JPH0692872B2 - 複式溶解炉における排ガスの熱回収方法および装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は、スクラップ（屑鉄）を主原料とする複数の
炉体を備えた複式溶解炉における排ガスの熱回収方法お
よびそのための装置に関するものである。

「従来の技術」 スクラップ溶解炉において、その操業の過程で炉体から
発生する高温の排ガスエネルギーを回収してこれを有効
に活用することは、省エネルギー、溶解コストの低減の
ための重要な課題であり、従来から排ガスの熱回収のた
めの種々の手段が講じられている。

そのような手段として、たとえば交互に操業される２基
の炉体を備えた複式アーク炉における熱回収手段が知ら
れている。これは、操業中の炉体から発生する高温の排
ガスを、大気に放出する前に待機中の炉体に導き、この
排ガス熱により待機中の炉体内に装入されているスクラ
ップ（原材料）を予熱するものである。これによれば、
操業時間の短縮が図れるとともに、スクラップを予熱す
ることで排ガス熱が回収され、予熱されたスクラップを
処理するに際して省エネルギーを図ることができる。

「発明が解決しようとする問題点」 しかしながら、上記の複式アーク炉における熱回収手段
では、予熱に使用した排ガスをそのまま大気中に放出す
るようにしていることから、予熱に際してスクラップか
ら発生した臭気成分が排ガスとともに大気に放出されて
しまうことがあり、このため別に脱臭装置を設けるか、
あるいは予熱するスクラップを臭気の発生しないものに
限る必要がある等の問題があった。

この発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、複式溶
解炉において、臭気の処理やスクラップの種類を限定す
る必要のない熱回収方法およびそのための装置を提供す
ることを目的とする。

「問題点を解決するための手段」 第１の発明の熱回収方法は、交互に操業される複数の炉
体のうち待機中の炉体内にスクラップを装入し、その待
機中の炉体に、操業中の炉体より発生する排ガスの一部
を導くことにより待機中の炉体内のスクラップを予熱し
た後、この予熱に用いた排ガスと、操業中の炉体より発
生する排ガスの残りとを合流させるようにしたことを特
徴としている。

また、第２の発明の熱回収装置は、操業中の炉体より発
生する排ガスを待機中の炉体に導く予熱ダクトと、その
導かれた排ガスを大気中に放出する放出ダクトと、これ
ら両ダクトに接続され、操業中の炉体から発生する排ガ
スの一部をバイパスさせる排ガス流量制御ダンパーを備
えたバイパスダクトとを備え、前記放出ダクトと前記バ
イパスダクトとの接続部には、これら両ダクトによって
それぞれ導かれた排ガスを合流させる合流部が設けられ
ていることを特徴としている。

さらに第３の発明の熱回収装置は、操業中の炉体より発
生する排ガスを待機中の炉体に導く予熱ダクトと、その
導かれた排ガスを大気中に放出する放出ダクトと、これ
ら両ダクトに接続され、操業中の炉体から発生する排ガ
スの一部をバイパスさせる排ガス流量制御ダンパーを備
えたバイパスダクトと、前記放出ダクトの途中に設けら
れ、この放出ダクトを通る排ガスと空気とを熱交換させ
ることにより空気を加熱する熱交換器とを備え、前記放
出ダクトと前記バイパスダクトとの接続部には、これら
両ダクトによってそれぞれ導かれた排ガスを合流させる
合流部が設けられていることを特徴としている。

「作用」 この発明によれば、排ガス熱はスクラップの予熱に用い
られることにより回収される。また、予熱に使用されス
クラップから発生した臭気成分を含む排ガスは、操業中
の炉体より待機中の炉体をバイパスして直接導かれた排
ガスと合流部において合流し、そこで臭気成分はバイパ
スしてきた高温の排ガスにより熱分解される。さらに、
上記第３の発明では、大気中に放出される排ガスからも
熱交換器を通してその熱を回収する。すなわち、放出ダ
クトの途中に設けた熱交換器に空気を導いて排ガスと熱
交換することにより、その空気を加熱して例えば燃焼用
空気や予熱用空気として利用する。

