JP5320514B1 - 高炉ガス用ダストキャッチャ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】高炉ガス用ダストキャッチャ10は、容器11の内部に形成された沈降室12と、沈降室12の内部に高炉ガスを導入する導入管13と、沈降室12の上方に設置されて沈降室12の上部に連通された分配室15と、沈降室12の周囲に配置されかつ分配室15の内部に連通する吸気口163を有する複数のサイクロン16と、を有する。
【選択図】図2
Description
前述のようなダストキャッチャとして、沈降室の内部に複数のサイクロン(高速旋回流により粉体を遠心分離する除塵器)を設置し、沈降室で粗粒ダストを捕集して荒ガスとした後にサイクロンを使用して中粒ダストを捕集して半清浄ガスとすることで、2次集塵機の負荷軽減を図るものが開発されている(特許文献2参照)。
前述した特許文献2のダストキャッチャは、沈降室による集塵とサイクロンによる集塵との組み合わせにより高い集塵性能が得られるが、以下の事由により重力沈降による粗粒ダストの回収率が下がり、粗粒ダストの一部が中粒ダスト・微粒ダストに混ざって回収されてしまうという問題があることが解った。
このような本発明によれば、沈降室を通る高炉ガスは、沈降室の上部開口から分配室に送り出されるまでの間に、十分な滞留時間が確保できる。
また、サイクロンの吸気口と沈降室との間に分配室が介在することで、サイクロンに吸入される高炉ガスが高速であっても、沈降室内の高炉ガスに流速の影響を及ぼすことがなく、沈降室内で重力沈降する粉体を吸い込む等の問題を回避することができる。
さらに、サイクロンの排気管は、沈降室と独立して設置された集合管に連通すればよいため、サイクロン自体の高さも沈降室の高さに制約を受けることがなく、サイクロンとして機能上必要な十分な高さを確保することができる。
そして、本発明では、容器の上部を覆うカバーにより分配室を形成したため、沈降室との連通およびサイクロンの吸気口との連通といった必要な機能を、簡単な構造で確実に実現することができる。
このような本発明では、円錐台形状のカバーにより分配室を形成したため、従来のダストキャッチャに準じた中間部が円筒状で上下が円錐形状となる形状との親和性もよく、既存のダストキャッチャからの改造も容易である。
このような本発明では、何れかのディフューザあるいはこれらの組み合わせを設けることで、沈降室から分配室を経てサイクロンに向かう高炉ガス中の粉体を衝突させて沈降室へと戻すことができる。
このうち、上部開口の内周から内側にせり出す内フランジ状のディフューザによれば、衝突した粉体を上部開口に向けて落下させ、沈降室内へと確実に戻すことができる。
また、カバーの内面に下向きにせり出す円筒状のディフューザあるいは前記上部開口部から上向きにせり出すによっても、衝突した粉体を上部開口から沈降室内へと確実に戻すことができる。
このような本発明では、粉体の衝突によるディフューザの摩耗を抑制することができ、耐久性を向上させることができる。
このような本発明では、各サイクロンで中粒ダストが分離された半清浄ガスを集合管に集めることで、一括して2次集塵機へと送り出すことができる。
前記サイクロンの粉体排出口はそれぞれ前記コンベアに接続されていることが望ましい。
このような本発明では、各サイクロンで捕集された中粒ダストをコンベアやパグミル等でダストホッパに集めることで、一括して回収することができる。
〔第1実施形態〕
図1には、本発明の第1実施形態の高炉ガス清浄系統1の全体構成が模式的に示されている。
この高炉ガス清浄系統1においては、高炉2の炉頂から排出された高炉ガスは、ダストキャッチャ10で粗粒及び中粒ダストを集塵し、半清浄ガスとされ、2次集塵機に送られる。2次集塵機は通常、乾式集塵機3を使用し、微粒ダストの集塵が行われる。高炉ガスの温度が乾式集塵機の使用可能温度域を外れているときなど、乾式集塵機が使用できないときは、微粒ダストの集塵は湿式集塵機4によって行われる。微粒ダストまで集塵された清浄ガスは、TRT5を駆動して発電に利用され減圧された後、ガスホルダ6に回収され、他のプロセスで燃料ガスとして利用される。TRT5が整備などのため、使用できないときは、清浄ガスは減圧弁7で減圧された後、ガスホルダ6に回収される。
