JP4747443B2

JP4747443B2 - ベンチュリ・スクラバー

Info

Publication number: JP4747443B2
Application number: JP2001187804A
Authority: JP
Inventors: 英一小田; 隆黒木; 智之岸浪
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2001-06-21
Filing date: 2001-06-21
Publication date: 2011-08-17
Anticipated expiration: 2021-06-21
Also published as: JP2003001039A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ベンチュリ・スクラバーに係わり、特に、転炉操業中に発生する高温排ガスの除塵処理に有効なベンチュリ・スクラバーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
保持した溶銑を酸素ガスで吹錬し、該溶銑を溶鋼にする転炉には、操業中に発生する高温で、且つＣＯを主成分とする多量の排ガスを処理して、未燃焼のまま回収し、製鉄所内にて燃料として再利用可能とする排ガス処理設備が設けられている。この排ガス処理設備には、種々の方式があるが、ＯＧ方式と称されるものの例を図６に示す。
【０００３】
それは、転炉操業の時期に応じて排ガス回収を行ったり、大気放出を行えるように、昇降自在なフード及びスカート１を転炉２の炉口近傍に設けたり、ガス流路の切替弁３、ガス・ホルダ４及び煙突５を備えている。また、ガス回収前に排ガスに含まれているダストを除いてガスを清浄化するため、種々の集塵器が備えられている。
【０００４】
この集塵器としては、図６に示したように、第１段目に、粒径が比較的大きいダスト用で、発生ダストの約９割を除塵する加圧水スプレー式集塵器６を、第２段目に、残りの１割を集塵するベンチュリ・スクラバー式集塵器７（以下、単にベンチュリ・スクラバーという）を設けるのが一般的である。ここで、ベンチュリ・スクラバー７は、図５に示すように、高温の含塵ガスに水を噴射するノズル８を備えた筒状の一次除塵室９と、除塵されたガスの流速を早めて下方へ通過さるスロート部１０と、該スロート部１０を通過したガスからダストを回収する二次除塵室１１とで形成され、除塵能力に優れた集塵器である。また、最近は、このベンチュリ・スクラバー７のスロート部１０には、従来のダンパー方式に代え、図５に示すように、スクラバーの筒状本体の内部に、ガス流路の径を狭めるリング・スリット・ワッシャ（以下、ＲＳＷ）１２及び、昇降自在の円錐体であるリング・スリット・エレメント（以下、ＲＳＥ）１３を備えたもの（以下、ＲＳＷ方式という）の採用が普及している。
【０００５】
かかるベンチュリ・スクラバー７の前記一次除塵室９は、筒体内に多段に水を噴射するノズル８を設け、含塵ガスと水との接触効率を高めているので、含塵ガスからのダストを効率良く回収するのに適している。しかし、一次除塵室９は、通常、低炭素鋼製であるが、水滴に捕集されたダストが該一次除塵室９の内壁を伝って下方に落下し、水処理装置で回収される際に、筒体の内壁は多量のダストの通過で摩擦されるため、摩耗が早いという欠点がある。さらに、一次除塵室９に導入される含塵ガスの温度は、５００℃以上の高温であることも、その磨耗の進行に影響している。
【０００６】
ところが、最近、ステンレス鋼を安価に溶製するため、転炉でクロム鉱石を直接溶融還元し、ステンレス鋼製造用の母溶湯を溶製する技術が普及してきた。この溶融還元においては、当然のことながらクロム鉱石等のダストが大量に発生し、排ガスに伴われて集塵器へ導かれる。そのため、従来のように硬度が低い酸化鉄主体のダストではなく、硬度が高く、磨耗能力の大きなダストが一次集塵室内を通過するようになってきた。
【０００７】
そのため、従来の低炭素鋼製の一次除塵室内壁は、磨耗が以前にも増して激しくなり、補修頻度が増加しているのが現状である。また、最終的に、鉄皮に穴があくに至ると、炉圧コントロールが正常に行えず、除塵能力も低下するので、転炉操業を中断して補修する場合も生じている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる事情に鑑み、従来より耐摩耗性に優れ、保全負荷が低減可能で、且つ転炉操業の安定化が図れるベンチュリ・スクラバーを提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
発明者は、上記目的を達成するため、一次除塵室内壁の耐磨耗性の向上について鋭意研究し、その成果を本発明に具現化した。
【００１０】
すなわち、本発明は、５００℃以上の高温の含塵ガスに水を噴射するノズルを備えた筒状の一次除塵室と、除塵されたガスを下方へ通過させ、ガス流速を調整するスロート部と、該スロート部を通過したガスからダストを回収する二次除塵室とからなるベンチュリ・スクラバーにおいて、前記一次除塵室の内壁面全体に、一辺のサイズが１００ｍｍ程度で、前記内壁面に対向する側が狭い内径又は段付きを有する貫通孔を設けたアルミナまたは窒化珪素のセラミックス・チップを多数枚貼り付けてライニングしてなり、その貼り付けは、前記貫通孔にはめ込まれ、前記内壁面に該セラミックス・チップを固定する抑え金具と、該抑え金具を前記内壁面に係止する係止手段とで行われると共に、さらに、これら抑え金具及び係止手段の上にモルタルを詰め、該モルタルの上をアルミナ又は窒化珪素のセラミック製キャップで覆ってなることを特徴とするベンチュリ・スクラバーである。
【００１１】
本発明では、ベンチュリ・スクラバーの一次除塵室の内壁面をセラミックスでライニングするようにしたので、該一次除塵室内壁の耐摩耗性が向上し、保全負荷の低減が達成できるようになる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、発明をなすに至った経緯をまじえ、本発明の実施の形態を説明する。
【００１３】
まず、発明者は、一次除塵室内壁面のライニングに適切な材料について検討した。その際、一次除塵室に導入される含塵ガスの温度が５００℃以上であること、及びダストにはクロム鉱石等の高硬度のものが含まれることに着眼した。
【００１４】
表１に、検討した材料の主成分、ビッカース硬度（Ｈｖ）、施工厚み及び予測寿命等を示す。表１より、ＷＣ溶射では、膜厚が十分でなく、また硬度も小さいことが明らかである。そこで、ＷＣより膜厚を厚くでき、硬度が高いＦｅ−Ｃｒ−Ｂ−Ｓｉ系アモルファスの採用を考えた。ところが、実際の溶射を行うと、このアモルファスでは、溶射層内に気孔が多く、耐食性が問題になると判断され、採用し難かった。これに対して、セラミックス・チップは、硬度や施工厚みの点では最も好ましいと思われた。また、溶射や肉盛等よりも、セラミックス・チップの利用は、硬度が高く、硬化層の厚みが稼げるので、長寿命化が図れること、及びコストが低い等の利点もある。
【００１５】
【表１】

