(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶湯の真空脱ガス装置から発生する排ガスを２段以上の冷却装置にて冷却し、
１段目の冷却装置を煙管式に比べて圧損の低い水管式とし、２段目の冷却装置を水管式に比べて高い冷却能を有する煙管式とし、
且つ１段目と２段目の冷却装置問のダクトからバイパスダクトを分岐し、最終段の冷却装置の後方で集塵機前のダクトに接続し、
前記バイパスダクトに開閉弁或いは流量調節弁を設置し、
２段目の冷却装置後の温度、精錬炉内の真空度、或いは該温度と真空度の両方に基づき前記開閉弁又は流量調節弁の開度を制御して、
前記真空度が２００〜３５０Ｔｏｒｒの精錬初期から中期に比べて、前記真空度が３０〜５０Ｔｏｒｒの精錬中期から末期の前記開閉弁或いは流量調節弁の開度を大きくして、
前記集塵機前で、排ガスの上限温度を前記集塵機の許容温度である１２０〜１４０℃とする、
ことを特徴とする排ガス処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
高炉・電気炉・転炉等の精錬炉により製造された炭素を含有した粗溶湯を真空下において精錬する工程において、精錬炉から発生する排ガスを処理する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
真空精錬炉においては、通常精錬炉で発生する排ガスを１段の冷却装置にて冷却し、集塵・真空排気装置に流す。また、排ガスの熱容量が大きい場合等は、１段の冷却装置８を図２に示す如く大型化（即ち冷却能力を大きく）し、冷却装置後の排ガス温度の低減を図っているが、冷却装置の圧力損失も大きくなるため、冷却装置前後のダクトにバイパスダクトを設置している例が見られる（特開平６−１７１１５号公報、特開２０００−２２７２８４号公報）。即ち、図３に示すように、精錬工程の前半で必要真空度が低く排ガス処理流量の大きい場合は、バイパスダクト７のダンパー９を閉じるか開度を小さくし、主に冷却装置８に排ガスを流す。精錬工程の後半で必要真空度が高く排ガス流量が小さくなると、バイパスダクト７のダンパー９の開度を大きくし、バイパスダクトに多くの排ガスを流して、冷却装置８の圧力損失を小さくする。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
排ガス中のダスト濃度の増加、高温化・流量の増加といった、より排ガス処理システムにとって負荷の高い条件となると、従来の様に冷却装置の前より直接排ガスをバイパスさせる方法では下記の問題が判明した。即ち、ダストがバイパスダクト内に堆積し、流路を閉塞させる。ダストがバイパスダクト合流後に設置された集塵機５・真空排気装置６へ多量に流入し、ダスト負荷の増加をもたらす。高温排ガスに曝されるバイパスダクトは、温度負荷の耐熱対策として耐火物被覆或いは水冷化が必要であり、また流量を制御するダンパーは水冷化等の耐熱対策が同様に必要となり、初期設備投資の増加及びメンテナンスコストの増大といった課題が発生する。こうした問題を回避しようとすると、バイパスダクトに流入させる排ガスは、充分に温度・流量が低下し、ダスト濃度も低いレベルになってから増加せざるを得ない。しかしながら、これでは、排ガスの高流量時の根本的な圧損低減対策となり得ない。
【０００４】
本発明は、溶湯を真空精錬するプロセスにおいて、排ガス処理装置内の圧力損失を低くし、精錬炉内の真空度を高位に維持することによって、精錬時間が短縮によるエネルギー・用役原単位の削減、及び鉄・クロム等の有価元素の酸化ロスの減少、耐火物寿命の向上、生産能率の上昇等を図ることを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するための本発明の要旨は次の通りである。
（１）溶湯の真空脱ガス装置から発生する排ガスを２段以上の冷却装置にて冷却し、
１段目の冷却装置を煙管式に比べて圧損の低い水管式とし、２段目の冷却装置を水管式に比べて高い冷却能を有する煙管式とし、
且つ１段目と２段目の冷却装置問のダクトからバイパスダクトを分岐し、最終段の冷却装置の後方で集塵機前のダクトに接続し、
前記バイパスダクトに開閉弁或いは流量調節弁を設置し、
２段目の冷却装置後の温度、精錬炉内の真空度、或いは該温度と真空度の両方に基づき前記開閉弁又は流量調節弁の開度を制御して、
前記真空度が２００〜３５０Ｔｏｒｒの精錬初期から中期に比べて、前記真空度が３０〜５０Ｔｏｒｒの精錬中期から末期の前記開閉弁或いは流量調節弁の開度を大きくして、
前記集塵機前で、排ガスの上限温度を前記集塵機の許容温度である１２０〜１４０℃とする、
