JP2016204728A - 除塵機構および高炉 - Google Patents

Abstract

【課題】集塵に要するコストを低減することができ、また、高炉に装入される原料の歩留まりを向上させ、銑鉄自体のコストを低減するとともに環境に優しい設備とする。【解決手段】高炉本体１０のガス排出口１０ｃから、オフテーク管１６および上昇管を介して外部に排出される高炉ガスＧ１中のダストｄを除塵する除塵機構１００は、高炉ガスＧ１が衝突してガス流れ中のダストを分離する衝突面が設けられた衝突部材を複数備え、複数の衝突部材は、衝突面をガス排出口１０ｃ側に臨ませて、オフテーク管１６内に互いに離隔して配されている。【選択図】図３

Description

本発明は、高炉ガス本体から排出される高炉ガス中のダストを除塵する除塵機構、および、高炉に関する。

高炉本体から排出される高炉ガスは、炉頂圧力回収発電装置（以下、「ＴＲＴ」と呼ぶ）等に送出されてエネルギーの再利用がなされる。高炉ガス中には多量のダストが含まれているため、高炉においては、高炉ガスからダストを除去して清浄ガスを生成するガス清浄装置が設けられており、ガス清浄装置によって生成された清浄ガスの圧力エネルギーをＴＲＴに送出している。また、ＴＲＴで圧力エネルギーを回収された清浄ガスはガスホルダーに導かれ、加熱炉やボイラーなどの燃料ガス（熱源）として利用されている。

従来、ガス清浄装置として、高炉の下降管に接続された乾式の重力沈降式の除塵器と、除塵器で粗集塵された高炉ガスを水分でスプレー洗浄する湿式集塵機とが広く採用されている（例えば、特許文献１）。

特開２００７−４６１１３号公報

しかし、重力沈降式の除塵器は、拡がり管内に高炉ガスを下降流として流すことで高炉ガスの流速を低下させ、除塵対象となるダストの粒径によって定まる終末速度以下にして、高炉ガス中のダストを重力沈降分離するものであるため、除塵率に限界がある。したがって、清浄ガス中のダスト含有量を要求量（例えば、５ｍｇ／Ｎｍ^３以下）まで低減させるためには、除塵器の後段に設けられた湿式集塵機の除塵負荷が大きくなり、湿式集塵機の運転動力に要するコストがかかるという課題がある。また、この場合、湿式集塵機で回収された湿ダスト（スラッジスラリー）が大量となり、湿ダストの運搬費用および脱水処理費用等もかかる。

また、除塵器で分離される乾ダストは、焼結工場の床敷き原料として再利用されているものの、乾ダストを低減して、高炉本体に装入される原料の歩留まりを向上させたいという要望もある。

本発明の目的は、集塵に要するコストを低減することができ、また、高炉に装入される原料の歩留まりを向上させることが可能な除塵機構、および、高炉を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明の除塵機構は、高炉本体のガス排出口から、オフテーク管および上昇管を介して外部に排出される高炉ガス中のダストを除塵する除塵機構であって、前記高炉ガスが衝突してガス流れ中のダストを分離する衝突面が設けられた衝突部材を複数備え、複数の前記衝突部材は、前記衝突面を前記ガス排出口側に臨ませて、前記オフテーク管内に互いに離隔して配されていることを特徴とする。

また、前記衝突面は、前記高炉ガスを通過させる間隙を維持して配される複数の第１の衝突面と、前記第１の衝突面が配される位置と前記ガス排出口からの距離が異なる位置に配される第２の衝突面と、を含み、前記第２の衝突面は、前記ガス排出口側から見ると、少なくとも一部が、隣り合う前記第１の衝突面の間に位置しているとしてもよい。

また、前記第２の衝突面は、前記第１の衝突面が配される位置よりも前記ガス排出口からの距離が大きい位置に間隙を維持して複数配され、前記第２の衝突面は、隣り合う前記第１の衝突面の間に形成される前記間隙に臨んで配されるとしてもよい。

また、前記第１の衝突面と、前記第２の衝突面とは、それぞれ異なる衝突部材に設けられており、前記衝突部材の両端は、該衝突部材の中央より前記ガス排出口側に位置しているとしてもよい。

また、前記複数の衝突部材は、前記オフテーク管から着脱自在に設けられるとしてもよい。

また、前記複数の衝突部材を揺動可能に懸架する懸架手段を備えるとしてもよい。

また、前記懸架手段は、少なくとも一部の衝突部材の下端が前記高炉本体内に位置するように、前記複数の衝突部材を懸架するとしてもよい。

また、少なくとも前記複数の衝突部材は、前記高炉本体の当接部位と合致する寸法関係となるように湾曲して配されるとしてもよい。

また、前記懸架手段は、前記オフテーク管に連通されるとともに前記高炉本体を保護するプロテクターが通過するノズルに、前記複数の衝突部材を懸架するとしてもよい。

上記課題を解決するために、本発明の高炉は、高炉本体と、前記高炉本体に開口したガス排出口と、前記ガス排出口に接続されたオフテーク管と、前記オフテーク管に接続された上昇管と、前記ガス排出口から、前記オフテーク管および前記上昇管を介して外部に排出される高炉ガス中のダストを除塵する除塵機構と、を備え、前記除塵機構は、前記高炉ガスが衝突してガス流れ中のダストを分離する衝突面が設けられた衝突部材を複数有し、複数の前記衝突部材は、前記衝突面を前記ガス排出口側に臨ませて、前記オフテーク管内に互いに離隔して配されていることを特徴とする。

