(57)【要約】【課題】蒸発管の破損が生じないので、稼動率が低下しないコ−クス乾式消火装置用廃熱ボイラ−の水壁管と蒸発管との接続構造を得る。【解決手段】蒸発管１が水壁管２を貫通する水供給側１ａおよび蒸気排出側１ｂの両方の部分において、前記蒸発管１を前記水壁管２の外壁部にスリ−ブ３を介して溶接で接続することにより、廃熱ボイラ−内の窒素ガス雰囲気中に大量に含まれるコ−クス粉中のＳＯｘが結露し、その結果生成される硫酸により蒸発管１が腐食破損されるのを防止したことを特徴とするコ−クス乾式消火装置用廃熱ボイラ−の水壁管と蒸発管との接続構造。【選択図】図１
2005213439.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コ−クス乾式消火装置用廃熱ボイラ−の水壁管と蒸発管との接続構造であって、前記水壁管を前記蒸発管が貫通する部分において、前記蒸発管を前記水壁管の外壁部に接続したことを特徴とするコ−クス乾式消火装置用廃熱ボイラ−の水壁管と蒸発管との接続構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、コ−クス乾式消火装置用廃熱ボイラ−の水壁管と蒸発管との接続構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄鉱石を原料として銑鉄を製造する高炉においては、鉄鉱石を還元するためにコ−クスを使用している。このコ−クスは、コ−クス炉で石炭を乾留させて製造される。
【０００３】
製造された直後のコ−クスは赤熱状態（赤熱コ−クスという）にあり、その後のハンドリングを容易にするために、常温まで冷却される。このような赤熱コ−クスの冷却には、熱エネルギ−を有効利用する上から、赤熱コ−クスの保有する熱エネルギ−を回収することのできるコ−クス乾式消火装置が使用される。
【０００４】
図２は、コ−クス乾式消火装置の正面図であるが、コ−クス乾式消火装置は、装入されたコ−クスを窒素ガス等の不活性ガスにより冷却して消火するコ−クス消火炉本体２１と、消火炉本体２１内で赤熱コ−クスと熱交換して８００℃程度に高温となった窒素ガスを導入して蒸気を発生させる廃熱ボイラ−２２と、窒素ガスを消火炉本体２１と廃熱ボイラ−２２との間で循環させる循環ブロワ２３とから構成されている。
【０００５】
赤熱コ−クスは、消火炉本体２１の上部から下開き式のバケットにより装入され、消火された後のコ−クスは、消火炉本体２１の下部から排出され、高炉に供給される。
【０００６】
赤熱コ−クスを消火させるための窒素ガスは、循環ブロワ２３により供給ダクト２４を通して消火炉本体２１の下部から供給され、消火炉本体２１の上部から排出ダクト２５を通して廃熱ボイラ−２２に排出される。
【０００７】
廃熱ボイラ−２２は、図３に示すように、周囲を水壁管３１で囲まれたボイラ−本体３２と、ボイラ−本体３２内に水を供給して蒸気を発生させるための蒸発管３３と、発生した蒸気を過熱するための過熱器３４と、蒸発管３３によりボイラ−本体３２に供給する水をあらかじめ予熱する節炭器（エコノマイザ−）３５とから構成されている。
【０００８】
赤熱コ−クスにより８００℃程度の高温となった窒素ガスは、ボイラ−本体３２の上部から排出ダクト２５を通してボイラ−本体３２内に供給され、循環ブロワ２３によりボイラ−本体３２内を下方へと流れ、ボイラ−本体３２の下方に接続された供給ダクト２４により、再び消火炉本体２１に供給される。
【０００９】
窒素ガスは、ボイラ−本体３２内で上方から順に過熱器３４、蒸発管３３、エコノマイザ−３５と通過していくが、通過する度にそれぞれに供給されている水や蒸気と熱交換されるので、供給ダクト２４で消火炉本体２１に供給されるときには１８０℃程度にまで温度が低下する。
【００１０】
上述したコ−クス乾式消火装置の一例としては、特許文献１に開示されたものがある。
【００１１】
