JP2597307B2

JP2597307B2 - 排気ガス切換え装置

Info

Publication number: JP2597307B2
Application number: JP7168994A
Authority: JP
Inventors: 健一矢島; 義雄内山; 賢滝浦
Original assignee: Kawasaki Jukogyo KK
Current assignee: Kawasaki Motors Ltd
Priority date: 1994-03-15
Filing date: 1994-03-15
Publication date: 1997-04-02
Anticipated expiration: 2012-04-02
Also published as: JPH07253280A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高炉等の製鉄用設備お
よびその他の反応機器等から発生する高温・高圧の排気
ガスを、乾式集塵機やガスエネルギ回収用の発電タービ
ンを含む排気ガスの処理系において適宜の経路に選択的
に通すことのできる排気ガス切換え装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】高炉から発生するガス（排気ガス）は、
ダストや不純物を含みながらもＣＯ（一酸化炭素）など
の可燃成分を多量に含み、しかも１００℃以上の熱と
２．５ｋｇ／ｃｍ^２Ｇ前後の圧力とを有するため、製鉄
所では、除塵等を施したうえでそのエネルギを回収した
り、燃料等として再利用したりするのが一般的である。
エネルギ回収のためには、発電機と接続された膨張ター
ビンが使用されることが多い。再利用としては、そのよ
うなタービンを通った排気ガスがほぼ大気圧にまで圧力
を下げられてそのまま燃料等として使われるか、または
一旦ガスホルダに貯蔵される。一方、排気ガスの除塵は
多くの場合、乾式集塵機（バグフィルタ）によって行わ
れる。ベンチュリスクラバなどのいわゆる湿式（散水
式）の除塵器に比べて温度降下や圧力損失が小さい、高
温ガス用のバグフィルタが実用化されたからである。

【０００３】ただし、高炉からの排気ガスをバグフィル
タやタービンに通す場合には、それらをバイパスするガ
ス経路が不可欠である。高炉が何年にもわたって連続的
に操業されるのに対し、タービンやバグフィルタは年間
に数回の点検・整備を必要とするからである。また高炉
は、年に数回数時間、全系の点検・整備のため休風が行
われ、その際の休風移行または再送風開始時等にガスの
圧力・温度を下げて操業されることがあるが、そのよう
な場合にタービンは機能せず、バグフィルタは結露によ
って濾布（フィルタ）が目詰まりする可能性があるから
でもある。そのほか、現在実用化されている瀘布の耐熱
性は２００℃程度が限界なので、排気ガスの温度が異常
に上がったときにもバグフィルタにそのガスを通すこと
はできない、という事情もある。

【０００４】高温用バグフィルタとエネルギ回収用ター
ビンとを含む、高炉排気ガスの従来の処理系を図６に示
す。高炉（ＢＦ）Ａのガス排出部（炉頂部）には、バグ
フィルタ（ＢＤＣ）Ｂと膨張タービン（ＴＲＴ）Ｃなど
が直列に接続され、塩素などの腐食成分を水洗除去する
洗浄塔Ｑを介してガスホルダＤにつながっている。それ
らを主たる経路とし、それと並列なバイパス経路とし
て、内部のベンチュリ部に散水する形式の湿式集塵機
（ＶＳ）Ｒならびにガスの減圧をするセプタム弁（Ｓ
Ｖ）Ｓなどが接続されている。上述のようにバグフィル
タＢにガスを通せない場合には、その前後のバルブＨ・
Ｉを閉じて湿式集塵機Ｒへガスをバイパスさせる。また
タービンＣにガスを通せない場合には、同様に，前後の
バルブＪ・Ｋを閉じてセプタム弁Ｓへバイパスさせ、ガ
ス圧力を下げる。ガスの圧力に応じてタービンＣ・セプ
タム弁Ｓへの各通風量を変更する場合には、高炉Ａのガ
ス圧力をセンサＦにて検知し、その信号によってタービ
ンＣまたはセプタム弁Ｓの開度を調整する。そのほか、
バグフィルタＢの上流側には温度センサＧとともに蒸発
冷却器Ｐ（未飽和状態で水を蒸発させガスを冷却するも
の）が設けられており、温度が異常に高い場合にそのガ
スを冷却をして濾布を保護する。

【０００５】なお、高炉排気ガスの従来の処理系につい
ては、特公昭５２−５０００２号公報にも記載がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】図６のような従来の処
理系は、バグフィルタおよびタービンという主たる装置
のほかに、湿式集塵機やセプタム弁・蒸発冷却器・洗浄
塔などを別々に配置するものであるため、設置スペース
や機器構成、ならびに機器の操作について最適ではな
い。つまり、別々に配置される各装置がそれぞれにスペ
ースを必要とするので全体的には系の占有スペースがか
なり大きくなるほか、湿式集塵機と蒸発冷却器・洗浄塔
が、ともに水を使用する点で共通しながらもそれぞれ独
立の装置とされているため、構成上の無駄がともなう。
また、図示のように数多くのバルブをそれぞれ別々の場
所に設けねばならないので、その点でも配置・構成上の
無駄があり、またそれぞれの開閉操作を一箇所では行え
ないという操作上の非効率をも招来している。バルブと
しては、眼鏡状の弁体が開口面に対し平行に移動して流
路の開閉をするゴッグル弁が使用されることが多いが、
その形式のものだととくに占有スペースが大きく、また
開閉操作に要する時間も長い。

