JPH0684872B2

JPH0684872B2 - エネルギ−回収方法およびその装置

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Publication number: JPH0684872B2
Application number: JP29459186A
Authority: JP
Inventors: トーマス・ダブリュー・ウィリアムズ
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1985-12-10
Filing date: 1986-12-10
Publication date: 1994-10-26
Anticipated expiration: 2009-10-26
Also published as: JPS62217093A; US4655436A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は概して溶融炉のエネルギー回収システムに関
し、更に詳細には溶融炉の流出ガス流からエネルギーを
回収再生し、次の装入物を予熱し、この装入物を溶融炉
に導入するまで予熱状態に保つためにエネルギーを再利
用する方法と装置に関する。

鋼などの溶融するのに向けられる溶融炉を用いる鋼又は
その他のもののミルの通常稼働中は次の処理工程のため
1370〜1540℃（2500〜2800゜F）までの温度範囲にわた
る排気流出ガスが大気に最終的に放出されるために排気
される。しかしこのような流出ガスが大気に排出される
前に浄化されて汚染物と排気物を取除かねばならない。
この除去は、普通、大気汚染減少設備を介して流出ガス
を処理することにより行われる。この設備は殆どの場合
流出ガスが260℃（500゜F）以下の温度まで冷却される
ことを必要としている。この冷却は現在のところ周囲空
気で炉の排出ガスを希釈することによって行われ、かく
して生じた空気混合物は大気汚染減少設備に入れるのに
満足な低温にされる。このことは非常に大きい大気汚染
減少機器のみならず排気ファンを必要とする。また更に
重要なことは、このような流出ガスに利用されるエネル
ギーはしばしば無駄にされて大気に放出されてしまうと
いうことである。

前述した問題を克服し、且つ再利用のために流出ガスか
ら熱を回収する限られた試みがこれまで行われてきた。
２つの公知のシステムにあっては、流出ガスが用いられ
て次の炉用装入物を予熱している。この熱伝達は、溶融
炉への導入に先立ち次の装入物を予熱できるように熱流
出ガスを装入物バケットに導入することによって行われ
る。これらのシステムの１つには流出ガスを屑金属が加
熱されるように装入バケットに直接導入することによっ
て利用するものがある。このシステムの大きな欠陥は、
流出ガスは非常に汚く酸化鉄や、またスクラップ装入物
によりろ過され炉内に再導入される他の汚染物をかなり
含んでいることである。これによって汚染された溶融物
が生じ作られた鋼の品質に悪い影響を与え、かつ汚染物
を加熱するのに大量のエネルギーを必要とするようにな
る。

第２のシステムは空気対空気の熱交換器を用いてエネル
ギーを汚れた流出ガスから装入バケットに導入される清
浄空気に伝達している。汚れた流出ガスはそこで熱交換
器を出て大気汚染減少機器に運ばれる。

両方のシステムの決定的な欠点は、流出ガスから装入さ
れる装入物へのエネルギー伝達が、そのエネルギーが利
用可能なとき、即ち溶融中に流出ガスが炉から放出され
るときにのみ行われることである。炉から溶融物が流出
されるときから、装入物が次の溶融のために導入される
ときまでの間に数時間が過ぎてしまう。この時間経過
中、予熱屑金属での大量のエネルギーが大気に消失され
てしまう。更に高温（1370〜1540℃（2500〜2800゜F）
に達する）流出ガスは装入されつつある屑金属のオイ
ル、グリース、繊維、プラスチックなどの物質を大量に
焼き、鉛や亜鉛など低溶融物質を溶かし気化させてしま
う。これによって、亜鉛や鉛の場合には、毒性を帯びる
極端に有害な煙霧を出じる。このような物質を焼くのに
用いられる熱と、装入バケットそれ自体に伝達された熱
とはシステムの恩恵を蒙ることはない。更に装入バケッ
トをこういった温度に曝すことはバケットの維持費に金
をかけることになる。

米国特許第4,340,207号には、キュポラ、１対の熱交換
器及び熱媒流体用貯蔵タンクを備えた熱回収システムが
示されている。貯蔵タンクはキュポラが空転している間
も熱媒流体システムにおいて貯蔵能力があるらしいが、
このようなシステムは次の装入物を予熱し、これを予熱
状態に保つ手段を欠いている。

従って次の装入物を予熱し、かつこれを事後の溶融作業
において予熱状態に保つのに再使用される費用をかけな
い有効に熱を流出ガスから回収することができる溶融炉
とともに用いられる熱回収システムの必要が生じてい
る。

