(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一次乾式集塵装置と炉頂圧力回収発電装置の間のガス配管を２系統に分岐した後、再び１つのガス配管に集合し、前記２系統に分岐した分岐ガス配管の一方に湿式集塵装置を設けると共に他方の分岐ガス配管に二次乾式集塵装置を設け、前記一次乾式集塵装置で高炉ガスを一次集塵処理し、更に、前記湿式集塵装置又は二次乾式集塵装置のいずれかで二次集塵処理した後、前記炉頂圧力回収発電装置で高炉ガスの有するエネルギ−を回収する高炉ガスの処理方法において、前記湿式集塵装置側系統を仕切り、前記二次乾式集塵装置で高炉ガスを二次集塵処理している際に、該二次乾式集塵装置の出側分岐ガス配管及び湿式集塵装置の出側分岐ガス配管内の高炉ガス温度Ｔａ、Ｔｃを各々測定すると共に前記分岐ガス配管の集合点から前記炉頂圧力回収発電装置間のガス配管内の高炉ガス温度Ｔｂを測定し、この各測定高炉ガス温度を基に下記（１）式により前記湿式集塵装置から前記炉頂圧力回収発電装置に漏洩する高炉ガスの漏洩率αを求め、該漏洩率αにより前記湿式集塵装置へ供給する集塵用給水量を調整して該炉頂圧力回収発電装置に流入する高炉ガス中のダスト濃度を所定値以下に維持することを特徴とする高炉ガスの処理方法。
【数１】
0003776947.tif 000003
ただし、Ｃｐ：高炉ガス比熱
γ：ミストの蒸発潜熱
η：ミストの蒸発率
Ｗ：湿式集塵装置の出側における高炉ガス中のミスト含有量
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、湿式集塵装置と乾式集塵装置を並列に設けた高炉ガス清浄設備において、該乾式集塵装置で高炉ガスを二次集塵処理している際に、湿式集塵装置へ供給する集塵用給水量の調整方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、高炉から発生するガスの如く高温高圧ガスから圧力および熱エネルギーを積極的に回収し、省エネルギーを図ろうとする動きが活発である。
前者の圧力を回収する設備としては炉頂圧力回収発電設備があり、後者の熱エネルギーの利用としては従来の湿式集塵装置にガスを通すことによって生ずる温度低下を防止するために乾式集塵装置を設置し、その排ガスの有する熱エネルギーを炉頂圧力回収発電設備で回収するものがある。
【０００３】
ところが、高炉から発生するガス中のダストを取り除く装置としての乾式集塵装置は、信頼性に問題が残る。その問題とは、通常二次乾式集塵装置に用いられるバグフィルターの耐熱温度が、通常２００〜３００℃程度であること、およびバグフィルターの通過ガス流速の設計条件としては、経済性を考慮して高炉吹抜け等の異常時に発生する多量のガスを処理するだけの、内容積を有していない事である。
【０００４】
これらの問題を解決するため、例えば、特公平６−１９０９５号公報に開示されている様に、高炉ガス清浄ラインに前記二次乾式集塵装置と、湿式集塵装置を並列に設置し、この両集塵装置を切替弁により切替え可能にしておき、通常の高炉操業状態においては、二次乾式集塵装置で高炉ガスを処理し、高炉の吹抜け等の異常によりガス温度やガス量が急上昇した場合においては、前記切替弁の操作により湿式集塵装置に切替えて高炉ガスを処理することで、前記問題となるガス温度、ガス容積の急上昇などに対応するものである。
【０００５】
【本発明が解決しようとする課題】
前記の、高炉ガスの清浄ラインは、その配管径が通常１．５ｍ以上と比較的大きいことから、前記切替弁には通常バタ弁が用いられている。そのため、該切替弁を長期間使用すると、シ−ル部が劣化して高炉ガスがリークする。
さらに、リークガス中のダストによる磨耗作用により該切替弁の劣化が進み、次第にそのリーク量も多くなる。そして、湿式集塵装置からリークする高炉ガスが許容量以上のダストを含有している場合には、炉頂圧力回収発電設備を損傷する原因となる。
【０００６】
しかし、この切替弁からのリークを測定する実用的な手段がないことから、リークした高炉ガスのダスト濃度が、炉頂圧力回収発電設備の許容値以内であるか否かの判断は困難であった。
そこで、高炉ガスを二次乾式集塵装置で処理している場合においても、湿式集塵装置に集塵用水を常に供給することで、リ−クした高炉ガス中のダストを除去する必要があり、その給水量は安全代を見込んで湿式集塵装置で高炉ガスを全量処理している場合と略同程度のものであった。
