(57)【要約】【課題】炉体の応力腐食割れを防止する二重構造炉体の熱風炉を提供する。【解決手段】熱風炉を形成する炉体鉄皮の外側に空気層を設け、該炉体鉄皮で包囲して二重構造とする熱風炉の鉄皮構造において、前記炉体鉄皮の空気層を、内側鉄皮温度が該内側鉄皮の内面に接するガスの露点温度以上で鉄皮強度温度以下となるように、水平方向に複数段に分割することを特徴とする熱風炉炉体二重構造の設定方法。また、上記複数に分割した空気層の各々を熱風炉本体と連通する均圧管で連結したことを特徴とする熱風炉炉体二重構造の設定方法。【選択図】　　図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱風炉を形成する炉体鉄皮の外側に空気層を設けて該炉体鉄皮で包囲して二重構造とする熱風炉の鉄皮構造において、前記炉体鉄皮の空気層を、内側鉄皮温度が該内側鉄皮の内面に接するガスの露点温度以上で鉄皮強度温度以下となるように、水平方向に複数段に分割することを特徴とする熱風炉炉体二重構造の設定方法。
【請求項２】
上記複数に分割した空気層の各々を熱風炉本体と連通する均圧管で連結したことを特徴とする請求項１に記載の熱風炉炉体二重構造の設定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、熱風炉炉体鉄皮の応力腐食割れを防止するための熱風炉炉体の二重構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
熱風炉は、蓄熱期に燃焼排ガスで蓄熱装置を構成するチェッカーレンガが加熱され、送風期には蓄熱したチェッカーレンガを通って予熱され、蓄熱期と送風期の間に充風期を設け、複数の熱風炉を交互に切り替えて連続的に高温の熱風を高炉に吹き込むものである。
【０００３】
ＮＯｘは通常１２５０℃以上の燃焼焔中に含まれているが、燃焼ガスは耐火物の目地部を通って鉄皮内面に浸透し、外気により露点以下に冷却されてドレン化する。この様にＮＯｘ分はＮＯ３　−　を含む水溶液となり、これが鉄皮に接触するとＦｅ＋　と反応し、応力腐食割れを発生させる場合がある。
【０００４】
このような割れを防止する手段として最も望ましい方法は、ＮＯｘを含んだガスに露出する鉄皮内面が、ガスの露点温度以上に保温することとされている。
この構造として、下記特許文献１が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開昭５７−２００５０８号公報
【０００６】
この構造は、熱風炉鉄皮を二重構造とし、内側の鉄皮と外側の鉄皮で構成される空間に熱風炉を加熱した排ガスを流通して、内側の鉄皮を保温するようにしたものである。
ドーム部はこの二重構造で１５０℃以上に保つことが可能であるが、蓄熱室の下端では１５０℃に保つことが出来ない。このため蓄熱室の中部から下部にかけて在来の鉄皮の外側に１０ｍｍ〜３０ｍｍ程度の空間を設けて断熱材を内張りした外皮を気密的に設け、その空間に熱風炉の燃焼期に煙道に排出される３５０℃程度のガスをこの空間内に流通して、鉄皮温度が１５０℃以上になるように加熱し、ＮＯ３　−　による腐食割れを予防しようとするものである。
【０００７】
また、他の方法として下記特許文献２が開示されている。この方法は、熱風炉の炉頂ドーム部を多数の径方向リブで区画し、かつ強化した内外二重の鉄皮からなり、この内部に熱媒体を充填し、区画に沿うように強制循環流動させ、この熱媒体の循環流動を鉄皮の内側温度の検出結果に従い、鉄皮温度分布がガスの露点温度以上で鉄皮強度温度以下に制御し、温度保持に必要限度を超えた循環流動熱媒体の保有熱を回収する方法である。
【０００８】
【特許文献２】
特開昭５７−１０８２１０号公報
【０００９】
また下記特許文献３には、熱風炉の鉄皮と１５〜４０ｍｍの間隔をあけて外皮で包囲し、この空間にＳｉＣ黒鉛を基材とした流動可能な乾燥材料を充填した熱風炉が開示されている。
【００１０】
【特許文献３】
特公平０２−４５６８３号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
