JPH0714450B2

JPH0714450B2 - 集塵装置

Info

Publication number: JPH0714450B2
Application number: JP61205076A
Authority: JP
Inventors: 紀之織田; 徹雄竹原; 正弘佐竹
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 1986-09-02
Filing date: 1986-09-02
Publication date: 1995-02-22
Anticipated expiration: 2010-02-22
Also published as: JPS6362520A

Description

【発明の詳細な説明】「技術分野」本発明は、例えば溶鉱炉排ガス等の高温の含塵ガスから
効率良く粉塵を除去し得るコンパクトな集塵装置に関す
るものである。

「従来技術およびその問題点」製鉄・窯業等の工業プラントにおける排ガス等の流体中
には多くの粉塵が含まれており、これらを大気中ないし
は系外へ放出することは問題のあるところである。ま
た、溶鉱炉排ガス等の高温の排ガスの場合、排ガスの有
する熱エネルギーを熱交換器等を介して回収することが
通常行なわれているが、上述したごとく、このような排
ガス中には多くの粉塵が含まれており、これによって熱
交換器等の伝熱部材が著しく摩耗し、数年毎に交換を必
要としており、その費用および工事の手間は多大なもの
となっている。このような点から含塵ガスから粉塵を除
去する技術が必要とされている。

ところで、含塵ガスより粉塵を除去する集塵装置として
は、従来よりバグフィルターなどの布を用いたものが
使用されているが、これらの装置の場合、布が耐熱性
に乏しいため、含塵ガスの温度が例えば250℃を超える
と、もはや使用できないものであった。

近年、このような高温の含塵ガスの浄化に適用できるも
のとして、セラミックスフォームやセラミックスハニカ
ムなどの通気性を有するセラミックス壁などを過材と
して用いた集塵装置が提供されており、例えば本出願人
らが先に提案した特開昭59−206028号、特開昭59−2257
21号公報に示される集塵装置などが挙げられる。これら
の装置はいずれも通気性を有する多孔質のセラミックス
管等の筒の内側に含塵ガスを送入し、筒の壁面を通
過させて清浄ガスを取り出すものである。一方筒の壁
面によって通過を阻止された粉塵は、その一部が筒の
内壁に付着し、大部分は筒内部を落下して筒の下方
に設けられたダストホッパに集められる。

しかし、こうした高温含塵ガスは操業中に温度変動を起
こすことが多く、特に短時間に急激な温度上昇を起こす
ことがあり、セラミックス製などの過材の熱衝撃破損
が懸念される。かかる懸念は、コージライト系などの耐
熱衝撃性に優れたセラミックス製の過材を採用しても
払拭されず、装置の信頼性を欠くこととなっていた。

また、このような集塵装置においては、連続して集塵操
作を行なっていると、次第に粉塵層が筒内面に堆積し
てしまい、これにより筒における通気抵抗が上昇する
ため過に要する差圧が大きくなり、過効率を低下さ
せてしまう。このため所定時間の集塵操業毎に清浄ガス
流路側から含塵ガス流路側へ流体を流して堆積していた
粉塵を除去する、いわゆる逆洗操作が必要となる。

ところで含塵ガスの粉塵濃度が40g/Nm³以上といった高
濃度の場合でも、こうした筒の上方から筒内に含塵
ガスを導入する方式の集塵装置においては、筒入口で
の含塵ガス速度を約5m/s以上の高速度とすれば、筒内
部を落下していく粉塵自身が筒内壁に堆積している粉
塵を削り落す自己清浄作用があるため、差圧上昇速度は
低くおさえることができる。しかしながら逆洗操作を頻
繁に行なう必要性は、この状態においても依然として存
続しており、さらに過能力の低下を防止する対策が望
まれるところである。

この点において、含塵ガスを集塵装置にかける前に予備
除塵を行なって、集塵装置に導入される含塵ガスの粉塵
濃度を低減させておくことは有用である。しかしなが
ら、サイクロン方式、ダストキャッチャ方式などの、従
来より製鉄業等で行なわれている予備除塵方式では、こ
れらの装置が本体の集塵装置と同等以上の容積を必要と
すること、また本体の集塵装置と一体構造にすることが
困難であるといった欠点が生じていた。またバッフル板
を本体の集塵装置内に設置することによる予備除塵方式
も考えられるが、この方式の場合、除塵効率が高くない
という問題点があった。

