JP6652088B2 - Exhaust gas treatment equipment for coke ovens - Google Patents
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Description
本発明は、コークス炉からの排ガスを集塵処理して排出するコークス炉の排ガス処理装置に関する。 The present invention relates to a coke oven exhaust gas treatment device that collects and discharges exhaust gas from a coke oven.
従来から、石炭を乾留してコークスを生成する炭化室と、炭化室に隣接して加熱する燃焼室とが、壁を介して交互に並ぶコークス炉において、燃焼室からの排ガス中に含まれる煤塵を集塵機によって除去することが知られている。また、不測の事態によって排ガスの集塵処理が突如停止した場合であっても、煙道内での排ガスの異常燃焼を防止可能な排ガス処理装置が提案されている。具体的には、特許文献1には、集塵排ガス経路の出側開口端部に設けられ、集塵排ガス経路を通じて煙突内に導入される集塵処理後の排ガス(集塵排ガス)を煙突の開口幅方向に分散させる分散板が開示されている。
Conventionally, in a coke oven in which a carbonization chamber that carbonizes coal to produce coke and a combustion chamber that heats adjacent to the carbonization chamber are alternately arranged through walls, soot and dust contained in exhaust gas from the combustion chamber Is known to be removed by a dust collector. Further, there has been proposed an exhaust gas treatment apparatus capable of preventing abnormal combustion of exhaust gas in a flue even when dust collection processing of exhaust gas is suddenly stopped due to an unexpected situation. Specifically,
一般的に、煙突の下部は、地震等によって煙突が転倒しないように強固な構造を有している。このため、煙突の下部に集塵機の吐出ダクトを接続する場合、その接続位置は煙突の構造上の制約から例えば地表から10m程度の高さ位置になる。また、集塵機本体は地表に設置されるファン等の重量の大きい装置を備えるために、吐出ダクトには鉛直上方に伸びる立ち上がり部分が存在する。このため、立ち上がり部分を煙突近傍に設ける場合には、吐出ダクトには煙突の側面方向に向かう略直角に屈曲するベンド部が必要になる。 Generally, the lower part of the chimney has a strong structure so that the chimney does not fall down due to an earthquake or the like. For this reason, when the discharge duct of the dust collector is connected to the lower part of the chimney, the connection position is, for example, about 10 m above the ground surface due to the structural limitation of the chimney. In addition, since the dust collector body includes a heavy device such as a fan installed on the ground surface, the discharge duct has a rising portion extending vertically upward. Therefore, when the rising portion is provided in the vicinity of the chimney, the discharge duct needs a bend portion bent at a substantially right angle toward the side surface of the chimney.
ところが、吐出ダクトにベンド部を設けた場合、吐出ダクトの吐出口付近における集塵排ガスの流れが上方向に偏る。このため、コークス炉からの集塵処理されていない排ガスを煙突下部に導入可能な煙突において、集塵排ガスをその上部に導入する場合、煙突内に合流した後、集塵排ガスが煙突内に漂う集塵処理されていない排ガス(未集塵排ガス)を吸い上げることによって未集塵排ガスが煙突から排出されてしまう。しかしながら、特許文献1記載の分散板は、集塵排ガスを煙突の開口幅方向に分散させるだけであるので、集塵排ガスが煙突内に漂う未集塵排ガスを吸い上げることによって未集塵排ガスが煙突から排出されることを抑制できない。
However, when the discharge duct is provided with the bend portion, the flow of the dust collection exhaust gas near the discharge port of the discharge duct is biased upward. For this reason, in the stack where the exhaust gas not subjected to dust collection from the coke oven can be introduced into the lower part of the chimney, when the exhaust gas is introduced into the upper part of the stack, the dust exhaust gas flows into the stack after merging into the chimney. By sucking up the exhaust gas that has not been subjected to the dust collection processing (uncollected exhaust gas), the uncollected exhaust gas is discharged from the chimney. However, the dispersion plate described in
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、集塵処理後の排ガスが煙突内に漂う集塵処理されていない排ガスを吸い上げることによって集塵処理されていない排ガスが煙突から排出されることを抑制可能なコークス炉の排ガス処理装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to remove exhaust gas that has not been subjected to dust collection processing by sucking up exhaust gas that has not been subjected to dust collection processing in which exhaust gas after dust collection floats in a chimney. An object of the present invention is to provide a coke oven exhaust gas treatment device capable of suppressing discharge from a chimney.
