JPS60164190A - 加熱炉 - 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） この発明は、転炉、平炉、電気炉、キュポラ、焼鈍炉、
陶磁器用窯このように原材料、半製品等（以上これらを
粗材という）を加熱して溶解、焼成、焼鈍等の処理を施
す加熱炉に関する。

（背景技術） 屑鉄、銑鉄等を溶解する転炉、平炉、電気炉や鋳物製造
のために鋳鉄を溶解するキュポラ、素材の物理的性質を
改善するための焼鈍炉、ｆ＃炭炉、陶磁器を焼成する窯
等は、炉体内に粗材、燃料（コークス重油等）、添加材
（石灰石、炭素分等）を装入し、燃料を燃焼させてその
高熱により粗材を処理するものである。

第１図は、加熱炉の一例として通常の平炉の構成を略示
し、燃料タンクｌ内の燃料（例えば重油）を、ポンプ２
によりノズル３から炉体４内に噴射し、空気口５から吸
引した空気と混合して炉体内で燃焼させ、高熱帯６を形
成し、ここから放射されて炉体の天井、壁から反射され
る輻射熱７により屑鉄等の粗材８を加熱溶解するもので
ある。燃焼ガスは、排気口９からダク）１０を通り吸出
しファン１１を経て、煙突１２から排出される。

第２図は、通常のキュポラの構成を略示し、炉体４の下
部の空気口５から押込みファン１３により炉体内に空気
を圧入し、上部の投入口１４から炉体内に粗材（鋳鉄）
８やコークス等の燃料、石灰石等の添加材を投入し、燃
料を燃焼させて鋳鉄を溶解し炉体４の底部に溜め、適時
取出すものである。燃焼ガスは、排気口９から排出され
る。

上記の２例に見るように、従来の加熱炉にあっては、炉
体内で燃料を燃焼させて粗材を例えば１２００°Ｃ程度
に加熱し、この燃焼ガスをそのまま排出している。この
排出される燃焼ガスは、粗材（装入時は大気温度）や炉
体を１２００°Ｃ程度に加熱するために温度が低下して
もなお１０００°Ｃ程度の高温であり多くの熱量を持っ
ているから、そのまま廃棄してしまうのは不経済である
。炉体への給気と排気との間で熱交換することも行なわ
れているが熱の有効利用については未だ十分ではないと
考えられる。焼鈍その他の加熱炉についても同様である
。

（本発明の目的） この発明は、炉体内で発生する熱を動力の形で再利用し
て、熱および動力の形での総合的なエネルギ利用効果を
改善した加熱炉を得ることを目的とする。

（本発明の構成） この発明は、密閉型とした炉体から排出される圧力があ
り高温の燃焼ガスをガスタービンに供給し、このように
して炉体をガスタービン装置に８１するバーナとして利
用することにより出力と総合して熱効果のよい加熱炉を
得たものである。

（本発明の実施例） 第３図は平炉に本発明を適用した本発明の第一実施例を
示す。第１図と同等部分は同一符号を用いて示し、説明
を省略して以下に説明する。その他の実施例においても
同様とする。

炉体４は密閉型とし、空気口５はダク）１５によりコン
プレッサ１６に接続され、排気口９はダクト１７により
カスタービン１８に接続される。

ガスタービン１８の出力軸には、軸１９により発電機２
０およびコンプレッサ１６を結合する。ガスタービン１
８の排気は、ダクト１０を通して煙突１２から排出され
る。

このように構成されるから、炉体４内にコンプレッサ１
６により圧入（５−１０ｋｇ／ｃｒｎ’　）された空気
で、ノズル３から噴射された燃料を燃焼させて得られる
高熱ガスは、粗材８を約１２００℃に加熱し、粗材８で
ある屑鉄等を溶解する力ζ、排気口９から排出される燃
焼ガスは、なお圧力と＋　ｏ　ｏ　ｏ　”ｃ程度の高温
であり、これがガスタービン１８しこ入って断熱膨張し
てこれを回転させ、この１１ツノの一部でコンプレッサ
１６を駆動し、残りの出ブＪｔ士発電機２０を駆動する
。

この構成は、通常のコンプレッサ、／（−すを付属させ
たガスタービン装置の／＜−すの代りに炉体４を利用し
たような形のものであるカζ、炉体４を密閉型とするこ
とにより、圧力、温度力ζ力゛スタービンを駆動するに
適当な熱ガスを１尋たちのであり、従来はそのまま廃棄
される力＼、熱交換器ルこより排出カスの熱の一部を回
収してＩ、）たちのを、力゛スタービン１８で発電機２
０を駆動し動力の形で排出燃焼ガスのエルルギーを回収
するものである。

