JP4967335B2

JP4967335B2 - シールポット

Info

Publication number: JP4967335B2
Application number: JP2005370882A
Authority: JP
Inventors: 勝二中島
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2005-12-22
Filing date: 2005-12-22
Publication date: 2012-07-04
Anticipated expiration: 2025-12-22
Also published as: JP2007170580A

Description

本発明は、製鉄業等で用いられている工業用ガスの水封のためあるいはそのガスからのドレン抜きのために、ガス導管に所定間隔をおいて配設されるシールポットに関するものである。

製鉄業においては、コークス炉から発生するコークス炉ガス（Ｃガス）や高炉から発生する高炉ガス（Ｂガス）、転炉から発生する転炉ガス等の各種副生ガスを回収し、これを燃料ガス等として用いている。また、鉄鋼の製造においては、酸素ガスや窒素ガス、アルゴンガス、アンモニア分解ガス（ＨＮガス）、蒸気等の各種ガスを用いている。これらの工業用ガスは、ガス発生工場からガスホルダーあるいは使用工場等に、ガス導管を配設し、０．０１〜０．０２ＭＰａ（１．０×１０^３〜２．０×１０^３ｍｍＨ_２Ｏ程度（ゲージ圧）の比較的低い圧力で輸送している。

上記工業用ガスは、一般に、可燃性であることに加え、多量の一酸化炭素等の有毒ガスを含むことが多いため、ガス導管内のガス圧の変動等の異常があっても、漏洩が起こらないよう万全を期す必要がある。また、上記ガス中には、水、油等の液体や鉄粉、粉塵等の異物が多量に含まれていることが多いため、それらをドレンとして除去する必要がある。そこで、工業用ガスを輸送するガス導管には、適当な間隔をおいて、シールポットが設置されているのが普通である。

斯かるシールポットしては、従来、浸漬方式のものとＵ字管方式のものが一般的である。浸漬方式のシールポットは、ガス導管の下部に取り付けたドレン抜き配管の下端部を、水を溜めた水封タンク内の所定深さまで浸漬させることによって、水封タンク内の水圧でガス導管内を流れるガスの漏れを防止する（以降、ガス漏れを防止する圧力を「水封圧」と称する）と共に、ガス導管内に溜まったドレンを、ドレン抜き配管を通してタンク内に落下させて除去する方式のものである。

この浸漬方式のシールポットは、構造が簡単であり、水封タンク内への水の補給も簡単であるため、比較的多く用いられており、例えば、特許文献１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２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抜き配管を設け、その下端部を水封タンクに浸漬したシールポットの例が開示されている。

一方、Ｕ字管方式のシールポットは、ガス導管の下部に取り付けたドレン抜き配管の下端部をＵ字状として、この内部に水を入れ、ガス圧を受ける側の水柱の高さと大気圧を受ける側の水柱の高さの差から生ずる水圧によってガスを封止するものであり、ガス導管内に溜まったドレンは、前述した浸漬方式と同様、ドレン抜き配管を通してＵ字管内に落下させて除去するものである。

上記Ｕ字管方式のシールポットの使用例としては、例えば、特許文献３には、ガス配管のＵ字管部に貯留されるドレンを排出するドレン排出装置に用いた例が、また、特許文献４には、ガス管内の圧力急上昇時のガス漏れを防止する装置として用いた例が開示されている。
実公昭６１−０４０７５６号公報実公平０４−０４０７５６号公報特開平０３−１８８２０９号公報実開平０５−０７９２２９号公報

ところで、シールポットでガス導管内を流れるガスの漏れを防止するためには、ガス圧の変動を考慮した場合、少なくとも定常時のガス圧（ゲージ圧）の１．５倍程度の水封圧が必要とされている。この水封圧を従来の浸漬方式あるいはＵ字管方式のシールポットで得るためには、後述するように、水封タンクあるいはＵ字管の高さを、２．５ｍ程度とする必要がある。

また、ガス導管の下部に取り付けられたドレン抜き配管には、緊急非常時にシールポットからのガス漏れを防止するために、ガス導管と水封タンクとの間あるいはガス導管とＵ字管との間にガス閉止弁が設置されている。しかし、上記のように、従来のシールポットでは、水封タンクあるいはＵ字管の高さが２．５ｍ程度となるため、ガス閉止弁の設置高さは３ｍ程度とせざるを得ない。そのため、緊急非常時に、迅速にガスを閉止することが難しいという問題がある。

