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WO2010007875A1 - 排ガス処理設備、および排ガス処理設備によるダスト回収方法 - Google Patents

排ガス処理設備、および排ガス処理設備によるダスト回収方法 Download PDF

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WO2010007875A1
WO2010007875A1 PCT/JP2009/061890 JP2009061890W WO2010007875A1 WO 2010007875 A1 WO2010007875 A1 WO 2010007875A1 JP 2009061890 W JP2009061890 W JP 2009061890W WO 2010007875 A1 WO2010007875 A1 WO 2010007875A1
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WO
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exhaust gas
dust
dust collector
molten metal
treatment facility
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PCT/JP2009/061890
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English (en)
French (fr)
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雅孝 立石
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Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
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Publication date
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    • F27B3/10—Details, accessories or equipment, e.g. dust-collectors, specially adapted for hearth-type furnaces
    • F27B3/26—Arrangements of heat-exchange apparatus
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    • B01D—SEPARATION
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    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25—Process efficiency

Definitions

  • the present invention relates to an improvement of a dust recovery method using an exhaust gas treatment facility and an exhaust gas treatment facility. More specifically, the present invention relates to an exhaust gas treatment facility and an exhaust gas treatment facility capable of efficiently recovering dust contained in exhaust gas discharged from a melt production furnace in a molten metal production process and improving the effective utilization efficiency of dust. It is related with the dust collection method by.
  • the powder ore 52, the powdery reducing agent 54 and the binder 56 cut out from the raw material receiving hopper 50 are mixed by the mixer 58.
  • dust may be further added and mixed.
  • lime quick lime, limestone, etc.
  • reduced iron is produced in the rotary hearth furnace (reduction furnace) 60. .
  • the reduced iron is continuously discharged from a discharge port 61 provided in the outer peripheral portion of the rotary hearth furnace 60 in a high temperature state, and is sent to a reduction and melting process by a melting furnace (molten metal manufacturing furnace) 101.
  • the melting furnace 101 is charged with a carbonaceous material (coal) and a flux for adjusting the slag basicity (quick lime, dolomite, etc.) in addition to the reduced iron.
  • the carbonaceous material is burned by oxygen introduced into the furnace from the top of the furnace.
  • the melting furnace 101 a part of the CO gas generated by reducing the unreduced iron oxide contained in the reduced iron and the combustible gas (CO, H 2 gas, etc.) generated from the carbonaceous material is burned. Let The combustion heat generated thereby dissolves reduced iron, ash and flux in the carbonaceous material, and reduces the unreduced iron oxide contained in the reduced iron with the carbonaceous material.
  • CO, H 2 gas, etc. combustible gas
  • the exhaust gas 108 generated from the melting furnace 101 is collected after dust is removed by a dust remover such as a cyclone (hereinafter referred to as a dust collector).
  • a dust collector such as a cyclone
  • the collected exhaust gas 108 is sent to a lower process or sent to a boiler for power generation.
  • a part of the dust removed by the dust collector is directly supplied to the refining reduction melting furnace 101.
  • the remaining dust is sent to the dust receiving hopper constituting the raw material receiving hopper 50 and mixed with the powder ore 52, the powdery reducing agent 54 and the binder 56 by the mixer 58, and the reduction melting furnace 101 for refining. (See, for example, Patent Document 1).
  • Patent Document 1 described above describes that a cyclone is provided in an exhaust gas treatment system of a melting furnace to collect dust and effectively use a combustible gas.
  • the specific configuration of the exhaust gas treatment facility is unclear, and the state of dust collection and reuse is not clearly described.
  • the molten metal combustion part locally becomes hot, so the molten metal becomes fumes and scatters in the furnace gas.
  • oxygen is supplied from an oxygen lance to burn carbon, and CO gas generated by reduction of unreduced iron oxide contained in reduced iron and a part of combustible gas generated from carbon
  • CO gas generated by reduction of unreduced iron oxide contained in reduced iron and a part of combustible gas generated from carbon
  • gas typically CO
  • CO 2 carbonaceous material-incorporated agglomerates
  • the particle size of the dust is extremely small due to the hot metal manufacturing process, so the cyclone alone has low recovery efficiency.
  • the exhaust gas after dust removal contains a large amount of fine particles (for example, a particle size of 20 ⁇ m or less), it is difficult to use the exhaust gas as a fuel for a power generation facility or the like.
  • the dust collector is a dry dust collector (bag filter)
  • the temperature of the exhaust gas that can be treated is limited by the specifications of the equipment (for example, bag filter and packing material), so the temperature is adjusted upstream of the dust collector. It is necessary to provide a cooler having a function (for example, the medium is water or air).
  • an object of the present invention is to efficiently collect dust contained in the exhaust gas discharged from the molten metal production furnace to improve the effective utilization efficiency of the dust, and to control the furnace pressure and exhaust gas composition of the molten metal production furnace. It is an object to provide an exhaust gas treatment facility that facilitates the process and a dust recovery method using the exhaust gas treatment facility.
  • an exhaust gas treatment facility includes an exhaust gas duct, and one end side of the exhaust gas duct is installed at an exhaust gas outlet of a molten metal manufacturing furnace that discharges high-temperature exhaust gas containing dust,
  • the dust collection unit is interposed in the molten metal production furnace side of the exhaust gas duct and mainly collects coarse dust.
