JPS6327638B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は蓄熱装置に係り、詳しくは、含塵高温
排ガスが流過する排ガスダクトに接続され、排ガ
ス導入口と排ガス導出口とを炉体胴部の両端部に
有する蓄熱装置に関するものである。これは、含
塵高温排ガスの保有する熱を蓄熱すると共に、低
温排ガスが導入されたときには蓄熱された熱をそ
れに放出することができるようにした装置であ
り、電気炉排ガスによるスクラツプ予熱設備にお
ける脱臭装置や均温化器として利用されるもので
ある。

〔従来技術〕

従来、第１図ａ，ｂに示すような熱風炉形式の
直接熱交換器である蓄熱装置１においては、蓄熱
材として耐火レンガや異形レンガ等の耐火物２が
使用されている。この耐火物２は、例えば第２図
ａに示すようなチエツカレンガ３であり、第２図
ｂの通風路４内に積み重ねられる。また、第１図
ａに示すように塊状または破片のレンガ５の場合
には格子６上に堆積されたり、第１図ｂに示すよ
うに長方体のレンガ７の場合には格子６上で井桁
状に組まれて積み上げられ、所定の炉に適した状
態で使用される。

しかし、これらの耐火物では、これを通過する
排ガスに粉塵が多量に含まれていると、耐火物に
粉塵が付着し目詰り等が生じやすく、定期的に掃
除するなど保守に手間が掛かる上、耐火物と粉塵
との分離が容易でない欠点がある。

そのような問題を解決したものとして、例えば
実開昭55−38195号公報に、並べられた鋼材から
なる蓄熱体を備えた熱交換器が記載されている。
その装置においては、鋼材が蓄熱装置の炉体内の
梁に揺動自在に吊り下げられており、排ガス流で
鋼材が揺動して相互に衝突し、排ガス中の粉塵が
付着しても、それを振り落とすことができるよう
に配慮されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

第１図ａ，ｂに示した蓄熱装置においては、耐
火物に粉塵が付着し目詰り等が生じて、定期的に
掃除するなど保守に手間が掛かり、また、耐火物
と粉塵との分離が容易でないことは、上述した通
りである。一方、上記公報に記載された装置にお
いては、鋼材の揺動と衝突を可能にするために鋼
材の配置に制約が生じ、炉体内を流過する高温排
ガスの蓄熱装置内での滞留時間の自由な調整を幅
広く行なうことが容易でない。また、蓄熱体と接
触する排ガスの流れを乱すことになつて、下流側
に位置する鋼材の熱交換率が低くなる。加えて、
電気炉の操業開始当初の低温排ガスが蓄熱装置を
流過する際には鋼材の温度が低く、脱臭機能が発
揮されなかつり、炉体内の昇温を早めることがで
きず、電気炉の操業当初では脱臭が不可能とな
り、スクラツプ予熱設備における排ガスのある温
度以上での一定滞留時間を確保できる脱臭装置
や、温度変化の大きい排ガス温度を均一化する均
温化器として利用することができない問題があ
る。

本発明は上述の問題点を解決するためになされ
たもので、その目的は、蓄熱体の取り換えが容易
で、粉塵等による目詰りが生じにくく、かつ、蓄
熱体を廃棄することなく粉塵除去後再利用する
か、または再利用不可能な場合には電気炉におけ
る製鋼素材であるスクラツプとして利用できる
上、蓄熱体の配置を簡単に変更することにより、
流過する高温排ガスの蓄熱装置内での滞留時間を
自由に調整でき、その結果、電気炉排ガス利用に
よるスクラツプ予熱設備における排ガスのある温
度以上での一定滞留時間を確保できる脱臭装置
や、温度変化の大きい排ガス温度を均一化する均
温化器として利用できる蓄熱装置を提供すること
である。

〔問題点を解決するための手段〕 本発明の蓄熱装置は、含塵高温排ガスが流過す
る排ガスダクト１１に接続され、排ガス導入口１
２と排ガス導出口１３とを炉体胴部１４の両端部
に有する蓄熱装置に適用される。これは、第３図
に示すように、蓄熱装置の炉体に開閉体１７が設
けられ、この開閉体１７から取り換え可能な多数
本の棒状鋼材１８ａからなる蓄熱体１８が、炉体
内の排ガス流路２２に装入配置され、蓄熱体１８
の少なくとも上流側に排ガス流を整流するため、
整流用蓄熱体４５の棒状鋼材１８ａが格子状に組
み立てられ、排ガス導入口１２内に予熱バーナ２
４が介在されていることである。