さらに、ガス導管からドレン抜き配管を通して除去したドレンは、水以外に、油分や鉄粉、粉塵等の異物が含まれているが、これらの異物は、水封タンクやＵ字管内の底部に堆積し、ドレン抜き配管等の閉塞を引き起こす。そのため、水封タンクやＵ字管内を定期的に清掃し、ドレン内の堆積した異物を除去する必要がある。しかし、従来のシールポットは、構造上、清掃作業が難しいという問題がある。

そこで、本発明の目的は、ガス閉止弁の設置高さを低くすることができるとともに、構造が簡単で内部の清掃が容易なシールポットを提供することにある。

発明者は、従来のシールポットが抱える上記問題点を解決すべく検討を重ねた。その結果、Ｕ字管方式のシールポットにおいて、ガス圧を受ける側の管の径を、大気圧を受ける側の管の径に比べて大きくする、すなわち、ガス圧を受ける側の管の受圧面積を、大気圧を受ける側の管の受圧面積に比べて大きくしてやれば、上記問題を解決できることを見出し、本発明を完成させた。

すなわち、本発明は、ガス導管に配設するＵ字管方式のシールポットにおいて、該Ｕ字管のガス圧を受ける側の管の受圧面積が、大気圧を受ける側の管の受圧面積より大きく、該Ｕ字管のガス圧を受ける側の管の高さが３００〜７００ｍｍであり、前記ガス導管とＵ字管との間にガス閉止弁が設置され、かつ、前記Ｕ字管の下部に、開閉可能な清掃用フランジを設けてなることを特徴とするシールポットである。

また、本発明の上記シールポットは、ガス圧を受ける側の管の受圧面積が、大気圧を受ける側の管の受圧面積の１００倍以上であることを特徴とする。

また、本発明の上記シールポットは、大気圧を受ける側の管の高さが、定常時のガス圧（ｍｍＨ_２Ｏ）×１．５ｍｍ以上であることを特徴とする。

本発明によれば、シールポットの上部に設置されるガス閉止弁の設置高さを、地上で操作し易い位置まで下げることができるので、非常時におけるガス閉止をすばやく行いことができ、安全性の向上に寄与する。また、本発明のシールポットは、構造が簡単で清掃が容易に行えるため、ドレンに含まれる異物の堆積によるシールポットの閉塞を効果的に抑制することができる。

従来のシールポットと本発明のシールポットについて、図を用いて具体的に説明する。
図１は、従来の浸漬方式のシールポットを説明する模式図である。ガス導管の下部には、ドレン抜き配管が取り付けられ、上記ドレン抜き配管の上部には、非常時のガス漏れを防止するためのガス閉止弁およびガス試料採取のための試料採取弁が設けられている。また、ドレン抜き配管の下端部は、水を溜めた水封タンクに浸漬されており、操業中においては、該ドレン抜き配管内の水柱の高さは、ガス導管内を流れるガスの圧力によって、水封タンク内の水圧と拮抗する位置まで下方に押し下げられている（図１（ａ）参照）。

ここで、ガス導管内を流れるガスの圧力が低下した場合には、ドレン抜き配管内の水柱が上昇し、タンク内の水位は若干低下する。逆に、ガス導管を流れるガスの圧力が増加した場合には、ドレン抜き配管内の水柱はさらに押し下げられ、管内から押し出された水と同量の水がタンク上部に設けられた排水管から排出される。ガス圧がさらに上昇し、ドレン抜き配管内の水が全て押し出された場合には、ドレン抜き配管からガスが漏れ出ることになる。したがって、浸漬式のシールポットでは、ガス導管からのガスの漏出を防止できる最大ガス圧（以降、このガス圧を「最大水封圧」と称する）は、タンク内の最高水位面からドレン抜き配管下端までの水圧差と等しい（図１（ｂ）参照）。

また、図２は、従来のＵ字管方式のシールポットを説明する模式図である。浸漬式シールポットと同様、ドレン抜き配管の上部には、ガス閉止弁および試料採取弁が配設されている。一方、ドレン抜き配管の下端部は、Ｕ字状に曲げられ、その内部には水が封入されており、Ｕ字管のガス圧を受ける側の水柱高さと他方の大気圧を受ける側の水柱高さの差により生ずる水圧（水封圧）が、丁度、ガス圧とバランスすることにより、ガスを封止している（図２（ａ）参照）。

