(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高炉用空気を加熱する熱風炉設備であって、
前記高炉用空気を加熱する熱風炉と、
前記熱風炉に燃焼用空気を送る燃焼用空気管と、
前記高炉から排出された高炉ガスを、前記熱風炉の燃料ガスとして前記熱風炉に送る燃料ガス管と、
前記熱風炉から排出された排ガスを煙突に送る煙道管と、
前記煙道管に連結されると共に、前記燃焼用空気管及び前記燃料ガス管の一方の管に連結され、熱交換によって前記熱風炉の前記排ガスから回収した熱により前記燃焼用空気及び前記高炉ガスの一方を予熱する第１予熱手段と、
前記高炉ガスの一部を燃焼させる第１加熱機を有し、前記燃焼用空気管及び前記燃料ガス管の他方の管に連結され、前記第１加熱機で発生した熱により前記燃焼用空気及び前記高炉ガスの他方を予熱する第２予熱手段と、を備える、
熱風炉設備。
【請求項２】
前記第１予熱手段は、
前記煙道管に連結された第１熱交換器と、
前記一方の管に連結された第２熱交換器と、
前記第１熱交換器と前記第２熱交換器とを接続し、前記第１熱交換器において熱を回収した液体状の熱媒体を前記第２熱交換器に送る熱媒管と、
前記熱媒管に連結され、前記高炉ガスの一部を燃焼させて発生した熱により前記液体状の熱媒体を加熱する第２加熱機と、を有する、
請求項１に記載の熱風炉設備。
【請求項３】
前記第１予熱手段は、前記煙道管に連結された高温部と、前記一方の管に連結された低温部と、を有し、前記高温部で蒸発した媒体を前記低温部に送ると共に前記低温部で凝集した前記媒体を前記高温部に送るヒートパイプ式の熱交換器である、
請求項１に記載の熱風炉設備。
【請求項４】
前記第２予熱手段は、
前記他方の管に連結された第３熱交換器と、
前記第１加熱機と前記第３熱交換器とを接続し、前記第１加熱機において前記高炉ガスの一部を燃焼させて発生したガスを前記第３熱交換器に送る加熱ガス管と、を有する、
請求項１〜３のいずれか一項に記載の熱風炉設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高炉に送る空気を加熱する熱風炉設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、高炉に送る空気（高炉用空気）を加熱する熱風炉設備が知られている（例えば特許文献１を参照）。特許文献１に記載の設備では、高炉用空気は、ブロワーにより昇圧されて熱風炉に送られ、熱風炉を通過して高炉に送られている。ブロワーと熱風炉とを接続する配管には、熱交換器が連結されている。この熱交換器では、ブロワーによる昇圧により温度が上昇した空気から、熱が回収される。また、熱風炉から排出される排ガスは、煙突に送られている。煙突と熱風炉とを接続する配管にも、他の熱交換器が連結されている。この熱交換器では、熱風炉の排ガスから、熱が回収される。特許文献１に記載の設備では、上述の熱交換器で回収された熱により、熱風炉に供給される燃料ガス及び燃焼用空気が予熱されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−２８７０１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述のような熱風炉設備では、高炉から排出された高炉ガス（ＢＦＧ（Blast Furnace Gas））が、燃料ガスとして熱風炉に供給される場合がある。高炉ガスの熱量は比較的低いため、熱量が不足する場合には、他の燃料（例えば、液化石油ガス（ＬＰＧ（Liquefied Petroleum Gas））、コークス炉ガス（ＣＯＧ（Coke OvenGas））等）が高炉ガスに添加される。液化石油ガスは比較的高価であり、コークス炉ガスは他の設備においても利用されるため、高炉ガスへの他の燃料の添加量は少ないことが好ましい。