〔作用〕

蓄熱装置に電気炉排ガスが導入されると、排ガ
スが棒状鋼材１８ａからなる蓄熱体１８，４５と
熱交換し、排ガスの保有する熱エネルギが棒状鋼
材１８ａに蓄積される。排ガスの温度が低いとき
には、蓄積された熱が放散され、排ガス温度が高
められる。その排ガスはスクラツプの予熱に使用
され、電気炉排ガス温度が変動しても電気炉に装
入されるスクラツプが所望温度に予熱される。棒
状鋼材１８ａに粉塵が付着すると開閉体１７から
取り換えられる。その蓄熱体１８から粉塵を除去
するのは極めて簡単であり、除去しない場合には
そのまま電気炉に装入してスクラツプ等と共に精
錬すれば、除塵の手間が省かれる。電気炉操業の
開始当初は排ガス温度が低いので、排ガス導入口
１２に設置される予熱バーナ２４で排ガスや蓄熱
体１８，４５を加熱する。排ガスの温度が上り、
スクラツプ予熱に支障が出ることはなく、したが
つて、電気炉における電力原単位の向上と製鋼時
間の短縮が常時可能となる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、含塵排ガスとの直接熱交換が
効率よく行なわれ、また、粉塵で炉体胴部や蓄熱
体間において目詰りが生じることがない。また、
蓄熱体に粉塵が付着しても蓄熱体の取り換えも極
めて容易に行なわれ、その保守作業が軽減され
る。粉塵の付着した蓄熱体や整流用蓄熱体は洗浄
によつて再利用もできるし、再利用しない場合で
も廃棄することなく電気炉用のスクラツプとして
直ちに使用でき、省資源の観点から都合がよい。
その結果、本蓄熱装置は電気炉排ガスを利用した
スクラツプ予熱設備において、均温化器や脱臭装
置としても機能し、また、その熱エネルギのリサ
イクル使用に多大の効果を発揮する。加えて、電
気炉の操業開始当初の低温排ガスが蓄熱装置を流
過する際には、予熱バーナでもつてその脱臭機能
を補充すると共に、装置内の昇温を早めることが
でき、電気炉の操業当初より脱臭を行なうことが
できる。

〔実施例〕

以下、本発明をその実施例に基づいて詳細に説
明する。第３図は本発明の蓄熱装置１０の一実施
例の縦断面図で、この装置１０は排ガスダスト１
１に接続される排ガス導入口１２と排ガス導出口
１３とが炉体胴部１４に一体構造とされ、これら
の外穀１５の内面には必要ならばレンガ等の耐火
物１６が裏張りされており、蓄熱炉体として機能
するよう形成されている。

この炉体胴部１４には、例えば耐火物１６ａを
裏張りした密閉可能な開閉体１４がその上部に設
けられ、炉体胴部１４の天井部には蓄熱体１８を
乗載する支持梁１９が架設されている。

蓄熱体１８は、例えば第４図ａ，ｂに示すよう
に、一列に配置された多数本の棒状鋼材１８ａ
を、その上端において２本のアングル鋼材２０と
ボルト２１または溶接等により固定し、それらを
垂下したものや、第４図ｃに示すように、水平に
組み立てたものでよく、要は、簡単に棒状鋼材１
８ａを一定間隔でユニツト化したものであればよ
い。このように、蓄熱体１８をユニツト化してお
くと、開閉体１７からの出し入れや支持梁１９へ
の乗載を簡単に行なうことができるので、取り換
えが容易となる利点がある。したがつて、上述の
ユニツトをさらに第５図のように多列一体構造と
してもよい。

