JPH09287013A - 熱風炉の熱利用装置 - Google Patents

熱風炉の熱利用装置

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JPH09287013A
JPH09287013A JP10008996A JP10008996A JPH09287013A JP H09287013 A JPH09287013 A JP H09287013A JP 10008996 A JP10008996 A JP 10008996A JP 10008996 A JP10008996 A JP 10008996A JP H09287013 A JPH09287013 A JP H09287013A
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JP
Japan
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air
heat
combustion
fuel gas
pipe
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JP10008996A
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English (en)
Inventor
Morimasa Numata
守正 沼田
Yukitaka Anabuki
幸隆 穴吹
Manabu Goto
学 後藤
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Nippon Steel Corp
Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Original Assignee
Nippon Steel Corp
Nisshin Steel Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱風炉に供給する燃料ガスや燃焼用空気の温
度を上昇させ、また熱風炉の効率を向上させる。 【解決手段】 燃焼室10及び該燃焼室から排出される
高温排ガスの熱を蓄熱する蓄熱室11からなる熱風炉
と、前記燃焼室10に燃料ガス及び燃焼用空気を送る燃
料ガス管7及び空気管5と、前記蓄熱室11に送風空気
ブロワー20から圧送された空気を送気する送風空気管
21と、前記蓄熱室11に送気されて蓄熱体の中を通っ
た空気を連絡管12を通して前記燃焼室10に送り高炉
に送風する高炉送風管と、燃焼室10で燃焼され蓄熱室
11を通った排ガスを煙突3に送気する煙道2とを備え
た熱風炉設備において、前記送風空気管21の途中に熱
交換器22を設け、この熱交換器22で熱交換された熱
媒体で前記燃料ガス及び燃焼用空気を昇温する熱交換器
15、16をさらに設けた熱風炉の熱回収装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、高炉用熱風炉の熱
利用装置に関する。
【0002】
【従来の技術】かつては、熱風炉の燃焼排ガスの顕熱
は、煙突を経由して大気に放散させていたが、近年、こ
の顕熱の一部を回収し、熱風炉の燃焼室へ供給される燃
焼用空気及び燃料ガスの温度を高めることに利用し、使
用する燃料ガスエネルギーの節減を図るようにしてきて
いる。従来の高炉用熱風炉の燃焼用空気及び燃料ガスを
予熱する方法として、特開昭53−72247号公報、
実開昭57−18431号公報や実開昭59−2803
0号公報に記載されているように、燃焼排ガスの熱を回
収する方法が採られている。
【0003】図3は従来の熱風炉用熱回収装置の例を示
すもので、この例に基づいて、熱風炉の操業方法を説明
する。熱風炉システムでは、熱風炉の燃焼室10に燃料
ガス及び燃焼用空気を別々に供給し、燃焼室10に内蔵
した燃焼器で燃焼した燃焼ガスを連絡管12を経由させ
蓄熱室11に入れ、蓄熱室11に内蔵した蓄熱体を加熱
する。そして、その後煙道弁1、煙道2を通し煙突3を
経て燃焼排ガスとして大気に放散される。なお、燃焼用
空気は燃焼用空気用ブロアによって昇圧され燃焼用空気
管5、バーナ空気弁6を経て、また燃料ガスは燃料ガス
管7、ガス遮断弁8、バーナガス弁9を経て燃焼器に入
る。燃焼室10である設定時間燃焼した後、燃焼を止め
送風に切り替わる。送風空気は、送風空気ブロア20に
よって昇圧され送風空気管21、送風空気弁19を経て
蓄熱室11に入り、蓄熱室11内の蓄熱体の中を通り昇
温され、連絡管12、燃焼室10を経て高炉へ送られ
る。
【0004】蓄熱式熱風炉は高炉一基に対して一般に3
〜4基設け、同一熱風炉では、燃焼と送風を交互に繰返
し、高炉への送風が連続して行えるようにしている。い
ま熱風炉3基の場合の代表的な燃焼と送風の切替スケジ
ュールの一例を図4に示す。図4からも判るように、い
ずれの時期を見ても送風は1基の熱風炉が行っている。
また切替(及び締込み)期を除き常に燃焼は同時2基の
熱風炉が行っている。しかしながら、切替(及び締込
み)期では熱風炉1基だけしか燃焼していないため、燃
