JPS5892725A - 熱風炉の排熱回収方法 - Google Patents

熱風炉の排熱回収方法

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Publication number
JPS5892725A
JPS5892725A JP56189779A JP18977981A JPS5892725A JP S5892725 A JPS5892725 A JP S5892725A JP 56189779 A JP56189779 A JP 56189779A JP 18977981 A JP18977981 A JP 18977981A JP S5892725 A JPS5892725 A JP S5892725A
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JP
Japan
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temperature
heat exchanger
exhaust gas
metal
hot
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Pending
Application number
JP56189779A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshio Saito
芳夫 斎藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Steel Corp filed Critical Nippon Steel Corp
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Publication of JPS5892725A publication Critical patent/JPS5892725A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23LSUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
    • F23L15/00Heating of air supplied for combustion
    • F23L15/04Arrangements of recuperators
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/34Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はメタル製熱交換器を用いて熱風炉の排ガスで熱
風炉の燃焼用空気及び又は燃焼用燃料ガスを予熱する熱
風炉の排熱回収方法の改良に関し、特に排熱口iIl!
2量をメタル製熱交換器保護の限度内で最大にし、燃料
使用量を低減する方法を提供する′ものである。
従来′、第1図に示したように、熱風炉lに例えばプレ
ート型のメタル製熱交換器2を付設し、この熱交換器コ
において、熱風炉lより配管3をへて供給される排ガス
lIaと、プロ7ワー5より配管tをへて供給される熱
風炉lの燃焼用空気及び又は燃焼用燃料ガス(以下被予
熱流体) 7aとを熱交換し、予熱さ五た被予熱流体7
bを配管lにより熱風炉lのバーナー(図示せず)へ供
給して燃料ガス節約の省エネルギー効果を得ることが行
なわれている。なお熱交換器λで降温した排ガスpbは
、配管9をへて煙突lθより大気に放散される。
また2人及びJBは熱交換器コの排ガス通路及び被予熱
流体通路を示、す。
上記熱交換器コを備えた熱風炉lにおいて、熱風炉の高
炉(図示せず)への送風量、送風温度変動等の操業変動
によって熱風炉lの一出ロ排ガス+aの温度が変化する
ことはよく知られ゛ている。例えば特定の熱風炉lにお
いてドーム温度lψoo’c。
送風温度/300″Cの定常操業時、熱風炉の排ガスe
aの平均値はコロ2°Cであり、゛例えば送風温度が1
100℃に低下し、送風量が7θ係に低下した場合、上
記排ガスpaの平均値は/71r″Cでありr+″Cの
排ガス平均湿度変化がある。
熱風炉lの操業度が低下し、熱風炉lの排ガスaaの温
度が低下すると熱交換器−の排出排ガスIIbの温度も
低下する。そして排出排ガスtIbの温度が極端に低下
すると熱交換器2の排ガス通路JAの低温側メタル//
の温度が低下し排ガスIIa中のSO3が排ガスIIa
中のH2Oと結合して、硫酸の形で上記メタル/lの表
面に結露して、熱交換器コが硫□酸腐食され熱風炉が寿
命となる前に熱交換器λを交換しなければならなくなる
そこで従来は、上記熱風炉の操業度(排ガス温度)が最
低であるときにおいて、硫酸析出するが熱風炉寿命内で
硫酸腐食しない温度域(硫酸腐食抑制域)に少くとも上
記メタルllの温度を維持する条件で熱交換器2の容量
(伝熱面積)を決定し、て、排熱回収を実施している。
