JP5786816B2

JP5786816B2 - 廃酸処理方法及び廃酸処理設備

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Publication number: JP5786816B2
Application number: JP2012161793A
Authority: JP
Inventors: 貴裕脇; 清孝大槻
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2012-07-20
Filing date: 2012-07-20
Publication date: 2015-09-30
Anticipated expiration: 2032-07-20
Also published as: JP2014018769A

Description

本発明は焙焼炉を用いた廃酸液（特に塩化鉄水溶液）の処理方法や処理設備に関する。

製鉄所における設備の一つに、鋼を製造する際に鋼表面の酸化スケールを除去するため、塩酸等を用いて酸洗いを行う酸洗設備がある。酸洗液中には鋼表面から脱落したスケール等が蓄積されるため、所定の性状に至った酸洗液は、廃酸として処理される。

例えば、廃酸としての塩化鉄水溶液を焙焼炉内で反応させて塩酸や酸化鉄を得る方法が知られている。焙焼炉で廃酸を処理する方法としては、廃酸を噴霧して処理する噴霧焙焼法（ドラボー型焙焼炉やルスナー型焙焼炉を用いた方法、特許文献１）や、流動焙焼炉を用いた流動焙焼法（ケミライト法、非特許文献１）がある。ここで、ケミライト法により廃酸を処理する場合、排出ガス温度が高くなり過ぎるため、燃料原単位で劣る。そのため、廃酸を噴霧して処理する噴霧焙焼法が好ましく採用されている。

噴霧焙焼法において、焙焼炉内では、上部のスプレー装置より噴霧された微細な液滴が、高温の燃焼ガスと接触し、水分が蒸発して塩酸及び塩化鉄の濃縮が起こる。続いて廃酸液の粘度と表面張力とが大きくなり液滴が一層球状化し、水・塩化水素の蒸発による塩化鉄の濃縮、結晶粒膜の形成が起こる。水分と塩化水素の蒸発は表面に形成された結晶粒膜が厚くなると、次第に減率乾燥の模様を呈するようになる。そして、表面温度が急激に上昇し塩化第一鉄の溶融、更に下記反応式による分解反応が進み、殻内の塩化鉄は結晶粒膜となり、殻内にはＨ_２ＯとＨＣｌガスの空間が生じる。更に温度上昇から殻内のＨ_２ＯとＨＣｌガスは外殻を通して噴出される。殻内のガスが噴出された後、内部のＦｅＣｌ_２の反応が行なわれ反応は完結しＦｅ_２Ｏ_３とＨＣｌガスに分離される。
４ＦｅＣｌ_２＋４Ｈ_２Ｏ＋Ｏ_２ → ２Ｆｅ_２Ｏ_３＋８ＨＣｌ

上記の焙焼反応が終了した後は、通常、焙焼炉内に水を噴霧することによって焙焼炉内に残存する塩酸を排出し、焙焼炉を消火して、次の廃酸処理に備えることとなる。すなわち、噴霧焙焼法により廃酸を処理する場合には、（１）廃酸噴霧工程（通常、数日から数週間）、（２）水噴霧工程（通常、数時間）及び（３）焙焼炉消火工程の手順を踏むこととなる。

廃酸噴霧工程において、焙焼反応により発生する塩酸ガスの温度は、通常、焙焼炉の出口部分で約３５０℃である。このため、焙焼炉の下流側に熱交換器を設置して排熱を回収し、回収した排熱を用いて燃焼空気の予熱等を行うことで、焙焼炉の燃焼に使用する燃料の削減等が可能となる。

例えば、特許文献２には、廃酸焙焼炉のアブソーバ入口に熱交換器を設置して排熱の回収を行う形態が開示されている。しかしながら、塩酸ガスは高温では腐食性が無いものの、温度が低下すると腐食性をもつ（露点腐食、潮解腐食）ため、塩酸ガスの温度低下によって熱交換器やダクトが腐食する懸念があった。特に、水噴霧工程から焙焼炉消火工程において排出ガス温度が低下し、熱交換器表面やダクト表面において腐食が発生する問題があった。

この問題を解決する技術として、特許文献３には、熱交換器において表面温度が９０℃未満、９０−１４０℃、１４０℃超となる部分でそれぞれ耐食性の異なる材質を使用することが開示されている。これにより、塩酸を含む排出ガスからの排熱回収に際し、９０℃以下で発生する露点腐食、９０−１４０℃で発生する潮解腐食を抑制することができる。しかしながら、熱交換器において部分毎に異なる材質が必要となること、また、塩酸ガスが９０℃以下になると塩酸がドレイン化するため、それを回収する設備が必要となることから、設備費が著しく増大するという問題があった。

