JPH09267020A - スクラップ予熱排ガスの処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スクラップを予熱する際に発生する排ガス中
の油分の排出を抑制するとともに、排ガス中油分の集塵
器への持ち込みを減少させトラブルの発生を防ぐ。 【解決手段】 スクラップ溶解炉１の生成ガスでスクラ
ップを予熱する際に発生する排ガスを間接熱交換器３で
１００℃以下に冷却して、前記スクラップ溶解炉生成ガ
ス中に含まれるダストに排ガス中の油分を凝縮付着さ
せ、該ダストをプレダスター４で集塵した後、更に濾過
集塵して清浄ガスとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、金属精錬工業にお
いてスクラップを予熱し溶解するときの排ガスを清浄化
し、かつ安全に処理する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】金属スクラップを溶解し、再利用する技
術は金属精錬業界において広く用いられており、溶解の
エネルギーには主として電気が用いられている。この電
力を節減するために、溶解炉発生ガスまたは他の燃料を
用いてスクラップを予熱する技術が行き渡っているが、
スクラップに付着している切削油、塗料、またはシュレ
ッディングの過程で除去分離できなかったプラスチック
類、ゴム類が予熱時に熱分解するため、スクラップ予熱
後の排ガスはアルデヒド、ベンゼン、トルエン、スチレ
ン、その他有機化合物からなる油ミストを含有してお
り、公害上の問題があった。

【０００３】排ガス中の油分を処理する方法として従来
は、図７に示すように、スクラップ予熱後の排ガスを加
熱して排ガス中の油分を分解する方法が知られている。
たとえば、特開昭５６−１６８０８３号公報には、スク
ラップ予熱装置１０より排出されるガスを電気炉８より
排出される高温ガスと合流させることにより、ガス中の
悪臭物質等を酸化分解することが記載されている。ま
た、特開昭５９−６９６８７号公報には、スクラップ予
熱装置１０より排出されるガスを、ブロワにより電気炉
８の出側にある燃焼室９に導入することにより悪臭物質
を酸化分解することが記載されている。さらに、排ガス
を直接加熱燃焼して油分を分解除去する方法としては、
特開平７−１８０９７７号公報記載の方法がある。

【０００４】この他、スクラップ予熱後の排ガスに含ま
れる油ミストを湿式で除去する例として、特開昭６０−
２３２２２９号公報には、スクラップ予熱後ガスからプ
レダスターで油分を除去し、その後バグフィルターで処
理する時に液状の中和剤を吹き込んで濾布面において酸
性成分を除去する方法が記載されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のスクラップ予熱
後の排ガスをさらに加熱して排ガス中の油分を分解する
方法は、燃料をさらに必要とするため処理コストがかか
ること、燃焼後の高温排ガスを冷却する設備が必要であ
ることなど、経費的にも設備費的にも負担が大きくなる
問題があった。しかし、この燃焼分解法を採用しないで
予熱排ガスを単純に集塵器で処理した場合、集塵器では
油分を除去できないため出側で悪臭、白煙問題が指摘さ
れたり、集塵器（バグフィルターが主に用いられる）濾
布が油により目詰まりしたり、更に濾布に付着した油が
燃焼して濾布を焼損したりする可能性があった。

【０００６】また、スクラップ予熱後の排ガスに含まれ
る油ミストを湿式で除去する場合は、設備費が高価とな
り、メンテナンスも面倒になることは避けられない。

【０００７】したがって、大気への油分の排出を抑制す
ること、および、排ガス中油分の集塵器への持ち込みを
減少させトラブルの発生を防ぐことが重要である。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明のスクラップ予熱
排ガスの処理方法は以下の〜の通りである。

【０００９】 スクラップ溶解炉生成ガスでスクラッ
プを予熱する際に発生する排ガスを間接熱交換器で１０
０℃以下に冷却して、前記スクラップ溶解炉生成ガス中
に含まれるダストに排ガス中の油分を凝縮付着させ、該
ダストをプレダスターで集塵した後、更に濾過集塵して
清浄ガスとすることを特徴とするスクラップ予熱排ガス
の処理方法。

