JP2015020106A - 排ガス処理設備及びこれを用いた排ガス処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】金属還元処理設備に供給される原料の組成及び量が変動しても、当該設備から排出される排ガスの処理を柔軟に実施できるとともに、保守点検のために操業を停止せざるを得ない期間を最小限にとどめることができ高い稼働率を実現できる排ガス処理設備を提供する。
【解決手段】本発明に係る排ガス処理設備は、金属還元処理設備から排出され且つ揮発成分を含む排ガスを処理対象とするものであり、金属還元処理設備からの排ガスと冷媒との熱交換を、伝熱面を介して行う熱交換器と、金属還元処理設備からの排ガスに水を吹きかけることによって排ガスを冷却する冷却器と、熱交換器及び冷却器の一方又は両方に排ガスが導入されるように排ガスの流路を切り替える切換え弁とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、金属還元処理設備から排出され且つ揮発成分を含む排ガスを処理対象とする排ガス処理設備及びこれを用いた排ガス処理方法に関する。

回転炉床炉やトンネル炉などの金属還元処理設備からは、原料に含まれる揮発成分を含んだ排ガスが排出される。揮発成分としては、亜鉛、鉛、塩素等が挙げられる。これらの揮発成分を含む排ガスは、排ガス処理設備に送られる。排ガス処理設備は、高温の排ガスからの熱回収を目的として廃熱回収装置（ボイラ、レキュペレータなど）を備え、これらの装置内において伝熱面を介して高温の排ガスと冷媒との熱交換が行われる。

揮発成分を含む排ガスの温度が低下すると揮発成分が固化してダストが発生し、これが熱交換器の伝熱面に付着する。ダストの付着量が増大すると熱交換器の熱回収率が低下し、更にこれが進行するとガス流路が閉塞して操業停止につながる。これを未然に防ぐため、定期的に排ガス処理設備を停止して清掃する必要がある。しかし、高い頻度で排ガス処理設備を清掃しなければならない場合、金属還元処理設備の稼働率が著しく低下する。

排ガス処理設備の高い稼働率、ひいては金属還元処理設備の高い稼働率を維持するため、例えば、下記特許文献１に示されるように、熱交換器の上流側の排ガス経路内に冷媒（空気又は水）を供給する対策が知られている。熱交換器に導入される排ガス温度を低下させることで、熱交換器の伝熱面にダストが強固に付着するのを防止できる。

特開２００１−３３１７３号公報

しかし、揮発成分を高濃度に含む排ガスを処理する場合、上記特許文献１の設備であっても未だ改善の余地があった。具体的には、以下のような課題がある。
（１）排ガスに空気を加えても、誘導吸引ファン（ＩＤＦ）の能力によっては十分に排ガス温度を下げられず、ダスト固着の低減に限界がある。
（２）排ガスに水を加えると、排ガス中の水分増加につながり、結露やバグフィルタでの含水ダストの固着につながる。
（３）排ガス温度が高く、ダスト量が少ない場合、不要であるにも関わらず排ガスに冷媒（空気又は水）を供給することで、回収熱量の低下及びランニングコストの増大を招来する。

また、回転炉床炉などの金属還元処理設備の処理対象物は製鉄廃棄物であるため、その量や成分が大きく変動する可能性がある。処理対象物の変動は、上記排ガスから発生するダスト量の変動につながり、特に多量のダストが発生する条件が重なったとき、従来の排ガス設備では十分に対応することができない可能性があった。

本発明は上記課題を解決すべくなされたものであり、金属還元処理設備に供給される原料の組成及び量が変動しても、当該設備から排出される排ガスの処理を柔軟に実施できるとともに、保守点検のために操業を停止せざるを得ない期間を最小限にとどめることができ高い稼働率を実現できる排ガス処理設備及びこれを用いた排ガス処理方法を提供することを目的とする。

本発明に係る排ガス処理設備は、金属還元処理設備から排出され且つ揮発成分を含む排ガスを処理対象とするものであり、金属還元処理設備からの排ガスと冷媒との熱交換を、伝熱面を介して行う熱交換器と、金属還元処理設備からの排ガスに水を吹きかけることによって排ガスを冷却する冷却器と、熱交換器及び冷却器の一方又は両方に排ガスが導入されるように排ガスの流路を切り替える切換え弁とを備える。

