JPS6217108A - 高炉熱風炉燃焼排ガスの顕熱回収方法 - Google Patents
高炉熱風炉燃焼排ガスの顕熱回収方法Info
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- JPS6217108A JPS6217108A JP15633185A JP15633185A JPS6217108A JP S6217108 A JPS6217108 A JP S6217108A JP 15633185 A JP15633185 A JP 15633185A JP 15633185 A JP15633185 A JP 15633185A JP S6217108 A JPS6217108 A JP S6217108A
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- Japan
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- heat
- exhaust gas
- gas
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、高炉熱風炉燃焼排ガスの顕熱回収方法に関す
る。
る。
（従来の技術）
高炉熱風炉の排熱回収方法としては、たとえば実公昭５
７−１８４３１号公報、実公昭５９−２８０３０号公報
等に開示さｎる装置を使用するもの、特開昭５８−１３
６７０８号公報に開示さルる方法等がある。
７−１８４３１号公報、実公昭５９−２８０３０号公報
等に開示さｎる装置を使用するもの、特開昭５８−１３
６７０８号公報に開示さルる方法等がある。
前二者の方法は、熱媒を用いて排熱回収を行なうもので
、特に実公昭５９−２８０３０号公報に開示される方法
は、排熱回収部で、回収熱量の変動に応じて放熱部を１
つから２つに増加して熱媒保有エネルギーを最大限に利
用しようとするものである。
、特に実公昭５９−２８０３０号公報に開示される方法
は、排熱回収部で、回収熱量の変動に応じて放熱部を１
つから２つに増加して熱媒保有エネルギーを最大限に利
用しようとするものである。
また、後者の方法は、熱風炉排ガスの顕熱を燃焼用空気
の予熱の形で回収するとともに、その後流に燃料ガス予
熱器を設けてさらに熱回収を図るものである。
の予熱の形で回収するとともに、その後流に燃料ガス予
熱器を設けてさらに熱回収を図るものである。
（発明が解決しようとする問題点）
ところが、前二者の方法は、いずｎも熱媒利用熱交換器
を用いるものであり、この熱交換器が腐食に弱いところ
から、熱風炉排ガスの熱を十分に回収できない問題があ
る。
を用いるものであり、この熱交換器が腐食に弱いところ
から、熱風炉排ガスの熱を十分に回収できない問題があ
る。
また後者の方法は、低温側に腐食に弱い燃料ガス用熱交
換器が設けら几ているため、排ガス温度を下げらｎない
問題がある。低温腐食が生じた場合には熱風炉の操業が
維持できないことにもなる。さらに、排ガス量変動を吸
収する几めに熱媒を使用しており、設備費が嵩む上に、
熱交換率が悪いという欠点がある○ なお、高炉熱風炉等の大型火炉の排熱回収設備としてユ
ングストローム空気予熱器等の再生式熱交換器が広く用
いら几ており、この熱交換器は、他の熱交換器に比べて
、全体体積に対する伝熱面積を大きくとることができる
という長所を有しているが、一方、その最適排熱回収量
すなわち伝熱面積は設置時の火炉操業条件に応じて決定
さｎ、制御応答性が悪いことが問題となることがある。
換器が設けら几ているため、排ガス温度を下げらｎない
問題がある。低温腐食が生じた場合には熱風炉の操業が
