JP4828341B2 - 装炭車ホッパーの受炭時における含塵ガス処理方法及びその処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、コークス炉の石炭塔から装炭車のホッパーに石炭を積み込む際に装炭車のホッパーから発生する含塵ガス中の粉塵を処理する方法及びその装置に関する。

従来、コークス炉の各炭化室内への石炭の装入は、以下の手順で行っている。
まず、コークス炉の各炭化室の上方を移動する装炭車を、コークス炉に設けられた石炭塔の石炭積み込み可能位置まで移動させて停止し、石炭塔内の石炭を装炭車のホッパーへ供給する。
次に、石炭が供給された装炭車を、石炭を装入する炭化室の上方まで移動させた後、装炭車のホッパーから所定量の石炭を切り出し、炭化室へ装入している。
前記装炭車のホッパーに石炭塔内の石炭を積み込む際には、該ホッパー内にガスが充満している。このため、石炭がこのホッパー内に供給されると、充満していたガスが粉塵（微粉石炭）を伴ってホッパーより流出し、作業環境の悪化を招く恐れがあった。
そこで、例えば、特許文献１には、装炭車ホッパーの受炭時における集塵方法の一例として、装炭車に搭載された集塵機、即ち、炉上クリーナを使用する方法が開示されている。なお、炉上クリーナは、粉塵を粗粒と細粒に分離し、その粗粒を回収するサイクロンと、分離された細粒を回収するバグフィルターから構成されている。

登録実用新案第２５７６５７１号公報

しかしながら、前記した方法は、バグフィルターを使用するため、設備的に高価となると共に、バグフィルターから捕集した粉塵を除去する必要があり、しかも回収する粉塵の量によっては、その頻度も増加するため、作業性が悪い。
また、加熱処理されていない石炭の受炭に際しては、粉塵をバグフィルターにより回収しても問題ないが、加熱処理された石炭（例えば、２５０℃の高温度石炭）の受炭時には、バグフィルターを構成する濾布の耐熱温度により、集塵できない問題がある。特に、石炭に、例えば、バインダーのような揮発物が添加されている場合には、バグフィルターに揮発分と粉塵が短期間で付着し、濾布のめを閉塞してしまう問題がある。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、簡単な装置構成で作業性よく粉塵の飛散を防止でき、更には石炭温度にも影響されない装炭車ホッパーの受炭時における含塵ガス処理方法及びその処理装置を提供することを目的とする。

本発明は上記課題を解決するためのものであり、その手段（１）は、複数の炭化室で発生したコークスガスを、ドライメイン、前記各炭化室内の圧力を正圧に維持するための圧力制御弁が設けられたオフテイクメイン、及びサクションメインを順次介して導入し精製するガス精製設備と、前記各炭化室の上方を移動して該炭化室に石炭を装入する装炭車を配置したコークス炉を有し、該装炭車のホッパーに前記コークス炉に設けた石炭塔内の石炭を積み込む際に、前記装炭車のホッパーから発生する含塵ガスを処理する方法において、
前記石炭を積み込む際に、前記装炭車のホッパーから発生した含塵ガスを、前記圧力制御弁より下流側の前記オフテイクメイン又は前記サクションメイン内に導入する。

手段（２）は、手段（１）において、前記コークス炉の石炭塔から前記装炭車のホッパーへ積み込む石炭は、１５０℃以上３５０℃以下である。

手段（３）は、複数の炭化室で発生したコークスガスを、ドライメイン、前記各炭化室内の圧力を正圧に維持するための圧力制御弁が設けられたオフテイクメイン、及びサクションメインを順次介して導入し精製するガス精製設備と、前記各炭化室の上方を移動して該炭化室に石炭を装入する装炭車を配置したコークス炉に付設され、該装炭車のホッパーに前記コークス炉に設けた石炭塔内の石炭を積み込む際に、前記装炭車のホッパーから発生する含塵ガスを処理する装置において、
前記装炭車のホッパーに連接され遮断弁が設けられた排気ダクトと、
前記圧力制御弁より下流側の前記オフテイクメイン又は前記サクションメインに連接され、遮断弁が設けられた固定ダクトと、
前記装炭車が前記石炭塔からの石炭積み込み可能位置にある際に、前記排気ダクトを前記固定ダクトに接続又は分離する配管連結機構とを有する。