上記排ガス処理設備は、熱交換器と、水を利用した冷却器と、切換え弁とを備え、排ガスから発生するダスト量の応じて適した装置（熱交換器又は冷却器）を選択できる。このため、金属還元処理設備に供給される原料の組成及び量の変動に伴ってダストの発生量が大きく変動しても、適切に排ガス処理を実施できる。例えば、ダスト量が少ないときには熱交換器を使用し、ダスト量が多いときには水を利用した冷却器を使用してもよいし熱交換器と冷却器とを併用してもよい。なお、水を用いた冷却が必要な場合にのみ上記冷却器を使用することで、結露及び含水ダストに起因するトラブルを最小限にとどめることができる。

また、本発明によれば、保守点検のために操業を停止せざるを得ない期間を最小限にとどめることができ高い稼働率を実現できる。例えば、冷却器を使用して排ガスの冷却を行っているときに熱交換器の清掃作業を行うことができるし、熱交換器を使用して排ガスの冷却を行っているときに冷却器の清掃作業を行うことができる。ダスト量が少ないときに、冷却器を使用して排ガスの冷却を行い、その間に熱交換器の清掃作業を実施することもできる。

上記排ガス処理設備は、熱交換器の上流側にボイラを更に備え、ボイラを通過した排ガスが熱交換器及び冷却器の両方又は一方に供給されるように構成されていてもよい。かかる位置にボイラを配置することで、高温の排ガスから熱を効率的に回収できる。熱交換器の上流側にボイラを設けた場合、ボイラ及び熱交換器をバイパスする管路を設け、当該管路の途中に冷却器を設けてもよい。すなわち、金属還元処理設備からの排ガスであってボイラを通過前の排ガスがボイラ及び熱交換器、あるいは、冷却器に供給されるように排ガスの流路を切り替える可能としてもよい。当該構成はボイラ内におけるダストの固着が顕著なることが予想される場合やボイラの清掃作業による運転停止時にも操業を継続する場合などに有用である。

上記金属還元処理設備の例として回転炉床炉、トンネル炉、ロータリーキルン、シャフト炉を挙げることができる。金属還元処理設備からは揮発成分として亜鉛、鉛、アルカリ金属などの揮発性金属、及び、塩素などを含む高温（９００〜１２００℃程度）の排ガスが排出される。

本発明において、熱交換器として以下の構成のものを採用してもよい。すなわち、ダストの発生量が多い場合の好適な熱交換器は、排ガスの流路が上方から下方に延びる第一エレメントと、第一エレメントの後段に配置され且つ排ガスの流路が下方から上方に延びる第二エレメントと、第一エレメントと第二エレメントの接続部をなすとともに、発生したダストを捕集するダスト捕集部と、最後段のエレメントから最前段の第一エレメントに向けて冷却用の空気を流すための空気用流路とを有する。

上記熱交換器は複数のエレメントからなる。通常、最初に高温の排ガスが導入される最前段のエレメント（第一エレメント）において排ガスの温度低下によって多量のダストが固化し、後段のエレメントにいくに従ってダストの発生量は少なくなる。このため、第一エレメントで大量に発生するダストがダスト捕集部に捕集されやすいように、第一エレメント内には排ガスが上方から下方に流れるように流路を設け、その後段の第二エレメント内には排ガスが下方から上方に流れるように流路を設け、これらの流路の間にダスト捕集部を設けることが好ましい。

冷媒として空気を利用した熱交換器においては、高い熱回収率の観点から、上述のとおり、最後段のエレメントから最前段の第一エレメントに向けて冷却用の空気を流すのが一般的である。本発明においては、排ガスを急冷する必要が生じた場合などのために、第一エレメントから最後段のエレメントに向けて空気用流路を空気が流れるように、つまり、排ガスの流れと並行流となるように、空気の流れ方向を変更自在としてもよい。排ガスを急冷することによって、排ガスに含まれる揮発成分が一気に固化してダストとなり、ダストが伝熱面に融着するのを抑制できる。これに対し、排ガスの急冷が不十分であると、揮発成分が液化したものが伝熱面に融着し、伝熱面上で固化する。伝熱面上に融着した固化物は伝熱面に強固に付着し、その除去作業に多大な労力と時間を要する。

