(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高温ガス発生源から排出される高温排ガスを、高温排ガスの流れに対して下流側に向かってその内径が拡大する拡大段部を備えた調温塔内に吹込み、吹込まれる高温排ガスの流れに対して斜め下流方向に冷却水を噴霧すると共に前記拡大段部に設けた冷却ガス噴射手段から冷却ガスをこの調温塔の内壁に沿って噴射して、吹込まれた高温排ガスを調温し、調温により高温排ガスから分離した固形ダストを前記調温塔外に排出して回収し、この調温塔から排出される調温後の排ガスに含まれている揮発・溶融成分ダストをバグフィルタにより回収することを特徴とする高温排ガスの処理方法。
【請求項２】
前記拡大段部に設けた冷却ガス噴射手段から、冷却ガスを前記高温排ガスの流れに対して斜め下流方向に噴射することを特徴とする請求項１に記載の高温排ガスの処理方法。
【請求項３】
前記拡大段部の高温排ガスの流れに対して上段側に設けた冷却ガス噴射手段から、前記高温排ガスの流れに対し下流側に設けた冷却ガス噴射手段よりも多量の冷却ガスを噴射することを特徴とする請求項１または２のうちの何れか一つの項に記載の高温排ガスの処理方法。
【請求項４】
前記調温塔から排出される調温後の排ガスに含まれている未回収の固形ダストを、前記揮発・溶融成分ダストを前記バグフィルタにより回収する前に、サイクロンにより回収することを特徴とする請求項１乃至３のうちの何れか一つの項に記載の高温排ガスの処理方法。
【請求項５】
前記調温塔から排出される調温後の排ガスに含まれている未回収の固形ダストを、前記揮発・溶融成分ダストを前記バグフィルタにより回収する前に、高温バグフィルタにより回収することを特徴とする請求項１乃至３のうちの何れか一つの項に記載の高温排ガスの処理方法。
【請求項６】
前記高温ガス発生源が、石炭等の炭素還元剤と鉄鉱石等の酸化金属含有物質を含む原料を高温で還元し、または還元・溶融して還元金属を製造する還元炉であることを特徴とする請求項１乃至５のうちの何れか一つの項に記載の高温排ガスの処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高温排ガスの処理方法の改善に関し、より詳しくは、還元鉄を製造する還元炉から排出される高温排ガスを調温塔により調温し、高温排ガス中に含まれている固形ダストや揮発・溶融成分を効果的に分離・回収することを可能ならしめるようにした高温排ガスの処理方法の技術分野に属するものである。
【０００２】
【従来の技術】
周知のとおり、調温塔は、焼却炉や溶融炉等の高温ガス発生源から排出される高温排ガスを、後工程のボイラ用の熱源として活用するのに、またバグフィルタで処理するのに適した温度となるように、冷却水の噴霧やスクラバーによる湿式処理法により冷却して調温する働きをするものである。
【０００３】
しかしながら、例えば焼却炉や溶融炉から排出される高温排ガスには、亜鉛、鉛等の揮発成分やアルカリ金属、酸化物、塩化物等の溶融成分を含む飛灰や固形ダスト等が混入しており、このような飛灰や固形ダスト等を含む高温排ガスを冷却水の噴霧だけで調温すると、調温塔の内壁に揮発成分の液化物や溶融成分が固化した固形ダストが付着するという問題がある。また、湿式処理法では、揮発成分や溶融成分の中に水溶性成分が含まれているために、水処理設備を必要とする等、設備費に関して不利になるという問題があった。
【０００４】
そのため、上記のような問題を解決するようにした種々の調温システムが提案されている。例えば、特開平５−２３１６３３号公報（従来例１）には、排ガス導入ダクトから分岐させたパージガス吹ダクトから、調温塔の水平断面がなす円の接線方向、かつ斜め下方に高温排ガスを噴射してパージガスを旋回させるか、または調温塔内の上部に溢流堰を設け、この溢流堰からオーバーフローさせた水を内壁に沿って流下させることによって、調温塔の内壁への付着物の付着を防止する技術が提案されている。また、特開平７−１３３９１９号公報（従来例２）には、燃焼排ガス冷却室（調温塔に相当する。）の管壁に複数の高圧液体噴射ノズルを設け、これら高圧液体噴射ノズルから燃焼排ガス冷却室の管内壁に高圧流体を噴出させることによって付着ダストを除去する技術が提案されている。