【００１０】 プレダスターで油分を凝縮付着させた
ダストを集塵した後の排ガスに粉体を投入し、残留油分
を粉体表面に付着させ、該粉体を濾過集塵することを特
徴とする前記のスクラップ予熱排ガスの処理方法。

【００１１】 スクラップを予熱する際に発生する排
ガスに粉体を投入し、間接熱交換器で１００℃以下に冷
却して、該粉体に排ガス中の油分を凝縮付着させた後、
該粉体を集塵除去して清浄ガスとすることを特徴とする
スクラップ予熱排ガスの処理方法。

【００１２】 前記粉体として、製鉄行程で発生する
集塵ダストまたは平均粒径が１００μｍ以下のＳｉＯ₂
および／またはＣａＣＯ₃ を用いることを特徴とする前
記またはのスクラップ予熱排ガスの処理方法。

【００１３】スクラップ予熱直後の排ガス中には、スク
ラップの種類や測定の方法にもよるが、最大で３ｇ／Ｎ
ｍ³ 程度の油分が含まれ、ダクト内で自然に冷却される
に従ってミスト状に凝縮し、極端な場合はドレーンとな
って管内の低い部分に滞留する。また、排ガス中にダス
ト等の粉体が存在するときには排ガス中の油分が凝縮し
て粉体表面が濡れてスラッジ状となり、管内に付着して
ガスの流れを妨げる。しかしながら、排ガス中の粉体濃
度と油分濃度の比率によっては、排ガス中の油分が粉体
表面に凝縮しても、管内に付着することなくそのままガ
ス中に分散して流れ、集塵器で回収除去できることがわ
かった。

【００１４】そこで本発明では、排ガス中の粉体濃度／
気体状油分濃度の比率を限界以上に保ったまま排ガスを
１００℃以下に冷却することにより、気体状油分を粉体
表面に液状油分として凝縮回収することができ、油分を
付着した粉体を集塵機で気体より分離することによって
前記問題点を解決できる。

【００１５】

【発明の実施の形態】スクラップ予熱によって発生する
排ガス中の油分は極めて多種多様であるが、粉体が共存
する状態で排ガスを冷却すると、排ガス中の油分は粉体
表面に凝縮し始め、近接する粉体の表面に付着して排ガ
スから分離される。実際に類似条件をつくって分析する
と、排ガスを低温に冷却するほど油分の除去効果は強く
現れる。そして、この油分が付着した粉体を高効率の集
塵器で除塵すれば、ガス中の油分濃度を十分低くしてス
クラップ予熱排ガスを放散できる。

【００１６】スクラップ予熱後の排ガス温度は２００〜
６００℃程度であるが、排ガスを１００℃以下に冷却す
ることにより、排ガス中の油分を粉体に付着させて除去
することができる。排ガスを冷却する際、水噴霧などに
より直接水とガスとが接触すると、ガス中水蒸気分圧が
増加し、集塵機の濾布が結露するなどのトラブルが発生
するので、ジャケット方式などの間接熱交換器を用いて
過剰の水蒸気がガスに入らないようにガス冷却を行う必
要がある。また、排ガスの冷却温度が１００℃超である
と粉体表面へ排ガス中の油分が凝縮する効果が小さく、
５０℃未満に冷却しても粉体表面へ排ガス中の油分が凝
縮する効果は大きくならないため、冷却後の排ガス温度
は５０〜１００℃が好ましい。