【００１６】
しかし、セラミックス・チップを採用しようとしたが、セラミックス・チップそれ自体の耐久性は優れているものの、施工体全体としての耐久性に劣るという別の問題が生じた。それは、内壁面が曲面で形成されているので、何らかの手段でセラミックス・チップを貼り付ける必要があるが、接着剤で貼り付けたのでは、高温ガスのために短期間のうちに接着剤が変質して接着力が低下するためである。溶射の場合には、如何なる曲面であっても施工ができるが、セラミックスの場合、不定形のセラミックスを吹きつけや流し込みで施工する以外、曲面への施工が困難と思われた。ところが、不定形セラッミクスからの施工では、上記表１に示したセラミックス・チップほどの硬度や強度を確保できる保証がない。
【００１７】
そこで、発明者は、該チップの内壁面への固定方法の選定に鋭意努力し、その成果を本発明に具現化したのである。
【００１８】
以下、本発明の典型的な例を、図面を参照して説明する。
【００１９】
本発明に係るベンチュリ・スクラバー７は、図１に示すように、一次除塵室９の内壁全面にセラミックス・チップ１５を貼り付けたものである。これによリ、一次除塵室の長寿命化が達成できるからである。
【００２０】
セラミックス・チップ１５の内壁面（鉄皮）への固定は、該セラミックス・チップ１５の簡単な加工と、補助金具の利用で行われる。まず、セラミックス・チップは、一辺が１００ｍｍ程度のチップの中心に貫通孔１６（平断面は円でも角でも良い）を設けた形状とする。ただし、重要なことは、図２及び図３に示すように、その貫通孔１６が内壁面に対向する側になる部分１７の径を表面側になる部分１８の径より小さくするか、あるいは段付１９にすることである。そして、この貫通孔１６の形状に合わせて別途製作した押え金具２６を図４のように嵌め込み、該押え金具２６を内壁面２０に係止すれば、セラミックス・チップ１５は間接的に内壁面２０に固定されることになる。係止手段２１としては、種々の手段が考えられるが、溶接あるいはボルト止めを利用すれば良い。
【００２１】
また、係止手段２１が操業中にガスで腐食したり、熱を受けるて損傷するのを防止するため、本発明では、前記貫通孔１６にモルタル２２を詰め、さらにキャップ２３を嵌め込むようにするのが好ましい。これにより、貫通孔１６の摩耗も防止でき、また５００℃以上の高温でも、セラミックス・チップ１５が剥離するトラブルを防止できるからである。
【００２２】
さらに、本発明では、セラミックスの種類については、特に限定しない。転炉から発生するダストは、転炉においてどのような操業を行うか（例えば、単なる脱炭精錬か、クロム鉱石の溶融還元を行うか等）によってその硬さが異なるので、精錬の種類によって適切な硬度のセラミックスを選択すれば良いからである。しかし、経済性や大方のダストに対する耐久性の観点から、入手が容易なアルミナ、窒化珪素の利用が好ましい。
【００２３】
なお、本発明の対象とするベンチュリ・スクラバーは、スロート部にダンパーを設けて、そこを通過するガスの流速を調整する従来のベンチュリ・スクラバーであっても良いし、前記したＲＳＷ方式のベンチュリ・スクラバーのいずれでも良い（図５参照）。ＲＳＷ方式のベンチュリ・スクラバーは、ダンパに代え、転炉での発生ガス量に応じて、ＲＳＷ内に設けた円錐体（ＲＳＥ）を昇降させ、内部圧を一定に制御してＲＳＥ〜ＲＳＷ間のスリット部で排ガス２４を加速させ、効率を落とさずに除塵できるからである。
【００２４】
