JP5447563B2 - エルボセパレータ - Google Patents
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Description
この湿式集塵機から排出されたダストを含有する水(ダスト含有水)と排ガスは、湿式集塵機の下流側に接続されたエルボセパレータへと導入され、ダスト含有水と排ガスとに分離される。
ここで、エルボセパレータに導入されたダスト含有水は、仕切部材及びセパレータ本体の底壁に沿って流れることになる。底壁に沿って流れるダスト含有水は、底壁に設けられた水出口を介してセパレータ本体の外部へと排出される。また、仕切部材に沿って流れるダスト含有水は、仕切部材のガス出口側端部に形成された堰部によってせき止められ、仕切部材に設けられた排水部を介して仕切部材上から排出され、セパレータ本体の外部へと排出される。
また、エルボセパレータに導入された排ガスは、ガス出口を介して下流側の設備へと導入される。
このように、仕切部材のガス出口側部分においてダストが堆積すると、ダスト含有水が排水部を介して排出されなくなり、堰部を越えてガス出口へ流れ込んでしまうおそれがあった。すなわち、エルボセパレータにおいて、ガス成分とダスト含有水とを分離できなくなってしまう。
この場合、エルボセパレータの下流側の設備にダスト含有水が流れ込むことになり、転炉の操業を安定的に行うことができなくなるといった問題があった。
400m 3 /h≦V<900m 3 /hのとき、5°≦θ≦25°、
900m 3 /h≦V≦1118m 3 /hのとき、5°≦θ≦−0.091×V+106.81
とされていることを特徴としている。
すなわち、仕切部材の堰部に接続する領域を下流側へ向かうに従い漸次下方に向かうように水平面に対して傾斜させることにより、堰部近傍及び排水部におけるダスト含有水の流速を確保し、ダストの堆積を抑制している。
400m3/h≦V<900m3/hのとき、5°≦θ≦25°
900m 3 /h≦V≦1118m 3 /hのとき、5°≦θ≦−0.091×V+106.81
とされている。
前記セパレータ本体に導入されるダスト含有水の水量Vが比較的少量(400m3/h≦V<900m3/h)である場合には、仕切部材のうち前記堰部に接続する領域の前記水平面に対する傾斜角度θが、5°≦θ≦25°の範囲内とされているので、上述のように、ダスト含有水と排ガスとを良好に分離することが可能となる。
一方、前記セパレータ本体に導入されるダスト含有水の水量Vが多量(900m 3 /h≦V≦1118m 3 /h)である場合には、仕切部材のうち前記堰部に接続する領域の前記水平面に対する傾斜角度θが、5°≦θ≦−0.091×V+106.81とされているので、ダスト含有水の水量Vに応じて仕切部材の角度が適正化され、ダスト含有水が堰部を乗り越えてしまうことをより確実に抑制することが可能となる。
この場合、前記仕切部材上を流れる前記ダスト含有水が排水部側へと案内されるため、前記仕切部材上にダストが堆積することを抑制できる。よって、ダスト含有水と排ガスとを良好に分離することが可能となる。
本実施形態であるエルボセパレータ20は、製鉄プラントにおいて、溶銑を処理する転炉11の排ガスを処理する転炉排ガス処理設備1で用いられるものである。図1に、本実施形態であるエルボセパレータ20を備えた転炉排ガス処理設備1を示す。
本実施形態であるエルボセパレータ20は、図2に示すように、湾曲した筒状をなすセパレータ本体21と、このセパレータ本体21の内部空間を区分けする仕切部材30と、を備えている。本実施形態では、セパレータ本体21の内部に、2つの仕切部材30が配設されている。
本実施形態における仕切部材30は、図3に示すように、ガス出口23側部分においては、幅方向中央部から幅方向端部に向かうにしたがい漸次下方に向かうように傾斜した形状をなしている。
また、仕切部材30のガス出口23側端部には、仕切部材30上を流れるダスト含有水を仕切部材30上から排出する排水部32が設けられている。
また、本実施形態では、排水部32(堰部31の幅方向端部)は、仕切部材30の幅方向両端側に設けられた排水配管28に接続されている。