第４図は、第３図の第一実施例１こおｌ、Ｘて、力゛ス
タービン１８の排出ガスの温度カーなお６００°Ｃ程度
あるので、これを回収して炉体４内に戻すため、プレッ
サの吐出空気を通すダクト１５との間に熱変換器２１を
設けたものである。これにより力゛スタービンの排気は
２５０℃程度となり、コンプレッサ１６で圧縮されて２
５０〜３００＠Ｃとなった空気は、更に４００°Ｃ程度
に予熱されて空気口５カ）ら炉体４に供給されることに
なり、一層の熱の回収カー行なわれる。

第５図は、加熱炉として定置式の焼鈍炉の場合ｔ：ｉｌ
Ｉ用した本発明の第三実施例を示す。炉体４は、焼鈍す
べき粗材８（例え４ｆ鋳鉄）を置き並べた後、入口を密
閉し、中央部製こ言貨（すたノズル３、空気口５から燃
料とダクト１５を通した空気とを供給して炉体内で燃焼
させる。この空気１士コンプレ、す１６により大気を加
圧したものであり、コンプレッサ１６は軸１９によりガ
スタービン１８と連結され、発電機２０と共１こ力゛ス
タービ゛ン１８により駆動される。炉体４の両端に設（
すだ排気口９．９は、ダクト１７によりカスタービ゛ン
１８ｉ二連通し、炉体から排出される高温圧プＪ力′ス
によりガスタービン１８を回転させる。力゛スターヒ゛
ン１８の排気は、ダクトｌＯにより煙突工２へ排出され
るが、ダク）１０、工５の間に熱変換器２１を設けて、
廃棄される熱の回収を図っている。

第６図は、例えば鋼材中の炭素格子を球状化させて潤滑
性をよくするためにこの鋼材を一定時間高温に曝したり
、焼鈍するための加熱炉の第四実施例を略示する。炉体
４の中央部のノズル３．空気口５から燃料と加圧空気と
を炉体内に供給して燃焼させ、炉体゛の両端から燃焼ガ
スをダク）１７によりガスタービン１８に入れ、コンプ
レッサ１６、発電機２０を駆動すること、排気のダクト
１０と給気のダクト１５との間に熱変換器２１を設けた
ことは第二実施例と同様である。熱処理される粗材８は
、予熱、加熱、冷却の処理を受けつつ移動するようにな
っている。即ち、炉体４の入口４ａは圧力室２２、予熱
室２３を経て外部に通じており、炉体４の出口４ｂは圧
力室２４．冷却室２５を経て外部に通じており、炉体４
および各室２２〜２５を通して粗材８を移送するローラ
コンベヤ２６が設けられている。

冷却室２５の出口には、粗材の取出し時に開く気密性の
戸２５ａを設け、ファン２７により送り込まれた冷空気
が出口から出ないようにしているにの空気により炉体４
、圧力室２４を通って来た温度の高い粗材８は冷却され
る。これにより温度上昇した空気は、ダクト２８を通っ
て予熱室２３へ送られ、常温のまま間欠的に予熱室に送
り込まれた粗材を予熱した後、大気中に排出される。こ
の予熱を有効にするため、予熱室の入口にも戸２３ａを
設ける。圧力室２２には、前後に気密性の戸２２ａ、２
２ｂがあり、先ず出口の戸２２ｂを閉じ、入口の戸２２
ａを開いて予熱室２３から粗材８を圧力室２２に入れ１
次に入口の戸２２ａを閉し出口の戸２２ｂを開いて粗材
８を炉体４内に移動させる。炉体内を移動しつつ加熱処
理され処理がｉった粗材は、入口の気密戸２４ａを開き
出口の気密戸２４ｂを閉じた圧力室２４に入り、次に入
口の戸２４ａを閉じた後出口の戸２４ｂを開いて冷却室
に移され、前記のように冷却されて取出される。圧力室
２２．２４の容積は、炉体４の容積に比べて著しく小さ
いから、このように気密戸を操作することにより炉体４
内の燃焼ガスの圧力は低下することなく、ガスタービン
１８に送られる。または、別に設けたファンにより圧力
室に送気して、戸の開閉で減少した圧力を補うようにし
てもよい。

