JP2002136826A - 高温排ガスの処理方法 - Google Patents

高温排ガスの処理方法

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JP2002136826A JP2001149610A JP2001149610A JP2002136826A JP 2002136826 A JP2002136826 A JP 2002136826A JP 2001149610 A JP2001149610 A JP 2001149610A JP 2001149610 A JP2001149610 A JP 2001149610A JP 2002136826 A JP2002136826 A JP 2002136826A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 調温塔の内壁への揮発・溶融成分の付着を効
果的に防止しながら、高温排ガスを効果的に冷却すると
共に、揮発・溶融成分を固化させて、固形ダストと揮発
・溶融成分ダストとを効果的に分離・回収し、回収され
たダストのリサイクルの促進を可能ならしめる高温排ガ
スの処理方法を提供する。 【解決手段】高温ガス発生源から排出される高温排ガス
を、高温排ガスの下流側になるほど径が拡大する拡大段
部を備えた調温塔内に吹込み、吹込まれる高温排ガスの
ガス流に向かって冷却水を噴霧し、吹込まれた高温排ガ
スを調温し、調温により高温排ガスから分離した固形ダ
ストを前記調温塔外に排出して回収し、この調温塔から
排出される調温後の排ガスに含まれている揮発・溶融成
分ダストをバグフィルタにより回収する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、高温排ガスの処理
方法の改善に関し、より詳しくは、還元鉄を製造する還
元炉から排出される高温排ガスを調温塔により調温し、
高温排ガス中に含まれている固形ダストや揮発・溶融成
分を効果的に分離・回収することを可能ならしめるよう
にした高温排ガスの処理方法の技術分野に属するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】周知のとおり、調温塔は、焼却炉や溶融
炉等の高温ガス発生源から排出される高温排ガスを、後
工程のボイラ用の熱源として活用するのに、またバグフ
ィルタで処理するのに適した温度となるように、冷却水
の噴霧やスクラバーによる湿式処理法により冷却して調
温する働きをするものである。
【0003】しかしながら、例えば焼却炉や溶融炉から
排出される高温排ガスには、亜鉛、鉛等の揮発成分やア
ルカリ金属、酸化物、塩化物等の溶融成分を含む飛灰や
固形ダスト等が混入しており、このような飛灰や固形ダ
スト等を含む高温排ガスを冷却水の噴霧だけで調温する
と、調温塔の内壁に揮発成分の液化物や溶融成分が固化
した固形ダストが付着するという問題がある。また、湿
式処理法では、揮発成分や溶融成分の中に水溶性成分が
含まれているために、水処理設備を必要とする等、設備
費に関して不利になるという問題があった。
【0004】そのため、上記のような問題を解決するよ
うにした種々の調温システムが提案されている。例え
ば、特開平5−231633号公報(従来例1)には、
排ガス導入ダクトから分岐させたパージガス吹ダクトか
ら、調温塔の水平断面がなす円の接線方向、かつ斜め下
方に高温排ガスを噴射してパージガスを旋回させるか、
または調温塔内の上部に溢流堰を設け、この溢流堰から
オーバーフローさせた水を内壁に沿って流下させること
によって、調温塔の内壁への付着物の付着を防止する技
術が提案されている。また、特開平7−133919号
公報(従来例2)には、燃焼排ガス冷却室(調温塔に相
当する。)の管壁に複数の高圧液体噴射ノズルを設け、
これら高圧液体噴射ノズルから燃焼排ガス冷却室の管内
壁に高圧流体を噴出させることによって付着ダストを除
去する技術が提案されている。
【0005】また、鉄や揮発成分である亜鉛、鉛等を含
む廃棄物を処理する技術が、例えば特開平10−172
4号公報(従来例3)、特開平9−53129号公報
(従来例4)、および特開平11−302750号公報
(従来例5)において提案されている。これら従来例3
乃至5に係る技術は、何れも製鉄・製鋼ダストの処理時
における排ガス処理方法に係るものであり、それぞれ、
排ガスを単に冷却油によって冷却するもの、排ガスをコ
ークス充填層に通すもの、排ガスをサイクロンに通して
