１３を
設け、温水系冷却器１１の循環ライン１４に温度計１
５，タンク１６，ポンプ１７，温水系冷却水の一部をボ
イラ給水予熱に利用する熱交換器１８，温度計１９を設
け、温水系給水ライン２３を循環ライン１４に接続しボ
イラ系給水ライン２４に熱交換器１８，給水脱気器２
５，キューゥィポンプ２６を設けると共に流量調整弁２
９付きのバイパスライン２８を設けライン２４の熱交換
器入口側に流量調整弁３０を設け、開放タンク１６への
蒸気吹込みラインＯＮ−ＯＦＦ弁３２を設け、ガス冷却
器出口にガス温度計３４を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、溶銑前処理設備の冷却
水循環装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、製鋼作業では、転炉に於ける酸素
吹錬に先立って脱燐，脱硫を行う所謂溶銑前処理が盛ん
である。

【０００３】ところで、この溶銑前処理操作は、溶銑中
にソーダ灰と酸素を吹込んで行われる為、処理中は未反
応のソーダ灰等のダストを多量に含んだ高温の排ガスが
発生する。発生した高温の排ガス中のダストを除去する
為に、溶銑前処理設備には除塵器が設置されているが、
その多くにバグフィルタが採用されている。バグフィル
タは、比較的低圧損で除塵効率が高く、メンテナンスが
容易である等の利点を有するが、使用濾布の耐熱温度が
低い為、排ガスを冷却して導入する必要がある。

【０００４】排ガスの冷却方法には種々の方式がある
が、いずれの方式に於いても冷却器伝熱面へのダストの
付着，堆積の問題をかかえている。これは溶銑前処理操
作がバッチ方式で運転されることに起因する。即ち、溶
銑前処理は約２０分〜４０分程度の吹錬の後、同程度の
休止時間がある。この休止時間中も溶銑前処理設備は連
続して運転しており、溶銑前処理設備には常温の大気が
吸込まれて設備各部の温度は大気温度近くまで低下す
る。この状態で次の溶銑前処理が行われる為、反応によ
り生じた水分やフラックス中に含まれた水分を含んだガ
スが冷却器伝熱面で露点に達し、水滴が生じ、この水滴
に吸湿性の強いソーダ灰等のダストが付着することにな
る。この後、吹錬の進行によりガス温度，設備各部の温
度が上昇し、結露した水滴は再び蒸発するが、ダストは
そのまま伝熱面に残留し、温度の上昇により固着するこ
ととなる。この現象が繰返えされることにより、冷却器
伝熱面への硬質ダストの付着，堆積が増長されて伝熱阻
害を起す一方、ついにはガス流路の閉塞を生じ、溶銑前
処理設備の運転が不可能となることもある。

【０００５】この問題を解決するために種々の工夫がな
されているが、いずれも不十分で問題を完全に解決する
には至っていない。

【０００６】尚、従来の関連技術として特開平２−２２
８４１３号公報記載のものがある。

【０００７】冷却器伝熱面へのダストの付着，堆積が生
じないようにするには、冷却器伝熱面の温度がガスの露
点温度以下にならないようにすれば良く、その為、冷却
方式を蒸発冷却方式（ボイラ方式）とすれば良いことは
当業者ならば容易に考えつくことである。

【０００８】しかしながら、実際には溶銑前処理設備の
冷却器を全てボイラ方式とすることは必ずしも得策では
ない。なんとなれば、ある物体とある物体の間で熱交換
を行わせようとする場合、その効果は物体間の温度差に
よって律則され、バグフィルタに導入するガス温度を１
００〜１４０℃とする条件を満たすには膨大な伝熱面積
が必要となる。さらにボイラ方式ではボイラ圧力の飽和
温度には冷却できないという問題も存在する。この為、
ボイラ方式に於いては、ガス温度５００℃程度迄が経済
的にガスを冷却できる限度とされ、さらに１００〜１４
０℃迄冷却する為に、冷却器以降で発生ガス量の３０倍
以上という大量の冷風（空気）を系内に取込む方式が採
用されているのが現状である。