手段（４）は、手段（３）において、前記固定ダクトには、該固定ダクト内を洗浄する洗浄手段が設けられている。

本発明に係る装炭車ホッパーの受炭時における含塵ガス処理方法及びその処理装置は、装炭車のホッパーから発生した含塵ガス中の粉塵を、ガス精製設備に設けられたオフテイクメイン又はサクションメイン内に導入するので、高価な設備であるバグフィルターを使用することなく集塵できると共に、従来行っていた粉塵の除去作業が不要となり作業性も良好となる。
また、コークス炉の石炭塔から装炭車のホッパーへ積み込む石炭温度が高温の場合でも、従来のように耐熱温度を考慮することなく、粉塵を集塵できる。更に、例えば、揮発性のバインダーが添加された石炭の集塵も可能となり好ましい。

そして、本発明に係る装炭車ホッパーの受炭時における含塵ガス処理装置は、装炭車のホッパーに設けられた排気ダクトと、オフテイクメイン又はサクションメインに設けられた固定ダクトと、排気ダクトを固定ダクトに接続又は分離する配管連結機構により、装炭車のホッパーから発生した含塵中の粉塵を集塵できるので、装置構成を簡単にできる。
ここで、本発明に係る装炭車ホッパーの受炭時における含塵ガス処理装置において、固定ダクトに洗浄手段を設けた場合は、粉塵による固定ダクトの閉塞を防止できるので、従来使用していたバグフィルターのように、粉塵の除去作業を行う必要がなく、作業性が良好である。

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここで、図１（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ本発明の一実施の形態に係る装炭車ホッパーの受炭時における含塵ガス処理装置の説明図、同含塵ガス処理装置の配管連結機構の部分拡大説明図、図２は同含塵ガス処理装置を使用したガス精製設備及びコークス炉の平面図である。

図１（Ａ）、（Ｂ）、図２に示すように、本発明の一実施の形態に係る装炭車ホッパーの受炭時における含塵ガス処理装置（以下、単に含塵ガス処理装置ともいう）１０は、複数の炭化室で発生したコークスガスを、ドライメイン１１、各炭化室内の圧力を正圧に維持するための圧力制御弁１２が設けられたオフテイクメイン１３、及びサクションメイン１４を順次介して導入し精製するガス精製設備１５と、各炭化室の上方を移動して炭化室に石炭を装入する装炭車（移動機械ともいう）１６を配置したコークス炉１７に付設され、該装炭車１６のホッパー１８にコークス炉１７に設けた石炭塔（石炭塔バンカーともいう）１９内の石炭を積み込む際に、装炭車１６のホッパー１８から発生する含塵ガスを処理する装置である。以下、詳しく説明する。

図１（Ａ）に示すように、石炭塔１９は、コークス炉１７に設置された架台（図示しない）に取付けられている。
この石炭塔１９は、搬送路２０を介して供給された石炭を貯留するものであり、その下側には、石炭供給部２１が設けられており、この石炭供給部２１に石炭を所定量ずつ切り出し可能なロータリバルブ２２が設けられている。
なお、この石炭供給部２１は、石炭塔１９の幅方向に渡って複数設けられているが、１個でもよい。また、ロータリバルブの代わりに、例えばカットゲートを使用してもよい。

コークス炉１７の各炭化室の上方に設けられた装炭車１６は、各炭化室の上方に配置された軌条（図示しない）と、この軌条上を走行する走行台車２３と、走行台車２３に載置された複数（コークス炉の装入口の数に対応した個数）のホッパー１８とを有している。
この各ホッパー１８の上側には、石炭塔１９の石炭供給部２１の下端部に設けられたフランジ２４に接続するための昇降機構（例えば、油圧シリンダ）を備えた接続部２５と、遮断弁２６が取付けられた排気ダクト２７が、それぞれ設けられている。一方、ホッパー１８の下側には、下方へ向けて縮径し、ホッパー１８内の石炭を各炭化室へ装入するための石炭装入部２８が設けられている。

