(57)【要約】【課題】電気炉燃焼塔用の水冷装置として長寿命なものを提供する。【解決手段】基板１１の内面側に冷却水を流通させる金属製パイプからなる反復蛇行状の熱交換路１２が配設され、この熱交換路１２の表面に前記基板１１側とは反対方向へ突出する多数の金属製突起物７Ａが所定間隔置きに設けられている。【選択図】                図５
2004309030.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気炉より吸引導出されるダスト含有高温ガスを通過させて集塵排気部へ導く燃焼塔の内周面に取り付けられる水冷装置であって、基板の内面側に冷却水を流通させる金属製パイプからなる反復蛇行状の熱交換路が配設され、この熱交換路の表面に前記基板側とは反対方向へ突出する多数の金属製突起物が所定間隔置きに設けられていることを特徴とする電気炉燃焼塔用水冷装置。
【請求項２】
前記突起物が基部よりも大きい頭部を備える形状である請求項１記載の電気炉燃焼塔用水冷装置。
【請求項３】
前記突起物が丸軸部の頂端に球頂形又は平皿形の頭部を有する形状である請求項２記載の電気炉燃焼塔用水冷装置。
【請求項４】
前記熱交換路の金属製パイプが、直径５０〜１００ｍｍ、肉厚５〜２０ｍｍの鋼製であり、前記突起物の頭部が２０〜５０ｍｍ径である請求項１〜３のいずれかに記載の電気炉燃焼塔用水冷装置。
【請求項５】
内周面の内、少なくとも電気炉からのガス入口に対向する周面領域に、前記請求項１〜４のいずれかに記載の水冷装置が取り付けられてなる電気炉燃焼塔。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アーク炉を始めとする各種電気炉の燃焼塔内周面に設置される水冷装置と、これを設置した電気炉燃焼塔に関する。
【０００２】
【従来技術とその課題】
一般的に、電気炉では被溶融物の高温加熱に伴って発生する高温ガスを近傍に設置した燃焼塔に導き、この燃焼塔を通過させる過程である程度降温させて集塵排気部へ導くようにしている。しかして、通常の燃焼塔は、上部に電気炉側に連通するガス入口、下部に集塵排気部へ繋がるガス出口を有しており、集塵排気部側からの吸引によって電気炉内からのガスを直接に導入するようにしている。
【０００３】
図１及び図２は電気炉及び燃焼塔の配置構成を例示しており、１はアーク炉の如き電気炉、２は縦円筒状の燃焼塔、３は電気炉１から発生するガスを燃焼塔２上部のガス入口２ａに導くガス導入管路、４は燃焼塔２下部のガス出口２ｂに接続したガス排出管路、５は燃焼塔２の下部に設けられた点検口であり、ガス排出管路４は図示省略した集塵排気部へ続いている。なお、図では、燃焼塔２の周囲や上部に配設された点検用通路やフレーム等の付帯構造を省略している。
【０００４】
このような燃焼塔２では、１２００℃前後の高温のガスが流入することから、一般的に鋼板等で構成される周壁の高温劣化や熱膨張に伴う破損等を防ぐと共に通過するガスの温度を低下させるために、図３の横断面図及び図４の展開図に示すように、内周面全体に各々がパネル形態をなす多数の水冷装置１０…を張設し、これら水冷装置１０…の管路に外部から供給される冷却水を流通させるようにしている。
【０００５】
しかして、従来においては、水冷装置１０は、図１０（Ａ）（Ｂ）において符号１０Ｂとして示すように、炭素鋼板等よりなる円弧状に湾曲した基板１１の内面側の略全面に、鋼製パイプからなる反復蛇行状の熱交換路１２が配設され、基板１１の外面側上下端部には該基板１１を貫通して熱交換路１２の両端に連通する入口管１３と出口管１４とが突設され、入口管１３から流入した冷却水が基板１１の左右両端部でターンを繰り返しつつジグザグ状に流れて出口管１４から流出するようにしたものが使用されている。なお、各水冷装置１０Ｂのサイズは、通常、基板１１が縦１〜２ｍ程度、横０．６〜１．５ｍ程度、熱交換路１２のパイプが直径５０〜１００ｍｍ程度、肉厚５〜２０ｍｍ程度である。
