JP2001208658A - 石炭ガスのタール除去装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 石炭のガス化から発生する石炭ガスの成分を
分析するときに石炭が熱分解しながら生成する揮発分中
のタールやナフタレンなどのような固形物を除去する装
置を提供する。 【解決手段】 石炭ガスの塵埃を除去する第１フィルタ
ー11と、石炭ガスが流れる誘導管12が挿入され、内部空
間を零下の温度まで冷却温度の調節が可能な冷却器と、
コイルの形に巻かれたガス冷却チューブ15aが配置され
る内部空間に氷が詰められて前記冷却器13内に設けられ
る冷却水槽14と、前記ガス冷却チューブ15aを通りなが
ら凝固した異物質を捕集し、この固形異物質を液状に変
えて外部へ排出できるように下部捕集槽15と、排出管15
ｂに連結された第２フィルター16を経由しながらを調節
するレギュレーター17と、あとメンブレーンフィルター
18を通過した石炭ガスの流量を調節してガス分析器20へ
供給する流量計19とを含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は石炭のガス化に伴い
発生する石炭ガスの成分を分析するときに石炭が熱分解
しながら発生する揮発分中のタールやナフタレンなどの
ような固形物を除去する装置に関するものであり、より
詳しくは製鉄の工程で石炭を用いてコークスをつくると
きに発生する石炭ガスの成分の分析や石炭を直接用いて
熔銑を製造する熔融還元の製鉄工程で発生する排ガスの
成分分析のとき分析ガス中のピッチやタール、ナフタレ
ン、水分、塵埃など配管や金属フィルターに膠着する固
形物を取除くための、石炭ガスのタール除去装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】一般的に製鉄所で発生する石炭ガスの組
成は下の表１のとおりの成分で構成されている。

【０００３】

【表１】 石炭ガスは前記諸成分のほかにも多種の成分を含んでい
るが、特にピッチやタール、ナフタレン、水分などの成
分は300℃以上の高温ではガス化して気体の状態で存在
する為、特に問題がないとして、石炭ガスの成分を分析
するときには一定量の試料ガスを採取して精製する過程
で温度の低いガス配管の内部や金属フィルターなどに膠
着してガスの流れを妨げ、一部はガス分析器内に混入し
て分析器内部の温度の低い部位に固着、流路を遮断して
しまったりして石炭ガスにたいする連続的な成分分析に
支障を来すことがあった。

【０００４】それでガスの分析のとき何十分かごとにガ
ス配管内のフィルターおよび配管の内部を周期的に掃除
せねばならないという面倒があった。かたわら、ガス配
管に固着した固形物を採取してその成分を分析した結
果、その殆どが芳香族の有機化合物であるタールで構成
されていることが知られた。また石炭ガスの成分分析の
ときタールなど低温で配管や金属フィルターにひっつく
タールの除去に関する方法も既に知られているものがあ
る。

【０００５】すなわち、タールを除去する従来の装置と
しては、図１aに示すように、分析しようとする石炭ガ
スを誘導する誘導管101と、ソルベントやベンゼンなどの
ような有機の溶媒を入れたガス乾燥塔102を備えて、前
記の誘導管101をとおして引き入れた石炭ガスを前記の
乾燥塔102の中を通すことによって石炭ガス内の異物質
を取り除いた。

【０００６】しかしながら、このような従来のタール除
去装置もたしかにその構成が比較的簡単で異物質も完全
に除去できるという利点があることは否めないのである
が、タールが有機の溶媒に溶解、反応しながらまた別な
ガスを生成してガスの正確な分析が難しいという問題が
あった。