【０００５】
特許文献１に記載の設備では、上述の熱交換器で回収された熱により燃料ガス及び燃焼用空気が予熱されることにより、他の燃料の添加量を低減できるものの、この添加量を更に低減できる技術の開発が望まれている。
【０００６】
本発明は、このような課題を解決するために成されたものであり、高炉ガスへの他の燃料の添加量を低減できる熱風炉設備を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一側面の熱風炉設備は、高炉用空気を加熱する熱風炉設備であって、高炉用空気を加熱する熱風炉と、熱風炉に燃焼用空気を送る燃焼用空気管と、高炉から排出された高炉ガスを、熱風炉の燃料ガスとして熱風炉に送る燃料ガス管と、熱風炉から排出された排ガスを煙突に送る煙道管と、煙道管に連結されると共に、燃焼用空気管及び燃料ガス管の一方の管に連結され、熱交換によって熱風炉の排ガスから回収した熱により燃焼用空気及び高炉ガスの一方を予熱する第１予熱手段と、高炉ガスの一部を燃焼させる第１加熱機を有し、燃焼用空気管及び燃料ガス管の他方の管に連結され、第１加熱機で発生した熱により燃焼用空気及び高炉ガスの他方を予熱する第２予熱手段と、を備える。
【０００８】
本発明の一側面の熱風炉設備では、燃焼用空気及び高炉ガスの一方が、熱風炉の排ガスから回収された熱により予熱され、さらに、燃焼用空気及び高炉ガスの他方が、高炉ガスの一部を燃焼させて発生した燃焼熱により予熱される。高炉ガスを燃焼させて発生した燃焼熱を用いると、燃焼用空気又は高炉ガスを比較的高い温度まで加熱することが可能となる。従って、高炉ガスへの他の燃料の添加量を低減できる。
【０００９】
第１予熱手段は、煙道管に連結された第１熱交換器と、一方の管に連結された第２熱交換器と、第１熱交換器と第２熱交換器とを接続し、第１熱交換器において熱を回収した液体状の熱媒体を第２熱交換器に送る熱媒管と、熱媒管に連結され、高炉ガスの一部を燃焼させて発生した熱により液体状の熱媒体を加熱する第２加熱機と、を有していてもよい。この場合、燃焼用空気及び高炉ガスの一方は、熱風炉の排ガスから回収された熱に加えて、高炉ガスの一部を燃焼させて発生した熱により加熱される。上述のように、高炉ガスを燃焼させて発生した燃焼熱を用いると、燃焼用空気又は燃料ガスを比較的高い温度まで加熱することが可能となるため、高炉ガスへの他の燃料の添加量を低減できる。
【００１０】
第１予熱手段は、煙道管に連結された高温部と、一方の管に連結された低温部と、を有し、高温部で蒸発した媒体を低温部に送ると共に低温部で凝集した媒体を高温部に送るヒートパイプ式の熱交換器であってもよい。ヒートパイプ式の熱交換器を用いる場合、液体状の熱媒体を循環させて熱交換を行う場合に比して、熱媒体を送るための配管等が不要になるため、設備を簡易化できる。
【００１１】
第２予熱手段は、他方の管に連結された第３熱交換器と、第１加熱機と第３熱交換器とを接続し、第１加熱機において高炉ガスの一部を燃焼させて発生したガスを第３熱交換器に送る加熱ガス管と、を有していてもよい。この構成によれば、第３熱交換器において、第１加熱機で発生したガスと、燃焼用空気又は高炉ガスとの間で、熱交換を行うことが可能となる。この場合、例えば、熱交換に石油系炭化水素等の熱媒体を用いる場合に比して、燃焼用空気又は高炉ガスを高い温度まで予熱することが可能となる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、高炉ガスへの他の燃料の添加量を低減できる熱風炉設備を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１実施形態に係る熱風炉設備を示す構成図である。
