(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶銑の精錬が行われ、これにより可燃性ガス成分を含有する転炉ガスを副生ガスとして発生する転炉に設けられた、前記副生ガスを回収するための、湿式法の一次集塵機、湿式法の二次集塵機、誘引送風機、三方弁を、この順に直列に備えた副生ガス回収設備と、前記副生ガスを貯蔵するためのガスホルダーと、を結ぶ搬送管の途中に、冷却装置、ミストセパレーター及び集塵機を設置して、前記冷却装置で前記副生ガスを常温まで冷却するとともに、前記ミストセパレーターで前記副生ガス中のミストを除去し、前記集塵機で前記副生ガス中のダストを除去することを特徴とする、副生ガスの回収方法。
【請求項２】
溶銑の精錬が行われ、これにより可燃性ガス成分を含有する転炉ガスを副生ガスとして発生する転炉に設けられた、前記副生ガスを回収するための、湿式法の一次集塵機、湿式法の二次集塵機、誘引送風機、三方弁を、この順に直列に備えた副生ガス回収設備と、
前記副生ガスを貯蔵するためのガスホルダーと、
該ガスホルダーと前記副生ガス回収設備とを結ぶ搬送管と、
を備えた副生ガスの回収設備において、
前記搬送管には、前記副生ガスを常温まで冷却するための冷却装置と、前記副生ガス中のミストを除去するためのミストセパレーターと、前記副生ガス中のダストを除去するための集塵機と、が備えられていることを特徴とする副生ガスの回収設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化学プラントや製鉄所の高炉、転炉、コークス炉などにて副次的に発生する、ＣＯガスや水素ガスなどの可燃性ガス成分を含有する副生ガスの回収方法及び回収設備に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
化学プラントや製鉄所のコークス炉、高炉、転炉などの設備からは、副次的に副生ガスと呼ばれるガスが発生し、このガスには、ＣＯガス（一酸化炭素）、水素ガス、メタンガスといった燃料として利用可能な可燃性ガス成分が含まれていることから、副生ガスは、ガスホルダーに一旦回収されてガス圧力が調整され、その後、発電設備や加熱炉などの各需要先に送られて燃料用ガスとして使用されている。この副生ガスには、炭酸ガス（二酸化炭素）や窒素ガスといった不活性ガス成分も含まれている。
【０００３】
例えば、製鉄所の転炉から発生する副生ガス（「転炉ガス」ともいう）は、ＣＯガス、炭酸ガス、窒素ガスを主成分とし、その他に、ダストや硫黄分などを含有している。転炉ガスは、発生時には１５００℃以上の高温であるが、転炉上方の煙道の後段に設けられた、転炉ガス回収設備の一次集塵機や二次集塵機によって転炉ガス中のダストが回収されると同時に冷却されて、６０〜７０℃のガスとしてガスホルダーに供給されている。前記集塵機が湿式法であることから、転炉ガスには飽和状態の水分が含まれている。ダストは、鉄、マンガン、亜鉛などの金属粉のほかにＣａＯなどの酸化物粉も含まれる。
【０００４】
また、高炉から発生する副生ガス（「高炉ガス」という）やコークス炉から発生する副生ガス（「コークス炉ガス」という）は、転炉ガスのガス組成に加えて更に水素ガスを含有し、その他にダスト、硫黄分及び水分などを含有している。高炉ガス及びコークス炉ガスには発生時点で水分が含まれ、回収したガスは冷却された後に搬送されるので、ガス中の水分は転炉ガスと同様に飽和状態となっている。
【０００５】
６０〜７０℃で供給された副生ガスは、ガスホルダーに貯蔵された後には常温まで温度降下する。この温度降下により、飽和水蒸気は凝縮水となってガスホルダーのタンク本体の内壁に付着し、やがて、付着した凝縮水は内壁を伝わってタンク本体の底部に流下する。これらの副生ガスには、炭酸ガスや硫黄分が含まれており、これらが凝縮水に溶解することにより凝縮水の腐食性は十分に強く、この凝縮水によってタンク本体の内壁が腐食されるという問題が発生する。
【０００６】
従来、この腐食を防止する方法として、例えば特許文献１に提案されるように、ガスホルダーのタンク本体の内壁面に耐腐食性塗料を塗装することが行われている。
【０００７】
しかしながら、タンク本体の内壁面に耐腐食性塗料を塗装しても、経年的に塗膜が劣化し、この劣化に伴ってタンク本体の内壁面は酸性の腐食環境に曝されていくため、長寿命化は困難であった。そのために、塗膜の劣化の都度或いは定期的に、設備を停止して防食塗装をやり直す必要があり、設備停止による生産性の低下や繰り返しの塗装費用が嵩み、低コストでの腐食防止は困難であった。