しかし熱風炉操業期間の大部分を占める定常操業期間に
おいては、排ガス温度が高位にあるから熱交換器2のメ
タル/1rysvib’度が硫酸析出しない温度域(硫
酸腐食防止域)に維持される。が熱交換器2の出口排ガ
スの温度が高くて十分な排熱回収がなされていない。
本発明者は十分に排熱回収するために熱風炉の操業度(
排ガス温度)が最高値又は最高値近傍であるときに、上
記メタル温度が硫酸腐食抑制域となる条件で熱交換器容
量を決定し排熱回収することを着想した。しかしながら
この場合、熱風炉の操業度(排ガス温度)が最低値にな
ったとき、上記メタル温度が硫酸腐食促進域となり熱交
換器寿命が短かくなる問題が生じることがわかった。
本発明は上記問題を有利に解消して十分に排熱回収する
熱風炉の排熱回収方法を提供するものであり、その要旨
は次の通りである。
熱風炉の温度変動のある排ガスと熱風炉の燃焼用空気及
び又は燃焼用燃料ガスとをメタル製熱交換器で熱交換せ
しめる熱風炉の排熱回収方法にお、いて、熱交換を上記
熱交換器の排ガス通路の低温側メタル温度が硫酸腐食促
進域となるまで上記排ガスを降温せしめるようすると共
に上記被予熱流体のL記熱交換器の人出口配管の間に被
予熱流体のバイパス配管及び又は循環配管を設け、上記
熱交換器の排ガス通路の低温側メタル温度を検出し、上
記被予熱流体のバイパス流量及び又は循環流量を操作し
て、上記メタル温度を硫酸腐食抑制域に制御することを
特徴とする熱風炉の排熱回収方法にある。
上記硫酸腐食促進域及び硫酸腐食抑制域は排ガス中の8
0311度、水分、メタル製熱交換器のメタル材質等に
より決定される。例えば第2図はSO3濃度が/ pp
m 、水分lθ%程度の排ガスでメタル材質が耐硫酸鋼
の場合のメタル表面温度と腐食速度の関係を示したもの
であり、□メタル表面温度/10°C以上が硫酸腐食防
止域で70℃〜/10″Cが硫酸腐食抑制域であり、7
0°C以下が硫酸腐食促進域である。また上記熱交換器
の排ガス通路の低温側メタル温度は、熱交換器の型式に
よって、例えばプレート型、熱媒式熱交換器の場合、メ
タルに七′7ト。
しだ熱電対等による直接測定により、回転型熱交換器の
場合、被予熱流体及び排ガスの温度1流速から推算する
間接測定により検出するものである。
また本発明の低温側メタル温度とは、メタル製熱交換器
において排ガスに直接接触するメタル表面温度のうちの
最低温度をいう。
以下図面により本発明の詳細な説明する。
第3図において、/2は第1図の熱交換器λ(材質;耐
硫酸II)の被予熱流体の人、出口配管t。
lの間を接続したバイパス配管で、13はバイパス配管
12に配置した流量調節弁である。l’lは熱交換器コ
の排ガス通路2Aの低温側メタル//のメタル温度を検
出する温度測定器例えば熱電対で、lSは測定器/41
からの実温度と前記第2図の硫酸腐食抑制域より予しめ
設定された設定温度にもとづいて上記流量調節弁13の
開度を操作する温度調節計である。本実施例では設定温
度は例えば温度75″Cに設定している。
以上の如く構成した熱交換器コの排ガス通路2A、の低
温側メタル// (D 温度を前記設定温度に自動制御
する制御装置を配備することG、−より1測定器/4’
のメタル温度がL記設定湛度よりも高くなると、流量調
節弁13の開度が小さくなり、バイパス流量が減じられ
相対的に熱交換器2を通る被予熱流体流量が増大し、排
ガス+aよりの回収熱量が増大して熱交換器2の出口排
ガスpbの温度が低下し2熱交換器コの排ガス通路2人
の低温側メタル//の温度が設定温度になる。−刃側定
器/lの検出メタル温度が上記設定温度よりも低くなろ
うとすると流量調節弁13の開度が増大しバイパス流量
が増大し、相対的に熱交換器2を通る被予熱流体流量が
減少し、排ガスIIaよりの回収熱量が減少して、熱交
換器コの出口排ガスIlbの温度が上昇して熱交換器2
の排ガス通路2人の低温側メタル//の温度が設定温度
4、に自動制御される。この結果、メタル製熱交換器λ
の排ガス通路2人のメタルの硫酸腐食が有効に防止され
る。
第q図は本発明法の他の実IM態様を示したもので、熱
交換器λの被予熱流体の人、出口配管6゜ざ間に循環配
管16を設けこの配管l乙に、熱交換器コの出口配管g
の被予熱流体を人口配管6ヘフイードバツクできるよう
にブロワ−17を設けると共にブロワ−77出口配管部
に流量調節弁13を設け、第3図の実a態様と同様に温
度測定器llS温度調節計/Sで流量調節弁13を操作
して、詳しくは被予熱流体の循環流量を操作して、被予
熱流体の熱交換器−の入口温度を調整し、熱交換器コの
排ガス流路2人の低温側メタル//の温度を前記設定温
度に自動制御するようにしたものである。
第5図はメタル製熱交換器として熱媒式熱交換器を採用
して熱風炉の燃焼用空気と燃焼用燃料ガスを予熱する際
の本発明法の実施態様を示したもので、1gは熱風炉l
と排ガス配管19に設けた排゛ガスと熱媒との熱交換室
、〃は熱風炉lの燃料ガス配管〃に設けた燃料ダスと熱
媒との熱交換室、〃11.1 は熱風炉lの空気配管′Bに設けた空気と熱媒との熱交