前記特許文献１に開示されているドーム部は、１０ｍｍ程度の空間をあけた二重構造内にガスを循環させるだけで１５０℃以上を保持できるとあるが、熱風炉の内、ドーム部の内部温度が熱風炉内のガス温度分布では最も高く、ガスを循環するだけでは１５０℃以上に保持することは可能であるが、鉄皮の強度以上になってしまい、応力腐食割れ以前に耐熱性の問題が発生する。
【００１２】
また前記特許文献２のように、ドーム部を径方向リブで区画して補強した二重構造の空間に熱媒体を区画に沿うように強制循環させ、鉄皮内側に設置した温度計により、循環流動する熱媒体の温度がガスの露点温度を超え鉄皮の強度が維持できる温度以下に制御するものでは、強制循環用のポンプや熱交換機および温度制御に必要な制御弁等が必要となり、設備コストが大幅にアップする。
【００１３】
また前記特許文献３では、充填材を充填する作業が必要になり、また８ｍｍ程度の充填材を１５〜４０ｍｍの空間に充填することは、空間が狭いため充填のための器具が必要となり、作業時間も長くなる。また、充填密度については一応開示されているが、施工密度管理が非常に難しく、管理次第では断熱効果が期待できなくなる可能性もでてくる。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために、
１）熱風炉を形成する炉体鉄皮の外側に空気層を設けて該炉体鉄皮で包囲して二重構造とする熱風炉の鉄皮構造において、前記炉体鉄皮の空気層を、内側鉄皮温度が該内側鉄皮の内面に接するガスの露点温度以上で鉄皮強度温度以下となるように、水平方向に複数段に分割することを特徴とする熱風炉炉体二重構造の設定方法であり、
２）上記複数に分割した空気層の各々を熱風炉本体と連通する均圧管で連結したことを特徴とする前記１）に記載の熱風炉炉体二重構造の設定方法である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明を図に示す実施例に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明の構造を適用する内燃式熱風炉の概略図、図２は図１のＡ−Ａ矢視図、図３は本発明の実施例を示す熱風炉の側部断面図、図４は本発明の他の実施例を示す熱風炉の側部断面図、図５は本発明の概念図、図６は空気層厚み（Ｂ）と内側鉄皮温度の関係を示す図、図７は仕切り板間距離（Ｈ）と内側鉄皮温度の関係を示す図である。
【００１６】
図１は内燃式熱風炉の概念図であって、図１および図２において、熱風炉９の蓄熱期においては、熱風炉９本体に燃料ガス１４と燃焼用空気１５を燃焼装置１７で燃焼して燃焼排ガスを発生させ、熱風炉９内の蓄熱装置内で燃焼排ガスの顕熱を蓄熱させ、排ガス出口１１より排出して煙突より排気される。
送風期には、空気を送風用空気供給口１２より送風して蓄熱装置１８で熱交換させて熱風とし、送風管１６を介して高炉へ送風する。
【００１７】
蓄熱期において、燃焼装置により燃焼された空気は、１４００℃程度の燃焼ガスとして熱風炉９のドーム部を通って蓄熱装置へ送られ、蓄熱装置１８で燃焼ガスの顕熱を蓄熱して低下した排ガスを煙突より排気する。送風期には蓄熱装置側から空気を送風し、蓄熱装置１８内で空気は１０００℃〜１２００℃に予熱され、熱風炉９のドーム部を通って送風管１６を介して高炉に送風される。したがって内燃式熱風炉９ではドーム部および燃焼装置側の直胴部の排ガス温度が最も高い。
【００１８】
図３には、本発明を熱風炉ドーム部に適用した二重構造を示す。熱風炉９本体には耐火物４が施工され、その外側を鉄皮２で包囲されている。この耐火物４の外方には、鉄皮２と間隔をあけて外皮１を設け、空気層３を形成して、熱風炉９のドーム部を二重構造としている。この二重構造の空気層３部には、ドームの水平方向に仕切り板６を配設して複数に仕切っている。
また各仕切り板６で仕切られた空気層３には、送風用空気供給管１２より取り出した均圧管５を連結している。この均圧管５で、前記仕切られた空気層３は熱風炉９と同じ圧力を保持している。この空気層３を熱風炉９と同圧にすることで、熱風炉９本体の切り替え等により炉圧が変動しても熱風炉９に追従するので、炉圧変動による空気層３の流れは発生しない。
