JP4970081B2 - 高炉ガス清浄設備およびその操業方法 - Google Patents

Description

本発明は、高炉炉頂圧力回収設備を有する高炉から発生する高炉ガスを、可変スロートを有する湿式集塵部と静電集塵部とにより清浄化する高炉ガス清浄設備およびその操業方法に関する。

近年、高炉は高圧操業が採用されており、高圧の高炉ガスが有するエネルギーの有効利用を図るため、高炉ガスを清浄化して高炉の燃焼ガス等の燃料として再利用されるが、高炉炉頂圧回収設備を設け、高圧の高炉ガスからエネルギーを回収して発電が行われている。

ところで、高炉炉頂圧回収設備を設置した高圧高炉におけるガス清浄設備としては、可変スロートを有する湿式集塵部（ベンチュリースクラバー）と静電集塵部とを有する高炉ガス清浄設備が用いられている。

この高炉ガス清浄設備に関しては、従来から種々の提案がなされており、例えば、下記特許文献１には、高炉炉頂圧力回収設備を有し、可変スロートを有する湿式集塵部と静電集塵部とで構成されてなる高炉ガス清浄設備の操業方法であって、高炉ガスを前記炉頂圧力回収設備へ通ガスする期間には、主としてガスの集塵を前記静電集塵部で行って当該集塵時の圧力損失を極減させ、通ガスしない期間には、湿式集塵部にて集塵をおこない、その結果、回収エネルギーを増大させると共に所望の集塵効率を達成させることができる操業方法が開示されている。

しかし、この特許文献１の高炉ガス清浄設備の操業方法では、静電集塵部においてスパーク等による異常放電が発生した場合に、高炉炉頂圧回収設備による発電を１０〜３０日間中止する必要が生じ、多大な発電量の損失が生じるという問題点があった。

また、下記特許文献２には、超広角度散水ノズルを集塵極コーナーに設け、集塵極２面に水膜を連続して形成させ、電気集塵機（静電集塵部）の運転中、上記ノズルから噴霧水が、電極中央に配置されている放電線への飛散により異常放電発生を防止し、かつ、集塵極のダスト除去を確実にする方法が開示されている。

しかし、この特許文献２に開示されている集塵板の水膜形成装置による、いわゆる濡れ壁方式によるダストの除去方法は、種々の性状を有するダストが集塵極に堆積している場合にダストの除去能力が弱く、十分な洗浄ができないため、その後の集塵効率が低下するという問題があった。

また、散水ノズルを５００個以上設ける必要があるため設備構成が複雑となるうえ、ノズルの口径が小さく、ノズルにダストが閉塞する場合があり、そのメンテナンスに多大な労力を要していた。
特公昭５９−１０９７２号公報 特公昭６３−４７５１０号公報

そこで、本発明は、前述のような従来技術の問題点を解決し、短期間（１０〜３０分間）で集塵板に堆積したダストの洗浄を確実に行うことができ、設備構成がシンプルかつメンテナンスが容易な高炉ガス清浄設備およびその操業方法を提供することを課題とする。

