KR20090117958A

KR20090117958A - 고온 배기 가스의 처리 방법

Info

Publication number: KR20090117958A
Application number: KR1020097021053A
Authority: KR
Inventors: 히로후미 츠츠미; 유타카 미야카와; 다다시 야소
Original assignee: 가부시키가이샤 고베 세이코쇼
Priority date: 2007-04-09
Filing date: 2008-04-03
Publication date: 2009-11-16
Also published as: EP2136173A1; WO2008126759A1; CN101641561A; KR101123547B1; US20100107939A1; US8268231B2; JP2008256332A; JP4783325B2; AU2008239206A1; AU2008239206B2

Abstract

본 발명은, 고온 배기 가스중의 용융 성분이나 더스트가 냉각탑의 내벽에 부착되는 것을 유효하게 억제하면서, 상기 고온 배기 가스의 온도를 적당한 온도까지 낮추는 것을 목적으로 한다. 이를 위해, 고온 배기 가스를 연도를 거쳐서 냉각탑내에 도입하는 도입 공정과, 이 냉각탑내에서 상기 고온 배기 가스에 냉각수를 살수해서 냉각하는 냉각 공정을 포함한다. 도입 공정에서는, 배기 가스가 2계통의 연도를 거쳐서 각각의 유속 및 유량이 동일해지도록 상기 냉각탑에 도입된다. 2 계통의 연도의 축심선은 상기 냉각탑의 축심선을 따르는 방향에서 보아 서로 대향하고 또한 상기 냉각탑의 축심선에 대하여 각각 대략 직교한다.

Description

고온 배기 가스의 처리 방법{METHOD FOR TREATING HIGH-TEMPERATURE WASTE GAS}

본 발명은, 더스트(dust)를 포함하는 고온 배기 가스의 처리 방법으로서, 환원철을 제조하는 회전 노상로(rotary hearth furnace) 등의 환원로로부터 배출되는 고온 배기 가스가 냉각탑에 도입됨으로써 냉각되는 방법에 관한 것이다.

소각로, 용융로 혹은 환원로 등의 고온 가스 발생원으로부터 배출되는 고온 배기 가스에는, 일반적으로 냉각 처리가 실시된다. 이러한 냉각 처리는, 상기 고온 배기 가스를 후공정의 보일러용 열원으로서 이용하기 위해서 해당 고온 배기 가스의 온도를 적절한 온도로 조정하는 것이나, 해당 고온 배기 가스중의 더스트를 집진 장치에 의해 회수해서 대기 방출하기 위해서 그 집진 장치의 내열 온도 이하의 온도까지 고온 배기 가스의 온도를 낮추는 것을 목적으로 한다. 이러한 냉각 처리는, 상기 소각로나 상기 용융로로부터 배출된 고온 배기 가스를 냉각탑에 도입하는 것과, 이 냉각탑내에서 상기 고온 배기 가스를 냉각수의 살수나 스크러버(scrubber)에 의한 습식 처리법으로 냉각하는 것에 의해 행해진다.

그러나, 소각로, 용융로 혹은 환원로 등으로부터 배출되는 고온 배기 가스를 상기 냉각탑내에서의 냉각수의 살포(또는 분무)에 의해 냉각하는 것은 해당 냉각탑내에 부착물을 발생시키기 쉽다. 구체적으로, 상기 고온 배기 가스에는, 아연, 납 등의 휘발 성분이나 알칼리 금속, 산화물, 염화물 등의 용융 성분을 포함하는 애쉬(ash), 고형 더스트 등이 혼입되어 있기 때문에, 이러한 가스의 냉각은 휘발 성분의 액화물이나 용융 성분의 고화물, 즉 고형 더스트를 발생시키고, 이들이 냉각탑의 내벽에 부착될 우려가 생긴다.

이것을 환원철의 제조에 사용되는 환원로의 일례인 회전 노상로를 예로 들어서 설명한다.

우선, 회전 노상로에 의한 환원철 제조 프로세스의 일례를, 상기 회전 노상로의 설비 구성의 개략을 도시한 도 8을 참조하면서 순서에 따라서 설명한다.

(1) 분말의 철산화물(철광석, 전로 더스트 등) 및 분말의 탄소질 환원제(석탄, 코크스 등)가 혼합되어, 조립(造粒)된다. 이로써 생 펠릿(pellet)이 제조된다.

(2) 이 생 펠릿이 해당 펠릿내로부터 발생하는 가연성 휘발분이 발화되지 않는 정도의 온도 영역에서 가열된다. 이 가열은 상기 생 펠릿에 부착되어 있는 수분을 제거해서 도 8에 도시하는 건조 펠릿(14)을 생성한다.

(3) 적당한 장입 장치(19)에 의해, 상기 건조 펠릿(14)이 회전 노상로(16)내에 공급되는 것에 의해, 회전 노상(13)상에 펠릿 1개 내지 2개 정도의 두께를 갖는 펠릿층이 형성된다.