【０００７】またほかのタール除去装置は図1bに示すよ
うに、超低温−180℃の液体窒素が盛られた容器104内に
誘導管105をコイル状に巻き、前記の誘導管105内へ分析
ガスを通過させ、そこで固状化する異物質を収集槽106
に集めて除去するやりかたを採っており、如何にもその
除去効果は優れているが、そのかわり費用が嵩み、水分
の多い石炭ガスは超低温の液体窒素を通過する過程で誘
導管(105)内に凍結、累積して石炭ガスの通路を塞ぐ場
合も多くおこるかと思うと、分析しようとする二酸化炭
素は零下78.5℃で液状に変じてしまうので石炭ガスの正
確な成分分析が難しいという難点があった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明は
前記のような諸問題を解決すべく目論まれたものであ
り、その目的は、分析器を保護しながらガス成分が連続
的にしかも正確に分析できるように、製鉄工程における
石炭ガス化過程で発生する石炭ガスの成分分析のための
試料ガスの精製過程中に起きる配管や金属フィルターの
閉塞現象がガスの分析や組成の変化に影響を与えない範
囲内で タールを簡単に捕集して処理できるような、そ
うした石炭ガスのタール除去装置を提供するところにあ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めの技術的構成としてこの件発明は、石炭ガスに含まれ
たタール、水分、およびその他ガス以外の固形物を除去
する装置において、前記の石炭ガスを排出する排気ダク
トと連通連結していて流入する石炭ガスの塵埃を除去す
る第１フィルターと、前記第１フィルターを通過した石
炭ガスが流れる誘導管が挿入され、内部空間を零下にま
で冷却でき、また冷却温度の調節も可能な冷却器と、前
記誘導管と一端が連通連結しコイル状に巻かれたガス冷
却チューブが配置される、内部空間に氷が詰められ前記
冷却器内に冷却水槽と、前記ガス冷却チューブを通過し
ながら凝固した異物質を捕集し、かく捕集された固形の
異物質を液状に変えて外部に排出できるように大気中に
本体を露出する下部捕集槽と、前記冷却チューブを通過
したあと排出管に連結された第２フィルターを通るうち
に異物質が除かれた石炭ガスの排気圧力を調節するレギ
ュレーター、および前記レギュレーターで圧力が調節さ
れたあとメンブレーンフィルターを通過した石炭ガスの
流量を調節してガス分析器へ供給する流量計とを含むこ
とを特徴とする石炭ガスのタール除去装置をもってその
構成とする。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明を添付の図面を参照し詳細
に説明する。

【００１１】図２及び図３は、本発明に係わる石炭ガス
のタール除去装置を示した概略図である。本発明の装置
1は石炭のガス化から生ずる石炭ガスの成分を分析する
とき精密な分析ができるように石炭ガスに含まれたター
ルを取り除くべく石炭ガスが排出する排気ダクト9とガ
ス分析器20の間に設置される。

【００１２】前記排気ダクト9と連通連結した第１フィ
ルター11には石炭ガス中に含まれた比較的に大きなサイ
ズの塵埃および粉塵を一次的に濾過して除去するように
１０μm以上の異物質を濾過する濾過部材（図示せず）
が内蔵され、前記第１フィルター11と冷却器13との間に
は誘導管12が連結構成されていて前記第１フィルター11
を通過した石炭ガスは前記誘導管12を通じて前記冷却器
13内へと流入する。

【００１３】ここで、前記第１フィルター11と誘導管12
は石炭ガス中に含まれたタールや水分などが気体の状態
で通過することができるように保温・断熱処理される
か、または高温を発生する熱線に巻かれるのがよい。

【００１４】そして前記誘導管12が内部に挿入される冷
却器13は内部空間P1を零下の温度、望ましくは-30℃ま
で急速に冷却しながら、その冷却温度を適宜調節するこ
とができ、前記冷却器13の内部空間P1には氷が詰められ
た冷却水槽14が設けられ、前記冷却水槽14の内部空間P2
には誘導管12中の石炭ガスを急冷してそれに含まれたタ
ールおよび水分を固形化できるように前記冷却器13中に
挿入された誘導管12と一端が連通連結し、後述する下部
捕集槽15に連結した垂直の排出管15bを中心にしてコイ
ルの形態で巻かれるガス冷却チューブ15ａを備えて構成
する。この際、前記ガス冷却チューブ15ａは熱の伝導率
のよい銅質のパイプ材にする方がよい。

【００１５】なお、前記ガス冷却チューブ15aを通りな
がら冷却水槽14内で凝固したタールおよび水分が捕集さ
れる下部捕集槽15は固形化した異物質を液状に変えて外
部へ排出できるように大気中に本体が露出し、タールお
よび水分が除かれた石炭ガスを排出する排出管15bを有
する。

【００１６】前記ガス冷却チューブ15ａを通りながらガ
スおよび水分が除かれた石炭ガスを排出する前記排出管
15bは５μm以上の異物質を濾過除去することができるよ
うにサイクロフィルター部材（図示せず）を内蔵した第
２フィルター16と連通連結する。

【００１７】ここで前記第２フィルター16の下端には、
ガスの分析に利用される石炭ガスが約200cc/min程度の
極めて少量であるから、石炭ガスの発生からガスの分析
までにかかる時間を最小限に縮めることができるように
約5l/minの分析ガスを素通りさせられるバイパス流量計
16ａを備えて構成するのがよい。

