JP2005232540A - 非燃焼式ガス回収型排ガス処理装置のガス回収装置及びガス回収方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 転炉排ガスの回収／放散時の過大なガス圧変動を抑制しガス噴出、空気吸い込み量の減少、ガス回収量の増加を図る排ガス処理装置、回収方法を提供する。
【解決手段】 ガス回収ダクト１２内圧力検出装置２４と、誘引送風機９の吸込み側ガス圧力検出装置１８、温度検出装置１９及び吐出側ガス圧力検出装置２１、ガス温度検出装置２２と、前記誘引送風機の回転数検出装置２０と、前記誘引送風機駆動用電動機１７の電流値又は軸動力検出装置２３と、大気放散側ダクト１１内に設けた放散圧力制御ダンパ１５とを備えて成り、吹錬時の発生ガスの大気放散期間は、大気放散側のガス圧力をガス回収ダクト内圧力と同じ圧力になるように、放散圧力制御ダンパの開度を制御し、ガスホルダへの転炉発生ガス回収期間は、実ガス量に応じて予め定められた開度となるように放散圧力制御ダンパの開度を制御し、転炉排ガスの回収／放散時のガス圧変動を抑制する。
【選択図】 図３

Description

この発明は、非燃焼型転炉排ガス処理装置の排ガスの回収／放散時に過大なガス圧力の変動を抑制して、炉口からのガスの噴出し、または空気の吸込みを最少にするとともに、吹錬中のガス回収時間を延長してガス回収量の増加を可能にした、乾式電気集塵器を用いた転炉の非燃焼式ガス回収型排ガス処理装置のガス回収装置及びガス回収方法に関するものである。

転炉の操業では一酸化炭素（ＣＯ）を主成分とするガスが多量に発生する。このガスは高温・高含塵であるから、これを冷却・除塵した後、回収して燃料等に利用されるが、除塵装置には湿式集塵器を用いたシステムと乾式電気集塵器を用いたシステムがある。
乾式電気集塵器を用いた転炉の排ガス処理装置としては、特公昭５９−１８６２５号公報に記載されたもの、図１に示される構成機器からなるもの等がある。図１に示された乾式電気集塵器を用いた転炉の排ガス処理装置では、吹錬により転炉１から発生した約１５００℃の高温・高含塵のガスは、誘引送風機９によって、スカート２を経て転炉上方に設置した冷却器３に吸引され、冷却器３で約１０００℃まで冷却される。次に、冷却されたガスは高効率のダスト捕集率を得るために転炉ダストの見掛固有抵抗が最適値となるようにエバポレーションクーラ４で水を噴霧し、ガス温度を１５０℃〜２００℃に制御して乾式電気集塵器７に導かれる。乾式電気集塵器７により除塵された清浄なガスは、含有する一酸化炭素（ＣＯ）濃度によりガス流路切替装置１０を介して放散塔（煙突）１１から大気放散、又はガス回収ダクト１２、ガスクーラ１３を経てガスホルダ１４に回収される。

ガス流路切替装置１０には、特公昭５９−１８６２５号公報に示されるような２枚の密閉型バタフライ弁を９０度位相をずらして連結し、２つの弁が常に同時に同速度で反対方向に作動し、一方の弁が開方向に作動する時、他方の弁は閉方向に作動し、作動終了時には必ず一方の弁が全開となり、他方の弁は全閉となる所謂三方弁や、特公平３−２１６０５号公報に開示される２個のベル形弁を用いた装置が使用されている。

また、乾式電気集塵器を使用した転炉の排ガス処理設備では、湿式ベンチュリースクラバを用いた転炉の排ガス処理設備に比べ、圧力損失が格段に少なく送風機の昇圧能力は１／３〜１／４となる。従って、ガスホルダ圧力を３００〜３５０ｍｍＡｑとした場合、誘引送風機の入口圧力は−１５０〜−２００ｍｍＡｑ、出口圧力は管路抵抗を含めて４００〜４５０ｍｍＡｑとなり、昇圧能力が５５０〜６５０ｍｍＡｑ程度の軸流ファンが採用される。

吹錬が開始されると、吹込まれた酸素と溶銑中の炭素が反応し大量のガスが発生するが、吹錬の初期は一酸化炭素（ＣＯ）濃度が低いため燃焼して二酸化炭素（ＣＯ_２）として大気中に放散される。このときのガス圧力は誘引送風機入口で−１５０〜−２００ｍｍＡｑ、出口では放散筒の圧力損失とドラフト圧力の差により０〜５０ｍｍＡｑとなる。吹錬が進行し、発生ガス量が増加して一酸化炭素（ＣＯ）濃度が充分に高くなったら、誘引送風機出口のガス流路はガス流路切替装置を介して大気放散側からガスホルダ側に切替えられる。このときガス流路切替装置での流路切替を単純に行うと、誘引送風機出口のガス圧力は放散時のガス圧力０〜５０ｍｍＡｑからガスホルダ圧力に管路抵抗を加えた４００〜４５０ｍｍＡｑに急激に変化し、逆にガス回収から大気放散に切替えた時は、誘引送風機出口圧力が４００〜４５０ｍｍＡｑから０〜５０ｍｍＡｑに急変することになる。