【０００９】一方、冷却方式を温水冷却方式とすれば、
ガス温度と冷却水の温度との差を、ボイラ方式以上に大
きくすることができるので、ガス温度を３００℃程度と
することができ、冷却用空気もボイラ方式の１／２以下
で済む経済的な設備とすることができるが、ダストの付
着，堆積という問題が発生する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明者らは、
溶銑前処理操業による排ガス中の水分量や冷却器伝熱面
での結露の発生温度について調査した処、排ガス中には
２０％以上の水分が含まれることはなく、冷却器伝熱面
表面温度を６０℃以上、望ましくは７０℃以上に保てば
冷却伝熱面での結露は生じないことを見い出した。

【００１１】本発明はこの知見に基いてなされたもの
で、冷却器伝熱面表面の温度を常に６０℃以上となるよ
うに冷却水を循環させ、結露を生じさせず、ダストの付
着，堆積を防止するようにした溶銑前処理設備の冷却水
循環装置を提供することを目的とするものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の溶銑前処理設備の冷却水循環装置は、溶銑鍋
から発生するガスをスカート，フードを通して水冷ダク
トに導いて冷却し、さらに煙道を通してガス冷却器にて
冷却した後排出する溶銑前処理設備に於いて、前記ガス
冷却器をボイラ系冷却器と温水系冷却器とに分け、ボイ
ラ系冷却器の循環ラインにボイラドラム，ボイラ系循環
ポンプを設け、温水系冷却器の循環ラインに温水系冷却
水出口温度計，開放タンク，温水系循環ポンプ，温水系
冷却水の一部をボイラ給水の給水予熱に利用する熱交換
器，熱交換器出口側温水系冷却水温度計を設け、給水ラ
インを温水系給水ラインとボイラ系給水ラインに分岐
し、温水系給水ラインを温水系冷却器の循環ラインに接
続し、ボイラ系給水ラインに前記熱交換器，給水脱気
器，ボイラ系給水ポンプを設けると共に熱交換器をバイ
パスするラインを設けて該バイパスラインに流量調整弁
を設け、ボイラ系給水ラインの熱交換器入口側に流量調
整弁を設け、前記温水系冷却器の循環ラインの開放タン
クへの蒸気吹込みラインにＯＮ−ＯＦＦ弁を設け、前記
ガス冷却器出口にガス温度計を設けてなるものである。

【００１３】

【作用】上記のように構成された本発明の溶銑前処理設
備の冷却水循環装置は、温水系冷却器の伝熱面の表面温
度が６０℃以上、望ましくは７０℃以上に保つように温
水系冷却水を循環させるものである。

【００１４】ガス冷却器のボイラ系冷却器のボイラ系冷
却水は、循環ラインのボイラドラムからボイラ系循環ポ
ンプにより供給され、排ガスを冷却し、ボイラドラムに
入り、再びボイラ系循環ポンプによりボイラ系冷却器へ
供給されるという循環が繰り返される。ガス冷却器の温
水系冷却器の温水系冷却水は、給水ラインから給水ポン
プにより温水系循環ラインへ供給され、これが温水系循
環ポンプにより熱交換器を経て温水系冷却器へ供給さ
れ、排ガスを冷却し、開放タンクへ入り、再び温水系循
環ポンプにより熱交換器を経て温水系冷却器へ供給され
るという循環が繰り返される。給水ライン系は一部が温
水系冷却水の循環ラインへ供給され、他の一部が熱交換
器で給水予熱された後ボイラ系給水脱気器へ供給され
る。温水系冷却水の循環ラインの開放タンクへ製鋼工場
のプロセス蒸気が蒸気吹込みラインを通して吹込まれ
る。こうして排ガスはボイラ系冷却器と温水系冷却器と
の二段で効率良く冷却される。

