(57)【要約】【課題】燃焼炉に燃焼空気を給送する場合、コストをかけることなく空気を除湿することを課題とする。【解決手段】燃焼炉５内に供給される空気１を除湿するにあたり二段に分けて除湿処理を行うようにし、第一段目の除湿手段として冷凍除湿法３を用い、第二段目の除湿手段として、第一段目で除湿した空気を乾式除湿手段４で除湿することを特徴とする。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼炉内に供給される空気を除湿するにあたり二段に分けて除湿処理を行うようにし、第一段目の除湿手段として冷凍除湿法を用い、第二段目の除湿手段として、第一段目で除湿した空気を乾式除湿手段で除湿することを特徴とする燃焼炉の送風除湿方法。
【請求項２】
請求項１の燃焼炉の送風除湿方法において、第一段目の冷凍除湿法で発生した低温ドレン水を冷却除湿法に用いられる冷凍機の冷却塔水に再利用すると共に、第二段目の乾式除湿法における除湿剤の乾燥に燃焼炉の廃熱を利用するように構成した燃焼炉の送風除湿方法。
【請求項３】
請求項１の燃焼炉の送風除湿方法において、乾燥期では、請求項１における第一段の冷凍除湿法を省略し、第二段の乾式除湿法だけで除湿する燃焼炉の送風除湿方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、燃焼炉の送風除湿方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
燃料の燃焼熱により材料を加熱溶解する炉であるキューポラなどでは送風中の水分が多くなると燃焼状況を悪化させるので、その含有水分量が問題となる。例えば、キューポラの場合、材料が燃料と直接接触して溶解するので、送風中の水分によりエネルギ効率が悪化してコークス使用量が多くなるだけでなく、溶湯に不純物が溶け込むといった問題も発生する。
【０００３】
また、地域にもよるが多湿期には、大気中の絶対湿度が２０ｇ／Ｋｇにも達する場合があり、年間を通じて炉を安定して操業するには、送風空気の除湿が必須となる場合がある。
【０００４】
従来、このような除湿方法としては、送風をシリカゲルなどの乾燥吸湿剤層を透過させる乾式法（例えば非特許文献１、非特許文献２）、塩化リチウムなどの吸収剤で化学的に水分を除去する湿式法（同前）、さらには送風空気の温度を低下させて物理的に除湿する冷凍法（同前）などが知られている。
【０００５】
【非特許文献１】鋳物便覧　社団法人　日本鋳物協会編　丸善株式会社　昭和４８年５月２０日発行　同５３年６月１５日第２刷発行　第５１４〜５１５頁
【０００６】
【非特許文献２】鋳造　堤　信久著　株式会社コロナ社　昭和３５年１０月２０日発行　同５７年３月１０日第１８版発行　第１３５頁
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記除湿方法のうち乾式法は、送風をシリカゲル等の吸湿層を透過させなければならないので、送風量が多くなるほど、また除湿量を多くしようとするほど通風抵抗が大きく、通風圧力損失が無視できなくなるので除湿能力に限界が生じ、乾式法だけで最終目的である２ｇ／Ｋｇといった低い水分含有にまでするのはかなり困難となる問題があった。
【０００８】
湿式法は、吸収剤として使用される塩化リチウム中に公害原因物質とされている六価クロム系のクロム酸リチウムを含有しているので、装置のメンテナンスとこれら吸収剤の流出防止にコストがかかるといった問題があった。
【０００９】
冷凍法は、一回の除湿工程だけで例えば２０ｇ／Ｋｇから２ｇ／Ｋｇ以下まで除湿するのには相当な負荷が必要で実施が困難であり、多段に分ける構成としても、一段除湿を行った後、二段目の冷凍を実施する場合には、二段目以降はさらに冷却温度を下げる必要があるので、多段構成とするほど下位冷凍機には能力の大きいものが必要となり、コストアップが避けられない問題があった。
【００１０】
この発明は上記問題を解消し、コストをかけることなく高湿度空気を効率よく除湿することを課題としてなされたものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するため請求項１の発明は、燃焼炉内に供給される空気を除湿するにあたり二段に分けて除湿処理を行うようにし、第一段目の除湿手段として冷凍除湿法を用い、第二段目の除湿手段として、第一段目で除湿した空気を乾式除湿手段で除湿することを特徴とするものである。
【００１２】
