JPS59180233A - 工業用処理空気の加熱方法 - Google Patents

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】 技術分野 本発明は工業用の目的に使用する処理空気を予め決定さ
れた所定温度に加熱する処理空気加熱方多くの工業的処
理工程において処理気体殊に刀日熱空気の消費量を著し
く多量に必要とする場合が起る。このようｆ、多量の処
理気体を加熱するために通常行われる加熱方法には例え
ば熱交換器のＩ吏用があるが、これは高額の設備費用を
要し、その上石炭、コークス、天然ガス、油その他の化
石燃料の燃焼による加熱方法が近年において益々一般化
するようになっている。しかしながら環境と技術的観点
に立ち考えると、前述のような化石燃料の燃焼手段には
問題がある。即ちまず第一に環境面において、大気を酸
性化する硫黄不純物が放出され、かつ煙やネ某の沈堆物
が生ずるからである。

他方技術面においては種々の鉄や鋼の製造過程の如き工
程において硫黄の発生は許容しえないものである。その
上また上述した化石燃料の価格は著しく高騰してきたと
いう価格上の問題もある。勿論上述した問題点に対して
は当該技術分野における多数の専門技術者がその対策に
努力を払っている。また鉄′＄製造工業において生産量
の増大化と同時にコークス消費量を節減する目的で連鎖
炉に吹込むプラストエアの製置を高める方法が多数開発
されている。この公知の方法において、プラストエアは
電弧を利用する衆知の装置であるプラズマ発生機内で発
生させたプラズマを通して全面的に加熱されるか或は部
分的に加熱されて高温化する方法が採用されている。こ
のプラズマ発生機利用の長所は効率が略９０条に達する
ほど極めて高効率でめ９、かつ通常３０００℃のごとき
著しい高温度が得られることである。

プラズマ発生機内において発生したプラズマ内には非常
に多数の原子や分子がイオン化され、そしてこれらのイ
オン化された粒子は極端な程に反応的である。しかしな
がらプラズマガスによる空気流が通常の低温度状態に変
化するとさ、窒素や成木と共に窒素酸化物が発生する。

周知のように窒素酸化物は極めて有害であり処理用器材
を破壊する硝酸を生成する。

連鎖炉に対しプラストエアを加熱する従来公知の方法に
おいては、発生したプラズマガスが連鎖炉内に直接次ぎ
込まれ、そのとき生ずる窒素酸化物は連鎖炉内に装填さ
れた充填物質問に形成さｔした流通路を通過する間に自
動的に分解されてしまうので、こｉｔで問題にされるこ
とはなかったのである。

発明の目的 本発明の目的は前述した従来の欠点を解消することであ
り、従って処理空気を汚染せしめることなく加熱し、か
つ上述した窒素酸化物の形成作用を伴なわない加熱方法
を提供することである。これによシ従来使用されていた
化石燃料による加熱手段に比較し、加熱経費が−そう廉
価にしうる長所を有する。

発明の構成 上述した本発明の目的は、以下の当初に記載する本発明
方法により達成しうるものである。即ち自由窒素或は酸
素を全く含まない気体流がプラズマ発生機内に導入され
、この発生機内で高温度に加熱され、次いで以上のよう
にして生成されたプラズマガスが最終的に得られる気体
流が予め決められた高温に達する程度の割合で処理空気
中に混合する、という方法によって達成しうるのである
。

この場合、プラズマ発生機内で加熱された気体流は好ま
しくは水蒸気或は蒸気である。全く驚くべきことには、
蒸気によって生成した高温プラズマガスを空気流に混合
するとき、窒素酸化物は混合区域内においてすら全く生
成されなかった事実である。

更に本発明の好ましい他の実施例によれば、該プラズマ
発生機内に適用された蒸気はプラズマ発生機の冷却水損
失の助けによって完全にか或は部分的に生成されること
である。

本発明方法は、いくつかの応用例を示す添付図面を参照
して、以下詳細に説明される。

実施例 第１図においてプラズマ登・″ 化して示す。プラズマ発１ 体流、好ましくは水蒸気気体 気の流れ全導入するための供給管２が収いる。プラズマ
発生機内を発生繻弧が通り抜けるとき、上記気体はプラ
ズマ状態ＶＣ達し、ここに所謂プラズマガスが生成され
る。図示においで供給気体の流れ方向からみて、プラズ
マ発生機のすぐ背後に所望の添加物質を供給するため鋭
利な指状のランス４を設けた水冷式羽口３が結合−４７
シて匹る。加熱される空気容積は羽口３の直後において
極めて高温のプラズマガス中に加えられることになるが
、これは混合作用或は反応を起すべき空間領域８の端部
に形成されている処理空気の流入ロアを通して加えられ
ることになる。