【０００５】
また、鉄や揮発成分である亜鉛、鉛等を含む廃棄物を処理する技術が、例えば特開平１０−１７２４号公報（従来例３）、特開平９−５３１２９号公報（従来例４）、および特開平１１−３０２７５０号公報（従来例５）において提案されている。これら従来例３乃至５に係る技術は、何れも製鉄・製鋼ダストの処理時における排ガス処理方法に係るものであり、それぞれ、排ガスを単に冷却油によって冷却するもの、排ガスをコークス充填層に通すもの、排ガスをサイクロンに通してダストを回収するものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来例１乃至５に係る技術は何れもそれなりに有用であると考えられる。
しかしながら、高温排ガスをパージガスとして吹込んで旋回させる従来例１の場合は、高温排ガスに含まれている揮発・溶融成分を十分冷却することができないため、調温塔の内壁への揮発・溶融成分の付着防止効果は必ずしも十分であるとはいえない。また、調温塔の内壁に沿って水を流下させることは、湿式処理法と同様に、水溶性成分を処理する水処理設備が必要になってくる。さらに、高圧流体を噴射する従来例２の場合には、単なる対症療法に過ぎず、高温排ガスに含まれている揮発・溶融成分そのものの調温塔の内壁への付着を防止するものではない。しかも、高温排ガスの単なる冷却に関する技術であり、固化させた固形ダストの分離・回収し、リサイクルする等の有効活用を目的としたものではない。
【０００７】
ところで、近年、産業廃棄物の直接溶融炉等、金属を含むような廃棄物を焼却・溶融処理する設備が研究されている。このような設備の場合には、鉛、亜鉛やＮａ、Ｋ等のアルカリ金属等の揮発性の低融点物質が多く含まれているので、低融点物質の付着という問題がより顕著になる。また、石炭等の炭素還元剤と鉄鉱石等の酸化金属や酸化金属を含む廃棄物を原料として、１０００℃以上の高温で還元し、または還元・溶融して還元鉄等を得る技術が注目されているが、これらの原料は、大量の揮発・溶融成分を含むと共に、極めて高温のガスが発生するため、ガスの冷却と付着防止との両立が難しく、現時点においては有効な調温塔は提供されていない。
【０００８】
また、排ガスを冷却油によって冷却する従来例３の場合、調温後の排ガスに油分が含まれているから、排ガスの後処理のために別の設備設ける必要があり、排ガスをコークス充填層に通す従来例４の場合、排ガスに固形の酸化鉄分や亜鉛、鉛等の揮発成分が含まれていると、これらが容易にコークスに付着するので閉塞し易く、連続運転が困難になるという問題があった。さらに、排ガスをサイクロンに通す従来例５の場合、冷却をしないので、サイズの大きな固形ダストを分離することができるものの、排ガスに固形の酸化鉄分や揮発成分が含まれていると、これらが容易にサイクロンの内部に付着するので閉塞し易く、連続運転が困難になるという問題があった。これら従来例３乃至５は、何れもダストの回収に重きをおいたものであるが、高温排ガスを十分に冷却し得る冷却性能を備えているとはいえず、高温排ガスの冷却と固形ダスト、それもダスト成分毎の分離・回収とを両立させことを可能ならしめる処理方法は未だ提供されるに至っていない。しかも、これら従来例では、ダスト成分が回収されたとしても成分毎に分離されていないため、リサイクルは勿論有効利用することができず処分するしかない状況であった。
【０００９】