  • a dry dust collector that is disposed downstream of the wet dust collector and collects fine dust.
  • an exhaust heat recovery unit that recovers thermal energy of exhaust gas by heat exchange with a cooling medium and cools the exhaust gas is interposed between the molten metal manufacturing furnace and the wet dust collector in the exhaust gas duct.
  • an exhaust gas heating unit for heating the exhaust gas by heat exchange with a heating medium is interposed between the wet dust collector and the dry dust collector.
  • the exhaust heat recovery unit and the exhaust gas heating unit communicate with each other through a heating medium supply line through which the cooling medium in which the exhaust heat energy is recovered by the exhaust heat recovery unit flows as the heating medium.
  • a dust recovery method using an exhaust gas treatment facility is a dust recovery method using an exhaust gas treatment facility that recovers dust contained in high-temperature exhaust gas discharged from a molten metal manufacturing furnace.
  • the high-temperature exhaust gas discharged from the molten metal furnace into the wet dust collector, mainly the coarse dust is recovered from the dust contained in the exhaust gas, and then introducing this exhaust gas into the dry dust collector, It is characterized by collecting fine dust particles.
  • the dust contained in the high-temperature exhaust gas discharged from the molten metal production furnace constituting the molten metal production process is classified into a wet dust collector and a dry type. Collect with a dust collector. That is, dust having a particle size smaller than dust that can be collected by a cyclone can be collected by a wet dust collector. Further, finer dust, particularly fume-based dust, than dust that can be collected by a wet dust collector, can be collected by a dry dust collector.
  • the molten metal is a SUS iron bath
  • elements such as Cr and Ni can be mainly recovered by the dry dust collector, so that the effective utilization rate of reusable dust can be improved.
  • An excellent effect can be obtained.
  • the temperature of the exhaust gas flowing out from the exhaust gas outlet of the wet dust collector can be maintained within a predetermined temperature range without finely adjusting the temperature of the exhaust gas for the dry dust collector.
  • the thermal energy of the exhaust gas discharged from the molten metal production furnace is recovered and cooled by heat exchange with the cooling medium by the exhaust heat recovery means, and the cooled exhaust gas is introduced into the wet dust collector.
  • the sensible heat of the exhaust gas discharged from the molten metal production furnace is not lost by the wet dust collector, which can greatly contribute to energy saving of the exhaust gas treatment facility.
  • the downstream dry dust collector is a bag filter, for example, there is a possibility that the dust collection function may not function normally due to condensation.
  • the exhaust gas flowing out from the wet dust collector can be introduced into the dry dust collector after being heated by the exhaust gas heating means. Therefore, even if the dry dust collector is a bag filter, condensation does not occur and the dust collecting function functions normally, so that dust can be recovered stably.
  • the heating medium that recovers the thermal energy of the exhaust gas by the exhaust heat recovery means is introduced into the exhaust gas heating means, and the exhaust gas flowing out from the wet dust collector is heated. Since it is not necessary to use energy introduced from outside the manufacturing process system, it can greatly contribute to energy saving of the exhaust gas treatment facility.
  • FIG. 1 is a system diagram of an exhaust gas treatment facility for recovering dust of exhaust gas discharged from a molten metal manufacturing furnace, which implements the dust recovery method of the present invention.
  • FIG. 2 is a system diagram of a production facility for a carbonaceous material-incorporated agglomerate for recycling fine dust collected by a wet dust collector.
  • Numeral 20 shown in the drawing is a molten metal production furnace for executing a continuous molten metal production process.
  • An exhaust gas outlet 21 is provided at the top of the molten metal production furnace 20.
  • the exhaust gas outlet 21 is provided with an exhaust gas treatment facility 1 that collects dust from the high-temperature exhaust gas discharged from the exhaust gas outlet 21.
  • the exhaust gas treatment facility 1 includes an exhaust gas duct 2.
  • the exhaust gas duct 2 communicates from the exhaust gas outlet 21 of the molten metal manufacturing furnace 20 to the chimney 12 that releases the exhaust gas after dust removal into the atmosphere.
  • a heat exchanger 6 as a waste heat recovery means, a wet dust collector 3, a reheater 7 as an exhaust gas heating means, and exhaust gas are supplied.
  • An induction fan 5 to be sent to the chimney 12 is interposed.
  • the heat exchanger 6 collects thermal energy of the exhaust gas discharged from the exhaust gas outlet 21 of the molten metal production furnace 20 by heat exchange with the cooling medium, and cools the exhaust gas.
  • the wet dust collector 3 is a venturi scrubber. The dust collected and collected by the wet dust collector 3 is sent to the pit (not shown) through the water / dust discharge line 3a together with water, and a water / dust separation system (shown) provided downstream of the bit. Not) and separated from water.
  • the reheater 7 heats the exhaust gas flowing from the wet dust collector 3 to, for example, 140 ° C. by heat exchange with the heating medium using a cooling medium that recovers the thermal energy of the exhaust gas as a heating medium.
  • the dry dust collector 4 includes a heat-resistant nylon bag filter, for example.
  • fine dust can be collected by changing the magnitude
  • the fine dust collector 4 since the collection efficiency of the fine dust by the wet dust collector 3 is low, the fine dust is collected by the dry dust collector 4 in the present invention.
