JP5772740B2 - Dust collector - Google Patents
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Description
本発明は、コークス乾式消化設備(CDQ:Coke Dry Quenching)などで用いられるダスト捕集装置に関する。 The present invention relates to a dust collector used in a coke dry digestion facility (CDQ: Coke Dry Quenching) or the like.
コークス乾式消化設備は、コークス炉から搬出された赤熱コークスをチャンバー内に頂部から装入するとともに、チャンバーの底部から冷却ガスを吹き込み、冷却ガスとの熱交換によって赤熱コークスを冷却する技術である。かかるコークス乾式消化設備では、チャンバーの底部から吹き込まれた冷却ガスが、チャンバー内を徐々に降下するコークスを冷却しながら上昇し、チャンバーの上部から排出される。排出された冷却ガス(排ガス)はコークスとの熱交換によって昇温されており、その温度は例えば800℃以上に達する。 The coke dry digestion equipment is a technique for charging red hot coke discharged from a coke oven into the chamber from the top, blowing a cooling gas from the bottom of the chamber, and cooling the red hot coke by heat exchange with the cooling gas. In such a coke dry digestion facility, the cooling gas blown from the bottom of the chamber rises while cooling the coke that gradually descends in the chamber, and is discharged from the top of the chamber. The discharged cooling gas (exhaust gas) is heated by heat exchange with coke, and the temperature reaches, for example, 800 ° C. or higher.
そこで、排ガスをボイラに送り、熱回収した後に再び冷却ガスとしてチャンバーに吹き込むことが一般的である。ガスを循環させて熱回収することによって、赤熱コークスの顕熱を有効利用することができる。ところが、チャンバーから回収された排ガスにはコークスに起因するダストが多く含まれているため、そのままボイラに送ると、ダストのためにボイラの設備が損耗してしまう。それゆえ、下記の特許文献1,2などに記載されているように、排ガスからダストを取り除くためのダスト捕集装置が設置される。
Therefore, it is common to send exhaust gas to a boiler, recover heat, and blow it into the chamber again as cooling gas. By circulating the gas and recovering heat, the sensible heat of red hot coke can be used effectively. However, since the exhaust gas collected from the chamber contains a lot of dust due to coke, if it is sent to the boiler as it is, the equipment of the boiler will be worn out due to the dust. Therefore, as described in
特許文献1に記載されたホッパ型のダスト捕集装置は、煙道を流れる排ガスの流れを遮る衝突板を設置し、これに衝突したダストを下方に形成されたホッパ部によって捕集するものである。さらに、特許文献1に記載の技術では、ホッパ部の下流側の側板を鉛直に形成したり、衝突板取付け部で煙道の幅を拡大したりすることによって、ダストの捕集率を向上させることが試みられている。一方、特許文献2に記載の技術では、ダスト捕集装置としてホットサイクロンを用いることによって、ダストの捕集率を向上させている。
The hopper-type dust collection device described in
しかしながら、上記の特許文献2に記載の技術では、ダストの捕集率は向上するものの、ホットサイクロンの装置寿命が比較的短いため、ダスト捕集装置自体の交換コストが多く発生する。従って、コスト面では、特許文献1に記載されたようなホッパ型のダスト捕集装置が有利である。ところが、特許文献1に記載のような改善を加えても、ホッパ部で捕集されたダストの一部が再飛散して排ガス流に戻ってしまい、結果的にダストの捕集率は十分とはいえなかった。
However, in the technique described in
そこで、本発明者らは、ホッパ型のダスト捕集装置でダストの再飛散が生じる原因について、数値流体解析を用いて究明した。その結果、後述するように、煙道内で排ガスの偏流が発生していることによって、ダストの再飛散が生じていることを見出した。 Therefore, the present inventors have investigated the cause of the re-scattering of dust in the hopper type dust collector using numerical fluid analysis. As a result, as described later, it was found that dust re-scattered due to the occurrence of drift of exhaust gas in the flue.
本発明は、かかる知見に基づいてなされたものであり、本発明の目的とするところは、ホッパ型のダスト捕集装置において、排ガスの偏流を抑制することによってダストの再飛散を防ぎ、ダストの捕集率を向上させることが可能な、新規かつ改良されたダスト捕集装置を提供することにある。 The present invention has been made on the basis of such knowledge, and an object of the present invention is to prevent dust re-scattering by suppressing the drift of exhaust gas in a hopper type dust collecting device. It is an object of the present invention to provide a new and improved dust collection device capable of improving the collection rate.
