JP5040321B2 - コークス炉窯口の集塵方法及び集塵装置 - Google Patents

Description

本発明は、コークス炉の炭化室で石炭を乾留中に、炭化室窯口のドアとドアフレームとのシール部分の僅かな隙間から漏れるガス及びダストを集塵する方法及び集塵するための装置に関するものである。

コークス炉は、石炭をコークスに乾留するための多数の炭化室と、石炭加熱用の燃料ガスを燃焼するための多数の燃焼室とを交互に配列した構造であり、炭化室に装入された石炭は、両側の燃焼室内で燃焼する燃料ガスの燃焼熱によって加熱された炉壁（隔壁）を介して伝達される熱により、約１１００℃で２０時間程度加熱・乾留される。燃焼排ガスは、炭化室及び燃焼室の下部に設けられた蓄熱室を通って熱交換された後に大気に排出され、一方、燃料ガス及び燃焼用空気は蓄熱室で加熱・昇温された後に燃焼室内で燃焼する構成になっている。乾留完了後は炭化室の両方のドアが開放され、生成したコークスは、押出機によって、炭化室からガイド車を介してバケット車に押し出され、更にバケット車から消火装置に装入され、消火装置によって消火・冷却されて、製品コークスが製造される。炭化室のドアが設置された両側の部位を窯口と称している。

コークス炉の操業では、原料炭乾留の進行とともに大量の石炭ガスが発生する。発生したガスは燃料として回収されるが、乾留初期はガス発生量が多く、炭化室内の圧力が上昇する。このため、窯口に設けたドアとドアフレームとのシール部分の隙間から石炭ガスが漏洩し、作業環境及び周辺の生活環境を汚染する。その他にも、ドアを開放して赤熱したコークスを押し出す際にも開口した窯口から粉塵を含んだ熱気流が上昇し、環境汚染の原因となる。

これらのガスや粉塵の拡散及び飛散を防止するために、窯口のドア部上方には、従来から窯口集塵装置の一部を構成する集塵フードが設置されている。図８は、窯口のドアと該ドアの上方に取り付けられた集塵フードとの位置関係の例を示す概略図である。図８に示すように、集塵フード２２が窯口のドア１３の鉛直方向上方に設置されており、隣り合う集塵フード間も接続されて覆われている。このように、ドア１３の上方は集塵フードで覆われており、粉塵やガスが放散しにくい構造になっている。この集塵フード２２は集塵ダクト２１に接続し、集塵ダクト２１は集塵機（図示せず）に接続している。尚、図８において、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は側面図であり、符号１２はバックステー、１４はドアフレーム、１５はフラットホームである。

しかしながら、ドア１３の下部と集塵フード２２との距離は、製鉄所などで稼働する大型のコークス炉では例えば８ｍ程度であるために、集塵フード２２に接続する集塵機の吸引能力を向上させてもドア１３の下部で漏れる粉塵やガスを回収するには不十分である。そこで、生産性を維持しつつ、環境問題に対応した集塵方法が検討されてきた。

例えば、特許文献１では、押出機の稼動範囲全体を覆う全体集塵フード、窯口近傍を密閉するフード、押出ラックビームを密閉するフード、及び窯口上部に固定したフードなどを複数併用して、徹底した集塵対策を提案している。また特許文献２では、窯口上部のフードだけでは下部の集塵が不十分として、下部にも移動式の集塵フードを併用する方法を提案している。
特開平１１−２４６８６３号公報 特開平６−２９９１５７号公報

しかしながら、上記従来技術には以下の問題点がある。即ち、特許文献１による集塵方法は、発生源全体を覆うので、集塵効率としては非常に高い効果を期待できるが、押出機の位置決め、炉蓋の脱着、押出ラックビームの前進後退、シートクリーナーによるシート金物のクリーニング作業など、操業手順毎に密閉性を保つように精度良くフードをスライドさせる或いは回転させる必要がある。当然、このフードの動作は各操業手順と同期させる必要があり、従って、煩雑な手順に加えて、動作位置及びそのタイミングに高い精度が要求される。また、押出機が移動する領域で、フードの開閉などの可動部が多くなるために、動作不良などのトラブルの発生時には、集塵効率の低下だけでなく、コークス炉の操業自体の中断といったリスクも考えられる。

