JP2012241212A - 転炉排ガス処理装置のスカートシール装置 - Google Patents

Abstract

【課題】シールジャケット内のダストの堆積を防止するためにシールジャケット内に供給される窒素ガスの供給圧の微調整を不要にすることが可能な転炉排ガス処理装置のスカートシール装置を提供する。
【解決手段】転炉排ガス処理装置のスカートシール装置１は、フード２と転炉４との間に上下動可能に設置されるスカート３の外周側に形成される環状のシールジャケット７と、フード２の外周側に固定されシールジャケット７内の水に浸漬される筒状の仕切筒８と、シールジャケット７内に供給される洗浄水に窒素ガスを混合して窒素ガスの気泡が含まれる洗浄水をシールジャケット７内へ噴射するエジェクタ１０とを備えている。エジェクタ１０は、先端にノズルが形成される洗浄水の流入管と、ノズルの外周側に形成される窒素ガスの吸引路と、ノズルから噴射される洗浄水に吸引路から吸引される窒素ガスが混合される混合路とを備えている。
【選択図】図３

Description

本発明は、転炉の上方に配置されるフードの下端部からの排ガスの漏れ、および、フードと転炉との間からの排ガスの漏れを防止する転炉排ガス処理装置のスカートシール装置に関する。

転炉から排出されるガスを処理する転炉排ガス処理装置は、転炉の上方に配置されるフードの下端部からの排ガスの漏れ、および、フードと転炉との間からの排ガスの漏れを防止するスカートシール装置を備えている。スカートシール装置は、一般に、転炉とフードとの間に上下動可能に設置されるスカートの外周側に形成される円環状のシールジャケットと、フードの外周側に配置される円筒状の仕切筒とを備えている。シールジャケットの内部にはシール用の水が満たされており、仕切筒はシールジャケット内の水に浸漬されている。また、シールジャケットの外周側には、シールジャケットの上端から溢れる水を排出するための円環状の排出溝が設置されている。

転炉からの排ガスには、微細な鉄粉を含むダストが大量に含まれており、転炉内の溶銑を精錬する吹錬時に吹き上げられた排ガス中のダストは、シールジャケット内に入る。また、吹錬時に吹き上げられた排ガス中のダストは、仕切筒に付着し、仕切筒に付着したダストは、スカートを上下動させる際にシールジャケット内の水によって洗い流される。そのため、シールジャケットの底面には、ダストが堆積する。シールジャケットの底面に堆積するダストの量が増えてくると、やがて、仕切筒の下端がシールジャケットの底面に堆積したダストに当たって、スカートが上昇できなくなり、転炉の操業を停止せざるを得ない状況が生じる。

かかる問題を解消するために、シールジャケット内に供給される洗浄水を噴射する複数の噴出ノズルがシールジャケットの底部に設置されたスカートシール装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。特許文献１に記載のスカートシール装置では、噴出ノズルの噴射方向がシールジャケットの内側壁の接線方向となるように、複数の噴出ノズルが配置されている。また、かかる問題を解消するために、窒素ガスを吐出するガス吐出管がシールジャケットの底部に設置されたスカートシール装置も知られている（たとえば、特許文献２参照）。

特開平１１−４３７１３号公報 特開２００４−１６２１２７号公報

特許文献２に記載のスカートシール装置では、ガス吐出管がシールジャケットの底部に設置されているため、ガス吐出管から吐出される窒素ガスの気泡によって、シールジャケット内を浮遊するダストがシールジャケットの底面に堆積するのを防止したり、シールジャケットの底面に堆積したダストをシールジャケットの上端に向かって押し上げて、シールジャケットの上端から排出溝へ排出することが可能である。

シールジャケット内を浮遊するダストがシールジャケットの底面に堆積するのを防止したり、シールジャケットの底面に堆積したダストをシールジャケットの上端に向かって押し上げたりするためには、ガス吐出管から吐出される窒素ガスの吐出圧を一定の圧力以上にする必要がある。一方で、ガス吐出管から吐出される窒素ガスの吐出圧が高すぎると、ガス吐出管から吐出される窒素ガスの気泡によって、シールジャケット内の水が吹き上げられて、シールジャケットの上端から必要以上に溢れるといった現象が本願発明者によって確認されており、ガス吐出管から吐出される窒素ガスの吐出圧を微調整して適切な圧力に設定する必要がある。

