JP3267123B2 - ダスト濃度測定方法 - Google Patents

ダスト濃度測定方法

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JP3267123B2 JP27066895A JP27066895A JP3267123B2 JP 3267123 B2 JP3267123 B2 JP 3267123B2 JP 27066895 A JP27066895 A JP 27066895A JP 27066895 A JP27066895 A JP 27066895A JP 3267123 B2 JP3267123 B2 JP 3267123B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、主として鉄鋼精
錬において、更に、その他の精錬も含み、操業状況把握
の指標であるダスト発生速度を、迅速且つ高精度に測定
することができるダスト濃度測定方法に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】鉄鋼精錬において、転炉吹錬により発生
するガスの処理方法として、廃ガス処理設備が設けられ
ている。この設備では、転炉廃ガスを燃焼しないよう
に、転炉炉口と煙道との間にスカートを設け炉口部から
の空気侵入を遮断してガス冷却煙道部およびベンチュリ
式などの湿式集塵機を経て、未燃焼のまま回収するのが
一般的である。図4は、廃ガス処理設備の代表的なもの
である非燃焼式のOG方式の廃ガス冷却処理設備の一例
を示す工程図である。図4に示すように、OG方式は、
転炉炉口とフードスカートとを原則として密着させ、閉
の状態で炉口部圧力を制御し操業するものである。
【0003】このような鉄鋼精錬において発生する高濃
度のダストの測定方法については、ダストを含む排ガス
に光を照射してその光散乱強度を測定する方法などに代
表される乾式測定方法が開発されている。例えば、実開
昭60−76255公報に提案されているように、排ガ
ス中にレーザー光線を照射し、その透過、散乱強度を測
定する方法が知られている。しかしながら、乾式測定に
ついては、測定部や装置配管の詰まり並びに測定精度の
問題が依然未解決で残っており課題となっている。
【0004】一方、湿式測定については、従来、工業用
水、生活用水などの液体に関して、主として水質管理を
目的として、光を試料に透過させ、その際の減衰率を測
定することによる濁度測定が実施されている。これらの
測定法においては、測定前の装置設定が通常実施され
る。これは、対象試料の測定を実施する前に、予め光の
減衰率が分かっている溶液、即ち、標準溶液について測
定を行ない、装置の出力値調整を実施することにより行
なわれる。標準溶液には、例えば、「上水試験法」など
で一般的に知られているカオリンなどの白色の懸濁溶液
が用いられている。また、実プラントでは、連続的に情
報を得る必要性があることが多く、連続測定の実施が重
要である。連続測定については、例えば、実開平3−8
5558号公報等において試みがなされている。これら
技術を鉄鋼精錬および精錬分野でのダスト濃度測定に適
用する方法として、ダスト集塵水を測定する方法が考え
られる。
【0005】しかしながら、ダスト集塵水測定について
は、ダスト集塵水の濃度が著しく高く、光の減衰率が大
きすぎるため、従来技術の直接的な適用が困難である。
標準溶液についても、従来標準的に用いられているもの
では実際のダスト集塵水との濃度差が大きく適切な装置
調整が行えない。そのため、フィルター抽出法による濾
過測定が一般的であるが、このフィルター抽出法では、
集塵水の濾過過程が生じることから、オンラインの測定
が難しく、迅速な測定が困難であるといった問題があ
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】このようなことから、
鉄鋼精錬にて発生する高濃度のダストの測定にダスト集
塵水を用い、光をダスト集塵水に透過させた際の減衰率
を減衰強度として測定し、その減衰強度をもって迅速且
つ高精度な湿式測定の実施を実現しようとする測定方法
の開発が望まれている。
