JP5326637B2 - 転炉の換気集塵方法 - Google Patents

Description

本発明は、転炉炉口周りの排気を吸引して乾式集塵機により集塵する転炉の換気集塵方法に関するものである。

純酸素上吹き転炉（上底吹き転炉を含む）において、酸素吹錬中に発生する廃ガスは、主に転炉１の炉口９上部に設けたフード３によって集塵し、非燃焼式ＯＧ廃ガス処理設備あるいは燃焼式廃ガス処理設備によって処理される（図２（ａ））。

転炉に溶銑を装入するに際しては、図２（ｂ）に示すように転炉１を炉前側に傾動し、溶銑鍋２から転炉内に溶銑を移注する。このとき、転炉内に入れ置きされているスクラップに含有する可燃物から多量のガスが発生するとともに、酸化鉄などのダストが短時間に発生する。このように溶銑装入時に発生する多量のガス、あるいは吹錬中に転炉炉口とフードとの間の隙間から漏れるガス、出鋼中に発生するガスなどを吸引して集塵するため、転炉炉口の上部に換気集塵フード５を設けている。

換気集塵フード５で集められた含塵ガスは、集塵ダクト６及びブロアー７を経てバグフィルター８で除塵され、排出される。特に上述の溶銑装入時には、高温でかつ多量の粉塵を含んだガスが吸引される。

バグフィルター８は、濾布の表面で粉塵を分離捕集する乾式集塵機である。濾布に付着して捕集されたダストは、ダスト払い落とし装置によって払い落とされる。バグフィルターのダスト払い落とし装置としては、非特許文献１に記載のとおり、振動形、逆洗形、パルスジェット形、ソニックジェット形、リバースジェット形などがあるが、転炉の換気集塵に用いられるバグフィルターでは、逆洗形とパルスジェット形が主に用いられている。逆洗形においては、図３（ａ）に示すとおり、通常の濾過中は濾布１１の内側から外側にガスが流れ、濾布１１の内側にダストが堆積する。逆洗時には、濾布の外側から圧縮空気を通して、ダストの払い落としを行っている。パルスジェット形においては、図３（ｂ）に示すとおり、含塵ガスは濾布１１の外側から流入し、ダストは濾布１１の外側に捕集される。濾布１１の上部には、それぞれベンチュリ管１７とノズル１８が備えられており、このノズル１８から一定時間毎に、濾布１１の内側に圧縮空気を噴射して、濾過集塵に逆らって、瞬間的に付着ダストの払い落としを行っている。

社団法人日本機械学会編「機械工学便覧」Ｃ８−２９〜３０頁

転炉の換気集塵フードから集めた含塵ガスを集塵するバグフィルターにおいて、バグフィルターを収容する容器内の圧力が突然上昇する突沸現象が発生することがある。このような突沸現象が発生すると、それによってバグフィルターのバグを収容する部分の外壁部が外方に膨張する変形を来すこととなるので好ましくない。

本発明は、転炉炉口周りの廃ガスを吸引して乾式集塵機により集塵する転炉の換気集塵方法であって、乾式集塵機としてバグフィルターを用いるに際し、バグフィルターを収容する容器内の突沸現象を防止することのできる転炉の換気集塵方法を提供することを目的とする。

即ち、本発明の要旨とするところは以下のとおりである。
（１）転炉炉口周りの廃ガスを吸引して乾式集塵機により集塵する転炉の換気集塵方法において、乾式集塵機としてバグフィルターを用い、バグフィルターは逆洗形又はパルスジェット形のダスト払い落とし機能を有し、溶銑鍋から転炉への溶銑装入の期間中は、バグフィルターのダスト払い落とし機能を停止することを特徴とする転炉の換気集塵方法。
（２）溶銑装入の開始所定時間前から溶銑装入開始までの間についてもバグフィルターのダスト払い落とし機能を停止することを特徴とする上記（１）に記載の転炉の換気集塵方法。
（３）上記（１）又は（２）に記載の転炉の換気集塵方法において、転炉炉口から集塵機までの集塵ダクトの途中に水噴霧装置を設け、該水噴霧装置から集塵ダクト中のガスに水を噴霧することを特徴とする転炉の換気集塵方法。
（４）前記水噴霧装置からの水の噴霧は、含塵ガスの温度が上昇したときに行い、水を噴霧したガス温度を２００℃以下とすることを特徴とする上記（３）に記載の転炉の換気集塵方法。