ダストを回収するものである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記従来例1乃至5に
係る技術は何れもそれなりに有用であると考えられる。
しかしながら、高温排ガスをパージガスとして吹込んで
旋回させる従来例1の場合は、高温排ガスに含まれてい
る揮発・溶融成分を十分冷却することができないため、
調温塔の内壁への揮発・溶融成分の付着防止効果は必ず
しも十分であるとはいえない。また、調温塔の内壁に沿
って水を流下させることは、湿式処理法と同様に、水溶
性成分を処理する水処理設備が必要になってくる。さら
に、高圧流体を噴射する従来例2の場合には、単なる対
症療法に過ぎず、高温排ガスに含まれている揮発・溶融
成分そのものの調温塔の内壁への付着を防止するもので
はない。しかも、高温排ガスの単なる冷却に関する技術
であり、固化させた固形ダストの分離・回収し、リサイ
クルする等の有効活用を目的としたものではない。
【0007】ところで、近年、産業廃棄物の直接溶融炉
等、金属を含むような廃棄物を焼却・溶融処理する設備
が研究されている。このような設備の場合には、鉛、亜
鉛やNa、K等のアルカリ金属等の揮発性の低融点物質
が多く含まれているので、低融点物質の付着という問題
がより顕著になる。また、石炭等の炭素還元剤と鉄鉱石
等の酸化金属や酸化金属を含む廃棄物を原料として、1
000℃以上の高温で還元し、または還元・溶融して還
元鉄等を得る技術が注目されているが、これらの原料
は、大量の揮発・溶融成分を含むと共に、極めて高温の
ガスが発生するため、ガスの冷却と付着防止との両立が
難しく、現時点においては有効な調温塔は提供されてい
ない。
【0008】また、排ガスを冷却油によって冷却する従
来例3の場合、調温後の排ガスに油分が含まれているか
ら、排ガスの後処理のために別の設備設ける必要があ
り、排ガスをコークス充填層に通す従来例4の場合、排
ガスに固形の酸化鉄分や亜鉛、鉛等の揮発成分が含まれ
ていると、これらが容易にコークスに付着するので閉塞
し易く、連続運転が困難になるという問題があった。さ
らに、排ガスをサイクロンに通す従来例5の場合、冷却
をしないので、サイズの大きな固形ダストを分離するこ
とができるものの、排ガスに固形の酸化鉄分や揮発成分
が含まれていると、これらが容易にサイクロンの内部に
付着するので閉塞し易く、連続運転が困難になるという
問題があった。これら従来例3乃至5は、何れもダスト
の回収に重きをおいたものであるが、高温排ガスを十分
に冷却し得る冷却性能を備えているとはいえず、高温排
ガスの冷却と固形ダスト、それもダスト成分毎の分離・
回収とを両立させことを可能ならしめる処理方法は未だ
提供されるに至っていない。しかも、これら従来例で
は、ダスト成分が回収されたとしても成分毎に分離され
ていないため、リサイクルは勿論有効利用することがで
きず処分するしかない状況であった。
【0009】さらに、従来のような冷却水の噴霧だけで
冷却する場合、冷却水の噴霧量を多くする必要があり、
酸等による腐食トラブルを招き易くなると共に、揮発・
溶融成分が冷却され過ぎて、固化した揮発・溶融成分ダ
ストの粒径が大きくなり、固形ダストと揮発・溶融成分
ダストとが共に調温塔2の下部に沈降してしまい、これ
らを分離して回収することができない等の問題があっ
た。
【0010】従って、本発明の目的は、調温塔の内壁へ
の揮発・溶融成分の付着を効果的に防止しながら、高温
排ガスを効果的に冷却すると共に、揮発・溶融成分を固
化させて、固形ダストと揮発・溶融成分ダストとを効果
的に分離・回収し、回収されたダストのリサイクルの促
進を可能ならしめる高温排ガスの処理方法を提供するこ
とである。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の請求項1に係る高温排ガスの処理方法が採
用した手段は、高温ガス発生源から排出される高温排ガ
スを、高温排ガスの下流側になるほど径が拡大する拡大
段部を備えた調温塔内に吹込み、吹込まれる高温排ガス
のガス流に向かって冷却水を噴霧し、吹込まれた高温排
ガスを調温し、調温により高温排ガスから分離した固形
ダストを前記調温塔外に排出して回収し、この調温塔か
ら排出される調温後の排ガスに含まれている揮発・溶融
成分ダストをバグフィルタにより回収することを特徴と
する。
【0012】本発明の請求項2に係る高温排ガスの処理
方法が採用した手段は、請求項1に記載の高温排ガスの
処理方法において、前記拡大段部に設けた冷却ガス噴射