本発明は、前述の課題を解決するために鋭意検討の結果、スプレーノズルを隣接する集塵極の一部を重複して洗浄水を噴霧する位置に配置することにより、短期間（１０〜３０分間）で集塵板に堆積したダストの洗浄を確実に行うことができ、設備構成がシンプルかつメンテナンスが容易な高炉ガス清浄設備およびその操業方法を提供するものであり、その要旨とするところは特許請求の範囲に記載したとおりの下記内容である。
（１）高炉炉頂圧力回収設備を有する高炉から発生する高炉ガスを清浄化する高炉ガス清浄設備であって、可変スロートを有する湿式集塵部と静電集塵部とを有し、前記静電集塵部は、集塵板により放射状に区画された複数の集塵極と、各集塵極の中央に配置された放電線とを有し、前記集塵板に堆積したダストを除去する洗浄水を供給する環状管を前記静電集塵部の中央部上面に配置し、該環状管の内方向および外方向に枝管を設け、各枝管の先端にスプレーノズルを設けることにより、隣接する集塵極の一部を重複して洗浄水を噴霧することを特徴とする高炉ガス清浄設備。
（２）前記スプレーノズルから噴霧される洗浄水の有効圧が200Kpa以上400Kpa以下であることを特徴とする（１）に記載の高炉ガス清浄設備。
（３）（１）または（２）に記載の高炉ガス清浄設備の操業方法であって、前記静電集塵部による集塵を停止している間に前記スプレーノズルから洗浄水を噴霧して、前記集塵板の堆積したダストを除去することを特徴とする高炉ガス清浄設備の操業方法。
＜作用＞
（１）の発明によれば、記集塵板に堆積したダストを除去する洗浄水を供給する環状管を前記静電集塵部の中央部上面に配置し、該環状管の内方向および外方向に枝管を設け、各枝管の先端にスプレーノズルを設けるため、設備がシンプルであり、隣接する集塵極の一部を重複して洗浄水を噴霧するので洗浄能力が高い。
（２）の発明によれば、スプレーノズルから噴霧される洗浄水の有効圧が200Kpa以上400Kpa以下とすることにより、口径の大きい高圧洗浄ノズルを用いることができるためノズル閉塞が生じ難く、メンテナンスも容易であるうえ、洗浄時間を短時間にすることにより、高炉炉頂圧力回収設備による回収エネルギーを増加させることができる。
（３）の発明によれば、静電集塵部による集塵を停止している間に前記スプレーノズルから洗浄水を噴霧して、前記集塵板の堆積したダストを除去するため、放電線の異常放電が発生することが皆無となり静電集塵部での長期間の運転停止をなくして回収エネルギーの低下を防止すると共に、集塵効率を向上させることができる。

本発明によれば、短期間（１０〜３０分間）で集塵板に堆積したダストの洗浄を確実に行うことができ、設備構成がシンプルかつメンテナンスが容易な高炉ガス清浄設備およびその操業方法を提供することができ、具体的には下記のような産業上有用な著しい効果を奏する。
１）スプレーノズルの数を少なくすることができて設備がシンプルであり、隣接する集塵極の一部を重複して洗浄水を噴霧するので洗浄能力が高い。
２）ノズル閉塞が生じ難く、メンテナンスも容易であるうえ、洗浄時間を短時間にすることにより、高炉炉頂圧力回収設備による回収エネルギーを増加させることができる。
３）放電線の異常放電が発生することが皆無となり静電集塵部での長期間の運転停止をなくして回収エネルギーの低下を防止すると共に、集塵効率を向上させることができる。

本発明を実施するための最良の形態について図１〜図７を用いて詳細に説明する。

図７は、本発明を適用する高炉ガス清浄設備を例示する図である。

図７において、１は湿式集塵部（ベンチュリースクラバー）、２は静電集塵部、３は集塵板、４は放電線、２１は高炉、２２はダストキャッチャー、２３は炉頂圧力制御弁、２４は炉頂圧力回収設備、２５は水位制御弁を示す。

図７に示すように、高炉２１から排出された高炉ガスは、ダストキャッチャー２２により粗大な塵が除去された後、可変スロートを有する湿式集塵部１（ベンチュリースクラバー）、および、静電集塵部２からなる高炉ガス清浄設備により微細な塵が除去され清浄化された後、高炉炉頂圧力回収設備２４へ通ガスされて発電することによりエネルギーを回収することができる。

湿式集塵部１（ベンチュリースクラバー）は、図示されていない可変スロートにより高炉ガスの流速を調整しつつ散水することにより圧力損失をかけて集塵を行うものであり、可変スロートをほぼ全閉にして集塵を行う場合には、約３０KPaの圧力損失が生じる。

