(57)【要約】【課題】本発明は、高炉ガスに含まれるダストを回収する乾式集塵装置及び湿式集塵装置の運転を交互に切り替えるに際して、その切り替え時期の判断を従来より精度良く、且つ迅速に実施可能な高炉ガスの集塵方法を提供することを目的としている。【解決手段】高炉の排ガス配管に分岐して設けた乾式集塵装置であるバグ・フィルタと湿式集塵装置であるベンチュリ・スクラバとで高炉ガスの通過を交互に切り替え、該高炉ガスが含むダストを回収するに際して、前記両集塵装置の入り側で一定時間毎に排ガス配管より高炉ガスの試料を採取し、直ちに該試料を燃焼させて、発生した燃焼ガスのＮＯｘ濃度を測定すると共に、該測定値を予め求めてある燃焼ガスのＮＯｘ濃度と前記ダストのアルカリ濃度との関係に照らし、該関係に設定した閾値に基づき、前記切り替えの時期を判断する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高炉の排ガス配管に分岐して設けた乾式集塵装置であるバグ・フィルタと湿式集塵装置であるベンチュリ・スクラバとで高炉ガスの通過を交互に切り替え、該高炉ガスが含むダストを回収するに際して、
前記両集塵装置の入り側で一定時間毎に排ガス配管より高炉ガスの試料を採取し、直ちに該試料を燃焼させて、発生した燃焼ガスのＮＯｘ濃度を測定すると共に、該測定値を予め求めてある燃焼ガスのＮＯｘ濃度と前記ダストのアルカリ濃度との関係に照らし、該関係に設定した閾値に基づき、前記切り替えの時期を判断することを特徴とする高炉ガスの集塵方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高炉ガスの集塵方法に係わり、詳しくは、高炉からの排ガスに含まれるダストを、乾式集塵装置であるバグ・フィルタ及び湿式集塵機であるベンチュリ・スクラバを交互に切り替えて回収する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、溶銑を溶製する高炉では、前記高炉ガスの圧力を利用する炉頂圧発電が普及している。それに伴い、高炉ガスに含まれるダストの集塵は、図１に示すように、ベンチュリ・スクラバ１、シックナ２等が主体の従来から使用している湿式集塵装置に加え、バグ・フィルタ３を備えた乾式集塵機を併設し、交互に切り替えて行われるようになった。その理由は、湿式集塵装置を用いると、高炉４からの排ガス５（以下、高炉ガスという）は、水冷されてその容積を減らし、炉頂発電機６に供給するエネルギーが少なくなるので、できるだけ乾式で集塵したいからである。そして、高炉ガスは２００℃前後の高温であり、且つ大型高炉（例えば、容量４０００ｍ３程度）では１日あたり４０〜５０トンに及ぶ多量のダストを濾過するために、濾布の材質として、ポリテトラフルオロエチレン膜をフェルト基地に熱融着した耐熱仕様の特殊なものが使用されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
ところが、このような材質の濾布（バグという）は、有機物の脱水反応で製造された材料を採用することが多いので、ダストに含まれるアルカリ分及び高炉ガス中の水蒸気がバグの劣化を促進し、その寿命は非常に短い。そのため、高炉の操業に際しては、原料に伴なわれて炉内に入るアルカリ分の装入原単位をある一定レベル以下に管理すると共に、回収したダストの成分を分析し、バグがアルカリに晒される量を把握していた。そして、ダストのアルカリ濃度が上昇した際には、バグ・フィルタ３の運転を停止し、高炉ガスの排出ルートを前記湿式集塵装置であるベンチュリ・スクラバ１側に切り替え、従来通りの集塵を行うと共に、高炉４へのアルカリ分の装入原単位が低下するように、原料の銘柄調整を実施して、ダストのアルカリ分が低下していることを確認してから、運転の再開を判断していた。