蓄熱体１８は鋼製素材の棒状が適切であり、前
記した棒状鋼材１８ａとしては、棒鋼、異形棒
鋼、平鋼、形鋼などの圧延鋼材でも鋼管でもよ
く、排ガスの保有する高熱エネルギを吸収できか
つ逆に放熱も容易になしうる長尺な鋼材であれば
よい。加えて、排ガス中の粉塵量が多い場合には
粉塵の付着の少ない表面の平滑な丸棒を、粉塵量
が少ない場合には、熱伝達を効率よくするため表
面の粗い丸棒または異形棒鋼、型鋼等を選定する
と都合がよい。蓄熱体１８を棒状鋼材１８ａで構
成したのは、含塵排ガスとの直接熱交換の際粉塵
が付着しても、前記ユニツト毎に取り換えが容易
であることと、水洗等で洗浄が可能であること、
さらに再利用できなくなつたときは廃棄すること
なくそのまま電気炉における製鋼素材であるスク
ラツプとして利用することができることに基づ
く。

これらの蓄熱体１８の棒状鋼材１８ａは、第６
図ａ，ｂに示すように炉体胴部１４の排ガス流路
２２内に設置され、各棒状鋼材１８ａの断面配置
は第７図ａに示すように格子状でもよく、第７図
ｂに示すように千鳥状に配置してもよい。また、
第４図ａと第４図ｃとに示す二種類の蓄熱体１８
を排ガス流方向に交互に組み合せて配置してもよ
い。加えて、それらの配置の間隔は一定でもよい
が、第８図に示すように一部の空間２３を残置し
ておいてもよい。

上記の蓄熱体１８の上流および下流には、第３
図に示すように、排ガス整流用蓄熱体４５，４６
が配置されている。この整流用蓄熱体４５，４６
は上流側だけでもよく、例え棒状鋼材１８ａを交
差するごとく格子状に組み立て、排ガス路を規制
する流路４７が形成されていればよい。この整流
用蓄熱体４５，４６があるので、排ガスが蓄熱体
１８全体に供給され、熱交換性が向上するうえに
それ自体蓄熱体としても機能させることができ
る。

なお、図示しないが蓄熱体１８の下部の炉体胴
部１４や排ガス導入口１２の近傍下部に、堆積し
た粉塵を排出する掃除用ホツパを設けておくと、
粉塵の排出が容易となる。さらに、前記開閉体１
７は炉体胴部１４の上方に限らず側面に設けて、
蓄熱体１８の出し入れを横方向にスライドさせる
ようにして行なつてもよい。また、蓄熱体１８，
４５，４６を装架する支持梁１９は、実施例の形
状に限らず各蓄熱体を適宜支承できるものであれ
ばよい。

前記の排ガス導入口１２内には第３図に示すよ
うに、予熱バーナ２４が排ガスの流過方向に介在
されていて、蓄熱装置１０が脱臭効果を発揮でき
ない電気炉操業当初において、悪臭成分を燃焼す
ることができるように配慮されている。

ここで、本発明の蓄熱装置１０が用いられる電
気炉の排ガスを利用したスクラツプの予熱設備の
一例を第９図に示し、上述の動作を詳細に説明す
る。スクラツプ予熱設備は、スクラツプ予熱後の
悪臭排ガスを高温ガス部に戻すリサイクル方式で
ある。手順を追つて述べると、まず、スクラツプ
が装入されたバスケツト３８ａの前後の弁を開く
と共に、他方のバスケツト３８ｂの弁を閉じてお
く。このとき、バスケツト３８ｂは予熱済みのス
クラツプを排出したり新しいスクラツプが装入さ
れたりまた待機する状態にあつたりする。電気炉
３１が稼働しているとき、その高温排ガスはダク
ト１１に介在された間隙調整リング３２を経て燃
焼塔３３に導入され、そこで未燃物が燃焼される
と共に粗い粉塵が除去され、高温除塵器３４でさ
らに除塵された後、蓄熱装置１０に導入される。

このような排ガスの流れにおいて、電気炉３１
にスクラツプを一定の時間間隔で投入する度に大
気が電気炉３１に混入し、第１０図の線Ａで示す
ように電気炉排ガス温度が大きく変動する。そこ
で、前記蓄熱装置１０において、排ガスと前記蓄
熱体１８との間で熱授受が繰り換えされ、同図の
線Ｂで示すように排ガス温度がほぼ均一化され
る。したがつて、蓄熱装置１０が均温化器として
機能するので、電気炉排ガス温度が高すぎる場合
には、その排ガスはスクラツプの予熱に適した温
度に降下され、次に述べるスクラツプ予熱装置３
８でのスクラツプの溶着が防止される。また、排
ガス温度が低くすぎる場合には昇温されて所望の
スクラツプ予熱温度の排ガスがスクラツプ予熱装
置３８に供給される。