特許文献２による集塵方法は、特許文献１の方法に比べると簡便だが、この場合にも押出機が移動する領域で下部集塵フードを可動させるので、動作不良などのトラブル発生時のリスクが高く、作業性及び操業安定性の面から実現は困難といわざるを得ない。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、コークス炉炭化室窯口のドアとドアフレームとのシール部分の隙間から漏れるガス及びダストを、簡便な設備で且つ可動部の領域に侵入することなく効率良く回収することのできる、コークス炉窯口の集塵方法及び集塵装置を提供することである。

上記課題を解決するための第１の発明に係るコークス炉窯口の集塵方法は、コークス炉窯口のドアとドアフレームとの間隙から漏れるガス及びダストを集塵するに当たり、前記ドアの上方に集塵機に繋がる集塵フードを配置し、該集塵フードの吸引範囲内に上端部を位置させた、その側面の鉛直方向に複数の吸込口を有する吸引ダクトを、操業時に移動する設備の移動範囲外である、前記ドア及び前記ドアフレームの近傍に、前記ドアの下端位置から前記ドアの上端を超える高さ位置までの範囲に亘って固定して配置し、前記集塵フードの吸引力を利用して前記吸引ダクトの吸込口を介して窯口のドアとドアフレームとの間隙から漏れるガス及びダストを集塵することを特徴とするものである。

第２の発明に係るコークス炉窯口の集塵方法は、第１の発明において、前記吸引ダクトを、前記ドアの周囲に設けられたバックステーと前記ドアとの間隙に配置することを特徴とするものである。

第３の発明に係るコークス炉窯口の集塵方法は、第１の発明において、前記吸引ダクトを、前記ドアの周囲に設けられたバックステーと前記ドアの隣りのドアの周囲に設けられたバックステーとの間隙に配置することを特徴とするものである。

第４の発明に係るコークス炉窯口の集塵装置は、コークス炉窯口のドアの上方に配置された、集塵機に繋がる集塵フードと、該集塵フードの吸引範囲内に上端部を位置させて、前記ドアの周囲に設けられるバックステーと前記ドアとの間隙であって操業時に移動する設備の移動範囲外に、前記ドアの下端位置から前記ドアの上端を超える高さ位置までの範囲に亘って固定して配置された、その側面の鉛直方向に複数の吸込口を有する吸引ダクトと、を備えたコークス炉窯口の集塵装置であって、前記集塵フードの吸引力を利用して前記吸引ダクトの吸込口を介して窯口のドアとドアフレームとの間隙から漏れるガス及びダストを集塵することを特徴とするものである。

第５の発明に係るコークス炉窯口の集塵装置は、コークス炉窯口のドアの上方に配置された集塵フードと、該集塵フードの吸引範囲内に上端部を位置させて、前記ドアの周囲に設けられるバックステーと前記ドアの隣りのドアの周囲に設けられるバックステーとの間隙に配置された吸引ダクトと、を備えたコークス炉窯口の集塵装置であって、前記バックステーには鉛直方向に複数の貫通孔が配置されており、前記吸引ダクトを介して窯口のドアとドアフレームとの間隙から漏れるガス及びダストを集塵することを特徴とするものである。

第６の発明に係るコークス炉窯口の集塵装置は、第５の発明において、前記吸引ダクトの側面には、鉛直方向に複数の吸込口が設けられていることを特徴とするものである。

本発明によれば、ガス及びダストの漏洩するドア近傍に、つまり、押出機やガイド車などの操業時に移動する設備の移動範囲外に吸引ダクトを設け、この吸引ダクトによってドアとドアフレームとの間隙から漏洩するガス及びダストを吸引するようにしたので、簡便な設備であるにも拘わらず、作業性や操業安定性を損なうことなく、効率良く集塵することができる。特にドアの下部から上部に向かって被集塵物質を誘導する機能を付加したことで、ドアの下部から漏洩するガス及びダストの集塵効率を従来に比べて飛躍的に向上させることができる。

以下、添付図面を参照して本発明を具体的に説明する。先ず、第１の実施の形態例について説明する。図１は、本発明を適用したコークス炉の概略斜視図、図２は、本発明の第１の実施形態例である集塵装置の構成を示す概略図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図である。