手段から、冷却ガスをこの調温塔の内壁に沿って噴射す
るとを特徴とする。
【0013】本発明の請求項3に係る高温排ガスの処理
方法が採用した手段は、請求項1または2のうちの何れ
か一つの項に記載の高温排ガスの処理方法において、前
記拡大段部に設けた冷却ガス噴射手段から、冷却ガスを
高温排ガスの流れに対して斜め下流方向に噴射すること
を特徴とする。
【0014】本発明の請求項4に係る高温排ガスの処理
方法が採用した手段は、請求項1乃至3のうちの何れか
一つの項に記載の高温排ガスの処理方法において、前記
拡大段部の高温排ガスの流れに対して上段側に設けた冷
却ガス噴射手段から、前記高温排ガスの流れに対し下流
側に設けた冷却ガス噴射手段よりも多量の冷却ガスを噴
射することを特徴とする。
【0015】本発明の請求項5に係る高温排ガスの処理
方法が採用した手段は、請求項1乃至4のうちの何れか
一つの項に記載の高温排ガスの処理方法において、前記
調温塔から排出される調温後の排ガスに含まれている未
回収の固形ダストを、前記揮発・溶融成分ダストを前記
バグフィルタにより回収する前に、サイクロンにより回
収することを特徴とする。
【0016】本発明の請求項6に係る高温排ガスの処理
方法が採用した手段は、請求項1乃至4のうちの何れか
一つの項に記載の高温排ガスの処理方法において、前記
調温塔から排出される調温後の排ガスに含まれている未
回収の固形ダストを、前記揮発・溶融成分ダストを前記
バグフィルタにより回収する前に、高温バグフィルタに
より回収することを特徴とする
【0017】本発明の請求項7に係る高温排ガスの処理
方法が採用した手段は、請求項1乃至6のうちの何れか
一つの項に記載の高温排ガスの処理方法おいて、前記高
温ガス発生源が、石炭等の炭素還元剤と鉄鉱石等の酸化
金属含有物質を含む原料を高温で還元し、または還元・
溶融して還元金属を製造する還元炉であることを特徴と
する。
【0018】本発明の請求項8に係る高温排ガスの処理
方法が採用した手段は、請求項7に記載の高温排ガスの
処理方法おいて、前記調温塔から回収した固形ダスト
を、前記高温ガス発生源の酸化金属含有物質の一部とし
て用いることを特徴とする。
【0019】
【発明の実施の形態】以下、本発明の高温排ガスの処理
方法を実現する実施の形態1に係る調温システムを、そ
の模式的系統説明図の図1と、その調温塔の断面図の図
2とを参照しながら説明する。
【0020】図1に示す符号1は、調温システムであっ
て、この調温システム1は、主として高温ガス発生源、
つまり石炭等の炭素還元剤と鉄鉱石等の酸化金属や酸化
金属を含む原料を高温で還元し、または還元・溶融して
還元鉄等を製造する高温ガス発生源である還元炉13か
ら排出される高温排ガスを冷却して調温することによ
り、この高温排ガスに含まれている主原料粉である固形
ダストを沈降させて分離・回収すると共に、亜鉛、鉛、
アルカリ金属等の揮発・溶融成分を固化させる、後述す
る構成になる調温塔2と、この調温塔2で調温されて排
出された排ガスに随伴して排出された揮発・溶融成分が
固化した揮発・溶融成分ダストを分離・回収するバグフ
ィルタ10とから構成されている。
【0021】ところで、前記固形ダストは、主に原料で
ある石炭、鉄、鉱石等の粉状のものがそのまま、または
還元された状態で排出されたものであり、酸化鉄粉、鉄
粉が多いものである。また、前記揮発・溶融成分ダスト
は、主として亜鉛、鉛、NaやK等のアルカリ金属等で
あり、一部、これらの酸化物、硫化物、塩化物などを含
むものである。なお、前記バグフィルタ10の前後工程
に、ボイラ、空気予熱器等の熱交換器を配設して、熱回
収する構成にすることができる。また、原料としては、
石炭、コークス、鉄鉱石、高炉ダスト、電炉ダスト、ス
テンレスダスト等の廃棄物を利用することができる。
【0022】前記調温塔2は、図2に示すように、その
内径が下方に、すなわち高温排ガスの流れに対して下流
側(以下、単に下方と略記する)に向かって拡大する拡
大段部を有する上下に長い段付き円胴状を成しており、
この調温塔2の上部に設けられたガス吹込み口2aに
は、前記還元炉13から排出された高温排ガスを、この
調温塔2内に流入させる、後述する排ガス導入ダクト3
が連通している。また、この調温塔2の底部から前記バ
グフィルタ10には、この調温塔2の底面側に開口し、
この調温塔2の胴壁を貫通して斜め上方に延び、適切な
温度になるように調温された排ガスを前記バグフィルタ
10に導く下部排出ダクト4が連通している。
【0023】前記調温塔2は、上記のとおり、段付き円