さらに、従来のような冷却水の噴霧だけで冷却する場合、冷却水の噴霧量を多くする必要があり、酸等による腐食トラブルを招き易くなると共に、揮発・溶融成分が冷却され過ぎて、固化した揮発・溶融成分ダストの粒径が大きくなり、固形ダストと揮発・溶融成分ダストとが共に調温塔２の下部に沈降してしまい、これらを分離して回収することができない等の問題があった。
【００１０】
従って、本発明の目的は、調温塔の内壁への揮発・溶融成分の付着を効果的に防止しながら、高温排ガスを効果的に冷却すると共に、揮発・溶融成分を固化させて、固形ダストと揮発・溶融成分ダストとを効果的に分離・回収し、回収されたダストのリサイクルの促進を可能ならしめる高温排ガスの処理方法を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１に係る高温排ガス処理方法が採用した手段は、高温ガス発生源から排出される高温排ガスを、高温排ガスの流れに対して下流側に向かってその内径が拡大する拡大段部を備えた調温塔内に吹込み、吹込まれる高温排ガスの流れに対して斜め下流方向に冷却水を噴霧すると共に前記拡大段部に設けた冷却ガス噴射手段から冷却ガスをこの調温塔の内壁に沿って噴射して、吹込まれた高温排ガスを調温し、調温により高温排ガスから分離した固形ダストを前記調温塔外に排出して回収し、この調温塔から排出される調温後の排ガスに含まれている揮発・溶融成分ダストをバグフィルタにより回収することを特徴とする。
【００１２】
本発明の請求項２に係る高温排ガス処理方法が採用した手段は、請求項１に記載の高温排ガスの処理方法において、前記拡大段部に設けた冷却ガス噴射手段から、冷却ガスを前記高温排ガスの流れに対して斜め下流方向に噴射することを特徴とする。
【００１３】
本発明の請求項３に係る高温排ガス処理方法が採用した手段は、請求項１または２のうちの何れか一つの項に記載の高温排ガスの処理方法において、前記拡大段部の高温排ガスの流れに対して上段側に設けた冷却ガス噴射手段から、前記高温排ガスの流れに対し下流側に設けた冷却ガス噴射手段よりも多量の冷却ガスを噴射することを特徴とする。
【００１４】
本発明の請求項４に係る高温排ガス処理方法が採用した手段は、請求項１乃至３のうちの何れか一つの項に記載の高温排ガスの処理方法において、前記調温塔から排出される調温後の排ガスに含まれている未回収の固形ダストを、前記揮発・溶融成分ダストを前記バグフィルタにより回収する前に、サイクロンにより回収することを特徴とする。
【００１５】
本発明の請求項５に係る高温排ガス処理方法が採用した手段は、請求項１乃至３のうちの何れか一つの項に記載の高温排ガスの処理方法において、前記調温塔から排出される調温後の排ガスに含まれている未回収の固形ダストを、前記揮発・溶融成分ダストを前記バグフィルタにより回収する前に、高温バグフィルタにより回収することを特徴とする。
【００１６】
本発明の請求項６に係る高温排ガス処理方法が採用した手段は、請求項１乃至５のうちの何れか一つの項に記載の高温排ガスの処理方法において、前記高温ガス発生源が、石炭等の炭素還元剤と鉄鉱石等の酸化金属含有物質を含む原料を高温で還元し、または還元・溶融して還元金属を製造する還元炉であることを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の高温排ガスの処理方法を実現する実施の形態１に係る調温システムを、その模式的系統説明図の図１と、その調温塔の断面図の図２とを参照しながら説明する。
【００２０】
図１に示す符号１は、調温システムであって、この調温システム１は、主として高温ガス発生源、つまり石炭等の炭素還元剤と鉄鉱石等の酸化金属や酸化金属を含む原料を高温で還元し、または還元・溶融して還元鉄等を製造する高温ガス発生源である還元炉１３から排出される高温排ガスを冷却して調温することにより、この高温排ガスに含まれている主原料粉である固形ダストを沈降させて分離・回収すると共に、亜鉛、鉛、アルカリ金属等の揮発・溶融成分を固化させる、後述する構成になる調温塔２と、この調温塔２で調温されて排出された排ガスに随伴して排出された揮発・溶融成分が固化した揮発・溶融成分ダストを分離・回収するバグフィルタ１０とから構成されている。