【０００６】
そして、このような水冷装置１０Ｂの燃焼塔２内周面への取り付けは、図１１に示すように、基板１１の外面側の複数箇所（一般的には上下左右の４箇所）に植設したボルト１５…を燃焼塔周壁板６の取付孔６ａに挿通して、外側からナット１６を螺合締着するようになっている。なお、水冷装置１０Ｂの基板１１の四周には内面側へ突出する突縁部１１ａを有すると共に、該突縁部１１ａの上下部左右に孔付き舌片１１ｂが一体形成されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来にあっては、燃焼塔２の内周に張設した水冷装置１０Ｂは熱交換路１２を構成するパイプ表面の経時的な摩耗が激しく、早期に孔開きによる水漏れを生じるため、通常では２年程度で補修や交換を余儀なくされており、その補修や交換に要するコスト負担ならびにその間の電気炉の停止による損害が大きな問題となっていた。しかして、このような熱交換路１２のパイプの摩耗は、パネル１０Ｂの張設部位によって進行度合に差があり、特にガス入口２ａに臨む領域で著しいことから、電気炉１から流入する高温ガスに付随した多量の硬質ダストの衝突・擦過によるものと想定されるが、まだ満足できる対処手段は見出されていない。
【０００８】
例えば、過去においては、上記の摩耗対策として、このような水冷装置１０Ｂの表面にプラズマ溶射によって無機質材料を被着させたものを用いたり、燃焼塔２内の上部にガス入口２ａに臨む邪魔板を設けることが試みられたが、前者の溶射層は一月に満たない内に摩耗消滅し、後者の邪魔板も早期に損耗してしまい、いずれも殆ど効果はないことが判明している。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上述の情況に鑑み、電気炉燃焼塔用の水冷装置について、その熱交換路のパイプの摩耗を抑制して長寿命化を図るべく、様々な角度から検討を重ねると共に、綿密な実験研究を繰り返した。その結果、熱交換路のパイプ表面に塔内空間側へ突出する多数の突起物を設けた場合に、該突起物を基点にして高温ガス中のダストが塊状に付着蓄積し、更に蓄積塊同士が成長して繋がり、パネル表面全体に電気炉内壁のスラグ層と同様な厚いダスト層を形成するが、ある程度の厚さに達した後は衝突するダストによる摩耗侵食作用と付着蓄積作用とが均衡して略一定の厚みを維持すると共に、突起物のアンカー効果によって該ダスト層の剥離が防止され、このダスト層が高温ガス中のダストの衝突・擦過によるパイプの摩耗を防止する保護層として非常に有効に機能し、もって極めて長期にわたって熱交換路のパイプの孔開きによる水漏れが防止され、水冷装置を格段に長寿命化できることが判明し、本発明をなすに至った。
【００１０】
すなわち、本発明の請求項１に係る電気炉燃焼塔用水冷装置は、図面の参照符号を付して示せば、電気炉１より吸引導出されるダスト含有高温ガスＧを通過させて集塵排気部へ導く燃焼塔の内周面に取り付けられる水冷装置１０Ａであって、基板１１の内面側に冷却水を流通させる金属製パイプからなる反復蛇行状の熱交換路１２が配設され、この熱交換路１２の表面に前記基板１１側とは反対方向へ突出する多数の金属製突起物（７Ａ，７Ｂ）が所定間隔置きに設けられていることを特徴としている。
【００１１】