(4) 노내 상방에 설치된 버너(17)에서의 연소가 상기 펠릿층을 복사 가열해서 환원한다. 이로써, 해당 펠릿층의 금속화가 진행한다.

(5) 냉각기(18)가 금속화한 펠릿을 냉각한다. 이러한 냉각으로서는, 펠릿에 가스를 직접 내뿜는 것에 의한 냉각이나, 수냉 재킷에 의한 간접 냉각 등이 예시된다. 이 냉각은 배출시 및 배출후의 핸들링에 견디는 기계적 강도를 상기 펠릿에 발현시킨다. 냉각후의 펠릿, 즉 환원철(15)은 배출 장치(20)에 의해 노 외부로 배출된다.

(6) 상기 환원철 펠릿(15)의 배출후 즉시 상기 장입 장치(19)가 다음 건조 펠릿을 장입한다.

이상의 프로세스의 반복에 의해 환원철이 제조된다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).

이러한 환원철의 제조에 사용되는 회전 노상로에 있어서, 노내에서 발생한 고온 배기 가스는, 회전 노상로의 원주상에 마련된 배기 가스 배출 영역으로부터, 이 배기 가스 배출 영역의 천장부에 접속된 연도(煙道)로 유인되어, 상기 연도의 후류에 마련된 배기 가스 처리 설비에 도입되어서 거기에서 처리된다.

이러한 고온 배기 가스는 애쉬 등의 더스트를 포함하기 때문에 최종적으로는 집진 장치에서 처리된 후 대기 방출된다. 그러나, 상기 고온 배기 가스의 온도는 보통 집진 장치의 내열 온도 이상이기 때문에, 해당 고온 배기 가스는 해당 집진 장치에 도입되기 전에 해당 집진 장치에서 처리가능한 온도까지 냉각 처리될 필요가 있다.

이러한 고온 배기 가스의 종래예에 따른 (냉각) 처리 방법 및 장치에 대해서 이하 도 9, 도 10을 참조하면서 설명한다. 도 9는 특허문헌 2에 기재된 가스 냉각실을 도시하는 것으로, 도 9(a)는 일부 절단 측면도, 도 9(b)는 (a)의 9B-9B선에서 화살표방향으로 본 도면이다. 또한, 도 10은 특허문헌 3에 기재된 고온 배기 가스의 처리 방법에 사용되는 온도 조절탑의 단면도이다.

도 9에 있어서, 고온의 배기 가스(HG)는 연도(26)를 통해서 원통형의 가스 냉각실(24)의 하부로 도입되어서 선회하면서 상승하고, 그 후 상기 냉각실(24)의 상부로부터 배출된다. 상승중의 배기 가스(HG)의 선회류에 냉각수가 분무되고, 이 냉각수의 물방울이 상기 배기 가스(HG)와 함께 상승하면서 해당 배기 가스(HG)를 냉각한다. 상기 연도(26)는 상기 가스 냉각실(24)의 하부에 마련된 입구부(25)에 해당 가스 냉각실(24)의 외주면의 접선방향으로부터 접속되어, 상기 가스 냉각실(24)내에 연통한다. 가스 냉각실(24)의 정상부에는 가스 출구부(27)가 마련된다. 가스 냉각실(24)의 상하방향의 중간 부분에는 복수의 냉각수 분무 노즐(28)이 장착되고, 이들 노즐(28)은 상승하는 배기 가스(HG)의 선회류에 대하여 상기 냉각수를 분무한다.

특허문헌 3에 기재되는 고온 배기 가스의 처리 방법에서는, 고온 가스 발생원으로부터 배출되는 고온 배기 가스가 도 10에 도시되는 온도 조절탑(30)내로 취입된다. 이 온도 조절탑(30)은 고온 배기 가스의 흐름 방향의 하류측을 향함에 따라서 직경이 확대되는 확대 단부(31, 32)를 갖는다. 이 온도 조절탑(30)에 취입되는 고온 배기 가스의 가스류를 향해서 냉각수가 분무되는 것에 의해, 취입된 고온 배기 가스의 온도가 조절된다. 이러한 온도 조절에 의해 고온 배기 가스로부터 분리된 고형 더스트는 상기 온도 조절탑(30) 외부로 배출되어 회수된다. 이 온도 조절탑(30)으로부터 배출되는 온도 조절후의 배기 가스에 포함되어 있는 휘발·용해 성분 더스트는 버그 필터(bug filter)에 의해 회수된다.

이상 나타낸 고온 배기 가스의 처리 방법에서는, 가스 냉각실내에 도입되는 고온 배기 가스가 스파이럴형의 선회류를 형성하는 것이 가스 냉각실의 컴팩트화나 온도 조절탑에 있어서의 더스트 회수 기능의 강화를 실현한다. 그러나, 냉각 설비내에 분무되는 냉각수와, 고온 배기 가스중의 용융 성분이나 더스트의 혼합물이 상기 설비의 내벽에 고화물로서 부착되고, 이로써 조업에 곤란을 초래하는 문제는 여전히 해소할 수 없다.