特許第４３７１０９８号実開昭６２−１５６２２９号公報特開２００９−１９８２７号公報

鉄と鋼第７０年（１９８４）第１４号、１２８−１３４頁、The Iron and Steel Institute of Japan (ISIJ)

そこで本発明は、設備費の増大を抑えつつ、焙焼炉で生成する塩酸ガスによる焙焼炉下流側の設備機器の腐食を防止することが可能な、廃酸処理方法及び廃酸処理設備を提供することを課題とする。

本発明者らが鋭意研究を進めたところ、焙焼反応終了後、焙焼炉内に水を噴霧し始めた場合において、一定時間、焙焼炉内を高温に保持して焙焼炉からの排出ガスの温度を高温に保持することで、上記の腐食の問題を解決できることを知見した。特に、焙焼炉への燃料供給量を制御するにあたり、廃酸噴霧工程においては焙焼炉内の温度を指標とし、水噴霧工程においては焙焼炉外（焙焼炉の下流側）の排出ガス温度を指標とすることで、廃酸噴霧時には効率的に焙焼反応を行い、水噴霧時には焙焼炉からの排出ガスの温度を一定温度以上に精度よく制御でき、上記の腐食の問題を解決できることを知見した。

本発明は、上記知見に基づいてなされたものである。すなわち、
第１の本発明は、焙焼炉内に塩酸廃液を噴霧して焙焼反応を行う廃酸噴霧工程と、廃酸噴霧工程の後であって焙焼炉の消火前に焙焼炉内に水を噴霧する水噴霧工程と、を備え、水噴霧工程において焙焼炉からの排出ガスの温度を制御し、焙焼炉よりも下流側における排出ガスと接触する表面の温度を１４０℃以上に保持する、廃酸処理方法である。

本発明において、「塩酸廃液」、「廃酸」とは、焙焼炉における焙焼反応によって塩化水素を含むガスを生じさせる廃液をいう。「焙焼炉よりも下流側における排出ガスと接触する表面」とは、焙焼炉内で焙焼反応により生じたガスを排出する際の排出ガスの流れ方向下流側であって、焙焼炉の排出口よりも下流側における排出ガスと接触する設備機器の表面を意味する。第１の本発明においては、例えば、焙焼炉の出側から、排出ガスを冷却する予冷塔までの間における排出ガスの温度を制御し、焙焼炉出側から予冷塔までの設備機器の排出ガスと接触する表面の温度を１４０℃以上に保持することが好ましい。

第１の本発明に係る廃酸噴霧工程においては、焙焼炉内の温度を指標として焙焼炉内への燃料供給量を制御し、水噴霧工程においては、焙焼炉よりも下流側における排出ガス温度を指標として焙焼炉内への燃料供給量を制御することで焙焼炉からの排出ガスの温度を制御し、焙焼炉よりも下流側における排出ガスと接触する表面の温度を１４０℃以上に保持することが好ましい。

第２の本発明は、焙焼炉内に塩酸廃液を噴霧して焙焼反応を行う廃酸噴霧工程と、廃酸噴霧工程の後であって焙焼炉の消火前に焙焼炉内に水を噴霧する水噴霧工程と、を備えるとともに、さらに、廃酸噴霧工程及び水噴霧工程において、焙焼炉の下流側に設置した熱交換器を用いて排出ガスから熱エネルギーを回収する、排熱回収工程を備え、水噴霧工程において焙焼炉からの排出ガスの温度を制御し、熱交換器の出側の表面の温度を１４０℃以上に保持する、廃酸処理方法である。

本発明において、「熱交換器の出側の表面の温度を１４０℃以上に保持する」とは、排出ガスと接触する熱交換器の表面の温度が、熱交換器の入側から出側にかけて１４０℃以上に保持されることを意味する。熱交換器表面温度は熱交換器の入側よりも出側において低くなるため、熱交換器の出側の表面温度が１４０℃以上であれば、入側の表面温度は自ずと１４０℃以上に保持されることとなる。