一方、転炉の吹錬においては、送酸量、副原料の投入、炉内反応の変化等により炉口発生ガス量が常に変動するので、転炉口から冷却器間のガス圧力を制御し、炉口部の吸込み空気量、噴出しガス量を最少とする所謂炉内圧制御がおこなわれる。しかし、乾式電気集塵器を用いた転炉の排ガス処理装置では、集塵器内の通過ガス流速が遅く集塵器内容積が大きいこと、誘引送風機昇圧能力が小さいこと等から時定数が大きくなる等、一般的なダンパを用いての炉口ガス圧力または排ガス流量制御にはさまざまな問題があり、誘引送風機の回転数変更による制御方式が採用され、回転数変更に短時間で応答するＧＤ^２（慣性２次モーメント）の小さい軸流ファンが使用されている。

然しながら、回転数制御方式では急激なガス圧力変動に迅速に追従することが困難で、特にガス回収／放散の切替え時のガス圧力変動が問題となる。即ち、誘引送風機が１００％の回転数で運転されているガス放散時と回収時では、誘引送風機の出口圧力は０〜５０ｍｍＡｑ←→４００〜４５０ｍｍＡｑと短時間の間に大きく変動し、その影響は転炉炉口部まで波及する。このため、回収開始時には炉口から多量の転炉ガスが噴出し、他方、放散開始時には多量の空気が炉口に吸込まれる。
炉口部からの転炉排ガスの噴出しは、工場内の作業環境の悪化や建屋換気集塵器の高温ガスの吸込みによる機器破損、また吹錬末期の回収終了時に大量の空気を吸込むと冷却器内で爆発性の高いＣＯとＯ_２（空気）の予混合ガスが発生する危険性が有り安全上から好ましくない。

これらの不都合を防ぐための方法が、特公昭３７−１８３５５号公報、特公昭４７−１１５６２号公報、特公平３−２１６０５号公報に示されているが、いずれも上記の問題を充分に解決するには至っていない。
即ち、特公昭３７−１８３５５号公報のものにおいては、回収中及び放散中は共に、「煙突ダンパ（放散圧力制御ダンパ）上流のガス圧をホルダ圧と等しくする制御」を採用しているため、回収中は煙突ダンパが全閉となり回収から放散に切替えたとき大きな圧力変動が発生するので、放散→回収時については問題はないが、回収→放散時には問題が解決されていない。

特公昭４７−１１５６２号公報のものは上記の問題を解決するためになされたもので、ガス放散時は放散塔（大気放散側）内のガス圧力を検知してダンパ開度を設定値になるように制御し、ガス回収中には排ガス流量を計測し、刻々の排ガス流量に応じたダンパ開度に制御するようにしたものである。しかし、この方法では以下のような不具合がある。

（１）転炉の操業では発生ガス量が常に変動し、更にガス回収をしない間のガスホルダ圧力は回収ガス使用先への払出し量の変動等により一定しないので、「放散塔内圧を検知し設定圧力に開度制御する方式」では、放散塔内圧とガスホルダ内圧の差が大きくなり、且つこの差が一定しないため実際問題として放散塔圧力を決定することが困難である。このため、放散→回収時の圧力変動を完全に抑制することができずガス圧変動の影響を若干下げる程度の効果しかない。

（２）回収中に排ガス流量を計測し刻々の排ガス流量に応じたダンパ開度に制御することは、誘引送風機入口側に流量計を設置した場合、誘引送風機出口と圧力・温度条件が異なるため実風量を計算しなければならないが、乾式電気集塵器を用いた転炉の排ガス処理装置では、排ガス中の水蒸気量を正確に測定できないため排ガス比重量が不明となり、正しい実ガス流量を求めることができない。

更に詳細に説明すると、集塵器に乾式電気集塵器を用いた場合、集塵効率を向上させるために、水噴霧によりガス温度を１５０℃〜２００℃にすることは上記のとおりであるが、転炉の操業では炉内反応状況が常に変動するため、発生ガス量、炉口燃焼率、ガス温度が常に変動する。このため電気集塵器入口ガス温度を一定にするためにエバポレーションクーラでの噴霧水量が常に制御されている。エバポレーションクーラへの噴霧水量はエバポレーションクーラ出口のガス温度をフィードバックして制御されるが、排ガス量の変動やガス温度の変動に完全には追従できず、また、噴霧水の一部は水滴或はダストに捕捉されてエバポレーションクーラ下部に落下するので、排ガス中の水蒸気量を正確に把握できない。即ち、排ガス中の水蒸気は飽和状態ではないので、排ガス中の水蒸気量を求めることができず、したがって、正確な排ガス流量を計測することができない。
従って、単に排ガス流量を用いた開度調整のみでは、実際の排ガス流量に則した開度に対する誤差が大きく、回収／放散の切替え時のガス圧変動を完全に回避することが困難であるのが実情である。