本発明の第1の態様に係るコークス炉の排ガス処理装置は、水平方向に設けられた、コークス炉から排出された排ガスが供給される煙道と、前記煙道から分岐し、鉛直方向に立設された煙突の第1高さ位置に前記排ガスを導入する未集塵排ガス経路と、前記煙道から分岐して前記排ガスを吸引する吸引ダクト、前記吸引ダクトによって吸引された排ガスを集塵処理する集塵機、及び集塵処理された排ガスを前記第1高さ位置よりも高い前記煙突の第2高さ位置に導入する吐出ダクトと、を有する集塵排ガス経路と、を備えるコークス炉の排ガス処理装置において、前記排ガス処理装置は、前記未集塵排ガス経路が開放されている状態で運転され、前記吸引ダクトに吸引される排ガスの量が前記コークス炉から排出される排ガスの量以上であり、前記吐出ダクトは、前記煙突の側面に略水平方向から接続する水平部と、前記水平部より前記排ガスの流れ方向上流側において略鉛直方向に立ち上がる鉛直部と、前記水平部と前記鉛直部とを接続する屈曲構造を有するベンド部と、を備え、前記ベンド部内には該ベンド部の屈曲中心と略同じ屈曲中心を有する屈曲構造の案内板が前記ベンド部の径方向に1又は複数枚設けられていることを特徴とする。 An exhaust gas treatment device for a coke oven according to a first aspect of the present invention is provided with a flue provided with exhaust gas discharged from a coke oven, which is provided in a horizontal direction, and a vertical branch that branches off from the flue and stands in a vertical direction. An uncollected exhaust gas path for introducing the exhaust gas at a first height position of the provided chimney, a suction duct branched from the flue to suck the exhaust gas, and a dust collection process for the exhaust gas sucked by the suction duct. Exhaust gas path for a coke oven, comprising: a dust collector that performs dust collection; and a discharge duct that introduces exhaust gas that has been subjected to dust collection to a second height position of the chimney higher than the first height position. In the apparatus, the exhaust gas treatment device is operated in a state where the uncollected exhaust gas path is open, and the amount of exhaust gas sucked into the suction duct is equal to or more than the amount of exhaust gas discharged from the coke oven. The discharge duct includes a horizontal portion connected to the side surface of the chimney from a substantially horizontal direction, a vertical portion rising substantially vertically on the upstream side in the exhaust gas flow direction from the horizontal portion, and the horizontal portion and the vertical portion. And a bend portion having a bent structure for connection, wherein one or more guide plates having a bent structure having a bending center substantially the same as the bending center of the bend portion are provided in the bend portion in the radial direction of the bend portion. It is characterized by having.
本発明の第2の態様に係るコークス炉の排ガス処理装置は、水平方向に設けられた、コークス炉から排出された排ガスが供給される煙道と、前記煙道から分岐し、鉛直方向に立設された煙突の第1高さ位置に前記排ガスを導入する未集塵排ガス経路と、前記煙道から分岐して前記排ガスを吸引する吸引ダクト、前記吸引ダクトによって吸引された排ガスを集塵処理する集塵機、及び集塵処理された排ガスを前記第1高さ位置よりも高い前記煙突の第2高さ位置に導入する吐出ダクトと、を有する集塵排ガス経路と、を備えるコークス炉の排ガス処理装置において、前記排ガス処理装置は、前記未集塵排ガス経路が開放されている状態で運転され、前記吸引ダクトに吸引される排ガスの量が前記コークス炉から排出される排ガスの量以上であり、前記吐出ダクトは、前記煙突の側面に略水平方向から接続する水平部と、前記水平部より前記排ガスの流れ方向上流側において略鉛直方向に立ち上がる鉛直部と、前記水平部と前記鉛直部とを接続する屈曲構造を有するベンド部と、を備え、前記吐出ダクトの吐出口の内部には、前記煙突の軸に対して水平方向に広がる複数の分散板が設置されていることを特徴とする。 An exhaust gas treatment apparatus for a coke oven according to a second aspect of the present invention is provided with a flue provided with exhaust gas discharged from a coke oven, which is provided in a horizontal direction, and a branch from the flue, which stands vertically. An uncollected exhaust gas path for introducing the exhaust gas at a first height position of the provided chimney, a suction duct branched from the flue to suck the exhaust gas, and a dust collection process for the exhaust gas sucked by the suction duct. Exhaust gas path for a coke oven, comprising: a dust collector that performs dust collection; and a discharge duct that introduces exhaust gas that has been subjected to dust collection to a second height position of the chimney higher than the first height position. In the apparatus, the exhaust gas treatment device is operated in a state where the uncollected exhaust gas path is open, and the amount of exhaust gas sucked into the suction duct is equal to or more than the amount of exhaust gas discharged from the coke oven. The discharge duct includes a horizontal portion connected to the side surface of the chimney from a substantially horizontal direction, a vertical portion rising substantially vertically on the upstream side in the exhaust gas flow direction from the horizontal portion, and the horizontal portion and the vertical portion. And a bend portion having a bent structure for connection, wherein a plurality of dispersion plates extending horizontally with respect to the axis of the chimney are provided inside the discharge port of the discharge duct.