【００１５】さて、ガス冷却器を出た排ガスの温度が１
１０℃以上で、温水系冷却水循環ラインの熱交換器を出
た温水系冷却水の温度と温水系冷却器を出た温水系冷却
水の温度が７０℃以上の場合、ボイラ系給水ラインの熱
交換器入口側の流量調整弁は通常にコントロールされ、
バイパスラインの流量調整弁は閉じられ蒸気吹込みライ
ンのＯＮ−ＯＦＦ弁は閉じられて、プロセス蒸気の開放
タンクへの吹込みが遮断される。やがて熱交換器を出た
温水系冷却水の温度と温水冷却器を出た温水系冷却水の
温度のいずれか一方又は両方が７０℃以下になると、蒸
気吹込みラインのＯＮ−ＯＦＦ弁は開かれて、プロセス
蒸気が開放タンクへ吹込まれ、温水系冷却水の温度が上
昇せしめられる。

【００１６】ガス冷却器を出た排ガスの温度が７０℃〜
１１０℃で、温水系冷却水循環ラインの熱交換器を出た
温水系冷却水の温度及び温水系冷却器を出た温水系冷却
水の温度が共に７０℃以上の場合、ボイラ系給水ライン
の熱交換器入口側の流量調整弁は通常にコントロールさ
れ、バイパスラインの流量調整弁は閉じられ、蒸気吹込
みラインのＯＮ−ＯＦＦ弁は閉じられてプロセス蒸気の
開放タンクへの吹込みが遮断される。やがて熱交換器を
出た温水系冷却水の温度と温水冷却器を出た温水系冷却
水の温度のいずれか一方又は両方が７０℃以下になる
と、ボイラ系給水ラインの熱交換器入口側の流量調整弁
は閉じられ、バイパスラインの流量調整弁は通常にコン
トロールされ、蒸気吹込みラインのＯＮ−ＯＦＦ弁は開
かれて、プロセス蒸気が開放タンクへ吹込まれ、温水系
冷却水の温度が上昇せしめられる。

【００１７】ガス冷却器を出た排ガスの温度が７０℃未
満で、温水系冷却水循環ラインの熱交換器を出た温水系
冷却水の温度及び温水系冷却器を出た温水系冷却水の温
度が共に７０℃以上の場合、ボイラ系給水ラインの熱交
換器入口側の流量調整弁は通常にコントロールされ、バ
イパスラインの流量調整弁は閉じられ、蒸気吹込みライ
ンのＯＮ−ＯＦＦ弁は開かれて、プロセス蒸気が開放タ
ンクへ吹込まれ、温水系冷却水の温度が上昇せしめられ
る。やがて熱交換器を出た温水系冷却水の温度と温水系
冷却器を出た温水系冷却水の温度のいずれか一方又は両
方が７０℃以下になると、ボイラ系給水ラインの熱交換
器入口側の流量調整弁は閉じられ、バイパスラインの流
量調整弁は通常にコントロールされ、蒸気吹込みライン
のＯＮ−ＯＦＦ弁はそのまま開かれてプロセス蒸気が開
放タンクへ吹込まれ、温水系冷却水の温度が上昇せしめ
られる。

【００１８】このようにして温水系冷却水の温度を制御
しながら循環させることにより、温水系冷却器の伝熱面
の表面温度は６０℃以上に保つことができ、伝熱面に排
ガス中の水分が結露せず、従ってダストの付着，堆積を
防止できて、伝熱阻害が生じることがなくなる。

