(57)【要約】【課題】排ガス煙道内壁へのダストの付着や堆積による閉塞を防止しつつ、工業炉の排ガスに含まれるダストを、早期に多量に回収することができる、排ガス洗浄装置及び排ガス洗浄方法を提供すること。【解決手段】排ガス煙道１が、排ガス排出口近傍から垂直上方に向けて延伸する垂直煙道１１と、垂直煙道１１の頂部において排ガス煙道１の向きを斜め下方に向けて屈曲させる屈曲部１２と、屈曲部１２から斜め下方に向けて延伸する傾斜煙道１３と、からなる管状の煙道であって、垂直煙道１１の上方から垂直煙道１１内に洗浄水を流下させる垂直煙道洗浄ノズル４Ａと、傾斜煙道１３の外側面の上方から洗浄水を傾斜煙道１３内に流下させる傾斜煙道上方洗浄ノズル４Ｂと、を含んでなる洗浄ノズル４を備える排ガス洗浄装置１０とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
工業炉の排ガス排出口近傍から排ガスを収集して湿式のガス洗浄塔まで移送する排ガス煙道と、
前記排ガス煙道の排ガス収集口の下方に位置する循環槽と、
前記排ガス煙道の排ガス排出口に接続された前記湿式のガス洗浄塔と、を備えてなる排ガス洗浄装置であって、
前記排ガス煙道は、前記排ガス排出口近傍から垂直上方に向けて延伸する垂直煙道と、該垂直煙道の頂部において排ガス煙道の向きを斜め下方に向けて屈曲させる屈曲部と、該屈曲部から斜め下方に向けて延伸する傾斜煙道と、からなる管状の排ガス煙道であって、
前記垂直煙道の上方から該垂直煙道内に洗浄水を流下させる垂直煙道洗浄ノズルと、前記傾斜煙道の外側面の上方から洗浄水を該傾斜煙道内に流下させる傾斜煙道上方洗浄ノズルと、を含んでなる洗浄ノズルを備える排ガス洗浄装置。
【請求項２】
前記傾斜煙道の外側面の下方から洗浄水を該傾斜煙道内に注入する傾斜煙道下方洗浄ノズルを前記洗浄ノズルとして更に備える請求項１に記載の排ガス洗浄装置。
【請求項３】
前記傾斜煙道の傾斜角度が、水平面に対する仰角で、３０度以上８０度以下である請求項１又は２に記載の排ガス洗浄装置。
【請求項４】
前記傾斜煙道の傾斜角度が、水平面に対する仰角で、４０度以上５０度以下である請求項１又は２に記載の排ガス洗浄装置。
【請求項５】
前記湿式のガス洗浄塔と前記循環槽には、循環ポンプが備え付けられていて、前記湿式のガス洗浄塔内及び前記循環槽内の洗浄液を、前記洗浄ノズルに循環させる請求項１から４のいずれかに記載の排ガス洗浄装置。
【請求項６】
前記工業炉は、
亜鉛含有鉱を還元焙焼用ロータリーキルンにて還元焙焼して粗酸化亜鉛ダストを得る還元焙焼工程と、
前記粗酸化亜鉛ダストを湿式処理することにより粗酸化亜鉛ケーキを得る湿式工程と、
前記粗酸化亜鉛ケーキを乾燥加熱用ロータリーキルンにて焼成することにより酸化亜鉛焼鉱を得る乾燥加熱工程と、を行う酸化亜鉛鉱の製造プラントにおける、
前記乾燥加熱用ロータリーキルンである請求項１から５のいずれかに記載の排ガス洗浄装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれかに記載の排ガス洗浄装置を用いて排ガスの洗浄を行う排ガス洗浄方法。
【請求項８】
前記排ガス煙道内を流れるガスの平均流速が１ｍ／秒以上３ｍ／秒以下である請求項７に記載の排ガス洗浄方法。
【請求項９】