本発明の第3の態様に係るコークス炉の排ガス処理装置は、水平方向に設けられた、コークス炉から排出された排ガスが供給される煙道と、前記煙道から分岐し、鉛直方向に立設された煙突の第1高さ位置に前記排ガスを導入する未集塵排ガス経路と、前記煙道から分岐して前記排ガスを吸引する吸引ダクト、前記吸引ダクトによって吸引された排ガスを集塵処理する集塵機、及び集塵処理された排ガスを前記第1高さ位置よりも高い前記煙突の第2高さ位置に導入する吐出ダクトと、を有する集塵排ガス経路と、を備えるコークス炉の排ガス処理装置において、前記排ガス処理装置は、前記未集塵排ガス経路が開放されている状態で運転され、前記吸引ダクトに吸引される排ガスの量が前記コークス炉から排出される排ガスの量以上であり、前記吐出ダクトは、前記煙突の側面に略水平方向から接続する水平部と、前記水平部より前記排ガスの流れ方向上流側において略鉛直方向に立ち上がる鉛直部と、前記水平部と前記鉛直部とを接続する屈曲構造を有するベンド部と、を備え、前記ベンド部内には該ベンド部の屈曲中心と略同じ屈曲中心を有する屈曲構造の案内板が前記ベンド部の径方向に沿って1又は複数枚設けられ、前記吐出ダクトの吐出口の内部には、前記煙突の軸に対して水平方向に広がる複数の分散板が設置されていることを特徴とする。 An exhaust gas treatment device for a coke oven according to a third aspect of the present invention is provided with a flue provided with exhaust gas discharged from the coke oven, which is provided in a horizontal direction, and a branch from the flue, which stands vertically. An uncollected exhaust gas path for introducing the exhaust gas at a first height position of the provided chimney, a suction duct branched from the flue to suck the exhaust gas, and a dust collection process for the exhaust gas sucked by the suction duct. Exhaust gas path for a coke oven, comprising: a dust collector that performs dust collection; and a discharge duct that introduces exhaust gas that has been subjected to dust collection to a second height position of the chimney higher than the first height position. In the apparatus, the exhaust gas treatment device is operated in a state where the uncollected exhaust gas path is open, and the amount of exhaust gas sucked into the suction duct is equal to or more than the amount of exhaust gas discharged from the coke oven. The discharge duct includes a horizontal portion connected to the side surface of the chimney from a substantially horizontal direction, a vertical portion rising substantially vertically on the upstream side in the exhaust gas flow direction from the horizontal portion, and the horizontal portion and the vertical portion. A bend portion having a bent structure to be connected, and one or a plurality of guide plates having a bent structure having substantially the same bending center as the bending center of the bend portion in the bend portion along the radial direction of the bend portion. A plurality of dispersing plates are provided inside the discharge port of the discharge duct, and are spread in a horizontal direction with respect to the axis of the chimney.
本発明に係るコークス炉の排ガス処理装置は、上記発明において、前記吐出ダクトの吐出口の断面形状は、鉛直方向の辺の長さよりも水平方向の辺の長さが長い略長方形形状であり、前記分散板の設置箇所において前記吐出ダクトの吐出口が前記排ガスの流れ方向上流側から流れ方向下流側に向けて鉛直方向に絞られていることを特徴とする。 In the exhaust gas treatment device for a coke oven according to the present invention, in the above invention, a cross-sectional shape of the discharge port of the discharge duct is a substantially rectangular shape in which a length of a horizontal side is longer than a length of a vertical side, A discharge port of the discharge duct is narrowed in a vertical direction from an upstream side in the flow direction of the exhaust gas to a downstream side in the flow direction at the installation location of the dispersion plate.
本発明に係るコークス炉の排ガス処理装置は、上記発明において、前記吐出ダクトから吐出される集塵処理後の排ガスの温度は前記煙道を流れる集塵処理されていない排ガスの温度よりも低く、前記吐出ダクトから吐出される集塵処理後の排ガスの単位時間当たりの運動量を煙突の断面積で除算した値が、集塵処理されていない排ガスの温度と集塵処理後の排ガスの温度との差及び前記煙道の高さ位置と前記吐出ダクトの吐出口の高さ位置と差により生じる浮力による圧力の6倍以上であることを特徴とする。 In the exhaust gas treatment device for a coke oven according to the present invention, in the above invention, the temperature of the exhaust gas after the dust collection process discharged from the discharge duct is lower than the temperature of the exhaust gas that has not been subjected to the dust collection process flowing through the flue, The value obtained by dividing the momentum per unit time of exhaust gas discharged from the discharge duct after the dust collection process by the cross-sectional area of the chimney is the difference between the temperature of the exhaust gas not subjected to the dust collection process and the temperature of the exhaust gas after the dust collection process. The pressure is at least six times the pressure due to buoyancy caused by the difference and the height position of the flue and the height position of the discharge port of the discharge duct.
本発明に係るコークス炉の排ガス処理装置は、上記発明において、前記吸引ダクトとの接続箇所における前記煙道の断面形状は略長方形形状であり、前記煙道との接続箇所における前記吸引ダクトの開口部は前記煙道の長辺側に長いことを特徴とする。 In the exhaust gas treatment apparatus for a coke oven according to the present invention, in the above invention, a cross-sectional shape of the flue at a connection point with the suction duct is substantially rectangular, and an opening of the suction duct at a connection point with the flue. The portion is long on the long side of the flue.
本発明に係るコークス炉の排ガス処理装置は、上記発明において、前記吸引ダクトとの接続箇所における前記煙道の断面形状は略半円形形状であり、前記煙道との接続箇所における前記吸引ダクトの開口部は前記煙道の直径側に長いことを特徴とする。 In the exhaust gas treatment apparatus for a coke oven according to the present invention, in the above invention, a cross-sectional shape of the flue at a connection point with the suction duct is substantially a semicircular shape, and the suction duct at a connection point with the flue is The opening is long on the diameter side of the flue.
本発明に係るコークス炉の排ガス処理装置は、上記発明において、前記煙道との接続箇所における前記吸引ダクトの開口部の幅は、前記煙道の断面幅の70%以上であることを特徴とする。 In the exhaust gas treatment device for a coke oven according to the present invention, in the above invention, a width of an opening of the suction duct at a connection point with the flue is 70% or more of a cross-sectional width of the flue. I do.
