(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内筒と外筒とからなり、両筒間の間隙に、給水口から排水口間に亘って、給水ヘッダから送出される冷却水を周回しながら流通させる流路を形成する流水ガイドを配設した水冷ダクトにおいて、流路内に系外に冷却水を分岐させる分岐口と、給水口とは別に給水ヘッダから冷却水の供給を受ける補助給水口とを備えたことを特徴とする水冷ダクト。
【請求項２】
分岐口から分岐した冷却水の温度を測定する温度測定器と、該温度測定器の値に応じて補助給水口への給水量を制御する制御機構とを備えたことを特徴とする請求項１記載の水冷ダクト。
【請求項３】
分岐口から分岐した冷却水の温度を測定する温度測定器と、該温度測定器の値に応じて分岐口から分岐させる冷却水の量を制御する制御機構とを備えたことを特徴とする請求項１記載の水冷ダクト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水冷ダクトに関し、例えば、電気炉等から排出される排ガスを直接吸引し、集塵機で浄化処理するシステムの配管経路に用いられる水冷ダクトの改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電気炉等から排出される塵埃等を含む高温の排ガスを直接吸引し、所定温度の範囲に冷却し、集塵機で浄化処理するシステムにおいては、図４に示すように、電気炉１から排出される１４００〜１５００℃程度の排ガスを通す燃焼塔２や水冷ダクト３を含む配管ダクトに二重構造（図４において、破線で示す。）を採用し、二重構造の間隙に冷却装置６（例えば、クーリングタワー等）によって調整された冷却水を循環させることによって、排ガスを、４００℃（好ましくは２５０℃）以下に冷却した状態で、配管４を介して集塵機５に導入するようにしている。
そして、このような高温の排ガスを所定温度の範囲に冷却するための水冷ダクト３として、図５〜図６に示す水冷ダクトが提案され、実用化されている。
この水冷ダクト３は、円筒状の配管である内筒３１と外筒３２との二重構造として、その間隙に冷却水を流し、内筒３１内を通過する排ガスを冷却するものである。
【０００３】
この場合、内筒３１と外筒３２の間隙に、給水口３ａから排水口３ｂに亘って冷却水を周回しながら流通させる流路を形成する流水ガイド３３を配設し、内筒３１の内表面から伝わる排ガスの熱を冷却水側に放熱させ、排ガスによって加熱された内筒３１を、その外表面から冷却するようにしている。
流水ガイド３３は、図６の展開図に示すように、給水口３ａから供給される冷却水を、図示下側から上側に流れるように（組み立てられた水冷ダクト３においては、流路Ｒは、排水口３ｂ側から見て時計回りに旋回するように、例えば、８度周回するように構成され、以下、１周回毎に流路Ｒを流路ａ〜流路ｈに分割して説明する）配設し、左上の流路ａから左下の流路ａに、次いで、ｂからｂに、・・・、ｇからｇに流れ、最後に、右上のｈから、右下のｈと、Ｕターンして流れる冷却水に分かれ、排水口３ｂを介して水槽Ｗに返還される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、水冷ダクト３の内筒３１と外筒３２との間隙に形成する流路Ｒには、給水ヘッダＰと連通する給水口３ａと、水槽Ｗに繋がる排水口３ｂとが両端に開口しているだけで、水冷ダクト３内に送られる排ガス温度が異常に高温の場合、給水口３ａから供給された冷却水が、排水口３ｂに至るまでに蒸気化してしまい、流路内で冷却水が不足し、十分な冷却効率を維持できなくなるとともに、排水口３ｂ付近となる下流側の内筒３１が蒸気化した冷却水によって破損することがあるという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記従来の水冷ダクトの有する問題点に鑑み、高温な排ガスの場合であっても、一定の冷却効率を保持するとともに、蒸気化した冷却水による内筒の破損を防止することのできる水冷ダクト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】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の水冷ダクトは、内筒と外筒とからなり、両筒間の間隙に、給水口から排水口間に亘って、給水ヘッダから送出される冷却水を周回しながら流通させる流路を形成する流水ガイドを配設した水冷ダクトにおいて、流路内に系外に冷却水を分岐させる分岐口と、給水口とは別に給水ヘッダから冷却水の供給を受ける補助給水口とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
