JP2012520121A - 原位置で清掃される火の粉よけ - Google Patents

Abstract

織物フィルター集塵システム内の火災発生低減システム。該システムは第１端部と、該第１端部から遠位の第２端部と、を有する細長いハウジングを備える。源から該ハウジング内へのガス及び粒子状物質の流れ用に、該ハウジングの内部部分と流体的に連通するガス流れ入り口が提供される。該ハウジングから該集塵システム内へのガス及び粒子状物質の流れ用に該ハウジングと流体的に連通するガス流れ出口が提供される。該第１端部及び該第２端部の間の該ハウジング内に細長い火の粉よけが配置される。該火の粉よけは複数の間隔を置いた楔型部材を備え、該楔型部材は、該源から該集塵システムへの可燃粒子の流れを妨げるのに充分な間隙を隣り合う該楔型部材間に有している。
【選択図】 図４

Description

本発明は集塵システムに関し、特に火の粉源と集塵バッグハウスの様な可燃材料との間に清掃される火の粉よけを有するシステムに関する。

火の粉よけは、火の粉の様な可燃材料が、点火及び火災に帰着し得る範囲内に漏れることを防止するよう意図されたデバイスを説明するため使われる一般的用語である。最も認識されている火の粉よけは、家屋やビルディング内の暖炉及び薪ストーブ用の煙突又は換気パイプ上の煙突キャップとして使われる金網デバイスである。対照的に、“オフロード”車のマフラー組立体の一体部品であるデバイスの様な炎よけは炎がマフラーから漏れ、火災を起こすことを防止するよう使われる。

多くの産業についての益々厳しい空気汚染管理要求の出現に伴い、織物フィルターを有するバッグハウスは典型的な粒子状物質取り込み用に選ばれるデバイスである。しかしながら、塵及び粒子状物質のみならず空中浮遊火の粉を生じる産業応用品は、有効な火の粉よけデバイスの使用無しでは織物フィルター火災の可能性のためにバッグハウス又は織物フィルター材料を使用出来ない。ガス流れ容積及び粒子寸法に依り、限られた成功を伴い使われて来た火の粉よけデバイスは落下排出箱、調整板、金網、沈降浸水管、サイクロン分離器、多数サイクロン分離器と、水スプレー賦活用センサーを有する。しかしながら、センサー及び水スプレーシステムは１００パーセント有効ではなく、誤整合、汚泥成形、腐食又は他の原因を含む種々の要因のために失敗することが多い。

現在入手可能な種々のデバイスにも拘わらず、火災及び爆発が許されず、火の粉よけ及び集塵システム用には停止時間を最小にせねばならないと云う、産業応用のための或る重要設計基準を充たすのに有効な火の粉よけのニーヅが引き続き存在する。火災又は爆発を引き起こし得る火の粉を発生する産業は、それらに限定されないが、高温溶融ライン、金属破砕、金属研磨、金属溶接及び金属部品ポリッシングを含む金属の再生及び処理用の金属鋳造工場、フアイバー及び合板の処理のみならず仕上がり板ののこ引き及び研磨を含むフアイバー及び合板、スプレー乾燥器と種々の塵及び粉体の空圧輸送を使う化学産業、コーヒー、チョコレート、タバコの乾燥、スパイス及び調味料の粉砕、そして粉末食料製品の空圧輸送の様な食品加工産業を含む。又、全種類の産業爆発源も含まれる。

上記を考慮して、本発明は、集塵バッグハウス火災を実質的に取り除くために有効な火の粉よけ、集塵システム及び汚染管理システムを提供する。該火の粉よけはハウジングと、該ハウジングのガス流れ範囲内に配置された細長い背当て部材に取り付けられた複数の細長い間隔を置く楔形部材と、を有する。該楔形部材は隣り合う楔形部材間に約５０から約４００マイクロメートルに及ぶ最小間隙を有する。

