JPS6142190B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、冶金炉から間歇的に発生する排ガス
の熱を熱エネルギ利用設備に連続的に利用するよ
うにしたもので、特に熱エネルギー利用設備が必
要とする高温水量だけを取り出すようにした方法
及び装置に関する。

冶金炉の操業は、冶金炉内に酸素を吹き込んで
精錬するいわゆる吹錬工程と、精錬完了時酸素の
吹き込みを中止するいわゆる非吹錬工程とがあ
る。即ち、吹錬中は冶金炉内から高温のガスが発
生し、非吹錬にはこのガスが発生しない。

又、吹錬中に発生する高温のガスは、冶金炉の
上方に設けた冷却器によつて冷却された後、除塵
し回収または大気に放出される。

この吹錬中に発生する高温のガスの熱エネルギ
ーは、ガス冷却器内を循環している冷却水によつ
て回収される。

従つて、吹錬と非吹錬に応じて冷却水の温度
は、間歇的に変動する。

このように、冷却水を介して間歇的に発生する
ガスの保有熱を、連続的に一定した熱エネルギー
として取り出すための従来の技術を図１によつて
説明する。

図において、従来の冷却水循環は、その系内に
高温タンク２と低温タンク２′を設け、吹錬中の
高温の冷却水全量を高温タンク２に、非吹錬中の
温度の低い冷却水全量を低温タンク２′に導くよ
うにしていた。

即ち、冷却器１から出た冷却水は、吹錬、非吹
錬に応じて切換弁V₁，V₂を切換え、冷却水の全
量が高温タンク２、又は低温タンク２′に導かれ
る。吹錬中に高温タンク２に導かれた高温の冷却
水は、熱交換器Ｈで降温して低温タンク２′に導
くようにしている。低温タンク２′に貯留された
冷却水は、低温タンク２′内でガス冷却器１が過
熱しない温度まで降温され、ポンプP₂によつてガ
ス冷却器１に導かれる。又、熱エネルギー利用設
備３は、高温タンク２から適量の高温水を取り出
し、熱エネルギーを回収利用した後、低温タンク
２′に導くようにしていた。

このように、冷却水循環系の途中に、冷却水の
全量を貯留する高温タンクと低温タンクを設け、
高温タンク内の高温水を熱エネルギー利用設備に
利用するようにしていたので、熱エネルギー利用
設備が必要とする水量がたとえ小量であつても、
冷却水の全量を貯留するための大容量のタンクを
必要としていた。

その結果、耐震強度などの点から、これらのタ
ンクを高所に設置するのは危険であるので低い所
に設置されることが多く、設置場所に制約をもた
らし、又これらの点から高所に設けた場合、強固
な架台を必要とし、不経済であつた。又、タンク
を低い所に設置した場合、高所にある冷却器との
間に大きな水頭圧が作用し、循環ポンプの水頭圧
がその分だけ大きくなるのでポンプ自体が大きく
なり、その駆動消費電力は多大であつた。

本発明は、これらの点を鑑みなされたもので、
熱エネルギー利用設備が必要とする水量のみを冷
却水循環系から取り出すようにして、高温タンク
と低温タンクを小さくすると共に、循環ポンプを
小型化して駆動に要する電力を極力少くしたもの
である。

即ち、本発明の方法及び装置は、冶金炉の冷却
水循環系と熱エネルギー利用設備とを温水タンク
を設けてなる温水供給系、及び冷水タンクを設け
てなる冷水供給系とにより接続し、冶金炉の吹錬
時には、冷却水循環系より熱エネルギー利用設備
に必要水量の高温水を取り出して温水タンクに貯
留し、貯留された温水を熱エネルギー利用設備へ
供給すると共に、前記熱エネルギー利用設備より
冷水を導いて冷水タンクに貯留し、貯留された冷
水を膨脹タンクを介して、冷却水循環系から高温
水として取り出した冷却水量と同じ量の冷却水を
冷却水循環系へ供給するようにし、非吹錬時に
は、冷却水循環系よりの高温水取り出しと、冷却
水循環系への冷水供給を停止し、温水タンクに貯
留された高温水を熱エネルギー利用設備に供給す
ると共に、熱エネルギー利用設備より冷水を導
き、冷水タンクに貯留するようにしたことを特徴
とする。

以下、その詳細を実施例で説明する。第２図
は、本発明をボイラープラントに適用した場合の
例を概略系統図で示したものである。第２図にお
いて、その概略を説明すると、ボイラ８によつて
発生した蒸気は蒸気タービン９を駆動させ、復水
器１０及び抽気エゼクター１１を経て冷水とな
る。この冷水はボイラープラントの給水回路４を
通り、給水加熱器５において昇温されて脱気器６
に導かれ、脱気処理された後に給水ポンプ７によ
つてボイラー８に連続的に送られる。