【０００７】本発明は、排気ガス再利用のための処理機
能の一部を有して主たる経路（たとえば乾式集塵機やタ
ービンを含む経路）に対する有効なバイパス経路を含
み、かつ各経路に排気ガスを切り換えて通す機能をもつ
とともに、主たる装置（たとえば乾式集塵機やタービ
ン）以外の機器・装置の多くを集約して構成された排気
ガス切換え装置を提供するもので、上述の不都合を解消
することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載
の排気ガス切換え装置は、高炉等を発生源とする排気ガ
スに再利用のための処理（除塵・減圧・冷却等のうち必
要なもの）を施すとともにそのガスの経路を切り換える
排気ガス切換え装置であって、 a) 排気ガスの出入口となる複数の外部接続口、 b) 管や仕切り壁にて複数形成され外部接続口とそれぞ
れつながる排気ガスの内部通路、 c) 内部通路を選択してガスの経路を切り換えるべく上
記の管または仕切り壁の開口を開閉する複数の弁、およ
び d) 上記の弁にて選択されるいずれかの内部通路で散水
によりガスの除塵をする洗浄除塵器（前述の湿式集塵機
またはそれに類するもの）−を含めて構成したもので
ある。

【０００９】請求項２の排気ガス切換え装置は、請求項
１の装置におけるd)の洗浄除塵器に代えて、 e) 上記の弁にて選択されるいずれかの内部通路で以降
のガス圧力を下げる減圧手段（前述のセプタム弁と同様
の機能をするもの。当該機能を上記c)の弁に兼ねさせて
もよい）−を含めたものである。

【００１０】これには、請求項３に記載したように上記
d)の洗浄除塵器を加え、a)〜e)のすべてを備える排気ガ
ス切換え装置としてもよい。

【００１１】以上のような装置には、請求項４に記載の
ように、 f) 再利用先に最も近い外部接続口へつながる内部通路
のうちにガス中の一部成分（塩素など）を除去する洗浄
器（前述の洗浄塔と同様の機能をするもの）を設けると
なおよい。

【００１２】また請求項５のように、 g) 外部接続口の一つを乾式集塵機の上流に接続し、そ
の接続口へつながる内部通路のうちにガスの温度調整手
段（たとえば前述の蒸発冷却器のような冷却手段もしく
は燃焼器のような昇温手段またはそれらの両方）を設け
るのもよい。

【００１３】あるいは請求項６のように、 h) 外部接続口の一つをタービン（ガスエネルギ回収用
のタービン）の上流に接続し、その接続口へつながる内
部通路のうちに燃焼器（ガスの一部を燃焼させて加熱す
る手段）を設けるのもよい。

【００１４】なお上記c)の弁は、請求項７に記載のよう
に、円錐状部分を含む弁体が開口に対し直角方向に移動
する形式のもの（いわゆるポペット弁形式）にするとよ
い。

【００１５】

【作用】本発明の排気ガス切換え装置は、上記a)に示し
た複数の外部接続口のそれぞれが排気ガスの発生源やそ
のガスを通す外部の装置類（たとえば、バグフィルタ等
の乾式集塵機、エネルギ回収用タービン、またはガスホ
ルダなど最終供給先）と接続された状態で、排気ガスの
処理系の一部として使用される。それらの各外部接続口
は上記b)の内部通路のいずれかとつながっているが、各
内部通路は、上記c)の弁のいずれかが管や仕切り壁の開
口を開閉することにより適宜に開放され、または閉鎖さ
れる。したがって、排気ガスを上記外部の各装置に通す
か、またはそれらとは別の経路に通すかといった切り換
えは、本装置内にある当該c)の弁の操作により行うこと
ができる。ガスを通す外部の各装置とこの切換え装置と
の間に必要なバルブのほとんどは、そのような弁として
この切換え装置のうちに集約することができるので、互
いに離れた多数箇所にバルブが散在することによる前述
の配置・操作上の不都合が解消される。

【００１６】請求項１に記載した排気ガス切換え装置は
また、上記d)のように内部通路の一部のうちに洗浄除塵
器を有するので、排気ガスの処理系に乾式集塵機が含ま
れている場合に、当該乾式集塵機に対する有効なバイパ
ス経路を含むことになる。すなわち、乾式集塵機の点検
・整備の際や排気ガスの温度が不適当（たとえば濾布を
損傷する程度の高温、または結露する程度の低温）であ
る場合に、内部の弁による上記の切り換えによって乾式
集塵機へのガスを停止させるとともに、この洗浄除塵器
のある内部通路にガスを通すことができる。洗浄除塵器
は、ガスの温度を問わずに機能し、散水による除塵すな
わちガスの再利用のための処理をいつでも安定的に行え
る。なお、この切換え装置が洗浄除塵器を含むというこ
とは、乾式集塵機に代わる除塵作用がなされることに加
え、洗浄除塵器も一つの装置内に集約されること、すな
わち排気ガスの処理系全体の配置・構成・操作が容易に
なるというメリットがもたらされる。

【００１７】請求項２の切換え装置は、e)のとおり内部
通路の一部のうちに減圧手段を有するので、排気ガスの
処理系のうちにタービンなど圧力降下をともなう機器・
装置（以下、タービン等という）が含まれている場合
に、当該タービン等に対する有効なバイパス経路を有す
ることになる。すなわち、タービン等の点検・整備時や
排気ガスの圧力が不十分な場合に、内部の弁による上記
の切り換えによって、タービン等へのガスを停止させる
とともにこの減圧手段のある内部通路へガスを通すこと
ができる。単なる減圧ではガスエネルギの回収など積極
的な利益を得ることは難しいが、タービン等に通すとき
と同様に圧力を下げて円滑に下流側の機器（ガスホルダ
等）へガスを送ることが可能になる。なお、この請求項
２の装置においても、多くの弁とともに減圧手段が一装
置内に集約されることによるメリットがともなう。