「実施例」 以下、この発明を三相交流アーク炉に適用した場合の実
施例について第１図および第２図を参照して説明する。

第１図はこの発明の第１実施例を示す図であり、図中符
号1,2は複式アーク炉における二基一対の炉体である。
これら炉体1,2には、共用の電源設備（炉用変圧器）３
およびその二次側導体４が選択的に接続されることによ
り交互に操業されるもので、一方が操業されている時に
は他方は待機中となるようにされている。

これら炉体1,2のそれぞれには、排ガス用ダクトを接続
するための一対の接続口5,6および7,8が設けられてい
る。そして、炉体１の接続口５と炉体２の接続口７に
は、ブレークフランジ9,10およびダンパー11,12を介し
て予熱ダクト13が接続されている。また、炉体１の接続
口６と炉体２の接続口８には、それぞれブレークフラン
ジ14,15を介して放出ダクト16、17が接続されている。
これら放出ダクト16,17は、ダンパー18,19を介して互い
に接続され、さらにこの接続部には放出ダクト20が接続
されており、この放出ダクト20の先端部には集塵装置21
が設けられている。

また、前記予熱ダクト13のダンパー11,12間には排ガス
流量制御ダンパー29を備えたバイパスダクト22の一端が
接続され、このバイパスダクト22の他端は、前記放出ダ
クト16,17,20の接続部に接続されている。この放出ダク
ト16、17,20およびバイパスダクト22が互いに接続され
た接続部は、放出ダクト16または17により導かれる排ガ
スと、バイパスダクト22により導かれる排ガスとが合流
する合流部Ａを形成し、この合流部Ａにおいて合流した
排ガスは放出ダクト20によって大気中に放出されるよう
になっている。

次に操業態様について説明する。

第１図は、炉体１に電源設備３からの二次側導体４が接
続されてこの炉体１が操業されており、炉体２は内部に
スクラップが装入されて待機している状態を示してい
る。この時、予熱ダクト13のダンパー11,12、および放
出ダクト17のダンパー19は開き、放出ダクト16のダンパ
ー18は閉じておく。

したがってこの状態では、炉体１の操業に伴って発生し
た高温の排ガスの一部は、図中実線の矢印で示すよう
に、接続口５から予熱ダクト13を通って炉体２に導か
れ、そこで炉体２内のスクラップを予熱した後、放出ダ
クト17を通って合流部Ａに導かれる。また、炉体１から
の排ガスの残りは、バイパスダクト22を通り、炉体２を
バイパスして合流部Ａにおいてスクラップを予熱した排
ガスと合流する。なお、バイパスさせる排ガスの流量制
御は排ガス流量制御ダンパー29により行う。その後、合
流部Ａにおいて合流した排ガスはダクト20より集塵装置
21を経て大気中に放出される。

これにより、排ガス熱は炉体２内のスクラップを予熱す
ることにより回収される。また、予熱の際に発生する臭
気成分は、炉体２をバイパスしてきた高温の排ガスと合
流することによって、合流部Ａおよび放出ダクト20内で
熱分解されてしまい、臭気成分が大気中に放出されるこ
とはない。

以上のような炉体１の操業が終了したら、ブレークフラ
ンジ9,14を開いて炉体１を予熱ダクト13,放出ダクト16
から切り離し、炉体１を傾動させて出鋼する。それか
ら、直ちに二次側導体４を炉体２側に移して炉体２の操
業に入るが、炉体１の炉修作業およびこの炉体１への新
たなスクラップの装入等の準備作業が終了するまでの間
は、ダンパー11,18,19を閉とし、炉体２から発生する排
ガスをバイパスダクト22を通して大気中に放出する。炉
体１の準備作業が終了したら、ダンパー11,18を開き、
図中破線の矢印で示すように排ガスを通す。これによ
り、炉体１の操業時とは逆に、炉体２から発生した排ガ
スの一部を炉体１内を通過させ、また残りをバイパスダ
クト22を通し、合流部Ａにおいてこれらを合流させた
後、放出する。