本発明によれば、集塵に要するコストを低減することができ、また、高炉に装入される原料の歩留まりを向上させ、銑鉄自体のコストを低減するとともに環境に優しい設備とすることが可能となる。

高炉の全体系統を説明する図である。 高炉本体を上面から見た概略図である。 図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線の部分断面図である。 除塵機構の具体的な構成を説明する図である。 捕集ユニットの部分斜視図である。 図４のＶＩ−ＶＩ線断面図である。 懸架手段のピンの掛止態様を説明する図である。 懸架手段による捕集ユニットの揺動を説明する図である。 第１の変形例にかかる捕集ユニットを説明する図である。 第２の変形例にかかる捕集ユニットを説明する図である。

以下に添付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。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

図１は、高炉１の全体系統を説明する図である。なお、図１中、ガスの流れを破線の矢印で示し、ダストおよび水の流れを実線の矢印で示す。図１に示す高炉１は、金属原料である鉄鉱石を溶融して銑鉄を生成する高炉本体１０と、この高炉本体１０の鉛直上方に設置され、鉄鉱石、コークス等の燃料となる還元剤、不純物を除去する石灰石等（以下、鉄鉱石、還元剤、石灰石等の混合物を単に「原料」と称する）を、高炉本体１０に対して、その炉頂から装入するベルレス式炉頂装入装置１２と、を備えて構成される。

ベルレス式炉頂装入装置１２は、高炉本体１０よりも鉛直上方に設置される２つのホッパー１４を備えた、所謂、パラレル式の炉頂装入装置で構成される。また、高炉本体１０の炉頂内部には、ベルレス式炉頂装入装置１２から装入された原料を、トラフ状の傾斜面上で滑らせながら下方に落下させる分配シュート１０ａが設けられている。この分配シュート１０ａは、一端側が高炉本体１０の中心に位置するとともに、他端側が、一端側よりも下方に位置するように設けられている。そして、高炉本体１０に設けられた不図示の駆動装置を駆動すると、分配シュート１０ａは、旋回しながらその傾斜角度を可変して、一端側を中心軸として回転する。これにより、高炉本体１０内に装入された原料は、分配シュート１０ａのトラフ状の傾斜面上を滑りながら落下するとともに、高炉本体１０の円周方向に分配装入されることとなる。こうして、ベルレス式炉頂装入装置１２（ホッパー１４）から高炉本体１０に原料が装入されると、高炉本体１０内を降下する過程で、金属原料である鉄鉱石が溶融して銑鉄が生成される。

この高炉本体１０の上部のガス捕集マンテル１０ｂには、ガス排出口１０ｃが設けられており、ガス排出口１０ｃにオフテーク管（ガス捕集管）１６が接続され、オフテーク管１６に上昇管１８が接続されており、高炉本体１０における銑鉄の生成過程で生じた高炉ガスは、ガス排出口１０ｃ、オフテーク管１６、上昇管１８を介して高炉本体１０の外部に排出される。上昇管１８には、下降管２０が接続され、下降管２０には、基端から先端に向かって内径が漸増する拡がり管２２が接続されており、この拡がり管２２には、高炉ガスに含有されるダスト（粗粒子ダスト、中粒子ダスト）を重力沈降式で取り除く、所謂ダストキャッチャーと称される除塵器２４（乾式除塵器）が接続されている。したがって、高炉本体１０から排出された高炉ガスは、ガス排出口１０ｃ、オフテーク管１６、上昇管１８、下降管２０、および、拡がり管２２を介して除塵器２４に送出され、この除塵器２４において、高炉ガス中の粗粒子ダスト、中粒子ダストが粗集塵されることとなる。

具体的に説明すると、高炉ガスは、拡がり管２２内において下降流となった後、除塵器２４内で反転されて上昇流となって、除塵器２４から湿式集塵機２６に送出される。ここで、高炉ガスは、上端から下端に向かうに従って内径が漸増する拡がり管２２内を下降流として流れることで流速が減じられ（例えば、０．５ｍ〜０．７ｍ／ｓｅｃ程度）、さらに、上昇流となる際に、除塵対象となるダスト粒径（例えば、５０μｍ程度）によって定まる終末速度以下に減じられる。そうすると、高炉ガスに含有されるダストのうち、粗粒子ダストや中粒子ダスト（例えば、粒径が５０μｍ以上）は、下降流中において受けた落下エネルギーによって、高炉ガスの流れを横切って除塵器２４のダスト溜り部に落下し、中粒子ダストより粒径が小さい微細粒ダスト（例えば、粒径が５０μｍ未満）は、高炉ガスの上昇流とともに湿式集塵機２６に送出されることとなる。除塵器２４に貯留された乾ダストは、除塵器２４下部に設けられたダスト切出し装置によって定期的に排出されて、焼結工場の床敷き原料として再使用（リサイクル）される。

