JP4741545B2 - 流動層乾燥分級装置 - Google Patents

Description

本願発明は、ガス室に導入されたガスを複数のガス噴出口を有する分散板を介して噴出させることにより、分散板上に流動層を形成し、石炭を乾燥するとともに、乾燥石炭中の粗粒炭と微粉炭を分級するためのする流動層乾燥分級装置に関する。

通常の高炉用コークスの製造プロセスでは、装入嵩密度増加によるコークス強度向上及び乾留時間の短縮による生産性向上の観点から、８〜１２％程度の水分を含む石炭を乾燥し、約６％以下まで水分量を低減した後、コークス炉に装入される。

しかし、石炭の乾燥により石炭中の水分量が低減すると、発塵しやすい約０．５ｍｍ以下の微粉の発生量が増加し、作業環境を悪化させる原因となる。このため、石炭を乾燥後、または、石炭を乾燥と同時に乾燥により発生した約０．５ｍｍ以下の微粉炭を分級により粗粉炭から分離し、微粉炭に粘結材を添加し、混錬、造粒、または、成形した後、粗粒炭を混合してコークス炉に装入することが行われている。

従来から石炭の乾燥機と分級機の機能を兼ね備えた流動層乾燥分級装置として、例えば、特許文献１に示す構成が知られている。

この特許文献１では、熱風ダクトからガス室に高温のガスを導入し、この導入されたガスを分散板に設けられた複数のノズルから、石炭の移送方向に対して斜め上方に傾斜した方向に噴出させることにより、乾燥分級室内において石炭を流動させつつ移送する流動層を設けている。この分散板は、一般に乾燥分級室及びガス室に対してボルト及びナットからなる締結機構により締結固定される。

高炉用コークスの製造プロセスでは、コークス炉の装入嵩密度増加によるコークス強度向上及び乾留時間の短縮による生産性向上を目的として、コークス炉に装入する原料炭の水分量の低減及び高温の原料炭の装入が求められている。

このため、流動層乾燥分級装置にガス室を介して導入される気体の温度を昇温させ、石炭中の水分量をより低減させるとともに乾燥した石炭の温度を高温にする必要がある。
特開平８−２１９６５５号公報

しかしながら、ガス室及び分散板を介して乾燥分級室内に導入される加熱ガスの温度が高くなると、稼動中に乾燥分級室やガス室などの熱膨張が大きくなり、上記ボルト及びナットなどによる分散板の締結機構では、熱膨張により締結力が弱まるおそれがある。

その結果、稼動中に分散板と、乾燥分級室及びガス室との間に隙間が生じ、そこから加熱ガスが噴出すおそれがある。加熱ガス中には石炭の揮発成分や一部熱分解した成分が含まれ、ＣＯガスも含まれているため、加熱ガスが噴出量をより低減することが望まれている。

また、加熱ガスの温度が高くなると、稼動中に流動層の移動方向で乾燥分級室内のガス雰囲気の温度分布が生じ、この温度分布に応じて熱膨張量が異なるため、流動層の移動方向で乾燥分級室及びガス室における分散板と、乾燥分級室及びガス室との間に隙間量に違いが生じやすくなる。さらには、熱膨張により分散板が板厚方向に変形する場合もある。

そこで、本願発明は、加熱ガスの温度が高い条件での流動層乾燥分級装置を稼動する際に、乾燥分級室及び／又はガス室と、分散板との間に熱膨張や熱変形に起因する隙間の発生を防止できる、流動層乾燥分級装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本願発明は、ガス室に導入されたガスを分散板を介して噴出させることにより乾燥分級室内の分散板上に流動層を形成し、石炭を乾燥すると同時に乾燥により発生する石炭中の微粉炭を分級する流動層乾燥分級装置であって、前記乾燥分級室及び前記ガス室のうちいずれか一方は固定され、前記他方を前記分散板に押圧するバネと、前記バネの長さを調整する調整機構と、を有することを特徴とする。

ここで、前記ガスによる前記乾燥分級室が熱膨張するのに応じて、前記バネによる押圧力が増すことができる。

前記乾燥分級室及び前記ガス室に対して前記分散板を締結する締結手段と、前記乾燥分級室及び前記ガス室の外周面にそれぞれ設けられた、第１及び第２のフランジ部とを設け、前記締結手段を前記第１及び第２のフランジ部に設けるとよい。