公知のシステムとは対照的に、本発明は、製鋼所のよう
な工場施設における溶融炉の熱回収システムに関し、更
に次の溶融に備えて屑金属を予熱し、次の溶融が行われ
るまでこの屑金属を予熱状態に保つようにされた溶融炉
から熱を回収しこれを再使用する方法及びその装置を含
んでいる。

即ち本発明の方法及びその装置は、熱を流出ガスからサ
ーマルオイルの如き熱媒流体に伝達する熱交換器を介し
て溶融炉から流出ガスを運ぶことにある。加熱された熱
媒流体は、かくして貯熱の目的で貯熱容器に導かれるの
で次の溶融が行われるまで屑金属を予熱し、かつこれを
予熱状態に保つのに利用できる。かかる貯熱容器は共融
物質又は位相変化材料、セラミック又は同じような他の
物質の如き貯熱物質からできているのがよい。貯熱容器
は、次の装入物を受入れる１つ又はそれ以上の区画室又
は熱維持室と、熱を貯熱容器から熱維持室に伝達し、次
の溶融まで熱維持室を加熱状態に保つ手段とを備えてい
る。

更に予熱屑金属を貯熱容器の熱維持室から取出して、こ
れをコンベア機構又は装入バケットを介して炉に装入す
る手段が設けられる。貯熱容器を利用することにより溶
融工程から回収される熱は貯えられ、維持されるので次
の溶融を持つ間も消失することがない。

貯熱室通過後、熱媒流体は空気を加熱する第２熱交換器
を介して方向づけられる。この加熱空気はそれから屑金
属などを予熱する目的でこれらに熱エネルギーを伝達す
る回転式加熱手段、鋼製網、コンベアなどの如き機構を
通過する。加熱手段からの予熱屑金属はコンベア又はそ
の他の手段によって貯熱室内の熱維持室に伝達される。

現存のシステムにまさる数多くの利点は本発明の方法と
装置によって達成される。第一に、熱媒流体が液体であ
る好適なシステムでは回収エネルギーは、ガスを熱媒流
体として用いるとき必要とされる比較的大きい管路とは
違い液体配管系を介してミル全体に伝達される。第二
に、予熱中、屑金属に与えられる低くかつより安定した
温度の故に、有害ガスに関連する問題や鉛や亜鉛などの
如き金属の溶融に伴う問題はなくなる。第三に、かかる
物質焼却を介しての公知の回収システムに用いられる多
量の熱は本発明の予熱工程では生じないが、溶融中炉内
ではその発生が達成されるので熱の損失を避けることが
できる。第四に、本発明の好適な方法と装置にあっては
回収熱は装入バケットを通過しないのでバケットの保全
性と加熱から生じる熱損失は少なくなる。

従って、本発明の目的は熱を溶融炉から回収して次の装
入物としての屑金属の予熱に再使用する改良されたエネ
ルギーの回収方法及びその装置に関する。

本発明の他の目的は熱を溶融炉から回収するより有効な
方法と装置を提供することにある。

本発明の別の目的は、熱を溶融炉から回収してこれを貯
えることにより予熱装入物を保持して回収熱が次の溶融
中も完全に利用できるようにしたエネルギー回収方法及
びその装置に関する。

本発明のまた別の目的は回収熱を最も都合がよいときに
システムに再導入する形にとどめておく手段を備えた熱
を溶融炉から回収するエネルギー回収方法及びその装置
に関する。

本発明のその他の目的は図面とともにこれから述べるこ
とを参照すれば更に明らかとなる。

本発明の装置及びシステムの全体構造は第１図に最もよ
く示される。概してシステムは屑金属などを溶融するた
め製鋼所で普通用いられるたぐいの在来の溶融炉から排
気された流出ガスから熱を回収するエネルギー回収方法
及びその装置に関する。各種のの溶融炉を用いることが
できるが、本発明が実施される普通の溶融炉はアーク溶
融炉である。第１図に特別には図示されてはいないが、
溶融炉10の近くに流出口又はその他の手段を設けて、溶
融鋼が完全に溶融されて所望の温度に達したとき該鋼を
取出している。溶融炉10内の温度は1649℃（3000゜F）
を超える温度に達する。

更に本発明のシステムの溶融炉は大体において第１熱交
換器11、屑金属を予熱する加熱手段12、第２熱交換器1
4、流出ガスから回収された熱を貯える貯熱容器15とを
備えている。これらのシステムの構成部品は互いに協働
して、流出ガスからの熱が回収され選択的に用いられて
屑金属が溶融炉10に装入されるまで屑金属を予熱し、こ
れを予熱状態に保つシステムを構成している。

