(57)【要約】【課題】ホッパーから排出される残留ガスが通過する配管系の摩耗を抑制する。【解決手段】高炉本体に装入する原料を収容するホッパー２２に連通された均排圧管５２を介して、ホッパー２２から外部に排出される残留ガスＧａ中のダストを除去する除塵機構１００は、残留ガスＧａが衝突してガス流れ中のダストを分離する衝突面が設けられ、衝突面をホッパー２２の中央部側に臨ませて配される１または複数の衝突部材１３０を備え、衝突面は、少なくとも残留ガスＧａを通過させる間隙を維持して配される複数の第１の衝突面と、第１の衝突面が配される位置とホッパー２２の中央部からの距離が異なる位置に配される第２の衝突面と、を含み、第２の衝突面は、ホッパーの中央部側から見ると、少なくとも一部が、隣り合う第１の衝突面の間に位置している。【選択図】図２
2017039957.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高炉本体に装入する原料を収容するホッパーに連通された均排圧管を介して、該ホッパーから外部に排出される残留ガス中のダストを除去する除塵機構であって、
前記残留ガスが衝突してガス流れ中のダストを分離する衝突面が設けられ、該衝突面を前記ホッパーの中央部側に臨ませて配される１または複数の衝突部材を備え、
前記衝突面は、
少なくとも前記残留ガスを通過させる間隙を維持して配される複数の第１の衝突面と、
前記第１の衝突面が配される位置と前記ホッパーの中央部からの距離が異なる位置に配される第２の衝突面と、
を含み、
前記第２の衝突面は、前記ホッパーの中央部側から見ると、少なくとも一部が、隣り合う前記第１の衝突面の間に位置していることを特徴とする除塵機構。
【請求項２】
前記第２の衝突面は、前記第１の衝突面が配される位置よりも前記ホッパーの中央部からの距離が大きい位置に、該第１の衝突面と間隙を維持して複数配されるとともに、隣り合う該第１の衝突面の間に形成される間隙に臨んで配されることを特徴とする請求項１に記載の除塵機構。
【請求項３】
前記第１の衝突面と、前記第２の衝突面とは、それぞれ異なる衝突部材に設けられ、
前記衝突部材は、水平方向に交差する方向に延在しており、
前記衝突部材の前記延在方向に沿って設けられる両端は、該衝突部材の中央より前記ホッパーの中央部側に位置していることを特徴とする請求項１または２に記載の除塵機構。
【請求項４】
前記均排圧管は、一端側に設けられたガス通過口を通じて前記ホッパーに連通され、
前記衝突部材は、前記ガス通過口に設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の除塵機構。
【請求項５】
前記衝突部材は、前記均排圧管に着脱自在に設けられることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の除塵機構。
【請求項６】
少なくとも鉄鉱石を含む原料を収容するホッパーと、
前記ホッパーから装入された原料に含まれる鉄鉱石を溶融して銑鉄を生成する高炉本体と、
前記ホッパーから前記高炉本体に前記原料を装入する際に予め定められた均圧ガスを該ホッパーに導くとともに、該原料の装入後に該ホッパー内の残留ガスを排出する均排圧管と、
前記残留ガス中のダストを除去する除塵機構と、
を備え、
前記除塵機構は、
前記残留ガスが衝突してガス流れ中のダストを分離する衝突面が設けられ、該衝突面を前記ホッパーの中央部側に臨ませて配される１または複数の衝突部材を備え、
前記衝突面は、
少なくとも前記残留ガスを通過させる間隙を維持して配される複数の第１の衝突面と、
前記第１の衝突面が配される位置と前記ホッパーの中央部からの距離が異なる位置に配される第２の衝突面と、
を含み、
前記第２の衝突面は、前記ホッパーの中央部側から見ると、少なくとも一部が、隣り合う前記第１の衝突面の間に位置していることを特徴とする高炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高炉本体に装入する原料を収容するホッパーから外部に排出される残留ガス中のダストを除去する除塵機構、および、高炉に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、鉄鉱石、コークス等の燃料となる還元剤、不純物を除去する石灰石等の原料を収容するホッパーと、このホッパーから装入された原料に含まれる鉄鉱石を溶融して銑鉄を生成する高炉本体とを備えた高炉が知られている。高炉においては、原料を高炉本体に装入する際に、高炉ガスや窒素ガス等の気体をホッパー内に導いてホッパー内を充圧（加圧）する均圧操作や、原料の装入後、ホッパー内の残留ガスを排出してホッパー内を大気圧程度まで排圧（減圧）する排圧操作がなされる。そして、排圧操作が終了すると、装入コンベヤからホッパーに原料を装入して、均圧操作が繰り返されることとなる（例えば、特許文献１）。
【０００３】