【0007】しかしながら、このような測定方法を直接
的に鉄鋼精錬およびその他の精錬におけるダスト集塵水
の濃度測定に適用するには、ダスト集塵水のダスト濃度
が著しく高く、比較的低濃度領域においても光減衰強度
が大きすぎて、測定に十分な光減衰強度差を得ることが
困難であり、高精度な測定ができないのが現状である。
【0008】従って、この発明の目的は、上述の課題を
解決し、鉄鋼精錬およびその他の精錬において、操業状
況把握の指標であるダスト発生速度を、迅速に且つ高精
度に測定することができるダスト濃度測定方法を提供す
ることにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】発明者らは、前記した課
題を解決するために鋭意研究を重ねた。その結果、次に
示すような知見を得た。光が液体を透過すると特定波長
の光が吸収され透過光の減衰が生じる。ここで、光の透
過性を評価するために吸光度という指標が用いられる。
吸光度は、ランバートベールの法則により、下記式
(2)のように表せる。 (吸光度)=α×(濃度)×(光透過厚み)・・・(2) この性質を利用して、赤外分光、原子吸光分析が行なわ
れる。水の濁度測定にもこの法則が利用でき、一定の測
定条件(同光透過厚み)であれば吸光度、即ち、光減衰
強度の測定によって水の濃度が算出される。このように
測定された液体の吸光度は、濃度および透過厚みに比例
する。しかしながら、濃度*透過厚み(α×濃度×光透
過厚み)がある値を超えると吸光度の飽和現象が見ら
れ、液体がこの飽和領域の濃度であるときには、濃度差
による十分な吸光度の差が得られず、濃度の測定が著し
く困難となる。
【0010】従って、ダスト集塵水の濃度測定に吸光度
を利用し、そして、測定するダスト集塵水をあらかじめ
清浄水または濃度の分かっている低濃度の液体によって
希釈することによりダスト集塵水の濃度を飽和領域より
低くすれば前記の方法によって測定可能となる。この発
明は、上述の知見に基づいてなされたものである。
【0011】請求項1に記載の発明は、鉄鋼精錬で発生
するダスト集塵水および標準溶液に光を透過させて前記
ダスト集塵水および前記標準溶液の光の減衰率を測定
し、前記ダスト集塵水の測定値を前記標準溶液の測定値
と比較するダスト濃度測定方法において、前記ダスト集
塵水および希釈用水を混合器で混合し、希釈後のダスト
集塵水を減衰率測定部へ連続的に導入し、前記ダスト集
塵水の光の減衰率を測定することを特徴とする。
【0012】請求項2に記載の発明は、鉄鋼精錬で発生
するダスト集塵水および標準溶液に光を透過させて前記
ダスト集塵水および前記標準溶液の光の減衰率を測定
し、前記ダスト集塵水の測定値を前記標準溶液の測定値
と比較するダスト濃度測定方法において、前記標準溶液
として炭素粉あるいは酸化鉄粉からなる黒色の懸濁物質
を用いた懸濁液を用い、前記ダスト集塵水の光の減衰率
を測定することを特徴とする。
【0013】請求項3に記載の発明は、請求項1または
請求項2に記載のダスト濃度測定方法において、前記光
の光源として白色光を用い、予め前記ダスト集塵水を希
釈してその濃度を所定の濃度C(g/l)まで低下さ
せ、且つ、下記式(1)、 C≦3.0/D・・・(1) 但し、 C:減衰率測定部における希釈後のダスト集塵水の濃度
(g/l) D:減衰率測定部における光透過厚み(cm) を満たす条件で前記減衰率の測定を行うことを特徴とす
る。請求項4に記載の発明は、請求項1ないし請求項3
のいずれか1項に記載のダスト濃度測定方法において、
前記減衰率測定部へ希釈後のダスト集塵水と洗浄液とを
交互に導入することにより測定および洗浄を交互に実施
し前記減衰率測定部の汚染を低減することを特徴とす
る。 請求項5に記載の発明は、請求項1に記載のダスト
濃度測定方法において、前記標準溶液として黒色の懸濁
物質を用いた懸濁液を用いることを特徴とする。 請求項
6に記載の発明は、請求項2に記載のダスト濃度測定方
法において、予め前記ダスト集塵水を希釈することを特
徴とする。 請求項7に記載の発明は、請求項1または請
求項2に記載のダスト濃度測定方法において、前記ダス
ト集塵水の光の減衰率を連続的に測定することを特徴と
