コークス乾式消火設備
【課題】クーリングチャンバー内におけるコークスの降下を均一化して、コークスの冷却効率を向上させることのできるブラストヘッドを備えたコークス乾式消火設備を提供する。
【解決手段】コークスを排出するコークス乾式消火設備１において、クーリングチャンバー３の下部に、チャンバーの水平断面における中央に位置するように配置された主ブラストヘッド４と、クーリングチャンバー３の傾斜面における周方向の互いに異なる位置からチャンバーの径方向に延びる複数本の部材によって主ブラストヘッド４を支持する第１の支持部材４１と、主ブラストヘッド４の下方に配置され、主ブラストヘッド４よりも小さい直径の小ブラストヘッド４３と、前記クーリングチャンバー３の傾斜面における周方向の互いに異なる位置からチャンバーの径方向に延びる複数本の部材によって小ブラストヘッド４３を支持する第２の支持部材４４と、を備えた構成とする。
【解決手段】コークスを排出するコークス乾式消火設備１において、クーリングチャンバー３の下部に、チャンバーの水平断面における中央に位置するように配置された主ブラストヘッド４と、クーリングチャンバー３の傾斜面における周方向の互いに異なる位置からチャンバーの径方向に延びる複数本の部材によって主ブラストヘッド４を支持する第１の支持部材４１と、主ブラストヘッド４の下方に配置され、主ブラストヘッド４よりも小さい直径の小ブラストヘッド４３と、前記クーリングチャンバー３の傾斜面における周方向の互いに異なる位置からチャンバーの径方向に延びる複数本の部材によって小ブラストヘッド４３を支持する第２の支持部材４４と、を備えた構成とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コークスの冷却を行うコークス乾式消火設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
製鉄所等に設置されるコークス乾式消火設備（Coke Dry Quenching equipment：ＣＤＱ）は、コークス炉で乾留された高温のコークスを不活性ガス等の冷却ガスで消火する設備であり、高温のコークスを徐冷ことによってコークスの品質を向上させ、これにより製鉄用高炉の操業安定化を図っている。コークス乾式消火設備は、系内で冷却ガスを循環させることによって、コークス粉塵の飛散を防ぐことができ、さらに省エネのために廃熱ボイラー等の熱回収装置でコークスの顕熱を回収するといった特長を有する。
【０００３】
コークス乾式消火設備としては、特許文献１及び２に開示されているような設備が知られている。従来のコークス乾式消火設備１は、図８に示すように、コークス装入口１０が上部に形成されたプレチャンバー２と、下部にコークス排出装置１１が設けられたクーリングチャンバー３が上下に連結された構成である。クーリングチャンバー３内の底部側中央には、不活性ガス等の冷却ガスを噴射する冷却ガス供給手段であると共に、コークスの降下流れを均一化するためのブラストヘッド４が設けられている。また、冷却ガスの一部は、クーリングチャンバー３の下部にあたる傾斜部に円周上に配置された冷却ガス供給手段（例えば、供給口４５）からもクーリングチャンバー３内に供給される。さらに、プレチャンバー２の胴部を周方向に囲むように、冷却ガスを排出する複数に分割された小煙道５が形成されている。
【０００４】
上記構成において、コークス装入口１０を介して高温のコークス６をチャンバー内に装入し、コークス排出装置１１によってチャンバー底部から連続的にコークスを排出する。このとき、チャンバー内を降下するコークス６は、ブラストヘッド４を含むチャンバー下部からの冷却ガスと熱交換して冷却される。一方、熱交換によって高温となった冷却ガスは、小煙道５を通じてチャンバーから排出される。そして、図示は省略するが、排出されたガスは、除塵器を通過した後、廃ガスボイラー等の熱回収装置に供給されて熱回収され、再び冷却ガスとしてチャンバー内に供給される。
【０００５】
しかしながら、前述した従来のコークス消火設備では、チャンバーの中央部に比べて、周縁部のコークスの流動が悪く、チャンバー全体としての冷却効率が低いという問題があった。さらに周縁部においても、特に小煙道５の入口近辺におけるコークスの鉛直下向きの流れが悪いと、熱交換後のガスが小煙道５を通過する際に、しばしばコークス塊がガス流れに載って流入し、小煙道５内にコークスが堆積し、或いは小煙道５を閉塞して操業を停止しなければならないという問題が起きていた。さらに、このような問題があることによって冷却ガスの風量が制限されてしまい、増風を行うことできず、結果として設備のコンパクト化を実現するのが困難であった。
【０００６】
特許文献５には、バンカ本体内に第１及び第２のガス分配器を配置して、チャンバー下部のロート状の部分におけるコークスの流動を改善することが記載されている。しかしながら、特許文献５は、チャンバー下部のコークスの流動改善を主題とするものであり、小煙道内にコークスが流入するのを抑制できる構造にはなっていない。しかも、特許文献５のようにガス分配器を支持した場合、コークスとの摩耗によってガス分配器が脱落してしまう問題がある。特に、第２のガス分配器の支持部材は、径が小さく、脱落する可能性が高い。
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−２６５９５０号公報
【特許文献２】特開２００３−１８３６６２号公報
【特許文献３】特開昭５４−３２５０５号公報
【特許文献４】実開昭６２−１５３３５２号公報
【特許文献５】実公昭５９−１７８８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、このような事情に基づいてなされたものであり、その目的は、クーリングチャンバー内におけるコークスの降下を均一化して、コークスの冷却効率を向上させることのできるブラストヘッドを備えたコークス乾式消火設備を提供することにある。
【０００９】
さらに本発明の他の目的は、コークスとの摩耗等でブラストヘッド（特に、小ブラストヘッド）が脱落してしまうのを抑えることにある。
【００１０】
さらに本発明の他の目的は、コークスが小煙道内に流入するのを抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のコークス乾式消火設備は、プレチャンバーと、該プレチャンバーの下部に続くクーリングチャンバーと、該クーリングチャンバー内に冷却ガスを供給する冷却ガス供給手段と、前記プレチャンバーの周囲に前記冷却ガスを排出する複数に分割された小煙道を有し、前記プレチャンバーの上部から高温のコークスを投入し、前記冷却ガスにてコークスを冷却し、前記クーリングチャンバーの下部に設けた排出口から冷却されたコークスを排出するコークス乾式消火設備において、クーリングチャンバーの下部に、チャンバーの水平断面における中央に位置するように配置された主ブラストヘッドと、クーリングチャンバーの傾斜面における周方向の互いに異なる位置からチャンバーの径方向に延びる複数本の部材によって主ブラストヘッドを支持する第１の支持部材と、主ブラストヘッドの下方に配置され、主ブラストヘッドよりも小さい直径の小ブラストヘッドと、前記クーリングチャンバーの傾斜面における周方向の互いに異なる位置からチャンバーの径方向に延びる複数本の部材によって小ブラストヘッドを支持する第２の支持部材と、を備えたことを特徴とする。
【００１２】
前記小ブラストヘッドを支持する部材は、例えば前記主ブラストヘッドを支持する部材と同数であるか又は少ない本数とすることができる。この場合、上からみて前記主ブラストヘッドを支持する部材と重なる位置に配置してもよく、或いは主ブラストヘッドを支持する部材とは重ならない位置に配置してもよい。
【００１３】
前記主ブラストヘッドと小ブラストヘッドは、各々の外周端とコークス排出口の中心を結ぶ直線（Ｔ１，Ｔ２）と、水平軸線とのなす角（θ１，θ２）が６５度〜８５度の範囲内になるように配置することができる。
【００１４】
前記小ブラストヘッドは、該小ブラストヘッドの下方に形成されるコークスの安息角下面からコークス排出口までの距離をＨとしたとき、距離Ｈが前記コークス排出口の口径Ｄｈの１〜５倍の範囲内となる位置に配置することができる。
