(57)【要約】【課題】焼結排ガスによる腐食を防止して長寿命化を図るとともに、環境汚染防止を長期にわたって確保することが可能な焼結排ガス用の電気集塵機及びその操業方法の提供。【解決手段】ガス導入部からガス排出部に向けて焼結排ガスを流すケーシング１１と、ケーシング１１内に設置されて焼結排ガス中の焼結ダストを電気集塵する電極群１０と、ケーシング１１の下方に接続されたダストホッパ１４と、ダストホッパ１４に集積された焼結ダストを搬送する複数のチェーンコンベア１７ａ〜１７ｃと、チェーンコンベア１７ａ〜１７ｃのコンベアケーシングを加熱する加熱手段と、を具備してなる焼結排ガス用の電気集塵機１を採用する。【選択図】図１
2014054587.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス導入部からガス排出部に向けて焼結排ガスを流すケーシングと、
前記ケーシング内に設置されて前記焼結排ガス中の焼結ダストを電気集塵する電極群と、
前記ケーシングの下方に接続されたダストホッパと、
前記ダストホッパに集積された前記焼結ダストを搬送する複数のチェーンコンベアと、
前記チェーンコンベアのコンベアケーシングを加熱する加熱手段と、を具備してなることを特徴とする焼結排ガス用の電気集塵機。
【請求項２】
前記加熱手段が、前記ダストホッパを更に加熱する手段であることを特徴とする請求項１に記載の焼結排ガス用の電気集塵機。
【請求項３】
前記ダストホッパ内の雰囲気温度を計測する温度計と、
前記温度計による前記ダストホッパ内の雰囲気温度が閾値以上になるように、前記加熱手段を制御する加熱制御部と、が更に備えられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の焼結排ガス用の電気集塵機。
【請求項４】
前記加熱手段が蒸気配管であることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の焼結排ガス用の電気集塵機。
【請求項５】
前記加熱手段が電気ヒータであることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の焼結排ガス用の電気集塵機。
【請求項６】
ガス導入部からガス排出部に向けて焼結排ガスを流すケーシングと、
前記ケーシング内に設置されて前記焼結排ガス中の焼結ダストを電気集塵する電極群と、
前記ケーシングの下方に接続されたダストホッパと、
前記ダストホッパに集積された前記焼結ダストを搬送する複数のチェーンコンベアと、
前記ダストホッパ内の雰囲気の温度または酸素濃度を計測する計測器と、
前記計測器によって計測された前記雰囲気の温度または酸素濃度に基づいて、前記ダストホッパ内の前記焼結ダストの貯留量を制御する貯留量制御部と、を具備してなり、前記貯留量制御部は、前記ダストホッパ内の雰囲気の温度が結露を発生させ得る温度以下になるか、前記ダストホッパ内の雰囲気の酸素濃度が１８％を超えたときに、前記焼結ダストを前記ダストホッパ内に貯留させることを特徴とする焼結排ガス用の電気集塵機。
【請求項７】
ケーシングのガス導入部からガス排出部に向けて焼結排ガスを流しながら、前記ケーシング内に設置された電極群によって前記焼結排ガス中の焼結ダストを電気集塵し、電気集塵された焼結ダストを前記ケーシングの下方に接続されたダストホッパに集積し、集積した前記焼結ダストをチェーンコンベアによって搬送する際に、
前記ダストホッパ内の雰囲気の温度または酸素濃度を計測し、前記雰囲気の温度が結露を発生させ得る温度以下になるか、前記雰囲気の酸素濃度が１８％を超えた場合に、前記焼結ダストを前記ダストホッパ内に貯留させることを特徴とする焼結排ガス用の電気集塵機の操業方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焼結排ガス用の電気集塵機及び焼結排ガス用の電気集塵機の操業方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、製鉄工場における焼結機から排出される焼結排ガスは、大気汚染防止法により煤塵濃度が規制されているため、所定濃度以下で運転するように集塵機等を設置して対応している。このような焼結排ガス用の集塵機としては、図９に示すように、焼結機１０２と煙突１０３の間の排ガス流路１０５に設置された乾式の電気集塵機１０１が知られている。図９に示す例では、電気集塵機１０１の後段に焼結機用の排風機１０４が直列に配置されている。
【０００３】
焼結機１０２では、鉄鉱石と、燃料としてのコークスと、結合剤としての石灰石と、水とを混合して焼結原料とし、焼結原料中のコークスに着火することで、鉄鉱石の焼結を行っている。焼結時に排出される焼結排ガスには、酸化鉄を主成分とする焼結ダストの他に、水分、窒素酸化物及び硫黄酸化物等が含まれる。そして、焼結機１０２の後段に設置された電気集塵機１０１において、焼結排ガス中の焼結ダストを集塵している。
【０００４】