【図２】第２実施形態に係る熱風炉設備を示す構成図である。
【図３】第３実施形態に係る熱風炉設備を示す構成図である。
【図４】第４実施形態に係る熱風炉設備を示す構成図である。
【図５】第５実施形態に係る熱風炉設備を示す構成図である。
【図６】比較例に係る熱風炉設備を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。説明において、同一要素又は相当要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１５】
［第１実施形態］
図１は、第１実施形態に係る熱風炉設備を示す構成図である。熱風炉設備１Ａは、高炉（不図示）に送る空気（高炉用空気）を加熱する。熱風炉設備１Ａは、複数（ここでは３基）の熱風炉２、燃焼用空気管３、燃料ガス管４、煙道管５、第１予熱手段６Ａ、第２予熱手段７Ａ及び高炉用空気管８を備えている。
【００１６】
熱風炉２は、高炉用空気を加熱する。熱風炉２は、燃焼室２１、蓄熱室２２及び連絡管２３を有している。燃焼室２１は、燃料ガスを燃焼させる。燃焼室２１は、燃焼用空気管３及び燃料ガス管４と接続されている。蓄熱室２２は、燃焼室２１で発生した排ガスから熱を回収して蓄熱する。蓄熱室２２は、連絡管２３により燃焼室２１と連通されており、燃焼室２１で発生した排ガスが連絡管２３から導入される。熱風炉２には、高炉用空気を高炉に送る配管２４が設けられている。熱風炉２における燃焼温度は、例えば、１４５０℃程度である。
【００１７】
燃焼用空気管３は、燃焼用空気を各熱風炉２に送る。燃焼用空気管３には、燃焼用空気を送風する燃焼用空気送風機３１が接続されている。燃焼用空気管３は、熱風炉２の台数に応じて、複数（ここでは３本）に分岐されている。燃焼用空気管３の分岐された各部分は、燃焼室２１に接続されており、燃焼用空気送風機３１から送り出された空気を、燃焼用空気として燃焼室２１に送る。燃焼用空気管３の分岐された各部分には、弁Ｖが設けられている。燃焼用空気送風機３１から燃焼用空気管３に導入される燃焼用空気の温度（予熱前の燃焼用空気の温度）は、例えば、地域により異なり、１０〜５０℃程度である。
【００１８】
燃料ガス管４は、高炉から排出された高炉ガス（ＢＦＧ）を、燃料ガスとして各熱風炉２に送る。燃料ガス管４は、高炉と接続されている。燃料ガス管４は、熱風炉２の台数に応じて、複数（ここでは３本）に分岐されている。燃料ガス管４の分岐された各部分は、燃焼室２１に接続されており、高炉ガスを燃焼室２１に送る。燃料ガス管４の分岐された各部分には、弁Ｖが設けられている。
【００１９】
高炉ガスの熱量は、例えば２．９３〜３．５６ＭＪ／ｍ３程度である。高炉から燃料ガス管４に導入される高炉ガスの温度（予熱前の高炉ガスの温度）は、例えば１０〜５０℃程度である。なお、本願において、熱量とは、高位発熱量のことである。
【００２０】
煙道管５は、熱風炉２から排出された排ガスを煙突９に送る。煙道管５は、煙突９と接続されている。煙道管５は、熱風炉２の台数に応じて複数（ここでは３本）に分岐されており、各蓄熱室２２と接続されている。煙道管５の分岐された部分のそれぞれには、弁Ｖが設けられている。
【００２１】