上記熱交換器は、排ガス側の伝熱面に向けて空気を噴射するノズルを有してもよい。ノズルから連続的又は断続的に空気を噴射することで、伝熱面に付着したダストを取り除くことができ、これにより、高い熱回収率を維持できる。

上記排ガス処理設備は、熱交換器の上流側の排ガス流路に設けられた冷風又は加圧水の供給用開口を更に備えてもよい。かかる開口を設けることで、熱交換器に排ガスが導入されるに先立って排ガスの温度を下げることができ、熱交換器の伝熱面に揮発成分が融着するのを抑制できる。

本発明は、上記排ガス処理設備を用いた排ガス処理方法を提供する。当該排ガス処理方法は、排ガスから発生するダスト量に応じて、熱交換器及び冷却器の一方又は両方を使用するかを選択する。なおボイラ及び熱交換器をバイパスする管路を設け当該管路の途中に冷却器を設けた場合も同様である。例えば、金属還元処理設備に供給される原料の亜鉛濃度に応じて、熱交換器及び冷却器の一方又は両方を使用するかを選択してもよい。

本発明に係る排ガス処理方法は、熱交換器及び冷却器のうちの一方を使用して排ガス処理設備の操業を継続しながら、他方の清掃作業を行うものであってもよい。本発明によれば、保守点検のために操業を停止せざるを得ない期間を最小限にとどめることができ高い稼働率を実現できる。

本発明によれば、金属還元処理設備に供給される原料の組成及び量が変動しても、当該設備から排出される排ガスの処理を柔軟に実施できるとともに、保守点検のために操業を停止せざるを得ない期間を最小限にとどめることができ高い稼働率を実現できる。

本発明に係る排ガス処理設備の好適な実施形態を模式的に示す概略構成図である。 レキュペレータ（熱交換器）の内部構造を模式的に示す断面図である。 レキュペレータの１〜４段目の各エレメント内において固化する揮発分の量を示すグラフである。 レキュペレータの１段目のエレメント内における排ガスとダストの移動方向を示す模式図である。 （ａ）はレキュペレータにおいて排ガスと冷却空気とを対向流とした状態を示す模式図であり、（ｂ）は排ガスと冷却空気とを並行流とした状態を示す模式図である。 レキュペレータ内の排ガス及び冷却空気の温度を示すグラフである。 原料の亜鉛濃度に応じて取るべきダスト付着防止対策の例を示すリストである。 本発明に係る排ガス処理設備の他の実施形態を模式的に示す概略構成図である。 本発明に係る排ガス処理設備の他の実施形態を模式的に示す概略構成図である。 従来の排ガス処理設備の一例を示す概略構成図である。 従来のレキュペレータの１段目のエレメント内における排ガスとダストの移動方向を示す模式図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。

＜排ガス処理設備＞
図１は、本発明に係る排ガス処理設備の好適な実施形態を模式的に示す概略構成図である。同図に示す排ガス処理設備５０は、回転炉床炉（金属還元処理設備）１からの排ガスから熱を回収するとともに、排ガスからダストを分離除去するためのものである。ここでは、回転炉床炉１からの排ガスを処理する場合を例示するが、回転炉床炉１以外の金属還元処理設備からの排ガス処理に排ガス処理設備５０を使用してもよい。