こうして、除塵器２４から排出された高炉ガスは、除塵器２４に接続された湿式集塵機２６（リングスリットワッシャー）、ミストセパレーター２８に導かれる。湿式集塵機２６およびミストセパレーター２８は、除塵器２４で粗粒子ダストおよび中粒子ダストが除去された高炉ガス中からさらに微細粒ダストを除去するものであり、湿式集塵機２６、ミストセパレーター２８によって微細粒ダストが除去された高炉ガス（以下、湿式集塵機２６、ミストセパレーター２８によって微細粒ダストが除去された後の高炉ガス（例えば、ダスト含有量５ｍｇ／Ｎｍ^３以下）を「清浄ガス」と呼ぶ）は、合流管３０に排出される。この合流管３０には、炉頂圧力回収発電装置３２（ＴＲＴ）が接続されるとともに、セプタム弁３４が設けられた低圧側清浄ガス本管３６を介して不図示のガスホルダーが接続されている。ガスホルダーに導かれた清浄ガスは、加熱炉などの燃料ガス（熱源）として用いられることとなる。

また、湿式集塵機２６には、湿式集塵機２６とホッパー１４とを接続する半清浄ガス管２６ａが接続されている。したがって、半清浄ガス管２６ａには、除塵器２４および湿式集塵機２６によって高炉ガスからダストが除去された半清浄ガスが送出される。そして、この半清浄ガスは、湿式集塵機２６からホッパー１４に供給され、主として高炉１の高圧操業時、ホッパー１４の１次均圧用ガスとして利用される。つまり、半清浄ガス管２６ａ（均排圧機構）によって、半清浄ガスがホッパー１４に送出され、これにより、ホッパー１４内が昇圧されるとともに、原料の装入後、ホッパー１４内が復圧されることとなる。

さらに、湿式集塵機２６には、湿式集塵機２６において生じた湿ダスト（スラッジスラリー）を処理する湿式処理用付帯設備３８（シックナー、配管、ポンプ設備等）が設けられている。湿式処理用付帯設備３８で精製処理された水は、湿式集塵機２６で再利用され、湿式処理用付帯設備３８で処理された湿ダストは、外部に運搬されることとなる。

このように、高炉本体１０から排出された高炉ガスは、除塵器２４で除塵されることになるが、上記したように除塵器２４は、高炉ガスの流速を、除塵対象となるダストの粒径によって定まる終末速度以下に低下させて、ダストを重力分離するものであるため、分離可能なダストの粒径が５０μｍ以上に留まり、乾ダストの除塵率が４０％〜５０％と低い。したがって、清浄ガス中のダスト含有量を要求量（例えば、５ｍｇ／Ｎｍ^３以下）まで低減させるためには、湿式集塵機２６における除塵率を５０％〜６０％以上にする必要があり、湿式集塵機２６の除塵負荷が大きくなってしまい、湿式集塵機２６の運転動力に要するコストがかかる。また、湿式集塵機２６で回収される湿ダスト（スラッジスラリー）が大量となるため、湿式処理用付帯設備３８の処理負荷が増大するとともに、湿式処理用付帯設備３８から外部への湿ダストの運搬費用および脱水処理費用等がかかってしまう。

また、除塵器２４で分離される乾ダストは、銑鉄を１ｔｏｎ生成するにあたり、４ｋｇ〜５ｋｇ程度生じ、５０００ｍ^３級の大型高炉では、５０ｔｏｎ〜６０ｔｏｎ／日の乾ダストが除塵器２４から排出されることとなる。このような乾ダストは、焼結工場の床敷き原料として再利用されているものの、乾ダストを低減して、高炉本体１０に装入される原料の歩留まりを向上させ、銑鉄自体のコストを低減したいという要望もある。

そこで、本実施形態の高炉１は、除塵器２４の上流側でダストを除去する除塵機構１００を備えている。以下、この除塵機構１００について詳述する。

（除塵機構１００）
図２および図３は、除塵機構１００の設置箇所を説明する図であり、図２は、高炉本体１０を上面から見た概略図を示し、図３は、図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線の部分断面図を示す。なお、図２中、ノズル４０ａ、４０ｂは遮蔽蓋４２を外した状態を示し、ノズル４０ｃはプロテクター５０の交換時を示し、ノズル４０ｄは遮蔽蓋４２を設置した状態を示す。

これらの図に示すように、高炉本体１０の炉口上部のガス捕集マンテル１０ｂには、ガス排出口１０ｃが設けられており、オフテーク管１６は、ガス排出口１０ｃに接続されるようにガス捕集マンテル１０ｂに傾斜設置されている。本実施形態において、オフテーク管１６は、ガス捕集マンテル１０ｂに４つ設置されている。

また、オフテーク管１６における付け根部（ガス排出口１０ｃとの接続箇所の近傍）には、鉛直上方向に延在したノズル４０（図２中、４０ａ〜４０ｄで示す）が設けられている。ノズル４０は、長円形状（小判型形状）の管であり、プロテクター５０を出し入れするために設けられている（図２のノズル４０ｃ参照）。プロテクター５０は、分配シュート１０ａを介して装入される原料ｍから、高炉本体１０の炉口円周方向壁部を保護するために（損傷させないように）、高炉本体１０に複数個設置されるものである。

