【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ガス清浄方法および装置、例えば、副生ガスとしての高炉ガスに含まれているダストを高能率且つ容易に除去することができるガス清浄方法および装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、製鉄所においては、高炉ガス、コークス炉ガス、転炉ガス等の副生ガスを回収し、燃料ガスとして有効利用している。これらの副生ガスは、多量のダスト（１０〜３０ｇ／Ｎｍ３）を含んでいるので、例えば、高炉ガスの場合には、ダストキャッチャー（ＤＣ）により５〜１０ｇ／Ｎｍ３程度に除塵し、次いで、ベンチュリースクラバー（ＶＳ）により１００ｍｇ／Ｎｍ３程度まで除塵し、さらに、電気集塵機（ＥＰ）により１０〜２０ｍｇ／Ｎｍ３程度まで除塵し、そして、熱風炉、加熱炉、コークス炉、ボイラ等に送られ、これらの燃料ガスとして有効利用されている。
【０００３】
しかしながら、高炉ガスをガスタービン用燃焼器あるいは他の燃焼器の燃料ガスとして有効利用するような場合には、さらに除塵してダスト含有量を減少させる必要がある。このために、電気集塵機により最終的に除塵した後、新たに設けた専用湿式電気集塵機によりダスト含有量のさらなる低減を図っているが、０．５ｍｇ／Ｎｍ３程度が限界であった。これはダスト含有量が０．５ｍｇ／Ｎｍ３以下となった後の残存ダストの粒径は、１μｍ〜０．１μｍから、さらには、０．１μｍ以下の非常に微粒であるので、専用電気集塵機によっても空気のダスト含有量以下に低減することは困難であるからである。
【０００４】
上記副生ガス中に０．５ｍｇ／Ｎｍ３程度のダストが含まれていると、微粒ダストが高温燃焼器の蓄熱体やラジアントチューブあるいはガスタービン用燃焼器やタービンブレードに付着して、詰まり、腐食、エロージョン（壊食）あるいは化学反応等による劣化を引き起こす。このために、詰まり、腐食あるいは劣化した部品を定期的に新しいものと交換する必要があり、これに莫大な時間と費用を要していた。
【０００５】
そこで、特開平１０−１９２６４９号公報（特許文献１）には、廃棄物焼却炉等から発生する排ガス中のＨＣｌ、ＳＯｘを、湿式洗浄により中和処理して除去し、次いで、排ガス中ダイオキシン類および重金属類を固体粒子化させ、これらの微粒子を含む排ガスを急冷して、微粒子の周囲に水蒸気を凝縮させ肥大化させ、そして、バグフィルターあるいは電気集塵機により肥大化した微粒子を捕集除去する、排ガスの処理方法が開示されている。以下、この処理方法を従来技術と言う。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１０−１９２６４９号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の従来技術によれば、水蒸気を凝縮させて肥大化した微粒子を、バグフィルターあるいは電気集塵機により捕集しているので、ミクロンオーダーのダスト除去は図れるものの、微粒子の捕集効果の持続を図るための維持管理に多大な費用と時間を要し、しかも、単に、水蒸気を凝縮させて肥大化した微粒子を捕集するのみでは、捕集効率が悪い。
【０００８】
また、近年、高炉操業においては、コークスの使用量の低減および微粉炭の有効利用を図るために微粉炭の高炉への吹込みが行われるようになったが、この微粉炭の吹込みにより高炉ガス中のダストに含まれる未燃焼の微粉炭の比率が上昇している。特に、未燃焼の微粉炭である未燃炭は、カーボンであり、カーボンは、通電性が良いために電気集塵機では捕集されにくく、さらに疎水性が強いので、水蒸気を凝縮させるための凝縮核になりにくい。従って、この点からも、高炉ガスに含まれているダストを高能率且つ容易に除去することができるガス清浄方法および装置の提案が強く望まれていたが、かかるガス清浄方法および装置は、まだ提案されていない。
【０００９】
従って、この発明の目的は、例えば、高炉ガス等の副生ガスに含まれているダストを高能率且つ容易に除去することができるガス清浄方法および装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載された発明は、加熱、加湿された流動するガスを急冷して、前記ガス中に含まれる不純物の周囲に水蒸気を凝縮させ、そして、水蒸気の凝縮により重量増加した前記不純物を壁面に衝突させて流下させることを少なくとも１回行って前記不純物を前記ガスから除去する際に、前記ガスにプラズマを照射することに特徴を有するものである。
【００１１】
請求項２に記載された発明は、加熱、加湿された流動するガスを急冷して、前記ガス中に含まれる不純物の周囲に水蒸気を凝縮させ、同時に、水蒸気の凝縮により重量増加した前記不純物を壁面に衝突させて流下させることを少なくとも１回行って、前記不純物を前記ガスから除去する際に、前記ガスにプラズマを照射することに特徴を有するものである。
【００１２】
請求項３に記載された発明は、プラズマを照射した後、プラズマの照射効果が低減する前の少なくとも２０秒以内に前記ガスを急冷することに特徴を有するものである。
【００１３】
請求項４に記載された発明は、前記ガスに超音波を照射することに特徴を有するものである。
【００１４】
