JPS6230242B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は高炉排ガス中の塵埃を高効率に除去し
て清浄ガスとし、この清浄ガスの保有するエネル
ギーを利用するようにした高炉排ガス処理設備に
関するものである。

従来の高炉排ガス処理設備では、高炉排ガスが
高温（100〜200℃前後）、高圧（１〜３気圧前
後）で且つ10ｇ／Ｎm³程度の塵を含んでいること
から、塵含有量を５〜10mg／Ｎm³程度まで低下さ
せるために除塵した後、ガスの保有するエネルギ
ーを回収するようにし、エネルギー回収後のガス
は貯蔵して再び高炉用ガスとして使用させるよう
にしてある。

しかしながら、従来の処理設備では、使用する
集塵器の捕集効率が低かつたり、連続的な集塵が
行えない等の問題を含んでいる。

即ち、従来使用されている集塵器には、湿式と
乾式がある。湿式集塵方式は、含塵ガスにガス洗
浄水を接触させることにより除塵するものである
が、水分が蒸発してガス量が増加し、これに伴い
下流部の諸設備が大型になると共に、回収したガ
ス中に水分が含まれるので単位容量当りの発熱量
が小さくなり、又ガスは60℃位まで冷却されるの
で、高炉排ガスの有する顕熱を有効に回収するこ
とができない問題がある。この点、乾式集塵方式
は、砂等の耐摩耗性濾過材を層状にして集塵部を
構成しているため、塵埃を高性能、低圧損で除去
し高温、高圧のままの清浄ガスが取り出せること
から、最近では湿式集塵方式に代えて用いられる
に至つている。

乾式集塵方式では、湿式集塵方式に比してガス
温度、熱量、圧力の低下が少ないため、高温、高
圧で塵を含む大量の高炉排ガスの処理に用いれ
ば、エネルギーの有効な利用が図れることが理解
できる。

しかし、従来の乾式の集塵器は、鉛直に配し
た金網とか金属製多孔板同志の間に、砂、砂利等
の耐摩耗性濾過材を充填し、これを連続的又は断
続的に移動させるようにし、横方向に流れるガス
が濾過材の層を通るときにガス中の塵埃を捕集
し、捕集された塵埃は濾過材とともに移動させた
後、濾過材より分離させるようにしたものとか、
底板として金網又は金属製多孔板を用いた円筒
体内に耐摩耗性濾過材を充填させ、該充填層を円
周方向に断続的として充填層間に塵埃の沈降用空
間を形成させ、更に外部から各充填層下方へ送気
させる送風管を回転自在に備え、ガスが充填層を
通るときに捕集した塵埃を、充填層を吹き上げら
れる逆風によつて浮遊させるようにしたもの、等
が知られている。

しかし、の集塵器は、濾過材が上から下へ移
動させられているため、捕集された塵埃が濾過材
とともに上から下へ移動するとき下方のみならず
ガス下流側へも移動する。そのため、一旦捕集さ
れた塵埃がガスとともに集塵器の下流側へ流出し
捕集効率が低下することになる。この捕集効率を
上げるためには、充填層を多層にする必要があ
り、設備が大型となること、又濾過材を移動循環
させるための手段も必要となる、等の問題もあ
る。

の集塵器は、外部からの送風による充填層の
吹き上げにより浮遊させられた塵埃を、円周方向
に並んでいる塵埃沈降用空間より下方へ沈降させ
排出するものであるため、浮遊させられた塵埃の
排出が迅速に行われないと共に、外部から空気を
導入させる送風管が必要であり、又塵埃沈降用の
空間の存在によりガスの連続的な清浄化が行えな
い、等の問題がある。

