JP2004277665A - コークス乾式消火設備のガス出口フリュー部構造 - Google Patents

Abstract

【課題】コークス乾式消火設備において、ガス出口フリューからのガスに随伴する粉粒や粉塵の量を減少させる。
【解決手段】プレチャンバの壁部内に環状ダクト１５が形成され、冷却室の上部壁内に円周方向に柱レンガで区切られた多数のガス排出口が設けられ、前記多数のガス排出口の各々の下部は仕切板４によって上下に仕切られており、前記多数のガス排出口の各々は前記環状ダクトに連結されているコークス乾式消火設備のガス出口フリュー部３において、前記ガス排出口を上下二段に仕切る仕切板をプレチャンバ内壁１下面と冷却室内壁２ａ上面とを結ぶ開口端より炉内側へ突出させたことを特徴とするコークス乾式消火設備のガス出口フリュー部構造。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、コークス乾式消火設備の冷却塔で赤熱コークスとの熱交換によって高温となったガスをボイラ等の熱交換機に送り出す際、ガスの排出流に随伴される粉粒体を少なくしたガス出口フリュー部の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コークス炉から窯出しされた赤熱コークスの顕熱を回収しながら、赤熱コークスを冷却するものとして、冷却塔にバッチ装入された赤熱コークスをプレチャンバに一旦貯留し、このプレチャンバから連続的に冷却ゾーンに落下させる方式のコークス乾式消火設備が知られている。
【０００３】
このコークス乾式消火設備では、コークス炉からの赤熱コークスは、冷却塔本体の頂部に設けられた投入口からプレチャンバに投入される。そして下方の冷却室に逐次落下し、ガス吹き込み口から吹き込まれた不活性ガスとの熱交換によって約２００℃程度に冷却される。
【０００４】
冷却されたコークスは、排出口から切り出し装置によって切り出される。他方、熱交換によって約８００℃に上昇した不活性ガスは、排気口から環状ダクトに集められ、ダクトを経由してボイラに導かれる。ボイラには、流入管から水が供給されており、ダクトから送られてきた不活性ガスの保有熱を吸収した温水または水蒸気となって流出管から取り出される。このとき、ダクト内をボイラに向けて流れる不活性ガスにはコークスから分離した多量の粉粒および粉塵が浮遊している。この不活性ガスをそのままボイラに送り込んだのでは、ボイラ内の伝熱管が摩耗により損耗したり、ボイラ内部にこれらの粉粒が堆積し、ボイラが故障する原因となる。そこでダクトの途中に集塵装置を取り付け、この集塵装置により不活性ガス中の粉粒および粉塵を除塵している。さらに、集塵装置で不活性ガスから分離された粉粒および粉塵は、排出管を経て系外に搬出される。
【０００５】
ダクト内に設けられている集塵装置としては、不活性ガスに浮遊している粉粒および粉塵が衝突する衝突板を流路の途中に突出させたものが使用されている。この装置は構造が簡単でメンテナンスに対する負担が軽減されるという利点を有する。しかしながら、排気口から流出する不活性ガスに随伴する粉粒および粉塵の量が多くなってくると、この集塵装置では捕集しきれず、粉粒および粉塵の一部がボイラに流れ込む。
【０００６】
そこで冷却塔本体内部を上昇して排気口から環状ダクトに流れる不活性ガスに多量の粉粒や粉塵が巻き込まれることを防止するため、排気口部分の炉壁構造に種々の改良が加えられている。
【０００７】
改良技術として、特許文献１に開示された技術がある。
この技術は、ガス排出孔の炉内に面する開口端の傾斜角度を、その下端から炉心に向けた水平線に対し６０〜８０°であり、下部排出孔の孔壁の傾斜角度は、その下端から炉の外壁に向けた水平線に対し４５〜８０°であり、かつ、仕切壁は傾斜した下部排出孔の孔壁とほぼ平行に傾斜しており、そして傾斜した仕切壁の高さは、炉内に装入され堆積したコークスの山の安息角によって形成された、仕切壁の位置における傾斜の高さを実質的に超える高さであるとしている。
【０００８】
他の改良技術として、特開平１０−１７８７０号公報が開示されている。
この技術は、スロービングフリュー部の入口の一部を形成する上部の耐火物の底面に、コークスの粒径より小さな通気溝を複数設けたものである。
【０００９】
【特許文献１】
特公平０８−１９４１３号公報
【特許文献２】
特開平１０−１７８７０号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１に開示されている技術により、ガス排出口でのガスの排出速度分布がやや均一化され、ガスに随伴する粉粒や粉塵の量を減少させることが可能となった。
