JPH0741814A

JPH0741814A - 転炉廃ガスの処理方法

Info

Publication number: JPH0741814A
Application number: JP5189901A
Authority: JP
Inventors: Takeki Yashiro; 武基矢代; Takatoshi Sato; 隆敏佐藤; Norio Yano; 教生矢野
Original assignee: Kurita Water Industries Ltd; Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Kurita Water Industries Ltd; Nippon Steel Corp
Priority date: 1993-07-30
Filing date: 1993-07-30
Publication date: 1995-02-10

Abstract

(57)【要約】【目的】横置き煙道を設けた転炉廃ガス湿式集塵系に
おける転炉廃ガスの処理において、煙道内でのダスト付
着、堆積を防止する。【構成】煙道１６、１７内に散水ノズル１６Ａ、１７
Ａを設け、ＣａＣＯ₃ 分散剤を含有する水を散水する。【効果】分散剤は、散水された循環水から或いは更に
転炉廃ガスの作用により循環水から析出するＣａＣＯ₃
に吸着して結晶成長を抑制することにより、煙道壁面へ
の付着力を軽減させ、ダストを取り込んだ多量の硬質晶
質スケール層の形成及びその成長を防止する。煙道の清
掃頻度を少なくして長期連続操業を可能とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は転炉廃ガスの処理方法に
係り、特に、横置き煙道を設けた転炉廃ガス湿式集塵系
における転炉廃ガスの処理において、煙道内でのダスト
付着、堆積を防止する転炉廃ガスの処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】転炉吹錬により発生するガス（転炉廃ガ
ス）は、微細な酸化鉄粉を含んだ高温のＣＯガスを主体
とするものであり、製鋼時間のうち吹錬作業中のみに間
欠的に大量に発生するガスである。このような転炉廃ガ
スの処理方法は、燃焼式と非燃焼式に大別される。この
うち、非燃焼式は、一般に、転炉廃ガスを燃焼しないよ
うに、転炉炉口と煙道との間にスカートを設け、炉口部
からの空気侵入を遮断してガス冷却煙道部及びベンチュ
リ式などの湿式集塵機を経て、未燃焼のまま回収するも
のである。回収したガスはＣＯ含量６０％以上、発熱量
が約２０００ｋｃａｌ／Ｎｍ³ でボイラ、圧延工場、石
灰焼成炉などの燃料として利用される。なお、ガスが不
要の場合は煙突出口部で燃焼させてそのまま大気放散す
る。

【０００３】このような非燃焼式は、ＯＧ方式とＩＣ
（IRSID-CAFL）方式に大別される。両方式の基本的な相
違点は、ＯＧ方式が転炉炉口とフードスカートを原則と
して密着させ、閉の状態で炉口部圧力制御して操業する
のに対し、ＩＣ方式は転炉炉口にこの炉口径よりやや大
きなフードスカートを離隔した状態で設置して炉口部圧
力制御して操業する点にある。

【０００４】近年、転炉容量の大型化に伴い、転炉廃ガ
ス処理設備も大型化しているが、装置全体が比較的小型
で済み、保守が容易で集塵効率が安定しているなどの利
点から、最近の大型転炉では非燃焼式が採用され、特に
操業の安定性などの理由からＯＧ方式が多く採用されて
いる。

【０００５】図２にＯＧ方式の主要構成を示す。図２に
おいて、１は転炉、２は上部フード、３は熱回収部（熱
交換部）、４は１次除塵器、５は２次除塵器、６は煙
突、７は回収弁、８はガスホルダ接続配管である。な
お、図２において、熱回収及び湿式集塵のための給水な
いし集水系は図示を省略した。

【０００６】図２に示す方式において、除塵器を２機設
けるのは、１機のみでは除塵効率が低いためであり、効
率的な除塵処理のためには、１次及び２次の２機の除塵
器を設ける必要がある。