【００１８】請求項３の切換え装置は、内部通路のうち
にd)の洗浄除塵器とe)の減圧手段とを有するため、乾式
集塵機やタービン等を系内に有する図６のような一般的
な排気ガス処理系において、同図に示したものと同様の
バイパス経路を構成する。つまり排気ガスを、乾式集塵
機へ通せないときには本装置内の洗浄除塵器へ通し、タ
ービン等へ通せないときにはやはり本装置内の減圧手段
へ通すことができる。乾式集塵機とタービン等とのいず
れにも通せない場合には、洗浄除塵器と減圧手段との両
方へ順にガスを通せばよい。図６の例に比べると、多数
のバルブが前記c)の弁としてこの装置内に集約されるう
え洗浄除塵器と減圧手段も装置内に含まれることになる
ので、排気ガスの処理系としての配置・構成・操作に関
する利点は大きい。

【００１９】請求項４の切換え装置は、前記f)のとおり
内部通路のうちに洗浄器を有するので、図６の系とは違
って洗浄塔などを独立に設ける必要がない。したがっ
て、排気ガスの処理系として必要な機器・装置の集約度
は一層高くなり、それらの配置や使用が容易になる等の
利点はさらに大きい。とくに、d)の洗浄除塵器とこのf)
の洗浄器とはともに水を使用する機器であるため、両者
を備えたこの切換え装置には、給排水のための配管・機
器類が兼用にできるなど、無駄のない合理的な構成が可
能である。なお、ここにいう洗浄器は排気ガス中の塩素
分など、凝縮時に腐食性を発揮してガスホルダ等を冒す
恐れのある成分を水洗除去するもので、かかる目的とガ
ス温度の低下をともなうこととを考慮して再利用先（ガ
スホルダなど）に最も近い内部通路のうちに配置する。
ただし、装置がd)の洗浄除塵器を備えていてそれを機能
させた場合には、排気ガスがすでにその洗浄除塵器の水
洗作用を受けているため、このf)の洗浄器を機能させる
には及ばない。

【００２０】請求項５の切換え装置は、乾式集塵機の上
流にあたる内部通路のうちに前記g)のようにガスの温度
調整手段を有するので、高炉等から発生するガスが高温
もしくは低温すぎるときにも、乾式集塵機を用いた当該
ガスの除塵を可能にする。つまり温度調整手段として冷
却手段を有する場合は、ガスが異常高温であるときに乾
式集塵機の濾布等に支障のない程度にまでガス温度を下
げ、昇温手段を有する場合には、逆にガスが低温である
ときに濾布等において結露による目詰まりが起きないよ
うガスを乾燥させるのである。こうして乾式集塵機によ
り除塵ができると、前述のように除塵の間の圧力および
温度の低下が小さいため、タービン等によるガスエネル
ギの回収を効率的に行える。また冷却手段として水を媒
体とする形式のものを使用すると、前述したd)の洗浄除
塵器やf)の洗浄器を併設する場合に配管等を共用でき、
好都合である。

【００２１】請求項６の切換え装置は、前記h)のように
タービンの上流となる内部通路のうちに燃焼器を有する
ので、排気ガスの熱力学的エネルギが低い場合にもター
ビンによる十分なエネルギ回収を可能にする。すなわ
ち、高炉等からの排気ガスの温度や圧力がタービンを駆
動するのに十分でないとき、当該燃焼器によりそのガス
を加熱してエネルギを補えるからである。ガス中にＣＯ
などの可燃成分が含まれる場合には、燃焼器として微小
な点火源があるだけで当該成分が部分燃焼するため、効
果が顕著である。乾式集塵機に代えて洗浄除塵器にガス
を通した場合にはガス温度が低くなりがちであることか
ら、前記d)の洗浄除塵器とこのh)の燃焼器とを切換え装
置内に併設するのがとくに有効である。その場合、燃焼
器による加熱は、洗浄除塵器を経て湿分を増したガスを
乾燥させる作用をももたらす。

【００２２】請求項７の切換え装置は、それが有する弁
の構成に基づいて機器配置や機能に関する利点がある。
すなわち、内部通路をなす管や仕切り壁の開口に対して
直角方向に円錐状の弁体が移動するいわゆるポペット弁
形式の弁は、その弁体の移動方向と直角な方向に必要な
スペースが小さいため、複数を平行に設けるなどによっ
て効率的な配置が可能になる。したがって切換え装置と
しては、全体をコンパクトに保ちながら多数の弁を含む
多機能のものに構成できるという利点を得る。またポペ
ット弁形式のものは、ガスの完全遮断機能を有すること
に加え、開度に対する流量（Ｃｖ値）の関係がリニアに
近いため、応答が速く流量制御が容易であるという利点
もある。しかもこの制御特性を利用して、この形式の弁
には減圧手段を兼ねさせることも可能である。以上のよ
うな利点は、前述したゴッグル弁を使用する場合にはほ
とんど期待できないものである。

【００２３】

【実施例】図１および図２に本発明の第一実施例を示
す。この例は図６に示したものと同じく、高炉Ａからの
高温高圧の排気ガスを乾式集塵機Ｂで除塵し、発電用の
膨張タービンＣに通してその保有エネルギを回収したう
えガスホルダＤに送って貯留することを主とするガス処
理系に関するものである。系内には図６と同様に乾式集
塵機ＢやタービンＣに対するガスのバイパス経路を有す
るが、図１(ｂ)に示すとおり、特有の切換え装置（ＫＡ
Ｓ）１を使用したことにともなって系内の機器および接
続系統は図６のものと大幅に異なっている。以下、この
切換え装置１の構成から説明する。