【００１５】
また、主ブラストヘッドと小ブラストヘッドの両方に、冷却ガスを吹き込むガス供給口を設けると共に、各ヘッドを支持する部材の内部に冷却ガスの供給路を設けることができる。
【００１６】
さらに、前記プレチャンバーの周囲に設けられる小煙道の下端部の位置を、前記クーリングチャンバーの側壁面より炉芯側であって、且つ、前記主ブラストヘッドの外周先端部までの間に位置させることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、クーリングチャンバーの下部に主ブラストヘッドを配置し、この主ブラストヘッドの下方に小ブラストヘッドを配置した構成とし、さらに各ブラストヘッドの支持構造として、クーリングチャンバーの傾斜面における周方向の互いに異なる位置からチャンバーの径方向に延びる複数本の部材で主ブラストヘッドを支持し、同様にクーリングチャンバーの傾斜面における周方向の互いに異なる位置からチャンバーの径方向に延びる複数本の部材で小ブラストヘッドを支持したことにより、チャンバー内におけるコークスの降下のバラツキが改善され、これによりコークスの降下が均一化される。その結果、チャンバー内におけるコークスと冷却ガスの熱交換が均一化され、これによりコークスの冷却効率が向上できる。
【００１８】
さらに本発明によれば、上記した支持構造としたことにより、コークスとの摩耗等でブラストヘッド（特に、小ブラストヘッド）が脱落してしまうのを抑えることができる。特に、小ブラストヘッドを支持する部材が、上からみて主ブラストヘッドを支持する部材と重なる位置に配置することによって、より確実に脱落を抑えることができる。
【００１９】
さらに本発明によれば、主ブラストヘッドの下方に小ブラストヘッドを配置すると共に、前記プレチャンバーの周囲に設けられる小煙道の下端部の位置を、前記クーリングチャンバーの側壁面より炉芯側であって、且つ、前記主ブラストヘッドの外周先端部までの間に位置させたことにより、小煙道の入口近辺におけるコークスの鉛直下向きの流れが促進される。その結果、コークスが小煙道内に流入するのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に従う実施形態のコークス乾式消火設備を示す概略図である。
【図２】上記コークス乾式消火設備の水平断面図である。
【図３】上記コークス乾式消火設備の変形例を示す図である
【図４】上記コークス乾式消火設備のブラストヘッドを示す図である。
【図５】上記ブラストヘッドの作用を説明するための図である。
【図６】上記ブラストヘッドによる効果を説明するための図である。
【図７】上記ブラストヘッドの作用を説明するための図である。
【図８】上記ブラストヘッドの作用を説明するための図である。
【図９】従来のコークス乾式消火設備の概略図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明によるコークス乾式消火設備の好ましい実施形態について、添付図面を参照しながら詳しく説明する。但し、本発明の技術的範囲は、以下に説明する実施形態によって何ら限定解釈されることはない。
【００２２】
（第１実施形態）
本実施形態のコークス乾式消火設備１は、図１に示すように、上部にコークス装入口１０を有するプレチャンバー２と、底部にコークス排出口１２を有するクーリングチャンバー３が上下に連結された構成である。プレチャンバー２及びクーリングチャンバー３は、一例として煉瓦等の耐火性材料で形成することができる。そして、例えばコークス炉で生成された高温のコークス６は、図示しないバケットなどのコークス搬送装置によって、コークス装入口１０からプレチャンバー２内に装入される。プレチャンバー２内に装入されたコークス６は、徐々に降下してクーリングチャンバー３内に進入する。さらに、クーリングチャンバー３内に進入したコークス６は、徐々に降下しながら冷却ガス７によって冷却され、コークス排出口１２に設けられたコークス排出装置１１により連続的に排出される。一般的には、コークス排出装置１１によりコークス６を連続的に排出し、バッチ方式でコークス６を補充するような操業が行われる。但し、これに限定されるものではない。
【００２３】
クーリングチャンバー３は、下部がコーン形状（例えば、逆円錐形状或いは逆円錐台形状）に形成されており、このコーン部の中央（例えば、中心軸上）に、不活性ガス等の冷却ガスを吹き込む冷却ガス供給手段であると共に、コークス６の降下流れを均一化するための主ブラストヘッド４が設けられている。主ブラストヘッド４は、図２に示すように、コーン部の側壁を貫通させて設置した略十字形状の支持部材（第１の支持部材）４１によって支持されている。換言すると、第１の支持部材４１は、クーリングチャンバー３の側壁から径方向に延びる４本の部材が９０°間隔に配置され、これらの４本の部材がチャンバーの水平面内の中央部で連結された構成である。そして、その連結部分の上に主ブラストヘッド４が載置されている。前記４本の部材は、例えば内部に冷却ガスの供給路を有する円筒部材である。断面形状は、特に限定されることはないが、例えば丸形又は矩形とすることができる。
【００２４】
なお、図２には、クーリングチャンバー３の周方向に９０°間隔で配置した４本の部材によって第１の支持部材４１を構成した例を示しているが、径方向に延びる複数本の部材で構成されていればよく、部材の本数と配置位置が限定されることはない。例えば、３本の部材を１２０°間隔に配置したり、６本の部材を６０°間隔に配置したりすることが一例として挙げられる。
【００２５】
さらにクーリングチャンバー３のコーン部の外周を囲むようにガス供給室４２が形成されており、コーン部の側壁を貫通する第１の支持部材４１の端部は、ガス供給室４２内にまで延びている。そして、前述したように第１の支持部材４１の内部には冷却ガス用のガス流路（不図示）が形成されており、このガス流路を介してガス供給室４２に供給される冷却ガスを主ブラストヘッド４に導き、主ブラストヘッド４を通じてチャンバー内に冷却ガスを吹き込むように構成されている。
【００２６】
主ブラストヘッド４の下方には、図１及び図２に示すように、主ブラストヘッド４よりも外径が小さい小ブラストヘッド４３が設けられている。小ブラストヘッド４３は、コーン部の側壁を貫通させて設置した略十字形状の支持部材（第２の支持部材）４４によって支持されている。より詳しくは、第２の支持部材４４は、クーリングチャンバー３の側壁から径方向に延びる４本の部材が９０°間隔に配置され、これらの部材の端部を小ブラストヘッド４３の側面に接続することによって小ブラストヘッド４３を支持している。
【００２７】
小ブラストヘッド４３を支持する部材は、図２に示されるように、上からみて主ブラストヘッド４を支持する部材と重なる位置に配置されている。但し、必ずしも重なっていなくともよく、例えば図３に示すように、主ブラストヘッド４を支持する部材と小ブラストヘッド４３を支持する部材を互いに位相をずらして配置することもできる。小ブラストヘッド４３を支持する部材は、主ブラストヘッド４を支持する部材と太さが同じか、或いは細い部材を用いる。小ブラストヘッド４３を支持する部材も、主ブラストヘッド４を支持する部材と同様に、内部に冷却ガスの供給路を有する円筒部材とすることができる。断面形状も、特に限定されることはないが、例えば丸形又は矩形とすることができる。
【００２８】
なお、図２及び図３には、クーリングチャンバー３の周方向に９０°間隔で配置した４本の部材によって第２の支持部材４４を構成した例を示しているが、径方向に延びる複数本の部材で構成されていればよく、部材の本数と配置位置が限定されることはない。例えば、３本の部材を１２０°間隔に配置したり、６本の部材を６０°間隔に配置したりすることが一例として挙げられる。
【００２９】
さらに、小ブラストヘッド４３は１個に限られず、複数の小ブラストヘッド４３を上下方向に配置してもよい。この場合にも、図２及び図３に示した第２の支持部材４４を、小ブラストヘッド４３ごとに設けて支持するようにする。
【００３０】
