JPH0751222B2 - 高温排ガスの除塵用サイクロン - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は高温ガス中の粉粒体（以下単にダストという）
を分離するためのサイクロンに関し、詳細には該サイク
ロンの内壁面に付着する堆積物を適宜取り除くことがで
き、ダスト分離操業を長期間連続して行なうことのでき
る高温排ガスの除塵用サイクロンに関するものである。

以下の説明においては溶融還元炉排ガス中よりダストを
除去するサイクロンを例に挙げて述べるが、本発明はこ
の例に限定して解釈されるべきものではない。

［従来の技術］ 第８図は溶融還元製鉄法の実施装置の一例についてその
概略を示す説明図である。原料である鉄鉱石はまず予備
還元炉１で予備還元された後、ライン13を介して溶融還
元炉２へ導入される。この溶融還元炉２へ微粉炭及び酸
素ガスを供給して燃焼させ、前述の予備還元された鉱石
を溶融すると共に更に還元して溶融銑鉄を得る。

上記溶融還元炉２においては微粉炭の燃焼によってCOを
主成分とする還元性ガスを形成しており、これらは予備
還元鉱石の溶融還元に利用されるが、以前としてCOリッ
チの状態にあって還元性を有し且つ高温である為再利用
価値を有している。従ってこの発生ガスはガス取出管1
5、導入管６及び浄化ガス供給管７等を介して予備還元
炉１へ送給され、前記予備還元に利用される。即ち発生
ガスはリフォーマ４において改質された後熱交換器５に
よって温度調節され、更に該ガス中に数10〜200g/Nm³の
濃度で含まれるFeやFeOを主成分とするダストをサイク
ロン３において除去し、予備還元炉１へ送給する。

［発明が解決しようとする問題点］ ところが上記サイクロン３へ導入される発生ガスの温度
は800℃前後であり、平均粒径が数μｍのダストは溶融
してサイクロン３内壁面に付着し易く、連続して除塵操
業を行なっているうちに、第９図に示す様に付着ダスト
が堆積状態まで成長し、極端な場合には付着堆積物10が
肥大化してホッパー８への落下口が閉塞されるに至り、
最終的にはダスト除去ができなくなってしまうことがあ
る。

その為実操業を行なうプラント設備では上記サイクロン
３を２つ並設し、該サイクロンを交互に使用することに
より、付着堆積物10の肥大化が原因となる操業の停止を
引き起こさない様にしている。

しかし２つのサイクロンを配設することは設備コストに
おいて不経済であり、また除塵装置の切替えに余分な作
業が必要となるので、操業面においても能率的でない。
又切替休止中のサイクロンから付着堆積物を除去する作
業も並大抵ではない。

そこで本発明者らは、前記した付着堆積物10を除去する
手段として、セメント原料予熱用サイクロンにおいて既
に実施されている付着物除去技術が適用できるのではな
いかと考えて試みた。第11図は付着堆積物の除去機能を
備えたセメント原料予熱用サイクロンの一部破断斜視図
である。このサイクロン３は円錐部3bの中間位置にガス
吹込み管12を複数本設けたものであり、ガス導入管11か
ら高圧ガスをサイクロン３内へ吹込んで堆積物10を吹込
ガス流によって除去できる様に構成されている。しかし
ながら上記構造のサイクロン３を溶融還元炉発生ガスの
除塵用として使用しても、付着堆積物10は除去できなか
った。そしてむしろ吹込みガスによってダストを巻き上
げたり、或は予備還元炉１へ導入するガス中に他のガス
が混入することにより、ガス流量やガス性質等のバラン
スが崩れて予備還元炉１の操業を不安定にしてしまうと
いった不都合を引き起こすことが分かった。