胴状に形成されているが、上端部より若干下側に、第1
拡大段部21が形成されると共に、この第1拡大段部2
1の下方であって、かつ上下方向の中程よりも上方位置
に、第1拡大段部21よりも大径の第2拡大段部22が
形成されている。前記第1拡大段部21の上側の小径部
の外周部には、斜め下方に向かって延び、この小径部を
貫通して、前記ガス吹込み口2aから吹込まれる高温排
ガスのガス流に向かって、好ましくはガス流のほぼ中心
に向かって冷却水を噴霧する複数の冷却水噴霧ノズル5
が設けられている。これら冷却水噴霧ノズル5の噴霧口
を高温排ガスのガス流に向け、好ましくは同ガス流のほ
ぼ中心に向け、かつ斜め下方に向けたのは、後述する冷
却ガス噴射ノズルから噴射される冷却ガスの旋回ガス流
を乱さないようにすることを狙いとしたものである。な
お、本実施の形態1においては、これら冷却水噴霧ノズ
ル5の噴霧口の向きは、斜め下方約45度に設定されて
いる。
【0024】前記第1拡大段部21の環状平面には、調
温塔2の内壁に沿い、下方向きの旋回ガス流になる接線
方向から冷却ガスを噴射する複数の第1段冷却ガス噴射
ノズル6が設けられると共に、前記第2拡大段部22の
環状平面には、調温塔2の内壁に沿い、下方向きの旋回
ガス流になる接線方向から冷却ガスを噴射する前記第1
段冷却ガス噴射ノズル6と同構成になる複数の第2段冷
却ガス噴射ノズル7が設けられている。
【0025】つまり、冷却ガスを調温塔2の内壁に沿う
下向きの旋回ガス流とし、調温塔2の内壁への高温排ガ
スの直接接触を防止すると、調温塔2の内壁へ揮発・溶
融成分ダストが付着・肥大化しない。そのため、揮発・
溶融成分は、この冷却ガスの旋回ガス流および冷却水に
よって冷却・固化されるが、粒径が過度に大きくならず
微小なままで存在するため、調温塔2で沈降することな
く排ガスに随伴する。一方、固形ダストは粒径が大きい
ので調温塔2で沈降し易い。従って、粒径が大きな固形
ダストが主に調温塔2の下部に沈降して分離・回収さ
れ、粒径が小さな揮発・溶融成分ダストが主にバグフィ
ルタ10により分離・回収される。
【0026】ところで、この実施の形態1においては、
上記のとおり、上下位置関係を有する第1段冷却ガス噴
射ノズル6と、第2段冷却ガス噴射ノズル7とが設けら
れている。しかしながら、この第2段冷却ガス噴射ノズ
ル7の下方位置に第3拡大段部を設け、この第3拡大段
部の環状平面に複数の第3段冷却ガス噴射ノズルを設け
ることができるので、冷却ガス噴射ノズルの配設段数に
限定されるものではない。また、高温排ガスの吹込み方
向と同方向に冷却ガスを噴射する方が旋回ガス流が減速
されないので好ましい。この点に関連し、同実施形態1
の場合は、高温排ガスを図2の通り、調温塔2の上方よ
り吹き込み、下方より排出させる形式であることから排
ガスの流れは下向きとなるため、冷却ガスの噴射方向も
下向きとしているが、同排ガスを調温塔2の下方より吹
き込み、上方より排出させる形式を採る場合には、当然
ながら冷却ガスの噴射方向はやはり排ガスの流れの向き
に合わせて上向きにすれば良いということになる。この
場合、冷却水も下部から上部に向けて吹き込んでも良
く、更に、拡大段部も調温塔の下部から上部に向かって
径が拡大するものでも良い。調温塔に対する排ガスの流
れが何れの方向であっても、冷却ガスの噴射方向は、要
するに、排ガスの流れに対して下流側にすることを意味
している。すなわち、上述の「上方」は排ガスの流れに
対して上流側、「下流」は同排ガスの流れに対して下流
側と読みかえれば、排ガスの流れの方向がどの方向であ
っても対応可能である。また、本実施の形態1では、冷
却水及び冷却ガスを両方吹き込むものを説明したが、高
温排ガスの量や温度、冷却後の目標温度などの各種操業
条件によっては冷却水のみを吹き込むものでも良い。こ
の場合でも拡大段部やバグフィルターなどによって、本
発明の効果を奏することが可能である。更に、本実施の
形態1では、拡大段部が急激に広がったもので説明した
が、徐々に広がった構成のものでも良い。
【0027】前記調温塔2の底部には、固形ダストを回
収するために、沈降したサイズの大きな固形ダストを調
温塔2の外部に排出するダスト排出装置が設けられてい
る。このダスト排出装置は、周知のサイクロ減速機8
と、このサイクロ減速機8の作動によって、この調温塔
2の底部の径中心を回転中心として回転して、この底部
に沈降し付着したり、溜まったりしている固形ダストを
掻き取ると共に掻き寄せて、この底部に開口するダスト