なお、第二段目を乾式除湿手段とするのは、主にこの除湿手段によって乾燥空気の温度が上昇する場合が多く、また、冷却温度も低くしなければならないのでその後に冷凍除湿手段を実施すると後段の効率が悪くなるためである。
【００１３】
従って、この方法によれば、第一段目を効率の良い冷凍除湿法で除湿し、その後の第二段目を運転コストが、高価となる冷凍除湿でなくシリカゲルなどを用いた乾式除湿法で除湿するので、高負荷の除湿法を用いることなくしかも、容易にかなりの低湿度まで除湿出来るのである。
【００１４】
請求項２の発明は、請求項１の燃焼炉の送風除湿方法において、第一段目の冷凍除湿法で発生した低温ドレン水を冷却除湿法に用いられる冷凍機の冷却塔水に再利用すると共に、第二段目の乾式除湿法における除湿剤の乾燥に燃焼炉の廃熱を利用するように構成したものである。
【００１５】
従って、請求項１の燃焼炉の送風脱湿方法による効率の良い空気の除湿に加え、冷凍除湿法で発生した排水の有効利用が図られ、また、乾式脱水法で発生した吸湿済みの吸収剤からの水分放出のためのエネルギーの有効利用が図られるのである。
【００１６】
請求項３の発明は、請求項１の燃焼炉の送風除湿方法において、乾燥期では、請求項１における第一段の冷凍除湿法を省略し、第二段の乾式除湿法だけで除湿するものである。
【００１７】
従って、乾燥期では必要のない冷凍除湿法が実施されないのでエネルギの無駄がない。
【００１８】
【発明の実施の形態】
次に、この発明の実施の形態である燃焼炉の送風除湿方法を説明する。
図１はこの発明の実施の形態１の方法のフロー図である。
実施の形態１
図１において、矢印１は、取り入れられる空気の流れを示す。図示例は、空気として季節的に高温多湿期の空気が取り入れられた場合を示し、例えば図示例では、温度が３４．６℃、水分含有利用が１９．９ｇ／Ｋｇの空気を示している。
【００１９】
この空気は一次フィルター２で除塵され、冷凍除湿機３で冷却されることによって除湿される。
冷凍除湿機３は、密閉式冷却塔３１を備えた冷凍機３２を有し、冷却された冷媒３３との熱交換によって、高温多湿空気１が冷却され、そのときの飽和水蒸気量の変化によって余剰水分が結露し除湿される。図示例の場合、例えば３４．６℃の初期温度が１５℃まで冷却され、その結果、当初の含有水分１９．９ｇ／Ｋｇが含有水分１０．５ｇ／Ｋｇまで除湿されることを示している。
【００２０】
なお、このとき、高温多湿空気１の除湿によって低温ドレーン水が発生する。そこで、この低温ドレーン水を密閉式冷却塔の冷却塔３１の冷却塔水に供給すれば冷却塔水の無駄が省ける。
【００２１】
ちなみに、１９．５ｇ／Ｋｇの含水量の空気を７００ｍ３／分の風量で送りつつ１０．５ｇ／Ｋｇまで冷却した際に発生するドレーン水の、一時間あたりの量は、計算経過は省略するが４９０ｋｇ／ｈとなる。
【００２２】
一方、一般的に知られている循環水の蒸発量は０．８６％であり、普通の冷却塔の時間あたりの流量が２１０ｍ３／ｈであるから、時間あたりの蒸発量は１８００Ｋｇ／ｈとなる。従って、上記ドレーン水を冷却塔水に補給するとすれば、
４９０／１８００＝０．２７２
となり３割近い水量が節約可能となると同時に、低温の水を供給することにより若干ながら冷却効率の向上も期待できる。
【００２３】
このようにして一段目の冷却、除湿された空気１０は、続いて、シリカゲルなどの乾式吸湿剤を充填した乾式除湿ロータ４へ送風機４ａによって誘引され、この部分で二段目の除湿が行われる。
【００２４】
この二段目の除湿を行う乾式除湿ロータ４は、内部に吸湿剤を充填した通気性を有するローターケーシングを回転可能に軸支し、冷凍除湿機３で除湿された空気を通過させる部分４１と、吸湿した吸収剤を乾燥させるため高温空気が通過する部分４２とが設けられ、吸収剤がロータ４に保持されて両者間を回転循環するようにされ、供給空気１０が吸収剤の層をローターの軸方向へ通過する部分４１では除湿が行われ、高温空気が貫通する部分４２では吸湿した吸湿剤が熱で乾燥されるようにし、これら空気１０の除湿と吸収剤の乾燥とが交互に連続的に行われるようにされている。
【００２５】
そして、この部分で除湿された空気２０は、前掲の第一段除湿空気が予め初期含有水分の約半分程度まで除湿されていることから、その分の除湿負荷が軽減されることより、具体的に例示すれば、最終的に２ｇ／Ｋｇまで容易に除湿されキューポラなどの燃焼炉５へ供給しても悪影響のない程度の乾燥空気となる。
【００２６】