【実施例】
製鋼工場の転炉ＯＧ設備に設けられているベンチュリ・スクラバーを、本発明に係るものに交換した。
【００２５】
その理由は、このベンチュリ・スクラバーの一次除塵室は、低炭素鋼製であったが、使用してから２年で、鋼板にまで穴があき、補修が必要となったからである。
【００２６】
交換した本発明に係るベンチュリ・スクラバーは、一次除塵室の内壁鋼板が９ｍｍのＳＳ４００材であり、その表面に５ｍｍ厚で一辺が９５ｍｍのアルミナ・セラミックスのチップをライニングしたものである。そのライニングは、前記したように、アルミナ・セラミックスに貫通孔をあけ、前記押え金具を嵌め込むと共に、内壁面へ該金具を溶接することで行われた。その結果、現在まで５年経過したがまったく補修問題が生ぜず、良好な状況を維持している。なお、推定寿命は８年を予想している。
【００２７】
なお、上記実施例は、溶鋼を溶製する転炉への適用であったが、本発明は、そのような場合に限らず、化学工業で使用される炉に広く採用できることは言うまでもない。
【００２８】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明により、硬度が高いダストに対しても、従来より耐摩耗性に優れ、保全負荷が低減可能で、且つ操業の安定化が図れるベンチュリ・スクラバーを提供できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るベンチュリ・スクラバーの全体を示す側断面図である。
【図２】セラミックス・チップに設ける貫通孔を示す図であり、（ａ）は側断面、（ｂ）は平面である。
【図３】セラミックス・チップに設ける段付き貫通孔を示す図であり、（ａ）は側断面、（ｂ）は平面である。
【図４】貫通孔に押え金具を嵌め込み、該押え金具を内壁面に溶接、固定した状況を示す側断面図である。
【図５】ＲＳＷ方式のベンチュリ・スクラバーの全体を示す側断面図である。
【図６】転炉のＯＧ方式の排ガス処理設備を示す側断面図である。
【符号の説明】
１フード及びスカート
２転炉
３切替弁
４ガス・ホルダ
５煙突
６加圧水スプレー式集塵器
７ベンチュリ・スクラバー
８ノズル
９一次除塵室
１０スロート部
１１二次除塵室
１２リング・スリット・ワッシャ（ＲＳＷ）
１３リング・スリット・エレメント（ＲＳＥ）
１４シリンダ
１５セラミックス・チップ
１６貫通孔
１７内壁面側になる部分
１８表面側になる部分
１９段付
２０内壁
２１係止手段
２２モルタル
２３キャップ
２４排ガス
２５目地
２６押え金具

Claims

５００℃以上の高温の含塵ガスに水を噴射するノズルを備えた筒状の一次除塵室と、除塵されたガスを下方へ通過させ、ガス流速を調整するスロート部と、該スロート部を通過したガスからダストを回収する二次除塵室とからなるベンチュリ・スクラバーにおいて、
前記一次除塵室の内壁面全体に、一辺のサイズが１００ｍｍ程度で、前記内壁面に対向する側が狭い内径又は段付きを有する貫通孔を設けたアルミナまたは窒化珪素のセラミックス・チップを多数枚貼り付けてライニングしてなり、その貼り付けは、前記貫通孔にはめ込まれ、前記内壁面に該セラミックス・チップを固定する抑え金具と、該抑え金具を前記内壁面に係止する係止手段とで行われると共に、さらに、これら抑え金具及び係止手段の上にモルタルを詰め、該モルタルの上をアルミナ又は窒化珪素のセラミック製キャップで覆ってなることを特徴とするベンチュリ・スクラバー。