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技術 コークス乾式消火設備の除塵器で捕集したダストの回収設備および回収方法

出願人 JFEスチール株式会社
発明者 浜木誠
出願日 2006年10月12日 (13年8ヶ月経過) 出願番号 2006-278560
公開日 2008年4月24日 (12年2ヶ月経過) 公開番号 2008-094966
状態 未査定
技術分野 コークス工業
主要キーワード 運搬機器 輸送コンベア 粉排出装置 冷却水入口管 冷却水出口管 ボイラー給水ポンプ 供給間隔 タンクローリー車
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この項目の情報は公開日時点(2008年4月24日)のものです。
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図面 (6)

課題

コークス乾式消火設備除塵器捕集したダストの温度を低下させて、乾式の回収粉として低温の状態で回収することができるコークス乾式消火設備の除塵器で捕集したダストの回収設備および回収方法を提供する。

解決手段

コークス乾式消火設備において、赤熱コークスを冷却する冷却塔から排出される廃ガス中のダストを捕集する除塵器の下方に設置され、該除塵器により回収されたダストを排出する除塵器粉排出管10を有し、該除塵器粉排出管の外周面を冷却する冷却装置11と、前記除塵器粉排出管内に前記ダストを攪拌するための攪拌ガスを供給するガス供給管44とが設置されていることを特徴とするコークス乾式消火設備の除塵器で捕集したダストの回収設備を用いる。ガス供給管の長さが除塵器粉排出管長さの40〜60%であることが好ましい。

概要

背景

コークス乾式消火設備は、循環ガス熱媒体として、コークス炉で製造する赤熱コークスを冷却する一方で、排熱ボイラにより蒸気を得る熱交換システムである。図1にコークス乾式消火設備の一例の概略図を示す。図1において、冷却塔1内に装入された赤熱コークス6は、循環して使用している酸素の入らない低温ガスである循環ガス38と熱交換して冷却・消火される。赤熱コークス6を冷却させて高温となった循環ガス35は、冷却塔1から上部煙道廃ガスダクト)7を通って廃熱ボイラ16に導かれ、ここで冷却水と熱交換されて低温となり、再び赤熱コークス冷却用ガスとして使用される。一方、冷却水は蒸気となって発電用等に利用される。赤熱コークス6を冷却させる際に、コークス粉化して、循環ガス35は多量の粉コークスダストとして含むものとなる。このダスト(粉コークス)は、廃熱ボイラ16に循環ガス36と共に持ち込まれると、著しく熱交換用ボイラチューブ17、18、19を磨耗させる。そこで、冷却塔1と廃熱ボイラ16とを結ぶ上部煙道7の中間に除塵器を設けるのが一般的である。除塵器としては、詰まり衝突型の除塵格子8(例えば、特許文献1参照。)や、除塵板と、除塵板に当たって落下するダストを捕集するためのダストホッパーとからなる除塵器(例えば、特許文献2参照。)等が知られている。

除塵器で捕集されるダスト(捕集粉)は、細粒で比較的粒度も揃っており、良質な炭材炭素材)と成り得るので、製鉄所内でリサイクル利用したり、炭材として販売して製鉄所外で利用したりすることができる。

捕集粉は900℃程度の高温であり、有毒COガスが含まれているので、冷却管11にて冷却しながら、且つ循環ガス35を系外に放出しないようにシールしながら、除塵器粉排出管10から、例えばロータリーバルブで構成される除塵器粉排出装置12aを介して除塵器粉貯留槽13に回収される。除塵器粉排出管10は冷却管11内に挿入されて、外周部の全周から冷却される。

除塵器粉貯留槽13に回収された捕集粉(回収粉)は、乾式(水分0mass%)または、例えばパグミル等で加湿して湿式(水分約15mass%)として、タンクローリー車28等で運搬してリサイクル等に利用する。
特開平8−85793号公報 (第5図)
特開平7−268339号公報 (第2図)