図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、排気ダクト２７は、配管連結機構２９を介して、架台に取付けられた固定ダクト３０に接続されている。
図１（Ｂ）に示すように、配管連結機構２９は、排気ダクト２７の下流側端部に設けられ、その上端位置にフランジが設けられた昇降配管３１と、固定ダクト３０の上流側端部に設けられ、昇降配管３１のフランジにシール材（例えば、Ｏリング）３２を介して当接するフランジ３３とを有している。なお、シール材３２は、昇降配管３１のフランジに取付けられているが、固定ダクト３０側のフランジ３３に取付けてもよい。
昇降配管３１は、昇降機構（例えば、油圧シリンダ）３４により昇降可能となって、固定ダクト３０に設けられたフランジ３３に当接可能にしているが、固定ダクトに設けられたフランジを昇降可能としてもよい。

この配管連結機構の構成は、これに限定されるものではなく、例えば、排気ダクトに嵌入部を設け、この嵌入部が嵌め込まれる嵌合部を固定ダクトに設けた構成にしてもよく、また、排気ダクトに嵌合部を設け、固定ダクトに嵌入部を設けた構成にしてもよい。
これにより、排気ダクト２７を固定ダクト３０に接続又は分離できる。
なお、石炭供給部２１は、石炭塔１９の一方側端部の幅方向に渡って複数設けられているため、装炭車１６の走行台車２３上に設置されたホッパー１８も、これに対応して複数設けられている。従って、前記した排気ダクト２７及び配管連結機構２９は、各ホッパー１８毎にそれぞれ設けられている。

固定ダクト３０の長手方向途中位置には、固定ダクト３０内を洗浄する洗浄手段３５が設けられ、この洗浄手段３５の下流側（固定ダクト３０の下流側端部）には、遮断弁３６が設けられている。
この洗浄手段３５は、複数の洗浄ノズルで構成されており、各洗浄ノズルから固定ダクト３０内へ洗浄液を吹き付ける（散布する）ことで、固定ダクト３０内に粉塵が付着することを防止できる。
洗浄液は、例えば、コークスガスの冷却によって凝縮し分離した水分である安水（例えば、水溶性のフェノールとアンモニウム塩を含む）であるが、これに限定されるものではなく、例えば、水でもよい。

固定ダクト３０の下流側端部は、ガス精製設備１５に接続されたサクションメイン（吸引用主配管ともいう）１４に取付け連結されている。なお、固定ダクト３０の下流側端部は、圧力制御弁１２（ここでは、炭化室内の圧力を１０ｍｍＨ_２Ｏ以下の正圧に維持）より下流側、即ちサクションメイン１４側のオフテイクメイン１３に取付けてもよい。
サクションメイン１４は、各炭化室に設けられた排ガス用上昇管に接続されるドライメイン（コークスガス回収用主配管ともいう）１１に、オフテイクメイン（接続用配管ともいう）１３を介して接続されており、各炭化室で発生したコークスガスを、このサクションメイン１４に設けられたブロワ３７によって吸引するものである。なお、サクションメイン１４へ流れ込んだコークスガスは、ガスクーラー３８で冷却され、炭化室内から流れ込んだ塵埃が電気集塵機３９で捕集された後、ガス精製設備１５で精製されてホルダーに貯留される。
これにより、装炭車１６のホッパー１８から発生する含塵ガス中の粉塵を、前記した塵埃と共に、電気集塵機３９で集塵できる。