また、ノズル４０の遮蔽蓋４２の真上近傍には、ワイヤ６２と、ワイヤ６２を牽引する不図示の駆動手段と、ワイヤ６２の先端に設けられたフック６４とを含んで構成されるホイスト６０が設けられている。

さらに、ガス捕集マンテル１０ｂには、高炉１の休風時に高炉本体１０の炉口部の点検やメンテナンスを行うために、ガス捕集マンテル１０ｂの周方向の４方位に、炉口マンホール１０ｄ、１０ｅ、１０ｆ、１０ｇが設けられている。なお、炉口マンホール１０ｄは分配シュート１０ａの取替え用の大開口マンホールである。

ここで、高炉本体１０の炉口部の点検およびメンテナンス工事について説明する。なお、メンテナンス工事として、損傷したプロテクター５０およびステーブクーラ７０を交換する工事を例に挙げて説明する。まず、高炉１の休風時に炉内の原料ｍの堆積レベルを下げる（減尺という）。そして、プロテクター５０の交換工事では、ノズル４０の遮蔽蓋４２に設けられた吊りピース４２ａにフック６４を掛止し、不図示の駆動手段を駆動してワイヤ６２を牽引し、遮蔽蓋４２を取り外す。続いて、損傷したプロテクター５０を高炉本体１０から取り外し、フック６４にプロテクター５０を掛止して、ワイヤ６２を牽引し、ノズル４０からプロテクター５０を外部に取り出す。その後、フック６４に新たなプロテクター５０を掛止しワイヤ６２を垂下させ、ノズル４０を介してプロテクター５０を高炉本体１０内に導入した後、プロテクター５０を高炉本体１０に取り付ける。

ステーブクーラ７０の交換工事では、同様に、上記４つのノズル４０以外に炉口マンホール１０ｄ、１０ｅ、１０ｆ、１０ｇの蓋に設けられた吊りピースにフック６４を掛止し、不図示の駆動手段を駆動してワイヤ６２を牽引し、蓋を取り外す。続いて、損傷したステーブクーラ７０を高炉本体１０から取り外し、フック６４にステーブクーラ７０を掛止して、ワイヤ６２を牽引し、炉口マンホール１０ｄ、１０ｅ、１０ｆ、１０ｇからステーブクーラ７０を外部に取り出す。その後、フック６４に新たなステーブクーラ７０を掛止しワイヤ６２を垂下させ、炉口マンホール１０ｄ、１０ｅ、１０ｆ、１０ｇを介してステーブクーラ７０を高炉本体１０内に導入した後、ステーブクーラ７０を高炉本体１０に取り付ける。

このように、高炉本体１０の炉口部の点検およびメンテナンス工事では、最大で８つの開口（４つのノズル４０、および、炉口マンホール１０ｄ、１０ｅ、１０ｆ、１０ｇ）を通じて、分配シュート１０ａやプロテクター５０、ステーブクーラ７０が交換されることとなる。

また、図２、図３に示すように、オフテーク管１６には、ガス排出口１０ｃから排出された高炉ガスに含有されるダストを分離する除塵機構１００が設けられている。本実施形態において、除塵機構１００は、慣性力衝突方式（慣性力集塵方式）の多列長尺材で構成された捕集ユニット１１０と、捕集ユニット１１０をノズル４０に懸架する懸架手段１２０を備えている。また、捕集ユニット１１０は、ガス排出口１０ｃ側に配される第１ユニット１１２と、第１ユニット１１２より上昇管１８側に配される第２ユニット１１４とを含んで構成される。

図４は、除塵機構１００の具体的な構成を説明する図であり、図３のＩＶ−ＩＶ断面図を示す。図４に示すように、懸架手段１２０は、第１ユニット１１２および第２ユニット１１４がオフテーク管１６内に配されるように捕集ユニット１１０をノズル４０に懸架する。なお、本実施形態において、懸架手段１２０は、少なくとも捕集ユニット１１０の下端１１０ａが高炉本体１０内に位置するように、捕集ユニット１１０を懸架する。

図５、図６は、捕集ユニット１１０の具体的な構成を説明する図であり、図５は捕集ユニット１１０の部分斜視図を示し、図６は図４のＶＩ−ＶＩ線断面図を示す。捕集ユニット１１０は、慣性力衝突方式のユニットであり、高炉ガス等の含塵ガスを邪魔板等に衝突させたり、ガス流れの急激な方向転換を行ったりすることで、ガス流れ中のダストをその慣性力によって分離捕集するものである。

図５、図６に示すように、第１ユニット１１２は、複数（ここでは、９つ）の衝突部材１３０で構成され、複数の衝突部材１３０は、連結部材１１６によって、高炉ガスの流れ（図５中、白抜き矢印で示す）と直交する方向（オフテーク管１６の流路断面内方向）に所定間隔離隔して連結されている。第２ユニット１１４は、複数（ここでは、８つ）の衝突部材１３０で構成され、第１ユニット１１２と同様に、複数の衝突部材１３０は、連結部材１１６によって、高炉ガスの流れと直交する方向に所定間隔離隔して千鳥配置に連結されている。