第２の本発明に係る廃酸噴霧工程においては、焙焼炉内の温度を指標として焙焼炉内への燃料供給量を制御し、水噴霧工程においては、熱交換器の出側における排出ガス温度を指標として焙焼炉内への燃料供給量を制御することで焙焼炉からの排出ガスの温度を制御し、熱交換器の出側の表面の温度を１４０℃以上に保持することが好ましい。

第３の本発明は、焙焼炉と、焙焼炉に塩酸廃液を噴霧する第１の噴霧手段と、焙焼炉に水を噴霧する第２の噴霧手段と、焙焼炉に燃料を供給する燃料供給手段と、焙焼炉内に設置された第１の温度計と、焙焼炉よりも下流側に設置された第２の温度計と、第１の噴霧手段から焙焼炉に廃酸を噴霧する際、第１の温度計からの情報を指標として燃料供給手段を制御する、第１の制御手段と、第２の噴霧手段から焙焼炉に水を噴霧する際、第２の温度計からの情報を指標として燃料供給手段を制御することで焙焼炉からの排出ガスの温度を制御し、焙焼炉の下流側における当該排出ガスと接触する表面の温度を１４０℃以上に保持する、第２の制御手段と、を備える、廃酸処理設備である。

第４の本発明は、焙焼炉と、焙焼炉に塩酸廃液を噴霧する第１の噴霧手段と、焙焼炉に水を噴霧する第２の噴霧手段と、焙焼炉に燃料を供給する燃料供給手段と、焙焼炉内に設置された第１の温度計と、焙焼炉の下流側に設置された熱交換器と、熱交換器の出側に設置された第２の温度計と、第１の噴霧手段から焙焼炉に廃酸を噴霧する際、第１の温度計からの情報を指標として燃料供給手段を制御する、第１の制御手段と、第２の噴霧手段から焙焼炉に水を噴霧する際、第２の温度計からの情報を指標として燃料供給手段を制御することで焙焼炉からの排出ガスの温度を制御し、熱交換器の出側の表面の温度を１４０℃以上に保持する、第２の制御手段と、を備える、廃酸処理設備である。

本発明によれば、設備費の増大を抑えつつ焙焼炉で生成する塩酸ガスによる焙焼炉下流側の設備機器（例えば熱交換器）の腐食を防止することが可能な廃酸処理方法や廃酸処理設備を提供することができる。

噴霧焙焼法による廃酸処理設備の一例を説明するための概略図である。焙焼炉内の温度計測位置を説明するための概略図である。廃酸噴霧停止後経過時間と排出ガス中の塩酸濃度との関係を示す図である。廃酸噴霧停止後経過時間と各種温度との関係を示す図である。

１．廃酸処理方法
まず、噴霧焙焼法による廃酸処理の全体について説明する。図１に、噴霧焙焼法による廃酸処理設備の一例を示す。図１に示すように、廃酸処理設備１０は、焙焼炉１、電気集塵機２、熱交換器３、予冷塔４、吸収塔５、除害塔６及びスタック７を備えている。

（廃酸噴霧工程）
噴霧焙焼法による廃酸処理の際は、焙焼炉１の加熱手段１ａに燃料（例えばコークス炉ガスと燃焼空気）を供給して加熱手段１ａを着火し、焙焼炉内を所定の温度に制御しつつ、焙焼炉内に廃酸を噴霧して焙焼反応を行う。図１に示すように、焙焼反応によって、焙焼炉１の下部から酸化鉄を回収することができる一方、焙焼炉１の上部からは塩酸を含む排出ガスが排出される。ここで、焙焼炉１からの排出ガスには酸化鉄が同伴しているため、電気集塵機２により酸化鉄をさらに除去・回収することが好ましい。焙焼炉１、電気集塵機２を経た排出ガスは高温（例えば、３５０℃）に保たれているため、電気集塵機２よりも下流側に設置された熱交換器３によって排熱が回収され、熱エネルギーの有効利用が図られる。具体的には、熱交換器３によって回収された排熱は、図１に示すように燃焼空気の予熱に用いることができ、これにより、焙焼炉の燃焼に使用する燃料の削減が可能となる。

その後、熱交換器３を経た排出ガスは予冷塔４にて冷却され、吸収塔５において一部については下部から塩酸溶液として回収され、一部については上部から排出ガスとして排出される。吸収塔５の上部からの排出ガスは、除害塔６を経て有害物質が除去された後、スタック７を介して大気に排出される。