【００２４】図１(ａ)は排気ガス切換え装置１の構成を
示す概念図で、実際には筒形である装置１を平面的に表
したものである。図のようにこの切換え装置１は、一体
的なケーシング１ａの内部に多数の機器・配管類を収め
たもので、概ねの構成はつぎのとおりである。すなわ
ち、当該ケーシング１ａの外側に複数の外部接続口１０
（１１〜１６）を設け、内側には、接続口１０とつなが
る複数の内部通路２０（２１〜２６など）、それら内部
通路２０の開口を開閉する複数の弁３０（３１〜３
６）、および後述する洗浄除塵器４０・洗浄器５０・温
度調整用燃焼器６０・加熱用燃焼器７０などを配置して
いる。内部通路２０は、縦向き部分を含む複数の管２０
ａと水平に近い複数の仕切り壁２０ｂとにより、通路２
０のそれぞれが外部接続口１０のどれかとつながるよう
に形成した（図において管２０ａに対応する通路部分に
は符号２１〜２６を付したが、仕切り壁２０ｂに対応す
る部分の符号は省略している）。弁３０は、内部通路２
０の各管２０ａの下部の開口３０ａを円錐状の頭部を有
する弁体３０ｂにより、完全遮断状態を含めて開閉操作
するもので、伸縮ロッド３０ｃを縦向き（開口３０ａに
対して直角）かつ平行に配列した油圧シリンダ３０ｅの
それぞれを弁体３０ｂの駆動用に使用している。なお、
仕切り壁２０ｂのうち伸縮ロッド３０ｃの貫通部分に
は、気密性を保てるシールスリーブが設けてある。各仕
切り壁２０ｂにはそのほか、緩やかな傾斜をもたせて最
下部に排水弁８１を取り付け、またその一部でガスの通
路となる部分には水滴分離用の羽根車８２を設けてい
る。

【００２５】洗浄除塵器４０は、いわゆる湿式の集塵が
行えて乾式集塵機Ｂの代替（バイパス）機器となるもの
で、ケーシング１ａの最上部すなわち外部接続口１１に
直結する内部通路内に設けた複数のスプレー（散水）ノ
ズルと、内部通路２３・２４のうちにそれぞれ設けたス
プレーノズル、および各内部通路２３・２４の下部に配
置した弁３３・３４によって構成している。弁３３・３
４の開度を調整すれば適当なベンチュリを形成すること
から、上記の各スプレーノズルとそのベンチュリ部分と
によって通常のベンチュリスクラバ（ＶＳ。図６におけ
る符号Ｒ）と同様の洗浄・除塵の機能を発揮し得る。

【００２６】洗浄器５０は、図６の例における洗浄塔Ｑ
の機能をなすもので、ケーシング１ａ上部のスプレーノ
ズルの散水を受け得ない内部通路２２・２６の内側にス
プレーノズルを設けている。これらスプレーノズルから
散水してその下部の弁３２・３６の開度を適切にすれ
ば、排気ガス中の塩素分などを効果的に飽和洗浄するこ
とができる。そしてこれらの内部通路２２・２６を、弁
３０の開閉操作により、ガスホルダＤへ至る外部接続口
１６に連通させれば、洗浄除塵器４０を使用しない場合
にも腐食成分の含まれないガスをガスホルダＤへ送るこ
とができる。

【００２７】温度調整用燃焼器６０は、乾式集塵機Ｂへ
送るガスが低温すぎて結露の恐れがある場合にそのガス
を部分燃焼させて昇温・乾燥させるもので、具体的に
は、外部接続口１２につながる内部通路２１のうちに小
型のバーナを配置している。この内部通路２１は、外部
接続口１２を介して乾式集塵機Ｂに接続されており、弁
３０の操作によって内部通路２３と通じることができる
が、その内部通路２３にある洗浄除塵器４０としてのス
プレーノズルは冷却手段としても機能する。したがっ
て、内部通路２３から同２１および外部接続口１２へ通
じる一連の通路のうちには、乾式集塵機Ｂへ至るガスの
冷却機能・昇温機能をともに有する温度調整手段が備わ
っていることになる。

【００２８】加熱用燃焼器７０は、洗浄除塵器４０を使
用してガスの温度が下がった場合などタービンＣにおい
て十分なエネルギ回収ができないときにガス中の可燃成
分の一部を部分燃焼させ、ガス全体を加熱するもので、
タービンＣの上流に接続される外部接続口１４へ続く内
部通路２５のうちに設けたバーナがそれにあたる。

【００２９】そのほか、内部通路２２・２４の弁３２・
３４には、さらに減圧手段としての機能を付与してい
る。このためには、それぞれの弁体３０ｂを操作する油
圧シリンダ３０ｅの油圧系統にサーボ弁（図示せず）を
加え、弁３２・３４の開度を制御するものとした。弁３
２・３４を減圧手段として使用するのは、タービンＣへ
ガスを通せない場合であり、通常は、タービンＣでの圧
力降下に相当する２．５ｋｇ／ｃｍ^２前後だけ、以降の
ガス圧力を低下させる。

【００３０】以上により、内部通路２１〜２６のそれぞ
れにはつぎのような機能を具備させていることになる。
すなわち、内部通路２１…温度調整用燃焼器６０による排気ガスの
昇温機能、内部通路２２…洗浄器５０と弁３２とによるガスの洗浄
機能と減圧機能、内部通路２３…洗浄除塵器４０によるガスの洗浄除塵機
能と冷却機能、内部通路２４…洗浄除塵器４０と弁３４とによる洗浄除
塵機能と減圧機能、内部通路２５…加熱用燃焼器７０による加熱機能、内部通路２６…洗浄器５０による洗浄機能、の各機能である。言うまでもないが、下部の弁３０が閉
じられた内部通路２０については、内部に設けた各機器
を休止させ、上記の各機能は発揮させない。