前記排ガス煙道内を流れる洗浄水の流量（ｍ３／ｈ）に対する前記排ガス煙道内を流れるガス流量（Ｎｍ３／ｈ）の比である液ガス比が、１６以上１８以下である請求項７又は８に記載の排ガス洗浄方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排ガス洗浄装置及び排ガス洗浄方法に関する。より詳しくは、本発明は、工業炉から排出された排ガスを洗浄水にて湿式洗浄することにより除塵を行う排ガス洗浄装置及びそれを用いた排ガス洗浄方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種の工業炉から排出される排ガスには、少なからず煤塵が含まれている。排ガス中の煤塵（ダスト）を除去する装置としては、多種多様の装置が工業的に用いられている。そして、排ガスダストを除去するために工業的に用いられている集塵装置は、乾式集塵装置と湿式集塵装置に大別される。乾式集塵装置には、煙塵室等の衝突効果と重力沈降を利用した集塵装置、サイクロン等の遠心力を利用した集塵装置、コロナ放電を利用した電気集塵装置、ろ過を利用したバグフィルター等がある。湿式集塵装置では、排ガスと洗浄水とを接触させてダストを洗浄水側に移行させる操作が行われるが、その方式によって、ガス洗浄塔、濡れ壁、ベンチュリースクラバー、ジェットスクラバー、エアータンブラー等、各種の装置が工業的に用いられている。又、電気集塵機には洗浄水による洗浄を組合せた、いわゆる湿式電気集塵機も存在し、集塵極に洗浄水を流下させることによってダストの回収を行っている。
【０００３】
ところで、工業炉から排出される排ガス中のダストは、より早い段階で、より多く回収することが効率的である。そこで、上述した集塵装置の機能を補完する目的で、更に、工業炉の排ガス排出口から集塵装置までの排ガス煙道の途中に、予備的な集塵機構を備えるようにした排ガス洗浄装置が設置されていることがある。
【０００４】
そのような予備的な集塵機構を備えた排ガス洗浄装置の一例として、工業炉のガス出口から集塵装置までの排ガス煙道の途中に設置された、通称バルーン排ガス煙道と呼ばれる装置がある。このバルーン排ガス煙道２０は、図４に示すように、断面が円形の水平排ガス煙道２１の下方にホッパー部２２が形成されたものであって、その形状がいわゆる「アドバルーン」に似ていることから、そのように呼称されている。バルーン排ガス煙道の集塵方式は、衝突効果と重力沈降を利用した煙塵室やダストチャンバーと同様の方式であって、ガスの流れ方向を変えてガスを排ガス煙道内壁に衝突させると同時に、急激に断面積を増加させて流速を低下させることによって、ダストをホッパー部に沈降させるものである。
【０００５】
しかしながら、ダスト濃度が比較的高い場合、例えばダスト濃度が３０〜４０ｇ／Ｎｍ３の排ガスを取扱う場合、バルーン排ガス煙道の内壁へのダストの付着及び堆積が進行してバルーン排ガス煙道が閉塞し、操業不能に至ることがあった。その頻度は、例えば、１ヶ月に１回以上発生することもあり、その度に工業炉の操業を停止させて排ガス煙道を冷却し、人力によってダストを除去する作業が発生していた。そのことは、危険な重筋作業が発生するのみならず、工業炉の設備稼働率を著しく低下させていた。
【０００６】
関連する従来技術として、この他、特許文献１には、前半排ガス煙道部と屈曲排ガス煙道部と気体過給部と制御部とを有し、制御部は前半排ガス煙道部の内径及び屈曲排ガス煙道部の屈曲角度に基づいて、気体過給部から過給するガスの流量を制御する、製錬プロセスの排気装置が開示されている。しかし、特許文献１に開示されている装置は、排ガス煙道内壁へのダストの付着及び堆積を防止するために排ガスの速度を変更する装置であって、基本的に、排ガス中のダストは次の集塵装置に運ばれてしまう。そのことは、ダストを、より早い段階で、より多く回収するという目的にそぐわないばかりか、次の集塵装置へのダスト負荷を増加させる。更に、次の集塵装置へのダスト負荷が増加すれば、集塵装置における付着及び堆積の問題が発生する。