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排ガス処理設備および排ガス処理方法 - JFEスチール株式会社
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発明の名称 排ガス処理設備および排ガス処理方法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−69072(P2007−69072A)
公開日 平成19年3月22日(2007.3.22)
出願番号 特願2005−256339(P2005−256339)
出願日 平成17年9月5日(2005.9.5)
代理人 【識別番号】100105968
【弁理士】
【氏名又は名称】落合 憲一郎
発明者 加藤 真哉 / 檀上 賢一 / 桑原 明信
要約 課題
焼結鉱を製造する際に発生する排ガス処理を、吸着材を循環利用して、吸着材で形成する充填層により行う際に、ホットスポットの発生を早期に検知可能とし、ホットスポットの発生の初期段階において対処可能な排ガス処理設備および排ガス処理方法を提供すること。

解決手段
焼結鉱を製造する際に生成する排ガスの処理設備であって、前記排ガス中の有害物質除去用吸着材を充填した移動層式の吸着塔を有し、前記吸着塔の内部に複数の温度計を、少なくとも前記吸着塔下部において前記吸着材の移動方向での間隔を4m以内として設置することを特徴とする排ガス処理設備を用いる。また、上記の排ガス処理設備を用いて、焼結鉱を製造する際に生成する排ガスを処理することを特徴とする排ガス処理方法を用いる。
特許請求の範囲
【請求項1】
焼結鉱を製造する際に生成する排ガスの処理設備であって、前記排ガス中の有害物質除去用吸着材を充填した移動層式の吸着塔を有し、前記吸着塔の内部に複数の温度計を、少なくとも前記吸着塔下部において前記吸着材の移動方向での間隔を4m以内として設置することを特徴とする排ガス処理設備。
【請求項2】
請求項1に記載の排ガス処理設備を用いて、焼結鉱を製造する際に生成する排ガスを処理することを特徴とする排ガス処理方法。
【請求項3】
吸着塔の内部の温度計により吸着材の温度上昇部分であるホットスポットの発生を検知し、該ホットスポットの発生検知後に吸着塔に不活性ガスを3000Nm3/h以上吹き込むことを特徴とする請求項2に記載の排ガス処理方法。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、焼結鉱を製造する際に発生するSOX等を含有する排ガスを処理するのための排ガス処理設備および排ガス処理方法に関する。
【背景技術】
【0002】
各種のボイラー排ガス、ゴミ等の焼却炉排ガス、製鉄所の焼結機から発生する排ガス等、多くの排ガスには、ダスト、硫黄酸化物(SOX)、窒素酸化物(NOX)、重金属、ダイオキシン類等の有害物質が含まれている。これらの排ガスの処理方法として、粒状の炭素質吸着材を充填した充填層に排ガスを導入して、排ガスを吸着材と接触させることにより有害物質を除去し、使用した炭素質吸着材を加熱再生して循環使用する、充填層による吸着技術が知られている。
【0003】
充填層による吸着技術では、活性炭または活性コークス等の炭素質吸着材を上方から下方へ移動させるように充填した移動床反応器等で充填層を形成し、排ガスが充填層を通過する際に充填層に有害物質を吸着させる。この方法では、例えば排ガス中のSOXは炭素質吸着材上に硫酸として吸着され、除去される。ダイオキシンについては、炭素質吸着剤に吸着される以外に、粒子状のものはダストとしても除去される。
【0004】
排ガスとの接触によって炭素質吸着材には硫酸等が次第に蓄積され、炭素質吸着材の脱硫活性、脱硝活性が時間と共に低下するので、炭素質吸着材を再生する必要がある。このような活性が一時的に低下した炭素質吸着材は、例えば移動床型の再生器の頂部に搬送され、供給バルブを通して再生器の内部に供給される。再生器の中で下部に移動する過程で加熱され再生される。