請求項５に記載された発明は、前記不純物の周囲に水蒸気を凝縮させる際に、前記ガスの流速を５ｍ／ｓｅｃ以下に維持することに特徴を有するものである。
【００１５】
請求項６に記載された発明は、不純物を含むガスにプラズマを照射するプラズマ照射手段と凝縮室と不純物捕集室と冷却手段とを備え、前記凝縮室と前記不純物捕集室とは、開口部が形成された仕切り壁を介して複数個、交互に連続して形成され、前記凝縮室は、加熱、加湿された、を前記冷却手段により急冷して、前記不純物の周囲に水蒸気を凝縮させ、前記不純物捕集室は、前記凝縮室内での水蒸気の凝縮により重量増加した前記不純物を壁面に衝突させ流下させて、前記不純物を前記ガスから除去することに特徴を有するものである。
【００１６】
請求項７に記載された発明は、前記ガスに超音波を照射する超音波照射手段を設けたことに特徴を有するものである。
【００１７】
請求項８に記載された発明は、請求項６または７に記載されたガス清浄装置において、前記ガスの流動方向下流側に、前記不純物捕集室が連続して複数個設けられていることに特徴を有するものである。
【００１８】
請求項９に記載された発明は、前記冷却手段は、それぞれ水冷可能な前記凝縮室の壁、前記不純物捕集室の壁および前記仕切り壁によって構成されていることに特徴を有するものである。
【００１９】
請求項１０に記載された発明は、前記開口部は、前記ガスが前記凝縮室および前記不純物捕集室内を上下に蛇行して流動するように形成されていることに特徴を有するものである。
【００２０】
請求項１１に記載された発明は、前記ガスが前記凝縮室から前記不純物捕集室に流入する前記開口部の幅は、前記ガスが前記不純物捕集室から前記凝縮室に流入する前記開口部の幅より狭いことに特徴を有するものである。
【００２１】
請求項１２に記載された発明は、不純物を含むガスにプラズマを照射するプラズマ照射手段と、冷却媒体が入れられた冷却槽と、前記冷却槽内に上下に間隔をあけて多段に設けられた仕切り壁とを備え、前記仕切り壁によって形成されたガス流路の各々は、上下にジグザグに形成され、前記ガス流路内に流入した加熱、加湿された、前記プラズマ照射手段によってプラズマが照射された前記ガスを前記冷却媒体により急冷することによって、前記不純物の周囲に水蒸気を凝縮させ、これと同時に、水蒸気の凝縮により重量増加した前記不純物を前記仕切り壁のガス流と対向する前記仕切り壁の傾斜面に衝突させ落下させて、前記不純物を前記ガスから除去することに特徴を有するものである。
【００２２】
請求項１３に記載された発明は、前記ガスに超音波を照射する超音波照射手段を設けたことに特徴を有するものである。
【００２３】
【発明の実施の形態】
次に、この発明のガス清浄装置の一実施態様を、ダストを含む副生ガスとして高炉ガスを例に取って、図面を参照しながら説明する。
【００２４】
図１は、請求項１に係る発明を実施するための、この発明のガス清浄装置を示す概略断面図、図２は、図１のＡ−Ａ線断面図、図３は、請求項１に係る発明を実施するための、この発明の別のガス清浄装置を示す概略断面図である。
【００２５】
図１から図３において、１は、凝縮室、２は、不純物捕集室、３は、開口部４が形成された仕切り壁であり、凝縮室１と不純物捕集室２とが、仕切り壁３を介して複数個、交互に連続して形成されている。
【００２６】
凝縮室１の容積は、不純物捕集室２の容積より大きく形成されている。凝縮室１の容積を大きくしたのは、ガス流速を遅くして凝縮室１内において、高炉ガス中に含まれている不純物としてのダストの周囲に水蒸気を凝縮させやすくするためである。不純物捕集室２の容積を小さくしたのは、凝縮室１において水蒸気の凝縮により重量増加したダストを、不純物捕集室２の壁面に衝突させて流下させやすくするためである。
【００２７】
ダストの周囲に水蒸気を凝縮させやすくするために、凝縮室１内での高炉ガスの流速は、５ｍ／ｓｅｃ以下、望ましくは、１ｍ／ｓｅｃ程度が良い。
【００２８】
開口部４は、高炉ガスが凝縮室１および不純物捕集室２内を上下に蛇行して流動するように形成されている。これは、高炉ガスの流路を長くして除塵効率を上げるためである。高炉ガスが凝縮室１から不純物捕集室２に流入する開口部４の幅（Ｌ１）は、高炉ガスが不純物捕集室２から凝縮室１に流入する開口部４の幅（Ｌ２）より狭く形成されている。これは、凝縮室１から不純物捕集室２に流入する、水蒸気の凝縮により重量増加したダストの流速を速めて、不純物捕集室２の壁面に衝突しやすいようにするためである。
【００２９】
５は、最上流側の凝縮室１の下部に形成された除塵前の高炉ガスの入口、６は、最下流側の不純物捕集室２の上部に形成された除塵後の高炉ガスの出口、７は、各不純物捕集室２の底部に設けられた、捕集したダストを含有する水を外部に排出するドレン抜きである。
【００３０】
凝縮室１、不純物捕集室２および仕切り壁３内には、冷却水が高炉ガスの流れの方向と逆方向に流れるようになっていて、これが高炉ガスの冷却手段になっている。なお、冷却手段として、製鉄所において酸素や窒素ガスの製造用に常備している液体窒素を直接、凝縮室１内の高炉ガスに吹き付ける手段を用いることも可能である。凝縮室１内の高炉ガスの温度は、２５℃以上が良い。これは、この温度範囲が急冷による水蒸気の凝縮が起こりやすいからである。
