JP2007309535A - 金属スクラップ溶解炉の排ガス処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】金属スクラップ溶解炉から排出される排ガス中のダイオキシンを低コストで除去することができ、しかも溶解炉の稼働状態によらず常に安定した排ガス浄化が可能な排ガス処理装置を提供する。
【解決手段】溶解炉１の排ガス排出経路２に燃焼塔３と冷却塔４とバグハウス５をその順に連設し、燃焼塔の後流に冷却塔を迂回して排ガスをバグハウスに流入させるバイパス路８を形成し、該バグハウスのバグフィルター５ａ後流には触媒層１２を設け、該バグハウスに流入する排ガスの温度を測定する温度計１１を設け、該温度計によって測定される温度が常に１６０〜２５０℃に保持されるように冷却塔を迂回する排ガスの量を調節する制御装置１０を設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、金属スクラップ溶解炉から排出される排ガスの処理装置に関し、特に排ガスに含まれるダイオキシン等の有害物質を除去するための処理装置に関する。

鉄屑等の金属スクラップを溶解するアーク炉等の金属スクラップ溶解炉では、ダストだけでなく、油分や悪臭、或いはダイオキシン等の有害物質を含んだ排ガスが排出される。そのため従来からその排ガス排出経路に、燃焼塔、冷却塔、バグフィルター等からなる排ガス処理装置を設け、これらを除去するようにしている。
なお、排ガス中のダイオキシンを除去する方式には、酸化チタン、五酸化バナジウム、タングステン、白金等からなる触媒をバグフィルターに縫い込むことによりダイオキシンを酸化分解させる触媒フィルタ方式と、下記特許文献１に示されたように、バグフィルターの後流に触媒反応塔を設け、該触媒反応塔にてダイオキシンを酸化分解させる触媒反応塔方式が従来から知られている。
また、下記特許文献２に示された排ガス処理システムは、バグフィルター等の集塵装置の上流側で排ガスに還元剤、脱塩剤、或いは活性炭等を吹込んで、有害物質を吸着させる方式である。
特開２０００−２８８３５１号公報 特開２００６−２６５２５号公報

ところで、上記触媒フィルタ方式は、バグフィルターに縫い込まれた触媒がダスト払い落とし時に脱落し易いと共に、触媒にダストが付着することで時間とともに反応が低下するという問題がある。
また、一般に金属スクラップ溶解炉から排出される排ガスの温度は、稼働状態（即ち、スクラップ装入期、溶解期、追装期、精錬期、出鋼期等の時期）によって大きく変動するのが常であると共に、バグフィルターは耐熱温度が概略２５０℃程度であり、また、ダイオキシンを上記触媒によって分解するためには略１６０℃以上の温度が必要であるという問題があるので、上記触媒反応塔方式では、バグフィルターを通過させる前に排ガスを冷却し、触媒反応塔の前段にヒータを設けてその排ガスを再加熱する必要が生じる状況であり、そのための設備や熱エネルギーコストが高くなるという問題があった。
また、上記特許文献２に示されたように還元剤、或いは活性炭等を排ガス中に吹込んで、有害物質を吸着させる方式は、これら吸着剤のコストが高くつくという問題がある。

本発明は上記課題を解決しようとするもので、請求項１に記載した発明は、溶解炉の排ガス排出経路に燃焼塔と冷却塔とバグハウスをその順に連設し、燃焼塔の後流に冷却塔を迂回して排ガスをバグハウスに流入させるバイパス路を形成し、該バグハウスのバグフィルター後流には触媒層を設け、該バグハウスに流入する排ガスの温度を測定する温度計を設け、該温度計によって測定される温度が常に１６０〜２５０℃に保持されるように冷却塔を迂回する排ガスの量を調節する制御装置を設けてなることを特徴とする。
また、請求項２に記載した発明は、溶解炉の排ガス排出経路に燃焼塔と冷却塔とバグハウスをその順に連設し、燃焼塔の後流に冷却塔を迂回して排ガスをバグハウスに流入させるバイパス路を形成し、該バグハウスのバグフィルター後流には触媒層を設け、該バグハウスに流入する排ガスの温度を計測する温度計を設け、該温度計によって測定される温度が常に１６０〜２５０℃に保持されるように冷却塔を迂回する排ガスの量と燃焼塔に設けられたバーナの燃焼量とを調節する制御装置を設けてなることを特徴とする。
また、請求項３に記載した発明は、溶解炉の排ガス排出経路に燃焼塔と冷却塔とバグハウスをその順に連設し、燃焼塔の後流に冷却塔を迂回して排ガスをバグハウスに流入させるバイパス路を形成し、該バイパス路の後流でバグハウスの前流には該排ガス排出経路に外気を導入する導入口を形成し、該バグハウスのバグフィルター後流には触媒層を設け、該バグハウスに流入する排ガスの温度を計測する温度計を設け、該温度計によって測定される温度が常に１６０〜２５０℃に保持されるように冷却塔を迂回する排ガスの量と外気導入量とを調節する制御装置を設けてなることを特徴とする。
また、請求項４に記載した発明は、上記排ガス処理装置において、バグハウスを断熱材により覆うことにより保温することを特徴とする。