また、請求項２の発明は、上記請求項１の電気炉燃焼塔用水冷装置１０Ａにおいて、前記突起物（７Ａ，７Ｂ）が基部（丸軸部６１）よりも大きい頭部（球頂形頭部７２，平皿形頭部７３）を備える形状であるものとしている。
【００１２】
請求項３の発明は、上記請求項１又は２の電気炉燃焼塔用水冷装置１０Ａにおいて、前記突起物（７Ａ，７Ｂ）が丸軸部７１の頂端に球頂形又は平皿形の頭部（７２又は７３）を有する形状であるものとしている。
【００１３】
請求項４の発明は、上記請求項１〜３のいずれかに記載の電気炉燃焼塔用水冷装置１０Ａにおいて、前記熱交換路１２の金属製パイプが、直径５０〜１００ｍｍ、肉厚５〜２０ｍｍの鋼製であり、前記突起物（７Ａ，７Ｂ）の頭部（７２，７３）が２０〜５０ｍｍ径である構成としている。
【００１４】
一方、請求項５の発明に係る電気炉燃焼塔２は、内周面の内、少なくとも電気炉１からのガス入口２ａに対向する周面領域に、前記請求項１〜４のいずれかに記載の水冷装置１０Ａが取り付けられてなるものとしている。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る電気炉燃焼塔用水冷装置の一実施形態に付いて図面を参照して具体的に説明する。図５は該電気炉燃焼塔用水冷装置１０Ａの平面図及び正面図と縦断側面図を示し、図６及び図７は電気炉燃焼塔２における該水冷装置１０Ａの取付状態を示す。
【００１６】
図５（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、この水冷装置１０Ａは、基本構造は既述した従来の水冷装置１０Ｂ（図１０参照）と同様であり、平面視で円弧状に湾曲したステンレス鋼等よりなる基板１１の内面側の略全面に、ステンレス鋼製パイプからなる反復蛇行状の熱交換路１２が配設され、基板１１の外面側上下端部には該基板１１を貫通して熱交換路１２の両端に各々連通する出入口管１３，１４が突設されており、その一方から流入した冷却水が基板１１の左右両端部でターンを繰り返しつつジグザグ状に流れて他方から流出するようになっている。しかるに、この水冷装置１０Ａでは、熱交換路１２のパイプ表面に、基板１１側とは反対方向へ突出する多数のステンレス鋼製の突起物７Ａ…が所要間隔置きに植設されている。
【００１７】
しかして、各突起物７Ａは、図８（Ａ）に拡大して示すように、丸軸部７１の頂端に球頂形の頭部７２が一体形成された球頂リベット形をなしており、丸軸部７１の下端において当該熱交換路１２に溶接固着されている。
【００１８】
また、熱交換路１２は、水平に密に平行配設した直管１２ａ…群と、これら直管１２ａ…群の最上下位に配置し、直管状であるが一端が側面に開口した異形管１２ｂ，１２ｂと、隣接する直管１２ａ，１２ａ同士ならびに上下の異形管１２ｂと隣接する直管１２ａとを端部で連通させて且つ外部に対して封止するＵ字短管１２ｃ群とからなる。そして、突起物７Ａは、直管１２ａ…群及び上下の異形管１２ｂ，１２ｂの平行配設部には上下で左右位置がずれるように千鳥配置すると共に、各Ｕ字短管１２ｃには上下２箇所に設けている。そして、上下の異形管１２ｂ，１２ｂは一端の側面開口部分を外向きにし、その開口部分に基板１１を貫通して出入口管１３，１４が連通接続されている。なお、この熱交換路１２のパイプは、直管１２ａ及び異形管１２ｂとＵ字短管１２ｃのいずれも、直径５０〜１００ｍｍ程度、肉厚５〜２０ｍｍ程度に設定される。
【００１９】
また、基板１１の外面側には、前記出入口管１３，１４が突出すると共に、上下左右の４箇所にはボルト１５…が植設されている。そして、基板１１の四周には内面側へ突出する突縁部１１ａが設けられ、該突縁部１１ａの上下部左右に孔付き舌片１１ｂが一体形成されている。
【００２０】