しかしながら、一般に、ガス吐出管から吐出されるべき窒素ガスの適切な吐出圧に比べて、窒素ガスの元圧が高いため、ガス吐出管から吐出される窒素ガスの吐出圧の微調整は困難であることが本願発明者によって確認されている。

そこで、本発明の課題は、シールジャケット内のダストの堆積を防止するためにシールジャケット内に供給される窒素ガスの供給圧の微調整を不要にすることが可能な転炉排ガス処理装置のスカートシール装置を提供することにある。

上記の課題を解決するため、本発明の転炉排ガス処理装置のスカートシール装置は、転炉の上方に配置されるフードと転炉との間に上下動可能に設置されるスカートの外周側に形成される環状のシールジャケットと、フードの外周側に固定されシールジャケット内の水に浸漬される筒状の仕切筒と、シールジャケット内に供給される洗浄水に窒素ガスを混合して窒素ガスの気泡が含まれる洗浄水をシールジャケット内へ噴射するエジェクタとを備え、エジェクタは、先端にノズルが形成される洗浄水の流入管と、ノズルの外周側に形成される窒素ガスの吸引路と、ノズルから噴射される洗浄水に吸引路から吸引される窒素ガスが混合される混合路とを備えることを特徴とする。

本発明の転炉排ガス処理装置のスカートシール装置は、シールジャケット内に供給される洗浄水に窒素ガスを混合して窒素ガスの気泡が含まれる洗浄水をシールジャケット内へ噴射するエジェクタを備えている。また、エジェクタでは、洗浄水の流入管の先端に形成されるノズルから洗浄水が噴射されると、混合路内が負圧になるため、吸引路から窒素ガスが吸引されるとともに、混合路内で洗浄水に窒素ガスが混合されて、窒素ガスの気泡が含まれた洗浄水がエジェクタの噴射口から噴射される。したがって、本発明では、シールジャケット内のダストの堆積を防止するためにシールジャケット内に供給される窒素ガスの供給圧の微調整をしなくても、シールジャケット内へ窒素ガスの気泡を適切に供給することが可能になる。すなわち、本発明では、シールジャケット内に供給される窒素ガスの供給圧の微調整を不要にすることが可能になる。

また、本発明では、エジェクタによって、窒素ガスの気泡が含まれる洗浄水をシールジャケット内へ噴射しているため、シールジャケット内へ噴射される洗浄水に含まれる窒素ガスの気泡は、非常に細かい。したがって、本発明では、シールジャケット内の洗浄効果を高めることができる。なお、上述の特許文献２に記載のガス吐出管に形成される窒素ガスの吐出孔の径は、数ｍｍ程度であるため、この吐出孔からシールジャケット内へ吐出される窒素ガスの気泡の径は、数ｍｍ程度である。一方、本発明では、エジェクタを使用しているため、シールジャケット内へ噴射される窒素ガスの気泡の径をマイクロメートルレベルやナノメートルレベルとすることが可能である。

本発明において、エジェクタは、シールジャケットの底部側に配置されていることが好ましい。この場合には、エジェクタから噴射される洗浄水によって、シールジャケット内を浮遊するダストがシールジャケットの底面に堆積するのを防止することが可能になるとともに、エジェクタから洗浄水とともに噴射される窒素ガスの気泡によって、シールジャケット内を浮遊するダストがシールジャケットの底面に堆積するのを防止すること、および、シールジャケットの底面に堆積したダストをシールジャケットの上端に向かって押し上げて、シールジャケットの上端から排出することが可能になる。

また、本発明では、エジェクタから噴射される洗浄水に窒素ガスが混合されているため、エジェクタから洗浄水とともに噴射される窒素ガスの気泡が環状に形成されるシールジャケットの全周に広がりやすい。したがって、シールジャケットの底部側にエジェクタが配置されていると、エジェクタから洗浄水とともに噴射される窒素ガスの気泡によって、シールジャケット内を浮遊するダストがシールジャケットの底面に堆積するのを効果的に防止すること、および、シールジャケットの底面に堆積したダストをシールジャケットの上端に向かって押し上げて、シールジャケットの上端から効果的に排出することが可能になる。

本発明において、転炉排ガス処理装置のスカートシール装置は、窒素ガスの供給管へのシールジャケット内の水の逆流を防止する逆止弁を備えることが好ましい。このように構成すると、流入管のノズルからの洗浄水の噴射が止まったときに、シールジャケット内の水が窒素ガスの供給管へ流入するのを防止することができる。