主ブラストヘッド４は、特に形状が限定されることはないが、一例として図１に示すように、概ね円錐状に形成された笠部材を有し、この笠部材に形成されたガス噴射口（不図示）から冷却ガスを周方向に噴射する構造である。小ブラストヘッド４３も、特に形状が限定されることはなく、一例として図１に示すように、概ね円錐状に形成された笠部材を有し、その下面側に形成されたガス噴射口（不図示）から冷却ガスを周方向に噴射する構造である。
【００３１】
上記したように、小ブラストヘッド４３は、主ブラストヘッド４の直径（口径）Ｄよりも小さい直径（口径）ｄにする。好ましくは、図４（ａ）に示すように、小ブラストヘッド４３と主ブラストヘッド４は、各ヘッドの外周端（本例の場合は笠部材の外周端）とコークス排出口１２の中心を結ぶ直線（Ｔ１，Ｔ２）と、水平軸線とのなす角（θ１，θ２）が６５度〜８５度の範囲内になるように配置する（条件（Ｉ））。この条件（Ｉ）における「コークス排出口」とは、一例として図４（ａ）にも示されるように、コーン部の傾斜が終わる位置（すなわち、コーン部の下端面）を意味するものと定義される。なお、なす角（θ１，θ２）の両方が６５度〜８５度の範囲内であることが好ましいが、少なくとも小ブラストヘッド４３のなす角θ１が前記範囲内であれば、主ブラストヘッド４のなす角θ２については前記範囲外とすることもできる。また、図４（ａ）には、一例として角度θ１，θ２が異なる配置を示しているが、角度θ１とθ２が同じ角度になるように配置してもよい。
【００３２】
さらに好ましくは、図４（ａ）に示すように、小ブラストヘッド４３及び主ブラストヘッド４の外周端とコークス排出口１２の中心を結ぶ直線（Ｔ１，Ｔ２）と、水平軸線とのなす角（θ１，θ２）のいずれか小さい角度の方をθ４としたとき、前記コーン部の傾斜角θ３が、θ４〜θ４−２５度の範囲内になるようにする（条件（II））。
【００３３】
さらに好ましくは、図４（ａ）に示されるコークス排出口１２の口径Ｄｈを、小ブラストヘッド４３の直径ｄの１／２以上（Ｄｈ≧０．５ｄ）とする（条件（III））。
【００３４】
また、好ましくは、図４（ｂ）に示すように、小ブラストヘッド４３は、その下方に形成されるコークス６の安息角で形成される空間の下面（ｈ１）からコークス排出口１２までの距離をＨとしたとき、距離Ｈがコークス排出口１２の口径Ｄｈの１〜５倍、さらに好ましくは１〜３倍となる位置に配置する（条件（IV））。この条件における「コークス排出口」も、上記した条件（Ｉ）と同様に定義される。なお、下面（ｈ１）の高さ位置については、一般的にコークスの安息角は３４〜３５度であるので、この値を用いて計算又は演算によって算出することができる。但し、これに限らず、コークスのサンプルを用いて安息角を測定するなど、公知の手法によって安息角を求めるようにしてもよい。
【００３５】
なお、本実施形態においては、前述の条件（Ｉ）及び（IV）いずれか一方を満たすことが好ましいが、より確実にコークスの降下を均一化させるためには条件（Ｉ）及び（IV）の両方の条件を満たすことが好ましい。さらに、条件（Ｉ）に条件（II）及び／又は（III）を組み合わせることが好ましい。
【００３６】
さらに冷却ガスの一部は、クーリングチャンバー３のコーン部の傾斜面に円周上に形成された冷却ガス供給手段（例えば、冷却ガス供給口４５）からもクーリングチャンバー３内に供給される。冷却ガス供給口４５は、好ましくは図１及び図２に示すように、第１の支持部材４１の上面近傍に配置するか、或いは第１の支持部材４１と同じ高さに配置することができる。但し、ブラストヘッド４，４３と冷却ガス供給口４５の両方から冷却ガスを供給する構成に限定されることはなく、ブラストヘッド４，４３又は冷却ガス供給口４５のいずれか一方から冷却ガスを供給するようにしてもよい。
【００３７】
説明を図１に戻すと、プレチャンバー２の円筒直胴部を周方向に囲むように、冷却ガスを排出する複数に分割された小煙道５が形成されている。このとき、図１に示すように、チャンバーの半径方向において小煙道５の下端部５５がクーリングチャンバー３の側壁面（炉内面）３１より炉芯側（中心軸側）に位置させることが好ましい。すなわち、一例として図１に示すように、クーリングチャンバー３の上方側の側壁を炉芯側に向かって傾斜させ、その上端部に小煙道５の下端部５５が連結されている。但し、必ずしも小煙道５を炉芯側に位置させなくともよく、従来構造のようにクーリングチャンバー３の側壁と同じ位置に配置してもよい。小煙道５は、煙道５１が接続されており、第１除塵機としてのダストキャッチャ５２を介して廃熱ボイラー等の熱回収設備５３に接続されている。そして熱回収設備５３で冷却されたガスは、第２除塵機５４を通過した後、ブロワー等の送風手段５５によって、予熱器５６に送風され、そして再び冷却ガスとしてクーリングチャンバー３に供給される。これらの構成については公知であるため、詳しい説明については省略する。
【００３８】
上述のコークス乾式消火設備１において、コークス装入口１０からプレチャンバー２内に装入されたコークス６は、クーリングチャンバー３の底部からの連続的な排出に伴い、徐々に降下してクーリングチャンバー３内に進入する。そして、クーリングチャンバー３内で主ブラストヘッド４１及び小ブラストヘッド４５並びに供給口４４から吹き込まれた冷却ガス７と熱交換することによって冷却され、コークス排出装置１１によって排出される。なお、主ブラストヘッド４１及び小ブラストヘッド４５の単位時間あたりの風量比率は、一例として８：２とするのが好ましい。
【００３９】
このように降下のバラツキを改善できる理由について、本発明者らは次のように考えている。すなわち、図５に模式的に示すように、クーリングチャンバー３のコーン部においては、チャンバー中央部を降下するコークスは、主ブラストヘッド４によって周方向外側に流れの向きを変え、降下が遅い壁側のコークスの流動を促進させる。そして主ブラストヘッド４の下方で安息角により中央に向かう流れを形成する。次いで小ブラストヘッド４３によって周方向外側に流れの向きを変えてさらに壁側のコークスの流動を促進させ、小ブラストヘッド４３の下方で安息角により中央に向かう流れを形成し、コークス排出口１２より排出される。コーン部においてこのような流動状態に整流することにより、チャンバー中央部のコークスが主ブラストヘッド４を通過した後に、選択的にコークス排出口１２に向けて降下するのが抑制され、壁側のコークスと均一に降下することとなり、その結果、クーリングチャンバー３内の降下のバラツキが改善されるのである。
【００４０】
さらに、上述の条件（Ｉ）を満たすようにすれば、コークスの内部摩擦角による流動性が低い領域に対して、より効果的に、主ブラストヘッド４及び小ブラストヘッド４３によって形成される周方向外側に向かう流れの作用を及ぼすことができ、その結果、より確実に降下のバラツキを改善することが可能となる。すなわち、コークスの内部摩擦角が７５度前後にあることに着目し、主ブラストヘッド４１及び小ブラストヘッド４５の外周端を６５度〜８５度に設定することによって、内部摩擦角による流動性が低い領域に対する前記周方向外側に向かう流れの作用を、より効果的にしたのである。条件（Ｉ）による作用・効果は、さらに条件（II）及び／又は（III）を組み合わせることによって、より効果的となる。
【００４１】
さらに、上述の条件（IV）は、小ブラストヘッド４３の高さ方向の位置を好適化するものであり、この条件（IV）を満たすようにすれば、より確実に降下のバラツキを改善することが可能となる。すなわち、図６に模式的に示すように、距離Ｈが口径Ｄｈよりも小さい場合、及び、距離Ｈが口径Ｄｈの５倍よりも大きい場合に比べて、Ｄｈ≦距離Ｈ≦５Ｄｈの条件を満たす場合の降下のバラツキは小さくなっている。距離Ｈが口径Ｄｈの５倍よりも大きい場合（図６（ｂ））、小ブラストヘッド４３からコークス排出口１２までの距離が長すぎ、小ブラストヘッド４３を通過した後のコークスが選択的に中央部を通って降下するからと推察する。反対に距離Ｈが口径Ｄｈよりも小さい場合（図６（ａ））、小ブラストヘッド４３からコークス排出口１２までの距離が短すぎ、小ブラストヘッド４３の下方において、周方向外側に向きを変えてさらに安息角により中央に向かう流れが形成される前に排出されてしまうからと推察する。また、図６（ａ）の場合は、小ブラストヘッド４３とチャンバー壁面との間のコークスが通過する空間が狭くなってしまうことも一因と考えられる。
