WO2013137463A1 - セパレーター - Google Patents

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Publication number
WO2013137463A1
WO2013137463A1 PCT/JP2013/057533 JP2013057533W WO2013137463A1 WO 2013137463 A1 WO2013137463 A1 WO 2013137463A1 JP 2013057533 W JP2013057533 W JP 2013057533W WO 2013137463 A1 WO2013137463 A1 WO 2013137463A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
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partition member
dust
housing
gas
separator
Prior art date
Application number
PCT/JP2013/057533
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
誠栄 國分
潤一 木下
Original Assignee
新日鐵住金株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP2012059083A external-priority patent/JP5447563B2/ja
Priority claimed from JP2012059082A external-priority patent/JP5447562B2/ja
Application filed by 新日鐵住金株式会社 filed Critical 新日鐵住金株式会社
Priority to CN201380002628.9A priority Critical patent/CN103747843B/zh
Priority to BR112014012348-9A priority patent/BR112014012348B1/pt
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D45/00—Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces
    • B01D45/12—Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces by centrifugal forces
    • B01D45/16—Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces by centrifugal forces generated by the winding course of the gas stream, the centrifugal forces being generated solely or partly by mechanical means, e.g. fixed swirl vanes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
    • C21C5/28—Manufacture of steel in the converter
    • C21C5/38—Removal of waste gases or dust
    • C21C5/40—Offtakes or separating apparatus for converter waste gases or dust
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D17/00—Arrangements for using waste heat; Arrangements for using, or disposing of, waste gases
    • F27D17/008—Arrangements for using waste heat; Arrangements for using, or disposing of, waste gases cleaning gases
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25—Process efficiency

Definitions

  • the present invention relates to a separator that is disposed downstream of a wet dust collector that collects dust contained in exhaust gas and separates water droplets from the exhaust gas from the wet dust collector.
  • wet dust collectors are used to remove dust from the exhaust gas from converters.
  • the wet dust collector sprays water on the passing exhaust gas, and collects and removes dust in the exhaust gas with spray water.
  • exhaust gas containing water droplets containing dust is discharged.
  • a separator is disposed downstream of the wet dust collector.
  • the separator has a cylindrical housing that has an inlet that opens upward and a gas outlet that opens in the horizontal direction and is bent by approximately 90 °.
  • a partition member that divides the internal space is provided. Water droplets in the exhaust gas flowing into the separator adhere to the inner surface of the outer wall of the housing and the surface of the partition member, and flow along the surface. Water containing dust flowing along the inner surface of the outer wall (hereinafter referred to as dust-containing water) is discharged out of the housing from a water outlet provided on the outer wall.
  • the dust-containing water flowing along the surface of the partition member is dammed by a dam portion formed at an end portion adjacent to the gas outlet in the partition member, and the outside of the housing is connected to the outside of the housing from both ends of the dam portion via drainage ports. Is discharged.
  • the exhaust gas introduced into the separator is discharged from the separator through the gas outlet after the water droplets are removed.
  • Patent Document 3 in a separation device (separator) in which a guide plate curved in the same manner as the elbow tube is provided in the elbow tube, the separation device is formed by connecting the diffuser portion of the venturi tube to the inlet of the elbow tube.
  • a separation device is described in which the flow rate of the gas flowing into it is increased.
  • the amount of liquid droplets that collide with the inner surface of the guide plate or the elbow tube is increased by increasing the gas flow rate.
  • Patent Document 4 a plurality of collision plates inclined at an angle with respect to the gas flow direction are provided at the gas inlet of an elbow type separator to increase the particle size of water droplets contained in the gas.
  • a separator that makes it easy to trap water droplets is described.
  • the housing is formed to extend in the horizontal direction in the vicinity of the gas outlet, and the partition member in the housing is also the same as that of the gas outlet. In the vicinity, it is formed to extend in the horizontal direction. Accordingly, the dust-containing water that flows along the surface of the partition member tends to stay in the weir part because the flow velocity is reduced at the part extending in the horizontal direction. Therefore, in the dam portion, dust may be separated from the dust-containing water and accumulate. In particular, dust tends to accumulate in a portion of the weir portion that is separated from the drain port.
  • Patent Document 4 there is a problem that dust tends to accumulate on the inclined member in addition to a high pressure loss at the inclined member arranged at the inlet of the separator.
  • a cleaning nozzle is provided for cleaning dust accumulated on the inclined member with water, which increases the manufacturing cost and the operating cost. Furthermore, since the amount of water droplets in the gas increases while water is jetted from the cleaning nozzle to wash the inclined member, the amount of water droplets flowing out downstream through the separator is significantly increased.
  • the present invention has a technical problem to solve such problems of the prior art, and prevents the retention of dust-containing water flowing along the surface of the partition member arranged inside the housing, and separates with a simple configuration.
  • the object is to provide a separator with improved efficiency.
  • a separator that is connected downstream of a wet dust collector that collects dust contained in exhaust gas and separates water droplets containing dust from the exhaust gas from the wet dust collector
  • a gas inlet that opens upward and receives the exhaust gas from the wet dust collector
  • a gas outlet that opens horizontally or below, and that changes the flow direction of the exhaust gas flowing from the gas inlet to the gas outlet.
  • At least one partition member provided at an end portion of the partition member on the gas outlet side, and communicated with the dam portion through a drain port
  • the dust-containing water that has been blocked by the dam provided with a drain pipe for discharging to the outside of the housing from the dam
  • the partition member is provided with a deflector for directing the dust-containing water flowing along the surface of the partition member toward the drain port.
  • the partition member may be arranged so as to divide the internal space of the housing vertically on the gas outlet side. Further, the drainage port may be formed in the drainage pipe so as to open at both end portions in the transverse direction with respect to the gas flow direction in the housing in the dam portion.
  • the deflector may have a substantially triangular plate shape having a vertex on the upstream side in the gas flow direction and expanding from the vertex toward the downstream in the gas flow direction.
  • the protrusion height H of the deflector from the partition member is preferably selected from the range of 0.5 ⁇ H0 ⁇ H ⁇ 1.0 ⁇ H0 with respect to the height H0 of the weir portion.
  • a region adjacent to the weir portion in the gas flow direction in the housing may be formed to be inclined downward at an inclination angle ⁇ in a range of 5 ° ⁇ ⁇ ⁇ 25 ° toward the downstream. it can.
  • the amount V of dust-containing water introduced into the housing and the inclination angle ⁇ can satisfy the following relationship.
  • a separator that is connected downstream of a wet dust collector that collects dust contained in exhaust gas and separates water droplets containing dust from the exhaust gas from the wet dust collector, opens vertically upward.
  • a gas inlet that receives the exhaust gas from the wet dust collector and a gas outlet that opens in the horizontal direction are formed, and a passage that changes the flow direction of the exhaust gas flowing from the gas inlet to the gas outlet from the vertically lower side to the horizontal direction is formed.
  • the at least one partition member is disposed so as to divide the internal space of the housing vertically on the gas outlet side, and is an area adjacent to the weir portion in the gas flow direction in the housing in the partition member Is inclined downward with an inclination angle ⁇ toward the downstream, and the separator is characterized in that the inclination angle ⁇ is 5 ° ⁇ ⁇ ⁇ 25 °.
  • the partition member may be provided with a deflector for directing the dust-containing water flowing along the surface of the partition member toward the drain port.
  • FIG. 1 is a schematic view of a converter exhaust gas treatment facility equipped with a separator according to the present invention.
  • 1 is a schematic cross-sectional view of a separator according to a first embodiment of the present invention. It is a schematic fragmentary sectional perspective view which fractures
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line VV in FIG. 2. It is a graph which shows an experimental result. It is a graph which shows an experimental result. It is a schematic sectional drawing of the separator by the 2nd Embodiment of this invention. It is sectional drawing which follows the arrow IX-IX of FIG.
  • FIG. 4 is a schematic partial cross-sectional perspective view showing a portion near a gas outlet of a partition member similar to FIG.
  • the separator 20 is used in a converter exhaust gas treatment facility 10 that processes exhaust gas of a converter 11 that processes hot metal in the steel plant shown in FIG.
  • the converter flue gas treatment facility 10 is connected to the hood 12 via a hood 12 positioned above the converter 11, a skirt 13 that connects the converter 11 and the hood 12 in a sealed state, and a duct 19 and is connected to the hood 12 through dust.
  • the separator 20 is disposed between the primary dust collector 15 and the secondary dust collector 17.
  • Various gas processing devices are disposed downstream of the secondary dust collector 17.
  • the secondary dust collector 17 disposed downstream of the separator 20 is provided with a damper 18 for controlling the gas-phase pressure in the converter 11. If dust or the like adheres to the damper 18, the pressure in the converter 11 cannot be controlled with high accuracy, and stable converter operation may be hindered. For this reason, it is necessary to remove dust sufficiently with the separator 20 upstream of the secondary dust collector 17.
  • the primary dust collector 15 sprays water on the passing exhaust gas, and collects and removes dust in the exhaust gas with spray water.
  • Exhaust gas from the primary dust collector 15 includes water droplets (hereinafter referred to as water droplets) that are sprayed and collected to collect and remove dust.
