JPH081124A - ガス処理装置及びその方法 - Google Patents

ガス処理装置及びその方法

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JPH081124A
JPH081124A JP13913394A JP13913394A JPH081124A JP H081124 A JPH081124 A JP H081124A JP 13913394 A JP13913394 A JP 13913394A JP 13913394 A JP13913394 A JP 13913394A JP H081124 A JPH081124 A JP H081124A
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tank
suction port
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duct
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 有害ガスの排気と外部拡散防止が効率良く
行えると共に、作業性に優れ、特に槽の外から槽内に向
けての作業性に優れ、しかも運転操作に支障を来すこと
がなく、各種コストを低廉なものとすることができるガ
ス処理技術の提供を目的とする。 【構成】 ガスを発生する槽と、この槽の開口縁部上
に設けられたガス吸引口部と、このガス吸引口部の上部
に斜下方向に向けて設けられた第1のガス吐出口部と、
前記ガス吸引口部と対向するよう槽の開口縁部上に設け
られた第2のガス吐出口部と、前記ガス吸引口部に連設
された吸気手段と、前記第1及び第2のガス吐出口部に
連設された給気手段と、前記吸気手段によって吸引され
たガスを処理する処理手段とを具備してなり、前記第1
のガス吐出口部から斜下方向に吐出されたガスと第2の
ガス吐出口部から略水平方向に吐出されたガスとが衝突
するよう、かつ、これらのガス流によって槽内側のガス
が外部から遮断されると共に、ガス吸引口部から吸引さ
れて行くよう構成されてなるガス処理装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば鋼材の酸洗槽、
メッキ槽、アルミニウムの陽極酸化処理槽、電気分解槽
あるいは加熱炉等の槽から発生する有害ガスをプッシュ
・プルダクトを用いて排気すると共に、槽上方の大気中
に拡散することを防止する装置及び処理方法に関するも
のである。
【0002】
【発明の背景】酸洗槽等における液界面から発生する酸
性蒸気や電気分解槽から発生するガス等の有害ガスの局
所排気と槽上方への拡散を防止する方法の代表的なもの
として、図6に示す如く、槽20の上部の一方の辺上に
噴流吐出用プッシュダクト21を設け、対辺上に噴流を
吸引するプルダクト22を設けてなるプッシュ・プル装
置により、プッシュダクト21から吐出される噴流で槽
20上面にエアーカーテン23を形成し、槽20内の液
界面から発生して上昇流となった有害ガスを遮断し、か
つ、噴流と共に有害ガスをプルダクト22で吸引して、
排気と大気中への拡散を防止する方法がある。
【0003】尚、図6中、24は空気ブロワー、25は
排気ファン、26は有害ガス処理装置である。この方法
によれば、槽20内の液界面から発生する有害ガスの槽
20上方への大気拡散を防止して、有害ガス処理装置2
6に排出することができるが、有害ガスの発生量に対し
てエアーカーテン23形成の為のプッシュダクト21か
らの吐出流量が大量に必要であり、その結果プルダクト
22の吸引流量も大量に必要であり、多大なエネルギー
を要し、しかも有害ガス処理装置26の容積も大きいも
のが必要である。
【0004】ところで、エアーカーテン23を形成する
吐出噴流は、プッシュダクト21の吐出口の大きさと吐
出流速によって定まり、吐出口からの距離Z(m)にお
ける噴流の速度分布と噴流流量は、次の式(1),
(2)で表される。
【0005】
【数1】
【0006】すなわち、噴流流量は、距離Zの1/2乗
