JPH0356086B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は主としてムライト質、コージライト質
などの耐熱衝撃性に優れたセラミツクス材料から
なる筒を用いて、例えば1100℃程度といつた高
温の含塵ガスをも集塵処理できるような含塵ガス
の処理方法に関する。

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

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

［発明の目的］ したがつて、本発明の目的は、上記のような従
来技術の問題点に鑑み、設置面積を小さくするこ
とができ、かつ、高温の排ガスを工業的規模で処
理できるようにした含塵ガスの処理方法を提供す
ることにある。

［発明の構成］ 本発明は、セラミツクス材料からなる筒の上
端部と下端部とをそれぞれ上部管板と下部管板と
を用いて粉塵の流通を実質的にシールしつつ支持
し、含塵ガス入口および清浄ガス出口を有する缶
体内に前記筒を収容し、前記含塵ガス入口から
の含塵ガスを５〜50ｍ／ｓの下向き速度で前記
筒内に導入し、かつ前記含塵ガスは前記筒内を
旋回しながら流れるようにされてなることを特徴
とする高温の含塵ガスの処理方法である。

本発明の好ましい態様においては、含塵ガスは
筒の下部においても軸方向速度を有するように
されている。

本発明によれば、含塵ガスを缶体の含塵ガス入
口から筒内に導入し、筒壁を通して筒外に
流出させる過程で粉塵を除去し、清浄ガスを清浄
ガス出口から取り出すことができる。

筒は一本であつてもよいが、複数本の筒を
相互に平行に立設して筒群を形成するのが好ま
しい。

各筒は上端部から下端部まで一体物として形
成してもよいが、一般に長尺一体物のセラミツク
ス筒はその調製に際しハンドリングや焼成の過
程で変形しやすいため、多孔質固体からなる短尺
の単位筒を連結して一本の筒となすのが好ま
しい。この際、筒ないしは筒群における単位
筒の連結部をシールするとともに管板によつて
支持すると、筒ないしは筒群は充分な耐振性
および強度を有する。

筒、特には単位筒を連結してなる長尺の
筒に含塵ガスを５〜50ｍ／ｓの比較的高速で上部
から下方に向つて導入することにより、筒一本
当りの処理風量を大きくして設置スペースを小さ
くすることができる。

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

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

なお、筒内に導入する際の含塵ガスの下向き
速度が５ｍ／ｓより小さいと後述するエロージヨ
ンが効果や粉塵凝集効果が充分でなく、また50
ｍ／ｓより大きいと筒そのものに対するエロー
ジヨンが無視できなくなる。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。

第１図において、筒１は複数、この実施例の
場合５本の単位筒を上下方向に連結して形成さ
れている。そして、複数本の筒１が缶体２内に
収容されている。缶体２は断熱材３を内張りされ
た鋼板で形成され、全体として塔状をなしてい
る。缶体２の上端には含塵ガス入口２ａが形成さ
れ、側壁には清浄ガス出口２ｂが形成され、下端
には粉塵ホツパー２ｃが形成されている。また、
筒１の上端部には上部管板４ｃが設けられ、
筒１の下端部には下部管板５が設けられ、筒１
の連結部に対応する箇所には中部管板４ｄ（この
実施例の場合では４枚）が設けられている。これ
らの上部管板４ｃ、中部管板４ｄおよび下部管板
５はいずれも水冷管板とされ、缶体１に内包され
ている。そして上部管板４ｃおよび中部管板４ｄ
はそれぞれ複数の筒１の上端部および連結部を
支持し、下部管板５は複数の筒１の下端部を支
持している。

第２図を併せて参照すると、各管板４ｃ，４
ｄ，５は内部に水ジヤケツトを有し、外周一箇所
に冷却水入口４ａ，５ａが形成され、外周のそれ
と対向する箇所に冷却水出口４ｂ，５ｂが形成さ
れている。また、各管板４ｃ，４ｄ，５は鋼板で
形成され、上下面に断熱材６が張られている。こ
れらの管板４ｃ，４ｄ，５によつて、缶体２内に
は清浄ガス室２ｄが形成される。

そして、第３図に示すように中部管板４ｄは
筒１の連結部をシール７を介して支持しており、
第４図に示すように上部管板４ｃは筒１の上端
部をシール７を介して支持している。また、第５
図に示すように、下部管板５はシール７を介して
筒１の外周を支持すると共に、リブ５ｃによつ
て筒１の下端を支持している。シール７は含塵
ガス中の粉塵の流通を実質的にシールするもので
あればよく、セラミツクスフアイバロープ、カー
ボンフアイバグランドパツキン、ステンレス鋼な
どのメタルフアイバロープなどが用いられる。