【００１９】

【実施例】本発明の溶銑前処理設備の冷却水循環装置の
一実施例を図１によって説明すると、１は溶銑鍋、２は
溶銑鍋１から発生するガスをスカート３，フード４を通
して水冷ダクト５に導いて冷却し、さらに煙道６を通し
てガス冷却器７にて冷却した後ダクト８を通して排出す
る溶銑前処理設備である。この溶銑前処理設備２の前記
ガス冷却器７は、前段がボイラ系冷却器９、後段が温水
系冷却器１０に分けられている。ボイラ系冷却器９の循
環ライン１１にボイラドラム１２，ボイラ系循環ポンプ
１３が設けられ、この循環ライン１１はボイラ系冷却器
９の手前で分岐されたラインが水冷ダクト５の上流に接
続され、水冷ダクト５の下流から出たラインがボイラド
ラムに接続されて、水冷ダクト５がボイラ系冷却器とな
っている。温水系冷却器１０の循環ライン１４に温水系
冷却器出口温度計１５，開放タンク１６，温水系循環ポ
ンプ１７，温水系冷却水の一部をボイラ給水の予熱に利
用する熱交換器１８，熱交換器出口側冷却水温度計１９
が設けられ、この循環ライン１４は熱交換器１８の手前
で分岐されたラインがスカート３，フード４に接続さ
れ、スカート３，フード４から出たラインが開放タンク
１６の手前で循環ライン１４に接続されている。純水タ
ンク２０からの給水ライン２１は給水ポンプ２２の下流
で分岐され、一方は温水系給水ライン２３として温水系
循環ポンプ１７の手前に接続され、他方はボイラ系給水
ライン２４として前記熱交換器１８，給水脱気器２５，
ボイラ系給水ポンプ２６を経て前記ボイラドラム１２と
該ボイラドラム１２の蒸気を貯えるアキュームレータ２
７とに分岐して接続されている。このボイラ系給水ライ
ン２４の途中には熱交換器１８をバイパスするライン２
８が設けられ、このバイパスライン２８に流量調整弁２
９が設けられている。ボイラ系給水ライン２４の熱交換
器１８の入口側には流量調整弁３０が設けられている。
前記温水系冷却器１０の循環ライン１４の開放タンク１
６には製鋼工場のプロセス蒸気の蒸気吹込みライン３１
が接続され、この蒸気吹込みライン３１の開放タンク１
６の入口側にＯＮ−ＯＦＦ弁３２が設けられている。蒸
気吹込みライン３１は上流側で分岐されて前記給水脱気
器２５と接続されている。蒸気吹込みライン３１の途中
にはアキュームレータ２７の蒸気吹出しライン３３が接
続されている。前記ガス冷却器７の出口にはガス温度計
３４が設けられている。図中３５は流量計であり、３６
は給水流量調整弁である。

【００２０】このように構成された実施例の溶銑前処理
設備の冷却水循環装置に於いて、ガス冷却器７のボイラ
系冷却器９のボイラ系冷却水は、純水タンク２０から給
水ポンプ２２によりボイラ系給水ライン２４の熱交換器
１８を経て給水脱気器２５へ送られ、さらにボイラ給水
ポンプ２６によりボイラドラム１２とアキュームレータ
２７へ供給され、ボイラドラム１２のボイラ系冷却水が
ボイラ循環ポンプ１３によりボイラ系冷却器９へ供給さ
れ、排ガスを冷却してボイラドラム１２へ入り、再びボ
イラ循環ポンプ１３によりボイラ系冷却器９へ供給され
るという循環が繰り返される。ボイラドラム１２の蒸気
はアキュームレータ２７へ送られて貯えられる。またボ
イラ系冷却水は水冷ダクト５へも供給され排ガスを冷却
してボイラドラム１２へ入り、再びボイラ循環ポンプ１
３により水冷ダクト５へ供給されるという循環が繰り返
される。

【００２１】ガス冷却器７の温水系冷却器１０の温水系
冷却水は、純水タンク２０から給水ポンプ２２により温
水系給水ライン２３を通して温水系冷却水循環ライン１
４へ供給され、温水循環ポンプ１７により熱交換器１８
を経て温水系冷却器１０へ供給され、排ガスを冷却して
開放タンク１６へ入り、再び温水循環ポンプ１７により
熱交換器１８を経て温水系冷却器１０へ供給されるとい
う循環が繰り返される。また温水系冷却水は温水循環ポ
ンプ１７によりスカート３，フード４へも供給され、排
ガスの熱により加熱昇温されて温水系冷却器１０からの
温水系冷却水と合流して開放タンク１６へ入り、再び温
水循環ポンプ１７によりスカート３，フード４へも供給
されるという循環が繰り返される。

