JPH0647670B2 - コ−クス乾式消火設備の水吹込装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は製鉄用等のコークスを製造する際、コークス炉
から排出される高温の赤熱コクスを冷却塔内で不活性ガ
スなどの循環ガスで冷却し、その排熱を用いて蒸気を発
生させ、それを発電等に利用するコークス乾式消火設備
に関し、特に赤熱コークスを冷却塔に導入し、循環ガス
で冷却するにおいて、その循環ガスと共に水を吹込んで
冷却性能を向上させかつ蒸気の回収量を増やすためのコ
ークス乾式消火設備の水吹込装置に関するものである。

［従来の技術］ 従来のコークス消火設備を第２図により説明する。

図において、１は赤熱コークスｃを不活性ガスなどの循
環ガスで冷却する冷却塔、２は冷却塔１で冷却後の循環
ガスを熱源として蒸気を発生させるボイラである。

冷却塔１からボイラ２に入った循環ガスは、ボイラ２内
で水管を加熱して約 180℃になり、ボイラ２の下部に設
けたサイクロン３でガス中のコークス粉が除去されたの
ち、循環ファン４で昇圧され、循環ダクト５を通り、冷
却塔１の下部の環状のガスマニホールド６に入る。ガス
マニホールド６内に入った循環ガスの一部は冷却塔１の
下部内周に設けたファネル７から冷却塔１内のコークス
ｃ中に吹き込まれ、残りの循環ガスは、冷却塔１の下部
に横断するよう設けたデバイダ８を通り、そのデバイダ
８に取り付けたブラストヘッド９に入り、その上部と下
部のスカート１０の下から矢印に示したようにコークス
ｃ中に吹き込まれる。このファネル７及びブラストヘッ
ド９からコークスｃ中に吹き込まれた循環ガスは、冷却
塔１内を上昇する間に赤熱したコークスｃを冷却してそ
の熱を吸収し、冷却塔１内の上部に設けた小煙道１１及
び円環煙道１２を介して冷却塔１に接続した煙道１３を
通ってボイラ２に戻る。一方、赤熱コークスｃは冷却塔
１の頂部に形成した装入口１４から投入され、冷却塔１
内で移動層を形成しながらその間に冷却され、冷却塔１
の下部に形成した排出口１５から排出される。

この場合、循環ガスの成分は、 H₂ ５％、CO10％、CO₂
10％、 H₂ O１０％、 N₂ 65％程度であるが、操業条件
によりこの成分比は大きく変動する。従来においては循
環ガス中の可燃成分の H₂ ，COの制御のため煙道１３に
希釈空気供給ファン１６と希釈空気流調聖弁１７を接続
し、その煙道１３内を流れる循環ガス中に希釈空気を吹
き込んで燃焼させている。

また、余剰ガスを回収して燃料として利用するために、
循環ダクト５にガス回収配管１８を接続し、その回収配
管１８に回収ガス流量を調整する弁１９を設けて適宜ガ
スを回収している。

循環ガス中のCO₂ ， H₂ 0は冷却塔１内で下記の反対を
起こし、可燃ガス（CO， H_２）に変わる。

Ｃ＋ＣＯ_２→２ＣＯ …(1) Ｃ＋Ｈ_２Ｏ→Ｈ_２＋ＣＯ …(2) Ｃ＋２Ｈ_２Ｏ→２Ｈ_２＋ＣＨ_２ …(3) 上記反応(1)〜(3)は全て吸熱反応であるため、循環ガス
中のCO_２， H₂Oが多いほどコークスは良く冷却される。
さらに発生した H₂，COの可燃ガスは希釈空気供給ファ
ン１６から煙道１３内に吹き込まれる希釈空気で燃焼さ
れ、ボイラ２での蒸気発生量を増すことができる。

そこで冷却性能を向上させ、かつ蒸気回収量を増やすた
め、希釈空気を最大限に吹き込み可燃ガスを燃焼させて
しまう操業方法がとられる。

しかしこの方法では、循環ガス中の可燃ガスが少なくな
り、燃焼限界を下回ると失火してしまう危険がある。ま
た回収ガスのカロリーが低下し、燃料としての価値がな
くなる問題がある。

そこで、第３図に示すように冷却塔１の下部のマニホー
ルド６に接続した循環ダクト５内に水をスプレーするノ
ズル２０を設け、冷却塔１内に入る循環ガス中の H₂ ０
濃度を上げ上気反応(1)〜(3)を促進させ、かつ吹き込ま
れた水が蒸発するときの潜熱で循環ガスの温度を下げて
冷却能力を向上させると共に冷却塔１内での可燃ガスの
発生を促進させる方法が提案されている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、このように循環ダクト５内で水をスプレ
ーすると、循環ガス中に多量のミストが発生することと
なり、これが鋼製の循環ダクト５やデバイダ８，ブラス
トヘッド９及びファネル７の内側に付着し、循環ガス中
に含まれるSOｘで硫酸腐蝕を引き起こしたり、或はコー
クス粉が固着するなど実用上に問題があった。