第１予熱手段６Ａは、熱交換により熱風炉２の排ガスから回収した熱により、燃焼用空気を予熱する。第１予熱手段６Ａは、第１熱交換器６１、熱媒管６２、第２熱交換器６３及びポンプ６４を有している。
【００２２】
第１熱交換器６１は、煙道管５に連結されている。第２熱交換器６３は、燃焼用空気管３に連結されている。熱媒管６２は、第１熱交換器６１と第２熱交換器６３とを接続しており、第１熱交換器６１と第２熱交換器６３との間で液体状の熱媒体（例えば、石油系炭化水素等）を循環させる。熱媒管６２は、熱媒体を第１熱交換器６１から第２熱交換器６３に送る往路熱媒管６２ａと、熱媒体を第２熱交換器６３から第１熱交換器６１に送る復路熱媒管６２ｂとを含んでいる。ポンプ６４は、熱媒体を圧送する。ポンプ６４は、復路熱媒管６２ｂに連結されている。
【００２３】
往路熱媒管６２ａには、第１熱交換器６１と第２熱交換器６３との間に、弁Ｖが設けられている。復路熱媒管６２ｂには、第１熱交換器６１とポンプ６４との間に、複数の弁Ｖ，Ｖが設けられている。また、復路熱媒管６２ｂには、ポンプ６４と第２熱交換器６３との間に、複数の弁Ｖ，Ｖが設けられている。
【００２４】
第１熱交換器６１では、煙道管５を流れる熱風炉２の排ガスと熱媒管６２を流れる熱媒体との間で熱交換が行われ、煙道管５を流れる熱風炉２の排ガスの熱が、熱媒管６２を流れる熱媒体により回収される。第２熱交換器６３では、熱媒管６２を流れる熱媒体と燃焼用空気管３を流れる燃焼用空気との間で熱交換が行われ、熱媒管６２を流れる熱媒体の熱（熱風炉２の排ガスから回収された熱）により、燃焼用空気管３を流れる燃焼用空気が予熱される。
【００２５】
第２予熱手段７Ａは、高炉ガスの一部を燃焼させて発生した熱（燃焼熱）により、高炉ガスを予熱する。第２予熱手段７Ａは、燃料ガス分岐管７１、バーナー（第１加熱機）７２、バーナー用空気管７３、バーナー用空気送風機７４、加熱ガス管７５及び第３熱交換器７６を有している。
【００２６】
燃料ガス分岐管７１は、燃料ガス管４から分岐した管である。燃料ガス分岐管７１は、バーナー７２と接続されている。燃料ガス分岐管７１は、燃料ガス管４を流れる高炉ガスの一部をバーナー７２に送る。燃料ガス分岐管７１には、流量調整ダンパーＤが設けられている。バーナー７２は、燃料ガス分岐管７１から送られてきた高炉ガスを燃焼する。
【００２７】
バーナー用空気管７３は、バーナー７２とバーナー用空気送風機７４とを接続している。バーナー用空気送風機７４は、バーナー７２における燃焼用の空気を送風する。バーナー用空気管７３は、バーナー用空気送風機７４から送り出された空気をバーナー７２に送る。バーナー用空気管７３には、流量調整ダンパーＤが設けられている。加熱ガス管７５は、バーナー７２と第３熱交換器７６とを接続しており、バーナー７２において高炉ガスを燃焼させて発生した排ガスを、第３熱交換器７６に送る。
【００２８】
第３熱交換器７６は、燃料ガス管４に連結されている。第３熱交換器７６では、バーナー７２の排ガスと燃料ガス管４を流れる高炉ガスとの間で熱交換を行い、バーナー７２の排ガスの熱（高炉ガスの一部を燃焼させて発生した燃焼熱）により、燃料ガス管４を流れる高炉ガスを予熱する。第３熱交換器７６は煙突１０と接続されており、熱交換に使用されたバーナー７２の排ガスが煙突１０に送られる。
【００２９】
高炉用空気管８は、高炉用空気を熱風炉２に送る。高炉用空気管８は、高炉用空気送風機８１と接続されている。高炉用空気管８は、熱風炉２の台数に応じて複数（ここでは３本）に分岐されており、各蓄熱室２２と接続されている。高炉用空気管８の分岐された各部分には、弁Ｖが設けられている。高炉用空気管８は、高炉用空気送風機８１から送り出された空気を、高炉用空気として蓄熱室２２のそれぞれに送る。