【００３１】
８は、各凝縮室１に設けられたプラズマ照射手段である。プラズマ照射手段８は、次のような作用を有している。凝縮室１内に流入した高炉ガスにプラズマを照射して、ガス中のダストにＯＨ基を付けてダストの親水性を高め、これによって、水蒸気の凝縮効率を高める。特に、高炉ガス中に含まれる未燃焼の微粉炭である未燃炭は、カーボンであり、カーボンは、前述した理由によって電気集塵機による除去が困難であるが、プラズマ照射によりカーボンの親水性を高めて水蒸気の凝縮効率を高めることによって、カーボンの除去が可能となる。これは、前述したように、微分炭の吹込み比率が上昇している高炉において、特に有効である。
【００３２】
なお、高炉ガスへのプラズマ照射は、凝縮室１に高炉ガスが流入する前でも良いが、プラズマ照射によりダストの親水性を維持できるのは、プラズマ照射後、約２０秒程度であるので、プラズマ照射手段８は、凝縮室１のガス入口付近に設けるのが好ましい。
【００３３】
また、上述したように、プラズマ照射の持続時間は、約２０秒程度であるので、凝縮室１内においてプラズマが照射された高炉ガスは、プラズマの照射効果が低減する前の少なくとも２０秒以内に、凝縮室１内において急冷するのが好ましい。
【００３４】
９は、各凝縮室１に設けられた超音波照射手段である。超音波照射手段９は、次のような作用を有している。水蒸気が凝縮したダストに超音波が照射されると、凝縮した水分子の運動エネルギーが高まって、ダストに凝縮した水分子が互いにくっつきやすくなり、ダストの増径化が図れると共に、不純物捕集室２内の壁面に付着しやすくなる。この作用を効果的に行わせるために、超音波照射手段９は、各凝縮室１のガス出口付近に設けるのが好ましい。
【００３５】
以上のように構成されている、この発明のガス清浄装置によれば、以下のようにして、高炉ガス中のダストが除去される。
【００３６】
ダストキャッチャー、ベンチュリースクラバーおよび湿式電気集塵機により一次除塵された高炉ガスは、２５℃以上に加熱、加湿されており、このガスがガス入口５から最上流側の凝縮室１内に流入する。なお、除塵するガスが高炉ガスのように加熱、加湿されていない場合には、ガスを凝縮室１内に流入させる前に予め加熱、加湿する必要がある。高炉ガスが凝縮室１内に流入すると、直ちにプラズマ照射手段８からプラズマが照射されて、ガス中のダストの親水性が高められる。このようにして、親水性が高められたダストを含む高炉ガスは、凝縮室１の壁がこの中を流れる冷却水により冷却されているので、急冷されてダストの周囲に水蒸気が凝縮する。ダストへの水蒸気の凝縮は、プラズマ照射によりダストの親水性が高められているので、より効果的に行われる。
【００３７】
次に、このようにして水蒸気が凝縮したダストを含む高炉ガスは、凝縮室１内から仕切り壁３の開口部４を通って最上流側の不純物捕集室２内に流入するが、不純物捕集室２内に流入する前の凝縮室１のガス出口付近で、超音波照射手段９から超音波が照射されて、ダストが増径化し且つダストの不純物捕集室２内の壁面への付着性が高くなっており、しかも、高炉ガスが不純物捕集室２内に流入する際、狭い開口部４を通ることによって、その流速が速められる。従って、水蒸気の凝縮および増径化により重量増加したダストは、狭い不純物捕集室２の壁面に容易に衝突して、壁面に沿って流下し、不純物捕集室２の底に溜まる。このようにして底に溜まったダスト含有の水は、ドレン抜き７から外部に排出される。
【００３８】
以上の操作が下流側の凝縮室１および不純物捕集室２毎に繰り返し行われ、最終的にミクロンオーダーからサブミクロンオーダーまでダストが除去された高炉ガスは、ガス出口６から排出され、ガスタービン用燃焼器あるいは他の燃焼器に燃料ガスとして有効利用される。
【００３９】
上述した除塵過程において、粒径の大きいダストは、上流側の不純物捕集室２において捕集されやすい。従って、下流側に行くに従って粒径の小さいダストが残る。この微粒ダストを効率良く除塵するには、図３に示すように、高炉ガスの流動方向下流側に、不純物捕集室２を連続して複数個設けると良い。この場合も、複数個の不純物捕集室２の仕切り壁３の開口部４の幅（Ｌ３）、（Ｌ４）、（Ｌ５）を下流側の不純物捕集室２に行くに従って順次狭く（Ｌ３＞Ｌ４＞Ｌ５）形成すれば、さらに、除塵が高効率で行える。図３において、図１および図２と同一番号は、同一物を示すので説明は省略する。
【００４０】
次に、この発明のさらに別のガス清浄装置の一実施態様を、ダストを含む副生ガスとして高炉ガスを例に取って、図面を参照しながら説明する。
【００４１】
図４は、請求項２に係る発明を実施するための、この発明のガス清浄装置を示す概略断面図、図５は、図４のＢ−Ｂ線断面図である。
【００４２】
図４および図５において、１０は、冷却槽であり、冷却媒体である冷却水で満たされている。冷却水は、冷却水入口１０Ａから冷却槽１０内に供給され、順次、冷却水出口１０Ｂから排出され、これにより冷却槽１０内の冷却水の温度は、常時、一定温度に維持される。
【００４３】