高炉ガス処理系統1において、ダストキャッチャ10以外の構成は既存のものと同様であるが、前述した通りダストキャッチャ10において高い集塵性能が得られるため、乾式集塵機3および湿式集塵機4の設置数が削減されている。
ダストキャッチャ10は、中間部が円筒状で上下が円錐形状とされた鋼板製の容器11を有し、この容器11の内部が沈降室12とされている。
容器11の下端にはダスト排出弁111が設置されている。容器11の上端には上部開口112が形成されている。
導入管13は、先端が開口に向かって拡径する拡張管131とされている。拡張管131は、上部開口112から沈降室12内へと導入され、沈降室12の中間高さにおいて下向きに開口した状態で保持されている。
これにより、導入管13から導入される高炉ガスは、拡張管131により減速しつつ沈降室12内に解放され、その底部に向けて流れた後、底部で反転して沈降室12の上部開口112に向けて流れることになる。
カバー14が設置される容器11の上部には導入管13が通されており、カバー14は導入管13と同軸で配置され、導入管13がカバー14の中心を貫通するような構成とされている。
カバー14の内側には、カバー14で覆われる容器11の上部との間の空間により、分配室15が形成されている。
分配室15は、容器11の上部開口112を通して、容器11の内部の沈降室12と連通されている。
本実施形態では、サイクロン16は120度間隔で均等配置されている。なお、サイクロン16の設置数は要求性能に応じて適宜設定すればよい。また、サイクロン16の配列間隔も高炉ガスの容器11内での偏流によって適宜決定すればよい。
サイクロン16は、下端側がテーパ管状とされた本体160と、その下端に設置されたダスト排出弁161と、本体160の上端から内部へと同軸で配置された排気管162と、本体160の上端の側面に形成された吸気口163とを備えている。
図4にも示すように、吸気口163は、サイクロン16に必要な旋回流を形成するために、本体160側が本体160の外周に対して接線方向のノズル状とされている。一方、カバー14に接続される側は大きく拡げられ、これにより本体160側でのガス流速を速くしても、分配室15内側ではガス流速を低く抑制することができる。
本実施形態において、集合管17は、鋼管を円環状にして形成され、各サイクロン16の排気管162がそれぞれ接続されている。
集合管17には、半清浄ガス管171が接続されている。これにより、各サイクロン16から排出される半清浄ガスは、先ず集合管17に集められ、半清浄ガス管171から一括して2次集塵機(乾式集塵機3または湿式集塵機4)へと送り出される。
また、サイクロン16の吸気口163と沈降室12との間に分配室15が介在することで、サイクロン16に吸入される高炉ガスが高速であっても、沈降室12内の高炉ガスに流速の影響を及ぼすことがなく、沈降室12内で重力沈降するダストを吸い込む等の問題を回避することができる。
さらに、サイクロン16の排気管162は、沈降室12と独立して設置された集合管17に連通すればよいため、サイクロン16自体の高さも沈降室12の高さに制約を受けることがなく、サイクロン16として機能上必要な十分な高さを確保することができる。
さらに、サイクロン16が容器11の外部にあるため、沈降室12内の高炉ガスの流れを乱すこともない。
図5には、本発明の第2実施形態が示されている。
本実施形態は、上部開口112およびカバー14の内側にディフューザ21,22が設置されている点を除き、前述した図1〜図4の第1実施形態と同じ構成を有する。従って、重複する説明は省略し、以下には異なる構成についてのみ説明する。