よって、特許文献１に開示された装置は、全ての工業炉に好適に用いることができるものではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１５−２２７７４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みて考案されたものであり、工業炉と集塵装置を結ぶ排ガス煙道の内壁へのダストの付着や堆積による閉塞を防止しつつ、工業炉の排ガスに含まれるダストを早期に多量に回収することができる排ガスの洗浄手段を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、特に集塵装置が湿式のガス洗浄塔である場合において、工業炉とこれを結ぶ排ガス煙道を垂直煙道と屈曲部と傾斜煙道とが連接されてなる構成とし、垂直煙道の上部から洗浄水を散布すると同時に、傾斜煙道の上部から洗浄水を流下させて傾斜煙道の底部に水流を作ることによって、排ガス煙道の内壁にダストを付着させずに、効率良く排ガス煙道内においてダストを回収することができることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【００１０】
（１）  工業炉の排ガス排出口近傍から排ガスを収集して湿式のガス洗浄塔まで移送する排ガス煙道と、前記排ガス煙道の排ガス収集口の下方に位置する循環槽と、前記排ガス煙道の排ガス排出口に接続された前記湿式のガス洗浄塔と、を備えてなる排ガス洗浄装置であって、前記排ガス煙道は、前記排ガス排出口近傍から垂直上方に向けて延伸する垂直煙道と、該垂直煙道の頂部において排ガス煙道の向きを斜め下方に向けて屈曲させる屈曲部と、該屈曲部から斜め下方に向けて延伸する傾斜煙道と、からなる管状の排ガス煙道であって、前記垂直煙道の上方から該垂直煙道内に洗浄水を流下させる垂直煙道洗浄ノズルと、前記傾斜煙道の外側面の上方から洗浄水を該傾斜煙道内に流下させる傾斜煙道上方洗浄ノズルと、を含んでなる洗浄ノズルを備える排ガス洗浄装置。
【００１１】
（２）  前記傾斜煙道の外側面の下方から洗浄水を該傾斜煙道内に注入する傾斜煙道下方洗浄ノズルを更に備える（１）に記載の排ガス洗浄装置。
【００１２】
（３）  前記傾斜煙道の傾斜角度が、水平面に対する仰角で、３０度以上８０度以下である（１）又は（２）に記載の排ガス洗浄装置。
【００１３】
（４）  前記傾斜煙道の傾斜角度が、水平面に対する仰角で、４０度以上５０度以下である（１）又は（２）に記載の排ガス洗浄装置。
【００１４】
（５）  前記湿式のガス洗浄塔と前記循環槽には、循環ポンプが備え付けられていて、前記湿式のガス洗浄塔内及び前記循環槽内の洗浄液を、前記洗浄ノズルに循環させる（１）から（４）のいずれかに記載の排ガス洗浄装置。
【００１５】
（６）  前記工業炉は、亜鉛含有鉱を還元焙焼用ロータリーキルンにて還元焙焼して粗酸化亜鉛ダストを得る還元焙焼工程と、前記粗酸化亜鉛ダストを湿式処理することにより粗酸化亜鉛ケーキを得る湿式工程と、前記粗酸化亜鉛ケーキを乾燥加熱用ロータリーキルンにて焼成することにより酸化亜鉛焼鉱を得る乾燥加熱工程と、を行う酸化亜鉛鉱の製造プラントにおける、前記乾燥加熱用ロータリーキルンである（１）から（５）のいずれかに記載の排ガス洗浄装置。
【００１６】
（７）  （１）から（６）のいずれかに記載の排ガス洗浄装置を用いて排ガスの洗浄を行う排ガス洗浄方法。
【００１７】
（８）  前記排ガス煙道内を流れるガスの平均流速が１ｍ／秒以上３ｍ／秒以下である（７）に記載の排ガス洗浄方法。
【００１８】
（９）  前記排ガス煙道内を流れる洗浄水の流量（ｍ３／ｈ）に対する前記排ガス煙道内を流れるガス流量（Ｎｍ３／ｈ）の比である液ガス比が、１６以上１８以下である（７）又は（８）に記載の排ガス洗浄方法。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、工業炉と集塵装置を結ぶ排ガス煙道の内壁へのダストの付着や堆積による閉塞を防止しつつ、工業炉の排ガスに含まれるダストを早期に多量に回収することができる排ガスの洗浄手段を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の排ガス洗浄装置の構成を示す模式図である。