１１は、冷却槽８内に、その長手方向に沿って設けられたガス流路である。ガス流路１１は、上下に間隔をあけて多段に且つ上下にジグザグに設けられ、ジグザグに形成された複数枚の仕切り壁１２により形成されている。仕切り壁１２の幅は、冷却槽１０の幅とほぼ等しい。仕切り壁１２の各谷部には、ドレン抜き１３が設けられている。１４は、ガス流路１１の一端に設けられた除塵前のガス入口、１５は、ガス流路１１の他端に設けられた除塵後のガス出口である。
【００４４】
１６は、ガス流路１１に設けられたプラズマ照射手段である。プラズマ照射手段１６は、ガス流路１１内に流入した高炉ガスにプラズマを照射して、ガス中のダストにＯＨ基を付けてダストの親水性を高め、これによって、水蒸気の凝縮効率を高める。プラズマ照射によりダストへの水蒸気の凝縮効率が高まる理由は、上述した実施態様と同様である。プラズマ照射手段１６は、ジグザグに形成されたガス流路１１の所定周期毎に設けることが好ましい。
【００４５】
ダストの周囲に水蒸気を凝縮させやすくするために、ガス流路１１内での高炉ガスの流速は、５ｍ／ｓｅｃ以下、望ましくは、１ｍ／ｓｅｃ程度が良い。
【００４６】
１７は、ガス流路１１に設けられた超音波照射手段である。超音波照射手段１７は、ダストの増径化を図ると共に、ダストの不純物捕集室２内の壁面への付着性を高める作用を有している。この作用を効果的に行わせるために、超音波照射手段１７は、プラズマ照射手段１６のガス流下流側に設けるのが好ましい。
【００４７】
以上のように構成されている、この発明のガス清浄装置によれば、以下のようにして、高炉ガス中のダストが除去される。
【００４８】
ダストキャッチャー、ベンチュリースクラバーおよび湿式電気集塵機により一次除塵された高炉ガスは、２５℃以上に加熱、加湿されており、このガスがガス入口１４からガス流路１１内に流入すると、プラズマ照射手段１６からプラズマが照射されて、ガス中のダストの親水性が高められる。このようにして、ダストの親水性が高められ高炉ガスは、冷却槽１０内の冷却水により急冷されて、高炉ガス中に含まれている微粒のダストの周囲に水蒸気が凝縮する。ダストへの水蒸気の凝縮は、プラズマ照射によりダストの親水性が高められているので、より効果的に行われる。
【００４９】
これと同時に、水蒸気の凝縮により重量増加したダストは、仕切り壁１２のガス流と対向する傾斜面１２Ａに衝突して落下し、仕切り壁１２の谷部に溜まる。水蒸気が凝縮したダストを含む高炉ガスには、超音波照射手段１７から超音波が照射されて、ダストの増径化および傾斜面１２Ａへの付着性が高められているので、除塵効果は増大する。仕切り壁１２の谷部に溜まったダスト含有の水は、ドレン抜き１３から外部に排出される。
【００５０】
このような操作が仕切り壁１２のジグザグの周期毎に繰り返し行われ、最終的にミクロンオーダーからサブミクロンオーダーまでダストが除去された高炉ガスは、ガス出口１５から排出され、ガスタービン用燃焼器あるいは他の燃焼器に燃料ガスとして有効利用される。
【００５１】
上述したガス清浄装置において、水蒸気の凝縮により重量増加したダストの仕切り壁１２への衝突効率を上げるために、仕切り壁１２のジグザグのピッチを変えても良い。
【００５２】
以上は、副生ガスとして、高炉ガスを例にあげた場合であるが、高炉ガス以外のコークス炉ガス、転炉ガス等の副生ガス、あるいは、石炭系発生炉ガス等にも適用できることは勿論である。
【００５３】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、一次除塵された高炉ガス等の副生ガスに含まれるダストを、安価で維持管理が容易に行える装置によってミクロンオーダーからサブミクロンオーダーまで高効率で容易に除去することができる。従って、副生ガスをガスタービン用燃焼器あるいは他の燃焼器の燃料ガスとして、ダストによる各種部材の詰まり、腐食、エロージョンあるいは化学反応等による劣化を引き起こすことなく、有効利用することができるといった有用な効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１に係る発明を実施するための、この発明のガス清浄装置を示す概略断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】請求項１に係る発明を実施するための、この発明の別のガス清浄装置を示す概略断面図である。
【図４】請求項２に係る発明を実施するための、この発明のガス清浄装置を示す概略断面図である。
【図５】図４のＢ−Ｂ線断面図である。
【符号の説明】
１：凝縮室
２：不純物捕集室
３：仕切り壁
４：開口部
５：ガス入口
６：ガス出口
７：ドレン抜き
８：プラズマ照射手段
９：超音波照射手段
１０：冷却槽
１０Ａ：冷却水入口
１０Ｂ：冷却水出口
１１：ガス流路
１２：仕切り壁
１２Ａ：傾斜面
１３：ドレン抜き
１４：ガス入口
１５：ガス出口
１６：プラズマ照射手段
１７：超音波照射手段[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a gas cleaning method and apparatus, for example, a gas cleaning method and apparatus that can efficiently and easily remove dust contained in blast furnace gas as a by-product gas.