維持できないことにもなる。さらに、排ガス量変動を吸
収する几めに熱媒を使用しており、設備費が嵩む上に、
熱交換率が悪いという欠点がある○ なお、高炉熱風炉等の大型火炉の排熱回収設備としてユ
ングストローム空気予熱器等の再生式熱交換器が広く用
いら几ており、この熱交換器は、他の熱交換器に比べて
、全体体積に対する伝熱面積を大きくとることができる
という長所を有しているが、一方、その最適排熱回収量
すなわち伝熱面積は設置時の火炉操業条件に応じて決定
さｎ、制御応答性が悪いことが問題となることがある。
すなわち、熱風炉の燃料転換、操業条件等が変化するこ
とがある。この場合、熱風炉出口の排ガス温度が設置時
に比べて上昇したときには、煙突での排ガス温度も高く
なり、排熱回収効果は低下する。また熱風炉出口の排ガ
ス温度が設置時よりも低下したときには、熱交換器の低
温側伝熱エレメントに酸露点腐食による設備問題が発生
する。
とがある。この場合、熱風炉出口の排ガス温度が設置時
に比べて上昇したときには、煙突での排ガス温度も高く
なり、排熱回収効果は低下する。また熱風炉出口の排ガ
ス温度が設置時よりも低下したときには、熱交換器の低
温側伝熱エレメントに酸露点腐食による設備問題が発生
する。
また、一般に、高炉熱風炉は、高炉送風用熱風を加熱す
るために放熱と蓄熱を周期的に繰り返し操業さｎ、炉の
燃焼を開始する時期の排ガス温度と燃焼蓄熱を終る時期
の排ガス温度とは大幅に変動することがある。また、高
炉１基に対して複数基設けらｎる熱風炉の運転切換えパ
ターンによって、排ガス流量も犬きく変動する。
るために放熱と蓄熱を周期的に繰り返し操業さｎ、炉の
燃焼を開始する時期の排ガス温度と燃焼蓄熱を終る時期
の排ガス温度とは大幅に変動することがある。また、高
炉１基に対して複数基設けらｎる熱風炉の運転切換えパ
ターンによって、排ガス流量も犬きく変動する。
このため、上記したような熱回収効率の低下あるいは排
ガス温度低下による腐食の問題がある０そこで、本発明
の目的は、排ガス流量、温度の変動にかかわらず、酸露
点腐食を回避できる限界までの排ガス熱回収を達成し得
る高炉熱風炉燃焼排ガスの顕熱回収方法を提供すること
にある。
ガス温度低下による腐食の問題がある０そこで、本発明
の目的は、排ガス流量、温度の変動にかかわらず、酸露
点腐食を回避できる限界までの排ガス熱回収を達成し得
る高炉熱風炉燃焼排ガスの顕熱回収方法を提供すること
にある。
Ｃ問題点を解決するための手段）
上記問題点を解決するために、本発明は、高炉熱風炉燃
焼排ガスにより燃焼空気および燃料ガスを予熱すること
によって排ガスの顕熱を回収する方法において、高炉熱
風炉燃焼排ガスの流ｎ方向に沿って、その上流側から、
低カロリー燃料ガス予熱器、再生式空気予熱器および高
カロリー燃料ガス予熱器を順次設置するとともに、各予
熱器入側に排ガス温度検出器を設け・排ガス温度が各予
熱器内で酸露点温度まで低下する場合には、空気または
燃料ガスによる排ガス抜熱量を制御することを特徴とす
るものである。
焼排ガスにより燃焼空気および燃料ガスを予熱すること
によって排ガスの顕熱を回収する方法において、高炉熱
風炉燃焼排ガスの流ｎ方向に沿って、その上流側から、
低カロリー燃料ガス予熱器、再生式空気予熱器および高
カロリー燃料ガス予熱器を順次設置するとともに、各予
熱器入側に排ガス温度検出器を設け・排ガス温度が各予
熱器内で酸露点温度まで低下する場合には、空気または
燃料ガスによる排ガス抜熱量を制御することを特徴とす
るものである。
本発明を図面に基いてさらに詳細に説明する。
高炉熱風炉１の燃焼排ガス流ｎの最上流に、高炉熱風炉