本発明に係るコークス炉の排ガス処理装置によれば、集塵処理後の排ガスが煙突内に漂う集塵処理されていない排ガスを吸い上げることによって集塵処理されていない排ガスが煙突から排出されることを抑制できる。 According to the exhaust gas treatment apparatus for a coke oven according to the present invention, the exhaust gas after the dust collection process is discharged from the chimney by sucking up the exhaust gas not subjected to the dust collection process that floats in the chimney. Can be suppressed.
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態であるコークス炉の排ガス処理装置の構成及びその動作について説明する。 Hereinafter, the configuration and operation of an exhaust gas treatment device for a coke oven according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
〔全体構成〕
まず、図1を参照して、本発明の一実施形態であるコークス炉の排ガス処理装置の全体構成について説明する。
〔overall structure〕
First, an overall configuration of a coke oven exhaust gas treatment apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
図1は、本発明の一実施形態であるコークス炉の排ガス処理装置の全体構成を示す模式図である。図1に示すように、本発明の一実施形態であるコークス炉の排ガス処理装置1は、コークス炉2からの排ガスを集塵処理して排出する装置であり、煙道3と、煙道3から分岐された未集塵排ガス経路4及び集塵排ガス経路5と、を備えている。なお、コークス炉2は、石炭を乾留してコークスを生成する炭化室と、炭化室に隣接して加熱する燃焼室とが、壁を介して交互に並んだ構成を有している。このようなコークス炉2では、老朽化等に伴い壁のレンガに亀裂等の隙間が生じると炭化室で発生したガスが壁のレンガの隙間を通って燃焼室内に流入し、燃焼室内で煤が生じて燃焼の排ガスと共に煤塵を含んだ排ガスとして排出される。
FIG. 1 is a schematic diagram showing the entire configuration of an exhaust gas treatment device for a coke oven according to one embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, an exhaust
煙道3は、コークス炉2と煙突6とを連通して、コークス炉2から煙突6に通じる排ガス経路を形成する。詳細には、煙道3の入側開口端部はコークス炉2に接続されている。煙道3の出側は、未集塵排ガス経路4と集塵排ガス経路5とに分岐し、未集塵排ガス経路4と集塵排ガス経路5の各出側開口端部は煙突6に接続されている。このように、煙道3は、未集塵排ガス経路4と集塵排ガス経路5とに分岐してコークス炉2と煙突6とを連通させている。また、煙道3には、圧力調整弁7が設けられている。圧力調整弁7は、煙道3における未集塵排ガス経路4と集塵排ガス経路5との分岐部分に比して上流側(コークス炉2側)に設けられている。圧力調整弁7は、煙道3の開度を調整することによってコークス炉2からの排ガスの煙道3内における圧力を調整する。
The
未集塵排ガス経路4は、コークス炉2からの排ガス(未集塵排ガス)を煙突6の低部位へ直接供給する排ガス経路である。ここで、煙突6内の低部位とは、集塵排ガス経路5が集塵処理後の排ガス(集塵排ガス)を導入する煙突6内の所定部位(第2高さ位置)に比して低い高さ位置(第1高さ位置)のことを意味する。
The uncollected exhaust gas path 4 is an exhaust gas path for directly supplying the exhaust gas (uncollected exhaust gas) from the coke oven 2 to a low portion of the
集塵排ガス経路5は、ガス流量調整弁8、遮断弁9、集塵機10、及び吸引送風機11を備え、集塵機8を経由させてコークス炉2からの未集塵排ガスを集塵処理して煙突6内の所定部位に導入する排ガス経路である。
The dust-collecting exhaust gas path 5 includes a gas flow control valve 8, a shut-off valve 9, a
ガス流量調整弁8は、集塵排ガス経路5のうちの煙道3から分岐して未集塵排ガスを吸引する吸引ダクト5aに配置されている。ガス流量調整弁8は、コークス炉2から集塵排ガス経路5へ流通する未集塵排ガスの流量を調整する。
The gas flow control valve 8 is disposed in a
遮断弁9は、集塵排ガス経路5のうちのガス流量調整弁8と集塵機10との間に配置されている。遮断弁9は、集塵排ガス経路5のうちの集塵機10に通じる部分を開閉することによって、集塵機10への未集塵排ガスの流通を許容又は遮断する。具体的には、遮断弁9は、集塵機10等の立ち上げ又はメンテナンス等を行う期間のみ、集塵排ガス経路5を全閉状態にして、集塵機10への未集塵排ガスの流通を遮断する。一方、遮断弁9は、この期間以外、すなわち、コークス炉2からの未集塵排ガスを集塵処理して煙突6から排出すべき期間、常に集塵排ガス経路5を開状態にして、集塵機10への未集塵排ガスの流通を許容する。
The shutoff valve 9 is disposed between the gas flow control valve 8 and the
