JP2006000786A - 排ガス集塵方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 転炉溶銑を装入する際のような高温の排ガスを、効率よく集塵ために排ガスの冷却を水の注水で行う際、その下流に排ガス中のダストが堆積してしまう課題があった。
【解決手段】 ダストを含む排ガスが流れる配管内の下流方向に、平均ミスト粒径が５００μｍ以下の水の粒子を排ガス１Ｎｍ^３容積あたりに５０ｇから５００ｇの量吐出させて集塵を行うことで、ダストの堆積を抑え、さらに、排ガス温度が６００℃以上になった場合に配管内に水を吐出させることで、効率よく集塵する排ガス集塵方法である。
【選択図】 図２

Description

本発明は、転炉溶銑を装入する際のような６００℃以上の高温の排ガスを効率よく集塵する方法に関する。

高温ガスの排ガスの集塵として、例えば、図１に示すように、取鍋３から溶銑１２を転炉１に装入する転炉操業の溶銑装入時には、入置きされているスクラップ１３に含有する可燃物から多量のガスが燃焼し発生するとともに、酸化鉄などのダストが短時間に発生する。この高温で多量にダストを含むガスは、転炉１の炉上に位置する矩形の換気集塵フード２で集められ、転炉の換気集塵ダクト４で集塵され、その後、工場の他のダンパー６を備えた換気集塵ダクト５から流入する換気排ガスと希釈混合冷却されて、ブロアー７で集塵されてバグフィルター８で除塵され排出される。特に溶銑装入時は、高温の排ガス９が転炉から流入するので、通常より高温の排ガス９となり、１０ｍ／ｓｅｃ以上の流速で換気集塵ダクト４を流れる。

一般的なブロアーの特性は、温度が高くなればブロアーの吸引圧力が低下する。このため、多量のダストが放出される溶銑装入中に、転炉換気集塵量の低下を招いていた。

さらに、高温の排ガスは、膨張しているため、配管を流れる際圧力損失を招き、温度が高ければ高いほど、流れにくくなり、多量のダストが放出される溶銑装入中に、集塵されるガス量が低下し、フード２に入らない排ガスは、工場の建家内に充満して環境悪化を招いていた。

また、バグフィター保護の観点から、溶銑装入時でも１５０℃以下になるように、転炉からの排ガスを他の温度の低い集塵ガスで希釈するようダクトの中のダンパー６を調節して、転炉からの排ガスを抑制して集塵せざるを得なかった。

この課題に対して、ダクトを二重管にして溶銑装入中の高温の排ガスだけを選択的に吸引し、さらに排ガスが高温すぎる場合には必要に応じて排ガス中に冷却水スプレーから注水して排ガス温度を下げた後に、ベンチェリスクラッバー等の集塵機で集塵する案が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、高温のガス中を流れる鉄分を多く含み、自己焼結を起こすやすいダストなどが流れている配管内で水を注水すると、排ガスと共に流れているダストが水滴で濡れて落下してダクトの下面で固着することによって、ダクトの閉塞を起こして集塵が出来なくなるといった課題があった。

さらに、転炉の換気集塵のダクトのように、水平のダクトであれば、たとえ１０ｍ／ｓｅｃ以上の流速で排ガスが流れていたとしても、ダストが配管に落下しやすく、さらにダクトの閉塞がしやすいという課題を持っていた。

また、特に転炉のような、溶銑装入時だけ高温の排ガスが１０ｍ／ｓｅｃ以上の高速に流れるような環境で、しかもダクトにダストが堆積した状況で注水を実施するならば、堆積したダストが流れる排ガスで加熱されたり、逆に注水による水の粒子がダストを濡らしたり、加湿と乾燥を繰り返す状況に置かれる部分のダストは非常に硬いダストになり、堆積したダストの除去が困難になり、工業的には非常に大きな弊害となる恐れがあった。

したがって、排ガスの冷却を水の注水で行う際に、排ガス中のダストを堆積させないように排ガス冷却する技術が切望されていた。

特開昭５２−１５５１０８号号公報

本発明においては、高温のガスとダストが流れているダクト内で効率良く冷却すると共に、且つダストがダクトに堆積しないように集塵する方法を提供することを課題とする。

本発明は、上述した課題を解消するためになされたものであり、その手段は、ダストを含む排ガスが流れる配管内の下流方向に、平均ミスト粒径が５００μｍ以下の水の粒子を排ガス１Ｎｍ³容積あたりに５０ｇから５００ｇの量吐出させて集塵を行い、既存の換気集塵ダクトを変えることなく、配管にダストを堆積させることなく、集塵効率を上げる換気集塵方法である。
さらに前記の換気集塵する際に、排ガス温度が６００℃以上になった場合に配管内に水を吐出させることを特徴とするの排ガス集塵方法である。

本発明では、高温の排ガスが高温になった際、吸引されて上流より流れてくる排ガス１Ｎｍ³容積あたりに水を５０ｇから５００ｇの量で、かつ平均ミスト粒径が５００μｍ以下の水の粒子を下流方向に吐出させることによって、簡易な設備で、排ガスのダストの配管付着させることなく、ガス温度を低下させた後に排ガス集塵することができるため、従来よりも低コストで集塵効率を上げることが可能となる。