【００２２】温水系冷却水循環ライン１４の開放タンク
１６へは製鋼工場プロセス蒸気が蒸気吹込みライン３１
を通して吹込まれ、さらにプロセス蒸気は給水脱気器２
５にも吹込まれる。こうして排ガスは、ボイラ系冷却器
９と温水系冷却器１０との二段で効率良く冷却される。

【００２３】さて上記のような冷却水の循環に於いて、
ガス冷却器７を出た排ガスの温度は、ガス温度計３４に
より検出され、温水系冷却水循環ライン１４の熱交換器
１８の出た温水系冷却水の温度は温度計１９により検出
され、温水系冷却器１０を出た温水系冷却水の温度は温
度計１５により検出される。

【００２４】ガス冷却器７を出た排ガスの温度が１１０
℃以上で、熱交換器１８を出た温水系冷却水の温度及び
温水系冷却器１０を出た温水系冷却水の温度が共に７０
℃以上の場合、ボイラ系給水ライン２４の熱交換器１８
の入口側の流量調整弁３０は通常にコントロールされ、
バイパスライン２８の流量調整弁２９は閉じられ、蒸気
吹込みライン３１のＯＮ−ＯＦＦ弁３２は閉じられて、
プロセス蒸気の開放タンク１６への吹込みが遮断され
る。その結果、温水系冷却水は熱交換器１８でのボイラ
給水予熱により次第に温度降下していく。やがて熱交換
器１８を出た温水系冷却水の温度と温水系冷却器１０を
出た温水系冷却水の温度のいずれか一方又は両方が７０
℃以下になると、蒸気吹込みライン３１のＯＮ−ＯＦＦ
弁３２は開かれて、プロセス蒸気が開放タンク１６へ吹
込まれ、温水系冷却水の温度が上昇せしめられる。

【００２５】ガス冷却器７を出た排ガスの温度が７０℃
〜１１０℃で、熱交換器１８を出た温水系冷却水の温度
及び温水系冷却器１０を出た温水系冷却水の温度が共に
７０℃以上の場合、ボイラ系給水ライン２４の熱交換器
１８の入口側の流量調整弁３０は通常にコントロールさ
れ、バイパスライン２８の流量調整弁２９は閉じられ、
蒸気吹込みライン３１のＯＮ−ＯＦＦ弁３２は閉じられ
て、プロセス蒸気の開放タンク１６への吹込みが遮断さ
れる。その結果、温水系冷却水は熱交換器１８でのボイ
ラ給水予熱により次第に温度降下していく。やがて熱交
換器１８を出た温水系冷却水の温度と温水系冷却器１０
を出た温水系冷却水の温度のいずれか一方又は両方が７
０℃以下になると、蒸気吹込みライン３１のＯＮ−ＯＦ
Ｆ弁３２は開かれて、プロセス蒸気が開放タンク１６へ
吹込まれ、温水系冷却水の温度が上昇せしめられる。

【００２６】ガス冷却器７を出た排ガスの温度が７０℃
以下で、熱交換器１８を出た温水系冷却水の温度及び温
水系冷却器１０を出た温水系冷却水の温度が共に７０℃
以上の場合、ボイラ系給水ライン２４の熱交換器１８の
入口側の流量調整弁３０は通常にコントロールされ、バ
イパスライン２８の流量調整弁２９は閉じられ、蒸気吹
込みライン３１のＯＮ−ＯＦＦ弁３２は開かれて、プロ
セス蒸気が開放タンク１６へ吹込まれ、温水系冷却水の
温度が上昇せしめられる。やがて熱交換器１８を出た温
水系冷却水の温度と温水系冷却器１０を出た温水系冷却
水の温度のいずれか一方又は両方が７０℃以下になる
と、ボイラ系給水ライン２４の熱交換器１８の入口側の
流量調整弁３０は閉じられ、バイパスライン２８の流量
調整弁２９は通常にコントロールされ、蒸気吹込みライ
ン３１のＯＮ−ＯＦＦ弁３２はそのまま開かれてプロセ
ス蒸気が開放タンク１６へ吹込まれ、温水系冷却水の温
度が上昇せしめられる。