【００１７】スクラップ予熱後の排ガス中の油分に比べ
て排ガス中に存在する粉体量が少なければ、粉体は油分
を付着しきれず液状の油が発生したり、ダストがスラリ
ー状となって管内で付着閉塞などを生じる。スクラップ
予熱後の排ガスに投入する粉体の量は、油分濃度に対す
る粉体濃度の比で通常１０以上であれば、排ガス中の油
分を粉体表面に付着させ支障無く濾過式集塵装置を運転
できる。排ガス中の油分を除去する目的からは粉体量が
多くなることは差し支えないが、吹き込み設備、あるい
は除塵器でのダスト切り出し装置が過大になる等のマイ
ナス面があるため、必要以上に粉体投入量を増やすこと
は好ましくない。

【００１８】スクラップ予熱をスクラップ溶解炉生成ガ
スで行う場合、特に溶解炉に酸素を吹き込むときは多量
の金属ダストが発生する。このダスト量は上記の予熱に
より発生する油分を吸着するのに十分な量であるので、
特に外部より粉体を吹き込む必要はない。しかしなが
ら、溶解炉とは切り離してスクラップの予熱を行うとき
は、排ガス中に外部から粉体を所定量投入して排ガス中
の油分を凝縮付着させる必要がある。

【００１９】スクラップ予熱排ガスに外部より投入する
粉体は、排ガス中の油分を凝縮させる際の核となる粒径
のものであれば良く、従来のごみ焼却炉排ガス浄化に用
いられてきた活性炭などの高価な物質を用いる必要はな
い。単に油分の凝縮する場を与えればよいので、ある程
度粒度の細かい製鉄行程で発生する集塵ダスト、例えば
高炉ダスト、製鋼ダスト、原料集塵ダストで十分機能す
る。

【００２０】スクラップ溶解炉生成ガス中に含まれる金
属ダストを用いて上記油分の凝縮、除去を行う際に、金
属ダストは集塵器内で空気と置換されるときに酸化発熱
するため、油分付着後の金属ダストを濾過式集塵器で集
塵除去することは好ましくない。そのため、金属ダスト
を用いる場合はサイクロン等のプレダスターを設置し
て、油分が付着した金属ダストの大部分を集塵系より分
離してから乾式集塵する。ここではダストが油分を付着
して疑似粒子を形成しているため、サイクロンのような
単純な集塵器でも９０〜９５％の集塵効率となる。

【００２１】更にプレダスターと濾過式集塵器の間で粉
体を投入すれば、この油分除去効果は徹底し、排出濃度
を十分に低い値に制御することができる。

【００２２】スクラップ予熱後の排ガスに投入する粉体
として平均粒径が１００μｍ以下のＳｉＯ₂ および／ま
たはＣａＣＯ₃ の無機物を用いると、排ガス中残存油分
が新しい無機物表面に凝縮するので濾過式集塵器内での
油分燃焼の危険が少なくなり、プレダスターで集塵後に
投入するときも、残存金属ダストを無機物によって希釈
し、酸化発熱する現象を軽減できるので、排出時の排ガ
ス中油分濃度をさらに低いレベルまで下げ、かつ集塵系
統の安全性を高めることができる。

【００２３】ＳｉＯ₂ および／またはＣａＣＯ₃ の平均
粒径が１００μｍ超であると、排ガス中の油分を凝縮、
付着させるには粒径が大きすぎる。また、平均粒径が１
０μｍ未満では、粉体が凝集して５０μｍ以上の疑似粒
子となってしまい表面積に大きな変化がないため、平均
粒径は１０μｍ未満にする必要はない。

【００２４】なお、油分を付着した粉体はプレダスター
または濾過式集塵器より排出されるが、この粉体に付着
した付着油煙成分は、公知の方法、例えばペレタイザー
で造粒して高温の溶解炉に投入することにより無害化処
理することができる。

【００２５】

【実施例１】スクラップ溶解炉生成ガスに空気を吹き込
んで燃焼させてスクラップを予熱し、発生する排ガスを
間接熱交換器で冷却して、排ガス中に含まれる油分を排
ガス中のダストに付着させ、該ダストをプレダスターで
集塵した後、更に濾過集塵して清浄ガスとする例を図１
に示す。

