焦炭干式灭火设备

摘要

本发明提供一种能够抑制在连接旋风分离器和锅炉的管道的壁面上附着熔渣的焦炭干式灭火设备。焦炭干式灭火设备(100)具有：腔室(10)，其被供给红热焦炭并被吹入循环冷却气体；旋风分离器(20)，其通过第一管道(70)被导入循环冷却气体，并且回收焦炭粉末；锅炉(30)，其通过第二管道(80)被导入循环冷却气体，并且回收循环冷却气体的热量；以及第三管道(90)，其连接锅炉(30)和腔室(10)，气体导入通路(42)和空气导入通路(41)与第二管道(80)相连接，流通于气体导入通路(42)的惰性气体(循环冷却气体)和流通于空气导入通路(41)的空气成为被提供至第二管道(80)的形式。

权利要求

1.一种焦炭干式灭火设备，具有：

腔室，其被供给红热焦炭并被吹入循环冷却气体；

集尘器，在所述腔室内由红热焦炭升温的循环冷却气体通过第一管道被导入其内部，并且，其由回收该循环冷却气体中的焦炭粉末的旋风分离器构成；以及锅炉，其通过第二管道被导入从所述集尘器流出的循环冷却气体，并且回收循环冷却气体的热量，通过连接所述锅炉和所述腔室的第三管道将从该锅炉流出的循环冷却气体再次返回到腔室而冷却红热焦炭，其中，惰性气氛导入通路和空气导入通路与预混合通路相连接，该预混合通路与所述第二管道相连接，流通于所述惰性气氛导入通路的惰性气氛和流通于所述空气导入通路的空气在所述预混合通路被混合而形成混合气体，混合气体通过该预混合通路被提供至第二管道，其中，所述惰性气氛是氮气、二氧化碳、蒸气中的任一种或多种。

2.一种焦炭干式灭火设备，具有：

腔室，其被供给红热焦炭并被吹入循环冷却气体；

集尘器，在所述腔室内由红热焦炭升温的循环冷却气体通过第一管道被导入其内部，并且，其由回收该循环冷却气体中的焦炭粉末的旋风分离器构成；以及锅炉，其通过第二管道被导入从所述集尘器流出的循环冷却气体，并且回收循环冷却气体的热量，通过连接所述锅炉和所述腔室的第三管道将从该锅炉流出的循环冷却气体再次返回到腔室而冷却红热焦炭，其中，

惰性气氛导入通路为从所述第三管道分开的分支管道或通往所述焦炭干式灭火设备的系统外的系统外管道，惰性气氛流通于该惰性气氛导入通路，空气导入通路是一个空气被流通其中的通路，

所述惰性气氛导入通路和所述空气导入通路分别与双重管道的内管、外管中的任一方相连接，该双重管道与所述第二管道相连接，并且流通于所述双重管道的惰性气氛和空气被提供至所述第二管道，其中，当所述惰性气氛导入通路为从所述第三管道分开的分支管道时，所述惰性气氛为流通于该分支管道的循环冷却气体，当所述惰性气氛导入通路为通往所述焦炭干式灭火设备的系统外的系统外管道时，所述惰性气氛为流通于该系统外管道的氮气、二氧化碳、蒸气中的任一种或多种。

3.一种焦炭干式灭火设备，具有：

腔室，其被供给红热焦炭并被吹入循环冷却气体；

集尘器，在所述腔室内由红热焦炭升温的循环冷却气体通过第一管道被导入其内部，并且，其由回收该循环冷却气体中的焦炭粉末的旋风分离器构成；以及锅炉，其通过第二管道被导入从所述集尘器流出的循环冷却气体，并且回收循环冷却气体的热量，通过连接所述锅炉和所述腔室的第三管道将从该锅炉流出的循环冷却气体再次返回到腔室而冷却红热焦炭，其中，

惰性气氛导入通路由从所述第三管道分开的分支管道和通往焦炭干式灭火设备的系统外的系统外管道构成，惰性气氛流通于该惰性气氛导入通路，空气导入通路是一个空气被流通其中的通路，

