JPS6149597B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電気炉からの高温排ガスを用いてスク
ラツプを予熱する装置に関する。

従来、電気炉の高温排ガスダクトを用いてスク
ラツプを予熱する装置においては、スクラツプに
混在している油、塗料、ゴム等の有機物が気化
し、悪臭を伴う排ガスが大気に放出されるので環
境汚染の原因となり、操業中止の己むなきに至つ
ているものもある。

これを解決するために、例えば第１図に示すよ
うな装置がある。これはスクラツプ予熱器１から
排出される悪臭ガスをダクト２を介して電気炉３
の直後の高温ダクト４に帰還させ、そこで再燃焼
させることによつて脱臭し除塵器５を経て煙突６
より大気に放出させるものである。

しかし、スクラツプ予熱後の低温排ガスを高温
ダクト４に帰還させると、スクラツプ予熱器に導
入される排ガス温度が低下し、所望のスクラツプ
予熱温度が得られず電気炉排ガスの持つ熱量を有
効に利用できなく、加えて悪臭成分の燃焼も阻害
される欠点がある。

詳述すると、電気炉３からの排ガス温度は、予
熱済みのスクラツプを電気炉３に装入する度に大
気が混入し、第２図の線Ａで示すごとく大きく変
動する。その排ガス温度が高過ぎるときは、スク
ラツプの溶着や予熱バスケツトの変形を来たす
し、低過ぎるときはスクラツプ予熱器１での予熱
が不十分となる。また、電気炉３の直後の排ガス
温度が悪臭成分の燃焼温度以下である場合には脱
臭効果もなくなり、悪臭を大気に放出する等の問
題が生ずる。

さらに、電気炉排ガス中のダストがスクラツプ
に付着するので、このダストがスクラツプと共に
電気炉に装入される結果鋼の品質低下を来たす。
また予熱されたスクラツプを電気炉に装入する
際、上述のダストが粉塵とつて周囲に飛散し、建
屋集塵等の強化が余儀なくされる。

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、その第１の目的はスクラツプを予熱し
た後の悪臭排ガスを新たな燃料消費を伴うことな
く脱臭するため、スクラツプ予熱排ガスを電気炉
直後の高温部に帰還させ、かつ温度変化の大きい
電気炉排ガスと低温のスクラツプ予熱排ガスとの
混合ガス温度を常に悪臭成分の燃焼温度以上のあ
る均一な温度に維持し、かつスクラツプ予熱ガス
の高温時に発生するスクラツプの溶着、装入バス
ケツトの変形を防止し、さらに低温時に効果的に
スクラツプを予熱することであり、その第２の目
的は予熱器内でスクラツプに付着したダストが電
気炉に戻ることによる鋼の品質低下ならびに電気
炉に予熱スクラツプを装入するときに生ずる粉塵
の飛散を防止することであり、その第３の目的は
スクラツプ予熱器へのガス量を調整することによ
りスクラツプ予熱器における熱回収率を向上させ
ることであり、加えてその第４の目的は均温され
た排ガスのうち大気に放出されるものが保有する
残余熱量を有効に回収することである。

その特徴とするところは、電気炉から発生する
含塵高温排ガスをその排出口と間隙調整リングを
介して吸引する高温排ガスダクトに直列に燃焼塔
と蓄熱体を充填した均温化器とを介在させ、前記
高温排ガスダクトの一部に介在された分岐ダクト
に予熱バスケツトを有するスクラツプ予熱器を介
在させ、このスクラツプ予熱器を流過した悪臭の
低温排ガスを前記高温排ガスダクトに帰還させる
循環ダクトに、この循環ダクトが高温排ガスダク
トに合流した位置から前記均温化器の出口に至る
任意の個所の排ガス温度または均温化器の前記蓄
熱体の温度により作動する循環流量調整手段を介
在させることであり、 加えて、電気炉から発生する含塵高温排ガスを
その排出口と間隙調整リングを介して吸引する高
温排ガスダクトに直列に燃焼塔と蓄熱体を充填し
た均温化器と熱交換器とを介在させ、前記高温排
ガスダクトの一部に介在された分岐ダクトに予熱
バスケツトを有するスクラツプ予熱器を介在さ
せ、このスクラツプ予熱器を流過した悪臭の低温
排ガスを前記熱交換器に送る送気ダクトに、前記
熱交換器を流過した排ガスを前記高温排ガスダク
トに帰還させる循環ダクトが高温排ガスダクトに
合流した位置から前記均温化器の出口に至る任意
の個所の排ガス温度または均温化器の前記蓄熱体
の温度により作動する循環流量調整手段を介在さ
せたことである。