ここで、排圧操作によって排出された残留ガスは、均排圧管を通じてサイクロン除塵器に導入され、除塵された後、ＢＦＧ回収ライン、低圧側清浄ガス本管を介してガスホルダーへ導かれる。こうして、ホッパー内の残留ガスを燃料ガスとしてガスホルダーに導入することにより、省エネルギー化を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１７２２２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、ホッパーから排出された残留ガスには、ダストが含まれているため、ダストによって均排圧管が摩耗してしまうという問題がある。また、残留ガスには、サイクロン除塵器によっても捕集できないダストが含まれているため、ダストによってＢＦＧ回収ライン、低圧側清浄ガス本管等の配管系も摩耗してしまうという問題があった。したがって、広範囲の耐摩耗対策が必要となり、コストが高くなってしまっていた。
【０００６】
本発明の目的は、ホッパーから排出される残留ガスが通過する配管系の摩耗を抑制することが可能な除塵機構、および、高炉を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の除塵機構は、高炉本体に装入する原料を収容するホッパーに連通された均排圧管を介して、該ホッパーから外部に排出される残留ガス中のダストを除去する除塵機構であって、前記残留ガスが衝突してガス流れ中のダストを分離する衝突面が設けられ、該衝突面を前記ホッパーの中央部側に臨ませて配される１または複数の衝突部材を備え、前記衝突面は、少なくとも前記残留ガスを通過させる間隙を維持して配される複数の第１の衝突面と、前記第１の衝突面が配される位置と前記ホッパーの中央部からの距離が異なる位置に配される第２の衝突面と、を含み、前記第２の衝突面は、前記ホッパーの中央部側から見ると、少なくとも一部が、隣り合う前記第１の衝突面の間に位置していることを特徴とする。
【０００８】
また、前記第２の衝突面は、前記第１の衝突面が配される位置よりも前記ホッパーの中央部からの距離が大きい位置に、該第１の衝突面と間隙を維持して複数配されるとともに、隣り合う該第１の衝突面の間に形成される間隙に臨んで配されるとしてもよい。
【０００９】
また、前記第１の衝突面と、前記第２の衝突面とは、それぞれ異なる衝突部材に設けられ、前記衝突部材は、水平方向に交差する方向に延在しており、前記衝突部材の前記延在方向に沿って設けられる両端は、該衝突部材の中央より前記ホッパーの中央部側に位置しているとしてもよい。
【００１０】
また、前記均排圧管は、一端側に設けられたガス通過口を通じて前記ホッパーに連通され、前記衝突部材は、前記ガス通過口に設けられているとしてもよい。
【００１１】
また、前記衝突部材は、前記均排圧管に着脱自在に設けられるとしてもよい。
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明の高炉は、少なくとも鉄鉱石を含む原料を収容するホッパーと、前記ホッパーから装入された原料に含まれる鉄鉱石を溶融して銑鉄を生成する高炉本体と、前記ホッパーから前記高炉本体に前記原料を装入する際に予め定められた均圧ガスを該ホッパーに導くとともに、該原料の装入後に該ホッパー内の残留ガスを排出する均排圧管と、前記残留ガス中のダストを除去する除塵機構と、を備え、前記除塵機構は、前記残留ガスが衝突してガス流れ中のダストを分離する衝突面が設けられ、該衝突面を前記ホッパーの中央部側に臨ませて配される１または複数の衝突部材を備え、前記衝突面は、少なくとも前記残留ガスを通過させる間隙を維持して配される複数の第１の衝突面と、前記第１の衝突面が配される位置と前記ホッパーの中央部からの距離が異なる位置に配される第２の衝突面と、を含み、前記第２の衝突面は、前記ホッパーの中央部側から見ると、少なくとも一部が、隣り合う前記第１の衝突面の間に位置していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ホッパーから排出される残留ガスが通過する配管系の摩耗を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】高炉の全体系統を説明する図である。
【図２】ホッパーにおける均排圧ノズル近傍の鉛直断面図である。
【図３】図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線の部分断面図である。
【図４】図２におけるＩＶ−ＩＶ矢示図である。
【図５】図２におけるＶ−Ｖ矢示図である。
【図６】図５におけるＶＩ−ＶＩ線断面図である。
【図７】第１の変形例にかかる捕集ユニットを説明する図である。
【図８】第２の変形例にかかる捕集ユニットを説明する図である。
【図９】第３の変形例にかかる均排圧ノズル近傍の部分断面図である。
【図１０】第３の変形例にかかる均排圧ノズル近傍の図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