（水噴霧工程）
焙焼反応の終了後は、スプレーを切り替えて焙焼炉内に水を噴霧する。すなわち、焙焼反応完了後は、塩化鉄の反応熱がなくなり、塩酸の発生もなくなるが、焙焼炉内には焙焼反応により生じた塩酸が広く残存しているため、これを系外に除去すべく水噴霧を行う。水噴霧により焙焼炉１から排出される排出ガスの塩酸濃度が徐々に低下する。排出ガス中の塩酸濃度が一定以下に達したと判断された後、焙焼炉１の加熱手段１ａが消火される。

このように噴霧焙焼法による廃酸処理においては、廃酸噴霧工程と水噴霧工程とが行われることとなるが、廃酸噴霧工程においては、排出ガス温度が十分に高いため、例えば上記の通り熱交換器３によって排熱を回収した場合でも、排出ガス温度が低下し過ぎることはなく、排出ガスと接触する熱交換器３等の表面も高温に保持される。すなわち、廃酸噴霧工程においては、焙焼炉よりも下流側の設備機器における塩酸腐食は生じ難い。しかしながら、水噴霧工程においては、塩化鉄の反応熱がなくなるため、排出ガスの温度が廃酸噴霧工程における温度よりも低下する。上述した通り、水噴霧工程における排出ガス中にも塩酸が含まれているため、排出ガスの温度低下は下流側の設備機器の腐食要因となる。本発明に係る廃酸処理方法においては、このような下流側の設備機器の塩酸腐食を防止するため、水噴霧工程においても、排出ガス温度が一定温度以上となるように制御し、下流側の設備機器の表面温度が塩酸腐食温度を下回らないように保持したことに一つの特徴を有する。

１．１．第１実施形態
第１実施形態に係る本発明の廃酸処理方法は、焙焼炉内に塩酸廃液を噴霧して焙焼反応を行う廃酸噴霧工程と、廃酸噴霧工程の後であって焙焼炉１の消火前に焙焼炉内に水を噴霧する水噴霧工程と、を備え、水噴霧工程において焙焼炉１からの排出ガスの温度を制御し、焙焼炉１よりも下流側における排出ガスと接触する表面の温度を１４０℃以上に保持する、廃酸処理方法である。

本発明に係る廃酸処理方法においては、例えば、焙焼炉１の加熱手段１ａへの燃料供給量を制御することで、水噴霧工程における排出ガスの温度を制御することができる。加熱手段１ａへの燃料供給量制御については、種々の制御方式により実施可能であるが、特に、本発明においては、廃酸噴霧工程における燃料供給制御方式と、水噴霧工程における燃料供給制御方式とを、異なる方式とすることが好ましい。

具体的には、廃酸噴霧工程における燃料供給制御は、焙焼炉内の温度を指標として行われることが好ましい。すなわち、焙焼炉内の温度が一定に保持されるように、フィードバック制御等によって燃料供給量を制御することが好ましい。通常、焙焼炉には、炉内の状況をみるため、数か所に温度計が設置されている。例えば、図２に示すように、焙焼炉１の内部温度を計測するための温度計が、焙焼炉上部（Ｘ１）、中部（Ｘ２）、中下部（Ｘ３）及び下部（Ｘ４）、並びに、焙焼炉出側部（Ｙ１）の５か所に設置されている場合、焙焼炉上部〜下部（Ｘ１〜Ｘ４）の４つの温度計のうちのいずれかの温度計に示された温度を指標として燃料供給量を制御することにより、廃酸噴霧工程において効率的に焙焼反応を行うことができる。特に、焙焼炉中部（Ｘ２）に備えられた温度計を指標とすることが好ましい。

例えば、特許第４３７１０９８号に開示されているように、予め、炉内圧力が−９８０〜−１９６０Ｐａの範囲で推移している状態において、５５０℃〜６９５℃である温度領域を炉内で特定し、この領域内の少なくとも一点の位置の温度が５５０℃〜６７０℃の範囲となるように炉内の焙焼反応の制御を行うことで、適切に焙焼反応を生じさせつつ、メンテナンスの周期を延長し、焙焼炉で生成される酸化鉄中の塩素イオン濃度を低く抑えることが可能となる。