【図２】本発明の排ガス洗浄装置を構成する排ガス煙道内の各部におけるガス流速の分布、及び好ましい洗浄ノズルの配置位置の例を示した図である。
【図３】本発明の排ガス洗浄装置を構成する排ガス煙道内に設置することができる洗浄ノズル（垂直煙道洗浄ノズルと傾斜煙道上方洗浄ノズル）の一例を示す斜視図である。
【図４】従来の予備的な集塵機構を備えた装置の一例としての、バルーン排ガス煙道の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の排ガス洗浄装置及びそれを用いた排ガス洗浄方法の好ましい一実施形態について説明する。但し、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。本発明は、工業炉から排出される排ガス中のダストを、工業炉の出口から湿式のガス洗浄塔までの排ガス煙道において回収する手段であり、工業炉全般に適用が可能である。
【００２２】
但し、本発明は、特には、以下に詳細を示す「酸化亜鉛鉱の製造プロセス」（即ち、還元焙焼工程、湿式工程、乾燥加熱工程を含んでなる酸化亜鉛鉱の製造プロセス）を行う製造プラントにおいて用いられる工業炉である「乾燥加熱用ロータリーキルン（ＤＲＫ）」から排出されるＤＲＫ排ガスの処理に、特に好ましく用いることができる。これは、ＤＲＫの場合は、排ガスを横方向に抜く構造であるため、排ガス排出口近傍から直接垂直煙道を立上げて、その下方に循環槽を設置することが容易であり、本願発明の排ガス洗浄装置を、既存設備の一部を活用しながら比較的容易に設置することができるからである。一方、通常のロータリーキルン以外の加熱炉の場合、排ガス排出口は通常炉の頂部にあるため、本願発明を実施するためには垂直煙道は排ガス排出口から水平方向に一定以上離れた位置に設置することが必須となり、排ガス排出口と垂直煙道を結ぶ水平煙道が別途必要となる。尚、本願発明を酸化亜鉛鉱の製造プロセスに適用する場合には、排ガスダストの多くを湿式処理によって回収することとなるが、このプロセスにおいては、湿式処理によって回収された排ガスダストも粗酸化亜鉛含有ケーキとして上流工程へそのまま繰り返せる点においても、本願発明の酸化亜鉛製造プロセスへの適合性は高い。以下においては、本発明の装置又は方法を、このＤＲＫから排出される排ガスの処理へ適用する場合の実施形態を、本発明の好ましい実施形態の一例として詳細に説明する。本発明は以下に説明する実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲で変更が可能である。
【００２３】
＜酸化亜鉛鉱の製造プロセス＞
ウェルツ法による酸化亜鉛鉱の製造プロセスは、鉄鋼ダスト等の亜鉛含有鉱を還元焙焼して粗酸化亜鉛ダストを得る還元焙焼工程、還元焙焼工程で得た粗酸化亜鉛ダストからフッ素及びカドミウムを分離除去して粗酸化亜鉛ケーキを得る湿式工程、湿式工程で得た粗酸化亜鉛ケーキを乾燥加熱して酸化亜鉛鉱（焼鉱）を得る乾燥加熱工程を順次行うプロセスである。本発明はこの酸化亜鉛鉱の製造プロセスにおいて、特に乾燥加熱工程から排出されたＤＲＫ排ガスの分離処理を行うための手段として極めて好適な処理装置或いは処理方法として実施することができる。
【００２４】
［還元焙焼工程］
