(57)【要約】      （修正有）【課題】高熱気体の流れ方向の最上流に位置する取り出し管と、隣接する取り出し管との間の熱風本管を均一に加熱することができ、また熱風本管の内部を流れる高熱気体の圧力変動によっても失火することなく、大径の熱風本管にも適用できる高熱気体供給系の温度低下防止方法を提供する。【解決手段】熱風炉1a〜1cに連通して高熱気体を取り出すための取り出し管13a〜13cと、取り出し管に連通して取り出された高熱気体を搬送する熱風本管３とを備える高熱気体供給系０において、熱風本管の内部であって取り出し管と取り出し管との間に、略この間にわたる全長を有するとともにその外表面からの放射熱により熱風本管を加熱する加熱装置を、熱風本管との間に隙間を設けて挿設することによって熱風本管を加熱することにより、高熱気体供給系の温度低下を防止する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の熱風発生装置それぞれに連通して高熱気体を取り出すための複数の取り出し管と、前記複数の取り出し管に連通して取り出された高熱気体を一方向へ搬送する高熱気体管路とを備える高熱気体供給系の温度低下防止方法であって、
前記高熱気体管路の内部であって、前記高熱気体の流れ方向の最上流に位置する取り出し管と、該最上流に位置する取り出し管に隣接する取り出し管との間に、略この間にわたる全長を有するとともにその外表面からの放射熱により前記高熱気体管路を加熱する加熱装置を、該高熱気体管路との間に隙間を設けて挿設することによって前記高熱気体管路を加熱すること
を特徴とする高熱気体供給系の温度低下防止方法。
【請求項２】
前記加熱装置は、前記高熱気体管路の内径よりも小さな外径を有するとともに一端が密閉された耐熱性のチューブと、該耐熱性のチューブの内部に配置されたバーナとを有し、該バーナからの火炎により前記耐熱性のチューブを加熱することによって前記高熱気体管路を加熱する請求項１に記載された高熱気体供給系の温度低下防止方法。
【請求項３】
前記高熱気体管路の底部に設けた耐熱性の支持部材によって、前記耐熱性のチューブを支持する請求項２に記載された高熱気体供給系の温度低下防止方法。
【請求項４】
前記複数の取り出し管には前記高熱気体の流れを遮断するための開閉弁が設けられ、前記加熱装置による前記高熱気体管路の加熱は、前記高熱気体の流れ方向の最上流に位置する取り出し管に設けられた前記開閉弁が閉じられた場合に行う請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載された高熱気体供給系の温度低下防止方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高熱気体供給系の温度低下防止方法に関する。具体的には、本発明は、内面に煉瓦又は不定形耐火物がライニングされた高熱気体管路である熱風本管を有する高熱気体供給系の温度低下防止方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
通常、高炉に熱風を送風する熱風炉は、高炉一基に付き複数基設けられており、各熱風炉は、燃焼、充圧及び送風を繰り返しながら順次熱風を高炉へ送風する。熱風炉から高炉への送風は、各熱風炉に接続された複数の取り出し管と、複数の取り出し管に接続される熱風本管と呼ばれる内面を煉瓦でライニングされた、内径：数メートル、長さ：１０メートル弱の高熱気体管路とを介して、行われる。熱風本管の内部は、通常  ９５０〜１２００℃の熱風が流れ、内面の煉瓦は熱風の温度に近い温度に加熱される。
【０００３】
この熱風炉の煉瓦の積み替えは、従来、高炉の改修時に行われてきたが、最近では高炉稼働率を向上させるために煉瓦の積み替えを行う熱風炉だけを停止することにより、高炉の操業時にも行われるようになっている。各取り出し管には、複数の熱風炉からの送風を切り換えるために高熱気体の流れを遮断するための開閉弁が設けられている。例えば、高熱気体の流れ方向の最上流に位置する取り出し管に接続された熱風炉の煉瓦を高炉の操業時に積み替える際には、高熱気体の流れ方向の最上流に位置する取り出し管に設けられた開閉弁を閉じる。
【０００４】