回転炉床炉１は、酸化金属を還元して金属を回収するための装置である。回転炉床炉１は環状の炉床を有し、その上に原料ペレットが敷き詰められ、この状態で炉床が回転することによって高温の炉内を原料ペレットが移動する。原料ペレットは、酸化金属を含む粉体と炭素系還元剤との混合物をペレット状にしたものである。炉床上において原料ペレットが１２００〜１３５０℃程度の温度で５〜２０分程度にわたって熱処理されると、還元剤が酸化金属を還元して金属が得られる。この還元剤の燃焼と、炉内を加熱するための燃料の燃焼によって高温の排ガスが発生する。排ガスの温度は、回転炉床炉１の出口（ダクト２の入口）において９００〜１２００℃程度である。排ガスは原料ペレットから揮発した成分を含有する。揮発成分の具体例としては、亜鉛、鉛、アルカリ金属などの揮発性金属、及び、塩素などが挙げられる。

排ガス処理設備５０は、回転炉床炉１のダクト２に接続されたボイラ３と、レキュペレータ（熱交換器）５と、スプレー冷却塔（冷却器）６と、バグハウス７と、誘引ファン８と、煙突９とを備える。ボイラ３の出口に接続された管路Ｌ１は途中で分岐し、一方の管路Ｌ１ａはレキュペレータ５に接続され、他方の管路Ｌ１ｂはスプレー冷却塔６に接続されている。レキュペレータ５の出口に接続された管路Ｌ２ａと、スプレー冷却塔６の出口に接続された管路Ｌ２ｂは合流して一つの管路Ｌ２となり、バグハウス７に至る。管路Ｌ１ａ，Ｌ１ｂ及び管路Ｌ２ａ，Ｌ２ｂの途中には開閉弁（切換え弁）Ｖ１−Ｖ４が設けられており、これらを操作することで排ガスの流路を切り換えられるようになっている。バグハウス７の出口と煙突９は管路Ｌ３で接続されており、管路Ｌ３の途中に誘引ファン８が設けられている。

排ガス処理設備５０においては、レキュペレータ５とスプレー冷却塔６が並列に設けられ且つ開閉弁Ｖ１−Ｖ４が管路に配設されている。これにより、排ガスから発生するダスト量に応じて排ガスの行き先をレキュペレータ５とするか、又はスプレー冷却塔６にするか選択することができ、更にレキュペレータ５及びスプレー冷却塔６の両方に排ガスを流入させることもできる。このため、回転炉床炉１に供給される原料の組成及び量の変動に伴ってダストの発生量が大きく変動しても、適切に排ガス処理を実施できる。以下、各構成について説明する。

ボイラ３は、高温の排ガスの熱を利用して水蒸気を発生させるためのものである。ボイラ３は、ダクト２の出口と接続されている。

レキュペレータ５は、伝熱面を介して排ガスと冷却空気（冷媒）との熱交換を行うためのものである。レキュペレータ５によって、排ガスの熱が回収されるとともに、温度が低下した排ガスから揮発成分が凝固し、これをダストとして分離除去できる。本実施形態におけるレキュペレータ５は、４つのエレメントＥ１−Ｅ４からなる。図２は、一段目のエレメントＥ１の内部構造を模式的に示す横断面図である。同図に示すように、エレメントＥ１内には複数の扁平管路５ａが設けられており、これらの管路５ａ内を冷却空気が流れ、管路５ａの外面（伝熱面）５ｂと外枠の内面５ｃによって画される流路５ｄを排ガスが流れる。エレメントＥ２−４はエレメントＥ１と同様の構成を有する。レキュペレータ５の各エレメントは、管路５ａの外面５ｂに向けて空気を噴射するノズル５ｅを有してもよい。ノズル５ｅから連続的又は断続的に空気を噴射することで、管路５ａの外面５ｂに付着したダストを取り除くことができ、これにより高い熱回収率を維持できる。高い熱回収率を維持するため、管路５ａの外面５ｂに付着したダストを機械的に掻き落とす機構を採用してもよい。なお、ボイラ３における排ガスの管路内にノズル５ｅと同様のノズル（図示せず）を設置してもよい。

４つのエレメントＥ１−Ｅ４は、直列に配置されており、排ガスの流路の最も上流側にエレメント（第一エレメント）Ｅ１が設けられ、その後段にエレメントＥ２（第二エレメント）及びエレメントＥ３が続き、排ガスの流路の最も下流側にエレメントＥ４が設けられている。なお、エレメントの数は４つに限定されるものではない。