このような水冷装置１０Ａの上下左右のサイズと基板１１の曲率は、適用する燃焼塔２の内周長（内径）と内高とに応じ、当該燃焼塔２の内周全体を周方向及び上下方向に複数に分割した形に対応するように設定される。しかして、本実施形態では、図３及び図４に示すように、上下６段で且つ各段７枚の水冷装置１０Ａ…によって燃焼塔２の内周全体を覆うサイズに設定している。なお、図４に示すように、水冷装置１０Ａ…の配置は、隣接する上下段では周方向に位置がずれ、且つ上下の一つ置きの段では同位置になるように設定している。また、当該燃焼塔２のガス入口２ａ及びガス出口２ｂの周囲に配置する水冷装置１０Ａの外形は、これら入出口２ａ，２ｂの開口に対応した一部切欠形状としている。更に、最下段（６段目）では、点検口５（図１参照）の部分を空けるために、水冷装置１０Ａの２枚が左右幅の小さいものとなっている。
【００２１】
これら水冷装置１０Ａ…の取り付けにおいては、各水冷装置１０Ａの上下部左右の孔付き舌片１１ｂに吊りフックを掛け、クレーンにより燃焼塔２内の所要位置に持込み、図６及び図７に示すように、基板１１の外面側のボルト１５…を燃焼塔周壁板６の取付孔６ａに挿通して、外側からナット１６を螺合締着することにより、燃焼塔周壁板６に固定すればよい。
【００２２】
なお、水冷装置１０Ａ…への通水は、燃焼塔２内の上部ほど高温になるため、部位に応じた冷却能率となるように設定するのがよい。例えば、最も高温になる上から１段目では各水冷装置１０Ａ単位で通水を行い、２段目と３段目とは上下段の２枚単位で、４〜６段目は上下方向の３枚単位で、それぞれ図６の仮想線の如く上下の水冷装置１０Ａ，１０Ａ相互の入口管１３と出口管１４とを接続管８によって連通接続して下方から上方へ通水する。
【００２３】
かくして燃焼塔２の内周に取り付けた突起物７Ａ…を有する水冷装置１０Ａ…では、電気炉１の稼働に伴い、燃焼塔２内に流入する高温ガスに付随するダストが、次第に各突起物７Ａを基点にして付着蓄積し、該突起物７Ａ毎に団子のような塊状に成長し、更に蓄積塊同士が成長して繋がり、パネル表面全体にわたって電気炉内壁のスラグ層と同様な無機質で厚いダスト層が形成される。そして、このダスト層は、ある程度の厚さに達すると、導入される高温ガス中のダスト粒子の衝突・擦過による摩耗侵食作用と付着蓄積作用とが均衡して略一定の厚みを維持するようになると共に、突起物７Ａ…のアンカー効果によって該ダスト層が剥離を生じずに安定に保持される。その結果、このダスト層が熱交換路１２のパイプの摩耗を防止する安定した保護層として非常に有効に機能し、極めて長期にわたって該パイプの孔開きによる水漏れを生じず、もって水冷装置１０Ａ…は従来に比較して格段に長寿命となることが判明している。
【００２４】
従って、この突起物７Ａ…を有する水冷装置１０Ａ…の使用により、その補修・交換の頻度が著しく低減するから、補修及び交換に要するコストが大幅に軽減されると共に、それだけ電気炉を長く連続操業できるから、稼働効率の向上によるコスト低減を図り得る。
【００２５】
なお、本発明の水冷装置１０Ａにおける突起物は、種々の形状に設定できるが、ダストの付着蓄積させるアンカー効果を充分に発揮する上で、前記実施形態で示したように基部よりも大きい頭部を備える形状であることが望ましい。しかして、このような基部よりも大きい頭部を備えた突起物は、前記実施形態の球頂リベット形の突起物７Ａに限らず、例えば図９に示す突起物７Ｂように丸軸部７１の頂端に平皿形の頭部７３を備えたもの等、頭部及び基部自体の形状については特に制約はない。また、そのサイズは、頭部の径を２０〜５０ｍｍ程度、基部の径を１０〜３０ｍｍ程度、高さを２０〜５０ｍｍ程度とするのがよい。更に、熱交換路１２における突起物の配設ピッチは、特に限定されないが、通常では６０〜１５０ｍｍ程度である。