【００１６】
図１は、高炉１の全体系統を説明する図である。なお、図１中、ガスの流れを破線の矢印で示し、原料の流れを実線の矢印で示す。また、図１では、左側のホッパー２２ｂで均圧操作を行い、右側のホッパー２２ａで排圧操作を行っている様子を示す。図１に示す高炉１は、金属原料である鉄鉱石を溶融して銑鉄を生成する高炉本体１０と、この高炉本体１０の鉛直上方に設置され、鉄鉱石、コークス等の燃料となる還元剤、不純物を除去する石灰石等（以下、鉄鉱石、還元剤、石灰石等の混合物を単に「原料ｍ」と称する）を、高炉本体１０に対して、その炉頂から装入するベルレス式炉頂装入装置２０と、を備えて構成される。
【００１７】
高炉本体１０の炉頂内部には、ベルレス式炉頂装入装置２０から装入された原料ｍを、トラフ状の傾斜面上で滑らせながら下方に落下させる分配シュート１２が設けられている。この分配シュート１２は、一端側が高炉本体１０の中心に位置するとともに、他端側が、一端側よりも下方に傾斜して位置するように設けられている。そして、高炉本体１０に設けられた駆動装置３９を駆動すると、分配シュート１２は、旋回しながらその傾斜角度を可変して、一端側を中心軸として回転する。これにより、高炉本体１０内に装入された原料ｍは、分配シュート１２のトラフ状の傾斜面上を滑りながら落下するとともに、高炉本体１０の円周方向に分配装入されることとなる。
【００１８】
ベルレス式炉頂装入装置２０は、高炉本体１０よりも鉛直上方に設置される２つのホッパー２２（図１中、２２ａ、２２ｂで示す）を備えた、所謂、パラレル式の炉頂装入装置で構成されている。ホッパー２２の上端には、ホッパー２２内に原料ｍを装入する装入口が形成されるとともに、この装入口を開閉する上部シール弁（ＵＳＶ）２４が設けられている。また、ホッパー２２の鉛直上方には、コンベヤヘッドカバー２６が設けられており、このコンベヤヘッドカバー２６の底面とホッパー２２の装入口とが、レシービングシュート２８によって接続されている。
【００１９】
コンベヤヘッドカバー２６内には、原料ｍを搬送する装入コンベヤ３０の終端部ヘッドプーリーが位置しており、装入コンベヤ３０によって不図示の原料槽から搬送された原料ｍが、終端部ヘッドプーリーからコンベヤヘッドカバー２６に落下、装入される。また、レシービングシュート２８内には、旋回シュート２８ａが設けられており、この旋回シュート２８ａによって、コンベヤヘッドカバー２６に投入された原料ｍが、レシービングシュート２８を介して２つのホッパー２２に振り分けられることとなる。
【００２０】
また、ホッパー２２の下端には、ホッパー２２内に収容された原料ｍを、鉛直下方に排出する排出口が形成されている。この排出口には、その開度を可変とするための流調ゲート３２（ＦＣＧ）が設けられており、この流調ゲート３２の開度制御によって原料ｍの装入量が制御されることとなる。そして、ホッパー２２の鉛直下方には集合ホッパー３４が設けられている。この集合ホッパー３４には、ホッパー２２の排出口に臨む投入口と、この投入口を開閉する下部シール弁３６とが設けられている。
【００２１】
したがって、下部シール弁３６を開弁後、流調ゲート３２を開にすると、ホッパー２２に収容された原料ｍが、集合ホッパー３４に落下、装入される。このようにして集合ホッパー３４に装入された原料ｍは、垂直シュート３８を介して、高炉本体１０の中心から分配シュート１２上に装入され、駆動装置３９の旋回と傾動駆動により、分配シュート１２によって高炉本体１０内に分配装入されることとなる。
【００２２】
上記のようにして高炉本体１０に原料ｍが装入されると、高炉本体１０内を降下する過程で、金属原料である鉄鉱石が溶融して銑鉄が生成される。この高炉本体１０の上部には、不図示の上昇管が接続されており、高炉本体１０における銑鉄の生成過程で生じた高炉ガスは、上昇管を介して高炉本体１０の外部に排出される。こうして排出された高炉ガスは、下降管、拡がり管を通じて、乾式除塵器に導入され粗集塵された後、湿式集塵機（例えば、リングスリットワッシャー）に導入され微細粒ダストが取り除かれる。そして、微細粒ダストが取り除かれた高炉ガスは、湿式集塵機の後段のミストセパレータによって水分が除去されて清浄ガス（例えば、ダスト含塵量５ｍｇ／Ｎｍ３以下、水分量５ｇ／Ｎｍ３以下）となり、炉頂圧力回収発電装置（ＴＲＴ）によって圧力エネルギーを回収された後、低圧側清浄ガス本管を介してガスホルダーへ導かれる。ガスホルダーに導かれた清浄ガスは、加熱炉などの燃料ガスとして用いられることとなる。
【００２３】
ここで、高炉本体１０の内部は高圧であるため、ホッパー２２から高炉本体１０に原料ｍを装入するためには、ホッパー２２の内圧を、高炉本体１０の内圧と等しくする均圧操作を行う必要がある。具体的には、ホッパー２２ａから高炉本体１０に原料ｍを装入する際には、上部シール弁２４および下部シール弁３６を閉弁してホッパー２２を密閉した状態で、ホッパー２２に高炉ガスや窒素ガスの気体で充圧し、ホッパー２２の内圧を高炉本体１０の内圧と等しくする。こうしてホッパー２２の内圧を、高炉本体１０の内圧と等しい均圧状態に維持したまま、下部シール弁３６を開弁後、流調ゲート３２の開度制御を行って、ホッパー２２から高炉本体１０に原料ｍを装入する。
