JPS59221589A - 輻射熱回収装置 - 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】 本発明は、冷却床上の高温物体からヒートバイブを用い
て輻射熱を回収する装置に関する。

一般に製鉄所等では高温に加熱された鋼材および鋼管が
熱回収されることなく冷却床において自然冷却されてい
る。すなわち、連鋳工場、分塊工場、製管工場からの高
温物体、例えば加熱鋼材および鋼管はコンベアで冷却床
上に運ばれ、次いでこの冷却床上をチェンコンベアにて
移動する間に自然冷却される。通常、このチェンコンベ
アによる搬送中熱回収は行われない。したがって、自然
冷却ということから熱空気の対流による作業環境の悪化
が目立っている。そのため、省エネルギーおよび作業環
境改善の観点から、このような加熱高温鋼材および鋼管
から熱を回収するいくつかの方法が提案されてきたが、
それらはガスを循環させ、主として高温鋼材および鋼管
との接触によって熱交換させる方法と、輻射室において
主として輻射によって熱交換させる方法とである。しか
しながら、前者の方法を在来設備で実施しようとしても
、例えば循環ガス源を新たに設けねばならず、またその
ようなガスの取得が困難であるなどの問題が生し、一方
、後者の方法でも設備の全面的な更新が必要となるなど
、余り実際的な方法とはいえなかった。

なお、今日、一部の製鉄所においては、自然冷却床の廃
熱回収に多管式熱交換器が世いられている。

これは自然冷却床内に管束を配置し、この管束に被加熱
流体を循環させて熱交換させるものであるが、熱源が非
連続となって停止した場合、つまり、加熱鋼材および鋼
管が送られてこない場合、反対に、高温となった被加熱
流体が今度は放熱してしまい、せっかく回収した熱の損
失があるなど、必ずしも満足のゆくものではなかった。

本発明は上記の問題を解消すべくなされたもので、その
要旨とするところは、　高温物体を載置して冷却するた
めの冷却床と、該冷却床上の高温物体からの輻射熱が到
達する距離内に設けられた複数本のヒートパイプと、別
置ドラムとを備えており、前記ヒートパイプの放熱部が
熱媒体の供給口および排出口を備えた容器に収容され、
かつ前記別置ドラムから前記容器内への前記熱媒体の循
環系路を設けたことを特徴とする輻射熱回収装置である
。

本発明は、このように、例えば加熱鋼材、鋼管等の高温
物体からの輻射熱の回収にヒートパイプを用いるととも
にヒートパイプからの熱回収機構を別個に設けたところ
に大きな特徴を有するものである。

ヒートパイプは一般的には、閉回路を与えるように両端
が封止されている導管またはチューブであって、その内
表面にはウィック（吸上げ作用）構造体を設＆Ｊ、内部
を排気するとともに少量の作動流体を封入したものであ
る。原理的には、ヒートパイプの一端、つまり受熱部で
吸収された熱によって作動流体は気化し、生成した蒸気
はわずかに高くなった圧力の推進力によってチューブの
他端の低温部、つまり放熱部の方に流れて行き、次いで
、放熱により凝縮した作動流体が管内表面の前記ウィッ
ク構造体中を毛管移動により移動してヒートパイプの前
記受熱部に再び戻り、受熱−放熱のサイクルが完結し、
これにより熱の移動を行うのである。

このようにヒートパイプは省エネルギータイプの熱交換
要素といい得るが、しかしながら、従来のヒートパイプ
の放熱部は裸管になっており、この放熱部を直接、例え
ば、汽水分離ドラムに挿入してこの放熱部からの熱回収
を行っていたのである。そのため受熱部が長くなると放
熱を充分行わせるためには放熱部長さも長くする必要が
あり、例えば、受熱部を１５ｍとすると充分に放熱を行
なわせるのに必要な放熱部長さは約２〜３ｍにもする必
要がある。その場合、汽水分離ドラムは２〜３ｍの放熱
部が入る大きさにしなければ充分な熱回収をすることが
できないことになる。