図１０及び図１１に示すように、電気集塵機１０１は、ケーシング１１１とケーシング１１１の下部に取り付けられたダストホッパ１１４と、ケーシング１１１の内部に設置された集塵電極板１１２及び放電電極１１３と、集塵電極板１１２に付着した焼結ダストを剥離させる槌打装置１１５とが備えられている。ケーシング１１１には焼結排ガスの導入部１１１ａと排出部１１１ｂが設けられ、導入部１１１ａから排出部１１１ｂに向けて焼結排ガスが通過するようになっている。
【０００５】
ダストホッパ１１４の下側には、ダストホッパ１１４に集積された焼結ダストを搬出するための複数のチェーンコンベア１１７ａ〜１１７ｃが備えられている。チェーンコンベア１１７ｃの終端には二重ダンパー１１８が備えられている。ケーシング１１１内に導入された焼結排ガスは、排風機１０４によって吸引されている。また、排風機１０４は、ダストホッパ１１４及びチェーンコンベア１１７ａ〜１１７ｃ内の雰囲気も吸引している。このため、ケーシング１１１、ダストホッパ１１４及びチェーンコンベア１１７ａ〜１１７ｃ内の雰囲気の圧力は、大気圧よりもやや低い負圧になっている。二重ダンパー１１８は、チェーンコンベア１１７ｃの内部雰囲気と外気とを常時遮断しており、焼結ダストを排出するときだけ一時的にチェーンコンベア１１７ｃの終端を解放させて、焼結ダストをチェーンコンベア１１７ｃ外に搬出できるようにしている。
【０００６】
ケーシング１１１の内部に導入された焼結排ガス中の焼結ダストは、集塵電極板１１２及び放電電極１１３の間を通過する際に帯電されて集塵電極板１１２に付着する。集塵電極板１１２に付着した焼結ダストは、集塵電極板１１２に槌打装置１１５で衝撃を与えるか、または高周波振動を与えることで集塵電極板１１２から剥離させる。剥離させた焼結ダストはダストホッパ１１４に回収する。回収された焼結ダストは、チェーンコンベア１１７ａ〜１１７ｃ及び二重ダンパー１１８を経て外部に排出され、鉄源として再利用される（特許文献１参照）。一方、集塵後の焼結排ガスは、電気集塵機１０１から排出された後に煙突３から大気中に放散される。この焼結排ガスは、水分を多量（1２〜１８質量％）に含有していることから、非常に結露し易い状態にある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平６−１１４２８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
焼結排ガス用の電気集塵機を構成するケーシング、ダストホッパ、集塵電極板及び放電電極は、一般構造用炭素鋼や低合金鋼で構成されている。しかしながら、焼結排ガスは硫黄酸化物が含まれるために酸性を示す。このような酸性の排ガスが電気集塵機に導入されると、焼結排ガス中の水分が結露して、ケーシング等が腐食されてしまう問題があった。特に、集塵電極板及び放電電極の腐食が著しく、長期間の使用によって電気集塵機の集塵能力が低下する問題もあった。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、焼結排ガスによる腐食を防止して長寿命化を図るとともに、環境汚染防止を長期にわたって確保することが可能な焼結排ガス用の電気集塵機及びその操業方法の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
電気集塵機は、長期間に渡って使用を続けると、焼結排ガス中の腐食成分によって電気集塵機の構成部材が徐々に腐食する。特に、電気集塵機の主要部材である集塵電極及び放電電極の腐食が顕著である。腐食の原因は、電気集塵機を構成するダストホッパから外気が流入し、この外気によって焼結排ガスが冷やされ、焼結排ガス中の水分が凝縮して起きる硫酸腐食であると推定されている。以下、この腐食現象についてより詳細に説明する。
【００１１】
図１２には、電気集塵機１０１における焼結排ガスの流れ（矢印A）と、電気集塵機１０１に侵入する外気の流れ（矢印B）を模式的に示している。なお、集塵電極板及び放電電極の描画は省略している。
電気集塵機１０１に導入される焼結排ガスは、１２０〜１３０℃程度の比較的高温であり、また、７％程度の水分を含んでいる。焼結排ガスが導入部１１１ａから排出部１１１ｂに向けてケーシング１１１内を通過する際に、ケーシング１１１の内部は焼結排ガスによって加熱された状態になる。一方、チェーンコンベア１１７a〜１１７ｃはその内部が負圧になっているため、コンベア駆動軸のシール部からの外気の侵入や、チェーンコンベア１１７a〜１１７ｃを構成するケーシングのボルト締結部などからの外気の侵入が生じている。侵入した外気の温度は季節にもよるが０℃〜３５℃程度であり、焼結排ガスの温度よりも低い。この外気は、図１２及び図１３に示すように、チェーンコンベア１１７a〜１１７ｃからダストホッパ１１４を介してケーシング１１１に流入し、焼結排ガスの温度を低下させる。その結果、図１３に示すように、焼結排ガス中に含まれる水分が凝縮し、凝縮した水分に焼結排ガス中の酸性酸化物が反応して酸が生成し、この酸によって集塵電極及び放電電極が腐食していた。