請求項１〜３に記載した発明によれば、再加熱や吸着剤の必要もなく低コストでダイオキシンを除去することができる。しかも溶解炉の稼働状態によらず常に安定した排ガス浄化が可能となる。
請求項４に記載した発明では、バグハウス内での排ガスの温度低下が防止され、触媒層を活性状態に保つことができる。

図１は本発明の実施形態を示す排ガス処理装置の系統図である。図中、１は金属スクラップ溶解炉（アーク炉）で、その排ガス排出経路２に燃焼塔３と冷却塔４とバグハウス５がその順に連設され、該バグハウスの後段に設けられた送風機６を作動させることにより該溶解炉１の排ガスを吸引する。燃焼塔３には複数本のバーナ３ａが設けられ、溶解炉１から吸引された排ガスの油分、悪臭成分等を該バーナ３ａの燃焼により焼却させる。７は該溶解炉１の排ガス出口と燃焼塔３との間に設けられた外気取入口で、燃焼塔３内での燃焼用空気が該外気取入口より吸引される。なお、冷却塔４内には冷水を循環させる熱交換器４ａが設けられている。

また、燃焼塔３の後流には冷却塔４を迂回して排ガスをバグハウス５に流入させるバイパス路８が形成され、該冷却塔４の入側と出側に夫々ダンパー４ｂ、ダンパー４ｃを設けるとともに、バイパス路８にダンパー８ａを設け、これらのダンパーの設定状態によって冷却塔４を迂回する排ガスの量が調節できるようにしている。なお、９はバイパス路８の後流でバグハウス５の前流にて該排ガス排出経路に外気を導入するために形成された導入口、９ａは該導入口に設けられたダンパーである。

そして、前記バーナ３ａの燃焼量、および、前記ダンパー４ｂ、ダンパー４ｃ、ダンパー８ａ、ダンパー９ａの開度は制御装置１０からの指令によりコントロールされるようにしている。また、バグハウス５の排ガス入口に排ガスの温度を計測するための温度計１１を設け、該温度計による温度測定信号が制御装置１０に入力されるようにしている。

バグハウス５は、図３にも示したように内部に多数本のバグフィルター５ａを仕切板５ｂから吊下してなるもので、該バグフィルターの後流であって該バグハウス内の仕切板５ｃ上の空間に触媒層１２を形成している。該触媒層１２は酸化チタン、五酸化バナジウム、タングステン、白金等からなる触媒を図２に示したようにハニカム構造体に設けてなる触媒ユニット１２ａを形成し、この複数の触媒ユニット１２ａを仕切板５ｃ上に並設することにより、バグフィルター５ａを通過した排ガスが該触媒層１２を通過する構成である。なお、触媒層１２のＳＶ値（排ガス風量（ｍ^３／ｈ）と触媒容積（ｍ^３）との比）は、特にこだわるものではなく、５０００以上の値にしてもよい。

なお、５ｄは仕切板５ｂと仕切板５ｃの間に設けられバグフィルター５ａ中に圧縮空気を適時噴射することにより該バグフィルター５ａの外面に付着したダストを払い落とす逆洗用のノズルパイプである。５ｆは該バグハウス５内底に落下したダストを排出口５ｈに収拾するために設けられたスクリューコンベアである。また、バグハウス５の外周に断熱材５ｇを設け、該バグハウス５全体を該断熱材により覆うことにより、該バグハウス５が保温されるようにしている。

この排ガス処理装置では、溶解炉１から排出された排ガスが燃焼塔３を通ることによって油分、悪臭成分等が焼却され、該排ガスは冷却塔４またはバイパス路８を通ってバグハウス５に流入する。冷却塔４を通った排ガスは冷却されてバグハウス５に流入し、バイパス路８を通った排ガスは冷却されることなく略々その温度を保ったままでバグハウス５に流入する。

そして、バグハウス５に流入する排ガスの温度は前記温度計１１によって測定され、該温度が常に１６０〜２５０℃（好ましくは、１８０〜２００℃）に保持されるように、制御装置１０が第１にダンパー４ｂ、ダンパー４ｃ、ダンパー８ａの開度を制御し、冷却塔４を迂回する排ガスの量が調節される。即ち、冷却塔４を通す割合を増すことにより温度計１１によって測定される排ガス温度が下がり、反対に冷却塔４を通す割合を減らしバイパス路８を通る割合を増すことにより温度計１１によって測定される排ガス温度が上がるので、制御装置１０はダンパー４ｂ、ダンパー４ｃ、ダンパー８ａの開度を夫々フィードバック制御することにより上記温度範囲が保持されるようにする。

