(57)【要約】【課題】  可燃ガスを排出する煙突について、その排出口の開口面積を簡単な構成により縮小して充分なガス流速を確保することであり、さらに、上記絞り部についてＣＯガスの燃焼で発生する輻射熱に対する耐熱性を高くし、焼損が防止されるようにその構造を工夫すること。【解決手段】  煙突出口部の内部に中子を取付け開口面積を縮小して可燃ガス排出用煙突を前提として、上記中子は天井部分、胴部分、及び底部分からなり、前記天井部分を円錐形状とし、前記中子の天井部分と胴部分上端部において、該中子との間に隙間を保持して連続する遮熱板を取付けて２重構造とし、且つ、前記遮熱板の天井中央部分に開口部を設けてあり、煙突出口部を流れる排ガスの一部が前記中子と遮熱板の隙間を通過して、該中子と遮熱板が冷却される構造にしたこと。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
煙突出口部の内部に中子を取付け開口面積を縮小している可燃ガス排出用煙突において、
上記中子は天井部分、胴部分、及び底部分からなり、前記天井部分を円錐形状とし、
前記中子の天井部分と胴部分上端部において、該中子との間に隙間を保持して連続する遮熱板を取付けて２重構造とし、且つ、前記遮熱板の天井中央部分に開口部を設けてあり、
煙突出口部を流れる排ガスの一部が前記中子と遮熱板の隙間を通過して、該中子と遮熱板が冷却される構造になっていることを特徴とする可燃ガス排出用煙突。
【請求項２】
上記中子を中空中子とすると共に、該中子にガス抜き管を設けたことを特徴とする請求項１の可燃ガス排出用煙突。
【請求項３】
上記中子は、開口が開けられた底板を備える中子支持アームにより、煙突出口部の内部に取付けられており、
煙突出口部を流れる排ガスの一部が前記底板の開口を通過して、前記中子支持アームを冷却することを特徴とする請求項１又は請求項２の可燃ガス排出用煙突。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可燃ガスを燃焼処理して大気に放出する煙突（以下、これを「可燃ガス排出用煙突」という）の出口部の構造に関するものであり、煙突出口部に中子を設けて排ガス流量に見合った流路断面積の出口流路を形成し、十分な流出速度をもって排ガスを大気に放出するものについて、煙突出口での排ガスの燃焼熱による上記中子の過熱を防止してその耐熱性、耐久性を向上させることができるものである。
【背景技術】
【０００２】
非燃焼型転炉排ガス処理装置等、ＣＯガス濃度が比較的高い排ガスを大気に放散する場合は、煙突頂部においてＣＯガスを燃焼させて無害なＣＯ２ガスとして大気に放散している。このようにして排ガスを放出する煙突において、排ガス発生源の排ガス量が少ない場合に煙突出口における排ガス流速が低下すると、煙突内のＣＯガスへの逆火やダウンウオッシュ等の不都合な現象が発生するので、これを防止することが必要である。
【０００３】
他方、火力発電所の煙突等のように非可燃ガスを大気に放散するための煙突において、排ガス流量の減少又は変動に起因する煙突出口におけるダウンウオッシュ等の不都合な現象を防止するために出口におけるガス流速の低下を防止することは周知であるが、可燃ガスを出口で燃焼処理して放散させる煙突について適切な対策を講じたものはない。
ところで、非可燃ガスの排出用煙突について、上記ダウンウオッシュ等の不都合を解消する方策を講じることは上記のとおり周知であり、その方法は煙突出口の開口断面積を排ガス流量に応じて調節して必要な排ガス流速に高めるものである（特開２００２−２２１４８号公報、特開２００１−２４１６４７号公報、特開２０００−１３０７４６号公報、及び実願平１−７８６８８号出願(実開平３−２１６３９号)のマイクロフィルム等）。これらの従来技術は、煙突出口に可変絞り部を設け、これによって排ガス量の大幅な変化に対応するものである。すなわち、煙突出口に設置した絞り板、仕切り板等で可変絞り部を構成し、これを排ガス量に応じて駆動装置により作動させることによって煙突出口の開口面積を適切に変更して目的を達成するようにしている。