しかし、この開閉弁を閉じると、高熱気体の流れ方向の最上流に位置する取り出し管と、この最上流に位置する取り出し管に隣接する取り出し管との間の熱風本管には、高熱気体が流れなくなる。このため、この部分の内面にライニングされている煉瓦又は不定形耐火物は次第に冷えてくる。長期間にわたって使用されてきた熱風本管の内面にライニングされた煉瓦は、既にクリープにより劣化しており、各煉瓦間の目地が甘くなっている。このため、煉瓦の温度が極端に低下すると崩壊するおそれがある。
【０００５】
このため、高熱気体の流れ方向の最上流に位置する取り出し管に接続された熱風炉の煉瓦を高炉の操業時に積み替える場合における熱風本管の煉瓦の崩壊を防止するには、高熱気体の流れ方向の最上流に位置する取り出し管と、この最上流に位置する取り出し管に隣接する取り出し管との間の熱風本管を加熱して極端な温度低下を防止する必要がある。
【０００６】
例えば、特許文献１には、熱風出口管部は炉壁を開孔して、燃焼室の水平方向に熱風板を差し入れ、防熱板の上部側の燃焼室にドーム煉瓦および蓄熱室煉瓦を保熱する仮燃焼バーナを設けるとともに防熱板の下側の燃焼室を強制的に冷却する発明が開示されている。特許文献１に開示された発明によれば、仮燃焼バーナが燃焼してる間は熱風本管を加熱することが確かに可能である。
【０００７】
【特許文献１】
特開昭５２−２９４０４  号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は熱風本管の内部が大気圧になっていることを前提としている。しかしながら、熱風本管は、停止している熱風炉以外の熱風炉から燃焼、充圧及び送風の繰り返しにより高熱気体の圧力変動を不可避的に受けるため、この圧力変動により失火する可能性が高い。
【０００９】
また、この発明では、熱風本管の内部で仮燃焼バーナを直接燃焼させるために燃焼排ガスが高熱気体に混入してしまうという課題もある。
なお、加熱炉等の熱源として慣用されるラジアントチューブを用いて熱風本管の内部を加熱すればよいのでは、とも一見考えられる。しかし、ラジアントチューブでは加熱すべき範囲に対して一本のラジアントチューブで加熱することができる長さが短いため、複数本のラジアントチューブを並設する必要がある。このため、加熱に偏差を生じ易く、内径：数メートル、長さ：１０メートル弱の熱風本管のような高熱気体管路を均一に加熱することはできない。
【００１０】
本発明の目的は、高熱気体の流れ方向の最上流に位置する取り出し管と、この最上流に位置する取り出し管に隣接する取り出し管との間の高熱気体管路を均一に加熱することができ、また高熱気体管路の内部を流れる高熱気体の圧力変動によっても失火することなく、高炉の熱風炉の熱風本管のような大径の高熱気体管路にも充分に適用することができる高熱気体供給系の温度低下防止方法を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、複数の熱風発生装置それぞれに連通して高熱気体を取り出すための複数の取り出し管と、これら複数の取り出し管に連通して取り出された高熱気体を一方向へ搬送する高熱気体管路とを備える高熱気体供給系の温度低下防止方法であって、高熱気体管路の内部であって、高熱気体の流れ方向の最上流に位置する取り出し管と、この最上流に位置する取り出し管に隣接する取り出し管との間に、略この間にわたる全長を有するとともにその外表面からの放射熱により高熱気体管路を加熱する加熱装置を、高熱気体管路との間に隙間を設けて挿設することによって高熱気体管路を加熱することを特徴とする高熱気体供給系の温度低下防止方法である。
【００１２】
この本発明に係る高熱気体供給系の温度低下防止方法では、加熱装置が、高熱気体管路の内径よりも小さな外径を有するとともに一端が密閉された耐熱性のチューブと、耐熱性のチューブの内部に配置されたバーナとを有し、このバーナからの火炎により耐熱性のチューブを加熱することによって高熱気体管路を加熱することが望ましい。
【００１３】
耐熱性のチューブの径は大きく、長さも長いため、耐熱性のチューブの根元には自重による大きなモーメントが作用し易く、このモーメントに耐え得る構造にするには、耐熱性のチューブの根元部分の強度を上げて強固なものにすることが望ましい。この問題を改善するには、高熱気体管路の底部より耐熱性のチューブを支持部材で支持し、根元に生じるモーメントを軽減するとよい。
【００１４】
