(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
煙道の下端部に設けられ転炉炉口に開口するフードと、該フードに昇降可能に付設され外周に環状溝を設けたスカートと、前記フードの外周に設けた仕切り筒とからなり、該仕切り筒の下端部を前記環状溝内のシール水に浸水して水封する転炉排ガス処理設備における転炉スカートシール部のダスト除去装置であって、前記環状溝が外側壁の底部付近に噴出口を有する一個以上の交換水噴出ノズルと、シール水を排出する排出口を有する複数の交換水排出管を有し、前記環状溝の底部の少なくとも一部が外周方向に水深が深くなるように傾斜していることを特徴とする転炉スカートシール部のダスト除去装置。
【請求項２】
前記環状溝の底部の傾斜がダストの安息角以上の角度であることを特徴とする請求項１記載の転炉スカートシール部のダスト除去装置。
【請求項３】
前記交換水噴出ノズルが、前記環状溝内側壁の接線方向を向いて複数個設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の転炉スカートシール部のダスト除去装置。
【請求項４】
前記シール水の水流を、環状溝の底部のいずれにおいても１ｍ／sec 以上の流速とすることを特徴とする請求項１〜３のいずれか記載の転炉スカートシール部のダスト除去装置。
【請求項５】
前記環状溝の底部に、前記排出口または前記排出口から100mm 以内を終点とし、該終点から少なくとも200mm 以上離れ、隣接する他の排出口に至るまでの所望の位置を始点として、該始点から終点方向に向けて下り勾配とされた底部スロープがそれぞれ周方向に形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の転炉スカートシール部のダスト除去装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、転炉排ガス処理設備におけるスカートシール部に堆積するダスト除去技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
転炉の排ガス処理設備には、転炉の傾動を可能とするために、転炉炉口とフードとの間に上下動可能なスカートが設けられている。又、転炉から発生するCOガスは、その混合比によっては空気との反応により爆発する場合もあり、危険性が高く、外気の進入は許されず、スカートによって完全に密閉する必要があり、スカートシール部が設けられている。
【０００３】
一般的にこのスカートシール部は、スカートの周りに断面Ｕ型の溝を設け、この環状の溝内に水を満たし、フードに設けた仕切り筒を上下動可能にその下端を水中に漬けて水封している。
転炉から発生するガス中には、微細な鉄粉を含んだダストが大量に含まれているため、吹錬中に排ガスによって吹き上げられたダストがこのスカートシール部の水封部である環状溝に入り、或いは、スカートを上下させる際に仕切り筒等に付着しているダストがシール水によって洗い落とされるなどして環状溝に入り、次第に環状溝の底部にダストが堆積し、やがて仕切り筒の下端が堆積したダストに当たるようになって、スカートの上下動が不能となり、転炉操業を停止せざるを得ないというダストトラブルが発生する。
【０００４】
このダストトラブルを解決するために、特開昭59-229409 号公報には、環状溝の外側壁底部に設けた交換水噴出ノズルから交換水を内側壁に向けほぼ直角に噴出し沈降ダストを流動させて排出する方法および環状壁の接線方向に交換水を噴出して環状溝内に回転流を生成することによって環状溝内の沈降ダストの流動特性を向上させて排出する方法が開示されている。これらいずれの方法においても、交換水噴出ノズルから噴出する交換水により環状溝内のシール水を流動させ、環状溝をオーバフローする交換水によって比重の小さいダストを外部に排出させ、比重の大きいダストについては下部の交換水排出管より排出するようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記特開昭59-229409 号公報に開示された、交換水噴出ノズルから内側壁に向けほぼ直角に噴出する方法では、環状溝内に沈降したダストの搬送機能が低いため、大流量の交換水が必要になるばかりでなく、次第に環状溝内の底部にダストが堆積し、やはりスカートの上下動が不能になるダストトラブルが発生する。このため、定期的に環状溝内からダストを除去する作業が必要になり、転炉の稼働率が低下するという問題があった。
【０００６】
他方、環状溝の接線方向に交換水を噴出して環状溝内に回転流を生成することにより環状溝内の沈降ダストの搬送特性を向上させる方法においても、やはりダストの流動性が悪いことから交換水排出管からのダスト排出が十分行えず、しだいに環状溝内底部にダストが堆積しダストトラブルが発生する問題が同様に残っていた。
【０００７】
特に、比重および粒径が大きくシール水に沈降しやすいダストが大量に発生する転炉では、上記いずれの方法においても環状溝からのダストの排出能力が十分でないため、一定の頻度で転炉の操業を止めて環状溝から堆積ダストを除去する作業が必要であり、転炉の稼働率を低下させる主要因となっていた。