図１及び図２に示すように、コークス炉１には、炭化室２と燃焼室３とが交互に並んでおり、その下部に畜熱室（図示せず）が設置されている。コークス炉１の炉上には、石炭塔４が設置され、また、コークス炉１の炉上に敷設された軌条を走行自在な装炭車６が配置されている。石炭塔４はベルトコンベア５と連結されており、ベルトコンベア５によって一旦石炭塔４に供給された原料炭は、石炭塔４から装炭車６に供給され、次いで、装炭車６から各炭化室２に装入される。

炭化室２の炉長方向両端部には、ドアフレーム１４と、このドアフレーム１４と嵌合するドア１３が配置されており、ドア１３の両側の鉛直方向には炭化室２の高さと同等長さを有するバックステー１２が設置されている。炭化室２の炉長方向両端部を窯口と称している。

炭化室２に装入された原料炭は炉壁を介して隣接する燃焼室３からの加熱によって乾留されてコークスとなり、乾留完了後、燃焼室３の両側にあるドア１３を窯口から外し、赤熱したコークスを押出機７によって炉外に排出する。赤熱したコークスはガイド車８からバケット車９に積載され、乾式消火装置１０或いは湿式消火装置１１によって消火され、高炉などに供給される。

コークス炉１の操業では、原料炭の乾留の進行とともに大量の石炭ガスが発生する。発生したガスは炭化室２の内部に設置された上昇管（図示せず）を通じて燃料として回収されるが、乾留初期はガス発生量が多く、炭化室２の内部の圧力が上昇する。このため、ドア１３とドアフレーム１４とのシール部分の僅かな隙間から石炭ガスが漏洩し、作業環境及び周辺の生活環境を汚染する原因となる。

そこで、本発明の第１の実施形態では、集塵機（図示せず）に繋がる集塵ダクト２１及びこの集塵ダクト２１に接続する集塵フード２２を、窯口のドア１３の上方に配置した上で、ドア１３とバックステー１２との間隙に吸引ダクト１６を配置し、吸引ダクト１６を介してドア１３とドアフレーム１４との間隙から漏れるガス及びダストを集塵する。即ち、集塵ダクト２１及び集塵フード２２を窯口のドア１３の上方に配置し、集塵フード２２の吸引力を利用して、吸引ダクト１６を介してドア１３とドアフレーム１４との間隙から漏れるガス及びダストを集塵する。

図３に、ドア１３、バックステー１２及び吸引ダクト１６の位置関係を表す概略平面図を示し、図４に、吸引ダクト１６の斜視図を示す。

吸引ダクト１６は、ドア１３の下端位置からドア１３の上端を超える高さ位置までの範囲に亘ってドア１３とバックステー１２との間隙に据付けられ、吸引ダクト１６の上部には、内部が中空のＬ字型のエルボー１７が設けられている。エルボー１７の上端開口部は集塵フード２２の吸引力の及ぼす範囲内に位置しており、集塵フード２２の吸引力によって吸引ダクト１６及びエルボー１７の内部に存在する気体が上昇するようになっている。

また、吸引ダクト１６には、ドア１３とドアフレーム１４とのシール部分に面した側の鉛直方向に複数の吸込口１９が設置されている。つまり、ガスなどの漏洩位置が、ドア１３とドアフレーム１４との間隙の鉛直方向どこの位置であっても、吸込口１９を通じて吸引されるようになっている。尚、集塵フード２２は、窯口のドア１３の鉛直方向延長線上よりも前面に張り出していて、ドア１３の上部を覆うように、ドア１３の上方の炉外壁とつながっており、また、隣り合う集塵フード間も接続されて覆われている。即ち、ドア１３の前面以外の三方は全て覆われており、粉塵やガスが放散しにくい構造になっている。

このような構成の本発明に係る、コークス炉窯口の集塵装置によれば、ドア１３とバックステー１２との間隙に、つまり、押出機７やガイド車８などの操業時に移動する設備の移動範囲外に吸引ダクト１６を設け、この吸引ダクト１６を介してドア１３とドアフレーム１４との間隙から漏洩するガス及びダストを吸引するようにしたので、簡便な設備であるにも拘わらず、作業性や操業安定性を損なうことなく、効率良く集塵することができる。特にドア１３の下部から上部に向かって被集塵物質を誘導する機能を付加したことで、ドア１３の下部から漏洩するガス及びダストの集塵効率を従来に比べて飛躍的に向上させることができる。