以上の手順を繰り返して炉体1,2を交互に操業すること
により、製鋼サイクル時間を短縮できるとともに、臭気
の処理やスクラップの種類を限定することなく、高効率
で排ガスの熱回収を行うことができる。

次に第２図を参照して第２実施例について説明する。こ
の第２実施例において上述した第１実施例と同一の構成
要素については第１図と同一符号を付し、その説明は省
略する。

この第２実施例では、放出ダクト16,17の途中にそれぞ
れ予熱室23,24が設けられている。この予熱室23,24は、
内部にスクラップが収納されるとともに、ダクト16,17
中を流通する排ガスが通過するようにされている。

また、予熱ダクト13の途中には排ガスを燃焼させる燃焼
室25が設けられ、さらに放出ダクト20の途中には熱交換
器26が設けられている。この熱交換器26は、ダクト27よ
り取り入れられ、ダクト28により前記燃焼室25に送られ
る燃焼空気（すなわち酸素）を、排ガスと熱交換するこ
とにより排ガス熱を回収して加熱するものである。

この第２実施例の操業態様について説明する。第２図
は、炉体１が操業中であり、炉体２が待機中の状態を示
し、排ガスは実線矢印方向に流通している。この時、予
熱室24には操業中の炉体１に追加装入するスクラップを
収納しておく。また、炉体１から炉体２に向かう排ガス
を燃焼室25に通し、排ガス中の一酸化炭素等の未燃ガス
をここで燃焼させる。この燃焼室25において必要な燃焼
空気は、熱交換器26を通って加熱された空気を用いる。

これにより、炉体１より発生した排ガスは、燃焼室25で
未燃ガスが燃焼されることにより、その熱エネルギーが
高められ、このエネルギーの高められた排ガスにより、
炉体２内のスクラップおよび予熱室24内のスクラップを
予熱することができる。したがって、この装置によれ
ば、炉体１に追加装入されるスクラップをも同時に予熱
し、しかも燃焼室25で要する燃焼空気を、熱交換器26に
より大気中に放出される排ガスから熱回収して温度を高
めるようにしたので、上述の第１実施例に比してさらに
熱回収効率が高められる。

炉体１での操業が終了したら、上述の第１実施例の場合
と同様に、直ちに炉体２を操業し、排ガスを逆方向（破
線矢印方向）に循環させて、炉体２に追加装入するスク
ラップを収納した予熱室23および炉体１においてスクラ
ップの予熱を行い、以後、以上の手順を繰り返す。

なお、予熱室23,24で予熱されたスクラップを操業中の
炉体に追加装入する必要がない場合には、このスクラッ
プを操業が終了した炉体に装入すれば良い。この場合に
は、このスクラップは二度にわたって予熱されることに
なり、より高温に予熱できる。また、予熱時に臭気成分
の発生しないスクラップのみを用いて事足りる場合に
は、予熱室の設置位置はダクト22あるいは20の途中とし
ても良い。さらに、熱交換器26により得た高温の空気
は、燃焼室25における燃焼空気に用いる他、予熱室23,2
4に導いてスクラップの予熱に用いたり、あるいは他の
用途に用いても良い。

以上この発明の実施例について説明したが、この発明は
上記実施例に限定されず、予熱室、燃焼室、熱交換器は
必ずしも共に具備しなければならないというものではな
く、操業条件や経済性を考慮した上で適宜用いるように
すれば良い。また、上記実施例では集塵装置用送風機を
図示するのは省略したが、必要に応じて排ガスを流通さ
せるための送風機をさらに設けても良い。

