JP7092098B2 - 転炉排ガス処理設備のサチュレータ、およびそれを用いた転炉排ガスの冷却除塵方法 - Google Patents
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Description
(a)噴射されるスプレー水が噴射口を頂点とする中実円錐形(いわゆるフルコーン)を形成するスプレーノズルを使用する、
(b)円筒形ダクトの壁体に複数個のスプレーノズルを適正に配列する
ことによって、スプレーノズルと給水配管にダストが付着するのを防止し、その結果、粗大なダスト付着物の発生を防止できることを見出した。
すなわち本発明は、転炉排ガスの処理設備に配設されるサチュレータであって、転炉排ガスを流通させる円筒形ダクトは、その円筒形ダクトの中心軸が転炉排ガスの進行方向に向かって下り勾配を付与して横置きされ、円筒形ダクト内にスプレー水を噴射するために円筒形ダクトの壁体に取り付けられて噴射口が円筒形ダクトの内壁面に露出する複数個のスプレーノズルを有し、スプレーノズルの噴射口がダクト中心軸よりも上方に単一の平面を形成するように配列され、スプレーノズルの噴射口から噴射されるスプレー水が噴射口を頂点とした中実円錐形を形成し、スプレー水によって形成される中実円錐形の外側面と円筒形ダクトの内壁面との交線で囲まれる噴射領域の面積SSPRAY(mm2)が円筒形ダクトの内壁面の面積SDUCT(mm2)に対して下記の(1)式を満たすサチュレータである。
SSPRAY≧0.9×SDUCT ・・・(1)
90°≦θ≦130° ・・・(2)
20°≦φ≦40° ・・・(3)
0.25×D≦P≦0.50×D ・・・(4)
4.0ton/Nm3≦M/G≦8.0ton/Nm3 ・・・(5)
1.0mm≦N≦3.0mm ・・・(6)
N=3.0-0.1×(φ-20) ・・・(7)
SSPRAY≧0.9×SDUCT ・・・(1)
そして、円筒形ダクト1の全長にわたって(1)式を満たし、転炉排ガスの進行方向(すなわち矢印A)に沿って安定した洗浄効果を得るためには、噴射口平面9が、ダクト中心軸2に対して平行に配置されることが好ましい。
90°≦θ≦130° ・・・(2)
図2中のφ(°)は、スプレーノズル5の噴射口とダクト中心軸2とを最短距離で結ぶ直線を含みダクト中心軸に垂直な平面において、ダクト中心軸を通り地上に対して水平な直線と、スプレーノズルの噴射口とダクト中心軸とを最短距離で結ぶ直線とがなす角を示す。角度φが小さすぎると、噴射口平面9がダクト中心軸2に近くなるので、内壁面の上部にダスト付着物が発生し易くなる。角度φが大きすぎると、噴射口平面9がダクト中心軸2から遠くなるので、内壁面の下部にダスト付着物が発生し易くなる。したがって角度φは(3)式を満たすことが好ましい。
20°≦φ≦40° ・・・(3)
図3中のP(mm)は、互いに隣り合うスプレーノズル5の噴射口の間隔(以下、ノズルピッチという)を示す。つまり、スプレーノズル5の噴射口平面9において、片方の長辺のノズルピッチをPとし、他方の長辺にはそのノズルビッチの中間(すなわちP/2)の位置にスプレーノズル5を配置することが好ましい。このように複数個のスブレーノズル5を千鳥配列で取り付けることによって、対向するスプレーノズル5から噴射されるスプレー水8の干渉を防止して、良好な1次除塵効果が得られるようになる。
0.25×D≦P≦0.50×D ・・・(4)
さらに洗浄効果を高めるために、スプレーノズル5の噴射口から噴射されるスプレー水8によって形成される中実円錐形の中心軸7(以下、スプレー中心軸という)をダクト軸方向に垂直かつ地上面に対して水平にすることが好ましい。スプレー中心軸7がダクト軸方向に垂直かつ地上面に対して水平になるようにスプレー水8を噴射しても、千鳥配列にすることによって、スプレー水8の干渉を防止できる。
ダストの除去量=100×(円筒形ダクト内で除去されたダスト量)÷(円筒形ダクト内に導入されたダスト量[すなわちダスト発生量])
で算出される値である。
4.0ton/Nm3≦M/G≦8.0ton/Nm3 ・・・(5)
こうしてスプレーノズル5の噴射口から噴射されるスプレー水8の液滴に十分な運動量を与えると、円筒形ダクト1の天井部に液滴を到達させて、1次除塵を効率良く行なうことができる。具体的には、液滴を大きくすれば、液滴の運動量を増加させることができる。そこで、M/G値が(5)式を満たす範囲で、液滴の大きさと液滴の上方への到達高さとの関係を調査した結果を図6に示す。図6の横軸である体面積平均径N(mm)は、ザウター径とも呼ばれ、計測した液滴の体積の総和と表面積の総和の比によって求められる値であり、オフラインで粒子径画像解析装置を用いて測定できる。その装置は、液滴にストロボ発光してCCDカメラで連続撮影し、取り込んだ画像を演算装置で解析処理するものである。