特公平３−２１６０５号公報のものは２個のベル形弁を用いて放散→回収時のガス圧力変動を抑制する方法であり、この方法には次の問題がある。
（１）回収→放散の切替え時は、回収側弁を全閉とした後放散側を開としているため、瞬間的に誘引送風機の出口管路が完全閉塞される時期があり、このため、大きなガス圧変動を生じることが避けられない。
（２）放散→回収の切替え時は２個のベル形弁の作動時間が異なり、更に個別に独立して作動するため、短時間で明細書に記載されたような滑らかな圧力変化で誘引送風機吐出側圧力を完全にガスホルダ圧力と等圧にすることが困難であり、各弁の作動時間が長くならざるを得ず、したがって、回収系への切替え時間が長くなる。

（３）ガスホルダ圧力は常に変動するために、ベル形弁の作動時間を一定の時間に固定すると、圧力変動が大きくなるケースのあることが避けられない。
（４）放散→回収の切替えは、２個のベル形弁が収納されたガス流路切替装置内が所定の圧力に上昇するまで放散側弁を閉とし、所定圧力に上昇後回収側弁を開方向に作動させ放散側弁は全閉とするが、図３からも明らかなように、放散側弁開度と回収側弁開度が等しくなった後、放散側弁が全閉となるまでは放散筒側にガスが流出することになるので、安全上好ましくない。
（５）２個のベル形弁の作動方法と作動時間が異なるため、制御系が複雑となり作動時間調整に時間がかかる。
更に、これらの従来技術には吹錬の緊急停止時に対する処置が考慮されておらず、転炉操業において最も危険な吹錬最盛期の吹錬中断に対する安全性に問題がある。

特公昭３７−１８３５５号公報 特公昭４７−１１５６２号公報 特公平３−２１６０５号公報

この発明は上記事情に鑑みなされたもので、その目的は、転炉排ガスの回収／放散時の過大なガス圧変動を抑制して、炉口からのガスの噴出し及び空気の吸込みを最少にするとともに、回収／放散時の誘引送風機吐出圧制御時間を短縮し、吹錬中のガス回収時間を延長してガス回収量を増加させることができ、更に吹錬最盛期の吹錬中断に対しても安全な排ガス処理装置及び排ガス回収方法を提供するものである。

〔解決手段１〕（請求項１に対応）
上記課題を解決するための解決手段１は、乾式電気集塵器を用いた転炉の非燃焼式ガス回収型排ガス処理装置において、次の(イ)、(ロ)及び(ハ)によるものである。
（イ）ガス回収ダクト内圧力検出装置と、誘引送風機の吸込み側ガス圧力検出装置及び吐出側ガス圧力検出装置と、吸込み側ガス温度検出装置及び吐出側ガス温度検出装置と、前記誘引送風機の回転数検出装置と、前記誘引送風機駆動用電動機の電流値又は軸動力検出装置と、大気放散側ダクト内に設けた放散圧力制御ダンパとを備えていること。
（ロ）吹錬時の転炉発生ガスを大気中に放散している期間は、大気放散側のガス圧力をガス回収ダクト内圧力と同じ圧力になるように、前記放散圧力制御ダンパの開度を制御すること。
（ハ）ガスホルダに転炉発生ガスを回収している期間は、前記誘引送風機の吸込み側ガス圧力と、吐出側ガス圧力と、吸込み側ガス温度と、吐出側ガス温度と、前記誘引送風機の回転数と、前記誘引送風機駆動用電動機の電流値又は軸動力と、排ガス組成とにより前記誘引送風機出口の実ガス量を求め、該求められた実ガス量に応じて予め定められた開度となるように前記放散圧力制御ダンパの開度を制御すること。

〔作 用〕
吹錬時の転炉発生ガスを大気中に放散している期間は、大気放散側のガス圧力がガス回収ダクト内圧力と同じ圧力になるので、前記ガスを大気中に放散している状態からガスを回収するように切替えた場合でも、誘引送風機吐出圧力の急変を防止することができる。また、ガスホルダに転炉発生ガスを回収している期間は、前記誘引送風機出口の実ガス量を求めて、該実ガス量に応じて放散圧力制御ダンパの開度を制御するので、前記ガスを回収している状態からガスを大気中に放散するように切替えた場合でも、前記誘引送風機吐出圧力の急変を防止することができる。