概要

コークス乾式消火設備の除塵器で捕集したダストの温度を低下させて、乾式の回収粉として低温の状態で回収することができるコークス乾式消火設備の除塵器で捕集したダストの回収設備および回収方法を提供する。コークス乾式消火設備において、赤熱コークスを冷却する冷却塔から排出される廃ガス中のダストを捕集する除塵器の下方に設置され、該除塵器により回収されたダストを排出する除塵器粉排出管10を有し、該除塵器粉排出管の外周面を冷却する冷却装置11と、前記除塵器粉排出管内に前記ダストを攪拌するための攪拌ガスを供給するガス供給管44とが設置されていることを特徴とするコークス乾式消火設備の除塵器で捕集したダストの回収設備を用いる。ガス供給管の長さが除塵器粉排出管長さの40〜60%であることが好ましい。

目的

したがって本発明の目的は、このような従来技術の課題を解決し、コークス乾式消火設備の除塵器で捕集したダストの温度を低下させて、乾式の回収粉として低温の状態で回収することができるコークス乾式消火設備の除塵器で捕集したダストの回収設備および回収方法を提供することにある。

効果

実績

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請求項1

コークス乾式消火設備において、赤熱コークスを冷却する冷却塔から排出される廃ガス中ダスト捕集する除塵器の下方に設置され、該除塵器により回収されたダストを排出する除塵器粉排出管を有し、該除塵器粉排出管の外周面を冷却する冷却装置と、前記除塵器粉排出管内に前記ダストを攪拌するための攪拌ガスを供給するガス供給管とが設置されていることを特徴とするコークス乾式消火設備の除塵器で捕集したダストの回収設備

請求項2

ガス供給管の長さが除塵器粉排出管長さの40〜60%であることを特徴とする請求項1に記載のコークス乾式消火設備の除塵器で捕集したダストの回収設備。

請求項3

請求項1または請求項2に記載の設備を用いて廃ガス中のダストを回収する際に、攪拌ガスの1回の供給時間を1〜10秒、供給間隔を1〜10分として間欠的に供給することを特徴とするコークス乾式消火設備の除塵器で捕集したダストの回収方法

技術分野

0001

本発明は、コークス乾式消火設備で発生する廃ガス中に含まれる高温ダスト除塵器での除塵捕集に関し、除塵器で捕集したダストの回収設備および回収方法に関する。

背景技術

0002

コークス乾式消火設備は、循環ガス熱媒体として、コークス炉で製造する赤熱コークスを冷却する一方で、排熱ボイラにより蒸気を得る熱交換システムである。図1にコークス乾式消火設備の一例の概略図を示す。図1において、冷却塔1内に装入された赤熱コークス6は、循環して使用している酸素の入らない低温ガスである循環ガス38と熱交換して冷却・消火される。赤熱コークス6を冷却させて高温となった循環ガス35は、冷却塔1から上部煙道廃ガスダクト)7を通って廃熱ボイラ16に導かれ、ここで冷却水と熱交換されて低温となり、再び赤熱コークス冷却用ガスとして使用される。一方、冷却水は蒸気となって発電用等に利用される。赤熱コークス6を冷却させる際に、コークス粉化して、循環ガス35は多量の粉コークスをダストとして含むものとなる。このダスト(粉コークス)は、廃熱ボイラ16に循環ガス36と共に持ち込まれると、著しく熱交換用ボイラチューブ17、18、19を磨耗させる。そこで、冷却塔1と廃熱ボイラ16とを結ぶ上部煙道7の中間に除塵器を設けるのが一般的である。除塵器としては、詰まり衝突型の除塵格子8(例えば、特許文献1参照。)や、除塵板と、除塵板に当たって落下するダストを捕集するためのダストホッパーとからなる除塵器(例えば、特許文献2参照。)等が知られている。

0003

除塵器で捕集されるダスト(捕集粉)は、細粒で比較的粒度も揃っており、良質な炭材炭素材)と成り得るので、製鉄所内でリサイクル利用したり、炭材として販売して製鉄所外で利用したりすることができる。

0004

捕集粉は900℃程度の高温であり、有毒COガスが含まれているので、冷却管11にて冷却しながら、且つ循環ガス35を系外に放出しないようにシールしながら、除塵器粉排出管10から、例えばロータリーバルブで構成される除塵器粉排出装置12aを介して除塵器粉貯留槽13に回収される。除塵器粉排出管10は冷却管11内に挿入されて、外周部の全周から冷却される。