で消費量の多い低力口１）−燃料ガスたとえば高炉ガス
（Ｂガス）を予熱するための熱交換器２を設置し、低カ
ロリー燃料ガスを予熱する０この熱交換器２としては、
直交型伝熱式熱交換器等が用いら汎る０そこで、排ガス
温度低下時には、腐食を防止するぺ〈酸露点温度（通常
１２０°Ｃ）よりも十分高い温度（たとえば２５０°Ｃ
）を維持するよう、熱交換器２における排ガス抜熱量が
制御される。このために、熱交換器２の入側に設けた排
ガス温度検出器２ａにより熱交換器入側の排ガス温度が
検出さｎ５この検出温度と酸露点防止下限温度設定値（
たとえば２５０℃）との差が演算さｎｌこｎに基いて、
熱交換器２への低カロリー燃料ガス供給量が、バイパス
管路３ｂに設けた流量調節弁３Ｃにより減少または停止
さｎる。
で消費量の多い低力口１）−燃料ガスたとえば高炉ガス
（Ｂガス）を予熱するための熱交換器２を設置し、低カ
ロリー燃料ガスを予熱する０この熱交換器２としては、
直交型伝熱式熱交換器等が用いら汎る０そこで、排ガス
温度低下時には、腐食を防止するぺ〈酸露点温度（通常
１２０°Ｃ）よりも十分高い温度（たとえば２５０°Ｃ
）を維持するよう、熱交換器２における排ガス抜熱量が
制御される。このために、熱交換器２の入側に設けた排
ガス温度検出器２ａにより熱交換器入側の排ガス温度が
検出さｎ５この検出温度と酸露点防止下限温度設定値（
たとえば２５０℃）との差が演算さｎｌこｎに基いて、
熱交換器２への低カロリー燃料ガス供給量が、バイパス
管路３ｂに設けた流量調節弁３Ｃにより減少または停止
さｎる。
一方、排ガス温度が高過ぎる場合であっても、この高温
排ガスで加熱さｎる低カロリー燃料ガスたとえば高炉ガ
スはその主成分がＣＯ，ＣＯｚ。
排ガスで加熱さｎる低カロリー燃料ガスたとえば高炉ガ
スはその主成分がＣＯ，ＣＯｚ。
Ｎ２等であるので、ガス変質等の問題は生じない。この
ようにして、最大限の熱回収が達成さｎる０ 低カロリー燃料予熱用熱交換器２の後流には、燃焼空気
予熱用の空気予熱器３が設けらｎる。
ようにして、最大限の熱回収が達成さｎる０ 低カロリー燃料予熱用熱交換器２の後流には、燃焼空気
予熱用の空気予熱器３が設けらｎる。
この熱交換器３としては、排ガス温度変動に対する抜熱
量制御については応答性が悪いが、腐食に対して極めて
有利な再生式熱交換器たとえばユングストローム式熱交
換器が使用さｎる〇したがって、排ガス温度低下あるい
は流量減少時であっても、短時間であｎばほぼ無制御で
運転することができる。制御の必要な場合には、入側に
設けた排ガス温度検出器３ａ、バイパス管路３ｂ、バイ
パス管路３ｂに設けた流量調節弁３ｃによシ、上記と同
様の排ガス抜熱量制御が行なわｎる〇 低カロリー燃料予熱用熱交換器２と燃焼空気予熱用熱交
換器３とにより、回収可能熱量の約９０係が回収さ【る
。特に、空気予熱用熱交換器３は蓄熱能があることから
、排ガス、消費ガス変動時にはバッファーとして作用す
ることもできる。
量制御については応答性が悪いが、腐食に対して極めて
有利な再生式熱交換器たとえばユングストローム式熱交
換器が使用さｎる〇したがって、排ガス温度低下あるい
は流量減少時であっても、短時間であｎばほぼ無制御で
運転することができる。制御の必要な場合には、入側に
設けた排ガス温度検出器３ａ、バイパス管路３ｂ、バイ
パス管路３ｂに設けた流量調節弁３ｃによシ、上記と同
様の排ガス抜熱量制御が行なわｎる〇 低カロリー燃料予熱用熱交換器２と燃焼空気予熱用熱交
換器３とにより、回収可能熱量の約９０係が回収さ【る
。特に、空気予熱用熱交換器３は蓄熱能があることから
、排ガス、消費ガス変動時にはバッファーとして作用す
ることもできる。