前記乾燥分級室を、石炭を乾燥させる乾燥ゾーンと、この乾燥ゾーンで乾燥された石炭から微粉炭を取り除く分級ゾーンとから構成し、前記バネは、前記乾燥ゾーンに対応した位置に配置される第１のバネと、前記分級ゾーンに対応した位置に配置される第２のバネとを有し、前記第１のバネよりも前記第２のバネのバネ定数を高く設定するとよい。前記一方及び他方はそれぞれ、前記乾燥分級室及び前記ガス室とするのが好ましい。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施例について説明する。

図１は、本発明の乾燥分級装置の全体構成を示す概略断面図である。なお、図１では、支持部材４１を構成するバネの長さを調整する調整機構は省略して図示している。また、図２は、分散板と、乾燥分級室及びガス室との締結構造を図示した、図１の部分拡大図である。また、図３（a）は複数の支持部材による支持位置を示したガス室の平面図であり、図３（ｂ）は支持部材及び支持部材におけるバネの長さを調整する調整機構の構造を示す構造図である。

図１において、１１は乾燥分級前の原料石炭を貯留する湿炭ホッパー、１２は所定量の原料石炭を取り出すための切出装置、１３は装入口であり、湿炭ホッパー１１から切出装置１２によって取り出された所定量の原料石炭が装入口１３を介して乾燥分級室１４に装入される。

乾燥分級室１４の水平方向（Ｙ軸方向）一端側には装入口１３を設け、他端側には不図示の乾燥石炭排出口を設け、この乾燥石炭排出口には乾燥分級後の石炭を所定量ずつ排出する不図示の排出装置が取り付けられている。

乾燥分級室１４の外周面には、周方向に延びる固定部材２０が設けられており、この固定部材２０によって乾燥分級室１４は設置面２１に固定される。ここで、固定部材２０の取り付け位置は、乾燥分級装置の重心と略同じ高さに設定されている。これにより、乾燥分級装置の耐震性を向上させることができる。

また、乾燥分級室１４の外周面下端部には、第１の分散板固定フランジ（第１のフランジ部）１４ｃが取付けられており、この第１の分散板固定フランジ１４ｃには、分散板取り付けボルト（締結手段）２２を上下方向に挿通させるための挿通口が形成されている。

乾燥分級室１４は、仕切壁２５によってＹ軸方向（石炭の流動方向）に二分割されており、仕切壁２５の上流側、つまり、装入口１３側を乾燥ゾーン１４aとしており、仕切壁２５の下流側、つまり乾燥石炭排出口側を分級ゾーン１４ｂとしている。

乾燥ゾーン１４ａ及び分級ゾーン１４ｂのそれぞれの天井には排気ガスと共に微粉石炭粒子を排出するための排気ダクト１９ａ、１９ｂが設けられている。排気ダクト１９ａ、１９ｂのそれぞれには配管を介してサイクロンの集塵機２４ａ、２４ｂが取り付けられており、微粉炭粒子と排気ガスを分離する。

集塵機２４ａ、２４ｂにより分離された微粉炭粒子は微粉排出装置２７ａ、２７ｂによって適宜排出される。なお、乾燥ゾーン１４aとは、石炭の乾燥を主目的とした領域を意味し、乾燥ゾーン１４aでは分級ゾーン１４ｂに比べて石炭中の水分が高いため、排出ガス中の微粉炭量は比較的少ないものの、集塵機２４ａにより微粉炭は回収される。

乾燥分級室１４の下部には、分散板１５が配設されており、この分散板１５には、多数のガス噴出孔が相互に所定の間隔をおいて穿設されており、これらのガス噴出孔を介してガスを上方に噴出させることができる。乾燥分級室１４内に分散板１５を介してガスを噴出させることにより、分散板１５上に流動層１６を形成することができる。