一方、もし広範な排熱部面積領域からの排熱を回収する
には、熱回収面積を大きくする必要上、受熱部の長さを
長くする必要があるが、上述のように受熱部を区くする
と、今度は放熱部も長くしなければならない。そしてそ
の場合、汽水分離ドラムが非常に大きくなり設備費が大
きくなること、排熱発生部近傍に大きな汽水分離ドラム
等が設けにくいということ等の難点があり、従来は広範
な非熱部面積領域からの排熱、例えば製鉄所の鋼材冷却
時の輻射熱の回収にはそのような受熱部の長いヒートパ
イプは使用出来なかった。

本発明者らはこの問題を解消すべく種々検討した結果、
ヒートパイプの放熱部をさらに別の容器内に収容し、こ
の容器内に熱媒体を循環させる構造を採用することによ
り、放熱部の長さが短（、一方、受熱部の長さの長いヒ
ートパイプを利用することができ、かつ別置ドラム、例
えば上記汽水分離ドラムをコンパクトに構成することが
でき、広範な排熱回収領域からの輻射熱の回収が可能と
なるとの知見を得、これにもとすき前述の如き特徴を有
する本発明を完成したのである。

次に本発明の１実施例として、製鉄所等での高温鋼材、
鋼管からの輻射熱を回収する装置を示す。

第１図は、本発明に用いるヒートパイプを１部破壊して
示す略式側面図である。ヒートパイプｌは受熱部２およ
び放熱部３からなり、受熱部２は多数のフィン４が設け
られ、輻射熱の吸収効率を上げるようになっている。一
方、放熱部３は裸管５となっていて、容器、例えば圧力
容器６内に収容されてし）る。

この容器内には熱媒体７が収容されていて、図中矢印で
示すように、前記熱媒体が該容器への供給口８から入り
、排出口９を経て出て循環することＧこより、別置ドラ
ムである適宜外部熱交換器（図示せず）Ｇこ熱交換関係
で連絡、している。

第２図は輻射熱回収装置の略式側面図であり、第３図は
第２図の■−■線からみた同じく略式側面図である。

図中、床面上に柱１０と天井板１１とで囲んで形成した
輻射熱回収室１２に鋼製無限軌道１３からなる可動冷却
床１４が設置されて、このうえを加熱高温鋼材、鋼管等
の加熱高温物体１５が搬送されてし）る。梁１６からは
吊金具１７によって複数本の本発明に係るヒートパイプ
１８が傾斜吊下して設けられている。これらのし−ドパ
イブ１Ｂはフィン１９を有する受熱部２０が前記可動冷
却床１４上の加熱高温物体１５からの輻射熱が到達し得
る距離内Ｇこ対向設置され、一方、その対向端の放熱部
２１が圧力容器２２で被覆され、可動冷却床外部に突出
配置するように設置されている。

前記圧力容器２２は熱媒体である例えば純水が流入・流
出するマニホルド２３およびヘッダー２４を介して天井
板１１上の汽水分離ドラム２５に熱交換関係に連絡して
いる。該汽水分離ドラム２５には蒸気管２６が設けられ
ている。

天井板１１の下面にステンレス製薄板などを貼り付けて
それによる輻射熱を反射させ再利用することによって排
熱回収効率を上げることもできる。

上記のように構成した輻射熱回収装置においては、例え
ば、７００℃の鋼材が可動冷却床１４に載せられ、移動
する間に自然冷却される場合、ヒートパイプ１８の受熱
部２０は鋼材からの輻射熱を得て、ヒートパイプの内部
流体が蒸発し、その蒸気が内部の圧力差から放熱部２１
に至って放熱して凝縮し、今度はウィック構造体の毛細
管作用により受熱部２０に戻って循環し、一方、放熱部
２１においては圧力容器２２内の純水と上述の凝縮によ
る熱とが熱交換する。圧力容器２２内の純水はこれによ
り例えば約８　ｋｇ／ｃｎ！Ｇ、　　１７５℃の高温と
なり、それはマニホルド２３を経てヘッダー２４に集め
られ、次いで汽水分離ドラム２５に入り、蒸気発生に利
用する。このようにして発生させた蒸気は蒸気管２６か
ら取出され、適宜の用途に使用される。約１５０℃の残
存水は一部が管２７．Ａポンプ２８、ヘッダー２９、マ
ニホルド３０を経て循環し、一部はブロー管３１から放
出され、新しい純水が液面制御調節バルブ３２、ポンプ
３３を経て汽水分離ドラム２５に供給される。