  • a heat recovery cooling medium supply line 8 in which a cooling medium pump 8 a is interposed is communicated with a medium inlet 6 a of the heat exchanger 6 from a medium pit (not shown).
  • a heating medium supply line 9 in which an accumulator 9a for setting the pressure of the heating medium to 0.8 MPa is interposed communicates with the medium inlet 7a of the reheater 7. Yes.
  • the medium return line 10 communicates with the medium pit from the medium outlet 7b of the reheater 7.
  • a medium return branch line 11 branches from between the heat exchanger 6 of the heating medium supply line 9 and the accumulator 9a, and the leading end side of the medium return branch line 11 communicates with the medium pit.
  • high-temperature exhaust gas containing dust is discharged from the exhaust gas outlet 21 of the molten metal production furnace 20 and introduced into the heat exchanger 6.
  • the high temperature exhaust gas introduced into the heat exchanger 6 recovers thermal energy by heat exchange with the cooling medium supplied from the heat recovery cooling medium supply line 8.
  • the exhaust gas whose thermal energy has been recovered by the cooling medium is cooled to about 450 ° C. and introduced into the wet dust collector 3.
  • the wet dust collector 3 coarse dust having a large particle size contained in the exhaust gas is removed by water droplets and collected.
  • dust having a particle diameter smaller than that collected by the cyclone to dust having a larger particle diameter are collected, and coarse dust having a predetermined particle diameter or more is collected.
  • the coarse dust recovered by the wet dust collector 3 is sent to a pit (not shown) together with water, and separated and recovered from the water by a water / dust separation system provided on the downstream side of the bit, for example, a thickener (not shown).
  • the exhaust gas from which dust having a predetermined particle diameter or more has been removed by the wet dust collector 3 is introduced into the reheater 7.
  • the exhaust gas introduced into the reheater 7 is a cooling medium introduced from the heating medium supply line 9, that is, a heating medium that recovers thermal energy of the exhaust gas by heat exchange with the high-temperature exhaust gas in the heat exchanger 6.
  • the dry dust collector 4 After being heated up to a temperature of about 140 ° C. by heat exchange, the dry dust collector 4 is introduced.
  • the dry dust collector 4 collects fine dust, particularly fume-type dust, that could not be removed by the wet dust collector 3.
  • the dust-removed exhaust gas from which the fume-based dust has been collected by the dry dust collector 4 is discharged from the chimney 12 through the induction fan 5 into the atmosphere.
  • fine dust which is a fume-based mainly FeO; oxidized Fe of the molten metal
  • the moisture in the exhaust gas flowing out of the wet dust collector 3 is in a saturated state. Therefore, when a dry dust collector equipped with a bag filter is used, there is a possibility that the dust collecting function may not function normally due to condensation.
  • the exhaust gas flowing out from the wet dust collector 3 is heated by the reheater 7 and then introduced into the dry dust collector 4. Accordingly, the bag filter does not condense and the dust collecting function functions normally, so that dust can be recovered stably.
  • the exhaust gas treatment facility 1 according to one embodiment of the present invention, separation and recovery based on the particle size of dust can be performed. Therefore, for example, when the molten metal is a SUS-based bath, elements such as Cr and Ni can be mainly recovered by the dry dust collector 4. Further, since the wet dust collector 3 is used, the temperature of the exhaust gas flowing out from the exhaust gas outlet of the wet dust collector 3 is not limited to fine adjustment of the temperature of the exhaust gas for the dry dust collector 4. 50 ° C.). Thereby, compared with the case of the exhaust gas processing equipment provided only with the dry dust collector, the effect that the furnace pressure and exhaust gas composition of a molten metal manufacturing furnace can be stabilized easily is acquired.
  • the heat energy of the high-temperature exhaust gas discharged from the molten metal production furnace 20 is exchanged with the cooling medium in the heat exchanger 6. It is recovered and the exhaust gas is cooled. And the cooling medium which collect
  • the molten metal is manufactured in the molten metal manufacturing furnace having the configuration described in the embodiment, and various types of raw materials are generated from the high temperature exhaust gas discharged from the exhaust gas outlet of the molten metal manufacturing furnace by the exhaust gas treatment facility 1.
  • An example of collecting dust will be described.
  • the molten metal was continuously produced by continuously charging the main raw material of combustion energy and the main raw material to be the molten metal into the molten metal production furnace in which 4 to 8 tons of molten metal was pooled.
  • Typical components other than Fe of the molten metal manufactured by the molten metal manufacturing furnace are C, Si, S and P, and Table 1 shows these contents.
  • a carbon material having a particle size of 10 to 25 mm was used as a main raw material for combustion energy.
  • Table 2 shows typical solid content components of the used carbonaceous materials.
  • Table 3 shows the components of the carbonaceous material agglomerates after reduction used as the main raw material of the molten metal.
  • the particle size distribution of the collected dusts # 1 and # 2 (the vertical axis is the relative particle amount q3% and the horizontal axis is the particle diameter ⁇ m) is measured by a laser diffraction particle size distribution measuring apparatus (Shimadzu Corporation, model: SALD- 3000S).
  • symbol 30 shown by FIG. 5 is the manufacturing equipment of a carbonaceous material interior agglomerate.