〔実施態様１〕（請求項２に対応）
実施態様１は、上記解決手段１のガス回収型排ガス処理装置において、放散圧力制御ダンパの制御が、吹錬開始からガス流路切替装置のガス回収作動が完了するまでの期間と、ガス回収終了予定時間の適宜時間前からガス流路切替装置のガス放散作動が完了するまでの期間に行われることである。
〔作 用〕
放散圧力制御ダンパの制御が、ガス流路切替装置によってガス流路を切替える時の所定の時間前から、前記切替えが完了するまでの期間だけ行われる。

〔実施態様２〕（請求項３に対応）
実施態様２は、上記解決手段１又は実施態様１のガス回収型排ガス処理装置において、吹錬中の転炉発生ガスを大気に放散している期間、回収ガスホルダに回収している期間のいずれの期間であるかに関わらず、吹錬が正常な方法以外の方法で停止された場合、制御系−緊急停止系切替信号によってダンパ操作系を制御系から緊急停止系に切り替えて、ダンパ全開信号により前記放散圧力制御ダンパを直ちに全開にすることである。
〔作 用〕
吹錬中に異常な方法で操業が停止された場合は、放散圧力制御ダンパを直ちに全開にして、転炉排ガスを速やかに大気中へ排出することができる。

〔解決手段２〕（請求項４に対応）
上記課題を解決するための解決手段２は、乾式電気集塵器を用いた転炉の非燃焼式ガス回収型排ガス処理装置のガス回収方法において、次の(イ)及び(ロ)によるものである。
（イ）吹錬時の排ガスを大気中に放散している期間は、大気放散側ガス圧力をガス回収ダクト内圧と同じ圧力に調整するように、大気放散側ダクトの放散圧力制御ダンパの開度を制御し、ガス放散からガス回収へのガス流路切替時に誘引送風機吐出圧力の急変を防止することにより、炉口部からのガスの噴出しを防止すると共に、ガス流路切替時間を短縮して回収ガス量を増加させること。
（ロ）排ガスを回収している期間は、誘引送風機の吸込み側ガス圧力と、吐出側ガス圧力と、吸込み側ガス温度と、吐出側ガス温度と、前記誘引送風機の回転数と、前記誘引送風機駆動用電動機の電流値又は軸動力と、排ガス組成とから前記誘引送風機出口の実ガス量を求め、該求められた実ガス量に応じて予め定められた開度になるように前記放散ガス圧力制御ダンパの開度を制御し、ガス回収からガス放散へのガス流路切替時に前記誘引送風機吐出圧力の急変を防止することにより、炉口部からの空気の過剰吸込みを防止し冷却器内でのＣＯとＯ_２（空気）の予混合ガス発生の危険を回避すること。

〔作 用〕
吹錬時の転炉発生ガスを大気中に放散している期間は、大気放散側のガス圧力がガス回収ダクト内圧力と同じ圧力になるので、前記ガスを大気中に放散している状態からガスを回収するように切替えた場合でも、誘引送風機吐出圧力の急変を防止することができ、炉口部からのガスの噴出しを防止することができる。また、ガスホルダに転炉発生ガスを回収している期間は、前記誘引送風機出口の実ガス量を求めて、該実ガス量に応じて放散圧力制御ダンパの開度を制御するので、前記ガスを回収している状態からガスを大気中に放散するように切替えた場合でも、前記誘引送風機吐出圧力の急変を防止することができ、炉口部からの空気の過剰吸込みを防止することができる。

〔実施態様３〕（請求項５に対応）
実施態様３は、上記解決手段２の排ガス回収方法において、吹錬中の排ガスを大気に放散している期間、回収ガスホルダに回収している期間のいずれの期間であるかに関わらず、吹錬が正常な方法以外の方法で停止された場合、前記放散圧力制御ダンパの開度を直ちに全開にすることである。
〔作 用〕
上記実施態様２の作用と同じである。

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及び請求項４に係る発明の効果
大気放散側ダクトに放散圧力制御ダンパを設置し、ガス放散中はガス回収ダクト内圧と同圧に、またガス回収中は回収中の転炉ガス量に見合う開度に制御するようにしたので、ガス放散／ガス回収の切替え時にガス圧力が大幅に変動することがなく、ガス回収からガス放散への切替え時においても、転炉−スカート間（炉口部）から過剰な空気を吸込むことがなく、冷却器内で爆発する危険のある予混合ガスの発生を防止することができる。また、ガス放散からガス回収への切替え時においても、転炉−スカート間から大量の転炉排ガスが噴出することがなく、工場内の作業環境の悪化や建屋換気集塵器の高温ガスの吸込みによる機器の破損を防止することができる。
そして、ガス流路切替装置内の２個の弁（例えば、ベル形弁）を同時に作動させることが可能であるので、回収ガス量の増加と安全性が向上する。更に、前記２個の弁の作動時間を同じにすることができるので、ガス流路切替装置の作動シーケンスが簡略化され、作動時間の調整が容易となり、メンテナンスに要する時間を大幅に短縮することができる。

