JP2010078202A - 排ガスの回収装置および回収方法 - Google Patents

Abstract

【課題】焼結機のような大型の設備から発生する排ガスを回収して有効利用する際に、排ガス発生設備の操業に影響を与えることなく、発生する排ガスを回収できる排ガスの回収装置および回収方法を提供すること。
【解決手段】排ガスを排出する設備の排気筒５に設置される排ガスの回収装置であって、環状管２と、２に連通して２の内周部から突出した複数のノズル３を有し、環状管２の半径方向とノズル３の中心軸との角度が０度以上、９０度未満であり、環状管２が排気筒５からの排ガスの吸気口４を有することを特徴とする排ガスの回収装置１用いる。この装置１を用い、環状管２の孔部に排気筒５が位置し、ノズル３の先端部が排気筒５内の外周部に位置するように排ガスの回収装置１を配置し、環状管２の吸気口４から吸引することで排気筒５から排出される排ガスの一部をノズル３を介して吸引して回収することを特徴とする排ガスの回収方法を用いる。
【選択図】図２

Description

本発明は、多量に発生する排ガスを回収して有効利用するための排ガスの回収装置および回収方法に関し、特に高炉原料等に用いる焼結鉱を製造するための焼結機の焼結鉱冷却用クーラーから発生する排ガスの回収に関する。

高炉の主原料である焼結鉱は、一般に焼結原料を、ドワイトロイド式焼結機のパレット上に所定の厚さに充填し、この充填された焼結原料を焼結して製造する。焼結機にて焼結された高温の焼結鉱は、破砕機で破砕され、冷却装置において冷却が行われる。冷却するためのクーラー装置として、円筒型、直線型等、種々の型式のものが用いられている。

焼結鉱の冷却装置の一例を、図３に示す。焼結が完了した高温の焼結鉱は、破砕機１１で破砕され、冷却装置１２に搬入される。搬入された焼結鉱１３は、冷却装置内を通過しながら徐々に冷却されていく。

冷却装置１２では、冷却空気が矢印に示すように上昇し、焼結鉱の冷却を行う。この冷却に用いられた空気は、冷却フード１４を通り、排気筒５より排ガスとして排出される。排気筒の内部には排ガスを放出するためのファン（羽根車）６が設置されている。排ガスは２００〜２５０℃程度の高温であり、排ガスの熱エネルギを有効利用する方法が検討されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００７−２６３５００号公報

しかし、焼結鉱の冷却装置から発生する排ガスを、排気筒から直接再利用する設備に送る場合、焼結機の操業に影響を与える場合があり問題である。例えば、再利用する設備がトラブル等の発生で急に操業を停止した場合、排ガスを別の経路から排出する必要が生じる。このような場合、焼結鉱の冷却装置に設置した予備の排気筒を起動して排ガスを排出するなどの対応が考えられるが、焼結機のような大型の設備に配置される装置の起動は瞬間的に行えるものではなく、一時的にしろ焼結鉱の操業を停止して、予備の排気筒の起動を待って操業を再開することになる。当然のことながら焼結機の再起動にもそれなりの時間を要し、全体として数十分〜数時間の設備の停止により焼結鉱の生産効率が低下することになる。再利用設備で風量調整を行う際にも、同様の問題が発生する。

以上のことから本発明の目的は、このような従来技術の課題を解決し、焼結機のような大型の設備から発生する排ガスを回収して有効利用する際に、排ガス発生設備の操業に影響を与えることなく、発生する排ガスを回収できる排ガスの回収装置および回収方法を提供することにある。

このような課題を解決するための本発明の特徴は以下の通りである。
（１）、排ガスを排出する設備の排気筒に設置される排ガスの回収装置であって、
環状管と、該環状管に連通して該環状管の内周部から突出した複数のノズルを有し、前記環状管の半径方向と前記ノズルの中心軸との角度が０度以上、９０度未満であり、前記環状管が前記排気筒からの排ガスの吸気口を有することを特徴とする排ガスの回収装置。
（２）、ノズルの先端が斜めに切断されていることを特徴とする（１）に記載の排ガスの回収装置。
（３）、（１）または（２）に記載の排ガス回収装置を用い、環状管の孔部に排気筒が位置し、ノズルの先端部が前記排気筒内の外周部に位置するように排ガスの回収装置を配置し、前記環状管の吸気口から吸引することで排気筒から排出される排ガスの一部をノズルを介して吸引して回収することを特徴とする排ガスの回収方法。