また、本実施形態の衝突部材１３０は、鉛直方向に延在するとともに、水平断面がコの字形状の溝型鋼（チャンネル型）で構成されており、平板部１３２と、平板部１３２における水平方向の両端部から突出した突出部１３４とを含んで構成される。

衝突部材１３０は、突出部１３４が、平板部１３２よりも高炉ガスの流れ方向（図６中、白抜き矢印で示す）の上流側（ガス排出口１０ｃ側）に位置するように懸架手段１２０（図４参照）に保持される。したがって、第１ユニット１１２を構成する衝突部材１３０の平板部１３２には、ガス排出口１０ｃ側に臨むとともに高炉ガスが衝突する第１の衝突面１３２ａが設けられ、第２ユニット１１４を構成する衝突部材１３０の平板部１３２には、ガス排出口１０ｃ側に臨むとともに高炉ガスが衝突する第２の衝突面１３２ｂが設けられることとなる。

また、第１ユニット１１２は、複数の第１の衝突面１３２ａが、ガス排出口１０ｃからの距離が等しい位置に、高炉ガスを通過させる間隙を維持して配されるように懸架手段１２０に保持され、第２ユニット１１４は、複数の第２の衝突面１３２ｂが、ガス排出口１０ｃからの距離が等しい位置に間隙を維持して配されるように懸架手段１２０に保持される。上記したように、第１ユニット１１２は、第２ユニット１１４よりガス排出口１０ｃ側に配されるため、複数の第２の衝突面１３２ｂは、複数の第１の衝突面１３２ａが配される位置よりもガス排出口１０ｃからの距離が大きい位置に配されることとなる。

また、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、第２の衝突面１３２ｂは、隣り合う第１の衝突面１３２ａの間に形成される間隙Ｓに臨んで配される。本実施形態では、第１ユニット１１２の衝突部材１３０間のピッチ（間隙Ｓ）の半分の位置に、ガス排出口１０ｃからの距離を異にして第２ユニット１１４の衝突部材１３０を並べた、所謂千鳥配置となっており、高炉ガスが流れると、ガス流れの隘路（ラビリンス）が形成されることとなる。

このように、衝突部材１３０を配した第１ユニット１１２、第２ユニット１１４で構成される捕集ユニット１１０をオフテーク管１６内に配することにより、高炉ガス中のダストを効率よく除去することができる。具体的に説明すると、図６（ｃ）に示すように、ガス排出口１０ｃから排出された高炉ガスＧ１は、第１ユニット１１２の第１の衝突面１３２ａに衝突し、高炉ガスＧ１の流れ方向が急激に変更されて、突出部１３４との間で渦流を形成する。この渦流の形成過程において高炉ガスＧ１が澱み、ダストｄは、高炉ガスＧ１の流速に応じた慣性力を受け、高炉ガスＧ１の流速より重力沈降速度の方が大きくなったところで、高炉ガスＧ１のガス流れから分離されて下方に落下して高炉本体１０内に返送される。

そして、高炉ガスＧ１は、第１ユニット１１２の衝突部材１３０間の間隙Ｓを通過して、第２ユニット１１４の第２の衝突面１３２ｂに向かって流れる。なお、間隙Ｓは、第１ユニット１１２に向かって流れる高炉ガスＧ１の流路幅（すなわち、ガス排出口１０ｃの幅）と比較して極めて短いため、高炉ガスＧ１は、間隙Ｓを通過することで流速が増加する。こうして、間隙Ｓを通過した高炉ガスＧ１は流速が増加されて、第２の衝突面１３２ｂに衝突する。第２の衝突面１３２ｂに衝突した高炉ガスＧ１は、第１の衝突面１３２ａに衝突した際と同様に、突出部１３４との間で渦流を形成し、この渦流の形成過程において高炉ガスＧ１が澱み、ダストｄは下方に落下して高炉本体１０内に返送されることとなる。

このように、第２の衝突面１３２ｂに衝突する高炉ガスＧ１の方が、第１の衝突面１３２ａに衝突する高炉ガスＧ１より流速が大きくなるため、第２ユニット１１４の捕集分離効率は、第１ユニット１１２より大きくなる。また、第１ユニット１１２と、第２ユニット１１４との間隔が短い程、第２ユニット１１４の捕集分離効率は向上する。

こうして、捕集ユニット１１０においてダストｄが除去された高炉ガスＧ２は、オフテーク管１６、上昇管１８、下降管２０を通って、除塵器２４に導入されることとなる。

図４に戻って説明すると、上記したように、第２ユニット１１４を構成する衝突部材１３０の第２の衝突面１３２ｂは、第１ユニット１１２を構成する衝突部材１３０の第１の衝突面１３２ａの間に形成される間隙Ｓに臨んで千鳥配置に配されている。つまり、ガス排出口１０ｃから見ると、第２の衝突面１３２ｂが、隣り合う第１の衝突面１３２ａの間に位置しており、第１の衝突面１３２ａ、第２の衝突面１３２ｂが隙間なく配されているように見える。したがって、捕集ユニット１１０に導入される高炉ガスＧ１は、第１の衝突面１３２ａまたは第２の衝突面１３２ｂに衝突することとなり、高炉ガスＧ１の除塵効率を向上させることができる。