以下に、本発明をその実施例に基づいて詳細に
説明する。

第３図は本発明の全体図で、スクラツプを精錬
する電気炉１１のガス排出口１１ａには、直列に
配置された間隙調整リング１２、燃焼塔１３、高
温除塵器１４、均温化器１５を経て除塵器２３に
至る高温排ガスダクト１６が施設され、前記高温
除塵器１４と均温化器１５との間に設けられた分
岐ダクト１７には、例えば開閉弁を介して並列ま
たは直列に配置された複数の予熱バスケツト１８
ａ，１８ｂからなるスクラツプ予熱器１８が接続
されている。

このスクラツプ予熱器１８からはフアン１９を
介して前記高温排ガスダクト１６に悪臭排ガスを
帰還させる循環ダクト２０が施設されている。こ
の循環ダクト２０には、循環流量調整手段として
均温化器１５の例えば出口に設けられた温度検出
器２１により循環排ガス量を調整するため駆動さ
れるダンパ２２が介在されている。これは均温化
器１５の出口温度がある一定の温度領域例えば悪
臭成分の燃焼温度に対して上下に変動する場合
に、スクラツプ予熱器１８を通過する排ガス量を
増減させ、スクラツプ予熱器１８における熱回収
率を向上させると共に、循環排ガス量増加により
混合ガス温度を下げ、スクラツプ予熱器１８の入
口排ガス温度の低下でスクラツプの溶着またはス
クラツプの変形等を防止させるためのものであ
る。

なお、上述のダンパ２２に代え前記フアン１９
の回転数を変えるなどして、送風量を調整する循
環流量調整手段を用いてもよいし、温度検出器２
１を循環ダクト２０が高温排ガスダクト１６に合
流した位置から均温化器１５の出口に至る任意の
個所に設け、排ガスまたは蓄熱体１５ａの温度を
検出し、この温度で前記循環流量調整手段を作動
させるものであつてもよい。

前記除塵器２３の出口には煙突２４を経て排ガ
スを大気に放出する排出ダクト２５が施設されて
いる。

ところで、前記間隙調整リング１２は電気炉１
１の排出口１１ａに装着され、電気炉排ガスに所
望量の外気を混入させ、排ガス中の未燃物の燃焼
と温度を調整すると共に高温排ガスダクト１６と
の接続を図るものである。

前記燃焼塔１３は例えば重力沈降式の除塵器で
あり、排ガス流速を低下させると共に隔壁１３ａ
により排ガス流を偏向させて重力でもつて除塵
し、かつ排ガス流速の低下によつて未燃物をその
保有熱でもつて燃焼させものである。

前記高温除塵器１４は例えばサイクロンであつ
て、前記燃焼塔１３で除塵しえないダストを除去
するものである。

前記均温化器１５は、第４図に示すように多数
の蓄熱体例えば鋼や煉瓦１５ａが充填されてい
て、これらの間隙を流過する排ガスと熱交換して
蓄熱させるものである。

この均温化器１５の目的は、第１の電気炉１１
にスクラツプを一定時間間隔で投入することによ
り変動する電気炉排ガス温度を第２図線Ｂで示す
ようにほぼ均一化させるもので、排ガス温度の高
いときには前記蓄熱体１５ａに受熱させ、温度の
低いときには放熱させて排ガス温度を高めるもの
である。