ディフューザ21は、上部開口112の開口縁の内周から開口内側へと内フランジ状にせり出す円環状の鋼板で形成され、ディフューザ21の下面側には所定間隔で鋼製の補強板211が溶接されている。
カバー14の内側には、円筒状のディフューザ22が設置されている。
ディフューザ22は、カバー14の内面に下向きにせり出す円筒状の鋼材で形成され、その外周面には所定間隔で鋼製の補強板221が溶接されている。この際、ディフューザ22の外径は、上部開口112の内径よりも小さく形成されている。
これらのディフューザ21,22の表面には、それぞれ耐摩耗性のコーティングが形成されていること。
また、ディフューザ22により、分配室15に向けて沈降室12から出ようとする高炉ガス中の粗粒ダストをディフューザ22に衝突させ、高炉ガスから分離することができる。分離されたダストは、沈降室12内に戻すことができる。
これら沈降室12内に戻された粗粒ダストは、それぞれ容器11の下部に沈降し、定期的にダスト排出弁111を通って系外に排出される。
なお、円筒状のディフューザ22については、図5のようにカバー14の内面に下向きにせり出すものに代えて、図6のように、円環状のディフューザ21の上面に上向きに起立するように設置してもよい。
また、本実施形態では、ディフューザ21,22を二重に設置したが、何れか一方であってもそれぞれの効果を得ることができる。
図7には、本発明の第3実施形態が示されている。
本実施形態は、前述した図1〜図4の第1実施形態と同じ構成を有するが、第1実施形態とはサイクロン16の吸気口163の形状が異なる。
すなわち、第1実施形態では、サイクロン16の吸気口163が、図4に示すように分配室15側が拡がった形状とされていた。これに対し、本実施形態の吸気口163は、本体160側と同様に一定幅のスリット状の通路とされている。
このような本実施形態によっても、前述した第1実施形態の各効果をそれぞれ得ることができる。
但し、サイクロン16の吸気口163が分配室15側で拡がっていることによる、分配室15側の流速抑制効果は得られない。しかし、1次集塵を行う沈降室12までの間には分配室15があり、1次集塵に対する影響までは生じることがなく、集塵性能を大きく低下させるものではない。
図8には、本発明の第4実施形態が示されている。
本実施形態は、前述した図1〜図4の第1実施形態と同じ構成を有するが、第1実施形態とは容器11の形態およびサイクロン16の設置状態が異なる。
すなわち、第1実施形態では、図2に示すようにサイクロン16が容器11の外周に配列されていた。これに対し、本実施形態では、サイクロン16は一部が容器11の内側に設置され、その上端(排気管162がある側)および下端(ダスト容器111がある側)が容器11の外部に露出されている。
容器11の内部には、サイクロン16の内側に円筒状の鋼板製の隔壁113が設置され、この隔壁113の内側が沈降室12とされている。容器11は、第1実施形態に比べて大径に形成され、本実施形態の隔壁113の内径が第1実施形態の容器11の内径と同様とされており、これにより沈降室12の内部容積が確保されている。
とくに、本実施形態では、容器11とサイクロン16を接続することで構造的な強度が確保できる。この際、サイクロン16が一部容器11内に配置されるが、容器11の拡張により、沈降室12の容積を減らすことがない。
図9および図10には、本発明の第5実施形態が示されている。
本実施形態は、容器11、沈降室12、導入管13、カバー14および分配室15の構成については、前述した図1〜図4の第1実施形態と同じ構成を有する。従って、重複する説明は省略し、以下には異なる構成についてのみ説明する。
サイクロン16が各列で直線状に並んでいるのに対し、カバー14の平面形状は円形であるため、各吸気口163の形状はカバー14からサイクロン16に至る間に徐々に幅が狭くなるように設定されている。
本実施形態では、2列のサイクロン16に沿って各々の上方に配置された一対の直線部172と、これらを連結する曲線部173とを有し、曲線部173の中間に半清浄ガス管171が接続されている。
