WO2014119068A1 - 高炉ガス用ダストキャッチャ - Google Patents

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furnace gas
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真 冨崎
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新日鉄住金エンジニアリング株式会社
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    • F27D17/001—Extraction of waste gases, collection of fumes and hoods used therefor
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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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
    • B01D45/04—Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces by utilising inertia
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    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a cleaning method and cleaning equipment for blast furnace gas generated in a blast furnace, and more particularly to a dust catcher for blast furnace gas.
  • the blast furnace gas discharged from the top of the blast furnace is in a high temperature and high pressure state, the energy of the heat and pressure held by the gas is usually recovered by a furnace top pressure recovery power generation device (TRT).
  • TRT furnace top pressure recovery power generation device
  • the blast furnace gas contains dust scattered from the charged raw material, it cannot be used in TRT as it is. Therefore, the exhaust gas is processed and cleaned by a gas cleaning system attached to the blast furnace. Blast furnace gas after passing through TRT is used as fuel gas for heating furnaces, boilers, etc. in steelworks.
  • a blast furnace gas cleaning system uses a dust catcher that is a primary dust collector (a dust remover that decelerates a gas flow in a sedimentation chamber to gravity-precipitate powder) to remove coarse dust to form a rough gas, and then a dry type or A wet secondary dust collector is used to collect medium and fine dust to produce clean gas (see Patent Document 1).
  • a dust catcher as described above, multiple cyclones (dust remover that centrifuges powder by high-speed swirling flow) are installed inside the sedimentation chamber, and after collecting coarse dust in the sedimentation chamber to make rough gas
  • a device that reduces the load on the secondary dust collector has been developed by collecting a medium dust using a cyclone to make a semi-clean gas (see Patent Document 2).
  • the blast furnace gas introduced from the expansion pipe descends in the sedimentation chamber, then reverses at the bottom, rises to the top of the sedimentation chamber, and then is discharged to the outside.
  • the Most of the separation of dust from blast furnace gas by gravity sedimentation is performed while the blast furnace gas rises in the sedimentation chamber.
  • the cyclone intake port is at an intermediate height of the sedimentation chamber (a position slightly higher than the opening of the expansion pipe for introducing the blast furnace gas), and the rising height of the blast furnace gas is sufficiently obtained. Therefore, there is a possibility that sufficient dwell time of the reversal upward flow cannot be obtained, and separation of coarse dust due to gravity sedimentation is not sufficient.
  • Patent Document 2 since the cyclone is installed in the settling chamber, the cross-sectional area of the settling chamber is reduced, the flow rate of the reverse flow of the blast furnace gas is increased, and the flow of the blast furnace gas in the settling chamber is increased. There is a possibility of disturbance. As a result, there is a possibility that the performance of separating coarse particles by gravity settling in the settling chamber may be lowered.
  • Patent Document 2 since the exhaust pipe of the cyclone is installed inside the dust catcher, the intake port of the cyclone becomes the intermediate height of the settling chamber, and the height of the cyclone itself is restricted. Under such restrictions, sufficient dust collection performance as a cyclone may not be obtained.
  • An object of the present invention is to provide a dust catcher for blast furnace gas that can improve the dust collection performance while maintaining the separation performance of coarse particles by improving the cooperation performance between the cyclone and the settling chamber.
  • the dust catcher for blast furnace gas of the present invention is a dust catcher for blast furnace gas that separates dust from blast furnace gas, and includes a settling chamber formed inside a container having an upper opening, and the blast furnace gas inside the settling chamber.
  • the blast furnace gas when blast furnace gas containing dust is sent from the blast furnace, the blast furnace gas is introduced into the settling chamber from the introduction pipe, and coarse dust is separated by gravity settling in the settling chamber.
  • the blast furnace gas is separated into coarse gas by sufficiently separating coarse dust toward the upper part of the settling chamber, and then sent out from the upper opening of the settling chamber to the distribution chamber. It is distributed to the cyclone and the medium dust is separated in each cyclone and becomes a semi-clean gas.
  • a sufficient residence time can be ensured until the blast furnace gas passing through the settling chamber is sent from the upper opening of the settling chamber to the distribution chamber.
  • the distribution chamber is interposed between the cyclone inlet and the settling chamber, even if the blast furnace gas sucked into the cyclone is high speed, the blast furnace gas in the settling chamber is not affected by the flow velocity. It is possible to avoid problems such as sucking powder that is gravity settled in the settling chamber.
  • the exhaust pipe of the cyclone since the exhaust pipe of the cyclone only needs to communicate with a collecting pipe installed independently of the settling chamber, the height of the cyclone itself is not restricted by the height of the settling chamber, and is necessary for the function of the cyclone. A sufficient height can be secured.
  • the distribution chamber is formed by the cover that covers the upper part of the container, necessary functions such as communication with the settling chamber and communication with the intake port of the cyclone can be reliably realized with a simple structure.
  • the cover has a truncated cone shape that extends downward, and the intake port of the cyclone communicates with the distribution chamber below the upper opening.
  • the distribution chamber is formed by the frustoconical cover, the intermediate portion according to the conventional dust catcher has a cylindrical shape and the top and bottom have a conical shape. Remodeling from is easy.
  • an inner flange-like diffuser that protrudes inward from the inner periphery of the upper opening, a cylindrical diffuser that protrudes downward to a region inside the upper opening on the inner surface of the cover, or protrudes upward from the upper opening. It is desirable that at least one of the cylindrical diffusers is installed.
  • the powder in the blast furnace gas traveling from the sedimentation chamber to the cyclone through the distribution chamber can be collided and returned to the sedimentation chamber.
  • the collided powder can be dropped toward the upper opening and reliably returned to the settling chamber. Further, the colliding powder can be reliably returned from the upper opening into the sedimentation chamber by protruding upward from the cylindrical diffuser protruding downward on the inner surface of the cover or the upper opening.
  • a wear-resistant coating be formed on the surface of the diffuser.
  • wear of the diffuser due to powder collision can be suppressed, and durability can be improved.