本発明は上記の事情を考慮してなされたもので、可燃ガ
スを発生させるために水を吹込むにおいて、その水を吹
き込んでも鋼製の各種部材の腐蝕などが生じないコーク
ス乾式消火設備の水吹込装置を提供することを目的とす
る。

［課題を解決するための手段］ 本発明は上記の目的を達成するために、冷却塔内上部か
ら下部の排出口にかけて発熱コークスの移動層を形成
し、排出口の周囲の冷却塔内下部周囲に冷却用循環ガス
のガスマニホールドを形成し、そのガスマニホールドよ
り冷却塔下部を横断するようにデバイダを設けると共に
その中央に鋼製のブラストヘッドを設け、かつガスマニ
ホールド上部の冷却塔の下部内周に鋼製のファネルを設
けてファネル側吹出口を形成し、ガスマニホールド内に
供給した循環ガスを、デバイダを介してブラストヘッド
の吹出口とファネル側吹出口から赤熱コークスの移動層
に向流させて吹込むコークス乾式消火設備において、上
記冷却塔の外周にスプレー水本管を配置し、そのスプレ
ー水本管に配管を接続すると共にその配管を上記ガスマ
ニホールドとデバイダ内を介してブラストヘッドまで延
出すると共にその配管にブラストヘッドの循環ガス吹出
口に臨んで赤熱コークスに直接水を噴射するスプレーノ
ズルを設け、上記ファネル内に、スプレー水本管に接続
した環状のヘッダを設けると共に、その環状のヘッダ
に、ファネル側吹出口に臨んで赤熱コークスに直接水を
噴射するスプレーノズルを接続し、さらにスプレー水本
管にスプレー水量を調節する調節弁を接続し、かつスプ
レー水本管に、調節弁が閉のとき上記各スプレーノズル
に不活性ガスを供給する洗浄用ガス管を接続したもので
ある。

［作用］ 上記構成によれば、スプレーノズルがブラストヘッドの
循環ガス吹出口とファネル側吹出口に臨んでそれぞれ設
けられ、そのスプレーノズルから水を赤熱コークスに直
接吹込むことで水分で鋼製部材に接触することがなくな
り硫酸腐食を防止できる。すなわち、スプレーノズル
は、ブラストヘッド側が冷却用循環ガスの通るガスマニ
ホールド、デバイダ及びブラストヘッド内に延出した配
管でスプレー水本管に接続されるため、冷却用循環ガス
は、配管内を流れる水で冷却されてから赤熱コークスに
吹込まれるので、赤熱コークスの冷却性能が向上する。
また、スプレーノズルから吹出される水は配管内を通っ
て案内されるため、循環ガス中にＣＯｘが含まれていて
も、スプレーノズルから吹出されるまで水と接触するこ
とがないので、鋼製部材の硫酸腐食を防止できる。

さらに、これら配管内を流れる水はスプレーノズルから
吹き出される間に冷却用循環ガスで予熱されるので、直
接赤熱コークスに吹込んでも吹出口付近にミストが生じ
ることがなくなってコークス粉の固着を防止できる。

またさらにスプレーノズルからの水の噴射量を調節弁で
調節し、水噴射のないときにはスプレーノズルから不活
性ガスを噴射することで、循環ガス中の H₂ またはCO濃
度を所望の値にできると共にスプレーノズルの詰まりを
防止できる。

［実施例］ 以下本発明に係るコークス乾式消火設備の水吹込装置の
好適一実施例を添付図面に基づいて説明する。

先ず冷却塔１の全体の構成及びその冷却塔１に循環ガス
を供給して赤熱コークスを冷却したのちその循環ガスの
熱でボイラ２を加熱したのちその循環ガスを冷却塔１に
戻す構成は第２図の従来例で説明したものと同一であ
る。

第１図において、１は冷却塔で、その下部内周には環状
のガスマニホールド６が形成され、そのマニホールド６
で冷却塔１の下部が逆円錐状に絞られて円錐部２１が形
成されると共にその下端に冷却後のコークスを排出する
ための排出口１５が設けられる。このガスマニホールド
６にはボイラ２（第２図）からの循環ガスを導入すべく
鋼製の循環ダクト５が接続される。ガスマニホールド６
の上部の冷却塔１の内周には、そのマニホールド６で絞
られた円錐部２１の傾斜に合せて下方が絞られた鋼製の
ファネル７が形成され、その下端に円錐部２１とファネ
ル７とでファネル側吹出口２２がその円周に沿って形成
される。また、ガスマニホールド６にはそのファネル７
内に循環ガスを供給すべく通孔６ａが形成される。

