(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部空間を蓄熱室として蓄熱体を充填している蓄熱炉体と、内部空間を燃焼室とし、この燃焼室の下部にバーナを配置している燃焼炉体と、前記蓄熱炉体及び燃焼炉体の上部間を連通して前記蓄熱室及び前記燃焼室の間を連通している連結炉とを備えた熱風炉を冷却する方法であって、
前記蓄熱炉体の上部の外壁を撤去して前記蓄熱室と大気とが連通する排気孔を設け、前記燃焼炉体の前記バーナを配置している下部側を大気と連通させ、
前記蓄熱炉体の下部から大気を強制的に前記蓄熱室内に供給し、前記蓄熱室の下部から上部に向かって流れて前記排気孔から外気に放出される蓄熱室冷却空気の流れを発生させるとともに、
前記蓄熱室冷却空気の流れによるドラフト効果により、前記燃焼室の下部に入り込んだ大気が上部に向かって流れていき、さらに前記連結炉内を通過して前記蓄熱室の上部に流れて前記排気孔から外気に放出される燃焼室冷却空気の流れを発生させるようにしたことを特徴とする熱風炉の冷却方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱風炉の冷却方法に関し、詳細には、経年劣化により炉壁を構成する鉄皮の亀裂や炉内レンガの損傷等の改修工事を行うために熱風炉の炉内を冷却する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高炉で鉄鉱石を溶融還元して銑鉄を製造するときには、熱風炉で発生した熱風を高炉に設けた羽口から炉内に吹き込んで溶融還元が行なわれるようになっている。
熱風炉として、例えば特許文献１に示すものが知られている。この熱風炉は、高炉１基に対して３〜４基設置されており、内部空間を燃焼室とした燃焼炉体と、内部空間を蓄熱室として蓄熱体を内蔵した蓄熱炉体と、燃焼室及び蓄熱室の上部空間が連通するように燃焼炉体と蓄熱炉体との間に設けた連結炉とを備えており、燃焼室で発生させた燃焼ガスを、連結炉を介して蓄熱室に一定時間供給し、燃焼ガスの保有する熱エネルギを蓄熱室に配置した蓄熱体に蓄える工程と、燃焼ガスの蓄熱室への供給を停止し、蓄熱された蓄熱室に加熱用空気を一定時間供給して蓄熱体が蓄熱した熱エネルギにより加熱用空気を加熱して熱風を発生させる工程とを交互に繰り返し、冷風から熱風を発生させる装置である。
【特許文献１】特開２００４−６８１３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、燃焼炉体、蓄熱炉体及び連結炉の炉壁は、鉄皮と鉄皮の内側に設けた炉内レンガとで構成されているが、熱風炉が長期に渡って稼動すると、径年劣化により鉄皮の亀裂箇所、炉内レンガの損傷箇所が多数発生するので、熱風炉を休止して炉壁の改修工事が行われる。
炉壁の改修工事を行なう場合には、熱風炉の炉内を、作業員が内部に入り込めるような温度（蓄熱室上部の炉内レンガ温度が４０℃程度）に冷却する必要がある。熱風炉の炉内を冷却する方法は、蓄熱室の下部から上部に向けて冷却空気を強制的に供給し、蓄熱室の上部に達した冷却空気を、連結炉を介して燃焼室に流した後、燃焼炉体設けた排気ブリーダから大気に放出する方法を行っている。
【０００４】
しかし、この冷却方法では、蓄熱室から燃焼室まで通過する冷却空気が排気ブリーダまで到達するまでの圧力損失が増大し、排気ブリーダから少量の冷却空気しか大気に放出できず、炉内を循環する冷却空気量には限界があるので、熱風炉の炉内の冷却が完了するまで１〜２ヶ月程度の長期の冷却期間が必要となる。
本発明はこのような不都合を解消するためになされたものであり、短期間で炉内を冷却することができ、冷却効率を大幅に向上させることができる熱風炉の冷却方法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】
【０００５】
