JP2553935B2 - 焼結機排ガスの脱硫脱硝方法 - Google Patents

焼結機排ガスの脱硫脱硝方法

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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は焼結機排ガスの脱硫脱硝方法、特に湿式脱硫
と乾式脱硝を組合せた脱硫脱硝方法の改良に関する。
〔従来の技術〕
粉状の鉱石原料等を高炉装入原料として使用するため
焼結塊状化させる焼結機から出る排ガスは、粉塵及び硫
黄酸化物(SOx)、窒素酸化物(NOx)等の有害物質を含
んでおり、環境保全上何らかの浄化工程を経た上で大気
中に放出される。
これらのSOx、NOx等の除去方法としては、湿式脱硫法
とアンモニアを用いる接触還元による脱硝方法が知られ
ている。ここで用いられている接触還元方法は、通常30
0℃以上の高温で操作されるため、湿式脱硫工程におい
て50〜60℃に低下した排ガス温度を300℃以上に昇温す
る工程を必要とする。従来、昇温方法としては放出前の
排ガスとの熱交換や再加熱炉による加熱などの手段が用
いられている。また、排ガス中に含まれる一酸化炭素
を、酸化触媒を用いて酸化し、その反応熱によって昇温
する方法も提案されている(特開昭59−4422号公報)。
また、省エネルギー等の観点から炭素質吸着材を使用
し、乾式法で脱硫、脱硝を行う試みがなされている。こ
の方法によれば湿式法の場合のような温度低下の問題は
ないが、アンモニアの存在下又は不存在下に脱硫を行う
際にSOxは硫酸アンモニウムあるいは硫酸の形で炭素質
吸着材に吸着除去される。これらの物質の吸着した炭素
材はSOxの吸着能力が低下し、NOxの分解触媒としての活
性も低下するので加熱方式により再生し、循環使用され
る。炭素質吸着材は、再生時のSO3→SO2の還元反応ある
いは移送時の摩耗等により消費される。従って経済的な
操業のためには高価な炭素質吸着材の消費量をできるだ
け少なくすることが必要である。炭素質吸着材上のSOx
吸着量が増加してくると、SOx吸着能力よりも脱硝性能
の低下の方が著しいので、未だSOx吸着能力を有してい
るにも拘わらず再生工程へ送ることが必要となり、再生
頻度が増し、吸着材の消費量も多くなる。この問題を解
決するため、焼結機排ガスをSOx濃度の低い焼結過程前
半部の排ガスとSOx濃度の高い焼結過程後半部の排ガス
とに2分し、別経路で処理を行う方法も提案されている
(特開昭58−170523号,580−196828号各公報など)。
しかしながらこれらの方法によってもSOxの吸着、再
生に伴う吸着材の損耗量は多く、経済的な方法とは言い
難い。
〔発明が解決すべき課題〕
本発明の方法は、前記湿式脱硫と接触還元方式による
脱硝の組合せにおける排ガスの昇温の問題、あるいは炭
素質吸着材を用いた脱硫、脱硝における炭素材の消耗の
問題を解決し、エネルギー効率がよく、しかも炭素材の
消耗の少ない、焼結機排ガスの脱硫脱硝方法を提供する
ことを目的とする。
〔発明を解決するための手段〕
本発明は上記目的を達成する方法であって、鉄鉱石の
焼結を行う焼結機排ガスを湿式脱硫処理し、次いでアン
モニアの作用により脱硝することによる焼結機排ガスの
脱硫脱硝方法において、焼結機に付設されている焼結鉱
冷却装置を用い、該焼結鉱冷却装置への冷却用空気の導
入管及び排出管に、湿式脱硫処理後の温度の低下した排
ガスの配管を接続し、該湿式脱硫処理後の温度の低下し
た排ガスを焼結機を出た高温の焼結鉱と接触させること
によって焼結鉱を冷却すると共に排ガスを昇温し、この
昇温した排ガスをアンモニアの存在下に100〜200℃の温
度範囲で活性炭素材と接触させる焼結機排ガスの脱硫脱
硝方法である。すなわち本発明の方法は湿式脱硫と比較
的低温で脱硝が可能な活性炭素材による脱硝を組合せ、
湿式脱硫後の温度の低下した排ガスを焼結鉱の冷却用ガ
スとして使用することによって焼結鉱の温度を下げると
共に排ガスの温度を炭素材による脱硝に必要な温度まで
昇温させることを特徴とする。
次に本発明の方法を第1図のプロセスフローシートに
従って説明する。
焼結機1を出た排ガスは通常80〜140℃の温度を有
し、50〜300ppmのSOxと100〜400ppmのNOxを含有してい
る。この排ガスを電気集塵機等の集塵機2を通じて除塵