しかし、排出口内に仕切壁を多段に設置するだけでは、ガス排出口内および排出口入口近傍にコークスが安息角を形成して堆積しており、下部からの冷却用不活性ガスは、このガス排出口部に形成されたコークス群を通過してガス排出口の上部の環状ダクトへ導入されるため、粉粒および粉塵は、この不活性ガスに随伴して環状ダクト内に排出されている。随伴する粉粒や粉塵を減少させるためには、さらなる改良が必要である。
【００１１】
また、特許文献２に開示されている技術では、ガス排出口を形成している上部の耐火レンガの底面に複数の通気溝を設けている。そこに冷却用不活性ガスを通過させて、ガス排出口にガス流速を低下させて粉粒や粉塵の随伴量を減少させようとするのであるが、上記通気溝の不活性ガス入口部分には、炉内赤熱コークスが堆積しているため、それが通気抵抗となって通気溝からガスを排出させようとしても、ガス排出口のほうから排出されるガスの量が大半となり、あまり効果は期待できない。また、粉粒および粉塵により通気溝は目詰まりが発生して、ガスの排出機能が低下する。そして、環状ダクトの内壁レンガ部にこの通気溝を形成しているため、取り替えることも出来ない。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の要旨は以下の構成からなる。
（１） プレチャンバの壁部内に環状ダクトが形成され、冷却室の上部壁内に円周方向に柱レンガで区切られた多数のガス排出口が設けられ、前記多数のガス排出口の各々の下部は仕切板によって上下に仕切られており、前記多数のガス排出口の各々は前記環状ダクトに連結されているコークス乾式消火設備のガス出口フリュー部において、
前記ガス排出口を上下二段に仕切る仕切板をプレチャンバ内壁下面と冷却室内壁上面とを結ぶ開口端より炉内側へ突出させたことを特徴とするコークス乾式消火設備のガス出口フリュー部構造。
【００１３】
（２） プレチャンバの壁部内に環状ダクトが形成され、冷却室の上部壁内に円周方向に柱レンガで区切られた多数のガス排出口が設けられ、前記多数のガス排出口の各々の下部は仕切板によって上下に仕切られており、前記多数のガス排出口の各々は前記環状ダクトに連結されているコークス乾式消火設備のガス出口フリュー部において、
前記プレチャンバ内壁に炉内に向けて突起するプレチャンバ突起物を配設し、かつ、前記ガス排出口を上下二段に仕切る仕切板をプレチャンバ内壁下面と冷却室内壁上面とを結ぶ開口端より炉内側へ突出させたことを特徴とするコークス乾式消火設備のガス出口フリュー部構造。
【００１４】
（３） 上記ガス排出口間に設置される柱レンガ部に前記突出した仕切板間を連結する柱レンガ仕切板を設けたことを特徴とする前記（１）または（２）に記載のコークス乾式消火設備のガス出口フリュー部構造。
（４） 上記ガス排出口間に設置される柱レンガ部に、上記突出した仕切板に合わせた柱レンガ仕切用突起物を設けたことを特徴とする前記（１）または（２）に記載のコークス乾式消火設備のガス出口フリュー部構造。
【００１５】
【実施例】
本発明の実施例を図面に基づいて以下に説明する。
図１は本発明の実施例を示すガス出口フリュー部の側部断面図、図２は図１のＡ−Ａ矢視図、図３はガス出口フリュー部の概略図、図４は柱レンガに設置した仕切用突起物の例を示す図、図５は本発明の第２の実施例を示す側部断面図、図６は本発明の仕切板によるガス排出口部の流速分布を示す図、図７は本発明の突起物と仕切板を設置したときのガス排出口の流速分布を示す図である。
また図８は、従来の仕切壁によるガス排出口部の流速分布を示す図、図９は従来の仕切壁なしの時のガス排出口部の流速分布を示す図である。
【００１６】
図１において、消火炉本体２の内側上方には、環状の内壁１でプレチャンバが形成され、この内壁１と消火炉２とによって冷却用不活性ガスを排出するガス出口フリュー３が形成されている。ガス出口フリュー３の間には図２に示す柱レンガ８が形成され、この柱レンガ８によってガス出口フリュー３は周方向に複数に分割されている。またガス出口フリュー３は、この上方に配置した環状ダクト１５に連結されている。ガス出口フリュー３には、このガス出口フリュー３を上下に分割する仕切板４を配置している。この仕切板４は仕切板縦リブ５により支持され、この仕切板縦リブ５の上方に連結した仕切板支持部材７により柱レンガ８に載置して配置されている。
【００１７】