本発明は、塵埃を含む大量の高炉排ガスから効
率よく塵埃を捕集し、捕集した塵埃はガスと共に
積極的に連続的に回収して更に除塵し、清浄ガス
の保有するエネルギーを有効に回収しようとする
もので、上部にガス入口を又下部に清浄ガス出口
を有しガスが上方から下方へ流れるようにした容
器と、該容器の中心部に配設された縦向きの粗粒
ダクトと、該粗粒ダクトの上方に接続され前記容
器内上部を横行するガス中から自重により除去さ
れた粗粒を受ける、上端が大径の逆円錐状のホツ
パーを有する粗集塵器と、前記粗粒ダクトの外周
に同心状に配設された回転自在な回転筒と、前記
容器内の粗集塵器ホツパーより下方に回転筒外周
側に位置するよう配設され砂等の濾過材を充填さ
れた水平環状の充填層と、該充填層の上方に配設
され充填層に捕集された塵埃を充填層を下方から
上方へ逆流するガスにより浮遊、吸引させる洗浄
フードと、一端が該洗浄フードに接続され他端側
が前記回転筒に固着された微粒ダクトと、回転筒
の下部に配設され前記洗浄フードから微粒ダクト
を介して導入されたガスと塵埃を吸引する吸引ガ
ス管を備えた乾式集塵器と、前記吸引ガス管から
吸引されたガスから塵埃を分離するサイクロン集
塵器と、該サイクロン集塵器で除塵されたガスか
ら更に除塵を行うバグフイルターと、該バグフイ
ルターで除塵された清浄ガスを吸引するブロアー
を備えた吸引ガス清浄装置と、前記乾式集塵器の
清浄ガス出口及び吸引ガス清浄装置からの清浄ガ
スが導入されて駆動されるタービンと、該タービ
ンにより回転される発電機を備えたエネルギー回
収部と、を設けたことを特徴とするものである。

以下、本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。

第１図は本発明の高炉排ガス処理設備の全体を
概略的に示すもので、本発明の高炉排ガス処理設
備は、大別して、高炉１の炉頂よりガス導入管２
を通して導入される排ガスを乾式で集塵する乾式
集塵器と、該乾式集塵器で捕集された塵埃を
ガスとともに吸引してガス清浄化を行わせる吸引
ガス清浄装置と、該吸引ガス清浄装置からの
ガスと上記乾式集塵器で清浄にされたガスから
エネルギーを回収するエネルギー回収部とから
なり、エネルギーを回収した清浄ガスはガスホル
ダー３に貯蔵される。

上記乾式集塵器は、その一例の詳細を第２図
に示すように構成する。即ち、上部にガス入口６
を有し下部に清浄ガス出口７を有する容器５内中
心部に、頂部に粗集塵器８を構成する大径のホツ
パーを有する粗粒ダクト９を備え、又容器５内の
上記粗集塵器８の下流側に、金網、金属製多孔板
等１１を底板とし砂等の粒でほぼ均一な粒径を有
する耐摩耗性濾過材１２を充填させてフイルター
集塵方式としてなる充填層１０，１０′を上下二
段に円周方向に配設し、該充填層１０，１０′を
半径方向に仕切板１３にて複数に仕切ると共に、
第３図に示す如く放射状に延びる多数の仕切板１
３′にて円周方向にも多数に仕切り、充填層１
０，１０′を各々多数の隣接した小室に区画し、
上流側のガスが必ず充填層１０，１０′を通るよ
うにする。