高温の排ガスが導入されるエレメントＥ１では、排ガスの温度低下によって多量のダストが発生する。その後のエレメントＥ２−Ｅ４においては、エレメントＥ１と比較するとダスト発生量は少ない（図３参照）。本実施形態においては、図４に示すように、エレメントＥ１内の流路５ｄ内を排ガスが上方から下方に流れ、エレメントＥ２内の流路５ｄ内を排ガスが下方から上方に流れる。白い矢印Ｇは排ガスの流れ方向を示し、グレーの矢印Ｄはダストの移動方向を示す。エレメントＥ１とエレメントＥ２の接続部、すなわち、排ガスの流れが下方から上方に変化する部分にダスト捕集部５ｆが設けられている。かかる構成により、温度低下に伴って排ガスから発生したダストをダスト捕集部５ｆにおいて効率的に分離できる。エレメントＥ３とエレメントＥ４の接続部にもダスト捕集部５ｆが設けられている。ダスト捕集部５ｆにはダスト排出用装置５ｇが設けられている。ダスト排出用装置５ｇは、例えば、ダスト捕集部５ｆ内に配置したスクリューコンベアと、これによって運ばれたダストを排出するロータリーバルブと備えた構成とすることができる。

エレメントＥ１で十分量のダストを発生させる観点から、エレメントＥ１の出口における排ガス温度は好ましくは５００〜４００℃である。

冷却空気は、ファン１０によってエレメントＥ４に導入され、エレメントＥ３，Ｅ２，Ｅ１を順次通過し、熱を吸収した空気がエレメントＥ１から排出される。高い熱回収率の観点から、エレメントＥ４からエレメントＥ１に向けて冷却空気を流すのが一般的である（図５（ａ）参照）。本実施形態においては、排ガスを急冷する必要が生じた場合などのために、エレメントＥ１からエレメントＥ４に向けて流路を空気が流れるように、つまり、排ガスの流れと並行流となるように、空気の流れ方向を変更できるように構成されている（図５（ｂ））。具体的には、冷却空気用の管路に複数の弁を設け、レキュペレータ５に対する冷却空気の入口と出口とを切り替えることができるようにすればよい。

図６は、レキュペレータ５内の排ガス及び冷却空気の温度を示すグラフである。実線は冷却空気の流れが排ガスに対して対向流とした場合を示し、一点鎖線は冷却空気の流れを排ガスと並行流とした場合を示す。図６に示すように、並行流とすることによって回収熱量が低下する反面、エレメントＥ１（１段目）における排ガスの温度低下が顕著となる。排ガスを急冷することによって、排ガスに含まれる揮発成分が一気に固化してダストとなり、ダストが管路５ａの外面５ｂに融着するのを抑制できる。これにより、レキュペレータ５の清掃作業に要する労力及び時間を軽減できる。

レキュペレータ５で十分量のダストを発生させる観点から、レキュペレータ５の出口（エレメントＥ４の出口）における排ガス温度は好ましくは３００℃以下である。レキュペレータ５に導入される排ガスの温度を事前に下げられるように、レキュペレータ５の上流側の排ガス流路（例えば管路Ｌ１）に冷風又は加圧水の供給用開口５ｈを設けてもよい。開口５ｈから冷風又は加圧水を供給することで、レキュペレータ５に排ガスが導入されるに先立って排ガスの温度を下げることができ、レキュペレータ５の伝熱面に揮発成分が融着するのを抑制できる。

なお、図１０は従来の排ガス処理設備の一例を示す概略構成図である。同図に示す排ガス処理設備６０は、スプレー冷却塔６を具備せず、またレキュペレータ５´の４つのエレメントの配置が本実施形態に係る排ガス処理設備５０と相違する。まず、スプレー冷却塔６を具備しないため、ボイラ３を出た排ガスを常にレキュペレータ５´に導入せざるを得ず、ダスト発生量の変動に対して柔軟に対応することができない。また、排ガス処理設備６０においては、敷地面積削減の観点から、エレメントＥ１´，Ｅ２´が縦方向に並び、エレメントＥ３´，Ｅ４´も縦方向に並んでいる。図１１に示すとおり、ボイラ３からの排ガスはエレメントＥ１´内を上方に流れる。一方、エレメントＥ１´内で発生したダストは重力によって下方に落ちようとする。しかし、上向きの排ガスによってダストが沈降しにくく、ダストの分離除去を十分効率的に行うことができないおそれがある。