集塵機10は、コークス炉2からの未集塵排ガスを集塵処理する装置である。具体的には、集塵機10は、電気集塵機又はバグフィルタ等を用いて実現され、遮断弁9と吸引送風機11との間に配置されている。集塵機10は、煙道3の分岐部分から集塵排ガス経路5内に流入した未集塵排ガスを集塵処理することによって、未集塵排ガスに含まれる煤塵を除去する。この結果、集塵機10は、コークス炉2からの未集塵排ガスから煤塵を除去した排ガス、すなわち集塵排ガスを生成する。
The
吸引送風機11は、従来の集塵処理に用いられる従来の吸引送風機に比して強力な吸引機能を有するものであり、集塵排ガス経路5のうちの集塵機10の後段に配置されている。吸引送風機11は、集塵排ガス経路5に沿って未集塵排ガスをコークス炉2側から集塵機10へ流通させると共に、吐出ダクト5bを介して集塵機10から煙突6内の所定部位に向けて集塵排ガスを流通させる。
The
〔吸引ダクト及び吐出ダクトの構成〕
次に、図2〜図9を参照して、上記集塵排ガス経路5における吸引ダクト5a及び吐出ダクト5bの構成について詳しく説明する。
[Structure of suction duct and discharge duct]
Next, the configurations of the
図2(a),(b)はそれぞれ、吸引ダクト5a及び吐出ダクト5bの構成を説明するための平面図及び側面図である。図2(a),(b)に示すように、本実施形態では、吸引ダクト5aは、煙道3から鉛直上方に分岐して未集塵排ガスを吸引する。吸引ダクト5aが鉛直上方に分岐する理由は、煙道3が盛り土によって地表レベルよりも少なくとも煙道3の高さ分高くなっており、吸引ダクト5aを水平方向に分岐させると、盛り土を掘って吸引ダクト5aを埋設することになり、施工費用が増大するためである。そして、未集塵排ガスは例えば230℃の高温になりうるのに対して、集塵機10の耐熱温度は例えば200℃であるため、大気圧よりも低い吸引ダクト5a内の圧力を利用して、外気導入弁12から大気温度の空気を吸い込ませて未集塵排ガスの温度を集塵機10の耐熱温度以下にしている。
FIGS. 2A and 2B are a plan view and a side view, respectively, for explaining the configuration of the
外気と合流した未集塵排ガスは、集塵機10を通過して、煤塵を除去された集塵排ガスとなり、吸引送風機11に吸引される。吸引送風機11のファンは回転体であるため、吸引送風機11は共振を防止するために地表レベルの強固な基礎上の架構に設置されている。吸引送風機11の吐出口は、地表近くを通る吐出ダクト5bに接続され、煙突6へと導かれる。ここで、煙道3から集塵機10に吸引される未集塵排ガス量がコークス炉2から排出される排ガス量を下回ると、その差が未集塵排ガス経路4を通って煙突6から排出されるため、煤塵の混じった排ガスが黒煙として見える可能性がある。
The uncollected exhaust gas that has merged with the outside air passes through the
このため、煙道3から集塵機10に吸引される未集塵排ガス量はコークス炉2から排出される排ガス量以上となるよう余裕を持って設定されている。ところが、煙道3から集塵機10に吸引される未集塵排ガス量とコークス炉2からの排ガス量との差は、集塵排ガスが未集塵排ガス経路4を逆流して未集塵排ガスが順流してくることを阻止するが、未集塵排ガスの逆流量を多くすることは集塵機10の容量を大きく設計することに他ならない。このため、煙道3から集塵機10に吸引される未集塵排ガス量とコークス炉2からの排ガス量との差は、経済的にはできるだけ少なくすることが望ましく、未集塵排ガス量の3〜5%の範囲内とすることが望ましい。
For this reason, the amount of uncollected exhaust gas sucked from the
煙突6は円筒状の鉄筋コンクリート製で高さが120mあり、地震等によって転倒しないようにその最下部は強固な構造を有している。このため、煙突6の下部に吐出ダクト5bを接続する場合でも、接続位置は最下部を避け地表から10mの高さとしている。このような背景から、吐出ダクト5bには地表近くから煙突6の接続口まで鉛直方向に立ち上がる部分が存在している。また、コークス炉2への燃焼用空気の供給は、煙突6に生じるドラフトによってなされており、吸引送風機11により強制通気する集塵排ガス経路5内の流速よりも未集塵排ガス経路4内の流速を小さくする必要がある。このため、未集塵排ガス経路4の断面積は集塵排ガス経路5の断面積より大きくなっている。
The
図3(a),(b)はそれぞれ、吐出ダクト5bの構成を示す鉛直方向断面図及び水平方向断面図である。図3(a),(b)に示すように、吐出ダクト5bは、煙突6の側面に略水平方向から接続する水平部5b1と、水平部5b1より排ガスの流れ方向上流側において略鉛直方向に立ち上がる鉛直部5b2と、水平部5b1と鉛直部5b2とを接続する屈曲構造を有するベンド部5b3と、を備えている。ベンド部5b3内には、3枚の案内板13が設けられている。各案内板13は、ベンド部5b3の屈曲中心と略同じ屈曲中心を有する屈曲構造を有し、ベンド部5b3の内半径と外半径とを等比に分割する位置に配置されている。これにより、案内板13によって分割された集塵排ガス経路5は相似形となり、効率よく集塵排ガスの流れを直角に曲げることができる。本実施形態では、案内板13は複数枚設けられているが、本発明は本実施形態に限定されることはなく、案内板13の枚数は1枚であってもよい。
FIGS. 3A and 3B are a vertical sectional view and a horizontal sectional view showing the configuration of the
また、案内板13のガス流れ方向下流側には、水平方向に伸びる平板部13aが設けられており、この平板部13aによって集塵排ガスの流れを整えている。また、吐出ダクト5bの出側開口部(吐出口)には、それぞれの開き角度が6°の分散板14が11枚設けられており、全体で60°に開くようにしている。分散板14間の開き角度が6°よりも大きい場合、分散板14の間で集塵排ガスの流れが剥離して偏流が生じる結果、分散板14の効果が不十分となる。また、分散板14間の開き角度が6°よりも小さい場合には、同じ60°の開き角度を得るのに、分散板14の枚数が増えて不経済となる上に、分散板14の表面の摩擦によって圧力損失が大きくなる。なお、本実施形態では、案内板13と分散板14とを吐出ダクト5bに設けることとしたが、案内板13及び分散板14の一方のみを吐出ダクト5bに設けるようにしてもよい。