還元焙焼工程においては、鉄鋼ダスト等の亜鉛含有鉱の還元焙焼処理が行われる。還元焙焼処理は、通常、亜鉛含有鉱と還元材とを還元焙焼ロータリーキルン（ＲＲＫ）を用いて焙焼することにより行われる。ＲＲＫ内で還元焙焼され揮発した金属亜鉛は炉内で再酸化されて粉状の酸化亜鉛となる。粉状の酸化亜鉛は、ＲＲＫからの排出ガスとともに集塵機に導入され、捕捉されて粗酸化亜鉛ダストとして回収される。この粗酸化亜鉛ダストは、一般に８〜２０％程度の塩素等のハロゲン不純物を含有する。
【００２５】
［湿式工程］
湿式工程においては、還元焙焼工程で得た粗酸化亜鉛ダストに含有される塩素、フッ素等の水溶性不純物を処理液中に分離抽出し、更に固液分離処理によって、粗酸化亜鉛ダストから不純物を水洗浄法により除去して粗酸化亜鉛ケーキを得る湿式処理が行われる。より詳細には、塩素、フッ素等のハロゲン系不純物が処理液中に除去された状態において、固液分離により、不純物が分配された処理液をスラリーから除去する。これにより、粗酸化亜鉛ダストが、より高濃度の粗酸化亜鉛ケーキとなる。
【００２６】
［乾燥加熱工程］
乾燥加熱工程においては、湿式工程で得た粗酸化亜鉛ケーキを焼成することにより、ハロゲン濃度を更に低減させつつ、高品位の酸化亜鉛鉱を製造する乾式処理を行う。この乾式処理は、通常、乾燥加熱用ロータリーキルン（ＤＲＫ）を用いて行われる。この工程で処理対象となる粗酸化亜鉛ケーキの水分率は一般的に２０質量％以上３０質量％以下である。又、粗酸化亜鉛ケーキの一般的な組成は、亜鉛が６１質量％以上６８質量％以下、鉛が７質量％以上１０質量％以下、塩素が０．３質量％以上０．９質量％以下、フッ素が０．２質量％以上１．５質量％以下（いずれも乾燥量基準）である。この粗酸化亜鉛ケーキは、含水ケーキ状のまま、スクリューフィーダ等の定量装入装置によって、ＤＲＫに投入される。ＤＲＫに投入された粗酸化亜鉛ケーキは、ＤＲＫ内部の装入端側でペレット状に造粒され、次に乾燥され、加熱され、排出端側で焼成される。
【００２７】
ＤＲＫには、酸化亜鉛鉱を排出する排出端側に、オイルバーナーが備えられており、排出端側から直火で加熱される。ロータリーキルンから排出される酸化亜鉛鉱の焼鉱の温度は、放射温度計にて、連続的に測定、監視されている。ここで、焼成温度については、酸化亜鉛鉱の焼鉱の温度で、９００℃以上１２００℃以下の範囲となるように、維持管理する。焼成温度は、例えばオイルバーナーへの供給オイル量によって調節することができる。排出された酸化亜鉛鉱温度を監視することによって、オイルバーナーのオイル、例えば重油使用量は、一例として４００Ｌ／ｈ以上７００Ｌ／ｈの範囲で調整される。乾燥加熱工程において、ＤＲＫから排出される酸化亜鉛鉱のサイズは、概ね、１ｍｍ以上６ｍｍ以下であり、その一般的な組成は、亜鉛が６０質量％以上７０質量％以下、鉛が３質量％以上５質量％以下、塩素が０．５質量％以上１．５質量％以下、フッ素が０．６質量％以下程度（いずれも乾燥量基準）である。尚、一実施形態としての酸化亜鉛製造プロセスにおける酸化亜鉛鉱の産出量は、６ｔ／ｈ以上１０ｔ／ｈ以下程度である。
【００２８】
尚、本発明の好適な適用対象であるＤＲＫとは、耐火性を備える円筒形の釜であるキルン本体、キルン本体の排口側近傍に設けられる加熱装置であり熱源となるバーナー部、キルン本体に回転力を伝える駆動ギヤを備える回転式の加熱炉であり、上述の酸化亜鉛鉱の製造プロセスにおいては、本体の炉長が概ね３０ｍ程度のものが多く用いられている。
【００２９】
［排ガス処理］
乾燥加熱工程において、ＤＲＫで発生する排ガスは、排ガス煙道に吸引され、湿式のガス洗浄塔、湿式電気集塵機によって除塵され、ファン等の排風機を経由して煙突から放出される。ＤＲＫに装入された粗酸化亜鉛ケーキ等の装入物は、約３０ｍのロータリーキルン内において、順に造粒、乾燥、加熱、焼成されるが、造粒、乾燥の過程で飛散した装入物の粉塵、加熱、焼成の過程で揮発した酸化物やハロゲン化物等がダストとなる。ＤＲＫ排ガスのダスト濃度は、３０〜４０ｇ／Ｎｍ３程度である。ＤＲＫから排出される排ガス流量は１４０００〜１５０００ｍ３／ｈである。