本発明は、転炉炉口周りの廃ガスを吸引してバグフィルター式乾式集塵機により集塵する転炉の換気集塵方法において、溶銑鍋から転炉への溶銑装入の期間中は、バグフィルターのダスト払い落とし機能を停止することにより、バグフィルターを収容する容器内の圧力が突然上昇する突沸現象の発生を防止することができる。

本発明の転炉の換気集塵方法を示す概略図である。 転炉の換気集塵方法を示す概略図であり、（ａ）は転炉吹錬中、（ｂ）は溶銑装入中を示す。 バグフィルターのダスト払い落とし装置を示す概略図であり、（ａ）は逆洗形、（ｂ）はパルスジェット形を示す。

転炉に溶融金属を装入して酸素精錬を行うに際し、図２（ａ）に示すように転炉１を直立して炉口９を上に向け、酸素吹錬中に発生する廃ガスは、主に転炉炉口の上部に設けたフード３によって集塵し、非燃焼式ＯＧ廃ガス処理設備あるいは燃焼式廃ガス処理設備によって処理される。また、転炉に溶銑を装入するに際しては、図２（ｂ）に示すように転炉１を炉前側に傾動し、溶銑鍋２から転炉内に溶銑を移注する。このとき、転炉内に入れ置きされているスクラップに含有する可燃物から多量のガスが発生するとともに、酸化鉄などのダストが短時間に発生する。

溶銑装入時に発生する多量のガス、あるいは吹錬中に転炉炉口とフードとの間の隙間から漏れるガス、出鋼中に発生するガスなどを吸引して集塵するため、転炉炉口の上部に換気集塵フード５を設けている。換気集塵フード５で集められた含塵ガスは、集塵ダクト６及びブロアー７を経て乾式集塵機に導かれる。乾式集塵機としてはバグフィルター８を用いる。

バグフィルター８は、濾過集塵機の一種であり、比較的薄い濾布の表面でダストを分離捕集する表面濾過方式を採用したものである。濾布に含塵ガスを通すと、比較的粗い粒子は重力、慣性力により、また細かい粒子はさえぎり作用、拡散作用によって、粒子は撚糸に直接付着したり、撚糸間にブリッジを形成するなどして、濾布の全表面を粒子が覆い粒子層を形成する。

濾布に捕集したダストは払い落とす必要がある。バグフィルターのダスト払い落とし装置には、振動形、逆洗形、パルスジェット形、ソニックジェット形、リバースジェット形、あるいはこれらを組み合わせたものがある。転炉の換気集塵に用いられるバグフィルターでは、逆洗形とパルスジェット形が主に用いられている。

逆洗形においては、図３（ａ）に示すとおり、袋状の濾布１１がそれぞれ区画された部屋１２に配置されている。図３（ａ）において、左側に描かれた部屋１２ａにおいて、吸引ダンパー１４を開としてガスがファン１３によって吸引されるので、濾布１１は濾過中であり、濾布１１の内側から外側に含塵ガスが流れ、濾布１１の内側にダストが堆積する。右側に描かれた部屋１２ｂの濾布１１は逆洗中であり、吸引ダンパー１４を閉、逆洗ダンパー１５を開とし、濾布１１の外側から圧縮空気を通して、ダストの払い落としを行っている。払い落とされたダストは下方に下降し、最下部のロータリー弁１６から排出される。

パルスジェット形においては、図３（ｂ）に示すとおり、多数の袋状の濾布１１が一つの部屋の中に配置されている。含塵ガスは濾布１１の外側から流入して上方に抜ける。ダストは濾布の外側に捕集される。それぞれの濾布の上部にはベンチュリ管１７とノズル１８が備えられており、このノズル１８から一定時間毎に、濾布１１の内側に圧縮空気を噴射して、濾過集塵に逆らって、瞬間的に付着ダストの払い落としを行っている。払い落とされたダストは下方に下降し、最下部のロータリー弁１６から排出される。