に比例し、吐出口幅aの1/2乗に反比例する。従っ
て、プッシュダクトとプルダクト間の距離Zが大きくな
ると、噴流の上下の雰囲気ガス(I),(II)をまき
込み、その流量を増大させ、又、運動量保存の法則によ
ってその流速が低下することを意味する。さらに、後述
するが、噴流はその距離が長くなるにつれて噴流内での
混合が進む為、噴流長さが長くなるに伴って、噴流内に
まき込まれた有害ガスを大気中に拡散させない為にはプ
ルダクトで吸引しなければならない噴流の比率を大きく
しなければならず、噴流量の増大に比例してプルダクト
の吸引量を増大させねばならない。
【0007】さらに、噴流は噴流中心に対して約10〜
13°の展開角を有し、噴流幅XLは式(4)で表され
るようになる。 XL=A+2・Z・tan(ψ) (4) それ故、距離Zが大きくなると、噴流幅XLが比例的に
大きくなり、噴流が長いとプルダクト22の吸引口幅も
距離Zに比例して大きなものが必要となり、設備費用も
増大し、かつ、酸洗槽への被酸洗物の出入作業等の酸洗
作業の邪魔になる等の不都合が生じる。
【0008】又、距離Zが大きくなると急速に噴流速度
が小さくなり、噴流によるエアーカーテン23の遮断効
果が小さくなるので、雰囲気の気流や外乱に影響されや
すくなる。例えば、有害ガスQx は液界面から槽内を上
昇してエアーカーテン23の遮断及びエアーカーテン2
3の雰囲気(II)のまき込み量Q2 の流線に沿ってプ
ルダクト22の吸引口に誘導され、局所排出されるが、
エアーカーテン23の噴流はその過程において有害ガス
をまき込み混合して形成されており、その形成が外気流
や被酸洗物の出入の通過等で阻害される場合は、エアー
カーテン噴流の全量がプルダクト22に吸引されず、一
部が雰囲気(I)側、すなわち大気側に流出する。従っ
て、距離Zが大きくなると、エアーカーテン23の遮断
効果が小さくなり、有害ガスの大気拡散率は高くなり、
有害ガス拡散の危険性は増大する。
【0009】又、上述した方法とは別に、酸洗槽等にお
ける液界面から発生する酸性蒸気や、電気分解槽から発
生するガス等の有害ガスの局所排気と槽上方への拡散を
防止する方法の代表的なものとして、図7に示す如く、
槽27の上部の対辺上に一対のプルダクト28を設け、
さらにその上部に一対のプッシュダクト29を設けてな
るプッシュ・プル装置により、プッシュダクト29の吐
出口32から互いに衝突するよう吐出させた気体の噴流
で槽27上面にエアーカーテン38を形成し、吐出噴流
の衝突で槽側に分流した気流によって槽27内の液界面
から発生して上昇流となった有害ガスをプルダクト28
の吸引口33に誘導すると共に、噴流と共に有害ガスを
プルダクト28で吸引して排気し、かつ、エアーカーテ
ン38の遮断効果で有害ガスの槽27上部の大気への拡
散を防止する方法がある。
【0010】尚、図7中、30は空気ブロワー、31は
吐出空気導管、34は吸引ガス導管、35は排風機、3
6は有害ガス処理装置である。この方法によれば、エア
ーカーテンの遮断距離Zが、図6に示す方法に比べて半
分で良いので、エアーカーテン38を形成するエアーの
噴流量が少なくなり、従って少ない吸引流量で槽27内
の液界面から発生する有害ガスが、槽27上方の大気に
拡散するのを防止し、有害ガス処理装置36に排出する
ことができる。
【0011】ところが、この図7の方法は、槽27の上
部の対辺上にプッシュプル装置一式を設けねばならない
ので、高さH1 ,H2 が必要となり、処理される鋼材を
搬送するクレーン等の操作高さが図6の方法に比べて高
くなる。この為に操作に支障を来すこともあり、又、槽
内での鋼材処理状況の観察や鋼材の出し入れ作業の監視
にはプッシュプル装置の高さH1 ,H2 に対応した作業
架台が必要となる等、運転操作の為に多大な設備費用が
掛かり、製造コストが増大するといった問題が起きる。
【0012】
【発明の開示】本発明は上述した如くの問題点に鑑みて
なされたものであり、有害ガスの排気と外部拡散防止が
効率良く行えると共に、作業性に優れ、特に槽の外から
槽内に向けての作業性に優れ、しかも運転操作に支障を