  • the separator 20 according to the first embodiment of the present invention separates water droplets from the exhaust gas discharged from the primary dust collector 15.
  • the separator 20 includes a housing 21 that forms a passage and at least one partition member 30 that divides the internal space of the housing 21.
  • the housing 21 has a gas inlet 22 opened upward in the vertical direction and a gas outlet 23 opened in the horizontal direction.
  • the housing 21 has inner and outer wall portions 21a and 21b extending along a quadrant having a central angle of approximately 90 °, and side wall portions 21c and 21d connected to the inner and outer wall portions and extending in the vertical direction.
  • the passage has a rectangular cross section perpendicular to the central axis O (FIG. 4) and is bent at approximately 90 °.
  • the housing 21 extends in the vertical direction at the first portion adjacent to the gas inlet 22, and extends in the horizontal direction at the second portion adjacent to the gas outlet 23. Further, a water outlet 24 that opens downward is provided in the vicinity of the gas outlet 23 in the outer wall portion 21b.
  • the partition member 30 is formed of a thin plate member extending substantially parallel to the inner and outer wall portions 21a and 21b, and a dam portion 31 is formed at an end portion on the downstream side in the gas flow direction.
  • the two partition members 30 are arrange
  • a portion of the partition member 30 in the vicinity of the gas outlet 23 extends horizontally. As shown in FIG. 4, the horizontal portion in the vicinity of the gas outlet 23 is inclined so as to descend downward from the central portion in the width direction (transverse direction with respect to the gas flow) toward the side wall portions 21c and 21d of the housing 21. is doing.
  • a dam portion 31 is provided to dam the dust-containing water flowing along the surface of the partition member 30.
  • the dam part 31 is formed in the half cylinder shape by winding up the edge part of the partition member 30 upwards.
  • the dam portion 31 extends in the transverse direction with respect to the gas flow direction over the entire width of the partition member 30.
  • the dam portion 31 has a height H 0 sufficient to discharge the dust-containing water flowing along the surface of the partition member 30 from a drain port 32 described later.
  • the height H 0 can be appropriately selected according to the flow rate of the water droplets, but as an example, it is preferable to satisfy 200 mm ⁇ H 0 ⁇ 400 mm.
  • the height H 0 of the weir part is less than 200 mm, under normal operating conditions, dust-containing water may get over the weir part 31 and re-scatter into the exhaust gas flowing through the housing 21. Further, the higher the dam portion 31, the more difficult the dust-containing water gets over the dam portion 31, but the pressure loss of the exhaust gas flowing through the separator 20 increases.
  • the height H 0 of the weir part is 400 mm under normal operating conditions, it is possible to prevent dust-containing water from getting over the weir part.
  • the partition member 30 is inclined so as to be lowered downward from the central portion in the width direction toward the both side wall portions 21c and 21d of the housing 21, and therefore, along the surface of the partition member 30.
  • the flowing dust-containing water flows toward the end in the width direction of the partition member 30 in the vicinity of the gas outlet 23.
  • a drain pipe 28 is connected to the end portion in the width direction of the weir portion 31.
  • a drain port 32 that opens toward the inside of the dam portion 31 is formed on the side surface of the drain pipe 28 to which the dam portion 31 is connected.
  • the drain pipe 28 is disposed in the housing 21.
  • a deflector 35 is provided on the upper surface of the partition member 30 to direct the dust-containing water flowing along the surface of the partition member 30 toward the drain port 32 toward both ends in the width direction.
  • the deflector 35 is formed of a substantially isosceles triangular member that expands downstream in the gas flow direction in the housing 21. That is, the side surfaces 35a and 35b forming the two oblique sides of the deflector 35 converge toward each other toward the upstream side, and one end portions of the housing 21 are connected to each other at the center in the width direction to form a vertex 35c.
  • a base portion 35 d that forms the bottom side of the deflector 35 is disposed in the dam portion 31.
  • the side surfaces 35a and 35b of the deflector 35 are preferably slightly curved in a concave shape as shown in FIG.
  • the height H of the deflector 35 is preferably selected in the range of 0.5 ⁇ H 0 ⁇ H ⁇ 1.0 ⁇ H 0 .
  • H 0 is the height of the dam portion 31.
  • the exhaust gas discharged from the primary dust collector 15 composed of a gas-liquid two-phase flow containing water droplets flows into the housing 21 from the gas inlet 22 and is discharged from the gas outlet 23 to the downstream secondary dust collector 17.
  • the water droplets adhere to the surface of the outer wall portion 21b of the housing 21 and the inner surface of the partition member 30, and flow along the surface as dust-containing water.
  • the dust-containing water flowing along the surface of the outer wall 21b is discharged from the water outlet 24 provided on the outer wall 21b to the outside of the housing 21.
  • the dust-containing water that flows along the surface of the partition member 30 flows along the side surfaces 35 a and 35 b of the deflector 35 from the central portion in the width direction of the partition member 30 toward the drain port 32 by the deflector 35.
  • the water is discharged from the drain port 32 to the outside of the housing 21 through the drain pipe 28.
  • the dust-containing water flowing along the surface of the partition member 30 is urged in the width direction by the side surfaces 35 a and 35 b of the deflector 35.
  • dust-containing water tends to stay in a portion where the vicinity of the gas outlet 23 of the partition member 30 extends horizontally, but according to the present invention, the flow rate of the dust-containing water is increased by the deflector 35. It can be raised and dust accumulation is effectively prevented.
  • the dust-containing water flowing along the surface of the partition member 30 can be reliably discharged from the weir portion 31 to the drain pipe 28 through the drain port 32, so that water droplets can be satisfactorily separated from the exhaust gas.
  • clean exhaust gas is supplied to the secondary dust collector 17 disposed downstream of the separator 20, and dust is prevented from adhering to the damper 18 of the secondary dust collector 17. Control can be performed with high accuracy.
  • the partition member 30 has a shape in which the partition member 30 is inclined so as to gradually fall downward from the central portion in the width direction toward both side wall portions 21c and 21d of the housing 21 in the vicinity of the gas outlet 23, Drain ports 32 are provided at both ends in the width direction of 31, and the dust-containing water flowing in the center in the width direction of the partition member 30 is directed toward the drain ports 32 by the side surfaces 35 a and 35 b of the substantially triangular deflector 35. It is possible to reliably prevent dust accumulation due to the dust-containing water staying in the weir 31.
  • the height H of the deflector 35 is H ⁇ 0.5 ⁇ H 0 with respect to the height H 0 of the weir 31, and therefore flows along the surface of the partition member 30. Dust containing water can be guided to the drain port 32 side. Further, since the height H of the deflector 35 is H ⁇ 1.0 ⁇ H 0 with respect to the height H 0 of the dam portion 31, water droplets can be more reliably separated from the exhaust gas by the dam portion 31. Become. In the case of the halved cylindrical dam portion 31 as in the present embodiment, the height H 0 of the dam portion 31 corresponds to the diameter of the halved cylinder formed by the dam portion 31.
  • FIG. 6 shows an actual treatment of exhaust gas discharged from a converter operated for 4 months, using the separator according to the present invention and the separator according to the comparative example, and the accumulated height of dust on the partition member is shown. It shows the average dust deposition rate measured and divided by the number of charges used.
  • FIG. 7 shows the result of calculating water droplets (overflow water amount) discharged from the gas outlet side during use using the fluid calculation software (FLUENT) based on the above operating conditions for the comparative example and the present invention. Yes.
  • FLUENT fluid calculation software
  • the average dust deposition rate is significantly smaller than that of the comparative example, and it is confirmed that dust accumulation is sufficiently prevented.
  • the amount of overflow water is greatly reduced compared to the comparative example, and it has been confirmed that the exhaust gas and water droplets introduced from the primary dust collector are well separated.
  • the separator 120 by the 2nd Embodiment of this invention is demonstrated.
  • the separator 120 according to the second embodiment separates water droplets from the exhaust gas discharged from the wet primary dust collector 15 (FIG. 1), similarly to the separator 20 according to the first embodiment.
  • the separator 120 according to the present embodiment includes a housing 121 that forms a passage, and at least one partition member 130 that divides the internal space of the housing 121.
  • the housing 121 has a gas inlet 122 opened upward in the vertical direction and a gas outlet 123 opened in the horizontal direction.
  • the housing 121 has inner and outer wall portions 121a and 121b extending along a quadrant having a central angle of approximately 90 °, and side wall portions 121c and 121d connected to the inner and outer wall portions and extending in the vertical direction.
  • a passage having a rectangular cross section perpendicular to the central axis O (FIG. 9) and bent at approximately 90 ° is formed.
  • the housing 121 extends in the vertical direction at the first portion adjacent to the gas inlet 122 and extends downward from the horizontal direction or the horizontal direction at the second portion adjacent to the gas outlet 123. Further, a water outlet 124 opened downward is provided in the vicinity of the gas outlet 123 in the outer wall 121b.
  • the partition member 130 is formed of a thin plate member extending substantially parallel to the inner and outer wall portions 121a and 121b, and a weir portion 131 is formed at an end portion on the downstream side in the gas flow direction.
  • the two partition members 130 are arrange
  • a dam portion 131 is provided to block the dust-containing water flowing along the surface of the partition member 130.