【００１２】
以上のように、腐食の原因はチェーンコンベア１１７ａ〜１１７ｃから侵入した外気による焼結排ガス中の水分の凝縮に伴う酸の生成である。腐食を防止するには、焼結排ガスの温度低下を防止すればよい。腐食防止の具体的な手段として、流入する外気の温度を高めて焼結排ガスの温度低下を防止するか、外気の流入自体を防止することが考えられる。そこで本発明者が鋭意検討し、以下の構成を採用するに至った。
【００１３】
［１］    ガス導入部からガス排出部に向けて焼結排ガスを流すケーシングと、
前記ケーシング内に設置されて前記焼結排ガス中の焼結ダストを電気集塵する電極群と、
前記ケーシングの下方に接続されたダストホッパと、
前記ダストホッパに集積された前記焼結ダストを搬送する複数のチェーンコンベアと、
前記チェーンコンベアのコンベアケーシングを加熱する加熱手段と、を具備してなることを特徴とする焼結排ガス用の電気集塵機。
［２］    前記加熱手段が、前記ダストホッパを更に加熱する手段であることを特徴とする［１］に記載の焼結排ガス用の電気集塵機。
［３］    前記ダストホッパ内の雰囲気温度を計測する温度計と、
前記温度計による前記ダストホッパ内の雰囲気温度が閾値以上になるように、前記加熱手段を制御する加熱制御部と、が更に備えられていることを特徴とする［１］または［２］に記載の焼結排ガス用の電気集塵機。
［４］    前記加熱手段が蒸気配管であることを特徴とする［１］乃至［３］の何れか一項に記載の焼結排ガス用の電気集塵機。
［５］    前記加熱手段が電気ヒータであることを特徴とする［１］乃至［３］の何れか一項に記載の焼結排ガス用の電気集塵機。
［６］    ガス導入部からガス排出部に向けて焼結排ガスを流すケーシングと、
前記ケーシング内に設置されて前記焼結排ガス中の焼結ダストを電気集塵する電極群と、
前記ケーシングの下方に接続されたダストホッパと、
前記ダストホッパに集積された前記焼結ダストを搬送する複数のチェーンコンベアと、
前記ダストホッパ内の雰囲気の温度または酸素濃度を計測する計測器と、
前記計測器によって計測された前記雰囲気の温度または酸素濃度に基づいて、前記ダストホッパ内の前記焼結ダストの貯留量を制御する貯留量制御部と、を具備してなり、前記貯留量制御部は、前記ダストホッパ内の雰囲気の温度が結露を発生させ得る温度以下になるか、前記ダストホッパ内の雰囲気の酸素濃度が１８％を超えたときに、前記焼結ダストを前記ダストホッパ内に貯留させることを特徴とする焼結排ガス用の電気集塵機。
［７］    ケーシングのガス導入部からガス排出部に向けて焼結排ガスを流しながら、前記ケーシング内に設置された電極群によって前記焼結排ガス中の焼結ダストを電気集塵し、電気集塵された焼結ダストを前記ケーシングの下方に接続されたダストホッパに集積し、集積した前記焼結ダストをチェーンコンベアによって搬送する際に、
前記ダストホッパ内の雰囲気の温度または酸素濃度を計測し、前記雰囲気の温度が結露を発生させ得る温度以下になるか、前記雰囲気の酸素濃度が１８％を超えた場合に、前記焼結ダストを前記ダストホッパ内に貯留させることを特徴とする焼結排ガス用の電気集塵機の操業方法。
【発明の効果】
【００１４】
上記［１］に記載の焼結排ガス用の電気集塵機によれば、チェーンコンベアのコンベアケーシングを加熱して、チェーンコンベア内に流入した外気の温度を高めることで、ダストホッパ及びケーシング内における焼結排ガスの温度低下を抑制でき、これにより、電極群、ケーシング及びダストホッパの腐食を防止できる。
また、上記［６］及び［７］に記載の焼結排ガス用の電気集塵機およびその操業方法によれば、ダストホッパ内の雰囲気の温度が結露を発生させ得る温度以下になるか、ダストホッパ内の雰囲気の酸素濃度が１８％を超えたときに、ダストホッパ内に焼結ダストを貯留させることで、チェーンコンベアからダストホッパ及びケーシングへの外気の流入を抑制でき、これにより、焼結排ガスの温度低下が防止されて、電極群、ケーシング及びダストホッパの腐食を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態である焼結排ガス用の電気集塵機を示す断面模式図である。
【図２】図２は、図１の電気集塵機の要部を示す模式図である。
【図３】図３は、図１の電気集塵機のケーシング及びダストホッパ内における雰囲気の温度分布を示す模式図である。
【図４】図４は、従来の電気集塵機のケーシング及びダストホッパ内における雰囲気の温度分布を示す模式図である。
【図５】図５は、本発明の第２の実施形態である焼結排ガス用の電気集塵機を示す断面模式図である。
【図６】図６は、図５の電気集塵機の操業方法を説明する断面模式図である。
【図７】図７は、図５の電気集塵機のダストホッパにおける雰囲気の酸素濃度を示す断面模式図である。
【図８】図８は、図５の電気集塵機のダストホッパにおける雰囲気の酸素濃度を示す断面模式図である。
【図９】図９は、従来の電気集塵機の設置箇所を説明する模式図である。