来すことがなく、各種コストを低廉なものとすることが
できるガス処理技術の提供を目的とする。
【0013】この本発明の目的は、ガスを発生する槽
と、この槽の開口縁部上に設けられたガス吸引口部と、
このガス吸引口部の上部に斜下方向に向けて設けられた
第1のガス吐出口部と、前記ガス吸引口部と対向するよ
う槽の開口縁部上に設けられた第2のガス吐出口部と、
前記ガス吸引口部に連設された吸気手段と、前記第1及
び第2のガス吐出口部に連設された給気手段と、前記吸
気手段によって吸引されたガスを処理する処理手段とを
具備してなり、前記第1のガス吐出口部から斜下方向に
吐出されたガスと第2のガス吐出口部から略水平方向に
吐出されたガスとが衝突するよう、かつ、これらのガス
流によって槽内側のガスが外部から遮断されると共に、
ガス吸引口部から吸引されて行くよう構成されてなるこ
とを特徴とするガス処理装置によって達成される。
【0014】又、槽の開口縁部における一方側から斜下
方向に向けてガスを吐出させる工程と、これと対向する
側の開口縁部から略水平方向にガスを吐出させる工程
と、前記斜下方向に向けて吐出させたガスと略水平方向
に吐出させたガスとを衝突させる工程と、上記吐出させ
たガスと共に槽の一方側の開口縁部におけるガスの吐出
位置よりも低位置で吸引する工程と、この吸引されたガ
スを処理する工程とを具備することを特徴とするガス処
理方法によって達成される。
【0015】すなわち、本発明は、例えば上下方向にプ
ッシュダクト及びプルダクトを連結してなるプッシュプ
ルダクトを槽開口縁部の一方側に設け、さらに対向する
側の槽開口縁部にはプッシュダクトのみを設け、そして
これらの対向するプッシュダクトから空気を吐出させて
エアーカーテンを形成すると共に、このエアーカーテン
同士を槽上にて衝突させることによって、その流れを槽
側及び大気側に分岐させ、あたかも槽上にエアーカーテ
ンの噴流に直交する仕切り板が存在するかの如くの作用
を発揮するものである。そして、この作用によって槽内
の液界面から発生する有害ガスを遮断し、プルダクトの
吸引口からプッシュプルダクトより吐出する噴流と共に
槽内の有害ガスを吸引し、無害化処理を行うものであ
り、プッシュプルダクトを対向させているからエアーカ
ーテンの遮断距離は小さなもので良く、有害ガスの排気
と外部拡散防止が効率良く行えるようになる。又、作業
に支障を来すプッシュプルダクトは開口の一方側にのみ
設ければ良く、他方側は低位であるから作業性に優れ、
運転操作が容易なものとなり、設備コストや製造コスト
を低廉なものとすることができるようになる。
【0016】尚、上記のガス処理装置において、第1及
び第2のガス吐出口部とガス吸引口部とは、吐出するガ
スが槽の中央部付近で衝突し、その半分以上が槽側に分
流するような位置関係で設けられてなることが好まし
く、これによって槽内ガスをより均一に吸引・排気する
ことができるようになる。又、ガス吸引口部寄りに発生
するガスを、衝突・分流して槽側に向かうガス流によっ
て前記ガス吸引口部に誘導すると共に、第2のガス吐出
口部寄りに発生するガスを前記第2のガス吐出口部から
吐出されたガス流によって前記ガス吸引口部に誘導する
よう構成してなることが好ましく、これによって吐出ガ
スが無駄なく効率良く利用できるようになる。
【0017】又、第1及び第2のガス吐出口部とガス吸
引口部とは、衝突して大気側に向かう気流が槽内ガスを
含有しないものとなる位置関係で設けられてなることが
好ましく、これによって有害ガスの大気への拡散が防止
される。以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明す
る。
【0018】
【実施例】図1及び図2は本発明の第1実施例に係るも
ので、図1はガス処理装置の概略図、図2は噴流と雰囲
気ガスのまき込み量との流量分布図である。図1中、1
は酸洗槽であり、この酸洗槽1の開口部における一方の
辺上にはプルダクト2が、このプルダクト2と対向する
側の辺上にはプッシュダクト3が設けられ、更にプルダ
クト2の上方にはプッシュダクト3’が設けられてい
る。