分散板１５の水平方向の端部には、乾燥分級装置の外側に突出する分散板突出部１５aが少なくともＹ軸方向の両端部におけるＸ軸方向の中央位置、および、Ｘ軸方向の両端部におけるＹ軸方向の中央位置の計４箇所に形成されており（図２に詳細を図示）、この分散板突出部１５aには、分散板取り付けボルト２２を分散板１５の板厚方向に挿通させるための挿通口が形成されている。

なお、上記分散板突出部１５aの取り付け位置は、Ｙ軸方向の両端部における熱膨張によるＸ軸方向の伸びの基点となる位置、Ｘ軸方向の両端部における熱膨張によるＹ軸方向の伸びの基点となる位置に設けることが好ましく、これらの伸びの基点となる４箇所以外にさらに複数箇所に設けることができる。

分散板１５の下方はガス室２６であり、このガス室２６は、装入口１３側に配置される乾燥用の流動層を形成するための加熱用ガス室２６ａと、乾燥石炭排出口側に配置される分級用の流動層を形成するための加熱用ガス室２６ｂとからなる。なお、加熱ガス室２６a、２６ｂの間には、ガス室仕切壁２６ｄが設けられている。

各加熱用ガス室２６ａ、２６ｂには熱風発生装置２３から、流動層を形成するに十分な圧力と流量を有する加熱ガスが熱風ダクト１８を介して導入される。図示される装置では加熱用ガス室２６ａ、２６ｂに連結された熱風ダクト１８のそれぞれに熱風流量調節弁（不図示）が取り付けられており、加熱ガスの流量は該熱風流量調節弁によって任意の値に、かつ、各加熱用ガス室２６ａ、２６ｂ毎に独立して調整できるようになっている。

また、ガス室２６の外周面上端部には、第２の分散板固定フランジ（第２のフランジ部）２６ｃが取付けられており、この第２の分散板固定フランジ２６ｃには分散板取り付けボルト２２を上下方向に挿通させるための挿通口が形成されている。

第１及び第２の分散板固定フランジ１４ｃ、２６ｃ、分散板突出部１５aの各挿通口に分散板取り付けボルト２２を挿通するとともに、分散板取り付けボルト２２に対して分散板取り付けナット（締結手段）３６を締結することにより、分散板１５を乾燥分級室１４及びガス室２６に固定することができる。

図１及び図３（ａ）に図示するように、ガス室２６及び設置面３８の間には、乾燥分級装置を支持する支持部材（押圧手段）４１が略等ピッチに８つ設けられている。この支持部材４１の構成を、図３（ｂ）を用いて詳細に説明する。

支持部材４１は、ガス室２６の下面に当接する当接部４１aと、当接部４１aを介してガス室２６を分散板１５に押圧する押圧力を付与するバネ４１ｂと、このバネ４１ｂの先端部に取付けられるフランジ板４１ｃとを有する。また、乾燥ゾーン１４aよりも分級ゾーン１４ｂに対応した領域に配置される支持部材４１のバネ４１ｂのバネ定数を高く設定している。

調整機構４２は、外周面にネジ溝が形成されたネジ棒４２aと、フランジ板４１ｃの上面に当接するバネ調節板４２ｂと、バネ調節板４２ｂの上側からネジ棒４２aに締結されるバネ調節ナット４２ｃとから構成される。

ネジ棒４２aは設置面３８に固定されており、バネ調節板４２ｂの略中央に形成された開口部を挿通して、上下方向（Z軸方向）に延びている。なお、このバネ調節板４２ｂの開口部にはネジ溝が形成されていない。

また、ネジ棒４２aに締結されたバネ調節ナット４２ｃは、バネ調節板４２ｂの上面に当接している。上述の構成において、バネ調節ナット４２ｃを矢印G方向に回転させると、バネ調節ナット４２ｃに当接しながら、バネ調節板４２ｂが下動し、このバネ調節板４２ｂの下面に接触する支持部材４１のフランジ板４１ｃが、バネ４１ｂを短縮方向にチャージしながら下動する。

反対に、バネ調節ナット４２ｃを矢印G方向とは反対方向に回転させると、チャージされたバネ４１ｂのバネ力により、フランジ板４１ｃ及びバネ調節板４２ｂが上動する。また、フランジ板４１ｃ及びバネ調節板４２ｂを接触させた状態で、乾燥分級室１４、ガス室２６が熱膨張すると、ガス室２６を介して当接板４１aが下方に押し込まれる。これにより、バネ４１ｂが短縮方向にチャージされ、熱膨張前よりも強い反力でガス室２６を分散板１５に押圧することができる。