なお、二段目で除湿された空気２０は、キューポラ等の燃焼炉５へと送られる前に、燃焼炉５からの排気と熱交換を行う熱交換機６で高温化され、この加熱された空気２１が燃焼炉５へと給送される。燃焼炉５が例えばキューポラの場合は、鉄源、コークス、造滓剤等の原料７が投入されるが、除湿空気によって、空気中に含まれる水分による弊害、特に水分蒸発時の潜熱による熱の無駄が無くなる。
【００２７】
なお、上記の燃焼炉への送風過程の熱交換器６からの排気２２は、まだ熱量が大きいため、排気用クーラ８で冷却し、集塵機９および排煙脱硫装置１１を経て大気へ放出される。
【００２８】
なお、この排気用クーラ８で熱を受け取った熱媒１２は乾湿除湿ロータ４の、再生ヒータ１３へと送られ、吸湿剤の乾燥空気のための熱源として利用される。図示例では、排気用クーラー８で熱交換した後の加熱空気は２００〜３００℃で送風量が２００Ｎｍ３／分とされている。
【００２９】
以上のように、この発明によれば、高温多湿期の水分を多く含んだ空気、例えば２０ｇ／Ｋｇといった多湿空気でも第一段目を冷凍除湿法でその半分程度までの除湿を行い、第二段目の除湿に対する負荷を軽減化し、送風抵抗を増すことなく、高度な除湿が迅速に行えるのである。また、第一段の冷凍除湿手段で発生したドレーン水を冷却塔水の補給に利用した場合は、冷却塔から蒸発していく水量の３割近くまでが補給可能であり、冷却水の蒸発に伴う補給水の節約が可能となる。
【００３０】
第二段目の除湿装置として冷凍除湿機を使用しないので、低コストでの除湿が可能となる。
そして、乾燥した空気により炉内での熱の無駄も少なく出来、同一熱量を発生させるのに必要な、コークスなどの燃料の量を少なく出来るのである。
【００３１】
ちなみに、本発明を実施した場合を、湿式除湿手段のみ、あるいは乾式除湿手段のみの従来装置と対比したところ、コークス原単位の削減量は２．４％、コークス使用量の削減量は原油換算値で年間４５３キロリットル、二酸化炭素の削減量も年間５１５トン削減できることが判明した。
【００３２】
実施の形態２
図２は実施の形態２の方法のフロー図である。
この実施の形態２の方法は、季節が高湿期と乾燥期の両方の季節に効率よく用いられるようにしたもので、図１に示した空気経路１を分岐させ、一方の分岐回路１ａは冷凍除湿機３をバイパスさせ、一次フィルター２から空気を分岐弁１３によって、乾式除湿ローター４へと直接給送できるようにしたものである。なお、このバイパスさせる点を除けば他の構成は同じであるので、図１と同じ符号を付すことで詳細な説明は省略する。
【００３３】
この場合、年間の高湿期は実施の形態１と同様に高湿空気を除湿していくが、乾燥期には、分岐弁１３をバイパス経路１４へ開とし、冷凍除湿機３を経過することなく直接乾式除湿ロータ４へと給送できるようにしたものである。
【００３４】
したがって、この場合は、冷凍除湿機３を運転する無駄が排除され、経済的な空気の除湿が行えるのである。
【００３５】
【発明の効果】
この発明は以上説明したように、第一段目の除湿手段として、効率の良い冷凍除湿手段を用い、第二段目以降の除湿は運転コストが急激に上昇していく冷凍除湿手段を用いることなく、実施の容易な乾式除湿手段を用い、しかもこの乾式除湿手段に対する除湿負荷を先の冷凍除湿手段で軽減させているので、全体として効率の良い除湿が行えるのである。
【００３６】
また、冷凍除湿の際に発生する低温ドレン水や燃焼炉の廃熱を有効に利用するので、全体として供給空気の除湿が安価に行え、炉自体としてもエネルギ効率よく運転できる。
【００３７】
そして、大気の湿気状態に応じて、第一段目の除湿手段をバイパスすることが出来るようにしたため、乾燥期の冷房除湿手段の無駄な運転が防止でき、より経済的な実施が可能となり、乾燥空気の炉内への供給により、コークスなどの使用量、原単位も少なく出来るなどの効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１である燃焼炉の送風脱湿方法のフロー図である。
【図２】この発明の実施の形態２である燃焼炉の送風脱湿方法のフロー図である。
【符号の説明】
１　　空気取入口から取り入れられる空気の流れ
２　　一次フィルター
３　　冷凍除湿機
４　　乾式除湿ロータ
４ａ　送風機
５　　燃焼炉
６　　熱交換機
７　　原料
８　　排気用クーラ
９　　集塵機
１０　　一段目の冷却、除湿された空気１０
１１　　排煙脱硫装置
１３　　再生ヒータ
２０　　二段目で除湿された空気
３１　　密閉式冷却塔
【図１】
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【図２】
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