本発明によれば、焼結機のような大型の設備から発生する排ガスを、焼結機等の操業に影響を与えることなく回収して、有効利用することができる。また、既存の設備への適用が容易であるので、排ガスの有効利用を促進できる。

上記のように、焼結鉱の冷却装置から発生する排ガスを、排気筒に直接接続した配管を通じて再利用する設備に送ろうとすると、再利用する設備の稼動状況に応じて焼結鉱の操業を調整しなければならないという問題がある。したがって、排気筒で通常の排気を行いながら、排出される排ガスの一部を回収するような方式であることが望ましい。焼結機は通常の状態で稼動させ、排気筒から通常通りの排気を行いながら、発生する排ガスを回収する装置を図１に示す。

図１は本発明の排ガスの回収装置の一実施形態である（排気筒に設置した状態では下から見た図になる。）。排ガスの回収装置１は、環状管２と４本のノズル３と、吸気口４とから構成されている。ノズル３は環状管２に連通して、環状管２の内周部から環状管２に垂直に突出しており、図１においては各ノズル３が、環状管２の中心向きに環状管３から突出している。９は流量調整弁である。このように図１においては環状管２とノズル３とはほぼ同一の平面内に配置されているが、環状管２を水平に配置した場合に、ノズル３の先端部が下を向くように配置することもできる。すなわち、環状管２の半径方向とノズル３の中心軸との角度が０度超え、９０度未満であるような場合である。

ノズル３の先端部分はノズルの中心軸方向に対して垂直に切断した形状（直断タイプ）であってもよいが、図１に示すようにノズルの中心軸方向に対して斜めに切断し、ノズルの開口面積を高めることが好ましい。ノズルの先端を斜めに切断することで、ノズルの中心軸に対して垂直な成分の流れを有する排ガスを効率的に吸収できる。

ノズル３は２本以上の複数本とする。ノズル３は４本以上であることが好ましく、各ノズル３は環状管３の円周方向で均等に配置することが好ましい。

環状管２は、真円である必要はなく、例えば排気筒５の形状に合わせて適宜変更することができる。

次に、図２を用いて本発明の排ガスの回収装置を設置して、排ガスを回収する方法を説明する。

図２において、排気筒５は焼結鉱の冷却装置の冷却フードに設置され、羽根車６の回転により排ガスを外部へ排出する装置である。７は減速機、８は電動機である。排ガスの回収装置１は排気筒５の羽根車６よりも上部に、ノズル３の先端を排気筒５内に突き出して配置する。環状管２の孔部に排気筒５が位置しており、ノズルの先端部が前記排気筒内の外周部に位置している状態である。ノズル３の先端部分が斜めにカットされている場合は、図２に示すように開口部が下を向くように配置する。また、環状管２の半径方向とノズル３の中心軸との角度が０度超え、９０度未満の場合には、ノズル３の先端部分が下を向くように排ガスの回収装置１を排気筒５の周りに配置する。羽根車６の回転により排ガスを排気筒５の下部から上部へと送る際に、排ガスの回収装置１の吸気口４を吸引することで排ガスの一部をノズル３と環状管２とを介して吸引して回収する。このようにして排ガスの一部を回収する場合は、排ガスの回収装置１の吸気口４からの吸引を中止しても、排ガスはそれまでと同じように排気筒５から排出されることになる。

排ガスの回収装置１の排気筒５への設置高さは、羽根車より上、かつ可能な限り排気筒５の上端部から離れた位置とすることが好ましい。設置高さは低い方が、より高温の排ガスが回収できるし、排気筒５の上端部に近い位置で回収を行うと外部の空気の混入量が多くなるためである。

排気筒５内の羽根車６は、通常中心の円盤部６ａとその周辺の羽根部分６ｂとからなっており、環状管２を排気筒の羽根車よりも上の位置に水平に配置した場合に、ノズル３の先端位置は、円盤部６ａにかかる位置とすることが好ましい。本発明者等が排気筒内の排ガスの風速分布を測定したところ、図２に矢印で示す通りであった。すなわち、排気筒５の内部では外周部で風速が大きく、円盤部６ａ部分の風速は非常に小さく流量も少ない。したがって、外周部分の排ガスを回収すれば排ガスの大部分を回収することができ、効率的である。ノズル３の排気筒５内への突き出し量を、排気筒５の直径の１／３以上とすれば、排気筒５で排気する排ガスの半分以上を吸引することができる。ただし、排気筒５から通常の排気を行う場合、排気筒５に設置したノズル３は排風の妨げになり得るので、ノズル３の排気筒５内に占める水平面への投影断面積の総和と、排気筒５の断面積との比である『投影断面積の総和／排気筒断面積』が０．６以下であることが好ましい。ノズル３を可動とすることで排風の妨げにならない場合はこの限りではない。