この場合において、分岐口から分岐した冷却水の温度を測定する温度測定器と、該温度測定器の値に応じて補助給水口への給水量を制御する制御機構や分岐口から分岐させる冷却水の量を制御する制御機構とを備えることができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の水冷ダクトによれば、水冷ダクト内を通過する排ガス温度が異常に高温の場合でも、流路を周回する冷却水は、補助給水口より補充され、十分な冷却水量を確保し、一定の冷却効率を保持することができるとともに、蒸気化した冷却水による内筒の破損を防止することのできる水冷ダクトを提供することができる。
【０００９】
また、制御機構によって、十分な冷却水量を確保し、一定の冷却効率を保持したり、冷却水が蒸気化している場合に、蒸気化した冷却水を水冷ダクトの排水口まで送出することなく、分岐口から系外に排出し、内筒の破損を有効に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の水冷ダクトの実施の形態を、図面に基づいて説明する。なお、従来装置と同様の構造については同一の符号、一連の符号を付し説明を省略する。
【実施例１】
【００１１】
図１〜図３に、本発明の水冷ダクトの一実施例を示す。
この水冷ダクト３は、従来例と同様、電気炉１から排出される１４００〜１５００℃程度の排ガスを４００℃（好ましくは２５０℃）以下に冷却するためのもので、冷却された排ガスは集塵機５で処理された後、清浄空気として排出管５ａを通過し外部に放出される。
【００１２】
水冷ダクト３に送られる冷却水は、水槽Ｗから冷却装置６（例えば、クーリングタワー）によって冷却され、循環ポンプからなる給水ヘッダＰから給水口３ａを介して内筒３１と外筒３２との間隙内に形成された流路Ｒに送水され、内筒３１の内側を通過する排ガスとの間で熱交換を行った後、排水口３ｂを介して水槽Ｗに返還される。
【００１３】
水冷ダクト３の内筒３１の外周面には、従来例と同様のピッチで給水口３ａから排水口３ｂ間に亘って冷却水を周回しながら流通させる流路Ｒを形成する流水ガイド３３を配設する。
そして、流路Ｒ内には、系外に冷却水を分岐させる分岐口３４と、給水口３ａとは別に給水ヘッダＰから冷却水の供給を受ける補助給水口３５と、分岐口３４から分岐した冷却水の温度を測定する温度測定器３６と、該温度測定器の値に応じて補助給水口３５への給水量を制御する制御機構３７とを配設するようにしている。
【００１４】
分岐口３４は、分岐管３８に連通され、排水口３ｂと合流して水槽Ｗに送られる。
また、分岐口３４の配設数は、特に限定されず、給水口３ａから比較的近い位置に複数配設することが好ましく、本実施例では４個所に配設した例を示す。
【００１５】
補助給水口３５は、制御機構３７によって開閉を制御されるバルブＶ２を介して給水ヘッダＰと連結されている。
補助給水口３５の配設数も、特に限定されず、分岐口３４よりも若干下流側に複数配設することが好ましく、本実施例では分岐口３４と同数の４個所に配設した例を示す。
【００１６】
分岐口３４が連通する分岐管３８には、分岐口３４から分岐された冷却水の温度を測定するため熱電対等からなる温度測定器３６を配設し、図例４個所から分岐させた冷却水の温度を測定し、測定値を制御機構３７に送信するようにしている。
そして、冷却水の温度が所定温度の範囲を超える場合には、バルブＶ２の開度調整を行い、補助給水口３５から冷却水を水冷ダクト３の流路Ｒ内に追加して供給することによって流路Ｒ内の冷却水の温度を低下させて、温度測定器３６で測定した冷却水の温度が所定温度の範囲内に低下したときにバルブＶ２を閉鎖するようにしている。
また、図２に示すように、給水口３ａと給水ヘッダＰとの間に制御機構３７によって開度調整可能なバルブＶ４を配設することもできる。
この場合、水冷ダクト３内を通過する排ガス温度が低く、熱負荷が小さい場合には、制御機構３７によって水冷ダクト３内に供給する冷却水量を抑えることができる。
【００１７】
分岐管３８は、閉鎖状態のバルブＶ１と並列に配管したバイパスラインＬに配設したバルブＶ３によって流量調整された少量の冷却水を流路Ｒから分岐し、排水口３ｂから排出される冷却水と合流して水槽Ｗに排出しながら、温度測定器３６によって分岐した冷却水の温度を測定するようにしている。