【００４２】
以上のように、本実施形態によれば、クーリングチャンバー３の下部に主ブラストヘッド４を配置し、この主ブラストヘッド４の下方に小ブラストヘッド４３を配置した構成とし、さらに各ブラストヘッド４，４３の支持構造として、クーリングチャンバー３の傾斜面における周方向の互いに異なる位置からチャンバー３の径方向に延びる複数本の部材で主ブラストヘッド４を支持し、同様にクーリングチャンバー３の傾斜面における周方向の互いに異なる位置からチャンバー３の径方向に延びる複数本の部材で小ブラストヘッド４３を支持したことにより、チャンバー３内におけるコークスの降下のバラツキが改善され、これによりコークスの降下が均一化される。その結果、チャンバー３内におけるコークスと冷却ガスの熱交換が均一化され、これによりコークスの冷却効率が向上できる。
【００４３】
さらに上述の実施形態によれば、各ブラストヘッド４，４３の支持構造を、クーリングチャンバー３の傾斜面における周方向の互いに異なる位置からチャンバー３の径方向に延びる複数本の部材で構成したことにより、コークスとの摩耗等でブラストヘッド４，４３（特に、小ブラストヘッド４３）が脱落してしまうのを抑えることができる。特に、小ブラストヘッド４３を支持する部材が、上からみて主ブラストヘッド４を支持する部材と重なる位置に配置することによって、より確実に脱落を抑えることができる。
【００４４】
さらに上述の実施形態によれば、主ブラストヘッド４の下方に小ブラストヘッド４３を配置すると共に、プレチャンバー３の周囲に設けられる小煙道５の下端部５５の位置を、クーリングチャンバー３の側壁面より炉芯側であって、且つ、主ブラストヘッド４の外周先端部までの間に位置させたことにより、小煙道５の入口近辺におけるコークス６の鉛直下向きの流れが促進される。その結果、コークス６が小煙道５内に流入するのを抑制することができる。
【００４５】
小煙道５内とその近辺における鉛直下向きの流動を促進させることができる理由として、本発明者らは次のように考えている。すなわち、小煙道５の下端部５５の位置をクーリングチャンバー３の側壁面３１よりもＬ１の範囲内で炉芯側に配置すれば、小煙道５の入口近辺のコークス６の流れが、下方向に位置するクーリングチャンバー３の側壁面３１により影響されることが無くなるので、流速が低下するのを格段に抑えることができる。これによっても小煙道５内とその近辺におけるコークス６の鉛直下向きの流動が促進されるが、さらにチャンバー３の下部に主及び小ブラストヘッド４，４３を配置したことによる炉壁側の流動促進と相俟って、小煙道５内とその近辺におけるコークス６の鉛直下向きの流動がより確実に促進される。その結果、ガス流に載ってコークス６が小煙道５内に流入するのを格段に抑制することが可能となるのである。さらに本実施形態のように構成すれば、たとえ小煙道５内にコークス６が一時的に堆積しても、小煙道５内からの排出（すなわちクーリングチャンバー３内への降下）が促されるので、小煙道５が閉塞されるのを防止することができる。
【００４６】
前述のように、小煙道５内とその近辺におけるコークス６の鉛直下向きの流動が確実に促進されることから、本実施形態においては全体としてチャンバー２，３内のコークス６が均一に降下するようになる。実際に設備を稼動させてチャンバー内の降下均一性及び温度分布を測定したところ、チャンバー内のコークスの降下均一性及び温度分布が改善されたことを確認している。換言すると、小煙道５の下端部５５の位置をクーリングチャンバー３の側壁面３１より炉芯側に位置させると共に、主ブラストヘッド４３の下方に小ブラストヘッド４４を懸架配置することで、小煙道５内とその近辺におけるコークス６の鉛直下向きの流動が促進されたと理解できる。そして、小煙道５内とその近辺におけるコークス６の鉛直下向きの流動が促進されれば、前述したように、コークス６が小煙道５内に流入するのを格段に抑制することが可能となる。
【００４７】
なお、上述の実施形態では、第２の支持部材４４で小ブラストヘッド４３を直接支持した構成を示したが、これに限定されることはない。図７に示すように、主ブラストヘッド４のように、支持部材４４の上に載置するようにしてもよい。或いは、図８に示すように、支持部材４４の下に懸架載置するようにしてもよい
【００４８】
以上、本発明を具体的な実施形態に則して詳細に説明したが、形式や細部についての種々の置換、変形、変更等が、特許請求の範囲の記載により規定されるような本発明の精神及び範囲から逸脱することなく行われることが可能であることは、当該技術分野における通常の知識を有する者には明らかである。従って、本発明の範囲は、前述の実施形態及び添付図面に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載及びこれと均等なものに基づいて定められるべきである。
【符号の説明】
【００４９】
１ コークス乾式消火設備
２ プレチャンバー
３ クーリングチャンバー
４ 主ブラストヘッド
４１ 第１の支持部材
４３ 小ブラストヘッド
４４ 第２の支持部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コークスの冷却を行うコークス乾式消火設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
製鉄所等に設置されるコークス乾式消火設備（Coke Dry Quenching equipment：ＣＤＱ）は、コークス炉で乾留された高温のコークスを不活性ガス等の冷却ガスで消火する設備であり、高温のコークスを徐冷ことによってコークスの品質を向上させ、これにより製鉄用高炉の操業安定化を図っている。コークス乾式消火設備は、系内で冷却ガスを循環させることによって、コークス粉塵の飛散を防ぐことができ、さらに省エネのために廃熱ボイラー等の熱回収装置でコークスの顕熱を回収するといった特長を有する。
【０００３】
コークス乾式消火設備としては、特許文献１及び２に開示されているような設備が知られている。従来のコークス乾式消火設備１は、図８に示すように、コークス装入口１０が上部に形成されたプレチャンバー２と、下部にコークス排出装置１１が設けられたクーリングチャンバー３が上下に連結された構成である。クーリングチャンバー３内の底部側中央には、不活性ガス等の冷却ガスを噴射する冷却ガス供給手段であると共に、コークスの降下流れを均一化するためのブラストヘッド４が設けられている。また、冷却ガスの一部は、クーリングチャンバー３の下部にあたる傾斜部に円周上に配置された冷却ガス供給手段（例えば、供給口４５）からもクーリングチャンバー３内に供給される。さらに、プレチャンバー２の胴部を周方向に囲むように、冷却ガスを排出する複数に分割された小煙道５が形成されている。
【０００４】
上記構成において、コークス装入口１０を介して高温のコークス６をチャンバー内に装入し、コークス排出装置１１によってチャンバー底部から連続的にコークスを排出する。このとき、チャンバー内を降下するコークス６は、ブラストヘッド４を含むチャンバー下部からの冷却ガスと熱交換して冷却される。一方、熱交換によって高温となった冷却ガスは、小煙道５を通じてチャンバーから排出される。そして、図示は省略するが、排出されたガスは、除塵器を通過した後、廃ガスボイラー等の熱回収装置に供給されて熱回収され、再び冷却ガスとしてチャンバー内に供給される。
【０００５】
しかしながら、前述した従来のコークス消火設備では、チャンバーの中央部に比べて、周縁部のコークスの流動が悪く、チャンバー全体としての冷却効率が低いという問題があった。さらに周縁部においても、特に小煙道５の入口近辺におけるコークスの鉛直下向きの流れが悪いと、熱交換後のガスが小煙道５を通過する際に、しばしばコークス塊がガス流れに載って流入し、小煙道５内にコークスが堆積し、或いは小煙道５を閉塞して操業を停止しなければならないという問題が起きていた。さらに、このような問題があることによって冷却ガスの風量が制限されてしまい、増風を行うことできず、結果として設備のコンパクト化を実現するのが困難であった。
【０００６】