[특허문헌 1] 일본 공개 특허 제 2001-181720 호 공보

[특허문헌 2] 일본 공개 특허 제 1997-178367 호 공보

[특허문헌 3] 일본 공개 특허 제 2002-136826 호 공보

본 발명의 목적은, 고온 배기 가스중의 용융 성분이나 더스트가 냉각탑의 내벽에 부착되는 것을 유효하게 억제하면서, 상기 고온 배기 가스의 온도를 적당한 온도까지 낮추는 것이 가능한 고온 배기 가스의 처리 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따른 고온 배기 가스 처리 방법은, 고온 배기 가스를 연도를 거쳐서 냉각탑내에 도입하는 도입 공정과, 이 냉각탑내에서 상기 고온 배기 가스에 냉각수를 살수해서 냉각하는 냉각 공정을 포함한다. 상기 도입 공정에서는, 상기 고온 배기 가스가 2계통의 연도를 통해서 상기 냉각탑에 도입되는 동시에, 각각의 연도로부터 도입되는 가스의 유속 및 유량이 동일하고, 또한 상기 2계통의 연도의 축심선이 상기 냉각탑의 축심선을 따르는 방향에서 보아 서로 대향하고 또한 해당 냉각탑의 축심선에 대하여 각각 대략 직교하도록, 상기 도입이 행해진다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 고온 배기 가스 처리 시스템을 설명하기 위한 모식적 계통도,

도 2는 도 1에 도시한 냉각탑을 설명하기 위한 모식적 종단면도,

도 3은 도 2의 3-3선 단면도,

도 4는 도 2의 4-4선 단면도,

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 고온 배기 가스 처리 시스템의 냉각탑의 속도 분포도로서, 도 5(a)는 도 2의 5A-5A선 단면에 있어서의 주요부에서의 속도 벡터를 도시하는 속도 분포도, 도 5(b)는 도 2에 도시하는 종단면에 있어서의 주요부에서의 속도 벡터를 도시하는 속도 분포도,

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 고온 배기 가스 처리 시스템의 냉각탑의 도 2의 5A-5A선 단면에 있어서의 온도 분포도,

도 7은 본 발명의 제 2 실시형태를 도시하는 모식적 단면도로서, 도 2의 3-3 선 단면도에 대응하는 단면도,

도 8은 종래의 회전 노상로의 설비 예의 개략을 도시하는 평면도,

도 9는 종래의 가스 냉각실의 일례를 도시하는 것으로, 도 9(a)는 일부 단면측면도, 도 9(b)는 (a)의 9B-9B선 단면도,

도 10은 종래의 고온 배기 가스의 처리 방법에 사용되는 온도 조절탑의 단면도.

본 발명의 제 1 실시형태를 도 1 내지 도 4를 참조하면서 설명한다. 도 1은 이 제 1 실시형태에 따른 고온 배기 가스 처리 시스템을 설명하기 위한 모식적 계통도이고, 도 2는 도 1에 도시한 냉각탑을 설명하기 위한 모식적 종단면도이고, 도 3은 도 2의 3-3선 단면도이며, 도 4는 도 2의 4-4선 단면도이다.

도 1에 도시되는 고온 배기 가스 처리 시스템(1)은 전술한 [배경기술]에 있어서 설명한 회전 노상로 방식 등의 환원로(11)와, 냉각탑(2)과, 집진 장치(12)를 구비한다. 상기 환원로(11)는 고온 가스 발생원이며, 이 환원로(11)로부터 고온 배기 가스가 배출되어, 연도(3)를 통해서 냉각탑(2)내에 도입된다. 냉각탑(2)내에서는, 상기 고온 배기 가스가 냉각수의 살포에 의해 냉각된다. 이 냉각에 의해, 상기 고온 배기 가스에 포함되는 주원료 분말인 고형 더스트가 분리되어 침강하여, 회수되는 한편, 아연, 납, 알칼리 금속 등의 휘발·용융 성분이 고화한다. 냉각탑(2)내에서 냉각된 배기 가스는 연도(4)로 배출되어, 집진 장치(12)에 도입된다. 집진 장치(12)에서는, 상기 배기 가스에 동반하는 더스트에 있어서 휘발·용융 성분이 고화한 휘발·용융 성분 더스트가 분리 및 회수된다.

상기 고형 더스트는 주로 원료인 석탄, 철, 광석 등의 분말상의 것이 그대로, 또는 환원된 상태로 배출된 것이며, 산화철 분말이나 철 분말을 많이 포함한다. 또한, 상기 휘발·용융 성분 더스트는 주로 아연, 납, Na나 K 등의 알칼리 금속 등이며, 이들 더스트의 일부는 상기 알칼리 금속 등의 산화물, 황화물, 염화물 등을 포함한다.

또, 상기 냉각탑(2)의 전단이나 후단에는, 보일러, 공기 예열기 등의 열회수용의 열교환기가 배치되어도 좋다.

