JP4872546B2

JP4872546B2 - ドレン排出装置

Info

Publication number: JP4872546B2
Application number: JP2006242386A
Authority: JP
Inventors: 悟中道
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2006-09-07
Filing date: 2006-09-07
Publication date: 2012-02-08
Anticipated expiration: 2026-09-07
Also published as: JP2008064196A

Description

本発明は、製鉄業等において発生する副生ガスの輸送管やガスホルダー、ガス洗浄設備等に設置されているドレン排出装置に関するものである。

製鉄業においては、従来から、コークス炉や高炉、転炉等から発生する各種副生ガスを回収し、これを加熱炉等の燃料ガス等として再利用することが行われている。そのため、ガス発生工場やガスホルダーあるいはガス使用工場の間には、ガス輸送用の配管（以降、「ガス配管」と称する）が縦横に配設され、ゲージ圧で４〜７ＫＰａ（４００〜７００ｍｍＡｑ）程度の圧力で輸送が行われている。

上記回収したガスには、湿式型の洗浄集塵機にて噴出した除塵水の一部がガス気化作用を伴って気化することにより多量の水分が含まれており、その水分はドレンとなってガス配管底部に滞留するため、これを適時排出してやる必要がある。一方、この回収ガスは、可燃性であることに加え、一酸化炭素等の有毒成分を多量に含むことが多いため、ガス配管内のガス圧の変動等の異常があっても、漏洩がおこらないよう万全を期す必要がある。そこで、ガス配管には、適当な間隔をおいて、ドレン排出装置が設置されている。

斯かるドレン排出装置としては、Ｕ字管方式のものと浸漬方式のものが一般的に用いられている。Ｕ字管方式のドレン排出装置は、ドレンを排出するためにガス配管底部に取り付けたドレン管の下端部をＵ字状構造とし、この内部に水を入れ、ガス圧を受ける側の水柱高さと大気圧を受ける側の水柱高さの差から生じる水圧（水封圧）によってガス漏れを防止すると共に、ドレン管を通してＵ字管内にドレンを落下させ、Ｕ字管から溢れ出たドレンは、オーバーフロー管から排出するものである（例えば、特許文献１参照。）。

一方、浸漬方式のドレン排出装置は、ガス配管底部に取り付けたドレン管の下端部を、水を溜めた水封タンク（シールポット）内の所定深さまで浸漬させ、このシールポット内の水圧（水封圧）でガス配管からのガス漏れを防止すると共に、ガス配管底部に溜まったドレンを、ドレン管を通してシールポット内に落下させ、シールポットから溢れたドレンはオーバーフロー管から排出するものである。

この浸漬方式のドレン排出装置は、構造が簡単であり、水封タンク内への水の補給も容易であるため、比較的多く用いられており、例えば、特許文献２には、コークス乾式冷却設備のダスト排出装置の出口圧力調整装置として用いた例が、また、特許文献３には、加熱炉にガスを供給する配管路と加熱炉の間にドレン排出装置を設置した例が記載されている。
実開昭５７−１４７４９３号公報実公昭６１−０４０７５６号公報実公平０４−０４０７５６号公報

ところで、上記回収ガス中には、水分の他に、鉄粉、粉塵等や、配管内における腐食生成物等の異物（ダスト）が含まれていることが多い。このようなダストを多く含むガス配管に設置されたドレン排出装置では、排出された上記ダストが、ドレン管やシールポット、Ｕ字管等の底部に堆積して閉塞を起こし、排出機能を失うことがある。そのため、排出機能が失われる前に、定期的なメンテナンスを行う必要がある。

しかし、製鉄業の場合、ガス配管の総延長は４０〜７０ｋｍ程度にも達し、約５０〜１００ｍのピッチで設置されているドレン排出装置は、約１０００本という膨大な数になる。そのため、メンテナンスを定期的に行うには、多大のマンパワーと費用が必要となる。

また、直径が１ｍを超えるような大口径のガス配管は、一般的に、複数の工場にガスを供給する本管であることが多いため、ガスの輸送を止めることは難しく、メンテナンス作業を実施するためには、予備系統の確保が必要とされる。さらに、有毒成分を多く含む配管では、メンテナンス作業中に、有毒ガスに曝される危険を伴う。