ところで、蒸発管３３は、図４に示すように、平行に配置された複数本の冷却管３１ａと隣り合う冷却管３１ａ同士を接続するフィン３１ｂとから構成される水壁管３１のフィン３１ｂ部分を、水の供給側３３ａと蒸気の排出側３３ｂの２ヶ所で貫通することになるが、この貫通する部分においてはボイラ−本体３２内の窒素ガスの流出を防止するために、水壁管３１と蒸発管３３間の気密性が保たれることが必要である。
【００１２】
従来、水壁管３１と蒸発管３３間の気密性を保つために、図４に示すようなシ−ルボックス４１が使用されていた。図４において（ａ）は水壁管と蒸発管との接続構造を示す正面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
シ−ルボックス４１は溝形に形成されており、水壁管３１の外側に蒸発管３３の水の供給側３３ａと蒸気の排出側３３ｂとを覆うように設けられている。なお、蒸発管３３は水平方向に４０数本〜１５０本程度配置されており、シ−ルボックス４１は同時にこれら４０数本〜１５０本程度の蒸発管３３を覆うように構成されている。
【００１３】
そして、シ−ルボックス４１の水壁管３１と接触する部分は、溶接により水壁管３１に接続され、シ−ルボックス４１の蒸発管３３の水の供給側３３ａと蒸気の排出側３３ｂとが貫通する部分も溶接で接続されている。そして、蒸発管３３の水の供給側３３ａと蒸気の排出側３３ｂとが貫通する水壁管３１のフィン３１ｂ部には、シ−ル材４２が配置されている。このような構造にしているのは、蒸発管３３を伸縮自在とし、蒸発管３３の伸縮にともなって発生する応力で、水壁管３１が破損されるのを防止するためである。
【特許文献１】特開２００２−２２０５８９号公報。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、上述した従来のような水壁管と蒸発管間の気密性を保つための構造には、次のような問題点があった。
【００１５】
蒸発管が水壁管を貫通する部分にシ−ル材を配置しているとはいえ、廃熱ボイラ−内の窒素ガス雰囲気中には大量のコ−クス粉が含まれており、コ−クス粉がシ−ル材のわずかな隙間からシ−ルボックス内に侵入する。そして、コ−クス粉に含まれるＳＯｘが、シ−ルボックス内で結露して硫酸が生成され、この硫酸により蒸発管が腐食破損される。
【００１６】
このような蒸発管の破損個所は、複数本の蒸発管が同一のシ−ルボックスで覆われているため、容易に把握することができず、操業を停止して破損個所を見つけ修理を行う必要があるので、コ−クス乾式消火装置の稼動率が低下する。
【００１７】
この発明は、従来技術の上述のような問題点を解消するためになされたものであり、シ−ルボックスを必要としないので、蒸発管の破損が生じず稼動率が低下しないコ−クス乾式消火装置用廃熱ボイラ−の水壁管と蒸発管との接続構造を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
この発明に係るコ−クス乾式消火装置用廃熱ボイラ−の水壁管と蒸発管との接続構造は、蒸発管が水壁管を貫通する部分において、前記蒸発管を前記水壁管の外壁部に溶接で接続したものである。
【００１９】
前述したように、蒸発管の水の供給側と蒸気の排出側とが貫通する水壁管のフィン部においては、蒸気管と水壁管のフィンとは溶接することなしに、蒸発管が容易に伸縮できる構造として、蒸発管の伸縮にともなって発生する応力で、水壁管が破損されるのを防止するような設計となっている。
【００２０】
しかしながら、蒸発管と水壁管との温度差がわずかなものであれば、たとえ蒸発管が伸縮したとしても、伸縮にともなって発生する応力で、水壁管が破損される恐れはないと考えられるので、あらためて蒸発管の水の供給側と蒸気の排出側とが貫通する水壁管の複数のフィン部において、蒸発管と水壁管との温度差を調査した。
【００２１】