【００１８】そして前記第２フィルター16を通過した石
炭ガスの排気圧力を調節するようにレギュレーター17を
備え、前記レギュレーター17で排気圧力が調整された石
炭ガス中に含まれた微粉や異物質を最終的に除去するよ
うにメンブレーンフィルター18を前記レギュレーター17
に連通構成し、前記メンブレーンフィルター18はター
ル、異物質が完全に除去された石炭ガスをガス分析器20
の方へ流量を調節して供給する流量計19を備える。

【００１９】次に前記の構成を有する本発明の作用およ
び効果を説明する。

【００２０】本発明の装置1は熔融還元製鉄の工程で発
生したガスを利用して微粉鉱石を還元させるファイネッ
クス（FINEX）工程でガスを分析する設備に設置される
もので、先ず石炭ガス化工程で発生する石炭ガスを排出
する排気ダクト9と第１フィルター11が連通連結してい
るため前記石炭ガスは第１フィルター11を通るうちにそ
れに含まれた10μm以上の塵埃および粉塵が濾過されて
除かれる。

【００２１】ついで前記第１フィルター11を通過した石
炭ガスは熱線によって一定温度の昇温状態を維持してい
る誘導管12を気体の状態で通過しながら冷却器13内へと
挿入する。この際、前記誘導管12には石炭ガスの流れの
逆方向へ窒素ガスでパージできるように複数個の３方弁
バルブ12ａ、12ｂが設けられる。

【００２２】かたわら、前記石炭ガスが供給される誘導
管12は前記冷却器13の内部空間P1に設けられる冷却水槽
14内に装着されたガス冷却チューブ15ａと連通連結し、
前記冷却水槽14内には氷が詰められているために前記ガ
ス冷却チューブ15ａを通過する石炭ガスに含まれたター
ル、水分および異物質は温度が高温状態から急激に−30
℃に下降するうちに気体の状態から固体の状態に固形化
し、前記冷却器13の内部空間P1の温度は温度感知計13ａ
によって自動的に感知される。

【００２３】これに伴って粒状に固化したタールや水分
および異物質は直径10乃至２０mm、15乃至30度の旋回角
度、100乃至300mmの旋回直径からなる前記ガス冷却チュ
ーブ15ａを遮るものなく通過しながら自重によって前記
ガス冷却チューブ15ａと連結した下部捕集槽15内に捕集
される。

【００２４】ここで前記下部捕集槽15は前記冷却器13の
下部面に本体の殆どが大気に露出するように設計されて
いるため前記下部捕集槽15内に捕集された固形化したタ
ール、水分および異物質は一定した時間が経過すれば固
形から液状に変じ、液体状態に変ったタール、水分およ
び異物質は開放されたドレーンバルブ15ｃを通って自動
的に外部へ排出される。

【００２５】そして、前記のようにガス冷却チューブ15
ａを通過しながら異物質が除かれて清浄化した石炭ガス
は前記下部捕集槽15の上端に連通連結された排出管15ｂ
をとおして第２フィルター16の方へ供給され、前記第２
フィルター16を通過しながら５μm以上のサイズを有す
る微粉が除去された石炭ガスはレギュレーター17で適し
た圧力に調整されたあとメンブレーンフィルター18を今
一度通過しながら未だに 濾過されずにいる微粉を最終
的に除去するかたわら流量計19を経ながら一定した供給
量に調節されて、ガス分析器20内へ供給されてガス分析
の作業が行われる。この際、前記第２フィルター16とレ
ギュレーター17の間にもガスの流れと逆方向にパージ用
の窒素を供給するように３方弁バルブ16bを装着する。

【００２６】そして前記ガス分析器20で分析された石炭
ガスに対するデータはコンピュータ21で伝送され、ガス
の分析を終えた石炭ガスは排出ライン8を通じて外へ排
気される。

【００２７】上述のように約4日間連続的に石炭ガスの
成分を分析してみたところ、図３に示すとおりのきれい
な分析データを得ることができ、前記下部捕集槽15で捕
集される固形異物質からすると、タールと一緒に水分も
完全に除去されるので、ガス成分データに対する精密度
を高めることはいうまでもなく、数日間の連続操業にも
拘わらず前記第２フィルターやメンブレーンフィルター
が詰まるような現象が起きず、ガスの分析作業を続ける
ことができた。