[0002]
[Prior art]
For example, in steel works, by-product gases such as blast furnace gas, coke oven gas, and converter gas are collected and effectively used as fuel gas. Since these by-product gases contain a large amount of dust (10 to 30 g / Nm 3 ), for example, in the case of blast furnace gas, dust is removed to about 5 to 10 g / Nm 3 by a dust catcher (DC). then dust up to about 100 mg / Nm 3 by venturi scrubber (VS), further, the electrostatic precipitator (EP) and dust removal up to about 10-20 mg / Nm 3, and hot air furnace, a heating furnace, coke oven, the boiler It is sent and is effectively used as these fuel gases.
[0003]
However, when blast furnace gas is effectively used as a fuel gas for a gas turbine combustor or another combustor, it is necessary to further remove dust to reduce the dust content. For this reason, after the dust is finally removed by an electric dust collector, the dust content is further reduced by a newly provided dedicated wet electric dust collector, but the limit is about 0.5 mg / Nm 3 . This is because the particle size of the residual dust after the dust content becomes 0.5 mg / Nm 3 or less is very fine from 1 μm to 0.1 μm and further 0.1 μm or less. This is because it is difficult to reduce the dust content to less than the air dust content.
[0004]
When about 0.5 mg / Nm 3 of dust is contained in the by-product gas, the fine dust adheres to the heat accumulator and radiant tube of the high-temperature combustor, or the gas turbine combustor or turbine blade, and becomes clogged. It causes deterioration due to corrosion, erosion (erosion) or chemical reaction. For this reason, the clogged, corroded or deteriorated parts have to be replaced regularly with new ones, which requires enormous time and cost.
[0005]
Therefore, JP-A-10-192649 (Patent Document 1) discloses that HCl and SOx in exhaust gas generated from a waste incinerator or the like are neutralized and removed by wet washing, and then dioxins in the exhaust gas are removed. And solidified heavy metals, quenching the exhaust gas containing these fine particles, condensing water vapor around the fine particles to enlarge, and collecting and removing the enlarged particles by a bag filter or an electric dust collector, An exhaust gas treatment method is disclosed. Hereinafter, this processing method is referred to as conventional technology.
[0006]
[Patent Document 1]
JP 10-192649 A
[Problems to be solved by the invention]
However, according to the above-described conventional technology, the particles that have been enlarged by condensing water vapor are collected by a bag filter or an electric dust collector, so that dust on the order of microns can be removed, but the effect of collecting the particles is maintained. A great deal of cost and time is required for maintenance to achieve the above, and simply collecting condensed water vapor to collect the enlarged fine particles results in poor collection efficiency.
[0008]
In recent years, in blast furnace operation, pulverized coal has been blown into a blast furnace in order to reduce the amount of coke used and to effectively use pulverized coal. The proportion of unburned pulverized coal in the dust in the gas is increasing. In particular, unburned pulverized coal, which is unburned pulverized coal, is carbon.Carbon is difficult to be collected by an electric dust collector because of its good electrical conductivity, and is also highly hydrophobic, so it is used as a condensation nucleus for condensing water vapor. Hard to be. Therefore, from this point of view, there has been a strong demand for a gas cleaning method and apparatus that can remove dust contained in blast furnace gas with high efficiency and ease. However, such a gas cleaning method and apparatus have not been developed yet. Not proposed.
[0009]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a gas cleaning method and apparatus capable of removing dust contained in by-product gas such as blast furnace gas with high efficiency and ease.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In the invention described in claim 1, the heated and humidified flowing gas is quenched to condense water vapor around the impurities contained in the gas, and to reduce the weight of the impurities increased by the condensation of the water vapor. The method is characterized in that when the impurities are removed from the gas by causing the gas to collide with a wall surface and flow down at least once, the gas is irradiated with plasma.
[0011]
According to the invention described in claim 2, the heated and humidified flowing gas is quenched to condense water vapor around the impurities contained in the gas, and at the same time, removes the impurities whose weight has increased due to the condensation of the water vapor. The method is characterized in that the gas is irradiated with plasma when the impurities are removed from the gas by at least once causing the gas to flow down by colliding against a wall surface.
[0012]
The invention described in claim 3 is characterized in that after the plasma irradiation, the gas is rapidly cooled within at least 20 seconds before the plasma irradiation effect is reduced.
[0013]
The invention described in claim 4 is characterized in that the gas is irradiated with ultrasonic waves.
[0014]
The invention described in claim 5 is characterized in that when condensing water vapor around the impurities, the flow rate of the gas is maintained at 5 m / sec or less.
[0015]
The invention according to claim 6 includes plasma irradiation means for irradiating a plasma to a gas containing impurities, a condensation chamber, an impurity collection chamber, and a cooling means, wherein the condensation chamber and the impurity collection chamber have openings. A plurality of the condensing chambers are formed alternately and continuously through the partition wall in which the portion is formed, and the condensing chamber is heated and humidified, rapidly cooled by the cooling means to condense water vapor around the impurities. The impurity collecting chamber is characterized in that the impurity whose weight has been increased by the condensation of water vapor in the condensation chamber collides with a wall surface to flow down, thereby removing the impurity from the gas.