【００２６】
また、水冷装置１０Ａとしては、パネル形態のサイズ、燃焼塔２の内周面に対する取付構造、重量支承構造、基板１１の周縁構造、熱交換路の配設パターン、突起物の配置パターン等、細部構成については既述した実施形態以外に種々設計変更可能である。
【００２７】
更に、このような水冷装置１０Ａは、予め突起物を設けたパネル形態の新品として燃焼塔２内に既設されている突起物のない水冷装置１０Ｂと交換して用いる他、この既設の水冷装置１０Ｂに突起物を設けて本発明構成とすることも可能である。すなわち、突起物のない既設の水冷装置１０Ｂであっても、その段階での熱交換路１２の摩耗が許容できる程度であれば、突起物を設けることにより、本発明の水冷装置１０Ａとして以降の大幅な延命を図り得る。
【００２８】
一方、電気炉燃焼塔２の内周面に設ける水冷装置１０…は、必ずしも全部が上述した突起物７…を有するものでなくてもよく、少なくともガス入口２ａに対向する周面領域に当該突起物７…付きの水冷装置１０Ａを用いればよい。すなわち、燃焼塔２内のガス入口２ａに対向する周面領域では、電気炉１内からガス導入管路３を通して飛来するダスト粒子が高速で衝当・擦過して特に激しい摩耗作用を生じるため、この周面領域を主体に突起物７…付きの水冷装置１０Ａを用い、該摩耗作用の弱い他の領域には突起物７…を設けていない従来同様の水冷装置１０Ｂを用いるようにしてもよい。
【００２９】
なお、燃焼塔２のガス入口２ａは、ガスが内部を螺旋状の流れとして上から下へ通過するように、図３に示すようにガス流入方向を燃焼塔２の中心から偏心する向きに開口させるのが一般的である。従って、既述の実施形態においては、例えば図４の展開図における水冷装置１０Ａ…中、少なくとも上から１〜３段目の各右側３枚は、ガス入口２ａに対向する前記周面領域に取り付けるものとして、本発明の突起物付き水冷装置１０Ａを用いる構成とするのがよい。
【００３０】
【実施例】
以下に、新関西製鐵（株）内の電気炉設備において、燃焼塔２に既設されている従来構成の水冷装置１０Ｂの現状分析としての摩耗測定と、その一部を本発明構成の水冷装置１０Ａ１，１０Ａ２に交換して行った実施試験について、具体的に説明する。なお、電気炉１及び燃焼塔２の仕様と稼働条件、水冷装置１０Ａ１，１０Ａ２，１０Ｂの構成は次のとおりである。
【００３１】
〔電気炉１〕
アーク炉…電極アルミニウムアーム３基
被溶融材…鉄スクラップ
スラグ材…ＣａＯ、Ｆｅ−Ｓｉ、カーボン等
稼働…１チャージが６０トンで毎日４〜１２チャージ
〔燃焼塔２〕
大きさ…外径２．８ｍ、高さ約９ｍ
周壁板６…厚さ１２ｍｍの鋼板製
ガス入口２ａ及びガス出口…上下方向の径１６００ｍｍ
水冷装置の配置構成…図４に示す上下６段で各段７枚
電気炉からの高温ガスの導入…排気集塵部側に設けた直引ファン（４５０ｋＷ、吸引能力…３９１０ｍ３  ／分×４５０ｍｍＨ２  Ｏ）
冷却水供給…燃焼塔給水ポンプ（トリシマ社製ＣＤＭ２５０×２００ＨＮ、１１０ｋＷ、吐出量１０．５ｍ３  ／分、揚程５０ｍ）
【００３２】
〔水冷装置１０Ｂ〕
基板１１…ステンレス鋼（ＳＳ４００）製、縦１４２５ｍｍ、横１２９１ｍｍ、厚さ９ｍｍ。
熱交換路１２のパイプ…ステンレス鋼（ＳＳ４００）製、新品時における外径７６．３ｍｍ、肉厚９．５ｍｍ（許容誤差４ｍｍ以上で±１２．５％）
〔水冷装置１０Ａ１〕
新品の水冷装置１０Ｂにおける熱交換路１２のパイプ表面に、突起物７Ａとして、ステンレス鋼（ＳＳ４００）製で、丸軸部７１の径１５ｍｍ、高さ２５ｍｍ、球頂形の頭部７２の径２７ｍｍ、厚さ９．３ｍｍのものを、配設ピッチ１００ｍｍで千鳥配置に溶接固着したもの。