【図１０】図１０は、従来の電気集塵機を示す断面模式図である。
【図１１】図１１は、従来の電気集塵機を排ガスの流通方向から見た断面模式図である。
【図１２】図１２は、電気集塵機における焼結排ガスの流れと、電気集塵機に侵入する外気の流れを模式的に示す断面模式図である。
【図１３】図１３は、電気集塵機におけるダストと外気の流れを模式的に示す断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の第１の実施形態について図面を参照して説明する。
本実施形態の焼結排ガス用の電気集塵機１は、例えば、図９に示した従来例と同様に、焼結機と煙突との間に設置されている。電気集塵機１の後段には、焼結排ガスを吸引する排風機が配置されている。
【００１７】
図９に示した従来例と同様に、本実施形態の電気焼結機１は排ガス流路に接続されている。排ガス流路には、焼結機から発生した焼結排ガスを下流側に吸引する排風機が備えられている。排風機によって焼結機から焼結排ガスを吸引して電気集塵機１を通過させる。排ガス流路を流れる焼結排ガスには、焼結ダスト、水分、窒素酸化物、微量の硫黄酸化物が含まれている。焼結排ガスが電気集塵機１を通過する際に、焼結排ガス中の焼結ダストが電気集塵機１によって集塵される。その後、焼結排ガスは、窒素酸化物及び硫黄酸化物が除去された後に煙突から大気へ放散される。
【００１８】
本実施形態の電気集塵機１は、図１及び図２に示すように、排ガス導入ダクト（排ガス導入部）１１ａ及び排ガス排出ダクト（排ガス排出部）１１ｂが設けられてなるケーシング１１と、ケーシング１１内に配置されて焼結排ガス中の焼結ダストを集塵する電極群１０と、ケーシング１１と連通してケーシング１１の下方に接続されたダストホッパ１４と、焼結ダストを搬送するチェーンコンベア１７ａ〜１７ｃと、チェーンコンベア１７ａのコンベアケーシングを加熱する加熱手段とが備えられている。電極群１０は、集塵電極板１２及び放電電極１３とから構成されている。
【００１９】
排ガス導入ダクト１１ａに焼結機側の排ガス流路５が接続され、排ガス排出ダクト１１ｂには煙突側の排ガス流路５が接続されている。
ケーシング１１を構成する排ガス導入ダクト１１ａは、下流側へ向けて拡幅する逆テーパ状とされ、また、排ガス排出ダクト１１ｂは、下流側へ向けて縮幅するテーパ状となっている。このように、ケーシング１１が中膨らみ形状となっていることで、排ガス流路５からケーシング１１内に流入した焼結排ガスの流速を低下でき、所定の滞留時間（反応時間）を確保できるようになっている。
【００２０】
ケーシング１１内には、焼結排ガス中の焼結ダストを集塵する複数の集塵電極板１２と、集塵電極板１２間に位置する放電電極１３とが設置されている。放電電極１３は、外部に設置された図示略の高電圧発生装置に接続されている。
【００２１】
集塵電極板１２は、鋼材で構成された短冊状の部材であり、ケーシング１１の天井部から吊り下げられている。集塵電極板１２は、板長手方向がケーシング１１の高さ方向に沿うように、また、板幅方向がケーシング１１の長手方向に沿うように、更に、板厚方向がケーシング１１の幅方向に沿うようにケーシング１１内に配置されている。ケーシング１１の長手方向とは、焼結排ガスの流れ方向であり、ケーシングの幅方向とは高さ方向及び長手方向にそれぞれ直交する方向である。
【００２２】
そして、ケーシングの幅方向に沿って並べられた集塵電極板１２同士の隙間が焼結排ガスの流路になっている。放電電極１３は、集塵電極板１２同士の間にある焼結排ガスの流路に配置されている。
【００２３】
また、各集塵電極板１２の下部には、その集塵電極板１２を槌打するための槌打棒１５が各々取付けられている。槌打棒１５の端部には図視略のハンマーまたはバイブレータ等の振動付与手段が配設されており、これら振動付与手段により槌打棒１５を介して集塵電極板１２に衝撃を付与できるようになっている。振動付与手段によって集塵電極板１２に衝撃が与えられることで、焼結ダストがケーシング１１の下部に払い落とされる。
【００２４】
ケーシング１１の下部には、下方へ向けて縮幅するテーパ状の複数のダストホッパ１４が設けられている。集塵電極板１２の表面から払い落とされた焼結ダストは、ダストホッパ１４を介して、ダストホッパ１４の外へ排出される。
【００２５】
ダストホッパ１４の下側には、ダストホッパ１４に集積された焼結ダストを搬出するための複数のチェーンコンベア１７ａ〜１７ｃが備えられている。チェーンコンベア１７ｃの終端には二重ダンパー１８が備えられている。ケーシング１１内に導入された焼結排ガスは、排風機によって吸引されている。また、排風機は、ダストホッパ１４及びチェーンコンベア１７ａ〜１７ｃ内の雰囲気も吸引している。このため、ケーシング１１、ダストホッパ１４及びチェーンコンベア１７ａ〜１７ｃ内の雰囲気の圧力は、大気圧よりもやや低い負圧になっている。二重ダンパー１８は、チェーンコンベア１７ｃの内部雰囲気と外気とを常時遮断しており、焼結ダストを排出するときだけ一時的にチェーンコンベア１７ｃの終端を解放させて、焼結ダストをチェーンコンベア１７ｃ外に搬出できるようにしている。