【００２１】
ところで、前記固形ダストは、主に原料である石炭、鉄、鉱石等の粉状のものがそのまま、または還元された状態で排出されたものであり、酸化鉄粉、鉄粉が多いものである。また、前記揮発・溶融成分ダストは、主として亜鉛、鉛、ＮａやＫ等のアルカリ金属等であり、一部、これらの酸化物、硫化物、塩化物などを含むものである。なお、前記バグフィルタ１０の前後工程に、ボイラ、空気予熱器等の熱交換器を配設して、熱回収する構成にすることができる。また、原料としては、石炭、コークス、鉄鉱石、高炉ダスト、電炉ダスト、ステンレスダスト等の廃棄物を利用することができる。
【００２２】
前記調温塔２は、図２に示すように、その内径が下方に、すなわち高温排ガスの流れに対して下流側（以下、単に下方と略記する）に向かって拡大する拡大段部を有する上下に長い段付き円胴状を成しており、この調温塔２の上部に設けられたガス吹込み口２ａには、前記還元炉１３から排出された高温排ガスを、この調温塔２内に流入させる、後述する排ガス導入ダクト３が連通している。また、この調温塔２の底部から前記バグフィルタ１０には、この調温塔２の底面側に開口し、この調温塔２の胴壁を貫通して斜め上方に延び、適切な温度になるように調温された排ガスを前記バグフィルタ１０に導く下部排出ダクト４が連通している。
【００２３】
前記調温塔２は、上記のとおり、段付き円胴状に形成されているが、上端部より若干下側に、第１拡大段部２１が形成されると共に、この第１拡大段部２１の下方であって、かつ上下方向の中程よりも上方位置に、第１拡大段部２１よりも大径の第２拡大段部２２が形成されている。前記第１拡大段部２１の上側の小径部の外周部には、斜め下方に向かって延び、この小径部を貫通して、前記ガス吹込み口２ａから吹込まれる高温排ガスのガス流に向かって、好ましくはガス流のほぼ中心に向かって冷却水を噴霧する複数の冷却水噴霧ノズル５が設けられている。これら冷却水噴霧ノズル５の噴霧口を高温排ガスのガス流に向け、好ましくは同ガス流のほぼ中心に向け、かつ斜め下方に向けたのは、後述する冷却ガス噴射ノズルから噴射される冷却ガスの旋回ガス流を乱さないようにすることを狙いとしたものである。なお、本実施の形態１においては、これら冷却水噴霧ノズル５の噴霧口の向きは、斜め下方約４５度に設定されている。
【００２４】
前記第１拡大段部２１の環状平面には、調温塔２の内壁に沿い、下方向きの旋回ガス流になる接線方向から冷却ガスを噴射する複数の第１段冷却ガス噴射ノズル６が設けられると共に、前記第２拡大段部２２の環状平面には、調温塔２の内壁に沿い、下方向きの旋回ガス流になる接線方向から冷却ガスを噴射する前記第１段冷却ガス噴射ノズル６と同構成になる複数の第２段冷却ガス噴射ノズル７が設けられている。
【００２５】
つまり、冷却ガスを調温塔２の内壁に沿う下向きの旋回ガス流とし、調温塔２の内壁への高温排ガスの直接接触を防止すると、調温塔２の内壁へ揮発・溶融成分ダストが付着・肥大化しない。そのため、揮発・溶融成分は、この冷却ガスの旋回ガス流および冷却水によって冷却・固化されるが、粒径が過度に大きくならず微小なままで存在するため、調温塔２で沈降することなく排ガスに随伴する。一方、固形ダストは粒径が大きいので調温塔２で沈降し易い。従って、粒径が大きな固形ダストが主に調温塔２の下部に沈降して分離・回収され、粒径が小さな揮発・溶融成分ダストが主にバグフィルタ１０により分離・回収される。
【００２６】
