(57)【要約】【課題】流量測定のための長い直胴部を確保する必要が無く、装置の大型化を避けることが可能な溶解炉のスクラップ予熱装置を提供する。【解決手段】炉体１１の上方に設けたシャフト１３内にスクラップＳｃを予熱する予熱室１４を設けた溶解炉において、予熱室１４の排ガス入口側と排ガス出口側にそれぞれ下段煙道２１および上段煙道２２を接続してこれら下段煙道２１および上段煙道２２にそれぞれブロア４Ａ，４Ｂを設置し、各ブロア４Ａ，４Ｂの回転数を、予熱室１４を流通する排ガス量が適正に維持されるように制御する制御装置６を設ける。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉体の上方に設けたシャフト内にスクラップを予熱する予熱室を設けた溶解炉において、予熱室の排ガス入口側と排ガス出口側にそれぞれ第１排気路および第２排気路を接続してこれら第１および第２排気路にそれぞれブロアを設置し、各ブロアの排気量を、予熱室を流通する排ガス量が適正に維持されるように制御する制御装置を設けた溶解炉のスクラップ予熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は溶解炉のスクラップ予熱装置に関し、特に、予熱室を流通する排ガス量を適正に管理できるスクラップ予熱装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種のスクラップ予熱装置では、操業中の炉内から排出される高温の排ガスを、炉体の上方に設けたシャフト内の予熱室に流通させ、予熱室内に予め装入しておいたスクラップを予熱して、続く炉内投入後の溶解を効率的に行うようにしている。この場合、排ガスの温度は操業工程で変動する。スクラップは加熱し過ぎると酸化して、歩留まりの低減や還元時間の長期化による生産性の低下を招くから、炉内から排出される排ガスの温度変動に関係なく安定したスクラップ予熱を行う必要がある。
【０００３】
そこで従来は例えば特許文献１に示されるように、予熱室から排ガス出口ダクトへ至る間にダンパを設けて、ダンパの開度を調整することによって予熱室を流通する排ガス量を調整してスクラップの予熱温度を適正に管理していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−１５９３７７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来のスクラップ予熱装置において、ダンパの開度とこれを流れる排ガス量はダンパ前後の圧力差等によって大きく変動するためダンパのみでは正確な流量制御が困難であり、実際の流量を測定してこれに基づいてダンパの開度をフィードバック制御する必要があった。しかし、正確な流量測定のためには通常十分な長さの直胴部を確保する必要があるが、装置コンパクト化の要請から上記直胴部を確保することが難しいという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明はこのような課題を解決するもので、流量測定のための長い直胴部を確保する必要が無く、装置の大型化を避けることが可能な溶解炉のスクラップ予熱装置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】
上記目的を達成するために、本発明では、炉体（１１）の上方に設けたシャフト（１３）内にスクラップ（Ｓｃ）を予熱する予熱室（１４）を設けた溶解炉において、予熱室（１４）の排ガス入口側と排ガス出口側にそれぞれ第１排気路（２１）および第２排気路（２２）を接続してこれら第１および第２排気路（２１，２２）にそれぞれブロア（４Ａ，４Ｂ）を設置し、各ブロア（４Ａ，４Ｂ）の回転数を、予熱室（１４）を流通する排ガス量が適正に維持されるように制御する制御装置（６）を設ける。
【０００８】
本発明においては、第１排気路と第２排気路に設けた各ブロアの回転数を制御することによってこれら排気路の排気量が一義的に決定される。これにより、予熱室を通過する排ガス量も一義的に決定されて予熱室内のスクラップの温度を適正に維持することができる。本発明によれば、流量測定のために排気路に長い直胴部を確保する必要が無いから、装置の大型化が避けられる。
【０００９】
上記カッコ内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を参考的に示すものである。
【発明の効果】
【００１０】
以上のように本発明の溶解炉のスクラップ予熱装置によれば、流量測定のための長い直胴部を確保する必要が無く、装置の大型化を避けることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態を示す、スクラップ予熱装置の全体系統図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
なお、以下に説明する実施形態はあくまで一例であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が行う種々の設計的改良も本発明の範囲に含まれる。
【００１３】
図１には溶解炉の一例としてシャフト式アーク炉を示す。図１において、アーク炉の炉体１１内にその中心上方から電極１２が挿入されてアーク放電によって炉内のスクラップＳｃが溶融されている。アーク炉の炉体１１上方の偏心位置に筒状のシャフト１３が立設されて内部に予熱室１４が形成されている。予熱室１４の下端開口には、下方へ開放可能なフォーク型ゲート１５が設けられている。フォーク型ゲート１５は複数の平行棒体をフォーク状に並べた構造のゲートで、平行棒体間の間隙を排ガスが流通できるようになっている。