一方、静電集塵部２は、放電線４に通電することにより、集塵板３に塵を付着させて集塵を行うものであり、圧力損失は約５KPa程度に抑えることができる。

なお、図７は、湿式集塵部１（ベンチュリースクラバー）と静電集塵部２とが一体に構成されているが、これらを分離させてもよい。

図４〜図６は、従来の高炉ガス清浄設備の実施形態を例示する図であり、図４は全体図、図５は図４のＡ−Ａ矢視図、図６は図５Ｂ部の斜視図である。

図４〜図６において、１は湿式集塵部（ベンチュリースクラバー）、２は静電集塵部、３は集塵板、４は放電線、５はディフューザー、６は整流部、７は集塵板洗浄配管（環状管）、８は集塵板洗浄配管（枝管）、９はスプレーノズル、１０は可変スロート、１１は荷電装置を示す。
図４〜図６に示すように、高炉炉頂圧力回収設備を有する高炉から発生する高炉ガスを清浄化する高炉ガス清浄設備は、可変スロート１０を有する湿式集塵部１と静電集塵部２とを有し、静電集塵部２は、集塵板３により放射状に区画された複数の集塵極と、各集塵極の中央に配置された放電線４とを有している。
従来の高炉ガス清浄設備における静電集塵部２の集塵板３に噴霧する洗浄水を供給する集塵板洗浄配管は、図４および図５に示すように静電集塵部２の外周に設けられた環状管７とその環状管７の内側に分岐させた枝管８により構成されており、図6に示すように、その枝管8の途中にスプレーノズル９を設けることにより、各集塵極の区画ごとに洗浄水を供給し、集塵板３に洗浄水を噴霧することによりして集塵板３の表面に水膜を形成し、集塵板３に堆積したダストを除去していた。

しかし、図４〜図６に示す集塵板の水膜形成装置による、いわゆる濡れ壁方式によるダストの除去方法は、種々の性状を有するダストが集塵板に堆積している場合にダストの除去能力が弱く、十分な洗浄ができないため、その後の集塵効率が低下するという問題があった。

また、スプレーノズルは集塵極を形成する区画ごとに設置するため図４〜図６の例では５６０個設ける必要があるため設備構成が複雑となるうえ、ノズルの口径が小さく、ノズルにダストが閉塞する場合があり、そのメンテナンスに多大な労力を要していた。

図１〜図３は、本発明の高炉ガス清浄設備の実施形態を例示する図であり、図１は全体図、図２は図１のＡ−Ａ矢視図、図３は図２Ｂ部の側面図である。

図１〜図３において、１は湿式集塵部（ベンチュリースクラバー）、２は静電集塵部、３は集塵板、４は放電線、５はディフューザー、６は整流部、７は集塵板洗浄配管（環状管）、８は集塵板洗浄配管（枝管）、９はスプレーノズル、１０は可変スロート、１１は荷電装置を示す。
図１〜図３に示すように、本発明の高炉炉頂圧力回収設備を有する高炉から発生する高炉ガスを清浄化する高炉ガス清浄設備は、可変スロート１０を有する湿式集塵部１と静電集塵部２とを有し、静電集塵部２は、集塵板３により放射状に区画された複数の集塵極と、各集塵極の中央に配置された放電線４とを有している。

本発明の高炉ガス清浄設備における静電集塵部２の集塵板３に噴霧する洗浄水を供給する集塵板洗浄配管（環状管）７は、図１および図２に示すように、静電集塵部２の中央部上面に配置されており、図３に示すように環状管７の内方向および外方向（環状の半径方向の内側および外側）に枝管８を設け、各枝管８の先端に図３に示すように洗浄水を斜め方向に拡散させて噴霧するスプレーノズル９を設けて、隣接する集塵極の一部を重複して洗浄水を噴霧することにより、スプレーノズル９の数を約５０個に低減することができるため設備がシンプルであり、隣接する集塵極の一部を重複して洗浄水を噴霧するので洗浄能力が高い。

また、静電集塵部２による集塵を停止している間にスプレーノズル９から洗浄水を噴霧して、集塵板３に堆積したダストを除去することにより、放電線４の異常放電が発生することが皆無となり静電集塵部２での長期間の運転停止をなくして回収エネルギーの低下を防止すると共に、集塵効率を向上させることができる。

その結果、本発明によれば、短期間（１０〜３０分間）で集塵板３に堆積したダストの洗浄を確実に行うことができ、設備構成がシンプルかつメンテナンスが容易な高炉ガス清浄設備およびその操業方法を提供することができる。

湿式集塵部２による集塵を、静電集塵部２の荷電電圧の低下が始まる直前、１０分間〜３０分間実施するのは、集塵板に堆積するダストの量により必要な洗浄時間が相違するからであり、１０分間未満では洗浄が不十分となり、また、３０分間以上では洗浄は飽和し、高炉炉頂圧力回収設備での発電量がその分低下するからである。

また、本発明の操業方法によれば、静電集塵部２の集塵板３の洗浄中に異常放電が発生する心配がないので、集塵板３に堆積したダストを有効圧200Kpa以上400Kpa以下の高圧水により洗浄して洗浄時間を短時間にすることにより、高炉炉頂圧力回収設備による回収エネルギーを増加させることができる。