次に、図１を参照しながら、本実施例の乾燥分級装置の操業方法について説明する。乾燥分級装置の稼働時には、熱風発生装置２３からの約４００℃の加熱ガスが熱風流量調節弁によって所定の流量に調整されて加熱用ガス室２６ａ、２６ｂ内に供給される。

一方、湿炭ホッパー１１内の未乾燥未分級の原料石炭は切出装置１２によって所定量ずつ装入口１３を介して乾燥分級室１４内に供給される。したがって、原料石炭はまず乾燥分級室１４内の乾燥ゾーン１４ａ内に分散板の複数のガス噴出孔を介して吹き込まれる加熱ガスによって分散板上で撹拌されながら石炭装入口１３側から石炭排出口側に移動する流動層を形成する。

主として乾燥ゾーン１４ａにおいて乾燥された石炭は、さらに乾燥されるとともに石炭中の微粉炭が解離しやすくなり、主として分級ゾーン１４ｂにおいて微粉炭が加熱ガスとともに天井に設けられた排出口から排出されることにより微粉炭が分離される。

ここで、稼動時には熱風ダクト１８から導入されたガスなどにより乾燥分級室１４及びガス室２６は熱膨張するため、加熱ガスの温度が高い条件で稼動時間が長くなると、熱膨張により分散板の取り付けボルト２２による締結力が弱まる。その結果、分散板１５と、乾燥分級室１４及びガス室２６との間に隙間が生じ、そこからガスが噴出すおそれがある。

しかしながら、本実施例では、乾燥分級室１４、ガス室２６が熱膨張すると、支持部材４１のバネ４１ｂが短縮方向にチャージされるため、熱膨張前よりも強い反力でガス室２６を分散板１５に押圧することができる。

これにより、分散板１５と、乾燥分級室１４及びガス室２６との間に隙間ができるのを確実に防止することができる。また、このように乾燥分級装置のシール性を高めることにより、導入されるガスの温度を高く設定することもできる。

これにより、石炭中の水分量をより低減できるとともに、コークス炉に装入する石炭の温度が高くなり、コークス炉における装入石炭の嵩密度を高めるとともに、乾留時間を短くすることができる。その結果、コークス強度を向上し、コークスの生産性を向上させることができる。

また、乾燥ゾーン１４aでは、分級ゾーン１４ｂに比べて、加熱ガスが水分を多く含有する低温の石炭と熱交換するため、上部空間でのガス中の水分量は高く、ガス温度は低くなる。この結果、分級ゾーン１４ｂのほうが、乾燥ゾーン１４ａよりも乾燥分級室内のガス温度が高くなり、乾燥分級室の熱膨張率が高くなる。

このような流動層の移動方向での乾燥分級室の熱膨張量の分布に応じて、乾燥ゾーン１４aよりも熱膨張の大きい分級ゾーン１４ｂに対応した領域に配置される支持部材４１のバネ４１ｂのバネ定数を高く設定することにより、稼動時の分散板１５の締結力を高め、分散板１５と、乾燥分級室１４及びガス室２６との間隙の発生を抑制することができる。

次に、分散板１５の交換作業について説明する。流動層１６や高温ガス環境下に長期間設置されることにより、分散板１５は摩耗するため、定期的に交換する必要がある。

まず、油圧ジャッキなどの支持手段により、ガス室２６を固定する。次に、ガス室２６を固定した状態で、調整機構４２のバネ調節ナット４２ｃを矢印G方向に回転させる。これにより、支持部材４１の当接部４１aを下動させて、ガス室２６の底面から離間させることができる。

次に、分散板取り付けボルト２２から分散板取り付けナット３６を取り外し、分散板取り付けボルト２２を第１及び第２の分散板固定フランジ１４ｃ、２６ｃ、分散板突出部１５aの各挿通口から引き抜き、分散板１５と乾燥分級室１４及びガス室２６との締結固定を解除する。

