JP2014521817A - 高温コークス消火用消火塔 - Google Patents

Abstract

本発明は、高温のコークスを消火するための湿式消火塔に関する。この湿式消火塔は、消火チャンバ（２）と、消火用の水を供給する消火チャンバ（１）上部の消火噴霧装置（３）と、消火チャンバ（２）の上に配置される排気筒（４）と、少なくとも１つの分離装置（６）とを備えている。この少なくとも１つの分離装置（６）は、水平に、あるいは垂直線に対して傾斜した角度で配置され、垂直に通過することができ、かつ、複数のラメラ（７）を有する。それぞれのラメラは分岐のない断面を有し、それぞれ２つの隣接するラメラ（７）の間に流路（８）が形成される。本発明によれば、それぞれ２つのラメラ（７）の間に形成される流路（８）が、方向を複数回変化させ、それに対応して蛇行形状を有する。本発明は、さらに、上記の湿式消火塔によるコークスの消火方法にも関する。
【選択図】図１

Description

本発明は、高温のコークスを消火するための湿式消火塔に関する。この湿式消火塔は、消火チャンバと、消火用の水を放出する消火チャンバ上部の消火シャワーユニットと、消火チャンバの上に配置される排気筒と、少なくとも１つの垂直貫通流れの分離装置とを備えている。この分離装置は、水平に、あるいは垂直線に対して斜角に配置されると共に、それぞれが分岐のない断面を有する多数のラメラを備えており、２つの隣接するラメラ間にそれぞれ流路が形成される。

湿式消火塔は、コークス化処理直後のまだ高温のコークスを冷却して、高温コークスの焼失を防止するために用いられる。すなわち、コークスは、コークス炉の開口から消火車内に排出され、続いて、その消火車によって湿式消火塔に搬送される。湿式消火塔内においては、高温コークスに消火シャワーユニットから水が噴霧され、その結果、直ちに大量の蒸気が形成される。この蒸気は消火蒸気とも呼称される。突然の冷却と、水の蒸発による容積の増大とのために、大量のダストも発生し、消火蒸気と共に上方に同伴される。

水の消費量と、ダスト粒子成分の排出との両者は、実際、湿式消火の効率と、環境汚染との点で決定的な因子である。できるだけ高い比率の消火用水を回収し得るように、従ってできるだけ高い比率のダスト粒子を分離し得るように、貫通流れの分離装置が、消火チャンバ上に設置される排気筒の中に配置される。この場合、一方では水滴と、他方ではダスト粒子とが、そのサイズ分布および比重が異なるために、異なる分離特性を有することを思い起こさなければならない。水滴を分離するために、方向が変化する流路が設けられる。水滴は、空気より重いので、このような方向の変化に追随できず、これに対応して、分離装置の壁面上に沈積する。これに対して、ダスト粒子をも分離できるようにするために、既知の湿式消火塔においては、例えば、分離装置に渦巻流れを発生させる特殊な手段が設けられる。

ダストを分離できるようにするため、独国特許第２１００８４８Ｃ号明細書によれば、端部の突起部を含む基本的に平板状のラメラを有する分離装置を備えた湿式消火塔が知られる。

冒頭に記述した特徴を有する湿式消火塔は、独国特許出願公開第４０１１４３１Ａ１号明細書から知られる。独国特許第２１００８４８Ｃ号明細書による分離装置を備えた湿式消火塔に基づいて、折り曲げた形状のラメラ形態が提案されている。折り曲げと端部の突起部とを組み合わせることによって、ダストおよび水滴の両者の良好な分離を実現することが意図されている。しかし、この場合、特に突起部の領域における完全な清浄化が難しいという欠点がある。さらに、水滴の分離能力についてもさらなる改善が必要である。