均温化器１５の第２の目的は、その中の温度あ
るいはそこを出た後の排ガスが、悪臭成分を燃焼
させるに十分な温度に常時維持されているので、
循環ダクト２０で帰還されるスクラツプ予熱器１
８からの悪臭成分を燃焼除去することである。

本発明のスクラツプ予熱装置は以上述べたよう
に構成したので、次にその作動を第３図に基づい
て説明する。

先ず、スクラツプが装入されたバスケツト１８
ａの前後の弁を開くと共に、他方のバスケツト１
８ｂの弁を閉じておく。このときバスケツト１８
ｂ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１１が稼動しているとき、その
高温排ガスは間隔調整リング１２を経て燃焼塔１
３に導入され、そこで未燃物が燃焼されると共に
粗いダストが除塵される。

次に、高温除塵器１４でさらに除塵された後、
分岐ダクト１の一方から均温化器１５に導入さ
れ、蓄熱体１５ａとの熱交換により昇温または降
温される。このとき後述するように高温排ガスダ
クト１６に帰還されたスクラツプ予熱排ガス中の
悪臭成分が燃焼されて脱臭が行われる。

前記分岐ダクト１７の他方からは除塵された排
ガスが予熱バスケツト１８ａ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゜〜200℃
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。この悪臭排ガスはフアン１９
により循環ダクト２０を経て前記高温排ガスダク
ト１６に帰還される。

この悪臭排ガスと電気炉の高温排ガスが混合さ
れて、上述の課程をたどり悪臭成分を含んだ余剰
の排ガスは均温化器１５で未燃物が燃焼し脱臭さ
れる。

なお、均温化器１５で脱臭された無臭排ガスは
除塵器２３で除塵された後煙突２４から大気に放
出される。

上述のように各経路を移動する排ガスは均温化
器１５で脱臭されるが、その脱臭温度は悪臭成分
にもよるが、電気炉に使用されるスクラツプの場
合、実験によれば最低でも600℃以上が必要であ
り、これ以上の温度であればより短時間で脱臭さ
れることが確認されている。したがつて、均温化
器１５の出口温度が悪臭成分の燃焼温度域内で変
動する場合、スクラツプ予熱器１８での予熱効率
を向上させるために次のような手順で排ガス量が
調整される。

均温化器１５の出口温度として悪臭成分の燃焼
温度域中のある一定温度例えば650℃を基準とし
て、その温度より出口温度が上昇したときは、こ
れを検知した温度検出器２１が前記循環ダクト２
０に介在されたダンパ２２の開度を増大させる。
その結果、スクラツプ予熱器１８を通過する高温
の排ガス量が増大するので、スクラツプへの熱回
収が向上される。

一方スクラツプ予熱器１８で降温された排ガス
は循環ダクト２０を介してフン１９でもつて高温
排ガスダクト１６に帰還される。その高温排ガス
ダクト１６内で混合された排ガスは降温し均温化
器１５に流入する。この流通を繰返すと均温化器
１５の出口温度は、設定された基準温度に戻る。

これを膜式的に示した第５図で説明すると次の
ようになる。

スクラツプ予熱器１８の送風量を線Ｋのように
一定にしておくと、電気炉１１の排ガス温度は第
２図と同様線L₁，L₂，L₃のように増減を繰返し
て上昇する。蓄熱状態にある均温化器１５の温度
は線M₁の状態にあり、電気炉１１の排ガス温度
が線L₂，L₃と上昇すると次第に線M₂，M₃のよう
に上昇する。そこで、循環ダクト２０への送風量
を線N₂，N₃と増大させると、均温化器１５の出
口温度は線Q₂，Q₃のように低下する。

したがつて、送風量を増大させれば電気炉１１
の排ガス温度の上昇があつても、電気炉の出口温
度をほぼ基準温度に維持することができ、均温化
器１５内での温度を脱臭効果のある温度に保たせ
ることができると共に、スクラツプ予熱器１８で
は増大された排ガス量により一層熱回収率を高め
ることができる。