上記粗粒ダクト９の外側には、回転筒１４を同
心状に配して、粗粒ダクト９に対してガスシール
１５により気密にすると共に、充填層１０，１
０′を支持する上下２段のボツクスガーター１
６，１６′及び容器５の下面に、ガスシール１７
を介して回転筒１４を気密にし、回転筒１４は気
密を保持しながら回転できるようにする。回転筒
１４の回転に対しては、上段のボツクスガーダー
１６に取り付けたガイドローラ１８により回転筒
１４の上部をガイドし、又回転筒１４の下端部外
周に取り付けたレール兼歯車１９を、容器５に取
り付けられたガイドローラ２０にて受け、駆動装
置２１により動力伝達装置２２を介して回転筒１
４が回転させられるようにする。この回転筒１４
には、上下２段の充填層１０，１０′に対応させ
た微粒ダクト２３，２３′を円周上複数個所に固
定し、又充填層１０，１０′の上流側、即ち、充
填層上面に且つ半径方向の区画数及び区画大きさ
に対応させた数及び大きさの洗浄フード２４，２
４′を配し、上段の充填層１０の上流側にある各
洗浄フード（第２図では半径方向外側の充填層部
分に対応するものが示されている）２４を、上段
に固定された上記微粒ダクト２３に各々連設し、
同様に下段の充填層１０′の上流側にある各洗浄
フード（第２図では半径方向内側の充填層部分に
対応するものが示されている）２４′も、回転筒
１４の下段に固定した微粒ダクト２３′に連接
し、回転筒１４の回転により上下の洗浄フード２
４，２４′が旋回移動できるようにする。尚、上
記洗浄フード２４，２４′は、充填層１０，１
０′の、円周方向に各々仕切られた小室の充填層
部の大きさにほぼ一致する大きさとしてあり、且
つ旋回移動方向の前後側に第３図に示す如くスカ
ート２５を有し、移動中に円周方向に隣接する各
小室の充填層部に洗浄フード２４，２４′が跨つ
ても吸引作用ができるようにしてあり、又上記各
微粒ダクト２３，２３′は回転筒１４より吸引ガ
ス清浄装置に吸引ガス管２６，２６′により接
続させ、又粗粒ダクト９は吸引ガス管２６″によ
り同様に接続させてある。２７は必要に応じて設
ける蓄熱器で、粗集塵器８を通つたガスの温度を
均一にするためのものである。２８は伸縮管であ
る。

次に、前記した吸引ガス清浄装置は、サイク
ロン集塵器２９と、バグフイルター３０と、ブロ
アー３１とからなる。サイクロン集塵器２９は、
第５図に示すように、脚３２上のホツパービン３
３の上部に、前記乾式集塵器の吸引ガス管２
６，２６′，２６″と接続するサイクロン３４，３
５，３６を備え、吸引されるガスが各サイクロン
３４，３５，３６に各々接線方向より入つて旋回
流となるようにし、且つ各サイクロン３４，３
５，３６には、頂部に塵埃を分離したガスをバグ
フイルター３０に導入するガス管３７を接続し、
又ホツパービン３３の下部には、各サイクロン３
４，３５，３６でガスから分離された塵埃の切り
出し部３８を有する。

バグフイルター３０は、第６図に示す如くサイ
クロン集塵器２９で除塵後のガスを更に除塵する
ものであり、又ブロアー３１は、バグフイルター
３０で除塵後の清浄ガスを吸引するためのもので
あり、清浄ガスを清浄ガス管４によりエネルギー
回収部へ導く。

更に前記エネルギー回収部は、本実施例では
ガスタービン３９を示しており、乾式集塵器か
らの清浄ガスを導くために清浄ガス出口７に接続
した清浄ガス管４０、及び吸引ガス清浄装置の
清浄ガス管４をタービン３９の入側に接続し、清
浄ガスの保有する圧力及び温度エネルギーにより
エネルギー回収用のタービン３９を回してエネル
ギーの有効な回収が図れるようにしてある。

尚、４１は発電機、４２はセプタム弁であり、
タービン３９を回さないときに減圧してガスホル
ダー３にガスを導く働きをする。

本発明の高炉排ガス処理設備は、上記のような
構成としてあるので、今、高炉１の炉頂より排ガ
スが乾式集塵器の容器５内に上部から導入され
ると、先ず粗集塵器８の存在によりガスが横方向
へ流されて下流側へ進むことになる。このときの
ガスの横行で粗塵（鉄鉱石で200μ以上程度）は
自重によつて粗集塵器８のホツパー内に落下す
る。このように重力式の集塵方式で粗塵を除去し
たガスは、充填層１０，１０′の順に通過して清
浄化される。

充填層１０は円周方向に連続的に形成してある
ため、ガスは必ず充填層１０の濾過材１２を通
り、更に下段の充填層１０′をも通り、このとき
塵埃は充填層１０，１０′で捕集され、清浄化さ
れたガスはガス出口７より容器５外へ清浄ガス管
４０によつて出され、エネルギー回収部へと導
かれることになる。