炉10からの流出ガスは管路18を通る。望ましくはこの管
路18は産業界において液体冷却エルボ16として広く知ら
れている形式の熱交換要素16を含んでいる。この要素16
は流出ガスが炉10を出る際に高温流出ガスへさらされる
複数のコイル17を有している。コイル17の一端は管路19
と連通し、また他端は管路20と連通している。入口19を
介して要素16へ流入する熱媒流体（熱伝達流体）は高温
流出ガスへさらされた結果として加熱され対で出口を通
って管路20内へ流れ込む。

管路18を通過後この高温流出ガスは熱交換管路21又はバ
イパス管路22内へ指向される。開閉ダンパ24が管路18の
端部に設けてあり流出ガスを管路21又は管路22内へ選択
的に指向している。このダンパ24はワイヤ13によって温
度制御部材25と電気的に接続されている。この制御部材
25は管路18の端部付近で流出ガスと連通しているプロー
ブ26を含んでいる。ダンパ24の各位置は管路18内の流出
ガスの温度に応答して制御される。もしプロープ26の感
知する温度が熱媒流体の所望の最低温度より低い場合に
はこのダンパ24の位置は流出ガスをバイパス管路22内に
指向するよう移動される。一方もしプローブ26の感知す
る温度が熱媒流体の所望の温度よりも高い場合にはダン
パ24の位置は、流出ガスを管路21内に指向する位置へ移
動される。

管路21の出口端は熱交換器11の一端に接続されている。
この熱交換器11はハウジング28と、該ハウジング28内に
配置された複数の熱交換コイル29と、熱交換器11からす
すやその他の種々の不純物及び汚染物を除去する下方ホ
ッパ30及び排出口33と、を有している。この熱交換器11
はまた複数のすす用ブロワ31を有しており、このブロワ
31はコイル29へ常に集積されるすすやその他の不純物を
除去するために使用されている。好ましい実施例におい
てはこのブロワ31はハウジング28内で回動するようにな
っておりかつコイル29の表面に圧縮空気を吹きつけるた
めの複数の出口ノズル37を有している。ブロワ31はコイ
ル29からすすや不純物を除去するため周期的に作動され
る。このらのすす等はホッパ30内に落ち、出口33から周
期的に除去できる。好ましい方式ではこの熱交換器11は
空気及び液体間で熱交換を行う熱交換器である。

管路21を介して交換器11へ入る空気は交換器11を介しコ
イル29と接して通過できるようになっている。交換器11
を通った後、流出空気は管路32を介して交換器11から出
る。熱媒流体は管路34から交換器11へ入り且つコイル29
を経て押し出され管路19へ流入する。この熱交換器11は
逆方向流れシステムをなしており流出空気は該交換器11
を介して一方向（第１図でみて右方）へ流れ、一方熱媒
流体は該システムを介して他方向（第１図でみて左方）
で流れる。

管路32を流出後、この流出空気は管路35内に流入する。
該管路35は不純物等を除去するためにこの流出空気を適
当なファン及びバッグハウス又はその他の公知の汚染物
排除装置（図示なし）へ指向する。

もしダンパ24が流出空気をバイパス管路22へ指向するよ
う位置づけられると、この流出空気は管路38へ指向され
対で管路35へ流入し汚染物排除装置へと送られる。管路
22と管路38と周辺空気供給管路36との接合部には調整ダ
ンパ即ち可変ダンパ39が設けてある。管路36は管路38、
管路35内への希釈物即ち周辺空気の供給を制御するよう
位置づけられている。希釈物の量は管路35内の空気温度
を制御している。

もし管路35内の空気が使用される汚染物排除装置によっ
て許容される最大温度より高い場合には該空気は、その
特定の汚染物制御装置によって処理されうる汚染物まで
周辺空気又はその他の冷却物によって希釈されねばなら
ない。現存の装置においては最大許容温度は260℃（500
゜F）である。本発明の方法及び装置において、管路35
内の空気の温度はダンパ39によって制御されている。こ
のダンパ39は温度制御部材40へ対しワイヤ42によって電
気的に接続されており、該部材40は管路35内に配置され
た温度プローブ41を含んでいる。もし管路35内の温度が
最大許容温度より高い場合にはそれをプローブ41が感知
し、その結果制御部材40によりダンパ39が作動し、管路
36を介して管路38内に大量の冷却された周辺大気を供給
するように適当な量だけダンパが開放する。比較的低温
15.6〜21.1℃（60〜70゜F）のこの周辺大気は、管路32
からの流出ガス又は管路22からの流出ガスと結合する。
一方もし管路35内の温度が最大許容温度以下の場合に
は、ダンパ39は完全に閉じ、こうして周辺空気即ち希釈
空気の流入を阻止する。ダンパ39は可変である。このた
めダンパ39の開口が希釈空気の流入の多少を調整でき
る。