筒１はセラミツクス材料からなり、セラミツ
クスとしては耐熱衝撃性のよいムライト質、コー
ジライト質、炭化ケイ素質、窒化ケイ素質などが
望ましい。含塵ガス中の粉塵の平均粒径、粒径分
布および目的とする清浄ガスの含塵率などによ
り、筒１の多孔体の平均気孔径は適宜選択され
るが、粉塵の平均粒径に対し、多孔体の平均気孔
径は0.2〜６倍、特に0.5〜３倍であることが高い
集塵率、高い処理速度を得るには好適である。

筒１を構成する単位筒の長さは、筒の強
度、筒の固有振動数と気柱振動などの起振振動
数との関係、筒の組込み時や開放時におけるハ
ンドリングの容易さ、管板４ｃ，４ｄ，５のコス
ト、気孔サイズ、空間率などを考慮して決定しな
ければならないが、例えば耐熱衝撃性の大きいβ
−コージライト質セラミツクスを筒に使用する
場合、0.8ｍ〜２ｍが適当である。また単位筒
は、上記条件を損なわない範囲で、より短い多孔
質筒を、継手を介して、または介さずして、耐
熱性無機質接着剤などにより長手方向に接合した
もとであつてもよい。

次に、この集塵装置の作動について説明する
と、第１図において含塵ガスＧは含塵ガス入口２
ａより缶体２内に流入し、上部管板４ｃによつて
分散され、各筒１内に５〜50ｍ／ｓの流速で導
入される。この場合、バグフイルタと違い、本発
明における筒１は硬度が大で化学的に安定なセ
ラミツクス材料で形成されているため、含塵ガス
をこのような高速で筒１に導入してもエロージ
ヨンは殆どない。これに対し、材質は何であれ、
布状、フエルト状筒を用いたバグフイルタでは
エロージヨン防止の面から筒内流速は２ｍ／ｓ
以下に制限される。そして、含塵ガスは筒１内
を下降しつつ徐々に筒壁を通つて清浄ガスＨと
なつて清浄ガス室２ｄを経て各清浄ガス出口２ｂ
から排出される。

含塵ガスの軸方向流速は筒１の入口から下方
に向うに従いほぼ直線的に低下し、最下部でほぼ
ゼロとなる。含塵ガスが高速で筒１内に流入す
るため、粗大な粉塵は大きな運動エネルギーを有
しており、含塵ガスの軸方向流速が低下しても下
方への運動を持続し、お互いの衝突により凝集の
度合いを高め、微細な粉塵をも付着させながらホ
ツパー２ｃ内に沈降分離される。微細な粉塵はガ
スの粘性の影響を受けて半径方向のガスの流れに
乗り、筒１の内壁表層付近の気孔を粉塵粒子に
よるブリツジを形成しつつ埋めるが（含塵ガスは
このブリツジにより精密濾過される）、高速で下
降する粗大粉塵によるエロージヨン効果により、
内面にはみ出して堆積することはない。更に含塵
ガスを旋回しながら流すことによりこのエロージ
ヨン効果を高めることができる。このため、清浄
ガスによる逆洗は全く必要ないか、必要であつて
も下部の清浄ガス室２ｄのみで充分である場合が
多い。

このようにして、長尺な複数の筒１内に比較
的高速で含塵ガスを旋回させて導入することによ
り、工業的規模で迅速に集塵を行なうことができ
る。また、各筒１の上下端部および連結部は複
数の管板４ｃ，４ｄ，５によつてシール７を介し
て支持されているので、筒１は充分な強度を有
すると共に、シール７や管板４ｃ，４ｄ，５によ
つて振動が減衰され、耐振性も有する。

そして、含塵ガスの処理中、冷却水入口４ａ，
５ａから管板４ｃ，４ｄ，５内を通つて冷却水出
口４ｂ，５ｂへと冷却水が流れるので、管板４
ｃ，４ｄ，５の熱損傷が防止される。さらに、缶
体２には断熱材３が内張りされ、管板４ｃ，４
ｄ，５の上下面には断熱材６が張られているの
で、筒１から清浄ガス室２ｄに流出した清浄な
ガスをできるだけ熱損失することなく取り出すこ
とができ、以後の熱エネルギーの回収を効率的に
行なうことができる。また、これらの断熱材３，
６は缶体２や水冷管板４，５の熱損傷も防止す
る。