そこで、本発明の目的は、安全性を確保しつつ、メンテナンスの頻度を低減できると共に、メンテナンス作業自体の負荷軽減を実現することができるドレン排出装置を提供することにある。

発明者らは、従来技術が抱える上記問題点を解決するべく検討を重ねた。その結果、ガス配管底部に取り付けられたドレン管の下部にダスト分離器を設置して、ダストを含んだドレンを、シールポットあるいはＵ字管に流れ込む前に一旦静止させることにより、ドレン内のダストを沈降分離させると共に、ダストが除去された清浄ドレンのみをシールポットあるいはＵ字管に流すようにすればよいことに想到し、本発明を完成させた。

すなわち、本発明は、ガス配管底部に取り付けたドレン管からダストを含むドレンを排出するドレン排出装置において、上記ドレン排出装置は、浸漬方式あるいはＵ字管方式のいずれかであり、ドレン管下部に底部がコーン型のダスト分離器を設け、その下端にダスト排出バルブを、さらに、ダスト分離器の上部に洗浄用給水管を設けてなることを特徴とするドレン排出装置である。

本発明の上記ダスト分離器は、ドレンを静止させ、ダストと水の比重差を利用してダストのみを沈降、分離する構造のものであることを特徴とする。

本発明によれば、ドレン排出経路の途中にダスト分離器を設置し、ドレンがシールポットあるいはＵ字管に流れ込む前に静止させて、ダストを沈降分離し、ダストが取り除かれた清浄ドレンのみをシールポット側あるいはＵ字管側へ流すことができる。その結果、ダストを含むドレンの排出装置における閉塞を大幅に低減できるとともに、ドレン排出装置のメンテナンスを安全かつ容易に行うことが可能となる。

本発明は、前記課題を解決するために、ガスドレン排出装置にドレンとダストとを分離させるダスト分離器を組み込んだところに特徴がある。
以下、浸漬型のドレン排出装置の場合を例にとって、本発明について説明する。
従来の浸漬型のガスドレン排出装置は、図２に示すように、ガス配管１の底部に溜まったドレンＤ１を、ガス配管底部に取り付けたドレン管２を通して、内部に輸送ガスを水封するための水を蓄えたシールポット３内に滴下してやると共に、シールポット３を溢れたドレンを、オーバーフロー管４から排出する構造になっている。

この際、輸送ガス中に、鉄粉やコークス粉あるいは配管の腐食によって生成した腐食生成物等のダストが含まれている場合には、それらのダストは、ドレンＤ１に随伴してドレン管２を落下する。そして、それらのダストは、装置が稼動している間、常にドレン管２を落下し、シールポット３の底部に堆積し続ける。その結果、ドレン管やシールポット内部は、堆積したダストで閉塞し、ドレン排出機能が喪失することとなる。

図３は、ガスドレン排出機能を喪失した状態を模式図として示したものであるが、ダストが混濁した状態のドレンＤ１がシールポット３に滴下し、ダストＤ２は、ダストと水の比重差によってシールポット３の底部に堆積し、さらに進むと、ダストはドレン管２内にまで堆積するようになる。このような状態になると、ドレンＤ１の排出経路が塞がれているため、ドレン管は、短時間で満水となり、やがては、ガス配管１の内部までドレンの水位が達してガス供給に支障を来たすようになる。

このような状態に至った場合には、ドレン管の閉塞を解消するためのメンテナンスを行う必要がある。図４は、そのメンテナンスの方法を模式的に示したものであり、ドレン管２の上部に設置されている止め弁９を閉止した後、その下部の閉塞したドレン管を取り外して掃除を行うと共に、シールポット３の底部に溜まったダストをバキュームホース１１などで吸引除去する必要がある。

そのため、ドレン管２の分解や内部の清掃、バキューム車の手配といったメンテナンス負荷の増大により、ランニングコストが増加するという問題があった。また、止め弁９を閉止した状態でドレン管２を取り外す必要があるため、ダストの噛み込みなどにより止め弁９を完全に閉止できない場合には、有毒ガスが漏れ出すという危険もあった。

