このページでは、製鉄業界における「転炉」の排ガス処理設備として用いられている「転炉排ガス処理設備」について、その仕組みや特徴、転炉排ガス処理設備を導入するメリットなどを分かりやすく解説しています。
転炉とは、製鉄所で鉄鋼製品を製造するために用いられる設備です。
製鉄加工の工程では、まず鉄鉱石とコークスを炉（高炉）へ入れて、炉の下から高熱を当てて鉄鉱石を溶かし、コークスによって酸素を除去しながら溶けた鉄（銑鉄）を作ります。
転炉は、高炉から銑鉄を入れ替えられる炉のことで、銑鉄を流し込まれた転炉へ高圧の酸素を吹き付けることで、炭素やリンといった不純物の酸化反応を促してそれらを除去します。
転炉は鉄の純度を高める上で欠かせない工程ですが、一方で転炉を行う際には一酸化炭素ガス（COガス）など様々な不純物の混じったガスが発生するリスクも問題です。
転炉排ガス処理設備とは、転炉の上部などに設置されて、転炉の工程において発生するガスや熱を回収・処理するための設備です。
例えば、転炉排ガス処理設備には部分燃焼型転炉排ガス処理設備（OG設備：Oxygen Converter Gas recovery System）があり、転炉排ガス（COガス）の燃焼を抑えながら冷却・集塵・回収を行うことが目的です。
高温の銑鉄に高圧の酸素ガスを吹き付けて、銑鉄に含まれている不純物を酸化させて除去する転炉において、実際には様々なガスが発生します。
基本的に、転炉から生じる排ガスの大部分は高濃度の一酸化炭素ガス（COガス）です。
転炉排ガス処理設備では、例えば転炉から発生した高温のCOガスを冷却器によって冷却し、あるいは接触式ボイラを導入して、顕熱を蒸気として回収します。また、排ガス中に含まれていた粉塵（ダスト）はさらに冷却されて集密化され、フィルターなどによって集塵されるという流れです。
実際には排ガスの種類や製鉄設備の規模などに応じて、カスタマイズされた転炉排ガス処理設備が導入されます。
転炉や製鉄加工の過程で発生するガスには様々なものが存在します。
転炉が必要な銑鉄には、およそ4％の炭素が含まれており、それに高圧の純酸素を吹き付けることで一酸化炭素ガスや二酸化炭素ガスを発生させ、銑鉄内に含有される炭素を不純物として除去するという仕組みです。
言い換えれば、転炉では必ず高濃度の一酸化炭素ガスや、あるいは低濃度の二酸化炭素、さらに水素や窒素など様々なガスが発生します。そしてこれらの転炉によって生じるガスを「転炉ガス（LDG）」と総称します。
コークス炉ガス（COG）とは、コークス炉で石炭を乾留した際に発生するガスの総称です。コークス炉ガス（COG）には高濃度の水素やメタン、さらにエチレンや一酸化炭素といったガスが含まれており、製鉄所ではコークス炉ガスなどを燃料として燃焼工程を実現しています。
そのため、コークス炉ガスもまた転炉や製鉄業界に関連するガスの1種と考えられるでしょう。
鉄鉱石とコークスを混ぜて銑鉄を作る際に発生するガスです。
主催分は窒素（60％）と一酸化炭素（27％）となっており、さらに少量の水素や二酸化炭素などを含有しています。
転炉などで発生したガスには水素やメタンといった成分が含まれており、それらは発生と同時に回収されて再び気体燃料として再利用されていることも重要です。
各メーカーで取り扱っている転炉の排ガス処理設備を紹介します。
転炉排ガス処理設備の直上に設置されて、転炉排ガスの燃焼を抑えて回収・集塵する設備です。
画像引用元：スチールプランテック株式会社（https://steelplantech.com/ja/product/og/）
製鉄所の転炉で発生する集塵を除去するため、濾布9mという脈動逆圧払い落し方式バグフィルタを採用した事例です。
画像引用元：三菱重工パワー環境ソリューション株式会社（https://power.mhi.com/jp/group/es/products/bugfilter/case）
高炉ガスや転炉排ガスなどを冷却して、バグフィルタで集塵できるようにガスの温度を冷やす設備となっています。
画像引用元：株式会社いけうち（https://www.kirinoikeuchi.co.jp/products/unit-system_reikyaku/1109）
三菱パワーグループの一員として、集じん装置をはじめ、環境改善に関する各種装置を開発している三菱パワー環境ソリューション。各種装置の開発から保守、アフターサービスまで、一貫対応できる体制が整う企業です。転炉の排ガス処理装置として、建屋環境の集じんバグフィルタやコークス炉の吸引ダスト捕集、ステンレス鋼スラブの切断機から出る排ガス集じんなど、さまざまな場面で活用されている事例が公式サイトで紹介されています。
製鉄プラントエンジニアリングメーカーとして、製鉄プロセスの幅広い工程の商品を揃えている会社です。設備の導入計画から設計、調達、アフターサービスまでワンストップで対応してくれます。転炉排ガス処理設備では、新日本製鐵株式会社と共同開発した部分燃焼型の「OG設備（Oxygen Converter Gas recovery System）」を提供。転炉排ガスを極力燃焼させずに冷却、集塵し、回収することができます。
「フォグ（霧）エンジニア」として、創業から半世紀以上にわたり霧の発生方法を活用して、独創性の高い製品を製造している企業です。主に産業用スプレーノズルや工業用加湿器、応用機器・システムを開発しています。転炉用の排ガス処理装置として、粒子が100～300μmと細かい霧を噴霧する排ガス冷却システムを提供。転炉排ガス冷却のほか、溶銑炉予備処理後のガス冷却や溶解炉の排ガス冷却用として利用されています。
ボイラや圧力容器、塔槽類などの設計・製作・据付事業をメインに、基幹産業から生活関連産業まで、幅広いプラント製品を手掛けている富士岐工産。高い曲げ技術と配管技術を有しており、中山製鋼所の転炉OGの工事実績を有しています。都市ごみ焼却施設建設工事の実績が豊富で、コークス乾式冷却設備用ボイラや転炉排ガス回収システム、都市ごみ処理設備の廃熱回収ボイラなどを提供。鉄鋼業界で高い評価と信頼を得ている企業です。
国内のみならず、アメリカや台湾、タイ、マレーシアなど、世界各地に拠点を持つ三井金属エンジニアリング。工場から排出される重金属や有害物質を含んだ排ガス、排水の処理設備で、国内外で多くの実績を持っている企業です。産業廃棄物処理プラントのほか、重金属等の有価物を回収する設備も提案可能。銅製錬プラントで培った技術を応用して、ガス冷却塔やバグフィルタなど、転炉用の排ガス処理装置や付帯設備も提供しています。
転炉は製鉄加工において不可欠な工程ですが、同時に高濃度・高温の一酸化炭素ガスなど様々な排ガスが発生することも重要です。
また、ガスを回収して気体燃料として再利用することも可能であり、安全性や効率性も考慮した排ガス処理設備の導入がポイントとなります。