つまり、乾式集塵装置であるバグ・フィルタ３及び湿式集塵機であるベンチュリ・スクラバ１が併設されている高炉４では、高炉ガス５に含まれるダストを、方式の異なる集塵装置を交互に切り替えて回収するようにしているのが現状である。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−３１７号公報（特許請求の範囲、２頁）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、回収したダストを分析してアルカリ量を把握する手法では、ダストのアルカリ濃度が実際に上昇してからかなりの時間が経過して、バグ・フィルタの運転停止判断を行うことになるので、バグにアルカリ濃度の高いダストが長期間触れてしまい、急激にその劣化を促進してしまう。また、運転停止後は、ベンチュリ・スクラバにより湿式除塵することになり、ダストは水により洗浄された形で回収されるので、湿式除塵の前にダスト中のアルカリ濃度を把握する手段が工程的には難しく、湿式集塵装置の入り側配管からスポット的にダストをサンプリングし、採取試料のアルカリ濃度を把握していた。しかし、スポット分析であるため代表性に欠けるばかりでなく、高炉ガス中に含まれるアルカリを低減する原料銘柄の調整も妥当性に欠けるので、再運転開始直後に濾布を劣化させてしまう危険性を常にはらんでいた。
【０００６】
本発明は、かかる事情に鑑み、高炉ガスに含まれるダストを回収する乾式集塵装置及び湿式集塵装置の運転を交互に切り替えるに際して、その切り替え時期の判断を従来より精度良く、且つ迅速に実施可能な高炉ガスの集塵方法を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
発明者は、上記目的を達成するため鋭意研究を重ね、その成果を本発明に具現化した。
【０００８】
すなわち、本発明は、高炉の排ガス配管に分岐して設けた乾式集塵装置であるバグ・フィルタと湿式集塵装置であるベンチュリ・スクラバとで高炉ガスの通過を交互に切り替え、該高炉ガスが含むダストを回収するに際して、前記両集塵装置の入り側で一定時間毎に排ガス配管より高炉ガスの試料を採取し、直ちに該試料を燃焼させて、発生した燃焼ガスのＮＯｘ濃度を測定すると共に、該測定値を予め求めてある燃焼ガスのＮＯｘ濃度と前記ダストのアルカリ濃度との関係に照らし、該関係に設定した閾値に基づき、前記切り替えの時期を判断することを特徴とする高炉ガスの集塵方法である。
【０００９】
本発明によれば、高炉ガスがアルカリ分の高いダストを含むかどうかの判断が迅速、且つ精度良く行えるようになる。その結果、バグの高炉ガスに晒される期間が短縮され、その寿命が延長されるようになる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、発明をなすに至った経緯をまじえ、本発明の実施の形態を説明する。
【００１１】
まず、発明者は、バグ・フィルタを利用する乾式集塵装置とベンチュリ・スクラバを利用した湿式集塵装置が併用される現在の高炉ガスの集塵において、バグ・フィルタの寿命が極めて短いことに着眼した。ダストのアルカリ濃度がバグの劣化に影響を与えることは従来より言われているが、前記したように、その濃度を分析する方法が適切でなく、また管理目標値の把握も十分でない。そこで、実態を詳細に調査したところ、回収したダストのアルカリ濃度がある値を超えた時期に、バグ（濾布）の破損が頻発していることを知った。そして、ダストのアルカリ濃度がこの値以上になる時期が迅速且つ正確に把握できれば、その時期にはバグ・フィルタへの高炉ガスの通過を停止し、ベンチュリ・スクレバを通過させ、アルカリ濃度が十分に低い時期には通過を逆にすれば、従来より改良されると考えた。
【００１２】
しかしながら、ダストのアルカリ濃度がこの値以上になる時期を、直接的にしかも迅速、且つ正確に把握することは非常に難しいので、高炉ガスを利用して迅速に測定できる項目のうちに、高炉ガスが含むダストのアルカリ濃度と対応するものがあれば、それを一定時間毎に連続的に測定すると共に監視し、乾式集塵装置の運転及び停止の切り替えを時間遅れなく実施できると考え、引き続きその項目の選定を検討した。
