(57)【要約】      （修正有）【課題】脱炭操業用として設置された非燃焼型転炉排ガス処理装置を用いて、安全に脱燐操業を行い得るように、煙突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。【解決手段】脱炭操業用として設置された非燃焼型転炉排ガス処理装置において、煙突１１出口部の内部に中子１６を取付けて煙突出口の開口面積を縮小することにより、脱燐操業用に改造する。【選択図】図２
2005105342.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
脱炭操業用として設置された非燃焼型転炉排ガス処理装置において、
煙突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することにより、脱燐操業用に改造したことを特徴とする非燃焼型転炉排ガス処理装置の煙突構造。
【請求項２】
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、該中子と遮熱板を冷却することを特徴とする請求項１記載の非燃焼型転炉排ガス処理装置の煙突構造。
【請求項３】
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又は請求項２記載の非燃焼型転炉排ガス処理装置の煙突構造。
【請求項４】
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１〜３のいずれかに記載の非燃焼型転炉排ガス処理装置の煙突構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非燃焼型転炉排ガス処理装置の煙突出口部の構造に関するものであり、特に、煙突出口部においてガス流路面積を縮小して充分なガス流速を確保する構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
非燃焼型転炉排ガス処理装置では排ガスを大気に放散する場合、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。しかし、近年では、脱炭操業用に計画された転炉を用いて脱燐操業のみを行う操業方法が増加している。脱燐操業では、発生ガス量が脱炭操業時に比して３０％〜５０％に減少するため、煙突出口のガス流速も排ガス流量に比例して低下する。
このような脱燐操業における排ガス中にもかなりのＣＯガスが含有されているため、煙突出口において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。
【０００３】
排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方法として、煙突出口の開口断面積を排ガス流量に応じて調節することは、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に開示されている。
これらの従来技術は、いずれも煙突出口に設置した絞り板、仕切り板等を駆動装置により作動させることにより、煙突出口の開口面積を変更して目的を達成するものであって、煙突の設計段階から計画されたものである。したがって、既に設置されて稼動している設備の煙突に取付けることは、工期や費用等の点からみて多くの問題があり現実的ではない。
【０００４】
また、これらの従来技術は、短い周期のガス量変動に対応すべく発明又は考案されたものであり、転炉操業のようにほぼ恒久的にガス条件が維持される設備には、使用頻度が少なく不用なものである。
更に、これらの先行技術は、いずれも非可燃性ガスを対象とした煙突に適用することを前提としており、転炉排ガスのような可燃ガスを燃焼させる煙突には採用することが不可能なものである。即ち、可燃ガスの燃焼による輻射熱に対する対応策が何等とられていないものである。
【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、上記問題点を解決するために、脱炭操業用として設置された非燃焼型転炉排ガス処理装置を用いて、安全に脱燐操業を行い得るように、煙突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、前記煙突出口において、ＣＯガスの燃焼により発生する輻射熱による焼損を防止することである。
【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に講じた解決手段は、脱炭操業用として設置された非燃焼型転炉排ガス処理装置において、煙突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することにより、脱燐操業用に改造することである。
〔作 用〕
上記非燃焼型転炉排ガス処理装置の煙突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することにより、脱燐操業の転炉から発生する排ガス量が減少しても、前記煙突出口部におけるガス流速を充分確保することができるので、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、脱炭操業用として設置された非燃焼型転炉排ガス処理装置を用いて、安全に脱燐操業を行うことができる。
【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、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る。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の焼損を防止することができる。
【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。
【００１０】
〔実施態様３〕（請求項４に対応）
実施態様３は、上記解決手段、実施態様１〜２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を防止することができる。
【発明の効果】
【００１１】
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
非燃焼型転炉排ガス処理装置の既設煙突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。また、脱炭操業用に計画された転炉を用いて、安全に脱燐操業のみを行い得るように簡単に改造することができる。そして、工期や費用もに最少で済むため、既に設置されて稼動している設備の改造が、生産に影響を与えないように短期間で容易に可能である。
【００１２】
(２) 請求項２及び請求項３に係る発明の効果
煙突出口部の内部に取付けた中子に遮熱板を設けて２重構造とすることにより、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と遮熱板を冷却することが可能となり、可燃ガス燃焼時の輻射熱による焼損を完全に防止することができる。
【００１３】
(３) 請求項４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を冷却することが可能となり、可燃ガス燃焼時の輻射熱による中子支持アームの焼損を完全に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
脱炭操業用として設置された非燃焼型転炉排ガス処理装置の煙突出口部の内部に、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る。
【実施例】
【００１５】
本発明の実施例について説明する前に、本発明の「転炉排ガス処理装置の煙突構造」の前提となる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。前記煙突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。
【００１６】
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。
【００１７】
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、脱燐操業専用炉として使用する場合は、排ガス流量が大幅に減少することが問題となる。
即ち、当初に脱炭吹錬用として計画・設置された非燃焼型転炉排ガス処理装置は、煙突部の排ガス流量５２３０００ｍ３／ｈ、ガス温度７８℃、煙突直径２.５ｍ、煙突出口高さ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１０２９００ｍ３／ｈ、ガス温度６３℃であり、煙突出口のガス流速は５.８２ｍ／ｓである。
【００１８】
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。いかに無害といえども、高濃度のＣＯ２ガスを生活圏に排出することは好ましくない。
そこで、本件の発明者は、研究・調査により煙突高さが８０ｍである場合、煙突出口のガス流速を８ｍ／ｓ以上とすれば、逆火やダウンウオッシュ現象は完全に回避できることを見出した。
そして、脱燐操業時において煙突出口のガス流速の低下を防止するためには、従来技術として記載したような幾つかの方法が考えられるが、これらの方法はいずれも非燃焼型転炉排ガス処理装置に採用するには、既に説明したとおり種々の問題がある。
【００１９】
そこで、本件の発明者が鋭意検討した結果、図２に示すように、煙突出口部に中子１６を取付けることにより、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よる中子等の焼損を防止することを案出した。
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内に空気やガス等が出入りできるようにするものであり、これが設けられる個所は特に限定されない。
【００２０】
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二重構造が形成され、煙突１１内を流れる排ガスの一部は前記隙間を通って開口部２１を通過することができる。
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ことができる。
【００２１】
次に、中子１６を取付けた非燃焼型転炉排ガス処理装置を用いて脱燐操業を行う場合の煙突出口部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により流路面積が縮小されているため、充分なガス流速を確保することができ、逆火やダウンウオッシュ等を防ぐことができる。煙突出口から排出される排ガスは、含有するＣＯガスが燃焼されて無害なＣＯ２ガスとして大気に放散される。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が冷却されるため、ＣＯガスの燃焼で発生する輻射熱による中子１６、遮熱板１７、及び中子支持アーム１９の焼損を防止することができる。
【００２２】
ここで、上記煙突出口部の具体的な構成について説明する。
上記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において、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、更に排ガスによる冷却作用によって中子１６や中子支持アーム１９の焼損事故の発生も防ぐことができた。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【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】
【００２４】
１  ：転炉
２  ：スカート
３  ：フード部
４  ：冷却器
５  ：１次集塵器
６  ：２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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