する。
【0014】
【発明の実施の形態】図1は光透過厚みを1cmとした
ときの希釈後濃度と光減衰強度との関係を示すグラフで
ある。また、(2)式を利用すると、 (濃度)=(吸光度)/α/(光透過厚み) となり、 β=(飽和吸光度)/α とすると、測定可能濃度Cは、 C≦β/D・・・(3) の範囲で示される。但し、 C:減衰率測定部における希釈後のダスト集塵水の濃度
(g/l) D:減衰率測定部における光透過厚み(cm)。
【0015】(3)式が成り立つ濃度、光透過厚みの範
囲であれば、ランバードベールの法則が利用でき、濃度
測定が可能となる。本発明においては、光源として白色
光を用いるべきである。白色光(連続光)を使用するの
は、最も一般的に入手可能な手段だからである。白色光
を使用する本発明においては、飽和吸光度β=3.0が
得られた。即ち、下記式(1)となる。 C≦3.0/D・・・(1) 白色光の代わりに、単色光またはレーザーを使用するこ
とも可能である。このときは、使用する光に応じてβ
(飽和吸光度)を求めればよい。
【0016】本発明においては、標準溶液として、従来
の濁度測定用の懸濁溶液を用いると、ダスト集塵水より
もはるかに低濃度で光減衰強度の飽和現象が見られるた
め、高濃度領域の更正が不可能である。これは、従来の
懸濁溶液用懸濁物質が白色またはそれに近いためと考え
られる。従って、炭素粉、酸化鉄粉などの黒色またはそ
れに近い色の懸濁物質を用いた懸濁溶液を標準溶液とし
て使用すべきである。これにより、ダスト集塵水の光減
衰と同様の挙動が得られ、高濃度領域の更正が可能とな
る。
【0017】光の減衰率の測定に関しては、減衰率測定
部へ希釈されたダスト集塵水を連続的に導入するのが好
ましい。また、測定部の汚染を回避するために、間欠的
に測定を実施し、非測定時には、希釈されたダスト集塵
水の代わりに水または界面活性剤などを含む洗浄液を測
定部へ導入して洗浄してもよい。
【0018】
【実施例】次に、この発明を実施例により説明する。
【0019】本発明のダスト濃度測定方法により、図4
に示すOG方式の廃ガス冷却処理設備を備える製鋼用複
合転炉において、ダスト集塵水濃度の測定を行った。図
2にはその測定結果を示す。
【0020】図3はダスト集塵水の濃度を測定するため
の本発明方法に係る装置構成を示す工程図である。図3
に示すように、装置は、試料(ダスト集塵水)および希
釈用水をポンプ1によって混合器2で混合し、測定セル
3、光源としての白色光4および受光部5により構成さ
れる測定部において、希釈後のダスト集塵水の光減衰強
度測定を行ない、しかる後に排水するようになってい
る。なお、ダスト集塵水の測定を実施する前に、予め光
の減衰率が分かっている標準溶液について測定を行な
い、装置の出力値調整を実施する。標準溶液には粉末活
性炭の懸濁溶液を用いた。
【0021】吹錬は、溶銑約250t、上吹送酸速度を
約40000〜60000Nm3 /hの範囲で変化さ
せ、転炉6の1次集塵器7で回収されたダスト集塵水に
対して、サンプリング及び光減衰強度測定を実施し、標
準溶液と比較した。サンプリングはシックナ8の手前で
実施した。
【0022】本実施例では、サンプリング流量約10m
l/min、希釈倍率約25倍とし、希釈後ダスト集塵
水の濃度は、1.0g/l以下となった。測定セルとし
てはガラス製のものを用い、その厚みは1cmとした。
また、サンプリング中の異物吸引防止のため、ダスト集
塵水入口部にフィルターを設置した。
【0023】測定の実施は、転炉吹錬中において、数分
間隔で間欠的に約30秒間サンプリングして行った。間
欠的実施に際しては、非測定時において集塵水の代わり
に洗浄液(水に界面活性剤を添加したもの)を吸引し、
測定部および配管の洗浄を実施した。測定は2回(1C
hおよび2Ch)行った。同時にフィルター抽出(濾
過)法でのSS濃度も測定した。図2にはSS濃度の測
定結果を併せて示す。図2に示すように本発明方法は、
フィルター抽出(濾過)法でのSS濃度と良い相関が得
られた。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、ダスト集塵水濃度をあらかじめ適正な濃度に希釈し
