JP2016156610A

JP2016156610A - 腐食性ガス取り扱い設備およびその補修方法

Info

Publication number: JP2016156610A
Application number: JP2016019371A
Authority: JP
Inventors: 森　俊介; Shunsuke Mori; 俊介森; 聡志川畑; Satoshi Kawabata
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2015-02-19
Filing date: 2016-02-04
Publication date: 2016-09-01
Anticipated expiration: 2036-02-04
Also published as: JP6264383B2

Abstract

【課題】液化すると酸性を示す成分（例えば、ＳＯｘ、塩素、フッ素）と水分を含有する腐食性ガスを取り扱う腐食性ガス取り扱い設備（例えば、鉱石の焼結設備）を耐食性のある設備に、あるいは既存の設備を耐食性のある設備に補修することができる、腐食性ガス取り扱い設備およびその補修方法を提供することを目的とするものである。【解決手段】腐食性ガス取り扱い設備内の腐食性ガスの温度がその酸露点以下となる部位を特定し、特定した部位に発生する酸に対する耐食性を有する材質からなる部材によって前記部位を構成または補修する。【選択図】図５

Description

本発明は、液化すると酸性を示す成分と水分を含有する腐食性ガスを取り扱う設備およびその補修方法に関する。

液化すると酸性を示す成分（以下、「酸性成分」ともいい、例えば、ＳＯｘ、塩素、フッ素である）と水分を含有する腐食性ガスを取り扱う設備（腐食性ガス取り扱い設備）では、その腐食性ガスを取り扱う設備内の腐食性ガスの温度が、酸性成分が液化して酸性の液体（以下「酸」という）となる温度（以下「酸露点」という）以下となる部位において、当該酸による腐食が発生する。

この対策として、例えば、特許文献１では、ＳＯｘと水分を含有する排ガス（腐食性ガス）を取り扱う鉱石の焼結設備において、排ガスの流路に高温のガスを流入させることにより、温度を上昇させて、酸の発生を防止する方法が開示されている。

特開２０１１−１０５９８５号公報

しかし、前記特許文献１の方法では、高温ガスを流入した個所から離れた下流側では、酸の発生を充分に防止することが難しいという問題がある。

一方、排ガスの流路全体を、排ガスから発生する酸に対して耐食性を有する材質にすることも考えられるが、コストが掛かってしまうという問題があり実用的ではない。

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、液化すると酸性を示す成分（例えば、ＳＯｘ、塩素、フッ素）と水分を含有する腐食性ガスを取り扱う腐食性ガス取り扱い設備（例えば、鉱石の焼結設備）を耐食性のある設備に、あるいは既存の設備を耐食性のある設備に補修することができる、腐食性ガス取り扱い設備およびその補修方法を提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するために、本発明は以下の特徴を有する。

［１］液化すると酸性を示す成分と水分を含む腐食性ガスを扱う腐食性ガス取り扱い設備であって、
該腐食性ガス取り扱い設備内の前記腐食性ガスの温度がその酸露点以下となる部位を、該部位に発生する酸に対する耐食性を有する材質からなる部材によって構成することを特徴とする腐食性ガス取り扱い設備。

［２］液化すると酸性を示す成分と水分を含む腐食性ガスを扱う腐食性ガス取り扱い設備の補修方法であって、
該腐食性ガス取り扱い設備内の前記腐食性ガスの温度がその酸露点以下となる部位を特定し、特定した部位に発生する酸に対する耐食性を有する材質からなる部材によって前記部位を補修することを特徴とする腐食性ガス取り扱い設備の補修方法。

［３］上記［１］に記載の腐食性ガス取り扱い設備において、
前記腐食性ガス取り扱い設備が、鉱石の焼結設備であることを特徴とする腐食性ガス取り扱い設備。

［４］上記［２］に記載の腐食性ガス取り扱い設備の補修方法において、
前記腐食性ガス取り扱い設備が、鉱石の焼結設備であることを特徴とする腐食性ガス取り扱い設備の補修方法。

本発明においては、液化すると酸性を示す成分（例えば、ＳＯｘ、塩素、フッ素）と水分を含有する腐食性ガスを取り扱う腐食性ガス取り扱い設備（例えば、鉱石の焼結設備）において、腐食性ガス取り扱い設備内の腐食性ガスの温度がその酸露点以下となる部位を特定し、特定した部位に発生する酸に対する耐食性を有する材質からなる部材によって前記部位を構成または補修するようにしたので、効果的に耐食性のある設備にすることができる。

本発明の一実施形態の対象とした焼結設備の俯瞰図である。本発明の一実施形態の対象とした焼結設備の立断面図である。本発明の一実施形態におけるウィンドレッグの酸発生腐食域を示す図である。本発明の一実施形態におけるガスメインダクトの酸発生腐食域を示す図である。本発明の一実施形態における補修処理手順の一例を示す図である。