本発明者は、既存の設備を活用し、図２に示すように水平に設置された転炉のダクト４の中に水のスプレー設備10を設けて、水の注水の吐出条件の冷却効果と、ダスト堆積速度に及ぼす影響を検討した。なお、水スプレーは、矩形の転炉のフード２から１０ｍ下流に６本のノズルをダクト４の中心にまとめて配備し、排ガスの温度は、転炉のフード２の位置と、フードから３０ｍ下流と、ブロアーの直前に熱電対を入れて測定をおこなった。

図３に、排ガス温度が９００℃であったときに、平均ミスト粒径が４００μｍで水を注水したフードから３０ｍ下流の温度低下代を調査した試験結果を示す。図３より水の注水量を多くすれば、フードから３０ｍ下流の温度低下代は増大するものの、５００ｇ／Ｎｍ³以上の水の注水量では、冷却効果代が低下し、それ以上の水の量増大しても、効果が飽和し工業的に意味を持たないことがわかった。一方、注水量５０ｇ／Ｎｍ³以下では、冷却効果が５０℃程度しかなく、工業的に十分な冷却効果が得られないことが判明した。但し、種々の条件を変えた試験水準では、転炉のフード２から２０ｍ程度下流の位置に、図２の１１に示すような、ダストの付着堆積物が見られた。この現象は水量が大きい場合にその傾向があるものの、ノズルからの吐出後の水の蒸発過程にも関わるものであるとの知見が得られた。

そこで、ノズルより吐出した水を高速に蒸発させ、排ガス中のダストを濡らさないようにミスト粒子径を小さくすれば、前記のようなダスト付着現象を解決できるものと考え、ノズルのタイプを代えてミスト粒径を４水準変化させて実験を実施した。なお、事前に使用するノズル毎にレーザードップラー装置で測定を実施し、平均ミスト径（全粒子の直径の総和を粒子個数で割ったもの）を求めておいた。

その結果、図４のように、排ガス１Ｎｍ³当たりに吐出させる水の平均ミスト粒径が５００μｍ以下で、また水の注水量が５００ｇ／Ｎｍ³以下の場合では、水の注水を実施しない状況と同レベルであって、且つ操業上も支障を来さない１００μｍ／チャージ以下のダスト付着速度となる条件を見出すことができた。

なお、排ガス温度が常に高温ではなく、これまで記載したように転炉溶銑を装入する際にのみ特に排ガス温度が高くなる場合には、常に水スプレーによる注水を実施する必要はないので、水スプレーの上流側に排ガス温度計を設置し、排ガス温度が６００℃以上になった際に水スプレーからの所定流量で注水することが特に望ましい。
また、配置したノズルの本数やノズル配置の条件は限定するものではないが、ダストの付着速度低減の為に１本当たりの水量を少なくして行った方がよい効果が得られることが確認できており、ノズルの本数を多くして１本当たりの水量を少なくして行う方が特に好ましい。

以下に、本発明の請求項に対応する実施例を説明する。

本発明の実施例では、水スプレーノズルを、矩形の転炉のフード２から１０ｍ下流に６本のノズルをダクト４の中心にまとめて配備し、水スプレーの上流側に排ガス温度計を設置し、排ガス温度が６００℃以上になった際に排ガス１Ｎｍ³容積あたり３００ｇの量を、平均ミスト粒径が４００μｍの水の粒子で流方向に吐出させ、溶銑装入中の排ガスが６００℃以下になった際、水の注水を止める制御を施し、４０００チャージ溶銑装入を実施し集塵量を測定した。一方、従来例として、スプレーによる注水を行わない場合も同様に４０００チャージ溶銑装入を実施し集塵量を測定した。

この結果、水の注水を実施しない従来例の集塵量に比べて、本発明においては平均で３８％増の集塵量増大の効果が得られた。また本発明のダスト付着は５５μｍ／チャージの少量しか配管に付着せず、堆積したダストも、水を注水しない従来例と比べると若干硬いダスト層となっていたが、剥離清掃作業をする上で支障を来すレベルではなかった。

さらに、ノズルの本数を２本にして、配管の直径を３分割する位置に離して配置して、同じ条件で４０００ｃｈ実施してみたが、若干集塵量が減少する傾向があったが、ほぼ同じ効果が確認できた。

転炉換気集塵の構成図である。 水のスプレー設備の構成図である。 水スプレー下流３０ｍ位置における排ガスの温度と水の注水量の関係を示す図である。 ダストの付着速度におよぼす水の平均粒子径と水注水量の関係を示す図である。

符号の説明

１ 転炉
２ 矩形の転炉の換気集塵フード
３ 溶銑鍋
４ 転炉の集塵ダクト
５ 転炉以外の換気集塵ダクト
６ ダンパー
７ ブロアー
８ バグフィルター
９ 高温の排ガス
１０ 水のスプレー設備
１１ ダストの堆積物
１２ 溶銑
１３ スクラップ

Claims (2)

1. ダストを含む排ガスが流れる配管内の下流方向に、平均ミスト粒径が５００μｍ以下の水の粒子を排ガス１Ｎｍ³容積あたりに５０ｇから５００ｇの量吐出させて集塵を行うことを特徴とする、排ガス集塵方法。
2. 排ガス温度が６００℃以上になった場合に配管内に水を吐出させることを特徴とする請求項１記載の排ガス集塵方法。

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