JPS6340567B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、多孔質固体からなる筒を有する集
塵装置に関し、特に主としてムライト質、コージ
ライト質等の耐熱衝撃性に優れたセラミツクス材
料からなる筒を用い、例えば1100℃程度の高温
ガスを処理できる集塵装置に関する。

粉塵発生量の多い電気炉、転炉等では、排ガス
から粉塵を除去することが必要となる。このた
め、従来は、高温の排ガスをバグフイルタや電気
集塵機で集塵し得る温度すなわちバグフイルタで
は250℃、電気集塵機では350℃程度まで冷却して
集塵するか、あるいは、スクラバ等で水洗浄して
いた。バグフイルタや電気集塵機を用いる場合、
ガスの含塵量が多いため使用可能温度域まで冷却
する過程で高温のガスから効果的に熱回収するこ
とは困難であり、集塵後限られた範囲で熱回収す
るか、あるいは、全く熱回収を行つていなかつ
た。高温の排ガスを直接処理できる集塵装置とし
ては、セラミツクス製筒を用いた小規模のもの
が特殊用途用に実用化されてはいるが、連続集塵
の可能な工業規模の集塵装置は未だ実用化される
に到つていない。

セラミツクス製筒を用いた大規模の集塵装置
が実用化されていない理由として次のようなこと
が考えられる。(イ)焼成前のセラミツクス多孔筒は
一般に強度が非常に小さく、長尺物はハンドリン
グおよび焼成の過程で変化しやすいため、長さが
せいぜい２ｍ程度であつたこと、(ロ)多孔筒同志を
接合する技術も存在するが、接合強度に問題があ
つたこと、(ハ)たとえ長尺物のセラミツクス多孔筒
を何らかの方法で製造できたとしても、地震対
策、自励及び他からの強制振動対索のため高温雰
囲気中に多数直立しているセラミツクス多孔筒を
弾性的に支持する必要があるが、そのための適当
な方法が考えられなかつたこと、(ニ)このため大風
量のガスを処理する場合には大きな設置面積を必
要としたことなどである。

したがつて、本発明の目的は、上記のような従
来技術の問題点に鑑み、耐振性および強度を有
し、設置面積を小さくすることができ、かつ、高
温の排ガスを工業的規模で処理できるようにした
集塵装置を提供することにある。

本発明によれば、多孔質固体からなる単位筒
を連結して一本の筒となし、該筒群の少なく
とも連結部をダストタイトにシールすると共に該
連結部を管板によつて支持し、含塵ガス入口およ
び清浄ガス出口を有する缶体内に該筒群を収容
するようにした。

したがつて、含塵ガスを缶体の含塵ガス入口か
ら筒内に導入し、筒壁を通して筒外に流出
させる過程で粉塵を除去し、清浄ガスを清浄ガス
出口から取り出すことができる。この場合、筒
群の少なくとも連結部を、好ましくは筒群の上
下端部および連結部をダストタイトにシールする
と共に管板によつて支持しているので充分な耐振
性および強度を有する。また、単位筒を連結し
てなる長尺の筒に含塵ガスを５〜50ｍ／Ｓの比
較的高速で上部から下方に向つて導入することに
より、筒一本当りの処理風量を大きくして設置
スペースを小さくすることができる。

本発明の実施に際し、筒群を支持する管板内
には冷却ジヤケツトを形成することが好ましい。
すなわち、管板を金属で形成した際、高温のガス
により管板が熱損傷することがないようにするた
めである。

また、缶体の内壁には断熱材を設けることが好
ましい。すなわち、高温のガスの熱エネルギーが
集塵装置によつて損失する量をできるだけ少なく
し、熱回収率をできるだけ高めるためである。

以下、本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。

第１図において、筒１は複数、この実施例の
場合５本の単位筒を上下方向に連結して形成さ
れている。そして、複数本の筒１が缶体２内に
収容されている。缶体２は断熱材３を内張りされ
た鋼板で形成され、全体として塔状をなしてい
る。缶体２の上端には含塵ガス入口２ａが形成さ
れ、側壁には清浄ガス出口２ｂが形成され、下端
には粉塵ホツパー２ｃが形成されている。また、
内部に収容された筒の上下端部および連結部に
対応する箇所において水冷管板４，５を内包して
いる。そして、水冷管板４は複数の筒１の上端
部および連結部を支持し、水冷管板５は複数の
筒１の下端部を支持している。第２図を併わせて
参照すると、各水冷管板４，５は内部に水ジヤケ
ツトを有し、外周一箇所に冷却水入口４ａ，５ａ
が形成され、外周のそれと対向する箇所に冷却水
出口４ｂ，５ｂが形成されている。また、水冷管
板４，５は鋼形で形成され、上下面に断熱材６が
張られている。これらの水冷管板４，５によつ
て、缶体２内には過室２ｄが形成される。中段
の水冷管板４は第３図に示すように筒１の連結
部をシール７を介して支持しており、上端の水冷
管板４は第５図に示すように筒１の上端部をシ
ール７を介して支持している。また、第４図に示
すように、水冷管板５はシール７を介して筒１
の外周を支持すると共に、リブ５ｃによつて筒
１の下端を支持している。シール７は含塵ガス中
の粉塵の流通を実質的にシールする、すなわちダ
ストタイトにシールするものであればよく、セラ
ミツクスフアイバロープ、カーボンフアイバグラ
ンドパツキン、ステンレス鋼などのメタルフアイ
バロープなどが用いられる。