前記特開昭59-229409 号公報に開示された環状溝のダスト堆積機構を実験により調査検討したところ、交換水噴出ノズルから交換水を内側壁にほぼ直角に向け噴出すると、交換水噴出ノズルの出口付近で局所的な循還流が発生することから淀み点が生じ、この淀み点でのダスト堆積が起点となって堆積ダストが成長することを見出した。一方、環状溝の接線方向に交換水を噴出して環状溝内に回転流を生成することにより環状溝内の沈降ダストの搬送特性を向上させる方法においても、このような回転流を発生させる場合には環状溝の幅方向で流速分布ができ、特に内側壁付近の流速が低下することでダストが堆積しやすいことが分かった。
【０００８】
本発明は、以上の知見を基に、従来の問題点を解消し、環状溝への沈降ダスト除去作業の負荷を大幅に軽減することができる転炉排ガス処理設備におけるスカートシール部のダスト除去装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明においては、煙道の下端部を転炉炉口に開口させたフードと、該フードに昇降可能に付設され外周に環状溝を設けたスカートと、前記フードの外周に設けた仕切り筒とからなり、該仕切り筒の下端部を前記環状溝内のシール水に浸水して水封する転炉排ガス処理設備における転炉スカートシール部のダスト除去装置であって、前記環状溝が外側壁の底部付近に噴出口を有する一個以上の交換水噴出ノズルと、シール水を排出する排出口を有する複数の交換水排出管を有し、前記環状溝の底部の少なくとも一部が外周方向に水深が深くなるように傾斜させることにより前記問題点を解決したものである。
【００１０】
特に、この傾斜角度としては、静水中におけるダストの安息角（ダストを積んだ斜面が崩れ落ちないで安定している最大角。円錐形とみなし、その水平面と母線との角度で表す。）以上とすることが堆積ダストの流動性の面からさらに好ましい。
そして、上記に加えて、前記交換水噴出ノズルを前記環状溝内側壁の接線方向に向けて複数個設けることにより、沈降ダストの搬送特性を一段と向上させたものである。
【００１１】
さらに、前記シール水の水流を、環状溝の底部のいずれにおいても１ｍ／sec 以上の流速とすることがダストを残留させないために好適であることを見出したのである。
また、前記環状溝の底部に、前記排出口または前記排出口から100mm 以内を終点とし、該終点から少なくとも200mm 離れ、隣接する他の排出口に至るまでの所望の位置を始点として、該始点から終点方向に向けて下り勾配とされた底部スロープをそれぞれ周方向に形成することがダストの排出に好適であることを見出したのである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１に本発明を適用する転炉スカートシール部の構成を示す。図１において、転炉10の炉口11上部には、煙道１へと排ガスを導くフード２が設けられている。フード２外周には仕切り筒３が下向きに固定して付設されている。一方、内側壁４、外側壁５および底板７とで形成される環状溝８は、その内側壁４を外側壁５よりも高くして構成され、外側壁５の上縁部周囲には排水溝６がある。環状溝８は、下部に設けた上側環状接続部材９を介してスカート12の周りに固定されており、スカート12と共に上下動する。環状溝８内部は、シール水13で満たされ、前記仕切り筒３を浸漬することにより水封可能であり、スカート12を下げて転炉10の炉口11を覆い込んだ場合の完全シールを実現している。
【００１３】
図２に、図１で示した転炉スカートシール部における本発明のダスト除去装置の構成を示す。本発明においては、一つ以上の交換水噴出ノズル14を環状溝外側壁５の底部付近に設置し、ノズル先端部が環状溝内に突き出さないようにノズル口を設けている。また同様に一つ以上の交換水排出管15を環状溝外側壁５の底部付近に設置している。更に前記環状溝の底部の少なくとも一部に外周方向に水深が深くなるように傾斜させた傾斜部16を設けている。この傾斜部16は内側壁４の壁面に頂点を有し、底板７の上面部に下点を有する傾斜面として構成されるが、その下点は外側壁５に接しても良い。またその傾斜角が静水中におけるダストの安息角以上であることが好ましいことは前述のとおりである。
【００１４】
図３に、環状溝における交換水噴出ノズルの配置の一例を示す。図３においては、ノズルの方向を内側壁接線方向に向けて配設している。ここで、交換水噴出ノズルは、環状溝外側壁に沿って複数個配設することが好ましく、更には、図示のように内側壁に外接する正多角形の各頂点（この頂点が、環状溝外側壁面上となるように環状溝を設計しておく。）に交換水噴出ノズルの噴出口を配置することにより、交換水が各噴出口から噴出されて次に環状溝外側壁に衝突するまでの到達距離を最大として、噴出ノズル設置数を最少とすることが出来る。
【００１５】
更に、環状溝の底部においては、ダストの排出をよりスムーズにするため、図５に示すような底部スロープ20を設けておくことが好ましい。ここで、底部スロープ20は、交換水排出管15の排出口に向けて下り勾配とされている。ただし、図５においては、図示を容易にするため、傾斜部16の記載を省略している。