懸架手段１２０は、捕集ユニット１１０を懸架するものであり、捕集ユニット１１０の上端および下端を保持するとともに、捕集ユニット１１０の長手方向（鉛直方向）のスチフナーとして機能する枠部材１２２と、枠部材１２２の上部に接続された懸垂部材１２４と、懸垂部材１２４の上部に設けられたピン１２６と、懸垂部材１２４に設けられた吊りピース１２８とを含んで構成される。そして、ピン１２６が、ノズル４０の開口近傍に設けられたピン軸受４４に掛止されることで、懸架手段１２０は、捕集ユニット１１０を着脱自在、かつ、揺動可能に懸架する。

図７は、懸架手段１２０のピン１２６の掛止態様を説明する図である。図７に示すように、ピン１２６は円柱形状であり、ピン軸受４４は、ピン１２６より大径の凹部４４ａを有している。したがって、ピン１２６をピン軸受４４の凹部４４ａに載置（掛止）するだけで、ピン１２６と凹部４４ａとの対偶で、捕集ユニット１１０を自由懸垂することができる。このように、ピン１２６を凹部４４ａに載置するといった簡易な構成で、懸架手段１２０は、捕集ユニット１１０を着脱自在に懸架することが可能となる。

具体的に説明すると、除塵機構１００をノズル４０（オフテーク管１６）に設置する際には、まず、ノズル４０の遮蔽蓋４２を取り外し、懸架手段１２０の吊りピース１２８にフック６４を掛止し、不図示の駆動手段を駆動してワイヤ６２を垂下させ（図７中、白抜き矢印で示す）、ピン１２６を凹部４４ａに載置する。こうして、除塵機構１００がノズル４０に懸架されることとなる。また、除塵機構１００をメンテナンスする場合、ノズル４０の遮蔽蓋４２を取り外し、懸架手段１２０の吊りピース１２８にフック６４を掛止し、不図示の駆動手段を駆動してワイヤ６２を牽引する。こうして、除塵機構１００をノズル４０から容易に取り外すことができる。

また、捕集ユニット１１０がノズル４０に固定されている場合、捕集ユニット１１０は、高炉ガスＧ１のガス圧（風圧）を受けるため、固定箇所が破損する可能性が高い。したがって、固定箇所の破損を抑制するために、固定箇所を補強する必要がある。しかし、本実施形態では、ピン１２６が凹部４４ａに固定されているわけではないため、除塵機構１００の取り付け箇所の補強の必要がない。

また、ピン１２６が凹部４４ａに載置されているため、捕集ユニット１１０は、ピン１２６を軸として揺動可能である。図８は、懸架手段１２０による捕集ユニット１１０の揺動を説明する図である。上記のように、本実施形態において、捕集ユニット１１０の下端１１０ａ、すなわち、衝突部材１３０の下端は、高炉本体１０内に配されている。したがって、図８（ｂ）に示すように、捕集ユニット１１０は、高炉ガスＧ１のガス圧によって上昇管１８側（高炉ガスの流れ方向下流側）に移動して、第２ユニット１１４を構成する衝突部材１３０が高炉本体１０に当接することとなる。

これにより、第２ユニット１１４と、高炉本体１０のガス排出口１０ｃの下端縁との間に形成される隙間を小さくすることができ、高炉ガスＧ１が隙間を通じて除塵器２４に導かれる事態（ショートパス）が抑制され、除塵機構１００によるダストの除去効率を向上させることができる。

なお、除塵機構１００は、高炉ガスＧ１のガス圧のみで高炉本体１０に押し付けられているため、高炉１の休風時等、高炉ガスＧ１のガス圧が生じない場合には、図８（ａ）に示すように、垂直懸垂の位置に戻り、第２ユニット１１４と高炉本体１０との間に間隙が形成されることとなる。これにより、ノズル４０を通じて除塵機構１００を取り出す際に、高炉本体１０と捕集ユニット１１０との接触を回避することができる。

以上説明したように、本実施形態にかかる除塵機構１００によれば、除塵器２４の上流側であるオフテーク管１６に衝突部材１３０を配することで、除塵器２４に送出されるダストを低減することができる。これにより、除塵器２４において分離される乾ダストの防塵負荷を少なくすることが可能となる。また、湿式集塵機２６に送出されるダストも低減できるため、湿式集塵機２６の除塵負荷を削減でき、湿式集塵機２６の運転動力に要するコストを低減することが可能となる。また、湿式集塵機２６で回収される湿ダスト（スラッジスラリー）を削減できるため、湿式処理用付帯設備３８の処理負荷を低減することが可能となるとともに、湿式処理用付帯設備３８から外部への湿ダストの運搬費用および脱水処理費用等を削減することができる。

また、上記したように、オフテーク管１６に衝突部材１３０を配することで、除塵機構１００で捕集分離したダストを高炉本体１０内に返送することができる。したがって、高炉本体１０に装入される原料の歩留まりを向上させることが可能となる。