【００２６】図１において、スクラップ溶解炉１として
は、コークスや石炭を熱源とする転炉を用いる。ただ
し、電気炉や、コークス、石炭を熱源の１部とする電気
炉などでも本発明を実施することができる。スクラップ
溶解炉１に酸素を吹き込んだ場合のダスト発生量はかな
り多く、通常は溶解金属量の１．５％がダストとして排
ガス中に混入する。なお、スクラップ溶解炉１から発生
するガスはＣＯを含んだ可燃性の高温ガスである。

【００２７】予熱装置２は充填層型スクラップ予熱装置
である。スクラップ溶解炉１から発生したガスを熱源と
して予熱装置２のスクラップ予熱槽に直接導入して予熱
することも可能であるが、ここでは予熱装置２の下部に
空気を導入してＣＯを燃焼し、ガスを昇温してスクラッ
プを高温に予熱する。予熱装置２としては、この他にバ
ケット加熱方式、水平コンベア方式、キルン方式などあ
るが、いずれも予熱中に油分を発生する現象は同一であ
り、本発明法により一様に処理できるものである。

【００２８】間接熱交換器３は、スクラップ予熱装置出
側排ガスを１００℃以下、望ましくは５０℃まで冷却す
る。冷却にあたって水と排ガスとが直接接触することを
避けるため、ジャケット方式の間接冷却が好ましい。こ
の間接熱交換器３の内部でダスト含有ガスが熱を奪われ
て低温になるに従い、ガス中の気体状油分が凝縮して液
化し、ダスト表面に付着してガスにより運ばれる。

【００２９】サイクロンからなるプレダスター４は、間
接熱交換器３で冷却され油分を付着したダストを除去す
る。このプレダスター４出側では排ガス中ダスト、油分
の量は著しく減少しているが、油分が付着したダストが
残存している。そこで集塵効率の高い濾過式集塵器６で
除塵し、出側ガスへのダスト流出を防ぐことが必要であ
る。そのため濾過式集塵器６としては、特に処理ガスが
この場合常温に近いため、比較的安価なバグフィルター
を採用した。

【００３０】図１に示す態様で表１に示す操業条件でス
クラップ予熱時に発生する排ガスに含まれる油分の除去
を行った結果、スクラップ予熱時に発生する排ガスに含
まれる油分に対する金属ダストの比が約３０倍と多い状
態で間接熱交換器で９５℃まで冷却したため、排ガスに
含まれる油分を金属ダストに付着除去することができ、
濾過集塵後の排ガスの含塵量を０．００３ｇ／Ｎｍ³ 、
油分量を０．２３ｇ／Ｎｍ³ に低減して排出することが
できた。

【００３１】

【表１】

【００３２】

【実施例２】スクラップ溶解炉生成ガスに空気を吹き込
んで燃焼させてスクラップを予熱し、発生する排ガスを
間接熱交換器で冷却して、排ガス中に含まれる油分を排
ガス中のダストに付着させ、該ダストをプレダスターで
集塵した後、プレダスター出側の排ガスに更に水酸化カ
ルシウムを投入してから濾過集塵して清浄ガスとする例
を図２に示す。

【００３３】図２の例は、図１の例においてプレダスタ
ー４の出側排ガスに粉体吹き込み５として更に平均粒径
２０μｍの水酸化カルシウムの粉体を投入し、排ガス中
にわずかに残存する油分を吸着除去した。水酸化カルシ
ウムは、都市ごみ焼却炉ですでに実施されているよう
に、排ガス中に含まれるＨＣｌをＣａＣｌ₂ の形で除去
することができる。

【００３４】その結果、表２に示すように濾過集塵後の
排ガスの含塵量を０．００３ｇ／Ｎｍ³ 、油分量を０．
２０ｇ／Ｎｍ³ と実施例１より更に低減して排出するこ
とができた。