特許文献５には、バンカ本体内に第１及び第２のガス分配器を配置して、チャンバー下部のロート状の部分におけるコークスの流動を改善することが記載されている。しかしながら、特許文献５は、チャンバー下部のコークスの流動改善を主題とするものであり、小煙道内にコークスが流入するのを抑制できる構造にはなっていない。しかも、特許文献５のようにガス分配器を支持した場合、コークスとの摩耗によってガス分配器が脱落してしまう問題がある。特に、第２のガス分配器の支持部材は、径が小さく、脱落する可能性が高い。
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−２６５９５０号公報
【特許文献２】特開２００３−１８３６６２号公報
【特許文献３】特開昭５４−３２５０５号公報
【特許文献４】実開昭６２−１５３３５２号公報
【特許文献５】実公昭５９−１７８８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、このような事情に基づいてなされたものであり、その目的は、クーリングチャンバー内におけるコークスの降下を均一化して、コークスの冷却効率を向上させることのできるブラストヘッドを備えたコークス乾式消火設備を提供することにある。
【０００９】
さらに本発明の他の目的は、コークスとの摩耗等でブラストヘッド（特に、小ブラストヘッド）が脱落してしまうのを抑えることにある。
【００１０】
さらに本発明の他の目的は、コークスが小煙道内に流入するのを抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のコークス乾式消火設備は、プレチャンバーと、該プレチャンバーの下部に続くクーリングチャンバーと、該クーリングチャンバー内に冷却ガスを供給する冷却ガス供給手段と、前記プレチャンバーの周囲に前記冷却ガスを排出する複数に分割された小煙道を有し、前記プレチャンバーの上部から高温のコークスを投入し、前記冷却ガスにてコークスを冷却し、前記クーリングチャンバーの下部に設けた排出口から冷却されたコークスを排出するコークス乾式消火設備において、クーリングチャンバーの下部に、チャンバーの水平断面における中央に位置するように配置された主ブラストヘッドと、クーリングチャンバーの傾斜面における周方向の互いに異なる位置からチャンバーの径方向に延びる複数本の部材によって主ブラストヘッドを支持する第１の支持部材と、主ブラストヘッドの下方に配置され、主ブラストヘッドよりも小さい直径の小ブラストヘッドと、前記クーリングチャンバーの傾斜面における周方向の互いに異なる位置からチャンバーの径方向に延びる複数本の部材によって小ブラストヘッドを支持する第２の支持部材と、を備えたことを特徴とする。
【００１２】
前記小ブラストヘッドを支持する部材は、例えば前記主ブラストヘッドを支持する部材と同数であるか又は少ない本数とすることができる。この場合、上からみて前記主ブラストヘッドを支持する部材と重なる位置に配置してもよく、或いは主ブラストヘッドを支持する部材とは重ならない位置に配置してもよい。
【００１３】
前記主ブラストヘッドと小ブラストヘッドは、各々の外周端とコークス排出口の中心を結ぶ直線（Ｔ１，Ｔ２）と、水平軸線とのなす角（θ１，θ２）が６５度〜８５度の範囲内になるように配置することができる。
【００１４】
前記小ブラストヘッドは、該小ブラストヘッドの下方に形成されるコークスの安息角下面からコークス排出口までの距離をＨとしたとき、距離Ｈが前記コークス排出口の口径Ｄｈの１〜５倍の範囲内となる位置に配置することができる。
【００１５】
また、主ブラストヘッドと小ブラストヘッドの両方に、冷却ガスを吹き込むガス供給口を設けると共に、各ヘッドを支持する部材の内部に冷却ガスの供給路を設けることができる。
【００１６】
さらに、前記プレチャンバーの周囲に設けられる小煙道の下端部の位置を、前記クーリングチャンバーの側壁面より炉芯側であって、且つ、前記主ブラストヘッドの外周先端部までの間に位置させることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、クーリングチャンバーの下部に主ブラストヘッドを配置し、この主ブラストヘッドの下方に小ブラストヘッドを配置した構成とし、さらに各ブラストヘッドの支持構造として、クーリングチャンバーの傾斜面における周方向の互いに異なる位置からチャンバーの径方向に延びる複数本の部材で主ブラストヘッドを支持し、同様にクーリングチャンバーの傾斜面における周方向の互いに異なる位置からチャンバーの径方向に延びる複数本の部材で小ブラストヘッドを支持したことにより、チャンバー内におけるコークスの降下のバラツキが改善され、これによりコークスの降下が均一化される。その結果、チャンバー内におけるコークスと冷却ガスの熱交換が均一化され、これによりコークスの冷却効率が向上できる。
【００１８】
さらに本発明によれば、上記した支持構造としたことにより、コークスとの摩耗等でブラストヘッド（特に、小ブラストヘッド）が脱落してしまうのを抑えることができる。特に、小ブラストヘッドを支持する部材が、上からみて主ブラストヘッドを支持する部材と重なる位置に配置することによって、より確実に脱落を抑えることができる。
【００１９】
さらに本発明によれば、主ブラストヘッドの下方に小ブラストヘッドを配置すると共に、前記プレチャンバーの周囲に設けられる小煙道の下端部の位置を、前記クーリングチャンバーの側壁面より炉芯側であって、且つ、前記主ブラストヘッドの外周先端部までの間に位置させたことにより、小煙道の入口近辺におけるコークスの鉛直下向きの流れが促進される。その結果、コークスが小煙道内に流入するのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に従う実施形態のコークス乾式消火設備を示す概略図である。
【図２】上記コークス乾式消火設備の水平断面図である。
【図３】上記コークス乾式消火設備の変形例を示す図である
【図４】上記コークス乾式消火設備のブラストヘッドを示す図である。
【図５】上記ブラストヘッドの作用を説明するための図である。
【図６】上記ブラストヘッドによる効果を説明するための図である。
【図７】上記ブラストヘッドの作用を説明するための図である。
【図８】上記ブラストヘッドの作用を説明するための図である。
【図９】従来のコークス乾式消火設備の概略図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明によるコークス乾式消火設備の好ましい実施形態について、添付図面を参照しながら詳しく説明する。但し、本発明の技術的範囲は、以下に説明する実施形態によって何ら限定解釈されることはない。
【００２２】
（第１実施形態）
本実施形態のコークス乾式消火設備１は、図１に示すように、上部にコークス装入口１０を有するプレチャンバー２と、底部にコークス排出口１２を有するクーリングチャンバー３が上下に連結された構成である。プレチャンバー２及びクーリングチャンバー３は、一例として煉瓦等の耐火性材料で形成することができる。そして、例えばコークス炉で生成された高温のコークス６は、図示しないバケットなどのコークス搬送装置によって、コークス装入口１０からプレチャンバー２内に装入される。プレチャンバー２内に装入されたコークス６は、徐々に降下してクーリングチャンバー３内に進入する。さらに、クーリングチャンバー３内に進入したコークス６は、徐々に降下しながら冷却ガス７によって冷却され、コークス排出口１２に設けられたコークス排出装置１１により連続的に排出される。一般的には、コークス排出装置１１によりコークス６を連続的に排出し、バッチ方式でコークス６を補充するような操業が行われる。但し、これに限定されるものではない。
【００２３】