その結果、大部分の貫通場所において蒸発管と水壁管との温度差は、接続をしても破損が発生しない２０℃以下であることが判明した。
【００２２】
したがって、両者を直接接続しても、両者の温度差に起因して発生する応力により破損することはないと判断し、蒸発管が水壁管を貫通する部分において、前記蒸発管を前記水壁管の外壁部に接続するようにした。
【００２３】
これにより、蒸発管が腐食により破損されることはなくなり、操業を停止して修理を行う必要もなくなった。
【発明の効果】
【００２４】
この発明により、蒸発管の寿命が延びて、修理のために操業を停止することがなく、コ−クス乾式消火装置の稼動率を高めることができた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明のコ−クス乾式消火装置用廃熱ボイラ−の水壁管と蒸発管との接続構造を示す説明図であり、（ａ）は水壁管と蒸発管との接続構造を示す正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【００２６】
このコ−クス乾式消火装置用廃熱ボイラ−の水壁管と蒸発管との接続構造は、蒸発管１の水供給側１ａと蒸気排出側１ｂとが冷却水管２ａとフイン２ｂとから構成される水壁管２を貫通する部分に、蒸発管１を通すためのスリ−ブ３を配置し、スリ−ブ３と水壁管２、スリ−ブ３と蒸発管１の水供給側１ａと蒸気排出側１ｂのそれぞれを、水壁管２の外側において、気密性を保つように溶接したものである。すなわち、スリ−ブ３の外周面が水壁管２の外壁面と接触する部分を、スリ−ブ３の円周方向に沿って溶接（溶接個所をＡで示す）とともに、スリ−ブ３の外側端部が蒸発管１と接触する部分を蒸発管１の円周方向に沿って溶接（溶接個所をＢで示す）している。
【００２７】
このような接続構造にしたため、従来のようにＳＯｘに起因する蒸発管１の腐食が発生せず、操業を停止して修理を行うこともなくなった。
【００２８】
なお、水壁管２の外側でのみ溶接したのは、水壁管２の内側でも同時に溶接したのでは、蒸発管１を水壁管２に固定しすぎて、蒸発管１の伸縮時に接続個所に大きな応力が発生し、接続部分の破損が見込まれるからである。
【００２９】
図３で説明したように、水壁管２を貫通するのは、蒸発管１のみならず過熱器やエコノマイザ−用の配管もあるが、これらの部分においては水壁管との温度差が２０℃以上あると考えられるので、これらの部分においては従来の接続構造とする。
【００３０】
上述のように本発明を実施することによって、蒸発管の寿命が延びるとともに、シ−ルボックスが不用になり所要個所の点検が常時実施できるようになったので、年間２件発生していた故障が皆無となり、コ−クス乾式消火装置の稼動率を高めることができた。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明のコ−クス乾式消火装置用廃熱ボイラ−の水壁管と蒸発管との接続構造を示す説明図であり、（ａ）は水壁管と蒸発管との接続構造を示す正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図２】コ−クス乾式消火装置の正面図である。
【図３】廃熱ボイラ−の構成を示す成図である。
【図４】従来のコ−クス乾式消火装置用廃熱ボイラ−の水壁管と蒸発管との接続構造の説明図であり、（ａ）は水壁管と蒸発管との接続構造を示す正面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。る。
【符号の説明】
【００３２】
１  蒸発管
１ａ  水供給側
１ｂ蒸気排出側
２  水壁管
２ａ  冷却水管
２ｂ  フィン
３  スリ−ブ
Ａ、Ｂ  溶接個所
【図１】
2005213439.tif 000003
【図２】
2005213439.tif 000004
【図３】
2005213439.tif 000005
【図４】
2005213439.tif 000006