  • the cyclones are arranged in a circular shape, a collecting pipe is installed above the cyclone, and the exhaust pipes of the cyclones are connected to the collecting pipe, respectively.
  • the semi-clean gas from which the medium dust is separated in each cyclone is collected in the collecting pipe, so that it can be sent to the secondary dust collector at once.
  • the cyclones are arranged in a straight line, a conveyor is installed below the cyclone, and a powder discharge port of the cyclone is connected to the conveyor.
  • the medium dust collected by each cyclone can be collected in a lump by collecting it in a dust hopper by a conveyor, a pug mill or the like.
  • Sectional drawing which shows F3 cross section of the said FIG. Sectional drawing which shows F4 cross section of the said FIG. The longitudinal cross-sectional view equivalent to the said FIG. 2 which shows 2nd Embodiment of this invention.
  • FIG. 1 schematically shows the overall configuration of a blast furnace gas cleaning system 1 according to a first embodiment of the present invention.
  • the blast furnace gas cleaning system 1 is a device that collects dust (powder) from blast furnace gas discharged from the top of the blast furnace 2, and includes a dust catcher 10 according to the present invention, and a dry dust collector such as an electric dust collector. 3.
  • a wet dust collector 4 such as a venturi scrubber, a furnace top pressure recovery power generation turbine (TRT) 5, a gas holder 6, and a pressure reducing valve 7 are provided.
  • TRT furnace top pressure recovery power generation turbine
  • the blast furnace gas discharged from the top of the blast furnace 2 collects coarse and medium dust by the dust catcher 10, is made into semi-clean gas, and is sent to the secondary dust collector.
  • a dry dust collector 3 is usually used to collect fine dust.
  • the fine dust is collected by the wet dust collector 4.
  • the clean gas collected up to the fine dust is used for power generation by driving the TRT 5 and decompressed, and then collected in the gas holder 6 and used as fuel gas in other processes.
  • the clean gas is decompressed by the decompression valve 7 and then collected in the gas holder 6.
  • the dust catcher 10 is a blast furnace gas that separates coarse dust by gravity sedimentation into rough gas, and then separates medium dust by centrifugal separation using a cyclone to make a semi-clean gas.
  • high dust collection performance is ensured by being configured according to the present invention.
  • the configuration other than the dust catcher 10 is the same as that of the existing one.
  • the dust catcher 10 provides high dust collection performance as described above, the number of the dry dust collectors 3 and the wet dust collectors 4 is set. Has been reduced.
  • the dust catcher 10 of this embodiment is shown by FIG.2, FIG3 and FIG.4.
  • the dust catcher 10 has a steel plate container 11 whose middle part is cylindrical and whose top and bottom are conical, and the inside of the container 11 is a settling chamber 12.
  • a dust discharge valve 111 is installed at the lower end of the container 11.
  • An upper opening 112 is formed at the upper end of the container 11.
  • an introduction pipe 13 for introducing blast furnace gas from the top of the blast furnace 2 (see FIG. 1) is installed.
  • the introduction tube 13 is an expansion tube 131 whose tip increases in diameter toward the opening.
  • the expansion pipe 131 is introduced into the settling chamber 12 from the upper opening 112 and is held in a state of opening downward at an intermediate height of the settling chamber 12.
  • the blast furnace gas introduced from the introduction pipe 13 is released into the sedimentation chamber 12 while being decelerated by the expansion pipe 131, flows toward the bottom portion thereof, and then reverses at the bottom portion so as to be an upper opening 112 of the sedimentation chamber 12. It will flow toward.
  • a cover 14 made of a steel plate having a truncated cone shape that extends downward is installed on the top of the container 11.
  • the cover 14 has a two-stage truncated cone shape having different inclinations, and a cylindrical portion 141 is formed at the lower end that is the outermost periphery.
  • An introduction pipe 13 is passed through the upper part of the container 11 where the cover 14 is installed.
  • the cover 14 is arranged coaxially with the introduction pipe 13, and the introduction pipe 13 passes through the center of the cover 14. Yes.
  • a distribution chamber 15 is formed inside the cover 14 by a space between the cover 14 and the upper part of the container 11 covered with the cover 14.
  • the distribution chamber 15 communicates with the settling chamber 12 inside the container 11 through the upper opening 112 of the container 11.
  • the cyclone 16 includes a main body 160 having a tapered tubular lower end, a dust discharge valve 161 installed at the lower end, an exhaust pipe 162 disposed coaxially from the upper end to the inside of the main body 160, and an upper end of the main body 160. And an intake port 163 formed on the side surface.
  • the intake port 163 is a slit-shaped passage extending along the axial direction of the cyclone 16, is connected to the cylindrical portion 141 on the outermost periphery of the cover 14, and communicates with the distribution chamber 15 inside the cover 14.
  • the air inlet 163 has a nozzle shape in the tangential direction with respect to the outer periphery of the main body 160 on the main body 160 side in order to form a swirling flow necessary for the cyclone 16.
  • the side connected to the cover 14 is greatly expanded, so that even if the gas flow rate on the main body 160 side is increased, the gas flow rate can be kept low inside the distribution chamber 15.
  • An annular collecting pipe 17 is installed above the cyclones 16 arranged in a circle.
  • the collecting pipe 17 is formed by making the steel pipe into an annular shape, and the exhaust pipe 162 of each cyclone 16 is connected thereto.
  • a semi-clean gas pipe 171 is connected to the collecting pipe 17.
  • the semi-clean gas discharged from each cyclone 16 is first collected in the collecting pipe 17 and is collectively sent from the semi-cleaning gas pipe 171 to the secondary dust collector (the dry dust collector 3 or the wet dust collector 4).
  • blast furnace gas containing dust when blast furnace gas containing dust is sent from the blast furnace 2, the blast furnace gas is introduced into the settling chamber 12 from the introduction pipe 13, and coarse dust is separated in the settling chamber 12. Is done.