「発明の目的」本発明は、上記のごとき従来技術の有する問題点を解決
しようとするものであり、高温含塵ガスから効率よく熱
回収できるとともに効率よく粉塵を除去し得、かつ高い
粉塵濃度の含塵ガスに長時間連続的に適用しても過効
率の低下の少ない、信頼性高くコンパクトな集塵装置を
提供することを目的とする。

「発明の概要」本発明は、含塵ガス導入口を備える入口ヘッダと、清浄
ガス取出し口と、ダストホッパとを有する缶体内に、通
気性を有する多孔質体よりなる筒が配置され、前記含
塵ガス導入口から前記筒内部を通り前記ダストホッパ
に至る含塵ガス流路と、前記筒外周から前記清浄ガス
取出し口に至る清浄ガス流路とが形成された集塵装置に
おいて、前記入口ヘッダ内には前記含塵ガス導入口から
の含塵ガスが処理されるルーバ除塵器が配置され、か
つ、前記入口ヘッダの壁面の少なくとも一部を、管内を
冷却流体が流れる前記管にて構成してなることを特徴と
する。

したがって、含塵ガスは、まず含塵ガス導入口からルー
バ除塵器に導入される。そして、ルーバ除塵器におい
て、含塵ガス中の主要な粉塵、特には粗大な粉塵がガス
主流から分離される。分離された粉塵は実質的に粉塵の
みであってもよいし、あるいは少量（導入された含塵ガ
スの例えば10％以下、特には３〜７％程度）のガスを随
伴していてもよい。また、上述の如く主要な粉塵を除去
され、しかし若干の主として微細な粉塵を含有するガス
主流は、含塵ガス流路に沿って筒内部に入り、筒の
隔壁を通して清浄化され、清浄ガス流路を通って清浄ガ
ス取出し口から取出される。そして、筒で分離された
粉塵は、そのまま筒内部を通ってダストホッパに集め
られる。

ところで、ルーバ除塵器から出た、若干の主として微細
な粉塵を含有するガスは、入口ヘッダ壁面に設けられた
管内を流れる冷却流体と熱交換する。さらに入口ヘッダ
内に設けられたルーバ除塵器は導入された高温の含塵ガ
スによって高温となり、この高温のルーバ除塵器と冷却
されている管との間で輻射熱交換がなされる。この輻射
熱交換は両者の絶対温度の４乗の差に応じて利き、高温
の含塵ガスに対してはきわめて効率的な熱交換が可能と
なる。こうした上記２つの熱交換作用に加えて、ルーバ
除塵器が蓄熱体として機能すること、および上記輻射熱
交換が温度差緩衝機能を有することから、入口ヘッダ全
体が熱的緩衝体として作用し、結果として高温含塵ガス
からの効率的熱回収がなされるとともに、導入される含
塵ガスに急激な温度変動があっても、筒に入るガスは
温度変動が緩和され、筒の熱衝撃破損の懸念が解消さ
れる。

また、ルーバ除塵器によって含塵ガス中の主要な粉塵を
除去した後、筒に通して除塵を行なうようにしたの
で、筒内壁に堆積する粉塵の量を少なくして筒の目
づまりを長期間防止することができ、ガスの圧力損失を
増大させることなく安定した長期間の連続運転を可能と
することができる。また、予備除塵手段としてルーバ除
塵器を採用し、このルーバ除塵器を一体化された缶体内
に組込むことにより、装置をコンパクトにすることがで
きる。

「発明の実施例」第１図には、本発明の集塵装置の一実施例が示されてい
る。

この集塵装置は、上端部に含塵ガス導入口１を備えた入
口ヘッダ15を有し、下端部には操作時においては閉鎖さ
れ、また堆積した粉塵を除去する際には開放されるダス
ト排出口16を備えたダストホッパ２を有し、また側面部
に複数の清浄ガス取出し口３を有する缶体４を備えてい
る。