次に、該油圧ジャッキを駆動して、ガス室２６及び分散板１５を下方に移動させ、分散板１５及び乾燥分級室１４の間に交換用の隙間を形成する。この隙間から乾燥分級装置の外側に分散板１５を引き出し、この引き出された分散板１５の減肉部分を切断装置により切断し、この切断部に新しい分散板を溶接することにより分散板の交換作業を行うことができる。このように、本実施例によれば、調整機構４２を操作してバネ４１ｂを短縮させるだけで、分散板１５を簡単に補修することができる。

（他の実施例）
上述の実施例では、乾燥分級室１４を固定したが、ガス室２６を固定にして、乾燥分級室１４側に分散板１５に対する押圧力を付与する押圧手段を設けてもよい。また、乾燥分級室の全領域を使って乾燥及び分級を行うタイプの乾燥分級装置にも本願発明は適用することができる。

また、分散板１５から噴出するガスのガス噴出方向を上下方向に対して傾斜した傾斜方向にすることもできる。

さらに、調整機構４２を省略することもできる。この場合、設置面３８を昇降移動可能に構成し、ガス室２６を固定した状態で設置面３８を下降させることにより分散板１５を交換することができる。

また、分散板１５の交換作業において、ガス室２６を油圧ジャッキにより固定したが、ワイヤーなどの線状部材で吊持する構成にすることもできる。

本発明の乾燥分級装置の全体構成を示す概略断面図である。 分散板と、乾燥分級室及びガス室との締結構造を図示した、図１の部分拡大図である。 （a）は複数の支持部材のガス室底面に対する支持位置を示したガス室の平面図であり、（b）は支持部材及び支持部材におけるバネの長さを調整する調整機構の構造を示す構造図である。

符号の説明

１１ 湿炭ホッパー
１２ 切出装置
１３ 装入口
１４ 乾燥分級室
１４a 乾燥ゾーン
１４ｂ 分級ゾーン
１４ｃ 第１の分散板固定フランジ
１５ 分散板
１６ 流動層
１８ 熱風ダクト
１９ 排気ダクト
２０ 固定部材
２１ ３８ 設置面
２２ 分散板取り付けボルト
２４ 集塵機
２６ ガス室
２６ｃ 第２の分散板固定フランジ
３６ 分散板取り付けナット
４１ 支持部材
４１a 当接部
４１ｂ バネ
４１ｃ フランジ板
４２ 調整機構
４２a ネジ棒
４２ｂ バネ調節板
４２ｃ バネ調節ナット

Claims (5)

1. ガス室に導入されたガスを分散板を介して噴出させることにより乾燥分級室内の分散板上に流動層を形成し、石炭を乾燥すると同時に乾燥により発生する石炭中の微粉炭を分級する流動層乾燥分級装置であって、
   前記乾燥分級室及び前記ガス室のうちいずれか一方は固定され、他方を前記分散板に押圧するバネと、
   前記バネの長さを調整する調整機構と、を有することを特徴とする流動層乾燥分級装置。
2. 前記ガスによる前記乾燥分級室の熱膨張に応じて、前記バネによる押圧力が増すことを特徴とする請求項１に記載の流動層乾燥分級装置。
3. 前記乾燥分級室及び前記ガス室に対して前記分散板を締結する締結手段と、
   前記乾燥分級室及び前記ガス室の外周面にそれぞれ設けられた、第１及び第２のフランジ部とを有し、
   前記締結手段を前記第１及び第２のフランジ部に設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の流動層乾燥分級装置。
4. 前記乾燥分級室は、石炭を乾燥させる乾燥ゾーンと、この乾燥ゾーンで乾燥された石炭から微粉炭を取り除く分級ゾーンとからなり、
   前記バネは、前記乾燥ゾーンに対応した位置に配置される第１のバネと、前記分級ゾーンに対応した位置に配置される第２のバネとを有し、
   前記第１のバネよりも前記第２のバネのバネ定数を高く設定したことを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか一つに記載の流動層乾燥分級装置。
5. 前記一方及び他方はそれぞれ、前記乾燥分級室及び前記ガス室であることを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか一つに記載の流動層乾燥分級装置。

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