(57)【要約】【課題】金属の溶解、精錬に用いられる電気炉から発生する排ガスの処理設備において、従来の方法より低コストで電気炉から排出される排ガス中のダイオキシン類を効果的に削減することができる電気炉用フィルター式集塵装置を提供する。【解決手段】フィルターの表面、もしくはフィルターの表面付近の雰囲気ガスを冷却してフィルターの表面温度を下げるため、冷却装置として、内部に冷却媒体が供給される格子状、もしくは井桁状の配管群６がフィルター２内に配設されている。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属の溶解、精錬等に用いられる電気炉の排ガスを処理するフィルター式集塵装置において、フィルターの表面温度を下げるための冷却装置を備えたことを特徴とする電気炉用フィルター式集塵装置。
【請求項２】
前記冷却装置が、フィルター内に配設された、内部に冷却媒体が供給される格子状、もしくは井桁状の配管群であることを特徴とする請求項１に記載の電気炉用フィルター式集塵装置。
【請求項３】
前記冷却装置が、フィルターの反濾過面側に外気を導入して冷却する冷却装置であることを特徴とする請求項１に記載の電気炉用フィルター式集塵装置。
【請求項４】
処理される電気炉の排ガスが電気炉から直接吸引される排ガスであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電気炉用フィルター式集塵装置。
【請求項５】
処理される電気炉の排ガスが電気炉から直接吸引された排ガスと電気炉が設置されている工場建屋から吸引されたガスを混合した排ガスであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電気炉用フィルター式集塵装置。
【請求項６】
処理される電気炉の排ガスが電気炉から直接吸引される排ガスを加熱過程とその後の冷却過程で処理したガスであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の電気炉用フィルター式集塵装置。
【請求項７】
処理される電気炉の排ガスが電気炉から直接吸引される排ガスにダイオキシン吸着作用を有する粉体が供給されたガスであることを特徴とする請求項１〜５いずれか１項に記載の電気炉用フィルター式集塵装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属の溶解、精錬等に用いられる電気炉から発生する排ガス中のダイオキシン類（ジベンゾーパラーダイオキシン、ジベンゾフラン、コプラナＰＣＢ）を削減する電気炉のフィルター式集塵装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ダイオキシン類を削減する電気炉の排ガス処理装置として、特許文献１に、電気炉から排出される排ガスと工場建屋の雰囲気ガスを合流させて集塵装置前の排ガス温度を７０℃以下とすることによって排ガス中に含まれるダイオキシン類を融点以下にして集塵装置で回収することを特徴とした排ガスの処理方法が開示されている。
【０００３】
また、特許文献２には、排ガスを下方から上方に流すＡ塔と、Ａ塔の後流側に連結され排ガスを上方から下方に流すＢ塔と、Ａ塔の下方からＡ塔内に紛体を供給するための粉体吹き込み装置とを有する電気炉又は電気炉用スクラップ予熱装置の排ガス無害化設備において、前記スクラップ予熱装置の上流および後流に排ガス温度を測定する検出器を配設し、該検出器からの排ガス温度情報に従って前記粉体吹き込み量を制御する制御装置を配設することを特徴とする排ガス無害化設備が開示されている。
【０００４】
また、特許文献３に、無塩素燃料を燃料として利用するアフターバーナーに排ガスを導いて、高温火炎と接触させることにより、ダイオキシン類を分解し、その後直ちにダイオキシン類の合成温度域以下に急冷することによりダイオキシン類の再成を防止する方法が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−１３２６７２号公報
【０００６】
【特許文献２】
特開２０００−１７１１７２号公報
【０００７】
【特許文献３】
特開平１０−２８８３５号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１記載の方法によると、集塵装置前の排ガスを７０℃以下にすることにより、ダイオキシン類を削減することが可能ではあるが、非常に高温となる電気炉から直接吸引される排ガスを集塵装置前において７０℃以下にするために、電気炉から建屋内に漏れるガスやダストを吸引するのに必要なガス量より多くの温度の低い工場建屋の雰囲気ガスを吸引しているのが実状である。そのため、ファンや集塵装置の能力が、十分な集塵効果を発揮するのに必要な能力以上のものとなり、設備費およびランニングコストが増大してしまうという課題がある。