【0005】
この再生処理において、炭素質吸着材に吸着されていた硫酸等の分解によって多量のSO2、N2、CO2及びH2Oが発生する。このようにして加熱再生された炭素質吸着材は冷却され、再生器の底部より排出され、再び移動床反応器等の頂部へ供給されて、再利用される。
【0006】
上記のように炭素質吸着材の循環利用を行うと、充填層において炭素質吸着材が部分的に異常高温となる、ホットスポットと呼ばれる現象が発生する場合がある。ホットスポットが発生すると、排ガス処理を停止して不活性ガス等を導入して炭素質吸着材の延焼を止める必要があるうえに、充填層を形成する装置に熱による変形が生じる場合もあり、長期的な設備停止に追い込まれるホットスポットの発生は防止されることが望ましい。
【0007】
このような炭素質吸着材を用いた充填層による吸着技術を用いた排ガス処理においてホットスポットの発生を防止するために、充填層の下部から低酸素濃度ガスを吹込み、充填層の下部のエアを低酸素濃度ガスに置換する技術が知られている(例えば、特許文献1参照。)。
【特許文献1】特許第3537365号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
しかし、充填層の下部のエアを低酸素濃度ガスに置換する技術を用いる方法では、充填層の下部、特に下部コーン部において炭素質吸着材が酸素と反応して発熱することがホットスポット発生の原因であるとして、この部分の酸素濃度を低下させて温度上昇を防止するものであるが、ホットスポットは必ずしも充填層の下部コーン部においてのみ発生するものではないため十分な対策とは言い難い。ホットスポット発生の主要因は、炭素質吸着材へのSO2の吸着による発熱反応と、生成した硫酸が排ガス中の水分を吸収するときに発生する希釈熱による、炭素質吸着材の温度上昇と考えられており、これは必ずしも下部コーン内での反応では無い。
【0009】
したがって現実的には、ホットスポットが発生した場合は、発生による温度の上昇を早急に検知して、これに対処することが重要である。
【0010】
以上のことより本発明の目的は、このような従来技術の課題を解決し、焼結鉱を製造する際に発生する排ガス処理を、吸着材を循環利用して、吸着材で形成する充填層により行う際に、ホットスポットの発生を早期に検知可能とし、ホットスポットの発生の初期段階において対処可能な排ガス処理設備および排ガス処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0011】
このような課題を解決するための本発明の特徴は以下の通りである。
(1)、焼結鉱を製造する際に生成する排ガスの処理設備であって、前記排ガス中の有害物質除去用吸着材を充填した移動層式の吸着塔を有し、前記吸着塔の内部に複数の温度計を、少なくとも前記吸着塔下部において前記吸着材の移動方向での間隔を4m以内として設置することを特徴とする排ガス処理設備。
(2)、(1)に記載の排ガス処理設備を用いて、焼結鉱を製造する際に生成する排ガスを処理することを特徴とする排ガス処理方法。
(3)、吸着塔の内部の温度計により吸着材の温度上昇部分であるホットスポットの発生を検知し、該ホットスポットの発生検知後に吸着塔に不活性ガスを3000Nm3/h以上吹き込むことを特徴とする(2)に記載の排ガス処理方法。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、吸着材で形成する充填層が局部的に高温となるホットスポットの発生を早期に検知可能であり、ホットスポットの発生の初期段階において対処することができる。このため排ガス処理理設備の稼働率が向上し、設備の熱による変形等も防止でき、コストも低下する。
【発明を実施するための最良の形態】
【0013】