[0016]
The invention described in claim 7 is characterized in that an ultrasonic wave irradiating means for irradiating an ultrasonic wave to the gas is provided.
[0017]
According to an eighth aspect of the present invention, in the gas cleaning apparatus according to the sixth or seventh aspect, a plurality of the impurity collecting chambers are continuously provided on the downstream side in the gas flow direction. It has features.
[0018]
The invention described in claim 9 is characterized in that the cooling means is constituted by a wall of the condensation chamber, a wall of the impurity collection chamber, and the partition wall, each of which can be water-cooled.
[0019]
The invention described in claim 10 is characterized in that the opening is formed so that the gas flows meandering up and down in the condensation chamber and the impurity collection chamber.
[0020]
The width of the opening through which the gas flows from the condensing chamber into the impurity collecting chamber may be the opening through which the gas flows from the impurity collecting chamber into the condensing chamber. Is characterized in that it is narrower than the width.
[0021]
According to the twelfth aspect of the present invention, a plasma irradiating means for irradiating a plasma to a gas containing impurities, a cooling bath containing a cooling medium, and a plurality of stages are provided in the cooling bath at intervals vertically. Each of the gas flow paths formed by the partition walls is formed in a zigzag manner vertically and heated and humidified into the gas flow paths, and the plasma is irradiated by the plasma irradiation means. By rapidly cooling the gas by the cooling medium, water vapor is condensed around the impurities, and at the same time, the impurities whose weight has been increased by the condensation of the water vapor are condensed on the partition wall facing the gas flow of the partition walls. The method is characterized in that the impurities are removed from the gas by colliding with and falling on an inclined surface.
[0022]
According to a thirteenth aspect of the present invention, there is provided an ultrasonic irradiation means for irradiating the gas with ultrasonic waves.
[0023]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, an embodiment of the gas cleaning apparatus of the present invention will be described with reference to the drawings, taking a blast furnace gas as an example of a by-product gas containing dust.
[0024]
FIG. 1 is a schematic sectional view showing a gas cleaning apparatus of the present invention for carrying out the invention according to claim 1, FIG. 2 is a sectional view taken along line AA of FIG. 1, and FIG. It is a schematic sectional view showing another gas cleaning device of the present invention for carrying out such an invention.
[0025]
1 to 3, reference numeral 1 denotes a condensation chamber, 2 denotes an impurity collection chamber, 3 denotes a partition wall having an opening 4 formed therein, and the condensation chamber 1 and the impurity collection chamber 2 form a partition wall. A plurality of them are formed alternately and continuously with three interposed portions.
[0026]
The capacity of the condensation chamber 1 is formed larger than the capacity of the impurity collection chamber 2. The reason why the volume of the condensing chamber 1 is increased is to make it easier to condense water vapor around the dust as impurities contained in the blast furnace gas in the condensing chamber 1 by reducing the gas flow rate. The reason why the volume of the impurity collecting chamber 2 is reduced is that the dust whose weight has increased due to the condensation of water vapor in the condensing chamber 1 collides with the wall surface of the impurity collecting chamber 2 to easily flow down.
[0027]
In order to easily condense the water vapor around the dust, the flow rate of the blast furnace gas in the condensation chamber 1 is preferably 5 m / sec or less, and more preferably, about 1 m / sec.
[0028]
The opening 4 is formed so that the blast furnace gas flows meandering up and down in the condensing chamber 1 and the impurity collecting chamber 2. This is to increase the dust removal efficiency by lengthening the flow path of the blast furnace gas. The width (L1) of the opening 4 through which the blast furnace gas flows from the condensation chamber 1 into the impurity collection chamber 2 is smaller than the width (L2) of the opening 4 through which the blast furnace gas flows from the impurity collection chamber 2 into the condensation chamber 1. Is formed. This is to increase the flow velocity of the dust that has increased in weight due to the condensation of water vapor that flows from the condensation chamber 1 into the impurity collection chamber 2 so that the dust can easily collide with the wall surface of the impurity collection chamber 2.
[0029]
5 is an inlet of blast furnace gas before dust removal formed in the lower part of the condensation chamber 1 on the most upstream side, 6 is an outlet of blast furnace gas after dust removal formed on the upper part of the impurity collection chamber 2 on the most downstream side, Reference numeral 7 denotes a drain vent provided at the bottom of each impurity collecting chamber 2 for discharging water containing collected dust to the outside.
[0030]
Cooling water flows in the condensing chamber 1, the impurity collecting chamber 2, and the partition wall 3 in a direction opposite to the direction of the flow of the blast furnace gas, and this serves as a cooling means for the blast furnace gas. Note that, as the cooling means, a means for directly spraying liquid nitrogen, which is normally prepared for the production of oxygen or nitrogen gas in an ironworks, onto the blast furnace gas in the condensation chamber 1 may be used. The temperature of the blast furnace gas in the condensation chamber 1 is preferably 25 ° C. or higher. This is because in this temperature range, condensation of water vapor due to rapid cooling is likely to occur.