排出口2bからこの調温塔2の外部に排出させるための
ダストスクレーパ9とから構成されている。
【0028】以下、本発明の高温排ガスの処理方法を実
現する実施の形態1に係る作用態様を説明すると、還元
炉13から排出され、固形ダストや揮発・溶融成分を含
む高温排ガスが排ガス導入ダクト3を介してガス吹込み
口2aから調温塔2内に吹込まれる。そして、調温塔2
内に吹込まれた高温排ガスは、この調温塔2の上部に設
けられた複数の冷却水噴霧ノズル5から噴霧される冷却
水の気化により熱が奪われ、温度を低下させながら下降
してこの調温塔2の底部に到達し、調温された排ガスが
前記下部排出ダクト4から排出される。
【0029】これと同時に、冷却水噴霧ノズル5からの
冷却水の噴霧と平行して第1段・2段冷却ガス噴射ノズ
ル6,7から冷却ガスが噴射されるが、冷却水は吹込ま
れた高温排ガスのガス流のほぼ中心に向かって噴霧され
るから、噴射された冷却ガスは噴霧される冷却水により
影響を受けることなく下向き旋回ガス流になって、調温
塔2の内壁を覆うこととなる。高温排ガスのガス流の温
度は調温塔2を下降するにつれて低下し、この高温ガス
中の揮発・溶融成分が固化し、冷却ガスの下向き旋回ガ
ス流により、高温排ガスと調温塔2の内壁との直接接触
が阻まれるから、固形ダストや揮発・溶融成分ダストが
調温塔2の内壁に付着するようなことがない。これによ
って、固形ダストは調温塔2の底部に沈降すると共に、
揮発・溶融成分が固化して揮発・溶融成分ダストとなる
が、その殆どは排ガスと共に前記下部排出ダクト4から
排出される。
【0030】上記のとおり、第1段・2段冷却ガス噴射
ノズル6,7が設けられており、大量の高温排ガスを調
温処理する場合でも、固形ダストおよび揮発・溶融成分
が固化した揮発・溶融成分ダストの調温塔2の内壁への
付着を防止しながら、効果的に高温排ガスを冷却するこ
とができる。そして、上段側の第1段冷却ガス噴射ノズ
ル6から、第段冷却ガス噴射ノズル7よりも多量の冷却
ガスを噴射することにより、一番高温であって、かつ固
形ダストおよび揮発・溶融成分が多く含まれている吹込
まれた高温排ガスのガス流が流れる調温塔2の上部内壁
部分が大量の冷却ガスの旋回ガス流によって覆われるた
め、この上部内壁部分への固形ダストおよび揮発・溶融
成分ダストの付着が確実に防止されるので排ガス中の固
形ダスト、揮発・溶融成分ダストの殆どを効率的に分離
・回収することができる。
【0031】つまり、本実施の形態1によれば、冷却水
を噴霧すると共に、冷却ガスを吹込んで旋回させるた
め、調温塔2の内壁への揮発・溶融成分自体の付着防止
効果が優れている。このため、調温塔2での冷却性能を
維持して内壁への付着によるトラブルを回避し、かつ調
温塔2で固形ダストを回収し、バグフィルタ10で揮発
・溶融成分ダストを回収するという分離・回収ができる
から、これらダストを成分毎に回収することができる。
従って、分離・回収されたそれぞれのダストはその成分
が高純度であることから成分別に有効活用することがで
きる。
【0032】さらに、本実施の形態1によれば、従来例
3のように、調温後の排ガスに油分が含まれるようなこ
とがないから、排ガスの後処理のために別の設備を設け
る必要がなく、また従来例4のように、排ガスをコーク
ス充填層に通す構成でないから、排ガスに含まれている
固形ダストと揮発・溶融成分ダストとを効果的に分離・
回収しながら調温システム1を連続運転することがで
き、また従来例5と異なり、サイクロンに通す場合に
は、冷却して調温した排ガスを通すのであるから、未回
収の固形ダストを分離・回収することができ、揮発・溶
融成分の付着等のトラブルなしに固形ダストと揮発・溶
融成分ダストとをより精度良く分離・回収することがで
きる。
【0033】従って、本実施の形態1に係る高温排ガス
の処理方法によれば、高温排ガスの冷却および固形ダス
トと揮発・溶融成分ダストとの分離・回収に対して大い
に寄与することができ、しかも回収されたダストの純度
が高いので、リサイクル等の有効活用ができるという優
れた効果がある。
【0034】
【実施例】以下、本実施の形態1により、還元鉄を製造
する還元炉13から排出される高温排ガスを冷却して調
温した実施例を、その調温塔の温度分布説明図の図3を
参照しながら説明する。
【0035】還元炉13から排出される高温排ガスに
は、段落番号〔0019〕において説明したとおり、大
量の揮発・溶融成分(鉛、亜鉛、アルカリ金属とその酸
化物)が含まれている。この高温排ガスの温度は、通常
700〜1400℃である。また、高温排ガスの成分は