1.0mm≦N≦3.0mm ・・・(6)
液滴の体面積平均径Nは、既に説明した角度φに密接な関係を有する指標である。つまり、角度φは20°≦φ≦40°の範囲内が好ましいが、φ=20°の場合に液滴のNを3.0mmとし、φ=40°の場合に液滴のNを1.0mmとし、20°<φ<40°の範囲では(7)式に基づいてNを設定することによって、1次除塵の効果を著しく高めることができる。
N=3.0-0.1×(φ-20) ・・・(7)
ここで、上記の(1)式で規定される面積SSPRAYを求める方法について説明する。
2 ダクト中心軸
3 水平面
4 ダスト排出口
5 スプレーノズル
6 水平面
7 スプレー中心軸
8 スプレー水
9 噴射口平面
10 噴射領域
Claims (15)
- 転炉排ガスの処理設備に配設されるサチュレータであって、
前記転炉排ガスを流通させる円筒形ダクトは、該円筒形ダクトの中心軸が前記転炉排ガスの進行方向に向かって下り勾配を付与して横置きされ、
前記円筒形ダクト内にスプレー水を噴射するために前記円筒形ダクトの壁体に取り付けられ、噴射口が前記円筒形ダクトの内壁面に露出する複数個のスプレーノズルを有し、
前記スプレーノズルの前記噴射口が前記ダクト中心軸よりも上方に単一の平面を形成するように配列され、
前記スプレーノズルの前記噴射口から噴射される前記スプレー水が前記噴射口を頂点とした中実円錐形を形成し、
前記スプレー水によって形成される前記中実円錐形の外側面と前記円筒形ダクトの前記内壁面との交線で囲まれる噴射領域の面積SSPRAY(mm2)が前記円筒形ダクトの前記内壁面の面積SDUCT(mm2)に対して下記の(1)式を満たすことを特徴とするサチュレータ。
SSPRAY≧0.9×SDUCT ・・・(1) - 転炉排ガスの処理設備に配設されるサチュレータであって、
前記転炉排ガスを流通させる円筒形ダクトは、該円筒形ダクトの中心軸が前記転炉排ガスの進行方向に向かって下り勾配を付与して横置きされ、
該円筒形ダクト内にスプレー水を噴射するために前記円筒形ダクトの壁体に取り付けられ、噴射口が前記円筒形ダクトの内壁面に露出する複数個のスプレーノズルと、
該スプレーノズルに前記スプレー水を供給する給水手段と、を有し、
前記スプレーノズルの前記噴射口が前記ダクト中心軸よりも上方に単一の平面を形成するように配列され、
前記スプレーノズルの前記噴射口から噴射される前記スプレー水が前記噴射口を頂点とした中実円錐形を形成し、
前記スプレー水によって形成される前記中実円錐形の外側面と前記円筒形ダクトの前記内壁面との交線で囲まれる噴射領域の面積SSPRAY(mm2)が前記円筒形ダクトの前記内壁面の面積SDUCT(mm2)に対して下記の(1)式を満たすことを特徴とするサチュレータ。
SSPRAY≧0.9×SDUCT ・・・(1) - 前記ダクト中心軸と前記スプレーノズルの前記噴射口によって形成される前記平面とが平行に配置されることを特徴とする請求項1または2に記載のサチュレータ。
- 前記スプレー水によって形成される前記中実円錐形の頂角θ(°)が下記の(2)式を満たすことを特徴とする請求項1~3のいずれか一項に記載のサチュレータ。
90°≦θ≦130° ・・・(2) - 前記スプレーノズルの前記噴射口と前記ダクト中心軸とを最短距離で結ぶ直線を含み前記ダクト中心軸に垂直な平面において、前記ダクト中心軸を通り地上面に対して水平な直線と、該スプレーノズルの噴射口と該ダクト中心軸とを最短距離で結ぶ該直線とがなす該ダクトの周方向角度φ(°)が下記の(3)式を満たし、互いに隣り合う前記噴射口の間隔であるノズルピッチP(mm)が前記円筒形ダクトの内径D(mm)に対して下記の(4)式を満たすとともに、間隔がP/2となる位置に対向する前記噴射口を取り付けて千鳥配列とし、かつ前記スプレー水によって形成される前記中実円錐形の中心軸であるスプレー中心軸が該ダクト軸方向に垂直かつ地上面に対して水平になるように前記スプレーノズルが配列されることを特徴とする請求項1~4のいずれか一項に記載のサチュレータ。
20°≦φ≦40° ・・・(3)