상기 냉각탑(2)은 도 2에 도시하는 바와 같은 축심선(2c)을 갖고, 이 축심선(2c)이 상하방향(대략 수직방향)으로 되도록 설치된다. 이 냉각탑(2)의 하부에 도입구(6a, 6b)가 마련되고, 이들 도입구(6a, 6b)에 각각 후술하는 바와 같은 2계통의 연도(3a, 3b)를 통해서 고온 배기 가스(5)가 도입된다. 이 냉각탑(2)에는 복수의 살수 노즐(7)이 마련되고, 이들 살수 노즐(7)은 냉각수를 살포해서 상기 고온 배기 가스(5)를 냉각한다. 이 냉각에 의해, 상기 고온 배기 가스(5)에 포함되는 고형 더스트가 침강해서 더스트 배출구(8)로부터 배출되는 한편, 냉각된 배기 가스(5a)는 휘발·용융 성분이 고화한 휘발·용융 성분 더스트를 포함하면서, 냉각탑(2)의 상부에 배치된 배기구(9)로부터 배출되어, 후단의 집진 장치(12)로 송출된다.

즉, 이러한 제 1 실시형태에 따른 고온 배기 가스의 처리 방법에서는, 상기 냉각탑(2)을 평면에서 본[즉, 냉각탑(2)의 축심선(2c)을 따르는 방향에서 본] 도 3에 도시하는 바와 같이, 도입측의 연도(3)가 2계통의 연도(3a, 3b)로 분기하고, 상술한 바와 같은 더스트를 포함하는 고온 배기 가스(5)는 각각 분기된 연도(3a, 3b) 및 도입구(6a, 6b)를 통해서, 보다 바람직하게는 상기 연도(3a, 3b)로부터의 각 가스의 유속 및 유량이 서로 동일해지도록 상기 냉각탑(2)내에 도입된다. 더욱이, 상기 양쪽 연도(3a, 3b)의 각각의 축심선(3ac, 3bc)은 서로 대향하여 있고, 또한 상기 냉각탑(2)의 상하방향으로 연장되는 축심선(2c)에 대하여 대략 직교한다.

따라서, 상기 환원로(11)로부터 배출되는 고온 배기 가스(5)는 2계통으로 분기된 연도(3a, 3b)로부터 냉각탑(2)내에 서로 대향하도록 도입되는 것에 의해, 상기 냉각탑(2)내에서 서로 충돌한다. 이러한 충돌은 각각의 고온 배기 가스(5)의 가스류가 가지는 수평방향의 운동 에너지를 소비시킨다. 그 결과, 냉각탑(2)내에는 선회류나 와류를 따르지 않는 균일한 상승류가 형성되고, 이 상승류에 냉각수를 살포함으로써 균질하고 급속한 냉각이 가능해진다. 이로써, 상기 고온 배기 가스(5)에 포함되는 전술한 휘발·용융 성분은 기화점 및 융점 이하의 온도까지 신속하게 냉각되어, 액화 또는 고화해서 배기 가스(5a)와 함께 배기구(9)로부터 배출된다. 이것은, 해당 휘발·용융 성분이 상기 냉각탑(2)의 내벽 등에 부착되는 것을 유효하게 억지한다. 또한, 상기 가스류의 충돌에 의한 운동 에너지의 소비가 해당 가스류의 유속을 대폭 저감시키고, 이로써 고온 배기 가스(5)에 동반하는 고형 더스트의 침강을 촉진하여, 해당 고형 더스트의 더스트 배출구(8)에의 포집 효율을 높인다.

상기 각 연도(3a, 3b)로부터 도입구(6a, 6b)를 통해서 냉각탑(2)내에 도입되는 고온 배기 가스(5)의 유속 및 유량을 서로 동일하게 하는 수단으로서, 예컨대 댐퍼(damper)를 이용하는 방법을 들 수 있다. 구체적으로는, 상기 양쪽 연도(3a, 3b)의 유로 단면적끼리 및 상기 도입구(6a, 6b)의 개구 단면적끼리가 각각 동일하게 설정될 뿐만 아니라, 상기 각 연도(3a, 3b)의 각각 상류측에 상기 댐퍼가 마련되고, 상기 각 연도(3a, 3b)를 통과하는 고온 배기 가스(5)의 유속이나 유량이 서로 동일해지도록, 상기 댐퍼의 개방도가 설정되면 좋다. 단지, 해당 유속이나 해당 유량을 조절하기 위한 방법은 댐퍼를 이용하는 것에 한정되지 않는다.

이와 같이 상기 각 연도(3a, 3b)로부터 냉각탑(2)내에 고온 배기 가스(5)를 서로 동일한 유속 및 유량으로 도입하는 것은, 이들 고온 배기 가스(5)가 상기 냉각탑(2)내에서 서로 대향하면서 충돌할 때에 그 가스류의 수평방향의 운동 에너지를 소비시키고, 또한 이 소비에 의해 선회류나 와류를 따르지 않는 균일한 상승류를 형성해서 냉각수의 살포에 의한 균질한 냉각을 가능하게 하므로 중요하다. 각 연도(3a, 3b)로부터 도입되는 고온 배기 가스(5)의 유속이나 유량이 서로 현저하게 다른 것은, 상기 냉각탑(2)내에서 대향해서 충돌하는 가스류에 언밸런스를 발생시켜, 수평방향의 운동 에너지를 소비시키는 효과를 저감시킨다. 이것은 선회류나 와류의 발생을 허용하여, 냉각수의 살수에 의한 균질한 냉각을 저해한다.