本発明の一実施形態を、図１〜５の図面に基づいて説明する。

なお、この実施形態では、腐食性ガス取り扱い設備として、ＳＯｘと水分を含有する排ガス（腐食性ガス）を取り扱う鉱石の焼結設備（以下、単に「焼結設備」と呼ぶ）を対象とする。そして、排ガスの流路に普通鋼が使用されている既設の焼結設備を補修する場合について述べる。

図１は、この実施形態で対象とする焼結設備１０の俯瞰図であり、図２は、その立断面である。

図１、図２に示すように、この焼結設備１０では、パレット１１に搭載された鉱石１が矢印Ａの方向に移動しながら焼結されるとともに、その際のＳＯｘと水分を含有する排ガス（腐食性ガス）がウィンドボックス１２、ウィンドレッグ１３、ガスメインダクト１４の順に通過して、矢印Ｂの方向に流れて行く。なお、図２中の１５は、排ガス中のダストを回収するためのダストチャンバーである。

そして、ここでは、ウィンドレッグ１３は、矢印Ａの方向に沿って、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１５の１５本が備わっている。なお、それぞれのウィンドレッグ１３（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１５）は、左右に分岐した２本のウィンドレッグで構成されている。

また、ガスメインダクト１４は、ウィンドレッグ１３が直結しているガスメインダクトＩ部１４ａと、ガスメインダクトＩ部１４ａの下流側に位置するガスメインダクトＩＩ部１４ｂによって構成されている。ガスメインダクトＩ部１４ａについては、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１５のウィンドレッグ１３に対応して、Ｎｏ．１ゾーン〜Ｎｏ．１５ゾーンに分かれている。

このような焼結設備１０において、排ガスの流路配管であるウィンドレッグ１３とガスメインダクト１４を補修する際には、図５に示す処理手順によって行なう。

（Step01）排ガスの酸露点分布の算定
Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１５の各ウィンドレッグ１３と、ガスメインダクトＩ部１４ａ（Ｎｏ．１ゾーン〜Ｎｏ．１５ゾーン）、ガスメインダクトＩＩ部１４ｂについて、それぞれの部位における排ガスの酸露点を算定する。

具体的には、ウィンドレッグ１３については、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１５の各ウィンドレッグ１３における排ガス中のＳＯ_３量と水分量をＪＩＳＫ００９５に基づいて測定する。

一方、ガスメインダクト１４については、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１５の各ウィンドレッグ１３における排ガス中のＳＯ_３量と水分量の測定に加えて、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１５の各ウィンドレッグ１３における排ガスの温度、圧力、流速を測定し、それらの測定値を用いて、排ガス中のＳＯ_３量と水分量を算出する。

そして、例えば、下記の式（１）を用いて、酸露点Ｔｓ（℃）を算定する。

Ｔｓ＝２０×ｌｏｇ（ＳＯ_３）＋３５．４×ｌｏｇ（Ｈ_２Ｏ）＋１６０・・（１）
ここで、ＳＯ_３：排ガス中のＳＯ_３量（体積％）
Ｈ_２Ｏ：排ガス中の水分量（質量％）

（Step02）流路配管の内面温度分布の算定
ウィンドレッグ１３（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１５）と、ガスメインダクト１４（ガスメインダクトＩ部１４ａ、ガスメインダクトＩＩ部１４ｂ）について、各流路配管の内面温度を算定する。

具体的には、ウィンドレッグ１３（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１５）と、ガスメインダクト１４（ガスメインダクトＩ部１４ａ（Ｎｏ．１ゾーン〜Ｎｏ．１５ゾーン）、ガスメインダクトＩＩ部１４ｂ）の各流路配管の外面温度を測定し、その測定値を用いて、各流路配管の内面温度を算定する。算定にあたっては、例えば、熱伝導・伝達式によって計算するようにするとよい。

（Step03）酸発生腐食域の特定
上記のStep01で算定した排ガスの酸露点分布と、上記のStep02で算定した流路配管の内面温度分布を重ね合わせて、酸発生腐食域を特定する。

すなわち、流路配管の内面温度が排ガスの酸露点以下の部位は、流路配管の内面に接触した排ガスの温度が酸露点以下になり、その排ガスが液化して硫酸（硫酸イオンＳＯ_４ ^２−）が発生し、流路配管を腐食するので、酸発生腐食域ということになる。

具体例として、図３は、ウィンドレッグ１３について、酸露点分布と内面温度分布を重ね合わせたものであり、内面温度が酸露点以下となっているＮｏ．４〜Ｎｏ．１２のウィンドレッグが酸発生腐食域に位置するウィンドレッグということになる。