もう１つの実施例では、本発明は織物フィルター集塵システム内の火災発生を減じるシステムを提供する。該システムは第１端部と、該第１端部から遠位の第２端部と、を有する細長いハウジングを備える。源から該ハウジング内へのガス及び粒子状物質の流れ用に、該ハウジングの内部部分と流体的に連通するガス流れ入り口が提供される。該ハウジングからのガス及び粒子状物質の該集塵システム内への流れ用に該ハウジングと流体的に連通するガス流れ出口が提供される。細長い火の粉よけは第１端部と第２端部の間の該ハウジング内に配置される。該火の粉よけは該源から該集塵システムへの可燃粒子の流れを妨げるのに充分な隣り合う部材間間隙を有する複数の間隔を置いた楔形部材を備える。

本発明のもう１つの実施例はコークス炉充填過程用汚染管理システムを提供する。該システムは、石炭が該炉へ充填される時、該炉からの塵、火の粉及び煙を集めるためにコークス炉ドア上に配置されたフードを有する。細長いハウジングが該フードの出口通気部に取り付けられる。該ハウジングは第１端部及び該第１端部から遠位の第２端部と、該フードから該ハウジング内へのガス及び粒子状物質の流れ用に、該ハウジングの内部部分と流体的に連通するガス流れ入り口と、該ハウジングからのガス及び粒子状物質の該集塵システム内への流れ用に、該ハウジングと流体的に連通するガス流れ出口と、そして第１端部及び第２端部の間の該ハウジング内に配置された細長い火の粉よけと、を有する。該火の粉よけは、該源から該集塵システムへの可燃粒子の流れを妨げるのに充分な隣り合う部材間最小間隙を有する複数の間隔を置いた楔型部材を備える。該ハウジングのガス流れ出口と流体的に連通する集塵システムが提供される。

ここで説明される火の粉よけの利点は、特定の最小寸法の火の粉の実質的に１００パーセントの除去、本質的に保守用休止時間の無い火の粉よけの実質的連続運転、毎分約１４０から約１４００立方メートルに及ぶ火の粉よけ通過ガス流れに対する最小の圧力降下、約５５０℃迄の比較的大きく揺動する温度を扱える火の粉よけの能力、そして産業応用に好適な機械的に強固な火の粉よけの提供を含む。

本発明の更に進んだ利点は、幾つかの図面を通して類似参照文字が類似要素を呼称する、縮尺合わせされない下記図面と連携して考慮された時、好ましい実施例の詳細説明を参照することにより明らかになるであろう。

本発明による集塵システム用のフード及び火の粉よけの部分の、縮尺合わせされない平面図である。 図１のフード及び火の粉よけの部分を通る、縮尺合わせされない断面図である。 本発明の火の粉よけの楔型部材を図解する、火の粉よけの部分の、縮尺合わせされない斜視図である。 本発明の火の粉よけを有するフード及び集塵システムの概略図である。 本発明の集塵システム及び火の粉よけを有するコークス炉充填システムの概略図である。

産業の応用に好適な火の粉よけを提供するためには、多数の重要設計パラメーターを充たすのに好適なデバイス及びシステムを提供することが望ましい。火災及び／又は爆発を引き起こす動作不良の可能性を実質的に除去するデバイス及びシステムを提供することは最高の関心事である。

火の粉よけ用に有効な設計は火の粉粒子の粒子寸法に直接関係する。しかしながら、火の粉よけを設計する時、考慮されるべき他の独立変数がある。例えば、火の粉粒子の温度、該火の粉粒子の比熱、下流の集塵システムに集められる塵の可燃性、そして該下流集塵システムで使われる集塵材料の可燃性は、効果的火の粉よけシステムを提供するために考慮すべき全重要要因である。前記独立変数の中で、火の粉粒子寸法、火の粉粒子温度、火の粉粒子比熱は“点火エネルギー”と呼ばれる単一変数に組み合わされてもよい。

火の粉粒子の点火エネルギー、収集塵の可燃性、そして集塵材料の可燃性、の間の関係は“許容最大火の粉直径”を決めるため使われる。上記で説明した様な、大抵の従来技術のシステムでは、最大部分は火の粉粒子の慣性分離に依存する。しかしながら、慣性分離は典型的に最大粒子を高効率で除去するのみで、許容最大火の粉直径より小さい実質的に全粒子の除去をもたらさない。例えば、典型的高効率サイクロンの粒子寸法に対する粒子除去効率は下表で示される。