ことを特徴とする排ガス処理方法。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明は、精錬初期から中期において、高温・高濃度ダスト・高流量の排ガスを低真空で処理しつつ、精錬中期から末期においては、低温・低濃度ダスト・低流量の排ガスを高真空で処理するための方法である。
【０００７】
以下本発明の実施例を示す図１を用いて説明する。真空精錬炉１から出た排ガス１１は、ダクト２を通って、１段目の排ガス冷却装置３に入り冷却及び粗粒ダストが除塵される。更に、２段目の排ガス冷却装置４に入り冷却及び除塵される。充分に冷却された排ガス１１は乾式集塵機５によって除塵されて真空排気装置６で吸引されて系外に放出される。ここで、１段目と２段目の排ガス冷却装置の間の排気ダクト２からバイパスダクト７を分岐して、集塵機前の排気ダクト２に合流させる。バイパスダクト７内に開閉弁或いは流量調節弁９を設け、精錬炉１内の真空度計１３及び集塵機前の排気ダクトに設けた温度計１４の検出装置から得られたデータを基に、制御装置１５で演算を行い、開閉弁或いは流量調節弁  （可動ダンパー）９を調節する。
【０００８】
なお、上記したバイパス経路は、集塵機前に合流させても良いし、集塵機後のダクトに繋ぎ込んでも良い。また、開閉弁或いは流量調節弁９は、図示の如くバイパス経路中と２段目の冷却装置後或いは集塵機後にも設置して両者を連動させて流量を制御しても良い。
【０００９】
真空精錬の初期から中期において、即ち溶湯中初期Ｃ＝０．４〜０．６重量％の溶鋼を真空下で吹酸脱炭処理する場合、排ガス流量及びダスト発生量は大きく且つ排ガス温度も高い。このため精錬炉内真空度は２００〜３５０Torr程度あるが、排ガス冷却装置及び集塵装置の圧力損失は各々５〜１５Torr程度あり、相対的に小さい圧力なので真空精錬上特に問題とならない。しかし、中期〜末期において、即ち溶湯Ｃ＝０．０１〜０．０５重量％の溶鋼を真空処理する場合、排ガス流量・ダスト発生量及び排ガス温度は低下し、真空度は精錬炉内に吹き込まれる攪拌用の不活性ガスの流量に依存した値となり、例えばＡＯＤ炉の場合３０〜５０Torrとなる。また、取鍋精錬における真空処理の様に攪拌ガスが少ない場合、真空度は更に高くなり溶湯中Ｃは０．０１％以下のレベルにまで処理され、排ガス流量・ダスト発生量及び排ガス温度は更に大きく低下し、真空度も数Torr以下の高真空となる。この様に中期から末期においては高真空処理となるため、煙管式の排ガス冷却装置及び乾式集塵機の圧力損失は精錬処理上大きな問題となる。そこで、従来は中期から末期にかけてバイパスダクトを設置し、煙管式の排ガス冷却装置及び乾式集塵機の圧力損失を回避していた。
【００１０】
しかし、ダスト発生及び排ガス流量の大きな真空排気処理においては、前述の問題は発生して有効にバイパスダクトを利用できなかった。そこで、本発明による装置構成及び処理方法によりこの課題を解決することができたのである。
本発明では、大流量・高温排ガスを１段目の冷却装置で処理するため、排ガス温度は低下してバイパスダクト内の熱負荷は大幅に緩和される。また、１段目の冷却装置はダスト除去の効果も持つため、バイパスダクト内のダスト詰まり、開閉弁或いは流量調整弁へのダスト付着が減少する。特に、除去されるダストは主に粗粒のダストであるため、ダストの詰まり・付着防止効果は更に大きくなる。
【００１１】
バイパスダクトに流す排ガス流量及びタイミングは、操業上必要とされる精錬炉内真空度及び設備保護上必要とされる乾式集塵機の耐熱温度を考慮した排ガス温度をパラメータとして決められる。よって、真空精錬の中期〜末期において、炉内真空度計１３及び排ガス温度計１４の検出値を制御装置１５に取り入れ、あらかじめセットされた必要真空度及び許容上限温度を計算しながら、開閉弁或いは流量調整弁９を制御する。バイパスダクトの流量制御弁を開く場合、２段目の冷却装置後の流量制御弁を全開のまま、全閉、或いは中間の開度としても良い。これらの排ガス流量調節弁の開度は、必要炉内真空度と実績炉内真空度、集塵機前許容上限温度と実績温度の相対的なバランスから決定される。
【００１２】
排ガス冷却装置の型式により冷却能力と圧力損失が異なる。その詳細な構造により多少の相違はあるが、一般的に煙管式の冷却装置は同一体積に対して冷却能力が大きいが圧力損失も大きい。一方、水管式の冷却装置は冷却能力はやや小さいが圧力損失も小さい。従来は図２の様に、大流量の排ガスを冷却する場合、８００〜１０００℃から乾式集塵機５の一般的な許容温度である１２０〜１４０℃へと１段の大型煙管式冷却装置８で冷却する必要があった。しかし、この場合極めて大きな圧力損失が生じ、操業上問題となっていた。本発明では、前述の目的で２段に冷却装置を設け、更に１段目は、圧力損失の小さい水管式の冷却装置とした。これによって、１段目以降のバイパスダクトによる圧力損失低減効果と１段目の冷却装置そのものの圧力損失の減少が図れる。
【００１３】