CO2 ;20容積%、N2 ;67.3容積%、H2
O;11.8容積%、O2 ;0.9容積%である。
【0036】このような高温排ガスは、後工程側の機器
の種類によって350〜600℃に調温されるが、熱回
収量が少なくて良い場合やダストの融点・軟化点が低い
場合であって、下部排出ダクト4から排出される排ガス
を通常のバグフィルタ10で処理する場合には350℃
の低温側の温度になるように調温される。ところで、多
量の熱回収が必要な場合やダストの融点・軟化点が高い
場合、ボイラへの供給や高温バグフィルタで処理する場
合等では600℃の高温側の温度になるように調温され
るものである。
【0037】調温塔2内に噴射する冷却ガスは、調温塔
2の壁面温度を600℃以下、望ましくは550℃以下
の温度に保持することができる温度であれば良く、下部
排出ダクト4から排出される調温された排ガスの温度以
下、または揮発・溶融成分の軟化点・溶融点以下の温度
であって、かつ揮発・溶融成分を含まないものであれば
良い。例えば、空気、窒素、不活性ガスや、前記下部排
出ダクト4から排出され、バグフィルタで処理されたガ
スを用いることができ、また高温ガス発生源が還元炉や
廃棄物処理炉であれば原料乾燥工程から排出されるガス
を冷却ガスとして用いることができ、さらに焼却炉、溶
融炉や還元炉、廃棄物処理炉等に用いられる燃焼用空気
や2次燃焼用空気等を冷却ガスとして用いることができ
る。
【0038】この実施例の場合には、冷却ガスとして常
温の空気を用い、第1段冷却ガス噴射ノズル6から37
0m3 /minの空気を20m/sの流速で、また第2
段冷却ガス噴射ノズル7から350m3 /minの空気
を20m/sの流速で噴射すると共に、冷却水噴霧ノズ
ル5から65dm3 /minの冷却水を噴霧した。その
結果、排ガス導入ダクト3に流入する1133℃の高温
排ガスが効果的に調温されて、下部排出ダクト4から4
50℃の調温された排ガスが排出された。第1段冷却ガ
ス噴射ノズル6や第2段冷却ガス噴射ノズル7から噴射
されて旋回ガス流になっている調温塔2の内壁に近接し
た部分は上下にわたり高温排ガスがそれぞれ効果的に冷
却されて、400〜420℃になっており、しかも冷却
空気の下向きの旋回ガス流が乱れていないことが示され
ている。なお、冷却ガスの噴射速度は18m/s以上が
好ましく、より好ましくは20m/s以上である。
【0039】以上では、調温塔2の後工程側に揮発・溶
融成分ダストを分離するバグフィルタ10を備えた調温
システム1を例として説明したが、例えば調温システム
1を、実施の形態2に係るその模式的系統説明図の図4
に示すように、還元炉13から排出される高温排ガスを
冷却して調温する、上記実施の形態1に係る調温システ
ムの調温塔と全く同構成になる調温塔2と、この調温塔
2から排出される調温された排ガス中の未回収の固形ダ
ストを分離・回収するサイクロン11と、このサイクロ
ン11から排出された排ガスに含まれている揮発・溶融
成分ダストを分離・回収するバグフィルタ10とからな
る構成にすることができる。この実施の形態2に係る調
温システム1のように、サイクロン11を設けることに
より、調温塔2によって回収し得なかった固形ダストを
分離・回収することができから、バグフィルタ10によ
り回収される揮発・溶融成分ダストの純度が上がり、有
効に利用することができるという効果が生じる。
【0040】また、調温システム1を、実施の形態3に
係るその模式的系統説明図の図5に示すように、還元炉
13から排出される高温排ガスを冷却して調温する、上
記実施の形態1に係る調温システムの調温塔と全く同構
成になる調温塔2と、この調温塔2から排出される調温
された排ガス中の未回収の固形ダストを分離・回収する
高温バグフィルタ12と、この高温バグフィルタ12か
ら排出された排ガスに含まれている揮発・溶融成分ダス
トを分離・回収するバグフィルタ10とからなる構成に
することができる。この実施の形態3に係る調温システ
ム1のように、高温バグフィルタ12を設けることによ
り、調温塔2によって回収し得なかった固形ダストを分
離・回収することができから、バグフィルタ10により
回収される揮発・溶融成分ダストの純度が上がり、有効
活用することができるという効果が生じる。
【0041】さらに、調温システム1を、実施の形態4
に係るその模式的系統説明図の図6に示すように、還元
炉13から排出される高温排ガスを冷却して調温する調
温塔2と、この調温塔2により調温されて排出された排