次に、本発明の第２の実施の形態例について説明する。図５は、本発明の第２の実施形態例である集塵装置の構成を示す概略正面図、図６は、図５に示す集塵装置の概略平面図である。適用するコークス炉は第１の実施形態と同一であるので、その説明は省略する。

第２の実施形態では、集塵機（図示せず）に繋がる集塵ダクト２１及びこの集塵ダクト２１に接続する集塵フード２２を、窯口のドア１３の上方に配置した上で、吸引ダクト１８を、ドア１３の周囲に設けられるバックステー１２とこのドア１３の隣りのドアの周囲に設けられるバックステー１２との間隙に配置する。吸引ダクト１８には、ドア１３とドアフレーム１４とのシール部分に面した円周方向の２箇所に鉛直方向に複数の吸込口１９が設置されている。また、バックステー１２の鉛直方向には、ドア１３とドアフレーム１４との間隙から漏れたガス及びダストを吸引ダクト１８に誘導するために、複数の貫通孔２０が設けられている。図５では、吸引ダクト１８の上部側に第１の実施形態で示したエルボー１７が設置されていないが、第１の実施形態と同様にエルボー１７を設置しても構わない。

そして、集塵フード２２の吸引力を利用して、吸引ダクト１８を介してドア１３とドアフレーム１４との間隙から漏れるガス及びダストを集塵する。集塵フード２２は、第１の実施形態と同様に、窯口のドア１３の鉛直方向延長線上よりも前面に張り出していて、ドア１３の上部を覆うように、ドア１３の上方の炉外壁とつながっており、また、隣り合う集塵フード間も接続されて覆われている。即ち、ドア１３の前面以外の三方は全て覆われており、粉塵やガスが放散しにくい構造になっている。

このような構成の本発明に係るコークス炉窯口の集塵装置によれば、ドア１３を挟まずに相対しているバックステー１２の間隙に、つまり押出機７やガイド車８などの操業時に移動する設備の移動範囲外に吸引ダクト１８を設けるとともに、バックステー１２には複数の貫通孔２０を設け、この吸引ダクト１８を介してドア１３とドアフレーム１４との間隙から漏洩するガス及びダストを吸引するようにしたので、簡便な設備であるにも拘わらず、作業性や操業安定性を損なうことなく、効率良く集塵することができる。特にドア１３の下部から上部に向かって被集塵物質を誘導する機能を付加したことで、ドア１３の下部から漏洩するガス及びダストの集塵効率を従来に比べて飛躍的に向上させることができる。

尚、吸引ダクト１６及び吸引ダクト１８は、コークス炉窯口の押出機側及びガイド車側の何れにも適用可能である。

以下、本発明の実施例を説明する。

図１に示すコークス炉において、連続して隣り合う５つの炭化室に図２に示す構成の集塵装置を設け（本発明例１）、他の連続して隣り合う５つの炭化室に図５に示す構成の集塵装置を設け（本発明例２）、本発明を試験適用した。

本発明例１の吸引ダクトとしては直径１２０ｍｍの円形パイプを用い、この吸引ダクトを、ドアとドアフレームとのシール部分に面した部分に直径５０ｍｍの吸込口を鉛直方向に１ｍ間隔で計６箇所設置した。吸引ダクトはドアの上端から５００ｍｍ上側に長くし、そこからドア部前面に張り出した集塵フードに誘導するためのエルボーを追加した。

また、本発明例２の吸引ダクトとしては直径１２０ｍｍの円形パイプを用い、この吸引ダクトを、ドアを挟まずに相対しているバックステーの間に配置した。吸引ダクトはドアの上端から５００ｍｍ上側に長くした。また、バックステーには直径５０ｍｍの貫通孔を１ｍ間隔で計６箇所設けた。吸引ダクトにも直径５０ｍｍの吸込口を１ｍ間隔で計６箇所設けたが、バックステーの貫通孔よりも各々０．５ｍずつ上方に位置させた。

