JP4939036B2 - 電気炉副生ガス回収ダクトの洗浄装置 - Google Patents

Description

本発明は、電気炉発生ガスを回収するダクトに堆積するダストをダクト外に排除する電気炉発生ガス回収ダクトの洗浄装置に関する。本発明は、特にフェロマンガン、フェロクロムなどの合金鉄を製造する際に発生するＣＯを含む副生ガスを予冷洗浄塔によって冷却した後、ベンチュリスクラバにより除塵してガスホルダに導くダクトに設けられるダクト内に堆積するダストをダストが堆積し始めたときに除去することができる電気炉副生ガス回収ダクトの洗浄装置に関する。

フェロマンガン、フェロクロムなどの合金鉄は、これらの原料鉱石に還元剤としてコークスなどを配合して密閉式の電気炉に装入し、上部から電極を挿入して主としてジュール熱によって原料を還元剤とともに加熱することによって製造される。この合金鉄の製造に当たっては、原料鉱石とコークスなどの還元剤との反応によってＣＯを含む副生ガスが発生する。この副生ガスは、一般に、図６に示すように、電気炉1の炉蓋に取付けられた上昇管2、下降管3を経て予冷洗浄塔4に導かれ、その内部でスプレーによる除塵とともに所定温度（ほぼ50〜150℃）に冷却後、横行ダクト5を経て、ベチュリスクラバ6により除塵後、気液分離装置7等により洗浄水、ミストを分離した後、ガスホルダ8に貯留される。

この形式の副生ガス回収装置の予冷洗浄塔4から横行ダクト5を経てベンチュリスクラバ6に導かれるガス中には、多量、たとえば、5〜20ｇ／ｍ^３程度のダストが存在しており、これが横行ダクト5及びベンチュリスクラバ6のスロート部などに堆積する。この堆積ダストは、ガスの流通の抵抗体となるので、横行ダクト5にハッチ9、10などを設け、電気炉を休止させてハッチ9、10を開放し、ダストの除去を行っている。

しかしながら、このようなダスト除去作業は、電気炉の休止中にしか行うことができない上、副生ガスが多量のＣＯ分を含んでいるため、前記横行ダクト5及びこれからベンチュリスクラバ6に至るダクト中のガスを、たとえば、大気に完全に置換する操作を行って、作業環境を作業者に無害の状態にする必要がある。この準備操作は、相当の、たとえば、1〜3ｈ程度を必要とする上、ダクト内に堆積したダストの除去作業に数時間を要するので、電気炉の休止時間が長くなり、電気炉の稼働率が低下するという問題がある。

電気炉の集塵ダクトのダスト堆積防止装置としては、製鋼用電気炉に係るものではあるが、特許文献１記載のものが提案されている。この提案では、電気炉の集煙ダクトのダスト堆積防止装置は、電気炉からの排ガスを燃焼塔に導くほぼ水平に延びる集煙ダクトを他の集塵ダクト部分から別体に構成するとともに集煙ダクト軸芯まわりに回転可能に支持し、さらに前記集煙ダクトを集煙ダクト軸芯まわりに左右に回動させるターニング装置を設けたものとして構成されている。

特開平６-１９４０６９号公報

しかしながら、特許文献１に記載のダスト堆積防止装置は、電気炉の集塵ダクトと別体に設けられた集煙ダクトをその軸芯まわりに回動しなければならず、そのため集煙ダクトの支持機構や駆動機構を必要とする。また、この装置は、回収ガスは、燃焼塔で燃焼させ、燃焼エネルギを利用するものに留まり、副生ガスを除塵して燃焼ガス等として再利用するものではないため、集煙ダクト内に堆積するダストは、ガス流によって集煙ダクトから燃焼塔側に送り込まれるだけであり、図６に示したベンチュリスクラバに至る経路に堆積したダストを除去することはできない。

本発明は、特に合金鉄などの還元製錬に際して発生するＣＯ分を多量に含む副生ガスを除塵する際に起こるガスダクト内に堆積するダスト除去作業の効率化を図るものであって、電気炉の稼動を停止することなく、予冷洗浄塔からベンチュリスクラバに至るガスダクトを、ダクト内にダストが堆積し始める前に洗浄する電気炉副生ガス回収ダクトの洗浄装置を提供することを目的とする。