  • the blast furnace gas is sufficiently separated from coarse dust while flowing through the settling chamber 12, and then sent out from the upper opening 112 of the settling chamber 12 to the distribution chamber 15, and from the distribution chamber 15 to each intake port 163. Then, it is distributed to a plurality of cyclones 16, and medium dust is separated in each cyclone 16.
  • coarse dust is sufficiently separated from the blast furnace gas passing through the settling chamber 12 until the blast furnace gas is sent from the upper portion of the settling chamber 12 to the distribution chamber 15. Further, since the distribution chamber 15 is interposed between the intake port 163 of the cyclone 16 and the settling chamber 12, even if the blast furnace gas sucked into the cyclone 16 is at a high speed, the blast furnace gas in the settling chamber 12 has a flow velocity. It is possible to avoid problems such as sucking in dust that is gravity settled in the settling chamber 12 without being affected.
  • the exhaust pipe 162 of the cyclone 16 only needs to communicate with the collecting pipe 17 installed independently of the settling chamber 12, the height of the cyclone 16 itself is not limited by the height of the settling chamber 12, A sufficient height necessary for the function of the cyclone 16 can be secured.
  • the distribution chamber 15 is formed by the truncated cone-shaped cover 14, necessary functions such as communication with the upper portion of the settling chamber 12 and communication with the intake port 163 of the cyclone 16 are reliably performed with a simple structure. be able to.
  • the intermediate part according to the conventional dust catcher has a good compatibility with the container 11 having a cylindrical shape and a conical shape at the top and bottom, and the existing dust catcher can be easily modified.
  • the cyclone 16 is outside the container 11, the flow of blast furnace gas in the settling chamber 12 is not disturbed.
  • the cyclones 16 are arranged in a circular shape, and the annular collecting pipe 17 is installed above the cyclones 16 and the exhaust pipes 162 from the cyclones 16 are connected. Clean gas can be collected and sent to the secondary dust collector at once.
  • FIG. 5 shows a second embodiment of the present invention.
  • This embodiment has the same configuration as that of the first embodiment shown in FIGS. 1 to 4 except that the diffusers 21 and 22 are installed inside the upper opening 112 and the cover 14. Therefore, overlapping description is omitted, and only different configurations will be described below.
  • a disc-shaped diffuser 21 is installed inside the upper opening 112.
  • the diffuser 21 is formed of an annular steel plate protruding like an inner flange from the inner periphery of the opening edge of the upper opening 112 to the inner side of the opening, and a steel reinforcing plate 211 is welded to the lower surface side of the diffuser 21 at a predetermined interval.
  • a cylindrical diffuser 22 is installed inside the cover 14.
  • the diffuser 22 is formed of a cylindrical steel material protruding downward on the inner surface of the cover 14, and a steel reinforcing plate 221 is welded to the outer peripheral surface thereof at a predetermined interval. At this time, the outer diameter of the diffuser 22 is formed smaller than the inner diameter of the upper opening 112.
  • a wear-resistant coating is formed on the surface of these diffusers 21 and 22, respectively.
  • the diffuser 21 can cause the coarse dust in the blast furnace gas flowing from the settling chamber 12 to the distribution chamber 15 to collide with the diffuser 21 and be separated from the blast furnace gas.
  • the separated coarse dust can be dropped by gravity and returned to the settling chamber 12 from the upper opening 112 directly below.
  • the diffuser 22 can cause the coarse dust in the blast furnace gas to come out of the settling chamber 12 toward the distribution chamber 15 to collide with the diffuser 22 and be separated from the blast furnace gas.
  • the separated dust can be returned into the sedimentation chamber 12.
  • the coarse dust returned to the settling chamber 12 settles in the lower part of the container 11 and is periodically discharged out of the system through the dust discharge valve 111.
  • the coarse dust contained in the blast furnace gas flowing from the settling chamber 12 to the distribution chamber 15 can be separated and recovered with high efficiency by the double diffusers 21 and 22.
  • the cylindrical diffuser 22 is installed so as to stand upward on the upper surface of the annular diffuser 21 as shown in FIG. 6 instead of the one that projects downward on the inner surface of the cover 14 as shown in FIG. May be.
  • the diffusers 21 and 22 are installed in a double manner, but each of the effects can be obtained with either one.
  • FIG. 7 shows a third embodiment of the present invention.
  • This embodiment has the same configuration as the first embodiment of FIGS. 1 to 4 described above, but is different from the first embodiment in the shape of the inlet 163 of the cyclone 16. That is, in the first embodiment, the intake port 163 of the cyclone 16 has a shape in which the distribution chamber 15 side is expanded as shown in FIG. On the other hand, the intake port 163 of the present embodiment is a slit-shaped passage having a constant width, similar to the main body 160 side. Also according to this embodiment, the effects of the first embodiment described above can be obtained.
  • FIG. 8 shows a fourth embodiment of the present invention.
  • the present embodiment has the same configuration as the first embodiment of FIGS. 1 to 4 described above, but is different from the first embodiment in the form of the container 11 and the installation state of the cyclone 16. That is, in the first embodiment, the cyclone 16 is arranged on the outer periphery of the container 11 as shown in FIG. On the other hand, in the present embodiment, a part of the cyclone 16 is installed inside the container 11, and an upper end (side with the exhaust pipe 162) and a lower end (side with the dust container 111) are exposed to the outside of the container 11. Has been.
  • a cylindrical steel plate partition 113 is installed inside the cyclone 16, and the inside of the partition 113 serves as a settling chamber 12.
  • the container 11 has a larger diameter than that of the first embodiment, and the inner diameter of the partition wall 113 of this embodiment is the same as the inner diameter of the container 11 of the first embodiment. Is secured.
  • the effects of the first embodiment described above can be obtained.
  • structural strength can be ensured by connecting the container 11 and the cyclone 16. At this time, a part of the cyclone 16 is disposed in the container 11, but the expansion of the container 11 does not reduce the volume of the settling chamber 12.
  • FIGS. 9 and 10 show a fifth embodiment of the present invention.