ところで、この実施の形態１においては、上記のとおり、上下位置関係を有する第１段冷却ガス噴射ノズル６と、第２段冷却ガス噴射ノズル７とが設けられている。しかしながら、この第２段冷却ガス噴射ノズル７の下方位置に第３拡大段部を設け、この第３拡大段部の環状平面に複数の第３段冷却ガス噴射ノズルを設けることができるので、冷却ガス噴射ノズルの配設段数に限定されるものではない。また、高温排ガスの吹込み方向と同方向に冷却ガスを噴射する方が旋回ガス流が減速されないので好ましい。この点に関連し、同実施形態１の場合は、高温排ガスを図２の通り、調温塔２の上方より吹き込み、下方より排出させる形式であることから排ガスの流れは下向きとなるため、冷却ガスの噴射方向も下向きとしているが、同排ガスを調温塔２の下方より吹き込み、上方より排出させる形式を採る場合には、当然ながら冷却ガスの噴射方向はやはり排ガスの流れの向きに合わせて上向きにすれば良いということになる。この場合、冷却水も下部から上部に向けて吹き込んでも良く、更に、拡大段部も調温塔の下部から上部に向かって径が拡大するものでも良い。調温塔に対する排ガスの流れが何れの方向であっても、冷却ガスの噴射方向は、要するに、排ガスの流れに対して下流側にすることを意味している。すなわち、上述の「上方」は排ガスの流れに対して上流側、「下流」は同排ガスの流れに対して下流側と読みかえれば、排ガスの流れの方向がどの方向であっても対応可能である。
また、本実施の形態１では、冷却水及び冷却ガスを両方吹き込むものを説明したが、高温排ガスの量や温度、冷却後の目標温度などの各種操業条件によっては冷却水のみを吹き込むものでも良い。この場合でも拡大段部やバグフィルターなどによって、本発明の効果を奏することが可能である。
更に、本実施の形態１では、拡大段部が急激に広がったもので説明したが、徐々に広がった構成のものでも良い。
【００２７】
前記調温塔２の底部には、固形ダストを回収するために、沈降したサイズの大きな固形ダストを調温塔２の外部に排出するダスト排出装置が設けられている。このダスト排出装置は、周知のサイクロ減速機８と、このサイクロ減速機８の作動によって、この調温塔２の底部の径中心を回転中心として回転して、この底部に沈降し付着したり、溜まったりしている固形ダストを掻き取ると共に掻き寄せて、この底部に開口するダスト排出口２ｂからこの調温塔２の外部に排出させるためのダストスクレーパ９とから構成されている。
【００２８】
以下、本発明の高温排ガスの処理方法を実現する実施の形態１に係る作用態様を説明すると、還元炉１３から排出され、固形ダストや揮発・溶融成分を含む高温排ガスが排ガス導入ダクト３を介してガス吹込み口２ａから調温塔２内に吹込まれる。そして、調温塔２内に吹込まれた高温排ガスは、この調温塔２の上部に設けられた複数の冷却水噴霧ノズル５から噴霧される冷却水の気化により熱が奪われ、温度を低下させながら下降してこの調温塔２の底部に到達し、調温された排ガスが前記下部排出ダクト４から排出される。
【００２９】
これと同時に、冷却水噴霧ノズル５からの冷却水の噴霧と平行して第１段・２段冷却ガス噴射ノズル６，７から冷却ガスが噴射されるが、冷却水は吹込まれた高温排ガスのガス流のほぼ中心に向かって噴霧されるから、噴射された冷却ガスは噴霧される冷却水により影響を受けることなく下向き旋回ガス流になって、調温塔２の内壁を覆うこととなる。高温排ガスのガス流の温度は調温塔２を下降するにつれて低下し、この高温ガス中の揮発・溶融成分が固化し、冷却ガスの下向き旋回ガス流により、高温排ガスと調温塔２の内壁との直接接触が阻まれるから、固形ダストや揮発・溶融成分ダストが調温塔２の内壁に付着するようなことがない。これによって、固形ダストは調温塔２の底部に沈降すると共に、揮発・溶融成分が固化して揮発・溶融成分ダストとなるが、その殆どは排ガスと共に前記下部排出ダクト４から排出される。
【００３０】