【００２６】
加熱手段は、図２に示すように、蒸気配管３１で構成されている。図２に示す例では、チェーンコンベア１７ａ〜１７ｃ及びダストホッパ１４の両方に蒸気配管３１が取り付けられているが、チェーンコンベア１７ａ〜１７ｃのみに蒸気配管３１が取り付けられていてもよい。
【００２７】
図２に示す例では、蒸気配管３１は、チェーンコンベア１７ａ〜１７ｃのコンベアケーシング１７ｄの表面と、ダストホッパ１４の外面に配置されている。蒸気配管３１に蒸気を流通させることで、コンベアケーシング１７ｄとダストホッパ１４とを加熱できるようになっている。蒸気配管３１の下流側には、ドレーンピット３２が設けられており、コンベアケーシング１７ｄ及びダストホッパ１４の加熱に利用された蒸気は、ドレーンピット３２において水に復元される。
【００２８】
チェーンコンベア１７ａ〜１７ｃは、筒状のコンベアケーシング１７ｄの内部に、チェーンによって連結された複数の堰板が配置され、堰板がコンベアケーシング１７ｄの内面を摺動することによって粉体を搬送するコンベアである。そして蒸気配管３１は、全てのチェーンコンベア１７ａ〜１７ｃのコンベアケーシング１７ｄに設置することが、最も効率よくコンベア内の雰囲気を加熱できる点で好ましい。その理由は、コンベアケーシング１７ｄを加熱することでコンベアケーシング１７ｄ内の雰囲気を放射加熱させる際に、コンベアケーシング１７ｄの内部空間の断面積がダストホッパ１４の内部空間の断面積に比べて小さいために、効率よく熱が伝わるからである。蒸気配管３１を流れる蒸気温度は１００℃〜１５０℃程度であり、このときのコンベアケーシング１７ｄの内面の温度は９０℃以上になり、更にコンベア内部の雰囲気の温度は６０℃以上になる。コンベアケーシング１７ｄの内面の温度を９０℃以上にすることで、コンベア内部の雰囲気の温度を確実に６０℃以上にすることができる。
【００２９】
なお、チェーンコンベア１７ａ〜１７ｃに蒸気配管３１を取り付ける場合は、ダストホッパ１４と二重ダンパー１８の間にある全てのチェーンコンベア１７ａ〜１７ｃに蒸気配管３１を設けることが熱効率の面で好ましいが、ダストホッパ１４と二重ダンパー１８の間の一部のチェーンコンベアに蒸気配管３１を取り付けてもよい。
蒸気配管３１をチェーンコンベア１７ａ〜１７ｃの一部に取り付ける場合は、少なくともダストホッパ１４の最も近くに設置されたチェーンコンベア１７ａに蒸気配管３１を設けることが、熱効率の面で好ましい。
【００３０】
また、本実施形態の電気集塵機１には、ダストホッパ１４内の雰囲気の温度を計測する温度計４１と、温度計４１に接続された温度調節器４２と、蒸気配管３１の途中に設けられ、温度調節器４２によって開閉される蒸気弁４３とが備えられていてもよい。温度調節器４２と蒸気弁４３によって加熱制御部４４が構成されている。加熱制御部４４は、温度計３１によるダストホッパ１４内の雰囲気温度が例えば６０℃以上になるように蒸気配管３１を制御する。より詳細には、加熱制御部４４は、ダストホッパ１４内の雰囲気の温度が閾値Ａ（例えば、上記６０℃）よりも低下したことを温度計４１が検知した場合に、温度調節器４２が蒸気弁４３を開いて蒸気配管３１に蒸気を流して、コンベアケーシング１７ｄ及び必要に応じてダストホッパ１４を加熱するように構成されている。また、上記閾値Ａより若干小さい閾値Ｂ(例えば５８℃)、更に、若干小さい閾値Ｃ(例えば５６℃)を設定して、前記閾値Ｂを下回ったときにはコンベアケーシング１７ｄを加熱すればよく、閾値Ｃを下回ったきにはコンベアケーシング１７ｄとダストホッパ１４を加熱すればよい。
【００３１】
温度計４１は、ダストホッパ１４内の雰囲気温度を的確に把握するために、ダストホッパ１４の複数箇所に設置することが好ましい。ダストホッパ１４における温度計４１の最も好ましい設置位置は、焼結排ガスの流れ方向の最下流側、即ち最も排ガス排出ダクト１１ｂに近い位置である。焼結排ガスの流れ方向の最下流側が、もっとも排風機に近く温度が低下して腐食が発生しやすい部位なので、この位置での温度を検出できるようにするとよい。また、焼結排ガスの流れ方向の最下流側のダストホッパ１４に温度計４１を設置する場合には、ダストホッパ１４の高さ方向に沿って温度が大きく変動するので、ダストホッパ１４の高さ方向に沿う複数箇所に温度計を設置するとよい。
【００３２】
以下、本実施形態の電気集塵機の操業方法について説明する。
電気集塵機１に導入される焼結排ガスは、１２０〜１３０℃程度の比較的高温であり、また、７％程度の水分を含んでいる。焼結排ガスは、排ガス導入ダクト１１ａから排ガス排出ダクト１１ｂに向けてケーシング１１内を通過する。ケーシング１１の内部は、比較的高温の焼結排ガスによって加熱された状態になっている。一方、チェーンコンベア１７ａ〜１７ｃはその内部が負圧になっているため、コンベア駆動軸のシール部からの外気の侵入や、チェーンコンベア１７ａ〜１７ｃを構成するコンベアケーシング１７ｄのボルト締結部などからの外気の侵入が生じている。侵入した外気の温度は季節にもよるが０℃〜３５℃程度であり、焼結排ガスの温度よりも低い。この外気は、チェーンコンベア１７ａ〜１７ｃからダストホッパ１４を介して電気集塵機１のケーシング１１に流入し、焼結排ガスの温度を低下させる。