なお、図３は、各ウィンドレッグ１３（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１５）の内の一方のウィンドレッグについて示したものであり、他方のウィンドレッグについても同様にして酸発生腐食域に位置するウィンドレッグを特定すればよい。

また、図４は、ガスメインダクト１４について、酸露点分布と内面温度分布を重ね合わせたものであり、内面温度が酸露点以下となっているガスメインダクトＩ部１４ａのＮｏ．１ゾーンと、ガスメインダクトＩＩ部１４ｂが酸発生腐食域に位置するガスメインダクトということになる。

（Step04）酸発生腐食域の補修
上記のStep03で特定された酸発生腐食域の普通鋼部位を、硫酸（硫酸イオンＳＯ_４ ^２−）に対する耐食性を有する材質の部材を使用して、補修（被覆、置換）する。

硫酸（硫酸イオンＳＯ_４ ^２−）に対する耐食性を有する材質としては、例えば、ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６）や樹脂（ビニールエステル系樹脂、エポキシ系樹脂）等である。

酸発生腐食域の温度や広さに基づいて、耐熱性やコストを考慮して、当該酸発生腐食域に使用する材質を決定すればよい。

（Step05）使用条件の変更への対応
焼結設備１０の使用条件（操業条件）が大幅に変更になった場合は、上記のStep01〜03によって、新たな酸発生腐食域を特定する。

そして、新たな酸発生腐食域のうちで、従来の酸発生腐食域（補修済みの酸発生腐食域）より広くなった部位については、上記のStep04によって補修を行なう。

このようにして、この実施形態においては、既設の焼結設備１０について、酸発生腐食域のみを選択的に補修するようにしているので、効率的に補修することができる。

なお、以上までは、既設の焼結設備１０を補修する場合について述べてきたが、新たに焼結設備１０を新設する場合についても、上記のStep01〜04に基づいて同様に、酸露点以下となる部位を特定し、特定した部位に発生する酸に対する耐食性を有する材質からなる部材によって前記部位を構成するようにすればよい。流路全体にわたって耐食性を有する材質で構成するより、建設コストを抑えることができる。

なお、その際に、Step01、Step02については、実測ができないので過去の実績値を参考にしながら、シミュレーション計算等によって、排ガス中のＳＯ_３量と水分量および流路配管の内面温度を予測して、排ガスの酸露点分布の算定と流路配管の内面温度分布の算定を行なえばよい。

そして、特定された酸発生腐食域については、硫酸（硫酸イオンＳＯ_４ ^２−）に対する耐食性を有する材質の部材によって構成するようにする。

これによって、新設の焼結設備１０を耐食性のある設備とすることができる。

また、ここでは、焼結設備１０を対象にして述べてきたが、本発明は、それ以外の腐食性ガス取り扱い設備についても適用することができる。

その際には、当該腐食性ガス取り扱い設備で発生する酸（例えば、ＳＯｘ、塩素、フッ素）に対する耐食性を有する材質の部材を使用して、酸発生腐食域を構成あるいは補修すればよい。

なお、「発生する酸に対する耐食性を有する」というのは、例えば、「当該腐食性ガス取り扱い設備の減価償却が完了するまで、その設備の機能を維持できるような耐食性を有する」という意味である。例えば、焼結設備の場合では１４年程度ということになる。

１鉱石
１０焼結設備
１１パレット
１２ウィンドボックス
１３ウィンドレッグ
１４ガスメインダクト
１４ａガスメインダクトＩ部
１４ｂガスメインダクトＩＩ部
１５ダストチャンバー

Claims

液化すると酸性を示す成分と水分を含む腐食性ガスを扱う腐食性ガス取り扱い設備であって、
該腐食性ガス取り扱い設備内の前記腐食性ガスの温度がその酸露点以下となる部位を、該部位に発生する酸に対する耐食性を有する材質からなる部材によって構成することを特徴とする腐食性ガス取り扱い設備。
液化すると酸性を示す成分と水分を含む腐食性ガスを扱う腐食性ガス取り扱い設備の補修方法であって、
該腐食性ガス取り扱い設備内の前記腐食性ガスの温度がその酸露点以下となる部位を特定し、特定した部位に発生する酸に対する耐食性を有する材質からなる部材によって前記部位を補修することを特徴とする腐食性ガス取り扱い設備の補修方法。
請求項１に記載の腐食性ガス取り扱い設備において、
前記腐食性ガス取り扱い設備が、鉱石の焼結設備であることを特徴とする腐食性ガス取り扱い設備。
請求項２に記載の腐食性ガス取り扱い設備の補修方法において、
前記腐食性ガス取り扱い設備が、鉱石の焼結設備であることを特徴とする腐食性ガス取り扱い設備の補修方法。