【特許文献１】特開平２００３−２６２８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、化学プラントや製鉄所などで発生する副生ガスを燃料用ガスとしてガスホルダーに回収するに当たり、ガスホルダーのタンク本体やタンク本体までの配管などの設備の腐食を防止することのできる、副生ガスの回収方法及び回収設備を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するための本発明に係る副生ガスの回収方法は、可燃性ガス成分を含有する副生ガスの発生設備に設けられた、前記副生ガスを回収するための副生ガス回収設備と、前記副生ガスを貯蔵するためのガスホルダーと、を結ぶ搬送管の途中に、冷却装置及び集塵機を設置して、前記冷却装置で前記副生ガスを常温まで冷却するとともに、前記集塵機で副生ガス中のダストを除去することを特徴とするものである。
また、本発明に係る副生ガスの回収設備は、可燃性ガス成分を含有する副生ガスの発生設備に設けられた、前記副生ガスを回収するための副生ガス回収設備と、前記副生ガスを貯蔵するためのガスホルダーと、該ガスホルダーと前記副生ガス回収設備とを結ぶ搬送管と、を備えた副生ガスの回収設備において、前記搬送管には、前記副生ガスを常温まで冷却するための冷却装置と、前記副生ガス中のダストを除去するための集塵機と、が備えられていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
上記構成の本発明によれば、通常６０〜７０℃の状態で搬送される副生ガスを常温まで冷却するので、この時点で、副生ガスの腐食活性度は指数関数的に減少し、ガスホルダーのタンク本体やタンク本体までの配管などの設備の腐食が防止される。また、併せて副生ガス中のダストを除去するので、ダストに含有される有害物質も除去され、設備の腐食はより一層少なくなり、設備の長寿命化が達成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明を、転炉ガスの回収設備に適用した場合を例として、添付図面を参照して具体的に説明する。図１は、本発明の実施形態の１例を示す概略図であって、転炉ガス回収設備からガスホルダーまでの構成を示す概略図である。
【００１２】
図１において、溶銑９を収容した転炉８の内部には、上方から上吹きランス１０が挿入され、この上吹きランス１０から酸素ガスが溶銑９に吹き付けられて溶銑９の脱炭精錬や予備脱燐処理が行われる。溶銑９の脱炭精錬及び予備脱燐処理により、炉内から副生ガスである転炉ガスが発生する。転炉ガスはＣＯガスを主体とし、炭酸ガス及び窒素ガスを含有する。また、酸素ガスを含有することもある。
【００１３】
転炉８の上方には煙道１１が設置され、煙道１１の後段には、一次集塵機１３、二次集塵機１４、排ガス流量計１６、誘引送風機１７、誘引送風機１８、三方弁１９が、この順に直列につながって設置されており、転炉ガスの回収流路を構成している。三方弁１９の後段の回収流路は２つに分岐しており、１つは煙突２１から大気に放散される流路であり、他の１つは回収弁２０から転炉ガス搬送管１を経てガスホルダー７に至り、ガスホルダー７によって回収される流路である。ここで、転炉ガス回収設備は、一次集塵機１３から回収弁２０に至るまでの範囲である。
【００１４】
尚、二次集塵機１４として設置したＰＡベンチュリーにはＰＡダンパー１５が設置されており、ＰＡダンパー１５の開度調整により転炉８の炉内圧が制御されるようになっている。また、煙道１１の転炉８の炉口との接続側は、上下移動が可能な構造（「スカート」と呼ばれる）となっており、排ガスを回収する場合には、大気を吸収しないようにするために、煙道１１と転炉８の炉口とは原則的には密着した状態になる。また更に、煙道１１には生石灰や鉄鉱石などの副原料を転炉８の内部に投入添加するための副原料投入装置１２が設置されている。
【００１５】
回収弁２０とガスホルダー７とを結ぶ転炉ガス搬送管１の途中には、熱交換器３及び冷却機４からなる冷却装置２と、ミストセパレーター５と、集塵機６とが、この順に直列につながって設置されている。冷却装置２を構成する熱交換器３及び冷却機４は連結しており、冷却機４によって冷却された冷却水が熱交換器３にて転炉ガスと熱交換し、熱交換後の冷却水が熱交換器３から冷却機４に戻るように構成されている。
【００１６】
転炉８における溶銑９の脱炭精錬または予備脱燐処理の際、誘引送風機１７及び誘引送風機１８を電動機（図示せず）によって駆動し、これにより転炉８の内部で発生する転炉ガスを吸引し、転炉ガス中のＣＯガス濃度に応じて三方弁１９を切り替え、ＣＯガス濃度が高いときにはガスホルダー７に回収し、ＣＯガス濃度が低いときには煙突２１の先端で燃焼させて大気に放散する。
