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JPH01252890A - Recovery of exhaust heat of metallurical furnace - Google Patents

Recovery of exhaust heat of metallurical furnace

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Publication number
JPH01252890A
JPH01252890A JP63078367A JP7836788A JPH01252890A JP H01252890 A JPH01252890 A JP H01252890A JP 63078367 A JP63078367 A JP 63078367A JP 7836788 A JP7836788 A JP 7836788A JP H01252890 A JPH01252890 A JP H01252890A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
steam
exhaust gas
superheater
water
generated
Prior art date
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Application number
JP63078367A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH0638035B2 (en
Inventor
Kazuhiro Takeshita
竹下 和博
Daiji Ota
太田 大二
Masaaki Matsui
松井 正昭
Koji Warisawa
割沢 康二
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Steel Corp filed Critical Nippon Steel Corp
Priority to JP63078367A priority Critical patent/JPH0638035B2/en
Publication of JPH01252890A publication Critical patent/JPH01252890A/en
Publication of JPH0638035B2 publication Critical patent/JPH0638035B2/en
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25Process efficiency

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  • Carbon Steel Or Casting Steel Manufacturing (AREA)
  • Waste-Gas Treatment And Other Accessory Devices For Furnaces (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、溶融還元炉や転炉等から間歇的に発生する排
ガスから排熱を回収する方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a method for recovering exhaust heat from exhaust gas intermittently generated from a smelting reduction furnace, a converter, or the like.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

溶融還元炉、転炉等の製鋼設備においては、多量の熱エ
ネルギーが排ガスとして放出される。このエネルギーを
回収し、たとえば発電用として有効に利用することが従
来から行われている。
In steel manufacturing equipment such as smelting reduction furnaces and converters, a large amount of thermal energy is released as exhaust gas. It has been conventional practice to recover this energy and use it effectively, for example, for power generation.

排ガスの顕潜熱の回収方式としては、転炉上部の煙道に
ボイラーを配置し、COガスを強制燃焼させ顕熱を蒸気
として回収する方式が代表的なものである。
A typical method for recovering sensible latent heat from exhaust gas is to place a boiler in the flue above the converter, force CO gas to burn, and recover the sensible heat as steam.

第2図は、従来の排熱回収方法に使用する設備構成を示
す。すなわち、冶金用炉等の排ガス発生源21にダクト
22を被せ、蒸発器23に水を供給して熱交換により蒸
気化し、気水分離ドラム24で蒸気と水に分離し、気水
分離ドラム24中の水蒸気を過熱器25に通す。この水
蒸気は、排ガスの熱によって更に過熱蒸気にまで加熱さ
れて、発電用蒸気タービン等のエネルギー変換機(図示
せず)に送られる。このようにして、排ガス中のエネル
ギーを例えば電力として回収することができる(鉄と鋼
第64年(1978)第13号第1865〜1868頁
参照)。
FIG. 2 shows the equipment configuration used in the conventional exhaust heat recovery method. That is, a duct 22 is placed over an exhaust gas generation source 21 such as a metallurgical furnace, water is supplied to an evaporator 23, where it is vaporized by heat exchange, and separated into steam and water by a steam/water separation drum 24. The steam inside is passed through the superheater 25. This water vapor is further heated to superheated steam by the heat of the exhaust gas, and sent to an energy converter (not shown) such as a steam turbine for power generation. In this way, the energy in the exhaust gas can be recovered, for example as electricity (see Tetsu-to-Hagane No. 64 (1978) No. 13, pp. 1865-1868).

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

ところが、この方式で、転炉、溶融還元炉等の冶金用炉
で間歇的に発生する排ガスから排熱を回収しようとする
と、排ガスがダクトを通過しているときと、排ガスの流
れがないときとでは、過熱器25が受ける熱量が極端に
異なる。
However, when using this method to recover exhaust heat from the exhaust gas that is generated intermittently in metallurgical furnaces such as converters and smelting reduction furnaces, it is difficult to recover exhaust heat when the exhaust gas is passing through the duct and when there is no exhaust gas flow. The amount of heat received by the superheater 25 is extremely different.