各充填層１０，１０′の各上流側にある洗浄フ
ード２４，２４′は、駆動装置２１により回転す
る回転筒９とともにゆつくり旋回しており、洗浄
フード２４，２４′で上面を覆われた充填層１
０，１０′の各小室部は、フード２４，２４′内が
ブロアー３１による吸引により負圧となつている
ことから、充填層１０，１０′を通過したガスの
一部が各々の充填層を下から上へと逆流させられ
ることによつて流動層状態にされる。これにより
洗浄フード２４，２４′のあるところでは、充填
層１０，１０′に捕集されて堆積させられた塵埃
は、逆流するガスによつて浮遊させられる（第３
図は浮遊状態を示す）。このようにして洗浄フー
ド２４，２４′の移動に伴い充填層１０，１０′が
連続的に流動化されて浮遊した塵埃が洗浄フード
２４，２４′で吸引され、流動化に供したガスと
ともに微粒ダクト２３，２３′を経て各段の洗浄
フード２４，２４′ごとの吸引ガス管２６，２
６′を通り吸引ガス清浄装置におけるサイクロ
ン集塵器２９のサイクロン３４，３５へ分かれて
導入される。一方、粗粒ダクト９からの塵埃を含
むガスも吸引ガス管２６″よりサイクロン集塵器
２９のサイクロン３６に導入される。サイクロン
集塵器２９に入つた吸引ガスは、各サイクロン３
４，３５，３６で塵埃と分離させられ、塵埃を分
離した後のガスは、ブロアー３１による吸引によ
りガス管３７を通つてバグフイルター３０に送り
込まれ、ここで更に除塵作用が行われて清浄なガ
スとされる。この際、本発明では、洗浄フード２
４，２４′が小さくて、フード２４，２４′で吸引
されるガス量は乾式集塵器内を流れるガスの本
流の量の数十分の一程度と少量であるため、下流
のバグフイルター３０等やこれを含むシステム
（吸引ガス洗浄装置）を小型化することがで
き、又圧力や熱損失も非常に少なくてエネルギー
回収量を増大させることもできる。

バグフイルター３０で清浄にされたガスは、ブ
ロアー３１によりエネルギー回収部へと送られ
る。

次に乾式集塵器、吸引ガス清浄装置で清浄
化されたガスは、保有するエネルギーを有効に利
用するためにエネルギー回収部のガスタービン
３９に導かれ、タービン３９を回わして発電機４
１を作動させる仕事を行わせる。仕事を終えた清
浄ガスはガスホルダー３に貯蔵される。

尚、サイクロン集塵器２９の各サイクロン３
４，３５，３６でガスより分離させられた微塵は
ホツパービン３３に沈降して下端の切り出し部３
８より切り出される。

以上本発明の高炉排ガス処理設備の説明をした
が、高炉排ガスの場合、高炉操業の特殊性から炉
内のガス吸き抜けや原料のスリツプが起り、極く
短時間にガス温度が異常上昇することがあり、通
常では150〜200℃程度の高炉排ガス温度が800℃
又はそれ以上にまで達することがある。このよう
な異常上昇温度のガスは、集塵性能の低下と機器
の損傷を惹起する原因となる。そこで第２図の如
く乾式集塵器の粗集塵器８の下流側で且つ充填
層１０の上流側に蓄熱器２７を設けると、極くま
れに短時間に発生する上記800℃の如き異常上昇
温度を蓄熱器２７で吸収することができ、上記の
異常上昇温度を約300℃未満とすることができ
る。このように、蓄熱器２７を設けておけば、排
ガスを均温にでき、集塵器の集塵性能の低下や機
器の損傷を防止できるのみならず、ガスタービン
の出力均等も可能となる。