また、スプレーノズル９から噴霧される洗浄水の有効圧を200Kpa以上400Kpa以下とすることにより、異物通過径が１４．３ｍｍ〜１８．８ｍｍ程度の口径の大きい高圧洗浄ノズルを用いることができるためノズル閉塞が生じ難く、メンテナンスも容易であるうえ、洗浄時間を短時間にすることにより、高炉炉頂圧力回収設備による回収エネルギーを増加させることができる。

静電集塵部２における集塵板へ堆積（集塵）するダストを水洗・除去するためには、静電集塵部２の運転を停止してスプレーノズルからの洗浄水を集塵板３へ噴霧する。よって、前記従来技術の如く、放電線４の異常放電が発生することが皆無となり、静電集塵部２での運転が長期間にわたって停止することがない。また、前記のスプレーノズルからの集塵板３への散水は、より強力な噴霧（有効圧200Kpa〜400Kpaの高圧洗浄など）が可能となり、集塵板３の清掃が完璧となる。

前記有効圧とは、実際の当該スプレーから噴霧される水圧から、一般的な高炉のガス圧を差し引いたものであり、この有効圧が200 Kpa未満では噴霧される噴霧水の拡がり形状（角度）が小さくなると共に、噴霧水の勢いが小さくなり、目的とする集塵極の洗浄が不十分となる。また、有効圧が400 Kpaを超えると、集塵極での洗浄効果が飽和し、超えた分、高圧ノズルに送水するポンプの電力ロスとなる。以上によりスプレーノズルから集塵板へ噴霧する当該スプレーの有効圧としては有効圧200Kpa以上400Kpa以下が好ましい。

静電集塵部２を連続運転中に集塵板３へ堆積（集塵）したダストは、この間全く水洗・除去されないが、集塵効率が低下する直前に静電集塵部２の荷電を停止しての集塵板３の洗浄を実施し、集塵板３は、それにより清浄化するためを集塵効率が低下しない。

本発明の高炉ガス清浄設備の実施形態を例示する全体図である。 本発明の高炉ガス清浄設備の実施形態を例示する図１のＡ−Ａ矢視図である。 本発明の高炉ガス清浄設備の実施形態を例示する図２Ｂ部の側面図である。 従来の高炉ガス清浄設備の実施形態を例示する全体図である。 従来の高炉ガス清浄設備の実施形態を例示する図４のＡ−Ａ矢視図である。 従来の高炉ガス清浄設備の実施形態を例示する図５Ｂ部の斜視図である。 本発明を適用する高炉ガス清浄設備を例示する図である。

符号の説明

１ 湿式集塵部（ベンチュリースクラバー）
２ 静電集塵部
３ 集塵板
４ 放電線
５ ディフューザー
６ 整流部
７ 集塵板洗浄配管（環状管）
８ 集塵板洗浄配管（枝管）
９ スプレーノズル
１０ 可変スロート
１１ 荷電装置
２１ 高炉
２２ ダストキャッチャー
２３ 炉頂圧力制御弁
２４ 炉頂圧力回収設備
２５ 水位制御弁

Claims (3)

1. 高炉炉頂圧力回収設備を有する高炉から発生する高炉ガスを清浄化する高炉ガス清浄設備であって、
   可変スロートを有する湿式集塵部と静電集塵部とを有し、
   前記静電集塵部は、集塵板により放射状に区画された複数の集塵極と、各集塵極の中央に配置された放電線とを有し、
   前記集塵板に堆積したダストを除去する洗浄水を供給する環状管を前記静電集塵部の中央部上面に配置し、該環状管の内方向および外方向に枝管を設け、各枝管の先端にスプレーノズルを設けることにより、隣接する集塵極の一部を重複して洗浄水を噴霧することを特徴とする高炉ガス清浄設備。
2. 前記スプレーノズルから噴霧される洗浄水の有効圧が200Kpa以上400Kpa以下であることを特徴とする請求項１に記載の高炉ガス清浄設備。
3. 請求項１または請求項２に記載の高炉ガス清浄設備の操業方法であって、前記静電集塵部による集塵を停止している間に前記スプレーノズルから洗浄水を噴霧して、前記集塵板の堆積したダストを除去することを特徴とする高炉ガス清浄設備の操業方法。

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