たとえば、冶金用炉からの排ガスがダクトを流れている
とき、蒸発器23に供給された水は充分に加熱され、必
要とする量の水蒸気が得られる。したがって、過熱器2
5はこの水蒸気で満たされており、所定の過熱が行われ
る。これに対し、冶金用炉で排ガスの発生が無い場合に
は、蒸発器23内の水に対する加熱が不充分となり、気
水分離ドラム24で分離される水蒸気量が不足する。ま
た、気水分離ドラム24内にあった水蒸気の一部がミス
ト化して流入することもある。過熱器25がこのような
状態にあるとき、次の工程で冶金用炉で発生した排ガス
がダクト22を流れると、過熱器25が急激に過熱され
、いわゆるウォータハンマが生じ、過熱器25の配管に
熱衝撃が加わる。その結果、配管の寿命が短くなること
は勿論、水蒸気洩れ等のトラブルが発生する原因となる
For example, when exhaust gas from a metallurgical furnace is flowing through the duct, the water supplied to the evaporator 23 is sufficiently heated to obtain the required amount of steam. Therefore, superheater 2
5 is filled with this water vapor, and a predetermined superheating is performed. On the other hand, when no exhaust gas is generated in the metallurgical furnace, the water in the evaporator 23 is insufficiently heated, and the amount of water vapor separated by the steam/water separation drum 24 is insufficient. Further, some of the water vapor that was in the steam/water separation drum 24 may flow in as a mist. When the superheater 25 is in such a state, when the exhaust gas generated in the metallurgical furnace flows through the duct 22 in the next step, the superheater 25 is rapidly overheated, so-called water hammer occurs, and the piping of the superheater 25 is damaged. thermal shock is applied. As a result, not only the life of the piping is shortened, but also troubles such as water vapor leakage occur.

そこで、間歇的に発生する排ガスの量を平均化するため
、アキュムレータを組み込むことが考えられる。しかし
、この場合、排ガスが利用される時点では低圧の飽和蒸
気となってしまい、排ガスが本来保有する高温顕熱を発
電用蒸気として利用できない。
Therefore, it is possible to incorporate an accumulator in order to average out the amount of exhaust gas that is generated intermittently. However, in this case, when the exhaust gas is used, it becomes low-pressure saturated steam, and the high-temperature sensible heat originally contained in the exhaust gas cannot be used as steam for power generation.

また、補助燃料焚きバーナを排ガスダクト22に付設し
、冶金用炉から排ガスが発生していない場合に、この補
助燃料焚きバーナによって得られた熱量を過熱器25に
供給することが考えられる。しかし、これを例えばOG
ボイラで用いると、補助燃料の燃焼によって生成した排
ガスが転炉ガスに混入し、転炉ガス回収量の低下が懸念
される。
It is also conceivable to attach an auxiliary fuel-burning burner to the exhaust gas duct 22 and supply the amount of heat obtained by the auxiliary fuel-burning burner to the superheater 25 when no exhaust gas is generated from the metallurgical furnace. However, for example, OG
When used in a boiler, the exhaust gas generated by the combustion of auxiliary fuel will mix with the converter gas, leading to concerns about a decrease in the amount of converter gas recovered.