本発明において、エジェクタから噴射される窒素ガス入りの洗浄水が環状のシールジャケット内を旋回するように、複数のエジェクタが配置されていることが好ましい。このように構成すると、複数のエジェクタから噴射される洗浄水によって、シールジャケット内の水を旋回させて、シールジャケットの底面にダストが堆積するのを効果的に防止することが可能になる。また、このように構成すると、複数のエジェクタから洗浄水とともに噴射される窒素ガスの気泡が環状に形成されるシールジャケットの全周に広がるため、窒素ガスの気泡によって、シールジャケット内を浮遊するダストがシールジャケットの底面に堆積するのを効果的に防止すること、および、シールジャケットの底面に堆積したダストをシールジャケットの上端に向かって押し上げて、シールジャケットの上端から効果的に排出することが可能になる。

以上のように、本発明の転炉排ガス処理装置のスカートシール装置では、シールジャケット内のダストの堆積を防止するためにシールジャケット内に供給される窒素ガスの供給圧の微調整を不要にすることが可能になる。

本発明の実施の形態にかかる転炉排ガス処理装置のスカートシール装置およびその周辺部分の概略側面図である。 図１のＥ−Ｅ方向から転炉排ガス処理装置のスカートシール装置を説明するための平面図である。 図１に示す転炉排ガス処理装置のスカートシール装置を説明するための拡大側面図である。 図２のＦ部の拡大図である。 図４に示すエジェクタの内部構造を説明するための部分断面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。

（転炉排ガス処理装置のスカートシール装置の構成）
図１は、本発明の実施の形態にかかる転炉排ガス処理装置のスカートシール装置１およびその周辺部分の概略側面図である。図２は、図１のＥ−Ｅ方向から転炉排ガス処理装置のスカートシール装置１を説明するための平面図である。図３は、図１に示す転炉排ガス処理装置のスカートシール装置１を説明するための拡大側面図である。図４は、図２のＦ部の拡大図である。図５は、図４に示すエジェクタ１０の内部構造を説明するための部分断面図である。

本形態の転炉排ガス処理装置のスカートシール装置１（以下、「スカートシール装置１」とする。）は、フード２、スカート３、排ガス冷却器（図示省略）、集塵器（図示省略）および誘引送風機（図示省略）等を有する転炉排ガス処理装置の一部を構成している。フード２は、転炉４の中に酸素を吹き込んで転炉４内の溶銑を精錬する吹錬中に、転炉４から排出される排ガスがフード２の内部を通過するように、転炉４の上方に設置されている。スカート３は、フード２と転炉４との間に設置されている。

転炉排ガス処理装置は、スカート３を上下動させるシリンダー５を備えており、スカート３は、上下動可能となっている。転炉４内の溶銑を精錬する吹錬中には、図１に示すように、スカート３は下降しており、転炉４とフード２との間での排ガスの漏れを防止している。一方、吹錬が行われていないときには、転炉４を傾けて転炉４内の溶鋼を取り出すため、スカート３は上昇している（図１、図３の二点鎖線参照）。

スカートシール装置１は、フード２の下端部からの排ガスの漏れ、および、フード２と転炉４との間からの排ガスの漏れを防止する機能を果たしている。このスカートシール装置１は、スカート３の外周側に形成される円環状のシールジャケット７と、フード２の外周側に固定される円筒状の仕切筒８とを備えている。

シールジャケット７は、内周壁７ａと外周壁７ｂとを有する二重の円筒状に形成されており、シールジャケット７の内部には、シール用の水が満たされている。仕切筒８は、中空状に形成されており、仕切筒８の内部では、冷却水が循環している。この仕切筒８は、シールジャケット７の中に挿入されており、シールジャケット７内の水に浸漬されている。シールジャケット７の外周側には、シールジャケット７の上端から溢れる水が流れ込む円環状の排出溝９が設置されており、シールジャケット７の上端から溢れる水は、排出溝９から排出される。

