(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部から導入された高炉ガスからダストを粗集塵する乾式除塵器と、
前記乾式除塵器によって粗集塵された高炉ガスが導入され、該高炉ガスが旋回する第１旋回空間が内部に形成された第１管体を有する上流サイクロン部と、
少なくとも一部が前記第１管体の上方から前記第１旋回空間内に突出しているか、もしくは、全体が該第１旋回空間内に位置しており、該第１旋回空間から導入された高炉ガスが旋回する、該第１旋回空間よりも径もしくは容積の小さい第２旋回空間が内部に形成された複数の第２管体を有し、該第１旋回空間を旋回した高炉ガスが複数の該第２管体に導かれる下流サイクロン部と、
を備えたことを特徴とする高炉ガスの清浄装置。
【請求項２】
前記第１旋回空間は水平断面形状が円形であり、
複数の前記第２管体は、前記第１旋回空間の中心位置を囲繞するように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の高炉ガスの清浄装置。
【請求項３】
複数の前記第２管体で囲繞された前記第１旋回空間の中心位置には、該第１旋回空間から前記第２旋回空間に高炉ガスを導く連通管が設けられ、
前記連通管は、
本体部と、
前記本体部の下端に形成され、前記第１旋回空間を旋回した高炉ガスを該本体部に導入する導入口と、
前記導入口から前記本体部に導入され、該本体部を上昇する高炉ガスを分流して複数の前記第２管体に導く分流口と、
を備えたことを特徴とする請求項２に記載の高炉ガスの清浄装置。
【請求項４】
前記分流口は、前記本体部を径方向に貫通し、
前記第２管体は、円筒形状の上壁部を備えた管部材で構成され、
前記上壁部には、ガス導入口が形成され、
前記ガス導入口と、前記分流口とは、接続管によって接続されていることを特徴とする請求項３に記載の高炉ガスの清浄装置。
【請求項５】
前記ガス導入口は、前記上壁部の中心から内周側面に角度をずらして開口していることを特徴とする請求項４に記載の高炉ガスの清浄装置。
【請求項６】
前記導入口が形成される前記本体部の下端は、先端に向かうにしたがって径が漸増する形状であることを特徴とする請求項３〜５のいずれか１項に記載の高炉ガスの清浄装置。
【請求項７】
複数の前記第２旋回空間を旋回した高炉ガスを集合して外部に排出する集合排出部をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の高炉ガスの清浄装置。
【請求項８】
前記集合排出部は、
少なくとも下端が前記第２管体内に配され、下方から上方に向けて内部を高炉ガスが上昇する排気管を備え、
前記排気管の下端は、先端に向かうにしたがって径が漸増する形状であることを特徴とする請求項７に記載の高炉ガスの清浄装置。
【請求項９】
前記第２管体の下端には、前記第２旋回空間内で高炉ガスから遠心分離されたダストを鉛直下方に排出する開口が設けられ、
前記第１管体内には、複数の前記第２管体の下端が内部に位置し、該第２管体の下端の開口から排出されたダストを貯留するダストチャンバーが内部に形成された円錐管が設けられていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の高炉ガスの清浄装置。
【請求項１０】
前記上流サイクロン部は、前記第１管体の下部に接続されるダストシュートを有し、
前記円錐管は、前記第１管体および前記ダストシュートを貫通して設けられることを特徴とする請求項９に記載の高炉ガスの清浄装置。
【請求項１１】
前記円錐管の外周には、上方から下方に向かうにしたがって径が漸増するテーパ面を備えた下部ベルが設けられていることを特徴とする請求項９または１０に記載の高炉ガスの清浄装置。
【請求項１２】
前記乾式除塵器は、
垂直チャンバ管体と、
前記垂直チャンバ管体内に形成される環状の旋回流路と、
前記垂直チャンバ管体の外部から前記旋回流路に高炉ガスを導き旋回させる旋回部と、
吸入口が一端部に形成され、該一端部を前記垂直チャンバ管体内に位置させる排出管と、
を備えたことを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の高炉ガスの清浄装置。
【請求項１３】
上端から下端へと向かうにしたがって径が漸増し、該下端に前記垂直チャンバ管体が接続される上部コーンと、
前記上部コーン内に設けられ、鉛直上方から下方に向かうにしたがって径が漸増する円錐形状の入口ベルと、
を備えたことを特徴とする請求項１２に記載の高炉ガスの清浄装置。
【請求項１４】
前記旋回部は、前記旋回流路の周方向に互いに離間して配される複数のガイドベーンを備えていることを特徴とする請求項１２または１３に記載の高炉ガスの清浄装置。
【請求項１５】
前記排出管の外周には、上方から下方に向かうにしたがって径が漸増するテーパ面を備えた乾式除塵器ベルが設けられていることを特徴とする請求項１２〜１４のいずれか１項に記載の高炉ガスの清浄装置。
【請求項１６】
少なくとも鉄鉱石を含む原料を収容するホッパーと、
前記ホッパーから装入された原料に含まれる鉄鉱石を溶融して銑鉄を生成する高炉本体と、
前記高炉本体から導入された高炉ガスからダストを粗集塵する乾式除塵器と、
前記乾式除塵器によって粗集塵された高炉ガスが導入され、該高炉ガスが旋回する第１旋回空間が内部に形成された第１管体を有する上流サイクロン部と、
少なくとも一部が前記第１管体の上方から前記第１旋回空間内に突出しているか、もしくは、全体が該第１旋回空間内に位置しており、該第１旋回空間から導入された高炉ガスが旋回する、該第１旋回空間よりも径もしくは容積の小さい第２旋回空間が内部に形成された複数の第２管体を有し、該第１旋回空間を旋回した高炉ガスが複数の該第２管体に導かれる下流サイクロン部と、
を備えたことを特徴とする高炉。
【請求項１７】
前記上流サイクロン部で除塵された高炉ガスを前記ホッパーに導く半清浄ガス管を備えたことを特徴とする請求項１６に記載の高炉。
【請求項１８】
高炉ガスからダストを粗集塵する工程と、
第１旋回空間が内部に形成された第１管体で、粗集塵された高炉ガスを旋回させ、遠心分離によって高炉ガスからダストを除去する工程と、
前記第１旋回空間でダストが除去された高炉ガスを、該第１旋回空間よりも径もしくは容積が小さく、少なくとも一部が前記第１管体の上方から該第１旋回空間内に突出しているか、もしくは、全体が該第１旋回空間内に位置する第２旋回空間が内部に形成された複数の第２管体で旋回させ、遠心分離によって、高炉ガスから、該第１旋回空間で除去したダストよりも小さいダストを除去する工程と、