本発明者等は、焼結鉱を製造する際に生成する排ガスを、排ガス中の有害物質除去用吸着材を充填した移動層式の吸着塔を有する処理設備で処理する際に、吸着塔の内部で吸着材の異常高温部分(以下「ホットスポット」と記載する。)が発生する現象を、温度計を用いてモニターする方法について検討した。そして、焼結鉱の排ガス処理設備においては、排ガス処理量と要求スペックにより変動するが、吸着塔の高さは20m程度であり、約5日で吸着材が吸着塔を通過する。このような吸着塔に設置した温度計は前後約2m以内での吸着材の温度上昇を検知できることを見出した。このことより、温度計の設置間隔は、4m程度とすることが適当であると考えた。また、ホットスポットは排ガス中のダストを多く含み、排ガス中に含まれるダスト成分の触媒効果による吸着材の着火点降下の影響が大きく、且つSO2の吸着による発熱反応にさらされている時間の長い吸着塔の下部において発生する可能性が高く、吸着塔の下部において温度計を密に設置することが重要であることが分かった。従って、少なくとも吸着塔の下半分において、吸着材の移動方向での間隔を4m以内として温度計を設置した排ガス処理設備を用いることがホットスポットの早期検出に有効である。吸着塔の上半分においても、温度計を、前記吸着材の移動方向での間隔を4m以内として設置してもよいが、温度計設置のコストを削減するために5m程度の間隔としても実用上は差し支えない。なお、温度計としては熱電対を用いることが適当である。また、吸着塔の内部の温度計設置位置の温度を測定することが重要であり、温度計設置位置は、吸着塔内の温度測定位置を示すものである。したがって、温度計設置位置の温度の測定が可能であれば、温度計の本体を吸着塔から離れた場所に設置することもできる。
【0014】
上記のように吸着塔の内部の温度を測定する温度計を設置した排ガス処理設備を用いて、焼結鉱を製造する際に生成する排ガスを処理する。このような排ガス処理方法を用いることで吸着材の温度上昇を早期に発見しホットスポット発生を未然に防ぐ、又は発生と同時に検知することが可能となり、さらにホットスポットの範囲を限定できる為2次災害を防ぎ、ホットスポット対応処置後の操業復帰が従来よりも迅速となる。
【0015】
ホットスポットの発生は、吸着塔内部の温度の上昇により検知する。例えば、吸着塔内部の吸着材の温度を測定する温度計が180℃を検知した場合を、ホットスポットの発生と判断することができる。ホットスポットの検出温度は、150〜190℃程度とすることが好ましい。
【0016】
ホットスポットを検出した際には、吸着材の循環を停止し、吸着塔1塔あたり、不活性ガスを3000Nm3/h(Nは標準状態での体積を示す)以上吹き込むことが好ましい。多量の不活性ガスを吹込むことで、直ちに吸着塔内を不活性ガス雰囲気とし、ホットスポットの拡大を防ぐことができる。さらに好ましくは、3900Nm3/h以上の不活性ガスを吹き込むものとする。不活性ガスとしては、窒素ガスを用いることが望ましい。
【0017】
以下、図面を用いて本発明の排ガス処理設備および排ガス処理方法を説明する。
【0018】
図1に本発明で用いる排ガス処理設備の一実施形態の概略図を示す。図1において、1は有害物質除去用の吸着材を充填した移動層式の吸着塔、2は有害物質の除去性能が低下した吸着材を再生処理する再生装置である再生塔、3は吸着塔から再生装置へ有害物質の除去能力が低下した吸着材を送る輸送手段、4は再生した吸着材を再生塔から吸着塔へ送る輸送手段である。また、5は吸着材のホッパー、6は吸着材の貯蔵槽、7はブースタ、8は煙突、9は振動篩い、10は細粒吸着材用ホッパーである。
【0019】
図2は、吸着塔1の縦断面であり、吸着塔内部に配置した温度計位置を示す概略図である。吸着塔の高さが20mである場合、図2(a)に示すように温度計20を設置すると、吸着塔1の下半分における温度計20の吸着材の移動方向(高さ方向)における間隔は10mであり、このような配置でのホットスポットの検出は困難である。一方で、図2(b)に示すように温度計20を設置すると、吸着塔1の下半分における温度計20の吸着材の移動方向(高さ方向)における間隔は2.5mであり、吸着塔1の上半分における温度計20の間隔は5mで、このような配置とすることでホットスポットを発生とほぼ同時に検出することが可能となる。温度計の設置数は多いほど望ましいが、最低でも吸着塔1の下半分においては4m以下の間隔となるように設置する。