Further, a
図4は、流体解析によって求められた、図3(a),(b)に示す吐出ダクト5bの構成における煙突6の鉛直方向断面内での集塵排ガスの速度分布を示す。図4において、矢印の方向は集塵排ガスの流れ方向、矢印の長さは集塵排ガスの速度を示している。図4に示すように、吐出ダクト5bの接続部R1において集塵排ガスは略均一な流速分布を示しており、煙突6内に吐出された集塵排ガスの主流が煙突6の正面内壁6aに到達している。これにより、集塵排ガスの流れを横断して未処理排ガスが煙突6の上方に漏洩できなくなるので、未処理排ガスを遮断することができる。
FIG. 4 shows the velocity distribution of the collected exhaust gas in the vertical section of the
これに対して、図5は、流体解析によって求められた、案内板13及び分散板14のない吐出ダクト5bの構成における煙突6の鉛直方向断面内での集塵排ガスの速度分布を示す。図5において、矢印の方向は集塵排ガスの流れ方向、矢印の長さは集塵排ガスの速度を示している。図5に示すように、案内板13及び分散板14がない場合、吐出ダクト5bの接続部R2で集塵排ガスの流れが上方に偏り、吐出後もその傾向が維持されるため、煙突6の正面内壁6aに集塵排ガスの主流が到達していない。この場合は、煙突6内に存在している未処理排ガスが煙突6の上方に漏洩する可能性があり、煙突6からの排ガスに黒煙として混じりこむので、付近の住民に不快感を与えることがありえる。
On the other hand, FIG. 5 shows the velocity distribution of the collected exhaust gas in the vertical section of the
図6(a),(b)はそれぞれ、図3(a),(b)に示す吐出ダクト5bの変形例の構成を示す鉛直方向断面図及び水平方向断面図である。図6(a),(b)に示す変形例では、分散板14の箇所において吐出ダクト5bの吐出口5b4をガス流れ方向上流側からガス流れ方向下流側に向けて絞っている。図7は、流体解析によって求められた、図6(a),(b)に示す吐出ダクト5bの構成における煙突6の鉛直方向断面内での集塵排ガスの速度分布を示す図である。図7において、矢印の方向は集塵排ガスの流れ方向、矢印の長さは集塵排ガスの速度を示している。図7に示すように、図6(a),(b)に示す吐出ダクト5bの構成によれば、水平方向に吐出される集塵排ガスの流速を速めることができるので、煙突6内に吐出された集塵排ガスの主流が煙突6の正面内壁6aにより大きな流速をもって衝突し、図3(a),(b)に示す吐出ダクト5bの形状よりも未処理排ガスの漏洩防止効果を大きくすることができる。
FIGS. 6A and 6B are a vertical sectional view and a horizontal sectional view, respectively, showing a configuration of a modified example of the
なお、本実施形態では、分散板14の入側断面積と出側断面積とが等しくなるように吐出ダクト5bの吐出口5b4を絞っている。このため、分散板14の間での集塵排ガスの流速は入側から出側にわたってほぼ一定であり、減速による集塵排ガスの流れの剥離や加速による圧損の増大を防止できる。具体的には、本実施形態では、内直径6.2m、断面積30.2m2の煙突6に対して、分散板14の幅は入側から出側に向けて1.9mから2.2mに広げつつ、高さは入側から出側に向けて1.6mから1.36mに狭めることにより、分散板14の断面積を3.0m2と一定としている。
In the present embodiment, the outlet 5b4 of the
以上の実施形態では、案内板13と分散板14の両方が設置された例について説明したが、案内板13のみでも図4に示す領域R1では流れが均一になっており、未集塵ガスの漏洩防止効果を発揮できる。また、分散板14のみでも集塵排ガスは煙突6内で水平方向に広がるので、未集塵ガスの漏洩防止効果を発揮できる。
In the above embodiment, an example in which both the
また、特に未集塵排ガスが集塵排ガスよりも高温である場合、集塵排ガス中を未集塵排ガスが上昇する浮力が発生し、煙突単位断面積当たりに作用する浮力は、未集塵排ガス経路4が煙突6に接続する高さ位置と吐出ダクト5bが煙突6に接続する高さ位置との高低差が10mである場合、4.6Paの圧力に相当する。この4.6Paの圧力は、200℃の集塵排ガス密度(0.778kg/m3)と230℃の未集塵排ガス密度(0.731kg/m3)との差(0.047kg/m3)に重力加速度(9.8m/s2)と高低差(10m)を乗じて算出したものである。吐出ダクト5bの吐出口5b4を絞らない場合、集塵排ガスの吐出流速は16.1m/s、その単位時間当たりの運動量は710Nであり、集塵排ガスの吐出流が煙突6の断面積に均一に作用した場合の圧力は23.7Paと浮力の5.2倍となる。この単位時間当たりの運動量は、吐出流速に集塵排ガスの流量(56.7m3/s)と集塵排ガス密度を乗じて求まり、その圧力への換算は煙突の断面積(29.9m2)で除して行ったものである。ところが、分散板14によっても集塵排ガスの吐出流を煙突6の断面に均一には作用させることができないので、未集塵排ガスの逆流量が未集塵排ガス量の5%のときに未集塵排ガスの漏洩が1.0%存在する流体解析結果であった。これに対して、吐出ダクト5bの吐出口5b4を絞った場合には、集塵排ガスの吐出流速は19.0m/sに高まり、その単位時間当たりの運動量も838Nになり、それを煙突6の断面積で除した値は28.0Paと煙突単位断面積当たりの浮力の6.1倍になり、未集塵排ガスの漏洩をゼロにすることができた。