【００３１】さてこの切換え装置１は、高炉Ａや乾式集
塵機Ｂなどに対して図１(ｂ)のように接続して排気ガス
処理系の一部としている。つまり切換え装置１の前述の
各外部接続口１１・１２・１３・１４・１５・１６は、
高炉Ａの下流、乾式集塵機Ｂの上流・下流、タービンＣ
の上流・下流、ならびにガスホルダＤの上流に、ガス管
路を介してそれぞれ接続した。また、高炉Ａからのガス
の圧力・温度に応じてガス経路を自動切換えすべく、圧
力センサＦおよび温度センサＧを制御機器（図示せず）
とともに適宜配置している。なお、外部の各機器（乾式
集塵機ＢやタービンＣなど）と切換え装置１との間に必
要な弁はすべて弁３０（３１〜３６）として切換え装置
１内に集約したことになるが、乾式集塵機Ｂとタービン
Ｃとの間のバルブＥだけは図示のように別に独立に配置
した。外部の機器同士の間の弁までは装置１内に収め得
ないからである。

【００３２】図２(ａ)〜(ｄ)には、以上のように構成し
配置した切換え装置１の使用状態を示す。各図のうち、
上部にはガス処理系内でのガスの経路を示し、下部にそ
の際の装置１の状態を示している。弁３０のうち黒塗り
のものは全閉（完全遮断）になっており、残りは全開ま
たは調整開度に開いているものとする（他の図でも同
様）。

【００３３】ところで、ガスの経路は、弁３１〜３６の
開閉操作により各内部通路２１〜２６のうちどれとどれ
とを使用するかによって選択でき、また上述のどの機能
を発揮させるかも併せて選ぶことができる。この実施例
では、そうして選択できる経路として以下の五つ（〜
。図１・図２に使用した丸囲み数字がこれに相当）を
準備している。

【００３４】経路…高炉Ａから外部接続口１１を経て
切換え装置１に入る排気ガスを、外部接続口１２から乾
式集塵機Ｂへ送る経路。切換え装置１内では、図２(ｂ)
または(ｃ)のように弁３３・３１を開いて内部通路２３
・２１にガスを通すので、ガスの冷却または昇温などの
機能をなすことができる経路…高炉Ａから外部接続口１１を経て入るガスを、
外部接続口１４からタービンＣへ送る経路。図２(ｄ)の
ように弁３３・３５を開いて内部通路２３・２５に通す
ので、ガスの洗浄除塵や加熱等を行うことができる経路…高炉Ａから外部接続口１１を経て入るガスを、
外部接続口１６からガスホルダＤへ送る経路。図２(ａ)
のように弁３４を開いて内部通路２４に通すので、ガス
の洗浄除塵と減圧とを行うことができる経路…乾式集塵機Ｂから外部接続口１３を経て入るガ
スを、外部接続口１６よりガスホルダＤへ送る経路。図
２(ｃ)のように弁３２を開いて内部通路２２に通すの
で、ガスの減圧と洗浄とを行うことができる経路…タービンＣから外部接続口１５を経て入るガス
を、外部接続口１６よりガスホルダＤへ送る経路。図２
(ｂ)または(ｄ)のように弁３６を開いて内部通路２６に
通すので、ガスの洗浄を行うことができる。

【００３５】図２のうち(ａ)は、乾式集塵機Ｂとタービ
ンＣとのいずれをも使用しない場合を表す。弁３４のみ
を開くことにより、高炉Ａからの排気ガスを経路を通
してガスホルダＤへ送る。ガスが通る内部通路２４で
は、洗浄除塵器４０を機能させるとともに弁３４にて減
圧を施すので、この装置１は、乾式集塵機Ｂおよびター
ビンＣを使用したとき（下記する図２(ｂ)の場合）と同
様の状態にガスを変換してガスホルダＤへ送ることにな
る。つまり装置１は、洗浄除塵器４０によってガスを除
塵すると同時に塩素分等を水洗除去し、かつ弁３４にて
適当な圧力に調整するのである。

【００３６】図２(ｂ)は、高炉Ａのガスが乾式集塵機Ｂ
とタービンＣとを順に通ってガスホルダＤへ至るとい
う、本ガス処理系の最も普通の運転状態を示す。この場
合、切換え装置１では図のように弁３１・３３・３６の
みを開き、高炉Ａからのガスを経路によって乾式集塵
機Ｂへ送るとともに、タービンＣを出たガスを経路に
てガスホルダＤへ送る。高炉Ａからのガスが乾式集塵機
Ｂにとって不適当な温度であれば、経路のうちの内部
通路２３において通路内のスプレーノズルから散水して
ガスを冷却し、もしくは内部通路２１において温度調整
用燃焼器６０に点火して昇温する。乾式集塵機Ｂにて除
塵されるので洗浄除塵器４０は使用しないが、塩素分等
の除去のため、経路中の内部通路２６にある洗浄器５
０を機能させる。

【００３７】図２(ｃ)はタービンＣにガスを通さない場
合を示す。切換え装置１内の弁３１・３２・３３を開く
とともに、残りの弁３０と乾式集塵機Ｂ・タービンＣ間
のバルブＥとを閉じる。これにより、高炉Ａからのガス
は経路に通して乾式集塵機Ｂへ送り、乾式集塵機Ｂを
出たガスは経路に通してガスホルダＤへ送る。高炉Ａ
からのガスが乾式集塵機Ｂにとって不適当な温度なら、
経路のうち内部通路２３内のスプレーノズルや内部通
路２１内の温度調整用燃焼器６０を使用してガスの温度
調整をはかる。やはり乾式集塵機Ｂにて除塵されるので
洗浄除塵器４０は使用しないが、塩素分等の除去のた
め、経路に含まれる内部通路２２内の洗浄器５０を使
用する。内部通路２２を通すとき弁３２によって適当な
減圧を施すので、ガスは、タービンＣを使用した場合と
同様の圧力でガスホルダＤへ送ることができる。