シールジャケット７の底部側には、図３に示すように、シールジャケット７内に供給される洗浄水に窒素ガスを混合して窒素ガスの気泡が含まれる洗浄水（窒素ガス入りの洗浄水）をシールジャケット７内へ噴射する複数のエジェクタ１０が設置されている。複数のエジェクタ１０は、図２に示すように、シールジャケット７の円周方向に所定の間隔で配置されている。また、複数のエジェクタ１０は、シールジャケット７の外周壁７ｂ側からシールジャケット７内へ窒素ガス入りの洗浄水が噴射されるように、外周壁７ｂの外周側に配置されている。また、複数のエジェクタ１０は、エジェクタ１０から噴射される窒素ガス入りの洗浄水が円環状に形成されるシールジャケット７の中をその円周方向に沿って旋回するように、シールジャケット７の径方向に対して傾斜するように配置されている。

図４に示すように、エジェクタ１０は、シールジャケット７の外周壁７ｂの外周面に固定される保持部材１１に取り付けられている。外周壁７ｂには、エジェクタ１０から噴射される窒素ガス入りの洗浄水がシールジャケット７の中に向かって通過する開口部７ｃが、エジェクタ１０の設置箇所に対応するように形成されている。

エジェクタ１０は、図５に示すように、洗浄水の供給管１２に連通する洗浄水の流入管１３と、流入管１３が内部に配置される本体管１４とを備えている。流入管１３の先端には、ノズル１５が形成されている。本体管１４には、その軸方向に直交する方向へ突出する管接続部１４ａが形成されており、管接続部１４ａには、窒素ガスの供給管１６が接続されている。管接続部１４ａと供給管１６との接続部分には、供給管１６への水の流入を防止する逆止弁１７が配置されている。

ノズル１５の外周側には、窒素ガスの吸引路１８が形成されている。具体的には、ノズル１５を含む流入管１３の先端側の外周面と、本体管１４の、管接続部１４ａよりも先端側の内周面との間に吸引路１８が形成されている。

本体管１４の先端側には、ノズル１５から噴射される洗浄水に吸引路１８から吸引される窒素ガスが混合される混合路１９と、ディフューザ２０とが形成されている。混合路１９は、ノズル１５の開口部１５ａおよび吸引路１８に繋がるように形成されている。混合路１９の内径は、一定になっている。ディフューザ２０は、混合路１９に繋がるように、本体管１４の先端に形成されている。

ディフューザ２０は、混合路１９に繋がる縮径部２１と、縮径部２１に繋がる一定径部２２と、一定径部２２に繋がる拡径部２３とから構成されている。縮径部２１の内径は、本体管１４の先端に向かうにしたがってしだいに小さくなっている。一定径部２２の内径は、一定になっている。拡径部２３の内径は、本体管１４の先端に向かうにしたがってしだいに大きくなっている。すなわち、本形態のディフューザ２０の内径は、本体管１４の先端に向かって一旦狭くなった後に広がっている。

エジェクタ１０では、ノズル１５の開口部１５ａにおいて洗浄水の流速が最速となるため、ノズル１５から洗浄水が噴射されると、混合路１９内が負圧になり、吸引路１８から混合路１９へ窒素ガスが吸引される。吸引路１８から混合路１９に窒素ガスが吸引されると、ノズル１５から噴射される洗浄水の噴流が窒素ガスに衝突するため、混合路１９で洗浄水に窒素ガスが混合されて洗浄水内に窒素ガスの気泡が生成されるとともに、生成された洗浄水内の窒素ガスの気泡は細かくせん断される。混合路１９で窒素ガスが混合された洗浄水は、ディフューザ２０を通過して、エジェクタ１０の噴射口１０ａからシールジャケット７の中に向かって噴射される。エジェクタ１０から窒素ガス入りの洗浄水が噴射されると、窒素ガス入りの洗浄水は、噴射されると同時にシールジャケット７の中で拡散され、また、洗浄水に含まれる窒素ガスの気泡はさらに細かくなる。

（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態では、窒素ガスの気泡が含まれる洗浄水をシールジャケット７内へ噴射するエジェクタ１０がシールジャケット７の底部側に配置されている。そのため、エジェクタ１０から噴射される洗浄水によって、シールジャケット７内を浮遊するダストがシールジャケット７の底面に堆積するのを防止することが可能になる。また、エジェクタ１０から洗浄水とともに噴射される窒素ガスの気泡によって、シールジャケット７内を浮遊するダストがシールジャケット７の底面に堆積するのを防止することが可能になるとともに、シールジャケット７の底面に堆積したダストをシールジャケット７の上端に向かって押し上げて、シールジャケット７の上端から排出溝９へ排出することが可能になる。