独国特許発明第１０１１３８９０Ｃ１号明細書および独国特許出願公開第１０１２２５３１Ａ１号明細書は、それぞれ、分離能力を改善するために複数の分離装置を有する湿式消火塔を開示している。この場合も、１回だけ折り曲げられたラメラが設けられ、そのラメラは、端部に突起部またはＴ字形の分岐を有する。このラメラ形状は、コークス消火の間の固体物質のインミッション（ｉｍｍｉｓｓｉｏｎ）を大きく低減する機能を有する。特に、ダストの分離を向上するには、乱流流れを発生させるべきである。しかし、この場合、流れの抵抗が分離装置によって大きく増大し、一方、乱流発生構造は同様に清浄化が難しいという欠点がある。

最後に、独国特許出願公開第３０４６３１３Ａ１号明細書は、流れが分離装置を水平に通過する湿式消火塔を開示している。個々のラメラは、断面において、フィン形態の分岐を有しており、このフィンが流れの方向と反対側に開いた捕捉チャンバを形成する。この場合は、分岐の領域において、沈積したダストの清浄化および除去が大変難しいので、このようなラメラ形状は垂直の貫通流れの分離装置には適していない。

このような状況に対して、本発明の目的は、簡易な設計でありながら、水滴の効率的な分離を可能にし、かつ清浄化し易い湿式消火塔を作出することにある。

本発明によれば、この目的は、冒頭に記述した特徴を有する湿式消火塔に基づいて、それぞれ２つのラメラ間に形成される流路が、その方向を１回より多く変化させることによって実現される。流路は、基本的に水滴の分離の点で最適の単純な蛇行経路を有する。

先行技術によれば、特にダストの分離に最適化されたラメラであって、同時に清浄化が難しいラメラが常に提案されているのに対して、本発明の場合は、水滴の分離に関して最適化された形態であって、流路がその方向を少なくとも２回変化させる形態が規定される。このラメラは、湾曲、あるいは連続する複数回の折り曲げを含む波形形状を有することができる。意外なことに、本発明の場合には、分離装置を、ダスト分離も十分に達成されるように運転することが可能である。

本発明は、この点に関して、ダストが直接分離されるだけでなく、水滴内に結合されることによっても分離されるという事実を考慮している。分離装置の簡素化にも拘らず、インミッションに関わる高い要求を達成し得るように、消火シャワーユニットの上部に上昇する消火蒸気に、噴霧装置によって散水する可能性が設けられる。これは、さらなる温度低下と、従って凝縮の増大と、水滴サイズの大粒化と、ダスト結合の強化とを実現するためである。流れが、分離装置を垂直方向に通過する際に、上昇する消火蒸気は、１回より多く、すなわち少なくとも２回方向転換されるが、水滴は、その慣性のために無制限には流れに追随できない。

理論的に見れば、水滴サイズが、分離装置のラメラにおける分離にとって決定的であることが明らかになる。上記に規定した方向転換の場合には、大きな水滴は、慣性が大きいために方向変化に追随できないが、小さい水滴は、なお、上昇する消火蒸気によって、ラメラの表面に衝突することなく同伴されることがあり得る。多重回数の方向転換の結果として、分離能力の改善が実現される。

さらに、先行技術に記述される１回折り曲げラメラの場合は、分離プロセスに関して、結果的に狭い基準を余儀なくされることを思い起こす必要がある。これに対して、本発明の場合は、ラメラの形状を、消火蒸気中の水滴のサイズ分布に適合させることが可能である。この点に関して、分離装置の製造の際に断面形状を変化させることと、水滴のサイズ分布を消火蒸気に対する追加的な噴霧によって変化させることとの両者が可能であり、かつ、この断面形状とサイズ分布とは、相互に適応させることができる。調整された噴霧の結果として、湿式消火塔の運転中に水滴サイズを最適化することも可能である。水の噴霧は、例えば、水滴サイズの直接測定結果に応じて、あるいはインミッションを決定することによって間接的に制御することができる。

本発明によれば、分離装置は垂直の貫通流れを有するように配置される。この場合は、ラメラにおいて分離された液体が、別の対策なしに、上昇する消火蒸気の中に下向きに落下し、少なくとも部分的には再同伴され得ることを思い起こさなければならない。