缶体４内には、複数の管板５が上下に多段状に配設さ
れ、これらの管板５を介して複数の筒６が互いに平行
に上下に立設されて支持されている。各筒６は、上下
に連続した一本のものからなっていてもよいが、複数本
のものが中段の管板５において上下に接続されて構成さ
れていてもよい。各筒６の外周は、清浄ガス室11とな
っており、これらの筒６により、含塵ガス流路Ａと清
浄ガス流路Ｂが区画されている。

入口ヘッダ15の側壁には金属製の冷却管21が設けられて
おり、水、油、空気、蒸気、その他の冷却流体が、冷却
流体入口ヘッダ22から冷却管21内を通って冷却流体出口
ヘッダ23に流れるようにされている。

この場合、冷却管21は、第２図に示すようにフィン部24
を有するフィン付きチューブとしてもよいし、第３図に
示すようにフィン部を有しない冷却管21を相互に接触さ
せてあってもよい。また第２図、第３図の例では冷却管
21は上下方向に走行しているが、これに代えて、入口ヘ
ッダ15側壁をスパイラル状に巻いてもよい。また入口ヘ
ッダ15の内壁面を構成する部分の冷却管21は、輻射増進
の観点から黒色とするのが好適である。さらにかかる冷
却管21は入口ヘッダ15の側壁に加えてまたは代えて上部
壁に設けてもよい。

入口ヘッダ15内にはルーバ除塵器７が配置され、含塵ガ
ス導入口１からの含塵ガスは、まず、このルーバ除塵器
７によって処理されるようにされている。ルーバ除塵器
７の下端部は導管８に接続され、この導管８は前記清浄
ガス流路Ｂと隔離されてダストホッパ２へと延長されて
おり、ルーバ除塵器７と共に管路Ｃを構成している。な
お、導管８の下端部は、粉体層10内に挿入されている。

ルーバ除塵器７の外周は含塵ガス室９となっており、ル
ーバ除塵器７で処理されたガスはこの含塵ガス室９から
各筒６内に送入される。

ルーバ除塵器７の材質は、金属、セラミックスなど各種
のものが使用できるが、高温排ガスに適用するために
は、表面を黒色化処理したステンレス鋼や耐熱性に優れ
たセラミックスが好ましい。また、筒６の材質も、焼
結金属、セラミックス織布、セラミックス不織布、多孔
質セラミックスなどの各種のものが使用できるが、高温
排ガスに適用するためには、耐熱性に優れた多孔質セラ
ミックスが好ましい。

この集塵装置においては、含塵ガスが含塵ガス導入口１
より導入されると、ガス流はその流れの向きを変えてル
ーバ除塵器７の各羽根の間隙を通過して含塵ガス室９へ
と流れこむ。一方、含塵ガス中の主要な粉塵はその運動
方向を変えがたく、慣性力により下方へと降下するた
め、ルーバ除塵器７の間隙を通過することなく、そのま
ま導管８を通ってダストホッパ２に集められる。

含塵ガスが高温であるのでルーバ除塵器７も高温とな
り、ルーバ除塵器７と冷却管21との間で輻射熱伝達を行
なうと同時に、ルーバ除塵器７を出て粉塵濃度が低くな
ったガス主流が冷却管21との間で対流熱伝達を行なうた
め、全体として高温含塵ガスから冷却流体への熱回収が
可能となる。

さらに含塵ガスが急激に高温化した場合でも、ルーバ除
塵器７が蓄熱体として機能するとともに、ルーバ除塵器
７自身も高温化して輻射熱伝達効率も大幅に向上するた
め、入口ヘッダ15全体が筒６に対して熱的緩衝体とし
て作用し、筒６に急激な熱衝撃が加わることを防止す
る。

ルーバ除塵器７により、粉塵濃度が低くなったガスは、
含塵ガス室９より各筒６内に導入され、各筒６の壁
面を通過して清浄化される。こうして清浄化されたガス
は、清浄ガス室11から清浄ガス取出し口３へと導出され
る。一方、筒６によって捕捉された粉塵は、筒６内
部を下降してダストホッパ２へ集められる。

このように、含塵ガスを予めルーバ除塵器７で処理して
主要な粉塵を除いた後、筒６内に導入してさらに除塵
を行なうようにしたので、筒６の内壁に堆積する粉塵
の量は比較的少なく、長期間運転しても目づまりが生じ
にくくなる。