【００３５】

【表２】

【００３６】また、図３に示すようにプレダスター４と
濾過式集塵器６との間に別途間接熱交換器７を設置して
プレダスター４出側の排ガスを更に冷却すれば、油分は
更にガスよりダストへ移行するので、将来この方面に厳
しい規制が設けられたときには間接熱交換器７は有効な
対策となる。しかし、現在の環境情勢では、間接熱交換
器７を設置しなくとも間接熱交換器３で排ガス温度を５
０〜１００℃まで冷却すれば集塵出側油分濃度は満足で
きるものとなる。

【００３７】

【実施例３】スクラップ溶解炉の発生ガスで直接スクラ
ップを予熱し、発生する排ガスを間接熱交換器で冷却し
て、排ガス中に含まれる油分を排ガス中のダストに付着
させ、該ダストをプレダスターで集塵した後、プレダス
ター出側の排ガスに更に水酸化カルシウムを投入してか
ら濾過集塵して清浄ガスとする例を図４に示す。

【００３８】表３の操業条件でスクラップ予熱時に発生
する排ガスに含まれる油分の除去を行った結果、スクラ
ップ予熱時に発生する排ガスに含まれる油分に対する金
属ダストの比が約２５倍と多い状態で間接熱交換器で７
９℃まで冷却し、更に水酸化カルシウムを投入したた
め、排ガスに含まれる油分を金属ダストに付着除去する
ことができ、濾過集塵後の排ガスの含塵量を０．００３
ｇ／Ｎｍ³ 、油分量を０．１９ｇ／Ｎｍ³ に低減して排
出することができた。

【００３９】

【表３】

【００４０】この場合、スクラップ溶解炉からの高温可
燃ガスは予熱装置下部で空気により燃焼させず、そのま
まスクラップ層を通過させるので、スクラップ予熱温度
は平均４００℃と高くない。しかし、このときの排ガス
は９００ｋｃａｌ／Ｎｍ³ の発熱量を有しており、上記
フローを経由して清浄化し、ボイラで燃料として使用し
た。

【００４１】なお、粉体吹き込み５を行わなかった場合
は、濾過集塵後油分量は０．２２ｇ／Ｎｍ³ と少し増加
した。

【００４２】

【実施例４】スクラップ予熱を溶解炉とは切り離し、バ
ケット式の予熱装置２を用い灯油を燃料として予熱した
例を図５に示す。この場合、油分を凝縮付着させるため
のダストが溶解炉より供給されないので、油分を捕集す
るためには不足する。そのため、溶解炉集塵器よりダス
トを回収し、間接熱交換器３前のガスに吹き込んでい
る。

【００４３】この実施例において、溶解炉集塵ダストの
代わりに２００メッシュ（７５ミクロン）以下８０％に
粉砕した石灰石を排ガス中に投入した。そのときの集塵
系の運転状況はダストを投入したときと変化はなかっ
た。なお、石灰石の微粉は酸化発熱の問題がないため、
本実施例ではプレダスターを用いずに濾過式集塵器６で
直接に油分が付着したダストを集塵回収したが、プレダ
スターを用いても構わない。

【００４４】表４の操業条件でスクラップ予熱時に発生
する排ガスに含まれる油分の除去を行った結果、スクラ
ップ予熱時に発生する排ガスに含まれる油分に対する石
灰石の比を約１５倍として投入し、間接熱交換器で９５
℃まで冷却し、更に水酸化カルシウムを投入したため、
排ガスに含まれる油分を石灰石に付着除去することがで
き、濾過集塵後の排ガスの含塵量を０．００３ｇ／Ｎｍ
³ 、油分量を０．１８ｇ／Ｎｍ³ に低減して排出するこ
とができた。

【００４５】

【表４】

【００４６】

【実施例５】スクラップ溶解炉生成ガスに空気を吹き込
んで燃焼させてスクラップを予熱する際に発生する排ガ
スに、建家集塵ガスを混入してガス温度を５５〜８０℃
に冷却し、排ガス中に含まれる油分を排ガス中のダスト
に付着させ、該ダストをプレダスターで集塵した後、プ
レダスター出側の排ガスに更に水酸化カルシウムを投入
してから濾過集塵して清浄ガスとする例を図６に示す。