【０００９】
また、特許文献２記載の方法によると、粉体にダイオキシン類が吸着され、これが確実に集塵装置にて回収されるため、ダイオキシン類の排出は確実に削減される。しかしながら、有害物質を吸着するような粉体、例えば活性炭等が挙げられるが、これらは非常に高価であり、ランニングコストが増大することが課題といえる。
【００１０】
また、引用文献３記載の方法によると、ダイオキシン類はアフターバーナーにより確実に分解され、急冷することによりほとんど再成しないため、ダイオキシン類の発生を抑えることが可能となる。しかしながら、本方法は、効果は大きいものの、設備費が増大するとともに燃料、冷却水等のランニングコストも増大することが課題といえる。
【００１１】
そこで、本発明は、金属の溶解、精錬に用いられる電気炉から発生する排ガスの処理設備において、従来の方法より低コストで電気炉から排出される排ガス中のダイオキシン類を効果的に削減することができる電気炉用フィルター式集塵装置を提供する。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の電気炉用フィルター式集塵装置は、金属の溶解、精錬等に用いられる電気炉の排ガスを処理するフィルター式集塵装置において、フィルターの表面、もしくはフィルターの表面付近の雰囲気ガスを冷却してフィルターの表面温度を下げる冷却装置を備えたことを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１はフィルタ一入側の排ガス温度、すなわちフィルター自身の温度とフィルターにおけるダイオキシン類の通過率の関係を示すグラフである。フィルターにおけるダイオキシン類の通過率はフィルターの温度が下がるに従い小さくなり、特に１００℃を下回るところで大きく低下している。この結果は、フィルターの表面もしくはフィルター表面付近の雰囲気温度を低下させることがダイオキシンの除去に対して非常に効果的であることを示している。
【００１４】
本発明は、冷却装置として、（１）フィルターの表面、もしくはフィルターの表面付近の雰囲気ガスを内部に冷却媒体が供給される格子状、もしくは井桁状にフィルター内に配設された配管群によって間接的に冷却する冷却装置、（２）フィルターの表面、もしくはフィルター表面付近の雰囲気ガスをフィルターの反濾過面側に外気を導入することによって直接的に冷却する冷却装置を使用することができる。
【００１５】
また、処理する排ガスは、（１）電気炉から直接吸引される排ガス、（２）電気炉から直接吸引された排ガスと電気炉が設置されている工場建屋から吸引されたガスを混合した排ガス、（３）電気炉から直接吸引される排ガスを、バーナー等による過熱過程と、その後に冷却過程で処理したガス、（４）電気炉から直接吸引される排ガスに活性炭等のダイオキシン吸着作用を有する粉体が供給されたガスである。
【００１６】
【実施例】
フィルターの表面もしくはフィルターの表面付近の雰囲気温度を低下させてフィルターの表面温度を下げる実施例について説明する。
【００１７】
実施例１
図２はフィルターに付着したダストをフィルターの反濾過面側からエアーを吹いて除去する、いわゆるパルスジェット式ダスト払い落とし集塵装置にフィルター冷却装置を配設した集塵装置の縦断面図である。
【００１８】
図２において、集塵装置１に導入された排ガス３は、フィルター２を通過し、上部から清浄ガス４となって排出されている。この集塵装置１は、フィルター２に付着したダストをジェットノズル５にて反濾過面からエアーを吹いて除去する形式の集塵装置１である。
【００１９】
フィルター２の内側には、内部に冷却媒体が供給される井桁状の配管群６が配設されている。冷却媒体は、ポンプ７等によって供給される。操業中は、フィルター２は濾過する方向、すなわちフィルター２がすぼまる方向に変形するため、冷却媒体が供給されている井桁状の配管群６と接触する。その配管群６と接触するフィルター２の表面は清浄な反濾過面であるため、直接フィルター２が配管群６と密着し、フィルター２が効果的に冷却される。フィルター２が冷却され、かつフィルター２の周囲の雰囲気ガス温度も低下することにより、フィルター２におけるダイオキシン類の通過率が低下して、ダイオキシン類の削減が図られる。
本冷却装置をこのような吸引式集塵装置１に設置しても、排ガス風量が増加することがないため、集塵ファン能力およびフィルター２の面積を増加させる必要もなく、低コストでのダイオキシン類の削減が可能となる。
【００２０】
実施例２
図３は押し込み式集塵装置にフィルター冷却装置を配設した集塵装置の縦断面図である。本実施例は、フィルターに付着したダストをフィルターヘのガスの流れを逆転させ、反濾過面側から清浄ガスを送り込むことにより除去する、いわゆる逆洗式ダスト払い落とし集塵装置のうち、集塵装置の上流にファンを配置した押し込み式集塵装置にフィルター冷却装置を配設した集塵装置である。