を含むことを特徴とする高炉ガスの清浄方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高炉本体から排出される高炉ガス中のダストを除去して清浄ガスを得る高炉ガスの清浄装置、高炉、および、高炉ガスの清浄方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高炉本体から排出される高炉ガスは、炉頂圧力回収発電装置（以下、「ＴＲＴ」と呼ぶ）等に送出されてエネルギーの再利用がなされる。高炉ガス中には多量のダストが含まれているため、高炉においては、高炉ガスからダストを除去して清浄ガスを生成する清浄装置が設けられており、清浄装置によって生成された清浄ガスの圧力エネルギーをＴＲＴに送出している。また、ＴＲＴで圧力エネルギーを回収された清浄ガスは加熱炉などの燃料ガスとして利用されている。従来、高炉ガスの清浄方法としては、高炉の炉内変動による急激なガス温度の上昇やガス量の変動に対応するために、湿式集塵方式が広く採用されている（特許文献１）。
【０００３】
また、近年では、高炉ガスの潜熱を回収すべく、バグフィルタや電気集塵機を設置する乾式集塵方式を採用して、ＴＲＴの出力向上を図ろうとする試みがなされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２０８４０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のように、高炉ガスの清浄方法としてリングスリットワッシャー式（ＲＳＷ）やベンチュリースクラバー式（ＶＳ）の湿式集塵方式を採用すると、清浄ガスのエネルギーの再利用にあたって、清浄ガスの温度の低下だけでなく圧力も低下し、エネルギーロスが大きくなってＴＲＴの出力低下、すなわち、エネルギーの回収効率が低下するという課題がある。また、湿式集塵方式を採用すると、多大な湿式処理付帯設備が必要となるため、設備投資に要するコストやランニングコストが増大してしまう。
【０００６】
一方、バグフィルタや電気集塵機を用いる乾式集塵方式は、湿式集塵方式に比べて、清浄ガスの圧力および温度低下が小さいため、ＴＲＴの出力向上が期待できる。しかしながら、バグフィルタは、濾布の耐熱温度が比較的低く、前段で高炉ガスを常用範囲内まで温度低下させる必要がある。また、高炉ガスが高温の場合には、濾布保護のため、バグフィルタから湿式集塵機に切り替えなければならず、バックアップ用の湿式集塵機も並行して装備することが必須となる。このように、バグフィルタを用いる乾式集塵方式を採用した場合にも、付帯設備が必要となり、やはり設備投資に要するコストが増大してしまうという課題がある。
【０００７】
また、電気集塵機は、清浄ガス中のダスト含有量を要求量（例えば、５ｍｇ／Ｎｍ３以下）まで低減させるのが困難であり、ガスの異常温度に対する信頼性の確保も難しいという実態がある。さらには、故障が発生した際には、部品、装置を交換するために長期の稼働停止が余儀なくされるとともに、大きな設置スペースが必要となるなど、実用化に際しての問題がある。
【０００８】
本発明の目的は、低コストでありながらも、エネルギーの回収効率を向上することができる高炉ガスの清浄装置、高炉、および、高炉ガスの清浄方法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に、本発明の高炉ガスの清浄装置は、外部から導入された高炉ガスからダストを粗集塵する乾式除塵器と、乾式除塵器によって粗集塵された高炉ガスが導入され、高炉ガスが旋回する第１旋回空間が内部に形成された第１管体を有する上流サイクロン部と、少なくとも一部が第１管体の上方から第１旋回空間内に突出しているか、もしくは、全体が第１旋回空間内に位置しており、第１旋回空間から導入された高炉ガスが旋回する、第１旋回空間よりも径もしくは容積の小さい第２旋回空間が内部に形成された複数の第２管体を有し、第１旋回空間を旋回した高炉ガスが複数の第２管体に導かれる下流サイクロン部と、を備えたことを特徴とする。
【００１１】
また、第１旋回空間は水平断面形状が円形であり、複数の第２管体は、第１旋回空間の中心位置を囲繞するように配置されているとよい。
【００１２】
また、複数の第２管体で囲繞された第１旋回空間の中心位置には、第１旋回空間から第２旋回空間に高炉ガスを導く連通管が設けられ、連通管は、本体部と、本体部の下端に形成され、第１旋回空間を旋回した高炉ガスを本体部に導入する導入口と、導入口から本体部に導入され、本体部を上昇する高炉ガスを分流して複数の第２管体に導く分流口と、を備えるとよい。
また、分流口は、本体部を径方向に貫通し、第２管体は、円筒形状の上壁部を備えた管部材で構成され、上壁部には、ガス導入口が形成され、ガス導入口と、分流口とは、接続管によって接続されているとよい。
また、ガス導入口は、上壁部の中心から内周側面に角度をずらして開口しているとよい。
【００１３】
また、導入口が形成される本体部の下端は、先端に向かうにしたがって径が漸増する形状であるとよい。
【００１４】
また、複数の第２旋回空間を旋回した高炉ガスを集合して外部に排出する集合排出部をさらに備えるとよい。
【００１５】
また、集合排出部は、少なくとも下端が第２管体内に配され、下方から上方に向けて内部を高炉ガスが上昇する排気管を備え、排気管の下端は、先端に向かうにしたがって径が漸増する形状であるとよい。
【００１６】
また、第２管体の下端には、第２旋回空間内で高炉ガスから遠心分離されたダストを鉛直下方に排出する開口が設けられ、第１管体内には、複数の第２管体の下端が内部に位置し、第２管体の下端の開口から排出されたダストを貯留するダストチャンバーが内部に形成された円錐管が設けられているとよい。
【００１７】
また、上流サイクロン部は、第１管体の下部に接続されるダストシュートを有し、円錐管は、第１管体および前記ダストシュートを貫通して設けられるとよい。
また、円錐管の外周には、上方から下方に向かうにしたがって径が漸増するテーパ面を備えた下部ベルが設けられているとよい。
【００１８】
また、乾式除塵器は、垂直チャンバ管体と、垂直チャンバ管体内に形成される環状の旋回流路と、垂直チャンバ管体の外部から旋回流路に高炉ガスを導き旋回させる旋回部と、吸入口が一端部に形成され、一端部を垂直チャンバ管体内に位置させる排出管と、を備えるとよい。
また、上端から下端へと向かうにしたがって径が漸増し、下端に垂直チャンバ管体が接続される上部コーンと、上部コーン内に設けられ、鉛直上方から下方に向かうにしたがって径が漸増する円錐形状の入口ベルと、を備えるとよい。
また、旋回部は、旋回流路の周方向に互いに離間して配される複数のガイドベーンを備えているとよい。
また、排出管の外周には、上方から下方に向かうにしたがって径が漸増するテーパ面を備えた乾式除塵器ベルが設けられているとよい。
【００１９】