本発明は二次乾式集塵装置で高炉ガスを処理している場合において、炉頂圧力回収発電設備に流入する高炉ガス中のダストを上昇すること無く、湿式集塵装置への集塵用給水量を低減することを課題とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その手段は、一次乾式集塵装置と炉頂圧力回収発電装置の間のガス配管を２系統に分岐した後、再び１つのガス配管に集合し、前記２系統に分岐した分岐ガス配管の一方に湿式集塵装置を設けると共に他方の分岐ガス配管に二次乾式集塵装置を設け、前記一次乾式集塵装置で高炉ガスを一次集塵処理し、更に、前記湿式集塵装置又は二次乾式集塵装置のいずれかで二次集塵処理した後、前記炉頂圧力回収発電装置で高炉ガスの有するエネルギ−を回収する高炉ガスの処理方法において、前記湿式集塵装置側系統を仕切り、前記二次乾式集塵装置で高炉ガスを二次集塵処理している際に、該二次乾式集塵装置の出側分岐ガス配管及び湿式集塵装置の出側分岐ガス配管内の高炉ガス温度Ｔａ、Ｔｃを各々測定すると共に前記分岐ガス配管の集合点から前記炉頂圧力回収発電装置間のガス配管内の高炉ガス温度Ｔｂを測定し、この各測定高炉ガス温度を基に上記（１）式により前記湿式集塵装置から前記炉頂圧力回収発電装置に漏洩する高炉ガスの漏洩率αを求め、該漏洩率αにより前記湿式集塵装置へ供給する集塵用給水量を調整して該炉頂圧力回収発電装置に流入する高炉ガス中のダスト濃度を所定値以下に維持する高炉ガスの処理方法である。
【０００８】
【作用】
以下、本発明の作用を図１を参照して説明する。
本発明者らは、切替弁１０からリ−クする高炉ガス流出量を求め、このガス流出量に応じて湿式集塵装置に供給する集塵用水量をコントロ−ルするため、下記▲１▼〜▲３▼の事項に着目した。
▲１▼乾式集塵装置３ａを経て炉頂圧力回収発電設備５に流入する高炉ガスは、高温で９０℃〜２００℃であり、そかも、その間の温度低下はガス配管からの放散熱のみで約１℃程度であり、該ガス配管内を流れるガス温度は殆ど変化しない。
【０００９】
▲２▼湿式集塵装置を通過した高炉ガス温度は、４０℃〜６０℃程度で比較的低温である。
▲３▼前記▲１▼と▲２▼の高炉ガスは合流して炉頂圧力回収発電設備５に流入することから、両高炉ガスの合流点から炉頂圧力回収発電設備５にまでの高炉ガスの温度が、湿式集塵装置から流出した高炉ガス量、すなわち、切替弁１０からのリーク率に応じて低下する。
【００１０】
このことから、二次乾式集塵３ａ装置出側の高炉ガス温度、湿式集塵装置４ａ出側の高炉ガス温度、ガス配管の集合点から炉頂圧力回収発電設備５の間の高炉ガス温度を各々測定し、この測定値を基に、前記切替弁１０からリーク率を算出し、この算出リーク率に応じて湿式集塵装置としてのベンチュリスクラバー４ａに供給する集塵用給水量を調整することで、該ベンチュリスクラバー４ａに高炉ガスに随伴して流入するダストを除去するに必要な水量を供給することが可能となり、不必要な水を供給することが無くなり、給水ポンプ７の消費電力を最小限にする事ができるものである。
【００１１】
【実施例】
本発明での実施の例は図１と同様であるのでこれをもとに詳細に説明する。
本例に使用した高炉は、内容積４８８４ｍ3 、送風量７４００Ｎｍ3 ／分、送風湿分１５ｇ／Ｎｍ3 、酸素富化量６０００Ｎｍ3 ／時間、微分炭吹込み量１４０ｋｇ／ｔ−ｐｉｇ、出銑量１１３００ｔ／日、高炉ガス量６５４千Ｎｍ3/時間である。
図１中に示すように、高炉１の炉頂には上昇管１ａ、下降管１ｂを順次介して１次乾式集塵装置であるダストキャッチャー２が接続され、次いで、このダストキャッチャー２からのガス配管は２系統に分岐し、一方の分岐ガス配管４には湿式集塵装置としてのベンチュリスクラバ−４ａ、切替弁１０を順次介設し、他方の分岐ガス配管３には入口弁９ａ、２次乾式集塵装置としてのバグフィルター３ａ、出口弁９ｂを順次介設している。
【００１２】
通常の高炉操業状態である場合は、入口弁９ａ及び出口弁９ｂを開放し、切替弁１０を閉鎖して、ダストキャッチャー２からの高炉ガスをバグフィルター３ａに供給して集塵処理する。
しかし、前述のように高炉に異常が発生し、高炉ガス温度、ガス量が異常に上昇した場合等には上記入口弁９ａ及び出口弁９ｂを閉鎖し、切替弁１０を開放して、高炉ガスをベンチュリスクラバ−４ａに供給している。
さらに、バグフィルター３ａからの分岐ガス配管３とベンチュリスクラバ−４ａからの分岐ガス配管４は下流側のＡ点において再び合流して集合ガス配管１７となる。
【００１３】
そして、この集合ガス配管１７は再び分岐し、一方の分岐ガス配管１８に開閉弁１５、炉頂圧力回収発電設備５、開閉弁１６を順次介設し、他方の分岐ガス配管１８には開閉弁１４を介設している。