  • the carbonaceous interior agglomerate manufacturing facility 30 includes a main raw material tank 32 to which main raw materials such as iron ore are supplied, a pulverized coal tank 33 to which pulverized coal is supplied from a pulverized coal manufacturing apparatus (not shown), and a wet type.
  • the main raw material, pulverized coal, and fine dust cut out from the main raw material tank 32, the pulverized coal tank 33, and the recovered dust tank 34 by a predetermined amount are sent to the mixer 35 and mixed.
  • the mixture mixed by the mixer 35 is sent to the agglomerator 36 to become a carbonaceous material agglomerate (briquette).
  • the carbonaceous material agglomerate (briquette) produced by the agglomeration machine 36 is sent to a rotary hearth furnace 41 for producing reduced iron.
  • the reduced iron produced in the rotary hearth furnace 41 is put in the reduced iron container 42 and then melted in the molten metal production furnace 20, and the fume-based fine dust in the exhaust gas discharged from the exhaust gas duct 2 is removed by the dry dust collector 5. It is collected and these are repeated.

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Abstract

　本発明は、溶湯製造炉から排出される排ガス中のダストを分離回収してダストの有効利用を向上すると共に、溶湯製造炉の炉内圧力や排ガス組成を制御することを容易にする排ガス処理設備を提供する。本発明の排ガス処理設備１は排ガスダクト２を備え、排ガスダクト２は、ダストを含む高温の排ガスを排出する溶湯製造炉２０の排ガス出口２１から、ダスト除去後の排ガスを大気中に放出する煙突１２に連通する。排ガスダクト２には、集塵部、吸引ファン５が介装される。この集塵部は、排ガスダクト２の溶湯製造炉２０側に介装されて粗粒ダストを回収する湿式集塵機３と、この湿式集塵機３の前記吸引ファン５側に介装されてヒューム系の微粒ダストを回収する乾式集塵機４と、を備える。

Description

排ガス処理設備、および排ガス処理設備によるダスト回収方法
　本発明は、排ガス処理設備、および排ガス処理設備によるダスト回収方法の改善に係る。本発明は、より詳しくは、溶湯製造プロセスにおいて溶湯製造炉から排出される排ガスに含まれるダストを効率良く回収して、ダストの有効利用効率を向上することができる排ガス処理設備、および排ガス処理設備によるダスト回収方法に関する。
　従来、溶銑は主として高炉法により製造されてきた。ところが、近年では、粉鉄鉱石から直接銑鉄を製造する方法として種々の銑鉄製造方法が開発されており、例えば後述するように、炭材を用いた方法が知られている。以下、炭材を用いる従来の銑鉄製造方法を、その工程の概略と、使用する銑鉄製造設備の一例を示す図３を参照しながら説明する。
　まず、原料受け入れホッパー５０から切り出された粉鉱石５２、粉状の還元剤５４およびバインダー５６が、混合機５８によって混合される。この場合、さらにダストが加えられて混合される場合がある。また、得られる還元鉄に含まれるスラグ成分の塩基度を調整するために石灰（生石灰、石灰石等）を混合物中に添加して、回転炉床炉（還元炉）６０で還元鉄が製造される。
　還元鉄は、高温状態で回転炉床炉６０の外周部に設けられた排出口６１から連続的に排出され、溶解炉（溶湯製造炉）１０１による還元、溶解工程へ送られる。溶解炉１０１には炉上部から、還元鉄の他に、炭材（石炭）およびスラグ塩基度調整用のフラックス（生石灰、ドロマイト等）が装入される。溶解炉１０１内では、炉上部から炉内に導入される酸素により炭材を燃焼させる。溶解炉１０１内では、さらに、還元鉄中に含まれる未還元の酸化鉄が還元されて生成するＣＯガス、および炭材から発生する可燃性ガス（ＣＯ，Ｈ２ガス等）の一部を燃焼させる。これにより発生する燃焼熱で、還元鉄、炭材中の灰分およびフラックスを溶解すると共に、前記炭材で還元鉄中に含まれる未還元の酸化鉄を還元する。