本発明の方法及び装置によれば、熱媒流体は、本装置を
作動せんとしている温度範囲以上の液体であろうことが
期待されている。本発明の好ましい方法及び装置は約38
℃（100゜F）から1090℃（2000゜F）の間で作動可能な
熱媒液体であることを期待しているが、かかる液体は多
数の可能な熱媒液体のうちの１つから選択できる。サー
マルオイルやサーマルソルトのような多数の熱媒流体が
使用できる。使用可能なサーマルオイルの一例は、モン
サントケミカル社製のサーモナル75（商標名）の名称で
販売されているサーマルオイルである。このサーマルオ
イルは、約63℃（145゜F）のセットアップ温度と約399
℃（750゜F）の最大ブレークダウン温度とを有してい
る。熱媒流体としてのこのサーマルオイルを使用する場
合には、かかる媒体の温度は上記両温度限界内に維持さ
れなければならない。

本発明にて使用可能なサーマルソルトの一例は、オリン
ケミカル社製の「オリンヒートトランスファソルト22
2」である。このサーマルソルトは硝酸ナトリウムと硝
酸カリウムとの組み合わせであって、約221℃（430゜
F）以下のセットアップ温度と約593℃（1100゜F）以上
のブレークダウン温度を有している。このサーマルソル
トを使用する場合にはこの範囲内に熱媒液体の温度を維
持する必要がある。

熱媒流体の温度の維持は原則として管路34内に位置する
制御弁44と温度制御部材50とにより制御される。部材50
は管路20に連結する温度プローブ51を含む。制御弁44は
管路48から管路34へ至り更に熱交換器11を通過する熱媒
流体の流速を制御するように機能する。次に熱媒流体は
コイル29を経て管路19へ至り、更に、コイル17を経て管
路20へ至る。管路20内の流体の温度が、温度制御部材50
により検知されたときに所望の温度（上述のサーマルオ
イルの場合に382℃（720゜F）、上述のサーマルソルト
の場合に593℃（1100゜F））より高い場合は、制御弁44
が開いて交換器11を通過する熱媒流体の流れが増加す
る。温度制御部材50は適当な電気ワイヤ手段46により電
気的に制御弁44に連結されている、ということに注意す
べきである。管路48と34との間に連結されている流量バ
ランス制御弁45は、該システムを経て流れる熱媒流体の
最低流量を維持する目的で備えられている。

それと同時に該システムは、熱媒流体の加熱が必要とな
った場合にこれを加熱する目的で管路48内に位置する補
助液体ヒータ49を含む。温度制御部材50により検知され
た温度が使用されるべき特定の熱媒流体に必要な温度よ
り低い温度になった場合、補助ヒータ49が作動されて該
流体に必要な熱を供給する。上述のサーマルオイルの場
合において、補助ヒータ49が作動される温度は約63℃
（145゜F）であり、他方上述のサーマルソルトの場合に
おいては補助ヒータ49が作動される温度は約232℃（450
゜F）である。

液体ポンプ52が管路48内に備えられて、十分なポンプ圧
力を供給してシステム内で熱媒流体を循環させる。この
ポンプ52は、熱媒流体の温度の範囲内で使用可能かつ必
要な流速を発生可能な非容積型液体ポンプである。管路
48にはストレーナあるいはフィルタ54及びゲート弁55も
備えられている。

熱交換器11及び16を通過した後、その詳細が後述されて
いるような方式で、熱媒流体は管路20を流れ貯熱容器15
へ導かれる。熱媒流体はこの貯熱容器15内を後に詳述す
る態様で循環され、更に容器15から管路56を経て排出さ
れる。次に管路56が熱媒流体を熱交換器14へ案内し、清
浄空気を加熱させる。この空気は管路58を経て熱交換器
14へ供給されるもので、交換器14内で熱媒流体のコイル
にさらされる結果、高温空気として管路59へ排出され
る。この高温の清浄な空気はこの管路59を経て屑予熱器
12内の屑金属に向けられる。

屑金属がヒータ12を通過する間に、管路59からの清浄な
高温空気は直接屑金属に接触してこれを予熱する。この
目的のために様々なヒータが使用可能であるけれども、
好ましい方法と装置においては、回転式ヒータを使用す
ることが望ましく、これによれば、屑金属が円筒形のヒ
ータ部材中を転がって通過し、同時にそのヒータ部材中
を高温の空気が逆方向に通過するようになっている。し
かし、鋼製網コンベアヒータ等のような他のヒータも
又、屑金属を管路59からの清浄な空気に直接接触させる
ために使用可能である。しかし、好ましくは、ヒータ12
は加熱中に屑金属と空気との間の接触を最大化し且つ高
温空気が装入用バケットを通過することにより生ずるよ
うな高温部分を排除するのがよい。作業中は、屑金属は
ホッパ61を経てヒータ12にその一端から入って他端から
排出され、更にコンベアホッパ62へ搬送される。