上記のとおり、第１段・２段冷却ガス噴射ノズル６，７が設けられており、大量の高温排ガスを調温処理する場合でも、固形ダストおよび揮発・溶融成分が固化した揮発・溶融成分ダストの調温塔２の内壁への付着を防止しながら、効果的に高温排ガスを冷却することができる。そして、上段側の第１段冷却ガス噴射ノズル６から、第段冷却ガス噴射ノズル７よりも多量の冷却ガスを噴射することにより、一番高温であって、かつ固形ダストおよび揮発・溶融成分が多く含まれている吹込まれた高温排ガスのガス流が流れる調温塔２の上部内壁部分が大量の冷却ガスの旋回ガス流によって覆われるため、この上部内壁部分への固形ダストおよび揮発・溶融成分ダストの付着が確実に防止されるので排ガス中の固形ダスト、揮発・溶融成分ダストの殆どを効率的に分離・回収することができる。
【００３１】
つまり、本実施の形態１によれば、冷却水を噴霧すると共に、冷却ガスを吹込んで旋回させるため、調温塔２の内壁への揮発・溶融成分自体の付着防止効果が優れている。このため、調温塔２での冷却性能を維持して内壁への付着によるトラブルを回避し、かつ調温塔２で固形ダストを回収し、バグフィルタ１０で揮発・溶融成分ダストを回収するという分離・回収ができるから、これらダストを成分毎に回収することができる。従って、分離・回収されたそれぞれのダストはその成分が高純度であることから成分別に有効活用することができる。
【００３２】
さらに、本実施の形態１によれば、従来例３のように、調温後の排ガスに油分が含まれるようなことがないから、排ガスの後処理のために別の設備を設ける必要がなく、また従来例４のように、排ガスをコークス充填層に通す構成でないから、排ガスに含まれている固形ダストと揮発・溶融成分ダストとを効果的に分離・回収しながら調温システム１を連続運転することができ、また従来例５と異なり、サイクロンに通す場合には、冷却して調温した排ガスを通すのであるから、未回収の固形ダストを分離・回収することができ、揮発・溶融成分の付着等のトラブルなしに固形ダストと揮発・溶融成分ダストとをより精度良く分離・回収することができる。
【００３３】
従って、本実施の形態１に係る高温排ガスの処理方法によれば、高温排ガスの冷却および固形ダストと揮発・溶融成分ダストとの分離・回収に対して大いに寄与することができ、しかも回収されたダストの純度が高いので、リサイクル等の有効活用ができるという優れた効果がある。
【００３４】
【実施例】
以下、本実施の形態１により、還元鉄を製造する還元炉１３から排出される高温排ガスを冷却して調温した実施例を、その調温塔の温度分布説明図の図３を参照しながら説明する。
【００３５】
還元炉１３から排出される高温排ガスには、段落番号〔００１９〕において説明したとおり、大量の揮発・溶融成分（鉛、亜鉛、アルカリ金属とその酸化物）が含まれている。この高温排ガスの温度は、通常７００〜１４００℃である。
また、高温排ガスの成分はＣＯ２  ；２０容積％、Ｎ２  ；６７．３容積％、Ｈ２  Ｏ；１１．８容積％、Ｏ２  ；０．９容積％である。
【００３６】
このような高温排ガスは、後工程側の機器の種類によって３５０〜６００℃に調温されるが、熱回収量が少なくて良い場合やダストの融点・軟化点が低い場合であって、下部排出ダクト４から排出される排ガスを通常のバグフィルタ１０で処理する場合には３５０℃の低温側の温度になるように調温される。ところで、多量の熱回収が必要な場合やダストの融点・軟化点が高い場合、ボイラへの供給や高温バグフィルタで処理する場合等では６００℃の高温側の温度になるように調温されるものである。
【００３７】
調温塔２内に噴射する冷却ガスは、調温塔２の壁面温度を６００℃以下、望ましくは５５０℃以下の温度に保持することができる温度であれば良く、下部排出ダクト４から排出される調温された排ガスの温度以下、または揮発・溶融成分の軟化点・溶融点以下の温度であって、かつ揮発・溶融成分を含まないものであれば良い。例えば、空気、窒素、不活性ガスや、前記下部排出ダクト４から排出され、バグフィルタで処理されたガスを用いることができ、また高温ガス発生源が還元炉や廃棄物処理炉であれば原料乾燥工程から排出されるガスを冷却ガスとして用いることができ、さらに焼却炉、溶融炉や還元炉、廃棄物処理炉等に用いられる燃焼用空気や２次燃焼用空気等を冷却ガスとして用いることができる。