また、１段目の冷却装置３において、水管に蒸気・空気・窒素等の噴射媒体を吹き付け、水管上に付着したダクトを払い落とすダストブロアー１０を設置した。これにより、水管表面を常にダストフリーな状態とすることができ、冷却能力の維持、及び圧力損失の増加防止を図ることが可能となる。ダストブロアー１０は水管の前面・後面・中間位置或いはこれらの組合せ等必要に応じた組合せ配置とすることができる。
【００１４】
【実施例】
表１はＡＯＤにて真空精錬を行った場合の操業条件を示す表で、本発明の実施例を従来方式の比較例と共に示す。本発明のプロセス構成は、２段の排ガス冷却装置とし、１段目を水管式、２段目を煙管式とした。真空風ポンプとエジェクターを組み合わせた真空排気装置の前段にバグフィルター方式の乾式集塵機を設置し、真空排気装置の冷却水のダストによる汚濁を防止した。１段目と２段目の間の排気ダクトからバイパスダクトを集塵機の前に繋ぎ込み、そのダクト途中に開度制御可能なダンパ−を設置した。１段目の排ガス冷却装置の前後にダストブロアーを設置し、真空処理の合間に水管のダストを除去することとした。一方、従来方式の比較例としてのプロセス構成は、集塵機と真空排気装置は本発明と同様であるが、冷却装置は１段の大型の煙管式とし、その前後にバイパスダクトを配置した例（図３に示す例）を示す。
【００１５】
【表１】
0004804640.tif 000002
【００１６】
表１に示すように、精錬前半〜中期においては、両者はほぼ同様な操業条件である。但し、本発明では、１段目の冷却装置によって排ガス温度が低減されるため、バイパスダクトのダンパーを開け約３０％程度の排ガスをバイパスさせることができた。しかし比較例では、バイパスを使用すると高温の排ガスが流れるため集塵機前の温度が急激に上昇し、全くバイパスには流せなかった。この期間での真空度の冶金精錬効果への影響は前述したように大差はなかったが、比較例では冷却装置の煙管内へのダスト付着が増大したのに対し、本発明の冷却装置へのダスト付着は、１段目と２段目に付着が分散されていたと同時に、２段目の冷却装置の煙管内のダスト付着は排ガスが一部バイパスダクトに流れたため比較的軽微なものとなった。
【００１７】
精錬後期においては、排ガス流量・温度が大きく低減するため、両者ともバイパスダクトの使用が可能となる。しかし、本発明では、１段目の冷却装置によって排ガス温度が更に低減するため、バイパスダクトに流す排ガス流量を約７０％まで大幅に増加することができたのに対し、比較例では、精錬炉からの排ガス温度はまだ高いため、集塵機前での排ガス温度制約からバイパスダクトに大量に排ガスを流すことができず約３０％が限度であった。また、こうした操業を継続していると冷却装置自体が、本発明では１段目の冷却装置が毎ヒートダストブロアーでダスト除去され、且つ２段目の冷却装置も排ガスのバイパス比率が高いため、冷却装置本体の圧力損失が小さく抑制される。また、バイパス比率が高いためダクトを含めたシステム全体の圧力損失も小さくなる。これに対して比較例では、冷却装置本体及びシステム全体の圧力損失が大きくなり、結局表１に現れるような精錬炉内の真空度の差となった。
両者の真空度の差は、排ガス冷却装置の使用回数が増えれば増えるほど大きくなる。これは冷却装置の煙管内或いは水管表面に付着するダストの堆積量に大きな差があり、ヒート数が増えると更に差が増してゆくためである。
【００１８】
【発明の効果】
以上述べたように排ガス冷却装置を２段とし、２段目の前後にバイパスダクトを設置することにより、高い真空度を維持することができるようになった。この真空度の差により、本発明は脱炭効率が高くなり、精錬時間が短縮によるエネルギー・用役原単位の削減、及び鉄・クロム等の有価元素の酸化ロスの減少、耐火物寿命の向上、生産能率の上昇等多大なメリットがもたらされた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示す排ガス処理設備のフローシートである。
【図２】従来装置１を示すフローシートである。
【図３】従来装置２を示すフローシートである。
【符号の説明】
１    真空精錬炉                  ２    排気ダクト
３    水管式ガス冷却装置          ４    煙管式ガス冷却装置
５    乾式集塵機                  ６    真空排気装置
７    バイパス排気ダクト          ８    大型煙管式ガス冷却装置
９    開閉弁或いは流量調整弁    １０    ダストブロアー
１１    排気ガス                  １２    冷却水
１３    真空度計                  １４    温度計
１５    制御装置
【図１】
0004804640.tif 000003
【図２】
0004804640.tif 000004
【図３】
0004804640.tif 000005