ガスに含まれている揮発・溶融成分を分離・回収するバ
グフィルタ10とから構成すると共に、このバグフィル
タ10の後工程側に、第2バグフィルタ10′(前記バ
グフィルタ10と同等の構成である。)を設け、この第
2バグフィルタ10′に流入する、揮発・溶融成分ダス
トを前記バグフィルタ10により分離・回収した排ガス
に、消石灰や活性炭を添加して流入させる構成にするこ
とができる。このように、バグフィルタ10の後工程側
に第2バグフィルタ10′を設けると、固形ダストや揮
発・溶融成分ダストを含むHCl・ダイオキシン含有飛
灰となるように、飛灰の量を増やすことなくHCl・ダ
イオキシン含有飛灰を除去することが可能になるという
効果が生じる。
【0042】ところで、調温塔2により高温排ガスから
分離された固形ダストは、上記のとおり、ダスト排出口
2bから調温塔2外に排出されて回収されるが、回収さ
れた固形ダストには鉄分が多量に含まれているため、こ
の固形ダストを、実施の形態5に係るその模式的系統説
明図の図7に示すように、還元炉13に酸化金属含有物
質を供給する酸化金属含有物質供給ホッパ131に投入
する。そして、この酸化金属含有物質供給ホッパ131
から酸化金属含有物質を、炭素質含有物質供給ホッパ1
32から炭素質含有物質をそれぞれ造粒機133に切出
して、この造粒機133で造粒したペレットを還元炉1
3に供給する構成にすることができる。
【0043】このように、調温塔2から回収した固形ダ
ストを酸化金属含有物質の一部として用いることによっ
て、還元炉13での原料処理の歩留りが向上するから還
元炉13の操業コストおよび回収した固形ダスト処理に
係るコストの削減が可能になり、還元鉄製品のコスト低
減に大いに寄与することができるという優れた効果が得
られる。
【0044】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明の請求項1
乃至8に係る高温排ガスの処理方法によれば、調温塔に
吹込まれる高温排ガスのガス流に向かって冷却水が噴霧
されると共に、調温塔の内壁に沿って冷却ガスが噴射さ
れるので、高温排ガス、固形ダスト、揮発・溶融成分が
効果的に冷却されて、揮発・溶融成分が固化し過ぎるよ
うなことがない。そして、冷却水の噴霧により乱される
ことなく調温塔の内壁に沿って流れる冷却ガスのガス流
で調温塔の内壁が高温排ガスから遮られているので、固
化した揮発・溶融成分ダストも調温塔の内壁に付着・肥
大化するようなことがない。従って、調温塔の冷却性能
を維持し、内壁への付着等のトラブルを回避し、かつ固
形ダストと揮発・溶融成分ダストを成分毎に効率よく分
離・回収することができるという優れた効果がある。
【0045】そして、水溶性成分を処理する水処理設備
は不必要であり、調温後の排ガスに油分が含まれるよう
なことがないから、排ガスの後処理のために別の設備設
ける必要がなく、排ガスをコークス充填層に通す構成で
ないから、排ガスに含まれている固形ダストである酸化
金属や揮発・溶融成分である亜鉛等を効果的に分離・回
収しながら調温システム1を連続運転がすることができ
る。また、本発明の請求項4乃至5に係る高温排ガスの
処理方法によれば、サイクロンや高温バグフィルタに通
すことによって未回収の固形ダストを分離・回収するこ
とができ、バグフィルタにより回収される揮発・溶融成
分ダストの純度が上がるので、これを有効活用すること
ができるという効果がある。
【0046】本発明の請求項8に係る高温排ガスの処理
方法によれば、調温塔で回収した固形ダストを、還元鉄
製造設備である原料源の酸化金属含有物質の一部として
用いるので、還元炉での原料処理の歩留りが向上するか
ら、還元炉の操業コストおよび回収した固形ダスト処理
に係るコストの削減が可能になり、還元鉄製品のコスト
低減に大いに寄与することができるという優れた効果が
ある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1に係る調温システムの模
式的系統説明図である。
【図2】本発明の実施の形態1に係る調温システムの調
温塔の断面図である。
【図3】本発明の実施例に係り、調温システムの調温塔
の温度分布説明図である。
【図4】本発明の実施例2に係る調温システムの模式的
系統説明図である。
【図5】本発明の実施例3に係る調温システムの模式的
系統説明図である。
【図6】本発明の実施例4に係る調温システムの模式的
系統説明図である。
【図7】本発明の実施例5に係る調温システムの模式的
系統説明図である。
【符号の説明】