たのち湿式脱硫装置3で、脱硫処理する。ここで使用す
る脱硫装置は特に限定されるものではなく、通常湿式脱
硫方法として用いられている、石灰石膏法や水酸化マグ
ネシウム/硫酸マグネシウム法等の各種方法を用いるこ
とができる。湿式脱硫装置3において500ppm以下までSO
xを除去された排ガスは、湿式脱硫装置内で水と接触す
ることにより温度が低下し50〜60℃となる。
一方焼結機1で焼結された焼結鉱は800〜1100℃で排
出され、焼結鉱冷却装置4内を移送される間に送風され
る冷却用ガスと接触して100〜300℃に冷却され系外に取
出される。
通常この冷却用ガスとしては空気が使用されている
が、本発明の方法においてはこの冷却用ガスの1部とし
て前記の湿式脱硫装置を出た脱硫後の排ガスを使用す
る。50〜60℃の温度で焼結鉱冷却装置に導入された排ガ
スは、該装置内で焼結鉱を冷却する間に加温され、150
〜220℃で冷却装置を出る。通常の焼結プロセスにおい
ては脱硫後の排ガスのみでは冷却能力が不足するので1
部冷却用空気8を併用する。
従来の焼結プロセスにおける脱硫後排ガスと冷却用空
気量の1例を表1に示す。
すなわち表1の例においては第1及び第2セクション
の冷却用空気の替りに脱硫後排ガスを使用すればよい。
また、冷却装置4を出る脱硫後排ガスの温度が高くなり
すぎるときは、バルブ9を開いて低温の脱硫後排ガスを
バイパスさせて調整する。運転中の温度の変動に対して
は排ガスの温度及び焼結鉱の温度を測定し、それに応じ
て脱硫脱硫排ガスの、バイパス量及び空気量を調整すれ
ばよい。
湿式脱硫により大部分のSOxを除去した排ガスから、
更にNOxを除去する方法としては、通常脱硝装置として
最も一般的に使用されている接触還元方法が考えられ
る。しかしながらこの場合にはガスを280℃以上の高温
に昇温する必要がある。そのため、本発明の方法におい
ては、比較的低温で脱硫が可能な、活性炭素素材を使用
した乾式脱硝装置を使用する。しかもこの乾式脱硝装置
は、触媒として活性炭素素材を使用するため、共存する
SOxも除去できるのでガス中のSOx量の変動にも対処でき
るので脱硫工程を厳密に管理する必要がないという利点
がある。
焼結鉱冷却装置4で昇温され、必要によりバイパスを
経由した低温の排ガスを加えて120〜220℃に調整された
50ppm以下のSOx及び100〜400ppmのNOxを含有する脱硫後
排ガスは、含有するSOxおよびNOxに対し0.5〜2.5モル比
のアンモニア7を添加された後活性炭素材を充填した乾
式脱硝装置5に導かれ脱硝処理された後、煙突6から排
出される。ここで使用する乾式脱硝装置5は脱硝触媒と
て活性炭素素材を充填したものであって、固定床あるい
は移動床形式のいずれでもよく、処理ガス量、処理ガス
条件、立地条件等により任意の形式、形状のものを使用
することができる。移動床形式の乾式脱硝装置1例を第
3図に示す。第3図の装置は、上部に活性炭素材入口2
1、下部に活性炭素材出口22、外周下方に処理ガス入口2
3及び入口とは反対側の外周上方に処理ガス出口24を有
する容器内にルーバー27によって支持された活性炭素材
層25を形成することによって構成されている。本装置に
おいて、活性炭素材は充填層を形成しつつ上方から下方
へ移動し、NOxを含有する処理ガスは入口23の前でアン
モニア26を添加されたのち装置内に入り、活性炭素材層
を横切って通過する間にNOxが分解除去され、出口24か
ら排出される。活性炭素材としては、石炭類を乾留して
得られるコークスを賦活した活性コークスあるいは活性
炭を、最大粒子径が1.0〜25mm程度の粒子状、好ましく
は3.0〜10mmφ×3.0〜15mmのペレット状としたものを使
用する。脱硝処理は100〜220℃好ましくは140〜200℃の
範囲で実施する。100℃未満では脱硝性能が低下するの
で好ましくなく、また、220℃を超えると活性炭素材の
損耗量が多くなるので好ましくない。脱硝率はガスの脱
硝装置内での滞留時間あるいは温度等を調整することに
より最高85%の範囲で任意に設定することができる。
この脱硝工程においては脱硝のほかに、排ガス中に残
存するSOxあるいは重金属ダストなどの有害物質も同時
に除去することができる。
〔実施例〕
以下本発明を実施例により更に詳細に説明する。
(1)排ガス昇温試験 第2図に示す湿式脱硫装置を組込んだ焼結機排ガス処