そこで、本発明は、別系統の燃料焚きボイラーで発生し
た蒸気を、冶金用炉からの排ガス発生の有無に対応させ
て過熱器に供給することにより、間欠的に発生する高温
ガスに対しても、過熱器を損傷させることなく有効に熱
回収を行うことを目的とする。
Therefore, the present invention has been developed to supply steam generated in a fuel-fired boiler in a separate system to a superheater depending on whether or not exhaust gas is generated from a metallurgical furnace. , the purpose is to effectively recover heat without damaging the superheater.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本発明の排熱回収方法は、この目的を達成するため、冶
金用炉で発生した排ガスの保有熱を、排ガスダクトに配
置した過熱器を用いて過熱水蒸気として熱回収する際に
、前記冶金用炉からの排ガスの排出が中断したとき、他
の燃料焚きボイラからの蒸気を前記過熱器に供給するこ
とを特徴とする。
In order to achieve this objective, the exhaust heat recovery method of the present invention recovers the retained heat of the exhaust gas generated in the metallurgical furnace as superheated steam using a superheater disposed in the exhaust gas duct. It is characterized in that when exhaust gas discharge from the furnace is interrupted, steam from another fuel-fired boiler is supplied to the superheater.

〔作用〕[Effect]

溶融還元炉、転炉等の冶金用炉で排ガスが発生してふら
ず、或いは発生していてもその量が少ない場合には、排
ガスダクトに設けられている過熱器に充分な量の蒸気が
供給されない。そこで、本発明においては、このような
状態のときに、他の燃料焚きボイラで発生した蒸気を過
熱器に供給することにより、いつ冶金用炉で発生した排
ガスが過熱器を過熱する状況になっても、過熱器に急激
な熱衝撃が加わらない状態を作っておく。これによって
、間歇的に発生する排ガスからの熱回収を円滑に行い、
安定した条件下で過熱水蒸気が得られる。
If exhaust gas is not generated in a metallurgical furnace such as a smelting reduction furnace or a converter, or if the amount is small even if it is generated, a sufficient amount of steam should be supplied to the superheater installed in the exhaust gas duct. Not supplied. Therefore, in the present invention, in such a situation, by supplying steam generated in another fuel-fired boiler to the superheater, it is possible to determine when the exhaust gas generated in the metallurgical furnace will overheat the superheater. However, make sure that the superheater is not subjected to sudden thermal shock. This allows for smooth heat recovery from the exhaust gas that is generated intermittently.
Superheated steam can be obtained under stable conditions.

また、他の燃料焚きボイラの煙道は、冶金用炉で発生し
た排ガスを導くダクトとは別系統になっている。そのた
め、燃料焚きボイラーで発生した燃焼ガスが冶金用炉か
らの排ガスに混入することがなく、排ガスの成分に影響
を与えない。
In addition, the flue of other fuel-fired boilers has a separate system from the duct that guides the exhaust gas generated in the metallurgical furnace. Therefore, the combustion gas generated in the fuel-fired boiler does not mix with the exhaust gas from the metallurgical furnace, and does not affect the components of the exhaust gas.

〔実施例〕〔Example〕

以下、図面を参照しながら、実施例により本発明の特徴
を具体的に説明する。
Hereinafter, the features of the present invention will be specifically explained using examples with reference to the drawings.

第1図は、本発明を転炉ガスの排熱回収に適用した実施
例で使用した排熱回収設備を示す。
FIG. 1 shows exhaust heat recovery equipment used in an embodiment in which the present invention is applied to exhaust heat recovery of converter gas.

転炉1から排出される排ガスは、ダクト2によって収集
される。ダクト2には、蒸発器3、過熱器4、補助蒸発
器5及びエコノマイザ−6が配設されている。また、符
番7は、気水分離ドラムである。
The exhaust gas discharged from the converter 1 is collected by a duct 2. The duct 2 is provided with an evaporator 3, a superheater 4, an auxiliary evaporator 5, and an economizer 6. Further, the reference number 7 is a steam/water separation drum.