スプレー冷却塔６は、レキュペレータ５と並列に設けられており、必要に応じて排ガスを急冷するためのものである。スプレー冷却塔６においては、水が排ガスに対して噴射される。スプレー冷却塔６においてどの程度にまで排ガス温度を低下させるかによるが、水の噴射量は結露及び含水ダストに起因するトラブルが生じないように必要最小限にとどめることが好ましい。

バグハウス７は、その内部にバグフィルタが収容されており、管路Ｌ２から導入される排ガスの除塵処理を行うためのものである。バグハウス７の入口における排ガス温度は好ましくは１２０〜１９０℃であり、より好ましくは１５０〜１８０℃である。排ガス温度が１２０℃未満であるとバグハウス７内において酸腐食が発生しやすく、他方、１９０℃を超えるとバグフィルタの焼損が生じやすい。管路Ｌ２には空気供給用ダクト７ａが設けられており、ダクト７ａから管路Ｌ２内に空気を導入することによってバグハウス７に供給される排ガス温度を低下させることができる。なお、バグハウス７の代わりに、他の集塵機を採用してもよく、例えば、湿式スクラバー、電気集塵機などが挙げられる。

バグハウス７からの排ガスは管路Ｌ３を介して煙突９に導入され、煙突９の先端から大気に放出される。なお、レキュペレータ５において排ガスによって加熱された空気は、例えば、回転炉床炉１に送られ、燃料を燃焼させるための空気として利用される。

＜排ガス処理方法＞
次に、上記排ガス処理設備５０によって排ガスを処理する方法について説明する。本実施形態に係る排ガス処理方法は、排ガスから発生するダスト量に応じて、より具体的には、回転炉床炉１に供給される原料の亜鉛濃度に応じて、レキュペレータ５及びスプレー冷却塔６の一方又は両方を使用するかを選択する。図７は、原料の亜鉛濃度を４段階の領域に分けた場合、各段階において実施すべき操業対策のリストである。なお、以下の対策は、原料の亜鉛濃度に依らず適宜実施してもよいし、あるいは、実施しなくてもよい。

（１）冷風吹込み及び（２）加圧水吹込みは、原料の亜鉛濃度が少量（例えば０．６質量％超１．５質量％以下）であるときに実施される対策である。開口５ｈから冷風及び／又は加圧水を導入することで、排ガス温度を低下させ、排ガス中ダストを積極的に固化させて、揮発成分が設備に融着するのを防止する。排ガス風量を少なく抑えるため、吹込み量当たりの温度低減効果の高い加圧水を、排ガス水分が所定のレベル（例えば１０％）に到達するまでは優先して使用し、以降、冷風にてガス温度を低減することが好ましい。排ガス水分が１０％を超えてまで加圧水を導入すると、バグハウス７において、水分による目詰まりや結露による不具合が生じやすくなる。

（３）冷却空気量増加は、原料の亜鉛濃度が中程度（例えば１．５質量％超４．０質量％以下）であるときに実施される対策である。レキュペレータ５の冷却空気量を増加させることで管路５ａの外面温度を下げ、管路５ａの外面５ｂにおいてダストを積極的に固化させて、揮発成分が設備に融着するのを防止する。レキュペレータ５における排ガスの圧力損失をモニタリングし、その値が増大したときに適宜実施してもよい。

（４）冷却空気吹込み方向変更は、原料の亜鉛濃度が中程度（例えば１．５質量％超４．０質量％以下）であるときに実施される対策である。レキュペレータ５のエレメントＥ１において排ガスを急冷することによって、排ガスに含まれる揮発成分が一気に固化してダストとなり、ダストが管路５ａのダスト捕集部５ｂに融着するのを抑制できる（図５，６参照）。