【００１９】
図４は本発明の二重構造炉体をドーム部および直胴部に配設したもので、二重構造の空気層３は仕切り板６によって熱風炉９本体を輪切りする方向で仕切っている。輪切りの間隔は、空気層３が自然対流によって上昇し、上昇した気体が１５０℃〜２５０℃となるところで仕切り板に衝突するように設定する。また、仕切り板６で仕切られた空気層３の各々には、送風用空気供給管１２から取り出した均圧管５が連結されている。
【００２０】
図５は、本発明の空気層を形成するための基本概念図で、熱風炉９内側鉄皮２と外側鉄皮１との間に形成する空気層３は、内側鉄皮２側に接する空気層が、内側鉄皮２の表面温度により熱せられて温度が上昇する。温度が上昇することで内側鉄皮２表面で自然対流が発生し、内側鉄皮２表面に接している空気層は内側鉄皮２に沿って温度が上がりながら上昇する。上昇した空気は、仕切り板６に衝突して外側鉄皮１側に方向が変更される。方向が変更されると、外側鉄皮１により冷却されて今度は下降し、下側仕切り板６に衝突して内側鉄皮２側に方向が変更される。
【００２１】
本発明はこのように、温度の上昇に伴い、発生する自然対流による内側鉄皮２に沿って上昇する気流を仕切り板６によって上昇方向を外側鉄皮１側に変更することで、この空気層３の温度を１５０〜２５０℃に設定しようとするものである。
ここで、自然対流による伝熱で説明したが、当然輻射伝熱も考慮して仕切板の間隔を設定することは言うまでもない。
【００２２】
図６は、空気層の厚みと内側鉄皮温度の関係を示すグラフで、この空気層の厚みを内側鉄皮層の温度が１５０〜２５０℃となるように設定する。この算出方法は、一般的に採用されている自然対流および輻射伝熱による伝熱計算を行なう。
【００２３】
図７は、仕切り板の間隔と内側鉄皮温度の関係を示すグラフで、仕切り板の間隔が広くなれば空気層の温度は低下し、仕切り板の間隔が狭ければ内側鉄皮温度は上昇する。従って、仕切り板の間隔を内側鉄皮温度が１５０〜２５０℃になるように設定する。仕切り板は自然対流による温度上昇を防止するために設置するものであり、熱風炉のドーム部および直胴部に水平方向に設置する。
【００２４】
【発明の効果】
このように、熱風炉炉体鉄皮を形成する二重構造の空気層を内側鉄皮温度を自然対流伝熱および輻射伝熱により１５０〜２５０℃になるように水平方向に仕切り板を設置することで、鉄皮の応力腐食割れが防止でき、従来から使用されている強制循環装置や断熱材を封入する必要がなく、設備費を大幅に低減することができ、作業工程も簡素化することが可能なる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の構造を適用する内燃式熱風炉の概略図。
【図２】図１のＡ−Ａ矢視図を示す。
【図３】本発明の実施例を示す熱風炉の側部断面図。
【図４】本発明の他の実施例を示す熱風炉の側部断面図。
【図５】本発明の概念図を示す。
【図６】部空気層厚み（Ｂ）と内側鉄皮温度の関係を示す図。
【図７】仕切り板間距離（Ｈ）と内側鉄皮温度の関係を示す図。
【符号の説明】
１：外側鉄皮　　　　　　２：内側鉄皮
３：空気層　　　　　　　４：耐火物
５：均圧管　　　　　　　６：仕切り板
７：空気層の上昇流　　　８：空気層の下降流
９：熱風炉　　　　　　１０：排ガス切り替え遮断弁
１１：排ガス排出管　　　１２：送風用空気供給口
１３：送風空気切り替え遮断弁
１４：燃料供給管　　　　１５：燃焼用空気供給管
１６：送風管　　　　　　１７：燃焼装置
１８：蓄熱器
【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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【図７】
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