【００３３】
そこで本実施形態では、蒸気配管３１に蒸気を流してチェーンコンベア１７ａ〜１７ｃのコンベアケーシング１７ｄを加熱し、コンベアケーシング１７ｄ内部の雰囲気の温度を６０℃以上にする。加熱量が不足する場合は、ダストホッパ１４に設置した蒸気配管３１に蒸気を流して更に加熱する。これにより、チェーンコンベア１７ａ〜１７ｃからダストホッパ１４及びケーシング１１に流入する雰囲気の温度を６０℃以上に高めて、焼結排ガスの温度低下を抑制する。
【００３４】
また、電気集塵機１に温度計３１と加熱制御部４４とを設置した場合には、ダストホッパ１４に設置した温度計４１によってダストホッパ１４内の雰囲気の温度を常時監視し、雰囲気の温度が閾値よりも低い場合に、加熱制御部４４によって蒸気配管３１に蒸気を流通させる制御を行ってもよい。このときの雰囲気温度の閾値は、焼結排ガスの露点温度＋１０℃〜露点温度＋２０℃程度に設定するとよく、６０℃に設定してもよい。この露点温度＋１０〜２０℃程度若しくは６０℃が、電気集塵機１の内部において結露を発生させ得る温度になるので、この温度よりもダストホッパ１４内の温度が低下した場合は雰囲気加熱のために蒸気配管３１に蒸気を流すとよい。
【００３５】
図３には、チェーンコンベア１７ａ〜１７ｃに配置した蒸気配管３１に１００〜１５０℃の蒸気を流した場合の電気集塵機内部の温度分布の一例を示す。また、図４には、蒸気配管３１に蒸気を流さない場合の電気集塵機内部の温度分布の一例を示す。図３、図４のいずれにおいても、電気集塵機１に導入される焼結排ガスの温度は１２７℃であり、水分は７％である。この焼結排ガスの露点は５０℃以下である。
【００３６】
図４では、ダストホッパの最も低い位置での雰囲気の温度が２０℃であり、また、ケーシング１１の下部における雰囲気が１００℃以下になっている。更に、ケーシング１１の排ガス排出ダクト１１ｂ側では、雰囲気の温度が４０℃〜６０℃となっており、焼結排ガスの露点よりも低くなっている。従って、図４においては、焼結排ガス中の水分が結露し、酸腐食が発生している。
【００３７】
一方、図３では、ダストホッパの最も低い位置での雰囲気の温度が５０℃であり、また、ケーシング１１の下部における雰囲気が７０℃〜１００℃になっている。更に、ケーシング１１の排ガス排出ダクト１１ｂ側では、雰囲気の温度が８０℃〜１００℃となっており、焼結排ガスの露点よりも高くなっている。従って、図３においては、焼結排ガス中の水分が結露せず、酸腐食は発生しない。
【００３８】
以上説明したように、本実施形態の電気集塵機１によれば、チェーンコンベア１７ａ〜１７ｃのコンベアケーシング１７ｄを加熱する加熱手段として蒸気配管３１が備えられているので、チェーンコンベア１７ａ〜１７ｃ内に流入した外気の温度を高めて、ダストホッパ１４及びケーシング１１内における焼結排ガスの温度低下を抑制して酸腐食の発生を防止できる。これにより、電極群１０、ケーシング１１及びダストホッパ１４の腐食を防止して、電気集塵機１の長寿命化をはかることができる。
また、従来において最も腐食が激しかった電極群１０の損耗が抑制されるので、長期間に渡って高い集塵効率を維持でき、環境汚染防止を長期にわたって確保できる。
【００３９】
また、本実施形態の電気集塵機１によれば、蒸気配管３１がダストホッパ１４にも設けられており、蒸気配管３１によってダストホッパ１４を加熱することでダストホッパ１４内の雰囲気を更に加熱でき、焼結排ガス中の水分の結露を確実に抑制して酸腐食を防止できる。
【００４０】
また、本実施形態の電気集塵機１に、ダストホッパ内の雰囲気温度を計測する温度計３１と加熱制御部４４とが備えられている場合には、ダストホッパ１４内の温度を計測しながら蒸気配管３１による加熱を制御でき、エネルギー効率を高めることができる。
【００４１】
また、加熱手段として蒸気配管を用いることで、製鉄所において利用可能な低圧蒸気（１Ｍｐａ程度）を使用でき、チェーンコンベア１７ａ〜１７ｃ及びダストホッパ１４を効率よく加熱できる。
【００４２】
また、本実施形態の電気集塵機１においては、蒸気配管３１に代えて電気ヒータを加熱手段として用いてもよい。特に、蒸気配管３１の設置が困難な箇所がある場合は、蒸気配管３１に代えて電気ヒータを設置することで、チェーンコンベア１７ａ〜１７ｃ及びダストホッパ１４をむらなく加熱できる。
【００４３】
次に、本発明の第２の実施形態について図面を参照して説明する。なお、本実施形態の電気集塵機の構成要素のうち、第１の実施形態の電気集塵機と同一の構成要素には同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００４４】