【００３８】図２(ｄ)は乾式集塵機Ｂにガスを通さない
場合を示す。切換え装置１内の弁３３・３５・３６を開
くとともに、残りの弁３０と乾式集塵機Ｂ・タービンＣ
間のバルブＥは閉じる。これにより、高炉Ａからのガス
を経路によってタービンＣへ送る一方、タービンＣを
出たガスを経路にてガスホルダＤへ送る。乾式集塵機
Ｂには通さないため、経路において洗浄除塵器４０を
使用し、それによるガス温度の低下を補う目的で内部通
路２５内の加熱用燃焼器７０に点火するわけである。

【００３９】以上のように、この切換え装置１によれ
ば、ガス処理系の機器および接続系統が図１(ｂ)のとお
り極めて簡単（したがってその操作も容易）になり、し
かも、そうした系によって図６における場合と全く同様
にガスを取り扱い、再利用に供することが可能になる。

【００４０】つづいて図３に、本発明の第二実施例であ
る切換え装置２の構成（図３(ａ)）と使用状態など（同
(ｂ)等）とを示す。図３(ａ)に示すようにこの装置２
も、複数の外部接続口１０や、管と仕切り壁で形成され
る複数の内部通路２０（２１〜２３など）、円錐状の先
端をもつ弁体と油圧シリンダなどからなる複数の弁３０
（３１〜３３）、上部空間および内部通路２２内にスプ
レーノズルを配置してなる洗浄除塵器４０、および内部
通路２１・２３内にそれぞれスプレーノズルを配置して
なる洗浄器５０などを組み合わせて構成したものであ
る。そしてガス発生源Ａに対するガス処理系の一部とし
て、乾式集塵機Ｂ・タービンＣおよびガスホルダＤとと
もに図３(ｂ)等に示すように接続して使用する。

【００４１】しかしこの例では、第一実施例である切換
え装置１を含むガス処理系（図１・図２参照）と比べ
て、発生する排気ガスの温度や乾式集塵機Ｂ・タービン
Ｃの仕様等が相違するため、内部通路２０などの数を減
らし、また温度調整用燃焼器６０や燃焼器７０を含めな
いものとして装置２の構成・機能を簡素化している。す
なわち装置２には、装置１（図１・図２）が有していた
五種類の経路のうち・・の三つのみを具備させ、
それらのうちから、弁３０の操作等によってガスの経路
を選べるようにした。なお、当該経路・・は、各
経路においてなし得る機能が前記の装置１における同一
符号の経路と一致するよう符号づけしたものである（た
だし、外部接続口１０や内部通路２０の数が少ないこと
にともなって、各経路として使用する内部通路２０等の
組合せは前記装置１のそれとは相違する）。

【００４２】ガス発生源Ａからの排気ガスは、この切換
え装置２が適宜に経路を切り換え、かつ必要な処理を施
してガスホルダＤへ送り届ける。このような作用を図３
(ｂ)・(ｃ)・(ｄ)にしたがって説明するとつぎのとおり
である。

【００４３】まず図３(ｂ)は、装置２が、ガス発生源Ａ
から入るガスを、弁３２の開いた経路に沿ってガスホ
ルダＤへ送る状態を示している。装置２内の他の弁３０
を閉じておくので、乾式集塵機Ｂなどへはガスは流れな
い。経路は、図のように弁３２を開いてガスを内部通
路２２に通すもので、前記装置１での経路と同様、ガ
スの洗浄除塵（洗浄除塵器４０による）と減圧（弁３２
による）とを行うことができる。乾式集塵機Ｂまたはそ
れとタービンＣとが点検・整備中である場合などに、こ
のような使用が効果的である。

【００４４】図３(ｃ)は、ガス発生源Ａを出て乾式集塵
機Ｂを経たガスを装置２が経路に沿ってガスホルダＤ
へ送る場合を示す。図示のように弁３１を開いて内部通
路２１にガスを通し、ガスの減圧（弁３１による）と洗
浄（洗浄器５０による）とを行える。他の弁３０と、乾
式集塵機Ｂ・タービンＣ間のバルブＥとを閉じておくの
で、発生源Ａからのガスが直接に装置２へ入ることはな
く、図示の経路に従うことになる。タービンＣの点検
・整備の際、もしくは発生源Ａからのガスが十分には高
くない場合などに効果的である。

【００４５】図３(ｄ)は、乾式集塵機Ｂおよびタービン
Ｃを経たガスを、経路に沿ってガスホルダＤへ送る状
態を表す。図のように弁３３を開いて内部通路２３に通
すので、ガスの洗浄（洗浄器５０による）を行うことが
できる。やはり他の弁３０は閉じておくので、これ以外
の経路に排気ガスは流れない。この実施例のガス処理系
ではこれが通常の使用態様であり、タービンＣの上流で
のガスの温度降下が小さいためタービンＣによるガスエ
ネルギの回収効率はこの場合が最も高い。

【００４６】つづく図４には、本発明の第三実施例であ
る切換え装置３を示す。図４(ａ)のようにこの装置３
も、複数の外部接続口１０や内部通路２０（２１・２２
など）・弁３０（３１・３２）などを組み合わせ、かつ
内部通路２１・２２内に洗浄器５０（スプレーノズル）
を配置して構成したもので、図４(ｂ)などのようにガス
発生源Ａや乾式集塵機Ｂ・タービンＣ・ガスホルダＤに
接続して使用する。

【００４７】ただしこの例においても、切換え装置３
は、排気ガスの性状や乾式集塵機Ｂ等の仕様などに応じ
て構成等を簡素化し、前記第一実施例の装置１（図１・
図２）が有していた五種類の経路のうち・の二つの
みを具備するものとした。これらの経路・も、前記
の装置１における各経路と同一の機能をなすものに同一
の符号を付したものである。