  • the dam portion 131 is formed in a half-cylindrical shape by winding the end portion of the partition member 130 upward.
  • the weir 131 extends in the transverse direction with respect to the gas flow direction over the entire width of the partition member 130.
  • the weir part 131 has a height H 0 sufficient to discharge dust-containing water flowing along the surface of the partition member 130 from a drain outlet 132 described later.
  • the height H 0 can be appropriately selected according to the flow rate of the water droplets, but as an example, it is preferable that 200 mm ⁇ H 0 ⁇ 400 mm.
  • the height H 0 of the weir is less than 200 mm, under normal operating conditions, dust-containing water may get over the weir 131 and re-scatter into the exhaust gas flowing through the housing 121.
  • the higher the dam portion 131 is the more difficult the dust-containing water gets over the dam portion 131, but the pressure loss of the exhaust gas flowing through the separator 120 increases.
  • the height H 0 of the weir part is 400 mm under normal operating conditions, it is possible to prevent dust-containing water from getting over the weir part.
  • the partition member 130 is inclined so as to be lowered downward from the central portion in the width direction toward the both side wall portions 121c and 121d of the housing 121, and therefore along the surface of the partition member 130.
  • the flowing dust-containing water flows toward the end in the width direction of the partition member 130 in the vicinity of the gas outlet 123.
  • a drain pipe 28 is connected to the end portion in the width direction of the weir portion 131.
  • a drain outlet 132 that opens into the dam 131 is formed on the side surface of the drain pipe 128 to which the dam 131 is connected.
  • the drain pipe 128 is disposed in the housing 121.
  • the partition member 130 does not extend horizontally in the vicinity of the gas outlet 123, and has an angle ⁇ with respect to the horizontal plane so as to go downward toward the gas outlet 123 side. It is inclined.
  • the inclination angle ⁇ is preferably selected in the range of 5 ° ⁇ ⁇ ⁇ 25 °.
  • the inclination angle ⁇ is preferably selected according to the amount of water V of the water droplets introduced from the primary dust collector 15 into the housing 121.
  • the amount V of water droplets introduced into the housing 121 is 400 m 3 / h or more and less than 900 m 3 / h
  • the inclination angle ⁇ is selected in the range of 5 ° ⁇ ⁇ ⁇ 25 °.
  • the amount of water V of the water droplets introduced into the housing 121 is 900 m 3 / h or more, it is selected in the range of 5 ° ⁇ ⁇ ⁇ 0.091 ⁇ V + 106.81.
  • the exhaust gas discharged from the primary dust collector 15 composed of a gas-liquid two-phase flow containing water droplets flows into the housing 21 from the gas inlet 22 and is discharged from the gas outlet 23 to the downstream secondary dust collector 17.
  • the water droplets adhere to the surface of the outer wall portion 21b of the housing 121 and the inner surface of the partition member 130, and flow along the surface as dust-containing water.
  • the dust-containing water flowing along the surface of the outer wall 121b is discharged to the outside of the housing 121 from the water outlet 124 provided in the outer wall 121b.
  • the dust-containing water that flows along the surface of the partition member 130 reaches the dam portion 131, then flows in the width direction along the dam portion 131, and is discharged from the drain port 32 to the outside of the housing 21 through the drain pipe 128.
  • the region adjacent to the weir 131 in the partition member 130 disposed inside the housing 121 is inclined with respect to the horizontal plane ⁇ ( ⁇ ⁇ 5 °), the flow rate of the dust-containing water is increased. This prevents the dust-containing water from staying in the weir 131 and prevents dust from accumulating on the partition member 130.
  • the dust-containing water flowing along the surface of the partition member 130 can be reliably discharged from the weir portion 131 to the drain pipe 128 through the drain port 132, so that water droplets can be satisfactorily separated from the exhaust gas. Become.
  • the above-described inclination angle ⁇ is preferably selected according to the flow rate V of water droplets introduced from the primary dust collector 15 into the housing 121, and more specifically, the water droplets flowing into the housing 121.
  • the flow rate V is 400 m 3 / h or more and less than 900 m 3 / h, 5 ° ⁇ ⁇ ⁇ 25 °
  • the flow rate V is 900 m 3 / h or more, 5 ° ⁇ ⁇ ⁇ 0.091 ⁇ V + 106.81
  • the inclination angle of the partition member 130 is optimized according to the flow rate V of the water droplets, and it is possible to more reliably prevent dust-containing water from getting over the weir part 131 and re-scattering in the exhaust gas. It was experimentally found that water droplets can be well separated from exhaust gas.
  • the inclination angle ⁇ may be 25 ° or less, but when the water drop flow rate V is 900 m 3 / h or more, the flow rate V Experimenting that by reducing the upper limit value of the inclination angle ⁇ in proportion to the increase, it is possible to more reliably prevent dust-containing water from getting over the weir 131 and re-scattering into the exhaust gas flowing through the housing 121. I found it.
  • the height H 0 of the dam portion 131 is set within the range of 200 mm ⁇ H 0 ⁇ 400 mm, the inclination angle of the region connected to the dam portion 131 in the partition member 130 with respect to the horizontal plane Even if ⁇ is set to 5 ° ⁇ ⁇ ⁇ 25 °, the dust-containing water flowing along the surface of the partition member 130 can be damped, and water droplets can be separated from the exhaust gas.
  • the height H 0 of the weir 131, weir portion 131 corresponds to the diameter of the eggplant semi-cylindrical.
  • FIG. 11 shows the result of calculating water droplets (overflow water amount) discharged from the gas outlet side during use using the fluid calculation software (FLUENT) based on the above operating conditions for the comparative example and the present invention. Show.
  • the average dust deposition rate is significantly smaller than that of the comparative example, and dust accumulation is sufficiently prevented.
  • the amount of overflow water is significantly reduced compared to the comparative example, and it has been confirmed that the exhaust gas and water droplets introduced from the primary dust collector are well separated.
  • the partition member 30 has a portion in the vicinity of the gas outlet 22 extending horizontally.
  • the present invention is not limited to this, and as in the second embodiment, the gas You may make it incline so that the vicinity part of the exit 22 may go below.
  • a separator 220 according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
  • the third embodiment is a combination of the first and second embodiments.
  • the separator 220 separates water droplets from the exhaust gas discharged from the wet primary dust collector 15 (FIG. 1).
  • the separator 220 includes a housing 221 that forms a passage and at least one partition member 230 that divides the internal space of the housing 221.
  • the housing 221 has a gas inlet 222 opened upward in the vertical direction and a gas outlet 223 opened in the horizontal direction.
  • the housing 221 includes inner and outer wall portions 221a and 21b extending along a quadrant having a central angle of approximately 90 °, and side wall portions 2221c and 221d connected to the inner and outer wall portions and extending in the vertical direction.
  • a passage having a rectangular cross section perpendicular to the central axis O and bent at approximately 90 ° is formed.
  • the housing 221 extends in the vertical direction in the first portion adjacent to the gas inlet 222 and extends in a horizontal direction or inclined downward from the horizontal direction in the second portion adjacent to the gas outlet 223.
  • a water outlet 224 that opens downward is provided in the vicinity of the gas outlet 223 in the outer wall portion 21b.
  • the partition member 230 is formed of a thin plate member extending substantially parallel to the inner and outer wall portions 221a and 21b, and a dam portion 231 is formed at an end portion on the downstream side in the gas flow direction.
  • two partition members 230 are disposed in the housing 221, and the internal space of the housing 221 is divided into three in the vertical direction by the partition member 230.
  • a portion of the partition member 230 near the gas outlet 223 is lowered from the central portion in the width direction (transverse direction with respect to the gas flow) toward the side wall portions 221c and 221d of the housing 221. It is inclined to.
  • the portion in the vicinity of the gas outlet 223 or the region adjacent to the dam portion 231 extends from the dam portion 231 to the connection portion with the portion where the partition member 230 is curved along the arc in the gas flow direction upstream. It is an area.
  • a dam portion 231 is provided to block the dust-containing water flowing along the surface of the partition member 230.
  • the dam portion 231 is formed in a half-cylindrical shape by winding the end portion of the partition member 230 upward.
  • the dam portion 231 also extends across the entire width of the partition member 230 in a direction transverse to the gas flow direction.
  • the dam portion 231 has a height H 0 sufficient to discharge the dust-containing water flowing along the surface of the partition member 230 from a drain outlet 232 described later.
  • the height H 0 can be appropriately selected according to the flow rate of the water droplets, but as an example, it is preferable that 200 mm ⁇ H 0 ⁇ 400 mm.
  • the height H 0 of the weir part is less than 200 mm, under normal operating conditions, dust-containing water may get over the weir part 231 and re-scatter in the exhaust gas flowing through the housing 221. Further, the higher the dam portion 231, the more difficult the dust-containing water gets over the dam portion 231, but the pressure loss of the exhaust gas flowing through the separator 220 increases.
  • the height H 0 of the weir part is 400 mm under normal operating conditions, it is possible to prevent dust-containing water from getting over the weir part.
  • the partition member 230 is inclined so as to be lowered downward from the central portion in the width direction toward the both side wall portions 221c and 221d of the housing 221, and therefore, along the surface of the partition member 230.