転炉炉口の上部に設けた換気集塵フードによって集められたガス中のダストは、その大部分が酸化鉄であり、その中に一部炭素粉塵が含まれている。また、転炉を炉前側に傾動し、溶湯鍋から転炉に溶湯を装入するに際しては、ガス中に含まれるダストの含有量が増大し、ガス温度も上昇し、さらにガス中に赤熱した粒子が混入することがあると判明した。赤熱した粒子は、換気集塵フードから集塵ダクトを通過する過程で大部分は冷却されるものの、一部の赤熱した粒子は換気集塵機に至るまで赤熱した状態を保持することがわかった。

バグフィルターにおいてダスト払い落としを行っている際には、大量のダストが払い落とされて下方に下降するので、集塵機内で一時的にガス中のダスト含有密度が増大する。当然にダスト中に含まれる炭素粉塵の密度も増大する。このような状況で集塵ダクトを経て換気集塵機中に含塵ガスと共に赤熱した粒子が導入されると、赤熱した粒子によって炭素粉塵に着火し、それがために集塵機内ガスの突沸現象が発生することがわかった。

前述のとおり、バグフィルター内においてガス中の炭素粉塵密度が増大するのはダスト払い落としを行っているときである。そして、バグフィルターに赤熱した粒子が導入されるのは主に転炉に溶湯を装入する際である。そこで本発明においては、溶銑鍋から転炉への溶銑装入の期間中は、バグフィルターのダスト払い落とし機能を停止することにより、集塵機内でのガスの突沸現象を防止し得ることを着想した。

即ち、転炉炉口周りの廃ガスを吸引して乾式集塵機により集塵する転炉の換気集塵方法において、乾式集塵機としてバグフィルターを用い、バグフィルターは逆洗形又はパルスジェット形のダスト払い落とし機能を有し、溶銑鍋から転炉への溶銑装入の期間中は、バグフィルターのダスト払い落とし機能を停止することにより、集塵機内におけるガスの突沸現象を防止することができる。

バグフィルターのダスト払い落とし機能のうち、逆洗形については、集塵機内が複数の部屋に区画され、濾過を行う部屋と逆洗を行う部屋が別々なので、ガスの突沸現象が比較的起きにくい形式であるといえる。それに対しパルスジェット形については、一つの部屋の中で濾過を行いつつダスト払い落としをも行っているので、ガスの突沸現象が比較的起きやすい形式である。従って、ダスト払い落とし機能としてパルスジェット形を採用している集塵機においては、本発明がより有効に機能する。

バグフィルターのダスト払い落とし機能を停止すると、集塵機内における払い落とされたダストの下降は減少するが、ダスト払い落とし機能を停止した直後においてはまだダストの下降は継続している。そこで本発明において好ましくは、溶銑装入の開始所定時間前から溶銑装入開始までの間についてもバグフィルターのダスト払い落とし機能を停止する。これにより、溶銑装入開始の所定時間前からダスト払い落としを停止しているので、溶銑装入開始時には集塵機内を下降するダストも十分に減少しており、集塵機内におけるガスの突沸現象をより確実に抑えることが可能となる。ダスト払い落とし機能を停止してから溶銑装入を開始するまでの所定時間とは、１分程度とすると良い。３分程度とするとさらに好ましい。溶銑装入開始の所定時間前を計時するに際し、例えばスクラップ装入をトリガーとすることができる。スクラップ装入のタイミングから溶銑装入開始までの経過時間はほぼ一定であるから、スクラップ装入のタイミングと同時またはそのタイミングから一定時間経過後にダスト払い落とし機能を停止することにより、ダスト払い落とし機能の停止から溶銑装入開始までの時間を所定時間に合わせることが可能となる。図１（ａ）に示すように、ダスト払い落とし機能制御装置２１を設け、ダスト払い落とし機能制御装置２１においてダスト払い落とし機能の停止・再開を制御することができる。