さらに、上記したように、捕集ユニット１１０は、オフテーク管１６から着脱自在に設けられているため、損耗時等に容易に取り換えることができる。

なお、第１ユニット１１２および第２ユニット１１４で構成される捕集ユニット１１０をオフテーク管１６内に配した場合、除塵機構１００を設けない場合と比較して、圧力損失はΔＰ＝２０〜３０ｍｍＨ_２Ｏ程度と小さく、既存の高炉１に除塵機構１００を設置しても操業実施上問題はないことが確認されている。

（第１の変形例）
図９は、第１の変形例にかかる捕集ユニット２１０を説明する図である。上記実施形態において、第１ユニット１１２または第２ユニット１１４を構成する複数の衝突部材１３０が直線形状に配列されている捕集ユニット１１０を例に挙げて説明した。しかし、図９に示すように、捕集ユニット２１０の第１ユニット２１２および第２ユニット２１４は、高炉本体１０に当接した際に、高炉本体１０の当接部位と合致する寸法関係（例えば、高炉本体１０の当接部位の曲率に相当する曲率）となるように湾曲して配される。

これにより、捕集ユニット２１０が、高炉ガスＧ１のガス圧によって上昇管１８側（高炉ガスの流れ方向下流側）にスウィング（揺動）移動して、第２ユニット２１４を構成する衝突部材１３０が高炉本体１０に当接した場合、第２ユニット２１４を構成する衝突部材１３０と高炉本体１０とを密着させることができる。したがって、第２ユニット２１４と高炉本体１０との隙間をなくすことができ、高炉ガスＧ１が隙間を通じて除塵器２４に導かれる事態（ショートパス）を回避することが可能となる。

（第２の変形例）
上記実施形態において、衝突部材１３０が、水平断面がコの字形状の溝型鋼（チャンネル型）で構成されている場合を例に挙げて説明した。しかし、衝突部材は、第２の衝突面１３２ｂが、複数の第１の衝突面１３２ａの間に形成される間隙Ｓに臨んで配されており、衝突部材の両端が、衝突部材の中央よりガス排出口１０ｃ側に向かって突出していれば、形状に限定はない。

例えば、図１０（ａ）に示すように、水平断面がＶ字形状の等辺山形鋼（アングル型）で構成された衝突部材３３０を採用した捕集ユニット３１０としてもよい。

また、上記実施形態では、第１の衝突面１３２ａと、第２の衝突面１３２ｂとが、それぞれ異なる衝突部材１３０に設けられ、第２の衝突面１３２ｂが、複数の第１の衝突面１３２ａの間に形成される間隙Ｓに臨んで配されている構成を例に挙げて説明した。しかし、衝突部材は、高炉ガスを通過させる間隙を維持して配される複数の第１の衝突面１３２ａと、第１の衝突面１３２ａが配される位置とガス排出口１０ｃからの距離が異なる位置に配される第２の衝突面１３２ｂと、を含み、第２の衝突面１３２ｂは、ガス排出口１０ｃ側から見ると、少なくとも一部が、複数の第１の衝突面１３２ａの間に位置していればよく、例えば、図１０（ｂ）に示すように、第１の衝突面１３２ａ、第２の衝突面１３２ｂが同一の衝突部材４３０に設けられてもよい。この場合、衝突部材４３０は、水平方向（高炉ガスＧ１の流れ方向と直交する方向）に突出または陥没した所謂ジグザグ形状の構造体で構成され、衝突部材４３０が水平方向に所定間隔離隔して配される捕集ユニット４１０となる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、上記実施形態では、高炉１がベルレス式炉頂装入装置１２を備える構成を例に挙げて説明した。しかし、炉頂装入装置に限定はなく、ベル式炉頂装入装置であってもよいし、他の形式の炉頂装入装置であってもよい。

また、上記実施形態では、除塵機構１００が、第１ユニット１１２および第２ユニット１１４を備える構成、つまり、ガス排出口１０ｃ側から衝突部材１３０群が２段配される構成を例に挙げて説明した。しかし、ガス排出口１０ｃ側から上昇管１８に向かって、複数段の衝突部材１３０群が配されれば、段数に限定はない。

また、上記実施形態において、衝突部材１３０が、鋼で構成される場合を例に挙げて説明したが、鋼以外の材料で構成されてもよい。

また、上記実施形態において、懸架手段１２０が、オフテーク管１６に連通されるとともに高炉本体１０を保護するプロテクター５０が通過するノズル４０に、複数の衝突部材１３０を懸架する構成を例に挙げて説明した。しかし、懸架手段１２０は、複数の衝突部材１３０がオフテーク管１６に配されるとともに、衝突部材１３０を揺動可能に懸架できれば、懸架箇所に限定はない。

また、上記実施形態において、第２ユニット１１４が高炉ガスＧ１のガス圧により上昇管１８側に移動して高炉本体１０に当接する構成を例に挙げて説明した。しかし、第２ユニット１１４が高炉本体１０に当接せずともよい。