なお、本発明では、含塵ガスを筒１内に導入
し、清浄ガスを筒１の外周から取り出すように
しているが、この場合、導入時の下向き速度を５
〜50ｍ／ｓとし、例えば各筒１の入口部に旋回
羽根を設けて含塵ガスが筒１内を旋回しながら
流し、含塵ガスの粉塵に遠心効果を与える。ま
た、ガスの粘性、粉塵の比重、粒径分布、流速等
の条件によつては、旋回羽根を筒１の中間に設
けてもよい。

さらに、筒１の内壁に付着する粉塵のブリツ
ジに対するエロージヨン効果を上げるため、粉塵
ホツパー２ｃの上部、より正確には筒１の下方
であつて堆積粉塵層の上方部分から少量のガスを
抜き出して、筒１の下部においても含塵ガスに
若干の軸方向速度を与えるようにしてもよい。す
なわち、粉塵ホツパー２ｃにおいて粉塵が堆積せ
ず、かつ粉塵が落下してこない部位に抜出口を開
口し、その外部に抜出管を接続すればよい。抜き
出した含塵ガスを集塵処理するには二つの方法が
例示できる。

一つは抜き出した含塵ガスの全量をフアンまた
はブロワで含塵ガス入口２ａに還流するもので、
この抜き出した含塵ガスの含塵量が多い場合やそ
の温度が高い場合などには翼車の一部または全部
をセラミツクス製としたフアンまたはブロワが好
ましく使用される。

もう一つは、抜き出した含塵ガスを従来より公
知の集塵装置で除塵するもので、この集塵装置と
しては小型かつ高集塵率という点でバグフイルタ
が望ましいが、電気集塵機、マルチクロン、また
はスクラバなどでもよい。抜き出した含塵ガスが
高温の場合には、冷却後に上述の従来型集塵装置
に導いてもよく、または直接にスクラバに導いて
もよい。

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

さらに、中部管板４ｄの上下に連通する透孔を
設け、上下の清浄ガス室２ｄ間の流通を可能にさ
せ、清浄ガス出口２ｂを一つにすることもでき
る。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、筒の
上下端部をそれぞれ管板に用いてダストタイトに
シールしつつ支持し、５〜50ｍ／ｓという比較的
高速の下向き速度で含塵ガスをこの筒内に旋回
させながら導入するようにしたので、含塵ガスか
らの集塵処理にあたつてエロージヨン効果や粉塵
凝集効果が充分に発揮され、かつ、筒そのもの
のエロージヨンも殆どなく、結果として筒一本
あたりの処理風量を大きくでき、設置スペースを
小さくすることができる。

さらに単位筒を連結して一本の筒となし、
その連結部をもダストタイトにシールするととも
に管板によつて支持することにより、筒として
セラミツクスなどの材質を採用しても充分な強度
および耐振性を付与することができる。

したがつて、本発明は、高温の含塵ガスを冷却
することなく工業的規模で効率良く処理すること
を可能とし、熱エネルギーを有効に回収すること
ができるので、その省エネルギー効果は全産業を
通じて膨大なものになると確信する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す縦断面図、第
２図は同実施例の平面図、第３図は第１図におけ
るＲ部分の拡大断面図、第４図は第１図における
Ｔ部分の拡大断面図、第５図は第１図におけるＳ
部分の拡大断面図である。 １……筒、２……缶体、２ａ……含塵ガス入
口、２ｂ……清浄ガス出口、２ｃ……粉塵ホツパ
ー、４ｃ……上部管板、４ｄ……中部管板、５…
…下部管板、７……シール。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ セラミツクス材料からなる筒の上端部と下
   端部とをそれぞれ上部管板と下部管板とを用いて
   粉塵の流通を実質的にシールしつつ支持し、含塵
   ガス入口および清浄ガス出口を有する缶体内に前
   記筒を収容し、前記含塵ガス入口からの含塵ガ
   スを５〜50ｍ／ｓの下向き速度で前記筒内に導
   入し、かつ前記含塵ガスは前記筒内を旋回しな
   がら流れるようにされてなることを特徴とする高
   温の含塵ガスの処理方法。 ２ 前記含塵ガスは前記筒の下部においても軸
   方向速度を有するようにされてなる特許請求の範
   囲第１項または第２項記載の処理方法。