なお、上記実施例はいずれも炉体が２基の場合について
説明したが、この発明はさらに多数の炉体によって構成
された複式アーク炉に対しても同様に適用できるもので
ある。また、三相交流アーク炉での実施例で本発明を説
明したが、本発明は三相交流アーク炉に限定されるもの
ではなく、直流アーク炉、プラズマ炉、燃焼炉、その
他、燃料、酸素、炭材などの吹き込みによる複合吹錬溶
解炉などによるものでも良いことは当然である。

「発明の効果」 以上詳細に説明したように、第１の発明の熱回収方法に
よれば、排ガスの一部を待機中の炉体に導いてスクラッ
プを予熱した後、操業中の炉体からの排ガスと合流させ
るようにしたので、予熱されたスクラップから発生する
臭気成分が熱分解されてしまい、臭気の処理やスクラッ
プの種類を限定する必要なく排ガスの熱回収を行うこと
ができるという効果を奏する。

また、第２の発明の熱回収装置によれば、排ガスの一部
を待機中の炉体に導く予熱ダクトと、その排ガスを放出
する放出ダクトと、バイパスダクトとを備え、放出ダク
トとバイパスダクトとの接続部に合流部を設けたので、
上記の方法を容易に実施することが可能となる。

さらに、第３の発明の熱回収装置によれば、放出ダクト
の途中に排ガスと空気とを熱交換することで空気を加熱
する熱交換器を設け、その熱交換器により加熱された空
気をたとえば燃焼用空気や予熱用空気あるいはその他の
用途に利用することにより、放出される排ガスからも熱
回収することができ、熱回収効率をさらに高めることが
できるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はこの発明の第１および第２実施例
をそれぞれ示す図である。 1,2……炉体、13……予熱ダクト、16,17,20……放出ダ
クト、22……バイパスダクト、26……熱交換器、29……
排ガス流量制御ダンパー、Ａ……合流部。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】交互に操業される複数の炉体を備えた複式
   溶解炉において用いられ、操業中の炉体より発生する高
   温の排ガスから熱回収をする方法であって、前記複数の
   炉体のうち待機中の炉体内にスクラップを装入し、その
   待機中の炉体に、前記操業中の炉体より発生する排ガス
   の一部を導くことにより待機中の炉体内のスクラップを
   予熱した後、この予熱に用いた排ガスと、前記操業中の
   炉体より発生する排ガスの残りとを合流させるようにし
   たことを特徴とする複式溶解炉における排ガスの熱回収
   方法。
2. 【請求項２】交互に操業される複数の炉体を備えた複式
   溶解炉における排ガスの熱回収装置であって、操業中の
   炉体より発生する排ガスを待機中の炉体に導く予熱ダク
   トと、その導かれた排ガスを大気中に放出する放出ダク
   トと、これら両ダクトに接続され、操業中の炉体から発
   生する排ガスの一部をバイパスさせる排ガス流量制御ダ
   ンパーを備えたバイパスダクトとを備え、前記放出ダク
   トと前記バイパスダクトとの接続部には、これら両ダク
   トによってそれぞれ導かれた排ガスを合流させる合流部
   が設けられていることを特徴とする複式溶解炉における
   排ガスの熱回収装置。
3. 【請求項３】交互に操業される複数の炉体を備えた複式
   溶解炉における排ガスの熱回収装置であって、操業中の
   炉体より発生する排ガスを待機中の炉体に導く予熱ダク
   トと、その導かれた排ガスを大気中に放出する放出ダク
   トと、これら両ダクトに接続され、操業中の炉体から発
   生する排ガスの一部をバイパスさせる排ガス流量制御ダ
   ンパーを備えたバイパスダクトと、前記放出ダクトの途
   中に設けられ、この放出ダクトを通る排ガスと空気とを
   熱交換させることにより空気を加熱する熱交換器とを備
   え、前記放出ダクトと前記バイパスダクトとの接続部に
   は、これら両ダクトによってそれぞれ導かれた排ガスを
   合流させる合流部が設けられていることを特徴とする複
   式溶解炉における排ガスの熱回収装置。