0005

除塵器粉貯留槽13に回収された捕集粉(回収粉)は、乾式(水分0mass%)または、例えばパグミル等で加湿して湿式(水分約15mass%)として、タンクローリー車28等で運搬してリサイクル等に利用する。
特開平8−85793号公報 (第5図)
特開平7−268339号公報 (第2図)

発明が解決しようとする課題

0006

コークス乾式消火設備で発生する廃ガス中ダストは、湿式に比較して、乾式の回収粉の方が需要が高く、高価格で販売できるが、図1のシステムを用いて乾式の粉を運搬する場合、回収粉の温度が低下せず、例えば200〜300℃を呈することがあり、回収粉を運搬・ハンドリングする機器の損傷や、ゴム製品樹脂製品等の耐熱性の劣る工業材料が使用できないという問題がある。回収粉である粉コークスの運搬機器にゴム製品、樹脂製品等が使用できれば、より安価に粉コークスを製造することが可能となる。

0007

したがって本発明の目的は、このような従来技術の課題を解決し、コークス乾式消火設備の除塵器で捕集したダストの温度を低下させて、乾式の回収粉として低温の状態で回収することができるコークス乾式消火設備の除塵器で捕集したダストの回収設備および回収方法を提供することにある。

課題を解決するための手段

0008

このような課題を解決するための本発明の特徴は以下の通りである。
(1)、コークス乾式消火設備において、赤熱コークスを冷却する冷却塔から排出される廃ガス中のダストを捕集する除塵器の下方に設置され、該除塵器により回収されたダストを排出する除塵器粉排出管を有し、該除塵器粉排出管の外周面を冷却する冷却装置と、前記除塵器粉排出管内に前記ダストを攪拌するための攪拌ガスを供給するガス供給管とが設置されていることを特徴とするコークス乾式消火設備の除塵器で捕集したダストの回収設備。
(2)、ガス供給管の長さが除塵器粉排出管長さの40〜60%であることを特徴とする(1)に記載のコークス乾式消火設備の除塵器で捕集したダストの回収設備。
(3)、(1)または(2)に記載の設備を用いて廃ガス中のダストを回収する際に、攪拌ガスの1回の供給時間を1〜10秒、供給間隔を1〜10分として間欠的に供給することを特徴とするコークス乾式消火設備の除塵器で捕集したダストの回収方法。

発明の効果

0009

本発明によれば、コークス乾式消火設備の除塵器で捕集したダストの温度を十分に低下させて、乾式の粉コークス回収粉として回収することができる。このため回収設備の損傷がなくなり、回収粉を低コストで製造することができる。

発明を実施するための最良の形態

0010

図1に示すコークス乾式消火設備を用いてダストを回収する際に、回収粉の温度を低下させる方法について以下に検討する。

0011

回収粉の温度が低下しない主な原因は、回収粉であるコークスの熱伝導率の低さにあると考えられる。コークスの熱伝導率は温度の関数ではあるが、概ね3〜5W/m・Kであり、除塵器粉排出管10の中央部の回収粉まで冷却することは困難である。

0012

例えば、除塵器粉排出管10の径を小さくすることで、除塵器粉排出管10内部までの熱伝導を容易にすることが考えられる。しかし、回収粉が十分に冷却される程度まで径を小さくすると、回収粉の排出が困難になるという別の問題が発生する。

0013

また、除塵器粉排出管10の内部に冷却水管を挿入する方法も考えられるが、冷却水管の穴あき等の発生を検出することは極めて困難であり、穴あきにより水が回収粉に漏れ出すと、その水分が循環ガス35、36に入り水蒸気爆発、或いはH2ガス分圧が上昇し、ガス爆発の危険性が増加する。または、その水素分石炭由来硫黄と反応してH2Sガスを形成し、ボイラチューブ17、18、19を高温腐食させる等の問題がある。

0014

この他に、冷却効率を増すために除塵器粉排出管10を複数本に、例えば3本程度にすることも考えられるが、本発明者が行なった試験では、回収粉の冷却は十分ではなかった。

0015

そこで本発明者は、回収粉である粉コークスを、より効率的に冷却するために、熱の伝わり難い除塵器粉排出管10の中央部の粉コークスを冷媒である冷却管11に近づける方法について検討した。そして、除塵器粉排出管10内で粉コークスを攪拌することができれば、飛躍的に粉コークスの温度を低下させることができると考えた。