溶銑装入時における集塵機内でのガスの突沸現象の原因は、ダスト払い落としによるダスト含有量の増大と共に、溶銑装入時にガス中に混入した赤熱粒子が集塵機まで赤熱状態を保持することにもよる。そこで本発明においては、図１（ｂ）に示すように、溶銑装入時にダスト払い落とし機能を停止すると共に、転炉炉口から集塵機までの集塵ダクト６の途中に水噴霧装置２２を設け、水噴霧装置２２から集塵ダクト６中のガスに水を噴霧すると好ましい。ガスに水を噴霧する結果として、集塵ダクト中のガス温度を低下させると共に、ガス中に含まれる赤熱した粒子を冷却し、集塵機に到達したときには着火能力を有しない程度まで温度を低下することが可能となるからである。

集塵ダクト６の途中でガスに水を噴霧するに際し、ガス中のダストが水滴でぬれると、落下してダクトの下面で固着することによって、ダクトの閉塞を起こし集塵ができなくなる。従って、ガス中のダストを堆積させないようにガスを冷却することが必要である。また、水を噴霧したガスがバグフィルターに到達したところでガスが十分に乾燥していないと、濾布にダストが固着する問題が発生することとなる。本発明では、高温の排ガスが高温になった際、吸引されて上流より流れてくる排ガス１Ｎｍ³容積あたりに水を５０ｇから５００ｇの量で、かつ平均ミスト粒径が５００μｍ以下の水の粒子を下流方向に吐出させることによって、簡易な設備で、排ガスのダストの配管付着させることなく、ガス温度を低下させた後に排ガス集塵することができる。５００ｇ／Ｎｍ³を超える水の注水量では、冷却効果代が低下し、効果が飽和するとともに、バグフィルターを通過するガスが十分に乾燥されない懸念が生じる。一方、注水量５０ｇ／Ｎｍ³未満では、ガス中の赤熱した粒子が十分に冷却されずに乾式集塵機まで到達する可能性が生じる。また、水の平均ミスト粒径が５００μｍ以下であれば、水の噴霧量を５００ｇ／Ｎｍ³以下とすることとあいまって、集塵ダクト内におけるダストの付着堆積を防止することができる。

集塵ダクト内での水の噴霧は、ガス温度が高い上流側、すなわち換気集塵フード５に近い位置で行うと好ましい。ガス温度がより高い方がミストとガスの熱交換が速やかに行われるため、ミストが短い時間で蒸発し、集塵ダクト壁面やダスト粒子のぬれを回避することができるからである。

また、前記水噴霧装置からの水の噴霧は、ガス温度が上昇したときに行い、水を噴霧したガス温度を２００℃以下とすると好ましい。ガス温度が低いうちに噴霧を開始すると、ミストが蒸発せずに集塵ダクト壁面やダスト粒子をぬらし、集塵ダクト内におけるダストの付着堆積やバグフィルターの目詰まりを引き起こす。また、ガス温度を２００℃以下にすることで集塵機内に浮遊する粉塵への着火を防止するとともに、バグフィルターの損傷をも防ぐことができる。ここにおいて、ガス温度とは乾式集塵機入口における温度をいう。

図１（ｂ）に示すように、ダスト払い落とし機能制御装置２１において、ダスト払い落とし機能の停止・再開の制御と共に、水噴霧装置２２の運転を制御することができる。

３００トンの鋼精錬純酸素上底吹き転炉において本発明を適用した。図１（ａ）に示すように、酸素吹錬中に発生する廃ガスは、主に転炉炉口９の上部に設けたフード３によって集塵し、非燃焼式ＯＧ廃ガス処理設備によって処理される。さらに転炉炉口の上部に換気集塵フード５を設けており、溶銑装入時に発生する多量のガス、あるいは吹錬中に転炉炉口とフードとの間の隙間から漏れるガス、出鋼中に発生するガスなどを、この換気集塵フード５を通して吸引して集塵する。換気集塵フード５で集められた含塵ガスは、集塵ダクト６及びブロアー７を経てバグフィルター８で除塵され、排出される。

バグフィルター８として、処理量が１２６００Ｂｍ³／ｍｉｎ（at １３０℃）であり、バグフィルターのダスト払い落とし装置として図３（ａ）に示す逆洗形を用いた第１集塵機と、処理量が１２８００Ｂｍ³／ｍｉｎ（at １２５℃）であり、バグフィルターのダスト払い落とし装置として図３（ｂ）に示すパルスジェット形を用いた第２集塵機を用いている。転炉炉口の換気集塵フード５から集塵機までの集塵ダクト６は、第１集塵機までがおよそ３００ｍ、第２集塵機までがおよそ２００ｍの距離を有している。