前記課題を解決するため、本発明に係る熱風炉の冷却方法は、内部空間を蓄熱室として蓄熱体を充填している蓄熱炉体と、内部空間を燃焼室とし、この燃焼室の下部にバーナを配置している燃焼炉体と、前記蓄熱炉体及び燃焼炉体の上部間を連通して前記蓄熱室及び前記燃焼室の間を連通している連結炉とを備えた熱風炉を冷却する方法であって、前記蓄熱炉体の上部の外壁を撤去して前記蓄熱室と大気とが連通する排気孔を設け、前記燃焼炉体の前記バーナを配置している下部側を大気と連通させ、前記蓄熱炉体の下部から大気を強制的に前記蓄熱室内に供給し、前記蓄熱室の下部から上部に向かって流れて前記排気孔から外気に放出される蓄熱室冷却空気の流れを発生させるとともに、前記蓄熱室冷却空気の流れによるドラフト効果により、前記燃焼室の下部に入り込んだ大気が上部に向かって流れていき、さらに前記連結炉内を通過して前記蓄熱室の上部に流れて前記排気孔から外気に放出される燃焼室冷却空気の流れを発生させるようにする熱風炉の冷却方法である。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の熱風炉の冷却方法によると、蓄熱室の下部から上部に向かって流れて排気孔から外気に放出される蓄熱室冷却空気の流れを発生させることで、熱保有量の大きい蓄熱室を短期間で冷却することができる。また、蓄熱室冷却空気の流れによるドラフト効果により、燃焼室の下部に入り込んだ大気が上部に向かって流れ、連結炉内を通過して排気孔から外気に放出される燃焼室冷却空気の流れを発生させることで、燃焼室も短期間で冷却することができる。したがって、本発明は、熱風炉を冷却する際の効率を大幅に向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明に係る熱風炉の１実施形態について、図面を参照しながら説明する。
先ず、高炉１基に対して３〜４基設置されている熱風炉のうちの１基について、図１を参照して説明する。
本実施形態の熱風炉は、蓄熱炉体２と、燃焼炉体４と、これら蓄熱炉体２及び燃焼炉体４の炉体内部を連通している連通炉６とを備えている。蓄熱炉体２の内部は蓄熱室２ａとされており、燃焼炉体４の内部は燃焼室４ａとされている。これら蓄熱炉体２及び燃焼炉体４の上部にはドーム部８，１０が形成されており、これらドーム部８，１０が連通炉６を介して連結することで、蓄熱室２ａ及び燃焼室４ａの上部が連通している。
【０００８】
そして、蓄熱炉体２、燃焼炉体４及び連通炉６の炉壁は、鉄皮と鉄皮の内側に設けた炉内レンガとで構成されている。
蓄熱炉体２の蓄熱室２ａには蓄熱体８が充填されているとともに、蓄熱炉体２の下部には、加熱用空気取り入れ口１２及び排出口１４が設けられており、加熱用空気取り入れ口１２には、弁１６を介して冷風の加熱用空気を送り込む配管１８に接続され、排出口１４は弁２０を介して排気煙突２２に接続する配管２４に接続されている。
【０００９】
燃焼炉体４の下部には、燃料ガス供給口２６及び燃焼用空気供給口２８が設けられている。燃料ガス供給口２６には、弁３０を介して燃料ガス供給管３２が接続され、燃焼用空気供給口２８には、弁３４を介して燃焼用空気を供給する燃焼用空気管３６が接続されている。燃料ガス供給管３２は、蓄熱炉体２の内部を通過して燃料ガスを供給する熱吸収管３５に、ダンパ３３を介して接続されている。そして、燃焼室４ａの下部には、燃料ガス供給管３２から供給された燃料ガスを燃焼用空気管３６から供給された燃焼用空気で燃焼させるバーナ３８が配置されている。さらに、燃焼炉体４の上下方向の中央部には、熱風送出口４０が設けられており、この熱風送出口４０に、弁４２を介して熱風配管４４が接続されている。熱風配管４４は、図示しないが、他の熱風炉とともに高炉に設けた羽口に接続されている。
【００１０】
上記構成の熱風炉は、弁１６，４２を閉状態とし、弁２０，２６，２８を開状態とした蓄熱工程と、弁２０，２６，２８を閉状態とし、弁１６，４２を開状態とした熱風発生工程とを交互に繰り返す。
すなわち、蓄熱工程では、燃焼室４ａの下部のバーナ３８で発生した高温の燃焼ガスを、燃焼室４ａの上部から連通炉６を通過して蓄熱室２ａに供給し、さらに燃焼ガスが蓄熱室２ａの上部から下部に流れることで、燃焼ガスが保有する熱エネルギを蓄熱体８が蓄えるようにする。熱エネルギを放出した燃焼ガスは、排出口１４を通過して排気煙突２２から大気中に放出される。