垂直の貫通流れを可能にするために、分離装置は正確に水平に配置することができる。しかし、分離装置を、垂直に対して斜角に配置することも可能である。斜角配置は、特に、ラメラにおける凝縮水の側方排出を可能にするために用いることができる。このため、凝縮水が側方に排出される勾配が個々のラメラに沿って形成されるように、ラメラを適切に斜めに設置する。この点に関して、さらに、対応する斜角設置の場合、側方排出に導くような構造形態をラメラに設ける可能性も存在する。すなわち、特に、基本的に流路を比較的大きい連続的な湾曲線から形成し、一方、ラメラを、ラメラに沿って溝状の成形形体が形成されるように、付加的に微小に構造化する方策が可能である。

極力簡単なラメラの製造を可能にするために、本発明の好ましい一実施態様によれば、ラメラがその断面に沿って基本的に均一な厚さを有することが想定されている。このようなラメラは、例えば、金属シートまたはプラスチックのウェブ材の成形によって、容易に作製することができる。このような簡単な製造によって、ラメラを、モジュール方式のラメラ束の形態に配置することも可能になる。

本発明の場合には、端部において、分岐、すなわち、例えばフィン状の分岐またはＴ字形の分岐が省略される。さらに、好ましいことには、流路の入口断面および出口断面にラメラの鋭い曲り部を設ける必要がない。このような鋭い曲り部の形成には、製造コストの増大と、また一層複雑な清浄化とが不可避的に伴う。この点に関しては、流れの方向に見て、ラメラの端部が真直に、またはほぼ真直に延び出ているような形態が特に望ましい。流路に、分岐、折り曲げなどがなければ、全径路に沿ってほぼ均一な幅も実現される。

分離装置のラメラを汚れおよびダストの蓄積がない状態に維持するために、連続的または間欠的に洗浄することが望ましい。このため、分離装置を、上から、または下から、または上および下から清浄化する洗浄装置を設けることができる。このため、洗浄装置に、適切な方位の噴霧ノズルを設けることができる。さらに、間欠洗浄の場合には、噴霧装置を対応して間欠的に作動させるように構成される制御装置を設けることができる。本発明の場合には好適なラメラの簡単な波形形状またはぎざぎざ形状のために、簡単な清浄化が可能である。特に、ラメラは、清浄化作業中、その全表面に対応する水膜が届くような形状に構成することができる。

上記の湿式消火塔によるコークスの消火方法も本発明の主題である。この場合、高温コークスは、コークス炉から消火チャンバに、例えば消火車によって搬入され、消火用の水によって冷却される。それによって、蒸気およびダスト粒子を含む消火蒸気が形成され、排気筒内を上昇するその消火蒸気は分離装置を通過して導かれる。ダストを内部に結合した水滴が、その分離装置において、流路に沿う複数回の方向転換の結果として分離され、分離装置は、洗浄装置によって連続的にまたは間欠的に清浄化される。

通常、上昇する消火蒸気は、消火シャワーユニットの上部において、少なくとも１つの分離装置に達する前に追加的に水噴霧される。これは、平均水滴サイズの増大と、消火蒸気の冷却と、従って、凝縮の増大、さらにダスト粒子の消火蒸気内への付加的な結合とを実現するためである。水噴霧は、特に、粒子の排出に関する狭い基準を遵守するように行われ得る。

本発明の場合、特に、ラメラ間の流路内に層流流れを生成することが可能である。層流流れの場合は、全体的に特に流れの抵抗が低くなり、ラメラの形態が対応して簡素であるので、洗浄装置による清浄化も特に容易に行うことができる。ラメラの形状は、特に、洗浄装置による清浄化の間、洗浄用の水による完全な濡れ面が可能になるようなものにすることができる。

本発明の場合、湿式消火塔は、基本的に、複数の方向転換個所を有する流路を形成するラメラを同様に好適に含む少なくとも１つの追加的な分離装置を有することができる。

以下、本発明を、ただ１つの実施形態例を表す概略図面に基づいて説明する。

図１は、湿式消火塔を垂直断面において示す。 図２は、図１に示す湿式消火塔の排気筒の詳細を９０°回転した側面図として示す。 図３ａは、湿式消火塔の分離装置のラメラの形状を、図２の線Ａ−Ａに沿う断面として示す。 図３ｂは、湿式消火塔の分離装置のラメラの形状を、図２の線Ａ−Ａに沿う断面として示す。