本発明に係る電気炉副生ガス回収ダクトの洗浄装置は、電気炉から発生する副生ガスを予冷洗浄塔からベンチュリスクラバに導く横行ダクトを、前記予冷洗浄塔からベンチュリスクラバに向かって水平に、又は、水平を基準として斜め上向きに取付けるとともに、前記横行ダクトのガス出口側の端部に、該横行ダクト内にガスシール部を介して前後進可能に挿入され、かつ、基端に高圧水供給部、先端に高圧水噴射ノズルを備えた横行ダクト洗浄ランスを設け、前記横行ダクトのベンチュリスクラバ取付け部位の直上に該横行ダクトからベンチュリスクラバのスロート部に至る垂直ダクト内にガスシール部を介して前後進可能に挿入され、かつ、基端に高圧水供給部、先端に高圧水噴射ノズルを備えた垂直ダクト洗浄ランスを設けてなるものである。

上記発明において、前記横行ダクトは、予冷洗浄塔からベンチュリスクラバに向かって水平を基準として2〜7°傾斜して取りつけられていることとするのが好ましい。

また、横行ダクト洗浄ランス及び垂直ダクト洗浄ランスは、ランスの軸まわりに回転可能に構成されていることが望ましく、ランスの先端には、高圧水をダクトの管壁に向かって噴射する高圧水噴射ノズルを備えることが望ましい。

上記記載の電気炉副生ガス回収ダクトの洗浄装置は、電気炉から発生する副生ガスを予冷洗浄塔からベンチュリスクラバに導く横行ダクトを複数本設けるとともに、該複数本の横行ダクトのそれぞれに対して設けることができる。

本発明により、合金鉄などの還元製錬に利用される電気炉のＣＯ分を多量に含む副生ガスの回収にあたり、電気炉の稼動を停止することなく、予冷洗浄塔からベンチュリスクラバに至るダクトを、ダクト内にダストが堆積し始める前に洗浄し、それにより、従来数時間掛かっていたダクト内堆積ダストの除去作業を実質的に皆無にすることができる。

図１に示すように、本発明の場合においても、合金鉄の製造に当たって発生する副生ガスは、電気炉1の炉蓋に取付けられた上昇管2、下降管3を経て予冷洗浄塔4に導かれ、その内部でスプレーによる除塵とともに所定温度（ほぼ50〜150℃）に冷却後、横行ダクト5を経て、ベチュリスクラバ6により除塵後、気液分離装置7等により洗浄水、ミストを分離した後、ガスホルダ8に貯留される。

上記構成において、図２に示すように、予冷洗浄塔4からベンチュリスクラバ6に導く横行ダクト5を、前記予冷洗浄塔からベンチュリスクラバに向かって水平に、又は、水平を基準として斜め上向きに取付けるとともに、そのガス出口側の端板21から横行ダクト5内へ横行ダクト洗浄ランス23が挿入できるようにしている。一方、横行ダクト５の端部近傍は、ベンチュリスクラバ6の取付け部位となっており、ここからベンチュリスクラバ6のスロート部に至る垂直ダクト35が接続されている。さらに、この垂直ダクト35の直上には、横行ダクト5に短い分岐管36を設け、この分岐管36の端部に設けた端板31を通して垂直ダクト35内に垂直ダクト洗浄ランス33が挿入できるようにしている。

これら横行ダクト洗浄ランス23及び垂直ダクト洗浄ランス33の基部には、それぞれ高圧水供給用ホース24、34が接続され、それにより前記高圧水噴射ノズル22、32からそれぞれ横行ダクト5、垂直ダクト35の内側壁に向かって洗浄水が噴出するようになっている。なお、横行ダクト洗浄ランス23及び垂直ダクト洗浄ランス33は、いずれも端板21、31の近傍においてシールされている。また、これら横行ダクト洗浄ランス23及び垂直ダクト洗浄ランス33の先端にはいずれも高圧水噴射ノズル22、32が取付けられている。これらの詳細な構造については後述する。