  • the configurations of the container 11, the settling chamber 12, the introduction pipe 13, the cover 14, and the distribution chamber 15 are the same as those of the first embodiment shown in FIGS. Therefore, overlapping description is omitted, and only different configurations will be described below.
  • the cyclones 16 are arranged in a circle around the container 11.
  • the cyclones 16 are arranged in a straight line at two locations around the container 11. In each row, the cyclones 16 are arranged in a straight line, but the intervals between them are not uniform.
  • the main body 160, the dust container 161, and the exhaust pipe 162 are the same as those in the first embodiment described above.
  • the shape of the intake port 163 for connecting to the cover 14 and the distribution chamber 15 is changed. While the cyclones 16 are arranged in a straight line in each row, the planar shape of the cover 14 is circular, so that the shape of each intake port 163 gradually narrows from the cover 14 to the cyclone 16. Is set to
  • the annular collecting pipe 17 in the first embodiment, has a U shape. In this embodiment, it has a pair of linear part 172 arrange
  • each exhaust pipe 162 is connected to a straight portion 172 directly above, and the semi-clean gas discharged from each is sent from the straight portion 172 to the curved portion 173, and two rows are merged to be semi-clean. It is sent out from the gas pipe 171 to the secondary dust collector (the dry dust collector 3 or the wet dust collector 4).
  • the conveyor 19 is installed for each row.
  • the conveyor 19 is installed below the cyclone 16 in each row, and is connected to the lower end of the main body 160 of each cyclone 16. That is, in this embodiment, the dust collected by the cyclone 16 is not individually discharged out of the system by the dust discharge valve 111 (see FIG. 2) of the first embodiment, but by the conveyor 19 and the dust hopper 192. And are collectively discharged by the dust discharge valve 191.
  • the effects of the first embodiment described above can be obtained. Furthermore, since the cyclone 16 is arranged linearly, the conveyor 19 can be used for dust collection, and the workability of dust collection can be greatly improved.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiments, and modifications and the like within a range in which the object of the present invention can be achieved are included in the present invention.
  • the shapes of the container 11, the introduction pipe 13, the cover 14, and the cyclone 16 in the dust catcher 10 may be changed as appropriate in the implementation, and it is desirable to design according to the situation at the installation site and the required performance. Further, the number, arrangement, arrangement direction, and the like of the cyclones 16 may be appropriately changed.

Abstract