また、上記実施形態において、懸架手段１２０は、捕集ユニット１１０の下端１１０ａが高炉本体１０内に位置するように、捕集ユニット１１０を懸架する構成を例に挙げて説明した。しかし、懸架手段１２０は、少なくとも第２の衝突面１３２ｂが設けられた複数の衝突部材１３０の下端が高炉本体１０内に位置するように、複数の衝突部材１３０を懸架できればよい。また、第２の衝突面１３２ｂが設けられた複数の衝突部材１３０の下端が高炉本体１０内に位置せずともよい。

また、上記実施形態において、複数の衝突部材１３０が、オフテーク管１６から着脱自在に設けられる構成を例に挙げて説明した。しかし、複数の衝突部材１３０は、オフテーク管１６に固定的に設けられていてもよい。

また、上記実施形態において、第２の衝突面１３２ｂが、第１の衝突面１３２ａが配される位置よりもガス排出口１０ｃからの距離が大きい位置に間隙を維持して複数配されるとともに、第２の衝突面１３２ｂは、隣り合う第１の衝突面１３２ａの間に形成される間隙Ｓに臨んで配される構成を例に挙げて説明した。しかし、高炉ガスを通過させる間隙を維持して配される複数の第１の衝突面１３２ａと、第１の衝突面１３２ａが配される位置とガス排出口１０ｃからの距離が異なる位置に配される第２の衝突面１３２ｂと、を含み、第２の衝突面１３２ｂは、ガス排出口１０ｃ側から見ると、少なくとも一部が、隣り合う第１の衝突面１３２ａの間に位置していればよい。

また、上記実施形態において、第１の衝突面１３２ａが設けられた衝突部材１３０および第２の衝突面１３２ｂが設けられた衝突部材１３０を例に挙げて説明した。しかし、複数の衝突部材は、衝突面をガス排出口１０ｃ側に臨ませて、オフテーク管１６内に互いに離隔して配されていれば、衝突面の数に限定はない。

本発明は、高炉ガス本体から排出される高炉ガス中のダストを除塵する除塵機構、および、高炉に利用することができる。

１ 高炉
１０ 高炉本体
１０ｃ ガス排出口
１６ オフテーク管
１８ 上昇管
４０ ノズル
１００ 除塵機構
１２０ 懸架手段
１３０ 衝突部材
１３２ａ 第１の衝突面
１３２ｂ 第２の衝突面

Claims (10)

1. 高炉本体のガス排出口から、オフテーク管および上昇管を介して外部に排出される高炉ガス中のダストを除塵する除塵機構であって、
   前記高炉ガスが衝突してガス流れ中のダストを分離する衝突面が設けられた衝突部材を複数備え、
   複数の前記衝突部材は、前記衝突面を前記ガス排出口側に臨ませて、前記オフテーク管内に互いに離隔して配されていることを特徴とする除塵機構。
2. 前記衝突面は、
   前記高炉ガスを通過させる間隙を維持して配される複数の第１の衝突面と、
   前記第１の衝突面が配される位置と前記ガス排出口からの距離が異なる位置に配される第２の衝突面と、
   を含み、
   前記第２の衝突面は、前記ガス排出口側から見ると、少なくとも一部が、隣り合う前記第１の衝突面の間に位置していることを特徴とする請求項１に記載の除塵機構。
3. 前記第２の衝突面は、前記第１の衝突面が配される位置よりも前記ガス排出口からの距離が大きい位置に間隙を維持して複数配され、
   前記第２の衝突面は、隣り合う前記第１の衝突面の間に形成される前記間隙に臨んで配されることを特徴とする請求項２に記載の除塵機構。
4. 前記第１の衝突面と、前記第２の衝突面とは、それぞれ異なる衝突部材に設けられており、
   前記衝突部材の両端は、該衝突部材の中央より前記ガス排出口側に位置していることを特徴とする請求項２または３に記載の除塵機構。
5. 前記複数の衝突部材は、前記オフテーク管から着脱自在に設けられることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の除塵機構。
6. 前記複数の衝突部材を揺動可能に懸架する懸架手段を備えたことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の除塵機構。
7. 前記懸架手段は、少なくとも一部の衝突部材の下端が前記高炉本体内に位置するように、前記複数の衝突部材を懸架することを特徴とする請求項６に記載の除塵機構。
8. 少なくとも前記複数の衝突部材は、前記高炉本体の当接部位と合致する寸法関係となるように湾曲して配されることを特徴とする請求項７に記載の除塵機構。
9. 前記懸架手段は、前記オフテーク管に連通されるとともに前記高炉本体を保護するプロテクターが通過するノズルに、前記複数の衝突部材を懸架することを特徴とする請求項６から８のいずれか１項に記載の除塵機構。
10. 高炉本体と、
    前記高炉本体に開口したガス排出口と、
    前記ガス排出口に接続されたオフテーク管と、
    前記オフテーク管に接続された上昇管と、
    前記ガス排出口から、前記オフテーク管および前記上昇管を介して外部に排出される高炉ガス中のダストを除塵する除塵機構と、
    を備え、
    前記除塵機構は、
    前記高炉ガスが衝突してガス流れ中のダストを分離する衝突面が設けられた衝突部材を複数有し、
    複数の前記衝突部材は、前記衝突面を前記ガス排出口側に臨ませて、前記オフテーク管内に互いに離隔して配されていることを特徴とする高炉。

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