さらに下流には、コークス炉ガス（Ｃガス〕等の高カロ
リー燃料ガス予熱用の熱交換器４が設けらｎる０この熱
交換器４は低カロリー燃料予熱用の熱交換器２と同様の
伝熱式熱交換器であり、小容量のものが使用さｎるとこ
ろから、応答性は高く、排ガス温度の変動に応じた熱回
収量制御を行なって、上流の２つの熱交換器２゜３で回
収できなかった急変動時の顕熱等を回収することができ
る。一方、排ガス低温時には、回収を停止し、酸腐食を
防止することができる。
リー燃料ガス予熱用の熱交換器４が設けらｎる０この熱
交換器４は低カロリー燃料予熱用の熱交換器２と同様の
伝熱式熱交換器であり、小容量のものが使用さｎるとこ
ろから、応答性は高く、排ガス温度の変動に応じた熱回
収量制御を行なって、上流の２つの熱交換器２゜３で回
収できなかった急変動時の顕熱等を回収することができ
る。一方、排ガス低温時には、回収を停止し、酸腐食を
防止することができる。
４ ａ ＋ ４ ｂ ＋ ４ ｃはそｆぞｎ入側排ガス
温度検出器、バイパス管路、流量制御弁であり、上記と
同様の目的のために設けらｎている。
温度検出器、バイパス管路、流量制御弁であり、上記と
同様の目的のために設けらｎている。
この熱交換器４で予熱さｎるコークス炉ガス等の高カロ
リー燃料ガスはＣｍＨｎ等の炭化水素を含んでおり、熱
分解によるガス組成変質および炭素の析出による管内閉
塞等の問題もあるため、昇温時の温度が制限さｎるもの
である。ガス変質は温度と時間とにより変わるが、管内
での最高温度は少なくとも５００°Ｃ以下とする必要が
ある。本発明によｒば、最下流の排ガス低温域で予熱さ
ｎるので、上記したような間厘を回避することができる
。
リー燃料ガスはＣｍＨｎ等の炭化水素を含んでおり、熱
分解によるガス組成変質および炭素の析出による管内閉
塞等の問題もあるため、昇温時の温度が制限さｎるもの
である。ガス変質は温度と時間とにより変わるが、管内
での最高温度は少なくとも５００°Ｃ以下とする必要が
ある。本発明によｒば、最下流の排ガス低温域で予熱さ
ｎるので、上記したような間厘を回避することができる
。
上記のようにして予熱さｆ’した低カロリー燃料ガス、
燃焼空気、高カロリー燃料ガスについては、そｎぞ几各
熱交換器２〜４出側に設は几予熱温度測定器５〜７によ
り予熱温度が測定さｎる。一方、熱風炉の操業条件から
目標昇熱温度と昇熱時間に応じて燃焼火炎温度が求めら
ｎる。
燃焼空気、高カロリー燃料ガスについては、そｎぞ几各
熱交換器２〜４出側に設は几予熱温度測定器５〜７によ
り予熱温度が測定さｎる。一方、熱風炉の操業条件から
目標昇熱温度と昇熱時間に応じて燃焼火炎温度が求めら
ｎる。
ここで、送風目標温度に対応する投入熱量等の算出に当
っては、特公昭５８−３３２８８号公報に示さｎｉもの
を用いると好適でふる０その際、次式によって火炎温度
Ｔを求めることができる。
っては、特公昭５８−３３２８８号公報に示さｎｉもの
を用いると好適でふる０その際、次式によって火炎温度
Ｔを求めることができる。
Ｔｍ（Ｈ−Ｍ＋Ｃｐｍ−Ｔｍ−Ｍ＋Ｃｐａ−Ｔａ−Ａ）
／Ｇ−ＣＰｇここで、 Ｔ：燃焼排ガス温度〔℃〕 Ｈ：燃料ガス発熱量［Ｉ ｋｃａｔ／Ｎｍ１Ｍ：燃料ガ
ス量ＣＮ ｍ 〕 Ａ：燃焼空気量ＣＮ ｍ ］ Ｃｐｒｎ ：燃料ガス比熱Ｃｋａ１ｔ／Ｎｍ ・’Ｃ）
Ｃｐａ ：空気比熱Ｃｋｍ／Ｎ ｍ ）Ｔｍ：燃料ガス
予熱温度Ｃ’Ｃ〕 Ｔａ：空気予熱温度〔０Ｃ〕 Ｇ：排ガス量ＣＮ ｍ３］ Ｃｐｇ ：排ガス比熱［ｋｍ／Ｎｍ’ ・℃）以上のよ
うにして燃焼火炎温度が求めらｎると、つぎに燃焼火炎
温度に合うような、予熱低カロリーガス量と予熱高カロ
リーガス量および空気量が計算さｎ１熱風炉燃焼バーナ