【0019】そして、このプッシュダクト3からの水平
噴流とプッシュダクト3’からの斜下噴流とが衝突する
よう構成している。4は空気ブロワーであり、プッシュ
ダクト3,3’には空気ブロワー4によって吸引された
新鮮な外気が導管5を通して供給される。6,6’はプ
ッシュダクト3,3’の吐出口、7はプルダクト2の吸
引口である。吐出口6,6’は幅Aで、酸洗槽1の長手
方向の寸法と同じ長さ寸法Lを有し、又、吸引口7は幅
Bで、プッシュダクト3,3’の吐出口6,6’と同じ
長さ寸法Lを有している。
【0020】8はプルダクト2から続く導管、9は排気
ファン、10は有害ガス処理装置、11は大気中に開放
された導管であり、すなわち酸洗槽1内の有害ガスや噴
流はプルダクト2の吸引口7から導管8を通って排気フ
ァン9で吸引され、有害ガス処理装置10に送られて無
害化処理がなされた後に導管11により大気中に放出さ
れるようになっている。
【0021】上記の如く構成してなる本発明のガス処理
装置では、プッシュダクト3の吐出口6及びプッシュダ
クト3’の吐出口6’から噴出する吐出流速UO 、吐出
流量Q0 の噴流空気によってエアーカーテン12が形成
される。尚、本明細書中において、Qo 〜Q7 ,Qx
ガスを区分する記号としても、又、ガスの流量を表す記
号としても使用する。
【0022】エアーカーテン12は、その上方の雰囲気
(I)、すなわち大気から気流Q1をまき込むと共に、
下方の雰囲気(II)、すなわち有害ガスを含む酸洗槽
内ガスから気流Q2 をまき込んで膨張し、酸洗槽1の縁
から距離Zの点に至る噴流Q 3 を形成する。 従って、Q3 =Q0 +Q1 +Q2 (5) Q1 =Q2 (6) が成り立つ。
【0023】噴流Q3 の流量は式(2)によって算出さ
れ、又、気流Q1 ,Q2 のまき込み量が等しいことか
ら、式(5),(6)により気流Q1 ,Q2 の流量が算
出できる。一対のプッシュダクト3,3’から吐出され
る噴流空気によって形成されるエアーカーテン12は、
酸洗槽1の略中央で雰囲気(I)側、すなわち大気側に
向かう上方流Q4 と、雰囲気(II)側、すなわち酸洗
槽1内に向かう下方流Q5とに分かれる。
【0024】 従って、Q3 =Q4 +Q5 (7) が成り立ち、又、酸洗槽1内における気流の物質収支に
より、 Q5 +Qx =Q2 +Q6 (8) が成り立つ。エアーカーテン12の噴流中において、雰
囲気(II)からまき込まれた気流Q2 の混合状態は次
の式(9),(10)で算出される。
【0025】
【数2】
【0026】但し、上記の式(9),(10)における変
数a,c,x,ξ,Z,UO については、式(1),
(2)で使用したものと同じであり、特にccについて
は、cc=0.1としている。ここで、式(2)から得
られる距離Z(m)での噴流量Q3 、及び式(9),
(10)によって算出される雰囲気(II)のガスのまき
込み量Q2 を式(3)で算出される噴流幅XLに対応さ
せたものを図2に示す。
【0027】すなわち、エアーカーテン12における噴
流量Q3 は、噴流幅XLに対して曲線αで示される如く
の流量分布を有し、雰囲気(II)、すなわち有害ガス
を含む酸洗槽1内ガスの気流Q2 へのまき込み量は、噴
流幅XLに対して曲線βで表される流量分布を有してい
る。従って、プルダクト2による吸引流量Q6 及び有害
ガス量Qx が設定されると、式(7),(8)により、
上下方流量Q4 ,Q5 が算出され、又、図2における噴
流Q3 の分流点XEが式(9),(10)により定まる。
【0028】吸引流量Q6 が規定値よりも小さいとき、
例えばXEが図2の(イ)点である場合には、この
(イ)点が噴流Q3 の分流点となり、大気側の上方流Q
4 には、図2で斜線部分に相当する量の酸洗槽内ガスQ
7 を含むことになる。但し、酸洗槽内ガス量Q7 は、次
の式(11)で算出される。
【0029】
【数3】
【0030】従って、酸洗槽1内に存在するガスの有害
ガス全量をプルダクト2から局所排出して噴流Q3 の上
方流Q4 に酸洗槽内ガスを含ませない、すなわち酸洗槽
内ガスQ7 をゼロとして有害ガスの大気側拡散を防止す