ここで、ガス導管内を流れるガスの圧力が低下した場合には、ガス圧を受ける側の水柱高さが上昇し、他方の大気圧を受ける側の水柱高さが低下し、両水柱の高さの差が小さくなる。逆に、ガス圧が上昇した場合には、ガス圧を受ける側の水柱が押し下げられ、その分の管内の水は、大気圧を受ける側の管上部に設けられた排水管から排出されて、ガス圧の上昇に見合う分、両水柱の高さの差が大きくなる。さらに、ガス圧が上昇して、ガスが、ガス圧を受ける側の管の下端に達した場合には、ガスの漏洩が起こる。したがって、Ｕ字管方式のシールポットでは、ガス導管からのガスの漏出を防止できる最大ガス圧（最大水封圧）は、Ｕ字管の大気圧を受ける側の排水管の高さからＵ字管の下端までの水圧差と等しい（図２（ｂ）参照）。

ところで、シールポットに求められる最大水封圧は、通常、ガス導管内を流れるガスの定常時の圧力（ゲージ圧）の１．５倍が必要であるとされている。ここで、上記定常時のガス圧を０．０１５ＭＰａ（≒１５００ｍｍＨ_２Ｏ）と仮定すると、０．０２２５ＭＰａ（≒２２５０ｍｍＨ_２Ｏ）の最大水封圧が必要であることになる。この水封圧を従来の浸漬方式あるいはＵ字管方式のシールポットにより得るためには、水封タンクあるいはＵ字管の高さを、２．５ｍ程度とする必要がある。

そのため、ガス導管に異常が発生したり、ガス圧の異常変動が起こったりしてシールポットを緊急に閉じる必要がある場合には、高所で閉止作業を行う必要があり、迅速に対応できないという問題が起こる。また、ガス導管から試料を採取する場合も高所で行う必要があり、作業負荷が大きい。さらに、水封タンクやＵ字管内の水位が低下した場合には、高所から水を補給する必要があるという問題もある。

また、ガス導管内のドレンは、ドレン抜き配管を通して水封タンク内あるいはＵ字管内に落下し、ドレン内に含まれる油分や粉塵等の異物は、タンクやＵ字管の底部に堆積してドレン抜き配管等の閉塞を引き起こす。そこで、水封タンクやＵ字管の底部に堆積した異物は、それらの底部に設けられた清掃用フランジを開けて、定期的に除去、清掃する必要がある。しかし、シールポットは、水封タンク下部までドレン抜き配管が設置されており、ドレン抜き配管に異物が堆積するため、清掃が容易ではない。

次に、本発明に係るシールポットについて説明する。
図３は、本発明のシールポットの１例を示したものであり、図３（ａ）は定常時（操業時）の状態を、図３（ｂ）は、ガス圧が上昇し、最大水封圧まで達した状態を示している。図３からわかるように、本発明のシールポットは、Ｕ字管方式のシールポットであり、ガス圧を受ける側の水柱高さと他方の大気圧を受ける側の水柱高さの差により生ずる水圧でガスを封止している点では従来のＵ字管方式と違いはないが、Ｕ字管のガス圧を受ける側の管の受圧面積を、大気圧を受ける側の管の受圧面積より大きくしたところに、従来技術とは異なる最大の特徴がある。

すなわち、本発明のシールポットは、図３（ａ）に示したように、ガス導管の下部に取り付けられたドレン抜き配管の下端部がＵ字状に曲げられ、その内部には水が封入されており、Ｕ字管のガス圧を受ける側の管径が、大気圧を受ける側の管径の１０倍程度に大きく、ガス圧を受ける側の管の受圧面積が、大気圧を受ける側の管の受圧面積の約１００倍程度となっている。その結果、ガス圧の変動に伴って、大気圧を受ける側の水柱高さが変動しても、ガス圧を受ける側の水柱高さの変動は、その１／１００に抑えられる。具体的には、ガス圧が０．００５ＭＰａ（≒５００ｍｍＨ_２Ｏ）変化しても、ガス圧を受ける側の水柱高さは５ｍｍしか変化しない。図３（ｂ）は、ガス圧が上昇し、最大水封圧まで到達した状態を示したもので、大気圧を受ける側の水柱の高さは大きく上昇しているのに対し、ガス圧を受ける側の水柱高さはほとんど低下していないことを説明するものである。