　高炉ガス用ダストキャッチャ（１０）は、容器（１１）の内部に形成された沈降室（１２）と、沈降室（１２）の内部に高炉ガスを導入する導入管（１３）と、沈降室（１２）の上方に設置されて沈降室（１２）の上部に連通された分配室（１５）と、沈降室（１２）の周囲に配置されかつ分配室（１５）の内部に連通する吸気口（１６３）を有する複数のサイクロン（１６）と、を有する。

Description

高炉ガス用ダストキャッチャ
　本発明は、高炉で発生した高炉ガスの清浄方法及び清浄設備に関し、中でも高炉ガス用ダストキャッチャに関する。
　高炉炉頂から排出される高炉ガスは高温高圧の状態であるため、通常、炉頂圧力回収発電装置（ＴＲＴ）によってガスの保有する熱および圧力のエネルギーを回収している。しかし、高炉ガスは装入された原料から飛散したダストなどを含んでいるため、そのままではＴＲＴで使用できない。そのため、排ガスは高炉に付帯するガス清浄系統で処理して清浄にしている。ＴＲＴを通した後の高炉ガスは製鉄所内の加熱炉、ボイラ等の燃料ガスとして利用されている。
　一般に、高炉ガス清浄系統は、１次集塵機であるダストキャッチャ（沈降室でガス流を減速して粉体を重力沈降させる除塵器）で粗粒ダストを除去して荒ガスとした後、乾式または湿式の２次集塵機を用いて中粒及び微粒ダストを捕集して清浄ガスとしている（特許文献１参照）。
　前述のようなダストキャッチャとして、沈降室の内部に複数のサイクロン（高速旋回流により粉体を遠心分離する除塵器）を設置し、沈降室で粗粒ダストを捕集して荒ガスとした後にサイクロンを使用して中粒ダストを捕集して半清浄ガスとすることで、２次集塵機の負荷軽減を図るものが開発されている（特許文献２参照）。
特開２００３－２６８４２５号公報 特開２００９－９０１８５号公報
　前述した中粒ダストおよび微粒ダストは、高炉操業に有害な亜鉛を多く含むため、高炉用原料として再利用するためには亜鉛を分離する必要がある。他方、粗粒ダストは亜鉛含有量が少ないため、高炉用原料として再利用する際、亜鉛の分離工程が不要である。このため、高炉ダストの効率的な再利用のためには、粗粒ダストとそれ以外のダストは分別して回収する必要がある。
　前述した特許文献２のダストキャッチャは、沈降室による集塵とサイクロンによる集塵との組み合わせにより高い集塵性能が得られるが、以下の事由により重力沈降による粗粒ダストの回収率が下がり、粗粒ダストの一部が中粒ダスト・微粒ダストに混ざって回収されてしまうという問題があることが解った。
　第１に、サイクロンがない従来式のダストキャッチャでは、拡大管から導入された高炉ガスは、沈降室内を下降した後、底部で反転し、沈降室の上端まで上昇した後、外部へと排出される。重力沈降による高炉ガスからのダストの分離は、多くが沈降室内を高炉ガスが上昇する間に行われる。これに対し、特許文献２では、サイクロンの吸気口が、沈降室の中間高さ（高炉ガスを導入する拡大管の開口よりやや高い位置）にあり、高炉ガスの上昇高さが十分に得られず、反転上昇流の充分な滞留時間が得られず、重力沈降による粗粒ダストの分離が十分でなくなる可能性がある。
　第２に、サイクロンでは、旋回流の遠心分離を行う構造上、吸入される高炉ガスの流速が速いことが望ましい。しかし、特許文献２のように、サイクロンの吸気口が沈降室に直接連通していると、サイクロンに吸入される高速の高炉ガスが、吸気口近傍を重力沈降する粉体をも吸い込んでしまい、重力沈降による粗粒ダスト分離の機能を妨げてしまう可能性がある。
　第３に、特許文献２では、サイクロンが沈降室内に設置されることで、沈降室の断面積が小さくなり、高炉ガスの反転上昇流の流速が速くなり、また沈降室内の高炉ガスの流れを乱す可能性がある。その結果、沈降室での重力沈降による粗粒ダスト分離の性能を低下させる可能性もあった。
　さらに、特許文献２では、サイクロンの排気管をダストキャッチャ内部に設置するため、サイクロンの吸気口が沈降室の中間高さとなり、サイクロン自体の高さも制約される。このような制約のもとでは、サイクロンとしての十分な集塵性能が得られない可能性もある。
　本発明の目的は、サイクロンと沈降室との連携性能の向上により粗粒ダストの分離性能を維持したまま、集塵性能の向上が図れる高炉ガス用ダストキャッチャを提供することにある。
　本発明の高炉ガス用ダストキャッチャは、高炉ガスからダストを分離する高炉ガス用ダストキャッチャであって、上部開口を有する容器の内部に形成された沈降室と、前記沈降室の内部に前記高炉ガスを導入する導入管と、前記容器の上部を覆うカバーの内部に形成されて前記上部開口を通して前記沈降室に連通された分配室と、前記沈降室の周囲に配置されかつ前記分配室の内部に連通する吸気口を有する複数のサイクロンと、を有することを特徴とする。
　このような本発明では、高炉からダストを含む高炉ガスが送られると、この高炉ガスは導入管から沈降室の内部へと導入され、沈降室内で粗粒ダストが重力沈降により分離される。高炉ガスは、沈降室の上部に向かって十分に粗粒ダストが分離され荒ガスとなった後、沈降室の上部開口から分配室へと送り出され、分配室から各々の吸気口を経て複数のサイクロンへ分配され、各サイクロンで中粒ダストが分離され、半清浄ガスとなる。
　このような本発明によれば、沈降室を通る高炉ガスは、沈降室の上部開口から分配室に送り出されるまでの間に、十分な滞留時間が確保できる。
　また、サイクロンの吸気口と沈降室との間に分配室が介在することで、サイクロンに吸入される高炉ガスが高速であっても、沈降室内の高炉ガスに流速の影響を及ぼすことがなく、沈降室内で重力沈降する粉体を吸い込む等の問題を回避することができる。
　さらに、サイクロンの排気管は、沈降室と独立して設置された集合管に連通すればよいため、サイクロン自体の高さも沈降室の高さに制約を受けることがなく、サイクロンとして機能上必要な十分な高さを確保することができる。
　そして、本発明では、容器の上部を覆うカバーにより分配室を形成したため、沈降室との連通およびサイクロンの吸気口との連通といった必要な機能を、簡単な構造で確実に実現することができる。
　本発明において、前記カバーは、下向きに拡がる円錐台形状とされ、前記サイクロンの前記吸気口は、前記上部開口よりも下方で前記分配室に連通されていることが望ましい。
　このような本発明では、円錐台形状のカバーにより分配室を形成したため、従来のダストキャッチャに準じた中間部が円筒状で上下が円錐形状となる形状との親和性もよく、既存のダストキャッチャからの改造も容易である。
　本発明において、前記上部開口の内周から内側にせり出す内フランジ状のディフューザ、前記カバーの内面の前記上部開口より内側となる領域に下向きにせり出す円筒状のディフューザまたは前記上部開口部から上向きにせり出す円筒状のディフューザの少なくとも何れかが設置されていることが望ましい。