所述分支管道、所述系统外管道和所述空气导入通路分别与三重管道的内管、中管、外管的任一方相连接，该三重管道与所述第二管道相连接，流通于所述三重管道的惰性气氛和空气被提供至所述第二管道，其中，当所述惰性气氛导入通路为从所述第三管道分开的分支管道时，所述惰性气氛为流通于该分支管道的循环冷却气体，当所述惰性气氛导入通路为通往所述焦炭干式灭火设备的系统外的系统外管道时，所述惰性气氛为流通于该系统外管道的氮气、二氧化碳、蒸气中的任一种或多种。

4.根据权利要求2或3所述的焦炭干式灭火设备，其中，所述第三管道的中途位置设有鼓风机，

所述第三管道中，从比鼓风机设置位置更下游侧的一个或多个位置分开有一条或多条所述分支管道。

5.根据权利要求1所述的焦炭干式灭火设备，其中，所述第二管道由从旋风分离器的顶部向上方立起的立起部和从该立起部弯曲而沿水平方向或大致水平方向延伸的水平部构成，所述惰性气氛导入通路和所述空气导入通路通过所述预混合通路与所述立起部相连接。

6.根据权利要求2所述的焦炭干式灭火设备，其中，所述第二管道由从旋风分离器的顶部向上方立起的立起部和从该立起部弯曲而沿水平方向或大致水平方向延伸的水平部构成，所述惰性气氛导入通路和所述空气导入通路通过所述双重管道与所述立起部相连接。

7.根据权利要求3所述的焦炭干式灭火设备，其中，所述第二管道由从旋风分离器的顶部向上方立起的立起部和从该立起部弯曲而沿水平方向或大致水平方向延伸的水平部构成，所述惰性气氛导入通路和所述空气导入通路通过所述三重管道与所述立起部相连接。

说明书

焦炭干式灭火设备

技术领域

[0001] 本发明涉及一种焦炭干式灭火设备。

背景技术

[0002] 炼钢工艺是从炼铁工序开始的，该炼铁工序是利用焙烧煤炭而硬化的焦炭从铁矿石(氧化铁)中还原铁。焦炭干式灭火设备(CDQ：Coke Dry Quenching)是将在焦炭炉焙烧而成的红热焦炭冷却，并且利用回收的热量生成高温高压的蒸气的设备。此处生成的蒸气一般作为钢铁生产用的电力或工艺蒸气而被利用。

[0003] 对于该CDQ，本申请人在专利文献1中公开了一种下述内容的焦炭干式灭火设备。即、使用旋风分离器代替现有结构中的一次集尘器，进行不将1000℃左右的循环冷却气体提供至旋风分离器的对策，而且，将进入锅炉之前的循环冷却气体的温度提高至1000℃左右，以此不增加循环冷却气体的流量，并且不降低锅炉的热回收量。

[0004] 其具体的构成是，具有：腔室；集尘器，其由回收循环冷却气体中的焦炭粉末的旋风分离器构成，且该循环冷却气体通过第一管道被导入、且温度被控制在900℃以下；以及锅炉，其通过第二管道被导入从集尘器流出的循环冷却气体，并且回收循环冷却气体的热量，通过连接锅炉和腔室的第三管道将从锅炉流出的循环冷却气体再次返回到腔室而冷却红热焦炭，第二管道由从立起部和水平部构成，用于将空气导入至循环冷却气体而执行循环冷却气体中的未燃气体燃烧的空气导入通路只存在于立起部。

[0005] 但是，在将空气导入至上述第二管道而使循环冷却气体中的未燃气体燃烧的过程中，新出现了各种问题。

[0006] 一个是，在只导入大气中空气的情况下，在与未燃气体燃烧时局部产生高温区域(1200℃以上)，有在第二管道的壁面上发生附着熔渣的可能性问题。

[0007] 此外，另一个是，在CDQ操作中作为使投进的焦炭所带入的未燃气体燃烧的目的而吹入空气，但是在低负荷操作(焦炭处理量低)时，投进的焦炭所带入的未燃气体量降低。由此，燃烧未燃气体所需要的空气量减小且空气的吹入速度降低，因此位于第二管道的旋风分离器出口附近的燃烧位置接近管道壁面，有助长第二管道的壁面上附着熔渣的可能性。