前記表で示される様に、寸法で６２マイクロメートルに近付く粒子のみが、高効率サイクロンを使って高い度合の確実性で除去され得る。従って、毎分８５０立方メートルのガス流量では、上記高効率サイクロンは水柱１３．２ｃｍの圧力降下を有し、該降下を充たすには約４０馬力のフアンの馬力を要する。この様なサイクロンは約１１ｍの全高と２ｍのボデイ直径を有する。従って、高効率サイクロンは約２５マイクロメートルより小さい粒子には比較的低い除去効率しか有しないのみならず、該デバイスは比較的大きく、そして比較的多量の運転エネルギーを要する。

今、図１−３を参照すると、本発明の火の粉よけデバイスとシステムが図示される。図１は火の粉よけフードシステム１０の縮尺合わせされない平面図である。システム１０の火の粉よけ１２の部品は第１端部１６と、該第１端部１６から遠位の第２端部１８と、を有する細長いハウジング１４を備える。ガス流れ入り口２０（図２）がハウジング１４の内部２２とのガス流れの連通用にハウジング１４内に提供される。ハウジング１４からのガス及び粒子状物質の、出口２６に結合された集塵システム３０（図４）内への流れ用に、ハウジング１４の第１端部１６に隣り合って少なくとも１つのガス流れ出口２６が提供される。システム１０を通してのガス流量に依り、ハウジング１４の第２端部に隣り合って第２ガス流れ出口２８が含まれてもよい。

ハウジング１４内で、ハウジング１４の第１端部１６と第２端部１８の間に細長い火の粉よけ部品３２が配置される。火の粉よけ部品３２は複数の間隔を置いた楔形部材３４を有しており、該楔型部材３４は実質的に強固な火の粉よけ部品３２を提供するために細長い背当て部材３６に固定して取り付けられる。火の粉よけ部品３２は隣り合う楔型部材３
４間に、源から集塵システム３０内への火の粉粒子の流れを妨げるのに充分な最小間隙３８を有する。特定の応用と流量の要求に依り、上記で規定された許容最大火の粉直径より小さい実質的に全ての火の粉粒子の除去を提供するために、間隙３８は約５０から約５００マイクロメートルに及んでもよい。

特に火の粉よけ部品３２を参照すると、火の粉よけ部品３２の全ての部分は亜鉛メッキ鋼、チタン又はステンレス鋼の様な耐腐食性材料製である。火の粉よけ部品３２は毎時約７，５００ｍ^３から毎時約１７０，０００ｍ^３に及ぶガス流量用に、約０．３ｍから約１．５ｍに及ぶ高さＨと、約１ｍから約５ｍに及ぶハウジング１４内の長さＬと、を有する。火の粉よけ部品３２の楔型部材３４の各々は約０．５ｍｍから約５．０ｍｍに及ぶ幅Ｗと約０．９ｍｍから約９．０ｍｍに及ぶ高さｈを有してもよい。

図３に示す様に、火の粉よけ部品３２は、火の粉よけ部品３２を通る流れが矢印４０の方向である場合、楔型部材３４のために、粒子による詰まりに対する抵抗性を本質的に有する。間隙３８を適切に選択することにより、火の粉よけ部品３２は、隣り合う楔型部材３４間の間隙３８より大きい粒子寸法を有する何等かの火の粉又は熱い残渣に対する絶対的障碍を提供する。火の粉よけ１２は、火の粉よけ１２の部品の保守と修理用に火の粉よけ１２の内部２２へのアクセスを提供するためにカバー４２を有してもよい。