【００３０】
以上のような熱風炉設備１Ａでは、例えば、複数の熱風炉２のうち、一部（例えば、２基）の熱風炉２で蓄熱が行われると共に、残り（例えば、１基）の熱風炉２で高炉用空気の加熱が行われる。
【００３１】
具体的には、蓄熱が行われる熱風炉２では、燃焼室２１に燃焼用空気管３から燃焼用空気が導入されると共に燃料ガス管４から高炉ガスが導入され、高炉ガスが燃焼される。燃焼室２１で発生した排ガスは連絡管２３を介して蓄熱室２２に導入され、排ガスの熱が蓄熱室２２により回収される。蓄熱室２２を通過した排ガスは、煙道管５を介して煙突９に送られる。
【００３２】
この際、第１予熱手段６Ａでは、第１熱交換器６１において、熱風炉２の排ガスと熱媒体との間で熱交換が行われることにより熱風炉２の排ガスの熱が回収され、第２熱交換器６３において、熱媒体と燃焼用空気との間で熱交換が行われることにより燃焼用空気が予熱される。そして、予熱された燃焼用空気が、燃焼室２１に導入される。
【００３３】
また、第２予熱手段７Ａでは、バーナー７２において、燃料ガス分岐管７１から送られてきた高炉ガスが燃焼され、第３熱交換器７６において、バーナー７２の排ガスと高炉ガスとの間で熱交換が行われることにより高炉ガスが予熱される。そして、予熱された高炉ガスが、燃焼室２１に導入される。
【００３４】
例えば、高炉ガスの熱量が３．５６ＭＪ／ｍ３程度の場合、燃焼用空気を７０℃以上、高炉ガスを７０℃以上まで予熱すると、高炉ガスに他の燃料を添加しなくてもよい（ＢＦＧ専焼）。また、例えば、高炉ガスの熱量が２．９３ＭＪ／ｍ３程度の場合、燃焼用空気を３５５℃以上、高炉ガスを３５５℃以上まで予熱すると、高炉ガスに他の燃料を添加しなくてもよい。このように、高炉ガスの熱量に応じて最適設計を行うことが考えられる。
【００３５】
高炉用空気の加熱が行われる熱風炉２では、高炉用空気管８から蓄熱室２２に高炉用空気が導入され、蓄熱室２２に蓄熱された熱により加熱された高炉用空気が、配管２４から高炉に送られる。そして、高炉用空気の加熱が行われている熱風炉２の蓄熱量が所定以下に低減すると、高炉用空気の加熱を行う熱風炉２と、蓄熱を行う熱風炉２とが、切り換えられる。
【００３６】
以上、本実施形態の熱風炉設備１Ａでは、燃焼用空気が、熱風炉２の排ガスから回収された熱により予熱され、さらに、高炉ガスが、高炉ガスの一部を燃焼させて発生した燃焼熱により予熱される。高炉ガスを燃焼させて発生した燃焼熱を用いると、高炉ガスを比較的高い温度まで加熱できる。従って、高炉ガスへの他の燃料の添加量を低減できる。
【００３７】
ここで、第１予熱手段６Ａの熱媒体は、上述のように、例えば石油系炭化水素等であり、加熱し過ぎると変質して、粘度等が変化するおそれがある。このため、第１予熱手段６Ａの熱媒体は、所定の温度以下で使用することが好ましい。従って、例えば第１予熱手段６Ａにより燃焼用空気及び高炉ガスの双方を予熱する場合、燃焼用空気及び高炉ガスを比較的低い温度までしか予熱することができない。
【００３８】
これに対し、本実施形態では、第２予熱手段７Ａは、燃料ガス管４に連結された第３熱交換器７６と、バーナー７２と第３熱交換器７６とを接続し、バーナー７２において高炉ガスの一部を燃焼させて発生したガスを第３熱交換器７６に送る加熱ガス管７５と、を有している。本実施形態の第２予熱手段７Ａでは、石油系炭化水素等の熱媒体を用いることなく、バーナー７２で発生した排ガスと高炉ガスとの間で熱交換を行うことにより高炉ガスを予熱しているため、石油系炭化水素等の熱媒体を用いる場合に比して、高炉ガスを高い温度まで予熱できる。