상기 냉각탑(2)에 있어서의 살수 노즐(7)에 의한 살수는 냉각탑(2)에의 고온 배기 가스(5)의 도입을 위한 도입구(6a, 6b)보다도 상측의 위치로부터 행해지는 것이 바람직하다. 이 위치로부터의 살수는 상기 냉각탑(2)내의 고온 배기 가스(5)의 상승류에의 냉각수의 동반을 촉진하고, 이로써 고온 배기 가스(5)의 냉각을 위한 체류 시간을 길게 할 수 있다.

상기 살수 노즐(7)은, 상기 냉각탑(2)을 평면에서 보아 도 4에 도시하는 바와 같이, 상기 냉각탑(2)의 축심선(2c)을 중심으로 하여 원주방향으로 나란한 복수의 위치에 마련되어도 좋다. 그 경우, 해당 살수 노즐(7)의 배치 범위를, 상기 연도(3a)의 축심선(3ac)을 기준으로 하여 원주방향으로 시계방향 및 반시계방향으로 각도(α)로부터 각도(β)까지의 각도의 범위로 하면, 해당 각도(α)는 45°, 해당 각도(β)는 135°인 것이 바람직하다. 이들 각도(α, β)는 상기 연도(3b)의 축심선(3bc)을 기준으로 해도 동일하다. 도 4에 도시되는 예에서는, 상기 축심선(2c)을 통과하고 상기 축심선(3ac, 3bc)과 직교하는 직선과 상기 냉각탑(2)의 내주면의 교점인 점(P 및 Q)을 중심으로 하는 원주방향의 바람직한 각도(β-α=90°)의 범위에 각각 8개(합계 16개)의 살수 노즐(7)이 마련되어 있다.

즉, 본 발명에서는, 냉각탑(2)의 축심선(2c)을 중심으로 하여 원주방향으로 시계방향 및 반시계방향으로 α=β=90°가 되는 냉각탑(2)의 내주면상의 점(P, Q)으로부터 ±45°의 각도 범위로부터 살수가 행해지는 것이 바람직하다. 그 이유는, 상기 점(P 및 Q)의 위치가 냉각탑(2)의 내주면의 원주방향에 대해서 도입구(6a, 6b)로부터 가장 멀기 때문이다. 즉, 상기 점(P, Q)에 해당하는 위치는 상기 도입구(6a, 6b)로부터 냉각탑(2)에 도입되는 고온 배기 가스(5)의 영향을 받기 어렵고, 해당 점(P, Q)으로부터 원주방향으로 ±45° 배분된 범위가 상기 고온 배기 가스(5)의 영향을 회피하는데 바람직한 살수 노즐(7)의 배치 각도 범위가 된다.

이 고온 배기 가스의 처리 방법은 환원철을 제조하는 환원로로부터 배출된 고온 배기 가스의 처리에 적합하다. 상기 환원로로부터 배출되는 고온 배기 가스는 전술한 바와 같이 주원료 분말인 고형 더스트나 아연, 납, 알칼리 금속 등의 휘발·용융 성분을 비교적 많이 포함한다. 그리고, 상기 고형 더스트는 주로 원료인 석탄, 철, 광석 등의 분말상의 것이 그대로 또는 환원된 상태로 배출된 것이며, 산화철 분말이나 철 분말을 많이 포함한다. 한편, 상기 휘발·용융 성분 더스트는 주로 아연, 납, Na나 K 등의 알칼리 금속 등이며, 그 일부는 상기 알칼리 금속 등의 산화물, 황화물, 염화물 등을 포함한다. 이들 더스트는 냉각탑내에서 냉각되는 것에 의해 해당 냉각탑의 내벽에 부착되기 쉽기 때문에, 본 발명의 적용은 극히 유효하게 된다.

이상 기술한 바와 같이, 이 제 1 실시형태에 따른 고온 배기 가스의 처리 방법에서는, 고온 배기 가스(5)가 2계통의 연도(3a, 3b)를 통하여 그 유속 및 유량이 서로 동일해지도록 또한 서로 대향하는 방향으로부터 상기 냉각탑(2)에 도입된다. 더욱이, 상기 각 연도(3a, 3b)의 축심선(3ac, 3bc)은, 상기 냉각탑(2)을 평면에서 보았을 때, 상기 냉각탑(2)의 상하방향으로 연장되는 축심선(2c)에 대하여 대략 직교한다. 이러한 연도(3a, 3b)로부터 각각 냉각탑(2)내에 도입되는 고온 배기 가스(5)끼리는 서로 대향하면서 충돌하여, 그 가스류가 가지는 수평방향의 운동 에너지를 효과적으로 소비한다. 그 결과, 선회류나 와류를 따르지 않는 균일한 상승류가 형성되고, 이 상승류에의 냉각수의 살포가 상기 고온 배기 가스(5)의 균질한 냉각을 가능하게 한다. 이것은, 상기 고온 배기 가스(5)에 포함되는 휘발·용융 성 분을 신속하게 냉각하여, 액화나 고화해서 배기 가스(5a)와 함께 배기구(9)로부터 배출하는 것을 가능하게 하고, 이로써 해당 성분의 상기 냉각탑(2)의 내벽 등에의 부착을 유효하게 억지한다. 또한, 상기 운동 에너지의 소비는 상기 가스류의 유속을 대폭 저감시키고, 이로써 배기 가스(5a)에 동반되는 고형 더스트의 침강을 촉진해서 해당 고형 더스트의 더스트 배출구(8)에의 포집 효율이 향상한다.