[0008] 专利文献1：日本专利第5202751号公报

发明内容

[0009] 本发明是鉴于上述问题而进行的，其目的在于提供一种通过控制未燃气体的燃烧温度，能够抑制在连接旋风分离器和锅炉的管道的壁面附着熔渣的焦炭干式灭火设备。

[0010] 为达到上述目的，本发明的焦炭干式灭火设备具有：腔室，其被供给红热焦炭并被吹入循环冷却气体；集尘器，在所述腔室内由红热焦炭升温的循环冷却气体通过第一管道被导入其内部，并且，其由回收该循环冷却气体中的焦炭粉末的旋风分离器构成；以及锅炉，其通过第二管道被导入从所述集尘器流出的循环冷却气体，并且回收循环冷却气体的热量，通过连接所述锅炉和所述腔室的第三管道将从该锅炉流出的循环冷却气体再次返回到腔室而冷却红热焦炭，其中，气体导入通路和空气导入通路与所述第二管道相连接，流通于所述气体导入通路的惰性气体和流通于所述空气导入通路的空气，成为被提供至所述第二管道的形式。

[0011] 本发明的焦炭干式灭火设备，通过采用将流通惰性气体的气体导入通路和流通空气的空气导入通路与第二管道相连接的结构，能够将温度为大气温度、氧气浓度约为21％的未燃气体燃烧用的空气，和温度例如为100℃至200℃、氧气浓度约为0％的循环冷却气体分别并且同时、或者将它们预混合后的混合气体吹入至第二管道。由此，可以将提供至第二管道的空气和气体的温度及氧气浓度、吹入流量、吹入流速按照所希望的进行控制。

[0012] 而且，通过像这样地将提供至第二管道的空气和惰性气体的温度及氧气浓度、吹入流量、吹入流速按照所希望的进行控制，能够取得以下效果。

[0013] 一个效果是：能够降低燃烧用空气的氧气浓度，以此带来抑制燃烧的效果，通过降低燃烧温度，能够抑制在第二管道的壁面上附着熔渣。

[0014] 此外，另一个效果是：低负荷操作时燃烧用空气量降低，吹入流速降低时，通过增加混合的惰性气体的流量而维持吹入流速，能够抑制在第二管道的壁面上附着起因于燃烧的熔渣。

[0015] 此处，作为“气体导入通路”和“惰性气体”的实施方式，能够举出以下所示的多种方式。

[0016] 第一实施方式是：所述气体导入通路为从所述第三管道分开的分支管道，所述惰性气体为流通于该分支管道的循环冷却气体。

[0017] 作为“气体导入通路”采用从第三管道分开的分支管道，作为“惰性气体”将流通于系统内的循环冷却气体进行再利用，通过分支管道提供至第二管道。

[0018] 另外，从第三管道分开的分支管道可以为一条也可以为多条。进一步具体而言，可以举出下述形式：在第三管道的中途位置设置鼓风机，第三管道中，从比鼓风机设置位置更下游侧的一个或多个位置分开一条或多条分支管道。

[0019] 此外，第二实施方式是：所述气体导入通路为通往所述焦炭干式灭火设备的系统外的系统外管道，所述惰性气体为流通于该系统外管道的氮气、二氧化碳、蒸气中的任一种或多种。

[0020] 作为“气体导入通路”，采用连接焦炭干式灭火设备(CDQ)系统外的各种设备与该焦炭干式灭火设备的系统外管道，作为“惰性气体”将在系统外的各种设备发生的氮气、二氧化碳、蒸气中的任一种或多种进行再利用，通过系统外管道提供至第二管道。

[0021] 此外，第三实施方式是将第一实施方式和第二实施方式组合的方式，即、所述气体导入通路由从所述第三管道分开的分支管道和通往焦炭干式灭火设备的系统外的系统外管道构成，所述惰性气体为流通于所述分支管道的循环冷却气体，以及流通于所述系统外管道的氮气、二氧化碳、蒸气中的任一种或多种。

[0022] 像这样，将系统内的循环冷却气体和系统外的氮气、二氧化碳、蒸气进行再利用，通过将空气同这些惰性气体提供至第二管道，能取得上述那样的抑制在第二管道的壁面上附着熔渣的效果。

[0023] 此外，作为气体导入通路和空气导入通路与第二管道的连接方式，能够举出以下所示的多种形式。

[0024] 第一实施方式是：所述气体导入通路和所述空气导入通路与预混合通路相连接，该预混合通路与所述第二管道相连接，流通于所述气体导入通路的惰性气体和流通于所述空气导入通路的空气在所述预混合通路被混合而形成混合气体，混合气体通过该预混合通路被提供至第二管道。