ここで、仕切部材30のうち堰部31に接続する領域の水平面に対する傾斜角度θが、5°≦θ≦25°の範囲内に設定されている。
セパレータ本体21に導入されるダスト含有水の水量Vが400m3/h以上900m3/h未満のときには、5°≦θ≦25°に設定される。また、セパレータ本体21に導入されるダスト含有水の水量Vが900m3/h以上のときには、5°≦θ≦−0.091×V+106.81に設定される。
排ガスは、セパレータ本体21の内部を通過し、水平方向に開口されたガス出口23から下流側の2次集塵機17へと排出される。
底壁21Aの上を流れるダスト含有水は、底壁21Aに設けられた水出口24からセパレータ本体21の外部へ排出される。
仕切部材30の上を流れるダスト含有水は、堰部31に衝突した後、この堰部31の幅方向両端に形成された排水部32を介して仕切部材30の上から排水配管28へと排出され、この排水配管28を介してセパレータ本体21の外部へ排出される。
すなわち、傾斜角度θが5°以上であれば、ダスト含有水の水量Vにかかわらず、堰部31近傍及び排水部32におけるダスト含有水の流速を確保でき、ダストの堆積を抑制することができることが判った。
一方、ダスト含有水の水量Vが400m3/h以上900m3/h未満のときには、傾斜角度θが25°以下とすることで良いが、ダスト含有水の水量Vが900m3/h以上のときには、水量Vが増加するにつれて、傾斜角度θの上限値を一次比例で小さくすることにより、ダスト含有水が堰部31を乗り越えてガス出口23側に流れ込むことをより確実に抑制できることを実験的に知見した。この知見に基づき、θ≦−0.091×V+106.81を導出した。
本実施形態における仕切部材130は、ガス出口123側部分において、幅方向中央部から幅方向端部に向かうにしたがい漸次下方に向かうように傾斜した形状をなしている。
また、仕切部材130のガス出口123側端部には、図5及び図6に示すように、仕切部材130上を流れるダスト含有水を仕切部材130上から排出する排水部132が設けられている。
また、本実施形態では、排水部132(堰部131の幅方向端部)は、仕切部材130の幅方向両端側に設けられた排水配管128に接続されている。
ここで、仕切部材130のうち堰部131に接続する領域の水平面に対する傾斜角度θが、5°≦θ≦25°の範囲内に設定されている。
セパレータ本体121に導入されるダスト含有水の水量Vが400m3/h以上900m3/h未満のときには、5°≦θ≦25°に設定されることが好ましい。また、セパレータ本体121に導入されるダスト含有水の水量Vが900m3/h以上のとき、5°≦θ≦−0.091×V+106.81に設定されることが好ましい。
本実施形態では、上述のように、排水部132が仕切部材130の幅方向両端に配設されていることから、図5に示すように、ガイド部材135は、概略三角形板状をなしている。すなわち、仕切部材130の上流側の幅方向中央部に向けて三角形の一つの頂点が向き、他の頂点がそれぞれ仕切部材130の排水部132に向くように配設されている。なお、ガイド部材135がなす三角形板の側壁135Aは、図6に示すように、内側に僅かに湾曲している。
ここで、ガイド部材135の仕切部材130からの突出高さHは、堰部131の高さH0に対して、0.5×H0≦H≦1.0×H0の範囲内に設定されていることが好ましい。
排ガスは、セパレータ本体121の内部を通過し、水平方向に開口されたガス出口123から下流側の2次集塵機へと排出される。
底壁121Aの上を流れるダスト含有水は、底壁121Aに設けられた水出口124からセパレータ本体121の外部へ排出される。
仕切部材130の上を流れるダスト含有水は、図6に示すように、ガイド部材135によって仕切部材130の幅方向中央部から、排水部132側に向けて案内され、排水部132を介して仕切部材130の上から排水配管128へと排出され、この排水配管128を介してセパレータ本体121の外部へ排出される。
よって、本実施形態であるエルボセパレータ120によれば、ダスト含有水と排ガスとを良好に分離することが可能となる。