また、仕切板４は内壁１の下面点ａと消火炉本体内壁点ｂとを結ぶ線より炉内側に突出させ、その炉内側の仕切板の先端から仕切板下側に向かって形成されるコークス安息面の稜線１１ａの下端が前記点ｂよりも下側に位置させるように配置している。仕切板４を突出させる長さは最大で内壁１の面までとし、最小は内壁１の下面点ａと炉体内壁点ｂとを結ぶ線より僅かに出るようにし、ガス出口フリュー３部内にコークスが堆積しないように突出させておけばよい。
【００１８】
図２において、仕切板４を各ガス出口フリュー３に配設したものであるが、柱レンガ８部にも仕切り板６を配設して、ガス出口フリュー３部に配設した仕切板４と連結している。
【００１９】
図３はガス出口フリュー部に本発明の仕切板を配置した時の消火炉内部から見た鳥瞰図である。
図４は柱レンガ８部に、図３に示す柱レンガ部仕切板６に代えて、その位置に仕切板４と合わせた（連接させた）柱レンガ仕切用突起物１６を示す。該突起物１６は柱レンガ部仕切板６と同様の効果を奏する。
図５はプレチャンバ内壁１にプレチャンバ突起物１７を配設し、かつガス出口フリュー３部に本発明の仕切板４を併用した側部断面図である。
【００２０】
図６〜図９により具体的な作用を以下に説明する。
図８は、従来の仕切壁によるガス出口フリュー部にガス流速分布を示す。
ガス出口フリュー３部に仕切壁を配置することで、ガス出口フリュー３部のガス流は２分割され、それぞれ、１２ｂ，１３ｂのような流速分布を示す。これはガス出口フリュー３部入口からガス出口フリュー部の内部にかけてコークスが安息角１０ｂ，１１ｂで堆積し、この堆積した厚みよってガス出口フリューの流速が決定される。このため２段に仕切ることで、仕切らない場合に比べてコークスの堆積厚みが小さくなり、そのため流速分布がやや均一化され、ガスに随伴される粉粒及び粉塵の量は減少するが、ガス出口フリュー部内にコークスが堆積しているため偏流度合いは大きく、期待するほどの効果は上がらなかった。この原因は、ガス出口フリュー部内にコークスが堆積することに問題があることに着目し、ガス出口フリュー部に堆積するコークス量を減少させることを検討した。
【００２１】
その結果を図６に示す。本発明は図６のように仕切板４をガス出口フリュー３部よりも炉内側に突出させることで上記問題を解決する。仕切板を突出させることで、ガス出口フリュー３部の分割された下段の部分では、コークスがガス出口フリュー内に堆積させない（１１ａで示す）ことが可能となり、ガス出口フリュー部でのガスの流速分布１３ａはほぼ均一となる。これは、ガス出口フリュー内にコークスが堆積していないのでガス通過抵抗差がないため、ガス出口フリュー３部での下段のガス流速分布はほぼ均一となるのである。
【００２２】
ガス出口フリュー部下段でのコークスの抵抗がなくなることで、消火炉の下方から上昇してガス出口フリュー部に侵入するガスはガス出口フリュー部下段に流れやすくなり、ガス出口フリュー部上段でのガス流出量が減少し、上段でのガス流速が更に緩和される。このため、ガスに随伴される粉粒や粉塵の量を激減させることが可能となる。
【００２３】
図７において、プレチャンバ内壁１部のガス出口フリュー部上面に炉内に向けてプレチャンバ突起物１７を配設し、かつガス出口フリュー３部内に仕切板４を炉内に向けて突出させて配置した。この状態では、ガス出口フリュー部上段部でのコークスの堆積が、プレチャンバ突起物１７を配設しないときに比べて減少する。
【００２４】
図６および図７について、図８および図９とを比較しながら説明する。
図９は、ガス出口フリュー部に仕切板を設置しない場合のガス出口フリュー３部における流速分布を示す。図９でわかるように、ガス出口フリュー部にはコークスが安息角１８を形成して堆積している。この堆積したコークスが抵抗となって図９で示すようなガス流速分布となっている。これをベースに図８に示す仕切板４を設置した場合を検討すると、ガス出口フリュー部に仕切板を設置することで、コークスの堆積量が分割される。コークスの堆積量が分割されることで、ガスの流れに対する抵抗が低下する。このためガス圧力損失を一定とすると、仕切板を設置しない場合に比べてガス量を約１．４倍増加させることができる。また逆にガス量を一定とすると、流速を３０％程度減少させることが出来る。流速が減少するとガスに随伴する粉粒や粉塵の量が減少し、環状ダクトへの粉粒や粉塵の舞い込み量は減少する。
【００２５】
この現象を踏まえて、図６に示す仕切板４を設置すると、仕切板下段のガス出口フリュー部にはコークスが堆積しないので、コークスによる抵抗がなくなり、ガスの風量は増加するが、ガス流速分布１３ａはほぼ均一となる。下段からのガス排出の増加に伴って上段からのガスの排出が減少し、図６に示す上段のガス出口フリュー部に堆積したコークス量と同じであってもガスの流出量が減少するので、環状ダクトへの粉粒および粉塵の舞い込み量は減少する。