【００３０】
上述のバルーン煙道等を備えてなる従来の一般的な排ガス洗浄装置を適用した場合には、ＤＲＫ排ガスは、煙道の隙間部からの大気の吸入と自然放冷によって冷却されるのみであり、湿式のガス洗浄塔の入口部における温度は２８０〜３００℃程度であった。これに対して、本発明の排ガス洗浄装置を適用した場合には、ＤＲＫ排ガスは、ロータリーキルンからの排出直後から、排ガス煙道内にて洗浄水による予備洗浄が行われるため、湿式のガス洗浄塔の入口部では、少なくとも１２０℃程度にまで冷却されていることとなり、必要に応じて水温や水量を調整することにより８０℃以下にまで冷却することも可能である。
【００３１】
（排ガス洗浄装置）
図１は、上記の排ガス処理に好適に用いることができる本発明の排ガス洗浄装置１０の構成を示す模式図である。排ガス洗浄装置１０は、工業炉５から排出される排ガスを収集して湿式のガス洗浄塔３にまで移送する排ガス煙道１と、排ガス煙道１の排ガス収集口の下方に位置する循環槽２と、排ガス煙道１の排ガス排出口に接続された湿式のガス洗浄塔３、及び、排ガス煙道１内に洗浄水を供給可能な洗浄ノズル４（４Ａ、４Ｂ、４Ｃ）を備えるガス処理装置である。
【００３２】
排ガス煙道１は、工業炉５の排ガス排出口近傍から垂直上方に向けて延伸する垂直煙道１１と、垂直煙道１１の頂部において排ガス煙道１の向きを斜め下方に向けて屈曲させる屈曲部１２と、屈曲部１２から斜め下方に向けて延伸する傾斜煙道１３とからなる。排ガス煙道１はこのような屈曲部１２を含む特異な外形からなり、工業炉５から排出された排ガスを湿式のガス洗浄塔３まで移送可能な一般的な管状構造を有するガス移送路である。
【００３３】
洗浄ノズル４は、図１に示す通り、垂直煙道１１の上方から垂直煙道１１内に洗浄水を流下させることができる位置に垂直煙道洗浄ノズル４Ａが、又、傾斜煙道１３の外側面の上方から洗浄水を傾斜煙道１３内に流下させることができる位置に傾斜煙道上方洗浄ノズル４Ｂがそれぞれ設置される。又、傾斜煙道１３の外側面の下方から洗浄水を傾斜煙道１３内に注入することができる位置には、更に傾斜煙道下方洗浄ノズル４Ｃが設置されていることが好ましい。
【００３４】
ここで、図２は、排ガス煙道１内の各部におけるガス流速の分布、及び好ましい洗浄ノズル４の配置位置の一例を示した図である。この図に示されているように、排ガス煙道１においては、屈曲部１２を設けてガスの流れの方向を屈曲させることで、屈曲部１２の下流側の傾斜煙道１３の下側において、ガスの流速が、初期流速の半分以下の１ｍ／秒以下程度にまで低下している低速領域Ｓが発生する。この低速領域Ｓが、排ガス中のダストが、より沈降、滞留し易い部分である「ガスのよどみ部」となり易い。尚、同図中ｆで示した領域は相対的にガスの流速が大きくなっている部分であり、この領域ｆにおけるガスの流速は、２．１ｍ／秒以上であった。
【００３５】
洗浄ノズル４のうち、垂直煙道洗浄ノズル４Ａは図２における位置Ｐ−Ａ、傾斜煙道上方洗浄ノズル４Ｂは位置Ｐ−Ｂ、そして、傾斜煙道下方洗浄ノズル４Ｃは位置Ｐ−Ｃの各位置にそれぞれ配置されることによって本発明の洗浄効果を十分に発現させることができる。
【００３６】
位置Ｐ−Ａ〜Ｃの各位置に各洗浄ノズル４Ａ〜Ｃをそれぞれ配置することにより、垂直煙道１１では、排ガスと垂直煙道洗浄ノズル４Ａから流下される洗浄水と排ガスとを向流で接触させることにより、排ガスからダストを回収することができる。又、傾斜煙道１３では、傾斜煙道上方洗浄ノズル４Ｂから供給される洗浄水にてダストを回収することができ、又、傾斜煙道１３の内周面の下部側に水流が形成され、上述の低速領域Ｓ、即ち、「ガスのよどみ部」に沈降したダストを効率良く洗い流すことができる。