第７図の第五実施例は、炉体４、圧力室２２、予熱室２
３を通して無端のチェンコンベヤ２９を設け、このコン
ベヤに吊したキャリヤ３０に予熱室２３の外で粗材８を
入れて予熱室２３−圧力室２２−炉体４−圧力室２２−
予熱室２３の順に通過させ、熱処理を終って予熱室２３
を出た粗材８を取出すものである。炉体４内にはノズル
３から燃料を噴射し、空気口５からコンプレッサ１６に
よる加圧空気を送って燃料を燃焼させ、高熱帯６を造っ
て炉体内を高温にしキャリヤ３０に入れた粗材を熱処理
すること、炉体からの排気（例えば約８００℃）をガス
タービン１８に入れてこれを回転させ、発電機２０、コ
ンプレッサ１６を駆動すダクト１０とコンプレッサの吐
出空気（５〜１０ｋｇ　／ｃｍ′、２５０〜３００℃）
を通すタクト１５との間に熱変換器２１を設けて排気の
熱を回収し、炉体４に入れる空気温度を約４００°Ｃと
すること、圧力室２２において気密性の戸２２ａ、２２
ｂを開閉して炉体４内の圧力を保ちつつキャリヤ３０を
炉体４に出入させることは前例と同様である。

炉体４から予熱室２３に戻って来る粗材は、８００°Ｃ
程度の高温となっているが、この熱は、これから炉体４
へ入れようとする常温の粗材、キャリヤに伝わってこれ
を予熱し、戻ってた来た粗材等は冷却される。

第８図は第７図の冷却室２３に、押込みファン３１によ
り空気を圧送して、炉体４を出た８００°Ｃ程度の粗材
等の熱をこの空気を媒体として新しい冷粗材に移し、７
００°Ｃ程度となって予熱室２３を出る空気を第二の熱
交換器３２に通して、第一の熱交換器２１により４００
°Ｃ程度に加熱されたコンプレッサ１６の吐出空気を更
に８５０’（：！程度に加熱１ｈａＬ−−４−１４，＾
１つ叡１”ｎ）”Ｍ４ｋ１Ｍｌ”１−）コル麩室２３お
よび炉体４内に気流案内板３３．３４を設けて空気と粗
材との接触を良好にするようにした構成を示している。

第２図のキュポラについても、投入口１３に圧力室を接
続し、排気口９をガスタービンに接続し加圧型にするこ
とにより、本発明を実施することができる。

（本発明の効果） 本発明は、加熱炉を密閉型とし、この中に噴射した燃料
を加熱空気により燃焼させて、粗材を処理し終った排気
がガスタービンを駆動できるようにしたから、ガスター
ビンの出力として熱エネルギを回収することができるも
のであり、熱交換器のみによる熱の回収よりも効率よ〈
熱、を回収して、総合的に効率よく運転できる加熱炉を
得ることができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の平炉を略示する縦断面図、第２図は第一
実施例、第４図は第二実施例、第５図は第三実施例、第
６図は第四実施例、第７隠は第五実施例、第８図は第六
実施例である。 １：燃料タンク、２：ポンプ、３；ノズル、４：炉体、
５：空気口、６：高熱帯、７：輻射熱、８：粗材、９：
排気口、１．０＋ダクト、１１：吸出しファン、１２：
煙突、１３：押込みファン、１４：投入口、１５：ダク
ト、１６・コンプレッサ、１７：ダクト、１８ニガスタ
ービン、１９：軸、２０：発電機、２１：熱交換器、２
２：圧力室、２２ａ、２２ｂ戸、２３：予熱室、２３ａ
戸、２４：圧力室、２４ａ；戸、２４ｂ＝戸、２５・冷
却室、２５ａ。 戸、２６・ローラコンベヤ、２７：ファン、２８：ダク
ト、２９：チェンコンベヤ、３０キヤリヤ、３１：押込
みファン、３２：熱交換器、３３．３４：気流案内板。 特　許　出　願　人　西　脇　仁　− 代　理　人　小山　欽造（ほか１名） 第１図　第２図 第５図 第　６　図・

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 密閉型とした炉体（４）から排出される圧力のある燃焼
   ガスをガスタービン（１８）に供給し、このように炉体
   （４）をガスタービン装置における八−すとして利用す
   ることにより、カスタービンの出力と総合して熱効果の
   向上を図った加熱炉。