理プロセスにおいて、湿式脱硫装置を出た低温の排ガス
を焼結鉱の冷却ガスとして使用することによる排ガスの
昇温試験を行った。
第2図に示すフローシートにおいて、通常はバルブ10
と14が閉、9,11,12及び13が開の状態で運転されてい
る。この装置において、バルブ9、12及び13を閉とし、
10、11及び14を開として運転し、第2図のA〜Dにおけ
るガスの流量と温度を測定した結果を表2に示す。
すなわち、通常運転においてこのプロセスに、接触還
元方法による脱硝工程あるいは活性炭を用いた湿式脱硝
装置を組込む場合には、湿式脱硫装置を出たガスをそれ
ぞれ280℃以上あるいは120〜220℃に昇温するため、昇
温設備を設置する必要がある。これに対し、本発明の方
法によれば、新たに昇温設備を設置することなく120〜2
20℃に昇温することができるので前記昇温に要するエネ
ルギーを節約することができ、更に冷却用の空気量も大
幅に減少させ得ることが判る。
(2)脱硝試験 次に前記排ガス昇温試験において、焼結鉱の冷却に使
用して昇温した排ガスを第3図に示した装置を用いて処
理し、脱硝試験を行った。試験条件及び試験結果は次の
通りである。この結果から、昇温設備を設置することな
く優れた脱硝効果が得られることが判る。
活性コークス; 粒 径:5mmφ×7mm 比表面積:202m2/g 充填量 :500l 移動量 :6l/hr 処理温度;180〜185℃ 処理ガス量;201Nm3/hr NOx濃度 ;入口187ppm、出口37ppm 脱硝率 ;80.2% 〔発明の効果〕 本発明の方法によれば焼結機に付設されている焼結鉱
冷却装置を用い、湿式脱硫に処して脱硫を行い、温度の
低下した焼結機排ガスを焼結鉱の冷却ガスとして使用す
ることにより、焼結鉱の有する顕熱を、排ガスを脱硝処
理に必要な温度に昇温するために熱源として有効利用す
ることができると共に、従来焼結鉱の冷却に使用したあ
と特に有効な利用方法がなかった高温の排空気の量の大
幅に減少させることができ、全体として簡略なプロセス
とすることができる。
また、排ガスは大部分のSOxが除去された状態で活性
炭素材の脱硝装置へ送られるので活性炭素材の再生頻度
が少なくなり、長期間にわたって良好な運転状態を保つ
ことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明による焼結機排ガス処理プロセスの1
例を示すプロセスフローシートである。 第2図は、湿式脱硫装置を設置した既存の焼結機排ガス
処理プロセスにおいて、脱硫装置を出た排ガスを焼結鉱
の冷却装置に導くようにした例を示すプロセスフローシ
ートである。 第3図は、本発明の方法において使用する乾式脱硝装置
の1例を示す概略図である。 1……焼結機、2……集塵装置、3……湿式脱硫装置、
4……焼結鉱冷却装置、5……乾式脱硝装置、6……煙
突、7……アンモニア、8……空気、9、10、11、12、
13、14……バルブ、21……活性炭素材入口、22……活性
炭素材出口、23……処理排ガス入口、24……処理排ガス
出口、25……活性炭素材層、26……アンモニア、27……
ルーパー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き 合議体 審判長 大屋 晴男 審判官 藤井 俊二 審判官 渡辺 弘昭 (56)参考文献 特開 昭52−128875(JP,A)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】鉄鉱石の焼結を行う焼結機の排ガスを湿式
    脱硫処理し、次いでアンモニアの作用により脱硝するこ
    とによる焼結機排ガスの脱硫脱硝方法において、焼結機
    に付設されている焼結鉱冷却装置への冷却用空気の導入
    管及び排出管に、湿式脱硫処理後の温度の低下した排ガ
    スの配管を接続し、該湿式脱硫処理後の温度の低下した
    排ガスを、焼結機を出た高温の焼結鉱と接触させること
    によって焼結鉱を冷却すると共に排ガスを昇温し、この
    昇温した排ガスをアンモニアの存在下に100〜200℃の温
    度範囲で活性炭素材と接触させることを特徴とする焼結
    機排ガスの脱硫脱硝方法。
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