【００２８】

【発明の効果】上述のように本発明によると、製鉄工程
にあって石炭ガス化工程、すなわちコークスオーブンガ
スや熔融還元工程で発生する石炭ガスの成分を分析する
とき、試料ガスの前処理過程で石炭ガスを急速冷却して
そこに含まれたタールとともに水分を完全に、しかも同
時に除去することによってタールやその他固形物の影響
を受けずに連続的にガスの分析を精密に遂行することが
できる。

【００２９】また石炭ガスをガス成分にたいする分析の
前に濾過する第１および第２のフィルターおよびメンブ
レーンフィルターが詰まったり塞がったりすることを予
防して、従来のようにこれらを別途に清掃する面倒もな
くて作業時間が節約でき、ガス分析器を安全に保護する
こともできる。

【００３０】そして石炭ガスが通過する冷却器の内部空
間の温度を零下３０℃まで適切に調節できるので、引き
入れる石炭ガスの温度にあわせて冷却水槽内部の温度を
随意に調節してタール、水分および異物質を固形化し、
これを除去分離する作業を一定して遂行することのでき
る効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１a】従来の技術による石炭ガスのタール除去装置
を示す概略図である。

【図１b】従来の技術による石炭ガスのタール除去装置
を示す概略図である。

【図２】本発明に係る石炭ガスのタール除去装置を示す
構成図である。

【図３】本発明に係わる石炭ガスのタール除去装置を示
す設置状態図である。

【図４】本発明に係るタール除去装置における石炭ガス
の成分分析結果を示すグラフ。

【符号の説明】

１ 装置 １１ 第１フィルター １２ 誘導管 １３ 冷却器 １４ 冷却水槽 １５ 下部捕集槽 １５ａ ガス冷却チューブ １５ｂ 排出管 １５ｃ ドレーンバルブ １６ 第２フィルター １７ レギュレーター １８ メンブレーンフィルター １９ 流量計 ２０ ガス分析器 ２１ コンピュータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０１Ｎ 33/22 Ｇ０１Ｎ 33/22 Ａ (72)発明者 鄭 永 採 大韓民国慶尚北道浦項市南区孝子洞サン32 番地 (72)発明者 趙 敏 永 大韓民国慶尚北道浦項市南区孝子洞サン32 番地 (72)発明者 李 相 大 大韓民国慶尚北道浦項市南区孝子洞サン32 番地

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 石炭ガスに含まれたタール、水分および
   その他ガス以外の固形物を除去する装置において、 前記石炭ガスを排出する排気ダクト9と連通連結して流
   入する石炭ガスの塵埃を除去する第1フィルター11と、
   前記第1フィルター11を通過した石炭ガスが流れる誘導
   管12が挿入され、内部空間を零下の温度にまで冷却で
   き、冷却温度の調節できる冷却器13と、前記誘導管12と
   一端が連動連結し、コイル状に巻かれたガス冷却チュー
   ブ15ａが配置される内部空間に氷が詰められて前記冷却
   器13内に設置される冷却水槽14と、前記ガス冷却チュー
   ブ14ａを通過しながら凝固した固形の異物質を捕集し、
   かく捕集された固形の異物質を液状に変えて外部に排出
   できるように大気中に本体を露出した下部捕集槽15と、
   前記ガス冷却チューブ15ａを通過したあと排出管15ｂに
   連結した第２フィルター16を通りながら異物質が除去さ
   れた石炭ガスの排気圧力を調節するレギュレーター17
   と、前記レギュレーター17で圧力が調節されたあとメン
   ブレーンフィルター18を通過した石炭ガスの流量を調節
   してガス分析器20に供給する流量計19とを含むことを特
   徴とする石炭ガスのタール除去装置。
2. 【請求項２】 前記第１フィルター11と誘導管12は石炭
   ガスに含まれたタールや水分などが気体の状態で通過で
   きるように保温・断熱処理されるかまたは高温を発生す
   る熱線に巻かれることを特徴とする石炭ガスのタール除
   去装置。
3. 【請求項３】 前記ガス冷却チューブ15ａは銅質のパイ
   プ材で設けられることを特徴とする石炭ガスのタール除
   去装置。
4. 【請求項４】 前記第２フィルター16の下端には分析ガ
   スを素通りさせることのできるバイパス流量計16ａを備
   えて構成することを特徴とする石炭ガスのタール除去装
   置。