一方、水噴霧工程における燃料供給制御は、焙焼炉１よりも下流側における排出ガス温度を指標として行われることが好ましい。すなわち、焙焼炉からの排出ガス温度を制御する際、当該排出ガスそのものの温度を指標として燃料供給制御を行うことが好ましい。例えば、図２に示すように、焙焼炉１の内部温度を計測するための温度計が、焙焼炉上部（Ｘ１）、中部（Ｘ２）、中下部（Ｘ３）及び下部（Ｘ４）、並びに、焙焼炉出側部（Ｙ１）の５か所に設置されている場合、焙焼炉出側部（Ｙ１）の温度計に示された温度を指標として燃料供給量を制御することにより、排出ガス温度を精度良く制御することが可能となる。

本発明において焙焼炉１よりも下流側の排出ガスと接触する設備機器の表面温度を１４０℃以上に保持するためには、焙焼炉１からの排出ガスの温度を１４０℃以上に制御することが好ましい。排出ガス温度については下限が好ましくは２００℃以上、上限が好ましくは３５０℃以下に制御する。このように、本発明においては、水噴霧工程において焙焼炉１よりも下流側における排出ガスの温度を制御し、焙焼炉１よりも下流側の設備機器の表面温度を１４０℃以上に保持するものとしたことで、設備費の増大を抑えつつ、焙焼炉１よりも下流側における設備機器の塩酸腐食を適切に防止することができる。例えば、焙焼炉１よりも下流側において、耐酸性を持たない安価な材料（例えば炭素鋼等）を使用することもでき、設備費を一層抑制することができる。

１．２．第２実施形態
第２実施形態に係る本発明の廃酸処理方法は、焙焼炉内に塩酸廃液を噴霧して焙焼反応を行う廃酸噴霧工程と、廃酸噴霧工程の後であって焙焼炉１の消火前に焙焼炉内に水を噴霧する水噴霧工程と、を備えるとともに、さらに、廃酸噴霧工程及び水噴霧工程において、焙焼炉１の下流側に設置した熱交換器３を用いて排出ガスから熱エネルギーを回収する、排熱回収工程を備え、水噴霧工程において焙焼炉１からの排出ガスの温度を制御し、熱交換器３の出側の表面の温度を１４０℃以上に保持することを特徴とする。第２実施形態に係る本発明は、特に熱交換器３における塩酸腐食を防止するものである。すなわち、水噴霧工程において焙焼炉１からの排出ガスの温度を制御し、熱交換器３の出側の表面の温度を１４０℃以上に保持することで、熱交換器３の表面温度が入側から出側にかけて１４０℃以上に保持され、熱交換器３における塩酸腐食は生じ難くなる。

第２実施形態に係る本発明においても、例えば、焙焼炉１の加熱手段１ａへの燃料供給量を制御することで、水噴霧工程における排出ガス温度を適切に制御することができる。この場合においても、廃酸噴霧工程における燃料供給制御方式と、水噴霧工程における燃料供給制御方式とを、異なる方式とすることが好ましい。

具体的には、廃酸噴霧工程における燃料供給制御については、上記第１実施形態に係る本発明と同様、焙焼炉内の温度を指標として行うものとすることが好ましい。一方、水噴霧工程における燃料供給制御は、熱交換器３の出側の排出ガス温度を指標として行われることが好ましい。すなわち、図１に示すように、熱交換器３の出側部（Ｙ２）に温度計を設置し、当該温度計に示された熱交換器３の出側の排出ガス温度を指標として燃料供給量を制御することにより、排出ガス温度を精度良く制御することが可能となる。

本発明において、熱交換器３の出側の表面の温度を１４０℃以上に保持するためには、熱交換器３の出側の排出ガスの温度を１４０℃以上に制御することが好ましい。排出ガス温度については、下限が好ましくは２００℃以上、上限が好ましくは３５０℃以下である。例えば、焙焼炉１の出側部（Ｙ１）の排出ガス温度が３５０℃、熱交換器３の出側部（Ｙ２）の排出ガス温度が２７０℃となるように焙焼炉の運転を制御した場合、熱交換器３の出側の表面温度を１４０℃以上に保持しつつ、熱交換によって燃焼空気を２５℃から１８５℃にまで上昇させることができる。この場合、燃料ガスの削減率は約８％となる。このように、本発明においては、熱交換器３の出側における排出ガスの温度を制御し、熱交換器３の出側の表面温度を１４０℃以上に保持することで、設備費の増大を抑えつつ、熱交換器３の塩酸腐食を適切に防止することができる。例えば、耐酸性を持たない安価な材料（炭素鋼等）により熱交換器３を構成することもでき、設備費を一層抑制することができる。