【００１３】
一般にカリウムを代表とするアルカリ成分は、低沸点化合物を形成することが多く、溶銑を溶製する高炉では、その炉内に充填された原料の表層のうち、高炉ガスが大量に通過する領域の温度が８００℃を超えると、ガス状態のアルカリ化合物が排出される高炉ガスに多量に含まれるようになる。そして、高炉ガスに伴われるダストに捕獲され、そのアルカリ濃度を増加する。この高炉の原料表層部分に、温度の高い領域を形成する操業を実施している際に発生している高炉ガスをある条件で燃焼させると、その燃焼排ガスにＮＯｘが多量に含まれることが知られていた。そのため、発明者は、この事実に注目し、実際の高炉ガスから試料を採取し、その燃焼排ガスのＮＯｘを測定し、該測定期間中に回収したダストのアルカリ濃度との相関を調査した。その結果、図２に示すように、非常に強い関係があることがわかった。なお、図２においては、横軸は高炉ガスから試料を採り、その試料を燃焼した燃焼排ガス中のＮＯｘを測定した中で、最も高い数値を１として指数化した数値である。また、縦軸は上記高炉ガスから試料を採取したタイミングで採取したダストのサンプルを化学分析してＫ２Ｏ，Ｎａ２Ｏの濃度の和を求め、前記ＮＯｘが最も高い数値を示した時のＫ２Ｏ，Ｎａ２Ｏの濃度の和を１として指数化したものである。
【００１４】
このことから、発明者は、前記項目として、高炉ガスを燃焼させた排ガスに含まれるＮＯｘを選定し、それを連続測定すると共に、管理のための閾値を設定することで、本発明を完成させた。つまり、本発明は、図１に示すように、高炉４の排ガス配管に分岐して設けた乾式集塵装置であるバグ・フィルタ３と湿式集塵装置であるベンチュリ・スクラバ１とで高炉ガス５の通過を交互に切り替え、該高炉ガス５が含むダストを回収するに際して、前記両集塵装置の入り側のガス・サンプリング地点７で一定時間毎に排ガス配管より高炉ガス５の試料を採取し、直ちに該試料を燃焼させて、発生した燃焼ガスのＮＯｘ濃度を測定すると共に、該測定値を予め求めてある燃焼ガスのＮＯｘ濃度と前記ダストのアルカリ濃度との関係に照らし、該関係に設定した閾値に基づき、前記切り替えの時期を判断して集塵を行うものである。この場合、ガスのサンプリング地点は、図１に示す位置に限る必要はなく、炉頂発電機６の後流側でも問題はない。一般に高炉では、高炉ガスの一部を分岐して熱風炉で燃焼させることで送風温度の上昇を行っているので、この熱風炉の燃焼ガスをサンプリングしてＮＯｘを測定し、その測定値で管理しても良い。
【００１５】
以上のように、本発明では、まず熱風炉の燃焼排ガス中のＮＯｘ濃度を連続測定すると共に、乾式集塵によるダストを、ダストの排出タイミングに合わせてサンプリングしてアルカリ濃度（Ｋ２Ｏ，Ｎａ２Ｏのダスト中ｍａｓｓ％の和）を求める。次に、このアルカリ濃度とダストの排出タイミング間における平均ＮＯｘ濃度とをプロットして、図２に示すようなＮＯｘ濃度とアルカリ濃度との関係を求める。そして、この間の乾式集塵の濾布の損傷状況を把握することで、濾布の寿命が目標期間以上となるアルカリ濃度値とＮＯｘ濃度との関係を図２上に設定できる。すなわち、濾布の寿命が目標以上となるダスト中アルカリ濃度を維持できる高炉ガス燃焼排ガス中のＮＯｘ濃度の上限を求めることができる。
【００１６】
高炉のダスト中アルカリ濃度と高炉ガス燃焼排ガス中のＮＯｘ濃度との関係は、高炉の内容積、原料条件等によって異なるので、図２の関係や高炉ガス燃焼排ガス中のＮＯｘ濃度の上限値等は、高炉毎に異なる。従って、本発明を各炉に適用するに当たっては、それぞれ図２の関係を実操業で求めておくことが好ましい。
【００１７】