ノズル３の径は、ノズル設置位置における排気筒５の排風速度と回収した排ガスの使用先の必要風量に従って決定される。ノズル吸引面における吸引速度は、できるだけ排気筒５内のガス流れを乱さない為に、排風速度に等しくすることが好ましい。吸引断面積に排風速度とノズル本数を乗じた風量が使用先の必要風量になるように吸引断面積を決めれば良い。その際に、前述の通り、『投影断面積の総和／排気筒断面積』が０．６以下になるように、また排ガス流れを乱さぬようにノズル３は排気筒内にバランス良く配置することが好ましい。

排ガスの回収装置１は１つの排気筒５に二つ以上設置して、排ガスの回収量を高めることができる。その際には、各ノズルの円周方向における位置が異なるように配置することが好ましい。

高炉原料として使用する焼結鉱を製造するための焼結機のサーキュラ式クーラーから排ガス回収を行い、回収されたガスを高炉原料である鉄鉱石の乾燥に用いた。鉄鉱石の乾燥は、ホッパー内に排ガスを送給することで行い、連続的に２８００ｔ／ｄの乾燥を行うこととした。

焼結機のクーラーの排気筒４本のうちの一本に、図１に示すものと同様の本発明の排ガスの回収装置を、図２に示すように設置した。排ガスの回収装置の環状管２の直径は１６００ｍｍ、ノズル３の直径は１１００ｍｍ、吸気口４の直径は２３００ｍｍとした。排ガスの回収装置の排気筒５の内径は３１５０ｍｍ高さは４４００ｍｍ、羽根車６の円盤部６ａ直径は１９００ｍｍであり、排気筒５の中央やや下部に、排気筒内へのノズル３の突き出し長さを１０００ｍｍとして排ガスの回収装置１を設置した。羽根車６を回転させて排気筒５内のノズル下部での排ガス速度を測定したところ、最大で２６ｍ／ｓであった。排気筒５から排出される部分での排ガス速度は１５ｍ／ｓであった。排ガスの流れは排気筒５の壁から中心に向かって７１２ｍｍの範囲内が主流であり、中心部にはほとんどガス流れは発生しなかった。

羽根車６を回転させながら、吸気口から−１０００Ｐａで吸引を開始したところ、２００℃の排ガスを送給することができ、送給を停止した際も、焼結機の運転は通常通りに継続することができ、焼結機の操業に影響を与えることは無かった。

本発明の排ガスの回収装置の一実施形態を示す概略図。 本発明の排ガスの回収方法の一実施形態を説明するための概略図。 焼結鉱の冷却装置の一例を示す概略図。

符号の説明

１ 排ガスの回収装置
２ 環状管
３ ノズル
４ 吸気口
５ 排気筒
６ 羽根車（ファン）
６ａ 円盤部
６ｂ 羽根部分
７ 減速機
８ 電動機
９ 流量調整弁
１１ 破砕機
１２ 冷却装置
１３ 焼結鉱
１４ 冷却フード

Claims (3)

1. 排ガスを排出する設備の排気筒に設置される排ガスの回収装置であって、
   環状管と、該環状管に連通して該環状管の内周部から突出した複数のノズルを有し、前記環状管の半径方向と前記ノズルの中心軸との角度が０度以上、９０度未満であり、前記環状管が前記排気筒からの排ガスの吸気口を有することを特徴とする排ガスの回収装置。
2. ノズルの先端が斜めに切断されていることを特徴とする請求項１に記載の排ガスの回収装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の排ガス回収装置を用い、環状管の孔部に排気筒が位置し、ノズルの先端部が前記排気筒内の外周部に位置するように排ガスの回収装置を配置し、前記環状管の吸気口から吸引することで排気筒から排出される排ガスの一部をノズルを介して吸引して回収することを特徴とする排ガスの回収方法。

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