この排ガスが分岐ダクト３７を経て上述の予熱
バスケツト３８ａに導入され、スクラツプが所望
温度に予熱される。この予熱排ガスはスクラツプ
との熱交換により例えば100℃程度になるので、
スクラツプ中の悪臭成分の気化により悪臭を伴
う。この悪臭排ガスは誘引フアン３９によりダク
ト４０を経て電気炉３１の直後の高温排ガスダク
ト１１または燃焼塔３３に帰還される。この悪臭
排ガスと電気炉の高温排ガスとが混合されて、上
述の過程をたどり蓄熱装置１０に至り、この蓄熱
装置１０内の温度が悪臭成分を燃焼させるに十分
な温度例えば650℃以上に常時維持される。ダク
ト４０で帰還されるスクラツプ予熱装置３８から
の悪臭成分は燃焼除去され、このとき蓄熱装置１
０は脱臭装置として機能する。その結果、スクラ
ツプの予熱による悪臭を放出することはないし、
変動する電気炉排ガス温度を均温し常時最適な排
ガス温度でもつてスクラツプを予熱することがで
きる。

なお、上述の蓄熱体１８間において第８図に示
した一定の空間２３を設けておくと、鋼材１８ａ
を流過した排ガスはその流路断面積が急に拡大さ
れるので、排ガス流速が低下する。したがつて、
この空間２３の長さ２３ａを適宜変えることによ
り、流過する排ガスの蓄熱装置１０中での滞留時
間を調整することができ、脱臭効果の増減を調整
することができる。ところで、電気炉の操業開始
当初にあつては、蓄熱装置１０内の蓄熱体１８お
よび炉内全体が悪臭を燃焼除去できる程高温上述
に達していないので、予熱バーナ２４でもつてそ
こを流過する悪臭成分を燃焼させ、加えて、炉内
の温度上昇を早める。さらに、蓄熱体１８の上流
に位置する排ガス整流用蓄熱体４５によつて、そ
の下流に位置する蓄熱体１８における排ガス流の
乱れが少なくなり、熱交換性が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ，ｂは従来の熱風炉式直接熱交換器の
断面図、第２図ａはチエツカレンガの断面図、第
２図ｂはチエツカレンガを積み重ねた状態図、第
３図は本発明の蓄熱装置の一実施例の縦断面図、
第４図ａは蓄熱体の平面図、第４図ｂは同図ａの
立面図、第４図ｃは異なる蓄熱体の正面図、第５
図は大ユニツト化された蓄熱体の立面図、第６図
ａ，ｂは第３図の―線断面における蓄熱体の
配置図、第７図ａ，ｂおよび第８図は棒状鋼材の
断面配置図、第９図は本発明の蓄熱装置が用いら
れる電気炉排ガスを利用したスクラツプ予熱設備
の配置図、第１０図は時間の経過に伴う電気炉の
稼働状態とその排ガスならびに蓄熱装置内の温度
変動を示すグラフである。 １０……蓄熱装置、１１……排ガスダクト、１
２……排ガス導入口、１３……排ガス導出口、１
４……炉体胴部、１７……開閉体、１８……蓄熱
体、１８ａ……棒状鋼材、２２……排ガス流路、
２４……予熱バーナ、４５……整流用蓄熱体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 含塵高温排ガスが流過する排ガスダクトに接
   続され、排ガス導入口と排ガス導出口とを炉体胴
   部の両端部に有する蓄熱装置において、 その蓄熱装置の炉体に開閉体が設けられ、この
   開閉体から取り換え可能な多数本の棒状鋼材から
   なる蓄熱体が、炉体内の排ガス流路に装入配置さ
   れ、上記蓄熱体の少なくとも上流側に排ガス流を
   整流するため、整流用蓄熱体の棒状鋼材が格子状
   に組み立てられ、前記排ガス導入口内に予熱バー
   ナが介在されていることを特徴とする蓄熱装置。