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、環状チャネルを経て煙道を流れる排ガス中のダストを、該排ガスの流れを遮る衝突板と該衝突板の下方で煙道に形成されたホッパ部とを用いて捕集するダスト捕集装置であって、煙道に、排ガスの流れをその左右方向に分割して案内する整流板を設けたことを特徴とするダスト捕集装置が提供される。
In order to solve the above problems, according to one aspect of the present invention, dust in exhaust gas flowing through a flue via an annular channel is formed in the flue under a collision plate that blocks the flow of the exhaust gas and the collision plate. A dust collecting device for collecting using a hopper portion, wherein a dust plate is provided in a flue to divide and guide the flow of exhaust gas in the left-right direction. Is provided.
煙道に整流板を配置することによって、衝突板およびホッパ部を含むダスト捕集部での排ガスの左右方向の偏流が防止される。従って、ダストの再飛散が抑制され、結果としてダストの捕集率が向上する。 By arranging the flow straightening plate in the flue, the drift of the exhaust gas in the left-right direction at the dust collecting unit including the collision plate and the hopper is prevented. Therefore, dust re-scattering is suppressed, and as a result, the dust collection rate is improved.
上記のダスト捕集装置において、整流板は、例えば煙道の入口とホッパ部との間に設置されてもよいし、ホッパ部に設置されてもよい。いずれの場合も、排ガスの偏流を防止することによって、ダストの再飛散を抑制し、ダストの捕集率を向上させることが可能である。 In the above dust collecting apparatus, the rectifying plate may be installed, for example, between the entrance of the flue and the hopper, or may be installed in the hopper. In any case, by preventing the drift of the exhaust gas, it is possible to suppress dust re-scattering and improve the dust collection rate.
以上説明したように本発明によれば、ホッパ型のダスト捕集装置において、排ガスの偏流を抑制することによってダストの再飛散を防ぎ、ダストの捕集率を向上させることができる。 As described above, according to the present invention, in the hopper type dust collecting device, it is possible to prevent the dust from re-scattering by suppressing the drift of the exhaust gas, and to improve the dust collecting rate.
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。 Exemplary embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In the present specification and drawings, components having substantially the same functional configuration are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
(第1の実施形態)
まず、図1、図2、図3Aおよび図3Bを参照して、本発明の第1の実施形態について説明する。本実施形態では、コークス乾式消化設備において、煙道の入口とホッパ部との間に整流板を配置する。
(First embodiment)
First, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1, 2, 3A, and 3B. In the present embodiment, in the coke dry digestion facility, a rectifying plate is disposed between the inlet of the flue and the hopper.
図1は、本発明の第1の実施形態に係るコークス乾式消化設備の全体構成を示す図である。コークス乾式消化設備1には、チャンバー2が設けられる。赤熱コークスは、チャンバー2の頂部から装入され、チャンバー2の内部を、プレチャンバー2aから冷却チャンバー2bへと徐々に下降する。一方、チャンバー2の底部からは、冷却ガスが吹き込まれる。吹き込まれた冷却ガスは、冷却チャンバー2b内を上昇しながらコークスを冷却する。
FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of a coke dry digestion facility according to a first embodiment of the present invention. The coke