【０００７】このような処理方式において、一般に、転
炉廃ガス（温度約１５００℃，フード圧−５〜＋５ｍｍ
Ａｑ）は、各部で処理されて、熱回収部３の出口（図２
のＡ部）においてガス温度１０００℃、１次除塵器４の
出口においてガス温度７５℃、２次除塵器５の出口にお
いてガス温度６７℃となる。即ち、図２に示す方式で
は、熱回収部３が短距離であるため熱回収効率が悪く、
熱回収部３の出口のガス温度は１０００℃と高いものと
なる。

【０００８】そこで、図２に示す方式において、熱回収
効率を高めるために熱回収部の距離を長くする設計変更
が試みられた。

【０００９】この場合、１次除塵器の位置を低くするこ
とにより、転炉工場全体の設備の高さを変えることな
く、熱回収部の距離を長くして熱回収効率を高めること
ができる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかし、１次除塵器を
低位に設けた場合には、１次除塵器から２次除塵器へガ
スを移送するための横置き煙道が必要となり、この横置
き煙道におけるダストの付着、堆積が問題となる。

【００１１】即ち、この横置き煙道内を通るガスは、１
次除塵器で湿式集塵処理された後の湿ったガスであり、
しかも除塵が不十分でダストを大量に含むため、横置き
煙道の内壁に付着、堆積し易く、様々な付着障害を引き
起こす。

【００１２】従来、横置き煙道内に水（転炉廃ガスの集
塵処理系の循環水）を散布する試みもなされているが、
水の散布のみでは、後述の如く、転炉廃ガス処理系特有
の炭酸カルシウム及び鉄粉を含むダストの付着を防止す
ることは不可能である。

【００１３】本発明は上記従来の問題点を解決し、１次
除塵器から２次除塵器へガスを移送するための横置き煙
道を設けた転炉廃ガス湿式集塵系における転炉廃ガスの
処理において、煙道内でのダストの付着、堆積を防止す
る転炉廃ガスの処理方法を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の転炉廃ガスの処
理方法は、横置き煙道を有する転炉廃ガス湿式集塵系に
おいて、該煙道内に散水ノズルを設け、炭酸カルシウム
分散剤を含有する水を該散水ノズルから散水することを
特徴とする。

【００１５】以下に本発明を図面を参照して詳細に説明
する。

【００１６】図１は本発明の転炉廃ガスの処理方法の一
実施例方法を説明する転炉廃ガス処理系の構成図、図３
は散水ノズルの設置方法を説明する断面図である。

【００１７】図１において、１１は転炉、１２はスカー
ト、１３、１４は熱回収部、１５は１次除塵器、１６、
１７は横置き煙道であり、内部に散水ノズル１６Ａ、１
７Ａが設けられている。１８、１９は煙道、２０は２次
除塵器、２１は処理ガス出口である。また、２２、２
３、２４は集水ピット、２５、２６はスラッジピット、
２７はシックナー、２８は処理水槽であり、３１〜３９
の各符号は配管を示す。Ｐはポンプである。

【００１８】即ち、図１に示す処理系では、転炉１１か
ら排出される廃ガスが、フード１２を経て、長く設けら
れた熱回収部１３、１４で熱回収（熱交換）された後、
１次除塵器１５で湿式集塵される。

【００１９】この１次除塵器１５の処理ガスは更に横置
き煙道１６、１７及び煙道１８、１９を経て２次除塵器
２０に移送され、２次除塵器２０で再度湿式集塵され、
処理ガスは出口２１より排出される。

【００２０】１次除塵器１５、横置き煙道１６、１７の
散水ノズル１６Ａ、１７Ａ及び２次除塵器２０の散水に
用いられる水（循環水）は、それぞれ配管３２、３３、
３４を経て供給され、その後、それぞれ集水ピット２
２、２３、２４に集水された後、配管３５、３６、３７
から配管３８を経てシックナー２７に戻され、シックナ
ー２７で除塵された後、処理水槽２８及び配管３１を経
て循環される。