In addition, especially when the uncollected exhaust gas has a higher temperature than the collected exhaust gas, the buoyancy that the uncollected exhaust gas rises in the collected exhaust gas is generated, and the buoyancy acting per unit sectional area of the chimney is determined by the uncollected exhaust gas. When the height difference between the height position where the path 4 connects to the
図8(a),(b)はそれぞれ、煙道3と吸引ダクト5aとの接続部分の構成例を示す平面図及び側面図である。図8に示すように、本実施形態では、煙道3は、鉄筋コンクリート製であり、断面形状が幅4588mm、高さ3635mmの長方形形状であり、その上部の角には補強用のテーパー部分3aが存在している。そして、煙道3の長辺である煙道3の幅方向に長辺長3400mm、煙道3の短辺である煙道3の軸方向に短辺長1300mmの開口部3bを設けて、開口部3bに吸引ダクト5aを接続している。
FIGS. 8A and 8B are a plan view and a side view showing a configuration example of a connection portion between the
一般的に、煙道3のような大きい断面積の流路から吸引ダクト5aのような小さい断面積の流路に分岐する場合、その分岐部に生じる圧力損失を抑制するために、吸引ダクト5a内の流速よりも開口部3bにおける平均流速を小さく設計する必要がある。そこで、本実施形態では、開口部3bにおける平均流速が15m/s以下になるよう、開口部3bの面積を4.4m2とし、開口部3bの形状としては、周長をできるだけ小さくするために例えば一辺2.1mの正方形とすることも可能であった。しかしながら、開口部3bの形状を正方形に近い形状にした場合には、煙道3の幅に対して吸引する開口部3bの幅が半分以下であり、吸引されない特に上部の両隅に未集塵排ガスの淀んだ部分が存在し、煙道3の上面に沿って未集塵排ガスが煙突6内に流入する。このため、未集塵排ガスの逆流量が小さい未集塵排ガス量の3%である場合、未集塵排ガスの漏洩が2.0%存在する流体解析結果であった。
In general, when branching from a flow path having a large cross-sectional area such as the
そこで、煙道3内の未集塵排ガスを満遍なく吸引できるように、煙道3の上部の角には補強用のテーパー部3aを避けるという、構造上の制約範囲内で煙道3の幅に近い開口として煙道3の幅の74%である3.4mまで広げて、その面積を前述のとおり4.4m2とした場合に開口の奥行きは1.3mとした。その場合には、未集塵排ガスの逆流量が小さい未集塵排ガス量の3%である場合でも、未集塵排ガスの漏洩をゼロにすることができた。
Therefore, in order to be able to evenly suck the uncollected exhaust gas in the
図9(a),(b)はそれぞれ、煙道3と吸引ダクト5aとの接続部分の変形例の構成を示す平面図及び側面図である。図9(a),(b)に示す変形例は、前述の鉄筋コンクリート製の煙道3の中に、コンクリート表面保護のためにレンガを用いてアーチ式の煙道3cを構成した場合の煙道3と吸引ダクト5aとの接続部分の形態である。アーチ式の煙道3cは鉄筋コンクリート製の煙道3の天井よりも低いため、前述の開口部3bと同じ断面で吸引ダクト5aからアーチ式の煙道3cの天井まで差込口5a1を伸ばして接続している。この場合には、吸引ダクトへ5aの開口は同じ形状のままで、アーチ式の煙道3cにより煙道3の幅が3988mmまで狭まっている。このため、開口幅の割合が85%まで向上すると共に、煙道3の上面の開口部3b以外の部分が傾斜しているので、その面に沿って未集塵排ガスの淀んだ部分が存在しなくなり、この場合にも未集塵排ガスの漏洩を有効に防止することができた。
FIGS. 9A and 9B are a plan view and a side view, respectively, showing a configuration of a modified example of a connection portion between the
以上、本発明者によってなされた発明を適用した実施形態について説明したが、本実施形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、本実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施形態、実施例、及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれる。 As described above, the embodiment to which the invention made by the inventor is applied has been described. However, the present invention is not limited by the description and the drawings that form part of the disclosure of the present invention according to the present embodiment. That is, other embodiments, examples, operation techniques, and the like performed by those skilled in the art based on this embodiment are all included in the scope of the present invention.