【００１７】
このような転炉ガスの回収操作において、本発明は、転炉ガスをガスホルダー７に回収する場合を対象としており、従って、以下、転炉ガスをガスホルダー７に回収する場合について説明する。
【００１８】
脱炭精錬時の転炉８の炉内温度は１６００℃以上であり、転炉ガスの温度も１６００℃以上となるが、転炉ガスは、先ず煙道１１で間接冷却され、更に一次集塵機１３及び二次集塵機１４で冷却されて、三方弁１９を通過する時点では６０〜７０℃まで温度降下し、その状態で転炉ガス搬送管１に導入される。この場合、一次集塵機１３及び二次集塵機１４が湿式法であることから転炉ガスに含まれる水分濃度は飽和濃度となっている。また、一次集塵機１３及び二次集塵機１４を通過するものの、微細なダストは除去されず、この微細なダストを含んだ状態で転炉ガス搬送管１に導入される。
【００１９】
転炉ガス搬送管１に導入された転炉ガスは、先ず、冷却装置２の熱交換器３に送られ、熱交換器３において冷却機４より供給される冷却水（冷水）と熱交換して、６０〜７０℃から常温（室温）にまで冷却される。６０〜７０℃から常温にまで冷却されることで転炉ガス中の水分が凝縮し、ミスト（液体微粒子）が発生する。このミストを含有する転炉ガスは、次いで、ミストセパレーター５に送られ、発生したミストはミストセパレーター５により分離・除去される。冷却装置２に至る以前に転炉ガスに含有されていたミストも、ミストセパレーター５で分離・除去される。
【００２０】
ミストセパレーター５でミストが除去された転炉ガスは、その後、集塵機６に送られ、転炉ガスに含有される微細な鉄粉などのダストが除去される。尚、ミストセパレーター５は本発明を実施する上で必須とする設備ではないが、ミストセパレーター５を設置しない場合には、冷却装置２にて発生したミストが集塵機６に悪影響を及ぼし、ダストの除去が困難になるなどの弊害を及ぼす恐れがあり、従って、ミストセパレーター５を設置することが好ましい。
【００２１】
このようにして、常温まで冷却され、且つ、水分及びダスト濃度が減少した転炉ガスが、ガスホルダー７に供給される。つまり、従来は６０〜７０℃の温度で、しかも大量の水分及びダストを含有した状態で転炉ガスがガスホルダー７に供給されていたが、本発明では常温で且つ水分及びダスト濃度が減少した状態でガスホルダー７に供給される。
【００２２】
図２は、炭酸ガスが、０．１４気圧の雰囲気下における鉄の腐食速度を温度別に調査した結果を示す図である。ガスホルダー７に供給される従来の転炉ガスの温度を仮に６５℃とすると、図２からも明らかなように、６５℃における腐食速度は約０．３７ｍｍ／年であるが、常温である３０℃における腐食速度は約０．０１４ｍｍ／年であり、炭酸ガスを含有する転炉ガスの温度を、従来の６０〜７０℃から常温にまで降下することで、腐食速度の速い環境から腐食速度の遅い環境へと改善されることが分かる。
【００２３】
このように、本発明によれば、通常６０〜７０℃の状態で搬送される転炉ガスを常温まで冷却するので、この時点で、転炉ガスの腐食活性度は指数関数的に減少し、ガスホルダー７のタンク本体や転炉ガス搬送管１などの設備の腐食が防止される。また、併せて転炉ガス中のダストを除去するので、ダストに含有される有害物質も除去され、前記設備の腐食はより一層少なくなり、設備の長寿命化が達成される。
【００２４】
尚、上記説明は転炉ガスの回収設備に本発明を適用した例であるが、本発明は転炉ガスの回収設備にのみ適用されるものではなく、高炉ガスやコークス炉ガスの回収設備にも、上記に沿って本発明を適用することができる。更に、製鉄所以外の設備であっても、ＣＯガス及び炭酸ガスを含有する副生ガスを回収する場合には、上記に沿って本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施形態の１例を示す概略図であって、転炉ガス回収設備からガスホルダーまでの構成を示す概略図である。
【図２】炭酸ガスが０．１４気圧の雰囲気下における鉄の腐食速度を温度別に調査した結果を示す図である。
【符号の説明】
【００２６】
１  転炉ガス搬送管
２  冷却装置
３  熱交換器
４  冷却機
５  ミストセパレーター
６  集塵機
７  ガスホルダー
８  転炉
９  溶銑
１０  上吹きランス
１１  煙道
１２  副原料投入装置
１３  一次集塵機
１４  二次集塵機
１５  ＰＡダンパー
１６  排ガス流量計
１７  誘引送風機
１８  誘引送風機
１９  三方弁
２０  回収弁
２１  煙突
【図１】
0005521267.tif 000002
【図２】
0005521267.tif 000003