冷却塔１の下部、図示の円錐部２１にはその冷却塔１内
を横断してガスマニホールド６と連通するデバイダ８が
設けられる。このデバイダ８は、その断面上部が三角形
状に形成され、コークスｃの降下を妨げないようになっ
ている。デバイダ８の中央には、ガスマニホールド６か
らデバイダ８を通じて供給される循環ガスをコークス中
に吹出すためのブラストヘッド９が設けられる。このブ
ラストヘッド９は、デバイダ８に取り付けられる基部２
３と、その基部２３上に設けられたヘッド部２４と、そ
のヘッド部２４の下方に設けられ下部外周に拡がったス
カート１０からなり、そのヘッド部２４の周面に循環ガ
スを吹出すヘッド側吹出口２５が形成され、また基部２
３とスカート１０とがスカート側吹出口２６が形成され
る。

このブラストヘッド９の吹出口２５，２６及びファネル
側吹出口２２に夫々臨み、その吹出口２５，２６，２２
から吹き出される循環ガスと共にコークスｃ中に直接水
を噴射するスプレーノズル２７，２８，２９が設けられ
る。

ヘッド側吹出口２５に設けられたスプレーノズル２７及
びスカート側吹出口２６に設けられたスプレーノズル２
８は、ブラストヘッド９の基部２３内で連結され、その
配管３０が、デバイダ８内を通じ、ガスマニホールド６
を通って冷却塔１の外側に延出されバルブ３１を介して
スプレー水本管３２に接続される。

また、ファネル側吹出口２２に設けられたスプレーノズ
ル２９はファネル７内に設けられ、冷却塔１の内壁に沿
って設けられた環状のヘッダ３３に接続され、そのヘッ
ダ３３から配管３４を経て冷却塔１の外側に延出される
と共にバルブ３５を介してスプレー水本管３２に接続さ
れる。

スプレー水本管３２は図には示していないが、給水装置
に接続され、その給水を調節し、各スプレーノズル２
７，２８，２９での噴射圧を調整すべく調節弁３６が接
続され、またスプレー水本管３２を通じて各スプレーノ
ズル２７，２８，２９に N_２ガスなどの不活性ガスを供
給してそのノズル２７，２８，２９の先端の詰まりを防
止する清浄用ガス管３７が接続され、そのガス管３７に
遮断弁３８が接続される。

ガスマニホールド６に接続する循環ダクト５には、その
ダクト５内を流れる循環ガスを採取するガス採取管３９
が設けられ、そのガス採取管３９に H₂ ガス分析計４０
及びCOガス分析計４１からなる分析計４２が接続され
る。この分析計４２の H₂ ガス及びCOガスの検出出力が
計算器４３に入力され、その計算器４３の出力によりス
プレ水量調節計４４を介して調節弁３６が作動され、ま
た計算器４３より直接遮断弁３８が開閉制御される。

次に本発明の作用を説明する。

先ず循環ダクト５からの循環ガスはガスマニホールド６
より、通孔６ａを通ってファネル７で形成されたファネ
ル側吹出口２２からコークス層に吹き込まれると共に一
部はガスマニホールド６よりデバイダ８を通ってブラス
トヘッド９のヘッド側吹出口２５及びスカート側吹出口
２６からコークス層に吹き込まれ、この循環ガスが冷却
塔１内を上昇する間にコークスを冷却する。この際各吹
出口２２，２５，２６ではスプレー水本管３２より供給
された水が、各吹出口２２，２５，２６に位置したスプ
レーノズル２９，２７，２８より吹き出され、その水が
コークス層に循環ガスと共に直接噴射され蒸発する。こ
の水の噴射により従来例で説明した反応(1)〜(3)が行わ
れ、COガス， H₂ ガスが生成されることとなる。

これらスプレーノズル２７〜２９から水を噴射するにお
いて、スプレー水本管３２からの水は、配管３０やヘッ
ダ３３によって循環ガス中のＳＯｘから離隔されている
ので、ＳＯｘが硫酸となってガスマニホールド６、ファ
ネル７及びデバイダ８等の鋼製部材を腐食することがな
い。循環ガスは、配管３０やヘッダ３３内を通り冷却水
によって冷却されるので赤熱コークスの冷却性能が向上
する。

また、これら配管３０やヘッダ３３内を流れる水はスプ
レーノズル２７〜２９から吹き出される間に冷却用循環
ガスで予熱されるので、直接赤熱コークスに吹付けても
吹出口２２，２５，２６付近にミストが生じることなく
コークス粉の固着が防止される。