（５）スプレー冷却塔（併用／切換）は、原料の亜鉛濃度が多量（例えば４．０質量％超）であるときに実施される対策である。ダスト付着が激しいレキュペレータ５を使用しないため、あるいは、レキュペレータ５による排ガス処理量を低減するため、排ガスの全量又は一部をスプレー冷却塔６に導入し、スプレー冷却塔６において排ガスの冷却を行う。

（６）オンラインエアパージは、図７に示すように、常時、実施することができる対策であり、ボイラ３又はレキュペレータ５内の排ガスが流れる管路の壁面に向けてノズル（例えばノズル５ｅ）から空気を噴射することによって付着したダストを吹き飛ばすことができる。

（７）レキュペレータバイパスは、レキュペレータ５の清掃作業をする際、排ガスを一時的にスプレー冷却塔６に導入することによって、レキュペレータ５の清掃時においても操業を継続するための対策である。

（８）オフラインスートブローは、ボイラの清掃時間を短縮するための対策である。原料の亜鉛濃度が中程度以上の場合にボイラ３においてスートブローを実施する。

本実施形態に係る排ガス処理方法においては、レキュペレータ５及びスプレー冷却塔６のうちの一方を使用して排ガス処理設備５０の操業を継続しながら、他方の清掃作業を行うことができる。本実施形態によれば、保守点検のために操業を停止せざるを得ない期間を最小限にとどめることができ高い稼働率を実現できる。

本実施形態によれば、揮発成分含有量が０．１〜１０質量％もしくはこれ以上の範囲で変動し得る排ガスが処理対象であっても、レキュペレータ５及びスプレー冷却塔６の一方又は両方に排ガスを導入するように流路を切り換えることで、柔軟に排ガス処理を実施することができる。例えば、ダスト量が少ないときにはレキュペレータ５を使用し、ダスト量が多いときにはスプレー冷却塔６を使用し、ダスト量が更に多いときにはレキュペレータ５とスプレー冷却塔６とを併用することもできる。なお、スプレー冷却塔６による冷却が必要な場合にのみ実施することで、結露及び含水ダストに起因するトラブルを最小限にとどめることができる。

以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態においては、ボイラ３を通過した後の排ガスの移送先をレキュペレータ５又はスプレー冷却塔６に切り替え可能の態様を例示したが、図８に示すようにダクト２からの管路を途中で分岐して一方の管路２ａをボイラ３に接続し、他方の管路２ｂをスプレー冷却塔６に接続するとともに、これらの管路内に開閉弁Ｖａ，Ｖｂをそれぞれ設けることで、ダクト２からの排ガスの移送先を切り替えが可能としてもよい。例えば開閉弁Ｖａを閉じ、開閉弁Ｖｂを開くことによって、排ガスをスプレー冷却塔６に導入することができ、ボイラ３及びレキュペレータ５をバイパスさせることができる。当該構成はボイラ３内におけるダストの固着が顕著なることが予想される場合やボイラ３の清掃作業による運転停止時にも操業を継続する場合などに有用である。図９に示すように分岐した管路２ｂを管路Ｌ１ｂに連通させてもよい。この場合、開閉弁Ｖａ，Ｖｂを含む複数の開閉弁を操作することによってダスト発生状況等に合わせて排ガスの移送先を柔軟に変更することが可能となる。

また、上記実施形態において、金属還元処理設備として回転炉床炉１を例示し、回転炉床炉１からの排ガスを排ガス処理設備５０で処理する場合を説明したが、トンネル炉、ロータリーキルン又はシャフト炉からの排ガスを排ガス処理設備５０で処理してもよい。

更に、上記実施形態においては、特に好ましい例として、冷媒として空気を使用するレキュペレータ５を採用した場合を挙げたが、レキュペレータ５の代わりに、排ガスとの熱交換が可能な熱交換器を採用してもよい。例えば、冷媒として空気の代わりに水などの液体を使用する熱交換器を使用してもよい。また、上記実施形態において、ダストを効率的に除去する観点から、複数のエレメントが図５に示すように配置されたレキュペレータを使用する場合を例示したが、ダストの分離除去を十分効率的に行える場合は熱交換器として従来のレキュペレータ（例えば図１０におけるレキュペレータ５´）や、一般的なチューブ式、スパイラル式の熱交換器を採用してもよい。