上記課題を解決するために、本発明の高炉は、少なくとも鉄鉱石を含む原料を収容するホッパーと、ホッパーから装入された原料に含まれる鉄鉱石を溶融して銑鉄を生成する高炉本体と、高炉本体から導入された高炉ガスからダストを粗集塵する乾式除塵器と、乾式除塵器によって粗集塵された高炉ガスが導入され、高炉ガスが旋回する第１旋回空間が内部に形成された第１管体を有する上流サイクロン部と、少なくとも一部が第１管体の上方から第１旋回空間内に突出しているか、もしくは、全体が第１旋回空間内に位置しており、第１旋回空間から導入された高炉ガスが旋回する、第１旋回空間よりも径もしくは容積の小さい第２旋回空間が内部に形成された複数の第２管体を有し、第１旋回空間を旋回した高炉ガスが複数の第２管体に導かれる下流サイクロン部と、を備えたことを特徴とする。
【００２０】
また、上流サイクロン部で除塵された高炉ガスをホッパーに導く半清浄ガス管を備えるとしてもよい。
【００２１】
上記課題を解決するために、本発明の高炉ガスの清浄方法は、高炉ガスからダストを粗集塵する工程と、第１旋回空間が内部に形成された第１管体で、粗集塵された高炉ガスを旋回させ、遠心分離によって高炉ガスからダストを除去する工程と、第１旋回空間でダストが除去された高炉ガスを、第１旋回空間よりも径もしくは容積が小さく、少なくとも一部が第１管体の上方から第１旋回空間内に突出しているか、もしくは、全体が第１旋回空間内に位置する第２旋回空間が内部に形成された複数の第２管体で旋回させ、遠心分離によって、高炉ガスから、第１旋回空間で除去したダストよりも小さいダストを除去する工程と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、低コストでありながらも、エネルギーの回収効率を向上することができ、また、環境負荷を低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】高炉の全体系統を説明する図である。
【図２】第１実施形態の清浄装置を説明する概念図である。
【図３】図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４】第２実施形態の清浄装置を説明する概念図である。
【図５】図４におけるＶ−Ｖ線断面図である。
【図６】第３実施形態の清浄装置を説明する概念図である。
【図７】図６におけるＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図である。
【図８】変形例の高炉の全体系統を説明する図である。
【図９】変形例の高炉の全体系統を示す平面図である。
【図１０】第４実施形態の高炉の全体系統を説明する図である。
【図１１】第４実施形態の乾式除塵器を説明する概念図である。
【図１２】旋回部の水平断面図である。
【図１３】（ａ）は、図１２におけるＸＩＩＩ（ａ）部分の拡大図、（ｂ）は、図１１におけるＸＩＩＩ（ｂ）部分の拡大図、（ｃ）は、図１２におけるＸＩＩＩ（ｃ）−ＸＩＩＩ（ｃ）線断面図である。
【図１４】高炉の休風時における旋回部の着脱方法を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
【００２５】
図１は、高炉１の全体系統を説明する図である。図１に示す高炉１は、金属原料である鉄鉱石を溶融して銑鉄を生成する高炉本体１０と、この高炉本体１０の鉛直上方に設置され、鉄鉱石、コークス等の燃料となる還元剤、不純物を除去する石灰石等（以下、鉄鉱石、還元剤、石灰石等の混合物を単に「原料」と称する）を、高炉本体１０に対して、その炉頂から装入するベルレス式炉頂装入装置１２と、を備えて構成される。
【００２６】
ベルレス式炉頂装入装置１２は、高炉本体１０よりも鉛直上方に設置される２つのホッパー１４を備えた、所謂、パラレル式の炉頂装入装置で構成され、ホッパー１４から高炉本体１０に原料が装入されると、高炉本体１０内を降下する過程で、金属原料である鉄鉱石が溶融して銑鉄が生成される。この高炉本体１０の上部には上昇管１６が接続されており、高炉本体１０における銑鉄の生成過程で生じた高炉ガスは、上昇管１６を介して高炉本体１０の外部に排出される。上昇管１６には、下降管１８が接続されており、この下降管１８には、高炉ガス中の粗粒子ダスト、中粒子ダストを高炉ガス中から取り除く、所謂ダストキャッチャーと称される乾式除塵器２０が接続されている。したがって、高炉本体１０から排出された高炉ガスは、上昇管１６および下降管１８を介して乾式除塵器２０に導かれ、この乾式除塵器２０において、高炉ガス中の粗粒子ダスト、中粒子ダストが粗集塵されることとなる。
【００２７】
そして、乾式除塵器２０には、出口管２２を介して、ガスを清浄する清浄装置１００が接続されている。詳しくは後述するが、この清浄装置１００は乾式除塵器２０で粗粒子ダスト、中粒子ダストが除去された高炉ガス中からさらに微細粒ダストを除去するものであり、清浄装置１００によって微細粒ダストが除去された高炉ガス（以下、清浄装置１００によって微細粒ダストが除去された後の高炉ガスを「清浄ガス」と呼ぶ）は、合流管３０に排出される。この合流管３０には、流量調整弁３２を介して炉頂圧力回収発電装置３４（ＴＲＴ）が接続されるとともに、セプタム弁３６が設けられた低圧側高炉ガス本管３８を介して不図示のガスホルダーが接続されている。
【００２８】
清浄装置１００から排出された清浄ガスは、炉頂圧力回収発電装置３４に送出されてエネルギーの回収が行われ、炉頂圧力回収発電装置３４においてエネルギーの回収が行われた清浄ガスは、低圧側高炉ガス本管３８から上記のガスホルダーに送出される。ただし、炉頂圧力回収発電装置３４を使用しない場合には、清浄ガスは、セプタム弁３６で圧力が下げられた後に、低圧側高炉ガス本管３８からガスホルダーに送出されることとなる。なお、ガスホルダーに貯留された清浄ガスは、燃料ガスとして利用される。
【００２９】
ここで、一般的な炉頂圧力回収発電装置３４においてエネルギーを回収するためには、炉頂圧力回収発電装置３４に導かれる清浄ガスのダスト含有量を５ｍｇ／Ｎｍ３以下にする必要があり、清浄装置１００には高いダスト除去率が要求される。一方で、炉頂圧力回収発電装置３４は、清浄ガスの温度が高く、また、ガス圧力が高い方が出力を向上することができる。換言すれば、炉頂圧力回収発電装置３４の出力を高め、高炉ガスのエネルギーの回収効率を向上するためには、清浄装置１００における圧力損失ならびに清浄ガスの温度低下を抑制しなければならない。
【００３０】
第１実施形態の清浄装置１００は、要求される高いダスト除去率を実現しつつも、清浄ガスの圧力損失ならびに温度低下を抑制するべく構成されている。以下に、図２および図３を用いて、第１実施形態の清浄装置１００について詳細に説明する。
【００３１】
図２は、第１実施形態の清浄装置１００を説明する概念図であり、図３は、図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。第１実施形態の清浄装置１００は、上記の出口管２２から導かれた高炉ガス中のダストを除去する上流サイクロン部１１０を備えている。この上流サイクロン部１１０は、第１管体１１２と、この第１管体１１２の下部に接続されるダストシュート１１４と、を有している。