　前記溶解炉１０１から発生する排ガス１０８は、サイクロン等の除塵機（以下、集塵機という）でダスト等が除去された後に回収される。回収された排ガス１０８は、下工程に送られたり、または発電のためにボイラに送られたりする。一方、集塵機で除去されたダストの一部は精錬用還元溶解炉１０１に直に供給される。残りのダストは、前記原料受け入れホッパー５０を構成するダスト受入れホッパーに送られると共に、前記粉鉱石５２、粉状の還元剤５４およびバインダー５６と共に混合機５８により混合されて、精錬用還元溶解炉１０１に供給される（例えば、特許文献１参照）。
日本国公開特許公報：１１－２９８０６
　上記した特許文献１では、溶解炉の排ガス処理系にサイクロンを設けてダストを回収し、可燃性ガスを有効利用することが説明されている。しかしながら、排ガス処理設備の具体的な構成は不明瞭であり、またダストの回収状態や再利用状況が明確に説明されていない。
　溶湯製造プロセスにおいては、溶湯の燃焼部が局部的に高温になるため，溶湯がヒュームとなって炉内ガス中に飛散する。これは、特に、酸素ランスから酸素を供給してカーボンを燃焼させると共に、還元鉄に含まれている未還元の酸化鉄の還元により生成するＣＯガス、およびカーボンから発生する可燃性ガスの一部を燃焼させる溶湯製造炉を備えた溶湯製造プロセスにおいて顕著である。また、溶湯のヒュームの飛散に加えて、投入原料やスラグが飛散する。
　従って、排ガスに随伴して溶湯製造炉から排出されるダストを再利用するためには、排ガスからダストを分離して回収する必要がある。しかしながら、サイクロンによる集塵方法ではダストの分離・回収率が不十分であるため、回収したダストの有効利用に限界があった。また、耐火物から作られる溶湯製造炉では、溶湯の原料である鉄鉱石や炭材内装型塊成物（鉄分７５～９８％還元）の溶解の際にガス（代表的にはＣＯ）が連続的に発生し、また、燃焼エネルギーを得る際にもガス（代表的にはＣＯやＣＯ２）が連続的に発生する。ガス発生量やガス組成は実際には変動するため、炉内圧制御や排ガス組成制御は困難である。
　従来例に係る銑鉄製造方法のように、ダストの回収にサイクロンを用いる場合には、溶銑製造プロセスの関係上ダストの粒径が極めて小さいため、サイクロン単体では回収効率が低い。また、除塵後の排ガス中にも微粒（例えば、粒径２０μｍ以下）が多く含まれているため、発電設備等の燃料として排ガスをそのまま使用するのは困難である。また、例えば、集塵機が乾式集塵機（バグフィルター）である場合には、設備（例えば、バグフィルターやパッキン材）の仕様により処理可能な排ガスの温度に制約があるため、集塵機の上流側に温度調節機能を有する冷却器（例えば、媒体は水や空気）を設ける必要がある。このように外部因子が増えると、溶湯製造炉の炉内圧力や排ガス組成を制御することが、より一層困難になる。
　従って、本発明の目的は、溶湯製造炉から排出される排ガスに含まれるダストを効率良く回収してダストの有効利用効率を向上すると共に、溶湯製造炉の炉内圧力や排ガス組成を制御することを容易にする排ガス処理設備、および排ガス処理設備によるダスト回収方法を提供することである。
　上記課題を解決するために、本発明に係る排ガス処理設備は排ガスダクトを備え、ダストを含む高温の排ガスを排出する溶湯製造炉の排ガス出口に前記排ガスダクトの一端側が設置され、前記排ガスダクトに排ガス中のダストを回収する集塵部が介装される排ガス処理設備において、前記集塵部は、前記排ガスダクトの前記溶湯製造炉側に介装されて主に粗粒ダストを回収する湿式集塵機と、前記湿式集塵機の下流側に介装されて微粒ダストを回収する乾式集塵機と、を含むことを特徴とする。
　前記排ガスダクトの、前記溶湯製造炉と前記湿式集塵機の間に、冷却媒体との熱交換により排ガスの熱エネルギーを回収して前記排ガスを冷却する排熱回収部が介装されると好ましい。
　前記湿式集塵機と前記乾式集塵機との間に、加熱媒体との熱交換により排ガスを加熱する排ガス加熱部が介装されると好ましい。
　また、前記排熱回収部及び前記排ガス加熱部が、前記排熱回収部により排ガスの熱エネルギーを回収した前記冷却媒体が前記加熱媒体として流れる加熱媒体供給ラインを介して連通すると好ましい。
　また、上記課題を解決するために、本発明に係る排ガス処理設備によるダスト回収方法は、溶湯製造炉から排出された高温の排ガスに含まれるダストを回収する排ガス処理設備によるダスト回収方法において、前記溶湯製造炉から排出された高温の排ガスを湿式集塵機に導入することにより、排ガスに含まれるダストのうち主に粗粒ダストを回収し、次いで、この排ガスを乾式集塵機に導入することにより、ヒューム系の微粒ダストを回収することを特徴とする。
　前記溶湯製造炉から排出された高温の排ガスを湿式集塵機に導入する前に、排熱回収部での冷却媒体との熱交換により排ガスの熱エネルギーを回収してこの排ガスを冷却すると好ましい。
　前記湿式集塵機から排出された排ガスを乾式集塵機に導入する前に、排ガス加熱部での加熱媒体との熱交換により排ガスを加熱すると好ましい。
　前記排熱回収手段を流れる排ガスの熱エネルギーを回収した加熱媒体を前記排ガス加熱部に供給して、前記排ガス加熱部を流れる排ガスを加熱すると好ましい。