(２) 請求項３及び請求項５に係る発明の効果
吹錬を中断する所謂緊急停止時においても、直ちに放散圧力制御ダンパを強制的に全開にして、排ガス処理設備内に滞留する転炉ガスを速やかに排出することにより、充分に安全を確保することができる。

転炉ガスの回収／放散時の過大なガス圧変動を抑制して、炉口からのガスの噴出し及び空気の吸込みを最少にするという目的を、転炉発生ガスの大気への放散時にはガス回収ダクト内圧力に応じて、またガス回収時には排ガス流量に応じて、大気放散ダクトの放散圧力制御ダンパの開度を制御することにより実現した。

次に、本発明の実施例について、図２〜図５を参照しながら説明する。
転炉１内に溶銑が投入され、ランスおよび／または転炉１の炉底から純酸素が転炉１内に吹込まれ、これが溶銑内の炭素と反応して一酸化炭素を主成分とする転炉ガスが発生する。吹錬開始時は転炉１からのガス発生量が少ないため、スカート２を上限としてして転炉１とスカート２の間から空気を吸込ませるが、ガス発生量が増加してきたら、スカート２をガス発生量に応じたレベルに下降して、転炉１とスカート２の間からの空気の吸込み及び発生ガスの吹出しを抑制し、誘引送風機９により冷却器３へ導く。冷却器３で８００〜１０００℃に冷却された転炉排ガスは、さらにエバポレーションクーラ４でスプレーノズル６から水を噴射し、乾式電気集塵器７の除塵性能に適した１５０〜２００℃に冷却される。乾式電気集塵器７で除塵してクリーンなガスとした後、吹錬初期と末期の一酸化炭素濃度の低いガスは、ガス流路切替装置１０を介して放散塔１１に導かれ、放散塔（煙突）上部で燃焼され無害な二酸化炭素にされて大気中に放散される。
吹錬が進行して、転炉ガスの一酸化炭素濃度、及びその発生量が充分になったら、ガス流路切替装置１０によってガス回収ダクト１２に切替えられ、転炉ガスはガスクーラ１３で６０℃以下に冷却されてから、ガスホルダ１４に貯留される。

そして、吹錬終了時期になったら上述のように、転炉ガスはガス流路切替装置１０により放散塔側に切替えられて、吹錬開始時と同様に放散塔上部で燃焼して無害な二酸化炭素として大気中に放散される。
従来の方法では、このガス回収−放散時のガス流路切替装置１０の作動時において大きなガス圧力変動が生じ、転炉１とスカート２の間から大量の転炉ガスの吹出しや空気の吸込みが生じるという問題があったが、本発明では、図２に示すように、放散塔に放散圧力制御ダンパ１５を設置し、ガス放散時には大気側への放散圧力を調整するように、またガス回収時には回収ガス量に見合う開度に調整するようにしたことによって、これらの不都合を解決した。

次いで、本発明の特徴とする事項について、図３を用いて詳細に説明する。
吹錬を開始しガス回収条件が整わない時期には、転炉ガスは大気中に放散されるが、その間、放散塔１１の下部に設置した放散圧力制御ダンパ１５により放散ガス圧力を制御して、ガス回収ダクト１２内のガス圧力（ガス回収ダクト内圧力検出装置２４で検出したガス圧力）と放散ガス圧力が同圧になるようにする。これによって、回収／放散信号Ｂにより第１の制御系切替装置２８が切替えられ、回収が開始される時にガス圧力が大きく変動することが回避される。
したがって、従来技術のようにガス流路切替装置１０内の２個のベル形弁を個別に作動させる必要はなく、同時に作動させることが可能である。それゆえ、従来技術におけるベル形弁の作動シーケンスが簡略化され、また作動時間の調整も容易となり、回収開始時に放散塔側へ流出する転炉ガス量も少なくなる。
更に、２個のベル形弁を同時に作動させることができるので、切替え時間が短縮され回収ガス量が増加するという効果も得られる。

次に転炉ガス回収中は、誘引送風機９の吸込み側ガス圧力検出装置１８及び吐出側ガス圧力検出装置２１と、吸込み側ガス温度検出装置１９及び吐出側ガス温度検出装置２２と、誘引送風機９の回転数検出装置２０と、誘引送風機駆動用電動機１７の電流値または軸動力検出装置２３により、それぞれガス圧力、ガス温度、回転数、電流値または軸動力を測定し、誘引送風機の性能曲線と比較することによって、回収中の転炉排ガス流量を排ガス流量演算器２５で求め、転炉排ガス流量−放散圧力制御ダンパ開度設定器２６により放散圧力制御ダンパ１５の開度制御を継続し、回収／放散信号Ｂにより第１の制御系切替装置２８が切替えられて回収から放散に切替えられても、ガス流路切替装置１０内のガス圧力が変動することがないようにする。したがって、回収から放散側に切替える際に発生する炉口から空気が吸込まれるという現象を回避でき、冷却器３内で爆発する危険がある予混合ガスの発生を予防することができる。