従来、第１集塵機、第２集塵機ともに、まれに集塵機内でガスが突然膨張する突沸現象が発生していた。現象が発生する頻度は、第１集塵機が１回／年、第２集塵機が３回／年程度であった。

そこで、第１集塵機、第２集塵機とも、溶銑鍋から溶銑を転炉に装入する装入開始前１分から装入終了までの間、ダスト払い落とし機能を停止した。ダスト払い落とし機能の停止・再開の制御は、ダスト払い落とし機能制御装置２１によって行った。その結果、集塵機内でガスが突然膨張する突沸現象が発生する頻度は、第１集塵機が０回／年、第２集塵機が０回／年程度に減少した。ダスト払い落とし機能を停止するタイミングを溶銑装入開始と同時にした場合においても、突沸現象が発生する頻度を第１集塵機で０回／年、第２集塵機で０回／年程度に減少することができた。

次に、転炉炉口の換気集塵フード５から集塵機までの集塵ダクト６内であって、換気集塵フード６から３０ｍの位置に水噴霧装置２２を設け、水噴霧装置２２から集塵ダクト中のガスに水を噴霧した。水噴霧装置２２は図１（ｂ）に示すとおりであり、集塵ダクト中に水噴霧用ノズルを合計２８本設置した。ノズルの配列に当たっては、噴霧したミストの広がり角度を考慮し、集塵ダクト壁面にミストが付着することがなく、かつダクト内が均一に冷却される配置とした。吸引されて上流より流れてくる排ガス１Ｎｍ³容積あたりに水を最大１７０ｇの量で噴霧した。平均ミスト粒径をレーザードップラー法によって評価したところ、平均ミスト粒径は１００μｍ程度であった。水噴霧装置２２からの水の噴霧を、含塵ガス温度が３００℃を超えた時点で開始し、乾式集塵機入口温度が２００℃になるよう水噴霧量を制御した。乾式集塵機入口におけるガス温度は、水を噴霧しないときは６００℃まで上昇したが、水を噴霧したときは２００℃に減少した。

水噴霧装置２２からの水の噴霧に加え、第１集塵機、第２集塵機とも、溶銑鍋から溶銑を転炉に装入する装入開始前１分から装入終了までの間、ダスト払い落とし機能を停止した。その結果、集塵機内でガスが突然膨張する突沸現象が発生する頻度は、第１集塵機、第２集塵機共に皆無となった。

１ 転炉
２ 溶銑鍋
３ フード
４ スカート
５ 換気集塵フード
６ 集塵ダクト
７ ブロアー
８ バグフィルター
９ 炉口
１１ 濾布
１２ 部屋
１３ ファン
１４ 吸引ダンパー
１５ 逆洗ダンパー
１６ ロータリー弁
１７ ベンチュリ管
１８ ノズル
２１ ダスト払い落とし機能制御装置
２２ 水噴霧装置

Claims (4)

1. 転炉炉口周りの廃ガスを吸引して乾式集塵機により集塵する転炉の換気集塵方法において、乾式集塵機としてバグフィルターを用い、バグフィルターは逆洗形又はパルスジェット形のダスト払い落とし機能を有し、溶銑鍋から転炉への溶銑装入の期間中は、バグフィルターのダスト払い落とし機能を停止することを特徴とする転炉の換気集塵方法。
2. 溶銑装入の開始所定時間前から溶銑装入開始までの間についてもバグフィルターのダスト払い落とし機能を停止することを特徴とする請求項１に記載の転炉の換気集塵方法。
3. 請求項１又は２に記載の転炉の換気集塵方法において、転炉炉口から集塵機までの集塵ダクトの途中に水噴霧装置を設け、該水噴霧装置から集塵ダクト中のガスに水を噴霧することを特徴とする転炉の換気集塵方法。
4. 前記水噴霧装置からの水の噴霧は、含塵ガス温度が上昇したときに行い、水を噴霧したガス温度を２００℃以下とすることを特徴とする請求項３に記載の転炉の換気集塵方法。

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