この様に吹込みガス流によって堆積物10を除去できない
原因は、溶融還元炉で発生するダストとセメント原料の
性質上の相違によることが次の実験によって明らかにな
った。即ち溶融還元炉のダストとセメント原料のサイク
ロン内面に対する付着特性を高温剪断試験によって比較
したところ、付着力（剪断応力）は第10図（グラフ）に
示す様な違いがあることが分かった。尚該グラフの実線
は溶融還元炉の発生ダストを示し、破線はセメント原料
を示す。図に見られる如く、500℃の環境下においては
両者の付着力に大きな差は無かったが、900℃では溶融
還元炉の発生ダストの付着力はセメント原料よりもかな
り高くなっており、800℃前後の発生ガスを導入するサ
イクロンに、第11図に示す様なガス吹込み管12を設けて
も付着堆積物10の除去は行なえないことが確認できた。

そこで本発明者らは溶融還元炉発生ガスの様な高温ガス
に適用する除塵用サイクロンにおいては、付着堆積物を
もっと確実に除去できる様な装置を開発する必要がある
と考え、種々研究を重ねた結果本発明を完成し得るに至
った。

［問題点を解決するための手段］ 上記目的を達成し得た本発明装置は、衝撃粒体供給装置
を該サイクロンの中断より下方に設け、サイクロン内に
衝撃粒体を導入できる様に構成する点に要旨を有するも
のである。

［作用及び実施例］ 第１図は本発明の代表的な実施例を示すサイクロンの側
断面図、第２図は第１図のII-II線断面矢視図である。
サイクロン３の円錐部3bの略中段位置には整流した衝撃
粒子29（以下単に粒子29という）をサイクロン３内に投
入する供給孔20aを設け、該孔20aに連通して粒子供給管
20を設ける。該粒子供給管20はサイクロン壁面に交差す
る様に配設すれば良く、第２図の破線20′に示す如くサ
イクロン内壁曲面の接線方向に配設されるもの等であっ
ても構わない。また供給孔20aの配設数は複数個にして
も良く、この場合同じ高さに並設しても、或は異なる高
さに配設しても良い。なお溶融還元炉発生ガス中のダス
トは第９図に示した様に円錐部3bの下方部（図のＬ部
分）に集中的に付着して付着堆積物10を形成することが
明らかになっており、従って円錐部3bの中段より下方部
に供給孔20aを設ければ十分に付着堆積物10の除去が効
果的に行なえる。

サイクロン３内へ導入する粒子29としては溶融還元の原
料である鉄鉱石粉粒体をふるいによって選別整流したも
のを利用することができ、仮に該粒子がダスト９中に混
入して溶融還元炉へ送給されることになっても、操業に
支障を引き起こすことはない。また粒子29の大きさは、
高温ガスによって表面が溶けても壁面に付着せず、しか
もサイクロン内の旋回気流に乗って移動するものが要求
され、これらを満足するには、２〜10mm^φのものを使用
することが推奨される。

供給孔20aからサイクロン３内へ投入された粒子29は破
線矢印（第1,2図参照）に示す様に、旋回しながらサイ
クロン内壁に衝突し、このときの衝撃によって付着堆積
物10を壁面から剥離させ、下部ホッパー８へ落下させ
る。この結果付着堆積物10はサイクロン内壁面より適宜
除去されることになり、ホッパー８との接続部が付着堆
積物10によって閉塞されるという不具合は引き起こされ
なくなる。

第3,4図は粒子29の供給装置を示す断面説明図である。
第３図に示す実施例は粒子供給管20にスクリュー式の定
量供給装置30を接続し、ホッパー21内に貯留した粒子29
をスクリュー22の回転によって供給孔20a側へ移動さ
せ、サイクロン３内へ投入するものである。

また第４図に示す定量供給装置30は、ホッパー21下部に
ロータリフィーダ24を設けて粒子29を定量的に供給管20
へ供給し、該供給管20に連通したガス吹込用管31の吹込
みガス流に粒子29を乗せてサイクロン３内へ導入する様
に構成される。このとき粒子供給管20はサイクロン３の
内壁曲面の接線方向（導入管６の接続方向に合わせた接
線方向）に沿って設けるのが好ましく、こうすることに
よって第７図に示す如く粒子吹込みガス流と発生ガスの
旋回気流が同一方向のうず巻き状態を形成し、発生ガス
気流を乱さない。尚符号28は昇圧機を示す。