勿論、長期間の運転の後、筒６の壁面に粉塵が付着し
て所定の通気抵抗以上となった場合には、清浄ガス取出
し口３から流体を送入し、清浄ガス流路Ｂ側から含塵ガ
ス流路Ａ側へと通気し、逆洗操作を行なうこともでき
る。また、本実施例においては、含塵ガスが導管８を通
ってダストホッパ２側から筒６内へ侵入しないよう
に、導管８の先端を粉体層10内に挿入してあるが、集塵
器の性能上問題のない場合には、粉体層10は無くてもよ
いし、あるいは粉体層10よりも上の方のダストホッパ２
内に導管８の先端を開口させてもよい。

第４図には、本発明の集塵装置の別の実施例が示されて
いる。すなわちさきの第１図に示した実施例では導管８
の先端がダストホッパ２内に開口していたにの対し、第
４図の実施例ではこの導管８の先端が副集塵装置Ｅの含
塵ガス入口17に導かれている。この場合、ルーバ除塵器
７で分離された粉塵の大部分が少量のガスにのって導管
８を経て副集塵装置Ｅの含塵ガス入口17に入り、ついで
筒18に導かれる。筒18の隔壁にて粉塵と清浄ガスと
に分離された後、清浄ガスは清浄ガス出口19にとり出さ
れ、粉塵はダストホッパ20に集められる。この実施例で
はルーバ除塵器７からは粉塵のみならず少量のガスをも
導管８に導くこととなるため、ルーバ除塵器７では比較
的小粒径の粉塵も予備集塵され、本発明の集塵装置全体
のより効率的な運転が可能となる。なお、副集塵装置Ｅ
としては第４図に示すようなタイプのものに限定される
ものではなく、他のタイプの筒型集塵装置であっても
よいし、あるいはサイクロン型集塵装置なども採用でき
る。

第５図には、本発明の集塵装置のさらに別の実施例が示
されている。この実施例は、集塵装置の規模が大きくな
った場合に好適な例である。すなわち、入口ヘッダ15内
には含塵ガス導入口１からの含塵ガスを処理するための
複数のルーバ除塵器７が並列に配置され、入口ヘッダ15
の側壁が冷却管21により形成されている。各ルーバ除塵
器７はそれぞれ個別の導管８に接続され、複数の管路Ｃ
を構成している。そして、各導管８はダストホッパ２へ
と延長され、下端部が粉体層10内に挿入されている。ル
ーバ除塵器７の外周は含塵ガス室９となっており、ルー
バ除塵器７で処理されたガスはこの含塵ガス室９から対
応する各筒６に導かれる。この実施例では、各ルーバ
除塵器７とそれに対応する筒６の群とを一つの区画に
仕切る隔壁12が設けられているが、この隔壁12は必ずし
も必須なものではない。

第６図には、これらの実施例において採用されるルーバ
除塵器７の一例が示されている。このルーバ除塵器７
は、含塵ガスが流入する管路Ｃの両側に、複数枚の羽根
13を傾斜させて互いに平行に配列し、管路Ｃの含塵ガス
流入方向に対して斜め後方に開口する間隙14を形成する
ようにしたものである。この場合、管路Ｃは全体として
下流に向けて次第に狭められるように構成されており、
そのＶ形角度θ_１は４°程度とされる。また、管路Ｃに
対する羽根13の傾斜角θ_２は20°程度とされる。さら
に、羽根13の厚さｔは10mm、幅Ｗは40mm、間隔Ｇは60m
m、羽根13の枚数は片側で18枚程度とされる。さらにこ
れらの羽根13は表面を黒色として輻射熱伝達を促進する
ようにするのがよい。

こうした条件で構成されたルーバ除塵器７は、100μｍ
以上の粒径の粉塵を95％程度分離することができ、結果
的に筒６にて捕捉される粉塵を60％程度削減すること
ができる。それに伴なって逆洗操作に使用するユーティ
リティも50〜60％程度削減することができる。なお、上
記ルーバ除塵器７の条件は、含塵ガスの流速や処理量な
どによって適宜設計変更されるものである。