  • the flowing dust-containing water flows toward the end in the width direction of the partition member 230 in the vicinity of the gas outlet 223.
  • a drain pipe 228 is connected to the end in the width direction of the weir 231.
  • a drain outlet 232 that opens into the dam 231 is formed on the side surface of the drain pipe 228 to which the dam 231 is connected.
  • the drain pipe 228 is disposed in the housing 221.
  • a deflector 235 that directs the dust-containing water flowing along the surface of the partition member 230 toward the both ends in the width direction is disposed on the upper surface of the partition member 230.
  • the deflector 235 is formed of a substantially isosceles triangular member that expands downstream in the gas flow direction in the housing 221. That is, the side surfaces 235a and 225b forming the two hypotenuses of the deflector 235 converge toward each other toward the upstream side, and one end of each of the side surfaces 235a and 225b of the deflector 235 is connected to each other at the center in the width direction of the housing 221 to form a vertex 235c.
  • a base portion 235 d that forms the bottom side of the deflector 235 is disposed in the dam portion 231.
  • the side surfaces 235a and 225b of the deflector 235 are preferably slightly curved in a concave shape as shown in FIG.
  • the height H of the deflector 235 is preferably selected in the range of 0.5 ⁇ H 0 ⁇ H ⁇ 1.0 ⁇ H 0 .
  • H 0 is the height of the weir 231.
  • the partition member 230 does not extend in the vicinity of the gas outlet 223 horizontally, and the angle ⁇ with respect to the horizontal plane is directed downward toward the gas outlet 223. It is inclined with.
  • the inclination angle ⁇ is preferably selected in the range of 5 ° ⁇ ⁇ ⁇ 25 °.
  • the inclination angle ⁇ is preferably selected according to the amount V of water droplets introduced from the primary dust collector 15 into the housing 221.
  • the amount V of water introduced into the housing 221 is 400 m 3 / h or more and less than 900 m 3 / h
  • the inclination angle ⁇ is selected in the range of 5 ° ⁇ ⁇ ⁇ 25 °.
  • the amount V of water droplets introduced into the housing 221 is 900 m 3 / h or more, it is selected in the range of 5 ° ⁇ ⁇ ⁇ 0.091 ⁇ V + 106.81.
  • the shape of the weir portion is not limited to the present embodiment, and may have other shapes and structures.
  • the water droplets may be discharged only from one side in the width direction.
  • the deflector has been described as having a substantially isosceles triangular plate shape, the deflector is not limited to this, and the deflector discharges the dust-containing water flowing along the surface of the partition member, such as an unequal triangle, to the drain outlet. Any other shape may be used as long as it can be directed toward.
  • the deflector should be substantially triangular. More preferably, the deflector has a substantially isosceles triangle shape.
  • the present invention can be used for an exhaust gas treatment apparatus having a wet dust collector.
  • the effect is demonstrated in dust processing in the steel industry.

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Abstract

　排ガスに含まれるダストを集塵する湿式集塵機の下流に接続され、湿式集塵機からの排ガスからダストを含有する水滴を分離するセパレーターが、ガス入口からガス出口とを有し内部を排ガスが流通する通路を形成するハウジングを具備している。ハウジングの内部空間は、仕切部材が配設されている。該仕切部材のガス出口側の端部には、仕切部材の表面に沿って流れるダスト含有水をせき止める堰部が設けられている。堰部によってせき止められたダスト含有水は、排水口を介して堰部に連通する排水管によって堰部からハウジング外に排出される。仕切部材は、ガス出口側においてハウジングの内部空間を上下に区分けするように配置されており、仕切部材には、仕切部材の表面に沿って流れるダスト含有水を排水口へ向けて方向付けるデフレクターが配設されている。

Description

セパレーター
　本発明は、排ガスに含まれるダストを集塵する湿式集塵機の下流に配設され、前記湿式集塵機からの排ガス中から水滴を分離するセパレーターに関する。
　製鉄プラントでは、転炉の排ガスからダストを除去するために、湿式集塵機が用いられている。湿式集塵機は、通過する排ガスに水を噴霧して、排ガス中のダストをスプレー水で捕集、除去する。湿式集塵機からは、ダストを含有した水滴を含んだ排ガスが排出される。この排ガスから水滴を分離するために、湿式集塵機の下流にセパレーターが配設さている。
　セパレーターは、例えば特許文献１、２に示すように、上方に開口した入口と水平方向に開口したガス出口とを有して概ね９０°屈曲した筒状のハウジングを有しており、該ハウジング内に内部空間を分割する仕切部材が配設されている。セパレーターに流入する排ガス中の水滴は、ハウジングの外側壁の内面および仕切部材の表面に付着し、該表面に沿って流れる。外側壁の内面に沿って流れるダストを含有する水（以下、ダスト含有水と記載する）は、外側壁に設けられた水出口からハウジング外へ排出される。また、仕切部材の表面に沿って流れるダスト含有水は、仕切部材においてガス出口に隣接する端部に形成された堰部によってせき止められ、該堰部の両端部から排水口を介してハウジングの外部へ排出される。こうして、セパレーターに導入された排ガスは、水滴が除去された後、ガス出口を通じてセパレーターから排出される。