[0025] 此处，“预混合通路”是指不需要大型的腔室，可以是分支管道和空气导入通路合流的管路(流路)。

[0026] 此外，第二实施方式是：所述气体导入通路为所述分支管道或所述系统外管道的任一方时，所述气体导入通路和所述空气导入通路分别与双重管道的内管、外管的任一方相连接，该双重管道与所述第二管道相连接，流通于所述双重管道的惰性气体和空气被提供至所述第二管道。

[0027] 此外，第三实施方式是：所述气体导入通路由所述分支管道和所述系统外管道构成时，所述分支管道、所述系统外管道和所述空气导入通路分别与三重管道的内管、中管、外管的任一方相连接，该三重管道与所述第二管道相连接，流通于所述三重管道的循环冷却气体和空气以及氮气、二氧化碳、蒸气中的任一种或多种被提供至第二管道。

[0028] 进一步，在本发明的焦炭干式灭火设备的较佳实施方式中，第二管道由从旋风分离器的顶部向上方立起的立起部和从该立起部弯曲而沿水平方向或大致水平方向延伸的水平部构成，气体导入通路和空气导入通路与立起部相连接。

[0029] 此处，“大致水平方向”是指对于水平在±20度左右以下的范围内倾斜的意思。

[0030] 在旋风分离器中生成循环冷却气体的回旋流，经第二管道提供来的空气和循环冷却气体与该回旋的循环冷却气体混合，这些混合气体的回旋流在遍及由立起部和沿水平方向或大致水平方向延伸的水平部构成的第二管道的全部区间进行流通。

[0031] 作为空气导入通路和气体导入通路、或预混合通路和双重管道、三重管道(将以上这些总结而称之为导入管道)的连接方式有下述多种：在立起部的预定水平的位置设置1条导入管道，或在立起部的同一水平(同一平面内)设置2至4条导入管道(2条的情况下呈对角线位置，3条的情况下呈120度间隔，4条的情况下呈90度间隔)等等。

[0032] 从以上说明可以知道，根据本发明的焦炭干式灭火设备，气体导入通路和空气导入通路与第二管道相连接，通过将流通于气体导入通路的惰性气体和流通于空气导入通路的空气提供至第二管道，能够将未燃气体燃烧用的空气和惰性气体分别并且同时、或者将它们预混合后的混合气体吹入至第二管道，由此可以将提供至第二管道的空气和惰性气体的温度、氧气浓度、吹入流量、吹入流速按照所希望的进行控制。以此，通过降低燃烧用空气的氧气浓度能够带来抑制燃烧的效果，通过降低燃烧温度能够抑制在第二管道的壁面上附着熔渣。此外，低负荷操作时燃烧用空气量降低、吹入流速降低时，通过增加混合的惰性气体的流量而维持吹入流速，能够抑制在第二管道的壁面上附着起因于燃烧的熔渣。