本実施形態の焼結排ガス用の電気集塵機５１は、図５に示すように、ケーシング１１と、ケーシング１１内に配置された電極群１０と、ケーシング１１の下方に接続されたダストホッパ１４と、チェーンコンベア１７ａ〜１７ｃと、ダストホッパ１４内の雰囲気の温度または酸素濃度を計測する計測器５２と、ダストホッパ１４内の雰囲気の温度または酸素濃度に基づいて、ダストホッパ１４内の焼結ダストの貯留量を制御する貯留量制御部５３とが備えられている。
【００４５】
ケーシング１１内には、焼結排ガス中の焼結ダストを集塵する複数の集塵電極板１２と、集塵電極板１２間に位置する放電電極１３とが設置されている。
また、各集塵電極板１２の下部には、槌打棒１５が各々取付けられ、槌打棒１５の端部には図視略のハンマーまたはバイブレータ等の振動付与手段が配設されている。振動付与手段によって集塵電極板１２に衝撃が与えられることで、焼結ダストがケーシング１１の下部に払い落とされる。
【００４６】
ケーシング１１の下部には、下方へ向けて縮幅するテーパ状の複数のダストホッパ１４が設けられている。集塵電極板１２の表面から払い落とされた焼結ダストは、ダストホッパ１４を介して、ダストホッパ１４の外へ排出される。
【００４７】
ダストホッパ１４の下側には、ダストホッパ１４に集積された焼結ダストを搬出するための複数のチェーンコンベア１７ａ〜１７ｃが備えられている。チェーンコンベア１７ｃの終端には二重ダンパー１８が備えられている。焼結排ガスが排風機によって吸引されるため、ケーシング１１、ダストホッパ１４及びチェーンコンベア１７ａ〜１７ｃ内の雰囲気の圧力は大気圧よりもやや低い負圧になっている。二重ダンパー１８は、チェーンコンベア１７ｃの内部雰囲気と外気とを常時遮断し、焼結ダストを排出するときだけ一時的にチェーンコンベア１７ｃの終端を解放させて、焼結ダストをチェーンコンベア１７ｃ外に搬出させる。
【００４８】
計測器５２は、ダストホッパ１４内の雰囲気の温度を測定する温度計、またはダストホッパ１４内の雰囲気の酸素濃度を計測する酸素濃度計である。計測器５２は、ダストホッパ内の雰囲気の温度または酸素濃度の計測結果を、貯留量制御部５３に出力する。後述するように、計測器５２によってダストホッパ１４内の雰囲気の温度または酸素濃度を計測することで、ダストホッパ１４及びケーシング１１への外気の流入量を間接的に検知できるようになっている。
【００４９】
計測器５２は、ダストホッパ１４内の雰囲気温度または酸素濃度を的確に把握するために、ダストホッパ１４の複数箇所に設置することが好ましい。ダストホッパ１４における計測器５２の最も好ましい設置位置は、焼結排ガスの流れ方向の最下流側、即ち最も排ガス排出ダクト１１ｂに近い位置である。焼結排ガスの流れ方向の最下流側が、もっとも排風機に近く、温度が低下するか酸素濃度が上昇しやすい部位なので、この位置での温度または酸素濃度を検出できるようにするとよい。また、焼結排ガスの流れ方向の最下流側のダストホッパ１４に計測器５２を設置する場合には、ダストホッパ１４の高さ方向に沿って温度または酸素濃度が大きく変動するので、ダストホッパ１４の高さ方向に沿う複数箇所に計測器５２を設置するとよい。
【００５０】
また、貯留量制御部５３は、ダストホッパ１４内の雰囲気の温度または酸素濃度の計測結果に基づき、チェーンコンベア１７ａ〜１７ｃによる焼結ダストの搬送スピードを調整することで、ダストホッパ１４における焼結ダストの貯留量を制御する。集塵電極板１２に集塵された焼結ダストは、集塵電極板１２からダストホッパ１４に落下した後に、チェーンコンベア１７ａ〜１７ｃによってダストホッパ１４から順次払い出されるが、貯留量制御部５３によってチェーンコンベア１７ａ〜１７ｃの単位時間あたりの搬送量を制御することで、ダストホッパ１４内における焼結ダストの貯留量を調整できるようになっている。
【００５１】
次に、本実施形態の電気集塵機５１の操業方法について説明する。
電気集塵機５１に導入される焼結排ガスは、１２０〜１３０℃程度の比較的高温であり、７％程度の水分を含んでいる。焼結排ガスは、排ガス導入ダクト１１ａから排ガス排出ダクト１１ｂに向けてケーシング１１内を通過する。一方、チェーンコンベア１７ａ〜１７ｃはその内部が負圧になっているため、コンベア駆動軸のシール部からの外気の侵入や、チェーンコンベア１７ａ〜１７ｃを構成するコンベアケーシング１７ｄのボルト締結部などからの外気の侵入が生じている。この外気は、チェーンコンベア１７ａ〜１７ｃからダストホッパ１４を介してケーシング１１に流入し、焼結排ガスの温度を低下させて結露を生じさせ、更には酸腐食を生じさせる可能性がある。
【００５２】
ここで、焼結排ガスは焼結機において鉄鉱石の焼結がなされた後に排出される排ガスであるから、焼結排ガス中の酸素濃度は大気中の酸素濃度よりも大幅に低くなっている。このような焼結排ガスによって満たされたケーシング１１及びダストホッパ１４内の雰囲気の酸素濃度は、当然ながら大気中の酸素濃度より低くなるはずである。しかしながら、上述のようにチェーンコンベア１７ａ〜１７ｃからダストホッパ１４及びケーシング１１への外気の流入があるので、ケーシング１１及びダストホッパ１４内の雰囲気の酸素濃度は、電気集塵機に導入する前の焼結排ガスの酸素濃度より高くなり、また、雰囲気温度は低下する。本発明者らの実証実験によれば、酸素濃度がある閾値（１８容量％）を超えると、外気による焼結排ガスの温度低下が顕著になり、電極群１０等に対する酸腐食が発生しやすい状況になる。