【００３２】
第１管体１１２は、円筒形状の側壁部１１２ａと、側壁部１１２ａの下端に連続し、上方から下方に向かうにしたがって径が漸減するテーパ状の円錐部１１２ｂと、側壁部１１２ａの上端を閉塞する鏡板形状の上面部１１２ｃと、を備えた管部材で構成され、鉛直方向に中心軸を沿わせて設置される。第１管体１１２の内部には、水平断面形状が円形の第１旋回空間１１６が形成されており、側壁部１１２ａには、出口管２２が接続される第１ガス導入口１１８が形成されている。第１ガス導入口１１８は、出口管２２から第１旋回空間１１６に導入された高炉ガスが、側壁部１１２ａの接線方向もしくは内周面に沿って流れるように、側壁部１１２ａの中心から内周面側に角度をずらして開口している。換言すれば、第１旋回空間１１６内で高炉ガスが高速度で旋回するように、第１ガス導入口１１８の開口角度が設定されている。
【００３３】
これにより、外部から第１管体１１２に導かれた高炉ガスは、第１旋回空間１１６内で旋回するとともに、この旋回過程において、遠心力による慣性と重力とで、高炉ガスからダストが遠心分離される。このように、第１旋回空間１１６内で高炉ガスから遠心分離されたダストは、図２の矢印ａに示すように、最終的に自重によってダストシュート１１４に落下し、ダストシュート１１４内に貯留される。
【００３４】
上記のようにして、第１旋回空間１１６でダストが遠心分離された高炉ガスは、図２の矢印ｂで示すように、第１管体１１２の上部から連通管１２０に導かれる。連通管１２０は、第１旋回空間１１６の中心位置において、第１管体１１２の上面部１１２ｃを鉛直方向に貫通する本体部１２０ａを備えており、この本体部１２０ａの下端には、第１旋回空間１１６を旋回した高炉ガスを本体部１２０ａ内に導入する導入口１２０ｂが形成されている。したがって、第１旋回空間１１６内でダストが遠心分離された高炉ガスは、導入口１２０ｂから本体部１２０ａ内に進入し、本体部１２０ａ内を下方から上方に向けて上昇することとなる。
【００３５】
なお、導入口１２０ｂが形成される本体部１２０ａの下端は、先端に向かうにしたがって径が漸増するベルマウスの曲面形状である。このように、本体部１２０ａの下端をベルマウスの曲面形状とすることにより、下端を同一径の直管とする場合と比較して、ガス吸込み時の圧力損失を１／２０以下に低減することができ、後述する排気管１７０の下端のベルマウスの曲面形状と併せて、本体部１２０ａの下端および排気管１７０の下端でのガスの流速を増大することが可能となり、清浄装置１００系全体の圧力損失を大幅に低減することができる。
【００３６】
また、本体部１２０ａの上端側の内部には分流チャンバ１２０ｃが形成されており、本体部１２０ａの上端側、すなわち、分流チャンバ１２０ｃを囲繞する部分には、本体部１２０ａを径方向に貫通する複数の分流口１２０ｄが形成されている。これら複数の分流口１２０ｄには、それぞれ接続管１２２が接続されており、本体部１２０ａを上昇して分流チャンバ１２０ｃに導かれた高炉ガスは、分流口１２０ｄによって径方向に分流され、接続管１２２を介して下流サイクロン部１３０の複数の第２管体１３２に、接線方向に沿うように導かれる。
【００３７】
下流サイクロン部１３０は、上流サイクロン部１１０の下流側に位置し、上流サイクロン部１１０で除去しきれなかった微細粒のダストを高炉ガス中から除去する。この下流サイクロン部１３０は、複数（第１実施形態では８個）の第２管体１３２と、円錐管１３４と、を有している。
【００３８】
第２管体１３２は、円筒形状の上壁部１３２ａと、上壁部１３２ａの下端に連続し、上方から下方に向かうにしたがって径が漸減するテーパ状の下壁部１３２ｂと、上壁部１３２ａの上端を閉塞する閉塞部１３２ｃと、を備えた管部材で構成され、鉛直方向に中心軸を沿わせて設置される。第２管体１３２の内部には、第１旋回空間１１６から導入された高炉ガスが高速度で旋回するとともに、第１旋回空間１１６よりも径の小さい第２旋回空間１３６が形成される。
【００３９】
上壁部１３２ａには、接続管１２２が接続される第２ガス導入口１３８が形成されている。第２ガス導入口１３８は、接続管１２２から第２旋回空間１３６に導入された高炉ガスが、第２管体１３２の接線方向もしくは内周面に沿って流れるように、上壁部１３２ａの中心から内周面側に角度をずらして開口している。換言すれば、第２旋回空間１３６内で高炉ガスが旋回するように、第２ガス導入口１３８の開口角度が設定されている。
【００４０】
また、複数の第２管体１３２は、上端側が第１管体１１２の上方に位置し、下端側の一部が、第１管体１１２の第１旋回空間１１６内に突出している。具体的に説明すると、第１管体１１２の上面部１１２ｃには、第２管体１３２が挿通される挿通孔が複数形成されており、第２管体１３２は、その下端が上面部１１２ｃの上方から各挿通孔に挿入された状態で、第１管体１１２の上面部１１２ｃに固定されている。
【００４１】
このとき、図３に示すように、複数の第２管体１３２は、第１旋回空間１１６の中心位置を囲繞するように（周方向に均等に）配置されており、上記の連通管１２０は、第１旋回空間１１６において、複数の第２管体１３２で囲繞されている。そして、連通管１２０の分流口１２０ｄと、第２管体１３２の第２ガス導入口１３８とが対向しており、これら対向配置された分流口１２０ｄおよび第２ガス導入口１３８が、接続管１２２によって接続されている。このようにして、下流サイクロン部１３０においては、第１旋回空間１１６を旋回した高炉ガスが、図２の矢印ｃで示すように、連通管１２０を介して、複数の第２管体１３２それぞれの第２旋回空間１３６に分散して接線方向に導かれることとなる。
【００４２】
そして、連通管１２０から第２管体１３２に導かれた高炉ガスは、第２旋回空間１３６内で旋回するとともに、この旋回過程において高炉ガスからさらにダストが高流速で遠心分離される。このように、第２旋回空間１３６内で高炉ガスから高流速で遠心分離されたダストは、図２の矢印ｄに示すように、最終的に自重によって第２管体１３２内を落下する。第２管体１３２の下端には、第２旋回空間１３６内で高炉ガスから遠心分離されたダストを鉛直下方に排出する開口１３２ｄが設けられている。
【００４３】
また、第１管体１１２（第１旋回空間１１６）内には、下流サイクロン部１３０の円錐管１３４が設けられている。この円錐管１３４は、上端から下端に向かうにしたがって径が漸減する円錐状の管体で構成され、内部にダストチャンバー１３４ａが形成されている。このダストチャンバー１３４ａは密閉されており、複数の第２管体１３２の下端が、円錐管１３４の上面に形成された貫通孔を貫通して、円錐管１３４の内部（ダストチャンバー１３４ａ内）に位置するように設けられている。したがって、第２管体１３２の下端の開口１３２ｄから排出されたダストは、ダストチャンバー１３４ａに落下して貯留されることとなる。
【００４４】
