JP6890600B2 - 炉頂ガスを浄化するための方法およびフィルタ装置 - Google Patents

Description

本発明は、高炉ガスまたはアーク炉（ＥＡＦ）、純酸素上吹き転炉（ＢＯＦ）によってまたは直接還元鉄（ＤＲＩ）プロセスによって生成されたガスなどの、金属製造プロセス、特に製鋼または製鉄プロセスの結果として生じる炉頂ガスの乾ダスト除去のための方法およびフィルタ装置に関する。

背景
高炉ガスは、一般的に、比較的高い一酸化炭素含有量、例えば、約２０〜２８％を有し、様々なタイプのバーナにおける燃料ガスとしての使用を許容する。しかしながら、高炉から出る高炉ガスのダスト含有量は、一般的に、約１０〜４０ｇ／Ｎｍ³であり、これは、このようなバーナにおける使用には高すぎる。高炉ガスを使用するバーナまたはその他の機器の適切かつ安定した機能を保証するために、高炉ガスのダスト含有量は実質的に低下させられなければならない。これは、通常、２段階プロセスによって行われる。第１のステップにおいて、より大きなダスト粒子はサイクロンにおいて分離される。第２のステップにおいて、より小さな粒子は、通常は湿式プロセスにおいてスクラバによって分離される。このような湿式プロセスは、大量の水消費を必要とし、スラッジおよび排水を発生する。スラッジおよび排水はさらなる処理を必要とする。水スクラビング処理も、処理された高炉ガスの圧力および温度の低下を生じ、これは、下流ガスバーナにおける燃料ガスとしての効率を低下させる。

湿式ガス浄化プロセスの欠点を克服するために、チューブシートから垂れ下がったフィルタバッグによってガスをろ過することが提案されており、例えば、２００９年の中国、上海における第５回製鉄の科学および技術に関する国際会議の議事録の第６１２頁〜第６１６頁におけるZhang Fu-Mingの記事、“Study on Dry Type Bag Filter Cleaning Technology of BF Gas at Large Blast Furnace”に記載されている。

バッグフィルタは、逆流、通常は窒素などの不活性ガスによって浄化することができ、例えば、LanzerstorferおよびXuによる“Neue Entwicklungen zur Gichtgasreinigung von Hochofen : ein Ueberblick”、BH、第１９５巻、第９１頁〜第９８頁、２０１４年に開示されている。これは、オフラインまたはオンラインで行うことができる。オフラインクリーニングは、ろ過プロセスを中断させる。オンラインクリーニングは、窒素ガスが高炉ガスを冷却しかつ希釈するという欠点を有する。この効果を最小限に減じるために、窒素流は、最小限の窒素を使用して短く、極めて強いパルスによって排出されなければならない。これらのパルスは、２．５ｂａｒの主流と反対の衝撃波を発生するために極めて強いべきである。このようなオンライン逆流によってクリーニングすることができるフィルタバッグの最大長さは、一般的に、約４ｍである。

同じ出版物は、フィルタバッグを浄化するために、クリーニングされた高炉ガスの向流を使用する、１９８２年のKokura Steel Worksの日本のフィルタ装置も論じている。フィルタは、ガス流から取り出され、オフラインで浄化される。

本発明の課題は、オンライン逆流によってクリーニング効率を高め、より長いフィルタバッグの使用を可能にする、バッグフィルタを使用して高炉ガスからダストを除去するためのドライクリーニングプロセスを提供することである。

概要
本発明の課題は、主流方向に流れる炉頂ガスがバッグフィルタの配列を通過する、炉頂ガスを浄化するためのプロセスによって解決される。フィルタバッグを通過したろ過された炉頂ガスは、バッグフィルタの下流端部に沿って移動させられる１つまたは複数のノズルを介して部分的に戻され、各バッグフィルタは、一サイクル中に少なくとも１つのノズルによって少なくとも一回通過される。バッグフィルタを通過するノズルは、ろ過された炉頂ガスを逆流方向へ、バッグフィルタを通って吹き付け、逆流方向は主流方向と反対である。