【００２１】本実施例においては、このシックナー２７
に配管３９より炭酸カルシウム分散剤を添加して、横置
き煙道１６、１７に設けた散水ノズル１６Ａ、１７Ａよ
り分散剤を含む水（循環水）を散水するようにする。

【００２２】なお、この横置き煙道１６、１７に設ける
散水ノズル１６Ａ、１７Ａの種類や設置方法及び散水量
等には特に制限はないが、効果的なダスト堆積防止のた
めには、次のような条件を採用するのが好ましい。

【００２３】即ち、まず、散水ノズルの設置方法として
は、横置き煙道１７の部分拡大図である図３に示す如
く、煙道内の排水方向Ｘに対して、ノズル１７Ａの設置
角度θ₁ を２０〜４０°、特に３０°程度となるように
（従って、煙道１６においては散水ノズル１６Ａの設置
方向は煙道１７の散水ノズル１７Ａと逆方向とな
る。）、また、散水ノズル１７Ａの設置間隔Ｌは１．０
〜３．０ｍ、特に２ｍ程度となるように設けるのが好ま
しい。また、ノズルの種類についてはオリフィス直径１
０〜２０ｍｍ程度のフラットノズル等を用いることがで
き、そのスプレー角度θ₂ は２０〜４０°、特に３０°
程度、散水圧力は２．０〜５．０ｋｇ／ｃｍ² 、特に３
ｋｇ／ｃｍ² 程度、散水量は散水ノズル１個当り１０〜
２０ｍ³ ／ｈｒ程度とするのが好ましい。

【００２４】本発明において炭酸カルシウム分散剤とし
ては、各種カルボン酸系分散剤又はホスホン酸系分散剤
等を用いることができる。このうち、カルボン酸系分散
剤としては、ポリアクリル酸；ポリマレイン酸；アクリ
ル酸とマレイン酸とのコポリマー或いはその塩；アクリ
ル酸又はマレイン酸と、メタクリル酸、フマル酸、イタ
コン酸、スチレンスルホン酸、アクリルアミドプロパン
スルホン酸、アクリルアミド、アルキルアクリレート、
ヒドロキシアルキルアクリレート、アクリロニトリル、
ポリエチレングリコールモノアリルエーテル、イソブチ
レン，アミレン等とのコポリマー或いはその塩などを用
いることができる。なお、コポリマーの塩としてはカリ
ウム塩、ナトリウム塩が挙げられる。また、ホスホン酸
系分散剤としては、１−ヒドロキシエチリデンジホスホ
ン酸、アミノトリスメチレントリホスホン酸、エチレン
ジアミノテトラメチレンテトラホスホン酸、メタンジホ
スホン酸、プロパン−１，２，３−トリホスホン酸、ホ
スホノブタントリカルボン酸、ホスホノ酢酸などを用い
ることができる。

【００２５】本発明においては、カルボン酸系分散剤と
しては、特に、下記（Ｉ）式で示されるアクリル酸とマ
レイン酸とのコポリマーのカリウム塩であって、分子量
が８００〜１００００のものが好ましい。

【００２６】

【化１】

【００２７】また、ホスホン酸系分散剤としては、下記
（II）式で示される１−ヒドロキシエチリデンジホスホ
ン酸が好ましい。

【００２８】

【化２】

【００２９】これらの分散剤の使用量は、用いる分散剤
の種類によっても異なるが、一般に、０．１〜１００ｍ
ｇ／ｌ、特に１〜１０ｍｇ／ｌの濃度で使用するのが好
ましい。

【００３０】図１に示す方法は本発明の転炉廃ガスの処
理方法の一実施例であって、本発明は何ら図示の方法に
限定されるものではない。

【００３１】図１に示す方法では、分散剤をシックナー
２７に添加して横置き煙道１６、１７への散水のみなら
ず、１次除塵器１５及び２次除塵器２０の湿式集塵のた
めの散水にも分散剤が含有されるように循環水を循環さ
せている。

