JP2013095892A - 窯口集塵装置 - Google Patents

Abstract

【課題】窯口集塵装置の小型化及び安全性を両立し、従来のバグフィルターと同等以上のヒューム除去を達成する窯口集塵装置を提供する。
【解決手段】コークス炉１の炭化室１１内で乾留されたコークスを外部に押し出す押出機２に設けられ、前記炭化室１１の窯口１３から発生する粉塵を含んだ気体を吸入する集塵部３１と、前記押出機２に設けられ、前記集塵部３１から送られてくる粉塵を含んだ気体を吸入して該気体から粉塵を分離するサイクロン集塵機４であって、該吸入した気体が内周面に沿って螺旋状に流れるとともに、粉塵が前記内周面に当接し、かつ粉塵を気体から遠心分離する筒状で金属製の本体部を備えるサイクロン集塵機３１と、前記押出機２に設けられ、前記サイクロン集塵機３１が吐出する気体を濾過するフィルター３３と、を備える窯口集塵装置３。
【選択図】図１

Description

本発明は、窯口集塵装置に関する。

高炉に装入される還元材としてのコークスは、複数銘柄の石炭をコークス炉の炭化室内部で乾留することにより製造される。乾留されたコークスは、押出機により炭化室外部に押し出され、この際、炭化室の窯口から粉塵が発生する。炭化室の窯口から発生した粉塵を集塵する窯口集塵装置として、種々の技術が提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。

特許文献１は、押出機に設けられた集塵フードと、バグフィルターを有して地上に設けられた集塵機と、集塵フードおよび集塵機を接続するダクトとを備える窯口集塵装置を開示する。該窯口集塵装置は、炭化室の窯口から発生する粉塵を、押出機に設けられた集塵フードにより吸入するとともに、該粉塵を、ダクトを介して集塵機に誘引し、集塵する。特許文献２は、押出機に設けられ、炭化室の窯口から発生する粉塵を吸入する集塵フードと、集塵フードから送られてくる粉塵を吸着する電気集塵機とを備える窯口集塵装置を開示する。

特開２００４−１３１６０４号公報 特開２００９−１０８２５０号公報

特許文献１に記載の窯口集塵装置は、押出機に設けられるフードおよび地上に設けられる集塵機を接続するダクトと、地上に設けられる集塵機とのスペースが押出機の周囲に必要になり、装置が大型化する。
特許文献２に記載の窯口集塵装置は、押出機に設けられるため、押出機周囲のスペースを広く確保することができるが、窯口から粉塵と共に発生する火種（赤熱粉コークス）が高温の状態で電気集塵機に送られ、その火災の危険性があるという問題がある。また、電気集塵機では、ガス中にヒュームが十分に除去できない問題もある。

そこで、本発明は、窯口集塵装置の小型化及び安全性を両立し、従来のバグフィルターと同等以上のヒューム除去を達成することを目的とする。

上記課題を解決するために、本願発明に係る窯口集塵装置は、コークス炉の炭化室内で乾留されたコークスを外部に押し出す押出機に設けられ、前記炭化室の窯口から発生する粉塵を含んだ気体を吸入する集塵部と、前記押出機に設けられ、前記集塵部から送られてくる粉塵を含んだ気体を吸入して該気体から粉塵を分離するサイクロン集塵機であって、該吸入した気体が内周面に沿って螺旋状に流れるとともに、粉塵が前記内周面に当接し、かつ粉塵を気体から遠心分離する筒状で金属製の本体部を備えるサイクロン集塵機と、前記押出機に設けられ、前記サイクロン集塵機が吐出する気体を濾過するフィルターとを備えることを特徴とする。

（２）上記（１）の構成において、サイクロン集塵機は、気体から第１粉塵と、第１粉塵より粒径が小さい第２粉塵とを質量差により分離してもよい。このようにすれば、粒径が大きな第１粉塵を焼結原料として用いることができるとともに、粒径が小さな第２粉塵を高炉の羽口から吹き込む燃焼材として用いることができる。

（３）上記（１）又は（２）の構成において、前記窯口にて発生したガスはヒュームを含み、前記フィルターは、例えば活性炭を充填したフィルターであり、前記サイクロン集塵機から送られてきた気体中の前記ヒュームを捕集してもよい。

本発明によれば、窯口集塵装置の小型化及び安全性を両立することができる。

コークス炉および押出機を示す斜視図である。 窯口から発生する粉塵を集塵フードにて吸入する様子を示す平面図である。 サイクロン集塵機の断面図である。 図３のＡ−Ａ断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、コークス炉１および押出機２を示す斜視図である。Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸は、互いに直交する異なる三軸である。Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の定義は、他の図面においても同様である。コークス炉１は、Ｙ軸方向に並設された複数の炭化室１１と、これら各炭化室１１の炉体を保護するバックステー１２とを備える。

炭化室１１は、充填された複数銘柄の石炭を乾留することによりコークスを製造する。各炭化室１１におけるＸ軸方向の一端側には乾留されたコークスを排出するための図示しない排出用開口部が形成されており、他端側には乾留されたコークスを排出用開口部に向かって押し出すための押出用開口部１３が形成されている。排出用開口部および押出用開口部１３は、着脱自在の不図示の炉蓋により開閉される。