クーリングチャンバー３は、下部がコーン形状（例えば、逆円錐形状或いは逆円錐台形状）に形成されており、このコーン部の中央（例えば、中心軸上）に、不活性ガス等の冷却ガスを吹き込む冷却ガス供給手段であると共に、コークス６の降下流れを均一化するための主ブラストヘッド４が設けられている。主ブラストヘッド４は、図２に示すように、コーン部の側壁を貫通させて設置した略十字形状の支持部材（第１の支持部材）４１によって支持されている。換言すると、第１の支持部材４１は、クーリングチャンバー３の側壁から径方向に延びる４本の部材が９０°間隔に配置され、これらの４本の部材がチャンバーの水平面内の中央部で連結された構成である。そして、その連結部分の上に主ブラストヘッド４が載置されている。前記４本の部材は、例えば内部に冷却ガスの供給路を有する円筒部材である。断面形状は、特に限定されることはないが、例えば丸形又は矩形とすることができる。
【００２４】
なお、図２には、クーリングチャンバー３の周方向に９０°間隔で配置した４本の部材によって第１の支持部材４１を構成した例を示しているが、径方向に延びる複数本の部材で構成されていればよく、部材の本数と配置位置が限定されることはない。例えば、３本の部材を１２０°間隔に配置したり、６本の部材を６０°間隔に配置したりすることが一例として挙げられる。
【００２５】
さらにクーリングチャンバー３のコーン部の外周を囲むようにガス供給室４２が形成されており、コーン部の側壁を貫通する第１の支持部材４１の端部は、ガス供給室４２内にまで延びている。そして、前述したように第１の支持部材４１の内部には冷却ガス用のガス流路（不図示）が形成されており、このガス流路を介してガス供給室４２に供給される冷却ガスを主ブラストヘッド４に導き、主ブラストヘッド４を通じてチャンバー内に冷却ガスを吹き込むように構成されている。
【００２６】
主ブラストヘッド４の下方には、図１及び図２に示すように、主ブラストヘッド４よりも外径が小さい小ブラストヘッド４３が設けられている。小ブラストヘッド４３は、コーン部の側壁を貫通させて設置した略十字形状の支持部材（第２の支持部材）４４によって支持されている。より詳しくは、第２の支持部材４４は、クーリングチャンバー３の側壁から径方向に延びる４本の部材が９０°間隔に配置され、これらの部材の端部を小ブラストヘッド４３の側面に接続することによって小ブラストヘッド４３を支持している。
【００２７】
小ブラストヘッド４３を支持する部材は、図２に示されるように、上からみて主ブラストヘッド４を支持する部材と重なる位置に配置されている。但し、必ずしも重なっていなくともよく、例えば図３に示すように、主ブラストヘッド４を支持する部材と小ブラストヘッド４３を支持する部材を互いに位相をずらして配置することもできる。小ブラストヘッド４３を支持する部材は、主ブラストヘッド４を支持する部材と太さが同じか、或いは細い部材を用いる。小ブラストヘッド４３を支持する部材も、主ブラストヘッド４を支持する部材と同様に、内部に冷却ガスの供給路を有する円筒部材とすることができる。断面形状も、特に限定されることはないが、例えば丸形又は矩形とすることができる。
【００２８】
なお、図２及び図３には、クーリングチャンバー３の周方向に９０°間隔で配置した４本の部材によって第２の支持部材４４を構成した例を示しているが、径方向に延びる複数本の部材で構成されていればよく、部材の本数と配置位置が限定されることはない。例えば、３本の部材を１２０°間隔に配置したり、６本の部材を６０°間隔に配置したりすることが一例として挙げられる。
【００２９】
さらに、小ブラストヘッド４３は１個に限られず、複数の小ブラストヘッド４３を上下方向に配置してもよい。この場合にも、図２及び図３に示した第２の支持部材４４を、小ブラストヘッド４３ごとに設けて支持するようにする。
【００３０】
主ブラストヘッド４は、特に形状が限定されることはないが、一例として図１に示すように、概ね円錐状に形成された笠部材を有し、この笠部材に形成されたガス噴射口（不図示）から冷却ガスを周方向に噴射する構造である。小ブラストヘッド４３も、特に形状が限定されることはなく、一例として図１に示すように、概ね円錐状に形成された笠部材を有し、その下面側に形成されたガス噴射口（不図示）から冷却ガスを周方向に噴射する構造である。
【００３１】
上記したように、小ブラストヘッド４３は、主ブラストヘッド４の直径（口径）Ｄよりも小さい直径（口径）ｄにする。好ましくは、図４（ａ）に示すように、小ブラストヘッド４３と主ブラストヘッド４は、各ヘッドの外周端（本例の場合は笠部材の外周端）とコークス排出口１２の中心を結ぶ直線（Ｔ１，Ｔ２）と、水平軸線とのなす角（θ１，θ２）が６５度〜８５度の範囲内になるように配置する（条件（Ｉ））。この条件（Ｉ）における「コークス排出口」とは、一例として図４（ａ）にも示されるように、コーン部の傾斜が終わる位置（すなわち、コーン部の下端面）を意味するものと定義される。なお、なす角（θ１，θ２）の両方が６５度〜８５度の範囲内であることが好ましいが、少なくとも小ブラストヘッド４３のなす角θ１が前記範囲内であれば、主ブラストヘッド４のなす角θ２については前記範囲外とすることもできる。また、図４（ａ）には、一例として角度θ１，θ２が異なる配置を示しているが、角度θ１とθ２が同じ角度になるように配置してもよい。
【００３２】
さらに好ましくは、図４（ａ）に示すように、小ブラストヘッド４３及び主ブラストヘッド４の外周端とコークス排出口１２の中心を結ぶ直線（Ｔ１，Ｔ２）と、水平軸線とのなす角（θ１，θ２）のいずれか小さい角度の方をθ４としたとき、前記コーン部の傾斜角θ３が、θ４〜θ４−２５度の範囲内になるようにする（条件（II））。
【００３３】
さらに好ましくは、図４（ａ）に示されるコークス排出口１２の口径Ｄｈを、小ブラストヘッド４３の直径ｄの１／２以上（Ｄｈ≧０．５ｄ）とする（条件（III））。
【００３４】
また、好ましくは、図４（ｂ）に示すように、小ブラストヘッド４３は、その下方に形成されるコークス６の安息角で形成される空間の下面（ｈ１）からコークス排出口１２までの距離をＨとしたとき、距離Ｈがコークス排出口１２の口径Ｄｈの１〜５倍、さらに好ましくは１〜３倍となる位置に配置する（条件（IV））。この条件における「コークス排出口」も、上記した条件（Ｉ）と同様に定義される。なお、下面（ｈ１）の高さ位置については、一般的にコークスの安息角は３４〜３５度であるので、この値を用いて計算又は演算によって算出することができる。但し、これに限らず、コークスのサンプルを用いて安息角を測定するなど、公知の手法によって安息角を求めるようにしてもよい。
【００３５】
なお、本実施形態においては、前述の条件（Ｉ）及び（IV）いずれか一方を満たすことが好ましいが、より確実にコークスの降下を均一化させるためには条件（Ｉ）及び（IV）の両方の条件を満たすことが好ましい。さらに、条件（Ｉ）に条件（II）及び／又は（III）を組み合わせることが好ましい。
【００３６】
さらに冷却ガスの一部は、クーリングチャンバー３のコーン部の傾斜面に円周上に形成された冷却ガス供給手段（例えば、冷却ガス供給口４５）からもクーリングチャンバー３内に供給される。冷却ガス供給口４５は、好ましくは図１及び図２に示すように、第１の支持部材４１の上面近傍に配置するか、或いは第１の支持部材４１と同じ高さに配置することができる。但し、ブラストヘッド４，４３と冷却ガス供給口４５の両方から冷却ガスを供給する構成に限定されることはなく、ブラストヘッド４，４３又は冷却ガス供給口４５のいずれか一方から冷却ガスを供給するようにしてもよい。
【００３７】
説明を図１に戻すと、プレチャンバー２の円筒直胴部を周方向に囲むように、冷却ガスを排出する複数に分割された小煙道５が形成されている。このとき、図１に示すように、チャンバーの半径方向において小煙道５の下端部５５がクーリングチャンバー３の側壁面（炉内面）３１より炉芯側（中心軸側）に位置させることが好ましい。すなわち、一例として図１に示すように、クーリングチャンバー３の上方側の側壁を炉芯側に向かって傾斜させ、その上端部に小煙道５の下端部５５が連結されている。但し、必ずしも小煙道５を炉芯側に位置させなくともよく、従来構造のようにクーリングチャンバー３の側壁と同じ位置に配置してもよい。小煙道５は、煙道５１が接続されており、第１除塵機としてのダストキャッチャ５２を介して廃熱ボイラー等の熱回収設備５３に接続されている。そして熱回収設備５３で冷却されたガスは、第２除塵機５４を通過した後、ブロワー等の送風手段５５によって、予熱器５６に送風され、そして再び冷却ガスとしてクーリングチャンバー３に供給される。これらの構成については公知であるため、詳しい説明については省略する。