【０００４】
また、これらの従来技術は、排ガス量の変動に対応すべく発明されたものであるが、可燃ガスを煙突出口で燃焼させて排出させることを前提とするものではないから、可燃ガスの燃焼熱に対する配慮は全くなされていない。
他方、非燃焼型転炉排ガス処理装置等、ＣＯガス濃度が比較的高い排ガスを大気に放散する煙突（可燃ガス排出用煙突）の場合は、煙突出口での燃焼温度が極めて高温（ほぼ１０００℃）であり、上記従来技術の絞り板等による絞り部はこの高温に対する耐熱性はない。したがって、上記従来技術を可燃ガス排出用煙突に適用することはできない。
以上のことから、可燃ガス排出用煙突における上記問題に適切に対処できるようにするには、煙突排出口における絞り部の構造を、可燃ガスの燃焼熱への高い耐熱性が確保されるようにその構造及び冷却構造を工夫することが必要である。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２２１４８号公報
【特許文献２】特開２００１−２４１６４７号公報
【特許文献３】特開２０００−１３０７４６号公報
【特許文献４】実願平１−７８６８８号出願(実開平３−２１６３９号)のマイクロフィルム
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、可燃ガスを排出する煙突について、その排出口の開口面積を簡単な構成により縮小して充分なガス流速を確保することであり、さらに、上記絞り部についてＣＯガスの燃焼で発生する輻射熱に対する耐熱性を高くし、焼損が防止されるようにその構造を工夫することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
〔解決手段〕（請求項１に対応）
上記課題を解決するための手段は、（Ａ）煙突出口部の内部に中子を取付け開口面積を縮小して可燃ガス排出用煙突を前提として、次の（イ）、（ロ）、（ハ）によるものである。
（イ）上記中子は天井部分、胴部分、及び底部分からなり、前記天井部分を円錐形状とし、
（ロ）前記中子の天井部分と胴部分上端部において、該中子との間に隙間を保持して連続する遮熱板を取付けて２重構造とし、且つ、前記遮熱板の天井中央部分に開口部を設けてあり、
（ハ）煙突出口部を流れる排ガスの一部が前記中子と遮熱板の隙間を通過して、該中子と遮熱板が冷却される構造にしたこと。
〔作 用〕
可燃ガス排出用煙突の出口部の内部に中子を取付けて、煙突出口の開口面積を縮小したことにより、可燃ガスの排出量が少ない場合でも当該煙突出口部におけるガス流速が充分確保される。したがって、逆火やダウンウオッシュ等の不都合な現象は防止される。
そして、上記中子が天井部分、胴部分、及び底部分からなり、前記天井部分を円錐形状とし、該中子の天井部分と胴部分上端部において、該中子との間に隙間を保持して連続する遮熱板を取付けて２重構造とし、且つ、前記遮熱板の天井中央部分に開口部を設けることにより、煙突出口部を流れる排ガスの一部が前記中子と遮熱板の隙間を通過して、該中子と遮熱板が冷却される構造であるから、煙突出口部を流れる排ガスの一部が、中子と遮熱板の隙間を通って該遮熱板の開口部を通過するので、前記中子と遮熱板は排ガスにより冷却作用を受け、そこで、煙突出口においてＣＯガスが燃焼されて輻射熱が発生しても、この輻射熱による中子や遮熱板が過熱されて焼損されることは防止される。
【０００８】
〔実施態様１〕（請求項２に対応）
実施態様１は、上記解決手段において、中子を中空中子とすると共に、該中子にガス抜き管を設けたことである。
〔作 用〕