さらに、これらの本発明に係る高熱気体供給系の温度低下防止方法では、複数の取り出し管には高熱気体の流れを遮断するための開閉弁が設けられており、加熱装置による高熱気体管路の加熱が、高熱気体の流れ方向の最上流に位置する取り出し管に設けられた開閉弁が閉じられた場合に行うことが最も有効である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る高熱気体供給系の温度低下防止方法の実施の形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以降の説明では、本発明を高炉への高熱気体供給系に適用し、本発明における「熱風発生装置」が高炉に送る熱風を発生する熱風炉であるとともに本発明における「高熱気体管路」が熱風本管である場合を例にとる。
【００１６】
図１は、高炉に熱風を送る高熱気体管路である熱風本管３を有する高熱気体供給系０を示す説明図である。
図１に示すように、この高熱気体供給系０は、３基の熱風発生装置である熱風炉１ａ〜１ｃそれぞれに連通して高熱気体を取り出すための３本の取り出し管１３ａ  〜１３ｃ  と、これら３本の取り出し管１３ａ  〜１３ｃ  に連通して取り出された高熱気体を一方向へ搬送する高熱気体管路である熱風本管３とを備えている。取り出し管１３ａ  〜１３ｃ  には、それぞれ、熱風弁２ａ〜２ｃが設けられている。熱風弁２ａ〜２ｃは、熱風炉１ａ〜１ｃが稼働している場合には熱風の送風に合わせ開かれており、熱風炉１ａ〜１ｃのいずれかが煉瓦の積み替えのために休止する場合には閉じられたままとなる。
【００１７】
この高熱気体供給系０では、高熱気体の流れ方向  （図１における矢印方向）  の最上流に位置する取り出し管１３ａ  に連通する熱風炉１ａを煉瓦の積み替えのために休止するとともに熱風弁２ａを閉止すると、熱風本管３の端部側の範囲４、すなわち高熱気体の流れ方向の最上流に位置する取り出し管１３ａ  と、この最上流に位置する取り出し管１３ａ  に隣接する取り出し管１３ｂ  との間の範囲４には高熱気体が流れなくなるため、この範囲４の熱風本管３の外面からの放熱により、この範囲４の熱風本管３が徐々に冷える。熱風本管３が冷えると、これにともなって熱風本管３の内面にライニングされた煉瓦  （図示しない）  の温度も低下し、煉瓦の温度が極端に低下すると、最悪の場合には煉瓦が崩壊するおそれがある。
【００１８】
そこで、本実施の形態では、熱風本管３の内部であって高熱気体の流れ方向の最上流に位置する取り出し管１３ａ  と、この最上流に位置する取り出し管１３ａ  に隣接する取り出し管１３ｂ  との間の範囲４に、略この範囲４にわたる全長を有するとともにその外表面からの放射熱により熱風本管３を加熱する加熱装置９を、熱風本管３との間に隙間を設けて、挿設する。換言すれば、加熱装置９による熱風本管３の加熱は、高熱気体の流れ方向の最上流に位置する取り出し管１３ａ  に設けられた開閉弁２ａが長期間閉じられる場合に、行う。
【００１９】
図２は、最上流に位置する取り出し管１３ａ  と、この最上流に位置する取り出し管１３ａ  に隣接する取り出し管１３ｂ  との間の範囲４に加熱装置９を配置した状況を示す断面図である。
【００２０】
この加熱装置９は、熱風本管３の内径よりも小さな外径を有するとともに一端が密閉された耐熱性のチューブ８と、耐熱性のチューブ８の内部に配置されたバーナ９ａとを有する。バーナ９ａは、チューブ８の内部に配置された耐熱性のチューブ７と同心円状に配置される。
【００２１】
加熱装置９は、このバーナ９ａからの火炎により耐熱性のチューブ７及び８を加熱することによって熱風本管３を加熱する。内側の耐熱性のチューブ７の内部に設けたバーナ９ａから発生する火炎１０により熱風が発生し、内側の耐熱性のチューブ７を通過する。この熱風は外側の耐熱性のチューブ８の端部１１に衝突し、外側の耐熱性のチューブ８を加熱しながら外側の耐熱性のチューブ８と内側の耐熱性のチューブ７との間を通過して、排気管１２から排気される。
【００２２】
すなわち、本実施の形態では、外側の耐熱性のチューブ８、及び内側の耐熱性のチューブ７から構成される二重管の内部にバーナ９ａを備えた加熱装置９を熱風本管３の端部に設けた開口部６より挿入して設置することによって高熱気体供給系０の範囲４を加熱する。
【００２３】
本実施の形態で用いるチューブ８、７は簡素な構造であるため、ステンレス鋼、耐熱鋼さらにはセラミックス等の単一材料や、鋼構造の管体に耐火物ライニングを施した物等の複合的材料等、流れる気体の温度に対応した物を用いることができる。