ろ過された高炉ガスをオンライン逆流のために使用することは、主高炉ガス流を冷却または希釈しない。したがって、窒素ガスによって可能であるよりも大幅に大きな量を使用することができるので、パルスは、より長くなることができ、より弱くてもよい。より大量の逆流ガスをパルスごとに使用することができるので、使用することができるフィルタバッグは、大幅により長くすることができる。

戻される逆流ガスは、例えばチューブシートの前後の差圧が高すぎるとき、連続的または断続的に主流から分離させることができる。戻されるガスの量は、例えば、主ガス流の約０．１〜約０．５体積％であってもよい。

特定の実施の形態において、ノズルは、バッグフィルタの配列にわたって可動なアームに配置されている。バッグフィルタの配列は、例えば、多数の同心状の円形の配列を有することができ、一般的に加圧されるプロセス条件を考慮して円筒状であるフィルタ装置のハウジングにおけるスペースを最大限に利用する。その場合、ノズルを備えるアームは、例えば、バッグフィルタの円形の配列と同軸の中心軸線を中心に回転する回転アームであってもよい。それぞれのノズルは、回転アームの回転中に、対応する半径方向位置を有するバッグフィルタを通過するように配置されており、これにより、各バッグフィルタは、一サイクル中に少なくとも１つのノズルによって通過される。

平面図で見て、フィルタバッグおよびチューブシートにおける開口は、例えば、円形または楕円形であってもよい。楕円形のフィルタバッグを使用することは、フィルタバッグが同心状の円形配列に配置されているならば、スペースの最適な利用を助ける。さらに、フィルタバッグが楕円形で、半径方向に延びる短軸と、接線方向に延びる長軸とを有するならば、通過するノズルがフィルタバッグの上方に位置する時間がより長くなり、これにより、逆流パルスがより長くなる。

主方向における高炉ガス流の圧力は、一般的に、少なくとも１．５ｂａｒ、例えば、少なくとも２または少なくとも２．５ｂａｒである。ノズルにおいて、逆流圧力は、例えば、主流方向における主ガス流内の圧力よりも約０．１〜１．２ｂａｒ、例えば、０．５〜１．０ｂａｒ、例えば、約０．８ｂａｒ高くてもよい。

浄化された高炉ガスの使用は、大幅により大量の逆流ガスを使用することを可能にする。

開示されたプロセスは、金属製造プロセスにおいてプロセシングガスを浄化するためのフィルタ装置であって、
−底部セクションにおけるガス入口と、
−上部セクションにおけるガス出口と、
−ガス入口とガス出口との間のチューブシートとを備える少なくとも１つの容器を含むフィルタ装置によって、有効に実施することができる。

チューブシートは、開口の配列を有し、各開口には、前記開口から垂れ下がったフィルタバッグが設けられている。ガス出口は排出ラインに接続されている。戻りラインは、排出ラインの下流セクションを容器の上側端部における戻り入口に接続している。戻りラインは、例えば、クリーンガスを所望の過圧で戻すためにガスブースタを有してもよい。戻りラインは、容器の中心軸線を中心に回転可能な少なくとも１つの半径方向アームを備えるロータに接続されていてもよく、回転可能なアームは、例えば、容器内に同軸に配置されたロータの中央チャネルを介して、戻りラインと連通したチャネルを形成している。半径方向アームのチャネルは、チューブシートにおける開口の半径方向位置に対応する半径方向位置を有する、下方へ方向付けられたノズルを有するので、各バッグフィルタは、ロータの完全なサイクルの間に少なくとも１つのノズルによって通過される。

図面の簡単な説明
開示されたプロセスおよびフィルタ装置は、さらに、典型的な実施の形態を示す添付の図面を参照して説明される。

高炉ガスを浄化するためのフィルタ装置のためのレイアウトを概略的に示している。 図１のフィルタ装置のバッグフィルタを浄化するためのノズルを備えたロータを示している。 図２のロータの詳細を側面図で示している。