以上述べたように本発明の高炉排ガス処理設備
によれば、 (i) 乾式集塵器で連続的に且つ捕集効率よく集塵
できるため、高温で高圧の高炉排ガスから温度
降下、圧力低下のない清浄ガスが得られ、清浄
ガスのエネルギーを有効に回収することがで
き、省エネルギーが図れる。

(ii) 乾式集塵器は１つの容器内に粗集塵器と微集
塵器を備え、粗集塵器は反転横行流を作つて塵
埃の重力沈降により粗集塵させるので機構簡単
で効果的な集塵ができる。

(iii) 乾式集塵器における微粒塵埃の除去は、充填
層に捕集堆積させられた塵埃を、充填層上流側
の洗浄フードにより浮遊させて吸引除去するの
で、従来の如き塵埃沈降用の空間は不要で連続
的に行うことができ、しかも濾過材自体の移動
はないので捕集効率が非常に高い。

(iv) 洗浄フードで吸引するガス量は、少ないの
で、このガスの清浄化のためのシステムの小型
化、簡素化が図れ、全体設備を安価にできる。

(v) 吸引ガス清浄装置で清浄にしたガスをガス本
流に戻すので、ガスの有効利用を図ることがで
き、又排ガスの圧力が0.8気圧以上ほどあれ
ば、吸引ガス清浄装置の全圧損は、排ガスの有
する圧力に比べてはるかに小さく、ブロアーで
昇圧しても（ブロアーで電力消費しても）ガス
タービンでより多くのエネルギーが回収でき
る。

等の優れた効果を奏し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の高炉排ガス処理設備の全体を
示す概略図、第２図は本発明の設備における乾式
集塵器の説明用部分図、第３図は第２図のＡ矢視
拡大図、第４図は第２図のＢ矢視拡大図、第５図
は本発明の設備における吸引ガス清浄装置のサイ
クロン集塵器の説明図、第６図は吸引ガス清浄装
置とエネルギー回収部の概略図である。 …乾式集塵器、…吸引ガス清浄装置、…
エネルギー回収部、１…高炉、３…ガスホルダ
ー、５…容器、８…粗集塵器、１０，１０′…充
填層、１２…耐摩耗性濾過材、１４…回転筒、２
４，２４′…洗浄フード、２９…サイクロン集塵
器、３０…バグフイルター、３１…ブロアー、３
３…ホツパービン、３４，３５，３６…サイクロ
ン、３９…ガスタービン。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 上部にガス入口を又下部に清浄ガス出口を有
   しガスが上方から下方へ流れるようにした容器
   と、該容器の中心部に配設された縦向きの粗粒ダ
   クトと、該粗粒ダクトの上方に接続され前記容器
   内上部を横行するガス中から自重により除去され
   た粗粒を受ける、上端が大径の逆円錐状のホツパ
   ーを有する粗集塵器と、前記粗粒ダクトの外周に
   同心状に配設された回転自在な回転筒と、前記容
   器内の粗集塵器ホツパーより下方に回転筒外周側
   に位置するよう配設され砂等の濾過材を充填され
   た水平環状の充填層と、該充填層の上方に配設さ
   れ充填層に捕集された塵埃を充填層を下方から上
   方へ逆流するガスにより浮遊、吸引させる洗浄フ
   ードと、一端が該洗浄フードに接続され他端側が
   前記回転筒に固着された微粒ダクトと、回転筒の
   下部に配設され前記洗浄フードから微粒ダクトを
   介して導入されたガスと塵埃を吸引する吸引ガス
   管を備えた乾式集塵器と、前記吸引ガス管から吸
   引されたガスから塵埃を分離するサイクロン集塵
   器と、該サイクロン集塵器で除塵されたガスから
   更に除塵を行うバグフイルターと、該バグフイル
   ターで除塵された清浄ガスを吸引するブロアーを
   備えた吸引ガス清浄装置と、前記乾式集塵器の清
   浄ガス出口及び吸引ガス清浄装置からの清浄ガス
   が導入されて駆動されるタービンと、該タービン
   により回転される発電機を備えたエネルギー回収
   部と、を設けたことを特徴とする高炉排ガス処理
   設備。