0016

しかし、機械式の攪拌を行なうことは、除塵器粉排出管10内が狭く高温であることから極めて困難である。本発明者は、気体噴射力を用いて攪拌することが信頼性が高く、望ましい方法であると考え、ガス供給管により攪拌ガスを供給することを想起して、コークス乾式消火設備において、赤熱コークスを冷却する冷却塔から排出される廃ガス中のダストを捕集する除塵器の下方に設置され、該除塵器により回収されたダストを排出する除塵器粉排出管を有し、該除塵器粉排出管の外周面を冷却する冷却装置と、前記除塵器粉排出管内に前記ダストを攪拌するための攪拌ガスを供給するガス供給管とが設置されているコークス乾式消火設備の除塵器で捕集したダストの回収設備として本発明を完成した。

0017

コークス乾式消火設備において、赤熱コークスを冷却する冷却塔から排出される廃ガス中のダストを捕集する除塵器としては、冷却塔と廃熱ボイラ等とを結ぶ煙道の中間に設けられた除塵板や、除塵格子と、除塵板等に当たって落下するダストを捕集するためのダストホッパーとからなる除塵器等の、コークス乾式消火設備において通常使用されている除塵器を用いればよい。また、除塵器粉排出管の外周面の冷却は、水冷ジャケット等を用いればよい。

0018

コークス乾式消火設備の除塵器で捕集したダストの回収設備としては、例えば、図2に示すような装置を用いることができる。図2図1における除塵器ホッパー9から除塵器粉排出装置12a部分の詳細図であり、本発明のコークス乾式消火設備の除塵器で捕集したダストの回収設備の一実施形態を示している。図2において、ガス供給管44を除塵器粉排出管10に挿入し、同じ高さ位置でガス供給管44を周方向で4等分する位置にガス噴出ノズル41を設ける。ガス噴出ノズル41は閉塞防止のためにノズル穴を下向きに設ける。ガス噴出ノズル41は高さ方向に数段設けるものとする(図2においては4段。)。ガス供給管44の下部にはガス配管42が接続され、気体が供給される。気体としては、N2ガスを用いることが好ましい。N2ガスの他に、空気等も使用できる。

0019

攪拌用のガスの噴出は、瞬時に、且つ間欠的に行なうことが好ましい。図3に、ガス開閉弁43の制御例を示す。除塵器粉排出装置12aは間欠運転であり、時間t3停止(バルブ閉)し、時間t4運転バルブ開)する。一方でガス供給管44による気体(攪拌用ガス)の供給は、時間t3の間に時間t1ガス噴出(例えば2秒)、時間t2ガス噴出停止(例えば5分)を繰り返し、除塵器粉排出管10に粉コークスが滞留している時間にガスの噴出力により粉コークスを攪拌する。時間t1は1〜10秒程度、時間t2は1〜10分程度とすることが好ましい。ガス噴出ノズル41は下向きにガスを噴出するノズルであるが、除塵器粉排出装置12aはガスシールされており、ガスは空間の存在する除塵器9側に方向を転じ、それにより除塵器粉排出管10の上部の粉コークスも攪拌し、冷却管11側と接する粉コークスを移動させて中心部付近に存在する粉コークスと入れ替えることにより冷却効果を増加させるものである。図4に、除塵器粉排出管10内の粉コークスの挙動を示す。46はガス噴出ノズル41から噴出されるガスの流れであり、47は粉コークスの流れを示す。48は冷却水の流れである。

0020

攪拌用ガスの供給圧力最適値について実験を重ねたところ、コークス乾式消火設備がコークス処理量が100t/時間程度の規模であり、除塵器粉排出管10の径が300mm、ガス供給管44の径が50mmの場合は、196kPa程度が最適であることが分かった。ガスの供給圧力が高すぎると、回収粉を巻き上げ、循環ガス中に再飛散させることになるので好ましくない。また、ガスの供給圧力が低すぎると、攪拌効果が十分でない。攪拌の効果は、ガスの噴出時間(t1)にも依存し、ガスの供給圧力と噴出時間を適宜設定することで、回収粉を十分に攪拌し、その再飛散を防止することができる。