〔水冷装置１０Ａ２〕
新品の水冷装置１０Ｂにおける熱交換路１２のパイプ表面に、突起物７Ｂとして、ステンレス鋼（ＳＳ４００）製で、丸軸部７１の径２０ｍｍ、高さ２６．５ｍｍ、平皿形の頭部７３の径３６ｍｍ、厚さ８．５ｍｍのものを配設ピッチ１００ｍｍで千鳥配置に植設した溶接固着したもの。
【００３３】
まず、現状分析として、燃焼塔２内に既設されている水冷装置１０Ｂについて、後記表１に記載の各期日に、図４で示す上から２段目で右から２番目及び３番目のパネルの各２箇所のパイプ厚みを測定した。その結果を前回測定時からの厚み変化と共に後記表１に示す。測定位置と測定方法は次の通りである。
【００３４】
〔測定箇所〕
Ｂ１…右から２番目のパネルで、６段目の直管１２ａの左から２６０ｍｍ。
Ｂ２…右から２番目のパネルで、８段目の直管１２ａの左から２４０ｍｍ。
Ｂ３…右から３番目のパネルで、５段目の直管１２ａの右から２１０ｍｍ。
Ｂ４…右から３番目のパネルで、７段目の直管１２ａの中央付近。
〔測定方法〕
測定箇所のパネル表面の付着ダスト及び錆をケレンハンマーとワイヤーブラシで除去し、その表面に接触媒質としてのマシン油を垂らし、デジタル超音波厚さ計（トキメック社製ＵＴＭ−１０１）を用いてパイプ厚みを測定した。
【００３５】
【表１】
2004309030.tif 000003
【００３６】
上表の結果にて示されるように、測定部位における従来構成の水冷装置１０Ｂでは、熱交換路１２を構成するパイプが既に測定前の摩耗で相当に肉厚を減じていたが、なおも電気炉稼働に伴う激しい摩耗の進行が継続しており、且つ部位による摩耗の進行度合の差が認められるため、以降の早い段階で孔開きによる水漏れを生じて補修又は交換を余儀なくされることが予想される。
【００３７】
実施試験
前記の最後（４回目）のパイプ厚みを測定した２日後（２００２年１１月２０）、図４の展開図における１段目の右から３番目（１−Ｒ３）と２段目の右から２番目（２−Ｒ２）及び３番目（２−Ｒ３）の３枚の水冷装置１０Ｂを新品と交換した上で、突起物７を溶接することにより、２−Ｒ２位置の水冷装置１０Ｂを水冷装置１０Ａ１に、１Ｒ−３位置の水冷装置１０Ｂを水冷装置１０Ａ２に各々改変し、引き続いて電気炉１を稼働させ、後記表２に記載した各期日にこれら交換部位１−Ｒ３、２−Ｒ２、２−Ｒ３のパネル表面の状況を調べた。その結果を後記表２に示す。
【００３８】
【表２】
2004309030.tif 000004
【００３９】
上表の結果から明らかなように、水冷装置の熱交換路を構成するパイプの表面に突起物を形成することにより、この突起物を基点にしてパネル表面に高温ガスに付随するダストが効率よく付着し、短期間で厚いダスト層が形成されるが、ダスト層がある程度の厚みに達したのちはダスト粒子による摩耗侵食作用と付着蓄積作用とが均衡化し、該ダスト層が略一定した厚みで保持されると共に、突起物によるアンカー効果によってダスト層の剥離を生じず、このダスト層が保護層となって熱交換路のパイプの摩耗を効果的に防止できることが実証された。なお、別途に突起物として単なる丸軸状のものを設けた水冷装置でも同様の実施試験を行ったが、このパネルでは表面へのダストの付着性が悪く、保護層として充分な厚み及び付着強度のダスト層が形成されにくいことが判明している。