詳細な説明
図１は、類似の金属製造プロセスからの高炉ガスまたはプロセスガスをろ過するためのろ過装置１のためのレイアウトを示している。ガスは、方向Ａから供給される。選択的に、ガスは、まず、例えばより大きなダスト粒子の除去のために、サイクロンなどのダスト除去装置によって処理されかつ／またはガスは、まず、例えば、最高温度を低下させるために冷却されてもよいかつ／または酸性かつ有機汚染物を除去するために吸着剤および／または基本薬剤によって処理されてもよい。

高炉ガスは、複数のフィルタステーション２、図示した典型的な配列においては４つのフィルタステーションにわたって分配される。各フィルタステーション２は、円筒状の圧力容器を有し、容器２の底部セクション５におけるガス入口４と、容器２の上部セクション７におけるガス出口６とを備える。高炉ガスは、主流方向Ａに容器２の底部セクション５から上部セクション７へ流れる。円形のチューブシート９は、容器２の上部セクション７に配置されている。チューブシート９には、楕円形開口１１の同心状の円形の配列が設けられている（図２参照）。楕円形開口１１は、チューブシートの中心軸線に対して、半径方向の短軸と、接線方向（若しくは周方向）に延びる長軸とを有する。平面図において対応する楕円形輪郭を備えるフィルタバッグ１３は、各開口１１から垂れ下がって配設されている。各フィルタバッグ１３は、チューブシート９におけるそれぞれの開口１１に接続した開放端部と、反対側の端部における閉鎖端部１４とを有する。開放フレーム（図示せず）は、主高炉ガス流の圧力に対抗してフィルタバッグ１３を開放させたまま維持するために各フィルタバッグ１３に配置されている。チューブシート９の周縁は容器２の内壁に接続されており、全ての高炉ガスが開口１１におけるフィルタバッグ１３を通って流れることを強制されるようになっている。

容器２の出口６は共通の排出ライン１５へ開放しており、この共通の排出ライン１５において、ろ過されたガスは、膨張によって圧力を減少させるために慣用の上部ガス回収タービン１８を通じて排出される。減圧後、ガスをバーナのための燃料として使用することができる。上部ガス回収タービンが作動していない場合、慣用の減圧弁１７がバックアップとして使用されてもよい。

主戻りライン１９は、共通の排出ライン１５から分岐しており、各容器２に対して１つずつの複数の戻りライン２１に分割されている。主戻りライン１９は、戻り流の圧力を主ガス流における圧力よりも高いレベルに増大させるガスブースタ２３を有する。各戻りライン２１は、図２および図３により詳細に示されたロータ２５に接続されている。ロータ２５は、実質的に鉛直方向の中央チャネル２７を形成しており、この中央チャネル２７は、チューブシート９の上方のスペースにおける容器内部に同軸に配置されている。ロータ２５は、中央チャネル２７の長手方向軸線Ｘを中心に回転可能である。ロータ２５は、中央チャネル２７の下端部に接続された複数の半径方向中空アーム２９を有する。半径方向アーム２９は、チューブシート９に面した側においてノズル２８を備えるチャネルを形成している。同心的に配列された開口１１の各円の半径は、半径方向アーム２９のうちの少なくとも１つのノズル２８の半径方向位置に対応する。図示した実施の形態において、アーム２９の２つの隣接するノズル２８の間の各間隔は、チューブシート９における開口１１と半径方向で隣の開口１１との間の距離の３倍に等しい。その結果、３つの開口のうちの１つのみが、１つの半径方向アーム２９のノズル２８によって浄化される。他の２つのアーム２９のノズル２８は、残りのフィルタバッグ１３を浄化するように配置されている。これにより、ロータ２５の各一回転の間に、チューブシート９における各開口１１を、半径方向アーム２９のうちの１つのノズル２８が一回だけ通過することになる。