２．廃酸処理設備
本発明に係る廃酸処理方法を実施可能な廃酸処理設備について説明する。

２．１．第１実施形態
第１実施形態に係る本発明の廃酸処理設備は、焙焼炉と、焙焼炉に塩酸廃液を噴霧する第１の噴霧手段と、焙焼炉に水を噴霧する第２の噴霧手段と、焙焼炉に燃料を供給する燃料供給手段と、焙焼炉内に設置された第１の温度計と、焙焼炉よりも下流側に設置された第２の温度計と、第１の噴霧手段から焙焼炉に廃酸を噴霧する際、第１の温度計からの情報を指標として燃料供給手段を制御する、第１の制御手段と、第２の噴霧手段から焙焼炉に水を噴霧する際、第２の温度計からの情報を指標として燃料供給手段を制御することで焙焼炉からの排出ガスの温度を制御し、焙焼炉の下流側における当該排出ガスと接触する表面の温度を１４０℃以上に保持する、第２の制御手段と、を備えることを特徴とする。

焙焼炉については、廃酸の噴霧焙焼法に適用可能な従来公知の焙焼炉（ドラボー型焙焼炉やルスナー型焙焼炉等）をいずれも採用可能である。また、焙焼炉に廃酸或いは水を噴霧する第１の噴霧手段、第２の噴霧手段についても、従来公知の噴霧手段を用いればよい。尚、本発明において、廃酸の噴霧と水の噴霧とを切り替え可能とすることで、一の噴霧手段が第１の噴霧手段と第２の噴霧手段とを兼ねる形態であってもよい。燃料供給手段は第１の制御手段或いは第２の制御手段からの信号に基づいて、焙焼炉の加熱手段に燃料を必要量だけ供給するものであり、やはり従来公知の手段をいずれも採用可能である。第１の温度計及び第２の温度計についても、排出ガスに対する耐熱性・耐食性等を有するものであればよい。

尚、図１に示すように、焙焼炉よりも下流側に電気集塵機を設けることが好ましい。言うまでもなく、さらに予冷塔、吸収塔、除害塔及びスタック等を設けて、塩酸を適切に回収することができる形態とすることが好ましい。

第１実施形態に係る本発明は、燃料供給手段を制御する制御手段に特徴を有する。すなわち、本発明に係る廃酸処理設備は、第１の噴霧手段から焙焼炉に廃酸を噴霧する際、第１の温度計からの情報を指標として燃料供給手段を制御する第１の制御手段と、第２の噴霧手段から焙焼炉に水を噴霧する際、第２の温度計からの情報を指標として燃料供給手段を制御する第２の制御手段とを有しており、廃酸噴霧工程において焙焼炉内の温度を制御するための燃料供給制御方式と、水噴霧工程において排出ガスの温度を制御するための燃料供給制御方式とを変更可能としている。

このように、第１実施形態に係る本発明の廃酸処理設備によれば、上記した第１実施形態に係る本発明の廃酸処理方法を適切に実施することができる。すなわち、第２の制御手段によって、燃料供給量を精度よく制御して排出ガス温度を制御し、焙焼炉の下流側における排出ガスと接触する表面の温度を１４０℃以上に保持することができ、設備費の増大を抑えつつ、焙焼炉よりも下流側における設備機器の塩酸腐食を適切に防止することができる。例えば、焙焼炉よりも下流側において、耐酸性を持たない安価な材料（炭素鋼等）を使用することもでき、設備費を一層抑制することができる。

２．１．第２実施形態
第２実施形態に係る本発明の廃酸処理設備は、焙焼炉と、焙焼炉に塩酸廃液を噴霧する第１の噴霧手段と、焙焼炉に水を噴霧する第２の噴霧手段と、焙焼炉に燃料を供給する燃料供給手段と、焙焼炉内に設置された第１の温度計と、焙焼炉の下流側に設置された熱交換器と、熱交換器の出側に設置された第２の温度計と、第１の噴霧手段から焙焼炉に廃酸を噴霧する際、第１の温度計からの情報を指標として燃料供給手段を制御する、第１の制御手段と、第２の噴霧手段から焙焼炉に水を噴霧する際、第２の温度計からの情報を指標として燃料供給手段を制御することで焙焼炉からの排出ガスの温度を制御し、熱交換器の出側の表面の温度を１４０℃以上に保持する、第２の制御手段と、を備えることを特徴とする。以下、第１実施形態に係る本発明の廃酸処理設備と同様の構成については説明を省略する。