この排ガスの排出・熱回収系に、燃料焚きボイラー8が
付設されている。この燃料焚きボイラー8は、石炭1石
油、天然ガス等の燃料の燃焼によって生成した燃焼熱で
、蒸発器9に供給された水を水蒸気化する。また、燃焼
熱を効率良く回収するため、蒸発器9の下流側にエコノ
マイザ−10が設けられている。得られた水蒸気は、前
述の気水分離ドラム7に導かれる。なお、気水分離ドラ
ム7を出た蒸気は、過熱器4及び過熱器11により所定
の温度に調節された後、タービンに送られる。
A fuel-fired boiler 8 is attached to this exhaust gas discharge/heat recovery system. This fuel-fired boiler 8 uses combustion heat generated by combustion of fuel such as coal, petroleum, and natural gas to steam water supplied to an evaporator 9. Furthermore, an economizer 10 is provided downstream of the evaporator 9 in order to efficiently recover combustion heat. The obtained water vapor is guided to the above-mentioned steam/water separation drum 7. Note that the steam leaving the steam/water separation drum 7 is adjusted to a predetermined temperature by the superheater 4 and the superheater 11, and then sent to the turbine.

以上の設備において、冷却水等の冷媒は、先ずエコノマ
イザ−6に供給される。転炉1で発生した排ガスがダク
ト2を流れているときは、この水による冷却でダクト2
を熱的に保護すると共に、排ガスの保有熱を温水として
回収する。温水は、次いで蒸発器3及び補助蒸発器5に
供給され、ここで300℃程度に加熱されて気水混合物
となる。
In the above equipment, a refrigerant such as cooling water is first supplied to the economizer 6. When the exhaust gas generated in the converter 1 is flowing through the duct 2, the water cools the duct 2.
In addition to thermally protecting the exhaust gas, the heat retained in the exhaust gas is recovered as hot water. The hot water is then supplied to the evaporator 3 and the auxiliary evaporator 5, where it is heated to about 300°C to form a steam-water mixture.

そして、この気水混合物は、気水分離ドラム7に送られ
、水蒸気と水とに分離される。
This steam/water mixture is then sent to a steam/water separation drum 7 and separated into steam and water.

気水分離ドラム7で分離された水蒸気は、水蒸気供給配
管12を経由して過熱器4に送られる。過熱器4の高温
側には、転炉1で発生した温度1500℃程度の排ガス
がダクト2を流れているうちに約1000℃程度まで降
温したガスが流れているので、この排ガスの保有熱が供
給される。これにより、過熱器4に供給された水蒸気は
、400℃以上に加熱された過熱水蒸気となる。この過
熱水蒸気は、水蒸気排出管13を経由して過熱器11に
送られる。
The steam separated by the steam-water separation drum 7 is sent to the superheater 4 via the steam supply pipe 12. On the high-temperature side of the superheater 4, the exhaust gas generated in the converter 1 with a temperature of about 1500°C flows through the duct 2, and the gas has cooled to about 1000°C, so the heat retained in this exhaust gas is Supplied. Thereby, the steam supplied to the superheater 4 becomes superheated steam heated to 400° C. or higher. This superheated steam is sent to the superheater 11 via the steam exhaust pipe 13.

過熱水蒸気は、この過熱器11で更に昇温され、或いは
注水器16からの注水で降温されることにより、所定の
温度に維持される。また、過熱器4で得られた過熱水蒸
気を、過熱器11を経ずに直接タービンに送ることも可
能である。
The superheated steam is maintained at a predetermined temperature by being further heated in the superheater 11 or lowered by water injection from the water injection device 16. It is also possible to send the superheated steam obtained in the superheater 4 directly to the turbine without passing through the superheater 11.

次いで、過熱器11で所定の温度に加熱された過熱水蒸
気は、タービンに送られ、発電用のエネルギーとして消
費される。
Next, the superheated steam heated to a predetermined temperature in the superheater 11 is sent to a turbine and consumed as energy for power generation.

他方、転炉1で排ガスが発生していない場合には、排ガ
スの保有熱が過熱器4に与えられない。
On the other hand, when no exhaust gas is generated in the converter 1, the heat retained in the exhaust gas is not provided to the superheater 4.