また第４図に示した定量供給装置30を使用するに当た
り、粒子29の吹込みガスは第６図（ａ），（ｂ）に示す
様に溶融還元炉２の発生ガスの一部又は予備還元炉１の
排出ガスの一部を利用すれば、サイクロン３の出側ガス
の性質等を大きく変えることがないので、予備還元炉１
の操業に悪影響を及ぼすことはない。即ち第６図（ａ）
の例では、サイクロン３によってダストが除去された浄
化ガスの一部を分岐管27及び昇圧機28を介して定量供給
装置30側へ送給し、粒子29の吹込み用ガスとして利用す
る。

また第６図（ｂ）の例では予備還元炉１の排出ガスの一
部を粒子29吹込み用ガスとして利用するものを示し、排
出管32の排出ガスをスクラバ33に導入してダストを除去
した後、その一部を分岐管27及び昇圧機28を介して定量
供給装置30側へ送給し、粒子29と共にサイクロン３中へ
吹込む様に構成している。

付着堆積物10を除去した後の粒子29はダスト９と共にサ
イクロン３下部に設けられるホッパー８に落とし、その
まま溶融還元炉２へ送給して溶融させてしまっても良い
し、或は第５図に示す様にホッパー８の下流側に振動ふ
るい装置25又はグリズリーを設けてダスト９と粒子29に
分離し、粒子29をバケットエレベータ26を使ってホッパ
ー21へ戻して再利用できる様に構成しても構わない。

上記した粒子供給装置30の作動はタイマーを用いて間欠
的に行なう方法でも良いし、或は連続的に行なう方法の
いずれでも構わず、上記方法の選択に合わせて粒子29の
供給量をスクリュー22又はロータリフィーダ24によって
調節すれば良い。

本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、前
・後記の主旨に沿って適宜設計変更を加えたものであっ
ても構わない。

［発明の効果］ 本発明によって高温ガス用のサイクロン内壁面に付着す
る堆積物を確実に取り除くことが可能となり、１基のサ
イクロンによって連続したダスト分離操業が行なえる様
になった。この結果設備経費を大幅に低減でき、且つ効
率的なダスト除去操業が可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の代表的な実施例を示す断面説明図、第
２図は第１図のII-II線断面矢視図、第３図及び第４図
は粒子供給装置の例を示す断面説明図、第５図及び第６
図（ａ），（ｂ）は本発明を適用した溶融還元装置全体
の模式説明図、第７図は粒子吹込みによるサイクロン内
での気流状態を示す説明図、第８図は従来の溶融還元装
置の全体を示す模式説明図、第９図はダスト付着堆積部
分を示す断面説明図、第10図は溶融還元炉発生ガス中の
ダストとセメント原料との付着力の差を表わすグラフ、
第11図は従来の付着物除去装置を設けたサイクロンを示
す一部破断斜視図である。 １……予備還元炉、２……溶融還元炉 ３……サイクロン、４……リフォーマ ５……熱交換器、６……導入管 ７……浄化ガス供給管、８……ホッパー ９……ダスト、10……付着堆積物 11……ガス導入管、12……ガス吹込み管 13……ライン、14……ダスト送給ライン 15……ガス取出管、20……粒子供給管 21……ホッパー、22……回転スクリュー 23……モータ、24……ロータリフィーダ 25……振動式ふるい装置 26……エレベータ、27……分岐管 28……昇圧機、29……粒子 30……粒子供給装置、31……ガス吹込用管 32……排出管、33……スクラバ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】高温排ガス中のダストを除去する除塵用サ
   イクロンであって、衝撃粒体供給装置を該サイクロンの
   中段より下方に設け、サイクロン内に衝撃粒体を導入で
   きる様に構成したことを特徴とする高温排ガスの除塵用
   サイクロン。