特に本形態では、エジェクタ１０から噴射される窒素ガス入りの洗浄水が円環状に形成されるシールジャケット７の中をその円周方向に沿って旋回するように、複数のエジェクタ１０が配置されているため、エジェクタ１０から洗浄水とともに噴射される窒素ガスの気泡が円環状に形成されるシールジャケット７の全周に広がる。したがって、本形態では、エジェクタ１０から洗浄水とともに噴射される窒素ガスの気泡によって、シールジャケット７内を浮遊するダストがシールジャケット７の底面に堆積するのを効果的に防止することが可能になるとともに、シールジャケット７の底面に堆積したダストをシールジャケット７の上端に向かって押し上げて、シールジャケット７の上端から排出溝９へ効果的に排出することが可能になる。

また、本形態では、エジェクタ１０から噴射される窒素ガス入りの洗浄水が円環状に形成されるシールジャケット７の中をその円周方向に沿って旋回するように、複数のエジェクタ１０が配置されているため、複数のエジェクタ１０から噴射される洗浄水によって、シールジャケット７内の水を旋回させて、シールジャケット７の底面にダストが堆積するのを効果的に防止することが可能になる。

また、本形態では、エジェクタ１０によって、窒素ガスの気泡が含まれる洗浄水をシールジャケット７内へ噴射しているため、シールジャケット７内へ噴射される洗浄水に含まれる窒素ガスの気泡は、非常に細かい。したがって、本形態では、シールジャケット７内の洗浄効果を高めることができる。

本形態では、洗浄水の流入管１３の先端に形成されるノズル１５から洗浄水が噴射されると、混合路１９内が負圧になり、吸引路１８から混合路１９へ窒素ガスが吸引される。また、混合路１９内で洗浄水に窒素ガスが混合され、窒素ガスが混合された洗浄水がエジェクタ１０の噴射口１０ａから噴射される。したがって、本形態では、シールジャケット７内のダストの堆積を防止するためにシールジャケット７内に供給される窒素ガスの供給圧の微調整（供給流量の微調整）をしなくても、シールジャケット７内へ窒素ガスの気泡を適切に供給することができる。すなわち、本形態では、シールジャケット７内に供給される窒素ガスの供給圧の微調整が不要になる。

本形態では、エジェクタ１０を構成する本体管１４の管接続部１４ａと、窒素ガスの供給管１６との接続部分には、供給管１６への水の流入を防止する逆止弁１７が配置されている。そのため、シールジャケット７の底部側にエジェクタ１０が配置されていても、ノズル１５からの洗浄水の噴射が止まったときに、供給管１６へシールジャケット７内の水が流入するのを防止することができる。

１ スカートシール装置（転炉排ガス処理装置のスカートシール装置）
２ フード
３ スカート
４ 転炉
７ シールジャケット
８ 仕切筒
１０ エジェクタ
１３ 流入管
１５ ノズル
１６ 供給管
１７ 逆止弁
１８ 吸引路
１９ 混合路

Claims (4)

1. 転炉の上方に配置されるフードと前記転炉との間に上下動可能に設置されるスカートの外周側に形成される環状のシールジャケットと、前記フードの外周側に固定され前記シールジャケット内の水に浸漬される筒状の仕切筒と、前記シールジャケット内に供給される洗浄水に窒素ガスを混合して前記窒素ガスの気泡が含まれる前記洗浄水を前記シールジャケット内へ噴射するエジェクタとを備え、
   前記エジェクタは、先端にノズルが形成される前記洗浄水の流入管と、前記ノズルの外周側に形成される前記窒素ガスの吸引路と、前記ノズルから噴射される前記洗浄水に前記吸引路から吸引される前記窒素ガスが混合される混合路とを備えることを特徴とする転炉排ガス処理装置のスカートシール装置。
2. 前記エジェクタは、前記シールジャケットの底部側に配置されていることを特徴とする請求項１記載の転炉排ガス処理装置のスカートシール装置。
3. 前記窒素ガスの供給管への前記シールジャケット内の水の逆流を防止する逆止弁を備えることを特徴とする請求項１または２記載の転炉排ガス処理装置のスカートシール装置。
4. 前記エジェクタから噴射される前記窒素ガス入りの前記洗浄水が環状の前記シールジャケット内を旋回するように、複数の前記エジェクタが配置されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の転炉排ガス処理のスカートシール装置。

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