【００３８】
この実施例の場合には、冷却ガスとして常温の空気を用い、第１段冷却ガス噴射ノズル６から３７０ｍ3 ／ｍｉｎの空気を２０ｍ／ｓの流速で、また第２段冷却ガス噴射ノズル７から３５０ｍ3 ／ｍｉｎの空気を２０ｍ／ｓの流速で噴射すると共に、冷却水噴霧ノズル５から６５ｄｍ3 ／ｍｉｎの冷却水を噴霧した。
その結果、排ガス導入ダクト３に流入する１１３３℃の高温排ガスが効果的に調温されて、下部排出ダクト４から４５０℃の調温された排ガスが排出された。
第１段冷却ガス噴射ノズル６や第２段冷却ガス噴射ノズル７から噴射されて旋回ガス流になっている調温塔２の内壁に近接した部分は上下にわたり高温排ガスがそれぞれ効果的に冷却されて、４００〜４２０℃になっており、しかも冷却空気の下向きの旋回ガス流が乱れていないことが示されている。なお、冷却ガスの噴射速度は１８ｍ／ｓ以上が好ましく、より好ましくは２０ｍ／ｓ以上である。
【００３９】
以上では、調温塔２の後工程側に揮発・溶融成分ダストを分離するバグフィルタ１０を備えた調温システム１を例として説明したが、例えば調温システム１を、実施の形態２に係るその模式的系統説明図の図４に示すように、還元炉１３から排出される高温排ガスを冷却して調温する、上記実施の形態１に係る調温システムの調温塔と全く同構成になる調温塔２と、この調温塔２から排出される調温された排ガス中の未回収の固形ダストを分離・回収するサイクロン１１と、このサイクロン１１から排出された排ガスに含まれている揮発・溶融成分ダストを分離・回収するバグフィルタ１０とからなる構成にすることができる。この実施の形態２に係る調温システム１のように、サイクロン１１を設けることにより、調温塔２によって回収し得なかった固形ダストを分離・回収することができから、バグフィルタ１０により回収される揮発・溶融成分ダストの純度が上がり、有効に利用することができるという効果が生じる。
【００４０】
また、調温システム１を、実施の形態３に係るその模式的系統説明図の図５に示すように、還元炉１３から排出される高温排ガスを冷却して調温する、上記実施の形態１に係る調温システムの調温塔と全く同構成になる調温塔２と、この調温塔２から排出される調温された排ガス中の未回収の固形ダストを分離・回収する高温バグフィルタ１２と、この高温バグフィルタ１２から排出された排ガスに含まれている揮発・溶融成分ダストを分離・回収するバグフィルタ１０とからなる構成にすることができる。この実施の形態３に係る調温システム１のように、高温バグフィルタ１２を設けることにより、調温塔２によって回収し得なかった固形ダストを分離・回収することができから、バグフィルタ１０により回収される揮発・溶融成分ダストの純度が上がり、有効活用することができるという効果が生じる。
【００４１】
さらに、調温システム１を、実施の形態４に係るその模式的系統説明図の図６に示すように、還元炉１３から排出される高温排ガスを冷却して調温する調温塔２と、この調温塔２により調温されて排出された排ガスに含まれている揮発・溶融成分を分離・回収するバグフィルタ１０とから構成すると共に、このバグフィルタ１０の後工程側に、第２バグフィルタ１０′（前記バグフィルタ１０と同等の構成である。）を設け、この第２バグフィルタ１０′に流入する、揮発・溶融成分ダストを前記バグフィルタ１０により分離・回収した排ガスに、消石灰や活性炭を添加して流入させる構成にすることができる。このように、バグフィルタ１０の後工程側に第２バグフィルタ１０′を設けると、固形ダストや揮発・溶融成分ダストを含むＨＣｌ・ダイオキシン含有飛灰となるように、飛灰の量を増やすことなくＨＣｌ・ダイオキシン含有飛灰を除去することが可能になるという効果が生じる。
【００４２】