てから、測定部の光透過厚みを設定することにより、鉄
鋼精錬およびその他の精錬にて発生する高濃度のダスト
集塵水濃度を高精度に且つ迅速に測定可能となり、かく
して、工業上有用な効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【図1】光透過厚みを1cmとしたときのこの発明の1
実施例を示すグラフである。
【図2】フィルター抽出法で得られたSS濃度と本発明
法で得られた光減衰強度との関係を示すグラフである。
【図3】この発明の方法の実施例に係る装置構成を示す
工程図である。
【図4】この発明の方法を適用したOG方式の廃ガス冷
却処理設備を備える製鋼用複合転炉の1例を示す工程図
である。
【符号の説明】
1 ポンプ 2 混合器 3 測定セル 4 光源(白色光) 5 受光部 6 転炉 7 1次集塵器 8 シックナ 9 上部フード 10 冷却塔 11 軟化器 12 濾過器 13 バイパス弁 14 三方弁 15 回収弁 16 ガスホルダー 17 煙突 18 2次集塵器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−165014(JP,A) 特開 平7−55696(JP,A) 特開 昭50−94977(JP,A) 実開 昭49−65289(JP,U) 実開 昭60−150445(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01N 21/00 - 21/74

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】鉄鋼精錬で発生するダスト集塵水および標
    準溶液に光を透過させて前記ダスト集塵水および前記標
    準溶液の光の減衰率を測定し、前記ダスト集塵水の測定
    値を前記標準溶液の測定値と比較するダスト濃度測定方
    法において、前記ダスト集塵水および希釈用水を混合器
    で混合し、希釈後のダスト集塵水を減衰率測定部へ連続
    的に導入し、前記ダスト集塵水の光の減衰率を測定する
    ことを特徴とするダスト濃度測定方法。
  2. 【請求項2】鉄鋼精錬で発生するダスト集塵水および標
    準溶液に光を透過させて前記ダスト集塵水および前記標
    準溶液の光の減衰率を測定し、前記ダスト集塵水の測定
    値を前記標準溶液の測定値と比較するダスト濃度測定方
    法において、前記標準溶液として炭素粉あるいは酸化鉄
    粉からなる黒色の懸濁物質を用いた懸濁液を用い、前記
    ダスト集塵水の光の減衰率を測定することを特徴とする
    ダスト濃度測定方法。
  3. 【請求項3】前記光の光源として白色光を用い、 予め前記ダスト集塵水を希釈してその濃度を所定の濃度
    C(g/l)まで低下させ、且つ、下記式(1)、 C≦3.0/D・・・(1) 但し、 C:減衰率測定部における希釈後のダスト集塵水の濃度
    (g/l) D:減衰率測定部における光透過厚み(cm) を満たす条件で前記減衰率の測定を行うことを特徴とす
    る請求項1または請求項2に記載のダスト濃度測定方
    法。
  4. 【請求項4】前記減衰率測定部へ希釈後のダスト集塵水
    と洗浄液とを交互に導入することにより測定および洗浄
    を交互に実施し前記減衰率測定部の汚染を低減すること
    を特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1項に
    記載のダスト濃度測定方法。
  5. 【請求項5】 前記標準溶液として黒色の懸濁物質を用い
    た懸濁液を用いることを特徴とする請求項1に記載のダ
    スト濃度測定方法。
  6. 【請求項6】予め前記ダスト集塵水を希釈することを特
    徴とする請求項2に記載のダスト濃度測定方法。
  7. 【請求項7】 前記ダスト集塵水の光の減衰率を連続的に
    測定することを特徴とする請求項1または請求項2に記
    載のダスト濃度測定方法。
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