なお、ガス圧を受ける側の管の受圧面積は、上記例のように、大気圧を受ける側の管の受圧面積の１００倍以上とすることが好ましい。１００倍未満では、ガス圧変動に伴うガス圧を受ける側の水柱高さの変動が大きいからである。但し、余り大きくし過ぎると、ガス圧を受ける側の管径が大きくなり、ひいては、シールポット自体が大きくなってしまうので、２００倍程度以下とするのが好ましい。

上記のように、ガス圧を受ける側の水柱の高さがほとんど変化しないということは、ガス圧を受ける側の管は、従来のＵ字管方式のように、２．５ｍもの長さ（高さ）を必要としないことを意味する。その結果、本発明のシールポットでは、ガス圧を受ける側の水柱高さ、即ち、ガス圧を受ける側の管の高さを３００〜７００ｍｍ程度まで低くすることができる。管の高さを、３００ｍｍ以上とする理由は、ガス圧を受ける側の水柱高さを余りに低くし過ぎると、ガス圧により、Ｕ字管内の水が排水管から多量に溢れ出た場合には、ガス漏れを防止できなくなる虞があるからであり、一方、管の高さを７００ｍｍ以下とする理由は、７００ｍｍもあれば、上記ガス漏れの心配もないからである。

ただし、最大水封圧は、従来のＵ字管方式と同様、ガス漏れを防止する観点から、ガス導管内を流れる定常時のガス圧（ゲージ圧：ｍｍＨ_２Ｏ）×１．５（ｍｍ）を確保する必要がある。具体的には、大気圧を受ける側の水柱高さは２５００ｍｍ以上とすることが好ましい。

さらに、本発明のシールポットでは、ガス圧を受ける側の管の高さを低くできるので、従来、２．５ｍ以上の高所に設置していたガス閉止弁や試料採取弁を、作業しやすい位置まで下げることが可能となる。また、本発明のシールポットでは、Ｕ字管内への水の補給を、ガス圧を受ける側の管の上部に設置した給水弁から行うことができるので、高所からの水の補給が不要となる。さらに、本発明のシールポットでは、Ｕ字管内に堆積した異物は、図４に示したように、Ｕ字管下部に設けた清掃用フランジを開いて、ガス圧を受ける側の管の上部や大気圧を受ける側のＵ字管上部から洗浄水を流すことにより容易に除去することができるという効果もある。

なお、本発明のシールポットにおいて、水封を行うに当たっては、図５に示したように、ガス閉止弁１を閉、ガス閉止弁２および試料採取弁を開にした状態で給水弁を開けて水をＵ字管内に供給し、ガス圧を受ける側の管内に水を満たしてから、試料採取弁２を閉じ、ガス閉止弁１を開いてガスを導入し、図３（ａ）に示したように、ガス圧を受ける側の水柱の高さを管径が大きい（ガス受圧面積が広い）部分まで押し下げた状態として操業するのが好ましい。

本発明の技術は、ガスサンプリング装置のオートドレン抜き（ポンプ後に設置）などにも適用することができる。

従来の浸漬式のシールポットを説明する図である。従来のＵ字管方式のシールポットを説明する図である。本発明のシールポットの１例を説明する図である。本発明のシールポットにおける洗浄方法を説明する図である。本発明のシールポットにおける水封準備方法を説明する図である。

Claims

ガス導管に配設するＵ字管方式のシールポットにおいて、該Ｕ字管のガス圧を受ける側の管の受圧面積が、大気圧を受ける側の管の受圧面積より大きく、該Ｕ字管のガス圧を受ける側の管の高さが３００〜７００ｍｍであり、前記ガス導管とＵ字管との間にガス閉止弁が設置され、かつ、前記Ｕ字管の下部に、開閉可能な清掃用フランジを設けてなることを特徴とするシールポット。
ガス圧を受ける側の管の受圧面積が、大気圧を受ける側の管の受圧面積の１００倍以上であることを特徴とする請求項１に記載のシールポット。
大気圧を受ける側の管の高さが、定常時のガス圧（ｍｍＨ_２Ｏ）×１．５ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１または２に記載のシールポット。