【００２７】このようにして温水系冷却水の温度を制御
しながら循環させることにより、温水系冷却器１０の伝
熱面の表面温度は常に６０℃以上に保つことができ、伝
熱面に排ガス中の水分が結露せず、従ってダストの付
着，堆積を防止できて、伝熱阻害が生じることがなくな
る。

【００２８】尚、上記実施例の冷却水循環装置に於ける
バイパスライン２８は、ボイラ給水が熱交換器１８をバ
イパスするものであるが、温水系冷却水が熱交換器１８
をバイパスするものに代えても良いものである。

【００２９】

【発明の効果】以上の説明で判るように本発明の溶銑前
処理設備の冷却水循環装置によれば、ボイラ系冷却器と
温水系冷却器の二段で効率良く排ガスを冷却することが
できるばかりではなく、温水系冷却水の温度を制御しな
がら循環させることにより、温水系冷却器の伝熱面の表
面温度を６０℃以上に保つことができ、伝熱面に排ガス
中の水分が結露せず、従ってダストの付着，堆積を防止
できて、伝熱阻害が生じることがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の溶銑前処理設備の冷却水循環装置の系
統図である。

【符号の説明】

１ 溶銑鍋 ２ 溶銑前処理設備 ３ スカート ４ フード ５ 水冷ダクト ６ 煙道 ７ ガス冷却器 ８ ダクト ９ ボイラ系冷却器 １０ 温水系冷却水 １１ ボイラ系冷却器の循環ライン １２ ボイラドラム １３ ボイラ循環ポンプ １４ 温水系冷却器の循環ライン １５ 温水系冷却器出口温度計 １６ 開放タンク １７ 温水系循環ポンプ １８ 熱交換器 １９ 熱交換器出口側温水系冷却水温度計 ２０ 純水タンク ２１ 給水ライン ２２ 給水ポンプ ２３ 温水系給水ライン ２４ ボイラ系給水ライン ２５ 給水脱気器 ２６ ボイラ系給水ポンプ ２７ アキュームレータ ２８ バイパスライン ２９ 流量調整弁 ３０ 流量調整弁 ３１ 蒸気吹込みライン ３２ ＯＮ−ＯＦＦ弁 ３３ 蒸気吹き出しライン ３４ ガス温度計 ３５ 流量計 ３６ 給水流量調整弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松尾 正浩 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 須賀 紀明 東京都江東区南砂２丁目４番25号 川崎重 工業株式会社東京設計事務所内 (72)発明者 東 英己 東京都江東区南砂２丁目４番25号 川崎重 工業株式会社東京設計事務所内 (72)発明者 藤倉 信幸 東京都江東区南砂２丁目４番25号 川崎重 工業株式会社東京設計事務所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶銑鍋から発生するガスをスカート，フ
   ードを通して水冷ダクトに導いて冷却し、さらに煙道を
   通してガス冷却器にて冷却した後、排出する溶銑前処理
   設備に於いて、前記ガス冷却器をボイラ系冷却器と温水
   系冷却器とに分け、ボイラ系冷却器の循環ラインにボイ
   ラドラム，ボイラ系循環ポンプを設け、温水系冷却器の
   循環ラインに温水系冷却水出口温度計，開放タンク，温
   水系循環ポンプ，温水系冷却水の一部をボイラ給水の給
   水予熱に利用する熱交換器，熱交換器出口側温水系冷却
   水温度計を設け、給水ラインを温水系給水ラインとボイ
   ラ系給水ラインに分岐し、温水系給水ラインを温水系冷
   却器の循環ラインに接続し、ボイラ系給水ラインに前記
   熱交換器，給水脱気器，ボイラ系給水ポンプを設けると
   共に熱交換器をバイパスするラインを設けて該バイパス
   ラインに流量調整弁を設け、ボイラ系給水ラインの熱交
   換器入口側に流量調整弁を設け、前記温水系冷却器の循
   環ラインの開放タンクへの蒸気吹込みラインにＯＮ−Ｏ
   ＦＦ弁を設け、前記ガス冷却器出口にガス温度計を設け
   てなる溶銑前処理設備の冷却水循環装置。