ところで、乾式電気集塵器を用いた転炉の排ガス処理装置において、誘引送風機の性能曲線を用いて排ガス流量を求める方法は、次に説明するとおりである。
誘引送風機の吸込み側ガス圧力、吐出側ガス圧力、吸込み側ガス温度、誘引送風機の回転数、電流値又は軸動力、及び排ガス組成を測定して、誘引送風機の性能曲線を作成し、これを実操業で実測した値によって使用状態に補正する。そして、この補正性能曲線の誘引送風機全圧曲線と、実操業で実測した誘引送風機全圧（吸込み圧＋吐出圧）との交点から排ガス流量を求める。

上記排ガス流量算出方法の具体例について、図４及び図５を参照しながら説明する。この具体例の説明に用いるのは、軸流ファン及び乾式電気集塵器を用いた転炉排ガス処理装置であり、次のような仕様を備えている。
転炉容量：２５０Ｔ／Ｈeat
送酸量：６００００ｍ³Ｎ／Ｈｒ
処理ガス量：１８００００ｍ³Ｎ／Ｈｒ
誘引送風機容量：１８００００ｍ³Ｎ／Ｈｒ
誘引送風機昇圧能力：６００ｍｍＡｑ
（ガス回収時吸込み圧力／吐出圧力＝−２００ｍｍＡｑ／４００ｍｍＡｑ）
誘引送風機吸込みガス温度：２００℃
誘引送風機吸込みガス比重量：１.３０１Ｋｇ／ｍ³Ｎ
誘引送風機回転数：１８００ｒｐｍ

ここで、実操業時の実測値が、次の値であったときについて説明する。
誘引送風機の吸込みガス温度：２００℃
回転数：１６００ｒｐｍ
吸込み圧力：−１５０ｍｍＡｑ
吐出圧力：３５０ｍｍＡｑ
送酸量：６００００ ｍ³Ｎ／Ｈｒ
ＣＯ濃度：７０％、ＣＯ_２濃度：１６％、Ｎ_２濃度：１４％
電流値：１５３Ａ

先ず、誘引送風機の回転数を規定回転数の約８３％となる１５００ｒｐｍとし、温度が２０℃で相対湿度が６５％の空気を圧力−２００ｍｍＡｑで吸込んだ場合の送風機性能曲線〔排ガス流量（ｍ³／ｍｉｎ.）に対する送風機全圧（ｍｍＡｑ）と電動機の電流値（Ａ）の関係〕を作成し、性能曲線とした。この性能曲線は、送風機の吸込み空気量を変更し、それぞれの吸込み空気量時の吸込み圧力、吐出圧力、吸込み温度、電流値、及び回転数を測定して、各々の吸込み空気を−２００ｍｍＡｑ、２０℃の状態となるようにヘッド（水頭）換算及び回転数の補正を行なうことにより作成される。このときの空気密度は吸込み状態で１.１７７Ｋｇ／ｍ³となる。図４における性能曲線は、吸込み空気条件が−２００ｍｍＡｑ、吸込み温度２０℃、回転数１５００ｒｐｍの状態での性能を表すものである。

次に、性能曲線を実操業時の誘引送風機入口ガス温度と誘引送風機入口ガス圧力と回転数の実測値により補正して、補正性能曲線を作成する(図４)。補正性能曲線は実操業時の測定値、誘引送風機入口ガス温度２００℃、誘引送風機入口ガス圧力−１５０ｍｍＡｑ、回転数１６００ｒｐｍ時の性能を表すものとなる。この時、ガス密度は未知であるため性能曲線のガス密度１.３０１Ｋｇ／ｍ³Ｎを採用する。ここで、測定した送風機の全圧５００ｍｍＡｑの値は、補正性能曲線の全圧曲線上でＡ、Ｂ、Ｃの３つの点で交差する。

一般に送風機の特性として同一ガス圧力に対し複数のガス流量を持つが、測定されたガス圧力に対応するガス流量は、炉内吹込み酸素流量と排ガス中のＣＯまたはＣＯ_２濃度により同定することができる。
即ち、炉内に吹込まれた純酸素は、溶銑中の炭素と反応し１００％濃度のＣＯガスとして発生するが、その一部は炉内での燃焼、所謂炉内２次燃焼と炉口から吸込んだ空気による燃焼（炉口燃焼）により、ガス回収型の転炉排ガス処理装置ではＣＯ濃度は吹錬初期を除き７０〜８５％となる。
したがって、炉内吹込み酸素流量と排ガス中のＣＯまたはＣＯ_２濃度が判れば、転炉排ガス流量は図５に示す関係となり、炉内２次燃焼率と炉口燃焼率が不明であっても概略の排ガス流量が想定できるため、前記補正性能曲線上で排ガス流量が特定できることになる。