このバグフィルター３ａの出側分岐ガス配管３、ベンチュリスクラバ−４ａの出側分岐ガス配管４、集合点Ａから炉頂圧力回収発電設備５に至る分岐ガス配管１８には高炉ガス温度を測定するガス温度計１２ａ〜１２ｃを設けている。
また、前記湿式集塵装置のベンチュリスクラバー４ａ、４ｂに集塵用水を供給する循環系統１１には、冷却水の貯留タンク６、給水ポンプ７、給水弁８が直列に接続している。
【００１４】
データ処理用の制御演算装置１３は、ベンチュリスクラバー４ｂの出口側に設けた遮断弁１０のリーク率αを演算し、その結果を基にベンチュリスクラバー４ｂへの集塵用水量を調整するもので、リーク率演算部１３ａ、湿式集塵装置給水量調整部１３ｂから構成されている。ベンチュリスクラバー４ｂへの給水量は、給水ポンプ７の給水能力および給水弁８の開度によって調節する。
前記リーク率演算部１３ａは、前記ガス温度計１２ａ〜１２ｃの測定値Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃを逐次入力し、下記（１）式により切替弁１０からのリーク率αを逐次算出する。
【００１５】
【数２】
0003776947.tif 000002
【００１６】
ただし、Ｃｐは高炉ガス比熱、γはミストの蒸発潜熱、ηはミストの蒸発率である。
また、Ｗは湿式集塵装置の出側における高炉ガス中のミスト含有量〔ｇ／Ｎｍ3 〕であり、過去に高炉ガスをサンプリングして求めた値の最大値であり、これらはいずれも設定器１３ｃより設定する。
【００１７】
また、前記湿式集塵装置給水量制御部１３ｂは、まず、下記（２）式によって炉頂圧力回収発電設備５の入口側含塵濃度Ｄを演算する。
Ｄ＝Ｄｄ×（１−α／１００) ＋Ｄｗ×α／１００      ・・・（２）
ここで、Ｄｄは乾式ガス清浄設備３ａ出側における高炉ガスをサンプリングして求めたダスト濃度である。また、Ｄｗは湿式集塵装置出側の高炉ガスをサンプリングして求めたダスト濃度である。
【００１８】
次に、湿式集塵装置の集塵用水量設定値について詳細に説明する。
切替弁１０のリーク率αと炉頂圧力回収発電設備５の入口側の含塵濃度の関係を図２に示す（図中の線はベンチュリスクラバー４ｂへの給水量と表す）。
この含塵濃度の許容値は、該炉頂圧力回収発電設備５のタービン翼の材質によって決定され、本実施例では５ｍｇ／Ｎｍ3 である。常にこの許容値を満足するように、前記切替弁１０にリークが生じた場合でもベンチュリスクラバー４ａ、４ｂに集塵用水を供給する。
【００１９】
すなわち、図２よりリーク率αが１％未満の場合、集塵用水量が１４０ｔ／ｈであれば炉頂圧力回収発電設備５の入口側の含塵濃度は５ｍｇ／Ｎｍ3 以下にすることができる。同様に、リーク率αが１％以上１．３％未満の場合、集塵用水量を２００ｔ／ｈにしておけば、炉頂圧力回収発電設備５の入口側の含塵濃度を５ｍｇ／Ｎｍ3 以下にすることができる。
また、リーク率αが１．３％以上以上２．６％未満の場合には集塵用水量を３００ｔ／ｈに、リーク率αが２．６％以上以上４．６％未満の場合には集塵用水量を４００ｔ／ｈにておけば、炉頂圧力回収発電設備５の入口側の含塵濃度を５ｍｇ／Ｎｍ3 以下にすることができる。
【００２０】
【発明の効果】
本発明により、高炉ガスが炉頂圧力回収発電設備を損傷することなく、湿式集塵装置への給水量を大幅に削減することができ、省コスト、省エネルギー等の多大な効果を享受するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に実施例を示す高炉ガス清浄装置の概略図。
【図２】切替弁のリーク率αと炉頂圧力回収発電設備入側含塵濃度の関係を示図。
【符号の説明】
１  高炉
１ａ  上昇管
１ｂ  下降管
２  ダストキャッチャー
３、４、１８  分岐ガス配管
３ａ  バグフィルター
４ａ、４ｂ  ベンチュリスクラバー
５  炉頂圧力回収発電設備
６  貯留タンク
７  給水ポンプ
８  給水弁
９ａ  入口弁
９ｂ  出口弁
１０  切替弁
１１  循環系統
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ  ガス温度計
１３  制御演算装置
１３ａ  リーク率演算部
１３ｂ  湿式集塵機給水量制御部
１３ｃ  設定器
１４、１５、１６  開閉弁
１７  集合ガス配管
１９  炉頂圧力回収発電設備バイパス管
Ａ  集合点
【図１】
0003776947.tif 000004
【図２】
0003776947.tif 000005