る為には、図2において分流点が(ロ)点となるようプ
ルダクト2の吸引量を設定すれば良い。これによって、
酸洗槽1内の液界面から発生する有害ガスQx のうち、
酸洗槽1におけるプッシュダクト3寄りから発生するも
のは、プッシュダクト3の吐出口6から吐出されるエア
ーカーテン12のまき込み気流Q2 と混合し、エアーカ
ーテン12のガス遮断効果とガス誘導効果により噴流Q
3 となり、さらに酸洗槽1の中央部付近でエアーカーテ
ン12の噴流Q3 は下方流Q5 となり、吸引流Q 6 とし
てプルダクト2の吸引口7から吸引される。
【0031】又、酸洗槽1内の液界面から発生する有害
ガスQx のうち、酸洗槽1におけるプルダクト2寄りか
ら発生するものは、酸洗槽1の中央部付近でエアーカー
テン12の噴流Q3 の下方流Q5 の流線に沿ってプルダ
クト2の吸引口7から吸引流Q6 として吸引される。す
なわち、下方流Q5 が有害ガスQx の局所排気を誘導を
しており、有害ガスQx は下方流Q5 及びエアーカーテ
ン12のガス遮断とガス誘導を受けることになる。
【0032】因みに、本発明のガス処理装置の諸元と、
これと同等のガス処理能力を発揮するよう構成した従来
装置の諸元を表 1に示す。 表1 本発明 従来例(図6) 従来例(図7) プッシュダクト吐出幅A (m) 0.003 0.006 0.003 プッシュダクト吐出長L (m) 4.0 2.0 4.0 プッシュダクト寸法a (m) 0.08 0.110 0.077 プッシュダクト寸法b (m) 0.08 0.110 0.077 プルダクト寸法c(m) 0.167 0.190 0.077 プルダクト寸法d (m) 0.300 0.430 0.300 プルダクト吸引口幅B (m) 0.070 0.430 0.033 エアーカーテン遮蔽距離Z (m) 0.56 1.00 0.50 吐出流速U0(m/sec) 10.6 10.0 10.0 吐出流量Q0(m3/sec) 0.127 0.120 0.120 まき込み流量Q1(m3/sec) 0.396 0.350 0.350 まき込み流量Q2(m3/sec) 0.396 0.350 0.350 噴流流量Q3(m3/sec) 0.919 0.820 0.820 分流点での流量Q4(m3/sec) 0.026 − 0.023 分流点での流量Q5(m3/sec) 0.893 − 0.797 有害ガス流量Qx 3/sec) 0.003 0.003 0.003 吸引流量Q6(m3/sec) 0.500 0.820 0.450 噴流の流速Uc (m/sec) 2.06 2.05 2.05 プッシュプル装置高さH1 (m) 0.08 0.110 0.410 プッシュプル装置高さH2 (m) 0.45 0.430 0.410 すなわち、本発明のものでは、従来の装置(図6)に比
べて、吸引流量は約60%程度で良く、吸引量が小さい
ので排気ファンのランニングコストが低廉であり、か
つ、有害ガス処理装置の容積を小さくできるので設備費
も安く経済的である。
【0033】又、本発明のものではプッシュプル装置の
高さH1 が、0.08mであり、従来の装置(図7)の
プッシュプル装置の高さH1 (0.41m)と比較して
格段に小さく、作業性が非常に良好であることが判る。
そして、本発明のものではエアーカーテン噴流の大部分
が下方流となって、酸洗槽内側に流れ、酸洗槽下方から
の有害ガスを誘導する形でプルダクトの吸引口に向かう
流線をもつ為、大気側からの阻害風及び被酸洗物である
鋼材の酸洗槽への出入れ作業等のエアーカーテン形成を
阻害する要因から悪影響を受け難く、有害ガスを大気中
に拡散させる危険性は小さい。
【0034】図3〜図5は、それぞれ本発明の第2、第
3、第4実施例に係るものであり、その基本的な技術思
想は上述した第1実施例のものと略同様であるから、第
1実施例と同様の構成要件については、これと同じ符号
を付して説明を省略する。尚、図3に示す第2実施例の
装置は、プルダクト2と吸引口7とを横方向に連設して
おり、プッシュプル装置の高さをより低いものとするこ
とが可能である。
