JP2005265304A

JP2005265304A - 排気装置

Info

Publication number: JP2005265304A
Application number: JP2004078728A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Masuda; 博昭増田
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2004-03-18
Filing date: 2004-03-18
Publication date: 2005-09-29

Abstract

【課題】発塵量の発生要因や変化要因に拘わらず、人間による調整作業を行うことなく、発塵量の少ない時に効果的に排気ファンの運転負荷を低減して、排気ファンの運転電力を常に最小とする。
【解決手段】粉塵発生箇所（１０）に向けて開口した排気フード２２と、排気ファン２４及び該排気フードと排気ファンを連結する排気ダクト２６を有する排気装置（２０）において、排気ダクト又は集塵フード内を通過する粉塵の量を検出する粉塵センサ３０と、該粉塵センサにより検出された粉塵の量に応じて、排気ファンの回転数を制御する制御装置（４０、４２）を設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、粉塵発生箇所に向けて開口した排気フードと、排気ファン及び該排気フードと排気ファンを連結する排気ダクトを有する排気装置に係り、特に、発塵状況に応じて、最適な排気風量を確保すると共に、電力使用量を低減することが可能な排気装置に関する。

含塵気体や煙状気体を排気する排気装置は、建屋内全体の雰囲気を保全する目的や、あるいは建屋内における発塵場所や発煙場所に対して、局所的に排気を行なって粉塵や煙の拡散を抑える目的で、様々な場所に使用されている。多くの場合、排気した気体を集塵機やフィルター、ミストセパレーター等を通して、除塵等を行なって、大気拡散あるいは建屋内へ循環している。

例えば、製鉄所の圧延工場では、圧延機において素材となる金属の圧延や加工を行なうに際して、冷却や潤滑を目的として、水や油等の液体が使用されるが、これらの液体は、素材自身の熱や加工により発生する熱等によって気化、蒸発し、水蒸気や油煙となって圧延機周辺へ飛散する。これらの飛散物は、設備内の視認性を落として周囲の作業環境を悪化させたり、素材そのものに再度付着して製品の汚れとなったりすることも考えられる。

そこで、このような発塵場所には、排気装置の排気フードが向けられて、排気ファンにより排気を行ない、発生した飛散物を除去することが行なわれている（特許文献１参照）。

このような局所的な発塵が発生する場所は、上記例に限らず、様々な工場等に存在するが、このような局所的な発塵は、多くの場合、常時発生するものではない。上記の例で言えば、圧延機に素材の金属が加工されている時には多量の水や油が使用されるが、素材が無いときには、水蒸気や油煙は殆んど発生しない。又、素材の金属が加工されている時においても、素材の温度や加工の程度によって、使用される水や油の量等も異なるため、発塵の発生量は様々である。従って、発塵の発生していない時間には、排気装置は停止若しくは回転数を下げて待機運転を行なったり、発塵の程度に応じて排気ファンの回転数を調整することが、省エネルギの観点から見ても望ましい。

しかしながら、発塵のタイミングや発塵量に応じて、作業者が排気装置の運転停止や運転負荷の切換えを行なうのでは、そのための作業者が必要となるため、現実的には、排気装置の排気ファンの回転数を常時一定で運転することが行なわれており、必要以上の電力を消費していた。

このような問題点に対して、特許文献１には、高炉鋳床の溶鉄の脱珪処理場における集塵機の運転制御方法として、脱珪剤の投入量に応じて、ブロワの回転数を制御する方法が開示されている。これは、脱珪作業において、発塵量が脱珪剤投入速度に大きく依存していることから、脱珪剤の投入速度に応じて、ブロワの回転数をプログラムに従って制御するという手法を用いている。

特開２００２−２５６３１５号公報

特許文献１に記載された技術は、省エネルギの観点から見て優れた技術であると考えられるが、一方、脱珪剤投入速度と発塵量との関係は、使用される脱珪剤の種類により異なる。又、脱珪処理場の開口部や集塵フードの位置といった脱珪処理場の構造や、周囲の温度、湿度等によっても発塵量が異なる。

従って、この技術を適用しようとすると、それぞれの場所で脱珪剤の種類を変更する度に、発塵状態を観察し、脱珪剤投入速度とブロワ回転数の関係に基づき作成された回転数制御プログラムを調整する必要があり、最適な集塵状態を維持するために、非常に多くの作業が必要となってしまう。更に、脱珪剤投入速度以外の、周囲の温度、湿度、季節、昼夜、晴天時・雨天時等、様々な要因による発塵量の変化には対応できない。従って、最悪条件にも対応できるよう、常に回転数を考えられる条件内の最高値に設定しなければならず、必要以上の回転数で運転することになり、不要な電力を消費している等の問題点を有する。

本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたもので、発塵量の発生要因や変化要因に拘わらず、発塵量の少ない時に、効果的に排気ファンの運転負荷を低減することができ、排気装置の設置状況や発塵条件の変化に応じた人間による運転負荷の調整作業を不要とすることを課題とする。

本発明は、粉塵発生箇所に向けて開口した排気フードと、排気ファン及び該排気フードと排気ファンを連結する排気ダクトを有する排気装置において、排気ダクト又は排気フード内を通過する粉塵の量を検出する粉塵センサと、該粉塵センサにより検出された粉塵の量に応じて、前記排気ファンの回転数を制御する制御装置とを備えることにより、前記課題を解決したものである。

本発明により、発塵の発生状況の変化に応じて、速やかに排気装置の排気ファンの回転数を変更し、粉塵の飛散を防止すると共に、発塵量の少ない時に、効果的に排気ファンの回転数を低下させることで電力負荷を低減することができるため、電力消費量を最低限に抑えながら、良好な集塵効果を上げることができる。