【００２６】
図７のように、図６に示す仕切板にプレチャンバ突起物１７を設置すると、仕切板４で上下に仕切られたガス出口フリュー部の上段に堆積するコークスが減少するため、上段の流速分布１２ａでのピーク値が緩和され、上段での粉粒の環状ダクトへの舞い込みが減少する。
【００２７】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、ガス出口フリュー部に設置する仕切板を炉内側へ突出させて配設することで、ガス出口フリュー部の下段にはコークスが堆積することがないため、ガス出口フリュー部でのガスの排出量が一定とすると、ガス出口フリュー部下段からのガス排出量は増加するがガス流速分布はほぼ均一化し、上段ではガスの排出量が減少し、上段でのガス流速が遅くなるため粉粒や粉塵の随伴量が減少する。
また、流速が遅くなるため、ガス出口フリュー部から環状ダクトに舞い込む粉粒や粉塵の随伴力が低下して落下し、そのため粉粒中の粗粒は下段のフリュー部に落下する。下段フリュー部に落下しても下段フリュー部には堆積コークスがないため、炉内コークスと一緒に炉内を下降し、落下した粗粒が環状ダクトへ随伴することもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示すガス出口フリュー部の側部断面図。
【図２】図１のＡ−Ａ矢視図。
【図３】ガス出口フリュー部の概略図。
【図４】柱レンガに設置した仕切用突起物の例を示す図。
【図５】本発明の第２の実施例を示す側部断面図。
【図６】本発明の仕切板によるガス排出口部の流速分布を示す図。
【図７】本発明の突起物と仕切板を設置したときのガス排出口の流速分布を示す図。
【図８】従来の仕切壁によるガス排出口部の流速分布を示す図。
【図９】従来の仕切壁なしの時のガス排出口部の流速分布を示す図。
【符号の説明】
１：プレチャンバ内壁
２：冷却室本体
２ａ：冷却室内壁
３：ガス出口フリュー
４：仕切板
５：仕切板縦リブ
６：柱レンガ部仕切板
７：仕切板支持部材
８：柱レンガ
９：プレチャンバ内壁下面点ａと冷却室内壁上面点ｂを結ぶ線
１０ａ，１０ｂ：仕切板上部コークス安息面
１１ａ，１１ｂ：仕切板下部コークス安息面
１２ａ，１２ｂ：ガス排出口上部のガス流速分布
１３ａ，１３ｂ：ガス排出口下部のガス流速分布
１４：内壁基準線
１５：環状ダクト
１６：柱レンガ仕切用突起物
１７：プレチャンバ突起物
１８：ガス出口フリュー部コークス安息面

Claims (4)

1. プレチャンバの壁部内に環状ダクトが形成され、冷却室の上部壁内に円周方向に柱レンガで区切られた多数のガス排出口が設けられ、前記多数のガス排出口の各々の下部は仕切板によって上下に仕切られており、前記多数のガス排出口の各々は前記環状ダクトに連結されているコークス乾式消火設備のガス出口フリュー部において、
   前記ガス排出口を上下二段に仕切る仕切板を、プレチャンバ内壁下面と冷却室内壁上面とを結ぶ開口端より炉内側へ突出させたことを特徴とするコークス乾式消火設備のガス出口フリュー部構造。
2. プレチャンバの壁部内に環状ダクトが形成され、冷却室の上部壁内に円周方向に柱レンガで区切られた多数のガス排出口が設けられ、前記多数のガス排出口の各々の下部は仕切板によって上下に仕切られており、前記多数のガス排出口の各々は前記環状ダクトに連結されているコークス乾式消火設備のガス出口フリュー部において、
   前記プレチャンバ内壁に炉内に向けて突起するプレチャンバ突起物を配設し、かつ、前記ガス排出口を上下二段に仕切る仕切板を、プレチャンバ内壁下面と冷却室内壁上面とを結ぶ開口端より炉内側へ突出させたことを特徴とするコークス乾式消火設備のガス出口フリュー部構造。
3. 上記ガス排出口間に設置される柱レンガ部に前記突出した仕切板間を連結する柱レンガ仕切板を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載のコークス乾式消火設備のガス出口フリュー部構造。
4. 上記ガス排出口間に設置される柱レンガ部に、上記突出した仕切板に合わせた柱レンガ仕切用突起物を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載のコークス乾式消火設備のガス出口フリュー部構造。

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