【００３８】
上述のコークス乾式消火設備１において、コークス装入口１０からプレチャンバー２内に装入されたコークス６は、クーリングチャンバー３の底部からの連続的な排出に伴い、徐々に降下してクーリングチャンバー３内に進入する。そして、クーリングチャンバー３内で主ブラストヘッド４１及び小ブラストヘッド４５並びに供給口４４から吹き込まれた冷却ガス７と熱交換することによって冷却され、コークス排出装置１１によって排出される。なお、主ブラストヘッド４１及び小ブラストヘッド４５の単位時間あたりの風量比率は、一例として８：２とするのが好ましい。
【００３９】
このように降下のバラツキを改善できる理由について、本発明者らは次のように考えている。すなわち、図５に模式的に示すように、クーリングチャンバー３のコーン部においては、チャンバー中央部を降下するコークスは、主ブラストヘッド４によって周方向外側に流れの向きを変え、降下が遅い壁側のコークスの流動を促進させる。そして主ブラストヘッド４の下方で安息角により中央に向かう流れを形成する。次いで小ブラストヘッド４３によって周方向外側に流れの向きを変えてさらに壁側のコークスの流動を促進させ、小ブラストヘッド４３の下方で安息角により中央に向かう流れを形成し、コークス排出口１２より排出される。コーン部においてこのような流動状態に整流することにより、チャンバー中央部のコークスが主ブラストヘッド４を通過した後に、選択的にコークス排出口１２に向けて降下するのが抑制され、壁側のコークスと均一に降下することとなり、その結果、クーリングチャンバー３内の降下のバラツキが改善されるのである。
【００４０】
さらに、上述の条件（Ｉ）を満たすようにすれば、コークスの内部摩擦角による流動性が低い領域に対して、より効果的に、主ブラストヘッド４及び小ブラストヘッド４３によって形成される周方向外側に向かう流れの作用を及ぼすことができ、その結果、より確実に降下のバラツキを改善することが可能となる。すなわち、コークスの内部摩擦角が７５度前後にあることに着目し、主ブラストヘッド４１及び小ブラストヘッド４５の外周端を６５度〜８５度に設定することによって、内部摩擦角による流動性が低い領域に対する前記周方向外側に向かう流れの作用を、より効果的にしたのである。条件（Ｉ）による作用・効果は、さらに条件（II）及び／又は（III）を組み合わせることによって、より効果的となる。
【００４１】
さらに、上述の条件（IV）は、小ブラストヘッド４３の高さ方向の位置を好適化するものであり、この条件（IV）を満たすようにすれば、より確実に降下のバラツキを改善することが可能となる。すなわち、図６に模式的に示すように、距離Ｈが口径Ｄｈよりも小さい場合、及び、距離Ｈが口径Ｄｈの５倍よりも大きい場合に比べて、Ｄｈ≦距離Ｈ≦５Ｄｈの条件を満たす場合の降下のバラツキは小さくなっている。距離Ｈが口径Ｄｈの５倍よりも大きい場合（図６（ｂ））、小ブラストヘッド４３からコークス排出口１２までの距離が長すぎ、小ブラストヘッド４３を通過した後のコークスが選択的に中央部を通って降下するからと推察する。反対に距離Ｈが口径Ｄｈよりも小さい場合（図６（ａ））、小ブラストヘッド４３からコークス排出口１２までの距離が短すぎ、小ブラストヘッド４３の下方において、周方向外側に向きを変えてさらに安息角により中央に向かう流れが形成される前に排出されてしまうからと推察する。また、図６（ａ）の場合は、小ブラストヘッド４３とチャンバー壁面との間のコークスが通過する空間が狭くなってしまうことも一因と考えられる。
【００４２】
以上のように、本実施形態によれば、クーリングチャンバー３の下部に主ブラストヘッド４を配置し、この主ブラストヘッド４の下方に小ブラストヘッド４３を配置した構成とし、さらに各ブラストヘッド４，４３の支持構造として、クーリングチャンバー３の傾斜面における周方向の互いに異なる位置からチャンバー３の径方向に延びる複数本の部材で主ブラストヘッド４を支持し、同様にクーリングチャンバー３の傾斜面における周方向の互いに異なる位置からチャンバー３の径方向に延びる複数本の部材で小ブラストヘッド４３を支持したことにより、チャンバー３内におけるコークスの降下のバラツキが改善され、これによりコークスの降下が均一化される。その結果、チャンバー３内におけるコークスと冷却ガスの熱交換が均一化され、これによりコークスの冷却効率が向上できる。
【００４３】
さらに上述の実施形態によれば、各ブラストヘッド４，４３の支持構造を、クーリングチャンバー３の傾斜面における周方向の互いに異なる位置からチャンバー３の径方向に延びる複数本の部材で構成したことにより、コークスとの摩耗等でブラストヘッド４，４３（特に、小ブラストヘッド４３）が脱落してしまうのを抑えることができる。特に、小ブラストヘッド４３を支持する部材が、上からみて主ブラストヘッド４を支持する部材と重なる位置に配置することによって、より確実に脱落を抑えることができる。
【００４４】
さらに上述の実施形態によれば、主ブラストヘッド４の下方に小ブラストヘッド４３を配置すると共に、プレチャンバー３の周囲に設けられる小煙道５の下端部５５の位置を、クーリングチャンバー３の側壁面より炉芯側であって、且つ、主ブラストヘッド４の外周先端部までの間に位置させたことにより、小煙道５の入口近辺におけるコークス６の鉛直下向きの流れが促進される。その結果、コークス６が小煙道５内に流入するのを抑制することができる。
【００４５】
小煙道５内とその近辺における鉛直下向きの流動を促進させることができる理由として、本発明者らは次のように考えている。すなわち、小煙道５の下端部５５の位置をクーリングチャンバー３の側壁面３１よりもＬ１の範囲内で炉芯側に配置すれば、小煙道５の入口近辺のコークス６の流れが、下方向に位置するクーリングチャンバー３の側壁面３１により影響されることが無くなるので、流速が低下するのを格段に抑えることができる。これによっても小煙道５内とその近辺におけるコークス６の鉛直下向きの流動が促進されるが、さらにチャンバー３の下部に主及び小ブラストヘッド４，４３を配置したことによる炉壁側の流動促進と相俟って、小煙道５内とその近辺におけるコークス６の鉛直下向きの流動がより確実に促進される。その結果、ガス流に載ってコークス６が小煙道５内に流入するのを格段に抑制することが可能となるのである。さらに本実施形態のように構成すれば、たとえ小煙道５内にコークス６が一時的に堆積しても、小煙道５内からの排出（すなわちクーリングチャンバー３内への降下）が促されるので、小煙道５が閉塞されるのを防止することができる。
【００４６】
前述のように、小煙道５内とその近辺におけるコークス６の鉛直下向きの流動が確実に促進されることから、本実施形態においては全体としてチャンバー２，３内のコークス６が均一に降下するようになる。実際に設備を稼動させてチャンバー内の降下均一性及び温度分布を測定したところ、チャンバー内のコークスの降下均一性及び温度分布が改善されたことを確認している。換言すると、小煙道５の下端部５５の位置をクーリングチャンバー３の側壁面３１より炉芯側に位置させると共に、主ブラストヘッド４３の下方に小ブラストヘッド４４を懸架配置することで、小煙道５内とその近辺におけるコークス６の鉛直下向きの流動が促進されたと理解できる。そして、小煙道５内とその近辺におけるコークス６の鉛直下向きの流動が促進されれば、前述したように、コークス６が小煙道５内に流入するのを格段に抑制することが可能となる。
【００４７】
なお、上述の実施形態では、第２の支持部材４４で小ブラストヘッド４３を直接支持した構成を示したが、これに限定されることはない。図７に示すように、主ブラストヘッド４のように、支持部材４４の上に載置するようにしてもよい。或いは、図８に示すように、支持部材４４の下に懸架載置するようにしてもよい
【００４８】
以上、本発明を具体的な実施形態に則して詳細に説明したが、形式や細部についての種々の置換、変形、変更等が、特許請求の範囲の記載により規定されるような本発明の精神及び範囲から逸脱することなく行われることが可能であることは、当該技術分野における通常の知識を有する者には明らかである。従って、本発明の範囲は、前述の実施形態及び添付図面に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載及びこれと均等なものに基づいて定められるべきである。