ところで、調温塔２により高温排ガスから分離された固形ダストは、上記のとおり、ダスト排出口２ｂから調温塔２外に排出されて回収されるが、回収された固形ダストには鉄分が多量に含まれているため、この固形ダストを、実施の形態５に係るその模式的系統説明図の図７に示すように、還元炉１３に酸化金属含有物質を供給する酸化金属含有物質供給ホッパ１３１に投入する。そして、この酸化金属含有物質供給ホッパ１３１から酸化金属含有物質を、炭素質含有物質供給ホッパ１３２から炭素質含有物質をそれぞれ造粒機１３３に切出して、この造粒機１３３で造粒したペレットを還元炉１３に供給する構成にすることができる。
【００４３】
このように、調温塔２から回収した固形ダストを酸化金属含有物質の一部として用いることによって、還元炉１３での原料処理の歩留りが向上するから還元炉１３の操業コストおよび回収した固形ダスト処理に係るコストの削減が可能になり、還元鉄製品のコスト低減に大いに寄与することができるという優れた効果が得られる。
【００４４】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の請求項１乃至６に係る高温排ガスの処理方法によれば、調温塔に吹込まれる高温排ガスのガス流に向かって冷却水が噴霧されると共に、調温塔の内壁に沿って冷却ガスが噴射されるので、高温排ガス、固形ダスト、揮発・溶融成分が効果的に冷却されて、揮発・溶融成分が固化し過ぎるようなことがない。そして、冷却水の噴霧により乱されることなく調温塔の内壁に沿って流れる冷却ガスのガス流で調温塔の内壁が高温排ガスから遮られているので、固化した揮発・溶融成分ダストも調温塔の内壁に付着・肥大化するようなことがない。従って、調温塔の冷却性能を維持し、内壁への付着等のトラブルを回避し、かつ固形ダストと揮発・溶融成分ダストを成分毎に効率よく分離・回収することができるという優れた効果がある。
【００４５】
そして、水溶性成分を処理する水処理設備は不必要であり、調温後の排ガスに油分が含まれるようなことがないから、排ガスの後処理のために別の設備設ける必要がなく、排ガスをコークス充填層に通す構成でないから、排ガスに含まれている固形ダストである酸化金属や揮発・溶融成分である亜鉛等を効果的に分離・回収しながら調温システム１を連続運転がすることができる。また、本発明の請求項４乃至５に係る高温排ガスの処理方法によれば、サイクロンや高温バグフィルタに通すことによって未回収の固形ダストを分離・回収することができ、バグフィルタにより回収される揮発・溶融成分ダストの純度が上がるので、これを有効活用することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る調温システムの模式的系統説明図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る調温システムの調温塔の断面図である。
【図３】本発明の実施例に係り、調温システムの調温塔の温度分布説明図である。
【図４】本発明の実施例２に係る調温システムの模式的系統説明図である。
【図５】本発明の実施例３に係る調温システムの模式的系統説明図である。
【図６】本発明の実施例４に係る調温システムの模式的系統説明図である。
【図７】本発明の実施例５に係る調温システムの模式的系統説明図である。
【符号の説明】
１…調温システム
２…調温塔，２ａ…ガス吹込み口，２ｂ…ダスト排出口，２１…第１拡大段部，２２…第２拡大段部
３…排ガス導入ダクト
４…下部排出ダクト
５…冷却水噴霧ノズル
６…第１段冷却ガス噴射ノズル
７…第２段冷却ガス噴射ノズル
８…サイクロ減速機
９…ダストスクレーパ
１０…バグフィルタ，１０′…第２バグフィルタ
１１…サイクロン
１２…高温バグフィルタ
１３…還元炉，１３１…酸化金属含有物質ホッパ，１３２…炭素質含有物質ホッパ，１３３…造粒機
【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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