内および／またはバーナ直前で所定量の各予熱ガスが混
合さする〇 なお、従来よりの熱風炉内温度測定に基づく燃料ガス流
量制御方式（燃料ガス混合比一定）でも、ガス総量低減
の効果が得らｎる事は言うまでもない。
／Ｇ−ＣＰｇここで、 Ｔ：燃焼排ガス温度〔℃〕 Ｈ：燃料ガス発熱量［Ｉ ｋｃａｔ／Ｎｍ１Ｍ：燃料ガ
ス量ＣＮ ｍ 〕 Ａ：燃焼空気量ＣＮ ｍ ］ Ｃｐｒｎ ：燃料ガス比熱Ｃｋａ１ｔ／Ｎｍ ・’Ｃ）
Ｃｐａ ：空気比熱Ｃｋｍ／Ｎ ｍ ）Ｔｍ：燃料ガス
予熱温度Ｃ’Ｃ〕 Ｔａ：空気予熱温度〔０Ｃ〕 Ｇ：排ガス量ＣＮ ｍ３］ Ｃｐｇ ：排ガス比熱［ｋｍ／Ｎｍ’ ・℃）以上のよ
うにして燃焼火炎温度が求めらｎると、つぎに燃焼火炎
温度に合うような、予熱低カロリーガス量と予熱高カロ
リーガス量および空気量が計算さｎ１熱風炉燃焼バーナ
内および／またはバーナ直前で所定量の各予熱ガスが混
合さする〇 なお、従来よりの熱風炉内温度測定に基づく燃料ガス流
量制御方式（燃料ガス混合比一定）でも、ガス総量低減
の効果が得らｎる事は言うまでもない。
（作用）
上記したように、本発明では、排熱回収効率の高い再生
式空気予熱器を用いる一方で、再生式空気予熱器の有す
る欠点すなわち操業変動に対してその出口排ガス温度を
制御できない欠点を、当該予熱器の上、下流に設けた燃
料ガス熱交換器の抜熱量をコントロールすることにより
克服し、排ガスの酸露点腐食を防止しながら、
゛最大限の空気と燃料ガス予熱による排熱回収を達成す
ることができる。
式空気予熱器を用いる一方で、再生式空気予熱器の有す
る欠点すなわち操業変動に対してその出口排ガス温度を
制御できない欠点を、当該予熱器の上、下流に設けた燃
料ガス熱交換器の抜熱量をコントロールすることにより
克服し、排ガスの酸露点腐食を防止しながら、
゛最大限の空気と燃料ガス予熱による排熱回収を達成す
ることができる。
（実施例）
第１図に示す装置により、本発明方法に従って、燃焼空
気および高炉ガス、コークス炉ガス熱風炉昇熱に必要な
高炉ガス量、コークス炉ガス量とを、空気予熱のみを行
なう従来法との比較において示すと、第１表のとおりで
ある。なお、本発明において、燃焼用空気の予熱には、
ユングストローム熱交換器を使用し、高、低カロリーガ
スの予熱には伝熱式熱交換器を使用した。こｎに対して
、従来法では、ユングストローム熱交換器による空気予
熱のみが行なわｎた。
気および高炉ガス、コークス炉ガス熱風炉昇熱に必要な
高炉ガス量、コークス炉ガス量とを、空気予熱のみを行
なう従来法との比較において示すと、第１表のとおりで
ある。なお、本発明において、燃焼用空気の予熱には、
ユングストローム熱交換器を使用し、高、低カロリーガ
スの予熱には伝熱式熱交換器を使用した。こｎに対して
、従来法では、ユングストローム熱交換器による空気予
熱のみが行なわｎた。
また、本発明法では、燃焼制御により、両カロリーガス
混合比一定−総流量制御方式と、燃焼火炎温度一定一両
ガス混合比制御方式とを行なったＯ 第 １ 表 この結果から明らかなように、従来の空気予熱のみの熱
回収に比べ、本発明によｔば、熱量的には約６ Ｘ １
０’ ｋｍ／Ｈｒ回収量が増加し・燃料カロリー換算で
消費燃料ガス量が５．５％節減できた。
混合比一定−総流量制御方式と、燃焼火炎温度一定一両
ガス混合比制御方式とを行なったＯ 第 １ 表 この結果から明らかなように、従来の空気予熱のみの熱
回収に比べ、本発明によｔば、熱量的には約６ Ｘ １
０’ ｋｍ／Ｈｒ回収量が増加し・燃料カロリー換算で
消費燃料ガス量が５．５％節減できた。
（発明の効果）
上記したように、本発明によｎば、高炉熱風炉燃焼排ガ