【００４８】この切換え装置３は、ガス発生源Ａからの
排気ガスについて適宜つぎのように経路を切り換え、か
つ必要な処理を施してガスホルダＤへ送り届ける。まず
図４(ｂ)は、タービンＣへはガスを送らないケースを示
す。この場合の装置３は、ガス発生源Ａから出て乾式集
塵機Ｂを経たガスを、経路に沿ってガスホルダＤへ送
る。図示のように弁３１を開いて内部通路２１にガスを
通し、弁３１によるガスの減圧と洗浄器５０による洗浄
とを行う。一方の図４(ｃ)は、この実施例のガス処理系
における通常の使用態様を示すもので、ガス発生源Ａか
ら乾式集塵機ＢおよびタービンＣを経たガスを、経路
に沿ってガスホルダＤへ送る。図のように弁３２を開い
て内部通路２２にガスを通すので、洗浄器５０によるガ
スの洗浄を行うことができる。

【００４９】図５には、本発明の第四実施例としての切
換え装置４を示す。この装置４も、複数の外部接続口１
０や内部通路２０（２１〜２３など）・弁３０（３１〜
３２）などを組み合わせ、内部通路２１・２３と上部空
間との各内部に洗浄除塵器４０（スプレーノズル）を配
置し、かつ内部通路２２内に蒸発冷却器６０を設けたも
のである。内部通路２１と同２３とは、同じ洗浄除塵器
４０と弁３１・３２とを備えており、並列に同一の機能
を発揮する。このように構成した装置４も、図５(ｂ)等
のようにガス発生源Ａや乾式集塵機Ｂ・タービンＣ・ガ
スホルダＤに接続して使用する。

【００５０】この切換え装置４も、排気ガスの性状や乾
式集塵機Ｂの仕様などに応じて構成等を簡素化し、前記
第一実施例の装置１（図１・図２）が有していた五種類
の経路のうち・の二つのみを具備させた。したがっ
てこの装置４は、ガス発生源Ａからの排気ガスについて
適宜つぎのように経路を切り換え、かつ必要な処理を施
してガスホルダＤへ送り届ける。まず図５(ｂ)は、乾式
集塵機Ｂへはガスを送らないケースであるが、ガス発生
源Ａから出たガスを、装置４が経路に沿ってタービン
Ｃへ送り、ガスホルダＤへ向ける。このとき図示のよう
に弁３１・３３を開いて内部通路２１・２３に並行にガ
スを通し、洗浄除塵器４０（および弁３１・３３）によ
るガスの洗浄・除塵を行う。一方、図４(ｃ)のケースは
この実施例のガス処理系における通常の使用態様で、ガ
ス発生源Ａからのガスを乾式集塵機Ｂに送り、バルブＥ
（図５(ｂ)参照）の開いた流路を通してタービンＣおよ
びガスホルダＤへ送る。弁３２を開いて内部通路２２に
ガスを通すので、乾式集塵機Ｂにとってガスの温度が高
すぎる場合には蒸発冷却器６０によるガスの冷却（温度
調整）を行うことができる。

【００５１】以上いくつかの実施例を紹介したが、本発
明の排気ガス切換え装置はこれに限るものではない。第
二〜第四の実施例に準じ、第一実施例にて説明した経路
〜（使用する内部通路の符号等は異なるが機能的に
は前述のとおり）のうちから必要ないくつかを組み合わ
せ、その切換えが自在なように構成すればよいからであ
る。なお、この装置は、高炉をはじめとする製鉄用設備
等から発生するガスの取扱いに好適であるほか、同様に
高温・高圧のガスを排出する他の反応機器類を発生源と
するガスの処理系においても、以上に説明したと同様の
作用・効果をもたらす。

【００５２】

【発明の効果】本発明の請求項１に記載した排気ガス切
換え装置によると、ガスを通す外部の各装置とこの切換
え装置との間に必要なバルブのほとんどがこの装置のう
ちに集約され得るので、バルブの配置に関連するスペー
スの効率的利用ができ、その操作も容易になる。また、
この切換え装置は内部通路の一部のうちに洗浄除塵器を
有するので、排気ガスの処理系に乾式集塵機が含まれて
いる場合に当該乾式集塵機に対する有効なバイパス経路
を構成することになる。つまり、乾式集塵機の点検・整
備の際や排気ガスの温度が不適当である場合にも、その
内部通路を含む当該経路にガスを切り換えることによっ
てガスの除塵をいつでも安定的に行うことができる。な
お、洗浄除塵器も一つの装置内に集約しているので、排
気ガスの処理系全体の配置・構成・操作を円滑にすると
いうメリットをももたらす。

【００５３】請求項２の切換え装置は、やはりバルブの
集約にともなってその配置や操作上の利点を有するほ
か、内部通路の一部のうちに減圧手段を備えるので、排
気ガスの処理系のうちにタービン等が含まれている場合
に、それに対する有効なバイパス経路を有することにな
る。すなわちタービン等の点検・整備時などにも、当該
内部通路へガスを通すことによって、タービン等にガス
を通すときと同様に下流側の機器にとって好ましい減圧
が可能になる。多くの弁とともにその減圧手段が一装置
内に集約されるので、上記と同様、排気ガス処理系全体
の配置・構成・操作に関するメリットも大きい。

【００５４】請求項３の切換え装置は、内部通路のうち
に洗浄除塵器と減圧手段とを有するため、乾式集塵機や
タービン等を系内に含む一般的な排気ガス処理系におい
て、極めて好ましいバイパス経路を構成する。多数のバ
ルブと洗浄除塵器、および減圧手段がこの装置内に集約
されるので、排気ガスの処理系としての配置・構成・操
作に関してもたらす利点も極めて大きい。