一方、均温化器１５の出口温度が基準温度より
低下したときは、ダンパ２２の開度を減少し循環
ダクト２０の排ガス量を少なくする。このときス
クラツプとの熱交換により低下する排ガス量が少
ないので、循環ダクト２０から帰還された排ガス
と高温排ガスダクト１６内で混合された排ガスの
温度は上昇する。その結果、均温化器１５に流入
する排ガス温度が上昇する。したがつて、スクラ
ツプの予熱による悪臭を燃焼させ続けることがで
き、大気に悪臭が放出されることはない。また、
変動する電気炉排ガス温度の変動幅を小さくし常
時最適な排ガス温度でもつてスクラツプを予熱で
きるので、新たな燃料を消費することもない。

加えて、スクラツプに付着するダストを燃焼塔
１３および高温除塵器１４で除去するので、スク
ラツプ予熱器１８に流入するダストが少なくな
り、予熱スクラツプを電気炉１１に装入する際の
ダストの飛散を防止されるし、品質の高い鋼を得
ることができる。

第６図は、前記分岐ダクト１７を均温化器１５
と除塵器２３の間の高温排ガスダクト１６に介在
させた実施例である。前述の実施例と異ならない
部分には同一の符号を付して説明を省く。

本実施例の注目すべき点は、均温化器１５でほ
ぼ基準温度に維持された排ガスがスクラツプ予熱
器１８に供給されることであり、スクラツプの予
熱が温度変動の極めて少ない排ガスで予熱される
ので、スクラツプへの熱回収がより一層効率よく
なることである。

次に、電気炉高温排ガスの持つ熱量を有効に利
用できる異なる発明のスクラツプの予熱装置を第
７図に基づいて説明する。この発明において上述
の発明と異ならない部分については同一の符号を
付して説明を省く。この発明の注目すべき点は均
温化器１５の後の高温排ガスダクト１６に熱交換
器２６を設け、この熱交換器２６に前記悪臭を含
んだスクラツプ予熱器１８からの排ガスを導入し
てその悪臭排ガス温度をさらに高めた後、前記高
温排ガスダクト１６に帰還させることである。

なお、前記熱交換器２６には、多管式の熱交換
器が好ましく、また前記均温化器１５と同一の構
造を有する蓄熱器を用いたものでもよい。

この熱交換器２６にはスクラツプ予熱器１８の
排ガスがフアン１９を経て供給される送気ダクト
２７と熱交換器２６から前記高温排ガスダクト１
６に帰還される循環ダクト２８が設けられてい
る。そして、前記送気ダクト２７には均温化器１
５の出口に設けられた温度検出器２１により調整
駆動されるダンパ２２が介在されている。

上述の構成によれば、先ず熱交換器２６に均温
化器１５からの排ガスが導入され、その残余熱量
をスクラツプ予熱後の排ガスに与えた後除塵器２
３、煙突２４を経て大気に放出される経路と、ス
クラツプ予熱器１８からの排ガスがフアン１９で
もつて上述の熱交換器２６に導入され、その排ガ
スが循環ダクト２８を介して高温排ガスダクト１
６に帰還される経路が形成される。

前者の経路では大気に放出される残余熱量を回
収することができるし、後者の経路では帰還され
る悪臭排ガス温度が高められ、燃焼塔１３におけ
る未燃物の燃焼が促進される。また均温化器１５
で蓄熱される熱量を増大させることができる。

なお、温度検出器２１によるスクラツプ予熱器
１８への送風調整は前述の発明と異なるところは
ない。

第８図は異なる実施例で、第７図と異ならない
部分には同一の符号を付して説明を省く。これ
は、分岐ダクト１７を均温化器１５の出口側に設
けているので、第６図の実施例と同様、ほぼ一定
温度の排ガスでもつてスクラツプをより一層効率
よく予熱することができる。その他の効果は第７
図の場合と同じである。