このボイラープラントの循環系において、給水
加熱器５の加熱源として蒸気が使用される。本発
明はこの熱源としての蒸気の代りに、冶金炉で発
生する熱を利用するようにしたものである。即
ち、冶金炉の冷却水循環系Ａを温水供給系Ｂと、
冷水供給系Ｃとを介して給水加熱器５の上流側の
給水回路４に接続し、冶金炉から発生する熱でボ
イラーの給水温度を昇温するようにしたものであ
る。

第３図は本発明の実施例であつて、第２図で示
した冶金炉の冷却水循環系Ａと、温水供給系Ｂ
と、冷水供給系Ｃの詳細を示したもので、これら
について以下説明する。まず、冶金炉の冷却水循
環系Ａについて説明する。図において、冷却水循
環系Ａは、ガス冷却器１を出た高温の冷却水を管
路１３，１４を通つて熱交換器１２に導き、ここ
で冷却水の温度を所要の温度まで降温した後、循
環ポンプ１７によつて管路１５を通つてガス冷却
器１の冷却水入口に導き、一つの閉回路を形成し
ている。前記の熱交換器１２は冷却器１で吸収し
た熱の内、高温水として冷却水循環系から取り出
した残りの熱量分だけ冷却するもので、本図では
熱交換器１２のバイパス管路３６と、この管路に
設けた調節弁３７により冷却器１の入口温度を制
御している。第４図、第５図は他の制御法であ
る。第４図において３８，３９は二次冷却水の管
路で、調節弁３７で二次冷却水の流量調節によ
り、冷却器１の入口温度を制御している。第５図
は空冷熱交換器の場合で、フアン４０の送風量調
節による方法である。この冷却水循環系Ａ内を循
環している冷却水量は、冶金炉から発生するガス
温度を降温させる必要から常に一定量となつてい
る。又、１６は膨脹タンクで、冷却水循環系Ａ内
の冷却水が吹錬、非吹錬時においては容積変化が
起るので、この容積変化を吸収するために設けら
れたものであり、又冷却水循環系Ａ内の冷却水量
が減つた時に補充し、一定量にする機能も具えて
おり、冷却水循環系Ａに設けた熱交換器１２の入
口側管路１４に接続している。なお、３０は膨脹
タンク１６に設けられた水位レベル発信器であ
る。

次に、温水供給系Ｂについて説明する。

図において、１９は温水タンクで、高温水の入
口側は管路１８ａによつて冶金炉の冷却水循環系
Ａに接続され、吹錬時の高温水を貯留するように
し、高温水の出口側は管路１８ｂによつてボイラ
ープラントの給水回路４に接続し、タンク内に貯
留された高温水を給水回路４に供給するようにな
つている。

即ち、温水タンク１９を介して、冶金炉の冷却
水循環系Ａとボイラープラントとを実質的に接続
し、冶金炉の冷却水循環系Ａの高温水をボイラー
プラントに供給するようになつている。

なお、２０は温水回収弁で、管路１８ａに設け
られており、２１は管路１８ｂに設けられた高温
水供給ポンプである。

次に、冷水供給系Ｃについて説明する。図にお
いて、２４は冷水タンクで、冷水入口側は管路２
３ａによつてボイラープラントの給水回路４に接
続され、ボイラー給水の冷水を冷水タンク２４に
導き、貯留するようにし、冷水出口側は管路２３
ｂによつて前記膨脹タンク１６に接続して、冷水
タンク２４に貯留した冷水を膨脹タンク１６を介
して冷却水循環系Ａに供給するようになつてい
る。なお２６は冷水供給ポンプ、２７は流量調節
弁である。

前記温水タンク１９と冷水タンク２４の夫々の
内容積は、冶金炉の吹錬、非吹錬の周期によつて
決定される。

２８，２９は水位レベル発信器で、３１はタン
ク１９，２４の貯留水量の和が一定水量になるよ
うにするための演算器、３２は流量調節弁であつ
て、両タンク１９，２４の機能をより完全にさせ
るために付設されたもので、両タンク１９，２４
の水位が常時水位レベル発信器２８，２９で測ら
れ、水量の和が系統内のロス等によつて減少した
時には、演算器３１からの信号によつて流量調節
弁３２を開にして、別の系統より冷水タンク２４
に給水し、両タンク１９，２４の水量の和を一定
にするようになつている。

又、３３は両タンク１９，２４に接続するオー
バーフロー管で、例えば冶金炉の非吹錬が長びい
て、給水が冷水タンク２４よりオーバーフローし
た時には温水タンク１９へ流れ込み、ここにおい
ても、両タンク１９，２４の水量の和を一定に保
つようになつている。