【0035】又、図4に示す第3実施例の装置は、プル
ダクト2と吸引口7との位置を逆転させたものであり、
槽側にプルダクト2を収める余裕が有る場合に使用でき
る。又、図5に示す第4実施例の装置は、槽側にプルダ
クト2を収める余裕が無い場合に使用される。
【0036】
【効果】本発明によれば、槽の液界面から発生する有害
ガスを効果的に排気することができ、この際の吸引流量
も少なく、排気ファンのランニングコストも低廉であ
り、かつ有害ガス処理装置の容積も小さなもので良いか
ら設備費を抑えることができ、さらには作業架台等を準
備しなくとも槽への被処理物の出入れ、その他の作業が
容易に行えるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のガス処理装置(第1実施例)の概略図
である。
【図2】噴流と雰囲気ガスのまき込み量との流量分布図
である。
【図3】ガス処理装置(第2実施例)の要部概略図であ
る。
【図4】ガス処理装置(第3実施例)の要部概略図であ
る。
【図5】ガス処理装置(第4実施例)の要部概略図であ
る。
【図6】従来のガス処理装置の概略図である。
【図7】従来のガス処理装置の概略図である。
【記号の説明】
1 酸洗槽 2 プルダクト 3,3’ プッシュダクト 4 空気ブロワー 5 導管 6,6’ 吐出口 7 吸引口 8 導管 9 排気ファン 10 有害ガス処理装置 11 導管 12 エアーカーテン

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ガスを発生する槽と、この槽の開口縁部
    上に設けられたガス吸引口部と、このガス吸引口部の上
    部に斜下方向に向けて設けられた第1のガス吐出口部
    と、前記ガス吸引口部と対向するよう槽の開口縁部上に
    設けられた第2のガス吐出口部と、前記ガス吸引口部に
    連設された吸気手段と、前記第1及び第2のガス吐出口
    部に連設された給気手段と、前記吸気手段によって吸引
    されたガスを処理する処理手段とを具備してなり、前記
    第1のガス吐出口部から斜下方向に吐出されたガスと第
    2のガス吐出口部から略水平方向に吐出されたガスとが
    衝突するよう、かつ、これらのガス流によって槽内側の
    ガスが外部から遮断されると共に、ガス吸引口部から吸
    引されて行くよう構成されてなることを特徴とするガス
    処理装置。
  2. 【請求項2】 第1及び第2のガス吐出口部とガス吸引
    口部とは、吐出するガスが槽の中央部付近で衝突し、そ
    の半分以上が槽側に分流するような位置関係で設けられ
    てなることを特徴とする請求項1記載のガス処理装置。
  3. 【請求項3】 ガス吸引口部寄りに発生するガスを、衝
    突・分流して槽側に向かうガス流によって前記ガス吸引
    口部に誘導すると共に、第2のガス吐出口部寄りに発生
    するガスを前記第2のガス吐出口部から吐出されたガス
    流によって前記ガス吸引口部に誘導するよう構成してな
    ることを特徴とする請求項1又は請求項2記載のガス処
    理装置。
  4. 【請求項4】 第1及び第2のガス吐出口部とガス吸引
    口部とは、衝突して大気側に向かう気流が槽内ガスを含
    有しないものとなる位置関係で設けられてなることを特
    徴とする請求項1〜請求項3いずれかに記載のガス処理
    装置。
  5. 【請求項5】 槽の開口縁部における一方側から斜下方
    向に向けてガスを吐出させる工程と、これと対向する側
    の開口縁部から略水平方向にガスを吐出させる工程と、
    前記斜下方向に向けて吐出させたガスと略水平方向に吐
    出させたガスとを衝突させる工程と、上記吐出させたガ
    スと共に槽の一方側の開口縁部におけるガスの吐出位置
    よりも低位置で吸引する工程と、この吸引されたガスを
    処理する工程とを具備することを特徴とするガス処理方
    法。
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