サイクロン16は、各々の排気管162が直上の直線部172に接続され、各々から排出される半清浄ガスは、直線部172から曲線部173へと送られて2列分が合流され、半清浄ガス管171から2次集塵機(乾式集塵機3または湿式集塵機4)へと送り出される。
コンベア19は、各列のサイクロン16の下方に設置され、各サイクロン16の本体160の下端に接続されている。すなわち、本実施形態においては、サイクロン16で捕集されたダストは、第1実施形態のダスト排出弁111(図2参照)で個別に系外に排出されるのではなく、コンベア19でダストホッパ192に集められ、一括してダスト排出弁191で系外に排出される。
さらには、サイクロン16が直線状配置されることで、ダスト回収にコンベア19を用いることができ、ダスト回収の作業性を大幅に向上することができる。
なお、本発明は前記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲の変形等は本発明に含まれるものである。
例えば、ダストキャッチャ10における容器11、導入管13、カバー14およびサイクロン16の各形状等は実施にあたって適宜変更してもよく、設置現場の状況および要求性能に応じて設計することが望ましい。
また、サイクロン16の本数、配置、配列方向なども適宜変更してよい。
2…高炉
3…乾式集塵機
4…湿式集塵機
5…TRT
6…ガスホルダー
7…減圧弁
10…ダストキャッチャ
11…容器
111…ダスト排出弁
112…上部開口
12…沈降室
13…導入管
131…拡張管
14…カバー
141…円筒部
15…分配室
16…サイクロン
160…本体
161…ダスト排出弁
162…排気管
163…吸気口
17…集合管
171…半清浄ガス管
172…直線部
173…曲線部
19…コンベア
191…ダストホッパ
192…ダスト排出弁
21,22…ディフューザ
211,221…補強板
Claims (6)
- 高炉ガスからダストを分離する高炉ガス用ダストキャッチャであって、
上部開口を有する容器の内部に形成された沈降室と、前記沈降室の内部に前記高炉ガスを導入する導入管と、前記容器の上部を覆うカバーの内部に形成されて前記上部開口を通して前記沈降室に連通された分配室と、前記沈降室の周囲に配置されかつ前記分配室の内部に連通する吸気口を有する複数のサイクロンと、を有することを特徴とする高炉ガス用ダストキャッチャ。 - 請求項1に記載した高炉ガス用ダストキャッチャにおいて、
前記カバーは、下向きに拡がる円錐台形状とされ、
前記サイクロンの前記吸気口は、前記上部開口よりも下方で前記分配室に連通されていることを特徴とする高炉ガス用ダストキャッチャ。 - 請求項2に記載した高炉ガス用ダストキャッチャにおいて、
前記上部開口の内周から内側にせり出す内フランジ状のディフューザ、前記カバーの内面の前記上部開口より内側となる領域に下向きにせり出す円筒状のディフューザまたは前記上部開口から上向きにせり出す円筒状のディフューザの少なくとも何れかが設置されていることを特徴とする高炉ガス用ダストキャッチャ。 - 請求項3に記載した高炉ガス用ダストキャッチャにおいて、
前記ディフューザの表面には耐摩耗性のコーティングが形成されていることを特徴とする高炉ガス用ダストキャッチャ。 - 請求項1から請求項4の何れかに記載した高炉ガス用ダストキャッチャにおいて、
前記サイクロンは円形に配列され、
前記サイクロンの上方には集合管が設置され、
前記サイクロンの排気管はそれぞれ前記集合管に接続されていることを特徴とする高炉ガス用ダストキャッチャ。 - 請求項1から請求項4の何れかに記載した高炉ガス用ダストキャッチャにおいて、
前記サイクロンは直線上に配列され、
前記サイクロンの下方にはコンベアが設置され、
前記サイクロンの粉体排出口はそれぞれ前記コンベアに接続されていることを特徴とする高炉ガス用ダストキャッチャ。
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