又、前述の冶金炉の冷却水循環系Ａと温水供給
系Ｂとを接続する管路１８ａの接続点は、ガス冷
却器１の冷却水出口側で、且つ膨脹タンク１６と
の接続点の上流側に接続しており、この接続点の
近傍、冷却水出口側には温度検出器３５が設けて
ある。

又、２２は温水供給系Ｂの管路１８ｂに、２５
は冷水供給系Ｃの管路２３ａに夫々設けた切換弁
であり、この管路１８ｂと管路２３ａは、給水回
路４に設けられた切換弁３４を挾んで、管路１８
ｂは給水回路４の下流側に、管路２３ａは給水回
路４の上流側に接続されている。

以上の如く構成された本発明の実施例の作用を
次に説明する。

まず、吹錬時において、冶金炉の冷却水循環系
Ａに設けた冷却器１内で冷却水は昇温し、冷却器
１出口を出て管路１３を通つて管路１４へと流れ
る。更に、冷却器１内の温度が昇温し、冷却水が
高温水となり、ある規定の温度に達すると、温度
検出器３５の信号によつて管路１８ａに設けた流
量調節弁２０が開となり、管路１３を通過する高
温水は取り出され、温水供給系Ｂの管路１８ａへ
と導かれる。取り出された高温水は温水タンク１
９に一旦貯留される。このように温水タンク１９
に貯留された高温水は、高温水供給ポンプ２１に
よつて、切換弁２２が開となつている管路１８ｂ
を通つてボイラープラントの給水回路４へ連続的
に供給される。

一方、これと同時に冷水供給系Ｃにおいては、
ボイラープラントの給水回路４よりボイラー給水
の冷水が切換弁２５が開となつている管路２３ａ
を導かれて冷水タンク２４に連続的に貯留され
る。そして、前記高温水が取り出され、冷却水循
環系Ａの冷却水の水量が減り始めると同時に、冷
却水循環系Ａの膨脹タンク１６の水位が下り、水
位レベル発信器３０の発信により管路２３ｂに設
けた流量調節弁２７が開となり、冷水タンク２４
に貯留されている冷水が、管路２３ｂを通つて冷
水供給ポンプ２６により膨脹タンク１６へ導か
れ、膨脹タンク１６を介して冶金炉の冷却水循環
系Ａへ供給される。

このようにして、冷却水循環系Ａから高温水が
取り出された冷却水量分だけ冷水を供給するので
実質上、両タンク１９，２４に貯留されている水
量の和は常時一定となつている。即ち、常時温水
タンク１９よりボイラープラントの給水回路４へ
供給される高温水の量と、給水回路４より冷水タ
ンク２４へ導かれるボイラー給水の冷水量とは、
同じ給水回路４を流れる水量なので等しくなつて
いる。又、これと相俟つて吹錬時には、冷却水循
環系Ａより温水タンク１９に高温水が取り出され
るのと同時に、冷水タンク２４より冷却水循環系
Ａに冷水が供給されて冷却水循環系Ａの冷却水量
を一定にしているので、高温水の取り出し量と、
冷水の供給量も等しくなつている。従つて、温水
タンク１９と冷水タンク２４に貯留される高温水
と冷水の夫々の量は絶えず変化しているが、その
和は常時等しくなつている。

又、冷却水循環系Ａにおいては、膨脹タンク１
６を介して冷却水循環系Ａに供給された冷水は、
管路１３よりの高温水と混り合つて温水となり、
管路１４を通つて熱交換器１２に導かれて冷却さ
れ、冷却水として循環ポンプ１７により管路１５
を通つて冷却器１の入口へ導かれ、再循環する。

次に、非吹錬時において、冷却水循環系Ａに設
けた冷却器１内の温度が降温して、管路１３を通
過する冷却水が規定温度以下になると、温度検出
器３５の信号によつて管路１８ａの流量調節弁２
０が閉となる。従つて、温水供給系Ｂへの高温水
の取り出しは停止し、冷却水循環系Ａ内の冷却水
は減少することなく、管路１４を通つて熱交換器
１２に導かれ、冷却され、管路１５を通つて循環
ポンプ１７により冷却器１の入口へと導かれ、再
循環する。又、膨脹タンク１６の水位は規定位置
に安定する。

温水供給系Ｂにおいては、前記の通り、流量調
節弁２０が閉となるので、高温水の取り出し、及
び温水タンク１９への貯留は停止する。そして、
吹錬時に貯留しておいた高温水は、吹錬時に引続
いて連続的に管路１８ｂを通つて、高温水供給ポ
ンプ２１によりボイラープラントの給水回路４へ
供給される。