プラズマ発生機の金属製構造部分は水冷却され、そのた
めプラズマ発生機の約１５チの入力動力は冷却水損失と
なって消費されてしまう。それ故、圧力と温度が高圧、
高温化するごとき設計構造でプラズマ発生機を製作すれ
ば、この冷却水は熱交換器における蒸気の発生に利用す
ることも可能である。プラズマ発生機に導入される蒸気
圧力は３〜４バールが好ましく、このときの温度は約１
２０℃である。従ってプラズマ発生機の冷却水導管には
何等の障害をも起さないように少くとも前述の諸条件を
満足しうるように構成されていなければならない。

第２図は搬送用の網格子コンベアを有するペレット製造
プラントに本発明を用いた応用例を示す。

同図に示したペレット製造プラントにおいて、無端コン
ベアベルト１１は相互に連結されてレール上を走行する
貨車１２を以って構成きれている。

貨車１２は炉１３の内部を通過し集塊状に積込まれた選
鉱鉄磁石即ちベレットを移送するだめのものである。こ
のベレットはローラ形篩別機１４を通して貨車１２に向
って連続的に供給される。貨車１２は２１１ｉ８１所の
乾燥区域１５．１６と、予熱区域１７と、２つの後部焼
結区域１８ａと１８ｂを備えた焼結区域１８と、２つの
冷却区域とから・よる各区域をここに列記した順序に従
って通過してゆく。これら通過貨車の底部から空気が通
過できるように、貨車の底部は格子状床或は鋼状の床が
設けられている。とのペレット製造プラントに対する処
理空気として工程中における他の部分から冷却した空気
を使用することも５ｆ能である。該冷却空気は冷却ファ
ン２１により供給されるが、その場合始めに冷却区域１
９と２０の方へ吹き込まれるようにしている。わずかの
空気流れが最終段の冷却区域２０の方へ流出してゆき、
空気乾燥用ファン２２によって最初の乾燥区域１５の方
へ導びかれ、これによって貨車１２内のベレット層を通
過し、排出ファン２３から煙突２４の方へと排出される
。

引き込まれた大部分の空気は管域は集風器２５に導びか
れ、その後導通路２５ａ、２５ｂを流下し予熱区域及び
焼結区域１８内に配列されたバーナに導かれる。バーナ
の適切な配列分布は予熱区域内に４対のバーナが配置さ
れ、焼結区域１８には７対のバーナ４：”配列されてい
る。わずかの空気量が後部焼結区域ｉｓｂ内にある貨車
１２を流下し、焼結処理作用は貨車内磁底部のベレット
／響においても行なわれるようになる。回収熱ファン２
８が後部焼結区域１８ａ、１８ｂの下方に配置されてＪ
？シ、これによって空気は導管２９を通って第２乾燥区
域に導かれ、次いでベレット満載の貨車を通過した後焼
結区域からの空気と合流して煙突２４の方へ吐き出され
てゆく。

本発明に係る方法をこのようなペレット製造プラントに
使用する場合には前述した焼結区域における６対のバー
ナ配列は第１図で説明した如き設計配列のプラズマ発生
機に置換することが可能である。この場合に必要な空気
の加熱作用は窒素酸化物を発生することなしに達成でき
る。

通常オイルバーナ用に使用された噴射空気量は本発明に
よるプラズマ発生機の利用に対し充分である。それ故、
もしもペレット製造プラントに対する処理空気が本発明
によシ提案された方式で加熱きれるならば付設された送
風ファン或は圧縮機設備の如き処理設備への変改は何件
必要としない。

必要なことはただ本発明に係るプラズマ式バーナを設備
することだけであり、これには電気的な装備、付属機具
および水蒸気或は油のガス気体源ンこ接続すべき連結設
備が必要となるのみである。

第３図は第２図における焼結区ノ或のフ腺１１ｉ−１１
１に沿う装置の部分的断面を示す。車輪；３１を具えた
貨車１２がレール３２上を走行する図が示されている。

９００℃に加熱きれた空気は東風器２５から流下し、導
ｇ２５　ａ　、　２５　ｂ　ｔｍッて力ｑ熱さるべきバ
ーナ区域に流入し、炉内３３に入り次いでペレットを満
載した貨車１２内を通って下方へ通過してゆく。第３図
は第１図に示したプラズマ発生機を使用する態様を示す
。この設備の作用は以下に述べる具体例を参照すれば−
そう明瞭に理解されよう。ここに記載した本発明の応用
例は数多い技術的応用例の中の一つに過ぎないが、この
応用例において窒素酸化物の発生に関する問題は遺志な
く解決されうろことが看取できるであろう。