1…調温システム 2…調温塔,2a…ガス吹込み口,2b…ダスト排出
口,21…第1拡大段部,22…第2拡大段部 3…排ガス導入ダクト 4…下部排出ダクト 5…冷却水噴霧ノズル 6…第1段冷却ガス噴射ノズル 7…第2段冷却ガス噴射ノズル 8…サイクロ減速機 9…ダストスクレーパ 10…バグフィルタ,10′…第2バグフィルタ 11…サイクロン 12…高温バグフィルタ 13…還元炉,131…酸化金属含有物質ホッパ,13
2…炭素質含有物質ホッパ,133…造粒機
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成13年8月8日(2001.8.8)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0018
【補正方法】削除
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0046
【補正方法】削除
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) F23J 15/06 F27D 17/00 104D F27D 17/00 104 105A 105 F23J 15/00 K Fターム(参考) 3K070 DA06 DA07 DA29 DA32 DA35 4D058 JA04 KB11 KB12 QA01 QA03 QA08 QA11 SA20 TA03 UA03 UA25 4K012 CA00 CA08 4K056 AA02 CA02 DB05 DB13 DB14

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 高温ガス発生源から排出される高温排ガ
    スを、高温排ガスの下流側になるほど径が拡大する拡大
    段部を備えた調温塔内に吹込み、吹込まれる高温排ガス
    のガス流に向かって冷却水を噴霧し、吹込まれた高温排
    ガスを調温し、調温により高温排ガスから分離した固形
    ダストを前記調温塔外に排出して回収し、この調温塔か
    ら排出される調温後の排ガスに含まれている揮発・溶融
    成分ダストをバグフィルタにより回収することを特徴と
    する高温排ガスの処理方法。
  2. 【請求項2】前記拡大段部に設けた冷却ガス噴射手段か
    ら、冷却ガスをこの調温塔の内壁に沿って噴射すること
    を特徴とする請求項1に記載の高温排ガスの処理方法。
  3. 【請求項3】前記拡大段部に設けた冷却ガス噴射手段か
    ら、冷却ガスを高温排ガスの流れに対して斜め下流方向
    に噴射することを特徴とする請求項1または2のうちの
    何れか一つの項に記載の高温排ガスの処理方法。
  4. 【請求項4】 前記拡大段部の高温排ガスの流れに対し
    て上段側に設けた冷却ガス噴射手段から、前記高温排ガ
    スの流れに対し下流側に設けた冷却ガス噴射手段よりも
    多量の冷却ガスを噴射することを特徴とする請求項1乃
    至3のうちの何れか一つの項に記載の高温排ガスの処理
    方法。
  5. 【請求項5】 前記調温塔から排出される調温後の排ガ
    スに含まれている未回収の固形ダストを、前記揮発・溶
    融成分ダストを前記バグフィルタにより回収する前に、
    サイクロンにより回収することを特徴とする請求項1乃
    至4のうちの何れか一つの項に記載の高温排ガスの処理
    方法。
  6. 【請求項6】 前記調温塔から排出される調温後の排ガ
    スに含まれている未回収の固形ダストを、前記揮発・溶
    融成分ダストを前記バグフィルタにより回収する前に、
    高温バグフィルタにより回収することを特徴とする請求
    項1乃至4のうちの何れか一つの項に記載の高温排ガス
    の処理方法。
  7. 【請求項7】 前記高温ガス発生源が、石炭等の炭素還
    元剤と鉄鉱石等の酸化金属含有物質を含む原料を高温で
    還元し、または還元・溶融して還元金属を製造する還元
    炉であることを特徴とする請求項1乃至6のうちの何れ
    か一つの項に記載の高温排ガスの処理方法。
  8. 【請求項8】 前記調温塔から回収した固形ダストを、
    前記高温ガス発生源の酸化金属含有物質の一部として用
    いることを特徴とする請求項7に記載の高温排ガスの処
    理方法。
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