【００３７】
又、傾斜煙道下方洗浄ノズル４Ｃを更に設置することにより、傾斜煙道１３の内周面の下部側に確実に水流を形成することができ、「ガスのよどみ部」に沈降したダストを更に効率良く洗い流すことができる。傾斜煙道１３の低速領域Ｓに形成されるガスのよどみ部の下方周辺には、傾斜煙道下方洗浄ノズル４Ｃを多設することが好ましい。
【００３８】
尚、各洗浄ノズルとしては、排ガス煙道内に適量の洗浄水を供給可能なものであれば特に限定なく各種の撒水器具を用いることができる。但し、例えば、図３に示したような、配管で供給される洗浄水の流れ方向に対して３６０度の方向に万遍なく洗浄水を拡散することができる構造の撒水部４１を備えた洗浄ノズル４を好ましく用いることができる。
【００３９】
屈曲部１２の屈曲角、即ち、傾斜煙道１３の傾斜角度は、特に限定はされないが、傾斜煙道１３の、水平面に対する仰角が、３０度以上、８０度以下であることが好ましい。又、傾斜煙道１３の、水平面に対する仰角が、４０度以上、５０度以下であることがより好ましい。このような傾斜角度とすることで、洗浄水の流下方向に対するガス流の流れ方向が適切となり、ガスと洗浄水との適切な接触とガス中ダストの適切な沈降が図られる。更に、傾斜煙道１３の内周面下部に適切な水量と流速の水流を形成することができる。
【００４０】
傾斜煙道１３の先端は、湿式のガス洗浄塔３に接続されている。湿式のガス洗浄塔は、下部側面からガスが導入され、上部からガスが排出される構造のものであれば、特に制限されない。湿式のガス洗浄塔としては、内部が中空のスプレー塔、洗浄効果を高めるために複数の多孔板が載置されたもの、更に「テラレット（登録商標）」等の充填物が充填されたもの等を用いることができる。
【００４１】
又、湿式のガス洗浄塔３と循環槽２には、それぞれ１基以上の循環ポンプが備え付けられ、湿式のガス洗浄塔３と循環槽２の洗浄液を洗浄ノズル４（垂直煙道洗浄ノズル４Ａ、傾斜煙道上方洗浄ノズル４Ｂ、及び傾斜煙道下方洗浄ノズル４Ｃの全て又は少なくともそれらのいずれか）に循環させることが好ましい。これにより、新たに加えられる洗浄水量、排出される洗浄後スラリー量を増やすことなく、適正な液ガス比を確保することができる。
【００４２】
（排ガス洗浄方法）
本発明の排ガス洗浄方法は、以上説明した排ガス洗浄装置１０を用いて工業炉５から排出される排ガスの分離処理を行う方法である。この排ガス洗浄方法によれば、例えば酸化亜鉛製造プロセス等におけるＤＲＫ排ガス等の排ガス中のダストを、最終的な集塵装置への装入前に排ガス煙道内で除去すること、又、洗浄したダストを排ガス煙道内から効率的に洗い流すことが可能となり、この場合における排ガス煙道内へのダストの堆積を防止し、設備稼働率の向上を達成することができる。
【００４３】
本発明の排ガス洗浄方法の実施において、排ガス煙道１内を流れるガスの平均流速は、１ｍ／秒以上３ｍ／秒以下であることが好ましい。必要な排ガス流量（ｍ３／秒）に対して、適切な断面積（ｍ２）を有する排ガス煙道１とすることによって、平均流速を１ｍ／秒以上３ｍ／秒以下とすることができる。平均流速が１ｍ／秒未満では、排ガス煙道内の滞留時間が増え、排ガスと洗浄水の接触機会が増えて除塵効率は上がるが、排ガス煙道の内径を大きくする必要があり、設置コストが上昇し、広い設置スペースを必要とする。平均流速が３ｍ／秒を超えると、排ガス煙道内の滞留時間が減り、排ガスと洗浄水の接触機会が減って除塵効率が下がる。例えば、酸化亜鉛鉱の製造プラントで用いるＤＲＫの場合であれば、内径が１．５５ｍの排ガス煙道１を備える排ガス洗浄装置１０を好ましく用いることができる。
【００４４】