第２図および第３図に略図的に示されたベレット製造プ
ラントに結び付けた数値例を記載することにより更に本
発明は明瞭にされる。その数値例はつぎのとお９である
。ベレット製造プラントにおける生産量が１時間当、９
４２０）ンのベレットであると仮定する。この装置の工
程に使用された従来の空気は当初約９００℃の温度をも
つようにしていた。周知のように、実際焼結工程に必要
とされる温度は約１３００℃である。しかしながら、移
送されてくるベレットを急速に１３００℃にまで急上昇
させることはできない。それ故、前にも詳しく述べたこ
とから明かなように、最初の乾燥区域において乾燥空気
は約２５０℃の温度に加熱され、次いで空気温度は予熱
区域において漸次増加される。焼結区域の後方に後部加
熱区域が配列され貨車内の最下層のベレットさえも焼結
されうる時間をもつように配置されている。ところで実
際の焼結区域には以前のオイルバーナ群に置き替えて、
本発明に係るプラズマ発生機が装備されている。

前述したベレット生産量に必要とする動力量は３９ＭＷ
で、これは約】時間当）約７００００Ｎｒｎ３の空気量
を加熱するために必要とする１時間当勺３．４トンの油
量に相当している。

応用例で示したコンベア式炉設備においては１１対のバ
ーナを有し、それらの中の７対は焼結区域に配列されて
いる。この発明の応用例において、最後の６対のバーナ
列は対の形で配列した６個のプラズマ発生機によって置
き替えることが好適である。フリズマガスを生成するた
めにプラズマ発生機を通過するガス前は大よそ焼結工程
に対して最終的に使用された処理空気量の約１０係にし
か過ぎなかった。それ故気体流の出発温度は給体的な要
件にはならなくなる。

ベレット製造プラントのように莫大な研究費を必要とす
るプラントにおける処理工程を効果的に改善するだめの
一つの条件は既存の設備の廃棄を最小限度に抑えて達成
すべきことは明らかである。

このような設備は本発明の場合において完遂できるもの
であシ、即ちオイルバーナ設備のみを取シ除き、これに
替えて電力供給とそれに付属した多少の付属部品を付帯
した電気的装備をもつプラズマ発生機を以って置換する
だけでよい。

プラズマ発生機及びオイルバーナに対する必要エネルギ
は実質的に同等である。しかしながら、プラズマ型バー
ナの効率はオイルバーナよシ大きい。もっと重要なこと
は、化石燃料の価格が極端なほどに急騰しつつおること
であり、本発明による方法によればこれに替って甚だし
く廉価な電気に置換え参ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法に係る装置の骨組み図を示し、第２
図は本発明によって提示された加熱空気生成方法を使用
する移送粒塊物に対するペレット製造プラントの骨格図
を示し、第３図は第２図中にあられれた発明の要部に当
る部分をｉｌ　ＤＩ　−ＩＩＩに沿う断面で示す・ １・・・プラズマ発生機、２・加熱気体供給導管、３・
・・水冷羽目、４・・添加物質供給用フンス、７　・被
加熱空気流入口、８・・・混合区域、１１・・・コンベ
ア、１２・・・貨車、１５１１６・・・ベレット乾燥区
域、１７・・・予熱区域、１８・・・焼結区域、２５・
・・東風器。 特許出願人 工スケイエフスティール エンジニアリングアイティエボラーク 特許出願代理人 弁理士　青　木　　　　朗 弁理士　西　舘　和　之 弁理士　吉、ニゴ１）正　行 弁理士　山１τ占　昭　之 弁理士　西　山　雅　也

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　自由窒素或は酸素を含んでいない気体流をプラズ
   マ発生機内へ送シ込みこれをその内部において高温度に
   加熱し、かつこれにょ夛得られたプラズマガスを最終的
   に得られるガス流の温度が予め定められた温度に達する
   程度の混合割合で処理空気中に混合することを特徴とす
   る工業用処理空気の加熱方法。 ２、特許請求の範囲第１項記載の方法において、プラズ
   マ発生機において加熱された気体流は水蒸気であること
   を特徴とする工業用処理空気の加熱方法。 ３、特。ｉ′Ｉ−請求の範囲第１項記載の方法において
   、プラズマ発生機中で７Ｊ１１熱される蒸気はプラズマ
   発生機の冷却水損失の助けにより完全にか或は部分的に
   発生されるようにしたことを特徴とする工業用処理空気
   の加熱方法。 ４、特許請求の範囲第１項、第２項または第３項に記載
   の方法において、プラズマ発生機内で発生したプラズマ
   ガスを該発生機から流出させた後で直ちに処理空気流中
   に混合するようにしたことを特徴とする工業用処理空気
   の加熱方法。 ５、特許請求の範囲第１項、第２項、第３項または第４
   項記載の方法において、プラズマ発生機内において加熱
   されたガス流は処理空気流のほぼ１０％であることを特
   徴とする工業用処理空気の加熱方法。