【００１４】
予熱室１４の上端開口にはスライド開閉可能な扉体１６が設けられている。予熱室１４内にスクラップＳｃを装入する場合には、扉体１６を開いてバケット１７で搬送されてきたスクラップＳｃを予熱室１４内へ落下供給する。操業中に炉内で発生する高温の排ガスはゲート１５を通過して予熱室１４内を上昇しこの間にスクラップＳｃを予熱する。予熱されたスクラップＳｃは操業中の適当タイミングでゲート１５が開放されて下方の炉体１１内へ落下供給される。
【００１５】
ここで、排ガス入口側である、シャフト１３の下端開口に近い下方の側壁に、第１排気路たる下段煙道２１が連結されている。下段煙道２１にはその上流側より冷却塔３Ａと、前後にダンパ４１，４２を介してブロア４Ａが設けられている。ブロア４Ａはインバータ制御された交流モータで駆動されており、制御装置６からの出力でその回転数を任意に変更することができる。ブロア４Ａの回転数はこれを通過する気流量と一義的に対応しているから、ブロア４Ａの回転数を制御することによって下段煙道２１を流通する、すなわち予熱室１４の入口側でシャフト１３外へ流出する排ガスの排気量Ｑ１（ｍ3／min）を正確に調整することができる。
【００１６】
また、予熱室１４の上端部である、排ガス出口側の上端開口に近いシャフト１３の側壁には第２排気路たる上段煙道２２が連結されている。上段煙道２２には下段煙道２１と同様にその上流側より冷却塔３Ｂと、前後にダンパ４１，４２を介してブロア４Ｂが設けられている。ブロア４Ｂはインバータ制御された交流モータで駆動されており、制御装置６からの出力でその回転数を任意に変更することができる。したがって、ブロア４Ｂの回転数を制御することによって上段煙道２２を流通する、すなわち予熱室１４の出口側でシャフト１３外へ流出する排ガスの排気量Ｑ２（ｍ3／min）を正確に調整することができる。
【００１７】
下段煙道２１と上段煙道２２はその下流端で集合煙道２３に合流してブロア５１を経て集塵機５２に至り、図略の煙突から外部へ放出される。なお、集合煙道２３には、シャフト１３の上方に設けた集塵フード１８から至る煙道２４が連結されている。
【００１８】
アーク炉から排出される熱量速度Ｑvは、アーク炉の排ガス量をＱ（ｍ3／min）、排ガス温度をｔ（℃）とすると、下式（１）で示される。
Ｑv＝（Ｑ・ｔ・ガス比熱）・Ｋ1（Ｋｗｈ／min）…（１）
ここで、Ｋ1は適当な係数である（以下、同様）。
【００１９】
また、下段煙道２１の持ち去り熱量速度Ｑv1は、下段煙道２１の排ガス温度をｔ1（℃）とすると、ブロア４Ａの回転数で決定される排気量（下段煙道の気流量）はＱ1であるから、下式（２）で示すようなものになる。
Ｑv1＝（Ｑ1・ｔ1・ガス比熱）・Ｋ1（Ｋｗｈ／min）…（２）
【００２０】
さらに、上段煙道２２の持ち去り熱量速度Ｑv2は、上段煙道２２の排ガス温度をｔ2（℃）とすると、ブロア４Ｂの回転数で決定される排気量（下段煙道の気流量）はＱ2であるから、下式（３）で示すようなものになる。
Ｑv2＝（Ｑ2・ｔ2・ガス比熱）・Ｋ1（Ｋｗｈ／min）…（３）
【００２１】
したがって、他の熱損失を考慮しなければ、予熱室１４への入熱速度Ｑvpは下式（４）で得られる。
Ｑvp＝Ｑv−(Ｑv1＋Ｑv2）…（４）
【００２２】
したがって予熱室１４内のスクラップＳｃの熱容量を予め算出しておけば、式（４）で算出される入熱速度ＱvpよりスクラップＳｃの予熱温度変化を推定することができる。そこで、推定される予熱温度が適正範囲内に維持されるように、各ブロア４Ａ，４Ｂの回転数を制御して式（２），（３）における排気量Ｑ１，Ｑ２を調整する。この調整は例えば、排ガス量Ｑが増加した場合には排気量Ｑ１をその分増加させるとともに排気量Ｑ２はこれを維持し、温度ｔが高くなった場合には排気量Ｑ１を増加させるとともにその分排気量Ｑ２を低減させるように行う。なお、式（１）〜（３）中の温度ｔ,ｔ1,ｔ2および排ガス量Ｑは適当な測定手段によって測定される。
【００２３】
排ガス量Ｑの直接的な測定が困難な場合には、アーク炉への投入電力、［Ｃ］吹込み速度、［Ｏ2］吹込み速度、助燃エネルギー吹精速度、先入れ［Ｃ］量、金属酸化量、想定スラグ生成熱、廃タイヤ量、廃プラスチック量、想定付着油分量から熱量速度Ｑvを直接演算するようにしても良い。
【００２４】
式（４）で他の熱損失を考慮する場合、当該熱損失としては、フォーク型ゲートの冷却水抜熱速度Ｑ21、予熱室水冷パネル冷却水抜熱速度Ｑ22（Ｋｗｈ／min）、予熱室鉄皮表面からの放熱速度Ｑ23（Ｋｗｈ／min）、漏煙排ガスによる放熱速度Ｑ24（Ｋｗｈ／min）等があり、この場合には式（４）のＱvから、Ｑv1,Ｑv2に加えてＱ21〜Ｑ24も減じてＱvpを算出する。
【００２５】
さらにｔ1,ｔ2の測定を排ガス温度が十分低下している冷却塔３Ａ，３Ｂの出口側で行う場合には、式（４）でＱvから減じるべき他の熱損失として、下段煙道２１の冷却塔３Ａの冷却水抜熱速度Ｑ25、上段煙道２２の冷却塔３Ｂの冷却水抜熱速度Ｑ26を加える。
【符号の説明】
【００２６】
１１…炉体、１３…シャフト、１４…予熱室、２１…下段煙道（第１排気路）、２２…上段煙道（第２排気路）、４Ａ，４Ｂ…ブロア、６…制御装置。
【図１】
2018017474.tif 000003