1 コークス炉の排ガス処理装置
2 コークス炉
3 煙道
4 未集塵排ガス経路
5 集塵排ガス経路
5a 吸引ダクト
5b 吐出ダクト
5b1 水平部
5b2 鉛直部
5b3 ベンド部
5b4 吐出口
13 案内板
14 分散板
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記煙道から分岐し、鉛直方向に立設された煙突の第1高さ位置に前記排ガスを導入する未集塵排ガス経路と、
前記煙道から分岐して前記排ガスを吸引する吸引ダクト、前記吸引ダクトによって吸引された排ガスを集塵処理する集塵機、及び前記集塵機によって集塵処理された排ガスを前記第1高さ位置よりも高い前記煙突の第2高さ位置に導入する吐出ダクトと、を有する集塵排ガス経路と、
を備えるコークス炉の排ガス処理装置において、
前記排ガス処理装置は、前記未集塵排ガス経路が開放されている状態で運転され、
前記吸引ダクトに吸引される排ガスの量が前記コークス炉から排出される排ガスの量以上であり、
前記吐出ダクトは、前記煙突の側面に略水平方向から接続する水平部と、前記水平部より前記排ガスの流れ方向上流側において略鉛直方向に立ち上がる鉛直部と、前記水平部と前記鉛直部とを接続する屈曲構造を有するベンド部と、を備え、
前記吐出ダクトの吐出口の内部には、該吐出口から吐出される集塵排ガスが水平方向に広がるように複数の分散板が特定の開き角度で設置されていることを特徴とするコークス炉の排ガス処理装置。 A flue, provided in the horizontal direction, to which the exhaust gas discharged from the coke oven is supplied,
An uncollected exhaust gas path that branches off from the stack and introduces the exhaust gas at a first height position of a chimney vertically erected,
A suction duct that branches from the flue to suck the exhaust gas, a dust collector that collects the exhaust gas sucked by the suction duct, and an exhaust gas that is collected by the dust collector is higher than the first height position. A dust collection exhaust path having a discharge duct that is introduced at a second height position of the chimney;
In a coke oven exhaust gas treatment device comprising:
The exhaust gas treatment device is operated in a state where the uncollected exhaust gas path is open,
The amount of exhaust gas sucked into the suction duct is equal to or more than the amount of exhaust gas discharged from the coke oven,
The discharge duct includes a horizontal portion connected to the side surface of the chimney from a substantially horizontal direction, a vertical portion rising substantially vertically on the upstream side in the exhaust gas flow direction from the horizontal portion, and the horizontal portion and the vertical portion. A bend portion having a bent structure for connection,
Inside the discharge port of the discharge duct , a plurality of dispersion plates are installed at a specific opening angle so that the collected exhaust gas discharged from the discharge port spreads horizontally , Exhaust gas treatment equipment.
前記煙道から分岐し、鉛直方向に立設された煙突の第1高さ位置に前記排ガスを導入する未集塵排ガス経路と、
前記煙道から分岐して前記排ガスを吸引する吸引ダクト、前記吸引ダクトによって吸引された排ガスを集塵処理する集塵機、及び前記集塵機によって集塵処理された排ガスを前記第1高さ位置よりも高い前記煙突の第2高さ位置に導入する吐出ダクトと、を有する集塵排ガス経路と、
を備えるコークス炉の排ガス処理装置において、
前記排ガス処理装置は、前記未集塵排ガス経路が開放されている状態で運転され、
前記吸引ダクトに吸引される排ガスの量が前記コークス炉から排出される排ガスの量以上であり、
前記吐出ダクトは、前記煙突の側面に略水平方向から接続する水平部と、前記水平部より前記排ガスの流れ方向上流側において略鉛直方向に立ち上がる鉛直部と、前記水平部と前記鉛直部とを接続する屈曲構造を有するベンド部と、を備え、
前記ベンド部内には該ベンド部の屈曲中心と略同じ屈曲中心を有する屈曲構造の案内板が前記ベンド部の径方向に沿って1又は複数枚設けられ、
前記吐出ダクトの吐出口の内部には、該吐出口から吐出される集塵排ガスが水平方向に広がるように複数の分散板が特定の開き角度で設置されている
ことを特徴とするコークス炉の排ガス処理装置。 A flue provided with exhaust gas discharged from a coke oven provided in a horizontal direction,
An uncollected exhaust gas path that branches off from the stack and introduces the exhaust gas at a first height position of a chimney vertically erected,
A suction duct that branches from the flue to suck the exhaust gas, a dust collector that collects the exhaust gas sucked by the suction duct, and an exhaust gas that is collected by the dust collector is higher than the first height position. A dust collection exhaust path having a discharge duct that is introduced at a second height position of the chimney;
In a coke oven exhaust gas treatment device comprising:
The exhaust gas treatment device is operated in a state where the uncollected exhaust gas path is open,
The amount of exhaust gas sucked into the suction duct is equal to or more than the amount of exhaust gas discharged from the coke oven,
The discharge duct includes a horizontal portion connected to the side surface of the chimney from a substantially horizontal direction, a vertical portion rising substantially vertically on the upstream side in the exhaust gas flow direction from the horizontal portion, and the horizontal portion and the vertical portion. A bend portion having a bent structure for connection,
In the bend portion, one or more guide plates having a bending structure having a bending center substantially the same as the bending center of the bend portion are provided along the radial direction of the bend portion,
Inside the discharge port of the discharge duct , a plurality of dispersion plates are installed at a specific opening angle so that the collected exhaust gas discharged from the discharge port spreads in the horizontal direction . Exhaust gas treatment equipment.
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