【００２１】
図３において、集塵装置１に導入された排ガス３は、フィルター２を通過して上部ギャラリー１３から清浄ガス４となって排出される。この集塵装置１は、その上流側に集塵フアン１０が配置されており、排ガス３を集塵装置１に押し込む形式である。このフィルター２の反濾過面側に向けて外気を取り入れる冷却用エアーノズル８が配置されている。これらの外気は外気導入ファン９によって供給される。エアーノズル８に供給された外気は、清浄な反濾過面に直接当たるため、フィルター２を効果的に冷却することが可能となる。また、フィルター２の表面付近の雰囲気ガス温度も低下する。その結果、フィルター２におけるダイオキシン類通過率が低下して、ダイオキシン類の削減が図られる。
【００２２】
本冷却設備をこのような押し込み式集塵装置１に設置しても、集塵ファン１０は集塵装置１の上流に設置されているためファン能力を増加させる必要がない上、フィルター２を通過する排ガス流量が増加することもないため、フィルター２の面積を増加させる必要がなく、低コストでのダイオキシン類の削減が可能となる。
【００２３】
実施例３
図４は、フィルターに付着したダストをフィルターヘのガスの流れを逆転させ、反濾過面側から清浄ガスを送り込むことにより除去する、いわゆる逆洗式ダスト払い落とし集塵装置のうち、集塵装置の上流にファンを配置した押し込み式集塵装置にフィルター冷却装置を配設した集塵装置の縦断面図であり、実施例２（図３）と本実施例（図４）のフィルター冷却装置の違いは、実施例がファン等を利用して強制的に外気を供給するのに対して、本実施例は自然対流によって外気を導入する点にある。
【００２４】
図４において、集塵装置１は、図３と同じく排ガス２を集塵装置１に押し込む形式のものである。フィルター２の下部反濾過面側に向けて設置されたエアーノズル８は外気導入配管１１につながり、その外気導入配管１１は大気圧である集塵装置１の外側に出ている。濾過後のガス温度は６０℃〜２００℃であり、フィルター２を通過した清浄ガス４はドラフト効果により上昇し、上部ギャラリー１３から排出される。ドラフト効果により集塵装置の外側と外気導入管を介してつながっているエアーノズル８の周囲は負圧となり、集塵機内に外気がエアーノズルを介して導入される。その結果、導入された外気がフィルター２の表面を冷却し、かつその周囲の雰囲気ガスを低下させることにより、フィルター２におけるダイオキシン類通過率が低下して、ダイオキシン類の削減が図られる。本方式のフィルター冷却設備を設置することにより、集塵ファン能力の増加およびフィルター面積の増加の必要がないことに加えて、外気導入のための動力も不要となるため、さらなる低コストでのダイオキシン類の削減が可能となる。
【００２５】
実施例４
図５は、逆洗式ダスト払い落とし集塵装置の内、集塵装置の後流にファンを配置した吸引式集塵装置にフィルター冷却装置を配設した集塵装置の縦断面図である。図５において、集塵装置１に導入された排ガス２は、フィルター２を通過して上部から清浄ガス４となってから排出される。この集塵装置１は、その後流側に集塵ファン１０が配置されており、清浄ガス４を吸引する形式である。このフィルター２の反濾過面側に向けて外気を取り入れる冷却用エアーノズル８が配置されている。これらのエアーノズル８は外気導入配管１１につながり、その外気導入配管１１は大気圧である集塵装置１の外側に出ている。集塵装置１内部は負圧であるため、集塵装置１の外側外気導入配管１１を介して外気が導入され、エアーノズル８に供給された外気はフィルター２の反濾過面に直接当たるため、フィルター２を効果的に冷却することが可能となる。外気が導入されることにより集塵装置１から排出される清浄ガス４の風量が増加するため、外気導入配管１１には外気導入量調整バルブ１２を取り付けており、外気導入量を集塵ファン１０の能力に影響しない程度に調整することができる。その結果、導入された外気がフィルター２の表面を冷却し、かつその周囲の雰囲気ガス温度を低下させることにより、集塵装置１におけるダイオキシン類通過率が低下して、ダイオキシン類の削滅が図られる。本冷却設備をこのような吸引式集塵装置１に設置しても、フィルター２を通過する排ガス流量が増加することがないため、フィルター２の面積を増加させる必要がなく、低コストでダイオキシン類の削減が可能となる。
【００２６】
本発明のフィルター冷却装置を図２に示すようなフィルター２に付着したダストをジェットノズルにて反濾過面からエアーを吹いて除去するいわゆるパルスジェット式ダスト払い落とし集塵装置１に設置し、ダイオキシン類濃度の削減効果を実際に確認した。
【００２７】
表１は、本発明のフィルター冷却装置を電気炉用集塵装置１に適用する前後の排ガス温度、ダイオキシン類の濃度、フィルターにおけるダイオキシン類の通過率の実測値を示している。
【００２８】
【表１】