本発明は以上詳細に述べたように、電気炉の排
ガスを用いてスクラツプを予熱する装置に燃焼
塔、均温化器を配置し、高温排ガスダクトからの
排ガスでスクラツプを予熱するようにしたので、
スクラツプを新たな燃料消費を伴うことなく常時
予熱できると共に均温化器の温度をほぼ一定の温
度に保持することができ、予熱排ガス中の悪臭成
分を燃焼除去することができる。

加えて、スクラツプ予熱器への送風量を増大さ
せることができるので、スクラツプ予熱器での予
熱が十分になされる。

また、分岐ダクトが均温化器の出口側にあると
きは、均温化器での通過風量が少なくなるので、
均温化器自体をコンパクトなものにすることがで
きる。

さらに、熱交換器を加えた構成では、排ガスの
残余熱量を回収でき、これによつてスクラツプ予
熱排ガス温度を高め未燃物の燃焼を助長し、かつ
スクラツプ予熱装置に供給される排ガス温度の低
下を回避することができる。加えて、スクラツプ
に付着するダストを減少させ精錬された鋼の品質
低下を防止すると共に、電気炉へのスクラツプ装
入時の粉塵飛散を防止できる等省エネルギーや公
害防止の観点から多大の効果が発揮される。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の電気炉排ガスを用いたスクラツ
プの予熱装置の系統図、第２図は時間の経過に伴
う電気炉の稼動状況とその排ガスならびに均温化
器排ガスの温度変動を示すグラフ、第３図は本発
明の電気炉用スクラツプの予熱装置の系統図、第
４図は均温化器の断面図、第５図はダンパにより
調整された循環排ガス量と温度変化を示すグラ
フ、第６図は異なる実施例の系統図、第７図は熱
交換器を有する異なる発明の系統図、第８図は異
なる実施例の系統図である。 １１……電気炉、１１ａ……ガス排出口、１２
……間隙調整リング、１３……燃焼塔、１５……
均温化器、１５ａ……蓄熱体、１６……高温排ガ
スダクト、１７……分岐ダクト、１８……スクラ
ツプ予熱器、１８ａ，１８ｂ……予熱バスケツ
ト、２０，２８……循環ダクト、２２……ダン
パ、２６……熱交換器、２７……送気ダクト。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 電気炉排ガスを利用したスクラツプの予熱装
   置において、電気炉から発生する含塵高温排ガス
   をその排出口と間隙調整リングを介して吸引する
   高温排ガスダクトに直列に燃焼塔と蓄熱体を充填
   した均温化器とを介在させ、前記高温排ガスダク
   トの一部に介在された分岐ダクトに予熱バスケツ
   トを有するスクラツプ予熱器を介在させ、このス
   クラツプ予熱器を流過した悪臭の低温排ガスを前
   記高温排ガスダクトに帰還させる循環ダクトに、
   この循環ダクトが高温排ガスダクトに合流した位
   置から前記均温化器の出口に至る任意の個所の排
   ガス温度または均温化器の前記蓄熱体の温度によ
   り作動する循環流量調整手段を介在させたことを
   特徴とする電気炉用スクラツプの予熱装置。 ２ 電気炉排ガスを利用したスクラツプ予熱の装
   置において、電気炉から発生する含塵高温排ガス
   をその排出口と間隙調整リングを介して吸引する
   高温排ガスダクトに直列に燃焼塔と蓄熱体を充填
   した均温化器と熱交換器とを介在させ、前記高温
   排ガスダクトの一部に介在された分岐ダクトに予
   熱バスケツトを有するスクラツプ予熱器を介在さ
   せ、このスクラツプ予熱器を流過した悪臭の低温
   排ガスを前記熱交換器に送る送気ダクトに、前記
   熱交換器を流過した排ガスを前記高温排ガスダク
   トに帰還させる循環ダクトが高温排ガスダクトに
   合流した位置から前記均温化器の出口に至る任意
   の個所の排ガス温度または均温化器の前記蓄熱体
   の温度により作動する循環流量調整手段を介在さ
   せたことを特徴とする電気炉用スクラツプの予熱
   装置。