第２実施形態に係る本発明の廃酸処理設備は、第１の噴霧手段から焙焼炉に廃酸を噴霧する際、第１の温度計からの情報を指標として燃料供給手段を制御する第１の制御手段と、第２の噴霧手段から焙焼炉に水を噴霧する際、第２の温度計からの情報を指標として燃料供給手段を制御する第２の制御手段とを有しており、廃酸噴霧工程において焙焼炉内の温度を制御するための燃料供給制御方式と、水噴霧工程において熱交換器の出側の排出ガス温度を制御するための燃料供給制御方式とを変更可能としている。

このように、第２実施形態に係る本発明の廃酸処理設備によれば、上記した第２実施形態に係る本発明の廃酸処理方法を適切に実施することができる。すなわち、第２の制御手段によって、燃料供給量を精度よく制御して排出ガスの温度を制御し、熱交換器の出側の表面の温度を１４０℃以上に保持することができ、設備費の増大を抑えつつ、熱交換器の塩酸腐食を適切に防止することができる。例えば、耐酸性を持たない安価な材料（炭素鋼等）で熱交換器を構成することもでき、設備費を一層抑制することができる。

以下の実施例では、図１に示すような廃酸処理設備において廃酸処理（廃酸噴霧工程、水噴霧工程）を行った場合における、排出ガス中の塩酸濃度や排出ガス温度等の推移を確認した。

図３に、廃酸噴霧工程の直後に水噴霧工程に切り替えた場合における、排出ガスに含まれる塩酸濃度の推移の一例を示す。図３から明らかなように、廃酸噴霧工程の直後においても焙焼炉内には塩酸が残存していることがわかる。そして、水噴霧によって排出ガス中の塩酸濃度が徐々に低下しており、塩酸が焙焼炉から系外に徐々に排出されていることがわかる。

図４に、廃酸噴霧工程、水噴霧工程及び焙焼炉消火後のそれぞれにおける排出ガスの温度や熱交換器表面温度を示す。図４に示すように、焙焼炉出側部（図２のＹ１）においては、廃酸噴霧工程において３５０℃であった排出ガス温度が、水噴霧工程において徐々に低下している（図４（１））。これに伴い、熱交換器の出側部（図１のＹ２）においても、廃酸噴霧工程において２７０℃であった排出ガス温度が、水噴霧工程において徐々に低下している。ここで、水噴霧工程において排出ガスの温度制御を行わない場合、熱交換器の出側の排出ガス温度が低下し（図４（２））、熱交換器の表面の温度が、焙焼炉の消火前までに塩酸腐食が生じる虞のある温度にまで低下している（図４（３））。より具体的には、熱交換器表面温度は、水噴霧を８０分程度行った時点で、塩酸腐食が懸念される１４０℃以下となっている。ここで、図３に示したように水噴霧を８０分行った場合であっても塩酸ガスは１ｐｐｍ程度存在している。塩酸ガスは非常に腐食性が強く、濃度が数ｐｐｍであっても腐食性を持つ。すなわち、排出ガスの温度制御を行わない場合、水噴霧工程の際、排出ガス中に残存する塩酸によって熱交換器が腐食する虞がある。

一方、水噴霧工程開始から一定時間（図４では２時間）、熱交換器の出側の排出ガスの温度を保持するように、焙焼炉への燃料供給量を制御することで、焙焼炉消火直前において、熱交換器出側の排出ガス温度を適切に制御し（図４（４））、熱交換器表面温度を塩酸腐食が懸念されない１４０℃以上に保持することができた（図４（５））。すなわち、焙焼炉よりも下流側における塩酸腐食を防止するためには、廃酸噴霧工程後の水噴霧工程においても、排出ガス温度を一定温度以上に制御することが効果的であることがわかる。

以上、現時点において、もっとも、実践的であり、かつ、好ましいと思われる実施形態に関連して本発明を説明したが、本発明は、本願明細書中に開示された実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う廃酸処理方法及び廃酸処理設備もまた本発明の技術的範囲に包含されるものとして理解されなければならない。