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集塵装置１のフィルター冷却装置の適用前では、集塵装置１入側における排ガス温度が１００℃、フィルター２の温度が９０℃となっており、ダイオキシン類の濃度は集塵装置１の入側が４０ｎｇ−ＴＥＱ／Ｎｍ３であるのに対し、集塵装置１の出側では、１０ｎｇ−ＴＥＱ／Ｎｍ３であった。フィルター２におけるダイオキシ類の通過率は、２５％であった。
【００２９】
一方、フィルター２内部に冷却媒体を流した格子状の配管群６によるフィルター冷却装置を設置した結果、排ガス温度、集塵装置１の入側におけるダイオキシン類の濃度は従来と変わらないものの、フィルター２の温度は、９０℃から８０℃に低下した。それに伴い、集塵装置１出側の清浄ガス４中のダイオキシン類の濃度も１０ｎｇ−ＴＥＱ／Ｎｍ３から４ｎｇ−ＴＥＱ／Ｎｍ３に削減された。従って、集塵装置１のフィルター２におけるダイオキシン類の通過率は、２５％から１０％に低下した。これは、発明者らが研究調査して分かった集塵装置のフィルター２の温度とフィルター２におけるダイオキシン類の通過率の関係にほぼ一致している。
【００３０】
電気炉から直接吸引される排ガスと電気炉が設置されている工場建屋から吸引するガスを合流させる集塵装置と本発明によるフィルター冷却装置を組み合わせることにより、電気炉から建屋内に漏れるガスやダストを吸引するのに必要なガス量より多くの温度の低い工場建屋の雰囲気ガスを吸引する必要が無くなるため、工場建屋から吸引するガスの流量を削減することが可能となり、集塵ファンの動力を削減することができる。また、電気炉から直接吸引される排ガスをバーナー等によって加熱する過程、およびそれを急冷する過程で排ガス処理するシステムの集塵装置に本発明によるフィルター冷却装置を組み合わせることにより、電気炉の排ガスをバーナー等で加熱する過程において、その加熱温度を低くすることが可能となり、燃料使用量の削減が可能となる。また、電気炉から直接吸引されるガスに活性炭等の吸着作用を有する粉休を供給する装置を配設した電気炉排ガス集塵装置において、本発明によるフィルター冷却装置を適用することにより、粉体吹き込み量の削減も可能となる。
【００３１】
さらに今後ダイオキシン類の濃度の目標値が低くなるとき、もしくは規制値が厳しくなるときにも従来の集塵装置に本発明によるフィルター冷却装置を適用することにより、低費用でのダイオキシン類の削減対策が可能となる。
【００３２】
【発明の効果】
本発明により、以下のような顕著な効果を奏する。
【００３３】
（１）電気炉の排ガス処理装置に請求項１〜３に記載のフィルターの冷却装置を取り付けることにより、排出ガスにおけるダイオキシン類を削減することが可能となる。
【００３４】
（２）電気炉から直接吸引される排ガスと工場建屋から吸引されたガスを混合した排ガス処理設備において、集塵装置に請求項１〜３に記載のフィルターの冷却装置を適用することにより、工場建屋から吸引するガスの流量を削減することが可能となり、ファンの動力を削減することが可能となる。
【００３５】
（３）電気炉から直接吸引される排ガスをバーナー等を利用した過熱過程とその後の急冷過程で処理する排ガス処理設備において、集塵装置に請求項１〜３に記載のフィルターの冷却装置を適用することにより、燃料使用量を削減することが可能となる。
【００３６】
（４）電気炉から直接吸引される排ガスに活性炭等の吸着作用を有する粉体を供給する排ガス処理設備において、集塵装置に請求項１〜３に記載のフィルターの冷却装置を適用することにより、粉体供給量を削減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】フィルター温度とフィルターにおけるダイオキシン類通過率の関係を示すグラフである。
【図２】パルスジェット式ダスト払い落とし集塵装置にフィルター冷却装置を配設した集塵装置の縦断面図である。
【図３】押し込み式集塵装置にファン等を利用して強制的に外気を供給するフィルター冷却装置を配設した集塵装置の縦断面図である。
【図４】押し込み式集塵装置に自然対流によって外気を導入するフィルター冷却装置を配設した集塵装置の縦断面図である。
【図５】集塵装置の後流にファンを配置した吸引式集塵装置にフィルター冷却装置を配設した集塵装置の縦断面図である。
【符号の説明】
１．集塵装置
２．フィルター
３．排ガス
４．清浄ガス
５．ジェットノズル
６．格子状もしくは井桁状配管群
７．ポンプ
８．エアーノズル
９．外気導入ファン
１０．集塵フアン
１１．外気導入配管
１２．バルブ
１３．ギャラリー
【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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