【００４０】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、電気炉より吸引導出されるダスト含有高温ガスを上部から下部へ通過させて集塵排気部へ導く燃焼塔の内周面に取り付けられる水冷装置として、基板の内面側に配設された冷却水を流通させる熱交換路の金属製パイプ表面に、前記基板側とは反対方向へ突出する多数の金属製突起物が所定間隔置きに設けられていることから、燃焼塔内に流入する高温ガスに付随するダストが各突起物を基点にして効率よく付着蓄積し、早期にパネル表面全体にわたって厚いダスト層が形成され、このダスト層が略一定した厚みで安定に保持されて保護層として非常に有効に機能し、極めて長期にわたって該パイプの孔開きによる水漏れを生じず、従来に比較して格段に長寿命なものが提供される。
【００４１】
請求項２の発明によれば、上記の電気炉燃焼塔用水冷装置において、前記突起物が基部よりも大きい頭部を備える形状であることから、パネル表面へのダストの付着効率が高く、より早期に保護層としての充分な厚みのダスト層が形成されると共に、該ダスト層の被着強度が増大するという利点がある。
【００４２】
請求項３の発明によれば、上記の電気炉燃焼塔用水冷装置において、前記突起物が丸軸部の頂端に球頂形又は平皿形の頭部を有する形状であることから、パネル表面へのダストの付着性がより向上し、保護層としての充分な厚みのダスト層が形成時期がより早まると共に、該ダスト層の被着強度がより増大するという利点がある。
【００４３】
請求項４の発明によれば、上記の電気炉燃焼塔用水冷装置として、熱交換路の金属製パイプと前記突起物がステンレス鋼製で特定の寸法を有することから、より長寿命なものが提供される。
【００４４】
請求項５の発明によれば、電気炉燃焼塔として、その内周面の内の少なくとも電気炉からのガス入口に対向する周面領域に前記水冷装置が取り付けられていることから、特に高温ガスに付随するダスト粒子が高速で衝突・擦過して摩耗を生じ易い部位の水冷装置が長寿命となり、その補修・交換の頻度が著しく低減するから、補修及び交換に要するコストが大幅に軽減されると共に、それだけ電気炉を長く連続操業できるから、稼働効率の向上によるコスト低減を図り得るという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】電気炉と燃焼塔の配置構成を示す正面図である。
【図２】同配置構成を示す平面図である。
【図３】同燃焼塔の上部における横断平面図である。
【図４】同燃焼塔の水冷装置を取り付けた内周面の展開図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る水冷装置を示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は（Ｂ）のＣ−Ｃ線の断面矢視図である。
【図６】同一実施形態の水冷装置を取り付けた燃焼塔要部の横断平面図である。
【図７】図６のＡ−Ａ線の断面矢視図である。
【図８】同一実施形態の水冷装置における熱交換路のパイプの縦断側面図である。
【図９】本発明の他の実施形態に係る水冷装置における熱交換路のパイプの縦断側面図である。
【図１０】従来の水冷装置を示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線の断面矢視図である。
【図１１】従来の水冷装置を取り付けた燃焼塔要部の横断平面図である。
【符号の説明】
１              電気路
２              燃焼塔
２ａ            ガス入口
２ｂ            ガス出口
３              ガス導入管路
４              ガス排出管路
６              周壁板
７Ａ，７Ｂ      突起物
１０            水冷装置
１０Ａ，１０Ｂ  水冷装置
１１      基板
１２      熱交換路