コークスとの熱交換によって昇温された冷却ガスは、冷却チャンバー2bの上部に設けられたガス排出口(図示せず)を通って環状チャネル3に排出される。環状チャネル3は、チャンバー2に周設されたチャネルであり、環状の水平断面を有する。排出された冷却ガス(排ガス)は、さらに、環状チャネル3に連通する煙道4に流れ込む。煙道4の途中にはホッパ型のダスト捕集部5が設けられ、排ガス中のダストを取り除く。本実施形態では、ダスト捕集部5での排ガスの偏流を防ぐために、煙道4に整流板が設けられる。なお、整流板の詳細については、煙道4の内部構造とともに後述する。
The cooling gas heated by heat exchange with the coke is discharged to the
ダスト捕集部5での一次除塵を経た排ガスは、引き続き煙道4を流れてボイラ6に送られる。このとき、排ガス中にダストが多く残っていると、ボイラ6の内部の配管などの設備の損耗が激しくなるため、ダスト捕集部5で効果的に排ガス中のダストを取り除くことが重要である。ボイラ6で熱回収された排ガスは、二次除塵を経た後、ブロワ7によって、再び冷却ガスとしてチャンバー2の底部から吹き込まれる。
The exhaust gas that has undergone primary dust removal in the
図2は、本発明の第1の実施形態に係るコークス乾式消化設備の部分斜視図である。図では、環状チャネル3、煙道4、ダスト捕集部5、およびボイラ6が示されている。上述のように、冷却チャンバー2bから環状チャネル3に排出された冷却ガス(排ガス)は、煙道4を流れてボイラ6に送られる。このとき、煙道4の途中に設けられたダスト捕集部5で、排ガス中のダストが取り除かれる。なお、図2、図3A、図3Bにおいて、チャンバー2、およびボイラ6の内部の配管などの図示は省略されている。
FIG. 2 is a partial perspective view of the coke dry digestion facility according to the first embodiment of the present invention. In the figure, an
ダスト捕集部5には、衝突板8とホッパ部9とが設けられる。衝突板8は、煙道4を略水平方向に流れる排ガスの流れに直交するように配置される。煙道4を流れてきた排ガスは、衝突板8によって流れを遮られ、流れの向きを下向きに変える。このとき、排ガス中のダストは、衝突板8に慣性衝突して落下する。
The
落下したダストは、衝突板8の下方に形成されたホッパ部9によって捕集される。ここで、ホッパ部9は、煙道4の底面が下向きに張り出して、断面が漏斗状のホッパを形成している部分である。一方、排ガスは、衝突板8の下端を迂回してさらに煙道4を流れ、ボイラ6に到達する。排ガスが迂回しやすいように、衝突板8の下部には図示されているような弧状の切り欠きが形成されていてもよい。
The fallen dust is collected by a
さらに、本実施形態では、煙道4に、排ガスの流れを左右方向に分割して案内する整流板10が設けられる。整流板10は、煙道4の入口と、煙道4に形成されたホッパ部9との間に、排ガスの流れに対して平行に設置される。
Furthermore, in this embodiment, the
なお、本明細書でいう「左右方向」は、排ガス流の進行方向、つまり環状チャネル3とボイラ6とを結ぶ方向を前後方向とした場合の左右方向を意味する。図2では、前後方向がx軸方向、左右方向がy軸方向、上下方向がz軸方向として図示されている。また、この説明では、煙道4の環状チャネル3側の口を入口、ボイラ6側の口を出口とする。
Note that the “left-right direction” in the present specification means the left-right direction when the traveling direction of the exhaust gas flow, that is, the direction connecting the
なお、整流板10の配置については、図示された例には限らず様々なバリエーションが可能である。例えば、長さについて、整流板10は、煙道4の入口に達していてもよいし、図示されたように入口から間隔を空けて設置されてもよい。また、整流板10は、図示されたように、煙道4のホッパ部9に至る傾斜部分にかからないように設置されてもよいし、少なくとも一部が傾斜部分にかかるように設置されてもよい。
The arrangement of the rectifying
一方、高さについて、整流板10は、高温の排ガスの影響による熱膨張を考慮して、上端と煙道4の天井面との間に隙間が空くように設置することが望ましい。整流作用を向上させるために、この隙間にグラスウールや弾性のある目地材を充填してもよい。また、整流板10の数は、必ずしも1枚には限られず、2枚以上であってもよい。
On the other hand, regarding the height, it is desirable that the rectifying
本実施形態では、かかる整流板10の作用によって、ダスト捕集部5での排ガス流の左右方向の偏流の発生によるダストの再飛散が抑制され、結果としてダスト捕集部5におけるダストの捕集率が向上する。この点について、以下で図3Aおよび図3Bを参照してさらに説明する。
In the present embodiment, due to the action of the rectifying
図3Aは、図2のA−A断面図である。図3Bは、整流板が設けられない比較例における図3Aと同様の断面図である。図3Bに示されるように、整流板が設けられない場合、煙道4を流れる排ガスにはカルマン渦が発生する。それゆえ、煙道4における排ガスの流速は、左右方向について不均一になり、その結果、ダスト捕集部5において、排ガス流が左右どちらかの側に偏って流れる偏流が発生する。この偏流のために、ホッパ部9で捕集されたダストの一部が再飛散し、排ガス流に戻ってしまう。