３４は液面センサーである。このようにして、可動冷却
床■４上の加熱高温物体１５は約４００℃まで冷却され
、次工程に送られる。

以上、本発明の一実施例について説明したが、当業者に
はすでに明らかなように、その具体的構成については、
本発明の範囲内において、多くの変更例が考えられるの
である。例えば上記の使用例にあっては、ヒートパイプ
１８の受熱部２０にフィン１９を附設し、放熱部２１は
裸管として、ヒートパイプ１本ごとに圧力容器２２で被
覆し、マニホルド２３、ヘッダー２４を経て汽水分離ド
ラム２５、に熱媒体を循環させる糸路を利用して、加熱
高温物体１５の輻射熱の回収を行わせたが、変更例とし
て、場合によってはヒートパイプによる輻射熱回収量を
増大する目的で、フィンを熱源に対して直面させ、しか
もそれをさらに密に設け、また加熱高温材料にさらに近
ずける工夫を施してもよい。またヒートパイプは両端部
ともフィン管または裸管として使用することも可能であ
る。更に圧力容器の容積の増大をいとわず設置場所に余
裕がある場合は、多数の放熱部を一個の大形の圧力容器
内にまとめて収容することもでき、この場合は前述のマ
ニホルドおよびヘッダーは省略できる。上記実施例では
熱媒体として純水を使用したが温度条件によってはその
他の流体が使用できまた圧力容器に限らず通常の容器も
使用できることは勿論である。ここに使用する加熱高温
物体は鋼材、鋼管に制限されず非鉄金属の加熱高温物体
にも適用可能である。なお上記では輻射熱を遮断しない
ようにヒートパイプは梁より吊下させたが、側方より支
持させるなど適宜の手段が採用できることはいうまでも
ない、またこのヒートパイプは附随的に対流熱も回収す
ることは勿論である。

かくして、以上の説明からも明らかなように、従来の多
管式管束内に被加熱体を循環させて加熱高温材料の輻射
熱を回収する方式では、熱源が停止した場合、すでに熱
回収し折角高温となった被加熱体が放熱して熱損失があ
ったが、本発明に係るヒートパイプを利用した輻射熱回
収装置にあっては、輻射により受けた熱は即時熱媒体に
伝えられ、受熱部の受熱が停止した場合でも、熱媒体は
受熱部とは分離し各々独立した構成であるため熱損失は
なく高効率の熱回収が計られる。

また加熱高温物体が静止せずチェンコンベア上を運搬中
であっても、その上方に設けたヒートパイプは輻射熱を
何の障害もなく受熱部で回収できる。さらに容器をヒー
トパイプごとに設けた構成を採る場合、装置全体を小形
化することができるため狭い場所での設置に適し、特に
既設の冷却床へ取付ける場合に便利となり、熱容量に応
じて簡単にその数を増減できる。

以上、本発明によれば、製鉄所等で従来特に利用される
ことなく排棄されていた加熱高温鋼材、鋼管等の有して
いる厖大な熱量が熱損失なく効率的に回収できるため、
本発明は省エネルギーに資するところ大なるものがある
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明において使用するヒートパイプを１部
破壊して示す略式側面図； 第２図は、本発明に係る装置を示す略式側面図；および 第３図は第２図の■−■線からみた同じく略式側面図で
ある。 １：ヒートパイプ　　　２二受熱部 ３：放熱部　　　　　　４：フイン ５：裸管　　　　　　　６：圧力容器 ７：熱媒体　　　　　　８：供給口 ９：排出口 出願人　　住友金属工業株式会社 株式会社　笹倉機械製作所 代理人　　弁理士　広　瀬　童　−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 高温物体を載置して冷却するための冷却床と、該冷却床
   上の高温物体からの輻射熱が到達する距離内に設けられ
   た複数本のし一ドパイブと、別置ドラムとを備えており
   、前記ヒートパイプの放熱部が熱媒体の供給口および排
   出口を備えた容器に収容され、かつ前記別置ドラムから
   前記容器内への前記熱媒体の循環系路を設けたことを特
   徴とする輻射熱回収装置。