【００３２】本発明においては、横置き煙道のみ循環水
系を独立させて、分散剤を横置き煙道の循環水のみに添
加することも可能であるが、図示の如く、循環水系を共
通させて１次及び２次除塵器の散水にも分散剤含有循環
水を用いることにより、配管系の構成を簡易化できる上
に、除塵効率の向上も図れ、有利である。

【００３３】なお、本発明を採用する転炉廃ガス処理系
において、熱回収部はその長さを長くすることにより、
熱回収部の出口ガス温度が２００℃程度となるように設
計するのが好ましい。このように約１５００℃の転炉廃
ガスを熱回収部の出口ガス温度２００℃程度にまで低減
することにより、熱回収率は従来のもの（熱回収部の出
口ガス温度約１０００℃）に比べて下記の如く、約５０
％も向上させることができる。

【００３４】

【数１】

【００３５】また、このように熱回収部を長くした場合
に１次除塵器と２次除塵器との間に必要とされる横置き
煙道の傾きについては特に制限はないが、本発明の転炉
廃ガスの処理方法は、水平に対する傾き（図３のθ）が
３０°以下のものに特に有効である。

【００３６】

【作用】転炉廃ガスの処理において、除塵器における湿
式集塵のために散布された水はダストを含むためそのま
ま放流することはできず、一般に、シックナーで除塵
後、循環使用されている。この循環水の水質の一例を表
１に示す。

【００３７】

【表１】

【００３８】この循環水は炭酸カルシウム（ＣａＣＯ
₃ ）の付着を起こし易い水質であり、このため、このよ
うな循環水を散水するだけでは横置き煙道内のダストの
付着、堆積を十分に防止することはできない。

【００３９】即ち、転炉廃ガス由来のダストのみであれ
ば、散水された循環水の水流で流されるので付着量が低
減されるが、循環水からのＣａＣＯ₃ の析出により晶質
の硬質付着現象がみられ、ダストはこの晶質スケール層
に取り込まれて水流では流し得ない多量のスケールとな
って付着、堆積するようになる。

【００４０】この晶質スケールの形成は、循環水中にＣ
ａＨが含有され、また、ｐＨが９以上と高いことが原因
しているが、更に、転炉廃ガスにはＣａＯ粉とＣＯ₂ ガ
スが含まれており、散水された循環水が煙道内でこのＣ
ａＯを溶解すると共にＣＯ₂を吸収することにより、Ｃ
ａＣＯ₃ の過飽和度が更に高くなることも晶質スケール
の形成を促進する要因となっている。

【００４１】本発明においては、横置き煙道内に散水ノ
ズルを設けると共に、この散水ノズルからＣａＣＯ₃ に
有効な分散剤を含有する水を散水する。この分散剤は、
散水された循環水から或いは更に転炉廃ガスの作用によ
り循環水から析出するＣａＣＯ₃ に吸着して結晶成長を
抑制することにより、煙道壁面への付着力を軽減させ、
ダストを取り込んだ多量の硬質晶質スケール層の形成及
びその成長を防止する。

【００４２】

【実施例】以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に
説明する。

【００４３】実施例１図１に示す転炉廃ガスの処理系において、本発明方法に
よる効果を調べた。なお、１次除塵器における循環水の
散水量は１８０ｍ³ ／ｈｒ、２次除塵器における循環水
の散水量は１００ｍ³ ／ｈｒとし、煙道における散水ノ
ズルの仕様、設置方法及び散水条件は次の通りとした。ノズル設置間隔Ｌ：２ｍノズル設置個数：１２個ノズル設置方向：図３に示す如く、煙道内の排水方向
に向けてθ₁ ＝３０°の角度で設置ノズルの種類：フラットノズル，オリフィス直径１
３．１ｍｍ散水条件：スプレー角度θ₂ ＝３０° 圧力＝３ｋｇ／ｃｍ² 水量＝１９５リットル／ｍｉｎ（ノズル１個当り１１．
７ｍ³ ／ｈr,全体で１４０ｍ³ ／ｈｒ）分散剤はシックナーにおいて添加し、その種類及び添加
量は、表３に示す通りとした。