料ガス及び燃焼用空気の本管流量は、それぞれ切替(及
び締込み)期では2基同時燃焼時の約1/2に減少す
る。よって、燃焼排ガスの流量も約1/2となる。
【0005】次に、図3に示す従来の装置における熱回
収システムについて説明する。このシステムは煙道2の
途中に第1熱交換器14、燃焼用空気管5の途中に第2
熱交換器15、燃料ガス管7の途中に第3熱交換器16
を内設し、それぞれの熱交換器間を熱媒体が熱媒体循環
ポンプ13により循環できる閉回路を設けたものであ
る。この装置において、熱媒体は、まず煙道中の第1熱
交換器14に入り、燃焼排ガス顕熱により昇温され、高
温熱媒体は閉回路を通って燃焼用空気配管中の第2熱交
換器15及び燃料ガス管中の第3熱交換器16に入り、
燃焼用空気及び燃料ガスを加熱する。燃焼用空気及び燃
料ガスを加熱することにより熱媒体の温度は低下し、再
び閉回路を通って煙道中の第1熱交換器14に入る。な
お、熱風炉の切替(または締込み)時の燃焼排ガス温度
及び風量、燃焼用空気量、燃料ガス量の変化に対応し、
熱媒体の循環量を調節するため、バイパス管18と調節
弁17を設けている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来の熱回収システムにおいては、燃焼排ガスには水分及
びいおう酸化物(SO3)を含んでおり、温度が低下す
ると硫酸(H2SO4)による酸腐食が発生する。そのた
め、回収後の燃焼排ガス温度に制限があり、燃焼用空気
及び燃料ガスの予熱もその制限により制約される。
【0007】一般的な予熱温度は、燃焼用空気及び燃料
ガスを予熱する場合はそれぞれ100℃程度であり、ま
た、どちらか一方を予熱する場合は200℃程度であ
る。回収側の熱源が確保できれば、もっと予熱温度を高
めたいという潜在的期待がある。
【0008】更に、熱風炉システムで記載した通り、同
一の熱風炉では燃焼と送風を交互に行うため、蓄熱室内
の蓄熱体は、これに対応し蓄熱と放熱を繰り返す。一般
的な熱交換器同様、蓄熱期は燃焼ガス温度に比べ蓄熱体
温度が低く、放熱期には蓄熱体温度に比べ送風空気温度
が低いほど効率的に熱交換が行われる。このことは、熱
風炉操業においては送風空気温度が低いほど、熱交換効
率が良くなることを意味する。しかしながら、熱風炉設
備では、送風空気ブロアで昇圧されているため、温度も
上昇してしまい、そのまま熱風炉へ供給しているので、
熱風炉の熱交換効率を低下させてしまうという問題があ
った。
【0009】本発明が解決すべき課題は、燃料ガス及び
燃焼用空気の予熱温度を上昇させ、燃料ガスカロリーの
定価あるいは耐火物制約温度の範囲で燃焼ガス温度の上
昇を実現させると共に、熱風炉の熱交換効率を向上させ
ることにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明の熱風炉の熱利用装置は、燃焼室及び該燃焼
室から排出される高温排ガスの熱を蓄熱する蓄熱室から
なる熱風炉と、前記燃焼室に燃料ガス及び燃焼用空気を
送る燃料ガス管及び燃焼用空気管と、前記蓄熱室に送風
空気ブロワーから圧送された空気を送気する送風空気管
と、前記蓄熱室に送気されて蓄熱体の中を通った空気を
連絡管を通して前記燃焼室に送り高炉に送気する高炉送
風管と、燃焼室で燃焼され蓄熱室を通った燃焼排ガスを
煙突に送気する煙道とを備えた熱風炉設備において、前
記送風空気管の途中に熱交換器を設け、この熱交換器で
熱回収した熱媒体で前記燃料ガス及び燃焼用空気の少な
くとも一方を昇温する熱交換器を、当該管の途中に設け
たものである。
【0011】この装置において、さらに、煙道における
燃焼排ガス顕熱を、前記燃料ガス及び燃焼用空気の少な
くとも一方の予熱に利用する従来の熱回収システムと組
み合わせ、更なる予熱温度の上昇や予熱を行っていない
燃料ガスもしくは燃焼用空気の予熱を行うことが可能と
なる。
【0012】燃料ガスや燃焼用空気の予熱(昇温)は、
燃焼ガス温度を耐火物の制約範囲内で更に上昇させるこ
ととなり、この場合高炉への送風温度をより高くするこ
とが可能となる。また、燃料ガスや燃焼用空気の予熱
(昇温)による別の効果として、同じ燃焼ガス温度とす
る場合、すなわち同じ高炉への送風温度でよい場合は、
燃焼ガスカロリーを低下させることが可能となる。
【0013】一般に熱風炉用の燃料ガスは、高炉で副生
される高炉ガスを基に、不足分のガスカロリーを調整す
るため、コークス炉ガス、転炉ガス及び液化石油ガス等
を添加しており、これらの高価なガスの添加量を削減す
ることができる。
【0014】なお、予熱(昇温)のための熱源は熱風炉
手前の送風空気顕熱であり、送風空気温度を下げて蓄熱
室に送り込むことから、熱風炉の熱効率をあわせて向上
させることができる。
【0015】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施例を説明す
る。本発明に関する送風空気管途中に熱交換器を設置し
た場合のフローシートを図1及び2に示す。図1は、本
発明の第1実施例を示すもので、送風空気管21内に第
4熱交換器22を設置し送風空気顕熱を回収し、第2熱