上記のように、下流サイクロン部１３０において高炉ガスから遠心分離されたダストは、円錐管１３４内のダストチャンバー１３４ａに貯留される。一方、上流サイクロン部１１０において高炉ガスから遠心分離されたダストは、上述のとおり、ダストチャンバー１３４ａとは別に設けられたダストシュート１１４に貯留される。したがって、ダストシュート１１４には、比較的粒径の大きいダストが貯留され、ダストチャンバー１３４ａには、比較的粒径の小さい微細粒のダストが貯留されることとなる。
【００４５】
なお、円錐管１３４の外径は、第１管体１１２の側壁部１１２ａおよび円錐部１１２ｂの内径よりも小さく、円錐管１３４の外壁と第１管体１１２の内壁との間には間隙が形成されている。これにより、第１管体１１２の内部に形成される第１旋回空間１１６は、上部の一部空間を除き、円錐管１３４を中心とする環状の空間となる。つまり、円錐管１３４は、第２旋回空間１３６で遠心分離されたダストを貯留する機能に加えて、第１旋回空間１１６において高炉ガスの旋回流を整流する機能も有していると言える。
【００４６】
そして、円錐管１３４の外周下部には、上方から下方に向かうにしたがって径が漸増するテーパ面１４０ａを備えた下部ベル１４０が固定されている。したがって、第１旋回空間１１６において高炉ガスから遠心分離されたダストは、陣笠テーパ形状の下部ベル１４０のテーパ面１４０ａを滑りながら、ダストシュート１１４まで落下する。また、下部ベル１４０のテーパ面１４０ａは、第１旋回空間１１６内において、上方から下方に向かう旋回流を再度上向きに反転させるが、このとき、高炉ガスから遠心分離されたダストの再飛散、舞い上がりを、下部ベル１４０の傘下で抑制している。
【００４７】
ダストシュート１１４および円錐管１３４の下方には、ダストチャンバー１３４ａおよびダストシュート１１４に貯留されたダストを気流搬送する気流搬送装置１５０が設けられている。気流搬送装置１５０は、ダストシュート１１４および円錐管１３４の下方に配されたダストビン１５２を備えている。このダストビン１５２は、ダストを切り出す不図示のダストカット弁およびシール弁等を備えたダスト排出管１５４を介して、ダストシュート１１４および円錐管１３４に接続されており、ダストシュート１１４から切り出されたダストと、ダストチャンバー１３４ａから切り出されたダストとを分離して貯留する。
【００４８】
また、ダストビン１５２の下端には、ダスト排出管１５４と同様に、ダストカット弁およびシール弁等を備えたダスト切り出し管１５６が接続されている。さらに、このダスト切り出し管１５６は、ダスト搬送ライン１５８に連通しており、このダスト搬送ライン１５８には、キャリアガス管１６０を介して、窒素ガス、空気等のキャリアガスが供給される。これにより、ダストビン１５２に切り出されたダストは、キャリアガスによってダスト搬送ライン１５８から系外に気流搬送されることとなる。
【００４９】
一方、第２旋回空間１３６でダストが遠心分離された高炉ガスは、第２管体１３２の上部から排気管１７０に導かれる。排気管１７０は、第２旋回空間１３６の中心位置において、各第２管体１３２の閉塞部１３２ｃを鉛直方向にそれぞれ貫通する。排気管１７０の下端は、第２管体１３２内すなわち第２旋回空間１３６内に位置しており、上端は合流管３０に接続されている。このように、排気管１７０と合流管３０とによって集合排出部１７２が構成され、この集合排出部１７２によって、複数の第２旋回空間１３６でダストが遠心分離された後の清浄ガスが集合して、清浄装置１００の外部に排出されることとなる。なお、排気管１７０の下端も、上記の連通管１２０と同様に、先端に向かうにしたがって径が漸増するベルマウスの曲面形状であり、ガスの流速が大きい清浄装置１００系全体の圧力損失の大幅な低減が図られている。
【００５０】
また、図１、図２に戻って説明すると、清浄装置１００には、清浄装置１００とホッパー１４とを接続する半清浄ガス管５２が接続されている。図２に示すように、半清浄ガス管５２は、清浄装置１００を構成する上流サイクロン部１１０の上面部１１２ｃに接続されている。したがって、半清浄ガス管５２には、乾式除塵器２０および上流サイクロン部１１０によって高炉ガスからダストが除去された半清浄ガスが導入される。そして、この半清浄ガスは、清浄装置１００からホッパー１４に供給され、主として高炉１の高圧操業時、ホッパー１４の１次均圧用ガスとして利用される。つまり、半清浄ガス管５２（均排圧機構）によって、半清浄ガスがホッパー１４に導かれ、これにより、ホッパー１４内が昇圧されるとともに、原料の装入後、ホッパー１４内が復圧されることとなる。
【００５１】
従来方式の湿式ガス清浄設備系における半清浄ガスは、約６０〜７０℃程度の飽和水蒸気を含んだ高炉ガスである。このように、水分が含まれる半清浄ガスを、そのままホッパー１４に導入してしまうと、ホッパー１４内が湿潤した雰囲気に晒されてしまう。ホッパー１４内に設置されている上部シール弁および下部シール弁を境として、ホッパー１４の内側と外側の外気との間に大きな温度差があるため、ホッパー１４内が湿潤した雰囲気に晒されてしまうと、上部シール弁および下部シール弁の近傍において、半清浄ガスが外気温の飽和水蒸気温度以下まで冷却されて結露してしまう。
【００５２】
こうしてホッパー１４内で結露が生じると、結露が生じた部分に原料中の粉塵が付着して成長し、上部シール弁および下部シール弁のシール部のパッキンに粉塵が付着し、シール機能が低下するばかりか、上部シール弁や下部シール弁が摩耗、損傷し、ひいては高炉を休風して上部シール弁、下部シール弁を交換しなければならない事態が生じる。また、ホッパー１４内に粉塵が付着すると、原料の重量測定に異常が生じたり、シュート詰まりが発生しやすくなったりするトラブルの主要因になる。
【００５３】
本実施形態の清浄装置１００によれば、従来方式の湿式ガス清浄設備と異なり、高炉ガスの清浄に一切水洗浄を用いないシステムであるため、ホッパー１４の均排圧操作において、湿分を含まないドライな半清浄ガスをホッパー１４に導入することができる。これにより、上部シール弁や下部シール弁によるシール機能の低下、上部シール弁や下部シール弁の摩耗、損傷等を抑制することが可能となる。
【００５４】
第１実施形態の清浄装置１００によれば、第１旋回空間１１６で高炉ガスを旋回させ、遠心分離によって高炉ガスからダストを除去する工程と、第１旋回空間１１６でダストが除去された高炉ガスを、第１旋回空間１１６よりも径の小さい第２旋回空間１３６でさらに高流速で旋回させ、遠心分離によって、高炉ガスから、第１旋回空間１１６で除去したダストよりもさらに微細粒のダストを除去する工程と、を含む高炉ガスの清浄方法が実現される。
【００５５】