　また、特許文献３には、エルボー管の中に該エルボー管と同じように湾曲した案内板を設けた分離装置（セパレーター）において、エルボー管の入口にベンチュリ管のディフューザ部を接続して分離装置内に流入するガスの流速を高めた分離装置が記載されている。特許文献３の発明では、ガスの流速を高めることによって、案内板やエルボー管の内面に衝突する液滴の量が増加するようになっている。
　更に、特許文献４には、エルボー型のセパレーターのガス入口に、ガスの流れ方向に対して斜めに傾斜させた複数の衝突板を設け、ガス中に含まれている水滴の粒径を大きくして、水滴を捕捉しやすくしたセパレーターが記載されている。
特開昭６３－１４００２２号公報 実開昭５１－１１４３０７号公報 実公昭４３－１５４１７号公報 特開昭５５－７９０２２号公報
　既述した特許文献１、２に記載された従来技術によるセパレーターでは、ガス出口の近傍では、ハウジングは水平方向に延在するように形成されており、ハウジング内の仕切部材も同様にガス出口の近傍では、水平方向に延在するように形成されている。従って、仕切部材の表面に沿って流れるダスト含有水は、水平方向に延在する部分で流速が低下して堰部内に滞留し易くなっている。そのため、堰部内では、ダストが、ダスト含有水から分離して堆積する可能性がある。特に、堰部において排水口から離間した部分ではダストが堆積し易くなっている。
　このように、堰部にダストが堆積すると、ダスト含有水が排水口から排出されなくなり、堰部を越えてガス出口へ再飛散し、セパレーターの効率が低下する。この場合、セパレーターの下流の設備にダストを含んだ水滴が流入し、転炉の安定的な操業が阻害される。
　特許文献３の発明では、エルボー管とベンチュリ管とを組合せ、エルボー管内に案内板を配設した構成となっているために、構成が複雑でありコストが高くなることに加えて、ベンチュリ管によってエルボー管内のガス流速を高めているために、圧力損失が増大する問題がある。
　特許文献４の発明では、セパレーターの入口に配設された傾斜部材での圧力損失が高くなることに加えて、傾斜部材にダストが堆積しやすい問題がある。特許文献４の発明では、傾斜部材に堆積したダストを水で洗浄するために洗浄ノズルが設けられており、製造コスト並びに運転コストが高くなる。更に、洗浄ノズルから水を噴射して傾斜部材を洗浄する間は、ガス中の水滴量が増加するために、セパレーターを通過して下流に流出する水滴量が著しく増加してしまう。
　本発明は、こうした従来技術の問題を解決することを技術課題としており、ハウジングの内部に配設された仕切部材の表面に沿って流れるダスト含有水の滞留を防止して、簡単な構成で分離効率を改善したセパレーターを提供することを目的とする。
　上述の目的を達成するために、本発明によれば、排ガスに含まれるダストを集塵する湿式集塵機の下流に接続され、前記湿式集塵機からの排ガスからダストを含有する水滴を分離するセパレーターにおいて、上方に開口し前記湿式集塵機からの排ガスを受け入れるガス入口と、水平方向もしくはそれより下方に開口したガス出口とを有し、ガス入口からガス出口へ流通する排ガスの流れの方向を変更する通路を形成するハウジングと、前記ハウジング内に配設され該ハウジングの内部空間を区分けする少なくとも１つの仕切部材であって、前記仕切部材の表面に沿って流れるダスト含有水をせき止める堰部が該少なくとも１つの仕切部材の前記ガス出口側の端部に設けられて成る少なくとも１つの仕切部材と、排水口を介して前記堰部に連通し、前記堰部によってせき止められたダスト含有水を、前記堰部からハウジング外に排出する排水管とを具備し、
　前記仕切部材には、前記仕切部材の表面に沿って流れるダスト含有水を前記排水口へ向けて方向付けるデフレクターが配設されていることを特徴とするセパレーターが提供される。
　前記仕切部材は、前記ガス出口側において前記ハウジングの内部空間を上下に区分けするように配置することができる。
　また、前記排水口は前記堰部において前記ハウジング内のガスの流れ方向に対して横断方向の両端部に開口するように前記排水管に形成することができる。
　前記デフレクターは、前記ガスの流れ方向に上流側に頂点を有し、該頂点から前記ガスの流れ方向に下流へ向けて拡開する略三角板状とすることができる。
　前記デフレクターの前記仕切部材からの突出高さＨは、好ましくは、前記堰部の高さＨ0に対して０．５×Ｈ0≦Ｈ≦１．０×Ｈ0の範囲から選択される。
　前記仕切部材において前記ハウジング内のガスの流れ方向に前記堰部に隣接する領域は、下流へ向かって５°≦θ≦２５°の範囲の傾斜角度θで下方に傾斜するように形成することができる。
　前記ハウジングに導入されるダスト含有水の水量Ｖと前記傾斜角度θとが以下の関係を満たすようにできる。
　４００ｍ３／ｈ≦Ｖ＜９００ｍ３／ｈのとき、５°≦θ≦２５°
　Ｖ≧９００ｍ３／ｈのとき、５°≦θ≦－０．０９１×Ｖ＋１０６．８１
　本発明の他の形態によれば、排ガスに含まれるダストを集塵する湿式集塵機の下流に接続され、前記湿式集塵機からの排ガスからダストを含有する水滴を分離するセパレーターにおいて、鉛直上方に開口し前記湿式集塵機からの排ガスを受け入れるガス入口と、水平方向に開口したガス出口とを有し、ガス入口からガス出口へ流通する排ガスの流れの方向を鉛直下方から水平方向に変更する通路を形成するハウジングと、前記ハウジング内に配設され該ハウジングの内部空間を区分けする少なくとも１つの仕切部材であって、前記仕切部材の表面に沿って流れるダスト含有水をせき止める堰部が該少なくとも１つの仕切部材の前記ガス出口側の端部に設けられて成る少なくとも１つの仕切部材と、排水口を介して前記堰部に連通し、前記堰部によってせき止められたダスト含有水を、前記堰部からハウジング外に排出する排水管とを具備し、
　前記少なくとも１つの仕切部材は、前記ガス出口側において前記ハウジングの内部空間を上下に区分けするように配置されており、前記仕切部材において前記ハウジング内のガスの流れ方向に前記堰部に隣接する領域は、下流へ向かって傾斜角度θを以って下方に傾斜しており、前記傾斜角度θが５°≦θ≦２５°であることを特徴とするセパレーターが提供される。
　前記仕切部材には、前記仕切部材の表面に沿って流れるダスト含有水を前記排水口へ向けて方向付けるデフレクターを設けることができる。
本発明によるセパレーターを備えた転炉排ガス処理設備の略図である。 本発明の第１の実施形態によるセパレーターの略示断面図である。 仕切部材のガス出口近傍部分を破断して示す略示部分断面斜視図である。 図２の矢視線IV-IVに沿う断面図である。 図２の矢視線V-Vに沿う断面図である。 実験結果を示すグラフである。 実験結果を示すグラフである。 本発明の第２の実施形態によるセパレーターの略示断面図である。 図８の矢視線IX-IXに沿う断面図である。 実験結果を示すグラフである。 実験結果を示すグラフである。 本発明の第３の実施形態によるセパレーターの略示断面図である。 図１２の矢視線XIII-XIIIに沿う断面図である。 図３と同様の仕切部材のガス出口近傍部分を破断して示す略示部分断面斜視図である。
　以下、添付図面を参照して、本発明の第１の実施形態によるセパレーターを説明する。
　本実施形態によるセパレーター２０は、一例として、図１に示す製鉄プラントにおいて溶銑を処理する転炉１１の排ガスを処理する転炉排ガス処理設備１０で用いられる。転炉排ガス処理設備１０は、転炉１１の上方に位置するフード１２と、転炉１１とフード１２とを密閉状態で接続するスカート１３と、ダクト１９を介してフード１２に接続され排ガスからダストを除去する湿式の１次集塵機１５と、ダクト１９内に配設され転炉１１からの排ガスを冷却する排ガス冷却器１４と、１次集塵機１５の下流に配設された２次集塵機１７とを備えている。本実施形態において、セパレーター２０は、１次集塵機１５と２次集塵機１７との間に配設されている。なお、２次集塵機１７の下流には、各種ガス処理装置が配設される。
　ここで、セパレーター２０の下流に配設された２次集塵機１７には、転炉１１内の気相中圧力を制御するダンパー１８が配設されている。ダンパー１８にダスト等が付着すると、転炉１１内の圧力を精度良く制御することができなくなり、安定した転炉操業が阻害される可能性がある。このため、２次集塵機１７の上流のセパレーター２０でダストを十分に除去する必要がある。
　１次集塵機１５は、通過する排ガスに水を噴霧し、スプレー水によって排ガス中のダストを捕集、除去する。１次集塵機１５からの排気には、ダストを捕集、除去するために噴霧されダストを含んだ水滴（以下、水滴と記載する）が含まれている。本発明の第１の実施形態によるセパレーター２０は、１次集塵機１５から排出された排ガスから水滴を分離する。
　本実施形態によるセパレーター２０は、図２に示すように、通路を形成するハウジング２１と、ハウジング２１の内部空間を分割する少なくとも１つの仕切部材３０とを備えている。ハウジング２１は、鉛直方向上方に開口したガス入口２２と、水平方向に開口したガス出口２３とを有している。また、ハウジング２１は、中心角が略９０°の四分円に沿って延設された内外側壁部２１ａ、２１ｂと、内外側壁部に連結され鉛直方向に延びる側壁部２１ｃ、２１ｄを有して、中心軸線Ｏに対して垂直な矩形断面（図４）を有し概ね９０°に屈曲した通路を形成している。こうして、ハウジング２１は、ガス入口２２に隣接した第１の部分では鉛直方向に延設され、ガス出口２３に隣接した第２の部分では水平方向に延設されている。また、外側壁部２１ｂにおいてガス出口２３の近傍には、下方に向けて開口した水出口２４が設けられている。