なお、分岐管３８は、バルブＶ１、Ｖ３及びバイパスラインＬを設けることなく、分岐口３４から分岐させた冷却水の温度を温度測定器３６によって測定するだけの役割とし、端部を閉鎖するようにしても構わない。
【００１８】
そして、制御機構３７によって、温度測定器３６の値に応じてバルブＶ１の開度調整を行い、分岐口３４から分岐させる冷却水の量を制御することができる。
これによって、温度測定器３６によって測定された冷却水の温度が１００℃近辺となっており、分岐口３４から分岐された冷却水が蒸気化しているとき、つまり、流路Ｒ内の冷却水も蒸気化していると考えられるときは、流路Ｒ内から分岐した冷却水をバイパスラインＬからの排出に加え、バルブＶ１を開放することによって大量かつ迅速に水槽Ｗに排出して、内筒３１の破損を防止することができる。
この場合、バルブＶ２も全開状態とし、補助給水口３５から流路Ｒ内に冷却水を補充して排ガスを冷却するようにしている。
【００１９】
分岐口３４及び補助給水口３５の配設個所は、図３の展開図に示すように、従来例と同様、例えば、流路Ｒが水冷ダクト３内を８周回（流路ａ〜流路ｈ）する場合、分岐口３４は、１周回目〜４周回目の排水口３ｂと同じ軸線上に配設し、補助給水口３５は、分岐口３４とラップするように３周回目〜６周回目の給水口３ａと同じ軸線上（分岐口３４と１８０°ずれた位置）に配設する。
これによって、流路Ｒの上流側となる分岐口３４から蒸気化した冷却水を水槽Ｗに強制的に排出するときでも、流路Ｒ内で冷却水が流通しない個所を極力減らすことができるとともに、流路Ｒ内での冷却水不足を補うことができる。
【００２０】
この水冷ダクトにおいて、電気炉１から排出される排ガスは、水冷ダクト３を通過する際、内筒３１の内表面から外表面に熱が伝達し、従来例と同様に、流水ガイド３３から放熱し、冷却される。
そして、流路Ｒ内に給水ヘッダＰから給水口３ａを介して供給される冷却水は、分岐口３４から系外に分岐され、温度測定器３６によってその温度が測定される。
測定された温度が所定温度の範囲内にあるときは、冷却水の供給は給水口３ａのみから供給を続けるとともに、バイパスラインＬに配設したバルブＶ３によって通過流量を少量に絞られた状態で分岐口３４から冷却水の分岐、排出を続ける。
【００２１】
温度測定器３６によって計測された冷却水の温度が所定温度の範囲を超えたとき、制御機構３７によって、バルブＶ２の開度調整を行い、補助給水口３５から冷却水を流路Ｒ内に追加的に供給し冷却水の温度を低下させる。
【００２２】
また、温度測定器３６によって計測された冷却水の温度が１００℃近辺の冷却水が蒸気化する温度を計測したときには、制御機構３７によって、バルブＶ１の開度調整を行い蒸気化した冷却水を積極的に系外の水槽Ｗに排出し、内筒３１の破損を防止することができる。
【００２３】
以上、本発明の水冷ダクトについて、その実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明の水冷ダクトは、冷却水の流路内に、冷却水の温度の測定と蒸気化した冷却水の排出のための分岐口と、不足する冷却水の補助給水口とを配設し、蒸気化した冷却水による内筒の破損を防止することができるという特性を有していることから、新規の電気炉集塵システムに用いることができるほか、既設の電気炉集塵システムにおける水冷ダクトの代替の用途にも用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の水冷ダクトを使用する、電気炉集塵システムの全体図である。
【図２】同水冷ダクトの一実施例を示す平面図である。
【図３】同水冷ダクトの流路を説明する展開図である。
【図４】従来の水冷ダクトを使用する、電気炉集塵システムの全体図である。
【図５】従来の水冷ダクトの平面図である。
【図６】従来の水冷ダクトの流路を説明する展開図である。
【符号の説明】
【００２６】
３    水冷ダクト
３１  内筒
３２  外筒
３３  流水ガイド
３４  分岐口
３５  補助給水口
３６  温度測定器
３７  制御機構
Ｐ    給水ヘッダ
Ｒ    流路
【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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