【００２４】
また、ホッパー２２から高炉本体１０に対する原料ｍの装入が完了すると、ホッパー２２には、再度、装入コンベヤ３０から原料ｍが装入される。このとき、ホッパー２２の内圧が高くなっているため、ホッパー２２の内圧を大気圧程度まで排圧（減圧）する排圧操作を行う必要がある。具体的には、ホッパー２２に原料ｍを装入する際には、流調ゲート３２および下部シール弁３６を閉弁し、ホッパー２２から気体（残留ガス）を外部に排出して、ホッパー２２の内圧を大気圧程度まで排圧する。こうしてホッパー２２内の圧力が大気圧程度となったら、上部シール弁２４を開弁して、旋回シュート２８ａおよびレシービングシュート２８を介して、ホッパー２２に原料ｍを装入することとなる。
【００２５】
そこで、本実施形態の高炉１は、上記の均圧操作および排圧操作（以下、均圧操作および排圧操作を合わせて「均排圧操作」と称する）を行うべく、均排圧機構５０を備えている。均排圧機構５０を構成する均排圧管５２は、一端をホッパー２２内に突出させるとともに（以下、突出部分を「均排圧ノズル５２ａ」と称する）、他端にサイクロン除塵器５４が接続されており、均排圧管５２を通じてホッパー２２内に気体が供給される。均排圧管５２には、サイクロン除塵器５４を介して、一次均圧ライン５６が接続されている。一次均圧ライン５６は、湿式集塵機でスプレー洗浄された半清浄ガスの一部が導かれる半清浄ガス管に接続され、半清浄ガスを均排圧管５２（ホッパー２２）に導く。なお、均排圧ノズル５２ａは、ホッパー２２の中心線からオフセット（偏心）して設置されており（図３参照）、一次均圧用の半清浄ガスが吹き込まれる際の衝風でホッパー２２内の原料ｍの堆積状態が乱れないようにしている。また、均排圧機構５０は、窒素等の不活性ガスが充填された高圧ガス源から供給される不活性ガス（窒素ガス）をホッパー２２に導く二次均圧ライン５８を備えている。さらに、サイクロン除塵器５４には、排圧操作においてホッパー２２から排出された残留ガスを低圧側清浄ガス本管に導くＢＦＧ回収ライン６０と、原料装入時においてホッパー２２から排出された残留ガスを不図示の放散筒に導く排圧ライン６２とが接続されている。
【００２６】
上記の均排圧機構５０によれば、ホッパー２２から高炉本体１０に原料ｍを装入する際に、均圧操作として一次均圧および二次均圧を行う。具体的に説明すると、均圧操作を行う場合、まず、一次均圧として、一次均圧ライン５６に設けられた一次均圧弁ＥＶ１およびサイクロン除塵器５４のダスト排出ライン５４ａのバルブＤＶを開き、湿式集塵機でスプレー洗浄された半清浄ガスの一部（均圧ガス）を一次均圧ライン５６を介し、サイクロン除塵器５４の下部に堆積しているダストを吹き飛ばした後、均排圧管５２を通じてホッパー２２に導く。こうして半清浄ガスがホッパー２２に導入され、ホッパー２２内の圧力が所定の圧力まで充圧（加圧）したら、半清浄ガスの導入が停止される。次いで、ホッパー２２内の圧力の高炉本体１０内圧力までの不足分を補うために、二次均圧として、二次均圧ライン５８を介してホッパー２２に不活性ガス（窒素ガス）を導入し、ホッパー２２内の圧力を所定の圧力まで充圧（昇圧）する。こうして不活性ガス（均圧ガス）が導入され、ホッパー２２内の圧力が所定の圧力まで充圧（昇圧）したら（ホッパー２２内の原料ｍが高炉本体１０へ装入される容積に見合う分の不活性ガスが導入されたら）、不活性ガスの導入が停止される。以上のようにして一次均圧および二次均圧を順次行うことで、ホッパー２２内の圧力が高炉本体１０の圧力（例えば、２．５〜３．０ｋｇ／ｃｍ２Ｇ程度）と等しくなり、ホッパー２２から高炉本体１０への原料ｍの装入が可能となる。
【００２７】
一方で、高炉本体１０への原料ｍの装入後、ホッパー２２内を大気圧程度まで排圧する（排圧操作を行う）場合には、ＢＦＧ回収ライン６０に設けられたＢＦＧ回収弁ＢＲＶを開き、ホッパー２２内の残留ガス（高炉ガス）を、サイクロン除塵器５４で除塵した後、ＢＦＧ回収ライン６０から、低圧側清浄ガス本管を介してガスホルダー（例えば、６５０ｍｍＨ２Ｏ程度）へ導く。こうして、ホッパー２２内の残留ガスを燃料ガスとしてガスホルダーに導入することにより、省エネルギー化を図っている。そして、ホッパー２２内の圧力が所定の圧力（例えば、大気圧程度）となるまで排圧したら、ＢＦＧ回収弁ＢＲＶを閉じて残留ガスの排出を停止する。以上のようにして排圧操作を行うことで、ホッパー２２内の圧力が大気圧程度まで排圧され、再度、装入コンベヤ３０からホッパー２２への原料ｍの装入が可能となる。
【００２８】