筒１は多孔質固体からなり、好ましくはセラ
ミツクス焼結体または粉末冶金焼結体によつて形
成される。セラミツクスとしては耐熱衝撃性のよ
いムライト質、コージライト質、炭化ケイ素質、
窒化ケイ素質などが望ましく、粉末冶金としては
炭素鋼、ステンレス鋼などが望ましい。含塵ガス
中の粉塵の平均粒径、粒径分布および目的とする
清浄ガスの含塵率などにより、筒１の多孔体の
平均気孔径は適宜選択されるが、粉塵の平均粒径
に対し、多孔体の平均気孔径は0.2〜６倍、特に
0.5〜３倍であることが高い集塵率、高い処理速
度を得るには好適である。筒１を構成する単位
筒の長さは、筒の強度、筒の固有振動数と
気柱振動などの起振振動数との関係、筒の組込
み時や開放時におけるハンドリングの容易さ、水
冷管板４，５のコスト、気孔サイズ、空間率など
を考慮して決定しなければならないが、例えば耐
熱衝撃性の大きいβ−コージライト質セラミツク
スを筒に使用する場合、0.8ｍ〜２ｍが適当で
ある。

また単位筒は、上記条件を損なわない範囲
で、より短かい多孔質管を、継手を介して、ま
たは介さずして、耐熱性無機質接着剤などにより
長手方向に接合したものであつてもよい。

次に、この集塵装置の作動について説明する
と、第１図において含塵ガスＧは含塵ガス入口２
ａより缶体２内に流入し、上端の水冷管板４によ
つて分散され、各筒１内に好ましくは５〜50
ｍ／Ｓの流速で導入される。この場合、バグフイ
ルタと違い、本発明における筒１は硬度が大で
化学的に安定なセラミツクスなどで形成されるた
め、含塵ガスをこのような高速で筒１に導入し
てもエロージヨンの心配はない。これに対し、材
質は何であれ、布状、フエルト状筒を用いたバ
グフイルタではエロージヨン防止の面から筒内
流速は２ｍ／Ｓ以下に制限される。そして、含塵
ガスは筒１内を下降しつつ徐々に筒壁を通つ
て清浄ガスG′となつて各清浄ガス出口２ｂから
排出される。含塵ガスの軸方向流速は筒１の入
口から下方に向うに従いほぼ直線的に低下し、最
下部でほぼゼロとなる。含塵ガスが高速で筒１
内に流入するため、粗大な粉塵は大きな運動エネ
ルギーを有しており、含塵ガスの軸方向流速が低
下しても下方への運動を持続し、お互いの衝突に
より凝集の度合いを高め、微細な粉塵をも付着さ
せながらホツパー２ｃ内に沈降分離される。微細
な粉塵は、ガスの粘性の影響を受けて半径方向の
ガスの流れに乗り、筒１の内壁表層付近の気孔
を粉塵粒子によるブリツジを形成しつつ埋めるが
（含塵ガスはこのブリツジにより精密過され
る）、高速で下降する粗大粉塵によるエロージヨ
ン効果により、内面にはみ出して堆積することは
ない。このため、清浄ガスによる逆洗は全く必要
ないか、必要であつても下部の過室２ｄのみで
充分である。このようにして、長尺な複数の筒
１内に比較的高速で含塵ガスを導入することによ
り、工業的規模で迅速に集塵を行なうことができ
る。また、各筒１の上下端部および連結部は複
数の水冷管板４，５によつてシール７を介して支
持されているので、筒１は充分な強度を有する
と共に、シール７や水冷管板４，５によつて振動
が減衰され、耐振性も有する。そして、含塵ガス
の処理中、水冷管板４，５内には冷却水入口４
ａ，５ａから冷却水出口４ｂ，５ｂを通して冷却
水が流れるので、水冷管板４，５の熱損傷が防止
される。さらに、缶体２には断熱材３が内張りさ
れ、水冷管板４，５の上下面には断熱材６が張ら
れているので、筒１から過室２ｄに流出した
清浄なガスをできるだけ熱損失することなく取り
出すことができ、以後の熱エネルギーの回収を効
率的に行なうことができる。また、これらの断熱
材３，６は缶体２や水冷管板４，５の熱損傷も防
止する。