　仕切部材３０は、内外側壁部２１ａ、２１ｂに対して略平行に延びる薄板部材より成り、ガスの流れ方向に下流側の端部に堰部３１が形成されている。本実施形態では、ハウジング２１内に２つの仕切部材３０が配設されており、図３、４に示すように、仕切部材３０によってハウジング２１の内部空間が上下方向に３つに分割されている。仕切部材３０においてガス出口２３の近傍の部分は水平に延びている。このガス出口２３の近傍の水平部分は、図４に示すように、幅方向（ガスの流れに対して横断方向）中央部からハウジング２１の側壁部２１ｃ、２１ｄへ向けて下方に下がるように傾斜している。
　仕切部材３０のガス出口２３の近傍の端部分には、仕切部材３０の表面に沿って流れるダスト含有水をせき止める堰部３１が設けられている。本実施形態では、堰部３１は、仕切部材３０の端部を上方に巻き返すことによって半割円筒状に形成されている。堰部３１は、また、仕切部材３０の全幅に亘ってガスの流れ方向に対して横断方向に延設されている。
　堰部３１は、仕切部材３０の表面に沿って流れるダスト含有水を、後述する排水口３２から排出するのに十分な高さＨ0を有している。高さＨ0は、水滴の流量に応じて適宜、選択することができるが、一例として、２００mm≦Ｈ0≦４００mmとすることが好ましい。堰部の高さＨ0が２００mm未満の場合、通常の操業条件では、ダスト含有水が堰部３１を乗り越えて、ハウジング２１内を流通する排ガス中に再飛散することがある。また、堰部３１が高ければ高いほど、ダスト含有水が堰部３１を乗り越えにくくなるが、セパレーター２０を流通する排ガスの圧力損失が大きくなる。一方、通常の操業条件では堰部の高さＨ0が４００mmであれば、ダスト含有水が堰部を乗り越えることが防止できることから、４００mm以下とすることが好ましい。
　本実施形態による仕切部材３０は、上述のように、幅方向中央部からハウジング２１の両側壁部２１ｃ、２１ｄへ向けて下方に下がるように傾斜しているので、仕切部材３０の表面に沿って流れるダスト含有水は、ガス出口２３の近傍部分では、仕切部材３０の幅方向端部へ向けて流れる。このダスト含有水をセパレーター２０の外部に排出するために、堰部３１の幅方向端部に排水管２８が連結されている。堰部３１が連結される排水管２８の側面には堰部３１内に向けて開口する排水口３２が形成されている。また、排水管２８はハウジング２１内に配設されている。
　また、仕切部材３０の上面には、図３に示すように、仕切部材３０の表面に沿って流れるダスト含有水を排水口３２へ向けて幅方向両端部へ方向付けるデフレクター３５が配設されている。デフレクター３５は、図５に示すように、ハウジング２１内のガスの流れ方向下流へ拡開する略二等辺三角形状の部材より成る。すなわち、デフレクター３５の２つの斜辺をなす側面３５ａ、３５ｂは、上流に向かうにつれ互いに収斂して、ハウジング２１の幅方向中央部で各々の一方の端部が互いに連結されて頂点３５ｃが形成され、デフレクター３５の底辺をなす基部３５ｄが堰部３１内に配設されている。なお、デフレクター３５の側面３５ａ、３５ｂは、好ましくは、図５に示すように、凹状に僅かに湾曲している。ここで、デフレクター３５の高さＨは、０．５×Ｈ0≦Ｈ≦１．０×Ｈ0の範囲で選択することが好ましい。ここで、Ｈ0は堰部３１の高さである。
　以下、本実施形態によるセパレーター２０の作用を説明する。
　水滴を含んだ気液二相流から成る１次集塵機１５から排出された排ガスが、ガス入口２２からハウジング２１内へ流入し、ガス出口２３から下流の２次集塵機１７へ排出される。水滴は、ハウジング２１の外側壁部２１ｂの表面および仕切部材３０の内側の表面に付着し、ダスト含有水として該表面に沿って流れる。
　外側壁部２１ｂの表面に沿って流れるダスト含有水は、外側壁部２１ｂに設けられた水出口２４からハウジング２１の外部へ排出される。仕切部材３０の表面に沿って流れるダスト含有水は、図５に示すように、デフレクター３５によって仕切部材３０の幅方向中央部から排水口３２へ向けてデフレクター３５の側面３５ａ、３５ｂに沿って流れ、堰部３１に到達した後、排水口３２から排水管２８を介してハウジング２１の外部へ排出される。
　本実施形態によるセパレーター２０によれば、仕切部材３０の表面に沿って流れるダスト含有水は、デフレクター３５の側面３５ａ、３５ｂによって幅方向に付勢され、これによって、堰部３１内において排水口３２へ向かうダスト含有水の流速が高くなる。従って、堰部３１内でのダスト含有水の滞留が防止され、仕切部材３０にダストが堆積することが防止される。特に、従来技術では、仕切部材３０のガス出口２３の近傍部分が水平に延在している部分にダスト含有水が滞留し易いが、本発明によれば、デフレクター３５によってダスト含有水の流速を高くすることができ、ダストの堆積が効果的に防止される。
　また、本実施形態によれば、仕切部材３０の表面に沿って流れるダスト含有水を、排水口３２を通じて堰部３１から排水管２８へ確実に排出できるので、排ガスから水滴を良好に分離可能となる。よって、セパレーター２０の下流に配設された２次集塵機１７にクリーンな排ガスが供給されることになり、２次集塵機１７のダンパー１８にダストが付着することが防止され、転炉１１の炉圧制御を精度良く実施することができる。
　また、本実施形態では、仕切部材３０が、ガス出口２３の近傍部分において幅方向中央部からハウジング２１の両側壁部２１ｃ、２１ｄへ向けて漸次下方に下がるように傾斜した形状をなし、堰部３１の幅方向両端部に排水口３２が設けられており、略三角形状のデフレクター３５の側面３５ａ、３５ｂによって仕切部材３０の幅方向中央部を流れるダスト含有水を排水口３２へ向けて方向付けることができ、ダスト含有水が堰部３１内に滞留することによるダストの堆積を確実に防止することが可能となる。
　更に、本実施形態では、デフレクター３５の高さＨが、堰部３１の高さＨ0に対して、Ｈ≧０．５×Ｈ0となっているので、仕切部材３０の表面に沿って流れるダスト含有水を排水口３２側へ案内することができる。また、デフレクター３５の高さＨが、堰部３１の高さＨ0に対して、Ｈ≦１．０×Ｈ0となっているので、堰部３１によって排ガスから水滴を一層確実に分離可能となる。なお、本実施形態のように、半割円筒状の堰部３１の場合は、堰部３１の高さＨ0は、堰部３１がなす半割円筒の直径に相当する。
　以下に、本発明の効果を確認すべく、実施した実験結果について説明する。
　本発明のセパレーターとして、４００mmの高さＨ0を有した堰部および４００mmの高さＨを有したデフレクターとを備えたセパレーターを準備し、デフレクターを備えないセパレーター（比較例）と比較した。
　図６は、本発明によるセパレーターと、比較例によるセパレーターとを用いて、それぞれ４ヶ月間操業中の転炉から排出される排出ガスを実際に処理し、仕切部材上のダストの堆積高さを測定し、これを使用チャージ数で除して求めた平均ダスト堆積速度を示している。図７は、比較例および本発明について、上記の操業条件をもとに流体計算ソフト（ＦＬＵＥＮＴ）を用いて、使用時にガス出口側から排出される水滴（オーバーフロー水量）を計算した結果を示している。
　図６に示すように、本発明においては、比較例に比べて平均ダスト堆積速度が大幅に小さくなっており、ダストの堆積が十分に防止されていることが確認される。また、図７に示すように、本発明においては、比較例に比べてオーバーフロー水量が大幅に減少しており、１次集塵機から導入された排ガスと水滴とが良好に分離されることが確認される。
　次に、図８を参照して、本発明の第２の実施形態によるセパレーター１２０を説明する。
　第２の実施形態によるセパレーター１２０は、第１の実施形態によるセパレーター２０と同様に、湿式の１次集塵機１５（図１）から排出された排ガスから水滴を分離する。本実施形態によるセパレーター１２０は、図８に示すように、通路を形成するハウジング１２１と、ハウジング１２１の内部空間を分割する少なくとも１つの仕切部材１３０とを備えている。ハウジング１２１は、鉛直方向上方に開口したガス入口１２２と、水平方向に開口したガス出口１２３とを有している。また、ハウジング１２１は、中心角が略９０°の四分円に沿って延設された内外側壁部１２１ａ、１２１ｂと、内外側壁部に連結され鉛直方向に延びる側壁部１２１ｃ、１２１ｄを有して、中心軸線Ｏに対して垂直な矩形断面（図９）を有し概ね９０°に屈曲した通路を形成している。こうして、ハウジング１２１は、ガス入口１２２に隣接した第１の部分では鉛直方向に延設され、ガス出口１２３に隣接した第２の部分では水平方向または水平方向から下方に延設されている。また、外側壁部１２１ｂにおいてガス出口１２３の近傍には、下方に向けて開口した水出口１２４が設けられている。
　仕切部材１３０は、内外側壁部１２１ａ、１２１ｂに対して略平行に延びる薄板部材より成り、ガスの流れ方向に下流側の端部に堰部１３１が形成されている。本実施形態では、ハウジング１２１内に２つの仕切部材１３０が配設されており、図８、９に示すように、仕切部材１３０によってハウジング１２１の内部空間が上下方向に３つに分割されている。仕切部材１３０においてガス出口１２３の近傍の部分または堰部１３１に隣接する領域は、図９に示すように、幅方向（ガスの流れに対して横断方向）中央部からハウジング１２１の側壁部１２１ｃ、１２１ｄへ向けて下方に下がるように傾斜している。ここで、ガス出口１２３の近傍の部分または堰部１３１に隣接する領域は、堰部１３１からガスの流れ方向に上流側へ仕切部材１３０が円弧に沿って湾曲している部分との接続部までの領域である。