0.25×D≦P≦0.50×D ・・・(4) - 前記ダクトに取り付けられた全てのスプレーノズルから噴射される前記スプレー水の1時間あたりの供給量M(ton/hr)と前記円筒形ダクト内を流通する前記転炉排ガスの1時間あたりの流量G(Nm3/hr)とが下記の(5)式を満たすことを特徴とする請求項1~5のいずれか一項に記載のサチュレータ。
4.0ton/Nm3≦M/G≦8.0ton/Nm3 ・・・(5) - 前記噴射口から噴射される前記スプレー水の液滴の体面積平均径N(mm)が下記の(6)式を満たす前記スプレーノズルを使用することを特徴とする請求項1~6のいずれか一項に記載のサチュレータ。
1.0mm≦N≦3.0mm ・・・(6) - 前記角度φが20°の場合は前記体面積平均径Nを3.0mmとし、前記角度φが40°の場合は前記体面積平均径Nを1.0mmとし、前記角度φが20°<φ<40°の場合は前記角度φと前記体面積平均径Nとが下記の(7)式を満たすことを特徴とする請求項7に記載のサチュレータ。
N=3.0-0.1×(φ-20) ・・・(7) - 転炉排ガスの処理設備に配設されるサチュレータを用いた前記転炉排ガスの冷却除塵方法であって、
前記転炉排ガスを流通させる円筒形ダクトは、該円筒形ダクトの中心軸が前記転炉排ガスの進行方向に向かって下り勾配を付与して横置きされ、
複数個のスプレーノズルが、前記円筒形ダクトの壁体に取り付けられ、噴射口が前記円筒形ダクトの内壁面に露出し、
前記噴射口が前記ダクト中心軸よりも上方に単一の平面を形成するように配列され、
前記噴射口から噴射される前記スプレー水が前記噴射口を頂点とした中実円錐形を形成し、
前記スプレー水によって形成される前記中実円錐形の外側面と前記円筒形ダクトの前記内壁面との交線で囲まれる噴射領域の面積SSPRAY(mm2)が前記円筒形ダクトの前記内壁面の面積SDUCT(mm2)に対して下記の(1)式を満たすよう前記円筒形ダクト内に前記スプレー水を噴射することを特徴とする転炉排ガスの冷却除塵方法。
SSPRAY≧0.9×SDUCT ・・・(1) - 前記ダクト中心軸と前記スプレーノズルの前記噴射口によって形成される前記平面とが平行に配置されることを特徴とする請求項9に記載の転炉排ガスの冷却除塵方法。
- 前記スプレー水によって形成される前記中実円錐形の頂角θ(°)が下記の(2)式を満たすことを特徴とする請求項9または10に記載の転炉排ガスの冷却除塵方法。
90°≦θ≦130° ・・・(2) - 前記スプレーノズルの前記噴射口と前記ダクト中心軸とを最短距離で結ぶ直線を含み前記ダクト中心軸に垂直な平面において、前記ダクト中心軸を通り地上面に対して水平な直線と、該スプレーノズルの噴射口と該ダクト中心軸とを最短距離で結ぶ該直線とがなす該ダクトの周方向角度φ(°)が下記の(3)式を満たし、互いに隣り合う前記噴射口の間隔であるノズルピッチP(mm)が前記円筒形ダクトの内径D(mm)に対して下記の(4)式を満たすとともに、間隔がP/2となる位置に対向する前記噴射口を取り付けて千鳥配列とし、かつ前記スプレー水によって形成される前記中実円錐形の中心軸であるスプレー中心軸が該ダクト軸方向に垂直かつ地上面に対して水平になるように前記スプレーノズルが配列することを特徴とする請求項9~11のいずれか一項に記載の転炉排ガスの冷却除塵方法。
20°≦φ≦40° ・・・(3)
0.25×D≦P≦0.50×D ・・・(4) - 前記ダクトに取り付けられた全てのスプレーノズルから噴射される前記スプレー水の1時間あたりの供給量M(ton/hr)と前記円筒形ダクト内を流通する前記転炉排ガスの1時間あたりの流量G(Nm3/hr)とが下記の(5)式を満たすことを特徴とする請求項9~12のいずれか一項に記載の転炉排ガスの冷却除塵方法。
4.0ton/Nm3≦M/G≦8.0ton/Nm3 ・・・(5) - 前記噴射口から噴射される前記スプレー水の液滴の体面積平均径N(mm)が下記の(6)式を満たす前記スプレーノズルを使用することを特徴とする請求項9~13のいずれか一項に記載の転炉排ガスの冷却除塵方法。
1.0mm≦N≦3.0mm ・・・(6) - 前記角度φが20°の場合は前記体面積平均径Nを3.0mmとし、前記角度φが40°の場合は前記体面積平均径Nを1.0mmとし、前記角度φが20°<φ<40°の場合は前記角度φと前記体面積平均径Nとが下記の(7)式を満たすことを特徴とする請求項14に記載の転炉排ガスの冷却除塵方法。
N=3.0-0.1×(φ-20) ・・・(7)
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