したがって、横行ダクト内にダストが堆積し始めたときに、横行ダクト洗浄ランス23をガス出口側の端板21から予冷洗浄塔4に向かって前進させるとともに、高圧水をノズル22から横行ダクト5の内壁に向かって噴射させ、それによって、横行ダクト5内に堆積し始めたダストを洗い流し、予冷洗浄塔4の下部の水封部11内に排出することができる。

一方、垂直ダクト35内にダストが堆積し始めたと認められたときには、垂直ダクト洗浄ランス33を、横行ダクト5に設けた短い分岐管36の端部に設けた端板31を通してベンチュリスクラバ6のスロート部に向かって下降させるとともに、高圧水をノズル32から垂直ダクト35の内壁に向かって噴射させ、それによって、垂直ダクト35、ひいてはベンチュリスクラバ6の内壁に堆積し始めたダストを水圧によって剥ぎ取り、気液分離装置7内に流し出すことができる。

上記の構造において、横行ダクト5が副生ガスの流れる方向に向かって水平ないし斜め上向きに取付けられていることが重要である。これは、横行ダクト5内に堆積したダストを横行ダクト洗浄ランス23からの噴射水流によって流しだすとき、水流がガス出口側の端板21の方に向かうのを防止し、さらに積極的には、確実に予冷洗浄塔4側に向かうようにして、ガス出口側の端板21に設置されているシール部（これについては後述する）などを破損しないようにするためである。そのような目的を達するためには、横行ダクト5の傾斜角度は、水平面から2〜7°とするのがよい。

横行ダクト洗浄ランス23の具体的構造は図３に示されているとおりである。図３に示すように、横行ダクト洗浄ランス23は、横行ダクト5の内部から、横行ダクトの端板21に連接されたボールバルブ41、それに続く洗浄管42、さらにはシール部43を経てギヤボックス45に向かって図中右方に延伸されている。

上記のように延伸された横行ダクト洗浄ランス23の下方には、少なくとも前記シール部43の下方からギヤボックス45の下方にわたって架台51が設けられている。この架台51は支柱52とその上に架設された受け台53からなっており、この受け台53に前記ギヤボックス45が移動可能に取付けられている。また、この受け台53の一端、シール部43の下方にはスプロケット54が取付けられており、他端には前記スプロケット54に対応するスプロケット55が取付けられている。

上記スプロケット54、55間には、チェーン56が、その端部をギヤボックス45の前後端近傍に固定して掛け渡されている。また、前記スプロケットの少なくとも一方（この場合、シール部43の下方のスプロケット54）は、支柱53に取付けたブラケット上に載置されたモータ57により駆動されるようになっている。したがって、モータ57を起動すると、スプロケット54が回転し、ギヤボックス45がチェーン56を介し牽引され、受け台53上を移動するようになる。そして、その結果、横行ダクト洗浄ランス23の横行ダクト5内への出し入れが自由に行えるようになる。

なお、前記ボールバルブ41は、電気炉の正常操業時には閉じた状態にあり、副生ガスの外部への漏出を防止しているが、横行ダクト5内の洗浄時には開の位置として横行ダクト洗浄ランス23の横行ダクト5内への侵入を可能にするようになっている。また、洗浄管42には、シャワー水の入口48，出口47が接続されており、ここで横行ダクト洗浄ランス23に付着したダストを洗浄するようになっている。また、シール部43は、図３(b)に示すように、その内壁にシール材49を配設した短い管状体であって、横行ダクト洗浄ランス23の側面をガスタイトに維持する。したがって、ボールバルブ41が開の状態のとき、横行ダクト洗浄ランス23を洗浄管42で冷却しながらシール部43を通過させることができ、これにより、ガスタイトの状態を保ちながら、横行ダクト洗浄ランス23を横行ダクト5内に出し入れすることができる。