また、熱風発生工程では、加熱用空気を加熱用空気取り入れ口１２から蓄熱室２ａに送り込み、蓄熱体８が保有する熱エネルギにより加熱用空気を加熱して熱風を発生させる。蓄熱室２ａで発生した熱風は、蓄熱室４ａの上部から連通炉６を介して燃焼室４ａに流れ、熱風送出口４０を通過して高炉側に供給される。
【００１１】
次に、改修工事を行なうために熱風炉を冷却する本実施形態の特徴的な方法について、図１を参照しながら説明する。
本実施形態では、弁４２を閉状態とし、弁２６，２８を開状態とし、燃焼室４ａの下部が燃焼用空気管３６、熱吸収管３５を介して大気と連通するようにしている。また、弁１６、２０は閉状態とされている。
また、蓄熱炉体２の下部に設けられている炉体開口５０に、供給配管５２を介して送風ファン５２が接続されている。さらに、重機などの解体手段を用いて蓄熱炉体２のドーム部８の外壁が撤去され、蓄熱室２ａの上部と大気とが連通する排気孔４８が設けられている。
そして、送風ファン５２を駆動し、蓄熱炉体２の下部に大気を強制的に供給して熱風炉の冷却を開始する。
【００１２】
本実施形態によると、蓄熱炉体２の下部から大気を強制的に供給すると、蓄熱室２ａの下部から上部に向かう空気（大気）の流れにより、蓄熱体８に保有されている熱エネルギが空気に奪われ、加熱した空気が排気孔４８から外部に放出される。このように、熱保有量の大きい蓄熱室２ａは、矢印Ａ１に示すように、下部から上部に向かうとともに、排気孔４８から外部に放出される空気によって短期間の間に冷却される。なお、矢印Ａ１の流れが、本発明の蓄熱室冷却空気の流れに相当する。
【００１３】
また、蓄熱室２ａにおいて下部から上部に向かい、且つ排気孔４８から外部に放出される空気の流れ（矢印Ａ１の流れ）のドラフト効果により、燃焼室４ａには、下部から上部に向かうとともに連結炉６を通過して蓄熱室２ａの上部に向かい、排気孔４８から外部に放出される空気（大気）の自然の流れ（矢印Ａ２の流れ）が発生するので、燃焼室２ａも短期間の間に冷却される。なお、矢印Ａ２の流れが、本発明の燃焼室冷却空気の流れに相当する。
【００１４】
このように、本実施形態の熱風炉の冷却方法は、蓄熱炉体２の下部から大気を強制的に供給することで蓄熱室２ａの下部から上部に向かう空気（大気）の流れを発生させ、蓄熱体８が充填されている蓄熱室２ａの熱量を排気孔４８から外部に短期間で放出するとともに、蓄熱室２ａの下部から上部に向かう空気（大気）の流れのドラフト効果により、燃焼室４ａの下部から上部に向かい、連結炉６を通過して蓄熱室２ａの上部に向かう空気（大気）の自然の流れも発生させて燃焼室４の熱量を排気孔４８から外部に短期間で放出するので、冷却効率を大幅に向上させることができる。
【実施例】
【００１５】
図２は、本実施形態の熱風炉の冷却方法を行なった際の、蓄熱室２ａの上部（符号Ｔ１で示す位置）の温度変化及び蓄熱室２ｂの下部（符号Ｔ２で示す位置）の温度変化のデータを示すものである。なお、熱風炉の冷却完了は、少なくとも蓄熱室ａの上部の炉内レンガ温度が４０℃で一定になったときとする。
従来の熱風炉の冷却方法（蓄熱室の下部から上部に向けて冷却空気を強制的に供給し、蓄熱室の上部に達した冷却空気を、連結炉を介して燃焼室に流した後、燃焼炉体設けた排気ブリーダから大気に放出する方法）では、熱風炉の炉内の冷却が完了するまで１〜２ヶ月程度の長期の冷却期間が必要となっていた。
しかし、本実施形態の熱風炉の冷却方法では、長くても１５日間で蓄熱室ａの上部の炉内レンガ温度を４０℃程度まで下げることができ、本実施形態は、従来と比較して冷却効率が大幅に向上することがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】熱風炉の構成と冷却時の空気の流れを示す図である。
【図２】本発明の熱風炉の冷却方法を行なった際の蓄熱室内の温度変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【００１７】
２    蓄熱炉体
２ａ  蓄熱室
４  燃焼炉体
４ａ  燃焼室
６  連結炉
８，１０  ドーム部
２６  燃料ガス供給口
２８  炎症用空気供給口
３８  バーナ
４８  排気孔
５０  炉体開口
５２  冷風ファン
【図１】
0004839921.tif 000002
【図２】
0004839921.tif 000003