高炉ガスの燃焼排ガス中のＮＯｘ濃度は通常変動するものであるので、湿式集塵と乾式集塵との切替えは、上記ＮＯｘ濃度の上限値を閾値として、例えば乾式集塵装置運転時にＮＯｘ濃度が上昇して上記閾値を所定時間（２〜１２時間程度）閾値以上に推移した時点で湿式集塵へ切り替えるといった操作を行い、また湿式集塵運転時にＮＯｘ濃度が閾値以下に下がって同様な所定時間閾値以下に推移した時点で乾式集塵へ復帰するといった作業をする。これにより、集塵機の切り替えによる高炉の変動を最小限にしつつ、乾式集塵機の濾布のダスト中アルカリによる損傷を防止することができる。
【００１８】
【実施例】
乾式集塵装置及び湿式集塵装置が併設された、容積４５００ｍ３級の高炉操業において、本発明を適用した。なお、乾式集塵装置としては、バグの懸架数が合計６４８本のバグ・フィルタであり、バグの材質はポリイミド繊維のフェルト地にポリテトラフルオロエチレン膜を熱融着したものである。また、高炉ガスは、集塵装置の入り側配管で温度が１６０〜２００℃、平均流量が６４万ｍ３（標準状態）／ｈである。
【００１９】
高炉に付随している熱風炉で、高炉ガスを燃料として使用しているため、高炉ガスの燃焼排ガスとして、熱風炉燃焼排ガスをガスクロマトグラフィーにより連続分析した。また、上記したように、乾式集塵ダスト中のアルカリ濃度  （Ｋ２Ｏ，Ｎａ２Ｏのダスト中ｍａｓｓ％の和）を、１日１回のダスト排出時に採取したダストのサンプルを分析して求め、図２の関係を求めた。
【００２０】
この炉では、ダストのアルカリ濃度が指数で０．４３以下となる時に、濾布の損傷がないことがわかったので、高炉ガス燃焼排ガス中ＮＯｘの閾値は、図２より指数で０．７と設定することができ、これを基準として乾式集塵設備の運転範囲を定めた。すなわち、ＮＯｘ濃度が０．７以上の状態が８時間推移した状態の時に乾式集塵機を湿式集塵機へ切り替えると共に、０．７以下の状態が８時間以上推移した時点で湿式集塵機から乾式集塵機へ切り替えるという操作を行った。
【００２１】
この発明に係る操作を開始する前１年間と開始後１年間をそれぞれ、従来例、発明例として表１に示す。従来は、濾布損傷が頻発した段階で乾式集塵から湿式集塵へ切り替え、その後ダスト中のアルカリ濃度が低減した時点を見計らって乾式集塵へ戻す操作をしていたため、ダスト分析のタイミングによって乾式集塵機の使用が遅れることになり、乾式集塵機の運転時間が高炉の全操業期間の３０％程度であったが、本発明の適用により、湿式集塵機の運転中に高炉ガス燃焼排ガス中のＮＯｘ濃度の推移を見て、乾式集塵へ戻すことができ、乾式集塵機の運転時間を８５％に増加させることができた。また、この間、濾布の破損はなく、その寿命は１年以上に延長された。これは、従来の濾布寿命が０．５〜２ケ月程度であったことに比べ格段の成果である。
【００２２】
【表１】
2004149831.tif 000003
【００２３】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明により、高炉ガスがアルカリ分の高いダストを含むかどうかの判断が迅速、且つ精度良く行えるようになる。その結果、乾式集塵装置と湿式集塵装置の運転切り替えが円滑に行えるようになり、乾式集塵装置のバグのアルカリ濃度の大きい高炉ガスに晒される期間が短縮され、その寿命が延長されるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】乾式集塵装置及び湿式集塵装置を併設した高炉の排ガス処理系の一例を示す平面図である。
【図２】高炉ガスを燃焼させた燃焼排ガスのＮＯｘ濃度と、該高炉ガスが含むダストのアルカリ濃度との関係を示す図である。
【符号の説明】
１    ベンチュリ・スクラバ
２    シックナ
３    バグ・フィルタ
４    高炉
５    排ガス（高炉ガス）
６    炉頂発電機
７    ガス・サンプリング地点
８    ダスト・キャッチャ
【図１】
2004149831.tif 000004
【図２】
2004149831.tif 000005