　仕切部材１３０のガス出口１２３の近傍の端部分には、仕切部材１３０の表面に沿って流れるダスト含有水をせき止める堰部１３１が設けられている。本実施形態では、堰部１３１は、仕切部材１３０の端部を上方に巻き返すことによって半割円筒状に形成されている。堰部１３１は、また、仕切部材１３０の全幅に亘ってガスの流れ方向に対して横断方向に延設されている。
　堰部１３１は、仕切部材１３０の表面に沿って流れるダスト含有水を、後述する排水口１３２から排出するのに十分な高さＨ0を有している。高さＨ0は、水滴の流量に応じて適宜選択することができるが、一例として、２００mm≦Ｈ0≦４００mmとすることが好ましい。堰部の高さＨ0が２００mm未満の場合、通常の操業条件では、ダスト含有水が堰部１３１を乗り越えて、ハウジング１２１内を流通する排ガス中に再飛散することがある。また、堰部１３１が高ければ高いほど、ダスト含有水が堰部１３１を乗り越えにくくなるが、セパレーター１２０を流通する排ガスの圧力損失が大きくなる。一方、通常の操業条件では堰部の高さＨ0が４００mmであれば、ダスト含有水が堰部を乗り越えることが防止できることから、４００mm以下とすることが好ましい。
　本実施形態による仕切部材１３０は、上述のように、幅方向中央部からハウジング１２１の両側壁部１２１ｃ、１２１ｄへ向けて下方に下がるように傾斜しているので、仕切部材１３０の表面に沿って流れるダスト含有水は、ガス出口１２３の近傍部分では、仕切部材１３０の幅方向端部へ向けて流れる。このダスト含有水をセパレーター１２０の外部に排出するために、堰部１３１の幅方向端部に排水管２８が連結されている。堰部１３１が連結される排水管１２８の側面には堰部１３１内に向けて開口する排水口１３２が形成されている。排水管１２８はハウジング１２１内に配設されている。
　本実施形態による仕切部材１３０は、図８に示すように、ガス出口１２３の近傍部分が水平に延在しておらず、ガス出口１２３側へ向かって下方に向かうように水平面に対する角度θを以って傾斜している。傾斜角度θは、好ましくは、５°≦θ≦２５°の範囲で選択される。
　なお、この傾斜角度θは、１次集塵機１５からハウジング１２１に導入される水滴の水量Ｖに応じて選択されることが好ましい。ハウジング１２１に導入される水滴の水量Ｖが４００m3/h以上９００m3/h未満のときには、傾斜角度θは、５°≦θ≦２５°の範囲で選択される。また、ハウジング１２１に導入される水滴の水量Ｖが９００m3/h以上のときには、５°≦θ≦－０．０９１×Ｖ＋１０６．８１の範囲で選択される。
　以下、本実施形態によるセパレーター１２０の作用を説明する。
　水滴を含んだ気液二相流から成る１次集塵機１５から排出された排ガスが、ガス入口２２からハウジング２１内へ流入し、ガス出口２３から下流の２次集塵機１７へ排出される。水滴は、ハウジング１２１の外側壁部２１ｂの表面および仕切部材１３０の内側の表面に付着し、ダスト含有水として該表面に沿って流れる。
　外側壁部１２１ｂの表面に沿って流れるダスト含有水は、外側壁部１２１ｂに設けられた水出口１２４からハウジング１２１の外部へ排出される。仕切部材１３０の表面に沿って流れるダスト含有水は、堰部１３１に到達した後、堰部１３１に沿って幅方向に流れ、排水口３２から排水管１２８を介してハウジング２１の外部へ排出される。
　第２の実施形態によるセパレーター１２０では、ハウジング１２１の内部に配設された仕切部材１３０のうち堰部１３１に隣接した領域は、下流へ向かって下方に向かうように水平面に対する傾斜角度θ（θ≧５°）を以って傾斜しているので、ダスト含有水の流速が高くなる。これによって、堰部１３１内でのダスト含有水の滞留が防止され、仕切部材１３０にダストが堆積することが防止される。
　また、仕切部材１３０のうち堰部１３１に接続する領域の水平面に対する傾斜角度θが、θ≦２５°となっているので、仕切部材１３０の表面に沿って流れるダスト含有水の流速が大きくなり過ぎることを防止でき、ダスト含有水が堰部１３１を乗り越えて排ガス中に再飛散することが防止される。こうして、本実施形態によれば、仕切部材１３０の表面に沿って流れるダスト含有水を、排水口１３２を通じて堰部１３１から排水管１２８へ確実に排出できるので、水滴を排ガスから良好に分離可能となる。
　また、本実施形態では、上述の傾斜角度θは、１次集塵機１５からハウジング１２１に導入される水滴の流量Ｖに応じて選択することが好ましく、より詳細には、ハウジング１２１に流入する水滴の流量Ｖが４００m3/h以上９００m3/h未満のときには５°≦θ≦２５°に、流量Ｖが９００m3/h以上のときには５°≦θ≦－０．０９１×Ｖ＋１０６．８１の範囲で選択することにより、水滴の流量Ｖに応じて仕切部材１３０の傾斜角度が適正化され、ダスト含有水が堰部１３１を乗り越えて排ガス中に再飛散することが一層確実に防止することができ、水滴を排ガスから良好に分離可能となることを実験的に見出した。
　すなわち、傾斜角度θが５°以上であれば、水滴の流量Ｖにかかわらず、堰部１３１近傍および排水口３２における水滴の十分な流速を確保でき、ダストの堆積を防止することができることを見出した。一方、水滴の流量Ｖが４００m3/h以上９００m3/h未満のときには、傾斜角度θが２５°以下とすることで良いが、水滴の流量Ｖが９００m3/h以上のときには、流量Ｖの増加に対して傾斜角度θの上限値を比例させて小さくすることにより、ダスト含有水が堰部１３１を乗り越えてハウジング１２１内を流通する排ガス中に再飛散することを一層確実に防止できることを実験的に見出した。
　また、本実施形態では、堰部１３１の高さＨ0が、２００mm≦Ｈ0≦４００mmの範囲内に設定されているので、仕切部材１３０のうち堰部１３１に接続する領域の水平面に対する傾斜角度θを、５°≦θ≦２５°としていても、仕切部材１３０の表面に沿って流れるダスト含有水をせき止めることができ、排ガスから水滴を分離することができる。なお、本実施形態のように、堰部１３１を半割円筒状に形成されていることから、堰部１３１の高さＨ0は、堰部１３１がなす半割円筒の直径に相当する。
　以下に、本発明の効果を確認すべく、実施した実験結果について説明する。
　本発明のセパレーターとして、仕切部材において堰部に隣接する部分が傾斜角度θをθ＝２５°を以って水平面に対して下方に傾斜させたセパレーターを準備し、堰部に隣接する部分が水平に延設されたセパレーター（比較例）と比較した。
　実験は、本発明によるセパレーターと、比較例によるセパレーターとを用いて、それぞれ４ヶ月間操業中の転炉から排出される排出ガスを実際に処理し、仕切部材上のダストの堆積高さを測定し、これを使用チャージ数で除して求めた平均ダスト堆積速度を比較することによって行った。なお、定常状態において、セパレーターに導入される水滴の水量は、はぼ８５０m3/hであった。図１０に実験結果を示す。
　また、図１１は、比較例および本発明について、上記の操業条件をもとに流体計算ソフト（ＦＬＵＥＮＴ）を用いて、使用時にガス出口側から排出される水滴（オーバーフロー水量）を計算した結果を示している。
　図１０に示すように、本発明では、比較例に比べて平均ダスト堆積速度が大幅に小さくなっており、ダストの堆積が十分に防止されていることが確認される。また、図１１に示すように、本発明においては、比較例に比べてオーバーフロー水量が大幅に減少しており、１次集塵機から導入された排ガスと水滴とが良好に分離されることが確認される。
　既述した第１の実施形態では、仕切部材３０は、ガス出口２２の近傍部分が水平に延設されていたが、本発明はこれに限定されず、第２の実施形態と同様に、ガス出口２２の近傍部分を下方に向かうように傾斜させてもよい。以下、図１２を参照して、本発明の第３の実施形態によるセパレーター２２０を説明する。第３の実施形態は、第１と第２の実施形態の組合せである。
　第３の実施形態によるセパレーター２２０は、第１の実施形態によるセパレーター２０と同様に、湿式の１次集塵機１５（図１）から排出された排ガスから水滴を分離する。セパレーター２２０は、図２に示すように、通路を形成するハウジング２２１と、ハウジング２２１の内部空間を分割する少なくとも１つの仕切部材２３０とを備えている。ハウジング２２１は、鉛直方向上方に開口したガス入口２２２と、水平方向に開口したガス出口２２３とを有している。また、ハウジング２２１は、中心角が略９０°の四分円に沿って延設された内外側壁部２２１ａ、２１ｂと、内外側壁部に連結され鉛直方向に延びる側壁部２２２１ｃ、２２１ｄを有して、中心軸線Ｏに対して垂直な矩形断面を有し概ね９０°に屈曲した通路を形成している。こうして、ハウジング２２１は、ガス入口２２２に隣接した第１の部分では鉛直方向に延設され、ガス出口２２３に隣接した第２の部分では水平方向または水平方向から下方に傾斜して延設されている。また、外側壁部２１ｂにおいてガス出口２２３の近傍には、下方に向けて開口した水出口２２４が設けられている。
　仕切部材２３０は、内外側壁部２２１ａ、２１ｂに対して略平行に延びる薄板部材より成り、ガスの流れ方向に下流側の端部に堰部２３１が形成されている。本実施形態では、ハウジング２２１内に２つの仕切部材２３０が配設されており、仕切部材２３０によってハウジング２２１の内部空間が上下方向に３つに分割されている。仕切部材２３０においてガス出口２２３の近傍の部分は、図１３に示すように、幅方向（ガスの流れに対して横断方向）中央部からハウジング２２１の側壁部２２１ｃ、２２１ｄへ向けて下方に下がるように傾斜している。ここで、ガス出口２２３の近傍の部分または堰部２３１に隣接する領域は、堰部２３１からガスの流れ方向に上流側へ仕切部材２３０が円弧に沿って湾曲している部分との接続部までの領域である。