ここで、装炭車１６のホッパー１８から発生する含塵ガスを、オフテイクメイン１３又はサクションメイン１４内に導入する理由について説明する。
このオフテイクメイン又はサクションメインを流れるガス量は、装炭車のホッパーから発生する排気ガス量の１５倍程度と多く、その流量変動が少ない。
また、装炭車のホッパーからの排気ガスの圧力は正圧で、しかもオフテイクメイン又はサクションメインの圧力が−１００ｍｍＨ_２Ｏ以下程度の負圧である。
このため、オフテイクメイン又はサクションメインは、バッチ的（間欠的）に発生する排気ガスを、コークス炉及びガス精製設備の操業に何ら悪影響を与えることなく、確実に導入して処理することが可能である。
また、装炭車のホッパーからの排気ガスは空気を含有しているため、ガスの相対量から、酸素濃度を１％程度に抑えることが可能なオフテイクメイン又はサクションメインを流れるガスに混入することが安全上においても問題とならない。

次に、本発明の一実施の形態に係る装炭車ホッパーの受炭時における含塵ガス処理方法について、前記した含塵ガス処理装置１０を参照しながら説明する。
まず、炭化室への石炭の装入が終了して、石炭塔１９から受炭することとなった装炭車１６は、石炭塔１９からの石炭積み込み可能位置まで移動し停止する。このとき、装炭車１６の排気ダクト２７と固定ダクト３０に設けられた各遮断弁２６、３６は、それぞれ閉状態となっている。
次に、装炭車１６のホッパー１８に設けられた接続部２５を上昇させ、石炭塔１９の石炭供給部２１に設けられたフランジ２４に接続し、また配管連結機構２９により固定ダクト３０に排気ダクト２７を接続する。
これにより、装炭車１６のホッパー１８は、外気に対して閉じた状態となる。

そして、ロータリバルブ２２を作動させることにより、石炭塔１９から所定量の石炭を落下させ、装炭車１６のホッパー１８が石炭を受炭する。このとき、石炭塔１９から石炭を落とす瞬間に、各遮断弁２６、３６を開状態とし、ホッパー１８内から押し出される空気を、サクションメイン１４へひく。
ここで、石炭塔１９から装炭車１６のホッパー１８へ供給される石炭は、加熱処理されていない石炭であるが、１５０℃以上３５０℃以下に加熱処理された石炭でもよい。なお、このような温度範囲で、石炭を予め加熱処理することで、コークスの生産効率を向上できる。また、石炭には、例えば、バインダーのような揮発物が添加されていてもよい。

これにより、装炭車１６のホッパー１８から発生した含塵ガスを、サクションメイン１４内に排気できる。特に、高温の石炭を使用した場合においても、その含塵ガスはサクションメイン１４内に排気できるので、従来使用していたバグフィルターのように、例えば、濾布の耐熱温度を考慮することなく、排気できる。
そして、装炭車１６のホッパー１８への装炭が終了したら、ロータリバルブ２２を停止し、各遮断弁２６、３６を閉状態にした後、装炭車１６の接続部２５を下降させ、石炭塔１９の石炭供給部２１のフランジ２４との接続を解除し、また配管連結機構２９による固定ダクト３０と排気ダクト２７との接続を解除（分離）する。
ホッパー１８の受炭が終了した装炭車１６は、石炭を装入する炭化室まで移動し、石炭を装入する。
以上に示した操作を繰り返し実施することで、各炭化室への石炭の装入を実施する。

ここで、固定ダクト３０のメンテナンスに際しては、石炭積み込み位置に装炭車１６が停止して受炭の最中、即ち排気ダクト２７と固定ダクト３０が連結され、固定ダクト３０に設けられた遮断弁３６が開状態となっている際に、洗浄手段３５の各洗浄ノズルから固定ダクト３０内に安水を吹き付けて洗浄し、固定ダクト３０内に粉塵が付着するのを防止する。
このとき、除去された粉塵と安水は、空気を吸引するサクションメイン１４側へ流れ落ちるため、回収作業を必要とせず、作業性が良好である。
なお、固定ダクトの洗浄手段の上流側にも遮断弁を設けることで、粉塵と安水が固定ダクトの上流側から外部へ漏れ出すことを防止することもできる。
このように、本願発明を使用することで、簡単な装置構成で作業性よく粉塵の飛散を防止できる。
なお、本実施の形態では、遮断弁３６を洗浄手段３５の下流側に設けたが、これに代えて、上流側（図１（Ａ）の二点鎖線位置）に設けてもよく、この場合には、洗浄手段３５からの安水の吹き付け時期を、上記時期に限ることなく、一定の周期で行ってもよい。