また、冷却塔４を迂回する排ガスの量を調節するだけでは上記温度範囲が維持されない場合に該制御装置１０はバーナ３ａの燃焼量、または導入口９からの外気導入量が調節される。即ち、バーナ３ａの燃焼量を調節することにより排ガス温度を制御でき、例えばスクラップ装入期のように溶解炉１から排出される排ガス温度が低い時期にはバーナ３ａの燃焼量を強くし排ガス温度を上昇させ、反対に精錬期のような排ガス温度が高い時期にはバーナ３ａの燃焼を停止または弱くし排ガス温度を下降させる。また、該制御装置１０はダンパー９ａの開度を調節し外気導入量を調節することによっても上記温度範囲を維持するように制御する。即ち、ダンパー９ａの開いて外気を導入することにより排ガス温度が下げられる。

このようにバグハウス５の流入口の排ガス温度が一定範囲に保持されることにより、バグフィルター５ａが２５０℃以上の高温度の排ガスによって損傷することが防止されると共に、排ガス温度が１６０℃以上であることで触媒層１２の活性が維持され該触媒層を通過する間に排ガス中に含まれるダイオキシンを酸化分解し除去することができる。また、断熱材５ｇによりバグハウス５が保温されるようにしたことで、触媒層１２に至る間にその排ガス温度を下がり難くするので、ダイオキシンの除去効率を一層よくする。

また、触媒層１２はこの実施形態に示したようにバグハウス５内に設けることにより少ないスペースで設置できるようになると共に、該触媒層１２に接触するまでの間の排ガスの温度下降を少なくすることができる。

なお、図４に示した実施形態は、バグハウス５の一側にその側壁を隔てて一体的に触媒ハウス１３を形成し、該触媒ハウス内に上記触媒ユニット１２ａを多段に配置し、バグハウス５を通過した排ガスが該触媒ハウス１３に導かれてダイオキシンが除去されるようにしたものであり、このように触媒層をバグハウス５に隣接するように設けることによっても排ガスの温度低下を防止することができる。

本発明の実施形態である金属スクラップ溶解炉の排ガス処理装置の系統図。 図１に示した排ガス処理装置のバグハウスに設けられる触媒ユニットの斜視図。 図１に示した排ガス処理装置のバグハウスの縦断面図。 バグハウスの他の実施形態を示す縦断面図。

符号の説明

１ 溶解炉
２ 排ガス排出経路
３ 燃焼塔
３ａ バーナ
４ 冷却塔
４ｂ、４ｃ ダンパー
５ バグハウス
５ａ バグフィルター
５ｇ 断熱材
６ 送風機
８ バイパス路
８ａ ダンパー
９ 導入口
９ａ ダンパー
１０ 制御装置
１１ 温度計
１２ 触媒層

Claims (4)

1. 溶解炉の排ガス排出経路に燃焼塔と冷却塔とバグハウスをその順に連設し、燃焼塔の後流に冷却塔を迂回して排ガスをバグハウスに流入させるバイパス路を形成し、該バグハウスのバグフィルター後流には触媒層を設け、該バグハウスに流入する排ガスの温度を測定する温度計を設け、該温度計によって測定される温度が常に１６０〜２５０℃に保持されるように冷却塔を迂回する排ガスの量を調節する制御装置を設けてなることを特徴とした金属スクラップ溶解炉の排ガス処理装置。
2. 溶解炉の排ガス排出経路に燃焼塔と冷却塔とバグハウスをその順に連設し、燃焼塔の後流に冷却塔を迂回して排ガスをバグハウスに流入させるバイパス路を形成し、該バグハウスのバグフィルター後流には触媒層を設け、該バグハウスに流入する排ガスの温度を計測する温度計を設け、該温度計によって測定される温度が常に１６０〜２５０℃に保持されるように冷却塔を迂回する排ガスの量と燃焼塔に設けられたバーナの燃焼量とを調節する制御装置を設けてなることを特徴とした金属スクラップ溶解炉の排ガス処理装置。
3. 溶解炉の排ガス排出経路に燃焼塔と冷却塔とバグハウスをその順に連設し、燃焼塔の後流に冷却塔を迂回して排ガスをバグハウスに流入させるバイパス路を形成し、該バイパス路の後流でバグハウスの前流には該排ガス排出経路に外気を導入する導入口を形成し、該バグハウスのバグフィルター後流には触媒層を設け、該バグハウスに流入する排ガスの温度を計測する温度計を設け、該温度計によって測定される温度が常に１６０〜２５０℃に保持されるように冷却塔を迂回する排ガスの量と外気導入量とを調節する制御装置を設けてなることを特徴とした金属スクラップ溶解炉の排ガス処理装置。
4. バグハウスを断熱材により覆うことにより保温することを特徴とした請求項１〜３のいずれかに記載した金属スクラップ溶解炉の排ガス処理装置。

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