図５に示すように、底部スロープ20を設けることで、シール水水流13a の流れを乱すことなく、よりスムーズにダストを交換水排出管15に導くことができる。そのため、ダストが容易に排出され底部に滞留することがないのである。底部スロープ20の終点21は、交換水排出管15の排出口または排出口から100mm 以内の位置とする。こうすることで、排出口からダストを排出しやすくなり、排出口そのものがダスト滞留の起点となることを防止できる。また、底部スロープ20の始点22は、終点から200mm 以上、より好ましくは300mm 以上とし、ある程度以上のスロープ距離を有することが好ましい。ただし、始点22は隣接する他の排出口を超える位置までは延長されない。
【００１６】
ここで、交換水噴出ノズルへの交換水の供給、および、排水溝６と交換水排出管15から排出された水の排出の各配管ルートについては本説明および図面ではいずれも省略している。
【００１７】
【実施例】
上記構成における本発明の実施例を説明する。
本実施例において、環状溝８は直径4.3 ｍ、溝幅12cm、環状溝８内シール水の深さは1.2 ｍであり、シール交換水の流量は約40t/hourである。又、交換水噴出ノズルは環状溝内側壁接線方向を向けて周方向等間隔に８個所設置し、交換水排出管は、対向して２個所設置している。ここで上記例を含む、直径：４〜６ｍ、深さ：約１ｍの環状溝においては、この交換水噴出ノズルを８本均等に設置することでシール水の流速を環状溝底部において均一に１m/s 以上の流速とすることができる。ただし、ダストの性状は粒径≦６mm、比重≦6.5 である。上記仕様の環状溝においては、この交換水排出管は２本 180度の位置に配置するのが最適である。すなわち、本数をむやみに多くして排出管の口径を小さくするとその部分で排出管にダストが詰まりやすくなり、ダスト堆積の起点となってしまうからである。
【００１８】
処理容量160tの転炉10を用いて、平均吹錬時間70分のステンレス鋼の脱炭吹錬を100 チャージ実施した後のダストの堆積状況を、環状溝の傾斜部16の傾斜角をそれぞれ変えた場合について調査し比較した。
本比較においては、傾斜部は溝底部の90％幅に設定して、それぞれ傾斜角度を変えて調査している。
【００１９】
その結果、角度を与えず、従来例とおり平面底部とした場合は、最大で750mm のダスト堆積であった。
そして、角度15度の場合は、最大で500mm であり、角度35度の場合は、最大で100mm 、角度45度の場合は、ダスト堆積は認められなかった。
ここで、角度45度の場合、ダスト堆積が発生しないのは、前述のように、シール水の流速を環状溝底部において均一に１m/s 以上としているからである。図４にシール水の流速を横軸にとり、残留ダスト堆積高さを縦軸にとったグラフを示す。このグラフから、シール水の流速を１m/s 以上とすればダスト堆積が発生しないことが分かる。そして、シール水の流速が１m/s 未満ではダスト堆積が解消されず、残ってしまう。すなわち、ダスト堆積を発生させないためには、シール水の流速を１m/s 以上とすることが好ましいのである。
【００２０】
ここで、静水中におけるステンレス鋼脱炭吹錬ダストの安息角は実測値で40度であることを実験により確かめている。
以上に示すように、環状溝底部に傾斜部を設けることにより、ダスト堆積を大幅に改善することができる。その効果は、特に傾斜角を安息角以上にすることで特に顕著であるが、安息角以下の場合であっても十分効果は認められ、ダスト除去のサイクルを大幅に延長することが可能である。
【００２１】
その際、シール水の流速は、環状溝底部において均一に１m/s 以上とすることが好ましい。また、環状溝底部に底部スロープを設けることでその効果が更に高まることを確認した。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば環状溝内部に堆積するダストは溝底部の傾斜部により流速の速い外側に流れ、底部スロープでその効果が更に高められ、より効果的にダストが排出されダスト除去作業の負荷が大幅に軽減される。また、この傾斜部等により環状溝底部付近の流速も全体的に増加し、ダスト搬送能力もアップする効果が得られる。このため、交換水の流量も少なくてすみ、ダストトラブルの大幅な減少により、転炉の稼働率を大幅に向上させ、産業上格段の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した転炉スカートシール部の構成を示す断面図である。
【図２】本発明を適用した環状溝の平面図(a) とそのA-A 線断面図(b) である。
【図３】本発明の交換水噴出ノズルの配置の一例を示した環状溝平面図である。
【図４】シール水の流速と残留ダスト堆積高さの関係を示すグラフである。
【図５】環状溝底部の底部スロープを示す部分断面図である。
【符号の説明】
１  煙道
２  フード
３  仕切り筒
４  内側壁
５  外側壁
６  排水溝
７  底板
８  環状溝
９  上側環状接続部材
10  転炉
11  炉口
12  スカート
13  シール水
13a シール水水流
14  交換水噴出ノズル
15  交換水排出管
16  傾斜部
20  底部スロープ
21  （底部スロープの）終点
22  （底部スロープの）始点
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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