なお、炉内吹込み酸素流量と排ガス中のＣＯまたはＣＯ_２濃度の関係は、脱炭酸素効率、転炉発生ガス組成（冷却器に吸引される排ガス組成は基本的にＣＯ、ＣＯ_２、Ｎ_２であるが、操業方法によりＨ_２が存在する場合がある）により若干変化するが、それぞれの条件による値を予め計算しておくことにより対応が可能である。

図５において、曲線(ａ)、(ｂ)、(ｃ)、及び(ｄ)は、それぞれ炉内２次燃焼率が０％、１０％、２０％、及び３０％に対して炉口燃焼率が０〜１００％に変化した場合の、炉内に吹込まれた送酸量“１”に対する排ガス流量の増加割合を示したもので、本実施例の転炉操業では炉内２次燃焼率は５〜２０％程度であった。
実施例では測定値のＣＯ濃度７０％から、図５のＣＯ濃度が７０％の点に垂線Ｅを引き、曲線(ａ)と(ｄ)の交点から水平に引いた線Ｇ,Ｆの排ガス量比との交点が求まり、その値は送酸量の１.９〜２.５倍の範囲となる。この係数を用いて送酸量６００００ ｍ³Ｎ／Ｈｒ時の排ガス量を求め、測定時の送風機吸込み状態(−１５０ｍｍＡｑ，２００℃)に換算すると、求める排ガス流量は３３４０.４ｍ³／ｍｉｎ.〜４３９５.３ｍ³／ｍｉｎ.の範囲の中にあり、上記実操業での実測時の誘引送風機吸込み排ガス流量は、図４の補正性能曲線上における交点Ｃの３８９０ｍ³／ｍｉｎ.となる。

次に、交点Ｃの垂線上に実測電流値１５３Ａをプロットすると、補正性能曲線の電流値１４５Ａと８Ａの差があることが判る。この差はガス密度に起因するものであり、補正性能曲線は測定時のガス密度が未知のため性能曲線の１.３０１Ｋｇ／ｍ³Ｎを採用しているから、（１.３０１(＝性能曲線のガス密度)）×（実操業での実測電流値）／（性能曲線の電流値）を計算すれば、実ガスの密度を求めることができ、その値は１.３７３Ｋｇ／ｍ³Ｎとなる。
一方、ガス回収型の転炉排ガス処理装置には必ず排ガス分析計が設置されるから、排ガス組成と先に求めたガス密度から基準状態の排ガス流量と水蒸気量を求めることができる。

ところで、放散圧力制御ダンパの制御時期は、吹錬の全期間を通じて実施する必要はなく、必要に応じて吹錬開始からガス流路切替装置のガス回収作動が完了するまでと、ガス回収終了予定時間の適宜時間前からガス流路切替装置のガス放散作動が完了するまでの期間とすることも可能である。

更に、吹錬を中断する所謂緊急停止時には、排ガス処理設備内に滞留する転炉ガスを速やかに排出することが人的、設備的に最も安全な対策となる。低ガス量時に緊急停止があった場合、放散圧力制御ダンパ開度が小さいと、このことが転炉ガスの排出を阻害する原因となるが、しかし、強制的に放散圧力制御ダンパ１５を全開にする回路を設け、放散圧力制御ダンパ１５を全開にすることによって、低風量時においても転炉排ガスの排出を速やかに行うことができ、充分に安全を確保することができる。

すなわち、吹錬の最盛期に吹錬が中断された場合は、制御系−緊急停止系切替信号Ａによって第２の制御系切替装置２９が切替られ、ダンパ全開信号Ｃによってアクチュエータ１６を作動させて放散圧力制御ダンパ１５を全開にし、転炉の排ガス処理装置内に滞留する高濃度のＣＯガスを放散塔上部で燃焼させる（図３を参照）。これによって、転炉の排ガス処理装置内に滞留する高濃度のＣＯガスを無害なＣＯ_２ガスにして速やかに大気放散できるので、安全が確保される。

乾式電気集塵器を用いた従来の転炉の排ガス処理装置の模式図である。 乾式電気集塵器を用いた本発明の転炉の排ガス処理装置の模式図である。 本発明の転炉の排ガス処理装置の主要部を詳細に示す模式図である。 誘引送風機の性能曲線と補正性能曲線を示すグラフである。 排ガスＣＯ濃度と排ガス量比との関係を、炉内２次燃焼率毎に示すグラフである。