交換器15、第3熱交換器16との熱交換器間を熱媒体
が熱媒体循環ポンプ13により循環できる閉回路を設け
る。
【0016】また、図4に示すように、一般い熱風炉は
2基燃焼を行っているが、切替(及び締込み)時は1基
燃焼になり、燃焼用空気及び燃料ガスも通常の1/2に
なる。しかしながら、送風は常時1基の熱風炉で行って
いるため、流量は一定である。よって、従来の排熱回収
設備同様、安定して予熱を行うため熱媒流量バイパス管
18及び熱媒流量調節弁17を設けている。
【0017】図2は、本発明の第2実施例を示すもの
で、煙道途中に熱交換器を設け、この熱交換器で熱回収
した顕熱を利用して前記燃焼用空気を昇温する従来の熱
回収システムと、送風空気管の途中に熱交換器を設け、
この熱交換器で熱回収した熱媒体で、予熱されていない
燃料ガスを昇温する熱交換器をさらに設けたものを組み
合わせたものである。
【0018】第1熱交換器14と第2熱交換器15を循
環ポンプ13で1つの閉回路を持ち、第4熱交換器22
と第3熱交換器16を別の循環ポンプ13でもうーつの
閉回路を持つ。つまり、2つの閉回路を持つ装置であ
る。
【0019】第1熱交換器14が属する閉回路及び第4
熱交換器22が属する閉回路共、燃焼用空気及び燃料ガ
スの予熱温度を一定に保つために、熱媒流量バイパス管
18と熱媒流量調節弁17を設置する。図2では、第1
熱交換器14と第2熱交換器15との組み合わせを示し
ているが、第1熱交換器14と第3熱交換器16との組
み合わせでも可能である。この場合、第4熱交換器22
と第2熱交換器15との組み合わせとなる。
【0020】また、図2では、全て熱媒循環方式を採用
しているが、現状別の方法(例えばエレメント回転式、
フード回転式、固定プレート式等)で、燃焼排ガス顕熱
を回収して燃焼用空気または燃料ガスのみ予熱している
場合、その設備はそのままで、第4熱交換器22と予熱
されていない側の第2熱交換器15または第3熱交換器
16の組み合わせのみ追加することも可能となる。
【0021】
【発明の効果】
(1) 送風空気の顕熱を利用し、燃焼用空気及び燃料
ガスの少なくとも一方の予熱を行うため、燃焼ガス温度
を変えない場合、燃料ガスカロリーを低減できる。つま
り、高価なコークス炉ガスや転炉ガス及び液化石油ガス
等の添加量を削減できる。 (2) 熱風炉手前の送風空気温度を低下させるため、
熱風炉効率も上昇する。 (3) 既設の排熱回収設備との組み合わせが容易に行
える。既設の改造が少ない。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1実施例の構成を示す平面的配置
図である。
【図2】 本発明の第2実施例の構成を示す平面的配置
図である。
【図3】 従来の熱媒体循環方式の熱風炉の熱回収装置
の概要を示す平面的配置図である。
【図4】 熱風炉排ガスの温度変動及び流量変動のパタ
ーンを示すグラフである。
【符号の説明】
1 煙道弁、2 煙道管、3 煙突、4 燃焼用空気フ
ァン、5 燃焼用空気管、6 バーナ空気弁、7 燃料
ガス管、8 ガス遮断弁、9 バーナガス弁、10 燃
焼室、11 蓄熱室、12 連結管、13 熱媒循環ポ
ンプ、14 第1熱交換器、15 第2熱交換器、16
第3熱交換器、17 流量調整バイパス弁、18 流
量調整バイパス管、19 送風空気弁、20 送風空気
ブロワー、21 送風空気管、22 第4熱交換器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 後藤 学 北九州市戸畑区大字中原46−59 新日本製 鐵株式会社機械・プラント事業部内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 燃焼室及び該燃焼室から排出される高温
    排ガスの熱を蓄熱する蓄熱室からなる熱風炉と、前記燃
    焼室に燃料ガス及び燃焼用空気を送る燃料ガス管及び燃
    焼用空気管と、前記蓄熱室に送風空気ブロワーから圧送
    された空気を送気する送風空気管と、前記蓄熱室に送気
    されて蓄熱体の中を通った空気を連絡管を通して前記燃
    焼室に送り高炉に送気する高炉送風管と、燃焼室で燃焼
    され蓄熱室を通った燃焼排ガスを煙突に送気する煙道と
    を備えた熱風炉設備において、 前記送風空気管の途中に熱交換器を設け、この熱交換器
    で熱回収した熱媒体で前記燃料ガス及び燃焼用空気の少
    なくとも一方を昇温する熱交換器を、当該管の途中に設
    けたことを特徴とする熱風炉の熱利用装置。
  2. 【請求項2】 前記煙道における燃焼排ガス顕熱を、前
    記燃料ガス及び燃焼用空気の少なくとも一方の予熱に利
    用するシステムを備えた熱風炉に、組み合わせて装備す
    ることを特徴とする請求項1記載の熱風炉の熱利用装
    置。
JP10008996A 1996-04-22 1996-04-22 熱風炉の熱利用装置 Pending JPH09287013A (ja)

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