上述のサーマルオイルを使用する好ましいシステムにお
いては、管路56内のサーマルオイルの温度は約371℃（7
00゜F）である。このオイルは第２熱交換器コイル14を
通過し、管路58を介して至る空気を加熱する。この流入
してくる空気の温度は変化するが、通常は約38℃（100
゜F）である。熱媒流体が熱交換器14を通過する結果と
して、該空気は加熱され、約343℃（650゜F）で管路59
を経て排出される。次に、サーマルオイルは約149℃（3
00゜F）で熱交換器14から排出される。上記高温空気が
加熱手段12を通過して屑金属に直接接触する間に、空気
の温度は約38℃（100゜F）に低下する。次にこの空気は
管路60を介して、ここで周囲あるいは他の予熱空気によ
り更に加熱されてもよいが、更に管路58及び交換器14へ
と再循環される。

ヒータ12からコンベアホッパ62へ排出される予熱屑金属
は次に搬送コンベア64により貯熱容器15へ搬送される。
ここで、予熱屑金属は貯熱容器15内の熱維持用の室又は
区画内に堆積される。第２図に最もよく図示されている
ように、本発明の装置においては、貯熱容器15は一対の
熱維持用の室又は区画69、70を含む。更に搬送ホッパ65
及び分配コンベア66及び68が装備され、予熱屑金属を区
画69及び70の少なくとも何れか一方に堆積させる。その
ような搬送ホッパ64及び分配コンベアセクション66及び
68は公知の従来技術である。

再び第１図を参照すれば、区画70、及び同様に区画69
は、貯熱容器15を貫通して伸長する略円筒形の部分から
なる。容器15の下部に位置して、各区画69及び70に連結
されているのは、じょうご状部分71と排出開口部72であ
り、区画70内に収納された予熱屑金属を選択的にホッパ
74へ落下させあるいは排出する。ホッパ74は搬送コンベ
ア75に連結され、予熱屑金属を区画70から溶融炉10へ搬
送して、溶融させる。

特別に図示されてはいないけれども、各区画69及び70は
重量計あるいは他の手が装備可能であり、各区画内の屑
金属の重量あるいは容量を計測することが可能である。
そのような手段を使用すると、溶融炉10へ所望の寸法の
装入物を供給することができる。好ましい実施例におい
ては、区画69及び70の円筒形の側壁は熱を伝えやすい素
材からなり、同時に該システムに予期された作業温度に
耐える素材からなる。区画69及び70の側壁は約2.54cm
（１インチ）の厚さの鋼鉄により製造可能である。

次に第３図及び第４図及び第５図を参照すれば、貯熱槽
あるいは容器15の好ましい構造が図示されている。図示
されているように、貯熱容器15は外部ハウジング76を有
する略矩形の装置であり、前記ハウジング内に貯熱容器
の作動構造が含まれている。ハウジング76は所定距離離
れた頂部壁と底部壁とを含み、これらが相互に略平行に
なっていて、更に所定距離離れた端壁と側壁とが相互に
平行になっている。容器15の第１の即ち入口側の端壁77
には熱媒流体分配室80が備えられている。この室80はそ
の一側が端壁77の内部表面により画成され、その他側は
穴付き分配板78により画成されている。穴付き分配板78
は、その全表面に分布する複数の穴あるいは開口部74を
有し、熱媒流体が室80から略均一な状態で貯熱容器15の
内部に流れるよう制御する。室80の底部には、複数の出
口84を有する熱媒流体供給マニフォルド82が備えられて
おり、これにより、室80の全長にわたり熱媒流体を均一
に分配する。供給マニフォルド82は管路20と連結してい
る（第１図）。

容器15の第２の即ち出口側の端壁83にも又、室81が設け
られ、この室81は端壁83の内部表面と、容器15の全断面
にわたり伸びる穴付き板79との間で画成される。板79は
分配板78と同様にその全表面にわたり複数の穴あるいは
開口部95が備えられている。板79及び95はほぼ均一の制
御された状態で熱媒流体を板79を経て室81へ流す。室81
の上部端には熱媒流体戻り用マニフォルド85が備えら
れ、該マニフォルドには室81からの熱媒流体を受け取る
ための複数の穴あるいは開口部86が備えられられてい
る。マニフォルド85の端は管路56へ連結されている。穴
付き板78と79との間に位置しているのは貯熱室96であ
る。この貯熱室96内に位置しているのは予熱済屑金属を
収容してその熱を維持するための一対の熱維持用の室あ
るいは区画69及び70である。好ましい実施例においては
一対の区画が図示されているけれども、貯熱容器15が該
区画を１個だけ又は２個あるいはそれ以上有してもよ
い。