押出機２は、炭化室１１の並設方向（Ｙ軸方向）に沿って延びるレール上を走行する不図示の台車と、台車上において炭化室１１側に進退可能に設けられた押出ラム２１とを備える。押出機２は、乾留後に炭化室１１の前まで移動し、押出用開口部１３を閉塞する炉蓋を開く。該炭化室１１における排出用開口部の炉蓋は、排出用開口部側を走行するコークガイド車によって開かれる。

これらの炉蓋が開かれた状態において、押出機２は、押出ラム２１を押出用開口部１３に向かって炭化室１１の内部に押し込み、排出用開口部から乾留されたコークスを炭化室１１の外部に押し出す。炭化室１１の外部に押し出されたコークスは、コークガイド車を介して消火車に移され、この消火車において消火処理される。

ところで、押出ラム２１により炭化室１１の内部に充填されたコークスを押し出す際に、押出用開口部１３（以下、窯口１３と記載）から、コークスの微細な粉塵と、コークス中に含まれる油分の蒸気であるヒュームとが発生する（図２参照）。そこで、押出機２には、これら粉塵およびヒュームを補足する窯口集塵装置３（以下、集塵装置３と記載）が設けられている。

図１に戻り、集塵装置３は、集塵フード３１（集塵部）、ダクト３２、サイクロン集塵機４、フィルター３３、およびブロワー３４を備える。集塵フード３１は、炭化室１１に向かって進退可能に設けられ、炭化室１１の窯口１３から発生する粉塵およびヒュームを含んだ気体を吸入する。ダクト３２は、集塵フード３１およびサイクロン集塵機４を接続するダクト３２１と、サイクロン集塵機４およびフィルター３３を接続するダクト３２２と、フィルター３３およびブロワー３４を接続する不図示のダクトと、ブロワー３４の吐出側に接続するダクト３２３とを備える。

図３は、サイクロン集塵機４の断面図である。サイクロン集塵機４は、筒状に形成されており、その周壁部は、金属により構成されている。サイクロン集塵機４は、集塵フード３１から送られてくる粉塵を含んだ気体を吸入し、該気体から粒径の異なる２種類の粉塵を遠心分離する。サイクロン集塵機４は、気体から粉塵を遠心分離する本体部４１と、本体部４１により分離された粉塵が排出されるチャンバー４２とを備える。

本体部４１の下端側には、該下端に向かうに従って径が漸減するテーパ筒状部４１１が形成されている。テーパ筒状部４１１の下端には、開口部４１２が形成されている。テーパ筒状部４１１は、この開口部４１２を介してチャンバー４２に接続されている。本体部４１の上部側面には、集塵フード３１と連通する吸入口４１３が形成されている。本体部４１の内部において、上部側には、ブロワー３４と連通する導出口４１４が形成されている。

ブロワー３４からの負圧が導出口４１４に伝達されることにより、集塵フード３１側から送られてきた粉塵を含んだ気体が、吸入口４１３を介して本体部４１の内部に吸入される。吸入口４１３から吸入された気体は、本体部４１の内周面に沿って本体部４１の下方に向かって螺旋状に進む。この際、粉塵は、遠心力によりテーパ筒状部４１１の内周面４１５に向かって飛ばされ、この内周面４１５に当接しながら下方に進行する。

ここで、本体部４１は金属により構成されているため、本体部４１の下方に向かって進む気体、粉塵を冷却することができる。本体部４１の下方に向かって螺旋状に進む気体は、開口部４１２近傍で進行方向が下方から上方に反転し、粉塵は、開口部４１２からチャンバー４２に排出される。チャンバー４２に排出された粉塵は、ダストボックスに落下し集塵される。この粉塵は、粒径が所定値以上の粗大な粉塵（第１粉塵）である。開口部４１２近辺で該粉塵が分離された気体は、本体部４１の径方向中央を通って導出口４１４からブロワー３４側に排出される。

図４は、図３のＡ−Ａ断面図である。本体部４１上部の内周面４１６には、周方向に間隔を隔てて複数のサブ開口部４１７が形成されている。サブ開口部４１７は、下方に延びるスリット形状に形成されている。サブ開口部４１７は、螺旋状に回転する気体から、粉塵を本体部４１の径方向外側に排出し気体から分離する。サブ開口部４１７にて分離される粉塵は、粒径が所定値以下の微細な粉塵（第２粉塵）であり、捕集管４１８を通ってダストボックスに集塵される。ここで、第１及び第２粉塵の粒径の境界値は、サイクロン集塵機４の仕様を変えることにより適宜変更することができる。

このように、本実施形態のサイクロン集塵機４は、粉塵の分離機能とともに、気体、高熱の粉塵等を冷却する冷却機能を有している。したがって、サイクロン集塵機４から排出される気体が十分に冷却される。このため、従来のバグフィルター単独の場合に濾布の燃焼防止で余分な空気を吸引する必要がなく、その分集塵風量が削減できてブロアーが小型化できる。また、サイクロン集塵機４及びサイクロン集塵機４の下流に位置するフィルター３３を互いに近接した領域に設置できる。以上より、サイクロン集塵機４及びフィルター３３をともに押出機２に搭載することができる。