スの顕熱を、排ガス温度および流量の変動にかかわらず
、酸露点腐食を回避しながら最大限に熱回収することが
できる。
スの顕熱を、排ガス温度および流量の変動にかかわらず
、酸露点腐食を回避しながら最大限に熱回収することが
できる。
第１図は本発明に使用さｎる高炉熱風炉燃焼排ガスの顕
熱回収システムを示す概要図である。 １・・熱風炉 ２ ａ ＋ ３ ａ ＋ ４ ａ・・熱交換器入側排ガ
ス温度検出器 ２ｂ、３ｂ、４ｂ・・バイパス管路 ２Ｃ＋３Ｃ１４ｃ”流量調節弁
熱回収システムを示す概要図である。 １・・熱風炉 ２ ａ ＋ ３ ａ ＋ ４ ａ・・熱交換器入側排ガ
ス温度検出器 ２ｂ、３ｂ、４ｂ・・バイパス管路 ２Ｃ＋３Ｃ１４ｃ”流量調節弁
Claims (1)
- （１）高炉熱風炉燃焼排ガスにより燃焼空気および燃料
ガスを予熱することによって排ガスの顕熱を回収する方
法において、排ガスの流れ方向に沿って、その上流側か
ら、低カロリー燃料ガス予熱器、再生式空気予熱器およ
び高カロリー燃料ガス予熱器を順次設置し、各予熱器入
側において排ガス温度を検出し、排ガス温度が各予熱器
内で酸露点温度まで低下することが見込まれる場合には
、各熱交換器への空気または燃料ガス供給を減少または
停止することにより排ガス抜熱量を制御することを特徴
とする高炉熱風炉燃焼排ガスの顕熱回収方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15633185A JPS6217108A (ja) | 1985-07-16 | 1985-07-16 | 高炉熱風炉燃焼排ガスの顕熱回収方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15633185A JPS6217108A (ja) | 1985-07-16 | 1985-07-16 | 高炉熱風炉燃焼排ガスの顕熱回収方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6217108A true JPS6217108A (ja) | 1987-01-26 |
Family
ID=15625441
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15633185A Pending JPS6217108A (ja) | 1985-07-16 | 1985-07-16 | 高炉熱風炉燃焼排ガスの顕熱回収方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6217108A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02597U (ja) * | 1988-06-14 | 1990-01-05 | ||
| JP2012083025A (ja) * | 2010-10-12 | 2012-04-26 | Jfe Steel Corp | 炉設備の操業方法 |
-
1985
- 1985-07-16 JP JP15633185A patent/JPS6217108A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02597U (ja) * | 1988-06-14 | 1990-01-05 | ||
| JP2012083025A (ja) * | 2010-10-12 | 2012-04-26 | Jfe Steel Corp | 炉設備の操業方法 |
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