そして、上記の清浄装置１００によれば、高炉本体１０の炉内変動による高炉ガスの急激な温度上昇やガス量変動があっても、安定的に高炉ガスから除塵することができる。また、清浄装置１００は、清浄ガス中のダスト含有量を十分に低減させることができるのみならず、従来の湿式集塵方式のように、ベンチュリー流路での洗浄水によるスプレー除塵をしないため、従来と比べて清浄ガスの温度低下および圧力低下が抑制されるので、後段に設けられた炉頂圧力回収発電装置３４の出力、すなわち、エネルギーの回収効率を大幅に向上することができる。また、従来の湿式集塵方式および乾式集塵方式のように、付帯設備が不要となることから、設備投資に要するコストが小さく、また、ランニングコストも小さくすることができ、さらに環境負荷を低減することが可能となる。
【００５６】
図４は、第２実施形態の清浄装置２００を説明する概念図であり、図５は、図４におけるＶ−Ｖ線断面図である。この第２実施形態の清浄装置２００は、第２管体１３２の配置が上記第１実施形態の清浄装置１００と異なり、その他の構成、作用については、上記第１実施形態と実質的に差異はない。したがって、ここでは、上記第１実施形態と同一の構成については説明を省略し、上記第１実施形態と異なる点についてのみ説明する。
【００５７】
第２実施形態の清浄装置２００においては、第２管体１３２の中心軸を鉛直方向に対して傾斜させた状態で、複数の第２管体１３２が第１管体１１２の上面部１１２ｃに挿通、固定されている。より詳細に説明すると、複数の第２管体１３２は、第１管体１１２の上方に位置する上端側に対して、第１管体１１２（第１旋回空間１１６）内に突出する下端側が、第１旋回空間１１６の径方向の内側（中心側）に位置している。このように第２管体１３２を配置することにより、第１管体１１２の胴径を小さくすることが可能となり、さらなるコストの削減と、設置スペースの削減とを実現することができる。
【００５８】
図６は、第３実施形態の清浄装置３００を説明する概念図であり、図７は、図６におけるＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図である。この第３実施形態の清浄装置３００は、第２管体１３２の配置が上記第１実施形態の清浄装置１００と異なり、その他の構成、作用については、上記第１実施形態と実質的に差異はない。したがって、ここでは、上記第１実施形態と同一の構成については説明を省略し、上記第１実施形態と異なる点についてのみ説明する。
【００５９】
第３実施形態の清浄装置３００においては、第２管体１３２の全体が第１管体１１２（第１旋回空間１１６）内に位置している。また、これに伴い、連通管１２０も第１管体１１２（第１旋回空間１１６）内に設けられるとともに、この第３実施形態の清浄装置３００においては、第１管体１１２の上面部１１２ｃが平板形状となっている。このように、第２管体１３２の全体を第１管体１１２（第１旋回空間１１６）内に設けることにより、清浄装置３００の全長を小さくすることができる。
【００６０】
なお、上記の第１実施形態では、高炉１に１基の清浄装置１００が設けられる場合について説明したが、清浄装置１００は複数基設けてもよい。
【００６１】
図８は、変形例の高炉１ａの全体系統を説明する図であり、図９は、変形例の高炉１ａの全体系統を示す平面図である。これらの図に示すように、清浄装置１００を複数基設ける場合には、出口管２２を分岐させて、それぞれの清浄装置１００の第１ガス導入口１１８に接続するとともに、分岐した合流管３０に排気管１７０をそれぞれ接続すればよい。このように、清浄装置１００の数は、高炉ガスの発生量に応じて適宜選択することができる。なお、ここでは、第１実施形態の清浄装置１００を２基設ける場合について説明したが、第２実施形態の清浄装置２００、第３実施形態の清浄装置３００を複数基設置してもよいし、清浄装置１００、２００、３００を組み合わせて設置することも可能である。
【００６２】
図１０は、第４実施形態の高炉４０の全体系統を説明する図である。この第４実施形態の高炉４０は、清浄装置４００の構成が上記第１実施形態の高炉１と異なり、その他の構成、作用については、上記第１実施形態と実質的に差異はない。したがって、ここでは、上記第１実施形態と同一の構成については説明を省略し、上記第１実施形態と異なる点についてのみ説明する。
【００６３】
第４実施形態の清浄装置４００は、乾式除塵器５００、清浄装置１００を備えており、高炉本体１０から排出された高炉ガスは、上昇管１６および下降管１８を介して乾式除塵器５００に導かれ、この乾式除塵器５００において、高炉ガス中の粗粒子ダスト、中粒子ダストが粗集塵されることとなる。そして、乾式除塵器５００には、排出管５５０を介して上流サイクロン部１１０が接続されている。
【００６４】
図１１は、第４実施形態の乾式除塵器５００を説明する概念図である。乾式除塵器５００は、直進流型サイクロン除塵器であり、下降管１８に一端が接続された上部コーン５０２を備えている。この上部コーン５０２は、下降管１８に接続される上端から下端へと向かうにしたがって径が漸増する略円錐形状の配管で構成されており、この上部コーン５０２の下端に、垂直チャンバ管体５０４が接続されている。この垂直チャンバ管体５０４は、内部空間を有する円筒状の管部材で構成されており、軸心を鉛直方向に沿わせて設置されている。この垂直チャンバ管体５０４内に形成される空隙は、高炉ガスが旋回する環状の旋回流路５０８となる。
【００６５】
入口ベル５１２は、高炉ガスの流れ方向の上流側から下流側、すなわち、鉛直上方から下方に向かうにしたがって径が漸増する円錐形状の部材で構成され、上部コーン５０２に固定されている。入口ベル５１２の軸心は上部コーン５０２の軸心と一致しており、最も大径となる水平上下分割面５１２ａを垂直チャンバ管体５０４内に位置させている。入口ベル５１２の水平上下分割面５１２ａの径は、垂直チャンバ管体５０４の径よりも小さく、入口ベル５１２と、上部コーン５０２および垂直チャンバ管体５０４との間には、高炉ガスが流通する環状の流路５１４が形成されることとなる。なお、この流路５１４は、図示のように、鉛直上方から下方に向かうにしたがって、つまり、高炉ガスの流れ方向の上流側から下流側に向かうにしたがって徐々に狭くなる。したがって、入口ベル５１２は、下降管１８から導かれた高炉ガスを、整流しつつ流速を高めて旋回流路５０８に送出することとなる。
【００６６】
そして、入口ベル５１２の水平上下分割面５１２ａと垂直チャンバ管体５０４との間には、垂直チャンバ管体５０４の内部（上部コーン５０２）から旋回流路５０８に高炉ガスを導くとともに、旋回流路５０８の周方向に高炉ガスを旋回させる旋回部５２０が設けられている。この旋回部５２０は、上部コーン５０２および垂直チャンバ管体５０４の内周面に沿って鉛直方向に流れる高炉ガスの流通方向を変化させ、旋回流路５０８内で高炉ガスを旋回させるものである。
【００６７】