附图说明

[0033] 图1是本发明的焦炭干式灭火设备的实施方式1的示意图。

[0034] 图2A是表示空气导入通路和分支管道与第二管道连接方式的纵截面图。

[0035] 图2B是表示空气导入通路和分支管道与第二管道连接方式的纵截面图。

[0036] 图2C是表示空气导入通路和分支管道与第二管道连接方式的纵截面图。

[0037] 图3是旋风分离器和第二管道的放大立体图。

[0038] 图4是图3的IV-IV向视图。

[0039] 图5是本发明的焦炭干式灭火设备的实施方式2的示意图。

[0040] 图6是本发明的焦炭干式灭火设备的实施方式3的示意图。

[0041] 图7A是表示焦炭干式灭火设备实施方式3中空气导入通路、分支管道和系统外管道与第二管道连接方式的纵截面图。

[0042] 图7B是表示焦炭干式灭火设备实施方式3中空气导入通路、分支管道和系统外管道与第二管道连接方式的纵截面图。

[0043] 图7C是表示焦炭干式灭火设备实施方式3中空气导入通路、分支管道和系统外管道与第二管道连接方式的纵截面图。

[0044] 图8是在燃烧解析中采用的解析模型的示意图。

[0045] 图9是图8的IX部分的放大图。

[0046] 图10A是解析中case1的概要图。

[0047] 图10B是解析中case2的概要图。

[0048] 图11是燃烧解析结果中的、第二管道中循环冷却气体的流速等高线图。

[0049] 图12是燃烧解析结果中的、第二管道中循环冷却气体的温度等高线图。

[0050] 图13是燃烧解析结果中的、第二管道中循环冷却气体的1100℃的温度等值线图。

[0051] 图14是燃烧分析结果中的、第二管道中循环冷却气体的1000℃的温度等值线图。

[0052] 图15是燃烧解析结果中的、第二管道中循环冷却气体的900℃的温度等值线图。

[0053] 符号说明

[0054] 10：腔室；11：前腔室；12：冷却腔室；13：环形管道；14：排出通路；15：输送机；20：旋风分离器(集尘器)；21：导入通路；21a：导入孔；30：锅炉；35：蒸气生成回收通路；41：空气导入通路；42：分支管道(气体导入通路)；43：预混合通路；44：双重管道；45：系统外管道(气体导入通路)；46：三重管道；50：鼓风机；60：供水预热器；70：第一管道；80：第二管道；81：立起部；82：水平部；90：第三管道；100，100A，100B：焦炭干式灭火设备(CDQ)；Co：红热焦炭；Co’：冷却的红热焦炭。

具体实施方式

[0055] 以下，参照附图对本发明的焦炭干式灭火设备的具体实施方式进行说明。另外，在图示例中，表示的是在构成第二管道的立起部上以90度间隔设置4条空气导入通路和气体导入通路的方式，在立起部设置图示例以外的条数的空气导入通路和气体导入通路的方式，或在水平部设置空气导入通路和气体导入通路的方式等等也是可以的。

[0056] (焦炭干式灭火设备的实施方式1)

[0057] 图1是本发明的焦炭干式灭火设备的实施方式1的示意图，图2A、图2B及图2C都是表示空气导入通路和分支管道与第二管道连接方式的纵截面图。此外，图3是旋风分离器和第二管道的放大立体图，图4是图3的IV-IV向视图。

[0058] 图示的焦炭干式灭火设备100(CDQ)其整体大致构成如下：腔室10和锅炉30的两个热交换器、以及作为集尘器的旋风分离器20构成循环冷却气体的流通系统，并通过第一管道70、第二管道80及第三管道90相互地流体连通，该循环冷却气体由惰性气体(以氮气为主要成份，含有CO2、H2O、微量CO、H2气体等)构成。

[0059] 更进一步具体而言，腔室10和旋风分离器20通过第一管道70相连接，旋风分离器20和锅炉30通过第二管道80相连接，锅炉30和腔室10通过第三管道90及设于第三管道90中途的鼓风机50相连接。

[0060] 由惰性气体构成的循环冷却气体一边在图示的流通系统内循环，一边冷却高温的红热焦炭Co，通过从红热焦炭Co受热而升温的循环冷却25气体将流通于锅炉30内的水蒸发而生成蒸气。

[0061] 从未图示的焦炭炉排出且收纳于未图示的焦罐的红热焦炭Co，从腔室10的顶部被装入(X1方向)。在腔室10内，将高温的红热焦炭Co先存储在上部的前腔室11，然后以一定的时间间隔将其下降至下方的冷却腔室12。通过该操作，红热焦炭Co从最初约1000℃的温度冷却至200℃以下(生成冷却的红热焦炭Co’)，并通过设置在腔室10底部的排出通路14排出，然后通过输送机15输送至未图示的高炉。

[0062] 循环冷却气体中包含有CO等未燃气体，为使这些未燃气体在循环冷却气体行进至锅炉30入口时完全燃烧，在图示的焦炭干式灭火设备100中，将未燃气体燃烧用的空气导入通路41和从第三管道90中途位置90a分开的分支管道42(气体导入通路)，连接在位于旋风分离器20下游侧的第二管道80的中途位置，并且，流通于分支管道42的循环冷却气体和流通于空气导入通路41的空气成为被提供至第二管道80的形式(空气的流动为Q1，循环冷却气体的流动为Q2)。另外，图示例表示的是分支管道42为1条的方式，也可以是在第三管道90的比鼓风机50更下游侧设置2条以上的分支管道，且各条分支管道分别与第二管道80连接的方式。

[0063] 此外，分支管道42和空气导入通路41与第二管道80连接方式各种各样，在此参照图2A、图2B及图2C对三种实施方式进行说明。

[0064] 图2A所示的连接方式是，分支管道42和空气导入通路41分别与第二管道80的立起部81相连接的方式。另外，理想的是分支管道42和空气导入通路41相靠近。