　本発明に係る排ガス処理設備、または本発明に係る排ガス処理設備によるダスト回収方法では、溶湯製造プロセスを構成する溶湯製造炉から排出される高温の排ガスに含まれているダストを、湿式集塵機と乾式集塵機とにより回収する。
　つまり、サイクロンで回収できるダストよりも小粒径のダストを、湿式集塵機により回収することができる。また、湿式集塵機で回収できるダストよりも微粒のダスト、特にヒューム系のダストを、乾式集塵機により回収することができる。
　従って、本発明によれば、例えば溶湯がＳＵＳ系鉄浴である場合、主にＣｒ，Ｎｉ等の元素を乾式集塵機により回収することができるので、再利用可能なダストの有効利用率を向上できるという優れた効果を得ることができる。また、湿式集塵機を用いることにより、乾式集塵機のために排ガスの温度を細かく調整しなくても、湿式集塵機の排ガス出口から流出する排ガスの温度を所定の温度範囲に保持することができる。これにより、本発明では、乾式集塵機だけを備えた排ガス処理設備と比較して操作因子が少なくなるので、溶湯製造炉の炉内圧力や排ガス組成を安定させることができる。さらに、高温の排ガスによるバグフィルターの焼損トラブルが回避できる。
　また、本発明の好ましい態様によれば、溶湯製造炉から排出された排ガスの熱エネルギーを排熱回収手段により冷却媒体との熱交換により回収して冷却し、冷却した排ガスを湿式集塵機に導入することができる。従って、溶湯製造炉から排出される排ガスの顕熱を湿式集塵機で失うことがないので、排ガス処理設備の省エネルギー化に対して大いに寄与することができる。
　湿式集塵機から流出する排ガス中の水分は飽和状態であるため、下流側の乾式集塵機が例えばバグフィルターである場合、集塵機能が結露により正常に機能しなくなるという不具合が発生する可能性がある。しかしながら、本発明の好ましい態様によれば、湿式集塵機から流出する排ガスを排ガス加熱手段で加熱した後に乾式集塵機に導入することができる。従って、乾式集塵機がバグフィルターであっても結露することがなく集塵機能が正常に機能するため、安定的にダストを回収することができる。
　また、本発明の好ましい態様によれば、排熱回収手段で排ガスの熱エネルギーを回収した加熱媒体を排ガス加熱手段に導入して、湿式集塵機から流出する排ガスを加熱するものであり、連続式溶湯製造プロセス系外から導入したエネルギーを活用する必要がないので、排ガス処理設備の省エネルギー化に対して大いに寄与することができる。
本発明のダスト回収方法を実施する一実施形態による、溶湯製造炉から排出される排ガスのダストを回収する排ガス処理設備の系統図である。 湿式集塵機で回収した微粒ダストをリサイクルするための炭材内装塊成物の製造設備の系統図である。 従来例による銑鉄製造方法の工程の概略と、使用する銑鉄製造設備の一例を示す図である。
　以下、本発明のダスト回収方法を実施する実施の形態に係る排ガス処理設備を、添付図面を参照しながら説明する。図１は、本発明のダスト回収方法を実施する、溶湯製造炉から排出された排ガスのダストを回収する排ガス処理設備の系統図である。図２は、湿式集塵機で回収した微粒ダストをリサイクルするための炭材内装塊成物の製造設備の系統図である。
　図中に示される符号２０は、連続式溶湯製造プロセスを実行する溶湯製造炉である。この溶湯製造炉２０の炉頂部には排ガス出口２１が設けられている。この排ガス出口２１には、排ガス出口２１から排出された高温の排ガスからダストを回収する排ガス処理設備１が設けられている。排ガス処理設備１は排ガスダクト２を備える。排ガスダクト２は、溶湯製造炉２０の排ガス出口２１から、ダスト除去後の排ガスを大気中に放出する煙突１２に連通している。
　排ガスダクト２には、溶湯製造炉２０側から煙突１２側に向かって順に、排熱回収手段である熱交換器６と、湿式集塵機３と、排ガス加熱手段である再加熱器７と、排ガスを煙突１２に送り込む誘引ファン５と、が介装されている。
　熱交換器６は、冷却媒体との熱交換により溶湯製造炉２０の排ガス出口２１から排出される排ガスの熱エネルギーを回収して、この排ガスを冷却する。湿式集塵機３はベンチュリースクラバーである。この湿式集塵機３により捕集され回収されたダストは、水・ダスト排出ライン３ａを介してピット（図示しない）に水と共に送られ、このビットの下流側に設けられた水・ダスト分離システム（図示しない）で水と分離される。再加熱器７は、排ガスの熱エネルギーを回収した冷却媒体を加熱媒体として用いて、この加熱媒体との熱交換により、湿式集塵機３から流入する排ガスを例えば１４０℃に加熱する。乾式集塵機４は、例えば耐熱ナイロン製のバグフィルターを備える。なお、ベンチュリースクラバーからなる湿式集塵機３によれば、水滴の大きさを変更することにより微粒のダストを捕集することができる。しかしながら、湿式集塵機３による微粒ダストの捕集効率は低いので、本願発明においては、乾式集塵機４により微粒ダストを捕集する。
　熱交換器６の媒体入口６ａには、媒体用ピット（図示しない）から冷却媒体用ポンプ８ａが介装された熱回収用冷却媒体供給ライン８が連通している。この熱交換器６の媒体出口６ｂから、前記加熱媒体の圧力を０．８ＭＰａにするためのアキュムレータ９ａが介装された加熱媒体供給ライン９が、再加熱器７の媒体入口７ａに連通している。また、再加熱器７の媒体出口７ｂから、媒体戻りライン１０が媒体用ピットに連通する。また、加熱媒体供給ライン９の熱交換器６とアキュムレータ９ａとの間から媒体戻り分岐ライン１１が分岐し、媒体戻り分岐ライン１１の先端側が前記媒体用ピットに連通している。