この構成の集塵装置において、数値流体解析手法を用いて、連続して隣り合う５つの炭化室のうちで中央の炭化室のドアの下端から上方２ｍ位置でガスが漏れたとして、この漏れたガスが連続する５つの炭化室の上部に設置された集塵フードに回収されるときの回収率を計算により求めた。但し、風向はコークス炉と平行であり、風速は３ｍ／秒とした。また、吸引ダクトを配置しない場合（比較例）についても比較のために計算した。図７に回収率の計算結果を示す。集塵フード単体で集塵した比較例よりも、本発明例１，２のように、粉塵やガスなどを上方に誘導する装置を併用した方が、粉塵やガスの回収率が向上することを確認できた。また、実機においても、集塵フードのみで集塵した比較例に比べて、本発明例１，２を適用した方が、集塵効率が高くなることが目視観察で確認できた。

本発明を適用したコークス炉の概略斜視図である。 本発明の第１の実施形態例である集塵装置の構成を示す概略図である。 本発明の第１の実施形態例における、ドア、バックステー及び吸引ダクトの位置関係を表す概略平面図である。 本発明の第１の実施形態例における吸引ダクトの斜視図である。 本発明の第２の実施形態例である集塵装置の構成を示す概略正面図である。 図５に示す集塵装置の概略平面図である。 本発明例と比較例とで回収率を比較して示す図である。 従来の集塵装置の例を示す概略図である。

符号の説明

１ コークス炉
２ 炭化室
３ 燃焼室
４ 石炭塔
５ ベルトコンベア
６ 装炭車
７ 押出機
８ ガイド車
９ バケット車
１０ 乾式消火装置
１１ 湿式消火装置
１２ バックステー
１３ ドア
１４ ドアフレーム
１５ プラットホーム
１６ 吸引ダクト
１７ エルボー
１８ 吸引ダクト
１９ 吸込口
２０ 貫通孔
２１ 集塵ダクト
２２ 集塵フード

Claims (6)

1. コークス炉窯口のドアとドアフレームとの間隙から漏れるガス及びダストを集塵するに当たり、前記ドアの上方に集塵機に繋がる集塵フードを配置し、該集塵フードの吸引範囲内に上端部を位置させた、その側面の鉛直方向に複数の吸込口を有する吸引ダクトを、操業時に移動する設備の移動範囲外である、前記ドア及び前記ドアフレームの近傍に、前記ドアの下端位置から前記ドアの上端を超える高さ位置までの範囲に亘って固定して配置し、前記集塵フードの吸引力を利用して前記吸引ダクトの吸込口を介して窯口のドアとドアフレームとの間隙から漏れるガス及びダストを集塵することを特徴とする、コークス炉窯口の集塵方法。
2. 前記吸引ダクトを、前記ドアの周囲に設けられたバックステーと前記ドアとの間隙に配置することを特徴とする、請求項１に記載のコークス炉窯口の集塵方法。
3. 前記吸引ダクトを、前記ドアの周囲に設けられたバックステーと前記ドアの隣りのドアの周囲に設けられたバックステーとの間隙に配置することを特徴とする、請求項１に記載のコークス炉窯口の集塵方法。
4. コークス炉窯口のドアの上方に配置された、集塵機に繋がる集塵フードと、該集塵フードの吸引範囲内に上端部を位置させて、前記ドアの周囲に設けられるバックステーと前記ドアとの間隙であって操業時に移動する設備の移動範囲外に、前記ドアの下端位置から前記ドアの上端を超える高さ位置までの範囲に亘って固定して配置された、その側面の鉛直方向に複数の吸込口を有する吸引ダクトと、を備えたコークス炉窯口の集塵装置であって、前記集塵フードの吸引力を利用して前記吸引ダクトの吸込口を介して窯口のドアとドアフレームとの間隙から漏れるガス及びダストを集塵することを特徴とする、コークス炉窯口の集塵装置。
5. コークス炉窯口のドアの上方に配置された集塵フードと、該集塵フードの吸引範囲内に上端部を位置させて、前記ドアの周囲に設けられるバックステーと前記ドアの隣りのドアの周囲に設けられるバックステーとの間隙に配置された吸引ダクトと、を備えたコークス炉窯口の集塵装置であって、前記バックステーには鉛直方向に複数の貫通孔が配置されており、前記吸引ダクトを介して窯口のドアとドアフレームとの間隙から漏れるガス及びダストを集塵することを特徴とする、コークス炉窯口の集塵装置。
6. 前記吸引ダクトの側面には、鉛直方向に複数の吸込口が設けられていることを特徴とする、請求項５に記載のコークス炉窯口の集塵装置。

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