[0065] 另一方面，图2B所示的连接方式是，分支管道42和空气导入通路41与预混合通路43相连接，且预混合通路43与第二管道80的立起部81相连接的方式。

[0066] 在该连接方式中，流入至预混合通路43的循环冷却气体和空气在预混合通路43内被混合，生成的混合气体被提供至第二管道80。

[0067] 进一步，图2C所示的连接方式是，分支管道42和空气导入通路41分别与双重管道44的外管、内管相连接，且双重管道44与第二管道80的立起部81相连接的方式。

[0068] 返回图1，流通于系统内的循环冷却气体，从构成循环设备的鼓风机50被吹入至腔室下方的冷却腔室12(Y1方向)，在向上方上升的过程(Y2方向)中与下降的高温的红热焦炭Co(X2方向)相接触。而后，穿过位于前腔室11外周的环形管道13，从第一管道70进入作为集尘器的旋风分离器20(Y2方向)，在旋风分离器20中形成回旋流Y3’，向锅炉30侧流动(Y3”方向)。另外，流通于第三管道90的循环冷却气体的一部分，通过从中途位置90a分开的分支管道42流通至第二管道80。

[0069] 在此，从冷却腔室12向环形管道13上升(Y1方向)的循环冷却气体升温至800℃左右，但与现有结构的CDQ不同，由于燃烧用空气在腔室10不被提供至循环冷却气体，所以，循环冷却气体不会进一步升温，而是以该800℃左右(900℃以下的温度)从环形管道13流入到第一管道70。

[0070] 流通于第一管道70的循环冷却气体，在维持800℃左右的温度的状态下进入旋风分离器20，在此生成回旋流Y3’。

[0071] 如图3所示，旋风分离器20呈直径朝下方缩小的筒状，弯曲线形的循环冷却气体的导入通路21与筒内流体连通，并且，构成第二管道80的立起部81从该顶部立起，进一步弯曲而构成第二管道80的水平部82与锅炉30侧相连通。

[0072] 如图3和图4所示，在立起部81的中途位置以90度间隔设置有4条空气导入通路41和分支管道42。

[0073] 返回图1，在旋风分离器20中，有效地收集循环冷却气体所含有的高磨耗性的焦炭粉末。而且，在旋风分离器20上方的第二管道80的立起部81中，提供有循环冷却气体中的未燃气体燃烧用的空气和从第三管道90迂回送来的循环冷却气体，但是，由在旋风分离器20上方循环冷却气体回旋所提供的空气和循环冷却气体充分混合，而促进未燃气体的燃烧。

[0074] 在未燃气体完全燃烧的阶段，在水平部82以回旋流Y3”的方式流通至锅炉30侧的循环冷却气体的温度升温，从流入旋风分离器20时的800℃左右(900℃以下)变成约1000℃的循环冷却气体，而流入锅炉30。

[0075] 在锅炉30内装有进行供水和蒸气排气的蒸气生成回收通路35，通过蒸气生成回收通路35供水(Z1方向)，水在锅炉30内部流通的过程(Z2方向)中，通过流通于锅炉30内的(Y4方向)循环冷却气体的热量而变成蒸气，将该蒸气通过蒸气生成回收通路35排出而进行热回收(Z3方向)。

[0076] 在生成蒸气中，热量被夺走的循环冷却气体降温至200℃以下，通过第三管道90流通至腔室10侧(Y5方向)，通过鼓风机50并通过供水预热器60而进一步降温，130℃左右的循环冷却气体被吹入至冷却腔室12(Y1方向)，通过这样来实现CDQ内部的循环冷却气体的循环。此外，降温至200℃以下的循环冷却气体通过分支管道42被提供至第二管道80。

[0077] 像这样，除采用集尘性能优秀的旋风分离器20之外，再加上将用于执行循环冷却气体中未燃气体的燃烧的空气导入通路41和提供循环冷却气体的分支管道42，在第二管道80的中途位置进行流体连通，以此能够使900℃以下的较低温区域的循环冷却气体在旋风分离器20内集尘，作为旋风分离器20的形成材料无需使用Inconel(注册商标)等昂贵的耐热材料，能够使用不锈钢等通常的耐热钢。特别是在生成回旋流Y3’的旋风分离器20的下游侧的第二管道80中，由于向未燃气体提供空气和从第三管道90迂回送来的循环冷却气体，所以，能够利用包含未燃气体的循环冷却气体的回旋流Y3’促进未燃气体的燃烧，即使从旋风分离器20至锅炉30的距离、即第二管道80的长度不长的情况下，也能够保证循环冷却气体在到达锅炉30之前完成未燃气体的燃烧。