【符号の説明】
【００４９】
１ コークス乾式消火設備
２ プレチャンバー
３ クーリングチャンバー
４ 主ブラストヘッド
４１ 第１の支持部材
４３ 小ブラストヘッド
４４ 第２の支持部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プレチャンバーと、該プレチャンバーの下部に続くクーリングチャンバーと、該クーリングチャンバー内に冷却ガスを供給する冷却ガス供給手段と、前記プレチャンバーの周囲に前記冷却ガスを排出する複数に分割された小煙道を有し、前記プレチャンバーの上部から高温のコークスを投入し、前記冷却ガスにてコークスを冷却し、前記クーリングチャンバーの下部に設けた排出口から冷却されたコークスを排出するコークス乾式消火設備において、
クーリングチャンバーの下部に、チャンバーの水平断面における中央に位置するように配置された主ブラストヘッドと、
クーリングチャンバーの傾斜面における周方向の互いに異なる位置からチャンバーの径方向に延びる複数本の部材によって主ブラストヘッドを支持する第１の支持部材と、
主ブラストヘッドの下方に配置され、主ブラストヘッドよりも小さい直径の小ブラストヘッドと、
前記クーリングチャンバーの傾斜面における周方向の互いに異なる位置からチャンバーの径方向に延びる複数本の部材によって小ブラストヘッドを支持する第２の支持部材と、を備えたことを特徴とするコークス乾式消火設備。
【請求項２】
前記小ブラストヘッドを支持する部材は、前記主ブラストヘッドを支持する部材と同数であるか又は少ない本数であって、上からみて前記主ブラストヘッドを支持する部材と重なる位置に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のコークス乾式消火設備。
【請求項３】
前記小ブラストヘッドを支持する部材は、前記主ブラストヘッドを支持する部材と同数であるか又は少ない本数であって、上からみて前記主ブラストヘッドを支持する部材とは重ならない位置に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のコークス乾式消火設備。
【請求項４】
前記主ブラストヘッドと小ブラストヘッドは、各々の外周端とコークス排出口の中心を結ぶ直線（Ｔ１，Ｔ２）と、水平軸線とのなす角（θ１，θ２）が６５度〜８５度の範囲内になるように配置したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のコークス乾式消火設備。
【請求項５】
前記小ブラストヘッドは、該小ブラストヘッドの下方に形成されるコークスの安息角下面からコークス排出口までの距離をＨとしたとき、距離Ｈが前記コークス排出口の口径Ｄｈの１〜５倍の範囲内となる位置に配置したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のコークス乾式消火設備。
【請求項６】
前記主ブラストヘッドと小ブラストヘッドの両方に、冷却ガスを吹き込むガス供給口を設けると共に、各ヘッドを支持する部材の内部に冷却ガスの供給路を設けたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のコークス乾式消火設備。
【請求項７】
前記小煙道の下端部の位置を、前記クーリングチャンバーの側壁面より炉芯側であって、且つ、前記主ブラストヘッドの外周先端部までの間に位置させたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のコークス乾式消火設備。
【請求項１】
プレチャンバーと、該プレチャンバーの下部に続くクーリングチャンバーと、該クーリングチャンバー内に冷却ガスを供給する冷却ガス供給手段と、前記プレチャンバーの周囲に前記冷却ガスを排出する複数に分割された小煙道を有し、前記プレチャンバーの上部から高温のコークスを投入し、前記冷却ガスにてコークスを冷却し、前記クーリングチャンバーの下部に設けた排出口から冷却されたコークスを排出するコークス乾式消火設備において、
クーリングチャンバーの下部に、チャンバーの水平断面における中央に位置するように配置された主ブラストヘッドと、
クーリングチャンバーの傾斜面における周方向の互いに異なる位置からチャンバーの径方向に延びる複数本の部材によって主ブラストヘッドを支持する第１の支持部材と、
主ブラストヘッドの下方に配置され、主ブラストヘッドよりも小さい直径の小ブラストヘッドと、
前記クーリングチャンバーの傾斜面における周方向の互いに異なる位置からチャンバーの径方向に延びる複数本の部材によって小ブラストヘッドを支持する第２の支持部材と、を備えたことを特徴とするコークス乾式消火設備。
【請求項２】
前記小ブラストヘッドを支持する部材は、前記主ブラストヘッドを支持する部材と同数であるか又は少ない本数であって、上からみて前記主ブラストヘッドを支持する部材と重なる位置に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のコークス乾式消火設備。
【請求項３】
前記小ブラストヘッドを支持する部材は、前記主ブラストヘッドを支持する部材と同数であるか又は少ない本数であって、上からみて前記主ブラストヘッドを支持する部材とは重ならない位置に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のコークス乾式消火設備。
【請求項４】
前記主ブラストヘッドと小ブラストヘッドは、各々の外周端とコークス排出口の中心を結ぶ直線（Ｔ１，Ｔ２）と、水平軸線とのなす角（θ１，θ２）が６５度〜８５度の範囲内になるように配置したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のコークス乾式消火設備。
【請求項５】
前記小ブラストヘッドは、該小ブラストヘッドの下方に形成されるコークスの安息角下面からコークス排出口までの距離をＨとしたとき、距離Ｈが前記コークス排出口の口径Ｄｈの１〜５倍の範囲内となる位置に配置したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のコークス乾式消火設備。
【請求項６】
前記主ブラストヘッドと小ブラストヘッドの両方に、冷却ガスを吹き込むガス供給口を設けると共に、各ヘッドを支持する部材の内部に冷却ガスの供給路を設けたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のコークス乾式消火設備。
【請求項７】
前記小煙道の下端部の位置を、前記クーリングチャンバーの側壁面より炉芯側であって、且つ、前記主ブラストヘッドの外周先端部までの間に位置させたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のコークス乾式消火設備。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−２０７９１９（Ｐ２０１１−２０７９１９Ａ）
【公開日】平成２３年１０月２０日（２０１１．１０．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−７３９５４（Ｐ２０１０−７３９５４）
【出願日】平成２２年３月２８日（２０１０．３．２８）
【出願人】（３０６０２２５１３）新日鉄エンジニアリング株式会社 (897)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月２０日（２０１１．１０．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月２８日（２０１０．３．２８）
【出願人】（３０６０２２５１３）新日鉄エンジニアリング株式会社 (897)
【Ｆターム（参考）】
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