【００３９】
［第２実施形態］
第２実施形態の熱風炉設備について説明する。図２は、第２実施形態に係る熱風炉設備を示す構成図である。本実施形態に係る熱風炉設備１Ｂが、第１実施形態に係る熱風炉設備１Ａ（図１参照）と相違する点は、第１予熱手段６Ｂでは燃焼用空気に代えて高炉ガスが予熱され、第２予熱手段７Ｂでは高炉ガスに代えて燃焼用空気が予熱される点である。
【００４０】
具体的には、熱風炉設備１Ｂでは、第１予熱手段６Ｂの第２熱交換器６３は、燃焼用空気管３に代えて、燃料ガス管４に連結されている。第２予熱手段７Ｂの第３熱交換器７６は、燃料ガス管４に代えて、燃焼用空気管３に連結されている。
【００４１】
熱風炉設備１Ｂでは、第１予熱手段６Ｂの第２熱交換器６３において、熱媒体と高炉ガスとの間で熱交換が行われることにより、高炉ガスが予熱される。また、第２予熱手段の第３熱交換器７６において、バーナー７２で発生した排ガスと燃焼用空気との間で熱交換が行われることにより、燃焼用空気が予熱される。
【００４２】
本実施形態の熱風炉設備１Ｂでは、高炉ガスが、熱風炉２の排ガスから回収された熱により予熱され、さらに、燃焼用空気が、高炉ガスの一部を燃焼させて発生した燃焼熱により予熱される。高炉ガスを燃焼させて発生した燃焼熱を用いると、燃焼用空気を比較的高い温度まで加熱できる。従って、高炉ガスへの他の燃料の添加量を低減できる。
【００４３】
第２予熱手段７Ｂでは、石油系炭化水素等の熱媒体を用いることなく、バーナー７２の排ガスと燃焼用空気との間で熱交換を行うことにより燃焼用空気を予熱しているため、石油系炭化水素等の熱媒体を用いる場合に比して、燃焼用空気を高い温度まで予熱できる。
【００４４】
［第３実施形態］
第３実施形態の熱風炉設備について説明する。図３は、第３実施形態に係る熱風炉設備を示す構成図である。本実施形態に係る熱風炉設備１Ｃが、第１実施形態に係る熱風炉設備１Ａ（図１参照）と相違する点は、第１予熱手段６Ｃが第２加熱機６５を有している点である。
【００４５】
具体的には、第２加熱機６５は、高炉ガスの一部を燃焼させて発生した燃焼熱により、熱媒体を加熱する。第２加熱機６５は、往路熱媒管６２ａに連結されている。第２加熱機６５は、バーナー６５ａ及び熱交換部６５ｂを含んでいる。
【００４６】
バーナー６５ａでは、高炉ガスの一部及び燃焼用の空気が導入され、高炉ガスが燃焼される。熱交換部６５ｂでは、バーナー６５ａにより加熱されたガスと第１熱交換器６１から送られてきた熱媒体との間で熱交換が行われ、バーナー６５ａにより加熱されたガスの熱により熱媒体が加熱される。そして、加熱された熱媒体が第２熱交換器６３に送られる。
【００４７】
往路熱媒管６２ａにおいて第２加熱機６５の上流部には、ポンプ６６が連結されてもよい。
【００４８】
本実施形態の熱風炉設備１Ｃは、第１実施形態に係る熱風炉設備１Ａと同様な効果を奏する。加えて、熱風炉設備１Ｃでは、燃焼用空気は、熱風炉２の排ガスから回収された熱に加えて、高炉ガスの一部を燃焼させて発生した燃焼熱により加熱される。従って、燃焼用空気を比較的高い温度まで加熱でき、高炉ガスへの他の燃料の添加量を低減できる。
【００４９】
［第４実施形態］
第４実施形態の熱風炉設備について説明する。図４は、第４実施形態に係る熱風炉設備を示す構成図である。本実施形態に係る熱風炉設備１Ｄが、第２実施形態に係る熱風炉設備１Ｂ（図２参照）と相違する点は、第１予熱手段６Ｄが第２加熱機６５を有している点である。第２加熱機６５の構成は、第３実施形態（図３参照）と同様である。