[0078] 此外，通过使提供至旋风分离器20的循环冷却气体的温度降低至900℃以下，抑制其热膨胀的结果，由于降低了提供的循环冷却气体的体积，还能够实现旋风分离器20的小型化。此外，通过采用旋风分离器20，与现有结构的一次除尘器相比，能够大幅降低循环冷却气体中的粉尘浓度。而且，由此，锅炉30内的循环冷却气体所导致的磨损的影响变得极小，无需诸如热喷涂或设置保护装置那样的耐磨损覆膜形成所需的成本。此外，可提高循环冷却气体的流速，因此，由于导热性能提高，在以一定量的蒸气回收为前提的情况下，可实现锅炉30的小型化。进一步，通过提高旋风分离器20的集尘效率，如现有技术那样的、在锅炉下游的二次除尘器及附随于其的输送机等均不需要，也有助于CDQ系统整体的设备成本的降低。

[0079] 此处，提供至第二管道80的未燃气体燃烧用的空气，其温度为大气温度，其氧气浓度约为21％。另一方面，从第三管道90通过分支管道42提供至第二管道80的循环冷却气体，其温度例如为100℃至200℃，其氧气浓度约为0％。这些空气和循环冷却气体如图2A、图2C所示的分别并且同时，或者如图2B所示的作为预混合的混合气体吹入至第二管道80，以此可以将提供至第二管道80的空气和气体的温度及氧气浓度、吹入流量、吹入流速按照所希望的进行控制。

[0080] 而且，通过这样的控制，能够降低混合气体的氧气浓度，以此带来抑制燃烧的效果，通过降低燃烧温度，能够有效地抑制在第二管道80的壁面上附着熔渣。

[0081] 此外，低负荷操作时燃烧用空气量降低、吹入流速降低时，通过增加混合的循环冷却气体流量而维持吹入流速，能够抑制在第二管道80的壁面上附着起因于燃烧的熔渣。

[0082] (焦炭干式灭火设备的实施方式2)

[0083] 图5是本发明的焦炭干式灭火设备的实施方式2的示意图。

[0084] 图示的焦炭干式灭火设备100A形成为下述形式：未燃气体燃烧用的空气导入通路41和系统外管道45分别与第二管道80的中途位置相连接，流通于空气导入通路41的空气以及流通于系统外管道45的惰性气体被提供至第二管道80(空气的流动为Q1，惰性气体的流动为Q3)。

[0085] 系统外管道45将设置于焦炭干式灭火设备100A的系统外的未图示的各种设备与焦炭干式灭火设备100A的第二管道80相连接，并将在系统外的各种设备发生的氮气、二氧化碳、蒸气中的任一种或多种作为惰性气体进行再利用而提供至第二管道80。与循环冷却气体同样，在这些氮气、二氧化碳、蒸气内不存在氧气，所以能够期待获得与采用循环冷却气体情况同样的效果。另外，虽在图中进行了省略，图2A、图2B、图2C中所示的分支管道42和空气导入通路41与第二管道80的三种连接方式也适用于系统外管道45和空气导入通路41与第二管道80的连接方式。

[0086] (焦炭干式灭火设备的实施方式3)

[0087] 图6是本发明的焦炭干式灭火的设备实施方式3的示意图，图7A、图7B和图7C都是表示空气导入通路、分支管道和系统外管道与第二管道的连接方式的纵截面图。

[0088] 图示的焦炭干式灭火设备100B形成为下述形式：未燃气体燃烧用的空气导入通路41、从第三管道90的中途位置90a分开的分支管道42和系统外管道45分别与第二管道80的中途位置相连接，流通于分支管道42的循环冷却气体、流通于空气导入通路41的空气以及流通于系统外管道45的氮气、二氧化碳、蒸气中的任一种或多种被提供至第二管道80(空气的流动为Q1，循环冷却气体的流动为Q2，氮气、二氧化碳、蒸气中的任一种或多种的流动为Q3)。