　このような本発明では、何れかのディフューザあるいはこれらの組み合わせを設けることで、沈降室から分配室を経てサイクロンに向かう高炉ガス中の粉体を衝突させて沈降室へと戻すことができる。
　このうち、上部開口の内周から内側にせり出す内フランジ状のディフューザによれば、衝突した粉体を上部開口に向けて落下させ、沈降室内へと確実に戻すことができる。
　また、カバーの内面に下向きにせり出す円筒状のディフューザあるいは前記上部開口部から上向きにせり出すによっても、衝突した粉体を上部開口から沈降室内へと確実に戻すことができる。
　本発明において、前記ディフューザの表面には耐摩耗性のコーティングが形成されていることが望ましい。
　このような本発明では、粉体の衝突によるディフューザの摩耗を抑制することができ、耐久性を向上させることができる。
　前記サイクロンは円形に配列され、前記サイクロンの上方には集合管が設置され、前記サイクロンの排気管はそれぞれ前記集合管に接続されていることが望ましい。
　このような本発明では、各サイクロンで中粒ダストが分離された半清浄ガスを集合管に集めることで、一括して２次集塵機へと送り出すことができる。
　前記サイクロンは直線上に配列され、前記サイクロンの下方にはコンベアが設置され、前記サイクロンの粉体排出口はそれぞれ前記コンベアに接続されていることが望ましい。
　このような本発明では、各サイクロンで捕集された中粒ダストをコンベアやパグミル等でダストホッパに集めることで、一括して回収することができる。
本発明の第１実施形態の高炉ガス清浄系統の全体を示す模式図。 前記第１実施形態のダストキャッチャを示す縦断面図。 前記図２のＦ３断面を示す断面図。 前記図２のＦ４断面を示す断面図。 本発明の第２実施形態を示す前記図２相当の縦断面図。 前記第２実施形態の変形例の前記図２相当の縦断面図。 本発明の第３実施形態を示す前記図４相当の断面図。 本発明の第４実施形態を示す前記図２相当の縦断面図。 本発明の第５実施形態を示す平面図。 前記第５実施形態を示す縦断面図。
　以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
〔第１実施形態〕
　図１には、本発明の第１実施形態の高炉ガス清浄系統１の全体構成が模式的に示されている。
　高炉ガス清浄系統１は、高炉２の炉頂から排出される高炉ガスからダスト（粉体）を集塵する装置であり、本発明に係るダストキャッチャ１０を備えるとともに、電気式集塵機等の乾式集塵機３、ベンチュリスクラバ等の湿式集塵機４、炉頂圧回収発電用タービン（ＴＲＴ）５、ガスホルダ６、減圧弁７を備えている。
　この高炉ガス清浄系統１においては、高炉２の炉頂から排出された高炉ガスは、ダストキャッチャ１０で粗粒及び中粒ダストを集塵し、半清浄ガスとされ、２次集塵機に送られる。２次集塵機は通常、乾式集塵機３を使用し、微粒ダストの集塵が行われる。高炉ガスの温度が乾式集塵機の使用可能温度域を外れているときなど、乾式集塵機が使用できないときは、微粒ダストの集塵は湿式集塵機4によって行われる。微粒ダストまで集塵された清浄ガスは、ＴＲＴ５を駆動して発電に利用され減圧された後、ガスホルダ６に回収され、他のプロセスで燃料ガスとして利用される。ＴＲＴ５が整備などのため、使用できないときは、清浄ガスは減圧弁７で減圧された後、ガスホルダ6に回収される。
　このうち、ダストキャッチャ１０は、高炉ガスを、重力沈降により粗粒ダストを分離して荒ガスとした後、サイクロンを用いた遠心分離により中粒ダストを分離して半清浄ガスとするものであり、特に本発明に基づき構成されることで高い集塵性能が確保されている。
　高炉ガス処理系統１において、ダストキャッチャ１０以外の構成は既存のものと同様であるが、前述した通りダストキャッチャ１０において高い集塵性能が得られるため、乾式集塵機３および湿式集塵機４の設置数が削減されている。
　図２、図３および図４には、本実施形態のダストキャッチャ１０が示されている。
　ダストキャッチャ１０は、中間部が円筒状で上下が円錐形状とされた鋼板製の容器１１を有し、この容器１１の内部が沈降室１２とされている。
　容器１１の下端にはダスト排出弁１１１が設置されている。容器１１の上端には上部開口１１２が形成されている。
　容器１１の上方には、高炉２（図１参照）の炉頂から高炉ガスを導く導入管１３が設置されている。
　導入管１３は、先端が開口に向かって拡径する拡張管１３１とされている。拡張管１３１は、上部開口１１２から沈降室１２内へと導入され、沈降室１２の中間高さにおいて下向きに開口した状態で保持されている。
　これにより、導入管１３から導入される高炉ガスは、拡張管１３１により減速しつつ沈降室１２内に解放され、その底部に向けて流れた後、底部で反転して沈降室１２の上部開口１１２に向けて流れることになる。
　容器１１の上部には、下向きに拡がる円錐台形状の鋼板製のカバー１４が設置されている。本実施形態において、カバー１４は異なる傾斜を有する二段の円錐台形状とされ、さらに最外周となる下端には円筒部１４１が形成されている。
　カバー１４が設置される容器１１の上部には導入管１３が通されており、カバー１４は導入管１３と同軸で配置され、導入管１３がカバー１４の中心を貫通するような構成とされている。
　カバー１４の内側には、カバー１４で覆われる容器１１の上部との間の空間により、分配室１５が形成されている。
　分配室１５は、容器１１の上部開口１１２を通して、容器１１の内部の沈降室１２と連通されている。
　容器１１の周囲には、６本のサイクロン１６が円形に配列されている。
　本実施形態では、サイクロン１６は１２０度間隔で均等配置されている。なお、サイクロン１６の設置数は要求性能に応じて適宜設定すればよい。また、サイクロン１６の配列間隔も高炉ガスの容器１１内での偏流によって適宜決定すればよい。
　サイクロン１６は、下端側がテーパ管状とされた本体１６０と、その下端に設置されたダスト排出弁１６１と、本体１６０の上端から内部へと同軸で配置された排気管１６２と、本体１６０の上端の側面に形成された吸気口１６３とを備えている。
　吸気口１６３は、サイクロン１６の軸方向に沿って延びるスリット状の通路であり、前述したカバー１４の最外周の円筒部１４１に接続され、カバー１４の内部の分配室１５に連通されている。
　図４にも示すように、吸気口１６３は、サイクロン１６に必要な旋回流を形成するために、本体１６０側が本体１６０の外周に対して接線方向のノズル状とされている。一方、カバー１４に接続される側は大きく拡げられ、これにより本体１６０側でのガス流速を速くしても、分配室１５内側ではガス流速を低く抑制することができる。