<제 1 실시형태에 대한 실시예>

다음에, 상기 제 1 실시형태에 따른 실시예를 도 5 및 도 6을 참조하면서 설명한다. 이 실시예는, 환원철을 제조하는 상기 환원로(11)(회전 노상로)로부터 배출되는 고온 배기 가스를 냉각탑(2)에 의해 냉각 처리하는 수치 실험에 의한 것이다. 도 5는 상기 실시예에서의 고온 배기 가스 처리 시스템의 냉각탑(2)내에서의 속도 분포도이다. 보다 구체적으로, 도 5(a)는 도 2의 5A-5A선 단면에 있어서의 주요부에서의 속도 벡터를 도시하는 속도 분포도이고, 도 5(b)는 도 2에 도시하는 종단면에 있어서의 주요부에서의 속도 벡터를 도시하는 속도 분포도이다. 또한, 도 6은 상기 냉각탑(2)내에서의 도 2의 5A-5A선 단면에 있어서의 온도 분포를 도시한 도면이다.

상기 수치 실험에서는, 상기 회전 노상로(11)로부터 배출되는 고온 배기 가스가 11.4g/N㎥의 더스트를 포함하면서 풍량 87,903N㎥/h, 온도 277℃로 도 2 내지 도 4에 도시한 냉각탑(2)내에 그 도입구(6a, 6b)로부터 도입된다. 이 고온 배기 가스에 대하여, 살수 노즐(7)로부터 온도 25℃의 물이 온도 25℃의 압축 공기와 함께 분무된다. 해당 물의 유량은 4,140kg/h, 해당 압축 공기의 유량은 1,279N㎥/h 이다. 이 분무에 의해 냉각된 가스는 온도 180℃로 배기구(9)로부터 배출된다.

도 5는 상기 냉각탑(2)내의 속도 분포의 측정 결과를 도시한 것으로, 이 도 5에 도시되는 각 화살표는 그 지점에 있어서의 속도 벡터를 도시한다. 즉, 상기 각 화살표의 방향이 그 지점에 있어서의 유선방향을 나타내고, 화살표의 길이가 그 지점에 있어서의 속도의 상대적인 크기를 나타낸다.

이 냉각탑(2)내의 속도 분포에 있어서, 도 5(a)에 도시되는 도 2의 5A-5A선 종단면, 즉 도 4에 있어서의 점(P 및 Q)을 포함하는 종단면에 있어서는, 도입구(6a)의 근방을 제외하고, 어느 지점에 있어서도 상부를 향하는 거의 균일한 유속을 갖는 균질한 흐름장이 형성되어 있다. 한편, 도 5(b)에 도시되는 종단면(도 2에 도시하는 종단면), 즉 도 4에 있어서의 연도(3a)의 축심선(3ac) 및 연도(3b)의 축심선(3bc)을 포함하는 종단면에 있어서는, 특히 유선방향이 불균일한 흐름장이 형성되어 있다. 이러한 수치 실험의 결과는, 상기 점(P 및 Q)의 위치가 도입구(6a, 6b)로부터 냉각탑(2)에 도입되는 고온 배기 가스(5)의 영향을 받기 어렵고, 이들 점(P 및 Q)을 중심으로 하는 원주방향의 범위가 냉각수의 살포를 실행하기 위한 범위로서 바람직한 것을 나타내고 있다.

상기의 살수는 도 6에 도시하는 바와 같은 온도 분포를 실현한다. 구체적으로는, 탑내 중앙부에 150℃ 내지 170℃의 저온 영역을 가두는 한편, 탑 내벽 근방에 190℃ 이상의 고온 영역을 형성한다. 도 2에 도시하는 종단면에 있어서도 거의 동일한 온도 분포를 형성한다. 상기 저온 영역에서는, 도입되는 고온 배기 가스에 포함되는 휘발·용융 성분이 유효하게 냉각 고착화되어서 배기된다. 한편, 탑 내 벽 근방에 형성되는 고온 영역에서는, 상기 휘발·용융 성분이 고화해서 벽면에 고착하는 것이 유효하게 억지된다.