【００５５】請求項４の切換え装置は、内部通路のうち
に洗浄器を有するので、洗浄塔などを独立に設ける必要
がなく、排気ガスの処理系として必要な機器・装置の集
約度が一層高く、系内機器の配置や使用が容易になる等
の利点がさらに大きい。とくに、洗浄除塵器と洗浄器と
はともに水を使用する機器であるため、これらを本装置
内に集約することによって、当該処理系は無駄のない合
理的な構成とすることができる。

【００５６】請求項５の切換え装置は、乾式集塵機の上
流にあたる内部通路のうちにガスの温度調整手段を有す
るので、ガスが高温もしくは低温すぎるときにも乾式集
塵機を用いた当該ガスの除塵を可能にし、効率的なエネ
ルギ回収を継続させる。とくに、冷却手段として水を媒
体とする形式のものを使用するときには、洗浄除塵器や
洗浄器を併設する場合に配管等の配置・構成が単純化さ
れるというメリットもある。

【００５７】請求項６の切換え装置は、タービンの上流
となる内部通路のうちに燃焼器を有するので、排気ガス
の熱力学的エネルギが低い場合にもタービンによる十分
なエネルギ回収を可能にする。ガス中にＣＯなどの可燃
成分が含まれる場合、あるいは乾式集塵機に代えて洗浄
除塵器にガスを通す場合には、その効果がとくに顕著で
ある。

【００５８】請求項７の切換え装置は、それが有する弁
の形式に基づいて、全体をコンパクトに保ちながら多数
の弁を含む多機能のものに構成することができる。また
当該構成の弁には、ガスの完全遮断機能があるほか、操
作に対する応答が速くて流量制御が容易、したがって減
圧機能などを兼ねさせることも可能、といった利点もあ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１(ａ)は、本発明の第一実施例である排気ガ
ス切換え装置１の構成を示す概念図、また同(ｂ)は、切
換え装置１を含む排気ガス処理系の全体系統図である。

【図２】図２(ａ)〜(ｄ)は、排気ガス切換え装置１の使
用状態を示す図である。各図のうち上部には排気ガス処
理系内でのガスの経路を示し、下部にはその経路でガス
を送る場合の切換え装置１内の弁の状態等を示してい
る。

【図３】本発明の第二実施例である排気ガス切換え装置
２を示す概念的な構成図（図３(ａ)）、およびその切換
え装置２の使用状態の説明図（同(ｂ)〜(ｄ)）である。

【図４】本発明の第三実施例である排気ガス切換え装置
３を示す概念的な構成図（図４(ａ)）、およびその切換
え装置３の使用状態説明図（同(ｂ)・(ｃ)）である。

【図５】本発明の第四実施例である排気ガス切換え装置
４を示す概念的な構成図（図５(ａ)）、およびその切換
え装置４の使用状態説明図（同(ｂ)・(ｃ)）である。

【図６】排気ガスについての従来の一般的な処理系を示
す全体系統図である。

【符号の説明】

１・２・３・４切換え装置１０（１１・１２・…）外部接続口２０（２１・２２・…）内部通路３０（３１・３２・…）弁４０洗浄除塵器５０洗浄器６０温度調整用燃焼器（温度調整手段）７０（加熱用）燃焼器Ａ高炉、ガス発生源Ｂ乾式集塵機ＣタービンＤガスホルダ・・・・ガスの経路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平６−81027（ＪＰ，Ａ) 特公昭57−49082（ＪＰ，Ｂ２)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】排気ガスに再利用のための処理を施すと
ともにそのガスの経路を切り換える排気ガス切換え装置
であって、排気ガスの出入口となる複数の外部接続口、管や仕切り壁にて複数形成され、外部接続口とそれぞれ
つながる排気ガスの内部通路、内部通路を選択してガスの経路を切り換えるべく上記の
管または仕切り壁の開口を開閉する複数の弁、および、上記の弁にて選択されるいずれかの内部通路で
散水によりガスの除塵をする洗浄除塵器を有することを
特徴とする排気ガス切換え装置。
【請求項２】排気ガスに再利用のための処理を施すと
ともにそのガスの経路を切り換える排気ガス切換え装置
であって、排気ガスの出入口となる複数の外部接続口、管や仕切り壁にて複数形成され、外部接続口とそれぞれ
つながる排気ガスの内部通路、内部通路を選択してガスの経路を切り換えるべく上記の
管または仕切り壁の開口を開閉する複数の弁、および、上記の弁にて選択されるいずれかの内部通路で
以降のガス圧力を下げる減圧手段を有することを特徴と
する排気ガス切換え装置。
【請求項３】弁にて選択されるいずれかの内部通路で
散水によりガスの除塵をする洗浄除塵器を有する請求項
２に記載の排気ガス切換え装置。
【請求項４】再利用先に最も近い外部接続口へつなが
る内部通路のうちにガス中の一部成分を除去する洗浄器
を有する請求項１〜３のいずれかに記載の排気ガス切換
え装置。
【請求項５】外部接続口の一つを乾式集塵機の上流に
接続し、その接続口へつながる内部通路のうちにガスの
温度調整手段を有する請求項１〜４のいずれかに記載の
排気ガス切換え装置。
【請求項６】外部接続口の一つをタービンの上流に接
続し、その接続口へつながる内部通路のうちに燃焼器を
有する請求項１〜５のいずれかに記載の排気ガス切換え
装置。
【請求項７】上記の弁として、円錐状部分を含む弁体
が開口に対し直角方向に移動する形式のものを有する請
求項１〜６のいずれかに記載の排気ガス切換え装置。