　仕切部材２３０のガス出口２２３の近傍の端部分には、仕切部材２３０の表面に沿って流れるダスト含有水をせき止める堰部２３１が設けられている。本実施形態では、堰部２３１は、仕切部材２３０の端部を上方に巻き返すことによって半割円筒状に形成されている。堰部２３１は、また、仕切部材２３０の全幅に亘ってガスの流れ方向に対して横断方向に延設されている。
　堰部２３１は、仕切部材２３０の表面に沿って流れるダスト含有水を、後述する排水口２３２から排出するのに十分な高さＨ0を有している。高さＨ0は、水滴の流量に応じて適宜選択することができるが、一例として、２００mm≦Ｈ0≦４００mmとすることが好ましい。堰部の高さＨ0が２００mm未満の場合、通常の操業条件では、ダスト含有水が堰部２３１を乗り越えて、ハウジング２２１内を流通する排ガス中に再飛散することがある。また、堰部２３１が高ければ高いほど、ダスト含有水が堰部２３１を乗り越えにくくなるが、セパレーター２２０を流通する排ガスの圧力損失が大きくなる。一方、通常の操業条件では堰部の高さＨ0が４００mmであれば、ダスト含有水が堰部を乗り越えることが防止できることから、４００mm以下とすることが好ましい。
　本実施形態による仕切部材２３０は、上述のように、幅方向中央部からハウジング２２１の両側壁部２２１ｃ、２２１ｄへ向けて下方に下がるように傾斜しているので、仕切部材２３０の表面に沿って流れるダスト含有水は、ガス出口２２３の近傍部分では、仕切部材２３０の幅方向端部へ向けて流れる。このダスト含有水をセパレーター２２０の外部に排出するために、堰部２３１の幅方向端部に排水管２２８が連結されている。堰部２３１が連結される排水管２２８の側面には堰部２３１内に向けて開口する排水口２３２が形成されている。排水管２２８はハウジング２２１内に配設されている。
　また、仕切部材２３０の上面には、図１３に示すように、仕切部材２３０の表面に沿って流れるダスト含有水を排水口２３２へ向けて幅方向両端部へ方向付けるデフレクター２３５が配設されている。デフレクター２３５は、図５に示すように、ハウジング２２１内のガスの流れ方向下流へ拡開する略二等辺三角形状の部材より成る。すなわち、デフレクター２３５の２つの斜辺をなす側面２３５a、２２５ｂは、上流に向かうにつれ互いに収斂して、ハウジング２２１の幅方向中央部で各々の一方の端部が互いに連結されて頂点２３５ｃが形成され、デフレクター２３５の底辺をなす基部２３５ｄが堰部２３１内に配設されている。なお、デフレクター２３５の側面２３５a、２２５ｂは、好ましくは、図５に示すように、凹状に僅かに湾曲している。ここで、デフレクター２３５の高さＨは、０．５×Ｈ0≦Ｈ≦１．０×Ｈ0の範囲で選択することが好ましい。ここで、Ｈ0は堰部２３１の高さである。
　本実施形態による仕切部材２３０は、第２の実施形態と同様に、ガス出口２２３の近傍部分が水平に延在しておらず、ガス出口２２３側へ向かって下方に向かうように水平面に対する角度θを以って傾斜している。傾斜角度θは、好ましくは、５°≦θ≦２５°の範囲で選択される。
　なお、この傾斜角度θは、１次集塵機１５からハウジング２２１に導入される水滴の水量Ｖに応じて選択されることが好ましい。ハウジング２２１に導入される水滴の水量Ｖが４００m3/h以上９００m3/h未満のときには、傾斜角度θは、５°≦θ≦２５°の範囲で選択される。また、ハウジング２２１に導入される水滴の水量Ｖが９００m3/h以上のときには、５°≦θ≦－０．０９１×Ｖ＋１０６．８１の範囲で選択される。
　既述したように、第１の実施形態によるセパレーターを用いた本発明および第２の実施形態によるセパレーターを用いた本発明において、ダストの堆積が十分に防止され、オーバーフロー水量が大幅に減少できていることから、第１と第２の実施形態の組合せである第３の実施形態のセパレーターを用いると、更に良好な結果となることは明らかである。
　以上、本発明の好ましい実施形態によるセパレーターを説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更、修正、改良が可能である。
　例えば、本実施形態では、転炉の排ガスを処理するものとして説明したが、これに限定されることはなく、他の設備で発生する排ガスを処理するものであってもよい。
　また、本実施形態では、２つの仕切部材を備えたものとして説明したが、これに限定されることはなく、本発明によるセパレーターは、１つの仕切部材またはは３つ以上の仕切部材を備えていてもよい。
　更に、堰部の形状についても、本実施形態に限定されることはなく、その他の形状、構造とされていてもよい。
　また、堰部の幅方向両端部から水滴を排出する構成として説明したが、幅方向一方側からのみ水滴を排出するものとしてもよい。
　更に、デフレクターを、略二等辺三角形板状をなすものとして説明したが、これに限定されることはなく、デフレクターは、不等辺三角形など、仕切部材の表面に沿って流れるダスト含有水を排水口へ向けて方向付けることができれば他の形状であってもよい。ダスト含有水を効率的に排水口に導くには、デフレクターを略三角形状にするとよい。更に好ましくは、デフレクターは、略二等辺三角形状にするとよい。
　本発明は、湿式集塵機を有する排ガス処理装置に使用することができる。特に、鉄鋼業などの粉塵処理において、その効果を発揮する。
　１１　　転炉
　１２　　フード
　１３　　スカート
　１４　　排ガス冷却器
　１５　　次集塵機
　１７　　次集塵機
　１８　　ダンパー
　１９　　ダクト
　２０　　セパレーター
　２１　　ハウジング
　２１ａ　　内側壁部
　２１ｂ　　外側壁部
　２１ｃ　　側壁部
　２１ｄ　　側壁部
　２２　　ガス入口
　２３　　ガス出口
　２４　　水出口
　２８　　排水管
　３０　　仕切部材
　３１　　堰部
　３２　　排水口
　３５　　デフレクター
　３５ａ　　側面
　３５ｂ　　側面
　３５ｃ　　頂点
　１２０　　セパレーター
　１２１　　ハウジング
　１２１ａ　　内側壁部
　１２１ｂ　　外側壁部
　１２１ｃ　　側壁部
　１２１ｄ　　側壁部
　１２２　　ガス入口
　１２３　　ガス出口
　１２４　　水出口
　１２８　　排水管
　１３０　　仕切部材
　１３１　　堰部
　１３２　　排水口
　２２０　　セパレーター
　２２１　　ハウジング
　２２１ａ　　内側壁部
　２２１ｂ　　外側壁部
　２２１ｃ　　側壁部
　２２１ｄ　　側壁部
　２２２　　ガス入口
　２２３　　ガス出口
　２２４　　水出口
　２２８　　排水管
　２３０　　仕切部材
　２３１　　堰部
　２３２　　排水口
　２３５　　デフレクター
　２３５ａ　　側面
　２３５ｂ　　側面
　２３５ｃ　　頂点

Claims (7)

  1. 　排ガスに含まれるダストを集塵する湿式集塵機の下流に接続され、前記湿式集塵機からの排ガスからダストを含有する水滴を分離するセパレーターにおいて、
    　上方に開口し前記湿式集塵機からの排ガスを受け入れるガス入口と、水平方向もしくはそれより下方に開口したガス出口とを有し、ガス入口からガス出口へ流通する排ガスの流れの方向を変更する通路を形成するハウジングと、
    　前記ハウジング内に配設され該ハウジングの内部空間を区分けする少なくとも１つの仕切部材であって、前記仕切部材の表面に沿って流れるダスト含有水をせき止める堰部が該少なくとも１つの仕切部材の前記ガス出口側の端部に設けられて成る少なくとも１つの仕切部材と、
    　排水口を介して前記堰部に連通し、前記堰部によってせき止められたダスト含有水を、前記堰部からハウジング外に排出する排水管とを具備し、
    　前記仕切部材は、前記ガス出口側において前記ハウジングの内部空間を上下に区分けするように配置されており、
    　前記仕切部材には、前記仕切部材の表面に沿って流れるダスト含有水を前記排水口へ向けて方向付けるデフレクターが配設されていることを特徴とするセパレーター。
  2. 　前記排水口は前記堰部において前記ハウジング内のガスの流れ方向に対して横断方向の両端部に開口するように前記排水管に形成されており、前記デフレクターは、前記ガスの流れ方向に上流側に頂点を有し、該頂点から前記ガスの流れ方向に下流へ向けて拡開する略三角板状をなしていることを特徴とする請求項１に記載のセパレーター。
  3. 　前記デフレクターの前記仕切部材からの突出高さＨが前記堰部の高さＨ0に対して以下の関係を満たすことを特徴とする請求項１または２に記載のセパレーター。
    　　　　０．５×Ｈ0≦Ｈ≦１．０×Ｈ0
  4. 　前記仕切部材において前記ハウジング内のガスの流れ方向に前記堰部に隣接する領域は、下流へ向かってのガス出口側端部の水平方向に対する傾斜角度θが５°≦θ≦２５°であることを特徴とする請求項１または２に記載のセパレーター。
  5. 　前記仕切部材において前記ハウジング内のガスの流れ方向に前記堰部に隣接する領域は、下流へ向かってのガス出口側端部の水平方向に対する傾斜角度θが５°≦θ≦２５°であることを特徴とする請求項３に記載のセパレーター。
  6. 　前記ハウジングに導入されるダスト含有水の水量Ｖと前記傾斜角度θとが以下の関係を満たすことを特徴とする請求項４に記載のセパレーター。
    　４００ｍ３／ｈ≦Ｖ＜９００ｍ３／ｈのとき、５°≦θ≦２５°
    　Ｖ≧９００ｍ３／ｈのとき、５°≦θ≦－０．０９１×Ｖ＋１０６．８１
  7. 　前記ハウジングに導入されるダスト含有水の水量Ｖと前記傾斜角度θとが以下の関係を満たすことを特徴とする請求項５に記載のセパレーター。
    　４００ｍ３／ｈ≦Ｖ＜９００ｍ３／ｈのとき、５°≦θ≦２５°
    　Ｖ≧９００ｍ３／ｈのとき、５°≦θ≦－０．０９１×Ｖ＋１０６．８１
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