JP2004083338A

JP2004083338A - 一酸化炭素発生炉の冷却構造

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Publication number: JP2004083338A
Application number: JP2002246648A
Authority: JP
Inventors: Seiichi Tanimoto; 谷本　清一; Kamon Matsumoto; 松本　嘉門
Original assignee: Nippon Soda Co Ltd
Current assignee: Nippon Soda Co Ltd
Priority date: 2002-08-27
Filing date: 2002-08-27
Publication date: 2004-03-18
Anticipated expiration: 2022-08-27
Also published as: JP4272396B2

Abstract

【課題】一酸化炭素発生炉の底板１８に設けられ、炉内に酸素を導入するノズルブロック２は他の部分より過熱されやすいので、ウォーターカップ３内の冷却水で冷却していたが、酸素供給路２１の上端のノズル口近傍を十分に冷却することができず、ノズルブロック２が溶融するおそれがあった。
【解決手段】ノズルブロック２の底面に環状の凹部２２を形成し、この凹部２２内にノズル部５１から噴出される冷却水を導入して、ノズルブロック２の全体を均一に、かつ効率よく冷却するようにした。
【選択図】　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、底板に設けたノズルブロックから酸素を導入し、内部でコークス等を不完全燃焼させて一酸化炭素を発生させる一酸化炭素発生炉の冷却構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
円錐状の一酸化炭素発生炉が知られており、この一酸化炭素発生炉では、上部からコークスが路内に投入される。この一酸化炭素発生炉の底板にはノズルブロックが複数個設けられており、ノズルブロックに設けられた酸素供給路から炉内に酸素が導入される。
【０００３】
上部から投入されたコークスはノズルブロックから導入された酸素によって燃焼し、二酸化炭素を発生させる。二酸化炭素は同じく上部に形成した排出口に到達するまでに一酸化炭素に還元され、排出口から排出される。
【０００４】
炉内の底部、特にノズルブロックの近傍は酸素が導入され燃焼が激しく行われるため非常に高温になる。そこで、有底筒状のウォーターカップを設け、このウォーターカップに冷却水を貯留し、一酸化炭素発生炉の底部がこの冷却水に浸かるように炉を設置している。なお、ウォーターカップ内の冷却水は常にオーバーフローされており、冷却水の温度が一定の温度以上に過熱されないようにしている。
【０００５】
ノズルブロックは炉の底部とは別部材で形成されており、中央に上下に貫通する酸素供給路を備えている。そして、炉の底板に形成された貫通口に取り付けられ、酸素供給路の上端であるノズル口から酸素を炉内に導入する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ノズル口から酸素が導入されるのでノズルブロックの周囲での燃焼が激しく、特にノズルブロックは他の部分よりも過熱されやすい。ところが、ノズルブロックは他の部分、例えば一酸化炭素発生炉の底部よりも厚いので、ウォーターカップ内の冷却水に浸けていてもノズルブロックを十分に冷却できない。
【０００７】
ノズルブロックの温度が高温になると、特に上面に開口するノズル口の周縁に熱集中が生じ、この周縁部分からノズルブロックが溶融するという不具合が生じる。
【０００８】
ノズルブロックが溶融すると酸素を炉内に導入できなくなるので炉内の燃焼を停止し、内部のコークスを除去すると共に、ウォーターカップを取り外してノズルブロックを交換しなければならず、交換作業に長時間を要する。
【０００９】
そこで本発明は、上記の問題点に鑑み、ノズルブロックを有効に冷却することのできる一酸化炭素発生炉の冷却構造を提供することを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明による一酸化炭素発生炉の冷却構造は、桶状のウォーターカップ内に貯留された冷却水中に底板が浸かる状態で保持され、この底板を貫通して取り付けられたノズルブロックの酸素供給路を介して燃焼用の酸素が供給される一酸化炭素発生炉を冷却する冷却構造において、ノズルブロックの外側面に、酸素供給路を囲む凹部を形成すると共に、この凹部内に冷却水を噴射する冷却水ノズルを設けたことを特徴とする。
【００１１】
凹部を形成することによりノズルブロックの冷却水に接する表面積が増加し、冷却効率が増加する。さらにその凹部に冷却水ノズルから冷却水を噴射することにより凹部内での熱伝達率が増加し、ノズルブロックから冷却水に伝達される熱量がさらに増加する。
【００１２】
上記冷却水ノズルの先端を上記凹部内に位置させれば、冷却水ノズルから噴射される冷却水を確実に凹部内に導くことができる。
【００１３】
上記冷却水ノズルを複数本設ければ、凹部全体にむらなく冷却水を導くことができる。
【００１４】
上記ノズルブロックの内側面と上記凹部との間の肉厚が、ノズルブロックの他の部分の肉厚とほぼ同じ厚みになるように凹部を形成すれば、ノズルブロック全体を均一に冷却することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１を参照して、１は本発明が適用される一酸化炭素発生炉である。この一酸化炭素発生炉１は炉本体１１とこの炉本体１１の側面を覆う外殻１２とを備えている。そして、炉本体１１と外殻１２との間に形成される隙間であるジャケット部１３に注入管４１から冷却水を流し込み、排水管４２からオーバーフローさせている。このように、ジャケット部１３には常に冷却水が循環されている。なお、炉本体１１の上部には冷水管４３から冷水がかけられ冷却される。なお、この冷水管４３から炉本体１１の上部にかけられた冷却水は上部の表面に沿って流れ落ち、排水管４２から排水される。