図１２は、旋回部５２０の水平断面図、図１３（ａ）は、図１２におけるＸＩＩＩ（ａ）部分の拡大図、図１３（ｂ）は、図１１におけるＸＩＩＩ（ｂ）部分の拡大図、図１３（ｃ）は、図１２におけるＸＩＩＩ（ｃ）−ＸＩＩＩ（ｃ）線断面図である。図１２に示すように、旋回部５２０は、円筒状のリング部５２２を備えている。このリング部５２２は、周方向に複数（本実施形態では４つ）に分割された分割リング５２２ａ〜５２２ｄを連結して構成される。具体的には、分割リング５２２ａ〜５２２ｄは、図１２および図１３（ａ）に示すように、周方向の両端部から径方向内方に突出する第１フランジ部５２４を備えており、周方向に隣り合う分割リング５２２ａ〜５２２ｄの第１フランジ部５２４を対向させてボルト締めすることで、円筒状のリング部５２２が形成されている。
【００６８】
また、旋回部５２０は、図１２および図１３（ｂ）に示すように、リング部５２２の上端部から径方向内方に突出する第２フランジ部５２６を備えている。この第２フランジ部５２６には、ボルト孔５２６ａが周方向に等間隔を維持して複数形成されている。
【００６９】
一方、図１３（ｂ）に示すように、上部コーン５０２には、コーン開孔５０２ａが設けられており、コーン開孔５０２ａに懸垂ボルト５０２ｂが挿通される。懸垂ボルト５０２ｂは、一端部が入口ベル５１２から立設したアイピース５１２ｄに接続され、他端部が上部コーン５０２の外方においてナット５０２ｃで螺合されている。こうして、入口ベル５１２は、上部コーン５０２に固定されることとなる。なお、コーン開孔５０２ａは、ガスシール管５０２ｄ、キャップ５０２ｅによってガスシールされている。
【００７０】
また、入口ベル５１２の下端には、機械加工により水平上下分割面５１２ａが形成され、第２フランジ部５２６のボルト孔５２６ａに一致する貫通孔５１２ｂが複数形成されている。そして、第２フランジ部５２６のボルト孔５２６ａを、入口ベル５１２の水平上下分割面５１２ａに形成された貫通孔５１２ｂに対向させてボルト締めすることで、旋回部５２０は、垂直チャンバ管体５０４の上部において、入口ベル５１２に着脱自在に保持されることとなる。なお、水平上下分割面５１２ａには、インロー部５１２ｃが設けられている。これは、入口ベル５１２の下部と一体リングとした円筒状のリング部５２２の取り付け（組み合わせ）に際して、双方の芯出しが確実にできるための段差と盗みを形成するためである。
【００７１】
旋回部５２０が入口ベル５１２に保持された状態では、リング部５２２の外周面と、垂直チャンバ管体５０４との間に空隙が維持されているが、この空隙に、リング部５２２の外周面に一体成形された複数のガイドベーン５３０が位置する。このガイドベーン５３０は、リング部５２２の周方向に等間隔を維持して複数形成されており、旋回部５２０が垂直チャンバ管体５０４の上部に配された状態で、旋回流路５０８の周方向に互いに離間して配されることとなる。
【００７２】
ガイドベーン５３０は、図１３（ｃ）に示すように、高炉ガスの流れ方向の上流側に位置する上流端５３０ａから下流側に位置する下流端５３０ｂまでの間の少なくとも一部に湾曲部を有する湾曲形状であり、隣り合うガイドベーン５３０間の離間距離は、上流端５３０ａよりも下流端５３０ｂの方が小さくなっている。これにより、上部コーン５０２から旋回部５２０に導かれた高炉ガスは、ガイドベーン５３０によって流速を増すとともに、旋回流路５０８内で旋回流を生じさせることとなる。
【００７３】
つまり、下降管１８から導入された高炉ガスは、旋回部５２０のガイドベーン５３０によって加速されて強力な旋回流となり、旋回流路５０８内に導かれる。旋回流は、旋回流路５０８において垂直チャンバ管体５０４の軸心に近づくにつれて回転速度が大きくなるため、高炉ガス中に含まれる粗粒子ダスト、中粒子ダストは、遠心力の慣性と重力とで、図１１中に一点鎖線矢印で示すように、垂直チャンバ管体５０４の内周面側に分離され、垂直チャンバ管体５０４の内周面に沿って旋回するとともに下降（沈降）する。
【００７４】
排出管５５０は、垂直チャンバ管体５０４と清浄装置１００（上流サイクロン部１１０）とを接続するダクトである。垂直チャンバ管体５０４と清浄装置１００とは離隔して設置されることがあるため、排出管５５０の軸方向（水平方向）の熱膨張と、垂直チャンバ管体５０４と清浄装置１００の温度差に基づく排出管５５０の軸と直交する方向（鉛直方向）の熱膨張との差によって鉛直方向の変位が生じる。そこで、本実施形態において、排出管５５０は、例えば、ユニバーサル式ベローズ形伸縮管ユニットで構成される。ユニバーサル式ベローズ形伸縮管ユニットは、タイロッド・ボルトで２つのベローズを補剛環で結ぶことによって、管の内圧推力を拘束し、排出管５５０の軸方向の熱膨張と、軸と直交する方向の熱膨張との差を吸収し、排出管５５０の鉛直方向の変位を抑制することができる。なお、排出管５５０の他端部には、丸一角連絡管が配されており、丸一角連絡管が上流サイクロン部１１０に接続される。
【００７５】
また、排出管５５０は、内部に高炉ガスを導く吸入口５５０ａが一端部に形成され、吸入口５５０ａを鉛直下方に向けて開口させて、垂直チャンバ管体５０４内に位置させている。また、排出管５５０は、吸入口５５０ａから上方に延在する延在部５５０ｂと、延在部５５０ｂから連続した曲管とを含んで構成されている。この吸入口５５０ａの径は、垂直チャンバ管体５０４の径よりも小さく、排出管５５０の外周面と、垂直チャンバ管体５０４の内周面との間には間隙が形成されている。そして、垂直チャンバ管体５０４の下端は、下部円錐部５４２、前段ダストチャンバー５４４に接続されている。したがって、上記の旋回流によって高炉ガスから分離された粗粒子ダスト、中粒子ダストは、排出管５５０の外周面と、垂直チャンバ管体５０４の内周面との間に形成された間隙を落下して、前段ダストチャンバー５４４に貯留されることとなる。一方、粗粒子ダスト、中粒子ダストが分離された高炉ガスは、吸入口５５０ａを介して排出管５５０に導かれることとなる。
【００７６】
吸入口５５０ａが形成される排出管５５０（延在部５５０ｂ）の端部は、先端に向かうに従って径が漸増するベルマウスの曲面形状である。このように、排出管５５０の端部をベルマウスの曲面形状とすることにより、端部を同一径の直管とする場合と比較して、ガス吸込み時の圧力損失を１／２０以下に低減することができ、乾式除塵器５００系全体の圧力損失を大幅に低減することができる。なお、ここでは、吸入口５５０ａの端面形状をベルマウスの曲面形状としたが、吸入口５５０ａの形状は特に限定されず、直管端面形状としてもよい。
【００７７】
また、排出管５５０の延在部５５０ｂの外周上部には、陣笠テーパ形状の乾式除塵器ベル５５２が固定されている。乾式除塵器ベル５５２は、上方から下方に向かうにしたがって径が漸増する陣笠テーパ形状に構成されており、高炉ガスから分離された粗粒子ダスト、中粒子ダストは、乾式除塵器ベル５５２のテーパ面を滑り落ちて、下部円錐部５４２、前段ダストチャンバー５４４に導かれる。また乾式除塵器ベル５５２は、下部円錐部５４２の底部に衝突することで生じる、粗粒子ダスト、中粒子ダストの再飛散、舞上りを傘下で抑制することができる。