【００４４】煙道内のダスト堆積量（１ヶ月間の堆積厚
さ）を調べ、結果を表３に示した。また、下記評価基準
に基いて評価した結果を表３に併記した。

【００４５】比較のため分散剤無添加で散水した場合に
ついても同様に行なって、結果を表３に示した。

【００４６】評価基準一般に、ダスト堆積厚さが５ｍｍ（平均）になると清掃
が必要となる。即ち、ダスト堆積厚さが５ｍｍ以上にな
ると散水後の水を回収することが困難となるため、煙道
内をジェットクリーニングする必要がある。一方、転炉
の修理は通常１．５ヶ月毎に行なっている。この点か
ら、煙道の清掃頻度は少ないほど望ましいのであるが、
最低でも１．５ヶ月は煙道内の清掃を行なうことなく連
続操業ができることが必要となる。従って、この清掃頻
度に基いて、下記表２に示す基準で評価を行なった。

【００４７】

【表２】

【００４８】

【表３】

【００４９】表３より明らかなように、本発明によれ
ば、煙道内のダストの堆積を効果的に防止して、煙道内
の清掃頻度を少なくし、転炉の長期連続操業が可能とさ
れる。

【００５０】実際、分散剤無添加の循環水の散布のみで
はダスト堆積の防止は不十分であり、煙道内にダストが
月間５〜１０ｍｍ堆積し、散水後の水を集水ピットに回
収することが困難となるために、毎月煙道内をジェット
クリーニングする必要があったが、本発明に従ってカル
ボン酸系等の分散剤を適用することにより、ダスト堆積
量を大幅に軽減でき、半年に１度のジェットクリーニン
グでもすむようになった。

【００５１】

【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の転炉廃ガス
の処理方法によれば、横置き煙道を有する転炉廃ガス湿
式集塵系において、該煙道内のダストの付着、堆積を効
果的に防止して、煙道の清掃頻度を少なくすることがで
きる。

【００５２】このため、横置き煙道を設けた転炉廃ガス
の処理系、即ち、転炉工場の建屋設備の高さを変えるこ
となく、廃ガスの熱回収率を高めるために熱回収部を長
く設計した転炉廃ガス処理系において、長期にわたる連
続操業が可能となり、転炉廃ガスの熱回収率が向上する（前述の如く、熱
回収率は約５０％向上する。）。設置建設コストが高騰することがない。という効果に加えて、更に清掃頻度の低減による連続操
業のために、処理効率の向上、メンテナンスコストの軽
減等の効果を得ることができ、工業的に極めて有利であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の転炉廃ガスの処理方法の一実施方法を
説明する転炉廃ガス処理系の構成図である。

【図２】ＯＧ方式による転炉廃ガス処理系の構成図であ
る。

【図３】散水ノズルの設置方法を説明する断面図であ
る。

【符号の説明】

１１転炉１２フード１３，１４熱回収部１５１次除塵器１６，１７横置き煙道１６Ａ，１７Ａ散水ノズル２０２次除塵器２２，２３，２４集水ピット２７シックナー２８処理水槽

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者矢野教生和歌山県和歌山市湊1850番地住友金属工業株式会社和歌山製鉄所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】横置き煙道を有する転炉廃ガス湿式集塵
系において、該煙道内に散水ノズルを設け、炭酸カルシ
ウム分散剤を含有する水を該散水ノズルから散水するこ
とを特徴とする転炉廃ガスの処理方法。