以下図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。

本実施形態は、図１に示す如く、圧延機１０により被圧延材８を圧延する際に、ワークロール１１の近傍に向けて、潤滑油噴霧装置１２から噴霧される潤滑油や水冷装置１４から噴射される水によって発生する塵埃を排気するための局所集塵機２０に適用したものである。本発明において粉塵とは、固体の粒子だけでなく、本実施形態のような油水等の液状のミスト等も含めて考えることができる。

この局所集塵機２０は、粉塵発生箇所（ここでは圧延機１０）に向けて開口した排気フード２２と、排気ファン２４及び該排気フード２２と排気ファン２４を連結する排気ダクト２６とを有する排気装置を備えている。

前記排気ダクト２６上部のダクト壁面の対向する位置には、互いに向き合う光源３２と受光センサ３４でなる粉塵センサ３０が、例えば水平方向に設けられている。

該粉塵センサ３０の光源３２から一定光量の光Ｌを受光センサ３４に向けて投光すると、受光センサ３４における受光量は、光路中に存在する粉塵の量によって変化し、粉塵の量が多い場合には受光量が減少する。

そこで、受光センサ３４から出力される受光量信号ＬＦＢに応じて、図２に例示する如く、受光量Ｐが小さくなったときに排気ファン２４の回転数ｎを高くする回転数指令Ｒｅｆを演算する制御用計算機（ＣＰＵ）４０と、該ＣＰＵ４０の出力に応じて排気ファン駆動モータ（Ｍ）２５を可変速制御するための、例えばインバータを用いた排気ファン可変速駆動装置（ＩＮＶ）４２を設ける。

具体的には、図２に示した如く、塵埃や煙状有視気体が全く発生していない状態で受光センサ３４が光源３２から得られる光量を１００％とし、光源３２と受光センサ３４の間が完全に遮光された状態を光量０％とする。ここで、圧延機１０の運転に際して、潤滑油噴霧装置１２と水冷装置１４からの液体が気化して発生する煙状気体により、受光センサ３４で測定した透過・減衰後の光量を制御用計算機４０に送り、ファン回転数を決定する。ここでは、図２に示した如く、光量１００％状態の最低回転数をファン定格の１０％とし、光量０％のときのファン回転数を定格回転数とした。その間の回転数ｎは、一般にファンの回転数と排気量は２乗比例するため、光量の平方根を必要排気量と見なして、次式で与えた。

ここでｎは目標回転数、Ｎは定格回転数、Ｐは受光量（％）である。

なお、これは受光量Ｐに応じてファン回転数ｎを決めるための式の一例であり、排出する気体や設備によって、最低回転数（（１）式中の右辺の（）内の第１項の０．１）を変えたり、比例項を乗数項に変更したり、あるいは補正項を追加する等の変更も可能である。

この回転数指令ｎを排気ファン可変速駆動装置４２に与え、排気ファン２４の回転数を排気状態に応じて連続的に制御する。

本発明を適用した実施例を従来例と比較して図３に示す。図３（Ａ）に例示するような操業パターンの場合、従来は、図３（Ｃ）に示す如く一定回転数でファンを運転していたのに対して、図３（Ｂ）に示すようなダクト内の光減衰量に合わせて、本発明により、図３（Ｄ）に示す如くファン回転数を変化させたところ、操業度が高いがヒューム発生が少ないケース等、改善前と比較して電力量を約４０％削減することができた。

本実施形態においては、粉塵センサ３０を、排気ダクト２６のダクト壁面の対向する位置に水平方向に設けられた、互いに向き合う光源３２と受光センサ３４で構成していたので、煙状有視気体の発生量を確実に検出することができる。なお、粉塵センサの構成や配設位置はこれに限定されず、例えば、粉塵センサ３０を排気ダクト２６でなく集塵フード２２内に配設したり、受光センサ３４を光源３２の近傍に配設して、塵埃による光の反射量を検出するようにしたり、光以外の方法で粉塵の量を検出することも可能である。

又、前記実施形態においては、本発明が圧延機の上方に設けられる局所集塵機に適用されていたが、本発明の適用対象は、これに限定されない。

本発明の実施形態の構成を示すブロック図同じく受光量とファン回転数の関係の例を示す線図本発明の実施例と従来例の運転パターンを比較して示すタイムチャート

符号の説明

８…被圧延材
１０…圧延機
１２…潤滑油噴霧装置
１４…水冷装置
２０…局所集塵機（排気装置）
２２…排気フード
２４…排気ファン
２５…排気ファン駆動モータ（Ｍ）
２６…排気ダクト
３０…粉塵センサ
３２…光源
３４…受光センサ
４０…制御用計算機（ＣＰＵ）
４２…排気ファン可変速駆動装置（ＩＮＶ）
Ｌ…光
Ｒｅｆ…回転数指令
ＬＦＢ…受光量信号

Claims

粉塵発生箇所に向けて開口した排気フードと、排気ファン及び該排気フードと排気ファンを連結する排気ダクトを有する排気装置において、
排気ダクト又は排気フード内を通過する粉塵の量を検出する粉塵センサと、
該粉塵センサにより検出された粉塵の量に応じて、前記排気ファンの回転数を制御する制御装置と、
を備えたことを特徴とする排気装置。
前記粉塵センサが、前記排気ダクト又は排気フードの壁面に設けられた光源と、粉塵による光の吸収量又は反射量を検出するための受光センサとを用いて構成されることを特徴とする請求項１に記載の排気装置。