このとき、燃料焚きボイラー8の熱回収効率を上げるた
めにエコノマイザ−10を循環した水を蒸発器9に供給
することにより一部が水蒸気化した気水混合物を、気水
配管14を経由して気水分離ドラム7に送る。そして、
この気水混合物から気水分離ドラム7で水蒸気を分離す
る。この水蒸気は、同様にして過熱器4.水蒸気排出管
13.  過熱器11を経てタービンに送られる。
At this time, in order to increase the heat recovery efficiency of the fuel-fired boiler 8, the water that has been circulated through the economizer 10 is supplied to the evaporator 9, so that the steam-water mixture, which has been partially vaporized, is passed through the steam-water pipe 14. It is sent to the steam/water separation drum 7. and,
Steam is separated from this steam-water mixture in a steam-water separation drum 7. This water vapor is similarly transferred to the superheater 4. Steam exhaust pipe 13. It is sent to the turbine via the superheater 11.

このように、転炉lから流出する排ガスを導くダクト2
に設けた過熱器4とは別個に、燃料焚きボイラー8を配
置し、排ガスがダクト2を流れていないとき、燃料焚き
ボイラー8の蒸発器9から気水分離ドラム7を経由して
過熱器4に水蒸気を供給している。そのため、転炉1に
おける排ガス発生の有無に拘らず、過熱器4を常に一定
の圧力及び温度に維持することができる。したがって、
過熱器4は、急激な温度変化や熱衝撃を受けることなく
、所定の過熱水蒸気を生成する。また、この過熱水蒸気
の温度が不足するとき、過熱器11により必要とする温
度まで過熱水蒸気を昇温する。
In this way, the duct 2 that guides the exhaust gas flowing out from the converter l
A fuel-fired boiler 8 is arranged separately from the superheater 4 installed in the duct 2, and when the exhaust gas is not flowing through the duct 2, it is passed from the evaporator 9 of the fuel-fired boiler 8 to the superheater 4 via the steam-water separation drum 7. supplies steam to the Therefore, regardless of whether or not exhaust gas is generated in the converter 1, the superheater 4 can always be maintained at a constant pressure and temperature. therefore,
The superheater 4 generates a predetermined amount of superheated steam without undergoing sudden temperature changes or thermal shocks. Further, when the temperature of the superheated steam is insufficient, the superheater 11 raises the temperature of the superheated steam to the required temperature.

その結果、タービンに一定した圧力及び温度をもつ過熱
水蒸気が送られ、安定した条件下で発電用装置が駆動さ
れ熱回収が行われる。
As a result, superheated steam having a constant pressure and temperature is sent to the turbine, and the power generating device is driven and heat recovery is performed under stable conditions.

なお、気水分離ドラム7に対する水蒸気供給路の切換え
は、転炉1で発生する排ガスを適宜の手段によって検出
し、その検出結果に基づいて行われる。或いは、転炉1
の操業スケジュールに応じて、水蒸気供給路を切り換え
ることもできる。また、過熱器4及び過熱器11には、
それぞれ温度検出器を備えた注水器15.16が設けら
れている。注水器15.16は、温度検出器によって対
応する過熱器4又は過熱器11の内部温度を検出し、そ
の検出値に基づいて過熱器4又は過熱器11に供給する
注水量を制御する。これにより、過熱器4及び過熱器1
1を一定条件に維持して、生成される過熱水蒸気の温度
及び圧力を一定化する。
Note that the steam supply path to the steam/water separation drum 7 is switched by detecting the exhaust gas generated in the converter 1 by an appropriate means, and based on the detection result. Or converter 1
The steam supply path can also be switched depending on the operating schedule. In addition, the superheater 4 and the superheater 11 include
Water injectors 15, 16 are each provided with a temperature sensor. The water injector 15, 16 detects the internal temperature of the corresponding superheater 4 or superheater 11 using a temperature detector, and controls the amount of water supplied to the superheater 4 or superheater 11 based on the detected value. As a result, superheater 4 and superheater 1
1 is maintained at a constant condition to make the temperature and pressure of the generated superheated steam constant.