【００１６】
この上部には投入口１６が設けられており、定期的にコークスが炉本体１１の内部に投入される。炉本体１１の底板１８には複数のノズルブロック２が取り付けられている。このノズルブロック２からは炉本体１１の内部に酸素が供給され、投入されたコークスが炉本体１１の内部で燃焼する。
【００１７】
コークスが燃焼することにより発生する二酸化炭素は炉本体１１の上部に向かって上昇するが、その上昇途中で還元されて一酸化炭素になり、排出口１７から排出される。なお、１４はメンテナンス口であり、外殻１２を貫通して炉本体１１に連結されている。そして、炉本体１１内でコークスを燃焼している状態では蓋１５で閉塞されている。
【００１８】
炉本体１１の底板１８の外側には外殻等が設けられていない。この底板１８を冷却するするためにウォーターカップ３が設けられている。このウォーターカップは有底円筒状の桶状のものであり、常に冷却水が注入されている。炉本体１１の底板１８はこのウォーターカップ３内の冷却水中に浸る位置に保持されている。したがって、炉本体１内でコークスが燃焼しても底板１８はウォーターカップ３内の冷却水によって冷却される。
【００１９】
図２および図３を参照して、ノズルブロック２の中央には上方に開口する酸素供給路２１が形成されている。そして、この酸素供給路２１には管路４が接続されている。この管路４には側方から酸素供給管４１が連結されており、酸素供給管４１を介して供給される酸素は管路４から酸素供給路２１を通って炉本体１１内に噴出される。
【００２０】
管路４の下端はウォーターカップ３を貫通してウォーターカップ３の下方に突出している。そして、この管路４の下端にはねじ式のキャップ４２が取り付けられている。通常はこのキャップ４２によって管路４の下端が閉塞されており、管路４に流れ込んだ酸素はすべて酸素供給路２１へと流れる。なお、４４はゴム栓であり、ウォーターカップ３内の冷却水が漏出しないようにシールされている。
【００２１】
上述のようにコークスが炉本体１１内に上方から投入されると、ノズルブロック２の上面にコークスが堆積し、燃え滓であるスラグによって酸素供給路２１の上端開口であるノズル口が閉塞される場合が生じる。その際には、キャップ４２を外して下方から管路４内に鉄棒を挿入し、ノズル口を閉塞しているスラグを除去する。
【００２２】
ノズルブロック２の上面近傍は酸素が豊富であるため、コークスが激しく燃焼し、そのためノズルブロック２は底板１８よりも過熱されやすい。また、図示のごとく、ノズルブロック２は底板１８よりも肉厚であるため熱容量が大きく、底板１８よりも冷却されにくい。そのため、ノズルブロック２を囲繞する環状の冷却パイプ３１を設け、ウォーターカップ３内の冷却水だけでなく、冷却パイプ３１から噴出される冷却水によってノズルブロック２を冷却するようにした。
【００２３】
さらに、ノズルブロック２の底面に、酸素供給路２１を囲んで、さらに酸素供給路２１に沿って上方に伸びる凹部２２を形成した。この凹部２２を形成したことによって、凹部２２とノズルブロック２の上面との厚みが、ノズルブロック２の他の部分と凹部２２との厚みに対してほぼ同じ厚みになるようにした。
【００２４】
そして、ノズルブロック２の下方に冷却水が導入される環状の冷却リング５を設け、この冷却リング５から上方に伸びるノズル部５１を設けた。このノズル部５１の先端には冷却水が噴出するノズル口が設けられており、このノズル部５１の先端は凹部２２内に位置するように配置した。
【００２５】
このように構成したので、冷却リング５に導入された冷却水はノズル部５１の先端から噴出され、その噴出された冷却水はほとんどすべて凹部２２内に流れ込む。そして、この流れ込んだ冷却水は凹部２２の内周面に沿って流れた後、凹部２２から出て行く。そして凹部２２の内周面に沿って流れている間に、凹部２２の内周面から冷却水に熱が伝達され、ノズルブロック２が冷却される。
【００２６】
ところで、本実施の形態ではノズル部５１を２カ所に設けたが、それ以上のノズル部を設けてもよい。また、ノズル部５１の先端からの冷却水の噴出方向をノズルブロック２の軸線方向に向け、１つのノズル部５１から噴出した冷却水が凹部２２内で左右に分流されるようにしたが、この噴出方向を傾け、噴出された冷却水が凹部２２内を一方向に流れ易くしてもよい。
【００２７】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明は、ノズルブロックに凹部を設け、その凹部内に冷却水を噴出するので、ノズルブロックを有効に冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の構成を示す図
【図２】ノズルブロック近傍を示す断面図
【図３】ノズルブロックの凹部に対する冷却状態を示す斜視図
【符号の説明】
１　一酸化炭素発生炉
２　ノズルブロック
２１　酸素供給路
２２　凹部
３　ウォーターカップ
４１　酸素供給管
５　冷却リング
５１　ノズル部

Claims

桶状のウォーターカップ内に貯留された冷却水中に底板が浸かる状態で保持され、この底板を貫通して取り付けられたノズルブロックの酸素供給路を介して燃焼用の酸素が供給される一酸化炭素発生炉を冷却する冷却構造において、ノズルブロックの外側面に、酸素供給路を囲む凹部を形成すると共に、この凹部内に冷却水を噴射する冷却水ノズルを設けたことを特徴とする一酸化炭素発生炉の冷却構造。
上記冷却水ノズルの先端が上記凹部内に位置することを特徴とする請求項１記載の一酸化炭素発生炉の冷却構造。
上記冷却水ノズルは複数本設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の一酸化炭素発生炉の冷却構造。
上記ノズルブロックの内側面と上記凹部との間の肉厚が、ノズルブロックの他の部分の肉厚とほぼ同じ厚みになるように凹部を形成したことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の一酸化炭素発生炉の冷却構造。