図１は、高温のコークスを消火するための湿式消火塔を示す。この実施形態例においては、高温コークスは、消火車１によって消火チャンバ２の中に搬入される。高温コークスを冷却してその焼失を避けるために、消火車１内に受入れられたコークスに、消火シャワーユニット３から水を噴霧する。その結果、蒸気およびダスト粒子を含む消火蒸気が形成される。消火チャンバ２の上部には排気筒４が配置され、その排気筒４の中を、消火蒸気が上向きに上昇する。

排気筒４の内部においては、消火チャンバ２を始点として消火シャワーユニット３の上部に、噴霧装置５が設けられ、この噴霧装置５によって、上昇する消火蒸気に、消火用の水が追加的に噴霧される。この噴霧装置は、消火蒸気をさらに冷却し、その結果として凝縮の増大を実現する機能を担う。この点に関して、平均水滴サイズも増大するので、流れの方向において後続する分離装置６、すなわち上部に配置される分離装置６における分離が容易になる。最後に、噴霧装置５による追加的な水噴霧の結果として、消火蒸気中のダスト粒子も付加的に水滴内に結合される。従って、ダスト粒子が、噴霧装置によって、消火蒸気からある程度洗浄除去される。

分離装置６は、垂直の貫通流れ用として設計され、水平面に対して若干傾けられる。分離装置６の正確な方位は、図１および図２を比較観察すると分かる。図２は、図１に対して９０°回転した方位の図である。

分離装置６が多数の平行なラメラ７を有することは図１からすでに看取できる。ラメラ７はそれぞれ分岐のない断面を有しており、２つの隣接するラメラ７の間に、それぞれ流路８が形成される。

図２によれば、この実施形態例においては、分離装置６は、個々のラメラ７がその縦方向の広がりに沿って横方向の勾配を有するように、水平面に対して傾けられている。この勾配は例えば１５°〜４５°とすることができる。

ラメラ７の形状は、その例が図３ａおよび３ｂに示されている。本発明によれは、それぞれ２つのラメラ７間に形成される流路８の方向が１回より多くの回数変化しており、例えば図３ａによれば、ラメラ７は、少なくとも２つの転回点を有する波形形状の断面を有する。この多重方向転換の結果として、その慣性のために方向転換に追随し得ない水滴に関する分離能力が向上する。さらに、図３ａおよび３ｂから、流路８は、その径路に沿って垂直方向にほぼ均一な断面、すなわち、ラメラ７間のほぼ均一な間隔を有することを看取できる。

また、図３ａおよび３ｂの２つの実施形態例によれば、ラメラ７はその断面に沿って均一な厚さを有することが分かる。その結果、図示のラメラ７は、金属シートまたはプラスチックウェブ材の成形によって特に簡単に作製できる。ラメラを射出成形によって成形するとしても、図示の形状は、特に簡単に、従ってコスト効率的に製造可能である。

分離装置６における分離能力は、基本的に水滴のサイズ分布に依存している。このサイズ分布は、噴霧装置５による追加的な噴霧によってある程度調整することが可能である。特に、実際に選択されるラメラ７の形状、すなわちラメラ７の正確な広がり形状と、ラメラ７間の間隔とは、予期される水滴サイズに応じて最適化することも可能である。

図１によれば、分離装置の上部に洗浄装置９が設けられ、その洗浄装置９によって、分離装置６のラメラ７を清浄化できる。付加的にまたは代替的に、洗浄装置を分離装置６の下部に設けることも可能である。図３ａおよび３ｂに示すラメラ７の形状は簡素であるので、ラメラ７は洗浄装置９によって特に効率的に清浄化できる。特に、ラメラ７の表面の完全な濡れ、従って確実な清浄化を実現できる。