0021

回収粉の再飛散に着目すると、ガス供給管44の全長は、除塵器粉排出管10の全長の半分程度とすることが好ましい。除塵器粉排出管10の全長に渡ってガス供給管44を設けなくても、攪拌効果およびそれによる冷却効果は十分である。ガス供給管44が長すぎると、回収粉の再飛散が問題となる場合がある。したがって、ガス供給管44の長さを除塵器粉排出管10長さの40〜60%とすることが好ましい。

0022

さらに、除塵器ホッパー9の除塵器ホッパー下限レベル計39が作動した際に、除塵器粉排出装置12aが停止(バルブ閉)するシーケンスを設定し、回収粉の除塵器粉排出管10の貯留量の下限を制限しておけば、貯留量が少ないために発生する、回収粉の再飛散を防止することができる。

0023

図1および図2に示すコークス乾式消火設備を用いた操業試験を行ない、除塵器で捕集したダストの回収を行なった。除塵器ホッパー9でのダスト温度は900℃であった。除塵器粉排出装置12aはロータリーバルブで構成し、間欠運転として、図3において、時間t3=2時間バルブを閉じて停止し、時間t4=20分バルブを開いて運転した。ガス供給管44によるN2ガスの供給を行なわない場合、除塵器粉排出装置12aから排出されたダスト(粉コークス)の温度は300℃であった(比較例)。

0024

次に、ガス開閉弁43を制御し、ガス供給管44からN2ガスの吹込みを行なった。ガス開閉弁43の制御は、図3において時間t3の間に時間t1=2秒ガス噴出、時間t2=5分ガス噴出停止を繰り返すものとし、除塵器粉排出管10に粉コークスが滞留している時間t3の間にガスの噴出力により粉コークスを攪拌した。この場合に除塵器粉排出装置12aから排出されたダスト(粉コークス)の温度は150℃であった(本発明例)。したがって、粉コークスの運搬を、ゴム製品や樹脂製品を用いた機器を使用して行なうことができ、運搬機器が損傷することも無かった。

0025

上記の操業の際の除塵器粉排出管10内のダスト(粉コークス)の温度分布図5に示す。図5によれば、比較例では除塵器粉排出管10の中央部が冷却されずに高温のままであるが、本発明例では除塵器粉排出管10の径方向でなだらかな温度分布となり、粉コークスが全体として冷却されていることが分かる。

図面の簡単な説明

0026

コークス乾式消火設備の一例を示す概略図。
本発明のコークス乾式消火設備の除塵器で捕集したダストの回収設備の一実施形態を示す概略図。
ガス開閉弁の制御例。
塵器排出管内の粉コークスの挙動を示す図。
除塵器粉排出管内のダストの温度分布を示す図。

符号の説明

0027

1冷却塔
円環煙道
バケット
巻上機
装入口
6赤熱コークス
7 上部煙道(廃ガスダクト)
8除塵格子
9除塵器ホッパー
10除塵器粉排出管
11冷却管
12a、b 除塵器粉排出装置
13 除塵器粉貯留槽
14冷却水入口管
15冷却水出口管
16廃熱ボイラ
17ボイラチューブ
18 ボイラチューブ
19 ボイラチューブ
20蒸気ドラム
21脱気器
22ボイラー給水ポンプ
23ボイラー循環水ポンプ
24 下部煙道
25サイクロン
26a、b サイクロン粉排出装置
27 除塵器粉貯留槽
28タンクローリー車
29a、b 粉回収用吸引ホース
30循環ファン
31ガス吹き込み装置
32a、b 切出弁
33a、b 切出ゲート
34 冷却コークス輸送コンベア
35循環ガス
36 循環ガス
37 循環ガス
38 循環ガス
39 除塵器ホッパー下限レベル計
40 除塵器ホッパー非常下限レベル計
41ガス噴出ノズル
42ガス配管
43ガス開閉弁
44ガス供給管
45 ガス
46 ガスの流れ
47粉コークスの流れ
48 冷却水

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