このように、排圧操作する際には、均排圧管５２を通じてホッパー２２から残留ガスが排出され、均圧操作する際には、均排圧管５２を通じてホッパー２２内に一次均圧用の半清浄ガスが導入されることとなる。ここで、排圧操作する際、残留ガスに含まれるダストによって均排圧管５２、ＢＦＧ回収ライン６０、低圧側清浄ガス本管等の配管系が摩耗してしまうという問題があった。また、排圧操作をする際、均排圧ノズル５２ａのホッパー２２側の端部開口がオリフィスとなって残留ガスが音速程度で排出されるため、激しい乱流と騒音が発生してしまう。
【００２９】
さらに、均圧操作する際、原料ｍの堆積レベルＬがホッパー２２の頂部付近まで達している場合に、短時間（約６ｓｅｃ程度）で一次均圧用の半清浄ガスの衝風が吹き込まれると、嵩比重の小さい（γ＝０．４〜０．４５）原料ｍ（例えば、コークス）が、頂部付近において一部吹き飛ばされて堆積状態を乱すおそれがある。
【００３０】
そこで、本実施形態の高炉１は、残留ガス中のダストを除去する除塵機構１００を備えている。以下、この除塵機構１００について詳述する。
【００３１】
（除塵機構１００）
図２〜図４は、除塵機構１００の設置箇所を説明する図であり、図２は、ホッパー２２における均排圧ノズル５２ａ近傍の鉛直断面図を示し、図３は、図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線の部分断面図を示し、図４は、図２におけるＩＶ−ＩＶ矢示図を示す。これらの図に示すように、ホッパー２２内に設けられる均排圧ノズル５２ａの端部に形成されたガス通過口５２ｂには、ホッパー２２から排出される残留ガスに含有されるダストｄを分離する除塵機構１００が設けられている。本実施形態において、除塵機構１００は、慣性力衝突方式（慣性力集塵方式）の多列長尺材で構成された捕集ユニット１１０と、捕集ユニット１１０を均排圧ノズル５２ａのガス通過口５２ｂを形成する縁部５２ｃに当接させた状態で固定する固定手段１２０を備えている。また、捕集ユニット１１０は、ホッパー２２の中央部側に配される第１ユニット１１２と、第１ユニット１１２より均排圧管５２側に配される第２ユニット１１４とを含んで構成される。
【００３２】
図５は、除塵機構１００の具体的な構成を説明する図であり、図２におけるＶ−Ｖ矢示図を示す。図６は、捕集ユニット１１０の具体的な構成を説明する図であり、図５におけるＶＩ−ＶＩ線断面図を示す。捕集ユニット１１０は、慣性力衝突方式のユニットであり、残留ガス等の含塵ガスを邪魔板等に衝突させたり、ガス流れの急激な方向転換を行ったりすることで、ガス流れ中のダストｄをその慣性力によって分離捕集するものである。
【００３３】
図５、図６に示すように、第１ユニット１１２は、複数（ここでは、９つ）の衝突部材１３０で構成され、複数の衝突部材１３０は、不図示の連結部材によって、残留ガスＧａの流れ（図６中、白抜き矢印で示す）と直交（交差）する方向に所定間隔離隔して連結されている。第２ユニット１１４は、複数（ここでは、８つ）の衝突部材１３０で構成され、第１ユニット１１２と同様に、複数の衝突部材１３０は、連結部材によって、残留ガスＧａの流れと直交する方向に所定間隔離隔して千鳥配置に連結されている。
【００３４】
また、本実施形態の衝突部材１３０は、鉛直方向に延在するとともに、水平断面がＶ字形状の等辺山形鋼（アングル型）で構成されている。衝突部材１３０は、鉛直方向に延在した両端１３４が、中央１３２よりホッパー２２の中央部側（残留ガスＧａの流れ方向の上流側、半清浄ガスＧｃの流れ方向の下流側）に位置するように固定手段１２０に保持される。換言すれば、固定手段１２０は、残留ガスＧａの流れ方向に直交する方向、もしくは、衝突部材１３０の配列方向の両端１３４が中央１３２よりホッパー２２の中央部側に位置するように、衝突部材１３０を固定する。したがって、衝突部材１３０のホッパー２２の中央部側（残留ガスＧａの流れ方向上流側）に臨んで凹面１３６が形成され、均排圧管５２側（残留ガスＧａの流れ方向下流側）には凸面１３８が形成されることとなる。そして、衝突部材１３０の第１ユニット１１２を構成する衝突部材１３０の凹面１３６（窪み部１４０を形成する面）が、残留ガスＧａが衝突する第１の衝突面１３６ａとなり、第２ユニット１１４を構成する衝突部材１３０の凹面１３６（窪み部１４０を形成する面）が、残留ガスＧａが衝突する第２の衝突面１３６ｂとなる。また、衝突部材１３０の第１ユニット１１２を構成する衝突部材１３０の凸面１３８が、半清浄ガスＧｃが衝突する第３の衝突面１３８ａとなり、第２ユニット１１４を構成する衝突部材１３０の凸面１３８が、半清浄ガスＧｃが衝突する第４の衝突面１３８ｂとなる。
【００３５】
また、第１ユニット１１２は、複数の第１の衝突面１３６ａが、ホッパー２２の中央部からの距離が等しい位置に、残留ガスを通過させる間隙を維持して配されるように固定手段１２０に保持され、第２ユニット１１４は、複数の第２の衝突面１３６ｂが、ホッパー２２の中央部からの距離が等しい位置に間隙を維持して配されるように固定手段１２０に保持される。上記したように、第１ユニット１１２は、第２ユニット１１４よりホッパー２２の中央部側に配されるため、複数の第２の衝突面１３６ｂは、複数の第１の衝突面１３６ａが配される位置よりもホッパー２２の中央部からの距離が大きい位置に配されることとなる。