【００５３】
そこで、本実施形態の電気集塵機５１では、計測器５２によって、ダストホッパ１４内の雰囲気の温度及または酸素濃度を常時計測し、その計測結果を貯留量制御部５３に出力する。
貯留量制御部５３は、計測器５２の計測結果が、結露を発生させ得る温度以下であるか、または、酸素濃度が１８％を超えたかどうかを判断する。ダストホッパ１４内の雰囲気温度が、焼結排ガス中の水分を結露させ得る温度以下である場合、または、雰囲気の酸素濃度が１８％を超える場合には、チェーンコンベア１７ａ〜１７ｃの搬送スピードを低下させる。この場合、搬送スピードを０にする場合もあり得る。チェーンコンベア１７ａ〜１７ｃの搬送スピードを低下させることで、図６に示すように、ダストホッパ１４における焼結ダストＤの貯留量を増大させて、ダストホッパ１４の排出口の一部又は全部を焼結ダストＤによって閉塞させる。その結果、チェーンコンベア１７ａ〜１７ｃからダストホッパ１４及びケーシング１１への外気の流入が抑制され、酸腐食の発生が防止される。
【００５４】
ダストホッパ１４における焼結ダストの貯留量が過大になると、焼結ダスト同士が固着して払い出しが困難になる。そのため、計測器５２及び貯留量制御部５３によってダストホッパ１４及びケーシング１１への外気の流入を間接的に監視しながら、ダストホッパ１４内の焼結ダストの貯留量を制御するとよい。
【００５５】
図７には、ダストホッパ１４に焼結ダストを貯留した場合の電気集塵機内部の酸素濃度分布の一例を示す。また、図８には、ダストホッパ１４に焼結ダストを貯留しない場合の電気集塵機内部の酸素濃度分布の一例を示す。図７、図８のいずれにおいても、電気集塵機１に導入される焼結排ガスの温度は１２７℃であり、水分は７％であり、酸素濃度は１３％である。
【００５６】
図８では、チェーンコンベア１７ａ内の雰囲気の酸素濃度が２０％となり、ほぼ大気の酸素濃度に等しくなっている。また、ダストホッパ１４の雰囲気の酸素濃度は１９％であり、排ガス排出ダクト１１ｂ付近では酸素濃度が１３％であることから、ダストホッパ１４と排ガス排出ダクト１１ｂの間のいずれかの位置において焼結排ガス中の水分の結露が生じていると推定される。従って、図８においては、焼結排ガス中の水分が結露して酸腐食が発生している。
【００５７】
次に、図７では、チェーンコンベア１７ａ内の雰囲気の酸素濃度が２０％となり、この箇所の酸素濃度は図８の場合と変わりない。一方、ダストホッパ１４の雰囲気の酸素濃度は１３％であり、排ガス排出ダクト１１ｂ付近の酸素濃度（１３％）とほぼ同じ値である。従って、図７の場合は、ダストホッパ１４に貯留された焼結ダストＤによって、チェーンコンベアからの雰囲気の流入がほぼ遮断されており、そのため酸素濃度の上昇が抑制されたと考えられる。これにより、ダストホッパ１４及びケーシング１１内の雰囲気温度は６０℃以上に保たれ、焼結排ガス中の水分の結露が生じることがなく、酸腐食は発生しない。
【００５８】
以上説明したように、本実施形態の電気集塵機５１及びその操業方法によれば、計測器５２によってダストホッパ１４内の雰囲気の温度又は酸素濃度を計測し、雰囲気の温度が結露を発生させ得る温度以下になるか、雰囲気の酸素濃度が１８％を超えたときに、ダストホッパ１４内に焼結ダストを貯留させることで、チェーンコンベア１７ａ〜１７ｃからダストホッパ１４及びケーシング１１への外気の流入を抑制でき、これにより、焼結排ガスの温度低下が防止されて、電極群１０、ケーシング１１及びダストホッパ１４の腐食を防止できる。これにより、電気集塵機の長寿命化を図ることができる。
また、従来において最も腐食が激しかった電極群１０の損耗が抑制されるので、長期間に渡って高い集塵効率を維持することができ、環境汚染防止を長期にわたって確保できる。
【００５９】
なお、ダストホッパ１４における焼結ダストの貯留量が不足して、直ちに外気の流入を抑制できないことが想定される場合は、第１の実施形態において説明した加熱手段を本実施形態の電気集塵機５１に適用してもよい。これにより、焼結ダストの貯留量が十分になって外気の流入を抑制できるようになるまでの間、流入する外気の温度を高めて焼結排ガスの温度低下を抑制して、酸腐食を防止できる。
【符号の説明】
【００６０】
１、５１…焼結排ガス用の電気集塵機、１０…電極群、１１…ケーシング、１１ａ…ガス導入部、１１ｂ…ガス排出部、１４…ダストホッパ、１７ａ、１７ｂ、１７ｃ…チェーンコンベア、３１…蒸気配管（加熱手段）、４１…温度計、４４…加熱制御部、５１…計測器、５３…貯留量制御部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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