図示されてはいないけれども、容器15の好ましい実施例
においては、貯熱室96内の熱を維持し、かつ容器15自体
の表面温度を低下させるために容器15は厳しく断熱絶縁
されている。該絶縁は、約50のＲファクタ（R factor o
f about 50）を十分に供給できる程度の絶縁が意図され
ている。各区画69及び70はカバーを備えている（図示さ
れていない）。ハウング76は、システムの作業中の各温
度及びその他の環境条件に耐えるような素材から構成さ
れている。これには、0.64cm（1/4インチ）の厚さの鋼
鉄が採用できる。

好ましい実施例においては、貯熱室96にはサーマルオイ
ル、サーマルソルトあるいはその他の熱媒（熱伝達）材
料の熱媒流体が充填されている。多くの環境において、
熱媒流体の容量は、溶融炉10の高温流出ガスから回収さ
れた熱を貯蔵し維持するに十分であることが期待され
る。しかし、ある環境においては、室96内に追加の貯熱
手段が備えられることが望ましい。採用可能な３種類の
異なる例が第３図、第４図及び第５図に図示されてい
る。

そのような手段の１つが複数のロッド88の形態で図示さ
れている。図示されているように、これらロッド88は垂
直方向に伸長している。即ち、該ロッドが使用される場
合、室96の全体に分配されるように意図されている。好
ましい実施例においては、これらロッドは、本発明のシ
ステムにより予期された作業範囲内での位相変化温度を
有する種々のソルト、ソルト混合物の共融あるいは位相
変化材料からなる。熱媒流体により室96に供給された熱
は、システム内の熱媒流体が十分なレベルに加熱される
と、ロッド88内材料の位相が変化することにより、これ
らロッド88内に貯蔵される。次に、溶融炉10がその溶融
鋼を流出させる間又は再挿入行程の間に作業停止すると
き、室96及びロッド88内に貯蔵された熱は区画69及び70
内の予熱屑金属を予熱された形態に維持する。

様々な共融あるいは位相変化材料がロッドあるいは容器
88内において使用可能である。しかし、該材料は、熱媒
流体に対し採用可能な温度範囲の上限の近くで固体から
液体への位相変化温度を有するものでなければならな
い。（63℃（145゜F）から399℃（750゜F）までの作動
温度範囲を有する）上述のサーマルソルトが使用された
場合、位相変化温度は約371℃（700゜F）でなければな
らない。（221℃（430゜F）から539℃（1100゜F）まで
の作動温度範囲を有する）前述の形態のサーマルソルト
が使用される場合、位相変化温度は約538℃（1000゜F）
でなければならない。更に位相変化材料は比較的高い溶
融熱を有するものでなければならない。約55.6〜111.1k
cal/kg（100〜200 BTU′S/1b）のその溶融熱を有する材
料が望ましい。更に、該材料は良導体であり、その溶融
温度において安定したものでなければならない。

貯熱材料の第２の例として、レンガあるいはセラミック
の格子構造89が図示されている。この格子構造89は複数
のレンガあるいはその他の類似の材料90からなり、室96
の内部全体にわたり複数の壁の形態で設けられている。
これらの各壁は更に複数の失われたレンガ部分91を含
み、これにより熱媒流体が室96内を流れるのが可能とな
っている。これらセラミックあるいはその他の材料の壁
は、溶融炉10の作業中に回収された熱を維持したり、又
区画69及び70内に予熱屑金属を次に溶融炉10内に挿入さ
れるまでそのような予熱状態に保持したりする補助とな
る。

第３図、第４図及び第５図に図示されている第３の形態
の貯熱材料は大量の鋳造鉄92等からなる。貯熱材料の他
の例によれば、この手段が使用されると、鋳造鉄片92又
は他の材料は室96全体にわたり分配され、これにより、
溶融炉10がまだ加熱されていないときに使用するための
熱を貯蔵することが予期される。

通常は、いくつかの異なる形態の貯熱手段の１つのみが
所定の１つの貯熱容器に使用される。しかし、上述した
１つ又はそれ以上の貯熱手段更には上述していない他の
貯熱手段との組み合わせが使用可能である。貯熱手段の
基本的機能は、熱媒流体自体から供給される以上に室96
の貯熱能力を増加させることである。