また、本発明の集塵装置は、スペース・セービングの見
地からも、ボイラとしてメンブレンボイラなどを別に設
置する場合に比べて小規模（容積、設置面積とも3/4程
度以下）となり、また、予備除塵装置としてサイクロ
ン、ダストキャッチャを設置した場合に比べてはるかに
小規模（容積、設置面積とも1/2以下）となる。

また、本発明の集塵装置において、ルーバ除塵器７を第
１図などに示すような縦置きとする代りに、横置きとす
ることもできる。

また、本発明の集塵装置において、ルーバ除塵器７と連
結される導管８は、筒６内部に挿通された構造とする
ことも可能である。かかる構造の典型例が第７図に示さ
れている。この場合、管路Ｃと清浄ガス流路Ｂとを隔離
するために導管８を管板５によってシールする必要がな
くなり、管板５でシールする際の導管８の熱膨張を考慮
する必要がなくなる。このため、シール構造が簡略化さ
れる利点がある。

なお、第５図や第７図の実施例においても、第４図の場
合と同様に、導管８の先端を副集塵装置に接続してもよ
い。

「発明の効果」以上説明したように、本発明によれば、高温含塵ガスは
入口ヘッダ内において冷却管と対流熱伝達および輻射熱
伝達を好適に行ない、したがって管内を流れる冷却流体
との好適な熱交換が行なわれるため、筒に導入される
ガス温度を無理なく降下させることができる。この温度
降下により、筒の寿命を延長できるだけでなく、処理
ガスの実流量が低下するため過面積も少なくて済む。
さらに含塵ガスが急激な温度変動をきたした場合でも、
入口ヘッダ全体が熱的緩衝体として機能するため、筒
の熱衝撃破損の懸念を払拭できる。

また、含塵ガスをを予めルーバ除塵器で処理して主要な
粉塵を除去した後、筒内に送入して筒の隔壁を通し
てさらに清浄化するようにしたので、筒内壁に堆積す
る粉塵の量を少なくし、筒の目づまりを防止して、長
期間の安定した連続運転が可能となる。また、筒にお
ける粉塵付着による圧力損失の上昇速度も低下するた
め、フィルター差圧が低減でき、この結果システムに必
要とされるガス圧送などに要するファンの動力を低減す
ることができる。さらに、回収されたダストの再資源
化、および高温ガスからの直接除塵の可能性による後流
での熱回収効果が大であること、後流でのメンテナンス
が楽であることなどを合わせると、省エネルギー効果が
大きなことが認められる。さらにまた、予備除塵手段と
してルーバ除塵器を用い、これを缶体内に一体化したこ
とにより、装置をコンパクトにすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第４図、第５図および第７図は、本発明の集塵
装置のそれぞれ異なる実施例を示す縦断面図、第２図お
よび第３図は第１図の実施例における入口ヘッダのそれ
ぞれ異なる態様を示す横断面図、第６図は本発明の集塵
装置に用いられ得るルーバ除塵器の一例を示す断面図で
ある。図中、１は含塵ガス導入口、２はダストホッパ、３は清
浄ガス取出し口、４は缶体、５は管板、６は筒、７は
ルーバ除塵器、８は導管、９は含塵ガス室、11は清浄ガ
ス室、15は入口ヘッダ、21は冷却管、Ａは含塵ガス流
路、Ｂは清浄ガス流路、Ｃは管路、Ｅは副集塵装置であ
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭63−54913（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−279821（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−279822（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】含塵ガス導入口を備える入口ヘッダと、清
浄ガス取出し口と、ダストホッパとを有する缶体内に、
通気性を有する多孔質体よりなる筒が配置され、前記
含塵ガス導入口から前記筒内部を通り前記ダストホッ
パに至る含塵ガス流路と、前記筒外周から前記清浄ガ
ス取出し口に至る清浄ガス流路とが形成された集塵装置
において、前記入口ヘッダ内には前記含塵ガス導入口か
らの含塵ガスが処理されるルーバ除塵器が配置され、か
つ、前記入口ヘッダの壁面の少なくとも一部を、管内を
冷却流体が流れる前記管にて構成してなることを特徴と
する集塵装置。
【請求項２】特許請求の範囲第１項において、前記筒
はセラミックスからなる集塵装置。