図４はギヤボックス45の内部構造を示すための一部切欠き正面図である。このギヤボックス45には、横行ダクト洗浄ランス23の後端部61が回転自在に挿入されており、その後端は、例えばスイベルジョイント62を介して水冷管66に接続されている。この水冷管66には、ギヤボックス45の外部において高圧水供給用ホース24に接続されている。また、横行ダクト洗浄ランス23の後端部61近傍には、ギヤ63がはめ込まれており、このギヤ63はギヤボックス45の後端側に固定して取付けられたモータ64によって回転されるギヤと組み合わされている。したがって、モータ64を起動すると横行ダクト洗浄ランス23が回転し、それにより、その先端に取付けられた高圧水噴射ノズル22が回転し、高圧水を横行ダクト5内に均等に噴射することが可能になる。なお、ギヤボックス45の下部と架台51の受け台53との間には、適当な手段、例えば、ギヤとラックを設けてギヤボックス45が受け台53上で移動可能にしている。

以上、横行ダクト5に対する横行ダクト洗浄ランス23の取付け構造について説明したが、垂直ダクト35に対する垂直ダクト洗浄ランス33の取付け構造も、上記横行ダクト5に対する横行ダクト洗浄ランス23の取付け構造に準じて行えばよい。すなわち、垂直ダクト35の側方に支柱を立設しておき、これに対して、垂直ダクト洗浄ランス33の移動機構や回転機構を設ければよい。

上記横行ダクト洗浄ランス23及び垂直ダクト洗浄ランス33の先端には高圧水噴射ノズル22，32が取付けられている。この高圧水噴射ノズル22，32は、図５に示すように、ノズル本体71の先端に先端チップ72を、また、側方に側方チップ73，74を設け、これらチップから洗浄水が噴射されるように横行ダクト5内、あるいは垂直ダクト内において、その前方に噴射するとともにその側方のダクト管壁に向かって噴射することができ、確実に堆積ダストを除去することができる。なお、側方チップ73，74は、本体71の軸心に対して垂直方向よりやや前方に、具体的には、図５のθが3〜7°程度になるように偏向させるのがよく、これによってダクト内壁の洗浄がより効率的に行えるようになる。

上記のように、本発明の電気炉副生ガス回収ダクトの洗浄装置は、電気炉から発生する副生ガスを予冷洗浄塔からベンチュリスクラバに導く横行ダクトを副生ガスの流れる方向に向かって水平ないし斜め上向きに取付けるとともに、この横行ダクトのガス出口側の端部に、横行ダクト内にガスシール部を介して前後進可能に挿入されかつ、基端に高圧水供給部、先端に高圧水噴射ノズルを備えた横行ダクト洗浄ランスを設けるとともに、前記横行ダクトのベンチュリスクラバ取付け部位の直上に該横行ダクトからベンチュリスクラバのスロート部に至る垂直ダクト内にガスシール部を介して前後進可能に挿入されかつ、基端に高圧水供給部、先端に高圧水噴射ノズルを備えた垂直ダクト洗浄ランスを設けた構造を採用しているので、合金鉄などの還元製錬に利用される電気炉のＣＯ分を多量に含む副生ガスの回収にあたり、電気炉の稼動を停止することなく、予冷洗浄塔からベンチュリスクラバに至るダクト内に堆積し始めたダストを除去することができる。

上記説明においては、電気炉から発生する副生ガスを予冷洗浄塔からベンチュリスクラバに導く横行ダクトは、１本の例が示されている。しかしながら、このように限定する必要はなく、予冷洗浄塔4から、例えば放射状に横行ダクト5を引き出し、引き出されたそれぞれの横行ダクト及びそれに付随する垂直ダクトの洗浄に上記構成を適用することもできる。これにより、複数のダクトのうち一つを洗浄しているとき、他のダクトを使って副生ガスの回収を行うことができる。すなわち、複数ある横行ダクトについて、順次ダクト内の洗浄を行うことが可能になり、ダクト内の洗浄のため、電気炉の操業を停止する必要がなくなる。

本発明を実施するに当たっては、例えば、横行ダクト5の洗浄にあたっては、まず、洗浄管42への注水を開始し、次いでボールバルブ41を開いて横行ダクト洗浄ランス23を前進させる。この横行ダクト洗浄ランス23の前進に当たっては、モータ64を起動してランスを回転させるとともに、例えば電磁バルブ（図示しない）によって高圧水供給回路を開いて、十分な量、十分な圧力の洗浄水が高圧水噴射ノズル22から噴射されるように行う。