中空中子は、煙突出口部に取付けられているため、排ガスの温度やＣＯガスの燃焼による輻射熱の影響を受けてその温度が変動し、該中空中子内の気体は膨張又は収縮する。このようなときに、該中空中子内の気体はガス抜き管を通って出入りするので、内部の気体の膨張、収縮によって中子が変形し、損傷されることはない。
【０００９】
〔実施態様２〕（請求項３に対応）
実施態様２は、上記解決手段又は実施態様１のいずれかにおいて、中子が、開口が開けられた底板を備える中子支持アームにより、煙突出口部の内部に取付けられており、煙突出口部を流れる排ガスの一部が前記底板の開口を通過して、前記中子支持アームを冷却することである。
〔作 用〕
煙突出口部を流れる排ガスの一部が、底板の開口を通って流れて中子支持アームを冷却するので、煙突出口においてＣＯガスが燃焼されて輻射熱が発生しても、この輻射熱による中子支持アームの焼損は防止される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の効果を主な請求項毎に整理すれば、次のとおりである。
(１) 請求項１に係る発明の効果
ＣＯガス等の可燃ガスを排出する煙突（可燃ガス排出用煙突）の出口内部に中子を取付けることにより、煙突内のＣＯガスへの逆火やダウンウオッシュ等の不都合な現象を防止することができる。
そして、煙突出口部の内部に取付けた中子に遮熱板を設けて２重構造としたことにより、排ガスの一部が前記中子と遮熱板との間を流れて、中子と遮熱板を冷却するので、冷却水等の冷媒を使用することなく、排ガスで中子と遮熱板が効果的に冷却される。
したがって、可燃ガス燃焼時の輻射熱で過熱されて焼損されることは完全に防止される。
（２）請求項２に係る発明の効果
上記中空中子は、煙突出口部に取付けられているため、排ガスの温度やＣＯガスの燃焼による輻射熱の影響を受けてその温度が変動し、該中空中子内の気体は膨張又は収縮し、このために中子及びその取付け構造が変形し、大きな力がかかって損傷するおそれがある。しかし、この発明によれば、このようなときは該中空中子内の気体はガス抜き管を通って出入りするのでそのようなことは防止される。
【００１１】
(３) 請求項３に係る発明の効果
中子を煙突出口部の内部に取付ける中子支持アームの底板に開口が開けられ、排ガスの一部が前記開口を通って流れることにより、前記中子支持アームを冷却する構造としたので、冷却水等の冷媒を使用することなく中子支持アームが冷却されるようになり、可燃ガス燃焼による輻射熱で中子支持アームが焼損されることは完全に防止される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
この実施の形態は、非燃焼型転炉排ガス処理装置の煙突にこの発明を適用し、当該煙突の出口部内部に、円錐形状の天井部分と円筒形状の胴部分からなり、ガス抜き管を備えた中子が中子支持アームにより取付けられ、前記中子の天井部分と胴部分の上端部には、該中子との間に隙間をあけて遮熱板が取付けられると共に、前記中子支持アームを形成する底板には開口が開けられて成り、煙突出口部を流れる排ガスの一部は、前記中子と遮熱板との隙間、及び前記底板の開口を通って流れ、前記中子、遮熱板、及び中子支持アームを冷却するように構成されているものである。
【実施例】
【００１３】
この実施例について説明する前に、非燃焼型転炉排ガス処理装置の概要、及びこの装置を用いて行う脱炭操業と脱燐操業の概要について、図１を参照しながら説明する。
先ず、非燃焼型転炉排ガス処理装置は、図１に示されているように、転炉１の上方部にフード部３と冷却器４が設置されており、前記フード部３の下端部にはスカート２が取り付けられている。前記冷却器４の下流には一次集塵器５及び二次集塵器６が設置され、更にその下流には排ガス流量計７及び誘引送風機８が設けられている。そして、この誘引送風機８の出口は、三方切替弁９を介してガス回収ダクト１０及び煙突１１に接続されている。そしてその煙突１１の上端部にはパイロットバーナー１３が設けられている。