符号の説明

１：転炉
２：スカート
３：冷却器
４：エバポレーションクーラ
５：ダストホッパ
６：スプレーノズル
７：乾式電気集塵器
８：ダストホッパ
９：誘引送風機
１０：ガス流路切替装置
１１：放散塔
１２：ガス回収ダクト
１３：ガスクーラ
１４：ガスホルダ
１５：放散圧力制御ダンパ
１６：アクチュエータ
１７：電動機
１８：吸込み側ガス圧力検出装置
１９：吸込み側ガス温度検出装置
２０：回転数検出装置
２１：吐出側ガス圧力検出装置
２２：吐出側ガス温度検出装置
２３：電流値又は軸動力検出装置
２４：ガス回収ダクト内圧力検出装置
２５：排ガス流量演算器
２６：排ガス流量−放散圧力制御ダンパ開度設定器
２７：ガス圧力−放散圧力制御ダンパ開度設定器
２８：第１の制御系切替装置
２９：第２の制御系切替装置
Ａ：制御系−緊急停止系切替信号
Ｂ：回収／放散信号
Ｃ：ダンパ全開信号

Claims (5)

1. 乾式電気集塵器を用いた転炉の非燃焼式ガス回収型排ガス処理装置において、
   ガス回収ダクト内圧力検出装置と、誘引送風機の吸込み側ガス圧力検出装置及び吐出側ガス圧力検出装置と、吸込み側ガス温度検出装置及び吐出側ガス温度検出装置と、前記誘引送風機の回転数検出装置と、前記誘引送風機駆動用電動機の電流値又は軸動力検出装置と、大気放散側ダクト内に設けた放散圧力制御ダンパとを備えて成り、
   吹錬時の転炉発生ガスを大気中に放散している期間は、大気放散側のガス圧力をガス回収ダクト内圧力と同じ圧力になるように、前記放散圧力制御ダンパの開度を制御し、
   ガスホルダに転炉発生ガスを回収している期間は、前記誘引送風機の吸込み側ガス圧力と、吐出側ガス圧力と、吸込み側ガス温度と、吐出側ガス温度と、前記誘引送風機の回転数と、前記誘引送風機駆動用電動機の電流値又は軸動力と、排ガス組成とにより前記誘引送風機出口の実ガス量を求め、該求められた実ガス量に応じて予め定められた開度となるように前記放散圧力制御ダンパの開度を制御し、
   転炉ガスの回収／放散時のガス圧変動を抑制することを特徴とする転炉の非燃焼式ガス回収型排ガス処理装置のガス回収装置。
2. 前記放散圧力制御ダンパの制御が、吹錬開始からガス流路切替装置のガス回収作動が完了するまでの期間と、ガス回収終了予定時間の適宜時間前からガス流路切替装置のガス放散作動が完了するまでの期間に行われることを特徴とする請求項１に記載の転炉の非燃焼式ガス回収型排ガス処理装置のガス回収装置。
3. 吹錬中の転炉発生ガスを大気に放散している期間、回収ガスホルダに回収している期間のいずれの期間であるかに関わらず、吹錬が正常な方法以外の方法で停止された場合、制御系−緊急停止系切替信号によってダンパ操作系を制御系から緊急停止系に切り替えて、ダンパ全開信号により前記放散圧力制御ダンパを直ちに全開にすることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の転炉の非燃焼式ガス回収型排ガス処理装置のガス回収装置。
4. 乾式電気集塵器を用いた転炉の非燃焼式ガス回収型排ガス処理装置のガス回収方法において、
   吹錬時の排ガスを大気中に放散している期間は、大気放散側ガス圧力をガス回収ダクト内圧と同じ圧力に調整するように、大気放散側ダクトの放散圧力制御ダンパの開度を制御し、ガス放散からガス回収へのガス流路切替時に誘引送風機吐出圧力の急変を防止することにより、炉口部からのガスの噴出しを防止すると共に、ガス流路切替時間を短縮して回収ガス量を増加させ、
   他方、排ガスを回収している期間は、誘引送風機の吸込み側ガス圧力と、吐出側ガス圧力と、吸込み側ガス温度と、吐出側ガス温度と、前記誘引送風機の回転数と、前記誘引送風機駆動用電動機の電流値又は軸動力と、排ガス組成とから前記誘引送風機出口の実ガス量を求め、該求められた実ガス量に応じて予め定められた開度になるように前記放散ガス圧力制御ダンパの開度を制御し、ガス回収からガス放散へのガス流路切替時に前記誘引送風機吐出圧力の急変を防止することにより、炉口部からの空気の過剰吸込みを防止し冷却器内でのＣＯとＯ_２（空気）の予混合ガス発生の危険を回避することを特徴とする非燃焼式ガス回収型排ガス処理装置のガス回収方法。
5. 吹錬中の排ガスを大気に放散している期間、回収ガスホルダに回収している期間のいずれの期間であるかに関わらず、吹錬が正常な方法以外の方法で停止された場合、前記放散圧力制御ダンパの開度を直ちに全開にすることを特徴とする請求項４に記載の非燃焼式ガス回収型排ガス処理装置のガス回収方法。

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