同時に冷水供給系Ｃにおいては、吹錬時に引続
いて連続的にボイラー給水の冷水が、給水回路４
より管路２３ａを導かれて冷水タンク２４に貯留
される。

又、冷却水循環系Ａより温水供給系Ｂへの高温
水の取り出しが停止すると、冶金炉の冷却水循環
系Ａの膨脹タンク１６の水位は規定位置に安定
し、レベル発信器３０の信号によつて流量調節弁
２７は閉となり、冷水タンク２４より冷却水循環
系Ａへの冷水供給は停止する。

又、温水タンク１９と冷水タンク２４は、水量
の和が全系統内のロス等によつて減少するような
時は、水位レベル発信器２８，２９、演算器３
１、流量調節弁３２によつて常時一定に保たれ、
定量の温水供給及び冷水供給が保持される。

以上、詳述した通り本発明によれば、冶金炉の
冷却水循環系と熱エネルギー利用設備とを温水供
給系と冷水供給系とによつて接続し、吹錬時に
は、温水供給系に設けた温水タンクに冷却水循環
系より高温水を取り出して貯留すると同時に、冷
水供給系に設けた冷水タンクに貯留された冷水
を、高温水取出量と同量だけ冷却器循環系に供給
し、吹錬時、非吹錬時に関らず、連続的に温水タ
ンクより熱エネルギー利用設備に高温水を供給
し、熱エネルギー利用設備よりは冷水タンクに冷
水を導き貯留するようにしたので、温水タンクと
冷水タンクの容量は、冶金炉の吹錬、非吹錬の周
期と合わせた熱エネルギー利用設備の必要水量に
より決定されて小型化でき、温水タンクと冷水タ
ンクの設置場所に制約がなく、これらタンクと冷
却器との水頭差を小さくして循環ポンプを小型化
し、その駆動消費電力を少くし、省エネルギーに
貢献するところ極めて大なるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来における冶金炉冷却水利用方法の
概略説明図、第２図は本発明をボイラープラント
に適用した場合の概略系統説明図で、第３図は本
発明の要部を示した系統説明図、第４図と第５図
は熱交換器の温度制御手段を示した図である。 Ａ……冶金炉の冷却水循環系、Ｂ……温水供給
系、Ｃ……冷水供給系、１……冷却器、４……給
水回路、１０……復水器、１２……熱交換器、１
３，１４，１５……冷却水循環管路、１６……膨
脹タンク、１７……循環ポンプ、１８ａ，１８ｂ
……温水供給系管路、１９……温水タンク、２０
……温水回収弁、２７，３２……流量調節弁、２
１……高温水供給ポンプ、２３ａ，２３ｂ……冷
水供給系管路、２４……冷水タンク、２６……冷
水供給ポンプ、２８，２９，３０……水位レベル
発信器、３１……演算器、３３……オーバーフロ
ー管、３５……温度検出器、３６……バイパス管
路、３７……調節弁。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 冶金炉吹錬時、冷却水循環系より所要量の高
   温水を取り出して温水タンクに貯留し、温水タン
   クに貯留した前記高温水を熱エネルギー利用設備
   に供給すると共に、熱エネルギー利用設備より冷
   水を導いて冷水タンクに貯留し、冷水タンクに貯
   留した前記冷水を膨脹タンクを介して冷却水循環
   系に供給し、非吹錬時には、冷却水循環系よりの
   高温水取り出しを停止し、温水タンクに貯留した
   高温水を熱エネルギー利用設備に供給すると共
   に、熱エネルギー利用設備よりは冷水を導いて冷
   水タンクに貯留し、冷却水循環系への冷水供給も
   停止するようにしたことを特徴とする間歇的に発
   生する熱を連続的に利用する方法。 ２ 冶金炉の冷却水循環系と、熱エネルギー利用
   設備とを夫々温水供給系と冷水供給系とで接続
   し、前記冷却水循環系には管路の途中に熱交換器
   を設け、該熱交換器の入口側管路に膨脹タンクを
   接続し、温水供給系には温水タンクを設け、該温
   水タンクの高温水入口と冷却水循環系に設けた冷
   却器の冷却水出口とを管路で接続し、一方温水タ
   ンクの高温水出口と熱エネルギー利用設備とを管
   路で接続し、又冷水供給系には、冷水タンクを設
   け、該冷水タンクの冷水入口と熱エネルギー利用
   設備とを管路で接続し、一方冷水出口と前記膨脹
   タンクとを管路で接続したことを特徴とする間歇
   的に発生する熱を連続的に利用する装置。