換室、24Iは熱媒循環配管、Bは熱媒循環ポンプであ
る。スは熱交換器の排ガス通路の低温側メタル温度を検
出する熱電対であり、刀は熱交換室nの人出口配管の間
に設けたバイパス配管、Iは。
配管刀に設けた流量調節弁、刀は熱電対スがらの実温度
と設定温度とを比較して、上記流量調節弁Jの開度を調
節して低温側メタル温度を設定値に制御する温度調節計
である。
以上の1様に被予熱流体のメタル製熱交換器の人出口配
管の間に被予熱流体のバイパス配管及び又は循環配管を
設けると共に熱交換器の排ガス通路の低温側メタル温度
を検出し、被予熱流体のバイパス流量及び又は循環流量
を操作してメタル温度を設定温度に制御するものである
がら熱風炉排ガス温度が変動しても熱交換器での硫酸腐
食速度を小さくすることができる。この結果熱風炉寿命
内で硫酸腐食による熱交換器の取替が不要となる。
また熱風炉排ガス温度が変動しても熱交換器の硫り酸腐
食速度を小さくすることができるがら、変動する熱風炉
排ガス温度の最大値を、前記設定メタル温度に対応する
温度まで降温させる熱回収量最大の条件で熱交換器容量
を決定して排熱回収せしめることができ、最大の熱回収
を行なうことかでパ□、きる。この結果最大の燃料ガス
節約を行なうことができる。
例えば第S図の排熱回収装置における熱風炉の°C1最
低温度/71″C1メタル温度制御装置の設定温度75
″C1このときの熱交換器出口排ガス温度/20″Cで
ある場合、メタル温度制御装置を用いない従来の排熱回
収方法では硫酸腐食防止のため排ガス最低温度17g″
Cのときに、熱交換器量ロ排ガスfB度/20″C(メ
タル温度75″C)になるように熱交換器の容量(排ガ
ス通路の伝熱面積)を決めるからその容量はjooo1
112となり、熱風炉排ガス温度がム2°Cの最大のと
き、その熱交換器の出口排ガス温度は17/”Cとなる
。−力木発明法では設定     □温度75℃のメタ
ル温度制御装置を備えているがら排ガス温度が262°
Cの最大値のとき′、熱交換器の出口排ガス温度が/2
0″C(メタル温度7s″C)になるように、熱交換器
の容量を決定でき、その容量は/6000112となる
。従って本発明法では、従来法に比して熱風炉排ガス温
度−42℃のとき熱量にして1.s6倍回収でき、56
%だけ燃料ガスを節約できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の熱風炉の排熱回収方法の説明図1第λ図
は熱交換器のメタル温度、と腐食速度の′・関係説明閥
、第3〜S図は本発明の熱風炉の排熱回収方法の説明図
である。 l・・・熱風炉、2・・・熱交換器、3.t、r、q・
・・配管、+a 、 +b・・・排ガス、! 、 /7
・・・ブロワ−17a。 7b・・・被予熱流体、10・・・煙突、ll・・・低
温側メタル、1”/J s E ””バイパス配管、1
3,1・・・流量調節弁、/41・一温度測定器、/j
 、 !・・・温度調節計、16・・・循環配管、/I
 、 27 、22・・・熱交換室、/デ・・・排ガス
配管、J・・・燃料ガス配管、n・・・空気配管、24
I・・・熱媒循環配管、j・・・ポンプ、ぶ・・・熱電
対。 特許出願人 新日本製鐵、、林式会社

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 熱風炉の温度変動のある排ガスと熱風炉の燃焼用空気及
    び又は燃焼用燃料ガスとをメタル製熱交換器で無交換せ
    しめる熱風炉の排熱回収方法において、熱交換を上記熱
    交換器の排ガス通路の低温側メタル温度が硫酸腐食促進
    域となるまで上記排ガスを降温せしめるようにすると共
    に、上記被予熱流体の上記熱交換器の人出口配管の間に
    被予熱流体のバイパス配管及び又は循環配管を設け、上
    記熱交換器の排ガス通路の低温側メタル温度を検出し、
    上記被予熱流体のバイパス流量及び又は循環流量を操作
    して、上記メタル温度を硫酸腐食抑制域に制御すること
    を特徴とする熱風炉の排熱1′回収方法0
JP56189779A 1981-11-26 1981-11-26 熱風炉の排熱回収方法 Pending JPS5892725A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6338818A (ja) * 1986-08-01 1988-02-19 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 空気予熱器の腐食防止装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6338818A (ja) * 1986-08-01 1988-02-19 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 空気予熱器の腐食防止装置

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