다음에, 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 고온 배기 가스의 처리 방법에 대해서 도 7을 참조하면서 설명한다. 도 7은 이 제 2 실시형태를 도시하기 위한 모식적 단면도로서 상기 도 2의 3-3선 단면도에 대응하는 단면도이다. 이 제 2 실시형태와 상기 제 1 실시형태의 상위는 냉각탑(2)내에의 고온 배기 가스(5)의 도입 형태에 관한 점뿐이며, 그 이외에는 양쪽 실시형태는 서로 동일하다. 따라서, 이 제 2 실시형태의 설명에서는, 상기 제 1 실시형태와 공통의 요소에 동일한 참조부호를 부여하여 해당 제 1 실시형태와의 상위점에 대해서만 언급한다.

상기 제 1 실시형태에서는, 각 연도(3a, 3b)에 이어지는 도입구(6a, 6b)가 각각 1개씩인 것에 대해, 제 2 실시형태에서는, 상기 연도(3a)에 이어지는 도입구(6a)가 수평방향으로 2개의 도입구(6a1, 6a2)로 분할되고, 마찬가지로 상기 연도(3b)에 이어지는 도입구(6b)가 수평방향으로 2개의 도입구(6b1, 6b2)로 분할되어 있다. 상기 고온 배기 가스(5)는 각 연도(3a, 3b)를 통해서 서로 분할된 도입구(6a1, 6a2) 및 도입구(6b1, 6b2)로부터 각각 냉각탑(2)내에 도입된다.

상기 도입구(6a, 6b)의 분할수는 3이상이어도 좋다. 그 경우에도, 각 도입구(6a, 6b)의 분할수는 서로 동일한 것이 바람직하다. 더욱이, 그 분할된 각 도입구에 있어서의 고온 배기 가스의 유속 및 유량이 서로 동일한 것이 바람직하다.

상기 도입구(6a, 6b)를 서로 동수로 분할하는 것은 이들 도입구로부터 도입되는 고온 배기 가스(5)끼리의 충돌시의 밸런스를 좋게 한다. 더욱이, 그 분할된 도입구에서의 고온 배기 가스(5)의 유속 및 유량이 서로 동일한 것은, 선회류나 와류를 따르지 않는 균일한 상승류를 형성하는 것이 가능한 범위를 확대하는 동시에, 고온 배기 가스(5)끼리가 대향해서 충돌할 때의 운동 에너지의 분산을 촉진하고, 이로써 유속의 저감 범위를 더욱 확대한다.

이상 기술한 바와 같이, 본 발명에 따른 고온 배기 가스의 처리 방법은, 더스트를 포함하는 고온 배기 가스를 처리하기 위해서, 상기 고온 배기 가스를 연도를 거쳐서 냉각탑내에 도입하는 도입 공정과, 이 냉각탑내에서 상기 고온 배기 가스에 냉각수를 살수해서 냉각하는 냉각 공정을 포함한다. 그리고, 상기 도입 공정에서는, 상기 고온 배기 가스가 2계통의 연도를 통해서 상기 냉각탑에 도입되는 동시에, 각각의 연도로부터 도입되는 가스의 유속 및 유량이 동일하고, 또한 상기 2계통의 연도의 축심선이 상기 냉각탑의 축심선을 따르는 방향에서 보아 서로 대향하고 또한 해당 냉각탑의 축심선에 대하여 각각 대략 직교하도록, 상기 도입이 행해진다.

이러한 고온 배기 가스의 도입에 의해, 상기 각 연도로부터 냉각탑내에 도입되는 고온 배기 가스끼리가 서로 대향하면서 충돌하여, 해당 고온 가스의 가스류가 가지는 수평방향의 운동 에너지를 효과적으로 소비한다. 이것은 선회류나 와류를 따르지 않는 균일한 상승류의 형성을 가능하게 하여, 이 상승류에의 냉각수의 살포가 고온 배기 가스의 균질한 냉각을 실현한다. 이러한 균질한 냉각은 상기 고온 배기 가스에 포함되는 휘발·용융 성분의 냉각탑 내벽에의 부착을 유효하게 억지한다. 또한, 상기 운동 에너지의 소비는 상기 고온 배기 가스의 유속을 현저하게 저 감하고, 이로써 고온 배기 가스에 동반되는 고형 더스트의 침강을 촉진해서 냉각탑 하부에의 포집 효율을 높인다.

상기 고온 배기 가스는 상기 도입 공정에 있어서 상기 냉각탑의 하부로부터 도입되어, 상기 냉각 공정후에 상기 냉각탑의 상부로부터 배출되는 것이 보다 바람직하다. 이것은 냉각탑내의 상승 기류를 따르는 스무스한 흐름장을 형성하는 것을 가능하게 하여, 냉각수의 살포에 의한 냉각을 보다 균질하게 한다.

그 경우, 상기 냉각수는 상기 고온 배기 가스가 상기 냉각탑내에 도입되는 위치보다도 상측의 위치로부터 살포되는 것이 바람직하다. 이 위치로부터의 살포는 상기 냉각탑내의 고온 배기 가스의 상승류에의 냉각수의 동반을 촉진하고, 고온 배기 가스의 냉각을 위해 해당 냉각수가 냉각탑내에 체류하는 시간을 길게 한다.