【００４７】この場合、油分を吸着させるダストはスク
ラップ溶解炉１からのダストでまかなわれる。スクラッ
プ溶解炉生成ガスは予熱装置２の入り口で空気により完
全に燃焼され、ＣＯは皆無となった。また、プレダスタ
ー出側排ガスに投入する粉体として平均粒径２０μｍの
水酸化カルシウムを使用し、残存油分の吸収と塩酸ガス
除去を行った。

【００４８】表５の操業条件でスクラップ予熱時に発生
する排ガスに含まれる油分の除去を行った結果、スクラ
ップ予熱時に発生する排ガスに含まれる油分に対する金
属ダストの比が約３０倍と多い状態で建家集塵ガスで４
５℃まで冷却したため、排ガスに含まれる油分を金属ダ
ストに付着除去することができ、更に水酸化カルシウム
を投入したため、排ガスに含まれる油分を水酸化カルシ
ウムに付着除去することができ、濾過集塵後の排ガスの
含塵量を０．００３ｇ／Ｎｍ³ 、油分量を０．０９ｇ／
Ｎｍ³ に低減して排出することができた。

【００４９】

【表５】

【００５０】

【発明の効果】本発明ではスクラップ予熱排ガス処理の
際燃焼手段に頼らず、油分のダストへの凝縮効果を利用
するため、簡易でしかも効果が高く、かつ火災等の懸念
を払拭する。さらに、燃焼を必要としないので、転炉ガ
スのような可燃ガスもスクラップ予熱後この方法で清浄
化し、燃料ガスとして回収可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施態様を示す図である。

【図２】本発明の他の実施態様を示す図である。

【図３】本発明の他の実施態様を示す図である。

【図４】本発明の他の実施態様を示す図である。

【図５】本発明の他の実施態様を示す図である。

【図６】本発明の他の実施態様を示す図である。

【図７】従来の方法を示す図である。

【符号の説明】

１ スクラップ溶解炉 ２ 予熱装置 ３、７ 間接熱交換器 ４ プレダスター ５ 粉体吹き込み ６ 濾過式集塵器 ８ 電気炉 ９ 燃焼室 １０ スクラップ予熱装置 １１ 排ガス燃焼室 １２ 冷却塔 １３ バグフィルター １４ ファン

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スクラップ溶解炉生成ガスでスクラップ
   を予熱する際に発生する排ガスを間接熱交換器で１００
   ℃以下に冷却して、前記スクラップ溶解炉生成ガス中に
   含まれるダストに排ガス中の油分を凝縮付着させ、該ダ
   ストをプレダスターで集塵した後、更に濾過集塵して清
   浄ガスとすることを特徴とするスクラップ予熱排ガスの
   処理方法。
2. 【請求項２】 プレダスターで油分を凝縮付着させたダ
   ストを集塵した後の排ガスに粉体を投入し、残留油分を
   粉体表面に付着させ、該粉体を濾過集塵することを特徴
   とする請求項１記載のスクラップ予熱排ガスの処理方
   法。
3. 【請求項３】 スクラップを予熱する際に発生する排ガ
   スに粉体を投入し、間接熱交換器で１００℃以下に冷却
   して、該粉体に排ガス中の油分を凝縮付着させた後、該
   粉体を集塵除去して清浄ガスとすることを特徴とするス
   クラップ予熱排ガスの処理方法。
4. 【請求項４】 前記粉体として、製鉄行程で発生する集
   塵ダストまたは平均粒径が１００μｍ以下のＳｉＯ₂ お
   よび／またはＣａＣＯ₃ を用いることを特徴とする請求
   項２または３記載のスクラップ予熱排ガスの処理方法。