【００１４】
次に、上記の非燃焼型転炉排ガス処理装置を用いて行う脱炭操業の概要を説明すると、高炉で生産され転炉１に装入された溶銑（銑鉄）は、炭素を多く含んでいるため、ランス１４及び／又は底吹ノズル１５から吹込まれた純酸素と反応して、大量のＣＯガスを発生する（吹錬と称する）。発生したＣＯガスは、転炉１の炉口とフード部３との隙間を調整するスカート２を通って、誘引送風機８によりフード部３と冷却器４内に吸引される。この冷却器４に吸引された転炉ガスは約１０００℃に冷却され、一次集塵器５及び二次集塵器６により除塵された清浄なＣＯガスは、吹錬最盛期のＣＯ濃度の高い時には三方切替弁９を介して図示しないガスホルダに有価ガスとして回収される。一方、吹錬初期又は末期のＣＯ濃度の低いガスは、三方切替弁９により煙突１１側に切替えられ、煙突上部のパイロットバーナー１３により着火され無害なＣＯ２ガスとして大気に放散される。
【００１５】
上記のような脱炭吹錬用として計画された非燃焼型転炉排ガス処理装置を、脱燐操業専用炉排ガス処理装置として使用する場合は、排ガス流量が大幅に減少し、排ガスの流出速度が大幅に低下することになる。これは特定の排ガス処理装置の他の用途に転用する場合であるが、用途は変わらず排ガス処理量が減少する場合にも排ガスの流出速度が大幅に低下することがある。
この実施例における非燃焼型転炉排ガス処理装置（当初に脱炭吹錬用として計画・設置されたもの）は、当初計画ではその煙突部の排ガス流量が５２３０００ｍ３／ｈ、ガス温度が７８℃、煙突直径が２.５ｍ、煙突出口高さが８０ｍで、煙突出口のガス流速は２９.６ｍ／ｓである。
これに対して、同じ非燃焼型転炉排ガス処理装置を流用して脱燐操業を行う場合は、排ガス流量が１０２９００ｍ３／ｈ、ガス温度が６３℃であり、煙突出口のガス流速が５.８２ｍ／ｓである。
【００１６】
このような非燃焼型転炉排ガス処理装置では、煙突内のガス流速が７ｍ／ｓ以下となると、煙突内のガス流れに旋回流が発生してガス流れの中央部が濾斗状となり、この部分に外気が侵入してパイロットバーナー１３の火炎により煙突内に爆発的に逆火する危険が生じる。また、煙突出口のガス流速が低下している状態で煙突頂部に横風が当ると、所謂ダウンウオッシュ現象を生じる。
【００１７】
この実施例の煙突出口部構造は図２に示すとおりであり、煙突出口部にこの発明の中子１６を取付けて煙突出口の開口面積を縮小すると共に、ＣＯガスの燃焼で発生する輻射熱に対する遮熱効果、中子に対する冷却効果を高くして中子等の焼損を防止したものである。
先ず、中子１６を設置した煙突出口部の構造について、図２〜図５を参照しながら説明する。
煙突１１の出口部の内部において、中子１６は、中子支持アーム１９(図示の実施例では６本)によって煙突１１の上端部に支持されており、さらに振れ止め２０(図示の実施例では４本)により所定位置に保持されている。前記中子１６は、図２及び図３に示すごとく、円錐形状の天井部分１６ａと底部分１６ｃ、及び円筒形状の胴部分１６ｂからなる中空中子であり、前記天井部分１６ａにはガス抜き管１８が設けられている。該ガス抜き管１８は、中子１６内の気体が出入りできるようにしたものであり、これが設けられる個所は特に限定されない。
【００１８】
前記中子１６の天井部分１６ａと胴部分１６ｂの上端部には、該中子１６との間に隙間が形成されるように、複数のリブ２２を介して連続する遮熱板１７が取付けられており、該遮熱板１７の天井中央部分には開口部２１が設けられている。前記連続する遮熱板１７によって、前記中子１６と遮熱板１７との間に隙間を有する２重構造が形成され、煙突１１内を流れる排ガスの一部が前記隙間を通って開口部２１を通過して流れ、遮熱板１７を内側から冷却するとともに、遮熱板の内側の断熱空気層になる。