상기 냉각탑은 상기 각 연도에 이어지는 도입구를 갖는 동시에, 이들 도입구는 상기 냉각탑의 축심선을 중심으로 하는 원주방향으로 서로 동수만큼 분할되고, 상기 도입 공정에서는, 상기 각 연도를 통과하는 고온 배기 가스가 각각 서로 분할된 도입구를 통해서 냉각탑내에 도입되는 것이 보다 바람직하다. 이와 같이, 각 연도에 대응하는 도입구가 서로 동수로 분할되는 것은 각 도입구로부터 도입되는 고온 배기 가스끼리의 충돌시의 밸런스를 좋게 한다.

이 경우, 상기 도입 공정에서는, 서로 분할된 도입구에서의 상기 고온 배기 가스의 유속 및 유량이 서로 동일해지도록 해당 고온 배기 가스가 상기 냉각탑내에 도입되는 것이 보다 바람직하다. 이것은, 선회류나 와류를 따르지 않는 균일한 상승류의 형성 범위를 확대하는 동시에, 고온 배기 가스끼리가 서로 대향해서 충돌할 때의 운동 에너지의 분산을 촉진하여, 유속의 저감이 가능한 범위를 확대한다.

상기 냉각탑에 있어서의 냉각수의 살수에 대해서는, 상기 냉각탑의 내주면 중, 이 냉각탑의 축심선을 중심으로 하여 상기 각 연도의 축심선으로부터 원주방향으로 45° 내지 135°의 각도 범위에서 행해지는 것이 바람직하다. 이 각도 범위에서는, 냉각탑내에 있어서의 상승류의 유속의 균질성이 높기 때문에, 상기 범위에서의 살수는 효과적이고 균일한 냉각 효과를 나타낸다.

본 발명은, 상기 고온 배기 가스가 환원철을 제조하는 환원로로부터 배출된 것인 경우, 특히 유효하다. 이 고온 배기 가스는, 휘발·용융 성분이나 고형 더스트를 다량으로 포함하고 있는데도 불구하고, 본 발명의 적용이 상기 휘발·용융 성분이나 고형 더스트로 이루어지는 고화물이나 액화물이 냉각탑 내벽에 부착되는 것을 유효하게 억지하는 것을 가능하게 하여, 양호한 조업을 실현한다.

Claims

더스트를 포함하는 고온 배기 가스를 처리하기 위한 방법에 있어서,

상기 고온 배기 가스를 연도를 거쳐서 냉각탑내에 도입하는 도입 공정과,

상기 냉각탑내에서 상기 고온 배기 가스에 냉각수를 살포해서 냉각하는 냉각 공정을 포함하고,

상기 도입 공정에서는, 상기 고온 배기 가스가 2계통의 연도를 통해서 상기 냉각탑에 도입되는 동시에, 각각의 연도로부터 도입되는 가스의 유속 및 유량이 동일하고, 또한 상기 2계통의 연도의 축심선이 상기 냉각탑의 축심선을 따르는 방향에서 보아 서로 대향하고 또한 상기 냉각탑의 축심선에 대하여 각각 대략 직교하도록, 상기 도입이 행해지는

고온 배기 가스의 처리 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 고온 배기 가스는 상기 도입 공정에 있어서 상기 냉각탑의 하부로부터 도입되어, 상기 냉각 공정후에 상기 냉각탑의 상부로부터 배출되는

고온 배기 가스의 처리 방법.
제 2 항에 있어서,

상기 냉각수는 상기 고온 배기 가스가 상기 냉각탑내에 도입되는 위치보다도 상측의 위치로부터 살포되는

고온 배기 가스의 처리 방법.
제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서,

상기 냉각탑은 상기 각 연도에 이어지는 도입구를 갖는 동시에, 이들 도입구는 상기 냉각탑의 축심선을 중심으로 하는 원주방향으로 서로 동수만큼 분할되고, 상기 도입 공정에서는, 상기 각 연도를 통과하는 고온 배기 가스가 각각 서로 분할된 도입구를 통해서 냉각탑내에 도입되는

고온 배기 가스의 처리 방법.
제 4 항에 있어서,

상기 도입 공정에서는, 서로 분할된 도입구에서의 상기 고온 배기 가스의 유속 및 유량이 서로 동일해지도록 상기 고온 배기 가스가 상기 냉각탑내에 도입되는

고온 배기 가스의 처리 방법.
제 1 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 있어서,

상기 냉각탑에 있어서의 냉각수의 살수가, 상기 냉각탑의 내주면중, 상기 냉각탑의 축심선을 중심으로 하여 상기 각 연도의 축심선으로부터 원주방향으로 45° 내지 135°의 각도 범위에서 행해지는

고온 배기 가스의 처리 방법.
제 1 항 내지 제 6 항중 어느 한 항에 있어서,

상기 고온 배기 가스는 환원철을 제조하는 환원로로부터 배출된 것인

고온 배기 가스의 처리 방법.