さらにまた、循環ダクト５内を通る循環ガスのごく一部
は採取管３９から分析計４２の H₂ ガス分析計４０及び
COガス分析計４１内に導入され、そこで循環ガス中の H
₂ ，CO濃度が計測され、その H₂ ，CO濃度から循環ガス
の発熱量（カロリー）が計算器４３で計算され、それが
設定した範囲の発熱量になるようにスプレー水量調節計
４４に信号を出し、次いで調節弁３６を動かして各スプ
レーノズル２７，２８．２９での水の噴射量が適正にな
るように制御する。すなわち、 H₂ ，CO濃度が低く発熱
量が小さいときはスプレー水量を増し反応を増大させ
て、 H₂ ，COの量を増加させ、 H₂ ，COガス濃度が高い
ときには、反対にスプレー水量を少なくする。

以上の制御により循環ガスの発熱量を自動的に一定に
し、また循環系から回収する可燃ガス濃度も一定のもの
が得られる。

また、調節弁３６が閉じられ、各スプレーノズル２７，
２８，２９から水が噴射されない場合には、計算器４３
が遮断弁３８を開とし、その清浄用ガス管３７から N₂
ガスなどの不活性ガスを、スプレー水本管３２を通じて
各スプレーノズル２７，２８，２９より噴射し、その各
スプレーノズル２７，２８，２９がコークス粉で詰まる
ことを防止する。この遮断弁３８は調節弁３６が開いた
場合には計算器４３により全閉となるよう制御し、スプ
レーノズル２７，２８，２９から常時水か不活性ガスが
噴射されるようにされる。

尚、上述の実施例においてはCO及び H₂ ガス濃度を個々
に計測して循環ガスの発熱量を制御する方法を説明した
が、 H₂ ガス濃度のみ又はCO濃度のみあるいは H₂ ガス
濃度とCOガス濃度の和を計測し、その計測値により調節
弁３６を制御する方法を用いても十分な実用性が得られ
る。

［発明の効果］ 以上詳述してきたことから明らかなように、本発明によ
れば次のごとき優れた効果を発揮する。

(1)スプレーノズルを、ブラストヘッドの循環ガス吹出
口とファネル側吹出口に臨んでそれぞれ設けたので、そ
のスプレーノズルから水を赤熱コークスに直接吹込んで
も水分と冷却用循環ガス中のＳＯｘとが鋼製部材に接触
することがなく硫酸腐食を防止できる。

(2)冷却用循環ガスが配管内を流れる水で冷却されるの
で、赤熱コークスの冷却性能が向上する。

(3)スプレーノズルから吹出される水は、冷却用循環ガ
スで予熱されるので、粉コークスが固着する問題がな
い。

(4)循環ガス濃度を自動的に一定に制御するので、循環
ガスが低発熱量となることによる希釈空気の失火がな
い。

(5)回収ガス濃度を任意の一定な発熱量に制御できるた
め、その回収ガスの燃料としての価値が高くなる。

(6)ノズルは水を噴射しないときでも不活性ガスを噴射
できるので、ノズルにコークス粉がつまることを防止で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るコークス乾式消火設備の水吹込装
置を示す断面図、第２図はコークス乾式消火設備の全体
図、第３図は従来のコークス乾式消火設備の水吹込装置
を示す断面図である。 図中、１は冷却塔、５は循環ダクト、６はガスマニホー
ルド、２２，２５，２６は吹出口、２７，２８，２９は
スプレーノズルである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】冷却塔内上部から下部の排出口にかけて赤
   熱コークスの移動層を形成し、排出口の周囲の冷却塔内
   下部周囲に冷却用循環ガスのガスマニホールドを形成
   し、そのガスマニホールドより冷却塔下部を横断するよ
   うにデバイダを設けると共にその中央に鋼製のブラスト
   ヘッドを設け、かつガスマニホールド上部の冷却塔の下
   部内周に鋼製のファネルを設けてファネル側吹出口を形
   成し、ガスマニホールド内に供給した循環ガスを、デバ
   イダを介してブラストヘッドの吹出口とファネル側吹出
   口から赤熱コークスの移動層に向流させて吹込むコーク
   ス乾式消火設備において、上記冷却塔の外周にスプレー
   水本管を配置し、そのスプレー水本管に配管を接続する
   と共にその配管を上記ガスマニホールドとデバイダ内を
   介してブラストヘッドまで延出すると共にその配管にブ
   ラストヘッドの循環ガス吹出口に臨んで赤熱コークスに
   直接水を噴射するスプレーノズルを設け、上記ファネル
   内に、スプレー水本管に接続した環状のヘッダを設ける
   と共に、その環状のヘッダに、ファネル側吹出口に臨ん
   で赤熱コークスに直接水を噴射するスプレーノズルを接
   続し、さらにスプレー水本管にスプレー水量を調節する
   調節弁を接続し、かつスプレー水本管に、調節弁が閉の
   とき上記各スプレーノズルに不活性ガスを供給する清浄
   用ガス管を接続したことを特徴とするコークス乾式消火
   設備の水吹込装置。