なお、本発明では、含塵ガスを筒１内に導入
し、清浄ガスを筒１の外周から取り出すように
しているが、この場合、筒１内における含塵ガ
スの流れはどのようであつてもよい。例えば各
筒１の入口部に旋回羽根を設けて含塵ガスが筒
１内を旋回しながら流れるようにし、含塵ガスの
粉塵に遠心分離効果を与えてもよい。また、ガス
の粘性、粉塵の比重、粒径分布、流速等の条件に
よつては、旋回羽根を筒１の中間に設けてもよ
い。

さらに、筒１の内壁に付着する粉塵のブリツ
ジに対するエロージヨン効果を上げるため、粉塵
ホツパー２ｃの上部、より正確には筒１の下方
であつて堆積粉塵層の上方部分から少量のガスを
抜き出して、筒１の下部においても含塵ガスに
若干の軸方向速度を与えるようにしてもよい。す
なわち、粉塵ホツパー２ｃにおいて粉塵が堆積せ
ず、かつ、粉塵が落下してこない部位に抜出口を
開口し、その外部に抜出管を接続すればよい。抜
き出した含塵ガスを集塵処理するには二つの方法
が例示できる。一つは抜き出した含塵ガスの全量
をフアンまたはブロワで含塵ガス入口２ａに還流
するもので、この抜き出した含塵ガスの含塵量が
多い場合やその温度が高い場合などには翼車の一
部または全部をセラミツクス製としたフアンまた
はブロワが好ましく使用される。もう一つは、抜
き出した含塵ガスを従来より公知の集塵装置で除
塵するもので、この集塵装置としては小型かつ高
集塵率という点でバグフイルタが望ましいが、電
気集塵機、マルチクロン、またはスクラバなどで
もよい。抜き出した含塵ガスが高温の場合には、
冷却後に上述の従来型集塵装置に導いてもよく、
または直接にスクラバに導いてもよい。

また、前述の実施例では管板４，５を水冷とし
たが、含塵ガスの温度が管板を構成する鋼材にと
つて許容される限度内（一般には450℃以下）で
あれば、水冷しなくてもよい。その場合には、缶
体２の外側に断熱材３を張る方が、断熱効果の点
から好ましい。

さらに、水冷管板４のうち筒１の連結部を支
持するものに上下に連通する透孔を設け、上下の
過室２ｄ間の流通を可能にさせ、清浄ガス出口
２ｂを一つにすることもできる。

以上説明したように、本発明によれば、単位
筒を連結して一本の筒となし、これらの筒群
の少なくとも連結部をダストタイトにシールする
と共に該連結部を管板によつて支持したので、
筒としてセラミツクス等の材質を使用した場合に
も充分な強度および耐振性を付与することができ
る。また、長尺な筒に比較的高速で含塵ガスを
導入し、一本当りの処理風量を大きくすることに
より、設置スペースを小さくすることができる。
したがつて、本発明は、高温の含塵ガスを工業的
規模で処理することを可能とし、熱エネルギーを
有効に回収することができるので、その省エネル
ギー効果は全産業を通じて膨大なものになると確
信する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す縦断面図、第
２図は同実施例の平面図、第３図は第１図におけ
る“Ｒ”部分の拡大断面図、第４図は第１図にお
ける“Ｓ”部分の拡大断面図、第５図は第１図に
おける上端の水冷管板４と筒１との接続部の拡
大断面図である。 １……筒、２……缶体、２ａ……含塵ガス入
口、２ｂ……清浄ガス出口、２ｃ……粉塵ホツパ
ー、４，５……水冷管板、４ａ，５ａ……冷却水
入口、４ｂ，５ｂ……冷却水出口、７……シー
ル。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 多孔質固体からなる単位筒を連結して一本
   の筒となし、該筒群の少なくとも連結部をダ
   ストタイトにシールすると共に該連結部を管板に
   よつて支持し、含塵ガス入口および清浄ガス出口
   を有する缶体内に該筒群を収容したことを特徴
   とする集塵装置。 ２ 特許請求の範囲第１項において、前記管板内
   に冷却ジヤケツトを形成した集塵装置。