【００３６】
また、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、第２の衝突面１３６ｂは、隣り合う第１の衝突面１３６ａの間に形成される間隙Ｓに臨んで配される。本実施形態では、第１ユニット１１２の衝突部材１３０間のピッチ（間隙Ｓ）の半分の位置に、ホッパー２２の中央部からの距離を異にして第２ユニット１１４の衝突部材１３０の中央１３２を並べた、所謂千鳥配置となっている。そして、図６（ｃ）に示すように、排圧操作時に残留ガスＧａが流れると、もしくは、図６（ｄ）に示すように、均圧操作時に半清浄ガスＧｃが流れると、ガス流れの隘路（ラビリンス）が形成されることとなる。
【００３７】
このように、衝突部材１３０を配した第１ユニット１１２、第２ユニット１１４で構成される捕集ユニット１１０を均排圧ノズル５２ａに配することにより、排圧操作時において、残留ガスＧａ中のダストｄを効率よく除去することができる。具体的に説明すると、図６（ｃ）に示すように、ホッパー２２から排出される残留ガスＧａは、第１ユニット１１２の第１の衝突面１３６ａに衝突し、残留ガスＧａの流れ方向が急激に変更されて、窪み部１４０で渦流を形成する。この渦流の形成過程において残留ガスＧａが澱み、ダストｄは、残留ガスＧａの流速に応じた慣性力を受け、残留ガスＧａの流速より重力沈降速度の方が大きくなったところで、残留ガスＧａのガス流れから分離されて下方に落下してホッパー２２内に返送される。
【００３８】
そして、残留ガスＧａは、第１ユニット１１２の衝突部材１３０間の間隙Ｓを通過して、第２ユニット１１４の第２の衝突面１３６ｂに向かって流れる。なお、間隙Ｓは、第１ユニット１１２に向かって流れる残留ガスＧａの流路幅（すなわち、均排圧ノズル５２ａの幅）と比較して極めて短いため、残留ガスＧａは、間隙Ｓを通過することで流速が増加する。こうして、間隙Ｓを通過した残留ガスＧａは流速が増加されて、第２の衝突面１３６ｂに衝突する。第２の衝突面１３６ｂに衝突した残留ガスＧａは、第１の衝突面１３６ａに衝突した際と同様に、窪み部１４０で渦流を形成し、この渦流の形成過程において残留ガスＧａが澱み、ダストｄは下方に落下してホッパー２２内に返送されることとなる。
【００３９】
このように、第２の衝突面１３６ｂに衝突する残留ガスＧａの方が、第１の衝突面１３６ａに衝突する残留ガスＧａより流速が大きくなるため、第２ユニット１１４の捕集分離効率は、第１ユニット１１２より大きくなる。また、第１ユニット１１２と、第２ユニット１１４との間隔が短い程、第２ユニット１１４の捕集分離効率は向上する。
【００４０】
こうして、捕集ユニット１１０においてダストｄが除去された残留ガスＧｂは、均排圧管５２、サイクロン除塵器５４、ＢＦＧ回収ライン６０、低圧側清浄ガス本管等の配管系を通って、ガスホルダーに導入されることとなる。上記したように、除塵機構１００は、残留ガスＧａに含まれるダストｄを効率よく除去することができるため、均排圧管５２（均排圧ノズル５２ａ）、ＢＦＧ回収ライン６０、低圧側清浄ガス本管等の配管系の摩耗を抑制することが可能となる。
【００４１】
また、捕集ユニット１１０を均排圧ノズル５２ａに設けることにより、ある程度の圧力損失（捕集ユニット１１０を設けない場合と比較して、ΔＰ＝３０〜５０ｍｍＨ２Ｏ程度）が生じる。すなわち、捕集ユニット１１０の通過過程において、膨張や圧力波の繰り返しで残留ガスＧｂの衝突エネルギーを分散させて、減少させることができる。したがって、乱流と騒音を抑制することが可能となる。
【００４２】
一方、均圧操作をする際には、図６（ｄ）に示すように、半清浄ガスＧｃが第２ユニット１１４を構成する衝突部材１３０の凸面１３８に沿って流れた後、間隙Ｓを通って、第１ユニット１１２を構成する衝突部材１３０の凸面１３８に沿って流れることとなる。このように、凸面１３８は半清浄ガスＧｃの衝風を整流する機能を有し、半清浄ガスＧｃをスムーズにホッパー２２に導くことができる。したがって、ホッパー２２に導入された半清浄ガスＧｄによって原料ｍが吹き飛ばされる可能性を低減することができる。
【００４３】
また、上記したように、第２ユニット１１４を構成する衝突部材１３０の第２の衝突面１３６ｂは、第１ユニット１１２を構成する衝突部材１３０の第１の衝突面１３６ａの間に形成される間隙Ｓに臨んで千鳥配置に配されている。つまり、ホッパー２２の中央部側から見ると、第２の衝突面１３６ｂが、隣り合う第１の衝突面１３６ａの間に位置しており、第１の衝突面１３６ａ、第２の衝突面１３６ｂが隙間なく配されているように見える。したがって、捕集ユニット１１０に導入される残留ガスＧａは、第１の衝突面１３６ａまたは第２の衝突面１３６ｂに衝突することとなり、残留ガスＧａの除塵効率を向上させることができる。