ラメラ７は、流れの速度に応じて、層流流れまたは基本的に層流の流れが実現されるように形状化される。

意外なことに、それ自体水滴の分離に最適化されたラメラ７の形状によって、ダスト粒子の効率的な分離も可能になる。これを実現するため、噴霧装置５による追加的な水噴霧によって、ダストのかなりの部分が水滴中に結合され、その後、この水滴が非常に効率的に分離されるという事実を利用することができる。先行技術とは異なって、ダストは、分離装置７によって水滴中に結合される比率が高く、直接分離される比率は低いのである。

最後に、図１においては、さらに別の分離装置をさらに上部に配置し得ることが示されている。この場合、この単純図示された分離装置６も、上記のように構成することが望ましい。

Claims (11)

1. 高温コークスを消火するための湿式消火塔であり、消火チャンバ（２）と、消火用の水を放出する前記消火チャンバ（２）上部の消火シャワーユニット（３）と、前記消火チャンバ（２）の上に配置される排気筒（４）と、少なくとも１つの垂直貫通流れの分離装置（６）とを備えた湿式消火塔であって、前記分離装置（６）は、水平に、あるいは垂直線に対して斜角に配置されると共に、それぞれが分岐のない断面を有する多数のラメラ（７）を備えており、２つの隣接するラメラ（７）間にそれぞれ流路（８）が形成される、湿式消火塔において、それぞれ２つのラメラ（７）間に形成される前記流路（８）が、その方向を１回より多く変化させる、ことを特徴とする湿式消火塔。
2. 請求項１に記載の湿式消火塔において、前記流路（８）が、その径路に沿ってほぼ均一な幅を有する、ことを特徴とする湿式消火塔。
3. 請求項１または２に記載の湿式消火塔において、前記ラメラ（７）が、断面において、少なくとも２つの転回点を含む波形形状を有する、ことを特徴とする湿式消火塔。
4. 請求項１乃至３の何れか一項に記載の湿式消火塔において、前記ラメラ（７）が、その断面に沿って、ほぼ均一な厚さを有する、ことを特徴とする湿式消火塔。
5. 請求項１乃至４の何れか一項に記載の湿式消火塔において、前記消火シャワーユニット（３）の上部に噴霧装置（５）が配置される、ことを特徴とする湿式消火塔。
6. 請求項１乃至５の何れか一項に記載の湿式消火塔において、前記分離装置（６）を清浄化するための洗浄装置（９）を備える、ことを特徴とする湿式消火塔。
7. 請求項６に記載の湿式消火塔において、前記洗浄装置（９）を間欠的に作動させるように調整された制御装置を備える、ことを特徴とする湿式消火塔。
8. 請求項６または７に記載の湿式消火塔によってコークスを消火する方法において、
   高温コークスをコークス炉から前記消火チャンバ（２）に搬入するステップと、
   前記高温コークスを、蒸気およびダスト粒子を含む消火蒸気が形成されるように、消火用の水によって冷却するステップと、
   前記排気筒（４）内を上昇する消火蒸気を、前記分離装置（６）を通過して導くステップと、
   ダストを内部に結合した水滴を、前記分離装置（６）において、前記流路（８）に沿う複数回の方向転換の結果として分離するステップと、
   前記分離装置（６）を、前記洗浄装置（９）によって連続的にまたは間欠的に清浄化するステップと、
   を含むことを特徴とする方法。
9. 請求項８に記載の方法において、前記ラメラ（７）間の流路（８）内に層流流れが生成される、ことを特徴とする方法。
10. 請求項８または９に記載の方法において、前記ラメラ（７）が、前記洗浄装置（９）による清浄化の間、洗浄用の水によって完全に濡らされる、ことを特徴とする方法。
11. 請求項８乃至１０の何れか一項に記載の方法において、前記上昇する消火蒸気に、前記消火シャワーユニット（３）の上部において、前記少なくとも１つの分離装置（６）に達する前に、追加的に水を噴霧する、ことを特徴とする方法。

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