　以下、本発明のダスト回収方法を実施する一実施形態に係る排ガス処理設備１の作用態様を説明する。まず、ダストを含む高温の排ガスが溶湯製造炉２０の排ガス出口２１から排出されて、熱交換器６に導入される。この熱交換器６に導入された高温の排ガスは、熱回収用冷却媒体供給ライン８から供給される冷却媒体との熱交換により熱エネルギーを回収される。冷却媒体により熱エネルギーが回収された排ガスは、４５０℃程度になるまで冷却されて湿式集塵機３に導入される。
　この湿式集塵機３においては、排ガスに含まれる粒径が大きな粗粒ダストが水滴によって除去されて回収される。この湿式集塵機３では、サイクロンで回収されるダストよりも粒径が小さいダストから粒径が大きいダストまでが回収され、所定の粒径以上の粗粒ダストが回収される。この湿式集塵機３で回収された粗粒ダストは、水と共にピット（図示しない）に送られ、このビットの下流側に設けられる水・ダスト分離システム、例えばシックナー（図示しない）によって水から分離回収される。
　湿式集塵機３で所定の粒径以上のダストが除去された排ガスは、再加熱器７に導入される。この再加熱器７に導入された排ガスは、加熱媒体供給ライン９から導入される冷却媒体、すなわち、熱交換器６での高温の排ガスとの熱交換により排ガスの熱エネルギーを回収した加熱媒体との熱交換により、１４０℃程度の温度になるまで加熱された後に乾式集塵機４に導入される。この乾式集塵機４により、湿式集塵機３で除去できなかった微粒ダスト、特にヒューム系のダストが回収される。そして、乾式集塵機４によりヒューム系のダストが回収されたダスト除去後の排ガスは、誘引ファン５を経て煙突１２から大気中に放出される。なお、ダスト発生のメカニズムから考えると、ヒュームが固化することによりヒューム系（主にＦｅＯ；溶湯の主成分であるＦｅが酸化したもの）である微粒ダストが生成されたことは容易に推定できる。
　ところで、湿式集塵機３から流出する排ガス中の水分は、飽和状態にある。そのため、バグフィルターを備えた乾式集塵機を用いた場合には、結露により集塵機能が正常に機能しなくなるという不具合が発生する可能性がある。しかしながら、本発明の一実施形態に係る排ガス処理設備１によれば、湿式集塵機３から流出する排ガスは、再加熱器７で加熱してから乾式集塵機４に導入される。従って、バグフィルターが結露することがなく集塵機能が正常に機能するため、安定的にダストを回収することができる。
　また、本発明の一実施形態に係る排ガス処理設備１によれば、ダストの粒径による分離回収を行うことができる。従って、例えば溶湯がＳＵＳ系浴である場合には、主としてＣｒ，Ｎｉ等の元素を乾式集塵機４により回収することができる。また、湿式集塵機３を用いるために、乾式集塵機４のために排ガスの温度を細かく調整をするまでもなく、湿式集塵機３の排ガス出口から流出する排ガスの温度を所定の温度範囲（例えば、４０～５０℃）に保持することができる。これにより、乾式集塵機だけを備えた排ガス処理設備の場合に比較して、溶湯製造炉の炉内圧力や排ガス組成を容易に安定させることができるという効果が得られる。
　さらに、本発明の一実施形態に係る排ガス処理設備１によれば、上記のとおり、溶湯製造炉２０から排出された高温の排ガスの熱エネルギーが、熱交換器６における冷却媒体との熱交換により回収され、排ガスが冷却される。そして、熱交換器６で排ガスの熱エネルギーを回収した冷却媒体を加熱媒体として再加熱器７に導入して、この加熱媒体により湿式集塵機３から流出した排ガスを加熱する。従って、溶湯製造炉２０から排出される排ガスの顕熱を湿式集塵機で失うことがないので、排ガス処理設備１の省エネルギー化に対して大いに寄与することができる。
　以下、実施の形態において説明した構成の溶湯製造炉で溶湯を製造し、排ガス処理設備１により溶湯製造炉の排ガス出口から排出される高温の排ガスから、種々の投入原料を発生源とする種々のダストを回収した例について説明する。まず、４～８トンの溶湯がプールされた溶湯製造炉内に、燃焼エネルギーの主原料と、溶湯となる主原料を連続投入して溶湯を連続製造した。溶湯製造炉により製造された溶湯のＦｅ以外の代表的な成分はＣ，Ｓｉ，ＳおよびＰであり、表１はこれらの含有率を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　燃焼エネルギーの主原料として、粒径が１０～２５ｍｍの炭材を使用した。表２は、使用した炭材の代表的な固形分の成分を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　表３は、溶湯の主原料として用いた還元後の炭材内装塊成物の成分を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　８００ｋｇｆ／ｈの主原料（燃焼エネルギー源）と、１２００～２０００ｋｇｆ／ｈの還元後の炭材内装塊成物を、溶湯製造炉２０内に連続的に装入しながら、４００～６００Ｎｍ３／ｈの空気をランス２２から供給して吹錬した。そして、溶湯製造炉２０の排ガス出口２１から排出された排ガス中のダストを、ＪＩＳＺ８８０８の捕集基準に準じて排ガスダクト２から吸引し、回収した。回収したダストの量は、送酸量１Ｎｍ３当たり７０～３５０ｇであり、回収ダストの３０～８０％がＦｅヒュームであった。また、回収ダスト＃１、＃２の粒度分布（縦軸は相対粒子量ｑ３％であり、横軸は粒子径μｍである）を、レーザ回折式粒度分布測定装置（島津製作所、型式：ＳＡＬＤ－３０００Ｓ）を用いて測定した。