【００５０】
本実施形態の熱風炉設備１Ｄは、第２実施形態に係る熱風炉設備１Ｂと同様な効果を奏する。加えて、熱風炉設備１Ｄでは、高炉ガスは、熱風炉２の排ガスから回収された熱に加えて、高炉ガスの一部を燃焼させて発生した燃焼熱により加熱される。従って、高炉ガスを比較的高い温度まで加熱でき、高炉ガスへの他の燃料の添加量を低減できる。
【００５１】
［第５実施形態］
第５実施形態の熱風炉設備について説明する。図５は、第５実施形態に係る熱風炉設備を示す構成図である。本実施形態に係る熱風炉設備１Ｅが、第１実施形態に係る熱風炉設備１Ａ（図１参照）と相違する点は、第１予熱手段６Ｅがヒートパイプ式の熱交換器である点である。
【００５２】
具体的には、第１予熱手段６Ｅは、高温部６７及び低温部６８を有している。高温部６７は、煙道管５に連結されている。低温部６８は、燃焼用空気管３に連結されている。高温部６７と低温部６８との間では、揮発性を有する媒体が循環する。
【００５３】
高温部６７では、熱風炉２の排ガスと液体状の媒体との間で熱交換が行われ、熱風炉２の排ガスの熱により媒体が蒸発する。蒸発した媒体は、低温部６８に送られる。低温部６８では、気体状の媒体と燃焼用空気との間で熱交換が行われ、気体状の媒体の熱により燃焼用空気が予熱される。熱を奪われた媒体は、凝集し、高温部６７に送られる。
【００５４】
本実施形態の熱風炉設備１Ｅでは、燃焼用空気が、熱風炉２の排ガスから回収された熱により予熱され、さらに、高炉ガスが、高炉ガスの一部を燃焼させて発生した燃焼熱により予熱される。従って、高炉ガスが比較的高い温度まで加熱され、高炉ガスへの他の燃料の添加量を低減できる。
【００５５】
第１予熱手段６Ｅは、煙道管５に設けられた高温部６７と、燃焼用空気管３に設けられた低温部６８と、を有し、高温部６７で蒸発した媒体を低温部６８に送ると共に低温部６８で凝集した媒体を高温部６７に送るヒートパイプ式の熱交換器である。第１予熱手段６Ｅでは、液体状の熱媒体を循環させて熱交換を行う場合に比して、熱媒体を送るための配管等が不要になるため、設備を簡易化できる。
【００５６】
以上、実施形態について説明したが、本発明は必ずしも上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
【００５７】
各要素の構成、個数及び材質等は、上記実施形態における構成、個数及び材質等に限られず、適宜変更可能である。
【実施例１】
【００５８】
以下、本発明の内容を、実施例及び比較例を参照してより詳細に説明するが、本発明は、下記の実施例に限定されるものではない。
【００５９】
［評価計算］
上述の図１〜４の熱風炉設備１Ａ〜１Ｄについて、実際の運転データに類似する条件に基づいて、各種温度を算出した（実施例１〜４）。また、図６の比較例に係る熱風炉設備１００について、各種温度を算出した（比較例）。
【００６０】
図６に示されるように、比較例に係る熱風炉設備１００は、高炉ガスの燃焼を利用した予熱手段（第２予熱手段、第２加熱機）を備えていない。熱風炉設備１００では、燃料ガス管４に、第１予熱手段６０が有する第４熱交換器６９が設けられている。第４熱交換器６９には、往路熱媒管６２ａから分岐した管と、復路熱媒管６２ｂから分岐した管とが接続されている。熱風炉設備１００では、第１予熱手段６０により燃焼用空気及び高炉ガスの双方が予熱される。
【００６１】
各例において、前記前提条件は以下の通りである。比較例においては、高炉ガスのみでは、熱風炉において必要な燃焼温度が得られなかったため、高炉ガスにコークス炉ガス（ＣＯＧ）を添加した（詳しくは後述）。計算結果を表１に示す。