又、本発明の排ガス洗浄方法の実施において、排ガス煙道１内を流れる洗浄水の流量（ｍ３／ｈ）に対する排ガス煙道１内を流れるガス流量（Ｎｍ３／ｈ）の比、即ち、液ガス比は１６以上１８以下であることが好ましい。液ガス比が１８を超えると、洗浄水量が不足する他、傾斜煙道１３の内周面下部に形成される水流が不足するために、ダストの回収率が低下し、垂直煙道１１及び傾斜煙道１３内へダストが付着する。液ガス比が１６未満では、排ガス煙道１内の圧力損失が増加するので、排ガス流量が低下する。排ガス流量を低下させないようにするには、例えば、大型の排風機を用いることもできる。又、洗浄水の配管、循環ポンプを大型することでこれに対応することもできる。尚、本明細書における、液ガス比とは、ガス流量（Ｎｍ３／ｈ）を水流量（ｍ３／ｈ）で除した値のことである。
【実施例】
【００４５】
（比較例）
酸化亜鉛鉱の産出量が６〜１０ｔ／ｈである酸化亜鉛製造プラントにおいて、乾燥加熱ロータリーキルン（ＤＲＫ）の排ガス出口から湿式の洗浄塔までの間に、図４に示されているバルーン排ガス煙道（煙道断面積：１．８ｍ２）が設置された排ガス処理装置で操業を行ったところ、操業開始から２０日間経過後におけるバルーン排ガス煙道の開口断面積は０．０１ｍ２で程度となり、ダストによる排ガス煙道の閉塞が発生した。この操業におけるＤＲＫから排出される排ガス流量は１４０００〜１５０００Ｎｍ３／ｈ、ＤＲＫ排ガスのダスト濃度は、３０〜４０ｇ／Ｎｍ３程度であった。
【００４６】
（実施例）
上記比較例と同一の酸化亜鉛製造プラントにおいて、乾燥加熱ロータリーキルン（ＤＲＫ）から排出されるガス処理に、本発明の排ガス洗浄装置を適用して試験操業を行った。ＤＲＫから排出される排ガス流量、ＤＲＫ排ガスのダスト濃度は、比較例と同一の条件とした。排ガス煙道（垂直煙道及び傾斜煙道）の内径は１．５５ｍ、傾斜煙道の傾斜角度は４５度とし、全洗浄水流量に対するガス流量の比（液ガス比）を１８とした。この条件で操業を３０日間継続したが、傾斜煙道の開口断面積は１．６ｍ２であり、ダストによる排ガス煙道の閉塞は発生しなかった。
【００４７】
上記結果より、本発明は、工業炉と集塵装置を結ぶ排ガス煙道の内壁へのダストの付着や堆積による閉塞を防止しつつ、工業炉の排ガスに含まれるダストを早期に多量に回収することができる排ガスの洗浄手段として好ましいものであり、例えば、酸化亜鉛焼鉱の製造プラント等において、その生産性の向上に寄与しうる排ガス洗浄装置或いは排ガス洗浄方法であることが分かる。
【符号の説明】
【００４８】
１            排ガス煙道
１１          垂直煙道
１２          屈曲部
１３          傾斜煙道
２            循環槽
３            湿式のガス洗浄塔
４            洗浄ノズル
４１          撒水部
４Ａ          垂直煙道洗浄ノズル
４Ｂ          傾斜煙道上方洗浄ノズル
４Ｃ          傾斜煙道下方洗浄ノズル
５            工業炉
１０          排ガス洗浄装置
２０          バルーン排ガス煙道
２１          水平ガス煙道
２２          ホッパー部
【図１】
2018112331.tif 000003
【図２】
2018112331.tif 000004
【図３】
2018112331.tif 000005
【図４】
2018112331.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成29年1月12日(2017.1.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
2018112331.tif 000007