ドア３０は、メンテナンスまたは修理のためにチューブシート９の上方のスペースへのアクセスを提供する。

それぞれの容器２の底部セクション５は、円錐形であり、分離されたダストを収集する。容器２の円錐形セクション５の下方には、ダスト排出ライン３２に接続されたダスト収集ビン３１が配置されている。

生の高炉ガスは、容器２へ供給され、主流方向Ａにバッグフィルタ１３を通過する。容器２の入口４における主流の圧力は、一般的に、約２．５ｂａｒである。ろ過されたガスは、容器２の上部セクション７において収集されるのに対し、ダストは、フィルタバッグ１３の外面にとどまる。

チューブシート９の下流に収集されたろ過されたガスは、それぞれの出口６および排出ライン１５を介して排出される。ガスの一部は、戻りライン１９を通じて連続的に引き込まれる。ガスブースタ２３は、圧力を、例えば、主流における圧力よりも０．８ｂａｒ高い少なくとも３．３ｂａｒへ上昇させる。

ろ過されたガスは、戻りライン２１を通ってそれぞれの容器２の上部セクション７へ流れ、ロータ２５の中央チャネル２７および３つの半径方向アーム２９を通って、そこで、ガスは、ノズル２８によって、主流方向Ａとは反対の逆流方向Ｂに吹き付けられる。ロータ２５の回転の間にノズル２８が通過したとき、ノズル２８は、それぞれのノズル２８に面したそれぞれのチューブシート開口１１内へクリーンガスを吹き付ける。中央チャネル２７および半径方向アーム２９は連続的に回転させられるので、各開口１１は、ロータ２５の一回転サイクル中に吹付けノズル２８によって通過される。

ガスは、例えば、約０．８ｂａｒの超過圧で開口１１内へ吹き付けられる。フィルタバッグ１３の外面に収集されたダストは、吹き飛ばされ、容器２の底部セクション５へ落下する。これは、バッグフィルタ１３のろ過能力を回復させる。

十分なダストが容器２の底部セクション５に収集されると、ダスト排出弁は開放され、ダストは、それぞれの収集ビン３１に収集される。ダストは、さらに、例えば、さらなる処理のために、ダスト排出ライン３２を通じて排出される。

Claims (4)

1. 炉頂ガスを浄化するプロセスであって、主流方向（Ａ）に流れる前記炉頂ガスが、サイクロンを通過し、その後バッグフィルタ（１３）の配列を通過し、
   フィルタバッグを通過したろ過された炉頂ガスは、前記バッグフィルタの下流端部に沿って移動させられる１つまたは複数のノズル（２８）を介して部分的に戻され、
   前記ノズル（２８）は、前記バッグフィルタの配列と同軸の中心軸線を中心に回転する少なくとも１つの回転アーム（２９）に配置されており、それぞれの前記ノズル（２８）は、前記回転アームの回転中に、対応する半径方向位置を有する前記バッグフィルタを通過するように配置されており、
   各バッグフィルタ（１３）を、前記アームの一回転中に少なくとも１つのノズル（２８）が少なくとも一回通過し、
   前記バッグフィルタを通過するノズルは、前記ろ過された炉頂ガスを逆流方向（Ｂ）に前記バッグフィルタに対して吹き付け、前記逆流方向は前記主流方向と反対であり、
   前記ろ過された炉頂ガスを、燃料として使用するために収集する、
   炉頂ガスを浄化するプロセス。
2. 前記逆流（Ｂ）する炉頂ガスは、前記主流方向（Ａ）における炉頂ガス流内の圧力に対して０．１〜１．２ｂａｒの超過圧で吹き付けられる、請求項１記載のプロセス。
3. 前記主流方向（Ａ）における前記炉頂ガス流の圧力は、少なくとも１．５ｂａｒである、請求項１または２記載のプロセス。
4. 前記主流方向（Ａ）における前記炉頂ガス流の圧力は、少なくとも２．５ｂａｒである、請求項３記載のプロセス。

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