（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ本発明の一実施の形態に係る装炭車ホッパーの受炭時における含塵ガス処理装置の説明図、同含塵ガス処理装置の配管連結機構の部分拡大説明図である。 同含塵ガス処理装置を使用したガス精製設備及びコークス炉の平面図である。

符号の説明

１０：装炭車ホッパーの受炭時における含塵ガス処理装置、１１：ドライメイン、１２：圧力制御弁、１３：オフテイクメイン、１４：サクションメイン、１５：ガス精製設備、１６：装炭車、１７：コークス炉、１８：ホッパー、１９：石炭塔、２０：搬送路、２１：石炭供給部、２２：ロータリバルブ、２３：走行台車、２４：フランジ、２５：接続部、２６：遮断弁、２７：排気ダクト、２８：石炭装入部、２９：配管連結機構、３０：固定ダクト、３１：昇降配管、３２：シール材、３３：フランジ、３４：昇降機構、３５：洗浄手段、３６：遮断弁、３７：ブロワ、３８：ガスクーラー、３９：電気集塵機

Claims (4)

1. 複数の炭化室で発生したコークスガスを、ドライメイン、前記各炭化室内の圧力を正圧に維持するための圧力制御弁が設けられたオフテイクメイン、及びサクションメインを順次介して導入し精製するガス精製設備と、前記各炭化室の上方を移動して該炭化室に石炭を装入する装炭車を配置したコークス炉を有し、該装炭車のホッパーに前記コークス炉に設けた石炭塔内の石炭を積み込む際に、前記装炭車のホッパーから発生する含塵ガスを処理する方法において、
   前記石炭を積み込む際に、前記装炭車のホッパーから発生した含塵ガスを、前記圧力制御弁より下流側の前記オフテイクメイン又は前記サクションメイン内に導入することを特徴とする装炭車ホッパーの受炭時における含塵ガス処理方法。
2. 請求項１記載の装炭車ホッパーの受炭時における含塵ガス処理方法において、前記コークス炉の石炭塔から前記装炭車のホッパーへ積み込む石炭は、１５０℃以上３５０℃以下であることを特徴とする装炭車ホッパーの受炭時における含塵ガス処理方法。
3. 複数の炭化室で発生したコークスガスを、ドライメイン、前記各炭化室内の圧力を正圧に維持するための圧力制御弁が設けられたオフテイクメイン、及びサクションメインを順次介して導入し精製するガス精製設備と、前記各炭化室の上方を移動して該炭化室に石炭を装入する装炭車を配置したコークス炉に付設され、該装炭車のホッパーに前記コークス炉に設けた石炭塔内の石炭を積み込む際に、前記装炭車のホッパーから発生する含塵ガスを処理する装置において、
   前記装炭車のホッパーに連接され遮断弁が設けられた排気ダクトと、
   前記圧力制御弁より下流側の前記オフテイクメイン又は前記サクションメインに連接され、遮断弁が設けられた固定ダクトと、
   前記装炭車が前記石炭塔からの石炭積み込み可能位置にある際に、前記排気ダクトを前記固定ダクトに接続又は分離する配管連結機構とを有することを特徴とする装炭車ホッパーの受炭時における含塵ガス処理装置。
4. 請求項３記載の装炭車ホッパーの受炭時における含塵ガス処理装置において、前記固定ダクトには、該固定ダクト内を洗浄する洗浄手段が設けられていることを特徴とする装炭車ホッパーの受炭時における含塵ガス処理装置。
   

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