横行ダクト洗浄ランス23が横行ダクト5の基部まで達したことを確認して、洗浄水の供給を停止するとともに、モータ64を停止してランス23の回転を停止し、横行ダクト洗浄ランス23を待機位置に戻す。さらに、ボールバルブ41閉じた後、洗浄管42への注水を停止し、最後に高圧水供給回路を閉じて高圧ホース24から横行ダクト洗浄ランス23への給水を停止する。垂直ダクト35の洗浄も上記横行ダクトの洗浄と同様の手順によって行えばよい。なお、このような洗浄作業工程は、自動運転のためのプログラムを組み、それにしたがって行うのが効率的である。

本発明の適用される電気炉副生ガスの除塵・回収装置の概略構成を示す説明図である。 本発明に係る電気炉副生ガス回収ダクトの洗浄装置の基本構成を示す概念図である。 本発明に用いる横行ダクト洗浄ランスの全体構造を示す正断面図である。 ギヤボックスの内部構造を示すための一部切欠き正面図である。 本発明に用いるランス先端に取付けられるノズル形状の一実施形態を示す正面図である。 従来の電気炉副生ガス回収装置の概要を示す説明図である。

符号の説明

1：電気炉
2：上昇管
3：下降管
4：予冷洗浄塔
5：横行ダクト
6：ベンチュリスクラバ
7：気液分離装置
8：ガスホルダ
9：ハッチ
10：ハッチ
11：水封部
21：（横行ダクトのガス出口側の）端板
22：高圧水噴射ノズル
23：横行ダクト洗浄ランス
24：高圧水供給用ホース
31：（分岐管の）端板
32：高圧水噴射ノズル
33：垂直ダクト洗浄ランス
34：高圧水供給用ホース
35：垂直ダクト
41：ボールバルブ
42：洗浄管
43：シール部
45：ギヤボックス
47：シャワー水の出口
48：シャワー水の入口
51：架台
52：支柱
53：受け台
54,55：スプロケット
56：チェーン
57：モータ
61：後端部
62：スイベルジョイント
63：ギヤ
64：モータ
65：ギヤ
66：水冷管
71：ノズル本体
72：先端チップ
73，74：側方チップ

Claims (5)

1. 電気炉から発生する副生ガスを予冷洗浄塔からベンチュリスクラバに導く横行ダクトを、前記予冷洗浄塔からベンチュリスクラバに向かって水平に、又は、水平を基準として斜め上向きに取付けるとともに、
   前記横行ダクトのガス出口側の端部に、該横行ダクト内にガスシール部を介して前後進可能に挿入され、かつ、基端に高圧水供給部、先端に高圧水噴射ノズルを備えた横行ダクト洗浄ランスを設け、
   前記横行ダクトのベンチュリスクラバ取付け部位の直上に該横行ダクトからベンチュリスクラバのスロート部に至る垂直ダクト内にガスシール部を介して前後進可能に挿入され、かつ、基端に高圧水供給部、先端に高圧水噴射ノズルを備えた垂直ダクト洗浄ランスを設けてなることを特徴とする電気炉副生ガス回収ダクトの洗浄装置。
2. 横行ダクトは、予冷洗浄塔からベンチュリスクラバに向かって水平を基準として2〜7°傾斜して取りつけられていることを特徴とする請求項１記載の電気炉副生ガス回収ダクトの洗浄装置。
3. 横行ダクト洗浄ランス及び垂直ダクト洗浄ランスは、ランスの軸まわりに回転可能に構成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の電気炉副生ガス回収ダクトの洗浄装置。
4. ランスの先端には、高圧水をダクトの管壁に向かって噴射する高圧水噴射ノズルを備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の電気炉副生ガス回収ダクトの洗浄装置。
5. 電気炉から発生する副生ガスを予冷洗浄塔からベンチュリスクラバに導く横行ダクトを複数本設けるとともに、該複数本の横行ダクトのそれぞれに対して請求項１〜４のいずれかに記載の横行ダクト堆積ダスト洗浄ランス及び垂直ダクト堆積ダスト洗浄ランスを設けてなる電気炉副生ガス回収ダクトの洗浄装置。
   
   
   

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