また、前記中子１６を支持する中子支持アーム１９は、両側にそれぞれ側板１９ａ,１９ｂを備えると共に、それらの下側に底板１９ｃを備えている。この底板１９ｃには複数の開口１９ｄが開けられているため、煙突１１内を流れる排ガスの一部は、この開口１９ｄを通って前記側板１９ａ,１９ｂの側面に沿って流れる。
【００１９】
次に、この実施例の作動について説明する。
転炉１から発生するＣＯガスを含有する排ガスは、誘引送風機８により吸引されて冷却器４、一次及び二次集塵器５,６、排ガス流量計７を通り、三方切替弁９を経て煙突１１へ流れる。
煙突１１内を流れる排ガスは、煙突出口部において中子１６と煙突１１の内壁面との空間を流れる。この空間は中子１６によって狭くなっているので、この部分でガス流が加速され、充分なガス流速を確保される。したがって、逆火やダウンウオッシュ等を防ぐことができ、煙突出口から排出される排ガスは、含有するＣＯガスが燃焼処理され無害化され、上方に吹き上げられて大気に放散される。
ところで、排ガスが前記中子１６と煙突１１の内壁面との空間を流れるとき、前記排ガスの一部は、中子１６と遮熱板１７との間の隙間を通り、さらに前記遮熱板１７の開口部２１へ流れる。また、前記排ガスの一部は、中子支持アーム１９の底板１９ｃに開けられた複数の開口１９ｄを通り、さらに側板１９ａ,１９ｂの側面に沿って流れる。このようにして排ガスの一部が流れることにより、前記中子１６、遮熱板１７、及び中子支持アーム１９が冷却されるので、ＣＯガスの燃焼輻射熱によって中子１６、遮熱板１７、及び中子支持アーム１９が過熱されて焼損することは防止される。
【００２０】
ここで、上記煙突出口部の具体的な構造の一例を説明する。
上記中子１６の直径を１.３１ｍとすると、中子１６と煙突内壁面との隙間は５９５ｍｍとなり、煙突出口のガス流速は８.０２ｍ／ｓとなる。その結果、逆火やダウンウオッシュ現象の発生はなくなり（一般的なこととして、高さ８０ｍの煙突で出口での排ガス流速が８．０ｍ以上のとき上記現象が回避されることが確認されている）、また、排ガスによる冷却作用が顕著であり、これによって中子１６や中子支持アーム１９の過熱による変形等の劣化や焼損が防止される。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】転炉排ガス処理装置の概念図である。
【図２】本発明の実施例の煙突出口部の側断面図である。
【図３】本発明の実施例の中子を示す。(ａ)はその平面図、(ｂ)はその側面図であり、遮熱板の一部を切断して示したものである。
【図４】本発明の実施例の煙突出口部(遮熱板を除去した状態)の平面図である。
【図５】本発明の実施例の中子支持アームを示す。(ａ)はその平面図、(ｂ)はその側面図である。
【符号の説明】
【００２２】
１  ：転炉
２  ：スカート
３  ：フード部
４  ：冷却器
５  ：一次集塵器
６  ：二次集塵器
７  ：排ガス流量計
８  ：誘引送風機
９  ：三方切替弁
１１  ：煙突
１３  ：パイロットバーナー
１４  ：ランス
１５  ：底吹きノズル
１６  ：中子
１６ａ：中子の天井部分
１６ｂ：中子の胴部分
１６ｃ：中子の底部分
１７  ：遮熱板
１８  ：ガス抜き管
１９  ：中子支持アーム
１９ａ：中子支持アームの側板
１９ｂ：中子支持アームの側板
１９ｃ：中子支持アームの底板
１９ｄ：底板の開口
２０  ：振れ止め
２１  ：開口部
２２  ：リブ
【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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