[0031]
Reference numeral 8 denotes a plasma irradiation unit provided in each condensation chamber 1. The plasma irradiation means 8 has the following operation. The blast furnace gas flowing into the condensation chamber 1 is irradiated with plasma to attach OH groups to the dust in the gas to increase the hydrophilicity of the dust, thereby increasing the efficiency of water vapor condensation. In particular, unburned coal, which is unburned pulverized coal contained in blast furnace gas, is carbon.Carbon is difficult to remove by an electric dust collector for the above-mentioned reason, but it increases the hydrophilicity of carbon by plasma irradiation. By increasing the condensation efficiency of water vapor, carbon can be removed. As described above, this is particularly effective in a blast furnace in which the injection ratio of the differential coal is increasing.
[0032]
The plasma irradiation to the blast furnace gas may be performed before the blast furnace gas flows into the condensation chamber 1. However, since the hydrophilicity of the dust can be maintained by the plasma irradiation for about 20 seconds after the plasma irradiation, the plasma is irradiated. The irradiation means 8 is preferably provided near the gas inlet of the condensation chamber 1.
[0033]
Further, as described above, the duration of the plasma irradiation is about 20 seconds, so that the blast furnace gas irradiated with the plasma in the condensation chamber 1 must be at least within 20 seconds before the plasma irradiation effect is reduced. It is preferable to cool rapidly in the condensation chamber 1.
[0034]
9 is an ultrasonic irradiation means provided in each condensation chamber 1. The ultrasonic irradiation means 9 has the following operation. When ultrasonic waves are applied to the dust in which the water vapor is condensed, the kinetic energy of the condensed water molecules is increased, and the water molecules condensed in the dust are easily attached to each other, so that the diameter of the dust can be increased and the impurity collecting chamber can be obtained. 2 easily adheres to the inner wall surface. In order to effectively perform this operation, it is preferable that the ultrasonic irradiation means 9 be provided near the gas outlet of each condensation chamber 1.
[0035]
According to the gas cleaning apparatus of the present invention configured as described above, dust in the blast furnace gas is removed as follows.
[0036]
The blast furnace gas whose primary dust has been removed by the dust catcher, the venturi scrubber and the wet electric precipitator is heated and humidified to 25 ° C. or more, and this gas flows into the condensation chamber 1 on the most upstream side from the gas inlet 5. When the gas to be removed is not heated and humidified like the blast furnace gas, it is necessary to heat and humidify the gas before flowing it into the condensation chamber 1. As soon as the blast furnace gas flows into the condensing chamber 1, the plasma is irradiated from the plasma irradiation means 8 to increase the hydrophilicity of the dust in the gas. In this way, the blast furnace gas containing the dust whose hydrophilicity has been enhanced is rapidly cooled because the wall of the condensing chamber 1 is cooled by the cooling water flowing therein, and water vapor is condensed around the dust. The condensation of water vapor on the dust is more effectively performed because the hydrophilicity of the dust is enhanced by plasma irradiation.
[0037]
Next, the blast furnace gas containing the dust condensed with the water vapor flows from the condensing chamber 1 through the opening 4 of the partition wall 3 into the impurity trapping chamber 2 at the most upstream side. Ultrasonic waves are irradiated from the ultrasonic irradiation means 9 near the gas outlet of the condensation chamber 1 before flowing into the collection chamber 2 to increase the diameter of the dust and adhere the dust to the wall surface in the impurity collection chamber 2. When the blast furnace gas flows into the impurity collecting chamber 2, the blast furnace gas passes through the narrow opening 4 to increase the flow velocity. Therefore, the dust whose weight has increased due to the condensation and increase in the diameter of the water vapor easily collides with the narrow wall surface of the impurity collecting chamber 2, flows down along the wall surface, and accumulates at the bottom of the impurity collecting chamber 2. The dust-containing water collected at the bottom in this way is discharged to the outside through the drain 7.
[0038]
The above operation is repeated for each of the condensing chamber 1 and the impurity collecting chamber 2 on the downstream side, and the blast furnace gas from which dust has been finally removed from the micron order to the submicron order is discharged from the gas outlet 6 and the gas turbine Is effectively used as a fuel gas in a combustor or another combustor.
[0039]
In the above-described dust removal process, dust having a large particle diameter is likely to be collected in the impurity collecting chamber 2 on the upstream side. Therefore, dust having a small particle size remains toward the downstream side. In order to efficiently remove the fine dust, as shown in FIG. 3, a plurality of impurity collecting chambers 2 may be provided continuously on the downstream side in the flow direction of the blast furnace gas. Also in this case, the widths (L3), (L4), and (L5) of the openings 4 of the partition walls 3 of the plurality of impurity collecting chambers 2 are sequentially narrowed toward the impurity collecting chamber 2 on the downstream side (L3>). If L4> L5), dust can be further efficiently removed. 3, the same reference numerals as those in FIGS. 1 and 2 denote the same items, and a description thereof will be omitted.
[0040]
Next, another embodiment of the gas cleaning apparatus of the present invention will be described with reference to the drawings, taking blast furnace gas as an example of by-product gas containing dust.
[0041]
FIG. 4 is a schematic sectional view showing a gas cleaning apparatus according to the present invention for carrying out the invention according to claim 2, and FIG. 5 is a sectional view taken along line BB of FIG.
[0042]
4 and 5, reference numeral 10 denotes a cooling tank, which is filled with cooling water as a cooling medium. The cooling water is supplied from the cooling water inlet 10A into the cooling bath 10 and is sequentially discharged from the cooling water outlet 10B, whereby the temperature of the cooling water in the cooling bath 10 is constantly maintained at a constant temperature.