また、本実施形態では、堰部131の幅方向両端部が排水部132とされており、ガイド部材135が概略三角板状をなしているので、ガイド部材135の側壁135Aによって仕切部材130の幅方向中央部を流れるダスト含有水を、幅方向両端部に形成された排水部132側へと案内することができ、ダスト含有水の滞留によるダストの堆積を確実に抑制することが可能となる。
例えば、本実施形態では、転炉の排ガスを処理するものとして説明したが、これに限定されることはなく、他の設備で発生する排ガスを処理するものであってもよい。
さらに、堰部の形状についても、本実施形態に限定されることはなく、その他の形状、構造とされていてもよい。
さらに、第二の実施形態において、ガイド部材を、概略三角形板状をなすものとして説明したが、これに限定されることはなく、ダスト含有水を排水部側に案内するものであれば、その他の形状であってもよい。
第一の実施形態で説明したエルボセパレータを用いて、操業中の転炉から排出される排出ガスを処理し、使用状況を評価した。なお、定常状態において、エルボセパレータに導入されるダスト含有水の水量は、はぼ850m3/hであった。
比較例として、仕切部材のうち堰部に接続する領域を水平に延在するように構成したエルボセパレータを準備した。また、本発明例として、仕切部材のうち堰部に接続する領域を下流側へ向かうに従い漸次下方に向かうように水平面に対して傾斜して構成し、水平面に対する傾斜角度θをθ=25°としたエルボセパレータを準備した。
また、比較例、本発明例について、上記のエルボセパレータを用いた操業条件を再現させて、流体計算ソフト(FLUENT)を用いて、使用時にガス出口側から排出されるダスト含有水(オーバーフロー水量)を計算した。計算結果を図8に示す。
また、図8に示すように、本発明例においては、比較例に比べてオーバーフロー水量が大幅に減少しており、1次集塵機から導入された排ガスとダスト含有水とが良好に分離されることが確認される。
さらに、第一の実施形態のエルボセパレータを用いた本発明例において、ダストの堆積が十分に抑制され、オーバーフロー水量が大幅に減少できていることから、第二の実施形態のエルボセパレータを用いると、さらに良好な結果となることは明らかである。
20、120 エルボセパレータ
21、121 セパレータ本体
30、130 仕切部材
31、131 堰部
32、132 排水部
135 ガイド部材
Claims (2)
- 転炉の排ガスに含まれるダストを集塵する湿式集塵機の下流側に接続され、前記湿式集塵機から排出された前記ダストを含有するダスト含有水と排ガスとを分離するエルボセパレータであって、
湾曲した筒状をなし、上方に向けて開口した導入口と水平方向に向けて開口したガス出口とを備えたセパレータ本体と、このセパレータ本体の内部空間を区分けする仕切部材と、を有し、
前記仕切部材は、前記ガス出口側において前記セパレータ本体の内部空間を上下に区分けするように配置されており、
前記仕切部材の前記ガス出口側の端部には、前記仕切部材上を流れる前記ダスト含有水をせき止める堰部と、前記仕切部材の幅方向両端に形成され、前記仕切部材上を流れる前記ダスト含有水を前記仕切部材上から排出する排水部と、が設けられ、
前記仕切部材のうち前記堰部に接続する領域は、下流側へ向かうに従い漸次下方に向かうように水平面に対して傾斜しており、前記水平面に対する傾斜角度θが、
5°≦θ≦25°の範囲内に設定されており、
前記セパレータ本体に導入されるダスト含有水の水量Vと前記傾斜角度θとの関係が、
400m 3 /h≦V<900m 3 /hのとき、5°≦θ≦25°、
900m 3 /h≦V≦1118m 3 /hのとき、5°≦θ≦−0.091×V+106.81
とされていることを特徴とするエルボセパレータ。 - 前記仕切部材には、前記仕切部材上を流れる前記ダスト含有水を前記排水部側へと案内するガイド部材が配設されており、前記ガイド部材は、概略三角板状をなし、前記仕切部材の上流側の幅方向中央部に向けて三角形の一つの頂点が向き、他の頂点がそれぞれ前記排水部に向くように配設されていることを特徴とする請求項1に記載のエルボセパレータ。
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