【００４４】
図５に戻って説明すると、固定手段１２０は、第２ユニット１１４の背面（凸面１３８）が均排圧ノズル５２ａのガス通過口５２ｂを形成する縁部５２ｃに当接するように捕集ユニット１１０を均排圧ノズル５２ａに固定する。具体的に説明すると、固定手段１２０は、捕集ユニット１１０の上端および下端を保持するとともに、捕集ユニット１１０の長手方向（鉛直方向）のスチフナーとして機能する枠部材１２２（図５中、１２２ａ、１２２ｂで示す）と、枠部材１２２の上部に接続された上部ブラケット１２４ａと、枠部材１２２の下部に接続された下部ブラケット１２４ｂと、ホッパー２２における均排圧ノズル５２ａの外周の上方に設けられたノズル側上ブラケット１２６ａ（図２、図４参照）と、ホッパー２２における均排圧ノズル５２ａの外周の下方に設けられたノズル側下ブラケット１２６ｂ（図２参照）とを含んで構成される。そして、上部ブラケット１２４ａおよびノズル側上ブラケット１２６ａをボルト・ナット１２８ａで固定するとともに、下部ブラケット１２４ｂとノズル側下ブラケット１２６ｂとをボルト・ナット１２８ｂで固定することで、固定手段１２０は、捕集ユニット１１０を着脱自在に均排圧ノズル５２ａに固定することができる。なお、ノズル側下ブラケット１２６ｂには、ホッパー２２の中央部側に延在したストッパ１２６ｃが設けられており、ストッパ１２６ｃによって捕集ユニット１１０の荷重が支持されている。
【００４５】
固定手段１２０が、捕集ユニット１１０を着脱自在に均排圧ノズル５２ａに固定する構成により、捕集ユニット１１０のメンテナンス（交換）を容易に行うことができる。また、固定手段１２０が、第２ユニット１１４の凸面１３８が均排圧ノズル５２ａのガス通過口５２ｂを形成する縁部５２ｃに当接するように捕集ユニット１１０を均排圧ノズル５２ａに固定する構成により、第２ユニット１１４と、ガス通過口５２ｂを形成する縁部５２ｃとの間に形成される隙間を実質的にゼロにすることができ、残留ガスＧａが隙間を通じて均排圧管５２に導かれる事態（ショートパス）が抑制され、除塵機構１００によるダストの除去効率を向上させることができる。
【００４６】
以上説明したように、本実施形態にかかる除塵機構１００によれば、残留ガスＧａの取り込み口である均排圧ノズル５２ａに捕集ユニット１１０を配することで、均排圧ノズル５２ａ、均排圧管５２、ＢＦＧ回収ライン６０、低圧側清浄ガス本管等の配管系の摩耗を抑制することが可能となる。また、サイクロン除塵器５４に送出されるダストを低減することができるので、サイクロン除塵器５４において分離されるダストの除塵負荷を少なくすることが可能となる。
【００４７】
また、均排圧ノズル５２ａに捕集ユニット１１０を配することで、除塵機構１００で捕集分離したダストｄをホッパー２２内に返送することができる。したがって、高炉本体１０に装入される原料ｍの歩留まりを向上させることが可能となる。さらに、上記したように、捕集ユニット１１０は、均排圧ノズル５２ａから着脱自在に設けられているため、損耗時等に容易に取り換えることができる。
【００４８】
（第１の変形例）
上記実施形態において、衝突部材１３０が、水平断面がＶ字形状の等辺山形鋼（アングル型）で構成されている場合を例に挙げて説明した。しかし、衝突部材は、残留ガスＧａが衝突してガス流れ中のダストを分離する第１の衝突面１３６ａ、第２の衝突面１３６ｂが設けられていれば、形状に限定はない。
【００４９】
例えば、図７に示すように、衝突部材２３０が、鉛直方向に延在するとともに、水平断面がコの字形状の溝型鋼（チャンネル型）で形成されており、平板部２３２と、平板部２３２における水平方向の両端部から突出した突出部２３４とを含んで構成されていてもよい。
【００５０】
（第２の変形例）
また、上記実施形態では、第１の衝突面１３６ａと、第２の衝突面１３６ｂとが、それぞれ異なる衝突部材１３０に設けられ、第２の衝突面１３６ｂが、複数の第１の衝突面１３６ａの間に形成される間隙Ｓに臨んで配されている構成を例に挙げて説明した。しかし、衝突部材は、残留ガスＧａまたは半清浄ガスＧｃを通過させる間隙を維持して配される複数の第１の衝突面１３６ａと、第１の衝突面１３６ａが配される位置とホッパー２２の中央部からの距離が異なる位置に配される第２の衝突面１３６ｂと、を含み、第２の衝突面１３６ｂは、ホッパー２２の中央部側から見ると、少なくとも一部が、複数の第１の衝突面１３６ａの間に位置していればよく、例えば、図８に示すように、第１の衝突面１３６ａ、第２の衝突面１３６ｂが同一の衝突部材３３０に設けられてもよい。この場合、衝突部材３３０は、水平方向（残留ガスＧａまたは半清浄ガスＧｃの流れ方向と交差する方向）に突出または陥没した所謂ジグザグ形状の構造体で構成され、衝突部材３３０が水平方向に所定間隔離隔して配される捕集ユニット３１０となる。
【００５１】
（第３の変形例）