[0043]
Reference numeral 11 denotes a gas flow path provided in the cooling tank 8 along the longitudinal direction. The gas flow path 11 is provided in multiple stages and vertically in a zigzag manner with a vertical interval, and is formed by a plurality of zigzag partition walls 12. The width of the partition wall 12 is substantially equal to the width of the cooling bath 10. A drain vent 13 is provided at each valley of the partition wall 12. Reference numeral 14 denotes a gas inlet provided at one end of the gas passage 11 before dust removal, and reference numeral 15 denotes a gas outlet provided at the other end of the gas passage 11 after dust removal.
[0044]
Reference numeral 16 denotes a plasma irradiation unit provided in the gas flow channel 11. The plasma irradiating means 16 irradiates the plasma to the blast furnace gas flowing into the gas flow channel 11 to attach OH groups to the dust in the gas to increase the hydrophilicity of the dust, thereby increasing the condensation efficiency of water vapor. The reason why the efficiency of condensation of water vapor on dust is increased by plasma irradiation is the same as in the above-described embodiment. The plasma irradiating means 16 is preferably provided at predetermined intervals of the gas flow path 11 formed in a zigzag manner.
[0045]
In order to easily condense the water vapor around the dust, the flow rate of the blast furnace gas in the gas passage 11 is preferably 5 m / sec or less, and more preferably, about 1 m / sec.
[0046]
Reference numeral 17 denotes an ultrasonic irradiation unit provided in the gas channel 11. The ultrasonic irradiation means 17 has an effect of increasing the diameter of the dust and increasing the adhesion of the dust to the wall surface in the impurity collecting chamber 2. In order to effectively perform this function, it is preferable that the ultrasonic irradiation unit 17 be provided downstream of the plasma irradiation unit 16 in the gas flow.
[0047]
According to the gas cleaning apparatus of the present invention configured as described above, dust in the blast furnace gas is removed as follows.
[0048]
The blast furnace gas from which dust has been primarily removed by the dust catcher, the venturi scrubber and the wet electric precipitator has been heated and humidified to 25 ° C. or higher, and when this gas flows into the gas passage 11 from the gas inlet 14, the plasma irradiation means 16 Irradiation with plasma increases the hydrophilicity of dust in the gas. In this way, the hydrophilicity of the dust is increased, and the blast furnace gas is rapidly cooled by the cooling water in the cooling tank 10, and water vapor is condensed around the fine dust contained in the blast furnace gas. The condensation of water vapor on the dust is more effectively performed because the hydrophilicity of the dust is enhanced by plasma irradiation.
[0049]
At the same time, the dust that has increased in weight due to the condensation of water vapor collides with the inclined surface 12 </ b> A facing the gas flow of the partition wall 12, falls, and accumulates in the valley of the partition wall 12. Ultrasonic waves are irradiated from the ultrasonic irradiation means 17 to the blast furnace gas containing dust in which water vapor is condensed, and the diameter of the dust is increased and the adhesion to the inclined surface 12A is increased, so that the dust removing effect is increased. . The water containing dust accumulated in the valleys of the partition wall 12 is discharged to the outside from the drain 13.
[0050]
Such an operation is repeated for each zigzag cycle of the partition wall 12, and finally the blast furnace gas from which dust has been removed from the micron order to the submicron order is discharged from the gas outlet 15, and the gas turbine combustor or It is effectively used as fuel gas for other combustors.
[0051]
In the gas cleaning device described above, the zigzag pitch of the partition wall 12 may be changed in order to increase the efficiency of collision of the dust, which has increased in weight due to the condensation of water vapor, with the partition wall 12.
[0052]
The above is a case where a blast furnace gas is taken as an example of a by-product gas.However, it is not applicable to a coke oven gas other than a blast furnace gas, a by-product gas such as a converter gas, or a coal-based generation furnace gas. Of course.
[0053]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, dust contained in a by-product gas such as blast furnace gas from which primary dust has been removed can be easily and efficiently controlled from a micron order to a submicron order by a device which can be easily maintained at a low cost. Can be removed. Therefore, the by-product gas can be effectively used as a fuel gas for a gas turbine combustor or another combustor without causing clogging, corrosion, erosion or chemical reaction of various members due to dust. Effect is brought about.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic sectional view showing a gas cleaning apparatus according to the present invention for carrying out the invention according to claim 1;
FIG. 2 is a sectional view taken along line AA of FIG.
FIG. 3 is a schematic sectional view showing another gas cleaning apparatus of the present invention for carrying out the invention according to claim 1;
FIG. 4 is a schematic sectional view showing a gas cleaning apparatus of the present invention for carrying out the invention according to claim 2;
FIG. 5 is a sectional view taken along line BB of FIG. 4;
[Explanation of symbols]
1: Condensing chamber 2: Impurity collecting chamber 3: Partition wall 4: Opening 5: Gas inlet 6: Gas outlet 7: Drain 8: Plasma irradiation means 9: Ultrasonic irradiation means 10: Cooling tank 10A: Cooling water inlet 10B: Cooling water outlet 11: Gas flow path 12: Partition wall 12A: Inclined surface 13: Drainage 14: Gas inlet 15: Gas outlet 16: Plasma irradiation means 17: Ultrasonic irradiation means