　円形に配列されたサイクロン１６の上方には環状の集合管１７が設置されている。
　本実施形態において、集合管１７は、鋼管を円環状にして形成され、各サイクロン１６の排気管１６２がそれぞれ接続されている。
　集合管１７には、半清浄ガス管１７１が接続されている。これにより、各サイクロン１６から排出される半清浄ガスは、先ず集合管１７に集められ、半清浄ガス管１７１から一括して２次集塵機（乾式集塵機３または湿式集塵機４）へと送り出される。
　このような本実施形態においては、高炉２からダストを含む高炉ガスが送られると、この高炉ガスは導入管１３から沈降室１２の内部へと導入され、沈降室１２内で粗粒ダストが分離される。高炉ガスは、沈降室１２を上部まで流れる間に粗粒ダストを十分に分離された後、沈降室１２の上部開口１１２から分配室１５へと送り出され、分配室１５から各々の吸気口１６３を経て複数のサイクロン１６へ分配され、各サイクロン１６で中粒ダストが分離される。
　このような本実施形態によれば、沈降室１２を通る高炉ガスは、沈降室１２の上部から分配室１５に送り出されるまでの間に、粗粒ダストが十分に分離される。
　また、サイクロン１６の吸気口１６３と沈降室１２との間に分配室１５が介在することで、サイクロン１６に吸入される高炉ガスが高速であっても、沈降室１２内の高炉ガスに流速の影響を及ぼすことがなく、沈降室１２内で重力沈降するダストを吸い込む等の問題を回避することができる。
　さらに、サイクロン１６の排気管１６２は、沈降室１２と独立して設置された集合管１７に連通すればよいため、サイクロン１６自体の高さも沈降室１２の高さに制約を受けることがなく、サイクロン１６として機能上必要な十分な高さを確保することができる。
　本実施形態では、円錐台形状のカバー１４により分配室１５を形成したため、沈降室１２の上部との連通およびサイクロン１６の吸気口１６３との連通といった必要な機能を、簡単な構造で確実に行うことができる。また、従来のダストキャッチャに準じた中間部が円筒状で上下が円錐形状となる形状の容器１１との親和性もよく、既存のダストキャッチャの改造も容易である。
　さらに、サイクロン１６が容器１１の外部にあるため、沈降室１２内の高炉ガスの流れを乱すこともない。
　本実施形態では、サイクロン１６を円形に配列し、サイクロン１６の上方に環状の集合管１７を設置して各サイクロン１６からの排気管１６２を接続したため、各サイクロンで中粒ダストが分離された半清浄ガスを集めて、一括して２次集塵機へと送り出すことができる。
〔第２実施形態〕
　図５には、本発明の第２実施形態が示されている。
　本実施形態は、上部開口１１２およびカバー１４の内側にディフューザ２１，２２が設置されている点を除き、前述した図１～図４の第１実施形態と同じ構成を有する。従って、重複する説明は省略し、以下には異なる構成についてのみ説明する。
　上部開口１１２の内側には、円盤状のディフューザ２１が設置されている。
　ディフューザ２１は、上部開口１１２の開口縁の内周から開口内側へと内フランジ状にせり出す円環状の鋼板で形成され、ディフューザ２１の下面側には所定間隔で鋼製の補強板２１１が溶接されている。
　カバー１４の内側には、円筒状のディフューザ２２が設置されている。
　ディフューザ２２は、カバー１４の内面に下向きにせり出す円筒状の鋼材で形成され、その外周面には所定間隔で鋼製の補強板２２１が溶接されている。この際、ディフューザ２２の外径は、上部開口１１２の内径よりも小さく形成されている。
　これらのディフューザ２１，２２の表面には、それぞれ耐摩耗性のコーティングが形成されていること。
　このような本実施形態においては、ディフューザ２１により、沈降室１２から分配室１５へと流れ込んだ高炉ガス中の粗粒ダストをディフューザ２１に衝突させて、高炉ガスから分離することができる。分離された粗粒ダストは、重力で落下して直下の上部開口１１２から沈降室１２へと戻すことができる。
　また、ディフューザ２２により、分配室１５に向けて沈降室１２から出ようとする高炉ガス中の粗粒ダストをディフューザ２２に衝突させ、高炉ガスから分離することができる。分離されたダストは、沈降室１２内に戻すことができる。
　これら沈降室１２内に戻された粗粒ダストは、それぞれ容器１１の下部に沈降し、定期的にダスト排出弁１１１を通って系外に排出される。
　従って、本実施形態においては、二重のディフューザ２１，２２により、沈降室１２から分配室１５へと流れる高炉ガスに含まれる粗粒ダストを高効率で分離させ、回収することができる。その結果、分配室１５からサイクロン１６へと送られる高炉ガスに含まれる粗粒ダストを減少させ、高炉のダスト再利用を効率的に行うことができる。
　なお、円筒状のディフューザ２２については、図５のようにカバー１４の内面に下向きにせり出すものに代えて、図６のように、円環状のディフューザ２１の上面に上向きに起立するように設置してもよい。
　また、本実施形態では、ディフューザ２１，２２を二重に設置したが、何れか一方であってもそれぞれの効果を得ることができる。
　さらに、本実施形態では、ディフューザ２１，２２の表面にそれぞれ耐摩耗性のコーティングを形成したため、粉体の衝突によるディフューザの摩耗を抑制することができ、耐久性を向上させることができる。
〔第３実施形態〕
　図７には、本発明の第３実施形態が示されている。
　本実施形態は、前述した図１～図４の第１実施形態と同じ構成を有するが、第１実施形態とはサイクロン１６の吸気口１６３の形状が異なる。
　すなわち、第１実施形態では、サイクロン１６の吸気口１６３が、図４に示すように分配室１５側が拡がった形状とされていた。これに対し、本実施形態の吸気口１６３は、本体１６０側と同様に一定幅のスリット状の通路とされている。
　このような本実施形態によっても、前述した第１実施形態の各効果をそれぞれ得ることができる。
　但し、サイクロン１６の吸気口１６３が分配室１５側で拡がっていることによる、分配室１５側の流速抑制効果は得られない。しかし、１次集塵を行う沈降室１２までの間には分配室１５があり、１次集塵に対する影響までは生じることがなく、集塵性能を大きく低下させるものではない。
〔第４実施形態〕
　図８には、本発明の第４実施形態が示されている。
　本実施形態は、前述した図１～図４の第１実施形態と同じ構成を有するが、第１実施形態とは容器１１の形態およびサイクロン１６の設置状態が異なる。
　すなわち、第１実施形態では、図２に示すようにサイクロン１６が容器１１の外周に配列されていた。これに対し、本実施形態では、サイクロン１６は一部が容器１１の内側に設置され、その上端（排気管１６２がある側）および下端（ダスト容器１１１がある側）が容器１１の外部に露出されている。