好ましい実施例の好ましい方法及び構造の詳細が説明さ
れたので、システムの作業が以下のように理解可能とな
る。溶融炉10が動作されると、高温排ガスが、管路18を
経て排出される。これらガスの温度が、熱媒体の所望の
維持温度以上になると、ダンバ24が排ガス全部を管路21
へ向かわせる配置となる。このガスは管路21を通過し、
第１熱交換器11を通り、管路32を経て排出される。熱媒
流体は管路34から第１熱交換器11内を逆流方向に向かっ
て通り、コイル29を経て管路19へ入る。熱媒流体がこの
交換器11を経て通過する間に（上述のサーマルオイルの
場合において）、その温度は約149℃（300゜F）から約3
43℃（650゜F）〜371℃（700゜F）まで上昇する。

溶融炉10が動作していない場合、あるいは熱媒流体の所
望の維持温度よりも低い温度の排ガスを生ずるよう動作
している場合は、ダンパ24は溶融炉の排ガスをバイパス
管路22へ向けるような位置に動作する。従って、管路23
内のガス並びに管路32内のガスの両方とも、最後は管路
35へ向かい、適当な汚染減少装置へ搬送される。

溶融炉が動作し、排ガスが十分高温の場合は、熱媒流体
は所望の最大温度に維持され、管路20から貯熱容器15、
管路56、第２の熱交換器14を順次経て第１熱交換器11へ
戻る循環状態を連続して行う。上述のように、熱媒流体
のこの連続循環により、室96内の流体（第３図、第４図
及び第５図）並びに該室96内の貯熱部材を、熱媒流体の
温度になるまで加熱する。

この室96内の熱媒流体は熱交換器14及び屑加熱手段12を
経て屑金属を予熱し、同時に区画69及び70内に収納され
ている予熱屑金属を溶融炉10内に装入される準備ができ
るまで、予熱状態に維持する。この点については、溶融
炉10が動作していなかったりあるいは低い温度で動作す
るような数時間又はそれ以上の期間がしばしば起る、と
いうことに注目すべきである。何れにせよ熱が貯蔵され
ないならば、予熱された屑金属からの熱は周囲の大気中
に散逸し、溶融炉に導入される屑金属の装入物は冷却さ
れているかあるいは本発明によって可能な程度まで予熱
されていないことになる。

かくして、本発明の方法及び装置は溶融炉から熱の回収
及びそのような熱の貯蔵及び引き続いた使用を可能に
し、これにより、屑金属を予熱し、かつ屑金属を溶融炉
へ挿入されるまで予熱状態に維持する。