予熱前の燃焼用空気の温度                        ：２０℃
予熱前の高炉ガスの温度                          ：４０℃
熱風炉における燃焼温度                          ：１４５０℃
熱風炉の排ガスの第１熱交換器を通過前の温度      ：２５０℃
熱風炉の排ガスの第１熱交換器を通過後の温度      ：１５０℃
第１予熱手段の熱媒体の第１熱交換器を通過前の温度：１００℃
第１予熱手段の熱媒体の第１熱交換器を通過後の温度：２００℃
第１予熱手段の熱媒体の第２加熱機を通過後の温度  ：３００℃（実施例３，４のみ）
高炉ガスの熱量                                  ：２．９６ＭＪ／ｍ３
コークス炉ガスの熱量                            ：１６．７２ＭＪ／ｍ３（比較例のみ）
【表１】
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【００６２】
表１に示されるように、実施例１〜４では、高炉ガスの一部を燃焼させて発生した燃焼熱により燃焼用空気及び高炉ガスの少なくとも一方を予熱することで、コークス炉ガスを添加しないにもかかわらず、比較例に比して、燃焼用空気及び高炉ガスの双方が高い温度まで予熱することできた。
【００６３】
第１予熱手段の熱媒体は、上述のように、例えば石油系炭化水素等であり、加熱し過ぎると変質して、粘度等が変化するおそれがある。従って、第１予熱手段の熱媒体は、３００℃以下で使用した。よって、第１予熱手段により燃焼用空気及び高炉ガスの双方が予熱される比較例では、実施例１〜４に比して、予熱後の燃焼用空気及び高炉ガスの双方の温度が低かった。このため、比較例では、熱風炉において必要な燃焼温度（１４５０℃）を得るために、高炉ガスよりも高い熱量を有するコークス炉ガスを高炉ガスに添加する必要があった。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明によれば、高炉ガスへの他の燃料の添加量を低減できる熱風炉設備を提供することができる。
【符号の説明】
【００６５】
１Ａ〜１Ｅ…熱風炉設備、２…熱風炉、３…燃焼用空気管、４…燃料ガス管、５…煙道管、６Ａ〜６Ｅ…第１予熱手段、７Ａ，７Ｂ…第２予熱手段、９…煙突、６１…第１熱交換器、６２…熱媒管、６３…第２熱交換器、６５…第２加熱機、６７…高温部、６８…低温部、７２…バーナー（第１加熱機）、７５…加熱ガス管、７６…第３熱交換器。
【要約】
【課題】高炉ガスへの他の燃料の添加量を低減できる熱風炉設備を提供すること。
【解決手段】熱風炉設備１Ａは、熱風炉２と、熱風炉２に燃焼用空気を送る燃焼用空気管３と、高炉から排出された高炉ガスを、熱風炉２の燃料ガスとして熱風炉２に送る燃料ガス管４と、熱風炉２から排出された排ガスを煙突９に送る煙道管５と、煙道管５に連結され、熱交換によって熱風炉２の排ガスから回収した熱により燃焼用空気及び燃料ガスの一方を予熱する第１予熱手段６Ａと、高炉ガスの一部を燃焼させる第１加熱機７２を有し、当該第１加熱機７２で発生した熱により燃焼用空気及び燃料ガスの他方を予熱する第２予熱手段７Ａと、を備える。
【選択図】図１【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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