[0089] 此处，分支管道42、空气导入通路41和系统外管道45与第二管道80的连接方式多种多样，在此参照图7A、图7B、图7C对三种实施方式进行说明。

[0090] 图7A所示的连接方式是，空气导入通路41、分支管道42和系统外管道45分别与第二管道80的立起部81相连接的方式。

[0091] 另一方面，图7B所示的连接方式是，空气导入通路41、分支管道42、系统外管道45与预混合通路43相连接，预混合通路43与第二管道80的立起部81相连接的方式。

[0092] 进一步，图7C所示的连接方式是，空气导入通路41、分支管道42、系统外管道45分别与三重管道46的内管、中管、外管相连接，三重管道46与第二管道80的立起部81相连接的方式。

[0093] 该实施方式中，在旋风分离器20上方的第二管道80的立起部81中，提供循环冷却气体中的未燃气体燃烧用的空气和从第三管道90迂回送来的循环冷却气体，更进一步提供氮气、二氧化碳、蒸气中的任一种或多种，以此能够期待获得与上述采用在实施方式1和实施方式2情况时同样的效果。

[0094] (燃烧解析及其结果)

[0095] 本发明人进行了求出case1和case2情况下的第二管道内的循环冷却气体的流速、循环冷却气体的温度、以及循环冷却气体的900℃、1000℃、1100℃的温度等值面的解析，case1为只将空气导入至第二管道且将循环冷却气体导入至比第二管道更上游的位置，case2为将空气和循环冷却气体导入至第二管道。将解析模型表示于图8、图9，并将case1的概要图表示在图10A，case2的概要图表示在图10B。另外，在图8、图9中表示的是只将空气导入通路与第二管道相连接的模型，但是在case2中，通过该空气导入通路将空气和循环冷却气体的双方都导入。此外，解析条件表示在以下的表1中。

[0096] 表1

[0097]

[0098]

[0099] (注解1)关于case2的气体流量，为将从空气导入通路导入的混合气体的氧气浓度为空气的一半(10.5％)，导入了与空气同等量的循环冷却气体。

[0100] 解析结果表示在图11至图15中。具体而言，图11是燃烧分析结果中的、第二管道中循环冷却气体的流速等高线图，图12是燃烧分析结果中的、第二管道中循环冷却气体的温度等高线图。此外，图13、图14、图15分别是燃烧分析结果中的、第二管道中循环冷却气体的1100℃、1000℃、900℃的温度等值线图。

[0101] 从图11得到下述验证：与case1相比，除空气之外再加上导入循环冷却气体的case2之中，导入至第二管道内的混合气体的吹入流速变快。

[0102] 此外，从图12得到以下验证：与case1相比，在case2中流通于第二管道的立起部内部的循环冷却气体的温度变低。

[0103] 进一步，从表1得到下述验证：在case1和case2中，通过第二管道的气体(合流后)的气体流量、温度、成份都相同，但是根据图13至图15，在case2中第二管道内不存在1100℃的循环冷却气体，1000℃的循环冷却气体的流量与case1相比也变少，在立起部处900℃的循环冷却气体的流量与case1同等程度。此外，推断出在通往锅炉的水平部，低于900℃的循环冷却气体的流量比case1变多。

[0104] 再加上，在本解析结果中，导入至第二管道的循环冷却气体即使为惰性气体或含有低氧的气体，也能得到同样的冷却效果。

[0105] 通过本解析结果可以推出以下内容：与只导入空气的情况相比，通过在第二管道中导入空气再加上导入低温的循环冷却气体，能够降低在第二管道的立起部、特别是在旋风分离器出口部附近的循环冷却气体中未燃气体的燃烧温度，通过降低该燃烧温度能够抑制在第二管道的壁面上附着熔渣。

[0106] 另外，即使在下述的焦炭干式灭火设备的情况下，也能够有效地降低燃烧温度，能够抑制在第二管道的壁面上附着熔渣，该焦炭干式灭火设备为：从第三管道分开的分支管道不与第二管道相连接，通往系统外的各种设备的系统外管道和空气导入通路与第二管道相连接，流通于空气导入通路的空气和流通于系统外管道的氮气、二氧化碳、蒸气中的任一种或多种被提供至第二管道。

[0107] 以上，使用附图对本发明的实施方式进行了详细说明，但具体的构成不限于该实施方式，在不脱离本发明主旨的范围内可以进行各种设计变更等等，这些均包含在本发明中。