好ましい実施例及び方法の説明は非常に特定されたもの
であるけれども、本発明の精神を離れることなく様々な
変更が可能である。従って、本発明の範囲は好ましい実
施例によってではなく、請求の範囲によって示される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のエネルギー回収方法及びその装置を実
施したシステムの全体概略配置図、第２図はシステムの
移送部分を詳細に示す本発明のシステムの別の配置図、
第３図は本発明のエネルギー回収方法及びその装置に基
づく貯熱容器を一部切欠いて示す説明図、第４図は第３
図に示した貯熱容器を一部断面で示す平面図、第５図は
第３図に示した貯熱容器の５−５線に沿う縦断面図であ
る。 10……溶融炉、11……第１熱交換器、12……加熱手段、
14……第２熱交換器、15……貯熱容器、28……ハウジン
グ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】溶融炉（10）からの廃熱を回収してこれを
用い次の装入物を予熱するエネルギー回収方法であっ
て、熱を溶融炉の流出ガスから熱媒流体に伝達し、この熱媒流体を貯熱室（96）に導き、予熱装入物を貯熱室内の熱維持室（69、70）で予熱状態
に保ち、熱媒流体を貯熱室から熱伝達手段（14、12）に導き、熱を熱媒流体から装入物に伝達することによって熱伝達
手段内の装入物を予熱し、予熱装入物を熱維持室（69、70）に移送する、それぞれの工程からなっているエネルギー回収方法。
【請求項２】熱媒流体は液体である特許請求の範囲第１
項記載のエネルギー回収方法。
【請求項３】熱媒流体の温度を所望範囲の温度に保つ工
程を含んでいる特許請求の範囲第２項記載のエネルギー
回収方法。
【請求項４】熱媒流体はサーマルオイルである特許請求
の範囲第３項記載のエネルギー回収方法。
【請求項５】熱媒流体はサーマルソルトである特許請求
の範囲第３項記載のエネルギー回収方法。
【請求項６】溶融炉（10）からの廃熱を回収してこれを
用い次の装入物を予熱するエネルギー回収装置であっ
て、熱を溶融炉の流出ガスから熱媒流体に伝達する第１熱交
換器（11）と、貯熱室（96）を画定するハウジング（76）更に貯熱室内
にあって次の装入物を予熱状態に保つ少なくとも１つの
熱維持室（69、70）のそれぞれを設けた貯熱容器（15）
と、熱媒流体を第１熱交換器（11）から貯熱室（96）に導く
第１案内手段（20、82）と、熱を熱媒流体から次の装入物に伝達してこれを予熱する
熱伝達手段（14、12）と、熱媒流体を貯熱室から熱伝達手段に導く第２案内手段
（85、56）と、熱媒流体を熱伝達手段から第１熱交換器に導く第３案内
手段（48）と、を備えてなるエネルギー回収装置。
【請求項７】熱伝達手段（14、12）は、熱を熱媒流体か
ら装入物加熱流体に伝達する第２熱交換器（14）と、熱
を装入物加熱流体から次の装入物に伝達する加熱手段
（12）とを備えている特許請求の範囲第６項記載のエネ
ルギー回収装置。
【請求項８】装入物加熱流体は空気である特許請求の範
囲第７項記載のエネルギー回収装置。
【請求項９】加熱手段（12）は回転ヒータからなってい
る特許請求の範囲第８項記載のエネルギー回収装置。
【請求項１０】第１熱交換器（11）は気液熱交換器であ
り、熱媒流体は液体である特許請求の範囲第６項記載の
エネルギー回収装置。
【請求項１１】熱媒流体を所望範囲の温度に保つ制御手
段（50、51、44、45、49、26、24）を備えてなる特許請
求の範囲第10項記載のエネルギー回収装置。
【請求項１２】制御手段は、第１（20）、第２（50）、
第３案内手段（48）を通る熱媒流体の流量を制御する流
量制御弁（44）と、選択的に熱媒流体を加熱する補助ヒ
ータ（49）を設けている特許請求の範囲第11項記載のエ
ネルギー回収装置。
【請求項１３】制御手段には温度制御手段（50）がある
特許請求の範囲第12項記載のエネルギー回収装置。
【請求項１４】制御手段には流出ガスを第１熱交換器
（11）又はこのバイパス（22）いずれかに向けるダンパ
ー（24）が設けられている特許請求の範囲第13項記載の
エネルギー回収装置。
【請求項１５】第１（20）、第２（56）、第３案内手段
（48）を通る熱媒流体を吸入排出するポンプ手段（52）
を備えてなる特許請求の範囲第６項記載のエネルギー回
収装置。
【請求項１６】予熱装入物を熱維持室（69、70）に導く
手段（64、66、68）とこの予熱装入物を熱維持室から取
出す手段（71、72、74）とを備えてなる特許請求の範囲
第６項記載のエネルギー回収装置。
【請求項１７】熱維持室（69、70）は、貯熱室（96）を
通って伸び、かつ予熱装入物を導く第１開口を頂部に、
この予熱装入物を取出す第２開口（72）を底部にそれぞ
れ設けている特許請求の範囲第16項記載のエネルギー回
収装置。
【請求項１８】貯熱容器（15）はその一端に、熱媒流体
を第１案内手段（20、82）から貯熱室（96）に分配する
熱媒流体分配室（80）を備えている特許請求の範囲第10
項記載のエネルギー回収装置。
【請求項１９】熱媒流体分配室（80）はその一側で熱媒
流体を流れさせる複数の穴（74）をもっている有孔板
（78）によって画定されている特許請求の範囲第18項記
載のエネルギー回収装置。
【請求項２０】貯熱室（96）に設けた貯熱手段（88、8
9）を備えてなる特許請求の範囲第10項記載のエネルギ
ー回収装置。
【請求項２１】貯熱手段（88）は、位相変化材に入れて
いる複数の容器を備えている特許請求の範囲第20項記載
のエネルギー回収装置。
【請求項２２】位相変化材は熱媒流体を保持する温度範
囲内の位相変化温度をもっている特許請求の範囲第21項
記載のエネルギー回収装置。
【請求項２３】装入物を熱伝達手段（14、12）から熱維
持室（69、70）に移送する第１移送手段（64、66、68）
と、熱維持室から溶融炉（10）へ移送する第２移送手段
（75）を備えてなる特許請求の範囲第６項記載のエネル
ギー回収装置。
【請求項２４】溶融炉（10）はアーク溶融炉である特許
請求の範囲第６項記載のエネルギー回収装置。