上記実施形態では、第１ユニット１１２、もしくは、第２ユニット１１４における衝突部材１３０の配列方向が均排圧ノズル５２ａの中心線に対して傾斜している構成を例に挙げて説明した。しかし、図９、図１０に示すように、第１ユニット１１２、もしくは、第２ユニット１１４における衝突部材１３０の配列方向が均排圧ノズル５２ａの中心線に対して直交していてもよい。
【００５２】
また、上記実施形態では、均排圧ノズル５２ａの中心線とホッパー２２の中心線とが平行であり、かつ、中心線同士が所定距離オフセットされるように、ホッパー２２に均排圧ノズル５２ａが設けられる構成を例に挙げて説明した。しかし、均排圧ノズル５２ａの中心線とホッパー２２の中心線とは、平行でなくてもよい（交差していてもよい）。なお、この構成の場合、均排圧ノズル５２ａの中心線とホッパー２２の中心線との交点が、ホッパー２２の中心点からずれているとよい。
【００５３】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００５４】
例えば、上記実施形態では、高炉１がベルレス式炉頂装入装置２０を備える構成を例に挙げて説明した。しかし、均排圧操作を行うホッパーを備えていれば炉頂装入装置に限定はなく、ベル式炉頂装入装置であってもよいし、他の形式の炉頂装入装置であってもよい。
【００５５】
また、上記実施形態では、除塵機構１００が均排圧ノズル５２ａに設けられる構成を例に挙げて説明した。しかし、除塵機構１００は、ホッパー２２から外部に排出される残留ガスＧａ中のダストを除去することができれば、設置位置に限定はなく、例えば、均排圧管５２、ＢＦＧ回収ライン６０に設けてもよい。
【００５６】
また、上記実施形態では、除塵機構１００が、第１ユニット１１２および第２ユニット１１４を備える構成、つまり、ホッパー２２の中央部側から衝突部材１３０群が２段配される構成を例に挙げて説明した。しかし、ホッパー２２の中央部側からサイクロン除塵器５４に向かって、複数段の衝突部材１３０群が配されれば、段数に限定はない。
【００５７】
また、上記実施形態において、衝突部材１３０が、鋼で構成される場合を例に挙げて説明したが、鋼以外の材料で構成されてもよい。
【００５８】
また、上記実施形態において、衝突部材１３０が鉛直方向に延在した板部材で構成される例について説明した。しかし、衝突部材１３０は、水平方向と交差する方向に延在していればよい。
【００５９】
また、上記実施形態において、固定手段１２０が、ボルト・ナット１２８ａ、１２８ｂで捕集ユニット１１０を均排圧ノズル５２ａに着脱自在に固定する構成を例に挙げて説明した。しかし、捕集ユニット１１０の固定手段に限定はなく、例えば、コッター式の締結部材を用いてもよい。また、固定手段は、溶接等により、複数の衝突部材１３０を均排圧ノズル５２ａに固定的に設けてもよい。
【００６０】
また、上記実施形態において、均排圧ノズル５２ａのガス通過口５２ｂを形成する端面が鉛直方向に沿っている構成を例に挙げて説明した。しかし、ガス通過口５２ｂを形成する端面は、ホッパー２２の傾斜に沿わせてもよい。
【００６１】
また、上記実施形態において、第２の衝突面１３６ｂが、第１の衝突面１３６ａが配される位置よりもホッパー２２の中央部からの距離が大きい位置に間隙を維持して複数配されるとともに、第２の衝突面１３６ｂは、隣り合う第１の衝突面１３６ａの間に形成される間隙Ｓに臨んで配される構成を例に挙げて説明した。しかし、残留ガスＧａを通過させる間隙を維持して配される複数の第１の衝突面１３６ａと、第１の衝突面１３６ａが配される位置とホッパー２２の中央部からの距離が異なる位置に配される第２の衝突面１３６ｂと、を含み、第２の衝突面１３６ｂは、ホッパー２２の中央部側から見ると、少なくとも一部が、隣り合う第１の衝突面１３６ａの間に位置していればよい。
【００６２】
また、上記実施形態において、第１の衝突面１３６ａが設けられた衝突部材１３０および第２の衝突面１３６ｂが設けられた衝突部材１３０を例に挙げて説明した。しかし、複数の衝突部材は、衝突面をホッパー２２の中央部側に臨ませて、互いに離隔して配されていれば、衝突面の数に限定はない。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明は、高炉本体に装入する原料を収容するホッパーから外部に排出される残留ガス中のダストを除去する除塵機構、および、高炉に利用することができる。
【符号の説明】
【００６４】
１  高炉
１０  高炉本体
２２  ホッパー
５２  均排圧管
５２ａ  均排圧ノズル
５２ｂ  ガス通過口
１００  除塵機構
１３０  衝突部材
１３２  中央
１３４  両端
１３６ａ  第１の衝突面
１３６ｂ  第２の衝突面
２３０  衝突部材
３３０  衝突部材
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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