火の粉粒子を含むガスの流れを火の粉よけ１２へ導くために、細長いスロット付きフード５０が使われてもよい。フード５０は、源からの排出物を取り込み、矢印５４で示される該排出物を、火の粉よけ１２のガス流れ入り口２０内へ導くために天蓋５２を有する。該火の粉よけ１２に於ける様に、フード５０は、それらに限定されないが、亜鉛メッキ鋼、チタン、ステンレス鋼等を含む種々の材料で作られてもよい。上記で与えられたガス流量用で、フード５０は約１ｍから約１０ｍの全長Ｌ_Ｈと約１８ｍｍから約３７ｍｍに及ぶスロット開口部幅Ｓ_Ｗを有してもよい。フード５０のスロット５６は火の粉よけ１２内へのガス流れの実質的に均一な分布を提供するので、広く変動するガス流量に亘り粒子除去効率が保持される。

火の粉よけ１２のもう１つの重要部品はスプレー清掃システム６０である。スプレー清掃システム６０は、火の粉よけ１２の相対する側に配置された流体ヘッダー６４及び６６への流体の流れを提供する流体入り口導管６２を有する。該流体ヘッダー６４及び６６はハウジング１４の内部２２内に配置された複数のスプレーノズル６８へ流体を提供する。該スプレーノズル６８は、火の粉よけ部品３２の楔型部材３４上に蓄積する粒子及び残渣を清掃するために、約１００から約１３０度に及ぶ円錐角度を有する円錐型スプレー７０を提供する。ノズル６８は高温応用に使われ得るステンレス鋼又は他の耐腐食性材料製で、約３．４気圧から約６．８気圧に及ぶ圧力で、毎分約４リットル（ＬＰＭ）から毎分約２０リットルに及ぶ流体流れを提供する。円錐型スプレー７０は火の粉よけ部品３２の全長Ｌをカバーするよう重ね合わさることが望ましい。又、楔型部材３４から洗い落とされる残渣及び粒子がフード５０のスロット５６を通って戻り降下するよう、火の粉よけ部品３２の楔型部材３４は実質的に垂直位置に配向されることが望ましい。

火の粉よけ部品３２を清掃するニーヅはケースバイケースベースで決定されてもよく、そして排出物がくっつき易い粒子状物質を含むかどうかに依ってもよい。従って、スプレーノズル６８は火の粉よけ部品３２の間歇的清掃用に自動又は手動で運転されてもよい。

本発明の火の粉よけシステム１０の１応用はコークス炉充填の場合であり、ここでは火の粉よけシステム１０は図５で略図的に図解される様に、開いた炉８０及び充填機８２に隣り合っている。炉８０が充填されると、赤熱したコークスと煙８４が炉８０から放射される。炉８０がコークス８６で充填されると、大きな容積のガス、煙、及び火の粉粒子８
４が炉８０から放射される。該煙及び火の粉群はガス８４と一緒になり、該ガスはスロット付きフード５０により、火の粉粒子を除去するよう火の粉よけ１２を通り、次いで集塵システム３０へ流される。クリーンなガスは集塵システム３０の出口９０を出る。火の粉よけ１２は実質的に全ての火の粉粒子を除去するので、バッグフィルター９２を有する集塵システム３０が使われてもよい。バッグフィルター集塵システム３０はコークス炉充填過程により発生するガス流れからの粒子状物質の除去では他の集塵システムより効果的である。

前記実施例はその実施に当たり可成りの変更を許すものである。従って、該実施例は上記で表明した特定の例示に限定するよう意図されてない。寧ろ、前記実施例は附属する請求項の精神と範囲内で法的内容として利用可能なその等化物を含んでいる。

発明者はどんな開示実施例も公的に献呈するよう意図しておらず、そして何れかの開示した変型又は変更が請求項の範囲内に文言上入らない程度に、それらは等化物と主張される該変型又は変更の部分であると考える。

Claims (20)