3A is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. FIG. 3B is a cross-sectional view similar to FIG. 3A in a comparative example in which a current plate is not provided. As shown in FIG. 3B, Karman vortices are generated in the exhaust gas flowing through the
一方、図3Aに示されるように、整流板10を設けた場合、整流板10が排ガスの流れを左右方向に分割して案内することによって、煙道4を流れる排ガスでのカルマン渦の発生が抑制される。それゆえ、煙道4における排ガスの流速は、左右方向について略均一になり、その結果、ダスト捕集部5においても偏流は発生しにくい。従って、ホッパ部9で捕集されたダストが再飛散するのを防ぐことができる。
On the other hand, as shown in FIG. 3A, when the rectifying
上記のような煙道4における偏流の発生は、従来のハーフモデルによる定常解析では発見されていなかった。本発明者らは、かかる従来の解析がコークス乾式消化設備1における排ガス中のダストの実際の挙動に整合しないことに着目し、フルモデルによる非定常解析を行った結果、カルマン渦に起因する偏流の発生を発見した。なお、本実施形態において、カルマン渦は、排ガスが煙道4に流れ込む前に環状チャネル3を通過することによって生じる。
The occurrence of drift in the
以上で説明した本発明の第1の実施形態では、煙道の入口とホッパ部との間に整流板を配置することによって、ダスト捕集部におけるダストの捕集率が向上する。これによって、排ガスとともにボイラに到達するダストが減少し、ボイラ設備の損耗を防止することができる。 In 1st Embodiment of this invention demonstrated above, the dust collection rate in a dust collection part improves by arrange | positioning a baffle plate between the entrance of a flue and a hopper part. As a result, dust that reaches the boiler together with the exhaust gas is reduced, and wear of the boiler equipment can be prevented.
(第2の実施形態)
次に、図4を参照して、本発明の第2の実施形態について説明する。本実施形態では、整流板が、煙道のホッパ部に設置される。なお、コークス乾式消化設備の全体構成については、上記の第1の実施形態と同様の構成とすることが可能であるため、詳細な説明は省略する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, a baffle plate is installed in the hopper part of a flue. In addition, about the whole structure of a coke dry-digestion equipment, since it can be set as the structure similar to said 1st Embodiment, detailed description is abbreviate | omitted.
図4は、本発明の第2の実施形態に係るコークス乾式消化設備の部分斜視図である。図では、上記の図2と同様に、環状チャネル3、煙道4、ダスト捕集部5、およびボイラ6が示されている。
FIG. 4 is a partial perspective view of a coke dry digestion facility according to a second embodiment of the present invention. In the figure, the
本実施形態でも、煙道4には、排ガスの流れを左右方向に分割して案内する整流板11が設けられる。整流板11は、煙道4に形成されたホッパ部9の下部に、排ガスの流れに対して平行に設置される。上記の第1の実施形態における整流板10が、煙道4のダスト捕集部5の前の部分での左右方向のカルマン渦の発生を抑制することでダスト捕集部5での偏流によるダストの再飛散を防いだのに対して、本実施形態における整流板11は、ダスト捕集部5での左右方向の偏流の発生を直接的に抑制することで、ダストの再飛散を防ぐ。
Also in the present embodiment, the
なお、ホッパ部9の上方には衝突板8が設置されているため、整流板11と衝突板8とは、互いに直交した状態で対向する。高温の排ガスの影響による熱膨張を考慮して、整流板11の上端と、対向する衝突板8の下端との間には隙間を設けることが望ましい。整流板11は、図示されているように、衝突板8の下端との隙間が比較的小さい大型のものであってもよいし、衝突板8との間に大きく隙間が空く小型のものであってもよい。
In addition, since the
以上で説明した本発明の第2の実施形態では、ダスト捕集部として設けられる煙道のホッパ部に整流板を配置することによって、ダストの捕集率が向上する。これによって、排ガスとともにボイラに到達するダストが減少し、ボイラ設備の損耗を防止することができる。 In the second embodiment of the present invention described above, the dust collection rate is improved by arranging the current plate in the hopper portion of the flue provided as the dust collection portion. As a result, dust that reaches the boiler together with the exhaust gas is reduced, and wear of the boiler equipment can be prevented.