　容器１１の内部には、サイクロン１６の内側に円筒状の鋼板製の隔壁１１３が設置され、この隔壁１１３の内側が沈降室１２とされている。容器１１は、第１実施形態に比べて大径に形成され、本実施形態の隔壁１１３の内径が第１実施形態の容器１１の内径と同様とされており、これにより沈降室１２の内部容積が確保されている。
　このような本実施形態によっても、前述した第１実施形態の各効果をそれぞれ得ることができる。
　とくに、本実施形態では、容器１１とサイクロン１６を接続することで構造的な強度が確保できる。この際、サイクロン１６が一部容器１１内に配置されるが、容器１１の拡張により、沈降室１２の容積を減らすことがない。
〔第５実施形態〕
　図９および図１０には、本発明の第５実施形態が示されている。
　本実施形態は、容器１１、沈降室１２、導入管１３、カバー１４および分配室１５の構成については、前述した図１～図４の第１実施形態と同じ構成を有する。従って、重複する説明は省略し、以下には異なる構成についてのみ説明する。
　前述した第１実施形態では、サイクロン１６が容器１１の周囲に円形に配列されていた。これに対し、本実施形態では、サイクロン１６が容器１１の周囲の２箇所で直線上に配列されている。なお、各列において、サイクロン１６はそれぞれ直線状に並んでいるが、相互の間隔は均等ではない。
　サイクロン１６は、本体１６０、ダスト容器１６１、排気管１６２については前述した第１実施形態と同様である。但し、サイクロン１６の配置が異なることから、カバー１４および分配室１５に対する接続を行うための吸気口１６３の形状が変更されている。
　サイクロン１６が各列で直線状に並んでいるのに対し、カバー１４の平面形状は円形であるため、各吸気口１６３の形状はカバー１４からサイクロン１６に至る間に徐々に幅が狭くなるように設定されている。
　本実施形態では、サイクロン１６が直線状に並ぶ配置となったのに伴い、第１実施形態における環状の集合管１７（図２および図３参照）を、Ｕ字形状にしている。
　本実施形態では、２列のサイクロン１６に沿って各々の上方に配置された一対の直線部１７２と、これらを連結する曲線部１７３とを有し、曲線部１７３の中間に半清浄ガス管１７１が接続されている。
　サイクロン１６は、各々の排気管１６２が直上の直線部１７２に接続され、各々から排出される半清浄ガスは、直線部１７２から曲線部１７３へと送られて２列分が合流され、半清浄ガス管１７１から２次集塵機（乾式集塵機３または湿式集塵機４）へと送り出される。
　一方、本実施形態では、サイクロン１６が直線状に並ぶ配置となったのに伴い、各列ごとにコンベア１９が設置されている。
　コンベア１９は、各列のサイクロン１６の下方に設置され、各サイクロン１６の本体１６０の下端に接続されている。すなわち、本実施形態においては、サイクロン１６で捕集されたダストは、第１実施形態のダスト排出弁１１１（図２参照）で個別に系外に排出されるのではなく、コンベア１９でダストホッパ１９２に集められ、一括してダスト排出弁１９１で系外に排出される。
　このような本実施形態によっても、前述した第１実施形態の各効果をそれぞれ得ることができる。
　さらには、サイクロン１６が直線状配置されることで、ダスト回収にコンベア１９を用いることができ、ダスト回収の作業性を大幅に向上することができる。
〔変形例〕
　なお、本発明は前記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲の変形等は本発明に含まれるものである。
　例えば、ダストキャッチャ１０における容器１１、導入管１３、カバー１４およびサイクロン１６の各形状等は実施にあたって適宜変更してもよく、設置現場の状況および要求性能に応じて設計することが望ましい。
　また、サイクロン１６の本数、配置、配列方向なども適宜変更してよい。
１…高炉ガス清浄系統
２…高炉
３…乾式集塵機
４…湿式集塵機
５…ＴＲＴ
６…ガスホルダー
７…減圧弁
１０…ダストキャッチャ
１１…容器
１１１…ダスト排出弁
１１２…上部開口
１２…沈降室
１３…導入管
１３１…拡張管
１４…カバー
１４１…円筒部
１５…分配室
１６…サイクロン
１６０…本体
１６１…ダスト排出弁
１６２…排気管
１６３…吸気口
１７…集合管
１７１…半清浄ガス管
１７２…直線部
１７３…曲線部
１９…コンベア
１９１…ダストホッパ
１９２…ダスト排出弁
２１，２２…ディフューザ
２１１,２２１…補強板

Claims (6)

  1. 　高炉ガスからダストを分離する高炉ガス用ダストキャッチャであって、
    　上部開口を有する容器の内部に形成された沈降室と、前記沈降室の内部に前記高炉ガスを導入する導入管と、前記容器の上部を覆うカバーの内部に形成されて前記上部開口を通して前記沈降室に連通された分配室と、前記沈降室の周囲に配置されかつ前記分配室の内部に連通する吸気口を有する複数のサイクロンと、を有することを特徴とする高炉ガス用ダストキャッチャ。
  2. 　請求項１に記載した高炉ガス用ダストキャッチャにおいて、
    　前記カバーは、下向きに拡がる円錐台形状とされ、
    　前記サイクロンの前記吸気口は、前記上部開口よりも下方で前記分配室に連通されていることを特徴とする高炉ガス用ダストキャッチャ。
  3. 　請求項２に記載した高炉ガス用ダストキャッチャにおいて、
    　前記上部開口の内周から内側にせり出す内フランジ状のディフューザ、前記カバーの内面の前記上部開口より内側となる領域に下向きにせり出す円筒状のディフューザまたは前記上部開口から上向きにせり出す円筒状のディフューザの少なくとも何れかが設置されていることを特徴とする高炉ガス用ダストキャッチャ。
  4. 　請求項３に記載した高炉ガス用ダストキャッチャにおいて、
    　前記ディフューザの表面には耐摩耗性のコーティングが形成されていることを特徴とする高炉ガス用ダストキャッチャ。
  5. 　請求項１から請求項４の何れかに記載した高炉ガス用ダストキャッチャにおいて、
    　前記サイクロンは円形に配列され、
    　前記サイクロンの上方には集合管が設置され、
    　前記サイクロンの排気管はそれぞれ前記集合管に接続されていることを特徴とする高炉ガス用ダストキャッチャ。
  6. 　請求項１から請求項４の何れかに記載した高炉ガス用ダストキャッチャにおいて、
    　前記サイクロンは直線上に配列され、
    　前記サイクロンの下方にはコンベアが設置され、
    　前記サイクロンの粉体排出口はそれぞれ前記コンベアに接続されていることを特徴とする高炉ガス用ダストキャッチャ。
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