また、本実施形態では、気体に含まれる粉塵を、サイクロン集塵機４において、粒径が大きな粉塵と、粒径が小さな粉塵とに分離させることができる。そのため、粒径に応じて粉塵を様々な用途に活用することができる。例えば、粒径が大きな粉塵は焼結原料として用いることができる。粒径が小さな粉塵は高炉の羽口から吹き込む燃焼材として用いることができる。

図１に戻り、フィルター３３は、サイクロン集塵機４から送られてきた気体中のヒュームを捕集するとともに、サイクロン集塵機４にて捕集されなかった気体中の粉塵を捕集する。フィルター３３には、例えば多孔質フィルター、バグフィルター（濾布）、吸水ポリマー、活性炭充填層およびセラミックボール充填層を後述のように適宜用いることができる。

本実施形態では、サイクロン集塵機４においてコークスの油分の蒸気であるヒュームが冷却されて、液状化するため、フィルター３３においてヒュームを吸着させやすくすることができる。つまり、本実施形態のサイクロン集塵機４によれば、粉塵を分離する集塵機本来の効果に加えて、温度冷却による過剰空気の吸引回避、フィルター３３の発火防止及びヒュームの液状化効果を得ることができる。複数の機能をサイクロン集塵機４に集約化することにより、コストの削減及び設備の小型化を図ることができる。ブロワー３４は、フィルター３３を通過した気体を吸入し、ダクト３２３から吐出する。

フィルターの選定にあたっては、サイクロン後のガス温度が濾布でも耐熱性が確保可能な２００℃以下となる場合は、本実施形態として、フィルターとして濾布を用いるのが好ましい。これは、他のフィルターに比較して安価で設備管理も容易なためである。また、サイクロン後のガス温度が比較的高く濾布の適用が困難な場合は、セラミックボール充填層のフィルターが好ましい。ガス温度冷却のための不必要なガス吸引が回避できる。また、排ガス中のヒュームを従来以上に低減する必要がある場合は、活性炭充填層のフィルターを用いるが良い。比較的高温でも、ヒュームの十分な除去が可能となる。

ここで、粉塵およびヒュームの捕集を地上に設けたバグ集塵機等の１つの設備で行う場合、設備規模も大きく高コストの設備となる。また、吸引する気体の温度が過剰に上昇した場合の対応手段も必要となり吸引風量が多くなる。しかしながら、本実施形態では、粉塵は主にサイクロン集塵機４により捕集するとともに、気体温度が低減され、過剰空気の吸引を回避できる。

また、ヒュームはフィルター３３において効率的に除去される。粉塵捕集設備とヒューム除去設備とを分離して適切に設計するため、設備規模を、集塵効率を維持しながら押出機２への搭載が可能な設備規模に縮小でき、設備を低コストにできる。そのうえ、本実施形態では、前述した様に、サイクロン集塵機４にて高熱の気体を冷却できるので、フィルターの火災に対する高い安全性を得ることができる。さらに、活性炭の充填層をフィルターとして用いることにより、従来以上にヒュームを除去できる。
（変形例）
上述の実施形態では、サイクロン集塵機４において粒径に応じて粉塵を分離回収したが、本発明はこれに限られるものではない。サイクロン集塵機４は、粒径に拘わらず粉塵を纏めて回収する一般的なサイクロン集塵機であってもよい。

１ コークス炉
２ 押出機
３ 窯口集塵装置
４ サイクロン集塵機
１１ 炭化室
１３ 窯口
３１ 集塵部（集塵フード）
３３ フィルター
４１ 本体部
４１１ テーパ筒状部
４１２ 第１開口部
４１４ 導出口
４１５，４１６ サイクロン集塵機の内周面
４１７ 第２開口部

Claims (3)

1. コークス炉の炭化室内で乾留されたコークスを外部に押し出す押出機に設けられ、前記炭化室の窯口から発生する粉塵を含んだ気体を吸入する集塵部と、
   前記押出機に設けられ、前記集塵部から送られてくる粉塵を含んだ気体を吸入して該気体から粉塵を分離するサイクロン集塵機であって、該吸入した気体が内周面に沿って螺旋状に流れるとともに、粉塵が前記内周面に当接し、かつ粉塵を気体から遠心分離する筒状で金属製の本体部を備えるサイクロン集塵機と、
   前記押出機に設けられ、前記サイクロン集塵機が吐出する気体を濾過するフィルターと、
   を備える窯口集塵装置。
2. 前記サイクロン集塵機は、前記気体から第１粉塵と、前記第１粉塵より粒径が小さい第２粉塵とを質量差により分離することを特徴とする請求項１に記載の窯口集塵装置。
3. 前記窯口にて発生したガスはヒュームを含み、
   前記フィルターは、活性炭のフィルターであり、前記サイクロン集塵機から送られてきた気体中の前記ヒュームを捕集することを特徴とする請求項１又は２に記載の窯口集塵装置。

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