【0020】
次に、上記の図1および図2(b)の設備を用いて排ガスを処理する方法を説明する。焼結鉱を製造する焼結機から発生する排ガスの処理に用いる吸着材としては、炭素質吸着材を用いることが一般的である。そこで以下は、炭素質吸着材を用いた場合について本発明の排ガス処理方法を説明する。炭素質吸着材としては、活性炭または活性コークス等があるが、活性コークスを用いることが特に好ましい。
【0021】
図1において、焼結機から発生した排ガスAは、ブースター7により吸引されて電気集塵機により主なダストを除去した後に、吸着塔1に導入される。吸着塔1内には炭素質吸着材が充填されて充填層を形成しており、吸着塔上部1aから炭素質吸着材を装入して、下部1bから切り出すことで、吸着塔1内に吸着塔上部1aから下部1bへの吸着材の移動床を形成する。炭素質吸着材としては、活性コークス(活性炭)を用いている。図1に示すように、この充填層に対して水平方向に排ガスを通過させることで、排ガスと炭素質吸着材とを接触させて、排ガス中のダストや有害物質(SOX、NOX、ダイオキシン、ダスト等)を炭素質吸着材に吸着させる。
【0022】
吸着塔1から切り出された炭素質吸着材は、吸着塔から輸送手段3により再生装置である再生塔2に送られて熱風等を用いて加熱され、冷却後に振動篩い9等を用いて所定の粒度以下の細粒およびダストを除去して、十分に活性を有する状態に再生された吸着材が、輸送手段4により再生塔2から吸着塔1へ送られて、再び吸収塔1に装入される。炭素質吸着材の不足分は、炭素質吸着材ホッパー5および炭素質吸着材貯蔵槽6より補充される。
【0023】
操業中の吸着塔の温度を、温度計20を用いてモニターする。吸着塔1内のいずれかの位置で160℃以上の高温部分が発生した際には、ホットスポットの発生と判断して、その吸着塔の操業を停止し、吸着塔内に不活性ガスを吹き込む。吸着塔1内の温度の低下を確認後に、操業を再開する。
【実施例1】
【0024】
製鉄所の焼結機から発生する排ガス処理を、図1と同様の設備を用いて行った。吸着塔内部の温度を測定するための温度計は、図2(a)に示すように吸着塔の縦方向に配置し、吸着塔設備全体で252個の温度計を設置した。吸着材としては、炭素質吸着剤である活性コークスを用いて、1000000Nm3/hの排ガスから、脱ダイオキシン、脱硫処理を行う操業を行なっていたところ、吸着塔内にホットスポットが発生し、吸着塔に窒素ガスを900Nm3/hで吹込んで冷却した。操業を停止して吸着塔内部を確認したところ、吸着塔内部の仕切り板に熱による変形が発生していた。ホットスポットの発生を事前に検知することは困難であった。
【0025】
そこで、吸着塔内部の温度計を、図2(b)に示すように吸着塔の縦方向に4箇所、合計336個追加して配置し、吸着塔設備全体で588個の温度計を設置した状態とした。これにより高温部分の発生は確実に検知可能となり、160℃以上の高温部分が発生した際には、排ガス処理を停止して吸着塔に窒素ガスを3900Nm3/hで吹込んで冷却した。この操作により、ホットスポットの発生を即座に検知して、速やかに対応することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【0026】
【図1】本発明で用いる排ガス処理設備の一実施形態の概略図。
【図2】吸着塔内部に配置した温度計位置を示す概略図。
【符号の説明】
【0027】
1 吸着塔
1a 吸着塔上部
1b 吸着塔下部
2 再生塔
3 吸着塔から再生装置への輸送手段
4 再生塔から吸着塔への輸送手段
5 吸着材のホッパー
6 吸着材の貯蔵槽
7 ブースタ
8 煙突
9 振動篩い
10 細粒吸着材用ホッパー
20 温度計
A 排ガス




 

 


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