　乾式集塵機４により捕集して回収した微粒ダストをリサイクルするための炭材内装塊成物の製造設備の概要を、図５を参照しながら説明する。図５に示される符号３０は、炭材内装塊成物の製造設備である。炭材内装塊成物の製造設備３０は、鉄鉱石等の主原料が供給される主原料槽３２と、微粉炭製造装置（図示しない）から微粉炭が供給される微粉炭槽３３と、湿式集塵機３により捕集して回収した微粒ダストが供給される回収ダスト槽３４と、を有する原料槽３１を備える。これら主原料槽３２、微粉炭槽３３、および回収ダスト槽３４のそれぞれから所定量ずつ切出された主原料、微粉炭、および微粒ダストは、混合機３５に送られて混合される。この混合機３５で混合された混合物は、塊成化機３６に送られて炭材内装塊成物（ブリケット）となる。
　塊成化機３６で製造された炭材内装塊成物（ブリケット）は、還元鉄を製造する回転炉床炉４１に送られる。この回転炉床炉４１で製造された還元鉄は還元鉄容器４２に入れられた後に溶湯製造炉２０で溶湯となり、排ガスダクト２から排出された排ガス中のヒューム系の微粒ダストは乾式集塵機５で捕集され、これらが繰り返される。
　以上のとおり、本発明を詳細に、また特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。本出願は２００８年７月１４日出願の日本特許出願（特願２００８－１８２９０８）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
１…排ガス処理設備
２…排ガスダクト
３…湿式集塵機，３ａ…水・ダスト排出ライン
４…乾式集塵機
５…誘引ファン
６…熱交換器（排熱回収手段），６ａ…媒体入口，６ｂ…媒体出口
７…再加熱器（排ガス加熱手段），７ａ…媒体入口，７ｂ…媒体出口
８…熱回収用冷却媒体供給ライン，８ａ…冷却媒体用ポンプ
９…加熱媒体供給ライン，９ａ…アキュムレータ
１０…媒体戻りライン
１１…媒体戻り分岐ライン
１２…煙突
２０…溶湯製造炉
２１…排ガス出口
２２…ランス
３０…炭材内装塊成物の製造設備
３１…原料槽
３２…主原料槽
３３…微粉炭槽
３４…回収ダスト槽
３５…混合機
３６…塊成化機
４１…回転炉床炉
４２…還元鉄容器

Claims (8)

  1. 　排ガスダクトを備える排ガス処理設備であって、
    　ダストを含む高温の排ガスを排出する溶湯製造炉の排ガス出口に前記排ガスダクトの一端側が設置され、前記排ガスダクトに排ガス中のダストを回収する集塵部が介装される排ガス処理設備において、
    　前記集塵部は、前記排ガスダクトの前記溶湯製造炉側に介装されて主に粗粒ダストを回収する湿式集塵機と、前記湿式集塵機の下流側に介装されて微粒ダストを回収する乾式集塵機と、を含むことを特徴とする排ガス処理設備。
  2. 　前記排ガスダクトの、前記溶湯製造炉と前記湿式集塵機の間に、冷却媒体との熱交換により排ガスの熱エネルギーを回収して前記排ガスを冷却する排熱回収部が介装されることを特徴とする請求項１に記載の排ガス処理設備。
  3. 　前記湿式集塵機と前記乾式集塵機との間に、加熱媒体との熱交換により排ガスを加熱する排ガス加熱部が介装されることを特徴とする請求項１または２に記載の排ガス処理設備。
  4. 　前記排熱回収部及び前記排ガス加熱部が、前記排熱回収部により排ガスの熱エネルギーを回収した前記冷却媒体が前記加熱媒体として流れる加熱媒体供給ラインを介して連通することを特徴とする請求項３に記載の排ガス処理設備。
  5. 　溶湯製造炉から排出された高温の排ガスに含まれるダストを回収する排ガス処理設備によるダスト回収方法において、
    　前記溶湯製造炉から排出された高温の排ガスを湿式集塵機に導入することにより、排ガスに含まれるダストのうち主に粗粒ダストを回収し、
    　次いで、この排ガスを乾式集塵機に導入することにより、ヒューム系の微粒ダストを回収することを特徴とする排ガス処理設備によるダスト回収方法。
  6. 　前記溶湯製造炉から排出された高温の排ガスを湿式集塵機に導入する前に、排熱回収部での冷却媒体との熱交換により排ガスの熱エネルギーを回収してこの排ガスを冷却することを特徴とする請求項５に記載の排ガス処理設備によるダスト回収方法。
  7. 　前記湿式集塵機から排出された排ガスを乾式集塵機に導入する前に、排ガス加熱部での加熱媒体との熱交換により排ガスを加熱すること特徴とする請求項６に記載の排ガス処理設備によるダスト回収方法。
  8. 　前記排熱回収手段を流れる排ガスの熱エネルギーを回収した加熱媒体を前記排ガス加熱部に供給して、前記排ガス加熱部を流れる排ガスを加熱することを特徴とする請求項７記載の排ガス処理設備によるダスト回収方法。
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