１…回転炉床炉（金属還元処理設備）、３…ボイラ、５…レキュペレータ（熱交換器）、５ａ…扁平管路（空気用流路）、５ｂ…扁平管路の外面（伝熱面）、５ｄ…排ガスの流路、５ｅ…ノズル、５ｆ…ダスト捕集部、５ｈ…供給用開口、６…スプレー冷却塔（冷却器）、５０…排ガス処理設備、Ｅ１…エレメント（第一エレメント）、Ｅ２…エレメント（第二エレメント）、Ｅ３…エレメント、Ｅ４…エレメント（最後段のエレメント）、Ａ…空気の流れを示す矢印、Ｄ…ダストの沈降方向を示す矢印、Ｇ…排ガスの流れを示す矢印、Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４，Ｖａ，Ｖｂ…開閉弁（切換え弁）。

Claims (11)

1. 金属還元処理設備から排出され且つ揮発成分を含む排ガスを処理対象とする排ガス処理設備であって、
   前記金属還元処理設備からの排ガスと冷媒との熱交換を、伝熱面を介して行う熱交換器と、
   前記金属還元処理設備からの排ガスに水を吹きかけることによって排ガスを冷却する冷却器と、
   前記熱交換器及び前記冷却器の一方又は両方に前記排ガスが導入されるように前記排ガスの流路を切り替える切換え弁と、
   を備える排ガス処理設備。
2. 前記熱交換器における冷却用の空気の流れは、前記排ガスに対して対向流又は並行流となるように切り替え可能である、請求項１に記載の排ガス処理設備。
3. 前記熱交換器は、
   排ガスの流路が上方から下方に延びる第一エレメントと、
   前記第一エレメントの後段に配置されており且つ排ガスの流路が下方から上方に延びる第二エレメントと、
   前記第一エレメントと前記第二エレメントの接続部をなすとともに、発生したダストを捕集するダスト捕集部と、
   最後段のエレメントから最前段の前記第一エレメントに向けて冷却用の空気を流すための空気用流路と、
   を有する、請求項１又は２に記載の排ガス処理設備。
4. 前記熱交換器の上流側にボイラを更に備え、前記ボイラを通過した排ガスが前記熱交換器及び前記冷却器の一方又は両方に供給される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の排ガス処理設備。
5. 前記熱交換器の上流側にボイラを更に備え、前記金属還元処理設備からの排ガスであって前記ボイラを通過前の排ガスが前記ボイラ及び前記熱交換器、あるいは、前記冷却器に供給される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の排ガス処理設備。
6. 前記金属還元処理設備は、回転炉床炉、トンネル炉、ロータリーキルン及びシャフト炉からなる群から選ばれる設備である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の排ガス処理設備。
7. 前記熱交換器の上流側の排ガス流路に設けられた冷風又は加圧水の供給用開口を更に備える、請求項１〜６のいずれか一項に記載の排ガス処理設備。
8. 前記熱交換器は、排ガス側の伝熱面に向けて空気を噴射するノズルを有する、請求項１〜７のいずれか一項に記載の排ガス処理設備。
9. 請求項１〜８のいずれか一項に記載の排ガス処理設備を用いた排ガス処理方法であり、
   前記排ガスから発生するダスト量に応じて、前記熱交換器及び前記冷却器の一方又は両方を使用するかを選択する、排ガス処理方法。
10. 請求項１〜８のいずれか一項に記載の排ガス処理設備を用いた排ガス処理方法であり、
    金属還元処理設備に供給される原料の亜鉛濃度に応じて、前記熱交換器及び前記冷却器の一方又は両方を使用するかを選択する、排ガス処理方法。
11. 請求項１〜８のいずれか一項に記載の排ガス処理設備を用いた排ガス処理方法であり、
    前記熱交換器及び前記冷却器のうちの一方を使用して前記排ガス処理設備の操業を継続しながら、他方の清掃作業を行う、排ガス処理方法。

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