【００２４】
図３は、熱風本管３の底部より耐熱性のチューブ８を支持する支持部材１４ａ  〜１４ｃ  の一例を示す説明図である。
熱風本管３の底部に数箇所の穴を設け、その穴に耐火物で形成された支持部材１４ａ  〜１４ｃ  を固定し、耐熱性のチューブ８を支持する。支持部材１４ａ  〜１４ｃ  の材質は上述した耐火物以外に、ステンレス鋼、耐熱鋼さらにはセラミックス等の単一材料や、鋼構造の管体に耐火物ライニングを施した物等の複合材料等、流れる気体の温度に対応した材質とすることができる。また、温度条件によっては、内部を水冷してもよい。
【００２５】
図４は、後述する、円周方向に複数の火炎を発生するバーナ９ｂの構造例を示す説明図である。バーナ９は、一般的な管から直線的に火炎が噴出するようなバーナでもよいが、例えば、円周方向に複数の火炎を発生するバーナ９ａのような、管の側面に多数の穴が設けられ、その穴から火炎が噴出するような物を使用することも可能である。このバーナ９ａをチューブ７の内部で回転させながら加熱すると、チューブ８を極めて均一に加熱することができるため、望ましい。
【００２６】
このように、本実施の形態では、熱風本管３の内部にこの熱風本管３の内径より小さい外径を有するとともに、片端が密閉された耐熱性のチューブ８を挿入し、その内部をガスバーナ９ａにより加熱することにより、加熱された外側の耐熱性のチューブ８の外面から放出される熱により熱風本管３の内面の煉瓦５を間接的に加熱する。
【００２７】
本実施の形態では、このようにして加熱装置９により熱風本管３を加熱することにより、高熱気体供給系０の温度低下の防止を図っている。このため、火炎１０が形成される領域は熱風本管３とは完全に仕切られるため、高熱気体が流れる際の圧力変動によって火炎１０が失火したり、あるいは、燃焼排ガスが熱風の中に混入する等の課題が解消される。
【００２８】
また、バーナ９ａから発生する火炎１０の流れ方向を耐熱性のチューブ７により制御できるため、加熱の偏差も極めて小さくなり、熱風本管３を極めて均一に加熱することができる。
【００２９】
また、バーナ９ａの燃焼状態を制御することにより、熱風本管３の加熱温度を自由に変更することができる。
さらに、構造が簡単で安価な補給を行うことができる。
【００３０】
このように、本実施の形態によれば、熱風本管３の内面の煉瓦５を均一に適正な温度に加熱することができるため、熱風炉１３ａ  を停止して内部煉瓦の積み替え等の修理をすることが可能となり、高炉の熱風炉の延命を、高炉の生産性を低下することなく図ることができる。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、高熱気体の流れ方向の最上流に位置する取り出し管と、この最上流に位置する取り出し管に隣接する取り出し管との間の高熱気体管路を均一に加熱することができ、また高熱気体管路の内部を流れる高熱気体の圧力変動によっても失火することなく、高炉の熱風炉の熱風本管のような大径の高熱気体管路にも充分に適用することができる高熱気体供給系の温度低下防止方法を提供できた。
【図面の簡単な説明】
【図１】高炉に熱風を送る高熱気体管路である熱風本管を有する高熱気体供給系を示す説明図である。
【図２】最上流に位置する取り出し管と、この最上流に位置する取り出し管に隣接する取り出し管との間の範囲に加熱装置を配置した状況を示す断面図である。
【図３】熱風本管の底部より耐熱性のチューブを支持する支持部材の一例を示す説明図である。
【図４】円周方向に複数の火炎を発生するバーナの構造例を示す説明図である。
【符号の説明】
０    高熱気体供給系
１    熱風炉
２    熱風弁
３    熱風本管
４    熱風本管の端部側の範囲
５    煉瓦
６    開口部
７    内側の耐熱性のチューブ
８    外側の耐熱性のチューブ
９    加熱装置
９ａ    バーナ
１０    火炎
１１    端部
１２    排気管
１３  取り出し管
１４ａ  〜１４ｃ  支持部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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