次に、本発明の実施例について説明する。以下の例では、上記の第1の実施形態および第2の実施形態のそれぞれに係る2種類の整流板を設置した実施例と、整流板を設置しない比較例との間で、数値流体解析によってシミュレーションしたダストの捕集率を比較した。 Next, examples of the present invention will be described. In the following example, numerical fluid analysis is performed between an example in which two types of rectifying plates according to each of the first embodiment and the second embodiment are installed and a comparative example in which no rectifying plate is installed. The simulated dust collection rates were compared.
解析の条件として、煙道の断面は幅約6m、高さは約4m、循環する冷却ガスの流量は28.5×104Nm3/hとした。解析対象のダストは、ボイラ設備の損耗への影響が大きく、かつダスト捕集率が偏流の影響を大きく受ける、径が500μmのダストである。さらに、煙道内の壁面反発係数eは、0.2の場合と0.5の場合との2種類についてシミュレーションを実行した。壁面反発係数は、壁面へのダストの付着によって変化する。 As analysis conditions, the cross section of the flue was about 6 m wide, about 4 m high, and the circulating cooling gas flow rate was 28.5 × 10 4 Nm 3 / h. The dust to be analyzed is dust having a diameter of 500 μm, which has a great influence on the wear of the boiler equipment and whose dust collection rate is greatly affected by the drift. Furthermore, the wall surface restitution coefficient e in the flue was simulated for two types: 0.2 and 0.5. The wall surface restitution coefficient varies depending on the adhesion of dust to the wall surface.
図5は、上記のシミュレーションの結果を示すグラフである。「比較例」では、整流板が設けられない。「実施例1」では、第1の実施形態として説明されたように、煙道の入口とホッパ部との間に整流板が設けられる。「実施例2」では、第2の実施形態として説明されたように、煙道のホッパ部に整流板が設けられる。 FIG. 5 is a graph showing the results of the above simulation. In the “comparative example”, the current plate is not provided. In “Example 1”, as described in the first embodiment, a current plate is provided between the inlet of the flue and the hopper. In “Example 2”, as described in the second embodiment, a current plate is provided in the hopper portion of the flue.
グラフに示されるように、比較例では30%台後半であったダスト捕集率が、実施例1、実施例2ともに、50%前後まで向上している。この結果は、本発明の実施形態における整流板の設置が、ダスト捕集率の向上に有効であることを示しているといえる。上述のように、このシミュレーションの対象になった径500μmのダストは、ボイラ設備の損耗への影響が大きいダストである。従って、この径のダストの捕集率が向上することは、ボイラ設備の損耗を防止する上での効果が大きい。 As shown in the graph, in the comparative example, the dust collection rate, which was in the latter half of the 30% range, is improved to about 50% in both Example 1 and Example 2. This result can be said that the installation of the current plate in the embodiment of the present invention is effective in improving the dust collection rate. As described above, the dust having a diameter of 500 μm that is the object of this simulation is a dust that has a great influence on the wear of the boiler equipment. Therefore, an improvement in the collection rate of dust with this diameter has a great effect in preventing wear of the boiler equipment.
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to such examples. It is obvious that a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains can come up with various changes or modifications within the scope of the technical idea described in the claims. Of course, it is understood that these also belong to the technical scope of the present invention.
1 コークス乾式消化設備
2 チャンバー
3 環状チャネル
4 煙道
5 ダスト捕集部
6 ボイラ
7 ブロワ
8 衝突板
9 ホッパ部
10,11 整流板
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記煙道に、前記排ガスの流れを該流れの左右方向に分割して案内する整流板を設けたことを特徴とするダスト捕集装置。 A dust collector that collects dust in exhaust gas flowing through a flue through an annular channel using a collision plate that blocks the flow of the exhaust gas and a hopper formed in the flue below the collision plate. There,
A dust collecting device, characterized in that a rectifying plate is provided in the flue to divide and guide the flow of the exhaust gas in the horizontal direction of the flow.
The dust collecting device according to claim 1, wherein the current plate is installed in the hopper portion.
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