本発明は、製鉄所の酸洗設備からの廃酸液を処理する際に好適に利用可能である。

１焙焼炉
１ａ加熱手段
２電気集塵機
３熱交換器
４予冷塔
５吸収塔
６除害塔
７スタック
１０廃酸処理設備

Claims

焙焼炉内に塩酸廃液を噴霧して焙焼反応を行う廃酸噴霧工程と、前記廃酸噴霧工程の後であって前記焙焼炉の消火前に前記焙焼炉内に水を噴霧する水噴霧工程と、を備え、
前記水噴霧工程において前記焙焼炉からの塩酸ガスを含有する排出ガスの温度を制御し、前記焙焼炉よりも下流側の塩酸ガスを含有する排出ガスと接触する表面の温度を１４０℃以上に保持する、廃酸処理方法。
前記廃酸噴霧工程において、前記焙焼炉内の温度を指標として前記焙焼炉内への燃料供給量を制御し、
前記水噴霧工程において、前記焙焼炉よりも下流側における塩酸ガスを含有する排出ガス温度を指標として前記焙焼炉内への燃料供給量を制御することで、前記焙焼炉からの塩酸ガスを含有する排出ガスの温度を制御し、前記焙焼炉よりも下流側の塩酸ガスを含有する排出ガスと接触する表面の温度を１４０℃以上に保持する、
請求項１に記載の廃酸処理方法。
焙焼炉内に塩酸廃液を噴霧して焙焼反応を行う廃酸噴霧工程と、前記廃酸噴霧工程の後であって前記焙焼炉の消火前に前記焙焼炉内に水を噴霧する水噴霧工程と、を備えるとともに、
さらに、前記廃酸噴霧工程及び前記水噴霧工程において、前記焙焼炉の下流側に設置した熱交換器を用いて塩酸ガスを含有する排出ガスから熱エネルギーを回収する、排熱回収工程を備え、
前記水噴霧工程において前記焙焼炉からの塩酸ガスを含有する排出ガスの温度を制御し、前記熱交換器の出側の表面の温度を１４０℃以上に保持する、廃酸処理方法。
前記廃酸噴霧工程において、前記焙焼炉内の温度を指標として前記焙焼炉内への燃料供給量を制御し、
前記水噴霧工程において、前記熱交換器の出側における塩酸ガスを含有する排出ガス温度を指標として前記焙焼炉内への燃料供給量を制御することで、前記焙焼炉からの塩酸ガスを含有する排出ガスの温度を制御し、前記熱交換器の出側の表面の温度を１４０℃以上に保持する、請求項３に記載の廃酸処理方法。
焙焼炉と、
前記焙焼炉に塩酸廃液を噴霧する第１の噴霧手段と、
前記焙焼炉に水を噴霧する第２の噴霧手段と、
前記焙焼炉に燃料を供給する燃料供給手段と、
前記焙焼炉内に設置された第１の温度計と、
前記焙焼炉よりも下流側に設置された第２の温度計と、
前記第１の噴霧手段から前記焙焼炉に廃酸を噴霧する際、前記第１の温度計からの情報を指標として前記燃料供給手段を制御する、第１の制御手段と、
前記第２の噴霧手段から前記焙焼炉に水を噴霧する際、前記第２の温度計からの情報を指標として前記燃料供給手段を制御して前記焙焼炉からの塩酸ガスを含有する排出ガスの温度を制御し、前記焙焼炉の下流側の塩酸ガスを含有する排出ガスと接触する表面の温度を１４０℃以上に保持する、第２の制御手段と、
を備える、廃酸処理設備。
焙焼炉と、
前記焙焼炉に塩酸廃液を噴霧する第１の噴霧手段と、
前記焙焼炉に水を噴霧する第２の噴霧手段と、
前記焙焼炉に燃料を供給する燃料供給手段と、
前記焙焼炉内に設置された第１の温度計と、
前記焙焼炉の下流側に設置された熱交換器と、
前記熱交換器の出側に設置された第２の温度計と、
前記第１の噴霧手段から前記焙焼炉に廃酸を噴霧する際、前記第１の温度計からの情報を指標として前記燃料供給手段を制御する、第１の制御手段と、
前記第２の噴霧手段から前記焙焼炉に水を噴霧する際、前記第２の温度計からの情報を指標として前記燃料供給手段を制御して前記焙焼炉からの塩酸ガスを含有する排出ガスの温度を制御し、前記熱交換器の出側の表面の温度を１４０℃以上に保持する、第２の制御手段と、
を備える、廃酸処理設備。