なお、以上の実施例においては、排ガスの顕熱を回収す
る系の気水分離ドラム7を、燃料焚きボイラー8の気水
分離ドラムとして兼用している。
In the above embodiment, the steam/water separation drum 7 of the system for recovering the sensible heat of the exhaust gas is also used as the steam/water separation drum of the fuel-fired boiler 8.

しかし、これに拘束されることなく、気水分離ドラム7
とは別個に、燃料焚きボイラー8専用の気水分離ドラム
を設けることも可能である。また、間欠的に排ガスを発
生する設備として転炉を掲げて説明したが、溶融還元炉
等の他の冶金用炉に対しても同様に適用できることは勿
論である。
However, without being bound by this, the air/water separation drum 7
Separately, it is also possible to provide a steam/water separation drum exclusively for the fuel-fired boiler 8. Further, although the converter has been described as a facility that intermittently generates exhaust gas, it goes without saying that the present invention can be similarly applied to other metallurgical furnaces such as smelting reduction furnaces.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上に説明したように、本発明においては、バッチ式で
操業される冶金用炉で間歇的に発生する排ガスから排熱
を回収する際、排ガスの発生がないとき、その排熱回収
系の過熱器に、燃料焚きボイラーの蒸発器からの水蒸気
を供給している。これによって、過熱器は常に所定の温
度条件下に維持され、過熱器の配管に対する熱衝撃が少
なくなり、過熱器の破損や水洩れ等のトラブルが抑制さ
れる。また、次回の排ガス発生に対しても、円滑に排熱
吸収を行うことが可能となる。そして、別系統で発生し
た熱を保有する水蒸気を過熱器の配管に送ることにより
、排ガスの発生がないときの過熱器に対する熱補給を行
っているので、従来の補助燃料焚きの場合のように排ガ
スの成分が変動することがなく、顕熱を回収した後の排
ガスに含まれているCo、H,等から潜熱を回収するこ
とも可能となる。
As explained above, in the present invention, when exhaust heat is recovered from the exhaust gas that is generated intermittently in a metallurgical furnace operated in a batch manner, when no exhaust gas is generated, the exhaust heat recovery system is overheated. The vessel is supplied with steam from the evaporator of a fuel-fired boiler. As a result, the superheater is always maintained under a predetermined temperature condition, thermal shock to the piping of the superheater is reduced, and troubles such as damage to the superheater and water leakage are suppressed. Moreover, it becomes possible to smoothly absorb exhaust heat even when exhaust gas is generated next time. By sending steam containing heat generated in a separate system to the piping of the superheater, heat is supplied to the superheater when no exhaust gas is generated. The components of the exhaust gas do not fluctuate, and latent heat can be recovered from Co, H, etc. contained in the exhaust gas after sensible heat has been recovered.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明を転炉ガスの排熱回収に適用した実施例
を説明するための図であり、第2図は従来の排熱回収シ
ステムの問題点を説明するための図である。 1:転炉        2;ダクト
FIG. 1 is a diagram for explaining an embodiment in which the present invention is applied to exhaust heat recovery of converter gas, and FIG. 2 is a diagram for explaining problems in the conventional exhaust heat recovery system. 1: Converter 2; Duct

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1、冶金用炉で発生した排ガスの保有熱を、排ガスダク
トに配置した過熱器を用いて過熱水蒸気として熱回収す
る際に、前記冶金用炉からの排ガスの排出が中断したと
き、他の燃料焚きボイラからの蒸気を前記過熱器に供給
することを特徴とする冶金用炉の排熱回収方法。
1. When the retained heat of the exhaust gas generated in the metallurgical furnace is recovered as superheated steam using a superheater placed in the exhaust gas duct, when the discharge of the exhaust gas from the metallurgical furnace is interrupted, other fuel A method for recovering exhaust heat from a metallurgical furnace, characterized in that steam from a firing boiler is supplied to the superheater.
JP63078367A 1988-03-30 1988-03-30 Exhaust heat recovery method for metallurgical furnace Expired - Lifetime JPH0638035B2 (en)

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