1. 織物フィルター集塵システム内の火災発生低減システムであって、
   第１端部と、該第１端部から遠位の第２端部と、を有する細長いハウジングと、
   源から該ハウジング内へのガス及びパーティキュレートの流れ用に該ハウジングの内部部分と流体的に連通するガス流れ入り口と、
   該ハウジングから該集塵システム内へのガス及びパーティキュレートの流れ用に該ハウジングと流体的に連通するガス流れ出口と、そして
   該第１端部と該第２端部の間で該ハウジング内に配置された細長い火の粉よけと、を具備しており、該火の粉よけは、複数の間隔を置いた楔型部材を備えるが、該源から該集塵システムへの可燃粒子の流れを妨げるのに充分な最小間隙を隣り合う該楔型部材間に備える火災発生低減システム。
2. 該火の粉よけからの粒子を除去するため該ハウジングに取り付けられた火の粉よけ清掃システムを更に具備する請求項１記載の火災発生低減システム。
3. 該複数の楔形部材が該ハウジング内に実質的に垂直方向に配置される請求項１記載の火災発生低減システム。
4. 隣り合う楔形部材間の該最小間隙が５０マイクロメートルから約４００マイクロメートルに及ぶ請求項１記載の火災発生低減システム。
5. 該火の粉よけがステンレス鋼材料から成る請求項１記載の火災発生低減システム。
6. 該集塵システムが、中に布フィルターバッグを有するバッグハウスを備える請求項１記載の火災発生低減システム。
7. 該火の粉よけを清掃するために該ハウジング内に複数の水スプレーノズルを更に具備する請求項１記載の火災発生低減システム。
8. 流れを該ハウジング内へ、そして該火の粉よけを通るよう導くために、火の粉と粒子状物質を含むガスの収集用のフードを更に具備する請求項１記載の火災発生低減システム。
9. コークス炉充填過程用の汚損管理システムであって、
   集塵システムと、
   該コークス炉内への石炭の該充填動作からの塵、火の粉及び煙の収集用に、開いたコークス炉ドア上に配置されたフードと、
   該フードの通気出口に取り付けられた細長いハウジングと、を具備しており、該ハウジングは第１端部及び該第１端部から遠位の第２端部と、該フードから該ハウジング内へのガス及び粒子状物質の流れ用に、該ハウジングの内部部分と流体的に連通するガス流れ入り口と、該ハウジングから該集塵システム内へのガス及び粒子状物質の流れ用に、該ハウジングと流体的に連通するガス流れ出口と、そして該第１端部と該第２端部の間で該ハウジング内に配置された細長い火の粉よけと、を備えており、該火の粉よけは、複数の間隔を置いた楔型部材を有し、源から該集塵システムへの可燃粒子の流れを妨げるのに充分な最小間隙を隣り合う該楔型部材間に有しており、そして
   該集塵システムが該ハウジングの該ガス流れ出口と流体的に連通している汚損管理システム。
10. 該火の粉よけから粒子を除去するために該ハウジングに取り付けられた火の粉よけ清掃システムを更に具備する請求項９記載の汚損管理システム。
11. 該複数の楔型部材が該ハウジング内に実質的に垂直方向に配置される請求項９記載の汚損管理システム。
12. 隣り合う楔型部材間の最小間隙が５０マイクロメートルから約４００マイクロメートルに及ぶ請求項９記載の汚損管理システム。
13. 該火の粉よけがステンレス鋼材料から成る請求項９記載の汚損管理システム。
14. 該集塵システムが布フィルターバッグを中に有するバッグハウスを備える請求項９記載の汚損管理システム。
15. 該火の粉よけにスプレーを掛け清掃するために該ハウジング内に水スプレーノズルを更に具備する請求項９記載の汚損管理システム。
16. ハウジングと、該ハウジングのガス流れ範囲に配置された細長い背当て部材に取り付けられた複数の細長い、間隔を置いた楔型部材と、を具備しており、該楔型部材は隣り合う該楔型部材間に約５０から約４００マイクロメートルに及ぶ最小間隙を備える、集塵システム内の火災防止用火の粉よけ。
17. 該複数の楔型部材が該ハウジング内に実質的に垂直方向に配置される請求項１６記載の火の粉よけ。
18. 該火の粉よけがステンレス鋼材料から成る請求項１６記載の火の粉よけ。
19. 該火の粉よけの清掃用に該ハウジング内に配置された複数の水スプレーノズルを更に具備する請求項１６記載の火の粉よけ。
20. 該水スプレーノズルが約１２０度の円錐角を有する円錐型スプレーを提供する請求項１９記載の火の粉よけ。

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