そこで、本発明は、上記問題を解決するため、ガスドレン排出装置のドレン管下部にドレンとダストとを分離させるダスト分離器を設置することとした。
図１は、本発明に係るドレン排出装置の一実施例を示したものであり、４００Ａのガス配管１の底部に取り付けられている８０Ａのドレン管２の下部に、４００Ａ×１．５ｍのダスト分離器６を設置した装置を模式的に示した図である。すなわち、図１のドレン排出装置は、ドレン管２の下部にダスト分離器６を設置し、ドレンがシールポット３へ流れ込む前にそのドレンを一旦静止させて、ドレン内のダストＤ２を沈降、分離してダスト分離器６の底部に溜めると共に、ダストが取り除かれた清浄ドレンＤ３のみを、ダスト分離器６の上部に設けた分岐部から、シールポット３側へ流し、シールポット３から溢れた清浄ドレンＤ３はオーバーフロー管４を介してドレンタンク５に排出する構造としたものである。

上記ダスト分離器６は、底部に溜まったダストを安全に排出するためには、ドレン管２とダスト分離器６との間に止め弁１０を設置し、これを閉止した状態で、ダストの排出を行えるようにするのが好ましい。また、ドレンに含まれるダストは、安息角が高いので、ダスト分離器６の底部はコーン型とし、その下端に、ダスト排出バルブ１２を設置しておけば、ダストの排出が容易となる。さらに、ダスト排出完了後には、ダスト分離器６の内部洗浄が行えるよう、洗浄用給水管８を予め設置しておくのが実用上好ましい。さらに、排出したダストが、系外に毀れ出ないようにするため、ダストピット７を設置しておくこともメンテナンス負荷の軽減に役立つので好ましい。

なお、ここまでは、浸漬方式のドレン排出装置について説明してきたが、本発明は、これに限定されるものではなく、Ｕ字管方式にも適用することができる。この場合には、ダストが取り除かれた清浄ドレンＤ３を、ダスト分離器６の上部に設けた分岐部から、Ｕ字管へ流す構造とすればよい。

コークス乾式冷却設備から排出される可燃性ガス配管に設置されているドレン排出装置を、ダスト分離器のない従来の浸漬方式のドレン排出装置から、図１に示した本発明に係るダスト分離器を有するドレン排出設置に取り換え、その前後におけるメンテナンス状況を比較したて、表１に示した。表１から、本発明のドレン排出装置は、メンテナンスの頻度およびメンテナンスに要する負荷を大幅に低減することができることがわかる。

本発明の技術は、ドレン排出装置に限定されるものではなく、例えば、ガス集塵や汚水排出等の分野にも適用することができる。

本発明のドレン排出装置を説明する図である。従来の浸漬方式のドレン排出装置を説明する図である。従来の浸漬方式のドレン排出装置が閉塞を起こした状態を説明する図である。従来の浸漬方式のドレン排出装置におけるメンテナンス作業を説明する図である。

符号の説明

１：ガス配管２：ドレン管
３：シールポット４：オーバーフロー管
５：ドレンタンク６：ダスト分離器
７：ダストピット８：給水管
９：止め弁１０：ダスト分離器用止め弁
１１：バキュームホース１２：ダスト排出バルブ
Ｄ１：ダストを含んだドレンＤ２：ダスト
Ｄ３：清浄ドレンＧ：燃料ガス
Ｈ：水封圧

Claims

ガス配管底部に取り付けたドレン管からダストを含むドレンを排出するドレン排出装置において、上記ドレン排出装置は、浸漬方式あるいはＵ字管方式のいずれかであり、ドレン管下部に底部がコーン型のダスト分離器を設け、その下端にダスト排出バルブを、さらに、ダスト分離器の上部に洗浄用給水管を設けてなることを特徴とするドレン排出装置。
上記ダスト分離器は、ドレンを静止させ、ダストと水の比重差を利用してダストのみを沈降、分離する構造のものであることを特徴とする請求項１に記載のドレン排出装置。