１３      入口管
１４      出口管
【図１】
2004309030.tif 000005
【図２】
2004309030.tif 000006
【図３】
2004309030.tif 000007
【図４】
2004309030.tif 000008
【図５】
2004309030.tif 000009
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【手続補正書】
【提出日】平成15年5月14日(2003.5.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
しかして、従来においては、水冷装置１０は、図１０（Ａ）（Ｂ）において符号１０Ｂとして示すように、炭素鋼板等よりなる円弧状に湾曲した基板１１の内面側の略全面に、金属製パイプからなる反復蛇行状の熱交換路１２が配設され、基板１１の外面側上下端部には該基板１１を貫通して熱交換路１２の両端に連通する入口管１３と出口管１４とが突設され、入口管１３から流入した冷却水が基板１１の左右両端部でターンを繰り返しつつジグザグ状に流れて出口管１４から流出するようにしたものが使用されている。なお、各水冷装置１０Ｂのサイズは、通常、基板１１が縦１〜２ｍ程度、横０．６〜１．５ｍ程度、熱交換路１２のパイプが直径５０〜１００ｍｍ程度、肉厚５〜２０ｍｍ程度である。


【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
図５（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、この水冷装置１０Ａは、基本構造は既述した従来の水冷装置１０Ｂ（図１０参照）と同様であり、平面視で円弧状に湾曲した普通鋼等よりなる基板１１の内面側の略全面に、金属製パイプからなる反復蛇行状の熱交換路１２が配設され、基板１１の外面側上下端部には該基板１１を貫通して熱交換路１２の両端に各々連通する出入口管１３，１４が突設されており、その一方から流入した冷却水が基板１１の左右両端部でターンを繰り返しつつジグザグ状に流れて他方から流出するようになっている。しかるに、この水冷装置１０Ａでは、熱交換路１２のパイプ表面に、基板１１側とは反対方向へ突出する多数の金属製の突起物７Ａ…が所要間隔置きに植設されている。


【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
〔水冷装置１０Ｂ〕
基板１１…鋼鉄（ＳＳ４００）製、縦１４２５ｍｍ、横１２９１ｍｍ、厚さ９ｍｍ。
熱交換路１２のパイプ…鋼鉄（ＳＳ４００）製、新品時の外径７６．３ｍｍ、肉厚９．５ｍｍ（許容誤差４ｍｍ以上で±１２．５％）
〔水冷装置１０Ａ１〕
新品の水冷装置１０Ｂにおける熱交換路１２のパイプ表面に、突起物７Ａとして、鋼鉄（ＳＳ４００）製で、丸軸部７１の径１５ｍｍ、高さ２５ｍｍ、球頂形の頭部７２の径２７ｍｍ、厚さ９．３ｍｍのものを、配設ピッチ１００ｍｍで千鳥配置に溶接固着したもの。
〔水冷装置１０Ａ２〕
新品の水冷装置１０Ｂにおける熱交換路１２のパイプ表面に、突起物７Ｂとして、鋼鉄（ＳＳ４００）製で、丸軸部７１の径２０ｍｍ、高さ２６．５ｍｍ、平皿形の頭部７３の径３６ｍｍ、厚さ８．５ｍｍのものを、配設ピッチ１００ｍｍで千鳥配置に植設した溶接固着したもの。


【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】
請求項４の発明によれば、上記の電気炉燃焼塔用水冷装置として、熱交換路の金属製パイプと前記突起物が特定の寸法を有することから、より長寿命なものが提供される。