【００７８】
また、前段ダストチャンバー５４４に貯留された粗粒子ダスト、中粒子ダストは、ダスト排出機構５６０によって外部に排出される。ダスト排出機構５６０は、温度計や堆積センサ等で構成され、前段ダストチャンバー５４４のダストレベルを検知する不図示のダスト検知部と、ダスト切り出し部５６２と、パグミル５６４とを含んで構成される。ダスト切り出し部５６２は、ダストコントロール弁、ダストカット弁、シール弁を含んで構成され、ダスト検知部によって検知されたダストレベルに応じて、これらの弁を開閉し、粗粒子ダスト、中粒子ダストをパグミル５６４に排出する。パグミル５６４は、水を噴霧することで、発塵飛散防止状態にして、ダスト運搬車（バキュームカー）にダストを排出する。こうして、ダスト運搬車に導かれたダストは、焼結工場の焼結機の床敷き用原料等として使用されることとなる。
【００７９】
なお、本実施形態において、下部円錐部５４２には、２つ（２連）の前段ダストチャンバー５４４が設けられている。大型の高炉本体１０では、ダストの発生量が多く、乾式除塵器５００で捕集されるダストの量も多くなるため、２つの前段ダストチャンバー５４４を交互に利用することで、一方の前段ダストチャンバー５４４で排出トラブルが生じた場合であっても他方の前段ダストチャンバー５４４を通じて確実にダストを排出することができる。このように、前段ダストチャンバー５４４は、２以上設けるのが好ましいが、設備コストを低減するために１つであってもよい。
【００８０】
また、図１１に示すように、パグミル５６４は、垂直チャンバ管体５０４とともに、支柱ガータ、架構を介して支柱デッキに支持される。
【００８１】
また、高炉ガスから粗粒子ダスト、中粒子ダストを分離する空間を分離空間とし、この分離空間の距離、すなわち、垂直チャンバ管体５０４の上端から吸入口５５０ａまでの距離をＨとし、垂直チャンバ管体５０４の内径をＤとする。この場合、分離空間の距離Ｈと、垂直チャンバ管体５０４の内径Ｄとの比率Ｈ／Ｄが小さいと、高炉ガス中のダスト粒子に対する慣性分離が十分に機能せず、逆に、比率Ｈ／Ｄが大きいと、旋回流によって分離したダスト粒子が分離空間の下流側において再飛散されやすくなってしまう。したがって、分離空間の距離Ｈと垂直チャンバ管体５０４の内径Ｄとの比率Ｈ／Ｄは、４以下とし、３．０〜４．０程度とするとよい。
【００８２】
また、排出管５５０の内径をＥとすると、垂直チャンバ管体５０４の内径Ｄと、排出管５５０の内径Ｅとの比率Ｅ／Ｄは、０．５〜０．６程度とするとよい。
【００８３】
以上説明したように、本実施形態の清浄装置４００によれば、上流サイクロン部１１０の前段に乾式除塵器５００を備える構成により、ダストの除去効率を大幅に向上することができる。
【００８４】
なお、上記の旋回部５２０は、粗粒子ダスト、中粒子ダストを含む高炉ガスが衝突するため、長期の使用によって摩耗、損耗することから、旋回部５２０を交換するメンテナンス作業が必要となる。以下に、メンテナンス時における旋回部５２０の着脱方法について説明する。
【００８５】
図１４は、高炉４０の休風時における旋回部５２０の着脱方法を説明する図である。図１４に示すように、入口ベル５１２の内部には、複数個の吊ピース５７０が設けられており、休風時のメンテナンス作業時に旋回部５２０を取り外す際には、まず、吊ピース５７０にチェーンブロック５７２を懸架させ、チェーンブロック５７２から繰り出されるワイヤーロープ５７４に、図１４中、Ａで示す位置にあるリング部５２２を保持させる。次に、リング部５２２（旋回部５２０）の第２フランジ部５２６を入口ベル５１２に固定しているボルトを取り外し（図１３（ｂ）参照）、さらに、周方向に隣り合う分割リング５２２ａ〜５２２ｄの第１フランジ部５２４を連結しているボルトを取り外し（図１３（ａ）参照）、リング部５２２（旋回部５２０）を分割リング５２２ａ〜５２２ｄに分割する。
【００８６】
そして、ワイヤーロープ５７４を繰り出して、分割リング５２２ａ〜５２２ｄを、図１４中、ＢおよびＣに示す順で、垂直チャンバ管体５０４内を降下させる。このとき、垂直チャンバ管体５０４内の下部には、仮設ビーム５７６および仮設ブラケット５７８が、休風入り後、垂直チャンバ管体５０４の下部に設けられたメンテナンス開口部５８０から取込み設置され、仮設ビーム５７６上に分割リング５２２ａ〜５２２ｄを載置する。
【００８７】
垂直チャンバ管体５０４の下部には、メンテナンス開口部５８０が設けられており、このメンテナンス開口部５８０から、図１４中、Ｄに示すように、分割リング５２２ａ〜５２２ｄを、垂直チャンバ管体５０４から順次取り出せばよい。なお、ここでは旋回部５２０を垂直チャンバ管体５０４から取り出す場合について説明したが、旋回部５２０を垂直チャンバ管体５０４内に取り付ける場合には、上記と逆の手順を行えばよい。
【００８８】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００８９】
例えば、上記実施形態において、第２旋回空間１３６が、第１旋回空間１１６よりも径が小さい構成を例に挙げて説明した。しかし、第２旋回空間１３６は、第１旋回空間１１６よりも、容積が小さくてもよいし、第１旋回空間１１６よりも周長が小さくてもよい。
【００９０】
また、上記実施形態において、円錐管１３４の内部にダストチャンバー１３４ａが設けられる構成を例に挙げて説明した。しかし、ダストチャンバー１３４ａの形状に限定はなく、例えば、円筒形状であってもよい。いずれにせよ、ダストチャンバー１３４ａ内に、複数の第２管体１３２の下端が位置するように設けられていればよい。
【産業上の利用可能性】
【００９１】
本発明は、高炉本体から排出される高炉ガス中のダストを除去して清浄ガスを得る高炉ガスの清浄装置、高炉、および、高炉ガスの清浄方法に利用することができる。
【符号の説明】
【００９２】
１、１ａ、４０  高炉
４４  ホッパー
５２  半清浄ガス管（均排圧機構）
１００、２００、３００、４００  清浄装置
１１０  上流サイクロン部
１１２  第１管体
１１６  第１旋回空間
１２０  連通管
１２０ａ  本体部
１２０ｂ  導入口
１２０ｄ  分流口
１３０  下流サイクロン部
１３２  第２管体
１３２ｄ  開口
１３４  円錐管
１３４ａ  ダストチャンバー
１３６  第２旋回空間
１７０  排気管
１７２  集合排出部
５００  乾式除塵器
５０４  垂直チャンバ管体
５０８  旋回流路
５２０  旋回部
５５０  排出管
【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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【図１４】
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